CN109744932A - 高空玻璃外墙清洁机器人 - Google Patents

Abstract

一种多功能高空玻璃外墙清洁机器人，该机器人包括：自动移动系统、自动清洁系统。所述自动移动系统，其特征在于由动力来自马达的主动齿轮、与四个马达相对位置固定的光滑轴杆、带齿条的主体杆组成。移动时，马达提供动力使两对齿轮通过多次不同方向的旋转，带动主体杆进行移动，实现机器人在四个方向上进行移动。所述自动清洁系统，包括小球发射器、小球回收器、小球清洁器。清洁小球通过发射装置，获取动能撞击污渍，并反弹到回收平面，经回收器将小球传送至自动清洁小盒，完成清洁后，将小球通过管道送至发射其中。重复上述步骤，实现对目标区域的自动化清洁。本发明提供一种采用高使用寿命的吸力吸附方式的玻璃外墙清洁机器人，通过两个呈十字交叉型的移动杆和一个圆柱体形的移动系统实现移动杆的移动。同时采用附着清洁试剂的清洁小球对污渍进行碰撞以实现高效环保的玻璃清洁。

Description

高空玻璃外墙清洁机器人

技术领域

本发明涉及一种多功能高空玻璃外墙清洁机器人，具体的讲，能够实现自动清洁高空玻璃。

背景技术

国内的传统高空清洁方式现今依然是以人工为主流。这种高空作业不仅成本高，而且极其危险。在国外，这种清洁方式已逐渐被机器人所取代，据国内外调查，现有的玻璃外墙清洁机器人的吸附移动方式分为三种类型：磁力吸附、真空吸附、推力吸附。而相对应的清洁方式也可分为两种：干式，湿式。

磁力吸附根据制作材料可以分为电磁体和永久磁体这两种。这种吸附方式的优点就是吸附力十分充足，但用这种吸附方式的机器人的适用吸附面必须是能导磁的。真空吸附根据其装置上面的吸盘个数，可以分为单吸盘和多吸盘这两种。真空吸附在对于吸附面的形体要求很高，吸附面需要表面平整，但现阶段吸盘的使用寿命较短，在机器人的移动过程中，吸盘会被反复的使用，并且在吸附面上沾上各种杂质，导致吸盘受到磨损，吸附力下降。推力吸附是在在机器人上设置功率强大的风机，利用反推作用力，类似直升机离地的原理，让机器人得到一个方向指向吸附面的里使其本身被压向吸附面，该方式的噪音很大，耗能较高，且技术还并不成熟。

而现在市场上的清洁方式极为简单，干式无非使用抹布或者吹干风，这样的清洁方式很难清洗干净。而湿式则是喷射清洁试剂后再用抹布擦拭。这种方式虽能有效清理，但是势必会导清洁过程中进排放污水，不够环保，或会造成二次污染。即使是有污水收集装置，也难免会让窗户上留下水渍。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种采用高使用寿命的吸力吸附方式的玻璃外墙清洁机器人，并通过两个呈十字交叉型的移动杆和一个圆柱体形的移动系统实现移动杆的移动。与此同时采用附着清洁试剂的清洁小球对污渍进行碰撞以实现高效环保的玻璃清洁。

本发明的移动系统技术方案如下：

所述移动系统包括控制驱动机器人移动控制单元(1)和吸盘固定单元。所述控制单元组件包括四个电机(5)、四个驱动齿轮(6)，内嵌于控制单元。所述吸盘固定系统组件包括四个金属制外壳吸盘 (3)、四个抽气泵(8)、四个相对电机位置固定的光滑轴杆(7)、四个电磁继电器弹射模块(9)和四个吸放气程控模块(24)，位于移动杆四脚。

为了优化结构，所述移动杆呈十字交叉形贯穿于控制单元。

为了实现移动杆的自由移动，所述移动杆杆内包含双排齿轮(6)，所述控制单元的四个电机和驱动齿轮也是呈十字交叉形，两两一组，分上下两层，每一层驱动齿轮分别与所述移动杆配合。

为了提高移动稳固性，所述吸盘固定单元中的吸盘采用金属制外壳吸盘和接触面的特殊粘合材料，吸盘固定单元分别位于移动杆(2) 四脚。

为了减少机器人移动过程中的摩擦力，所述电磁继电器弹射模块在吸放气程控模块的控制下实现吸盘的提升和下降。

为了防止吸盘固定单元对玻璃的损伤，所述特殊粘合材料位于金属制外壳吸盘下底部。

为了保证金属制外壳吸盘吸放气稳定性，在金属制外壳吸盘上连接弹簧，保证金属制外壳吸盘下降时能与玻璃面充分接触。

为了实现移动控制单元对吸盘固定系统的控制，采用无线信号对吸放气程控模块进行控制，减少导线在机器人移动过程中带来的不便。

本发明的清洁系统的技术方案如下：一种回收清洁小球以及二次清洗小球的清洁小盒，内部结构为分为三个部分：清洁试剂释放与收集装置、小球过滤装置、小球收集与导出导管。清洁小盒上端连有两软管。软管(12)一端与泵机连接，一端插入清洁小盒，作为清洁试剂的释放管道。软管(11)一端与泵机连接，一端插入清洁小盒，并与小盒内过滤网底板接触(19)，作为清洁试剂的收集管道。过滤金属网板(13)下端布置可控开关通道(20)，控制清洁小球的下落。小盒整体有两出入管道。管道(19)连接位于金属过滤网上端，收集带有污渍的清洁小球。管道(21)连接位于可控开关通道下端，释放清洗后的干净小球进入清洁小球发射装置。

本发明中的一种清洁小球发射装置可以实现持续发射清洁小球清洗目标区域。发射装置由三个部分构成：球型内壁，旋转扇叶，吸球器。发射装置内壁整体成球弧形(23)，便于吸收器吸取清洁小球，吸收器(15)安装有吸气泵机，吸收清洁小球于高速旋转的扇叶(22) 中。高速旋转的扇叶使得小球由于离心力向扇叶边缘堆积，当扇叶旋转到小球发射口，小球由于离心力通过发射口高速击打到目标区域，打走污渍。大的污渍落入后续污渍收集装置，小污渍附着于清洁小球上。后续清洁抹布(10)擦拭目标区域，达到彻底清洁效果。

本发明中的一种清洁小球回收装置，有两个部分组成：升降平台，通风过滤管道。升降平台(材料为铁)(17)，为内封闭式结构，下安置有弹簧，小球反弹进入平台后，电磁铁断电，平台受弹簧弹力达到目标平面。小球进入通风管道(19)，管道一侧布有一风机(18)吹动清洁小球，进入清洁小盒装置内。

有益效果：本发明的清洁装置能够实现高效自动化地对目标区域进行高效清洗。本发明主要通过清洁小球自身的动能击打污渍，不会在清洁过程中排放污水，并能循环利用清洁小球，十分环保高效。此外为了达到清洁的效果，可根据清洗环境自行选择清洁试剂，使得清洁范围目标的多样化。

附图说明

图1为多功能高空玻璃外墙清洁机器人整体示意图

图2为外墙清洁机器人移动控制杆单元

图3为吸盘固定单元

图4为自动清洁系统原理图

图5为清洁小球清洁器

图6为清洁小球发射器

图7为自动清洁系统实施流程图

1-移动控制单元，2-移动杆，3-金属制外壳吸盘，4-清洁机构5-电机6-齿轮，7-相对电机位置固定的光滑轴杆，8-抽气泵，9-电磁继电器弹射模块，10-清洁抹布，11-吸水软管，12-释水软管，13-过滤金属网板，14-清洁小球，15-小球吸收器，16-清洁小球反射平面，17-升降平台，18-风机，19-通风管道，20-可控开关通道，21-清洁盒释放管道，22-旋转扇叶，23-发射装置内壁，24-吸放气程控制模块

具体实施方式

本发明的工作原理如下：

当玻璃外墙清洁机器人要移动至目的位置过程中，所述玻璃外墙清洁机器人的总控制系统发射信号，其中A移动杆(2)的两个吸盘固定单元中的接收机接收信号，电池为电子调速器提供电能，电子调速器控制吸盘固定单元中抽气泵抽气，使金属制吸盘在外界大气压的作用下，固定在玻璃外墙上；B移动杆的两个吸盘固定单元中的接收机接收信号，电池为电子调速器提供电能，电子调速器控制电磁继电器弹射模块(9)通电，金属制吸盘在磁力的作用下被上抬。

所述总控制系统控制移动系统中与B移动杆相连的电机转动，电机转动方向相反，带动其上的齿轮转动，在所述齿轮和B移动杆双排齿轮的共同作用下，实现B移动杆移动。

在所述B移动杆完成移动操作之后，总控制系统发射信号，B移动杆上的吸盘固定单元接收机接收信号，电子调速器控制继电器弹射模块断电和抽气泵抽气，在弹簧的作用下，金属制吸盘被弹回玻璃面，通过抽气泵抽气，重新实现将B移动杆上金属制吸盘(3)固定在玻璃面。

在完成上述操作后，总控制系统发射信号控制A移动杆吸盘固定单元中抽气泵充气，

同时电磁继电器弹射模块通电，将A移动杆上两个金属制吸盘与玻璃面分离。

总控制系统控制移动系统中与A移动杆相连的电机转动，电机反向转动，带动其上的齿轮(6)转动，在所述齿轮和A移动杆双排齿轮的共同作用下，实现A移动杆和整个机器人移动。

在所述A移动杆完成移动操作之后，总控制系统发射信号，A移动杆上的吸盘固定单元接收机接收信号，电子调速器控制继电器弹射模块断电和抽气泵抽气，在弹簧的作用下，金属制吸盘被弹回玻璃面，通过抽气泵抽气，重新实现将A移动杆上金属制吸盘固定在玻璃面。

重复上述操作能实现移动杆和整个玻璃外墙清洁机器人在不同方向不同距离上的移动。

当玻璃外墙清洁机器人运动到目标清洁区域后，吸球器(15)启动，将小球吸收至旋转扇叶(22)中，旋转扇叶启动，将清洁小球通过管道打击至目标区域。小球击打目标区域，击打掉大污渍，使大污渍落入污渍收纳盒中，小球带走小污渍。清洁小球反弹进入升降平台 (17)中，当一轮清洁过程结束后，升降平台下的电磁铁断电，升降平台经弹簧上升到目标位置。风机启动吹动清洁小球通过管道，进入清洁小盒中。电磁铁通电，升降平台回到原位置。清洁小盒释水管(12)，排放清洁试剂，清洗小球，并浸润小球。吸水软管(11)泵机打开，吸取小盒中的清洁试剂。清洁小盒中无水后，打开开关通道(20)，小球经过滤网(13)，进入发球器中。随后玻璃外墙清洁机器人运动，带动抹布，擦拭清洁区域，完成该区域的清洁。

Claims (10)

1.一种多功能高空玻璃外墙清洁机器人，该机器人包括：自动移动系统、自动清洁系统。所述自动移动系统，其特征在于由动力来自马达的主动齿轮、与四个马达相对位置固定的光滑轴杆、带齿条的主体杆组成。移动时，马达提供动力使两对齿轮通过多次不同方向的旋转，带动主体杆进行移动，实现机器人在四个方向上进行移动。所述自动清洁系统，包括小球发射器、小球回收器、小球清洁器。清洁小球通过发射装置，获取动能撞击污渍，并反弹到回收平面，经收集器将小球传送至自动清洁小盒，完成清洁后，将小球通过管道送至发射其中。重复上述步骤，实现对目标区域的自动化清洁。

2.根据权利要求1所述的一种多功能高空玻璃外墙清洁机器人，所述移动控制系统，其特征是两层十字交叉形电机和齿轮，分上下两层贯穿于移动控制系统之中。每层电机两个，每层齿轮两个，齿轮安装在电机上，通过电机带动齿轮转动，带动移动杆前后运动。

3.根据权利要求2所述的一种多功能高空玻璃外墙清洁机器人，移动控制系统控制下层移动杆两脚吸盘固定在玻璃外墙上，上层移动杆与玻璃外墙脱离，控制上层电机带动上层两个齿轮反向转动，带动上层移动杆与移动控制系统产生相对运动。运动结束后，控制上层移动杆两脚吸盘固定在玻璃外墙，下层移动杆两脚吸盘脱离玻璃面，同时使上层每个电机反方向转动，在反方向力的作用下使移动控制系统，下层移动杆和清洁系统运动到设定位置。

4.根据权利要求1所述的一种多功能高空玻璃外墙清洁机器人，中所述金属制外壳吸盘，其特征是分布于移动杆四脚，呈漏斗形，金属制外壳吸盘材料采用强磁力材料，外壳上嵌入弹簧，在电磁继电器模块断电时，保证金属制外壳在回弹时与玻璃面充分接触。

5.根据权利要求1所述的一种多功能高空玻璃外墙清洁机器人，所述吸放气程控模块，其特征是电路分两路，一路控制电磁弹射器模块，一路控制抽气泵。吸放气程控模块通过无线信号与移动控制系统实现信号交互。

6.根据权利要求4所述的一种多功能高空玻璃外墙清洁机器人，所述电磁继电器模块，其外形特征是通孔状的电磁铁，与移动杆自交垂直连接，电磁铁外部缠绕导线，通过导线与吸放气程控模块连接。通电时，与金属制外壳吸盘的表面材料形成强力作用，将金属制外壳吸盘抬起。

7.根据权利要求1的一种多功能高空玻璃外墙清洁机器人，所述自动化清洁系统包括：小球回收器、小球发射器以及小球清洁器。

8.根据权利要求7的一种多功能高空玻璃外墙清洁机器人，所述小球清洁器其特征在于清洁小盒上端连有两软管。软管一端与泵机连接，一端插入清洁小盒，作为清洁试剂的收集、释放管道。过滤金属网板下端布置可控开关通道，控制小球的下落。

9.根据权利要求7的一种多功能高空玻璃外墙清洁机器人，所述小球发射器其特征在于发射装置内壁整体成球弧形，吸收器安装有吸气泵机，吸收清洁小球于高速旋转的扇叶中。高速旋转的扇叶使得小球由于离心力向扇叶边缘堆积，当扇叶旋转到小球发射口，小球由于离心力通过发射口高速击打到目标区域，打走污渍。

10.根据权利要求7的一种多功能高空玻璃外墙清洁机器人，所述小球收集器特征在于升降平台(材料为铁)，为内封闭式结构，下安置有弹簧，小球反弹进入平台后，电磁铁断电，平台受弹簧弹力达到目标平面。小球进入通风管道，管道一侧布有一风机吹动清洁小球，进入清洁小盒装置内。