CN108814404A - 一种无人机式高空玻璃清洁机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机式高空玻璃清洁机器人，它包括视觉装置（1）、旋翼俯仰组件（2）、飞行平台（3）、多旋翼夹角调整组件（4）、旋翼组件（5）、旋翼位姿调整组件（6）、玻璃清洁组件（7）、清洁装置位姿调整组件（8）以及清洁液组件（9）。本发明是一种无人机式高空玻璃清洁机器人，通过视觉装置（1）提供环境信息进行控制，通过旋翼俯仰组件（2）、旋翼组件（5）以及旋翼位姿调整组件（6）控制无人机式高空玻璃清洁机器人避过障碍物快速到达指定位置，通过清洁液组件（9）输送、存储及喷洒清洁液，通过玻璃清洁组件（7）和清洁装置位姿调整组件（8）去除玻璃上的污渍，实现高空玻璃清洁。

Description

一种无人机式高空玻璃清洁机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人，具体是一种无人机式高空玻璃清洁机器人。
背景技术
现有的高空玻璃清洁多采用人工清洗的方式，清洁成本高、效率低且危险性大。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种无人机式高空玻璃清洁机器人，通过视觉装置提供环境信息进行控制，通过旋翼俯仰组件、旋翼组件以及旋翼位姿调整组件控制无人机式高空玻璃清洁机器人避过障碍物快速到达指定位置，通过清洁液组件输送、存储及喷洒清洁液，通过玻璃清洁组件和清洁装置位姿调整组件去除玻璃上的污渍，实现高空玻璃清洁。此外，在一组或两组旋翼组件发生故障时，还可通过多旋翼夹角调整组件调整各旋翼组件的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。本发明运动自由度高、灵活性强，高空玻璃清洁工作效率高、成本低。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种无人机式高空玻璃清洁机器人，其特征在于，它包括视觉装置、旋翼俯仰组件、飞行平台、多旋翼夹角调整组件、旋翼组件、旋翼位姿调整组件、玻璃清洁组件、清洁装置位姿调整组件以及清洁液组件。本发明是一种无人机式高空玻璃清洁机器人，通过视觉装置提供环境信息进行控制，通过旋翼俯仰组件、旋翼组件以及旋翼位姿调整组件控制无人机式高空玻璃清洁机器人避过障碍物快速到达指定位置，通过清洁液组件输送、存储及喷洒清洁液，通过玻璃清洁组件和清洁装置位姿调整组件去除玻璃上的污渍，实现高空玻璃清洁。此外，在一组或两组旋翼组件发生故障时，还可通过多旋翼夹角调整组件调整各旋翼组件的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。本发明运动自由度高、灵活性强，高空玻璃清洁工作效率高、成本低。
所述的旋翼组件包括螺旋桨、螺旋桨旋转轴承、螺旋桨承载架以及螺旋桨旋转电机；螺旋桨旋转轴承的内外圈分别与螺旋桨和螺旋桨承载架螺栓固定，螺旋桨旋转电机的机体通过螺栓固定在螺旋桨承载架上，其输出轴与螺旋桨键连接，并通过挡片和螺栓轴向定位；螺旋桨旋转电机输出轴相对于其机体绕其轴线的旋转运动，带动螺旋桨相对于螺旋桨承载架旋转，通过空气的反作用力形成一个垂直于旋翼组件平面的力，为无人机式高空玻璃清洁机器人的移动提供前提条件。
所述的旋翼位姿调整组件包括旋翼运动球铰副、旋翼运动伸缩轴、旋翼运动液压球铰以及旋翼位姿调整座；旋翼运动球铰副有三组，其固定端间隔120度焊接在螺旋桨承载架上；旋翼运动液压球铰有三组，其固定端间隔120度焊接在旋翼位姿调整座上；旋翼运动伸缩轴有三组，其两端分别与旋翼运动球铰副活动端和旋翼运动液压球铰活动端焊接在一起，从而构成并联式位姿调整装置，旋翼运动液压球铰活动端相对于其固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动，结合旋翼运动伸缩轴一端相对于另一端沿其轴线的直线移动，灵活调整螺旋桨承载架相对于旋翼位姿调整座的位姿，从而调整旋翼组件所承受空气反作用力的方向，再通过螺旋桨旋转电机的转速来调整作用力的大小，从而灵活调整无人机式高空玻璃清洁机器人的整体受力状态，实现多种姿态下的移动与悬停，快速穿过障碍物到达指定位置；此外，旋翼位姿调整座的上圆弧较下圆弧的半径要小，气流流过上表面的速度更快，根据伯努力效应，下表面所受空气压力较上表面更大，从而产生一个托举力，电机可以分出更多的功率用于推进，使无人机式高空玻璃清洁机器人的移动速度更快。
所述的旋翼俯仰组件包括旋翼俯仰臂、旋翼俯仰轴承、旋翼俯仰电机以及旋翼俯仰基座；旋翼俯仰臂与旋翼位姿调整座焊接固定，旋翼俯仰轴承的内外圈分别与旋翼俯仰臂和旋翼俯仰基座螺栓固定，旋翼俯仰电机的机体通过螺栓固定在旋翼俯仰基座上，其输出轴与旋翼俯仰臂键连接；旋翼俯仰电机输出轴相对其机体绕其轴线的旋转运动，通过旋翼俯仰臂带动旋翼位姿调整座绕旋翼俯仰电机的轴线旋转，从而实现玻璃清洁机器人各旋翼相对飞行平台的自适应俯仰，一方面提高无人机式高空玻璃清洁机器人在运动过程中的自由度和灵活性，另一方面在无人机式高空玻璃清洁机器人执行高空玻璃清洁任务时灵活调整各旋翼与飞行平台的相对角度，避免对任务执行过程产生干扰。
所述的多旋翼夹角调整组件包括旋翼弧形运动滑轨和旋翼弧形运动滑块；旋翼弧形运动滑轨为360度圆形滑轨，旋翼弧形运动滑块一组四个，均能在旋翼弧形运动滑轨上自如滑动；旋翼弧形运动滑轨与飞行平台焊接在一起，旋翼弧形运动滑块与旋翼俯仰基座焊接在一起；旋翼弧形运动滑块沿旋翼弧形运动滑轨的自如运动，通过旋翼俯仰基座带动相应旋翼沿旋翼弧形运动滑轨自如运动，实现相邻旋翼之间的夹角调整，当一到两个旋翼发生故障时，调整无人机式高空玻璃清洁机器人各旋翼的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。
所述的玻璃清洁组件包括弹性清洁垫、清洁装置承载座、清洁刷承载座、旋转清洁刷、清洁刷旋转电机以及清洁刷伸缩直线电机；弹性清洁垫与清洁装置承载座粘接固定，提供清洁效率高且能耗小的弹性垫擦拭清洁方式；旋转清洁刷和清洁刷旋转电机有五组，清洁刷旋转电机的机体与清洁装置承载座螺栓固定，其输出轴与旋转清洁刷键连接并经挡片和螺栓轴向定位，清洁刷旋转电机输出轴相对其机体的旋转运动，带动旋转清洁刷绕清洁刷旋转电机的轴线旋转，提供能耗大但去污能力强的清洁刷旋转清洁方式；清洁刷伸缩直线电机有四组，其机体与清洁装置承载座螺栓固定，输出轴与清洁刷承载座螺栓固定，清洁刷伸缩直线电机输出轴相对其机体的直线运动，带动清洁刷承载座相对于清洁装置承载座沿清洁刷伸缩直线电机的轴线移动，实现旋转清洁刷的自适应伸缩与清洁模式的灵活调整；常规使用时，旋转清洁刷缩回，采用弹性垫擦拭清洁方式，高效率地去除一般污渍；当遇到局部顽固污渍时，旋转清洁刷伸出，采用清洁刷旋转清洁方式将其强力去除。
所述的清洁装置位姿调整组件包括伸缩轴摇摆液压球铰、伸缩轴、清洁装置摇摆液压球铰以及清洁装置连接件；伸缩轴摇摆液压球铰的固定端和活动端分别与飞行平台和伸缩轴的固定端焊接，清洁装置摇摆液压球铰的固定端和活动端分别与清洁装置连接件和伸缩轴的活动端焊接，清洁装置承载座又与清洁装置连接件螺栓固定；伸缩轴摇摆液压球铰活动端相对固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动、伸缩轴活动端相对固定端沿其轴线的直线移动以及清洁装置摇摆液压球铰活动端相对固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动三者串联，共同作用，带动玻璃清洁组件相对飞行平台进行自适应的位姿调整，实现一定区域内的玻璃清洁，再结合飞行平台的灵活运动，完成全部玻璃的清洁。
所述的清洁液组件包括清洁液储液箱、清洁液喷洒输送管、喷洒管固定连接件、喷洒管固定件、清洁液喷洒头、喷洒头伸缩轴、喷洒头伸缩轴固定件、滚筒旋转电机固定座、滚筒旋转电机、滚筒旋转轴承、储液管卷绕滚筒、清洁液储液输送管、滑轮、储液管导向件、清洁液输送接头、接头固定连接件、接头固定件、接头移动无人机以及接头移动无人机固定座。清洁液储液箱用于存储清洁液，清洁液喷洒头和清洁液输送接头均可自动打开与关闭；清洁液喷洒输送管一端连通清洁液储液箱，另一端连接清洁液喷洒头并由喷洒管固定连接件和喷洒管固定件夹紧固定，喷洒头伸缩轴的固定端和活动端分别与喷洒头伸缩轴固定件和喷洒管固定件焊接固定，喷洒头伸缩轴固定件又与清洁装置连接件螺栓固定，喷洒头伸缩轴活动端相对于固定端沿其轴线的直线运动，带动实现清洁液喷洒头相对于玻璃清洁组件的自适应伸缩，当需要喷洒清洁液时，清洁液喷洒头伸出并打开开关，向玻璃表面喷洒清洁液，喷洒完毕后，清洁液喷洒头关闭并缩回，避免对清洁过程产生干扰；滚筒旋转电机固定座与飞行平台螺栓固定，滚筒旋转轴承的内外圈分别与滚筒旋转电机固定座和储液管卷绕滚筒螺栓固定，滚筒旋转电机的机体与滚筒旋转电机固定座螺栓固定，其输出轴与储液管卷绕滚筒键连接；滑轮的滑轮座、储液管导向件以及接头移动无人机固定座均与飞行平台螺栓固定，清洁液输送接头由接头固定连接件和接头固定件夹持固定，接头固定件又与接头移动无人机螺栓固定；清洁液储液输送管一端连通清洁液储液箱，另一端绕储液管卷绕滚筒数圈后，再依次经过滑轮的轮体和储液管导向件的导向孔后，与清洁液输送接头连接；滚筒旋转电机输出轴相对其机体绕其轴线的旋转运动，带动储液管卷绕滚筒绕其轴线旋转，再结合接头移动无人机的运动，实现清洁液储液输送管的空间长度变化与清洁液输送接头自适应移动，当清洁液储液箱内的清洁液不足时，滚筒旋转电机带动储液管卷绕滚筒旋转，将清洁液储液输送管放出，同时接头移动无人机搭载清洁液输送接头移动至指定位置并与位于地面的清洁液输送泵站连通，然后清洁液输送接头打开，及时向清洁液储液箱中补充清洁液，补充完毕后，清洁液输送接头关闭并断开与清洁液输送泵站的连通，接头移动无人机搭载清洁液输送接头返回，同时滚筒旋转电机带动储液管卷绕滚筒反向旋转将清洁液储液输送管收回，避免对玻璃清洁过程产生干扰；此外，当不进行清洁液补充时，接头移动无人机通过接头移动无人机固定座实现与飞行平台的位置固定，防止其在飞行平台的运动过程中发生掉落。
本发明是一种无人机式高空玻璃清洁机器人，通过视觉装置提供环境信息进行控制，通过旋翼俯仰组件、旋翼组件以及旋翼位姿调整组件控制无人机式高空玻璃清洁机器人避过障碍物快速到达指定位置，通过清洁液组件输送、存储及喷洒清洁液，通过玻璃清洁组件和清洁装置位姿调整组件去除玻璃上的污渍，实现高空玻璃清洁。此外，在一组或两组旋翼组件发生故障时，还可通过多旋翼夹角调整组件调整各旋翼组件的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。本发明运动自由度高、灵活性强，高空玻璃清洁工作效率高、成本低。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种无人机式高空玻璃清洁机器人原理示意图；
图中：1、视觉装置，2、旋翼俯仰组件，3、飞行平台，4、多旋翼夹角调整组件，5、旋翼组件，6、旋翼位姿调整组件，7、玻璃清洁组件，8、清洁装置位姿调整组件，9、清洁液组件。
图2为本发明实施例提供的旋翼组件原理示意图；
图中：5.1、螺旋桨，5.2、螺旋桨旋转轴承，5.3、螺旋桨承载架，5.4、螺旋桨旋转电机。
图3为本发明实施例提供的旋翼位姿调整组件原理示意图；
图中：6.1、旋翼运动球铰副，6.2、旋翼运动伸缩轴，6.3、旋翼运动液压球铰，6.4、旋翼位姿调整座。
图4为本发明实施例提供的旋翼俯仰组件原理示意图；
图中：2.1、旋翼俯仰臂，2.2、旋翼俯仰轴承，2.3、旋翼俯仰电机，2.4、旋翼俯仰基座。
图5为本发明实施例提供的为避免对任务执行产生干扰所采用的旋翼上翘状态示意图。
图6为本发明实施例提供的多旋翼夹角调整组件原理示意图；
图中：4.1、旋翼弧形运动滑轨，4.2、旋翼弧形运动滑块。
图7为本发明实施例提供的四旋翼运动模式图。
图8为本发明实施例提供的当一个旋翼发生故障时的三旋翼运动模式图。
图9~10为本发明实施例提供的当两个旋翼发生故障时的两旋翼运动模式图。
图11为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的悬停状态空气反作用力示意图。
图12为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的平移状态空气反作用力示意图。
图13为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的翻转状态空气反作用力示意图。
图14为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的侧位姿悬停状态空气反作用力示意图。
图15为本发明实施例提供的玻璃清洁组件原理示意图；
图中：7.1、弹性清洁垫，7.2、清洁装置承载座，7.3、清洁刷承载座，7.4、旋转清洁刷，7.5、清洁刷旋转电机，7.6、清洁刷伸缩直线电机。
图16为本发明实施例提供的清洁装置位姿调整组件原理示意图；
图中：8.1、伸缩轴摇摆液压球铰，8.2、伸缩轴，8.3、清洁装置摇摆液压球铰，8.4、清洁装置连接件。
图17为本发明实施例提供的清洁液组件原理示意图；
图18为本发明实施例提供的清洁液组件原理示意图中圆A的放大图；
图中：9.1、清洁液储液箱，9.2、清洁液喷洒输送管，9.3、喷洒管固定连接件，9.4、喷洒管固定件，9.5、清洁液喷洒头，9.6、喷洒头伸缩轴，9.7、喷洒头伸缩轴固定件，9.8、滚筒旋转电机固定座，9.9、滚筒旋转电机，9.10、滚筒旋转轴承，9.11、储液管卷绕滚筒，9.12、清洁液储液输送管，9.13、滑轮，9.14、储液管导向件，9.15、清洁液输送接头，9.16、接头固定连接件，9.17、接头固定件，9.18、接头移动无人机，9.19、接头移动无人机固定座。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1，是本发明实施例提供的一种无人机式高空玻璃清洁机器人原理示意图，它包括视觉装置1、旋翼俯仰组件2、飞行平台3、多旋翼夹角调整组件4、旋翼组件5、旋翼位姿调整组件6、玻璃清洁组件7、清洁装置位姿调整组件8以及清洁液组件9。本发明是一种无人机式高空玻璃清洁机器人，通过视觉装置1提供环境信息进行控制，通过旋翼俯仰组件2、旋翼组件5以及旋翼位姿调整组件6控制无人机式高空玻璃清洁机器人避过障碍物快速到达指定位置，通过清洁液组件9输送、存储及喷洒清洁液，通过玻璃清洁组件7和清洁装置位姿调整组件8去除玻璃上的污渍，实现高空玻璃清洁。此外，在一组或两组旋翼组件5发生故障时，还可通过多旋翼夹角调整组件4调整各旋翼组件5的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。本发明运动自由度高、灵活性强，高空玻璃清洁工作效率高、成本低。
请参阅图2，是本发明实施例提供的旋翼组件原理示意图，它包括螺旋桨5.1、螺旋桨旋转轴承5.2、螺旋桨承载架5.3以及螺旋桨旋转电机5.4；螺旋桨旋转轴承5.2的内外圈分别与螺旋桨5.1和螺旋桨承载架5.3螺栓固定，螺旋桨旋转电机5.4的机体通过螺栓固定在螺旋桨承载架5.3上，其输出轴与螺旋桨5.1键连接，并通过挡片和螺栓轴向定位；螺旋桨旋转电机5.4输出轴相对于其机体绕其轴线的旋转运动，带动螺旋桨5.1相对于螺旋桨承载架5.3旋转，通过空气的反作用力形成一个垂直于旋翼组件5平面的力，为无人机式高空玻璃清洁机器人的移动提供前提条件。
请参阅图3，是本发明实施例提供的旋翼位姿调整组件原理示意图，它包括旋翼运动球铰副6.1、旋翼运动伸缩轴6.2、旋翼运动液压球铰6.3以及旋翼位姿调整座6.4；旋翼运动球铰副6.1有三组，其固定端间隔120度焊接在螺旋桨承载架5.3上；旋翼运动液压球铰6.3有三组，其固定端间隔120度焊接在旋翼位姿调整座6.4上；旋翼运动伸缩轴6.2有三组，其两端分别与旋翼运动球铰副6.1活动端和旋翼运动液压球铰6.3活动端焊接在一起，从而构成并联式位姿调整装置，旋翼运动液压球铰6.3活动端相对于其固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动，结合旋翼运动伸缩轴6.2一端相对于另一端沿其轴线的直线移动，灵活调整螺旋桨承载架5.3相对于旋翼位姿调整座6.4的位姿，从而调整旋翼组件5所承受空气反作用力的方向，再通过螺旋桨旋转电机5.4的转速来调整作用力的大小，从而灵活调整无人机式高空玻璃清洁机器人的整体受力状态，实现多种姿态下的移动与悬停，快速穿过障碍物到达指定位置；此外，旋翼位姿调整座6.4的上圆弧较下圆弧的半径要小，气流流过上表面的速度更快，根据伯努力效应，下表面所受空气压力较上表面更大，从而产生一个托举力，电机可以分出更多的功率用于推进，使无人机式高空玻璃清洁机器人的移动速度更快。
请参阅图4，是本发明实施例提供的旋翼俯仰组件原理示意图，它包括旋翼俯仰臂2.1、旋翼俯仰轴承2.2、旋翼俯仰电机2.3以及旋翼俯仰基座2.4；旋翼俯仰臂2.1与旋翼位姿调整座6.4焊接固定，旋翼俯仰轴承2.2的内外圈分别与旋翼俯仰臂2.1和旋翼俯仰基座2.4螺栓固定，旋翼俯仰电机2.3的机体通过螺栓固定在旋翼俯仰基座2.4上，其输出轴与旋翼俯仰臂2.1键连接；旋翼俯仰电机2.3输出轴相对其机体绕其轴线的旋转运动，通过旋翼俯仰臂2.1带动旋翼位姿调整座6.4绕旋翼俯仰电机2.3的轴线旋转，从而实现玻璃清洁机器人各旋翼相对飞行平台3的自适应俯仰，一方面提高无人机式高空玻璃清洁机器人在运动过程中的自由度和灵活性，另一方面在无人机式高空玻璃清洁机器人执行高空玻璃清洁任务时灵活调整各旋翼与飞行平台3的相对角度，避免对任务执行过程产生干扰。
请参阅图5，是本发明实施例提供的为避免对任务执行产生干扰所采用的旋翼上翘状态示意图。
请参阅图6，是本发明实施例提供的多旋翼夹角调整组件原理示意图，它包括旋翼弧形运动滑轨4.1和旋翼弧形运动滑块4.2；旋翼弧形运动滑轨4.1为360度圆形滑轨，旋翼弧形运动滑块4.2一组四个，均能在旋翼弧形运动滑轨4.1上自如滑动；旋翼弧形运动滑轨4.1与飞行平台3焊接在一起，旋翼弧形运动滑块4.2与旋翼俯仰基座2.4焊接在一起；旋翼弧形运动滑块4.2沿旋翼弧形运动滑轨4.1的自如运动，通过旋翼俯仰基座2.4带动相应旋翼沿旋翼弧形运动滑轨4.1自如运动，实现相邻旋翼之间的夹角调整，当一到两个旋翼发生故障时，调整无人机式高空玻璃清洁机器人各旋翼的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。
请参阅图7，是本发明实施例提供的四旋翼运动模式图。
请参阅图8，是本发明实施例提供的当一个旋翼发生故障时的三旋翼运动模式图。
请参阅图9~10，是本发明实施例提供的当两个旋翼发生故障时的两旋翼运动模式图。
请参阅图11~14，是本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的四种运动状态空气反作用力示意图。
请参阅图15，是本发明实施例提供的玻璃清洁组件原理示意图，它包括弹性清洁垫7.1、清洁装置承载座7.2、清洁刷承载座7.3、旋转清洁刷7.4、清洁刷旋转电机7.5以及清洁刷伸缩直线电机7.6；弹性清洁垫7.1与清洁装置承载座7.2粘接固定，提供清洁效率高且能耗小的弹性垫擦拭清洁方式；旋转清洁刷7.4和清洁刷旋转电机7.5有五组，清洁刷旋转电机7.5的机体与清洁装置承载座7.2螺栓固定，其输出轴与旋转清洁刷7.4键连接并经挡片和螺栓轴向定位，清洁刷旋转电机7.5输出轴相对其机体的旋转运动，带动旋转清洁刷7.4绕清洁刷旋转电机7.5的轴线旋转，提供能耗大但去污能力强的清洁刷旋转清洁方式；清洁刷伸缩直线电机7.6有四组，其机体与清洁装置承载座7.2螺栓固定，输出轴与清洁刷承载座7.3螺栓固定，清洁刷伸缩直线电机7.6输出轴相对其机体的直线运动，带动清洁刷承载座7.3相对于清洁装置承载座7.2沿清洁刷伸缩直线电机7.6的轴线移动，实现旋转清洁刷7.4的自适应伸缩与清洁模式的灵活调整；常规使用时，旋转清洁刷7.4缩回，采用弹性垫擦拭清洁方式，高效率地去除一般污渍；当遇到局部顽固污渍时，旋转清洁刷7.4伸出，采用清洁刷旋转清洁方式将其强力去除。
请参阅图16，是本发明实施例提供的清洁装置位姿调整组件原理示意图，它包括伸缩轴摇摆液压球铰8.1、伸缩轴8.2、清洁装置摇摆液压球铰8.3以及清洁装置连接件8.4；伸缩轴摇摆液压球铰8.1的固定端和活动端分别与飞行平台3和伸缩轴8.2的固定端焊接，清洁装置摇摆液压球铰8.3的固定端和活动端分别与清洁装置连接件8.4和伸缩轴8.2的活动端焊接，清洁装置承载座7.2又与清洁装置连接件8.4螺栓固定；伸缩轴摇摆液压球铰8.1活动端相对固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动、伸缩轴8.2活动端相对固定端沿其轴线的直线移动以及清洁装置摇摆液压球铰8.3活动端相对固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动三者串联，共同作用，带动玻璃清洁组件7相对飞行平台3进行自适应的位姿调整，实现一定区域内的玻璃清洁，再结合飞行平台3的灵活运动，完成全部玻璃的清洁。
请参阅图17~18，是本发明实施例提供的清洁液组件原理示意图及其中圆A的放大图，它包括清洁液储液箱9.1、清洁液喷洒输送管9.2、喷洒管固定连接件9.3、喷洒管固定件9.4、清洁液喷洒头9.5、喷洒头伸缩轴9.6、喷洒头伸缩轴固定件9.7、滚筒旋转电机固定座9.8、滚筒旋转电机9.9、滚筒旋转轴承9.10、储液管卷绕滚筒9.11、清洁液储液输送管9.12、滑轮9.13、储液管导向件9.14、清洁液输送接头9.15、接头固定连接件9.16、接头固定件9.17、接头移动无人机9.18以及接头移动无人机固定座9.19。清洁液储液箱9.1用于存储清洁液，清洁液喷洒头9.5和清洁液输送接头9.15均可自动打开与关闭；清洁液喷洒输送管9.2一端连通清洁液储液箱9.1，另一端连接清洁液喷洒头9.5并由喷洒管固定连接件9.3和喷洒管固定件9.4夹紧固定，喷洒头伸缩轴9.6的固定端和活动端分别与喷洒头伸缩轴固定件9.7和喷洒管固定件9.4焊接固定，喷洒头伸缩轴固定件9.7又与清洁装置连接件8.4螺栓固定，喷洒头伸缩轴9.6活动端相对于固定端沿其轴线的直线运动，带动实现清洁液喷洒头9.5相对于玻璃清洁组件7的自适应伸缩，当需要喷洒清洁液时，清洁液喷洒头9.5伸出并打开开关，向玻璃表面喷洒清洁液，喷洒完毕后，清洁液喷洒头9.5关闭并缩回，避免对清洁过程产生干扰；滚筒旋转电机固定座9.8与飞行平台螺栓固定，滚筒旋转轴承9.10的内外圈分别与滚筒旋转电机固定座9.8和储液管卷绕滚筒9.11螺栓固定，滚筒旋转电机9.9的机体与滚筒旋转电机固定座9.8螺栓固定，其输出轴与储液管卷绕滚筒9.11键连接；滑轮9.13的滑轮座、储液管导向件9.14以及接头移动无人机固定座9.19均与飞行平台3螺栓固定，清洁液输送接头9.15由接头固定连接件9.16和接头固定件9.17夹持固定，接头固定件9.17又与接头移动无人机9.18螺栓固定；清洁液储液输送管9.12一端连通清洁液储液箱9.1，另一端绕储液管卷绕滚筒9.11数圈后，再依次经过滑轮9.13的轮体和储液管导向件9.14的导向孔后，与清洁液输送接头9.15连接；滚筒旋转电机9.9输出轴相对其机体绕其轴线的旋转运动，带动储液管卷绕滚筒9.11绕其轴线旋转，再结合接头移动无人机9.18的运动，实现清洁液储液输送管9.12的空间长度变化与清洁液输送接头9.15自适应移动，当清洁液储液箱9.1内的清洁液不足时，滚筒旋转电机9.9带动储液管卷绕滚筒9.11旋转，将清洁液储液输送管9.12放出，同时接头移动无人机9.18搭载清洁液输送接头9.15移动至指定位置并与位于地面的清洁液输送泵站连通，然后清洁液输送接头9.15打开，及时向清洁液储液箱9.1中补充清洁液，补充完毕后，清洁液输送接头9.15关闭并断开与清洁液输送泵站的连通，接头移动无人机9.18搭载清洁液输送接头9.15返回，同时滚筒旋转电机9.9带动储液管卷绕滚筒9.11反向旋转将清洁液储液输送管9.12收回，避免对玻璃清洁过程产生干扰；此外，当不进行清洁液补充时，接头移动无人机9.18通过接头移动无人机固定座9.19实现与飞行平台3的位置固定，防止其在飞行平台3的运动过程中发生掉落。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种无人机式高空玻璃清洁机器人，其特征在于，它包括视觉装置（1）、旋翼俯仰组件（2）、飞行平台（3）、多旋翼夹角调整组件（4）、旋翼组件（5）、旋翼位姿调整组件（6）、玻璃清洁组件（7）、清洁装置位姿调整组件（8）以及清洁液组件（9）；所述的旋翼组件（5）包括螺旋桨（5.1）、螺旋桨旋转轴承（5.2）、螺旋桨承载架（5.3）以及螺旋桨旋转电机（5.4）；螺旋桨旋转轴承（5.2）的内外圈分别与螺旋桨（5.1）和螺旋桨承载架（5.3）螺栓固定，螺旋桨旋转电机（5.4）的机体通过螺栓固定在螺旋桨承载架（5.3）上，其输出轴与螺旋桨（5.1）键连接，并通过挡片和螺栓轴向定位；螺旋桨旋转电机（5.4）输出轴相对于其机体绕其轴线的旋转运动，带动螺旋桨（5.1）相对于螺旋桨承载架（5.3）旋转，通过空气的反作用力形成一个垂直于旋翼组件（5）平面的力，为无人机式高空玻璃清洁机器人的移动提供前提条件。
2.根据权利要求1所述的一种无人机式高空玻璃清洁机器人，其特征在于，所述的旋翼位姿调整组件（6）包括旋翼运动球铰副（6.1）、旋翼运动伸缩轴（6.2）、旋翼运动液压球铰（6.3）以及旋翼位姿调整座（6.4）；旋翼运动球铰副（6.1）有三组，其固定端间隔120度焊接在螺旋桨承载架（5.3）上；旋翼运动液压球铰（6.3）有三组，其固定端间隔120度焊接在旋翼位姿调整座（6.4）上；旋翼运动伸缩轴（6.2）有三组，其两端分别与旋翼运动球铰副（6.1）活动端和旋翼运动液压球铰（6.3）活动端焊接在一起，从而构成并联式位姿调整装置，旋翼运动液压球铰（6.3）活动端相对于其固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动，结合旋翼运动伸缩轴（6.2）一端相对于另一端沿其轴线的直线移动，灵活调整螺旋桨承载架（5.3）相对于旋翼位姿调整座（6.4）的位姿，从而调整旋翼组件（5）所承受空气反作用力的方向，再通过螺旋桨旋转电机（5.4）的转速来调整作用力的大小，从而灵活调整无人机式高空玻璃清洁机器人的整体受力状态，实现多种姿态下的移动与悬停，快速穿过障碍物到达指定位置；此外，旋翼位姿调整座（6.4）的上圆弧较下圆弧的半径要小，气流流过上表面的速度更快，根据伯努力效应，下表面所受空气压力较上表面更大，从而产生一个托举力，电机可以分出更多的功率用于推进，使无人机式高空玻璃清洁机器人的移动速度更快。
3.根据权利要求1所述的一种无人机式高空玻璃清洁机器人，其特征在于，所述的旋翼俯仰组件（2）包括旋翼俯仰臂（2.1）、旋翼俯仰轴承（2.2）、旋翼俯仰电机（2.3）以及旋翼俯仰基座（2.4）；旋翼俯仰臂（2.1）与旋翼位姿调整座（6.4）焊接固定，旋翼俯仰轴承（2.2）的内外圈分别与旋翼俯仰臂（2.1）和旋翼俯仰基座（2.4）螺栓固定，旋翼俯仰电机（2.3）的机体通过螺栓固定在旋翼俯仰基座（2.4）上，其输出轴与旋翼俯仰臂（2.1）键连接；旋翼俯仰电机（2.3）输出轴相对其机体绕其轴线的旋转运动，通过旋翼俯仰臂（2.1）带动旋翼位姿调整座（6.4）绕旋翼俯仰电机（2.3）的轴线旋转，从而实现玻璃清洁机器人各旋翼相对飞行平台（3）的自适应俯仰，一方面提高无人机式高空玻璃清洁机器人在运动过程中的自由度和灵活性，另一方面在无人机式高空玻璃清洁机器人执行高空玻璃清洁任务时灵活调整各旋翼与飞行平台（3）的相对角度，避免对任务执行过程产生干扰。
4.根据权利要求1所述的一种无人机式高空玻璃清洁机器人，其特征在于，所述的多旋翼夹角调整组件（4）包括旋翼弧形运动滑轨（4.1）和旋翼弧形运动滑块（4.2）；旋翼弧形运动滑轨（4.1）为360度圆形滑轨，旋翼弧形运动滑块（4.2）一组四个，均能在旋翼弧形运动滑轨（4.1）上自如滑动；旋翼弧形运动滑轨（4.1）与飞行平台（3）焊接在一起，旋翼弧形运动滑块（4.2）与旋翼俯仰基座（2.4）焊接在一起；旋翼弧形运动滑块（4.2）沿旋翼弧形运动滑轨（4.1）的自如运动，通过旋翼俯仰基座（2.4）带动相应旋翼沿旋翼弧形运动滑轨（4.1）自如运动，实现相邻旋翼之间的夹角调整，当一到两个旋翼发生故障时，调整无人机式高空玻璃清洁机器人各旋翼的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。
5.根据权利要求1所述的一种无人机式高空玻璃清洁机器人，其特征在于，所述的玻璃清洁组件（7）包括弹性清洁垫（7.1）、清洁装置承载座（7.2）、清洁刷承载座（7.3）、旋转清洁刷（7.4）、清洁刷旋转电机（7.5）以及清洁刷伸缩直线电机（7.6）；弹性清洁垫（7.1）与清洁装置承载座（7.2）粘接固定，提供清洁效率高且能耗小的弹性垫擦拭清洁方式；旋转清洁刷（7.4）和清洁刷旋转电机（7.5）有五组，清洁刷旋转电机（7.5）的机体与清洁装置承载座（7.2）螺栓固定，其输出轴与旋转清洁刷（7.4）键连接并经挡片和螺栓轴向定位，清洁刷旋转电机（7.5）输出轴相对其机体的旋转运动，带动旋转清洁刷（7.4）绕清洁刷旋转电机（7.5）的轴线旋转，提供能耗大但去污能力强的清洁刷旋转清洁方式；清洁刷伸缩直线电机（7.6）有四组，其机体与清洁装置承载座（7.2）螺栓固定，输出轴与清洁刷承载座（7.3）螺栓固定，清洁刷伸缩直线电机（7.6）输出轴相对其机体的直线运动，带动清洁刷承载座（7.3）相对于清洁装置承载座（7.2）沿清洁刷伸缩直线电机（7.6）的轴线移动，实现旋转清洁刷（7.4）的自适应伸缩与清洁模式的灵活调整；常规使用时，旋转清洁刷（7.4）缩回，采用弹性垫擦拭清洁方式，高效率地去除一般污渍；当遇到局部顽固污渍时，旋转清洁刷（7.4）伸出，采用清洁刷旋转清洁方式将其强力去除。
6.根据权利要求1所述的一种无人机式高空玻璃清洁机器人，其特征在于，所述的清洁装置位姿调整组件（8）包括伸缩轴摇摆液压球铰（8.1）、伸缩轴（8.2）、清洁装置摇摆液压球铰（8.3）以及清洁装置连接件（8.4）；伸缩轴摇摆液压球铰（8.1）的固定端和活动端分别与飞行平台（3）和伸缩轴（8.2）的固定端焊接，清洁装置摇摆液压球铰（8.3）的固定端和活动端分别与清洁装置连接件（8.4）和伸缩轴（8.2）的活动端焊接，清洁装置承载座（7.2）又与清洁装置连接件（8.4）螺栓固定；伸缩轴摇摆液压球铰（8.1）活动端相对固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动、伸缩轴（8.2）活动端相对固定端沿其轴线的直线移动以及清洁装置摇摆液压球铰（8.3）活动端相对固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动三者串联，共同作用，带动玻璃清洁组件（7）相对飞行平台（3）进行自适应的位姿调整，实现一定区域内的玻璃清洁，再结合飞行平台（3）的灵活运动，完成全部玻璃的清洁。
7.根据权利要求1所述的一种无人机式高空玻璃清洁机器人，其特征在于，所述的清洁液组件（9）包括清洁液储液箱（9.1）、清洁液喷洒输送管（9.2）、喷洒管固定连接件（9.3）、喷洒管固定件（9.4）、清洁液喷洒头（9.5）、喷洒头伸缩轴（9.6）、喷洒头伸缩轴固定件（9.7）、滚筒旋转电机固定座（9.8）、滚筒旋转电机（9.9）、滚筒旋转轴承（9.10）、储液管卷绕滚筒（9.11）、清洁液储液输送管（9.12）、滑轮（9.13）、储液管导向件（9.14）、清洁液输送接头（9.15）、接头固定连接件（9.16）、接头固定件（9.17）、接头移动无人机（9.18）以及接头移动无人机固定座（9.19）；
清洁液储液箱（9.1）用于存储清洁液，清洁液喷洒头（9.5）和清洁液输送接头（9.15）均可自动打开与关闭；清洁液喷洒输送管（9.2）一端连通清洁液储液箱（9.1），另一端连接清洁液喷洒头（9.5）并由喷洒管固定连接件（9.3）和喷洒管固定件（9.4）夹紧固定，喷洒头伸缩轴（9.6）的固定端和活动端分别与喷洒头伸缩轴固定件（9.7）和喷洒管固定件（9.4）焊接固定，喷洒头伸缩轴固定件（9.7）又与清洁装置连接件（8.4）螺栓固定，喷洒头伸缩轴（9.6）活动端相对于固定端沿其轴线的直线运动，带动实现清洁液喷洒头（9.5）相对于玻璃清洁组件（7）的自适应伸缩，当需要喷洒清洁液时，清洁液喷洒头（9.5）伸出并打开开关，向玻璃表面喷洒清洁液，喷洒完毕后，清洁液喷洒头（9.5）关闭并缩回，避免对清洁过程产生干扰；滚筒旋转电机固定座（9.8）与飞行平台螺栓固定，滚筒旋转轴承（9.10）的内外圈分别与滚筒旋转电机固定座（9.8）和储液管卷绕滚筒（9.11）螺栓固定，滚筒旋转电机（9.9）的机体与滚筒旋转电机固定座（9.8）螺栓固定，其输出轴与储液管卷绕滚筒（9.11）键连接；滑轮（9.13）的滑轮座、储液管导向件（9.14）以及接头移动无人机固定座（9.19）均与飞行平台（3）螺栓固定，清洁液输送接头（9.15）由接头固定连接件（9.16）和接头固定件（9.17）夹持固定，接头固定件（9.17）又与接头移动无人机（9.18）螺栓固定；清洁液储液输送管（9.12）一端连通清洁液储液箱（9.1），另一端绕储液管卷绕滚筒（9.11）数圈后，再依次经过滑轮（9.13）的轮体和储液管导向件（9.14）的导向孔后，与清洁液输送接头（9.15）连接；滚筒旋转电机（9.9）输出轴相对其机体绕其轴线的旋转运动，带动储液管卷绕滚筒（9.11）绕其轴线旋转，再结合接头移动无人机（9.18）的运动，实现清洁液储液输送管（9.12）的空间长度变化与清洁液输送接头（9.15）自适应移动，当清洁液储液箱（9.1）内的清洁液不足时，滚筒旋转电机（9.9）带动储液管卷绕滚筒（9.11）旋转，将清洁液储液输送管（9.12）放出，同时接头移动无人机（9.18）搭载清洁液输送接头（9.15）移动至指定位置并与位于地面的清洁液输送泵站连通，然后清洁液输送接头（9.15）打开，及时向清洁液储液箱（9.1）中补充清洁液，补充完毕后，清洁液输送接头（9.15）关闭并断开与清洁液输送泵站的连通，接头移动无人机（9.18）搭载清洁液输送接头（9.15）返回，同时滚筒旋转电机（9.9）带动储液管卷绕滚筒（9.11）反向旋转将清洁液储液输送管（9.12）收回，避免对玻璃清洁过程产生干扰；此外，当不进行清洁液补充时，接头移动无人机（9.18）通过接头移动无人机固定座（9.19）实现与飞行平台（3）的位置固定，防止其在飞行平台（3）的运动过程中发生掉落。
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