CN107307800B - 一种高楼幕墙清洗机器人及其清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高楼幕墙清洗机器人及其清洗方法，属于爬壁机器人领域。本发明的高楼幕墙清洗机器人及其清洗方法，利用外吸附行走机构和内吸附行走机构交替吸附在幕墙上来实现整个清洗机器人的横向和纵向移动，并且利用内吸附行走机构的旋转运动可使幕墙清洗机器人自如转向，实现360°全方位移动，对于特殊形状的幕墙也能够实现无死角清洗；同时，外吸附行走机构和内吸附行走机构中的吸盘均具有伸缩功能，使幕墙清洗机器人具有良好的越障功能，能够适用于中高层无框玻璃幕墙和有框玻璃幕墙的清洗；并且清洗机构能够抬起或压下，能够更好地贴合幕墙表面，达到更佳的清洗效果，在清洗机构抬起后，幕墙清洗机器人能够更加灵活地在幕墙上行走和越障。

Description

一种高楼幕墙清洗机器人及其清洗方法

技术领域

本发明涉及一种幕墙清洗机器人及其清洗方法，更具体地说，涉及一种具有360°全方位移动、越障功能的高楼幕墙清洗机器人及其清洗方法。

背景技术

随着社会的不断发展和科技的不断进步，玻璃幕墙以其美丽的外观、开阔的视野等优势成为了当今世界建筑的主流。我国在上个世纪的80年代开始尝试把玻璃幕墙这一技术应用到建筑当中，而欧美等发达国家早在1917年就开始在建筑中采用玻璃幕墙。虽然我国玻璃幕墙的发展相比较于欧美等西方发达国家较晚，但是发展的速度却十分惊人。目前，我国已经成为了世界上最大的玻璃幕墙生产国和使用国。

据了解，目前玻璃幕墙的清洗方式主要是人工清洗，玻璃幕墙的范围一般较大，并且处在比较危险的高处，周围并没有可以用来支撑的支架，所以清洗工人一般需搭吊篮或者腰系绳索才能对高处的幕墙进行清洗工作，一旦操作不当或遇恶劣天气就会酿成事故，造成人员伤亡，财产损失。另外这种人工擦洗方式劳动强度大，危险系数高，效率低下，价格高昂，属于高危职业。因此，急需一种自动化程度高的智能化清洗机器人代替人工进行危险的玻璃幕墙清洗工作。

随着幕墙清洗的需求越来越大，国内外也涌现出了许多类型的幕墙爬壁机器人，这些幕墙爬壁机器人大都是将移动、吸附、清洗三大机构组合起来实现的，吸附机构一般可分为两大类：一类是适用于在燃气罐、船舶等铁制结构物的壁面上移动的磁铁吸附方式；另一类是适用于在不能采用磁吸附的平滑表面上移动的负压吸附方式。对于玻璃幕墙的清洗，一般采用第二种负压吸附的方式。然而，现有的幕墙清洗机器人的运动机构都较为复杂，成本高昂；而有些结构简单的机器人大都只能上下行走，机器人的作用行走需要依靠起吊装置，并且没有稳定地越障功能，使用局限性大，清洗过程也容易留下死角，幕墙清洗效果不佳。如中国专利号ZL201520339818.6，授权公告日为2015年11月11日，发明创造名称为：一种往复式高空玻璃清洗机器人，该申请案涉及一种往复式高空玻璃清洗机器人，包括控制柜、气泵、水泵、悬吊升降设备和往复式清洗机构，所述的控制柜安装在悬吊升降设备上，所述的控制柜上连接有控制线，所述的往复式清洗机构吊挂在悬吊升降设备的下方。该申请案能够代替人工清洗高空幕墙玻璃，但存在以下缺陷：

(1)往复式清洗机构完全依赖于楼顶的悬吊升降设备的牵引实现上下左右移动，在移动过程中，往复式清洗机构需要反复脱离幕墙，导致移动位置无法精确控制，从而造成清洗死角等问题；

(2)清洗毛刷每次只能清洗框架限定的部分，清洗完成后再通过悬吊升降设备移动到其他位置进行清洗，一方面往复式清洗机构的移动位置难以准确定位，另一方便清洗效率非常低；

(3)越障能力差，对于有框的幕墙的清洗非常困难。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有玻璃幕墙清洗机器人存在的上述不足，提供一种高楼幕墙清洗机器人及其清洗方法，采用本发明的技术方案，利用外吸附行走机构和内吸附行走机构交替吸附在幕墙上来实现整个清洗机器人的横向和纵向移动，并且利用内吸附行走机构的旋转运动可使幕墙清洗机器人自如转向，实现360°全方位移动，对于特殊形状的幕墙也能够实现无死角清洗，清洗效果好，清洗效率高；同时，外吸附行走机构和内吸附行走机构中的吸盘均具有伸缩功能，从而使幕墙清洗机器人具有良好的越障功能，不仅适用于中高层无框玻璃幕墙的清洗，还能够很好地适用于有框玻璃幕墙的清洗，适用性强；并且清洗机构能够抬起或压下，能够更好地贴合幕墙表面，达到更佳的清洗效果，在清洗机构抬起后，幕墙清洗机器人能够更加灵活地在幕墙上行走和越障。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种高楼幕墙清洗机器人，包括外吸附行走机构、内吸附行走机构、纵向驱动机构、横向驱动机构和清扫机构，所述的内吸附行走机构通过纵向驱动机构和横向驱动机构安装于外吸附行走机构的内侧，使内吸附行走机构能够在外吸附行走机构的内侧沿纵向和横向移动，所述的清扫机构安装于内吸附行走机构上，随内吸附行走机构移动而对幕墙表面进行清扫；其中，

所述的外吸附行走机构包括外框架和设于外框架上的若干组外吸盘组件，所述的外吸盘组件能够伸缩吸附于幕墙表面上；

所述的内吸附行走机构包括转向驱动组件、承载架、内伸缩驱动器和内吸盘组件，所述的转向驱动组件通过纵向驱动机构和横向驱动机构安装于外吸附行走机构的内侧，且转向驱动组件的驱动端与承载架相连接，用于带动承载架转动，所述的内吸盘组件通过内伸缩驱动器安装于承载架的底部，能够伸缩吸附于幕墙表面上；

所述的清扫机构包括摆臂驱动组件、摆臂和清扫组件，所述的摆臂驱动组件固定安装于承载架上，所述的摆臂的一端通过摆臂轴转动安装于承载架上，且摆臂驱动组件的驱动端与摆臂的摆臂轴相连接，用于驱动摆臂摆动，所述的摆臂的另一端与清扫组件相连接。

更进一步地，所述的外框架为矩形框架，且外框架的至少四个角上设有外吸盘组件；所述的外吸盘组件包括外伸缩气缸和外吸盘，所述的外伸缩气缸固定于外框架上，所述的外吸盘与外伸缩气缸的活塞杆相连接。

更进一步地，所述的内吸盘组件包括内吸盘安装板和内吸盘，所述的内吸盘在内吸盘安装板上均匀分布有多个。

更进一步地，所述的清扫组件包括滚刷和罩设在滚刷上部的挡水罩，所述的摆臂上还设有滚刷驱动组件，所述的滚刷驱动组件的驱动端与滚刷传动连接。

更进一步地，所述的转向驱动组件与承载架之间还设有万向转盘。

更进一步地，所述的内伸缩驱动器采用双杆气缸。

更进一步地，所述的摆臂驱动组件与摆臂轴之间采用齿轮传动机构传动连接。

更进一步地，所述的纵向驱动机构包括纵向运动电机、纵向驱动同步带机构和纵向导轨，所述的纵向运动电机固定安装于外框架上，且纵向运动电机与纵向驱动同步带机构中的带轮传动连接，所述的横向驱动机构滑动安装于纵向导轨上，且横向驱动机构与纵向驱动同步带机构中的同步带相连接；

所述的横向驱动机构包括横向运动电机、横向驱动同步带机构和横向导轨，所述的横向运动电机与横向驱动同步带机构中的带轮传动连接，所述的内吸附行走机构滑动安装于横向导轨上，且内吸附行走机构与横向驱动同步带机构中的同步带相连接。

更进一步地，所述的纵向驱动同步带机构设于外框架的侧边上，所述的纵向运动电机通过中间同步带机构与纵向驱动同步带机构传动连接。

本发明的一种上述的高楼幕墙清洗机器人的清洗方法，其运动过程如下：

清洗时，所述的外吸附行走机构的外吸盘组件吸附在幕墙表面上，所述的清扫机构的清扫组件在摆臂驱动组件的作用下紧密接触幕墙表面，所述的纵向驱动机构和横向驱动机构带动内吸附行走机构在外框架内侧往复移动，从而带动清扫组件对幕墙表面进行清洗；

纵向运动时，所述的外吸附行走机构的外吸盘组件吸附在幕墙表面上，所述的纵向驱动机构带动内吸附行走机构沿上下方向移动，到达设定位置后，内吸附行走机构的内吸盘组件吸附在幕墙表面上，同时外吸附行走机构的外吸盘组件松开，纵向驱动机构反向运动带动外吸附行走机构在纵向运动；

横向运动时，所述的外吸附行走机构的外吸盘组件吸附在幕墙表面上，所述的横向驱动机构带动内吸附行走机构沿左右方向移动，到达设定位置后，内吸附行走机构的内吸盘组件吸附在幕墙表面上，同时外吸附行走机构的外吸盘组件松开，横向驱动机构反向运动带动外吸附行走机构在横向运动；

转向运动时，所述的内吸附行走机构的内吸盘组件吸附在幕墙表面上，同时外吸附行走机构的外吸盘组件松开，此时转向驱动组件旋转带动外吸附行走机构转向运动；

越障时，所述的内吸附行走机构、的内吸盘组件、吸附在幕墙表面上，同时外吸附行走机构、的外吸盘组件、松开，此时内伸缩驱动器、推动内吸盘组件、伸出，外吸盘组件、缩回，向障碍一侧执行纵向或横向运动越过障碍；外吸附行走机构、的一侧越过障碍后，外吸盘组件、伸出并吸附在幕墙表面上，内伸缩驱动器、带动内吸盘组件、收缩并越过障碍；外吸附行走机构的另一侧采用相同的方法越过障碍。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种高楼幕墙清洗机器人，其利用外吸附行走机构和内吸附行走机构交替吸附在幕墙上来实现整个清洗机器人的横向和纵向移动，并且利用内吸附行走机构的旋转运动可使幕墙清洗机器人自如转向，实现360°全方位移动，对于特殊形状的幕墙也能够实现无死角清洗，清洗效果好，清洗效率高；同时，外吸附行走机构和内吸附行走机构中的吸盘均具有伸缩功能，从而使幕墙清洗机器人具有良好的越障功能，不仅适用于中高层无框玻璃幕墙的清洗，还能够很好地适用于有框玻璃幕墙的清洗，适用性强；并且清洗机构能够抬起或压下，能够更好地贴合幕墙表面，达到更佳的清洗效果，在清洗机构抬起后，幕墙清洗机器人能够更加灵活地在幕墙上行走和越障；

(2)本发明的一种高楼幕墙清洗机器人，其外框架为矩形框架，且外框架的至少四个角上设有外吸盘组件；外吸盘组件由外伸缩气缸和外吸盘组成；内吸盘组件包括内吸盘安装板和内吸盘，内吸盘在内吸盘安装板上均匀分布有多个，利用真空吸盘保证了幕墙清洗机器人能够稳定地吸附在幕墙表面工作，确保了幕墙清洗机器人行走的稳定性，结构设计简单巧妙；

(3)本发明的一种高楼幕墙清洗机器人，其清扫组件包括滚刷和罩设在滚刷上部的挡水罩，摆臂上还设有滚刷驱动组件，滚刷驱动组件的驱动端与滚刷传动连接，清扫组件的滚刷能够主动旋转来对幕墙进行清洗，清洗效果好、效率高；

(4)本发明的一种高楼幕墙清洗机器人，其转向驱动组件与承载架之间还设有万向转盘，提高了幕墙清洗机器人的转向稳定性；内伸缩驱动器采用双杆气缸，气动控制更加方便，动作响应快速；

(5)本发明的一种高楼幕墙清洗机器人，其摆臂驱动组件与摆臂轴之间采用齿轮传动机构传动连接，便于摆臂驱动组件的位置设置，使整个幕墙清洗机器人更加紧凑，有效降低了幕墙清洗机器人移动和转向过程中出现管线缠绕等问题的发生几率；

(6)本发明的一种高楼幕墙清洗机器人，其纵向驱动机构和横向驱动机构均采用同步带传动机构，具有传动距离长、质量轻、结构简单、传动距离易控制、价格低等优点，能够有效减轻幕墙清洗机器人的整体重量，使其移动更加灵活；

(7)本发明的一种高楼幕墙清洗机器人的清洗方法，该方法操作简单方便，清洗效率高，能够很好地完成横向和纵向移动动作以及转向和越障动作，很好地代替了人工进行幕墙清洗，降低了幕墙清洗作业的风险。

附图说明

图1为本发明的一种高楼幕墙清洗机器人的一个角度的立体结构示意图；

图2为本发明的一种高楼幕墙清洗机器人的另一个角度的立体结构示意图；

图3为本发明的一种高楼幕墙清洗机器人中的内吸附行走机构和清扫机构的一个角度的立体结构示意图；

图4为本发明的一种高楼幕墙清洗机器人中的内吸附行走机构和清扫机构的另一个角度的立体结构示意图；

图5为本发明的一种高楼幕墙清洗机器人的使用状态示意图；

图6为本发明的一种高楼幕墙清洗机器人在幕墙表面的行走状态示意图；

图7为本发明的一种高楼幕墙清洗机器人在幕墙表面的转向状态示意图。

示意图中的标号说明：

1、外吸附行走机构；1-1、外框架；1-2、外吸盘组件；1-2-1、外伸缩气缸；1-2-2、外吸盘；2、内吸附行走机构；2-1、转向驱动组件；2-1-1、转向电机；2-1-2、转向减速器；2-2、万向转盘；2-3、承载架；2-4、内伸缩驱动器；2-5、内吸盘组件；2-5-1、内吸盘安装板；2-5-2、内吸盘；3、纵向驱动机构；3-1、纵向运动电机；3-2、中间同步带机构；3-3、纵向驱动同步带机构；3-4、纵向导轨；4、横向驱动机构；4-1、横向运动电机；4-2、横向驱动同步带机构；4-3、横向导轨；5、清扫机构；5-1、摆臂驱动组件；5-1-1、摆臂电机；5-1-2、摆臂减速器；5-2、齿轮传动机构；5-3、摆臂轴；5-4、摆臂；5-5、清扫组件；5-5-1、滚刷；5-5-2、挡水罩；5-6、滚刷驱动组件；5-6-1、滚刷电机；5-6-2、滚刷减速器；

6、机器人动力装置；7、楼顶起吊装置；8、幕墙清洗机器人；9、无线控制器；

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例

结合图1和图2所示，本实施例的一种高楼幕墙清洗机器人，包括外吸附行走机构1、内吸附行走机构2、纵向驱动机构3、横向驱动机构4和清扫机构5，内吸附行走机构2通过纵向驱动机构3和横向驱动机构4安装于外吸附行走机构1的内侧，使内吸附行走机构2能够在外吸附行走机构1的内侧沿纵向和横向移动，清扫机构5安装于内吸附行走机构2上，随内吸附行走机构2移动而对幕墙表面进行清扫。外吸附行走机构1和内吸附行走机构2均能够吸附在幕墙表面上，通过外吸附行走机构1和内吸附行走机构2交替吸附和移动，从而能够实现幕墙清洗机器人在幕墙表面行走。

外吸附行走机构1包括外框架1-1和设于外框架1-1上的若干组外吸盘组件1-2，外吸盘组件1-2能够伸缩吸附于幕墙表面上；优选地，外框架1-1为矩形框架，且外框架1-1的至少四个角上设有外吸盘组件1-2，以保证外吸附行走机构1能够牢牢吸附在幕墙表面上；上述的外吸盘组件1-2包括外伸缩气缸1-2-1和外吸盘1-2-2，外伸缩气缸1-2-1固定于外框架1-1上，外吸盘1-2-2与外伸缩气缸1-2-1的活塞杆相连接，在外伸缩气缸1-2-1的作用下，外吸盘1-2-2能够做升降运动。并且，所有外伸缩气缸1-2-1的进出气管线均围绕外框架1-1侧壁设置，所有外吸盘1-2-2抽真空管路也均围绕外框架1-1侧壁设置，这样，管线分布整洁，不会干扰到幕墙清洗机器人的行走和转向运动。

参见图3和图4所示，内吸附行走机构2包括转向驱动组件2-1、承载架2-3、内伸缩驱动器2-4和内吸盘组件2-5，转向驱动组件2-1通过纵向驱动机构3和横向驱动机构4安装于外吸附行走机构1的内侧，且转向驱动组件2-1的驱动端与承载架2-3相连接，用于带动承载架2-3转动，内吸盘组件2-5通过内伸缩驱动器2-4安装于承载架2-3的底部，能够伸缩吸附于幕墙表面上。内吸附行走机构2能够在纵向驱动机构3和横向驱动机构4的驱动下沿横向和纵向移动，并且内吸盘组件2-5能够在转向驱动组件2-1的驱动下旋转运动，这样，当内吸盘组件2-5吸附在幕墙表面时，转向驱动组件2-1工作旋转，从而能够带动外吸附行走机构1转向，从而能够实现幕墙清洗机器人360°全方位移动。并且，内吸盘组件2-5在内伸缩驱动器2-4的带动下亦可以伸缩，配合外吸附行走机构1的外吸盘1-2-2伸缩运动即可实现越障动作。上述的转向驱动组件2-1包括转向电机2-1-1和转向减速器2-1-2，转向电机2-1-1的输出轴与转向减速器2-1-2的输入轴相连。上述的内吸盘组件2-5采用双杆气缸最佳，气动控制更加方便，动作响应快速。上述的内吸盘组件2-5包括内吸盘安装板2-5-1和内吸盘2-5-2，内吸盘2-5-2在内吸盘安装板2-5-1上均匀分布有多个，保证内吸附行走机构2能够牢牢吸附在幕墙表面上，保证了幕墙清洗机器人行走的稳定性，结构设计简单巧妙。另外，转向驱动组件2-1与承载架2-3之间还设有万向转盘2-2，提高了幕墙清洗机器人的转向稳定性。

接续图3和图4所示，清扫机构5包括摆臂驱动组件5-1、摆臂5-4和清扫组件5-5，摆臂驱动组件5-1固定安装于承载架2-3上，摆臂5-4的一端通过摆臂轴5-3转动安装于承载架2-3上，且摆臂驱动组件5-1的驱动端与摆臂5-4的摆臂轴5-3相连接，用于驱动摆臂5-4摆动，摆臂5-4的另一端与清扫组件5-5相连接。清扫组件5-5能够在摆臂驱动组件5-1的控制下抬起或压下，能够更好地贴合幕墙表面，达到更佳的清洗效果，在清洗机构抬起后，幕墙清洗机器人能够更加灵活地在幕墙上行走和越障。上述的摆臂驱动组件5-1包括摆臂电机5-1-1和摆臂减速器5-1-2，摆臂电机5-1-1的输出轴与摆臂减速器5-1-2的输入轴相连接；为了方便摆臂驱动组件5-1的位置布置，摆臂驱动组件5-1与摆臂轴5-3之间采用齿轮传动机构5-2传动连接，便于摆臂驱动组件5-1的位置设置，使整个幕墙清洗机器人更加紧凑，有效降低了幕墙清洗机器人移动和转向过程中出现管线缠绕等问题的发生几率。在本实施例中，清扫组件5-5包括滚刷5-5-1和罩设在滚刷5-5-1上部的挡水罩5-5-2，摆臂5-4上还设有滚刷驱动组件5-6，滚刷驱动组件5-6的驱动端与滚刷5-5-1传动连接，滚刷驱动组件5-6包括滚刷电机5-6-1和滚刷减速器5-6-2，滚刷电机5-6-1的输出轴与滚刷减速器5-6-2的输入轴连接，滚刷减速器5-6-2的输出轴与滚刷5-5-1的滚轴连接，清扫组件5的滚刷5-5-1能够主动旋转来对幕墙进行清洗，清洗效果好、效率高。

返回图2所示，在本实施例中，纵向驱动机构3和横向驱动机构4均采用同步带传动机构。其中，纵向驱动机构3包括纵向运动电机3-1、纵向驱动同步带机构3-3和纵向导轨3-4，纵向驱动同步带机构3-3通过两个同步带轮设置在外框架1-1上，纵向导轨3-4在外框架1-1的两侧各设有一根，纵向运动电机3-1固定安装于外框架1-1上，且纵向运动电机3-1与纵向驱动同步带机构3-3中的带轮传动连接，横向驱动机构4滑动安装于纵向导轨3-4上，且横向驱动机构4与纵向驱动同步带机构3-3中的同步带相连接，横向驱动机构4与同步带之间具体可采用夹板夹紧固定；纵向驱动同步带机构3-3设于外框架1-1的一侧侧边上，纵向运动电机3-1通过中间同步带机构3-2与纵向驱动同步带机构3-3传动连接，更加方便了纵向运动电机3-1的位置设置，使整个幕墙清洗机器人的结构更加紧凑。横向驱动机构4通过滑块横跨在外框架1-1两侧的纵向导轨3-4上，横向驱动机构4包括横向运动电机4-1、横向驱动同步带机构4-2和横向导轨4-3，横向驱动同步带机构4-2通过两个同步带轮横向设置在纵向导轨3-4上的两组滑块上，横向导轨4-3的两端分别与纵向导轨3-4上的两组滑块相连，横向运动电机4-1与一侧的滑块固定连接，且横向运动电机4-1与横向驱动同步带机构4-2中的带轮传动连接，内吸附行走机构2滑动安装于横向导轨4-3上，且内吸附行走机构2与横向驱动同步带机构4-2中的同步带相连接，内吸附行走机构2与同步带之间具体也可采用夹板夹紧固定。纵向驱动机构3和横向驱动机构4均采用同步带传动机构，具有传动距离长、质量轻、结构简单、传动距离易控制、价格低等优点，能够有效减轻幕墙清洗机器人的整体重量，使其移动更加灵活。

如图5所示，本实施例的一种高楼幕墙清洗机器人，使用时，在楼顶上架设机器人动力装置6和楼顶起吊装置7，然后将幕墙清洗机器人8的各类管线与机器人动力装置6连接，通过楼顶起吊装置7的吊索将幕墙清洗机器人8吊在高楼幕墙上，防止幕墙清洗机器人8掉落。操作时，操作人员可通过无线控制器9远程遥控机器人在幕墙表面上清洗、行走和越障等动作。幕墙清洗机器人8的动力及清洗用水等均有机器人动力装置6提供，减轻了机器人的整体重量，从而保证了机器人能够与幕墙表面吸附更加牢固，使幕墙清洗机器人8的各项运动更加稳定可靠，很好地代替了人工进行幕墙清洗的工作。

结合图1至图4所示，本实施例还公开了上述高楼幕墙清洗机器人的清洗方法，其运动过程如下：

清洗时，外吸附行走机构1的外吸盘组件1-2吸附在幕墙表面上，清扫机构5的清扫组件5-5在摆臂驱动组件5-1的作用下紧密接触幕墙表面，纵向驱动机构3和横向驱动机构4带动内吸附行走机构2在外框架1-1内侧往复移动，从而带动清扫组件5-5对幕墙表面进行清洗；利用滚刷驱动组件5-6带动清扫组件5-5中的滚刷5-5-1主动旋转清洗，对幕墙的清洗效果更好、效率更高。

纵向运动时，如图6所示，外吸附行走机构1的外吸盘组件1-2吸附在幕墙表面上(如图6的(a))，纵向驱动机构3带动内吸附行走机构2沿上下方向移动，到达设定位置后，内吸附行走机构2的内吸盘组件2-5吸附在幕墙表面上(如图6的(b))，同时外吸附行走机构1的外吸盘组件1-2松开，纵向驱动机构3反向运动带动外吸附行走机构1在纵向运动(如图6的(c))；重复上述动作即可实现幕墙清洗机器人在纵向连续行走。

横向运动时，其运动过程与纵向运动相同，具体为：外吸附行走机构1的外吸盘组件1-2吸附在幕墙表面上，横向驱动机构4带动内吸附行走机构2沿左右方向移动，到达设定位置后，内吸附行走机构2的内吸盘组件2-5吸附在幕墙表面上，同时外吸附行走机构1的外吸盘组件1-2松开，横向驱动机构4反向运动带动外吸附行走机构1在横向运动；重复上述动作即可实现幕墙清洗机器人在横向连续行走。

转向运动时，如图7所示，内吸附行走机构2的内吸盘组件2-5吸附在幕墙表面上，同时外吸附行走机构1的外吸盘组件1-2松开(如图7的(a))，此时转向驱动组件2-1旋转带动外吸附行走机构1转向运动(如图7的(b))；将转向运动和上述纵向、横向运动相结合即可实现幕墙清洗机器人360°全方位行走，清洗无死角。

越障时，内吸附行走机构2的内吸盘组件2-5吸附在幕墙表面上，同时外吸附行走机构1的外吸盘组件1-2松开，此时内伸缩驱动器2-4推动内吸盘组件2-5伸出，外吸盘组件1-2缩回，使外吸附行走机构1高出障碍，此时即可向障碍一侧执行纵向或横向运动越过障碍；外吸附行走机构1的一侧越过障碍后，外吸盘组件1-2伸出并吸附在幕墙表面上，内伸缩驱动器2-4带动内吸盘组件2-5收缩并越过障碍；外吸附行走机构1的另一侧采用相同的方法越过障碍，即内吸附行走机构2的内吸盘组件2-5吸附在幕墙表面上，外吸附行走机构1的外吸盘组件1-2松开并收缩，向障碍一侧执行纵向或横向运动越过障碍。

本发明的一种高楼幕墙清洗机器人及其清洗方法，利用外吸附行走机构和内吸附行走机构交替吸附在幕墙上来实现整个清洗机器人的横向和纵向移动，并且利用内吸附行走机构的旋转运动可使幕墙清洗机器人自如转向，实现360°全方位移动，对于特殊形状的幕墙也能够实现无死角清洗，清洗效果好，清洗效率高；同时，外吸附行走机构和内吸附行走机构中的吸盘均具有伸缩功能，从而使幕墙清洗机器人具有良好的越障功能，不仅适用于中高层无框玻璃幕墙的清洗，还能够很好地适用于有框玻璃幕墙的清洗，适用性强；并且清洗机构能够抬起或压下，能够更好地贴合幕墙表面，达到更佳的清洗效果，在清洗机构抬起后，幕墙清洗机器人能够更加灵活地在幕墙上行走和越障。此外，操作简单方便，清洗效率高，能够很好地代替人工进行幕墙清洗，降低了幕墙清洗作业的风险。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高楼幕墙清洗机器人，其特征在于：包括外吸附行走机构（1）、内吸附行走机构（2）、纵向驱动机构（3）、横向驱动机构（4）和清扫机构（5），所述的内吸附行走机构（2）通过纵向驱动机构（3）和横向驱动机构（4）安装于外吸附行走机构（1）的内侧，使内吸附行走机构（2）能够在外吸附行走机构（1）的内侧沿纵向和横向移动，所述的清扫机构（5）安装于内吸附行走机构（2）上，随内吸附行走机构（2）移动而对幕墙表面进行清扫；其中，

所述的外吸附行走机构（1）包括外框架（1-1）和设于外框架（1-1）上的若干组外吸盘组件（1-2），所述的外吸盘组件（1-2）能够伸缩吸附于幕墙表面上；

所述的内吸附行走机构（2）包括转向驱动组件（2-1）、承载架（2-3）、内伸缩驱动器（2-4）和内吸盘组件（2-5），所述的转向驱动组件（2-1）通过纵向驱动机构（3）和横向驱动机构（4）安装于外吸附行走机构（1）的内侧，且转向驱动组件（2-1）的驱动端与承载架（2-3）相连接，用于带动承载架（2-3）转动，所述的内吸盘组件（2-5）通过内伸缩驱动器（2-4）安装于承载架（2-3）的底部，能够伸缩吸附于幕墙表面上；

所述的清扫机构（5）包括摆臂驱动组件（5-1）、摆臂（5-4）和清扫组件（5-5），所述的摆臂驱动组件（5-1）固定安装于承载架（2-3）上，所述的摆臂（5-4）的一端通过摆臂轴（5-3）转动安装于承载架（2-3）上，且摆臂驱动组件（5-1）的驱动端与摆臂（5-4）的摆臂轴（5-3）相连接，用于驱动摆臂（5-4）摆动，所述的摆臂（5-4）的另一端与清扫组件（5-5）相连接；

运动过程如下：

清洗时，所述的外吸附行走机构（1）的外吸盘组件（1-2）吸附在幕墙表面上，所述的清扫机构（5）的清扫组件（5-5）在摆臂驱动组件（5-1）的作用下紧密接触幕墙表面，所述的纵向驱动机构（3）和横向驱动机构（4）带动内吸附行走机构（2）在外框架（1-1）内侧往复移动，从而带动清扫组件（5-5）对幕墙表面进行清洗；

纵向运动时，所述的外吸附行走机构（1）的外吸盘组件（1-2）吸附在幕墙表面上，所述的纵向驱动机构（3）带动内吸附行走机构（2）沿上下方向移动，到达设定位置后，内吸附行走机构（2）的内吸盘组件（2-5）吸附在幕墙表面上，同时外吸附行走机构（1）的外吸盘组件（1-2）松开，纵向驱动机构（3）反向运动带动外吸附行走机构（1）在纵向运动；

横向运动时，所述的外吸附行走机构（1）的外吸盘组件（1-2）吸附在幕墙表面上，所述的横向驱动机构（4）带动内吸附行走机构（2）沿左右方向移动，到达设定位置后，内吸附行走机构（2）的内吸盘组件（2-5）吸附在幕墙表面上，同时外吸附行走机构（1）的外吸盘组件（1-2）松开，横向驱动机构（4）反向运动带动外吸附行走机构（1）在横向运动；

转向运动时，所述的内吸附行走机构（2）的内吸盘组件（2-5）吸附在幕墙表面上，同时外吸附行走机构（1）的外吸盘组件（1-2）松开，此时转向驱动组件（2-1）旋转带动外吸附行走机构（1）转向运动；

越障时，所述的内吸附行走机构（2）的内吸盘组件（2-5）吸附在幕墙表面上，同时外吸附行走机构（1）的外吸盘组件（1-2）松开，此时内伸缩驱动器（2-4）推动内吸盘组件（2-5）伸出，外吸盘组件（1-2）缩回，向障碍一侧执行纵向或横向运动越过障碍；外吸附行走机构（1）的一侧越过障碍后，外吸盘组件（1-2）伸出并吸附在幕墙表面上，内伸缩驱动器（2-4）带动内吸盘组件（2-5）收缩并越过障碍；外吸附行走机构（1）的另一侧采用相同的方法越过障碍。

2.根据权利要求1所述的一种高楼幕墙清洗机器人，其特征在于：所述的外框架（1-1）为矩形框架，且外框架（1-1）的至少四个角上设有外吸盘组件（1-2）；所述的外吸盘组件（1-2）包括外伸缩气缸（1-2-1）和外吸盘（1-2-2），所述的外伸缩气缸（1-2-1）固定于外框架（1-1）上，所述的外吸盘（1-2-2）与外伸缩气缸（1-2-1）的活塞杆相连接。

3.根据权利要求1所述的一种高楼幕墙清洗机器人，其特征在于：所述的内吸盘组件（2-5）包括内吸盘安装板（2-5-1）和内吸盘（2-5-2），所述的内吸盘（2-5-2）在内吸盘安装板（2-5-1）上均匀分布有多个。

4.根据权利要求1所述的一种高楼幕墙清洗机器人，其特征在于：所述的清扫组件（5-5）包括滚刷（5-5-1）和罩设在滚刷（5-5-1）上部的挡水罩（5-5-2），所述的摆臂（5-4）上还设有滚刷驱动组件（5-6），所述的滚刷驱动组件（5-6）的驱动端与滚刷（5-5-1）传动连接。

5.根据权利要求1所述的一种高楼幕墙清洗机器人，其特征在于：所述的转向驱动组件（2-1）与承载架（2-3）之间还设有万向转盘（2-2）。

6.根据权利要求1所述的一种高楼幕墙清洗机器人，其特征在于：所述的内伸缩驱动器（2-4）采用双杆气缸。

7.根据权利要求1所述的一种高楼幕墙清洗机器人，其特征在于：所述的摆臂驱动组件（5-1）与摆臂轴（5-3）之间采用齿轮传动机构（5-2）传动连接。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种高楼幕墙清洗机器人，其特征在于：所述的纵向驱动机构（3）包括纵向运动电机（3-1）、纵向驱动同步带机构（3-3）和纵向导轨（3-4），所述的纵向运动电机（3-1）固定安装于外框架（1-1）上，且纵向运动电机（3-1）与纵向驱动同步带机构（3-3）中的带轮传动连接，所述的横向驱动机构（4）滑动安装于纵向导轨（3-4）上，且横向驱动机构（4）与纵向驱动同步带机构（3-3）中的同步带相连接；

所述的横向驱动机构（4）包括横向运动电机（4-1）、横向驱动同步带机构（4-2）和横向导轨（4-3），所述的横向运动电机（4-1）与横向驱动同步带机构（4-2）中的带轮传动连接，所述的内吸附行走机构（2）滑动安装于横向导轨（4-3）上，且内吸附行走机构（2）与横向驱动同步带机构（4-2）中的同步带相连接。

9.根据权利要求8所述的一种高楼幕墙清洗机器人，其特征在于：所述的纵向驱动同步带机构（3-3）设于外框架（1-1）的侧边上，所述的纵向运动电机（3-1）通过中间同步带机构（3-2）与纵向驱动同步带机构（3-3）传动连接。

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