CN108433631A - 一种墙面清洁机器人 - Google Patents

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杨扬
孙宇健
熊佳慧
陈博
李冉
邱志伟
王志文
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Abstract

本发明提供的一种墙面清洁机器人，包括旋翼机，旋翼机上设置有安装箱，安装箱的前部设置有刷盘组件，刷盘组件的安装板上安装有刷盘箱。刷盘箱的上部还设置有喷头组件，喷头组件包括固定在安装箱上的固定板，固定板上安装有卡合件，卡合件的前部连接有喷刷板；喷刷板通过喷淋液输送管连接有喷淋泵。上述一种墙面清洁机器人，可以独立、自主完成户外高层壁面清洁工作。使用时只需旋翼机飞行到指定位置，然后刷盘转动到指定角度，可通过刷盘清洗墙面；当需要喷洒清洗剂时，通过喷刷板喷洒清洗剂，实现清洗剂的喷洒工作。墙面清洁机器人能够在高空工作、适应性强，且可以清洁高层壁面的任意位置，无需人工趴伏在墙面上清洗，解放了劳动力。

Description

一种墙面清洁机器人
技术领域
本发明涉及一种清洁机器人，具体涉及一种能够对高空墙壁进行有效清理，且自动化程度高的墙面机器人。
背景技术
随着社会、经济的迅速发展，越来越多高楼矗立在城市之中，现阶段城市高层建筑外部壁面的高空清洗多采用人工清洁方式，多使用脚手架、支架、吊篮或吊绳进行自上而下的进行清洗污垢灰尘的工作，施工极不方便。高楼墙面外壁的清洗工作环境恶劣，风险性极大，工人的安全得不到保证。并且人工清洗费时费力，效率低下。人工高空外墙清洗在四级以上风力、雪天、雾天、低于零下及高于三十五摄氏度时都不能进行户外作业，且工作人员必须受过专业安全技术训练，工作要求高，人力成本大。
发明内容
为了解决现有技术中清洗墙壁，尤其是清洗高空墙壁时作业风险大、环境差以及耗时耗力的问题，本发明提供一种墙面清洁机器人。
本发明提供的一种墙面清洁机器人，包括旋翼机，所述旋翼机上设置有安装箱，安装箱的前部设置有刷盘组件，所述刷盘组件包括清洗机架，清洗机架包括两个向前延伸的安装板，两个安装板内侧分别设置有第一洗刷转轴和第二洗刷转轴，两个洗刷转轴相对分布；两洗刷转轴之间设置有刷盘箱，刷盘箱的两侧分别与两洗刷转轴内端相连接，其中，刷盘箱的两侧可以固定有夹板，两个洗刷转轴分别与相对应的夹板相连接；第一洗刷转轴还连接有洗刷主电机。所述刷盘箱的后部设置有洗刷副电机，洗刷副电机的转轴伸入刷盘箱内；刷盘箱内设置有大齿轮，洗刷副电机的转轴与刷盘箱内的大齿轮通过键连接；大齿轮的两侧分别啮合有小齿轮，所述小齿轮连接有刷盘轴，刷盘轴向前延伸至刷盘箱外部，刷盘轴位于刷盘箱外部的轴段安装有刷盘。所述刷盘箱的上部还设置有喷头组件，所述喷头组件包括固定在安装箱上的固定板，固定板上安装有卡合件，卡合件的前部连接有喷刷板；所述喷头组件还包括喷淋液输送管，喷淋液输送管与喷刷板的内部空腔相连接，喷刷板上还设置有喷孔。
优选的，所述安装箱内设置有依次连接的进液泵、储液腔和喷淋泵，进液泵连接有伸缩进水管，喷淋泵与喷淋液输送管相连接。进液泵抽取清洗剂，喷淋泵将储液腔内的清洗剂通过喷刷板喷出，实现自动抽取、储存、喷涂清洁剂。
再优选的，所述伸缩进水管包括内管和外管，所述外管套在内管上；内管外壁固定有伸缩电机，所述伸缩电机的伸缩杆与外管相抵接。所述内管外壁设置伸缩电机，可控制伸缩进水管的长度。当进液泵吸取清洗剂时，伸缩电机伸长使伸缩进水管插入清洗剂桶内；当进液泵吸取清洗剂后，伸缩电机收缩减少伸缩进水管长度。
优选的，所述卡合件的两侧分别设置有转轴，所述喷刷板通过转轴转动连接在卡合件上，至少有一个转轴连接有喷刷板旋转电机。所述喷刷板与卡合件之间的转轴连接有喷刷板旋转电机，工作人员可根据需要使喷刷板旋转电机工作，进而使喷刷板绕转轴上下摆动。
优选的，所述安装箱的两侧还分别设置有太阳能安装架，太阳能安装架上设置有太阳能板组件；所述太阳能安装架包括安装箱侧面的上滑槽和下滑槽，上滑槽和下滑槽内分别设置有上滑条和下滑条，上滑条的底面和下滑条的顶面均设置有齿条；两齿条之间设置有前齿轮和后齿轮，前齿轮和后齿轮分别与两齿条啮合；其中一个齿轮上连接有太阳能板驱动电机，两齿轮的转轴分别安装有主带轮和副带轮，主带轮和副带轮通过传送带相连接。所述太阳能板组件包括两个太阳能板，两个太阳能板的下部通过铰链连接，两个太阳能板的上部两侧均设置有向外延伸的太阳能板连接杆，太阳能板连接杆分别与上滑条和下滑条转动连接。所述太阳能安装架的设置，可以控制太阳能板组件的开合，当需要太阳能发电时，太阳能板驱动电机转动，进而使上滑条向后运动，下滑条上前运动，最终使太阳能板组件张开，太阳能板组件中的两个太阳能板铺展开吸收太阳能发电。
优选的，还包括吸盘装置，所述吸盘装置包括四连杆组件，所述四连杆组件包括两个倾斜杆，两个倾斜杆的下部均铰接在旋翼机机体上，其中一个倾斜杆上连接有旋转电机；两个倾斜杆的上端通过横连杆相连接，横连杆的两端分别与两个倾斜杆的上端通过铰链连接。横连杆上还固定有向外延伸的吸盘连杆，吸盘连杆的外端设置有吸盘；所述吸盘的中部设置有输气口，输气口通过输气管路与抽真空装置相连接。所述吸盘装置的设置，可以在需要时，通过旋转电机控制四连杆组件运动，进而使吸盘连杆前后运动，当吸盘连杆外端的吸盘贴合墙壁时，抽真空装置抽气，最终使墙面清洁机器人吸附在墙面上。
再优选的，所述吸盘装置有两个，两个吸盘装置并列安装在安装箱上，两个吸盘装置的横连杆还通过同步杆相连接。吸盘装置有两个，能够增大吸附力，同时也能防止墙面清洁机器人侧偏，增大墙面清洁机器人的稳定性。
优选的，所述安装箱的底部还设置有滚轮，所述滚轮连接有驱动电机。所述滚轮的设置，能够使墙面清洁机器人在地面运动，增大了墙面清洁机器人的使用范围。
优选的，旋翼机前部或安装箱前部还设置有摄像头，摄像头连接有信号发送装置；墙面清洁机器人还包括手持终端，手持终端设置有显示屏和与信号发送装置相适配的信号接收器，信号接收器与显示屏相连接。旋翼机前部或安装箱前部还设置有摄像头，工作人员可通过手持终端查看墙面清洁度，并根据清洁度选择清洗位置；当墙面清洁机器人安装有处理器后，也可通过处理器内的图像识别系统识别摄像头所拍摄墙壁的清洁度，通过处理器控制各部件对带有污垢的墙面进行清洗。
优选的，旋翼机前部或安装箱前部还安装有激光测距仪，激光测距仪与信号发送装置相连接。所述激光测距仪的设置，可以方便用户获得墙面清洁机器人与墙壁或玻璃的距离，然后根据距离控制墙面清洁机器人运动距离。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
上述一种墙面清洁机器人，洗刷副电机带动大齿轮旋转，从而使小齿轮旋转，通过齿轮传动实现两个刷盘的同时旋转，进而清洗墙面；洗刷主电机固定在安装板上，旋转带动整个刷盘箱转动，方便根据需要调节刷盘箱角度。墙面清洁机器人可以独立、自主完成户外高层壁面清洁工作。使用时只需旋翼机飞行到指定位置，然后刷盘转动到指定角度，可通过刷盘清洗墙面；当需要喷洒清洗剂时，通过喷刷板喷洒清洗剂，实现清洗剂的喷洒工作。墙面清洁机器人能够在高空工作、适应性强，且可以清洁高层壁面的任意位置，无需人工趴伏在墙面上清洗，解放了劳动力。
附图说明
图1是一种墙面清洁机器人的立体结构示意图。
图2是刷盘箱的立体结构示意图。
图3是刷盘箱的横向剖面图。
图4是安装板和刷盘箱的纵向剖面图。
图5是喷头组件的立体结构示意图。
图6是喷头组件的剖面图。
图7是一种墙面清洁机器人的部分剖面图。
图8是伸缩进水管缩回状态时的剖面图。
图9是伸缩进水管伸出状态时的剖面图。
图10是一种墙面清洁机器人的俯视图。
图11是一种墙面清洁机器人的仰视图。
图12是旋翼机中旋翼的侧视图。
图13是旋翼机中旋翼的俯视图。
图14是滚轮和驱动电机的剖面图。
图15是四连杆组件的立体结构示意图。
图16是四连杆组件的部分剖面图。
图17是太阳能板组件的立体结构示意图。
图18是太阳能板安装架的剖视图。
图19是太阳能板安装架的局部剖视图。
图20是太阳能板展开时墙面清洁机器人的立体结构示意图。
图21是太阳能板闭合时墙面清洁机器人的立体结构示意图。
图22是墙面清洁机器人从右前方观察时的立体结构示意图。
图23是墙面清洁机器人从侧下方向观察时的立体结构示意图。
图24是旋翼机的立体示意图。
1刷盘组件；2喷头组件；3管路组件；4飞行及行走装置；5吸盘组件；6太阳能板组件； 7安装箱；8、11刷盘；9刷盘箱；10刷盘箱后壳；12夹板；13洗刷副电机；14小齿轮轴外挡板；15滚子轴承；16、19小齿轮；17大齿轮；18刷盘轴；20洗刷副电机的转轴；21第二洗刷转轴；22安装板；23洗刷主电机；24第一洗刷转轴；25固定块；26卡合件；27喷刷板； 28喷刷板旋转电机；29、30喷刷板传动齿轮；31喷刷板内部滚子轴承；32喷刷板齿轮轴； 33承接法兰；34喷淋液输送管；35喷淋泵；36储液腔；37储液腔底座；38储液腔进液管； 39储液腔进液承接法兰；40进液泵排液管；41进液泵；42伸缩进水管；43喷淋泵支撑座； 44储液腔排液管；45进液泵底座；46伸缩电机；47伸缩电机的伸缩杆；48内管空腔；49 外观管壁；50外管；51外管空腔；52飞行旋翼机构；53旋翼挡板；54行走机构；55滚轮； 56旋翼旋转轴；57旋翼旋转电机；58旋翼；59驱动电机；60驱动电机底座。61四连杆组件底座；62旋转电机；63旋转电机转轴；64、67倾斜杆；65抽真空装置安装箱；66同步轴； 68倾斜杆铰接轴；69倾斜杆铰接轴的轴心座；70抽真空装置；71吸盘管道轴套；72吸盘管道；73吸盘；74、75太阳能板；76固定支架；77、87太阳能板连接杆；78太阳能板驱动组件；79太阳能发电板机构；80前齿轮；81主带轮；82下滑条，83传送带；84下滑槽；85 后齿轮；86副带轮；88太阳能板驱动组件防护罩；89太阳能板驱动电机转轴；90太阳能板驱动电机；91上滑条；92上滑槽；93太阳能板驱动电机的转轴；94摄像头；95激光传感器； 96安装箱外壳；97安装箱底板。
具体实施方式
下面结合图1至图24对本发明进行详细说明。
本发明提供的一种墙面清洁机器人，包括飞行及行走装置,所述飞行及行走装置包括旋翼机，旋翼机包括机架和飞行旋翼机构，飞行旋翼机构有四个，各飞行旋翼机构上均设置有旋翼。机架上设置有安装箱，安装箱的底部还设置有滚轮，所述滚轮连接有驱动电机。安装箱的前部设置有刷盘组件，所述刷盘组件包括清洗机架，清洗机架包括两个向前延伸的安装板，两个安装板内侧分别设置有第一洗刷转轴和第二洗刷转轴，两个洗刷转轴相对分布；两洗刷转轴之间设置有刷盘箱，刷盘箱的两侧分别与两洗刷转轴内端相连接，其中，刷盘箱的两侧可以固定有夹板，两个洗刷转轴分别与相对应的夹板相连接；第一洗刷转轴还连接有洗刷主电机。所述刷盘箱的后部设置有洗刷副电机，洗刷副电机的转轴伸入刷盘箱内；刷盘箱内设置有大齿轮，洗刷副电机的转轴与刷盘箱内的大齿轮通过键连接；大齿轮的两侧分别啮合有小齿轮，所述小齿轮连接有刷盘轴，刷盘轴向前延伸至刷盘箱外部，刷盘轴位于刷盘箱外部的轴段安装有刷盘。所述刷盘箱的上部还设置有喷头组件，所述喷头组件包括固定在安装箱上的固定板，固定板上安装有卡合件，卡合件的前部连接有喷刷板。所述安装箱内设置有依次连接的进液泵、储液腔和喷淋泵，进液泵连接有伸缩进水管，伸缩进水管包括内管和外管，所述外管套在内管上；内管外壁固定有伸缩电机，所述伸缩电机的伸缩杆与外管相抵接。喷淋泵连接有喷淋液输送管，喷淋液输送管与喷刷板的内部空腔相连接，喷刷板上还设置有喷孔。
进一步的，所述卡合件的两侧分别设置有转轴，所述喷刷板通过转轴转动连接在卡合件上，至少有一个转轴连接有喷刷板旋转电机。所述喷刷板与卡合件之间的转轴连接有喷刷板旋转电机，工作人员可根据需要使喷刷板旋转电机工作，进而使喷刷板绕转轴上下摆动。
进一步的，所述安装箱的两侧还分别设置有太阳能安装架，太阳能安装架上设置有太阳能板组件；所述太阳能安装架包括安装箱侧面的上滑槽和下滑槽，上滑槽和下滑槽内分别设置有上滑条和下滑条，上滑条的底面和下滑条的顶面均设置有齿条；两齿条之间设置有前齿轮和后齿轮，前齿轮和后齿轮分别与两齿条啮合；其中一个齿轮上连接有太阳能板驱动电机，两齿轮的转轴分别安装有主带轮和副带轮，主带轮和副带轮通过传送带相连接。所述太阳能板组件包括两个太阳能板，两个太阳能板的下部通过铰链连接，两个太阳能板的上部两侧均设置有向外延伸的太阳能板连接杆，太阳能板连接杆分别与上滑条和下滑条通过轴套或轴承转动连接。所述太阳能安装架的设置，可以控制太阳能板组件的开合，当需要太阳能发电时，太阳能板驱动电机转动，进而使上滑条向后运动，下滑条上前运动，最终使太阳能板组件张开，太阳能板组件中的两个太阳能板铺展开吸收太阳能发电。
进一步的，墙面清洁机器人还包括吸盘装置，所述吸盘装置包括四连杆组件，所述四连杆组件包括两个倾斜杆，两个倾斜杆的下部均铰接在旋翼机机架上，其中一个倾斜杆上连接有旋转电机；两个倾斜杆的上端通过横连杆相连接，横连杆的两端分别与两个倾斜杆的上端通过铰链连接。横连杆上还固定有向外延伸的吸盘连杆，吸盘连杆的外端设置有吸盘；所述吸盘的中部设置有输气口，输气口通过输气管路与抽真空装置相连接。所述吸盘装置有两个，两个吸盘装置并列安装在安装箱上，两个吸盘装置的横连杆还通过同步杆相连接。所述吸盘装置的设置，可以在需要时，通过旋转电机控制四连杆组件运动，进而使吸盘连杆前后运动，当吸盘连杆外端的吸盘贴合墙壁时，抽真空装置抽气，最终使墙面清洁机器人吸附在墙面上。
进一步的，旋翼机前部或安装箱前部还设置有摄像头和激光测距仪，摄像头和激光测距仪连接有信号发送装置；墙面清洁机器人还包括手持终端，手持终端设置有显示屏和与信号发送装置相适配的信号接收器，信号接收器与显示屏相连接。旋翼机前部或安装箱前部还设置有摄像头，工作人员可通过手持终端查看墙面清洁度，并根据清洁度选择清洗位置；当墙面清洁机器人安装有处理器后，也可通过处理器内的图像识别系统识别摄像头所拍摄墙壁的清洁度，通过处理器控制各部件对带有污垢的墙面进行清洗。
上述一种墙面清洁机器人清洗玻璃或墙壁的准备如下：首先墙面清洁机器人通过旋翼飞行至地面，伸缩进水管伸入装有清洗剂的水源处；然后进液泵启动，将清洗剂吸入储液腔中，当储液腔存储一定清洗剂后伸缩进水管缩回；再然后旋翼工作，将墙面清洁机器人带到指定壁面；接着通过双摄像头区分要清洁的玻璃或者粗糙墙壁；最后四连杆组件工作使式吸盘连杆伸出，使吸盘靠近壁面，启动抽真空装置，将吸盘贴于壁面上，实现墙面清洁机器人的固定。墙面清洁机器人清洗墙面或玻璃时，喷淋泵抽取清洗剂，通过喷淋液输送管到达喷刷板，清洗剂在喷刷板末端实现分流，并从不同的喷孔喷射而出。喷刷板旋转电机驱动喷刷板实现任意角度的喷射。刷盘洗刷时，洗刷主电机机启动，使刷盘箱可以上下摆动；洗刷副电机启动，通过齿轮传动使两个刷盘旋转，进行清洗工作。
上述一种墙面清洁机器人可以独立、自主完成户外高层壁面清洁工作。使用时只需旋翼机飞行到指定位置，然后刷盘转动到指定角度，可通过刷盘清洗墙面；当需要喷洒清洗剂时，通过喷刷板喷洒清洗剂，实现清洗剂的喷洒工作。墙面清洁机器人能够在高空工作、适应性强，且可以清洁高层壁面的任意位置，无需人工趴伏在墙面上清洗，解放了劳动力。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种墙面清洁机器人，其特征在于，包括旋翼机，所述旋翼机上设置有安装箱，安装箱的前部设置有刷盘组件，所述刷盘组件包括清洗机架，清洗机架包括两个向前延伸的安装板，两个安装板内侧分别设置有第一洗刷转轴和第二洗刷转轴，两个洗刷转轴相对分布；两洗刷转轴之间设置有刷盘箱，刷盘箱的两侧分别与两洗刷转轴内端相连接，第一洗刷转轴还连接有洗刷主电机；
所述刷盘箱的后部设置有洗刷副电机，洗刷副电机的转轴伸入刷盘箱内；刷盘箱内设置有大齿轮，洗刷副电机的转轴与刷盘箱内的大齿轮通过键连接；大齿轮的两侧分别啮合有小齿轮，所述小齿轮连接有刷盘轴，刷盘轴向前延伸至刷盘箱外部，刷盘轴位于刷盘箱外部的轴段安装有刷盘；
所述刷盘箱的上部还设置有喷头组件，所述喷头组件包括固定在安装箱上的固定板，固定板上安装有卡合件，卡合件的前部连接有喷刷板；所述喷头组件还包括喷淋液输送管，喷淋液输送管与喷刷板的内部空腔相连接，喷刷板上还设置有喷孔。
2.如权利要求1所述的一种墙面清洁机器人，其特征在于，所述安装箱内设置有依次连接的进液泵、储液腔和喷淋泵，进液泵连接有伸缩进水管，喷淋泵与喷淋液输送管相连接。
3.如权利要求2所述的一种墙面清洁机器人，其特征在于，所述伸缩进水管包括内管和外管，所述外管套在内管上；内管外壁固定有伸缩电机，所述伸缩电机的伸缩杆与外管相抵接。
4.如权利要求1所述的一种墙面清洁机器人，其特征在于，所述卡合件的两侧分别设置有转轴，所述喷刷板通过转轴转动连接在卡合件上，至少有一个转轴连接有喷刷板旋转电机。
5.如权利要求1所述的一种墙面清洁机器人，其特征在于，所述安装箱的两侧还分别设置有太阳能安装架，太阳能安装架上设置有太阳能板组件；所述太阳能安装架包括安装箱侧面的上滑槽和下滑槽，上滑槽和下滑槽内分别设置有上滑条和下滑条，上滑条的底面和下滑条的顶面均设置有齿条；两齿条之间设置有前齿轮和后齿轮，前齿轮和后齿轮分别与两齿条啮合；其中一个齿轮上连接有太阳能板驱动电机，两齿轮的转轴分别安装有主带轮和副带轮，主带轮和副带轮通过传送带相连接；
所述太阳能板组件包括两个太阳能板，两个太阳能板的下部通过铰链连接，两个太阳能板的上部两侧均设置有向外延伸的太阳能板连接杆，太阳能板连接杆分别与上滑条和下滑条转动连接。
6.如权利要求1所述的一种墙面清洁机器人，其特征在于，还包括吸盘装置，所述吸盘装置包括四连杆组件，所述四连杆组件包括两个倾斜杆，其中一个倾斜杆上连接有旋转电机；两个倾斜杆的下部均铰接在旋翼机机体上，两个倾斜杆的上端通过横连杆相连接，横连杆的两端分别与两个倾斜杆的上端通过铰链连接；
横连杆上还固定有向外延伸的吸盘连杆，吸盘连杆的外端设置有吸盘；所述吸盘的中部设置有输气口，输气口通过输气管路与抽真空装置相连接。
7.如权利要求6所述的一种墙面清洁机器人，其特征在于，所述吸盘装置有两个，两个吸盘装置并列安装在安装箱上，两个吸盘装置的横连杆还通过同步杆相连接。
8.如权利要求1所述的一种墙面清洁机器人，其特征在于，所述安装箱的底部还设置有滚轮，所述滚轮连接有驱动电机。
9.如权利要求1所述的一种墙面清洁机器人，其特征在于，旋翼机前部或安装箱前部还设置有摄像头，摄像头连接有信号发送装置；墙面清洁机器人还包括手持终端，手持终端设置有显示屏和与信号发送装置相适配的信号接收器，信号接收器与显示屏相连接。
10.如权利要求9所述的一种墙面清洁机器人，其特征在于，旋翼机前部或安装箱前部还安装有激光测距仪，激光测距仪与信号发送装置相连接。
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