CN109907689A - 一种攀爬式的高空擦玻璃机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种攀爬式的高空擦玻璃机器人。本发明的目的在于提供一种新型机器人。本发明包括底盘，用于实现攀爬的爬行机构，用于实现清洁功能的可动的清洁装置，吸盘吸附点清洁装置，用于控制的控制装置，爬行机构包括两组机械臂和用于固定机器人的真空吸盘，每组机械臂包括三个结构相同的机械臂，两组机械臂相互间隔安装在底盘上，机械臂各组成结构均可以各自调整，通过这种多关节各自调整的机制提升了机器人灵活性，可动清洁装置可以对所需清理的玻璃幕墙进行高效的清理，本发明具有较强的跨越障碍和清洁能力可以在高层建筑玻璃幕墙上爬行并对其进行清洁。

Description

一种攀爬式的高空擦玻璃机器人

技术领域

本发明涉及一种攀爬式的高空擦玻璃机器人。

背景技术

伴随着社会的快速发展，各种各样高层建筑以及超高层建筑逐渐增多，为增强建筑美观、采光性等，外墙往往采用玻璃幕墙形式，为保证玻璃幕墙透光、美观等特点，玻璃幕墙需要定期进行清洗。目前，所采用的清洁设备以升降平台、吊篮等传统的人工清洁设备，自动化设备较少。而传统的人工清洁设备来清洁高层以及超高层建筑物的玻璃幕墙，不仅危险性高而且成本高、效率低，另外现在部分玻璃幕墙具有特殊结构使得传统的人工清洁设备无法进行清洁； 现有的自动化设备以整体吸附在玻璃幕墙上移动并进行清洁的机器人为主，但这种清洁装置存在造价高、对所清洁环境要求高、工作效率低等不足。因此研究一种可以替代传统的人工清洁设备的安全高效，节能环保的、适应玻璃幕墙结构的自动清洁机器人，非常有现实意义。

发明内容

本发明提供一种攀爬式高空擦玻璃机器人，其具备较强的跨越障碍能力和清洁能力，能够安全、高效的解决各种结构的高层建筑玻璃幕墙的清洁问题，其组成包括一个底盘1，用于实现攀爬的爬行机构2，用于实现清洁功能的可动的清洁装置3，用于清洁吸盘吸附点的吸盘吸附点清洁装置4，用于对以上所述装置的控制装置5，爬行机构2包括两组用于爬行的机械臂6和用于固定机器人的真空吸盘7。

作为本发明进一步的优选方案，爬行机构包括两组用于爬行的机械臂6和真空吸盘7，机械臂6包括第一舵机601、第二舵机602、第三舵机603、第一支架604、第二支架605、真空吸盘固定支架606和吸盘吸附点清洁装置固定支架607；第一舵机601组装在底盘1的机械臂固定支架105上，可以驱动第一支架604进行水平方向转动，第二舵机602组装在第一支架604上可驱动第二支架605进行竖直方向转动，并且通过第二舵机602连接使第二支架605可以随第一支架604一起运动，组装在第二支架605上的第三舵机603可驱动真空吸盘固定支架606和吸盘吸附点清洁装置固定支架607可进行竖直方向转动，并且通过第三舵机603连接使真空吸盘固定支架606和吸盘吸附点清洁装置固定支架607可以随第二支架605一起运动；两组装有真空吸盘7和吸盘吸附点清洁装置4的机械臂6相互间隔安装在底盘1的机械臂固定支架105上，两组机械臂6交替安装，使每组机械臂6的三个机械臂6呈三角形分布，两组机械臂6驱动六个真空吸盘7在玻璃幕墙上交替吸附，在控制装置5的控制下整个结构自由度保持一致，机器人可以在玻璃幕墙上稳定的进行灵活的六足爬行而不会从玻璃幕墙上掉落；机械臂6的第一舵机601、第二舵机602、第三舵机603、第一支架604、第二支架605、真空吸盘固定支架606和吸盘吸附点清洁装置的固定支架607等结构均可以各自调整，通过这种多关节各自调整的机制提升了机器人灵活性和对不同结构玻璃幕墙的适用性，可以实现在不同结构的玻璃幕墙上爬行。

作为本发明进一步的优选方案，所述真空吸盘7组装在机械臂的真空吸盘固定支架606上，电机703可在控制装置5的控制下驱动螺杆702完成向上、向下运动，然后螺杆702运动时带动固定外缘固定的吸盘701实现真空吸盘7的吸附固定和松开等过程。

作为本发明进一步的优选方案，所述吸盘吸附点清洁装置组装4在机械臂6的吸盘吸附点清洁装置固定支架607上，电机402驱动清洁刷401转动，吸盘吸附点清洁装置固定支架607位于真空吸盘固定支架606的下方，吸盘吸附点清洁装置4要比真空吸盘7先接触玻璃幕墙，可以在真空吸盘7吸附之前对真空吸盘7即将吸附的位点进行清洁，使真空吸盘7吸附的更牢固。

作为本发明进一步的优选方案，所述可动清洁装置3，在控制装置5的控制下，舵机303可以驱动清洗盘支架304实现竖直方向的运动，可以使清洗盘302与玻璃幕墙之间的距离发生改变时保证清洗盘302与玻璃幕墙紧密接触，电机301可以驱动清洗盘302实现正反向转动、停止转动、调节速度等过程，使清洗盘302实现对玻璃幕墙的清洁。

作为本发明进一步的优选方案，所述控制装置5通过输入PLC 程序或单片机程序，实现对所述装置的控制。

附图说明

以下为结合附图和实施例对本发明做出的进一步描述。

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明原理示意图。

图3为可动的清洁装置结构3示意图。

图4为真空吸盘结构7示意图。

图5为吸盘吸附点清洁装置结构4示意图。

图6为对两组机械臂6安装方式的示意图。

具体实施方案

参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6，本实施方法的一种攀爬式的高空擦玻璃机器人，其组成包括：底盘1、爬行机构2、可动的清洁装置3、吸盘吸附点清洁装置4、控制装置5，所述爬行机构2包括两组用于爬行的机械臂6和用于固定机器人的真空吸盘7，真空吸盘7组装在机械臂6的真空吸盘固定支架606上，每组机械臂6包括三个结构相同的机械臂6，两组机械臂6相互间隔安装在底盘1上的机械臂固定支架105。

参阅图1，机械臂6包括第一舵机601，第二舵机602，第三舵机603，第一支架604，第二支架605及真空吸盘固定支架606和吸盘吸附点的清洁装置的固定支架607，第一舵机601组装在底盘1的机械臂6固定支架105上，可以驱动第一支架604进行水平方向转动，第二舵机602组装在第一支架604上可驱动第二支架605进行竖直方向转动，并且通过第二舵机602连接使第二支架605可以随第一支架604一起运动，组装在第二支架605上的第三舵机603可驱动真空吸盘固定支架606和吸盘吸附点清洁装置固定支架607可进行竖直方向转动，并且通过第三舵机603连接使真空吸盘固定支架606和吸盘吸附点清洁装置固定支架607可以随第二支架605一起运动，两组机械臂6驱动六个真空吸盘7在玻璃幕墙上交替吸附，机械臂6的第一舵机601，第二舵机602，第三舵机603，第一支架604，第二支架605及真空吸盘固定支架606和吸盘吸附点的清洁装置的固定支架607均可以各自调整，通过这种多关节各自调整的机制提升了机器人灵活性和对不同结构玻璃幕墙的适用性。

参阅图2，控制装置5通过PLC 程序或者单片机程序控制底盘1、爬行机构2、可动的清洁装置3、吸盘吸附点清洁装置4等结构的原理。

参阅图3，可动的清洁装置3由电机301、清洗盘302、舵机303、清洗盘固定支架304、舵机固定支架305组成，在控制系统5的控制下，可以通过舵机303驱动清洗盘支架304实现清洗盘302竖直方向运动，通过电机301驱动清洗盘302转动。

参阅图4，真空吸盘7由吸盘701、螺杆702、电机703组成，电机在控制装置5的控制下电机703可驱动螺杆702完成向上、向下运动，然后螺杆7-2驱动外端固定的吸盘701实现吸附固定和松开等过程。

参阅图5，吸盘吸附点清洁装置4由清洁刷401和电机402，电机402可以驱动清洁刷401转动实现清洁过程，吸盘吸附点清洁装置固定支架607位于吸盘固定支架606的下方，吸盘吸附点清洁装置4要比真空吸盘7先接触玻璃幕墙，可以在真空吸盘7吸附之前对真空吸盘7即将吸附的位置进行清洁。

参阅图6，两组机械臂6相互间隔安装在底盘1上是指两机械臂组6的机械臂6交替安装，使每组机械臂6的三个机械臂6成三角形分布，这样的分布使得机器人在运动时可以保持机器人在工作时不脱落。

工作原理：机器人运动时首先第一组机械臂6上的真空吸盘7松开机械臂6抬起，第二组机械臂6保持真空吸盘7吸附固定在玻璃幕墙上使机器人固定，然后抬起的机械臂6运动到下一位置，在放下时吸盘吸附点清洁装置4先接触玻璃幕墙并对玻璃幕墙进行清洁，之后真空吸盘7吸附固定在玻璃幕墙上，此时机器人六只机械臂6的真空吸盘7均吸附固定在玻璃幕墙上，然后第二组机械臂6上的真空吸盘7松开机械臂抬起，第一组机械臂6上的真空吸盘7吸附固定在玻璃幕墙上使机器人固定玻璃幕墙上，然后第二组机械臂6运动到下一位置，放下时吸盘吸附点清洁装置4先接触玻璃幕墙并对其进行清洁，之后真空吸盘7吸附固定在玻璃幕墙上，此时六只机械臂6上的真空吸盘7均吸附固定在玻璃幕墙上，这样一个运动循环结束，若需要继续运动则重复运行上述过程；在控制装置5的控制下通过改变机械臂6 运动方向，重复上述过程便可以完成前进、后退、左转、右转、跨越障碍的运动，实现灵活的六只爬行。

通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，应由各权利要求限定之。

Claims (7)

1.一种攀爬式的高空擦玻璃机器人，其特征在于：其包括一个底盘（1）、爬行机构（2）、可动的清洁装置（3）、吸盘吸附点清洁装置（4）、控制装置（5），爬行机构（2）包括两组用于爬行的机械臂（6）和用于固定机器人的真空吸盘（7）。

2.根据权利要求1所述的攀爬式高空擦玻璃机器人，其特征在于：所述底盘（1）包括用于观测的摄像头（101）、可动的摄像头固定支架（102）、电池（103）、电池固定支架（104）、六个机械臂（6）固定支架（105）、可动的清洁装置固定支架（106）及控制装置固定支架（107），所述摄像头（101）安装在可动的摄像头支架（102）上，摄像头支架（102）可以在控制装置（5）的控制下转动，实现摄像头（101）的转动，电池（103）装在电池固定支架（104），爬行机构（2）的六只机械臂（6）装在机械臂固定支架（105）上，控制装置（5）装在控制装置固定支架上（107）并控制爬行机构（2）、可动清洁装置（3）、洗盘吸附点清洁装置（4）的结构。

3.根据权利要求1所述的攀爬式高空擦玻璃机器人，其特征在于：所述机械臂（6），每组机械臂（6）包括第一舵机（601）、第二舵机（602）、第三舵机（603）、第一支架（604）、第二支架（605）、真空吸盘固定支架（606）、吸盘吸附点清洁装置固定支架（607），第一舵机（601）组装在底盘（1）的机械臂固定支架上（105）可以驱动第一支架（604）进行水平方向转动，组装在第一支架（604）上的第二舵机（602）可驱动第二支架（605）进行竖直方向转动，并与第一舵机（601）及第一支架（6-4）相配合，组装在第二支架（605）上的第三舵机（603）可驱动真空吸盘固定支架（606）和吸盘吸附点清洁装置固定支架（607）可进行竖直方向转动，并与第二舵机（602）及第二支架（605）相配合，用于固定机器人的真空吸盘（7）组装在机械臂（6）的真空吸盘固定支架（606）上，用于清洁真空吸盘（7）即将吸附位点的吸盘吸附点清洁装置（4）装在机械臂（6）的吸盘吸附点清洁装置固定支架（607）上，两组机械臂（6）相互间隔安装在底盘（1）的机械臂固定支架（105）上，两组机械臂（6）交替安装，使每组机械臂（6）三个机械臂（6）成三角形分布，保证机器人稳定爬行。

4.根据权利要求1所述的攀爬式高空擦玻璃机器人，其特征在于：所述真空吸盘（7），包括吸盘（701）、螺杆（702）、电机（703），电机（703）在控制装置（5）的控制下可驱动螺杆（702）完成向上、向下运动，之后螺杆（702）驱动外端固定的吸盘（701）实现吸附固定和松开等过程。

5.根据权利要求1所述的攀爬式高空擦玻璃机器人，其特征在于：所述可动的清洁装置（3）其包括电机（301）、清洗盘（302）、舵机（303）、清洗盘固定支架（304）、舵机固定支架（305），电机（301）与清洗盘（302）装在清洗盘固定支架（304）上，电机（301）可驱动清洗盘（302）实现正反向转动、停止转动、调节速度等过程，舵机（303）固定在舵机固定支架（305），舵机（303）可驱动清洗盘固定支架（304）在竖直方向运动，从而实现清洗盘（302）紧贴玻璃幕墙。

6.根据权利要求1所述的攀爬式高空擦玻璃机器人，其特征在于：所述吸盘吸附点清洁装置（4），包括清洁刷（401）和电机（402），吸盘吸附点清洁装置固定支架(607)位于真空吸盘固定支架（606）的下方，吸盘吸附点清洁装置（4）要在真空吸盘（7）之前接触玻璃幕墙，在真空吸盘（7）吸附之前对真空吸盘7即将吸附的位点进行清洁。

7.根据权利要求1所述的攀爬式高空擦玻璃机器人，其特征在于：所述控制装置（5）由PLC 或单片机构成，通过输入编制的PLC 程序或者单片机程序实现对所述各装置的控制。