CN109199270A - 攀爬机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种攀爬机器人，涉及外墙作业技术领域，包括有吸附装置和工作装置，吸附装置包括其底部开有排气口的凹状的壳体，壳体内腔为圆筒状，在壳体内腔内装有将气体从排气口排出的涡流扇，涡流扇的叶片有多片，这些叶片以其转轴为中心呈向外辐射伸展的状态设置，这些叶片为直条薄片，叶片前端与所述壳体内腔内壁的垂直距离H小于10mm；在壳体外盖接有罩体，该罩体相对的两侧面前部和后部装有两对行走轮；与现有技术相比，由于吸附装置采用涡流产生负压进行吸附，吸附力量大，吸附可靠，且不与墙面直接碰触，从而可越过1.0cm‑2.0cm的障碍物。
Description
技术领域
本发明涉及外墙作业技术领域，尤其是一种攀爬机器人。
背景技术
随着经济的不断发展，许多新型的外装饰材料营运而生，如玻璃幕墙、瓷砖等广泛使用，这些材料带来了一些清理保洁的问题，经日晒雨淋，自然风化，特别是大气污染物的侵蚀，外墙材料沉积污垢和风化，墙面上会出现或多或少污渍，这时候就需要清洗外墙面或者对外墙面进行喷涂。目前，外墙清洗或喷涂工作，大都是由蜘蛛人进行人工清洗和喷涂，这种方式不仅效率低，而且这种特殊的高空作业，极易发生伤亡事故。用机器人替代人工清洗和喷涂，已经成迫在眉睫的研究课题。而攀爬机器人必须具备吸附和移动两种基本功能。常见的吸附方式有负压吸附和磁吸附。磁吸附方式要求吸附表面必须是具有一定导磁性的表面，从而限制了壁面材料，攀爬机器人使用范围窄；负压吸附方式可以通过产生负压将机械装置吸附在壁面，受壁面材料限制，只能用于吸附玻璃幕墙，且目前的负压吸附式机器人应用的负压装置要么吸附性能差，要么结构复杂，如有一种玻璃幕墙清洁机器人的吸附式攀爬装置，其结构为在装置两侧的履带上均装设有若干个分别与履带的表面向垂直的吸附盘，在每个吸附盘的内端均设置有一用于控制吸附盘的盘口启闭的阀针，在每个吸附盘的侧壁上均装设有一用于与外部负压装置相连的真空接头，阀针的内端穿过履带后与履带轮毂的表面相抵，当某些吸附盘处于履带与幕墙墙壁之间时，可利用履带轮毂对阀针5的压合力使阀针相对于吸附盘4产生位置移动，从而打开吸附盘的盘口，在外部负压装置的作用下，利用真空接头对吸附盘进行抽气，使吸附盘与幕墙墙壁之间形成负压，从而实现吸附的效果。这样结构的攀爬装置，吸附不够可靠，只能在光滑的墙面进行吸附，现有墙面的粗糙度一般为0.5厘米，粗糙颗粒高于0.5厘米的墙面，现有的吸附式机器人均不能工作，且由于玻璃幕墙上通常有凸出墙面的框架，这样的攀爬机器人也难以越过。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种吸附可靠且不论什么材质的墙面均能工作的攀爬机器人。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：它包括有吸附装置和工作装置，所述吸附装置包括其底部开有排气口的凹状的壳体，所述壳体内腔为圆筒状，在所述壳体内腔内装有将气体从排气口排出的涡流扇，所述涡流扇的叶片有多片，这些叶片以其转轴为中心呈向外辐射伸展的状态设置，这些叶片为直条薄片，叶片前端与所述壳体内腔内壁的垂直距离H小于10mm；在所述壳体外盖接有罩体，该罩体相对的两侧面前部和后部装有两对行走轮。
上述技术方案中，更具体的方案还可以是：所述壳体顶部装有驱动所述涡流扇转动的涡流电机，该涡流电机的密封壳体将所述涡流电机封装在所述壳体顶部。
进一步的：所述工作装置为清洁装置或者喷涂装置。
进一步的：所述清洁装置具有毛刷辊，该毛刷辊通过连接臂与所述罩体后端连接；所述毛刷辊轴接在所述连接臂内，该毛刷辊表面上布满刷毛；所述毛刷辊由驱动装置控制。
进一步的：所述清洁装置具有擦洗辊，该擦洗辊装在所述罩体的后端，该擦洗辊两端分别通过销轴与所述罩体的连接臂连接；所述擦洗辊为中空辊，其两端头设有封盖，其中一个封盖上设有用于供水管插入连接的水管插接口；所述擦洗辊其壁上分布有数个出水通孔，该擦洗辊外缠绕有清洁毛巾。
进一步的：所述清洁装置具有清洁拖板，该清洁拖板通过连接臂与所述罩体后端固定，所述清洁拖板通过两端套接有清洁毛巾；在所述清洁托板与所述罩体之间并排设有洒水管，该洒水管通过固定杆与所述罩体连接，该洒水管的底部分布有数个洒水孔，所述洒水管的顶面设有供水管插入的水管插接口。
进一步的：所述工作装置为喷涂装置；该喷涂装置为一个机械臂，该机械臂装在所述罩体上部后端上伸出的支架上，该机械臂包括支撑底座、旋转臂和摆动臂，所述支撑底座设置在所述支架上，该支撑底座上轴接所述旋转臂，该旋转臂铰接有所述摆动臂，该摆动臂的前端设有喷涂腔，所述喷涂腔设有喷涂口，该喷涂腔连接有气管和原料输送管。
进一步的：所述旋转臂和摆动臂由控制器控制。
进一步的：所述罩体前部的所述行走轮和后部的所述行走轮分别由各自的行走电机控制；所述涡流电机和行走电机由电缆线供电，所述电缆线一端挂接在所述罩体后端上；所述电缆线与所述罩体挂接的端从所述罩体上设有的通孔伸入所述罩体腔内，并通过锁紧块卡接在所述罩体腔内。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、由于本发明的吸附装置采用涡流产生负压进行吸附，吸附力量大，吸附可靠，且不与墙面直接碰触，从而可越过1.0cm-2.0cm的障碍物；由于是采用涡流扇直接搅拌空气来实现空气的旋转，不存在现有技术中依靠空气之间的剪切力来使空气在圆筒室内产生旋转而造成其芯部旋转速度偏低，负压不足的问题。
2、由于将叶片前端与壳体内腔内壁的垂直距离设置为小于10mm，且壳体内腔只有底部开口供气体排出，其它三面均为封闭状态，进入内腔的空气，由于涡流扇一直在转动，空气在离心力的作用下向外排气，因此壳体内腔形成的真空部分足够大，进一步加大了吸附力。
3、由于擦洗辊两端分别通过销轴与罩体的连接臂连接，从而擦洗辊可随意滚动，不影响罩体的运动。
附图说明
图1是本发明实施例1的俯视图。
图2是本发明实施例1的仰视图。
图3是图1去掉电缆线的左视图。
图4是图1去掉电缆线的右视图。
图5是图1的A-A剖视图。
图6是本发明实施例2的俯视图。
图7是本发明实施例2的仰视图。
图8是图6去掉电缆线和水管的左视图。
图9是图6去掉电缆线和水管的右视图。
图10是实施例3的结构示意图。
图11是实施例4的结构示意图。
图12是图11的仰视图。
具体实施方式
以下结合附图实例，对本发明作进一步详述：
如图1-图5所示的实施例1，包括有吸附装置和清洁装置，吸附装置包括其底部开有排气口1的凹状的壳体2，壳体内腔3为圆筒状，在壳体内腔内装有将气体从排气口排出的涡流扇，涡流扇的叶片4有多片，这些叶片以其转轴5为中心呈向外辐射伸展的状态设置，这些叶片为直条薄片，叶片前端与所述壳体内腔内壁的垂直距离H小于10mm；在壳体2外盖接有罩体6，该罩体相对的两侧面前部和后部装有两对行走轮7。壳体2顶部装有驱动涡流扇转动的涡流电机8，该涡流电机的密封壳体9将涡流电机8封装在壳体2顶部 ；清洁装置具有擦洗辊10，该擦洗辊装在罩体6的后端，该擦洗辊两端分别通过销轴与罩体6的连接臂11连接，使得擦洗辊在工作时可以360度翻转；擦洗辊为中空辊，其两端头设有封盖12，其中一个封盖上设有用于供水管13插入连接的水管插接口；擦洗辊10其壁上分布有数个出水通孔14，该擦洗辊外缠绕有清洁毛巾15，当需要喷水时，水管为擦洗辊供水，水从出水口流出渗到清洁毛巾上，即可擦拭玻璃幕墙，溶解灰尘等；罩体6前部的行走轮7和后部的行走轮7分别由各自的行走电机（图中未画出）控制；涡流电机8和行走电机由电缆线16供电，电缆线16一端挂接在罩体6后端上，该端从罩体6上设有的通孔26伸入罩体腔内，并通过锁紧块17卡接在所述罩体腔内。
当要清洗玻璃幕墙时，将攀爬机器人从顶层吊下，机器人底部面对着墙体，此时，电缆线可充当安全绳索，将攀爬机器人悬吊在墙外，启动工作开关，涡流扇旋转，从排气口中部流入壳体内腔的空气被扇叶从排气口侧边排出，壳体内腔产生负压，将攀爬机器人向墙体靠近，因一直有空气进入和排出，所以机器人无接触吸附墙面，对于墙面有障碍，且低于2.0cm的，本机器人均能越过；两对行走轮接触墙面，在行走电机的驱动下，在墙面慢慢爬走并沿着墙面慢慢向下移动，处在上部的擦洗辊压接在墙体上，随着本攀爬机器人的移动而擦拭墙面，达到安全清洗墙体的目的。当玻璃幕墙有比较高的窗框的时候，可通过电缆线上的开关对涡流扇进行关闭，涡流扇停止工作，不在吸附墙面，通过上下移动电缆线，即可移动本攀爬机器人，让其跃过窗框，启动涡流扇电源开关，涡流扇重新工作，继续无碰触吸附墙面。
如图6-图9所示的实施例2，吸附装置与实施例1相同，清洁装置不相同，清洁装置具有清洁拖板18，该清洁拖板通过连接臂19与罩体6后端固定，清洁拖板18通过两端套接有清洁毛巾20，在清洁托板18与罩体6之间并排设有洒水管21，该洒水管通过固定杆24与罩体6连接，该洒水管的底部分布有数个洒水孔22，洒水管21的顶面设有供水管23插入的水管插接口，当需要喷水时，水管23为洒水管21供水，水从洒水孔25喷出，即可润湿玻璃幕墙，冲洗灰尘，然后清洁拖板带着清洁毛巾擦过，即可擦洗干净；其工作过程与实施例1相同。
如图10所示的实施例3，吸附装置与实施例1相同，清洁装置不相同，清洁装置具有毛刷27，该毛刷辊通过连接臂28与罩体6后端连接；毛刷辊轴接在连接臂28内，该毛刷辊表面上布满刷毛29；毛刷辊由驱动装置30控制。当机器人在行走的时候，带动刷毛刷扫墙面，刷毛辊在驱动装置的控制下根据需要实现翻转和停止翻转；其工作过程与实施例1相同。
如图11和图12所示，吸附装置与实施例1相同，工作装置不同，工作装置为喷涂装置；该喷涂装置为一个机械臂，该机械臂装在罩体上部后端上伸出的支架31上，该机械臂包括支撑底座32、旋转臂33和摆动臂34，支撑底座32设置在支架31上，该支撑底座上轴接旋转臂，该旋转臂铰接有摆动臂34，旋转臂和摆动臂由装在支撑底座上的控制器35控制，控制旋转臂的左右转动及控制摆动臂的上下摆动，该摆动臂的前端设有喷涂腔36，喷涂腔设有喷涂口37，该喷涂腔连接有气管38和原料输送管39，原料输送管用于输送油漆对墙体进行喷涂；其工作过程与实施例1相同。
Claims (9)
1.一种攀爬机器人，包括有吸附装置和工作装置，其特征在于：所述吸附装置包括其底部开有排气口的凹状的壳体，所述壳体内腔为圆筒状，在所述壳体内腔内装有将气体从排气口排出的涡流扇，所述涡流扇的叶片有多片，这些叶片以其转轴为中心呈向外辐射伸展的状态设置，这些叶片为直条薄片，叶片前端与所述壳体内腔内壁的垂直距离H小于10mm；在所述壳体外盖接有罩体，该罩体相对的两侧面前部和后部装有两对行走轮。
2.根据权利要求1所述的攀爬机器人，其特征在于：所述壳体顶部装有驱动所述涡流扇转动的涡流电机，该涡流电机的密封壳体将所述涡流电机封装在所述壳体顶部。
3.根据权利要求2所述的攀爬机器人，其特征在于：所述工作装置为清洁装置或者喷涂装置。
4.根据权利要求3所述的攀爬机器人，其特征在于：所述清洁装置具有毛刷辊，该毛刷辊通过连接臂与所述罩体后端连接；所述毛刷辊轴接在所述连接臂内，该毛刷辊表面上布满刷毛；所述毛刷辊由驱动装置控制。
5.根据权利要求3所述的攀爬机器人，其特征在于：所述清洁装置具有擦洗辊，该擦洗辊装在所述罩体的后端，该擦洗辊两端分别通过销轴与所述罩体的连接臂连接；所述擦洗辊为中空辊，其两端头设有封盖，其中一个封盖上设有用于供水管插入连接的水管插接口；所述擦洗辊其壁上分布有数个出水通孔，该擦洗辊外缠绕有清洁毛巾。
6.根据权利要求3所述的攀爬机器人，其特征在于：所述清洁装置具有清洁拖板，该清洁拖板通过连接臂与所述罩体后端固定，所述清洁拖板通过两端套接有清洁毛巾；在所述清洁托板与所述罩体之间并排设有洒水管，该洒水管通过固定杆与所述罩体连接，该洒水管的底部分布有数个洒水孔，所述洒水管的顶面设有供水管插入的水管插接口。
7.根据权利要求3所述的攀爬机器人，其特征在于：所述工作装置为喷涂装置；该喷涂装置为一个机械臂，该机械臂装在所述罩体上部后端上伸出的支架上，该机械臂包括支撑底座、旋转臂和摆动臂，所述支撑底座设置在所述支架上，该支撑底座上轴接所述旋转臂，该旋转臂铰接有所述摆动臂，该摆动臂的前端设有喷涂腔，所述喷涂腔设有喷涂口，该喷涂腔连接有气管和原料输送管。
8.根据权利要求7所述的攀爬机器人，其特征在于：所述旋转臂和摆动臂由控制器控制。
9.根据权利要求4或5或6或7所述的攀爬机器人，其特征在于：所述罩体前部的所述行走轮和后部的所述行走轮分别由各自的行走电机控制；所述涡流电机和行走电机由电缆线供电，所述电缆线一端挂接在所述罩体后端上；所述电缆线与所述罩体挂接的端从所述罩体上设有的通孔伸入所述罩体腔内，并通过锁紧块卡接在所述罩体腔内。
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