CN108928324A - 一种汽车清洗除尘仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车清洗除尘仪，包括车体、底座、混联主体、串联前臂、串联后臂。清洗机构为六自由度混联机构加上一个具有冗余自由度的底座构成的七自由度机器人，工作空间大，刚度大，且工作头将毛刷与水枪喷头集成在一起，可一边刷一边洗，轨迹编程容易实现。车体带四个车轮，后轮驱动且带有差速机构，保证了转弯的运动可靠。后置摄像头感应路况；前端激光传感器，防误触。对于不同的车型，可事先模拟清洗轨迹，然后实现全程自动化除尘清洗。

Description

一种汽车清洗除尘仪

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种汽车清洗除尘仪。

背景技术

随着经济的发展和生活水平的提高，汽车数量增加迅速，进而带动洗车需求的增长，人们对洗车的速度和质量要求越来越高，而人手洗车显然逐渐不能适应这种需求，因此，自动洗车装置也就开始逐渐广泛应用。自动洗车装置比人工洗车速度快、效率高的优点，主要分为喷管式自动洗车机和毛刷式自动洗车机，其中这两种洗车机各有各的缺点：喷管式自动洗车机由于只靠水和洗涤液冲洗，洗涤效果不佳；而毛刷式自动洗车机由于洗车部件不能根据车身进行实时调整，直接通过刷条的旋转对车身进行清洗，容易对车漆造成伤害，出现划痕。如专利号为CN201620830991.0 提出的《一种洗车机器人》，包括底座、行动轮、左右两个六自由度机械臂、水箱、显示器等，优点是兼顾水洗和刷洗，微笑服务和便于维护；缺点是两机械臂协调运作的编程较难实现、侧面悬置机械臂导致刚度低易磨损等。

发明内容

针对上述问题，本发明一种汽车清洗除尘仪，清洗机构为六自由度混联机构加上一个具有冗余自由度的底座构成的七自由度机器人，工作空间大，刚度大，且工作头将毛刷与水枪喷头集成在一起，可一边刷一边洗，轨迹编程容易实现。车体带四个车轮，后轮驱动且带有差速机构，保证了转弯的运动可靠。后置摄像头感应路况；前端激光传感器，防误触。对于不同的车型，可事先模拟清洗轨迹，然后实现全程自动化除尘清洗。

本发明所使用的技术方案是：一种汽车清洗除尘仪，包括车体、底座、混联主体、串联前臂、串联后臂，所述的串联后臂固定安装在串联前臂上，串联前臂固定安装在混联主体上，混联主体固定安装在底座上，底座安装在车体上。

所述的车体包括第一底盘、车轴座、第一支座、第一连杆、第一铰链、前轮连杆、转向电机、车轮、第一伺服电机、第二支座、第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮、第三圆锥齿轮、第四圆锥齿轮、滑块、螺母、第一齿轮、第一支架、第二伺服电机、第二齿轮、支撑杆、摄像头、第三支座、螺杆，所述的两个车轴座、两个第一支座、一个第二支座、一个第一支架、两个第三支座、两个支撑杆固定安装在第一底盘上；两个前轮连杆分别铰接在两个车轴座内，且中部分别固定安装有一转向电机、外侧分别铰接有一车轮；第一连杆两端通过第一铰链分别铰接在两个前轮连杆上；所述的第一伺服电机固定安装在第二支座上，输出轴与第一圆锥齿轮连接；第四圆锥齿轮铰接在第二支座上，且其上支架铰接有两个第三圆锥齿轮；所述的第二圆锥齿轮有两个，各自与两个第三圆锥齿轮啮合构成差速机构，左侧的铰接在第四圆锥齿轮上、轴端与第三支座内孔配合且末端铰接有一车轮，右侧的铰接在第二支座上、轴端与第三支座内孔配合且末端铰接有一车轮；所述的第二伺服电机固定安装在第一支架上，输出轴与第二齿轮连接；第一齿轮铰接在第一底盘上且与第二齿轮啮合；所述的螺杆一端带法兰盘，固定安装在第一齿轮上，其上有一螺母与其构成一螺旋副，螺母两侧轴孔各铰接有一个滑块；所述的摄像头有两个，分别铰接在左右两边的支撑杆上。

所述的底座包括第二底盘、防尘罩、第三伺服电机、叉架、叉轴、第三齿轮、第四齿轮，叉架与叉轴固定安装在第二底盘下侧，防尘罩固定安装在第二底盘上侧；第三伺服电机固定安装在防尘罩上；第三齿轮与第四齿轮分别铰接在第二底盘上且相互啮合；叉架的两侧圆柱分别插入前述的滑块内孔中构成两个圆柱副，叉轴铰接在前述的第一支座上。

所述的混联主体包括第三底盘、第四支座、第二铰链、电动推杆、第二连杆、第三连杆、第一轴、固定套、第五支座、第三铰链，所述的第三底盘上有四个第四支座与一个第五支座；电动推杆有四个，分别通过四个第二铰链铰接在四个第四支座上；第二连杆通过第三铰链铰接在第五支座上；所述的第三连杆一端通过第一轴与第二连杆铰接，且第一轴两端与后侧两电动推杆的推杆铰接；固定套固定安装在第三连杆上，其两侧外伸轴与前侧的两个电动推杆的推杆铰接。

所述的串联前臂包括第四伺服电机、第一谐波减速器、前转臂、窥视孔盖、第五圆锥齿轮、第五伺服电机，所述的第四伺服电机固定安装在第一谐波减速器输入端上，前转臂固定安装在第一谐波减速器的输出端，其上固定安装有一窥视孔盖，其内部固定安装有一第五伺服电机；所述的第五圆锥齿轮固定安装在第五伺服电机输出轴上。

所述的串联后臂包括第二谐波减速器、中间转臂、第六伺服电机、第三谐波减速器、后转臂、第五齿轮、带骨架毛刷、第六齿轮、水枪喷头、第二支架、激光传感器、电主轴、第六圆锥齿轮，所述的中间转臂一端固定安装在第二谐波减速器输出端上，另一端固定安装在第三谐波减速器输入端上，且该位置固定安装有一第六伺服电机，其输出轴与第三谐波减速器输入轴连接；所述的后转臂固定安装在第三谐波减速器输出端，其上固定安装有一输出轴带第五齿轮的电主轴和一水枪喷头，水枪喷头末端带第二支架，第二支架上固定安装有一激光传感器；所述的第六齿轮铰接在后转臂上并与第五齿轮啮合，且水枪喷头穿过其内孔、带骨架毛刷固定安装在其上；所述的第六圆锥齿轮固定安装在第二谐波减速器输入端上，且与前述第五圆锥齿轮啮合。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：（1）七自由度主体，工作空间大，刚度高；机器人可移动，控制更加灵活智能；（2）毛刷与水枪喷头集成在一个工作头上，可一边刷一边洗；（3）后置摄像头感应路况；前端激光传感器，防误触；（4）对于不同的车型，可事先模拟清洗轨迹，然后实现全程自动化除尘清洗。

附图说明

图1、图2为本发明的整体结构示意图。

图3为本发明的车体结构示意图。

图4、图5为本发明的底座结构示意图。

图6、图7为本发明的混联主体结构示意图。

图8为本发明的串联前臂结构示意图。

图9、图10为本发明的串联后臂结构示意图。

附图标号：1-车体；2-底座；3-混联主体；4-串联前臂；5-串联后臂；101-第一底盘；102-车轴座；103-第一支座；104-第一连杆；105-第一铰链；106-前轮连杆；107-转向电机；108-车轮；109-第一伺服电机；110-第二支座；111-第一圆锥齿轮；112-第二圆锥齿轮；113-第三圆锥齿轮；114-第四圆锥齿轮；115-滑块；116-螺母；117-第一齿轮；118-第一支架；119-第二伺服电机；120-第二齿轮；121-支撑杆；122-摄像头；123-第三支座；124-螺杆；201-第二底盘；202-防尘罩；203-第三伺服电机；204-叉架；205-叉轴；206-第三齿轮；207-第四齿轮；301-第三底盘；302-第四支座；303-第二铰链；304-电动推杆；305-第二连杆；306-第三连杆；307-第一轴；308-固定套；309-第五支座；310-第三铰链；401-第四伺服电机；402-第一谐波减速器；403-前转臂；404-窥视孔盖；405-第五圆锥齿轮；406-第五伺服电机；501-第二谐波减速器；502-中间转臂；503-第六伺服电机；504-第三谐波减速器；505-后转臂；506-第五齿轮；507-带骨架毛刷；508-第六齿轮；509-水枪喷头；510-第二支架；511-激光传感器；512-电主轴；513-第六圆锥齿轮。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10所示的一种汽车清洗除尘仪，包括车体1、底座2、混联主体3、串联前臂4、串联后臂5。串联后臂5固定安装在串联前臂4上，串联前臂4固定安装在混联主体3上，混联主体3固定安装在底座2上，底座2安装在车体1上。

车体1包括第一底盘101、车轴座102、第一支座103、第一连杆104、第一铰链105、前轮连杆106、转向电机107、车轮108、第一伺服电机109、第二支座110、第一圆锥齿轮111、第二圆锥齿轮112、第三圆锥齿轮113、第四圆锥齿轮114、滑块115、螺母116、第一齿轮117、第一支架118、第二伺服电机119、第二齿轮120、支撑杆121、摄像头122、第三支座123、螺杆124，两个车轴座102、两个第一支座103、一个第二支座110、一个第一支架118、两个第三支座123、两个支撑杆121固定安装在第一底盘101上。两个前轮连杆106分别铰接在两个车轴座102内，且中部分别固定安装有一转向电机107、外侧分别铰接有一车轮108。第一连杆104两端通过第一铰链105分别铰接在两个前轮连杆106上。第一伺服电机109固定安装在第二支座110上，输出轴与第一圆锥齿轮111连接。第四圆锥齿轮114铰接在第二支座110上，且其上支架铰接有两个第三圆锥齿轮113。第二圆锥齿轮112有两个，各自与两个第三圆锥齿轮113啮合构成差速机构，左侧的铰接在第四圆锥齿轮114上、轴端与第三支座123内孔配合且末端铰接有一车轮108，右侧的铰接在第二支座103上、轴端与第三支座123内孔配合且末端铰接有一车轮108。第二伺服电机119固定安装在第一支架118上，输出轴与第二齿轮120连接。第一齿轮117铰接在第一底盘101上且与第二齿轮120啮合。螺杆124一端带法兰盘，固定安装在第一齿轮117上，其上有一螺母116与其构成一螺旋副，螺母116两侧轴孔各铰接有一个滑块115。摄像头122有两个，分别铰接在左右两边的支撑杆121上。

底座2包括第二底盘201、防尘罩202、第三伺服电机203、叉架204、叉轴205、第三齿轮206、第四齿轮207，叉架204与叉轴205固定安装在第二底盘201下侧，防尘罩202固定安装在第二底盘201上侧。第三伺服电机203固定安装在防尘罩202上。第三齿轮206与第四齿轮207分别铰接在第二底盘201上且相互啮合。叉架204的两侧圆柱分别插入前述的滑块115内孔中构成两个圆柱副，叉轴205铰接在前述的第一支座上103。

混联主体3包括第三底盘301、第四支座302、第二铰链303、电动推杆304、第二连杆305、第三连杆306、第一轴307、固定套308、第五支座309、第三铰链310，第三底盘301上有四个第四支座302与一个第五支座309。电动推杆304有四个，分别通过四个第二铰链303铰接在四个第四支座302上。第二连杆305通过第三铰链310铰接在第五支座309上。第三连杆306一端通过第一轴307与第二连杆305铰接，且第一轴307两端与后侧两电动推杆304的推杆铰接。固定套308固定安装在第三连杆306上，其两侧外伸轴与前侧的两个电动推杆304的推杆铰接。

串联前臂4包括第四伺服电机401、第一谐波减速器402、前转臂403、窥视孔盖404、第五圆锥齿轮405、第五伺服电机406，第四伺服电机401固定安装在第一谐波减速器402输入端上，前转臂403固定安装在第一谐波减速器402的输出端，其上固定安装有一窥视孔盖404，其内部固定安装有一第五伺服电机406。第五圆锥齿轮405固定安装在第五伺服电机406输出轴上。

串联后臂5包括第二谐波减速器501、中间转臂502、第六伺服电机503、第三谐波减速器504、后转臂505、第五齿轮506、带骨架毛刷507、第六齿轮508、水枪喷头509、第二支架510、激光传感器511、电主轴512、第六圆锥齿轮513，中间转臂502一端固定安装在第二谐波减速器501输出端上，另一端固定安装在第三谐波减速器504输入端上，且该位置固定安装有一第六伺服电机503，其输出轴与第三谐波减速器504输入轴连接。后转臂505固定安装在第三谐波减速器504输出端，其上固定安装有一输出轴带第五齿轮506的电主轴512和一水枪喷头509，水枪喷头509末端带第二支架510，第二支架510上固定安装有一激光传感器511。第六齿轮508铰接在后转臂505上并与第五齿轮506啮合，且水枪喷头509穿过其内孔、带骨架毛刷507固定安装在其上。第六圆锥齿轮513固定安装在第二谐波减速器501输入端上，且与前述第五圆锥齿轮405啮合。

本发明工作原理：本发明在使用前，首先首先根据车型，在电脑上做轨迹规划，然后驶入车辆，开启机器人。清晰机构原理为六自由度混联机构加上一个具有冗余自由度的底座构成的七自由度机器人，具有七个自由度，具体到每一个自由度，第一个自由度为混联主体3绕第四齿轮207中心的转动，靠第三伺服电机203驱动与第四齿轮207啮合的第三齿轮206实现。第二个自由度为第二连杆305绕第三铰链310的转动，靠电动推杆304驱动第一轴307实现。第三个自由度为第三连杆306绕第一轴307的转动，靠电动推杆304驱动固定套308实现。第四个自由度为前转臂403绕第一谐波减速器402中心的转动，靠第四伺服电机401驱动第一谐波减速器402实现。第五个自由度为中间转臂502绕第二谐波减速器501中心的转动，靠第五伺服电机406驱动与第六圆锥齿轮513啮合的第五圆锥齿轮405实现。第六个自由度为后转臂505绕第三谐波减速器504中心的转动，靠第六伺服电机503驱动第三谐波减速器504实现。第七个冗余自由度为第二底盘201绕叉轴205中心的转动，靠第二伺服电机119驱动与第一齿轮117啮合的第二齿轮120，进而带动固定在第一齿轮117上的螺杆124转动，从而带动与之配合的螺母116上下移动，螺母116两端铰接的滑块115随之上下移动，最终带动与滑块115构成圆柱副的叉架204上下移动，从而带动第二底盘201绕叉轴205中心转动。

工作头后转臂505上的电主轴512转动，带动与第五齿轮506啮合的第六齿轮508转动，第六齿轮508上固定安装有带骨架毛刷507，故带骨架毛刷507由电主轴512驱动，带骨架毛刷507转动的同时，水枪喷头509喷水。第一圆锥齿轮111、第二圆锥齿轮112、第三圆锥齿轮113与第四圆锥齿轮114构成差速器，使车体1前面的两个车轮108在转向电机107作用下转向时，保证后面两个车轮108扭矩合理分配。后置两个摄像头122感应路况。前端激光传感器511，防误触。

Claims (1)

1.一种汽车清洗除尘仪，包括车体（1）、底座（2）、混联主体（3）、串联前臂（4）、串联后臂（5），其特征在于：所述的串联后臂（5）固定安装在串联前臂（4）上，串联前臂（4）固定安装在混联主体（3）上，混联主体（3）固定安装在底座（2）上，底座（2）安装在车体（1）上；

所述的车体（1）包括第一底盘（101）、车轴座（102）、第一支座（103）、第一连杆（104）、第一铰链（105）、前轮连杆（106）、转向电机（107）、车轮（108）、第一伺服电机（109）、第二支座（110）、第一圆锥齿轮（111）、第二圆锥齿轮（112）、第三圆锥齿轮（113）、第四圆锥齿轮（114）、滑块（115）、螺母（116）、第一齿轮（117）、第一支架（118）、第二伺服电机（119）、第二齿轮（120）、支撑杆（121）、摄像头（122）、第三支座（123）、螺杆（124），所述的两个车轴座（102）、两个第一支座（103）、一个第二支座（110）、一个第一支架（118）、两个第三支座（123）、两个支撑杆（121）固定安装在第一底盘（101）上；两个前轮连杆（106）分别铰接在两个车轴座（102）内，且中部分别固定安装有一转向电机（107）、外侧分别铰接有一车轮（108）；第一连杆（104）两端通过第一铰链（105）分别铰接在两个前轮连杆（106）上；所述的第一伺服电机（109）固定安装在第二支座（110）上，输出轴与第一圆锥齿轮（111）连接；第四圆锥齿轮（114）铰接在第二支座（110）上，且其上支架铰接有两个第三圆锥齿轮（113）；所述的第二圆锥齿轮（112）有两个，各自与两个第三圆锥齿轮（113）啮合构成差速机构，左侧的铰接在第四圆锥齿轮（114）上、轴端与第三支座（123）内孔配合且末端铰接有一车轮（108），右侧的铰接在第二支座（103）上、轴端与第三支座（123）内孔配合且末端铰接有一车轮（108）；所述的第二伺服电机（119）固定安装在第一支架（118）上，输出轴与第二齿轮（120）连接；第一齿轮（117）铰接在第一底盘（101）上且与第二齿轮（120）啮合；所述的螺杆（124）一端带法兰盘，固定安装在第一齿轮（117）上，其上有一螺母（116）与其构成一螺旋副，螺母（116）两侧轴孔各铰接有一个滑块（115）；所述的摄像头（122）有两个，分别铰接在左右两边的支撑杆（121）上；

所述的底座（2）包括第二底盘（201）、防尘罩（202）、第三伺服电机（203）、叉架（204）、叉轴（205）、第三齿轮（206）、第四齿轮（207），叉架（204）与叉轴（205）固定安装在第二底盘（201）下侧，防尘罩（202）固定安装在第二底盘（201）上侧；第三伺服电机（203）固定安装在防尘罩（202）上；第三齿轮（206）与第四齿轮（207）分别铰接在第二底盘（201）上且相互啮合；叉架（204）的两侧圆柱分别插入前述的滑块（115）内孔中构成两个圆柱副，叉轴（205）铰接在前述的第一支座上（103）；

所述的混联主体（3）包括第三底盘（301）、第四支座（302）、第二铰链（303）、电动推杆（304）、第二连杆（305）、第三连杆（306）、第一轴（307）、固定套（308）、第五支座（309）、第三铰链（310），所述的第三底盘（301）上有四个第四支座（302）与一个第五支座（309）；电动推杆（304）有四个，分别通过四个第二铰链（303）铰接在四个第四支座（302）上；第二连杆（305）通过第三铰链（310）铰接在第五支座（309）上；所述的第三连杆（306）一端通过第一轴（307）与第二连杆（305）铰接，且第一轴（307）两端与后侧两电动推杆（304）的推杆铰接；固定套（308）固定安装在第三连杆（306）上，其两侧外伸轴与前侧的两个电动推杆（304）的推杆铰接；

所述的串联前臂（4）包括第四伺服电机（401）、第一谐波减速器（402）、前转臂（403）、窥视孔盖（404）、第五圆锥齿轮（405）、第五伺服电机（406），所述的第四伺服电机（401）固定安装在第一谐波减速器（402）输入端上，前转臂（403）固定安装在第一谐波减速器（402）的输出端，其上固定安装有一窥视孔盖（404），其内部固定安装有一第五伺服电机（406）；所述的第五圆锥齿轮（405）固定安装在第五伺服电机（406）输出轴上；

所述的串联后臂（5）包括第二谐波减速器（501）、中间转臂（502）、第六伺服电机（503）、第三谐波减速器（504）、后转臂（505）、第五齿轮（506）、带骨架毛刷（507）、第六齿轮（508）、水枪喷头（509）、第二支架（510）、激光传感器（511）、电主轴（512）、第六圆锥齿轮（513），所述的中间转臂（502）一端固定安装在第二谐波减速器（501）输出端上，另一端固定安装在第三谐波减速器（504）输入端上，且该位置固定安装有一第六伺服电机（503），其输出轴与第三谐波减速器（504）输入轴连接；所述的后转臂（505）固定安装在第三谐波减速器（504）输出端，其上固定安装有一输出轴带第五齿轮（506）的电主轴（512）和一水枪喷头（509），水枪喷头（509）末端带第二支架（510），第二支架（510）上固定安装有一激光传感器（511）；所述的第六齿轮（508）铰接在后转臂（505）上并与第五齿轮（506）啮合，且水枪喷头（509）穿过其内孔、带骨架毛刷（507）固定安装在其上；所述的第六圆锥齿轮（513）固定安装在第二谐波减速器（5011）输入端上，且与前述第五圆锥齿轮（4055）啮合。