CN107440626A - 一种高层玻璃清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高层玻璃清洁机器人，包括车体和与所述车体连接的飞行器，所述飞行器安装在所述车体的上部，所述车体连接有吸尘机构、吸附机构和移动机构，所述吸尘机构安装在所述车体的内部，所述移动机构和所述吸附机构均设置在所述车体的底部，所述吸附机构与所述移动机构连接。本发明通过设置飞行器，不仅可以实现清洁机器人的定点清洁和跨棱清洁，而且还解决了作业过程中清洁机器人意外掉落的问题。本发明的清洁机器人结构紧凑、简单实用且操作方便，降低了玻璃幕墙的清洗成本，最大可能地消除了高空清洁的安全隐患，提高了清洁效率，能够实现在高层楼宇玻璃等垂直表面上可靠行进和高效清洁工作，以满足智能化清洁玻璃幕墙的需要。

Description

一种高层玻璃清洁机器人

技术领域

本发明涉及高层建筑清洁技术领域，更具体地，涉及一种高层玻璃清洁机器人。

背景技术

随着各国工业化脚步的加快，高层建筑遍地开花，现代化气息愈加浓郁，很多高层建筑开始以玻璃幕墙为主进行装饰，玻璃幕墙是一种美观新颖的建筑墙体装饰，将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，使得建筑物从不同角度呈现出不同的色调。

虽然玻璃幕墙外形美观透光，但是其上容易沉积灰尘而影响其美观性，因此需要经常对玻璃幕墙进行清洁，然而在实际中玻璃幕墙的清洁工作，尤其是高层玻璃幕墙的建筑，一直是一项复杂而成本高的难题。针对现有高层楼宇的玻璃幕墙，主要采用人工清洁的方式，即清洁工人乘坐吊篮或升降台上下移动以对每一块玻璃进行仔细擦拭，从而完成玻璃幕墙的清洁，这种方式不仅对于清洁工人本身存在着很大的安全隐患，而且清洁工作效率低，成本高，人力资源浪费严重。目前国内外也有很多专门用来清洁玻璃幕墙的爬壁机器人，但是这类机器人结构复杂、造价昂贵，在机器人清洁作业过程中还可能会出现意外掉落的情况，清洁作业成本较高，而且存在着较大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种高层玻璃清洁机器人，以解决现有玻璃幕墙清洁工作效率低且存在着较大安全隐患的问题。

根据本发明的技术方案，提供一种高层玻璃清洁机器人，包括车体和与所述车体连接的飞行器，所述飞行器安装在所述车体的上部，所述车体连接有吸尘机构、吸附机构和移动机构，所述吸尘机构安装在所述车体的内部，所述移动机构和所述吸附机构均设置在所述车体的底部，所述吸附机构与所述移动机构连接。

作为上述技术方案的进一步改进方案，所述车体包括动力系统、控制系统和支架组件，所述动力系统和所述控制系统以内嵌的方式置于所述车体中。

作为上述技术方案的进一步改进方案，所述车体和飞行器通过伸缩杆连接，清洁机器人在清洁作业过程中，所述伸缩杆处于伸长状态，当作业结束后，所述伸缩杆处于缩短状态。

作为上述技术方案的进一步改进方案，所述清洁机器人还包括加速度传感器、距离传感器和智能移动端，所述智能移动端用于实时显示清洁机器人作业过程中的加速度值和定位信息。

作为上述技术方案的进一步改进方案，所述飞行器包括电调、电机、GPS模块、旋翼结构、可伸缩机臂和机架，所述电调与所述控制系统相连接，所述电调与所述电机相连，所述旋翼结构与所述电机连接，所述电调、GPS模块和电机均置于所述机架上。当所述旋翼结构处于开启状态时，所述可伸缩机臂处于伸长状态；当所述旋翼结构处于关闭状态时，所述可伸缩机臂处于缩短状态。

作为上述技术方案的进一步改进方案，所述飞行器还设有摄像头，所述摄像头位于所述飞行器的上部。

作为上述技术方案的进一步改进方案，所述吸尘机构包括滚筒刷、集尘室、过滤管道、过滤装置和离心风机；所述滚筒刷安装在所述车体的底部，所述滚筒刷与所述集尘室的一端相连，所述集尘室置于所述车体的内部，所述集尘室的另一端通过所述过滤管道和所述过滤装置相连。

作为上述技术方案的进一步改进方案，所述过滤装置采用环保布质尘袋；所述滚筒刷采用软绒毛刷，所述滚筒刷上设有用于更换所述滚筒刷的清洁卡盘。

作为上述技术方案的进一步改进方案，所述移动机构包括履带链条、履带驱动轮和驱动电机；所述履带驱动轮安装在所述车体的两侧，所述履带驱动轮和所述履带链条啮合，所述驱动电机通过所述履带驱动轮带动所述履带链条转动。

作为上述技术方案的进一步改进方案，所述吸附机构包括真空吸盘、配气阀门和真空泵，所述配气阀门连接在所述真空吸盘和所述真空泵之间，所述配气阀门与所述真空吸盘通过真空管道连接，所述真空吸盘设有防止漏气的密封毡；所述真空吸盘设在所述履带链条的外侧，所述真空泵置于所述履带驱动轮的外侧。

基于上述技术方案，本发明提出的一种高层玻璃清洁机器人，通过安装于车体的吸尘机构、吸附机构和移动机构，可实现清洁机器人可靠行进和高效清洁工作；本发明通过搭载飞行器，不仅实现了清洁机器人的定点清洁和跨棱清洁，而且还解决了作业过程中清洁机器人意外掉落的问题。本发明的清洁机器人结构紧凑、简单实用且操作方便，降低了玻璃幕墙的清洗成本，最大可能地消除了高空清洁的安全隐患，提高了清洁效率，能够实现在高层楼宇玻璃等垂直表面上可靠行进和高效清洁工作，以满足现代社会智能化清洁玻璃幕墙的需要。

附图说明

图1为根据本发明实施例的高层玻璃清洁机器人的立体图；

图2为根据本发明实施例的高层玻璃清洁机器人的俯视图；

图3为根据本发明实施例的高层玻璃清洁机器人的底部结构示意图；

图4为根据本发明实施例的吸附机构的示意图；

图5为根据本发明实施例的吸尘机构的示意图。

图中，1.车体，2.飞行器，21.旋翼结构，22.摄像头，31.履带驱动轮，32.履带链条，40.滚筒刷，41.集尘室，42.过滤管道，43.过滤装置，44.离心风机，50.真空吸盘，51.密封毡，52.真空管道，53.配气阀门，54.真空泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例及其之间任意组合，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例，都属于本发明保护的范围。

在根据本发明的一个实施例中，参考图1至图3，提供一种高层玻璃清洁机器人，包括车体1和与所述车体1连接的飞行器2，所述飞行器2安装在所述车体1的上部，所述车体1连接有吸尘机构、吸附机构和移动机构，所述吸尘机构安装在所述车体1的内部，所述移动机构和所述吸附机构均设置在所述车体1的底部，所述吸附机构与所述移动机构连接。

本发明实施例提出的一种高层玻璃清洁机器人，包括车体1和与所述车体1连接的飞行器2，所述车体1构成所述清洁机器人的主体部分，用于为它自身和飞行器2提供控制、动力和支撑；所述飞行器2安装在所述车体1的上部，通过所述飞行器2可将所述车体1带到指定的作业高度，并保证所述车体1不会掉落；所述车体1连接有吸尘机构、吸附机构和移动机构，所述吸尘机构装在所述车体1的内部，所述吸尘机构用于吸附玻璃上的灰尘，所述移动机构装在所述车体1的底部左右两侧，所述移动机构用于完成所述车体1的移动和转向动作，所述吸附机构位于所述车体1的底部且与所述移动机构连接，所述吸附机构用于使整个清洁机器人吸附在玻璃表面。

本发明实施例通过安装于车体1的吸尘机构、吸附机构和移动机构，可实现清洁机器人可靠行进和高效清洁工作。本发明实施例通过搭载飞行器2，不仅实现了清洁机器人的定点清洁和跨棱清洁，而且还解决了作业过程中清洁机器人意外掉落的问题。本发明实施例的清洁机器人结构紧凑、简单实用且操作方便，降低了玻璃幕墙的清洗成本，最大可能地消除了高空清洁的安全隐患，提高了清洁效率，能够实现在高层楼宇玻璃等垂直表面上可靠行进和高效清洁工作，以满足现代社会智能化清洁玻璃幕墙的需要。

在根据本发明的一个实施例中，如图3所示，所述车体1包括动力系统、控制系统和支架组件，所述动力系统和所述控制系统以内嵌的方式置于所述车体1的控制仓中，所述动力系统为所述清洁机器人提供动力，所述控制系统用于控制所述清洁机器人的工作状态，具体包括飞行器2的飞行、所述车体1的行走过程中的避障以及清洁机器人的爬行、飞行两种状态的切换，所述支架组件用于对各部件起到支撑作用。

在根据本发明的一个实施例中，所述车体1和飞行器2通过伸缩杆连接，清洁机器人在清洁作业过程中，伸缩杆处于伸长状态；当作业结束后，伸缩杆处于缩短状态，通过将伸缩杆缩短后再收起，以使得整个清洁机器人结构紧凑、简单实用。

在根据本发明的一个实施例中，所述车体1采用高强度铝合金材料制成，既对所述清洁机器人的重量有一定的控制，又没有降低清洁机器人整体结构的刚度，提高了安全性。

所述飞行器2安装在车体1的上部，整体采用碳纤材料制成，碳纤材料具有重量小、韧度高的特点，从此可以减轻真空吸盘50的吸附压力。

在根据本发明的一个实施例中，所述清洁机器人还包括智能移动端，用于实时显示清洁机器人作业过程中的加速度值、定位信息、剩余电量等参数数据。

在根据本发明的一个实施例中，所述车体1上安装有加速度传感器和距离传感器。

所述加速度传感器可安装在所述车体1的内部，用于动态监测车体1吸附玻璃的情况，一旦智能移动端检测到车体1的加速度值为正，智能移动端如手机端会发出警示音，表明所述车体1即将掉落，并且旋翼结构21自动开启，直至车体1再次吸附到玻璃表面，以防止机器人在清洁作业过程中掉落。所述距离传感器可安装于所述车体1的前端，用于检测清洁机器人与所遇到的障碍物之间的距离。

所述控制系统控制飞行器2的飞行主要指人为地将飞行器2飞到指定的作业地点；所述控制系统控制车体1避障主要通过设置在车体1前端的距离传感器的阈值，若车体1距离障碍物的距离超出设定的阈值，则车体1进行转向；所述控制系统控制清洁机器人两种工作状态的切换主要通过安装在车体1内部的加速度传感器，若检测到该加速度值不为零，表明车体1即将掉落，则控制旋翼结构21开启；若检测到加速度值为零，表明车体1吸附状态基本稳定，则控制旋翼结构21关停。

在根据本发明的一个实施例中，所述飞行器2包括电调、电机、GPS模块、旋翼结构21、可伸缩机臂和机架，所述电调与置于车体1内部的控制系统相连接，所述电调与所述电机相连，所述旋翼结构21与所述电机连接，所述电调、GPS模块和电机均置于所述机架上。

所述旋翼结构21用于为清洁机器人提供升力，可在车体上部均布设置四组向外侧伸出的所述旋翼结构21，所述飞行器2将车体带到指定的作业高度后，旋翼结构21缩短并关闭，如果检测到车体即将掉落，则旋翼结构21伸长并开启，以防止车体意外掉落。GPS模块用于对清洁机器人进行实时定位，以防止清洁机器人在飞行过程中丢失。

当所述旋翼结构21处于开启状态时，所述可伸缩机臂处于伸长状态；当所述旋翼结构21处于关闭状态时，所述可伸缩机臂处于缩短状态，当清洁机器人进行清洁工作时，旋翼结构21处于关闭状态，通过缩短所述可伸缩机臂，可减小清洁机器人清洁作业过程中承受的风的阻力。

在根据本发明的一个实施例中，如图1所示，所述飞行器2还设有用于实时监测玻璃清洁进度的摄像头22，所述摄像头22位于所述飞行器2的上部，所述摄像头22用于辅助机器人进行飞行，所述摄像头22通过数传模块将照片信息定时传送给智能移动端，用于实时监测高层玻璃清洁机器人的作业情况。

在根据本发明的一个实施例中，如图3和图5所示，所述吸尘机构包括若干滚筒刷40、集尘室41、过滤管道42、过滤装置43和离心风机44，所述吸尘机构用于吸附高层楼宇玻璃上的灰尘；

若干所述滚筒刷40安装在所述车体1的底部，所述滚筒刷40与所述集尘室41的一端相连，可根据实际需求，设置多个所述滚筒刷40并列排布于车体1的底部，用于起尘，所述滚筒刷40采用软绒毛刷，可以有效地防止在除尘过程中刮花玻璃；

所述集尘室41可设置成漏斗形状，置于所述车体1的内部，可以增大集尘面积，提升集尘效果，所述集尘室41的另一端通过所述过滤管道42和过滤装置43相连；

所述离心风机44用于鼓风，带动整个吸尘机构运转。

在根据本发明的一个实施例中，所述过滤装置43采用环保布质尘袋的过滤方式，可方便地进行室外大规模清洁作业，当环保布质尘袋达到使用寿命时，或当清洁机器人完成指定额度的清洁工作，无需清理，便可扔掉；

所述滚筒刷40上设有用于更换所述滚筒刷40的清洁卡盘。

在根据本发明的一个实施例中，如图3所示，所述移动机构包括两个履带链条32、四个履带驱动轮31和两个驱动电机，所述移动机构用于完成所述车体1的移动和转向；所述驱动电机通过所述履带驱动轮31带动所述履带链条32转动；所述履带驱动轮31两两安装在所述车体1的左右两侧，同侧的所述履带驱动轮31包括前驱动轮和后从动轮，前驱动轮和后从动轮分别和所述履带链条32啮合，所述驱动电机通过连接齿轮带动前驱动轮和后从动轮及履带链条32转动，以实现车体1的移动。

在根据本发明的一个实施例中，如图3和图4所示，所述吸附机构安装在移动机构上，包括若干真空吸盘50、四个配气阀门53和四个真空泵54，所述配气阀门53连接在所述真空吸盘50和所述真空泵54之间，所述配气阀门53与所述真空吸盘50通过真空管道52连接；若干所述真空吸盘50均匀设在所述履带链条32的外侧，每个所述真空吸盘50均设有防止漏气的密封毡51；当所述真空吸盘50和玻璃表面接触时，所述配气阀门53和真空管道52相连形成真空，当所述真空吸盘50脱离玻璃表面时，所述配气阀门53和真空管道52断开连接；四个所述真空泵54分别置于四个所述履带驱动轮31的外侧位置，每个所述真空泵54通过所述配气阀门53和所述真空吸盘50相连接。即每个前驱动轮和每个后从动轮各设有一个配气阀门53和真空泵54，当真空泵54给真空吸盘50抽气时，真空吸盘50吸附在玻璃幕墙上，当真空泵54给真空吸盘50充气时，真空吸盘50脱离玻璃幕墙表面，从而使整个清洁机器人吸附或脱离于玻璃表面，以实现机器人边移动边吸附。

本发明实施例无喷水装置，只提供吸尘装置，实现玻璃幕墙的定点吸尘清洁的功能，可减轻真空吸盘50的吸附负担，省去了额外配置，设计简单实用。

本发明上述实施例提出的高层玻璃清洁机器人的工作流程为：

1.在滚筒刷40上装好干净的软绒毛刷和布质尘袋，检查电池电量是否充足，将清洁机器人放在平坦的地面上。

2.设定飞行目的地，打开遥控器开关，可伸缩机臂伸长且旋翼结构21转动，清洁机器人开始起飞，手动遥控清洁机器人飞到指定的位置，待清洁机器人飞行稳定之后，伸缩杆伸长使所述车体1部分向前伸出，同时打开真空泵54，使真空吸盘50平稳吸附在玻璃表面，待到清洁机器人吸附稳定之后，关闭遥控器上的旋翼结构21控制开关，可伸缩机臂缩短，旋翼结构21停止转动；然后打开移动机构按钮，车体1开始移动，同时滚筒刷40开始运转，吸尘装置开始吸附玻璃表面的灰尘；车体1按规划路径进行玻璃清洁工作。

3.清洁过程中，车体1前端的距离传感器探测到凸起的玻璃边框或障碍物时会自动转向，清洁机器人转向依靠车体1两边的前驱动轮差速实现。例如进行左转弯时，左侧的前驱动轮转速慢于右侧的前驱动轮转速，完成转向后两边的前驱动轮转速恢复一致，恢复直行，这样反复转向直至完成清洗路径。

4.清洁过程中，若通过摄像头22监测到该清洁机器人需要跨过玻璃边框去清洁相邻的玻璃，则通过人为操作遥控器将该清洁机器人带到相邻的玻璃继续工作。

5.清洁过程中，车体1内部的加速度传感器会通过智能移动端实时显示加速度信息，一旦加速度为正，智能移动端发出警示音，并且控制系统控制旋翼结构21自动开启，保证车体1不会掉落。

6.当清洁机器人达到清洗路径的终点时，关闭滚筒刷40和真空泵54，同时开启旋翼结构21，伸缩杆缩短，清洁机器人飞回地面，清洁工作结束。

本发明实施例的清洁机器人搭载四个旋翼结构21，旋翼结构21转动带动清洁机器人起飞，到达指定位置后，清洁机器人向前伸出车体，真空吸盘吸附墙体，待吸附稳定后关闭旋翼结构21，开始清洁工作。一旦工作过程中监测到小车即将坠落，则旋翼结构21开启，保证小车不会掉落。本发明可以解决擦玻璃机器人清洁过程中意外掉落的问题，同时也可以解决擦玻璃机器人无法跨棱清洁的问题。需要说明的是，该清洁机器人靠真空吸盘的吸附能力以及履带的行进能力可以保证快速作业，设计简单实用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行组合或等同替换；而这些修改、组合或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高层玻璃清洁机器人，其特征在于，包括车体和与所述车体连接的飞行器，所述飞行器安装在所述车体的上部，所述车体连接有吸尘机构、吸附机构和移动机构，所述吸尘机构安装在所述车体的内部，所述移动机构和所述吸附机构均设置在所述车体的底部，所述吸附机构与所述移动机构连接。

2.根据权利要求1所述的一种高层玻璃清洁机器人，其特征在于，所述车体包括动力系统、控制系统和支架组件，所述动力系统和所述控制系统以内嵌的方式置于所述车体中。

3.根据权利要求1所述的一种高层玻璃清洁机器人，其特征在于，所述车体和飞行器通过伸缩杆连接，清洁机器人在清洁作业过程中，所述伸缩杆处于伸长状态，当作业结束后，所述伸缩杆处于缩短状态。

4.根据权利要求1所述的一种高层玻璃清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人还包括加速度传感器、距离传感器和智能移动端，所述智能移动端用于实时显示清洁机器人作业过程中的加速度值和定位信息。

5.根据权利要求2所述的一种高层玻璃清洁机器人，其特征在于，所述飞行器包括电调、电机、GPS模块、旋翼结构、可伸缩机臂和机架，所述电调与所述控制系统相连接，所述电调与所述电机相连，所述旋翼结构与所述电机连接，所述电调、GPS模块和电机均置于所述机架上。

6.根据权利要求5所述的一种高层玻璃清洁机器人，其特征在于，所述飞行器还设有摄像头，所述摄像头位于所述飞行器的上部。

7.根据权利要求1所述的一种高层玻璃清洁机器人，其特征在于，所述吸尘机构包括滚筒刷、集尘室、过滤管道、过滤装置和离心风机；所述滚筒刷安装在所述车体的底部，所述滚筒刷与所述集尘室的一端相连，所述集尘室置于所述车体的内部，所述集尘室的另一端通过所述过滤管道和所述过滤装置相连。

8.根据权利要求7所述的一种高层玻璃清洁机器人，其特征在于，所述过滤装置采用环保布质尘袋；所述滚筒刷采用软绒毛刷，所述滚筒刷上设有用于更换所述滚筒刷的清洁卡盘。

9.根据权利要求1所述的一种高层玻璃清洁机器人，其特征在于，所述移动机构包括履带链条、履带驱动轮和驱动电机；所述履带驱动轮安装在所述车体的两侧，所述履带驱动轮和所述履带链条啮合，所述驱动电机通过所述履带驱动轮带动所述履带链条转动。

10.根据权利要求9所述的一种高层玻璃清洁机器人，其特征在于，所述吸附机构包括真空吸盘、配气阀门和真空泵，所述配气阀门连接在所述真空吸盘和所述真空泵之间，所述配气阀门与所述真空吸盘通过真空管道连接，所述真空吸盘设有防止漏气的密封毡；所述真空吸盘设在所述履带链条的外侧，所述真空泵置于所述履带驱动轮的外侧。