CN107717977A - 高空作业机器人的移动架构系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高空作业机器人的移动架构系统，包括高空作业机器人以及使用时悬吊在建筑物的外墙处的绳索，所述高空作业机器人设置有与所述绳索相连、并能够沿着所述绳索上下移动的上下行走机构。本申请使得机器人能够在高空作业环境中安全平稳高效移动，并且能够适应几乎所有建筑物楼顶的施工环境，大大提升高空作业机器人的工作效率。

Description

高空作业机器人的移动架构系统

技术领域

本申请涉及机器人领域，具体涉及一种高空作业机器人的移动架构系统。

背景技术

当前建筑外墙高空作业主要采用人工方式，导致工人长期在室外恶劣的环境下进行高空作业，危险性极高，经常出现高空安全事故造成人员伤亡，人工成本正在不断增长，人工高空作业效率却无法有效提高，因此在高空作业领域，特别是在建筑玻璃幕墙安装和清洗、建筑外墙装修等场合，机器替代人工是一个不可逆转的趋势，未来将越来越多使用机器人来进行高空作业。高空作业机器人替代高空人工作业首先要解决的问题是高空机器人在高空作业时的移动问题。

目前大多数时采用在楼顶架设吊机，吊机上有卷扬机，卷扬机通过定滑轮吊着机器人，并牵引机器人的上下移动。还有一些产品是在高空作业机器人上安装吸盘和行走轮，通过控制行走轮和吸盘的移动来实现机器人的移动。

采用在楼顶架设吊机，吊机上有卷扬机，卷扬机通过定滑轮吊着机器人，并牵引机器人的上下移动的方式，其缺点是：

(1)大部分楼顶不是平整的楼面，一般会有水箱、空调、线路管道、通信天线等各种物体，在楼顶架设吊机，对建筑楼顶施工要求高，施工比较困难；

(2)仍然需要人工操作，每台机器都需要一个人操作，效率不高；

(3)近年新建的高楼大厦，为了安全考虑基本上都会把顶楼外墙做的很高，一般都是4-10米甚至更高，大大增加在楼顶架设吊机的难度，所以吊机的适用场景有限。

在机器人上安装吸盘和行走轮，通过控制行走轮和吸盘的移动来实现机器人移动的方式，虽然可以实现高空机器人的自主移动，但是其缺点是：

(1)对建筑外墙的材料及平面要求高，如果建筑外墙面有障碍物则很难越过；

(2)需要行走轮和吸盘配合完成移动，移动速度较慢；

(3)吸盘吸力太小容易发生坠落事故，吸力太大可能导致建筑外墙的损坏或脱落，特别是玻璃幕墙受力容易自爆。

发明内容

本申请目的是：针对上述问题，本申请提出一种高空作业机器人的移动架构系统，以使得机器人能够在高空作业环境中安全平稳高效移动，并且能够适应几乎所有建筑物楼顶的施工环境，大大提升高空作业机器人的工作效率。

本申请的技术方案是：

一种高空作业机器人的移动架构系统，包括高空作业机器人，还包括使用时悬吊在建筑物的外墙处的绳索，所述高空作业机器人设置有与所述绳索相连、并能够沿着所述绳索上下移动的上下行走机构。

本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述绳索仅设置有一根。

所述绳索的上端可拆卸地捆绑固定在所述建筑物的顶部。

还包括上端与所述建筑物顶部连接、下端与所述高空作业机器人连接的安全绳。

所述上下行走机构为滚轮式行走机构。

所述上下行走机构包括主动滚轮以及驱动所述主动滚轮转动的驱动电机，所述绳索缠绕于所述主动滚轮上。

所述高空作业机器人上设置有用于将其贴附在所述外墙墙面上的机器人贴墙机构。

所述机器人贴墙机构包括：

安装在所述高空作业机器人内侧的抽真空吸盘，或者

安装在高空作业机器人内侧或外侧的螺旋桨。

所述高空作业机器人设置有用于驱动所述高空作业机器人在垂直于所述外墙墙面的方向上内外移动的内外移动机构。

所述高空作业机器人设置有用于驱动所述高空作业机器人在平行于所述外墙墙面的方向上左右移动的左右移动机构。

本申请具有以下有益效果：

1、借助绳索以及与绳索连接的上下行走机构来带动高空作业机器人相对于建筑物外墙向上或向下移动，而非传统技术中利用与建筑物外墙相连的吸盘式上下行走机构带动空作业机器人上下移动。行走机构与绳索的连接要比与竖直墙面的连接要简单且稳定的多，基本不会出现机器人坠落的问题，而且更便于对机器人的行走控制。

2、利用悬吊在建筑物外墙面的绳索提供高空作业机器人上下移动的运动路径，绳索与建筑物的连接以及机器人的升降移动不会受到建筑物上水箱、空调、线路管道等物体的干扰。

3、提供运动路径的绳索可以非常方便地固定在建筑物各种位置，以便对建筑物外墙面各处进行清洗作业。

4、机器人上设置的内外移动机构和左右移动机构可使得机器人在作业时能够在小范围内左右或内外移动，从而适应墙面结构和清洗需要，同时防止机器人受风吹发生偏移。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步介绍：

图1为本申请实施例中高空作业机器人移动架构系统的主视图(视角为垂直于建筑物外墙面方向)；

图2为本申请实施例中高空作业机器人移动架构系统的侧视图。

其中：a-建筑物的外墙，1-高空作业机器人，1a-上下行走机构，1b-内外移动机构，1c-左右移动机构，2-绳索。

具体实施方式

图1和图2示出了本申请这种高空作业机器人移动架构系统的一个具体实施例，其包括：高空作业机器人1以及悬吊在建筑物的外墙a处的绳索2，其中高空作业机器人1设置有与绳索2相连、并能够沿着绳索2上下移动的上下行走机构1a。高空作业机器人1为清洗机器人，用于清洗建筑物外墙。

在实际应用时，将绳索2的上端固定在建筑物的顶部，绳索下端沿建筑物的外墙面放下。高空作业机器人1在上下行走机构1a的动作下沿着绳索2爬升或下降，从而对其行走路径上的建筑物外墙面进行清洗。并且，绳索2的上端可以非常方便地捆绑固定在建筑物的顶部，拆卸和连接都十分方便，当建筑物外墙面某一竖直区域完成清洗后，再将绳索2上端解开而固定在建筑物顶部另一位置，使绳索2悬吊在建筑物外墙另一位置，高空作业机器人1再沿着新位置的绳索2向上或向下移动从而对另一区域的外墙面进行清洗，直至完成整个外墙面的清洗。

可见，绳索2的作用是提供高空作业机器人进行上下移动的运动路径，一般选用专业高空作业类绳索，具有耐磨、拉力大、耐高温和耐腐蚀等特点。

可见，本实施例是借助绳索以及与绳索2连接的上下行走机构1a来带动高空作业机器人1相对于建筑物外墙向上或向下移动，而非传统技术中利用与建筑物外墙相连的吸盘式上下行走机构带动空作业机器人1上下移动。显然，行走机构与绳索2的连接要比与竖直墙面的连接要简单的多，稳定的多，基本不会出现机器人坠落的问题。并且，利用悬吊在建筑物外墙面的绳索2提供高空作业机器人上下移动的运动路径，绳索2与建筑物的连接以及机器人的升降移动不会受到建筑物上水箱、空调、线路管道等物体的干扰。

本实施中，上述绳索2仅设置一根，使用更加方便。

为了进一步避免高空作业机器人1发生坠落，本实施例还设置了一根上端固定在建筑物顶部、下端固定在高空作业机器人1上的安全绳(图中未画出)。

上述的上下行走机构1a可以采用各种结构形式，具体在本实施例中，该上下行走机构1a为滚轮式行走机构，其包括至少包括一个主动滚轮以及驱动该主动滚轮转动的驱动电机，上述绳索2缠绕在主动滚轮上。工作时，驱动电机运行而带动主动滚轮正向或反向转动，进而使得空作业机器人1沿绳索2向上或向下移动。

考虑到高空作业机器人1在清洗作业时，有时需根据墙面结构或者清洗需要而靠近或远离墙面向内或向外移动，本实施例在高空作业机器人1上还设置了用于带动高空作业机器人1在垂直于外墙a墙面的方向上内外移动的内外移动机构1b。

上述的内外移动机构1b采用了这种结构形式：其包括安装在高空作业机器人内侧的两个螺旋浆和安装在高空作业机器人外侧的两个螺旋浆，并且这四个螺旋浆的旋转轴线均垂直于外墙a的墙面内外延伸布置。实际应用时，其中外侧的两个螺旋桨的转动(与空气配合)用于带动高空作业机器人1靠近墙面向内移动，内侧的两个螺旋桨的转动用于带动高空作业机器人1远离墙面向外移动。

当然，上述内外移动机构1b也可以采用其他的结构形式，比如这种：其包括向外墙墙面方向伸出的伸缩架。当机器人需要远离墙面向外移动时，伸缩架端部抵住墙面并伸展，伸展的伸缩架将机器人本体结构向外顶出一定距离。当机器人需要靠近墙面向内移动时，伸缩架缩短，机器人在自身重力以及伸缩2拉力作用下，向墙面靠近。

而且，内外移动机构1b也可以同时包括上述伸缩架和螺旋桨结构。其主要作用在于保证机器人在爬绳过程中能够顺利跨越墙面上的障碍物。

此外，又考虑到高空作业机器人1在清洗作业时，经常会遇到机器人向左或向右偏离的情况，如风吹等。为了纠正这种左右方向上的位置偏离，本实施例在高空作业机器人1上还设置了用于带动高空作业机器人1在平行于外墙a墙面的方向上左右移动的左右移动机构1c。

本实施例中，上述左右移动机构1c与上述内外移动机构1b的结构形式相似，其包括：分别安装在高空作业机器人左、右两侧的两个螺旋浆，这两个螺旋浆的旋转轴线平行于外墙a的墙面左右延伸布置。实际应用时，其中一个螺旋桨的转动(与空气配合)用于带动高空作业机器人1平行于墙面向左移动，另一个螺旋桨的转动用于带动高空作业机器人1平行于墙面向右移动。

当然，上述的左右移动机构1c也可以采用其他结构形式，比如与外墙面接触配合并具有一定粘附力的导向轮。

另外，为了使得该机器人在清洗作业时能够紧贴在外墙墙面上，以优化清洗效果，本实施例在该高空作业机器人1上还设置有机器人贴墙机构，利用该机器人贴墙机构的动作使机器人与外墙墙面贴附在一起，从而使得机器人的清洗部件很好地接触清洗墙面。前述机器人贴墙机构可以采用各种结构形式，比如：安装在高空作业机器人内侧的抽真空吸盘或者安装在高空作业机器人内侧或外侧的螺旋桨。

上述的上下行走机构1a、内外移动机构1b和左右移动机构1c的动作均通过控制器控制，而且该控制器设置在高空作业机器人1内部，上下行走机构1a、内外移动机构1b和左右移动机构1c的驱动件均与该控制器电路连接。

本申请所说的“上、下、左、右、内、外”，以图1为参照，平行于纸面向上为上，平行于纸面向下为下，平行于纸面向左为左，平行于纸面向右为右，垂直于纸面向内外内，垂直于纸面向外为外。

当然，上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高空作业机器人的移动架构系统，包括高空作业机器人(1)，其特征在于，还包括使用时悬吊在建筑物的外墙(a)处的绳索(2)，所述高空作业机器人(1)上设置有与所述绳索(2)相连、并能够沿着所述绳索(2)上下移动的上下行走机构(1a)。

2.如权利要求1所述的高空作业机器人的移动架构系统，其特征在于，所述绳索(2)仅设置有一根。

3.如权利要求1所述的高空作业机器人的移动架构系统，其特征在于，所述绳索(2)的上端可拆卸地捆绑固定在所述建筑物的顶部。

4.如权利要求1所述的高空作业机器人的移动架构系统，其特征在于，还包括上端与所述建筑物顶部连接、下端与所述高空作业机器人(1)连接的安全绳。

5.如权利要求1所述的高空作业机器人的移动架构系统，其特征在于，所述上下行走机构(1a)为滚轮式行走机构。

6.如权利要求5所述的高空作业机器人的移动架构系统，其特征在于，所述上下行走机构(1a)包括主动滚轮以及驱动所述主动滚轮转动的驱动电机，所述绳索(2)缠绕于所述主动滚轮上。

7.如权利要求1所述的高空作业机器人的移动架构系统，其特征在于，所述高空作业机器人(1)上设置有用于将其贴附在所述外墙(a)墙面上的机器人贴墙机构。

8.如权利要求7所述的高空作业机器人的移动架构系统，其特征在于，所述机器人贴墙机构包括：

安装在所述高空作业机器人(1)内侧的抽真空吸盘，或者

安装在高空作业机器人内侧或外侧的螺旋桨。

9.如权利要求1所述的高空作业机器人的移动架构系统，其特征在于，所述高空作业机器人(1)上设置有用于驱动该高空作业机器人在垂直于所述外墙墙面的方向上内外移动的内外移动机构(1b)。

10.如权利要求1所述的高空作业机器人的移动架构系统，其特征在于，所述高空作业机器人(1)上设置有用于驱动该高空作业机器人在平行于所述外墙墙面的方向上左右移动的左右移动机构(1c)。