CN107327152B - 一种易实现壁面吸附的幕墙机器人及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种易实现壁面吸附的幕墙机器人及控制方法，所述幕墙机器人包括固定框架、若干个吸盘、若干个滚轮、若干个可伸缩清洁刮板和至少一个风机单元；所述幕墙机器人行走方向上的前端通过楼顶的保险绳悬挂于待吸附壁面一侧；所述风机单元固定于所述固定框架上且吹风方向为远离待吸附的壁面的方向以实现在悬挂时使幕墙机器人整体靠近待吸附的壁面；所述吸盘固定设置于所述固定框架上用于吸附壁面；所述可伸缩清洁刮板分别设置于行走方向上的幕墙机器人的前后两端且可实现垂直于待吸附的壁面方向上的伸缩以配合所述风机单元和所述吸盘完成吸附壁面动作。本发明一种易实现壁面吸附的幕墙机器人可以实现壁面的快速吸附、且结构十分稳固。

Description

一种易实现壁面吸附的幕墙机器人及控制方法

技术领域

本发明涉及幕墙机器人设备技术领域，特别涉及一种易实现壁面吸附的幕墙机器人及控制方法。

背景技术

幕墙机器人是一种具有移动和吸附功能可以在垂直壁面上运动的自动化设备，可以在核工程、消防和大型非结构设备的制造和维护等危险和极限环境下代替工人完成工作。玻璃幕墙清洁机器人的工作在于清洗掉玻璃上的灰尘，使整个建筑更亮而美观，具有广泛的应用前景。

机器人工作前，由人将机器人贴附于幕墙面，机器人吸附后，通过遥控器或手机指挥机器人向上、向下行走、旋转掉头。仿人工进行擦洗幕墙，刮净刮亮幕墙。现实幕墙有部分是不落地幕墙，有部分是外立面部分幕墙，还有部分非幕墙的交叉复杂外立面幕墙。而在清洗这些壁面时，人为将机器人贴附于幕墙面是不可能的。

发明内容

针对以上现有技术存在的幕墙机器人在工作前无法平稳容易地吸附于壁面上的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种可快速实现壁面吸附、结构稳固的易实现壁面吸附的幕墙机器人及控制方法。

为了解决上述技术问题，一种易实现壁面吸附的幕墙机器人，所述幕墙机器人包括固定框架、若干个吸盘、若干个滚轮、若干个可伸缩清洁刮板和至少一个风机单元；所述幕墙机器人行走方向上且远离待吸附壁面的前端外侧通过楼顶的保险绳悬挂于待吸附壁面一侧；所述风机单元固定于所述固定框架上且吹风方向为远离待吸附的壁面的方向以实现在悬挂时使幕墙机器人整体靠近待吸附的壁面；所述吸盘固定设置于所述固定框架上用于吸附壁面；所述可伸缩清洁刮板分别设置于行走方向上的幕墙机器人的前后两端且可实现垂直于待吸附的壁面方向上的伸缩以配合所述风机单元和所述吸盘完成吸附壁面动作。

作为进一步改进，所述滚轮包括两个前轮和两个后轮，每个所述前轮和每个所述后轮前后两侧均设置有一吸盘。

作为进一步改进，所述风机单元的数量为两个且平行于所述前轮设置；所述风机单元的吹风方向垂直于待吸附的壁面。

作为进一步改进，所述风机单元设置于行走方向上的所述后轮后侧；所述风机单元开启后将所述幕墙机器人正面推向待吸附壁面以实现所述幕墙机器人后轮处的吸盘与待吸附壁面相吸附；定义所述风机单元的推力为F，其中F的范围为大于等于2.25kg。

作为进一步改进，所述可伸缩清洁刮板的数量为四个，所述可伸缩清洁刮板包括固定于所述固定框架上的两个气压缸和与所述气压缸的推杆相固定连接的刮板主体.

作为进一步改进，定义所述气压缸的推杆推力为N,其中N的范围为136N～180N；定义所述气压缸的推出时间为S，其中S的范围为0.2s～0.7s；定义所述气压缸的行程为L，其中L的范围为大于等于20mm。

作为进一步改进，行走方向上最前端的所述固定框架远离待吸附壁面的表面进一步设置有一保险绳固定件；所述保险绳一端固定绑于所述保险绳固定件上使得幕墙机器人整体重心远离待吸附壁面。

作为进一步改进，所述固定框架包括与行走方向相平行的若干根第一固定梁和与行走方向相垂直的若干根第二固定梁；所述第一固定梁和所述第二固定梁上分别设置有L型固定板用于固定所述风机单元。

一种幕墙机器人的控制方法，包括以下步骤：

S1：将固定设置于楼顶的保险绳一端固定绑于所述幕墙机器人的保险绳固定件上，并将幕墙机器人悬挂于初始清洗位置的待吸附壁面一侧；

S2：开启设置于幕墙机器人后轮处的风机单元，风机旋转产生的高速强风将所述幕墙机器人推向待吸附壁面，即此时幕墙机器人在侧面上做以保险绳捆绑点为轴点的圆弧运动以实现后轮处的吸盘与待吸附壁面的吸附；

S3：控制幕墙机器人前端和后端的气压缸的推杆同时向待吸附壁面推出，幕墙机器人以后轮处的吸盘为支点，在推杆的作用下实现幕墙机器人前轮处的吸盘与待吸附壁面的吸附，完成整个幕墙机器人在待吸附壁面上的吸附。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明一种易实现壁面吸附的幕墙机器人及控制方法利用机器人的保险绳，将机器人悬挂于空中，然后通过风机高速气流将幕墙机器人的下身正面推向幕墙面，机器人下身对的吸盘吸住幕墙，再配合机器人上身和下身的气压推杆同时推出，以被吸盘吸住幕墙面为支撑点，将机器人贴附于幕墙面，从而达到将机器人贴附于幕墙面，机器人上身吸盘工作吸住幕墙，达到整机牢固吸附于幕墙。

2.本发明一种易实现壁面吸附的幕墙机器人通过将风机单元设置于后轮后侧结合吸盘实现幕墙机器人后半部分与壁面的吸附，同时结合行走方向上的前轮处和后轮处的可伸缩清洁刮板往壁面推出来实现幕墙机器人前半部分与壁面的吸附，有效实现整体幕墙机器人在壁面上的平稳吸附。

3.本发明一种易实现壁面吸附的幕墙机器人通过固定框架和L型固定板来对风机单元进行稳定的固定以保证垂直于壁面方向吹风，整体结构稳固安全。

附图说明

图1为本发明一种易实现壁面吸附的幕墙机器人的结构示意图；

图2为本发明一种易实现壁面吸附的幕墙机器人悬挂于待吸附壁面一侧时的示意图。

主要元件符号说明

固定框架 10、第一固定梁 11、第二固定梁 12、

吸盘 20、

滚轮 30、前轮 31、后轮 32、

可伸缩清洁刮板 40、气压缸 41、刮板主体 42

风机单元 50、

保险绳固定件 60、

毛刷装置 70、

L型固定板 80、

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

请参考图1至图2,实施例中，一种易实现壁面吸附的幕墙机器人，所述幕墙机器人包括固定框架10、若干个吸盘20、若干个滚轮30、若干个可伸缩清洁刮板40和至少一个风机单元50；所述滚轮30包括两个前轮31和两个后轮32；所述幕墙机器人行走方向上且远离待吸附壁面的前端外侧通过楼顶的保险绳悬挂于待吸附壁面一侧；所述风机单元50固定于所述固定框架10上且吹风方向为远离待吸附的壁面的方向以实现在悬挂时使幕墙机器人整体靠近待吸附的壁面；所述吸盘20固定设置于所述固定框架10上用于吸附壁面；所述可伸缩清洁刮板40分别设置于行走方向上的幕墙机器人的前后两端且可实现垂直于待吸附的壁面方向上的伸缩以配合所述风机单元50和所述吸盘20完成吸附壁面动作。整体通过将风机单元50设置于固定框架10上同时结合吸盘20实现幕墙机器人前半部分或后半部分与壁面的吸附，同时结合行走方向上前端或后端的可伸缩清洁刮板40往壁面推出来实现幕墙机器人后半部分或前半部分与壁面的吸附，有效实现整体幕墙机器人在壁面上的平稳吸附。

进一步地，行走方向上最前端的所述固定框架10上进一步设置有一保险绳固定件60，所述保险绳固定件60用于捆绑保险绳的一端，具体的，所述保险绳固定件60设置于幕墙机器人最前端的固定框架10上，采用保险绳固定件60可以避免保险绳捆绑于所述固定框架10上而影响所述可伸缩清洁刮板40的正常工作。

请参考图2，实施例中，所述风机单元50可设置于幕墙机器人的前半部分或者中部或者后半部分，优选的，所述风机单元50设置于行走方向上的所述后轮32后侧即幕墙机器人的后半部分，由于保险绳捆绑于所述保险绳固定件60上，当幕墙机器人被悬挂于空中时，由于悬挂点不是位于幕墙机器人前端的中心部而是远离吸附壁面的上部，故幕墙机器人由屋顶至楼底呈逐渐远离吸附壁面的斜线状悬挂，所以此时幕墙机器人的前半部分距离吸附壁面的距离小于后半部分距离吸附壁面的距离，故将所述风机单元50设置于行走方向上的所述后轮32后侧可以将距离很远的幕墙机器人后半部分先固定，并以后轮32为支点通过幕墙机器人末端的可伸缩清洁刮板40实现整体在壁面上的吸附，可以有效又平稳地实现整体幕墙机器人在壁面上的吸附。

具体的，当所述风机单元50固定于前半部分或者中部时，当风机单元50工作后使得幕墙机器人前半部分靠近壁面，此时位于前轮31两侧的吸盘20将幕墙机器人前半部分吸附于壁面上，同时位于前端的可伸缩清洁刮板40推出，通过与壁面接触提供与前轮31为旋转点的一个反推力实现幕墙机器人后半部分与吸附壁面的吸附，完成整个吸附过程；当所述风机单元50设置于行走方向上的所述后轮32后侧即幕墙机器人的后半部分，当风机单元50工作后使得幕墙机器人后半部分靠近壁面，此时位于后轮32两侧的吸盘20将幕墙机器人后半部分吸附于壁面上，同时位于幕墙机器人后端的可伸缩清洁刮板40推出，通过与壁面接触提供与后轮32为旋转点的一个反推力实现幕墙机器人前半部分与吸附壁面的吸附，完成整个吸附过程。

定义所述风机单元的推力为F，其中F的范围为大于等于2.25kg，由于风机单元的数量为两个，即幕墙机器人需要的所述风机单元的推力需满足大于等于4.5kg推力采用这样的最低值时便可以满足在克服幕墙机器人整机重量和外界阻力干扰下实现对幕墙机器人整体的推动。

请参考图1，实施例中，所述前轮31和所述后轮32均连接有驱动电机；每个所述前轮31和每个所述后轮32前后两侧均设置有一吸盘20，所述吸盘20与真空发生器相连接，采用这样的结构可以有效结合风机单元50实现一端的吸附。

进一步地，所述前轮31和所述后轮32之间进一步设置有毛刷装置70，所述毛刷装置70用于清扫清洁过后的壁面；当设置有毛刷装置70时，考虑到整机的合理空间布置所述风机单元50只能设置于幕墙机器人的前半部分或者后半部分。

请参考图1，实施例中，所述风机单元50的数量为两个且平行于所述前轮31设置；所述风机单元50的吹风方向垂直于待吸附的壁面，采用这样的结构可以保证风机单元50在相同风力下以最大的速度将幕墙机器人吸附至壁面上。

请参考图1，实施例中，所述可伸缩清洁刮板40的数量为四个，所述可伸缩清洁刮板40包括固定于所述固定框架10上且垂直于吸附壁面设置的两个气压缸41和与所述气压缸41的推杆相固定连接的刮板主体42，即共有八个气压缸。

进一步地，定义所述气压缸的推杆推力为N,其中N的范围为136N～180N，可根据幕墙机器人整体的重量选择适合的推杆推力以满足对幕墙机器人整体重量的推出需求；定义所述气压缸的推出时间为S，其中S的范围为0.2s～0.7s；定义所述气压缸的行程为L，其中L的范围为大于等于20mm，采用这样行程的气压缸可以满足在后轮处的吸盘吸附于待吸附壁面上时，气压缸推杆可以顶出比幕墙机器人前轮处的吸盘离待吸附壁面的距离更远的行程以保证幕墙机器人前轮吸盘与待吸附的壁面。

请参考图1，实施例中，所述固定框架10包括与行走方向相平行的若干根第一固定梁11和与行走方向相垂直的若干根第二固定梁12；所述第一固定梁11和所述第二固定梁12上分别设置有L型固定板80用于固定所述风机单元50。

具体控制方法如下：

S1：将固定设置于楼顶的保险绳一端固定绑于所述幕墙机器人的保险绳固定件上，并将幕墙机器人悬挂于初始清洗位置的待吸附壁面一侧；

S2：开启设置于幕墙机器人后轮处的风机单元，风机旋转产生的高速强风将所述幕墙机器人推向待吸附壁面，即此时幕墙机器人在侧面上做以保险绳捆绑点为轴点的圆弧运动以实现后轮处的吸盘与待吸附壁面的吸附；

S3：控制幕墙机器人前端和后端的气压缸的推杆同时向待吸附壁面推出，幕墙机器人以后轮处的吸盘为支点，在推杆的作用下实现幕墙机器人前轮处的吸盘与待吸附壁面的吸附，完成整个幕墙机器人在待吸附壁面上的吸附。

整个过程首先通过楼顶保险绳实现对幕墙机器人的快速升降并将其移到初始清洁位置，而后通过风机单元和可伸缩清洁刮板的巧妙配合实现了以后轮处的吸盘为支点的反向推动运动，依次实现幕墙机器人下半身和上半身对待吸附壁面的吸附，有效实现幕墙机器人在待吸附壁面上的平稳吸附。

以上所述仅为发明的实施例，其并非用以限定本发明的专利保护范围。任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神与范围内，所作的更动及润饰的等效替换，仍为本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种易实现壁面吸附的幕墙机器人的控制方法，其特征在于：所述幕墙机器人包括固定框架、若干个吸盘、若干个滚轮、若干个可伸缩清洁刮板和至少一个风机单元；所述幕墙机器人行走方向上且远离待吸附壁面的前端外侧通过楼顶的保险绳悬挂于待吸附壁面一侧；所述风机单元固定于所述固定框架上且吹风方向为远离待吸附的壁面的方向以实现在悬挂时使幕墙机器人整体靠近待吸附的壁面；所述吸盘固定设置于所述固定框架上用于吸附壁面；所述可伸缩清洁刮板分别设置于行走方向上的幕墙机器人的前后两端且可实现垂直于待吸附的壁面方向上的伸缩以配合所述风机单元和所述吸盘完成吸附壁面动作；

包括以下步骤：

S1：将固定设置于楼顶的保险绳一端固定绑于所述幕墙机器人的保险绳固定件上，并将幕墙机器人悬挂于初始清洗位置的待吸附壁面一侧；

S2：开启设置于幕墙机器人后轮处的风机单元，风机旋转产生的高速强风将所述幕墙机器人推向待吸附壁面，即此时幕墙机器人在侧面上做以保险绳捆绑点为轴点的圆弧运动以实现后轮处的吸盘与待吸附壁面的吸附；

S3：控制幕墙机器人前端和后端的气压缸的推杆同时向待吸附壁面推出，幕墙机器人以后轮处的吸盘为支点，在推杆的作用下实现幕墙机器人前轮处的吸盘与待吸附壁面的吸附，完成整个幕墙机器人在待吸附壁面上的吸附；

具体的，当所述风机单元固定于前半部分或者中部时，当风机单元工作后使得幕墙机器人前半部分靠近壁面，此时位于前轮两侧的吸盘将幕墙机器人前半部分吸附于壁面上，同时位于前端的可伸缩清洁刮板推出，通过与壁面接触提供与前轮为旋转点的一个反推力实现幕墙机器人后半部分与吸附壁面的吸附，完成整个吸附过程；当所述风机单元设置于行走方向上的所述后轮后侧即幕墙机器人的后半部分，当风机单元工作后使得幕墙机器人后半部分靠近壁面，此时位于后轮两侧的吸盘将幕墙机器人后半部分吸附于壁面上，同时位于幕墙机器人后端的可伸缩清洁刮板推出，通过与壁面接触提供与后轮为旋转点的一个反推力实现幕墙机器人前半部分与吸附壁面的吸附，完成整个吸附过程。

2.根据权利要求1所述的易实现壁面吸附的幕墙机器人的控制方法，其特征在于：所述滚轮包括两个前轮和两个后轮，每个所述前轮和每个所述后轮前后两侧均设置有一吸盘。

3.根据权利要求2所述的易实现壁面吸附的幕墙机器人的控制方法，其特征在于：所述风机单元的数量为两个且平行于所述前轮设置；所述风机单元的吹风方向垂直于待吸附的壁面。

4.根据权利要求3所述的易实现壁面吸附的幕墙机器人的控制方法，其特征在于：所述风机单元设置于行走方向上的所述后轮后侧；所述风机单元开启后将所述幕墙机器人正面推向待吸附壁面以实现所述幕墙机器人后轮处的吸盘与待吸附壁面相吸附；定义所述风机单元的推力为F，其中F的范围为大于等于2.25kg。

5.根据权利要求1所述的易实现壁面吸附的幕墙机器人的控制方法，其特征在于：所述可伸缩清洁刮板的数量为四个，所述可伸缩清洁刮板包括固定于所述固定框架上的两个气压缸和与所述气压缸的推杆相固定连接的刮板主体。

6.根据权利要求5所述的易实现壁面吸附的幕墙机器人的控制方法，其特征在于：定义所述气压缸的推杆推力为N,其中N的范围为136N～180N；定义所述气压缸的推出时间为S，其中S的范围为0.2s～0.7s；定义所述气压缸的行程为L，其中L的范围为大于等于20mm。

7.根据权利要求5所述的易实现壁面吸附的幕墙机器人的控制方法，其特征在于：行走方向上最前端的所述固定框架远离待吸附壁面的表面进一步设置有一保险绳固定件；所述保险绳一端固定绑于所述保险绳固定件上使得幕墙机器人整体重心远离待吸附壁面。

8.根据权利要求7所述的易实现壁面吸附的幕墙机器人的控制方法，其特征在于：所述固定框架包括与行走方向相平行的若干根第一固定梁和与行走方向相垂直的若干根第二固定梁；所述第一固定梁和所述第二固定梁上分别设置有L型固定板用于固定所述风机单元。

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