CN109334804A - 一种墙面行走装置 - Google Patents

Abstract

一种墙面行走装置，有高处平台和行走机，行走机通过绳索悬挂于高处平台下方，高处平台改变绳索的悬挂部分长度，控制行走机上下运动，空气推进装置通过推动空气使得行走机压于墙面，可移动支撑装置通过大半径车轮或者其他异形设计实现越障功能，可移动支撑装置可以通过其对应的转向装置实现走机在墙面转向。配合电子自动控制、通信和人工智能技术，可以实现整体工作的全自动化，可视化，并可以远程查看和操作。

Description

一种墙面行走装置

技术领域

本发明涉及墙面移动机械领域，更具体地，涉及一种墙面移动平台。

背景技术

目前，现代城市，漂亮的高楼很多，但是要进行高楼外的墙面作业，像墙面洗涤，主要依靠吊板、吊篮等工具将作业人员悬挂于高空的方式进作业，这样工人危险，每年都有伤亡事例发生，而且悬于高空的工人作业，效率低下、人工成本高。另外，为了大楼外观设计漂亮，有些高空外墙面和水平地面并非垂直，呈钝角、锐角，其中的呈锐角部分通过吊篮很难到达，就很难进行外墙作业，如洗涤。现在也没有商用的产品，现有的发明、专利，像申请号201410671202.9中不能实现转向，申请号

201320096470.3是通过吊机悬停，再通过支架固定，不能稳固吸附于墙面，申请号201310135905.5虽然有吸盘，有传感器，但自己不能抬起和放下吸盘，只是通过吊机或电机移动，不能对倾斜成锐角的墙面工作。其他像申请号201210451244.2、申请号201210137133.4、申请号201120035363.0、ZL 200820155191.9都各有千秋，但都没能很好的解决锐角墙面、高空大风、外墙高低不平和外墙有障碍物等现实问题，而申请号201510345751.1的专利是实现吸盘组交替吸附和远离墙面，是通过两个支架本身在墙面垂直方向的相对运动完成的，这样会使得爬行装置在墙面行走时，整个装置一高一低的运动，从而增加了风阻和因重力作用掉落的风险；申请号201610904433.9的专利，有反推风扇，有4个轮子在墙面行走，但是其轮子不能转向，限制了其实用性；申请号201611017939.4的专利，有反推风扇，有4个轮子，可以转向，但转向为一轴带2个轮的转向,这样即使车辆不动,转向过程中,轮子也容易碰到窗框，并且风扇转动致使清洗车底部产生瞬时真空,这样必须车底和玻璃紧贴,而在车辆越障过程中很难保持；申请号201710683353.X的专利，有风扇，有万向轮，但是其操作过程为:先通过吊绳先将机器和万向轮接触墙面,然后由风机将清洗部分推向墙面,并且有密封条，风机产生负压，这样设计结构复杂；申请号201711470584.9的专利，有风扇，有导向轮,但不能转向,说有XYZ轴自动定位功能,有越过障碍功能,但都没有具体描述。

发明内容

本发明为一种墙面行走装置，有牵引部分和行走机，工作时，牵引部分位于高处(一般在楼顶或高楼层)，行走机通过牵引绳索悬挂于牵引部分下方而实现在墙面工作，该牵引绳索可以设计为和电源线、通信线、供水线等同一线体内，也可与其中之一或者部分同一线体内，该线材提供牵引、通电、通信、通水等全部或部分功能，牵引部分能改变牵引绳索的悬挂长度(行走机不能改变)，可控制行走机在竖直方向的运动和位置；或行走机自身可通过改变牵引绳索悬挂部分长度(牵引部分不能改变)，来控制行走机竖直方向的运动和位置；进一步，牵引部分和行走机均能改变牵引绳索悬挂部分长度，来控制行走机竖直方向的运动和位置。进一步，牵引部分也可通过改变自己水平方向的位置，控制行走机在墙面平面的水平运动和位置。行走机有可移动支撑装置和空气推进器，工作时，可移动支撑装置位于行走机，面向墙面一侧；空气推进器位于行走机，可使空气运动，其空气推进方向为远离墙面的方向，也可空气推进方向为推向墙面的方向，当行走机悬挂于牵引部分下方时，因为墙面的不同形状，行走机可能不会接触墙面，或者接触了墙面，但对墙面压力不足，在高层自然风的作用下，不能稳定固支撑于墙面，所以，工作时，行走机上的空气推进器将空气推向远离墙面方向，其受到空气的反作用力将空气推进器推向墙面，从而将行走机推向墙面，行走机通过可移动支撑装置支撑于墙面，从而行走机能在垂直于墙面的方向受力平衡，因空气推进器产生的反作用力较大，所以行走机可稳定固定于墙面，进一步，可自动侦测行走机对墙面的压力，而自动控制空气推进器产生的推力大小；可移动支撑装置的数量不限制，自身形状不限，当行走机被空气推进器反推，而支撑于墙壁时，其所有可移动支撑装置中，与墙面的接触点至少有3个(下述履带中，因履带形状不同，同一履带可能有多个接触点)，且不在同一直线，从而这些点可稳定支撑于墙面，确保行走机不在墙面翻滚，也可可移动支撑装置与墙面间有线接触或者面接触。空气推进器也可将空气推向墙面，其受到空气的反作用力将空气推进器远离墙面，从而将行走机远离墙面，被牵引绳索牵引，悬于空中，进一步，行走机可通过安装两个或者两个以上空气推进器，并单独或者分组控制每个空气推进器推动空气的方向和推力大小，使行走机悬挂空中时,能控制其在空中静止或者各种运动(包括平移和转动以及不规则运动)，也能控制其在空中的各种姿势和状态，从而，结合牵引绳索的牵引，可实现行走机在空中和墙壁间切换，从墙壁的一个位置，通过空中线路，运动到墙壁的另一个位置，通过空中路线越过墙壁上的大障碍物，实现行走机通过空中返回高处等功能。可移动支撑装置可为轮子或其他移动的支撑，则行走机可以在墙面稳定行走。进一步,当可移动支撑装置支撑于墙面运动时，沿其运动方向，前端部分远离墙面，与墙面形成一段间距，因而当可移动支撑装置运动时，可移动支撑装置能从这远离墙面部分的间距跨越凸出墙面的障碍物，即该可移动支撑装置自身可越过障碍物,例如大半径轮子、大半径轮带动的履带或者按照上述描述设计的履带(履带在墙面行走，履带和墙面接触部分，运动方向前端部分远离墙面)，也可以可移动支撑装置不分开上下部分，如像坦克履带的带状接触墙面，从而保持行走机能稳定地行走于墙面；则行走机在墙面行走时，能具有大的越障能力(如大半径轮子能滚动通过障碍物，履带可以越过障碍物)。进一步，越过障碍时，空气推进器可调节其推力大小，配合行走机越障。轮子或者履带可以自带动力，配合行走机自重与牵引绳索拉力的合力行走，也可不带动力，通过行走机自重与牵引绳索拉力的合力运动。进一步，若可移动支撑装置能在各自转向器的控制下转动方向，而且各转向器能协调转向，则行走机可实现转向；行走机的转向设计，如同车辆的轮胎转向设计，行走机如同车辆，可移动支撑装置如同汽车轮胎，转向设计可为普通4轮小汽车，一组轮子无转向，另一组轮子均可独立转向，但该组轮子协同工作，实现行走机转向；可为普通3轮车设计，后轮无转向，前轮转向，实现行走机转向；进一步，也可以类似所述的普通4轮小汽车，其另外一组也可独立转向，而且协同工作，实现行走机转向；也可类似所述的普通3轮车，其后轮也可独立转向，而且协同工作，实现行走机转向；或者可类似所述的普通3轮车，其前轮无转向，后轮可独立转向，而且协同工作，实现行走机转向；或者可移动支撑装置设计成履带装置，实现转向像坦克转向设计；进一步，上述3轮车，4轮车和坦克的前后轮或者履带可以交换设计。

总体看，行走机通过牵引绳索悬挂于牵引部分下方，牵引部分改变牵引绳索的悬挂部分长度，控制行走机上下运动，空气推进器通过推动空气使得行走机压于墙面，空气推进器也可通过推动空气将行走机远离墙面，可移动支撑装置通过大半径车轮或者其他异形设计实现越障功能，可移动支撑装置可以通过其对应的转向装置实现走机在墙面转向。进一步，基于以上机械设计，配合自动控制、通信和人工智能技术，可以实现整体工作的全自动化，可视化，并可远程查看和操作，通过自动控制技术可实现牵引部分和行走机上各运动部位的实时自动侦测和运动控制，也可人工操作控制；通过通信技术可以实现传感信息、控制命令和实施监测视频照片的传输，通信方式可以为有线和无线方式，信息可传送至牵引部分，操作人员操作监控器或者手机；通过人工智能技术，可以实现墙面的形状、大小、障碍物的智能识别和在墙面的智能作业。

附图说明

附图为本发明的某几种实施装置示意图。

图1为行走机的一种实施装置三视图。

图2到图4为图1所示实施装置的三维图，以及其不同状态的示意图。

图5为行走机的另一种实施装置示意图。

图6为行走机的另一种实施装置示意图。

图7为牵引部分的一种实施装置三视图。

图8为牵引部分的一种实施装置示意图。

图9为可移动支撑装置的另两种实施装置示意图(左右各一种)。

图10为可移动支撑装置的另一种实施装置示意图

具体实施方式

以下为结合附图的一种实施装置，对本发明作进一步详细描述。

图1到图9中，包括：

1.机身1

2.空气推进器2

3.电缆3

4.行走控制器4

5.牵引绳索接口5

6.摄像装置6

7.可移动支撑装置7

71.上可移动支撑装置71

72.下可移动支撑装置72

8.转向装置8

81.上转向装置81

82.下转向装置82

11.滑轮11

12.支架12

13.基板13

14.轮子14

15.支架支撑15

16.履带16

17.圆履带支架17

18.履带支架18

在各图中，可移动支撑装置7在具体实施案例中分为上可移动支撑装置71和下可移动支撑装置72，转向装置8分为上转向装置81和下转向装置82。转向装置8的安装不限图中的方式和角度，可以垂直墙面安装，也可以平行，或与墙面成任意角度安装，其自身形状也不限，只需能控制可移动支撑装置7转向；当可移动支撑装置7方向固定，则无需转向装置8。

各图中，行走机有空气推进器2，工作时空气推进器2推动空气远离墙面，受到反作用力，该力使得行走机向墙面运动，而可移动支撑装置7(即实际实施中的上可移动支撑装置71，下可移动支撑装置72)，将行走机支撑于墙面，使垂直于墙面的水平方向稳定；实际实施中，进一步，通过在行走机安装压力传感器(图中没有画出)，可检测行走机对墙面的压力，根据该压力，可调节空气推进器2的作用力的大小，达到控制对墙面压力的效果，进一步，根据行走机所受墙面大风状况和越过障碍的需求，可以智能的控制该压力。空气推进器2也可向墙面推动空气，受到反作用力，该力使得行走机远离墙面；进一步，可设计有两个或者两个以上空气推进器2，单独或者分组控制每个空气推进器2推动空气的方向和推力大小，如图2中，单独控制左右2个空气推进器2推动空气的方向和推力大小，多于2个可单独或分组控制，使行走机悬挂空中时,能控制其在空中静止或者各种运动(包括平移和转动以及不规则运动，运动方向可垂直于墙面，平行于墙面或者方向其他)，也能控制其在空中的各种姿势和状态，包括其远离与靠近墙面，距离墙面的距离，与墙面的夹角，从而，结合牵引绳索的牵引，可实现行走机在空中和墙壁间切换，从墙壁的一个位置，通过空中线路，运动到墙壁的另一个位置，通过空中路线越过墙壁上的大障碍物，实现行走机通过空中返回高处等功能。该动作可为自动控制或者手动控制，可通过电子自动设备控制。图中实例有2个空气推进器2，实际使用没有数量限制，一个或者多个均可。空气推进器2可以为风扇型、压缩空气型或者其他空气推进器。

电缆3用于行走机的供电和通信，可以是金属线组，或者光线，传递各种视频、图像、传感、命令等信号，通信也可通过无线通信完成(如：wimax、wifi、rola、无线网桥、4G和5G等通信方式，以及其他公网无线通信)；行走控制器4内放置一些控制器件和通信器件，控制行走机工作并与外界通信，电缆3可以与牵引绳索、通信线或者供水线等设计为同一线体。

牵引绳索接口5为连接牵引绳索处(图中牵引绳索未画出)，行走机通过该牵引绳索悬挂，牵引绳索上端连接牵引部分，进一步，牵引绳索接口5也可以通过滑轮或滑轮组等机械实现(图中未画出)，从而可以改变牵引绳索的悬挂部分高度，来控制行走机上下移动和其垂直高度，牵引部分也可控制牵引绳索悬挂部分长度，来控制行走机上下移动和其垂直高度，牵引部分自身在墙面的水平移动和位置，来控制行走机在墙面的水平移动和位置。牵引绳索可以和供电线、通信线或者供水线设计在同一线体内，也可与其中之一或者部分设计在同一线体内。牵引绳索可以为一根，也可以为多根。

摄像装置6用于拍摄和监控行走机及其周围的实时景象，用于协助控制，或者被用于人工查看，其图像可以被传送到牵引部分、手机端或其他监控端，其安装位置和角度没有限制，数量也没有限制，零个或多个均可。

可移动支撑装置7安装与行走机，当行走机受空气推进器2反作用力推向墙面时，可移动支撑装置7将行走机支撑于墙面，从而行走机在垂直于墙面的水平方向稳定，因可移动支撑装置7可相对于墙面移动，移动方向平行于墙面，从而实现行走机能平行于墙面移动，其移动方向受控于其对应的转向装置8；具体实施中，多个可移动支撑装置7可分组，如图2中，分为上可移动支撑装置71和下可移动支撑装置72，上可移动支撑装置71为2个一组，下可移动支撑装置72为2个一组，可移动支撑装置7可都设计为固定方向；进一步，每组中的可移动支撑装置7可由其对应的转向装置8控制着保持同步转变方向，同汽车的转向机制。实际实施案例中，可以设计为任意一组固定方向，一组可转向，如图3中上转向装置81直行，下转向装置82处于转向状态，图4中上转向装置81处于转向状态，下转向装置82直行；行走机也可设计为上转向装置81和下转向装置82均可转向(图中没有表示)；也可设计为两组均可转向；进一步，实施过程中，每组可移动支撑装置7，可以为一个或者多个一组，如图5、图6，大于2个的图中未画出；可移动支撑装置7的个数不限，工作中，行走机所有可移动支撑装置7支撑于墙面的支撑点能确定一个平面，即有至少3个不同支撑点，且该3个支撑点不在同一直线。当可移动支撑装置7可都设计为固定方向时，可以无转向装置8。

滑轮11为滑轮，悬挂行走机的牵引绳索通过该滑轮连接，可以改变悬挂牵引绳索的高度，实际设计中可以使用滑轮或滑轮组等机械设备。

支架12为牵引部分的一个支架，使得滑轮11能够伸出牵引部分的基板13而悬挂行走机，实际设计中不限于此类支架。

轮子14为牵引部分的轮子，使牵引部分能在水平面移动，轮子14有一定长度的半径，可以滚过凸出墙面的障碍物；进一步，轮子14可以有动力装置帮助其滚动。

履带16为可移动支撑装置7的一部分，履带16可相对圆履带支架17沿履带16的线路运动，履带16的外侧支撑于墙面，实现可移动支撑装置7在墙面移动，转向装置8可以控制其移动的方向。圆履带支架17的履带下面部分接触墙面运动，而可移动支撑装置7运动方向的前端履带能高于其所接触的墙面，使得可移动支撑装置7能越过障碍，其他履带设计均符合此特征，可以实现越障功能，如图9中，履带支架18对应的履带16，不再一一列举；进一步，履带可有动力装置帮助其运动。

每个可移动支撑装置可以由一组或几组轮、履带或其他移动部件组成，如图10，为两组轮组成一个可移动支撑装置，两组轮的间距不限于图中的大小，可以大一些或者小一些；也可以是一组或几组履带等。

行走机和牵引部分分别为独立设计，所述的牵引部分为一种实施方案，具体实施中还可以有其他牵引部分方案，其设计不影响行走机的专利点请求。

本发明通过上述几个实施例进行了描述，但实施例非用来限定本发明的权利要求。本领域人员若在本发明的精神的范围内，做出各种变形或者改进，均在本发明的保护范围之内。因此本发明的权利保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (10)

1.一种墙面行走装置，有牵引部分和行走部分，牵引部分位于高处，行走部分通过绳索连接牵引部分；工作时，行走部分悬挂于牵引部分下方；

牵引部分和行走部分，其中只有一者能改变所述绳索悬挂部分的长度，或者两者均能改变所述绳索悬挂部分的长度；行走部分有空气推进器，墙面行走装置工作时，空气推进器能向远离墙面方向推动空气，受空气的反作用力，将行走部分推向墙面；空气推进器也能向墙面推动空气，受空气的反作用力，将行走部分远离墙面。

2.基于权利要求1的装置，行走部分有可移动支撑装置，工作时，处于行走部分面向墙面一侧，当行走部分被基于权利要求1所述空气推向墙面时，可移动支撑装置支撑于墙面；每个可移动支撑装置支撑于墙面时，也可在墙面运动，从而实现行走部分可在墙面运动。

3.基于权利要求2的装置，可移动支撑装置支撑于墙面时，根据需要，一些可移动支撑装置有方向控制装置，能改变可移动支撑装置在墙面的运动方向，从而实现行走部分可在墙面转变运动方向。

4.基于权利要求2的装置，可移动支撑装置支撑在墙面运动时，其运动方向前端部分和墙面有间距，从而可移动支撑装置能通过该间距越过凸出于墙面的障碍物。

5.基于权利要求1的装置，行走部分安装有摄像装置，可用于拍照、监控、智能控制识别或者记录。

6.基于权利要求1的装置，有与行走部分项链的电线、通信线、水管和权利要求1所述的绳索，其中两项，或多项，或全部设计在同一线体。

7.基于权利要求1的装置，有2个或2个以上空气推进器，可单独控制每个推进器的推动空气方向和推力大小，从而控制行走部分在空中的运动和状态。

8.一种墙面清洗装置，该装置使用了权利要求1所述的特征。

9.一种墙面运输装置，该装置使用了权利要求1所述的特征。

10.一种墙面检测装置，该装置使用了权利要求1所述的特征。