CN109124455A - 具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人及其控制方法,所述机器人中,固定装置水平固定安装在楼宇外玻璃幕墙上沿上,移动与动力模块水平滑动连接在固定装置上,主框架固定模块吸附在楼宇外玻璃幕墙外侧,主框架控制模块平行安装在主框架固定模块的外侧,主框架控制模块的顶部通过钢丝绳与移动与动力模块连接,智能清洗模块滑动连接在主框架控制模块上,行走装置安装在主框架控制模块的内侧。所述控制方法包括机器人清洗玻璃幕墙控制方法、机器人竖直方向移动的控制方法以及机器人水平横向移动的控制方法;本发明机器人在楼宇外可自由移动并能实现自识别与避障功能,使机器人在高空有风或是其他特殊天气环境下仍可保持稳定作业。

Description

具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人及其控制方法
技术领域
本发明属于清洁设备技术领域,具体涉及一种用于玻璃幕墙大面积快速清洁的具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人及其控制方法。
背景技术
玻璃幕墙是当代建筑中应用比较广泛的一种新型墙体,玻璃幕墙虽然美观大气,但是在清洗维护作业中存在较高难度。传统的玻璃幕墙清洗往往采用的是人工清洁方式,将作业工人吊在玻璃幕墙外侧进行清洁,这种清洗方式不但受天气因素的影响较大,还对清洁工人的作业安全存在极大的隐患。在采用人工清洗的方式进行作业时,需要重点查看屋顶的状况,检查能否安装吊篮和吊板,且吊具在屋顶上移动有无障碍等,还需要根据清洗作业的现场情况来确定专门的清洗作业方案,因此这种采用人工清洁玻璃幕墙的方式受限较多,无法满足高效率的清洁要求。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷,本发明提供了一种具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人及其控制方法,实现高效清洁玻璃幕墙,机器人在楼宇外可自由移动并能实现自识别与避障功能,使机器人在高空有风或是其他特殊天气环境下仍可保持稳定作业。结合说明书附图,本发明的技术方案如下:
具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人,所述机器人由固定装置1、移动与动力模块2、主框架控制模块3、智能清洗模块4、主框架固定模块5、和行走装置6组成;
所述固定装置1水平固定安装在楼宇外玻璃幕墙上沿上,所述移动与动力模块2水平滑动连接在固定装置1上,所述主框架固定模块5吸附在楼宇外玻璃幕墙外侧,主框架控制模块3平行安装在主框架固定模块5的外侧,所述主框架控制模块3的顶部通过钢丝绳与移动与动力模块2连接,所述智能清洗模块4滑动连接在主框架控制模块3上,所述行走装置6安装在主框架控制模块3的内侧。
进一步地,所述固定装置1由光杠甲101、光杠乙102、丝杠甲103、两组墙体固定组件、螺杆丁108、手摇轮盘106、固定装置主框架109组成;
所述光杠甲101和光杠乙102沿着固定装置主框架109的方向前后平行设置,光杠甲101和光杠乙102的两端均固定安装在固定装置主框架109上;
所述丝杠甲103与光杠甲101和光杠乙102相平行地支撑安装在固定装置主框架109的下方,所述手摇轮盘106固定连接在丝杠甲103的一端;
两组所述墙体固定组件分别固定安装在固定装置主框架109底部两端,且均安装在楼宇外玻璃幕墙上沿上。
更进一步地,所述移动与动力模块2由电机甲21、滚轮22、底座23、定滑轮24和两组墙体固定组件组成;
所述底座23水平设置在固定装置1的上方,所述电机甲21固定安装在底座23的上表面,电机甲21的输出轴与滚轮22同轴连接,且滚轮22通过滚轮支架支撑安装在底座23上,所述定滑轮24通过定滑轮支架安装在底座23的外沿上,钢丝绳一端缠绕在滚轮22上,钢丝绳另一端绕过定滑轮24与主框架控制模块3的主框架305的顶部框架相连;
所述底座23的两侧沿上设有轴向为水平的套筒,所述底座23通过两侧的套筒与光杠甲101和光杠乙102滑动连接;
所述底座23的底部设有丝杠连接架,底座23通过底部的丝杠连接架与丝杠甲103螺纹连接,在丝杠甲103的旋转带动下底座23将沿着光杠甲101和光杠乙102滑移;
两组所述墙体固定组件分别固定在底座23的底部两端。
更进一步地,所述墙体固定组件由墙体固定装置、螺杆和摇杆组成;
所述墙体固定装置顶部与固定装置主框架109的底部一端固定连接,墙体固定装置的下方后侧设有竖直长挡板,墙体固定装置的下方前侧设有竖直短连接板,竖直长挡板与竖直短连接板之间形成倒“J”形凹槽,在竖直短连接板的下方设有螺纹孔,所述螺杆与墙体固定装置下方的螺纹孔配合连接形成螺纹连接副,所述摇杆沿径向安装在螺杆的外端,通过旋转摇杆带动螺杆转动,且螺杆沿轴向前后运动。
进一步地,所述主框架控制模块3平行于楼宇外玻璃幕墙设置,由滚珠丝杠模组甲301、滚珠丝杠模组乙302、移动块303、控制中心304和主框架305组成;
在所述主框架305外侧框架的两侧外沿处沿竖直方向设有相互平行的滑轨甲3051和滑轨乙3052,在主框架305外侧框架的上下外沿处沿水平横向设有相互平行的滑轨丙3053和滑轨丁3054,在主框架305内侧框架的两侧外沿处沿竖直方向设有相互平行的导轨甲3055和导轨乙3056;
所述滚珠丝杠模组甲301沿水平横向设置,其两端分别与主框架305的滑轨甲3051和滑轨乙3052滑动连接,使滚珠丝杠模组甲301在主框架305上沿竖直方向自由滑动;
所述滚珠丝杠模组乙302沿竖直方向设置,其两端分别与主框架305的滑轨丙3053和滑轨丁3054滑动连接,使滚珠丝杠模组乙302主框架305上沿水平横向自由滑动;
所述控制中心304安装在主框架305的下方安装沉槽内,控制中心304内部安装单片机,在主框架305的下方安装沉槽内安装有蓄电池和清洗液盒,所述蓄电池与控制中心电连接,所述清洗液盒与智能清洗模块4管路连接。
更进一步地,所述滚珠丝杠模组甲301由电机乙3011、丝杠乙3012、光杠丙3013、光杠丁3014、滑块甲3015和滑块乙3016组成;
所述丝杠乙3012的两端通过轴承分别与滑块甲3015和滑块乙3016安装连接,光杠丙3013和光杠丁3014平行设置在丝杠乙3012的两侧,且光杠丙3013和光杠丁3014的两端分别固定在滑块甲3015和滑块乙3016上;
所述电机乙3011的输出轴与丝杠乙3012同轴固连;
所述丝杠乙3012水平穿过移动块303左右侧面开设的螺纹孔,与移动块303通过螺纹副相连接,所述光杠丙3013和光杠丁3014分别穿过移动块303左右侧面开设的光孔,在电机乙3011的驱动下,在丝杠乙3012旋转带动移动块303沿着光杠丙3013和光杠丁3014平稳运动;
所述滚珠丝杠模组乙302的结构与滚珠丝杠模组甲301相同,滚珠丝杠模组甲301与滚珠丝杠模组乙302分别带动移动块303沿水平横向或竖直方向运动。
进一步地,所述智能清洗模块4平行于楼宇外玻璃幕墙设置,由第一电缸401、电机丙402、齿轮甲403、齿轮乙404、传动杆405、传动模组甲406、传动模组乙407、清洗模块框架408、摄像头甲409、摄像头乙410、摄像头丙411、摄像头丁412、清洗液喷头甲413、清洗液喷头乙414、清洗液喷头丙415、清洗液喷头丁416、雨刷条417、导轨丙418以及导轨丁419组成;
所述第一电缸401安装连接在清洗模块框架408外端面的中间连接架上,第一电缸401与主框架控制模块3的移动块303相连;
所述电机丙402固定安装在清洗模块框架408外端面的一侧边框上,电机丙402的输出端同轴连接齿轮甲403,所述齿轮甲403与齿轮乙404啮合连接,所述齿轮乙404同轴固定在传动杆405的中部,所述传动杆405的两端分别连接传动模组甲406和传动模组乙407,所述传动模组甲406和传动模组乙407设置在清洗模块框架408内端面上,所述雨刷条417设置在清洗模块框架408内端面一侧,其两端分别连接在传动模组甲406和传动模组乙407上;
所述摄像头甲409、摄像头乙410、摄像头丙411和摄像头丁412分别均匀地分布并安装在清洗模块框架408内端面上;
所述清洗液喷头甲413、清洗液喷头乙414、清洗液喷头丙415和清洗液喷头丁416分别均匀地分布并安装在清洗模块框架408内端面上;
所述导轨丙418和导轨丁419相平行设置,其分别设置在垂直于传动杆405的清洗模块框架408内端面的两侧边框上,所述清洗液喷头甲413、清洗液喷头乙414、清洗液喷头丙415和清洗液喷头丁416均通过管路与清洗液盒相连。
更进一步地,所述传动模组甲406由齿轮丙4061、齿轮丁4062、齿轮戊4063、皮带轮甲4064、皮带轮乙4065、运动滑块4066、传动滑块4067和皮带4068组成;
齿轮戊4063与传动杆405的端部同轴固定连接,所述齿轮戊4063、齿轮丁4062和齿轮丙4061依次啮合连接,所述齿轮戊4063、齿轮丁4062和齿轮丙4061均支撑安装在清洗模块框架408上;
皮带轮甲4064与齿轮丙4061同轴设置,所述皮带4068一端与皮带轮甲4064传动连接,所述皮带4068另一端与固定安装在清洗模块框架408另一端的皮带轮乙4065传动连接,所述皮带4068与同侧的导轨丙418相平行;
所述运动滑块4066上开有垂直于皮带4068方向的条形滑槽,运动滑块4066的一端滑动安装在导轨丙418的直线形导槽内,运动滑块4066的另一端与雨刷条417相连接,运动滑块4066可带动雨刷条417沿导轨丙418直线运动;
所述传动滑块4067的一端固定连接在皮带4068上,传动滑块4067的另一端滑动安装在运动滑块4066的条形滑槽内;
所述传动模组乙407与传动模组甲406结构相同。
进一步地,所述主框架固定模块5由固定装置甲501、固定装置乙502和固定装置丙503组成;
所述固定装置甲501滑动连接在所述主框架控制模块3的导轨甲3055上,所述固定装置乙502滑动连接在所述主框架控制模块3的导轨乙3056上,所述固定装置丙503固定安装在所述主框架控制模块3的主框架305的内侧下端框架上;
所述固定装置甲501由滑块丙5011、第二电缸5012、杠杆5013、弹簧5014、吸盘外壳5015、橡胶垫5016、连动杆5017和细绳5018组成;
第二电缸5012垂直于导轨甲3055设置,第二电缸5012的一端与滑块丙5011固定连接,滑块丙5011滑动连接在导轨甲3055内,第二电缸5012的另一端通过连接支架与吸盘外壳5015的外端面垂直固定连接,橡胶垫5016固定连接在吸盘外壳5015的外端面上,弹簧5014安装在吸盘外壳5015内部,其两端分别支撑连接在吸盘外壳5015的外端面内侧和橡胶垫5016上,杠杆5013的中部铰接在吸盘外壳5015的外端面上,细绳5018的一端连接在第二电缸5012的缸体上,细绳5018的另一端连接在杠杆5013的端部,连动杆5017其一端与杠杆5013相铰接,连动杆5017另一端穿过吸盘外壳5015与橡胶垫5016相连;
所述固定装置乙502的结构与固定装置甲501相同;
所述固定装置丙503的结构与固定装置甲501相同,且所述固定装置丙503的电缸一端直接垂直固定安装在主框架305的内侧下端框架上。
具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人的控制方法,所述控制方法包括机器人清洗玻璃幕墙控制方法、机器人竖直方向移动的控制方法以及机器人水平横向移动的控制方法;
所述机器人原地清洗玻璃幕墙控制方法具体控制过程如下:
A1:将固定装置1水平固定在玻璃幕墙顶沿上,将移动与动力模块2与固定装置1匹配安装,移动与动力模块2通过钢丝绳将装载有智能清洗模块4的主框架控制模块3吊置在玻璃幕墙外侧,主框架控制模块3控制主框架固定模块5吸附于玻璃幕墙外表面上;
A2:通过智能清洗模块4识别工作区域,识别工作区域内有无玻璃框凸起等障碍以及识别工作区域是否为未清洗区域,将无玻璃框凸起等障碍且未清洗区域定义为目标区域,通过主框架控制模块3带动移动智能清洗模块4到达目标区域上方;
A3:通过主框架控制模块3控制智能清洗模块4垂直于玻璃幕墙运动至紧贴于玻璃表面上;
A4:通过主框架控制模块3控制智能清洗模块4向玻璃幕墙表面一次性均匀喷洒清洗液;
A5:通过主框架控制模块3控制智能清洗模块4反复擦洗玻璃;
A6:该工作区域单元擦洗完成后,主框架控制模块3控制智能清洗模块4脱离玻璃表面;
A7:重复步骤A2-A6,直至主框架控制模块3所覆盖的区域内玻璃幕墙全部清洗完成;
所述机器人竖直方向清理玻璃幕墙的控制方法具体控制过程如下:
B1:当前主框架控制模块3所覆盖的区域内玻璃幕墙全部清洗完成后,欲清洗下方区域时,主框架控制模块3控制主框架固定模块5解除吸附;
B2:主框架固定模块5沿着主框架控制模块3两侧下滑至主框架控制模块3底端后,在主框架控制模块3控制下再次吸附在玻璃幕墙外表面上;
B3:主框架控制模块3控制主框架固定模块5解除吸附,并控制移动与动力模块2工作,释放钢丝绳,使装载有智能清洗模块4的主框架控制模块3竖直向下运动,使主框架固定模块5分别沿着主框架控制模块3两侧导轨相对向上滑至主框架控制模块3顶端;
B4:主框架控制模块3控制主框架固定模块5再次吸附在玻璃幕墙外表面上,重复上述步骤A2-A7,完成下方区域玻璃的擦洗;
B5:重复上述步骤B1-B4,直至主框架控制模块3运动至玻璃幕墙底部,即完成楼宇外一列竖直方向玻璃幕墙的清洗;
所述机器人水平横向清理玻璃幕墙的控制方法具体控制过程如下:
C1:待上述一列竖直方向玻璃幕墙清洗完成后,主框架控制模块3控制移动与动力模块2工作,将钢丝绳收缩,带动装载有智能清洗模块4的主框架控制模块3运动至玻璃幕墙顶部;
C2:手动松开移动与动力模块2,接着通过手动操纵固定装置1带动整个移动与动力模块2水平横向移动至目标位置后,再次锁紧移动与动力模块2;
C3:重复上述步骤B1-B5,完成横向另一列竖直方向玻璃幕墙清洗,与此同时,手动松开固定装置1,并再次通过手动操纵固定装置1带动整个固定装置1水平横向移动至目标位置,从而实现固定装置1与移动与动力模块2在水平横向的交替移动。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1、本发明所述楼宇外擦玻璃机器人可实现一次擦洗一面幕墙的大规模作业,几台机器人同时作业可以实现幕墙的高效清洗;
2、本发明所述楼宇外擦玻璃机器人通过设置在楼顶的固定装置和移动与动力模块能实现机器人主体部分的自由移动,最大化的减轻机器人主体重量,降低了机器人主体对于能源的需求;
3、本发明所述楼宇外擦玻璃机器人在智能清洗模块上安装摄像头,应用图像识别技术识别并跨越玻璃框凸起等障碍,规划清洗路线,实现了产品的智能化;
4、本发明所述楼宇外擦玻璃机器人通过两个可在滑轨中移动的强力吸盘实现机器人框架的固定与稳定,保证了机器人可在有风的楼宇外持续稳定作业;
5、本发明所述楼宇外擦玻璃机器人能够适应更加复杂的工作环境,提高产品的可靠性;
6、本发明所述楼宇外擦玻璃机器人操作简单,安全性高,具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明所述楼宇外擦玻璃机器人的整体安装结构示意图;
图2为本发明所述楼宇外擦玻璃机器人中,固定装置的结构示意图;
图3为本发明所述楼宇外擦玻璃机器人中,墙体固定装置甲的结构示意图;
图4为本发明所述楼宇外擦玻璃机器人中,移动与动力模块的结构示意图;
图5为本发明所述楼宇外擦玻璃机器人中,主框架控制模块的结构示意图;
图6为本发明所述楼宇外擦玻璃机器人中,滚珠丝杠模组甲的结构示意图;
图7a为本发明所述楼宇外擦玻璃机器人中,智能清洗模块的正面整体结构示意图;
图7b为本发明所述楼宇外擦玻璃机器人中,智能清洗模块的背面整体结构示意图;
图7c为本发明所述楼宇外擦玻璃机器人中,传动模组甲的局部结构示意图;
图8a为本发明所述楼宇外擦玻璃机器人中,主框架固定模块的结构示意图;
图8b为本发明所述楼宇外擦玻璃机器人中,固定装置甲的结构示意图;
图9为本发明所述楼宇外擦玻璃机器人中,行走装置的结构示意图;
图10为本发明所述楼宇外擦玻璃机器人作业安装示意图;
图11为本发明所述机器人在清洗过程中,固定装置甲和固定装置乙解除吸附时的状态示意图;
图12为本发明所述机器人在竖直运动过程中,固定装置甲和固定装置乙滑至对应导轨底端并再次吸附在墙面时的状态示意图;
图13为本发明所述机器人在竖直运动过程中,固定装置丙解除吸附,主框架控制模块向下移动时的状态示意图;
图14为本发明所述机器人在竖直运动过程中,固定装置丙吸附于墙面进行下方区域清洗时的状态示意图;
图15为本发明所述机器人在横向运动过程中,电机甲工作将绳索收缩至楼顶部时的状态示意图;
图16为本发明所述机器人在横向运动过程中,移动与动力模块移动至水平横向下一作业位置时的状态示意图;
图17为本发明所述机器人在横向运动过程中,固定装置移动至水平横向下一作业位置时的状态示意图。
图中:
1固定装置, 2移动与动力模块, 3主框架控制模块, 4智能清洗模块,
5主框架固定模块, 6行走装置;
101光杠甲, 102光杠乙, 103丝杠甲, 104墙体固定装置甲,
105螺杆甲, 106手摇轮盘, 107墙体固定装置丁, 108螺杆丁,
109固定装置主框架, 110摇杆甲, 111摇杆乙;
201电机甲, 202滚轮, 203底座, 204定滑轮,
205墙体固定装置乙, 206螺杆乙, 207摇杆乙, 208墙体固定装置丙,
209螺杆丙, 210摇杆丙;
301滚珠丝杠模组甲, 302滚珠丝杠模组乙,303移动块, 304控制中心,
305主框架;
401第一电缸, 402电机丙, 403齿轮甲, 404齿轮乙,
405传动杆, 406传动模组甲, 407传动模组乙, 408清洗模块框架,
409摄像头甲, 410摄像头乙, 411摄像头丙, 412摄像头丁,
413清洗液喷头甲, 414清洗液喷头乙, 415清洗液喷头丙, 416清洗液喷头丁,
417雨刷条, 418导轨丙, 419导轨丁;
501固定装置甲, 502固定装置乙, 503固定装置丙;
601万向轮甲, 602万向轮乙, 603万向轮丙, 604万向轮丁。
3011电机乙, 3012丝杠乙, 3013光杠丙, 3014光杠丁,
3015滑块甲, 3016滑块乙;
3051滑轨甲, 3052滑轨乙, 3053滑轨丙, 3054滑轨丁,
3055导轨甲, 3056导轨乙;
4061齿轮丙, 4062齿轮丁, 4063齿轮戊, 4064皮带轮甲,
4065皮带轮乙, 4066运动滑块, 4067传动滑块, 4068皮带,
5011滑块丙, 5012第二电缸, 5013杠杆, 5014弹簧,
5015吸盘外壳, 5016橡胶垫, 5017连动杆, 5018细绳。
具体实施方式
为进一步阐述本发明的技术方案及其具体工作过程,结合说明书附图,本发明的具体实施方式如下:
本发明公开了具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人,如图1所示,所述机器人由固定装置1、移动与动力模块2、主框架控制模块3、智能清洗模块4、主框架固定模块5、和行走装置6组成。其中,所述固定装置1水平固定安装在楼宇外玻璃幕墙上沿上,所述移动与动力模块2水平滑动连接在固定装置1上,所述主框架固定模块5吸附在楼宇外玻璃幕墙外侧,主框架控制模块3平行安装在主框架固定模块5的外侧,所述主框架控制模块3的顶部通过钢丝绳与移动与动力模块2连接,所述智能清洗模块4滑动连接在主框架控制模块3上,所述行走装置6安装在主框架控制模块3的内侧(即靠近楼宇外玻璃幕墙一侧)。在此需要说明的是:为避免发生歧义,在描述本发明所述技术方案时,将机器人各部件使用时,靠近楼宇外玻璃幕墙一侧定义为内侧或内端面,远离楼宇外玻璃幕墙一侧定义为外侧或外端面,机器人各部件使用时,位于上方的定义为上方,位于下方的定义为下方。
如图2所示,所述固定装置1由光杠甲101、光杠乙102、丝杠甲103、墙体固定组件甲、墙体固定组件丁、螺杆丁108、手摇轮盘106、固定装置主框架109组成。所述固定装置主框架109为水平设置的线型框架结构,所述光杠甲101和光杠乙102沿着固定装置主框架109的方向前后平行设置,光杠甲101和光杠乙102的两端均固定安装在固定装置主框架109上;所述丝杠甲103与光杠甲101和光杠乙102相平行地支撑安装在固定装置主框架109的下方,所述手摇轮盘106固定连接在丝杠甲103的一端,通过手动旋转手摇轮盘106带动丝杠甲103沿自身轴线自转;所述墙体固定组件甲和墙体固定组件丁分别固定安装在固定装置主框架109底部两端,如图3所示,所述墙体固定组件甲由墙体固定装置甲104、螺杆甲105和摇杆甲110组成,所述墙体固定装置甲104的顶部与固定装置主框架109的底部一端固定连接,墙体固定装置甲104的下方后侧设有竖直长挡板,墙体固定装置甲104的下方前侧设有竖直短连接板,竖直长挡板与竖直短连接板之间形成倒“J”形凹槽,在竖直短连接板的下方设有螺纹孔,所述螺杆甲105与墙体固定装置甲104下方的螺纹孔配合连接形成螺纹连接副,所述摇杆甲110沿径向安装在螺杆甲105的外端,通过旋转摇杆甲110带动螺杆甲105转动,且螺杆甲105沿轴向前后运动,所述墙体固定组件甲安装在楼宇外玻璃幕墙上沿上,具体地,所述墙体固定组件甲将楼宇外玻璃幕墙上沿装夹在墙体固定装置甲104下方后侧的竖直长挡板与螺杆甲105的内端面之间,并通过旋转摇杆甲110带动螺杆甲105沿轴向内运动,适应楼宇外玻璃幕墙上沿厚度,以实现将楼宇外玻璃幕墙上沿夹紧;所述墙体固定组件丁由墙体固定装置丁107、螺杆丁108和摇杆丁111组成,所述墙体固定组件丁的结构及功能实现与墙体固定组件甲完全相同,此处不再赘述,最终实现将固定装置1固定在楼宇外玻璃幕墙上沿上。
如图4所示,移动与动力模块2由电机甲21、滚轮22、底座23、定滑轮24、墙体固定组件乙和墙体固定组件丙组成。所述底座23水平设置在固定装置1的上方,所述电机甲21固定安装在底座23的上表面,电机甲21的输出轴与滚轮22同轴连接,且滚轮22通过滚轮支架支撑安装在底座23上,所述定滑轮24通过定滑轮支架安装在底座23的外沿上,钢丝绳一端缠绕在滚轮22上,钢丝绳另一端绕过定滑轮24与主框架控制模块3的主框架305的顶部框架相连;所述底座23的两侧沿上设有轴向为水平的套筒,所述底座23通过两侧的套筒与光杠甲101和光杠乙102滑动连接;所述底座23的底部设有丝杠连接架,底座23通过底部的丝杠连接架与丝杠甲103螺纹连接,在丝杠甲103的旋转带动下底座23将沿着光杠甲101和光杠乙102滑移;所述墙体固定组件乙和墙体固定组件丙分别固定在底座23的底部两端,所述墙体固定组件乙墙体固定装置乙205、螺杆乙206和摇杆乙207组成,所述墙体固定组件丙墙体固定装置丙208、螺杆丙209和摇杆丙210组成,所述墙体固定组件乙和墙体固定组件丙的结构及功能实现与墙体固定组件甲完全相同,此处不再赘述。
所述墙体固定组件甲、墙体固定组件乙、墙体固定组件丙和墙体固定组件丁位于同一直线上,在机器人进行清洗作业时,墙体固定组件甲、墙体固定组件乙、墙体固定组件丙和墙体固定组件丁四组墙体固定组件均处于固定夹紧的锁死状态,以保证固定装置1及移动与动力模块2处于可靠的静止状态,确保清洗作业安全。在机器人横向运动时,锁死固定装置1上的固定组件甲和墙体固定组件丁,松开移动与动力模块2上的墙体固定组件乙和墙体固定组件丙,通过手摇轮盘106驱动丝杠甲103旋转,从而带动移动与动力模块2沿着楼宇外玻璃幕墙上沿横向移动,当运动到达目标位置后,再将移动与动力模块2上的墙体固定组件乙和墙体固定组件丙锁紧固定,然后松开固定装置1上的固定组件甲和墙体固定组件丁,通过手摇轮盘106驱动丝杠甲103旋转,从而带动整个固定装置1沿着楼宇外玻璃幕墙上沿横向移动,当运动到达目标位置后,再将固定装置1上的固定组件甲和墙体固定组件丁锁紧固定,如此交替操作实现装置的交替横向移动。
如图5所示,所述主框架控制模块3平行于楼宇外玻璃幕墙设置,由滚珠丝杠模组甲301、滚珠丝杠模组乙302、移动块303、控制中心304和主框架305组成。其中,所述主框架305为正四边形结构,在所述主框架305外侧框架的两侧外沿处沿竖直方向设有相互平行的滑轨甲3051和滑轨乙3052,在主框架305外侧框架的上下外沿处沿水平横向设有相互平行的滑轨丙3053和滑轨丁3054,在主框架305内侧框架的两侧外沿处沿竖直方向设有相互平行的导轨甲3055和导轨乙3056;所述滚珠丝杠模组甲301沿水平横向设置,其两端分别与主框架305的滑轨甲3051和滑轨乙3052滑动连接,使滚珠丝杠模组甲301在主框架305上沿竖直方向自由滑动;所述滚珠丝杠模组乙302沿竖直方向设置,其两端分别与主框架305的滑轨丙3053和滑轨丁3054滑动连接,使滚珠丝杠模组乙302主框架305上沿水平横向自由滑动;所述控制中心304安装在主框架305的下方安装沉槽内,控制中心304作为本发明所述机器人的控制部件,其内部安装有单片机,以实现对整个机器人的运动控制,此外,在主框架305的下方安装沉槽内还安装有提供电能的蓄电池和清洗液盒等物,所述蓄电池与控制中心电连接,以提供工作电源;所述清洗液盒与智能清洗模块4管路连接,以提供清洗液。
如图5所示,所述滚珠丝杠模组甲301由电机乙3011、丝杠乙3012、光杠丙3013、光杠丁3014、滑块甲3015和滑块乙3016组成;所述丝杠乙3012的两端通过轴承分别与滑块甲3015和滑块乙3016安装连接,光杠丙3013和光杠丁3014平行设置在丝杠乙3012的两侧,且光杠丙3013和光杠丁3014的两端分别固定在滑块甲3015和滑块乙3016上;所述电机乙3011的输出轴与丝杠乙3012同轴固连;所述丝杠乙3012水平穿过移动块303左右侧面开设的螺纹孔,与移动块303通过螺纹副相连接,所述光杠丙3013和光杠丁3014分别穿过移动块303左右侧面开设的光孔,在电机乙3011的驱动下,在丝杠乙3012旋转带动移动块303沿着光杠丙3013和光杠丁3014平稳运动;所述滚珠丝杠模组乙302的结构与滚珠丝杠模组甲301完全相同,且滚珠丝杠模组乙302与主框架305和移动块303的连接方式均与滚珠丝杠模组甲301相同,此处不再赘述;根据前述,滚珠丝杠模组甲301与滚珠丝杠模组乙302在各自电机的驱动下,通过各自对应的丝杠带动移动块303沿水平横向或竖直方向运动。
如图7a和图7b所示,所述智能清洗模块4平行于楼宇外玻璃幕墙设置且平行于主框架控制模块3,由第一电缸401、电机丙402、齿轮甲403、齿轮乙404、传动杆405、传动模组甲406、传动模组乙407、清洗模块框架408、摄像头甲409、摄像头乙410、摄像头丙411、摄像头丁412、清洗液喷头甲413、清洗液喷头乙414、清洗液喷头丙415、清洗液喷头丁416、雨刷条417、导轨丙418以及导轨丁419组成。
清洗模块框架408为正四边形结构,第一电缸401安装连接在清洗模块框架408外端面的中间连接架上,第一电缸401与主框架控制模块3的移动块303相连,通过移动块303带动整个智能清洗模块4在平行于楼宇外玻璃幕墙的方向上运动,第一电缸401驱动整个智能清洗模块4在垂直于楼宇外玻璃幕墙的方向上运动,从而驱动智能清洗模块4到达指定工作位置;电机丙402固定安装在清洗模块框架408外端面的一侧边框上,电机丙402的输出端同轴连接齿轮甲403,所述齿轮甲403与齿轮乙404啮合连接,所述齿轮乙404同轴固定在传动杆405的中部,所述传动杆405的两端分别连接传动模组甲406和传动模组乙407,所述传动模组甲406和传动模组乙407设置在清洗模块框架408内端面上,所述雨刷条417设置在清洗模块框架408内端面一侧,其两端分别连接在传动模组甲406和传动模组乙407上;所述摄像头甲409、摄像头乙410、摄像头丙411和摄像头丁412分别均匀地分布并安装在清洗模块框架408内端面上,以识别所述智能清洗模块4所到达的清洗区域内是否存在障碍物;所述清洗液喷头甲413、清洗液喷头乙414、清洗液喷头丙415和清洗液喷头丁416分别均匀地分布并安装在清洗模块框架408内端面上,以实现其喷出的雾化清洗液能够均匀覆盖所述智能清洗模块4所到达的清洗区域;所述导轨丙418和导轨丁419相平行设置,其分别设置在垂直于传动杆405的清洗模块框架408内端面的两侧边框上,所述清洗液喷头甲413、清洗液喷头乙414、清洗液喷头丙415和清洗液喷头丁416均通过管路与清洗液盒相连。
如图7b和图7c所示,所述传动模组甲406由齿轮丙4061、齿轮丁4062、齿轮戊4063、皮带轮甲4064、皮带轮乙4065、运动滑块4066、传动滑块4067和皮带4068组成。齿轮戊4063与传动杆405的端部同轴固定连接,所述齿轮戊4063、齿轮丁4062和齿轮丙4061依次啮合连接,所述齿轮戊4063、齿轮丁4062和齿轮丙4061均支撑安装在清洗模块框架408上;皮带轮甲4064与齿轮丙4061同轴设置,所述皮带4068一端与皮带轮甲4064传动连接,所述皮带4068另一端与固定安装在清洗模块框架408另一端的皮带轮乙4065传动连接,所述皮带4068与同侧的导轨丙418相平行;所述运动滑块4066上开有垂直于皮带4068方向的条形滑槽,运动滑块4066的一端滑动安装在导轨丙418的直线形导槽内,运动滑块4066的另一端与雨刷条417相连接,运动滑块4066可带动雨刷条417沿导轨丙418直线运动;所述传动滑块4067的一端固定连接在皮带4068上,传动滑块4067的另一端滑动安装在运动滑块4066的条形滑槽内,传动滑块4067可随着皮带4068的循环周转运动,与此同时,当传动滑块4067随着皮带4068沿皮带上层直线运动时,传动滑块4067将驱动运动滑块4066带动雨刷条417沿导轨丙418直线运动,当传动滑块4067随着皮带4068运动至端部圆弧段时,传动滑块4067沿着运动滑块4066的条形滑槽竖直向下运动至皮带4068的下层,当传动滑块4067随着皮带4068沿皮带下层直线运动时,传动滑块4067将驱动运动滑块4066带动雨刷条417沿导轨丙418反向直线运动;所述传动模组乙407的结构与传动模组甲406完全相同,此处不再赘述,所述雨刷条417的两端通过传动模组甲406和传动模组乙407的带动,从而实现雨刷条417在平行于楼宇外玻璃幕墙的平面上往复运动,以清洗玻璃幕墙。当智能清洗模块4到达清洗区域,通过摄像头甲409、摄像头乙410、摄像头丙411和摄像头丁412识别无障碍后,清洗液喷头甲413、清洗液喷头乙414、清洗液喷头丙415和清洗液喷头丁416喷出雾化清洗液,通过第一电缸401动作使雨刷条417项靠近楼宇外玻璃幕墙的方向运动,直至贴合在玻璃幕墙表面,此时,电机丙402开始运动,通过传动模组甲46和传动模组乙47带动雨刷条417在平行于楼宇外玻璃幕墙的平面上往复运动,从而实现玻璃幕墙的清洗。
如图8a所示,所述主框架固定模块5由固定装置甲501、固定装置乙502和固定装置丙503组成。其中,所述固定装置甲501滑动连接在所述主框架控制模块3的导轨甲3055上,所述固定装置乙502滑动连接在所述主框架控制模块3的导轨乙3056上,所述固定装置丙503固定安装在所述主框架控制模块3的主框架305的内侧下端框架上。
如图8b所示,所述固定装置甲501由滑块丙5011、第二电缸5012、杠杆5013、弹簧5014、吸盘外壳5015、橡胶垫5016、连动杆5017和细绳5018组成。第二电缸5012垂直于导轨甲3055设置,第二电缸5012的一端与滑块丙5011固定连接,滑块丙5011滑动连接在导轨甲3055内,第二电缸5012的另一端通过连接支架与吸盘外壳5015的外端面垂直固定连接,橡胶垫5016固定连接在吸盘外壳5015的外端面上,弹簧5014安装在吸盘外壳5015内部,其两端分别支撑连接在吸盘外壳5015的外端面内侧和橡胶垫5016上,杠杆5013的中部铰接在吸盘外壳5015的外端面上,细绳5018的一端连接在第二电缸5012的缸体上,细绳5018的另一端连接在杠杆5013的端部,连动杆5017其一端与杠杆5013相铰接,且连动杆5017与杠杆5013相连的位置与细绳5018和杠杆5013相连的位置位于杠杆5013铰接点的同侧,连动杆5017另一端穿过吸盘外壳5015与橡胶垫5016相连。当第二电缸5012的伸缩杆向外伸时,细绳5018拉动杠杆5013的一端向上翘起,杠杆5013带动连动杆5017一通向上运动,连动杆5017拉动橡胶垫5016,使橡胶垫5016与玻璃幕墙间产生负压,通过橡胶垫5016使固定装置甲501吸附固定在楼宇外玻璃幕墙外表面;当第二电缸5012的伸缩杆向内缩时,通过第二电缸5012的拉力直接将橡胶垫5016向外拉,使固定装置甲51远离墙体,解除固定装置甲51的吸附固定。
所述固定装置乙502的结构与固定装置甲501完全相同,其也是通过一个滑块滑动连接在导轨乙3056上,其工作方式也与固定装置甲501相同,此处不再赘述;所述固定装置丙503的结构与固定装置甲501基本相同,固定装置丙503无滑块丙5011这一部件结构,其它组成部件、连接关系及功能实现与固定装置甲501完全相同,此处不再赘述,所述固定装置丙503的电缸一端直接垂直固定安装在主框架305的内侧下端框架上。
所述智能清洗模块4工作时,主框架固定模块5通过固定装置甲501、固定装置乙502和固定装置丙503吸附于玻璃幕墙上,把整个装置固定于墙面,待主框架305内的区域清洗完毕后,固定装置甲501和固定装置乙502解除吸附,并依靠自身重力分别沿着导轨甲355和导轨乙356滑至主框架305底端,并再次吸附在墙面,随后,固定装置丙503解除吸附,移动与动力模块2中的电机甲21动作,释放钢丝绳,,整个装置向下移动,开始进行下方区域的清洗。
如图9所示,所述行走装置6由万向轮甲601、万向轮乙602、万向轮丙603和万向轮丁604组成,四个万向轮分别固定安装在主框架控制模块3的主框架305内端面的四个顶角上,以保障整个装置顺利平稳通过障碍。
在上述结构组成中,所述移动与动力模块2中的电机甲201,主框架控制模块3中的电机乙3011,智能清洗模块4中的第一电缸401、电机丙402、摄像头甲409、摄像头乙410、摄像头丙411、摄像头丁412、清洗液喷头甲413、清洗液喷头乙414、清洗液喷头丙415和清洗液喷头丁416以及主框架固定模块中的第二电缸5012均分别与主框架控制模块3中的控制中心304信号连接,通过控制中心304内的单片机实现对上述部件的动作控制。
基于上述具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人的组成部件及连接关系,本发明还提供了具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人的控制方法,所述控制方法包括机器人清洗玻璃幕墙控制方法、机器人竖直方向移动的控制方法以及机器人水平横向移动的控制方法。具体控制过程如下:
1、所述机器人原地清洗玻璃幕墙控制方法,如图10所示,具体控制过程如下:
A1:将固定装置1水平固定在玻璃幕墙顶沿上,将移动与动力模块2与固定装置1匹配安装,移动与动力模块2通过钢丝绳将装载有智能清洗模块4的主框架控制模块3吊置在玻璃幕墙外侧,主框架控制模块3通过控制中心304控制主框架固定模块5的固定装置甲501、固定装置乙502和固定装置丙503,使其吸附于玻璃幕墙外表面上;
A2:通过智能清洗模块4上的摄像头甲409、摄像头乙410、摄像头丙411和摄像头丁412识别工作区域,识别工作区域内有无玻璃框凸起等障碍以及识别工作区域是否为未清洗区域,将无玻璃框凸起等障碍且未清洗区域定义为目标区域,通过控制中心304控制滚珠丝杠模组甲301和滚珠丝杠模组乙302带动移动智能清洗模块4到达目标区域上方;
A3:通过控制中心304控制第一电缸401工作,推动智能清洗模块4带动使雨刷条417垂直于玻璃幕墙运动至紧贴于玻璃表面上;
A4:通过控制中心304控制智能清洗模块4中的清洗液喷头甲413、清洗液喷头乙414、清洗液喷头丙415和清洗液喷头丁416向玻璃幕墙表面一次性均匀喷洒清洗液;
A5:通过控制中心304控制电机丙402带动传动模组甲406和传动模组乙407运动,进而带动雨刷条417反复擦洗玻璃;
A6:该工作区域单元擦洗完成后,控制中心304控制第一电缸401收缩,并带动智能清洗模块4脱离玻璃表面;
A7:重复步骤A2-A6,直至主框架控制模块3的主框架305所覆盖的区域内玻璃幕墙全部清洗完成。
2、所述机器人竖直方向清理玻璃幕墙的控制方法,具体控制过程如下:
B1:当前主框架控制模块3的主框架305所覆盖的区域内玻璃幕墙全部清洗完成后,欲清洗下方区域时,控制中心304控制主框架固定模块5的固定装置甲501和固定装置乙502解除吸附,如图11所示;
B2:固定装置甲501和固定装置乙502分别沿着主框架305两侧导轨下滑至主框架305底端后,在控制中心304控制下再次吸附在玻璃幕墙外表面上,如图12所示;
B3:控制中心304控制主框架固定模块5的固定装置丙503解除吸附,并控制移动与动力模块2的电机甲201工作,释放钢丝绳,使装载有智能清洗模块4的主框架控制模块3竖直向下运动,使固定装置甲501和固定装置乙502分别沿着主框架305两侧导轨相对向上地滑至主框架305顶端,如图13所示;
B4:控制中心304控制固定装置丙503再次吸附在玻璃幕墙外表面上,重复上述步骤A2-A7,完成下方区域玻璃的擦洗,如图14所示;
B5:重复上述步骤B1-B4,直至主框架控制模块3运动至玻璃幕墙底部,即完成楼宇外一列竖直方向玻璃幕墙的清洗。
3、所述机器人水平横向清理玻璃幕墙的控制方法,具体控制过程如下:
C1:待上述一列竖直方向玻璃幕墙清洗完成后,控制中心304控制移动与动力模块2的电机甲201工作,将钢丝绳收缩,带动装载有智能清洗模块4的主框架控制模块3运动至玻璃幕墙顶部,如图15所示;
C2:手动松开移动与动力模块2的墙体固定装置乙205和墙体固定装置丙208,接着通过摇动手摇轮盘106驱动丝杠甲103带动整个移动与动力模块2水平横向移动至目标位置后,再次锁紧墙体固定装置乙205和墙体固定装置丙208,如图16所示;
C3:重复上述步骤B1-B5,完成横向另一列竖直方向玻璃幕墙清洗,与此同时,手动松开固定装置1上的墙体固定装置甲104和墙体固定装置丁107,并再次通过摇动手摇轮盘106驱动丝杠甲103带动固定装置1水平横向移动至目标位置,从而实现固定装置1与移动与动力模块2在水平横向的交替移动,如图17所示。
通过上述过程实现了对大面积玻璃幕墙从上到下竖列清洁→横向移动→再次竖列清洁的功能。

Claims (10)

1.具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人,其特征在于:
所述机器人由固定装置(1)、移动与动力模块(2)、主框架控制模块(3)、智能清洗模块(4)、主框架固定模块(5)、和行走装置(6)组成;
所述固定装置(1)水平固定安装在楼宇外玻璃幕墙上沿上,所述移动与动力模块(2)水平滑动连接在固定装置(1)上,所述主框架固定模块(5)吸附在楼宇外玻璃幕墙外侧,主框架控制模块(3)平行安装在主框架固定模块(5)的外侧,所述主框架控制模块(3)的顶部通过钢丝绳与移动与动力模块(2)连接,所述智能清洗模块(4)滑动连接在主框架控制模块(3)上,所述行走装置(6)安装在主框架控制模块(3)的内侧。
2.如权利要求1所述具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人,其特征在于:
所述固定装置(1)由光杠甲(101)、光杠乙(102)、丝杠甲(103)、两组墙体固定组件、螺杆丁(108)、手摇轮盘(106)、固定装置主框架(109)组成;
所述光杠甲(101)和光杠乙(102)沿着固定装置主框架(109)的方向前后平行设置,光杠甲(101)和光杠乙(102)的两端均固定安装在固定装置主框架(109)上;
所述丝杠甲(103)与光杠甲(101)和光杠乙(102)相平行地支撑安装在固定装置主框架(109)的下方,所述手摇轮盘(106)固定连接在丝杠甲(103)的一端;
两组所述墙体固定组件分别固定安装在固定装置主框架(109)底部两端,且均安装在楼宇外玻璃幕墙上沿上。
3.如权利要求2所述具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人,其特征在于:
所述移动与动力模块(2)由电机甲(21)、滚轮(22)、底座(23)、定滑轮(24)和两组墙体固定组件组成;
所述底座(23)水平设置在固定装置(1)的上方,所述电机甲(21)固定安装在底座(23)的上表面,电机甲(21)的输出轴与滚轮(22)同轴连接,且滚轮(22)通过滚轮支架支撑安装在底座(23)上,所述定滑轮(24)通过定滑轮支架安装在底座(23)的外沿上,钢丝绳一端缠绕在滚轮(22)上,钢丝绳另一端绕过定滑轮(24)与主框架控制模块(3)的主框架(305)的顶部框架相连;
所述底座(23)的两侧沿上设有轴向为水平的套筒,所述底座(23)通过两侧的套筒与光杠甲(101)和光杠乙(102)滑动连接;
所述底座(23)的底部设有丝杠连接架,底座(23)通过底部的丝杠连接架与丝杠甲(103)螺纹连接,在丝杠甲(103)的旋转带动下底座(23)将沿着光杠甲(101)和光杠乙(102)滑移;
两组所述墙体固定组件分别固定在底座(23)的底部两端。
4.如权利要求2或3所述具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人,其特征在于:
所述墙体固定组件由墙体固定装置、螺杆和摇杆组成;
所述墙体固定装置顶部与固定装置主框架(109)的底部一端固定连接,墙体固定装置的下方后侧设有竖直长挡板,墙体固定装置的下方前侧设有竖直短连接板,竖直长挡板与竖直短连接板之间形成倒“J”形凹槽,在竖直短连接板的下方设有螺纹孔,所述螺杆与墙体固定装置下方的螺纹孔配合连接形成螺纹连接副,所述摇杆沿径向安装在螺杆的外端,通过旋转摇杆带动螺杆转动,且螺杆沿轴向前后运动。
5.如权利要求1所述具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人,其特征在于:
所述主框架控制模块(3)平行于楼宇外玻璃幕墙设置,由滚珠丝杠模组甲(301)、滚珠丝杠模组乙(302)、移动块(303)、控制中心(304)和主框架(305)组成;
在所述主框架(305)外侧框架的两侧外沿处沿竖直方向设有相互平行的滑轨甲(3051)和滑轨乙(3052),在主框架(305)外侧框架的上下外沿处沿水平横向设有相互平行的滑轨丙(3053)和滑轨丁(3054),在主框架(305)内侧框架的两侧外沿处沿竖直方向设有相互平行的导轨甲(3055)和导轨乙(3056);
所述滚珠丝杠模组甲(301)沿水平横向设置,其两端分别与主框架(305)的滑轨甲(3051)和滑轨乙(3052)滑动连接,使滚珠丝杠模组甲(301)在主框架(305)上沿竖直方向自由滑动;
所述滚珠丝杠模组乙(302)沿竖直方向设置,其两端分别与主框架(305)的滑轨丙(3053)和滑轨丁(3054)滑动连接,使滚珠丝杠模组乙(302)主框架(305)上沿水平横向自由滑动;
所述控制中心(304)安装在主框架(305)的下方安装沉槽内,控制中心(304)内部安装单片机,在主框架(305)的下方安装沉槽内安装有蓄电池和清洗液盒,所述蓄电池与控制中心电连接,所述清洗液盒与智能清洗模块(4)管路连接。
6.如权利要求5所述具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人,其特征在于:
所述滚珠丝杠模组甲(301)由电机乙(3011)、丝杠乙(3012)、光杠丙(3013)、光杠丁(3014)、滑块甲(3015)和滑块乙(3016)组成;
所述丝杠乙(3012)的两端通过轴承分别与滑块甲(3015)和滑块乙(3016)安装连接,光杠丙(3013)和光杠丁(3014)平行设置在丝杠乙(3012)的两侧,且光杠丙(3013)和光杠丁(3014)的两端分别固定在滑块甲(3015)和滑块乙(3016)上;
所述电机乙(3011)的输出轴与丝杠乙(3012)同轴固连;
所述丝杠乙(3012)水平穿过移动块(303)左右侧面开设的螺纹孔,与移动块(303)通过螺纹副相连接,所述光杠丙(3013)和光杠丁(3014)分别穿过移动块(303)左右侧面开设的光孔,在电机乙(3011)的驱动下,在丝杠乙(3012)旋转带动移动块(303)沿着光杠丙(3013)和光杠丁(3014)平稳运动;
所述滚珠丝杠模组乙(302)的结构与滚珠丝杠模组甲(301)相同,滚珠丝杠模组甲(301)与滚珠丝杠模组乙(302)分别带动移动块(303)沿水平横向或竖直方向运动。
7.如权利要求1所述具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人,其特征在于:
所述智能清洗模块(4)平行于楼宇外玻璃幕墙设置,由第一电缸(401)、电机丙(402)、齿轮甲(403)、齿轮乙(404)、传动杆(405)、传动模组甲(406)、传动模组乙(407)、清洗模块框架(408)、摄像头甲(409)、摄像头乙(410)、摄像头丙(411)、摄像头丁(412)、清洗液喷头甲(413)、清洗液喷头乙(414)、清洗液喷头丙(415)、清洗液喷头丁(416)、雨刷条(417)、导轨丙(418)以及导轨丁(419)组成;
所述第一电缸(401)安装连接在清洗模块框架(408)外端面的中间连接架上,第一电缸(401)与主框架控制模块(3)的移动块(303)相连;
所述电机丙(402)固定安装在清洗模块框架(408)外端面的一侧边框上,电机丙(402)的输出端同轴连接齿轮甲(403),所述齿轮甲(403)与齿轮乙(404)啮合连接,所述齿轮乙(404)同轴固定在传动杆(405)的中部,所述传动杆(405)的两端分别连接传动模组甲(406)和传动模组乙(407),所述传动模组甲(406)和传动模组乙(407)设置在清洗模块框架(408)内端面上,所述雨刷条(417)设置在清洗模块框架(408)内端面一侧,其两端分别连接在传动模组甲(406)和传动模组乙(407)上;
所述摄像头甲(409)、摄像头乙(410)、摄像头丙(411)和摄像头丁(412)分别均匀地分布并安装在清洗模块框架(408)内端面上;
所述清洗液喷头甲(413)、清洗液喷头乙(414)、清洗液喷头丙(415)和清洗液喷头丁(416)分别均匀地分布并安装在清洗模块框架(408)内端面上;
所述导轨丙(418)和导轨丁(419)相平行设置,其分别设置在垂直于传动杆(405)的清洗模块框架(408)内端面的两侧边框上,所述清洗液喷头甲(413)、清洗液喷头乙(414)、清洗液喷头丙(415)和清洗液喷头丁(416)均通过管路与清洗液盒相连。
8.如权利要求7所述具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人,其特征在于:
所述传动模组甲(406)由齿轮丙(4061)、齿轮丁(4062)、齿轮戊(4063)、皮带轮甲(4064)、皮带轮乙(4065)、运动滑块(4066)、传动滑块(4067)和皮带(4068)组成;
齿轮戊(4063)与传动杆(405)的端部同轴固定连接,所述齿轮戊(4063)、齿轮丁(4062)和齿轮丙(4061)依次啮合连接,所述齿轮戊(4063)、齿轮丁(4062)和齿轮丙(4061)均支撑安装在清洗模块框架(408)上;
皮带轮甲(4064)与齿轮丙(4061)同轴设置,所述皮带(4068)一端与皮带轮甲(4064)传动连接,所述皮带(4068)另一端与固定安装在清洗模块框架(408)另一端的皮带轮乙(4065)传动连接,所述皮带(4068)与同侧的导轨丙(418)相平行;
所述运动滑块(4066)上开有垂直于皮带(4068)方向的条形滑槽,运动滑块(4066)的一端滑动安装在导轨丙(418)的直线形导槽内,运动滑块(4066)的另一端与雨刷条(417)相连接,运动滑块(4066)可带动雨刷条(417)沿导轨丙(418)直线运动;
所述传动滑块(4067)的一端固定连接在皮带(4068)上,传动滑块(4067)的另一端滑动安装在运动滑块(4066)的条形滑槽内;
所述传动模组乙(407)与传动模组甲(406)结构相同。
9.如权利要求1所述具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人,其特征在于:
所述主框架固定模块(5)由固定装置甲(501)、固定装置乙(502)和固定装置丙(503)组成;
所述固定装置甲(501)滑动连接在所述主框架控制模块(3)的导轨甲(3055)上,所述固定装置乙(502)滑动连接在所述主框架控制模块(3)的导轨乙(3056)上,所述固定装置丙(503)固定安装在所述主框架控制模块(3)的主框架(305)的内侧下端框架上;
所述固定装置甲(501)由滑块丙(5011)、第二电缸(5012)、杠杆(5013)、弹簧(5014)、吸盘外壳(5015)、橡胶垫(5016)、连动杆(5017)和细绳(5018)组成;
第二电缸(5012)垂直于导轨甲(3055)设置,第二电缸(5012)的一端与滑块丙(5011)固定连接,滑块丙(5011)滑动连接在导轨甲(3055)内,第二电缸(5012)的另一端通过连接支架与吸盘外壳(5015)的外端面垂直固定连接,橡胶垫(5016)固定连接在吸盘外壳(5015)的外端面上,弹簧(5014)安装在吸盘外壳(5015)内部,其两端分别支撑连接在吸盘外壳(5015)的外端面内侧和橡胶垫(5016)上,杠杆(5013)的中部铰接在吸盘外壳(5015)的外端面上,细绳(5018)的一端连接在第二电缸(5012)的缸体上,细绳(5018)的另一端连接在杠杆(5013)的端部,连动杆(5017)其一端与杠杆(5013)相铰接,连动杆(5017)另一端穿过吸盘外壳(5015)与橡胶垫(5016)相连;
所述固定装置乙(502)的结构与固定装置甲(501)相同;
所述固定装置丙(503)的结构与固定装置甲(501)相同,且所述固定装置丙(503)的电缸一端直接垂直固定安装在主框架(305)的内侧下端框架上。
10.如权利要求1所述具有自识别和避障能力的楼宇外擦玻璃机器人的控制方法,其特征在于:
所述控制方法包括机器人清洗玻璃幕墙控制方法、机器人竖直方向移动的控制方法以及机器人水平横向移动的控制方法;
所述机器人原地清洗玻璃幕墙控制方法具体控制过程如下:
A1:将固定装置(1)水平固定在玻璃幕墙顶沿上,将移动与动力模块(2)与固定装置(1)匹配安装,移动与动力模块(2)通过钢丝绳将装载有智能清洗模块(4)的主框架控制模块(3)吊置在玻璃幕墙外侧,主框架控制模块(3)控制主框架固定模块(5)吸附于玻璃幕墙外表面上;
A2:通过智能清洗模块(4)识别工作区域,识别工作区域内有无玻璃框凸起等障碍以及识别工作区域是否为未清洗区域,将无玻璃框凸起等障碍且未清洗区域定义为目标区域,通过主框架控制模块(3)带动移动智能清洗模块(4)到达目标区域上方;
A3:通过主框架控制模块(3)控制智能清洗模块(4)垂直于玻璃幕墙运动至紧贴于玻璃表面上;
A4:通过主框架控制模块(3)控制智能清洗模块(4)向玻璃幕墙表面一次性均匀喷洒清洗液;
A5:通过主框架控制模块(3)控制智能清洗模块(4)反复擦洗玻璃;
A6:该工作区域单元擦洗完成后,主框架控制模块(3)控制智能清洗模块(4)脱离玻璃表面;
A7:重复步骤A2-A6,直至主框架控制模块(3)所覆盖的区域内玻璃幕墙全部清洗完成;
所述机器人竖直方向清理玻璃幕墙的控制方法具体控制过程如下:
B1:当前主框架控制模块(3)所覆盖的区域内玻璃幕墙全部清洗完成后,欲清洗下方区域时,主框架控制模块(3)控制主框架固定模块(5)解除吸附;
B2:主框架固定模块(5)沿着主框架控制模块(3)两侧下滑至主框架控制模块(3)底端后,在主框架控制模块(3)控制下再次吸附在玻璃幕墙外表面上;
B3:主框架控制模块(3)控制主框架固定模块(5)解除吸附,并控制移动与动力模块(2)工作,释放钢丝绳,使装载有智能清洗模块(4)的主框架控制模块(3)竖直向下运动,使主框架固定模块(5)分别沿着主框架控制模块(3)两侧导轨相对向上滑至主框架控制模块(3)顶端;
B4:主框架控制模块(3)控制主框架固定模块(5)再次吸附在玻璃幕墙外表面上,重复上述步骤A2-A7,完成下方区域玻璃的擦洗;
B5:重复上述步骤B1-B4,直至主框架控制模块(3)运动至玻璃幕墙底部,即完成楼宇外一列竖直方向玻璃幕墙的清洗;
所述机器人水平横向清理玻璃幕墙的控制方法具体控制过程如下:
C1:待上述一列竖直方向玻璃幕墙清洗完成后,主框架控制模块(3)控制移动与动力模块(2)工作,将钢丝绳收缩,带动装载有智能清洗模块(4)的主框架控制模块(3)运动至玻璃幕墙顶部;
C2:手动松开移动与动力模块(2),接着通过手动操纵固定装置(1)带动整个移动与动力模块(2)水平横向移动至目标位置后,再次锁紧移动与动力模块(2);
C3:重复上述步骤B1-B5,完成横向另一列竖直方向玻璃幕墙清洗,与此同时,手动松开固定装置(1),并再次通过手动操纵固定装置(1)带动整个固定装置(1)水平横向移动至目标位置,从而实现固定装置(1)与移动与动力模块(2)在水平横向的交替移动。
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