CN110089972B - 平面运动的幕墙清洁机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

平面运动的幕墙清洁机器人，本发明涉及机器人技术领域；它包含平面运动机构、清洁机构、连接支架结构和电气控制箱；其中平面运动机构由两个同圆心且轴对称设置的半圆形状的气缸吸盘组合式机构构成，两个气缸吸盘组合式机构均固定在连接支架结构的左右两侧；清洁机构固定在连接支架结构的前端，电气控制箱固定在连接支架结构的后端。其基于气缸真空吸盘组件的平面运动幕墙清洁机器人在保证了运动速度的同时，无需依靠人力使用缆绳移动机器人，具有机器人自身吸附在工作表面的能力，两个同圆心且轴对称的单层板结构还实现了机器人重量的大幅降低，提高轻便型。

Description

平面运动的幕墙清洁机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及平面运动的幕墙清洁机器人。

背景技术

目前，全国98％以上的高空外墙作业以人力作业为主。其具有明显的成本增高、作业危险系数高、工作效率低等痛点；整个行业也面临着人力成本趋高、人员流动率高、能源成本提升等问题。因此，用幕墙清洁机器人来代替“蜘蛛人”作业是行业及社会发展的必然趋势。

目前用机器人代替人力进行高空清洁市场尚处于萌芽阶段，近几年，数家公司已通过时间积淀完成了产品的初步研发或试用；但仍然存在着两大核心问题需要解决与优化：1、产品安全性；2、产品适用性，使得难以实现产品的真正商业化运用。如何做到高安全、高效率、低成本及易使用，成为目前高空清洁机器人行业的发展方向。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的平面运动的幕墙清洁机器人，其基于气缸真空吸盘组件的平面运动幕墙清洁机器人在保证了运动速度的同时，无需依靠人力使用缆绳移动机器人，具有机器人自身吸附在工作表面的能力，两个同圆心且轴对称的单层板结构还实现了机器人重量的大幅降低，提高轻便型。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含平面运动机构、清洁机构、连接支架结构和电气控制箱；其中平面运动机构由两个同圆心且轴对称设置的半圆形状的气缸吸盘组合式机构构成，两个气缸吸盘组合式机构均固定在连接支架结构的左右两侧；清洁机构固定在连接支架结构的前端，电气控制箱固定在连接支架结构的后端；

上述气缸吸盘组合式机构由单层底板、滑动轨道、电机减速器总成、气路旋转接头、灯带、传动同步带、腿式吸附结构、腿式吸附结构连接件、主动轮、主同步带、带张紧轮、双子组合轮、电气旋转机构、从动轮构成；其中单层底板与连接支架结构连接固定，单层底板的外边缘一体成型有滑动轨道，且滑动轨道的上下边缘分别露设于单层底板的上下表面设置；腿式吸附结构通过腿式吸附结构连接件滑动设置在滑动轨道上；电机减速器总成穿设在单层底板中，且利用电机支架与单层底板连接，电机减速器总成的输出端穿过单层底板后，与主动轮连接，主动轮通过主同步带与带张紧机构传动连接，带张紧机构固定在单层底板的底表面上，且带张紧机构与双子组合轮连接，双子组合轮通过传动同步带与数个从动轮传动连接，数个从动轮均旋接在单层底板底表面的外围，数个从动轮与双子组合轮以及传动同步带所构成的整体结构形状与单层底板的结构形状相同；电气旋转机构固定在单层底板的底表面；单层底板的上表面还通过固定架固定有灯带，且灯带所围成的形状与单层底板的结构性状相同，位于灯带内围的单层底板的上表面上固定有气路旋转接头；

上述腿式吸附结构由吸附滑台气缸、电磁阀、接线盒、真空过滤器、真空吸盘座、真空吸盘、气路三通转接头、红外传感器、真空发生器构成；吸附滑台气缸的输出端与真空吸盘座连接，真空吸盘座的底部连接有真空吸盘，电磁阀固定在吸附滑台气缸的顶部，且气路三通转接头中的一个接头通过气管与电磁阀连接，电磁阀分别通过气管与吸附滑台气缸、真空发生器连接，且电磁阀通过电线与接线盒中的电源连接，真空发生器通过气管与真空过滤器连接，真空过滤器通过气管与真空吸盘座连接，真空过滤器通过支架固定在吸附滑台气缸的前侧面，真空发生器固定在接线盒的前侧面侧边，接线盒的前侧面固定在吸附滑台气缸的背面上；所述的气路三通转接头和红外传感器均固定在腿式吸附结构连接件中的滑动固定架的顶部，滑动固定架的背面与吸附滑台气缸的侧壁连接固定，吸附滑台气缸与滑动固定架连接的一侧壁通过连接杆与传动同步带的外壁连接固定；所述的红外传感器与灯带红外传感连接，且红外传感器与电磁阀控制连接；数个腿式吸附结构之间的气路三通转接头利用气管首尾贯通连接，其中，位于同一个单层底板上的数个腿式吸附结构中的其中一个气路三通转接头的一个接口通过气管与电气控制箱中的气源连接；

上述腿式吸附结构连接件还包含滑动滚轮、滑动支撑架、滑动支撑轴承；上述滑动固定架为横置的“U”形结构，其内部上下两壁的内外均对称旋接有数个滑动滚轮，滑动轨道活动垂直插设在上下两壁的滑动滚轮之间，且上壁内外对称设置的数个滑动滚轮分别贴设于滑动轨道的上边缘的外壁和内壁；下壁内外对称设置的数个滑动滚轮分别贴设于滑动轨道的下边缘的外壁和内壁；滑动固定架的上下两壁的左右边缘均对称设置有滑动支撑架，滑动固定架的上下两壁的中部开槽内均旋接有滑动支撑轴承，位于上壁的滑动支撑架以及滑动支撑轴承均抵设在滑动轨道的顶壁，位于下壁的滑动支撑架以及滑动支撑轴承均抵设在滑动轨道的底壁；

上述清洁机构由高度调整底盘、高度滑台气缸、连杆、第一固定座、第二固定座、毛刷主动轮、毛刷同步带、毛刷从动轮、清洁毛刷、清洁机构电磁阀、清洁机构电机座和喷水管构成；高度调整底盘与连接支架结构的前端连接固定，高度调整底盘的背面固定有清洁机构电磁阀，清洁机构电磁阀的出气端通过气管与高度滑台气缸连接，高度滑台气缸的输出端分别固定在高度调整底盘前部的气缸支架上，且高度滑台气缸的前侧壁与连杆连接，连杆的左右两端分别连接有第二固定座和清洁机构电机座，清洁机构电机座的右端连接有第一固定座，同时，清洁机构电机座内的电机输出端与毛刷主动轮连接，毛刷主动轮通过毛刷同步带与毛刷从动轮传动连接，毛刷从动轮套接固定在清洁毛刷中转轴的右端，且清洁毛刷中的转轴的左右两端分别旋接在第二固定座和第一固定座中；上述喷水管的下壁连接有若干个喷水头，且喷水管的两端分别通过管连接件固定在第一固定座和第二固定座上，且喷水管设置于清洁毛刷的前侧位置处，同时喷水管的一端与设置于电气控制箱内的水箱连接。

上述清洁机构电磁阀的进气端通过气管与电气控制箱中的气源连接，其电控端通过线路与电气控制箱中的电源连接。

进一步地，所述的传动同步带的外壁固定有数个螺纹连接部，该螺纹连接部与吸附滑台气缸上的连接杆螺纹连接固定。

进一步地，所述的清洁毛刷的外部罩设有毛刷罩壳，该毛刷罩壳的两端分别固定在第一固定座和第二固定座上。

进一步地，所述的连杆由第一连杆、第二连杆、第三连杆和连接法兰构成，第二连杆的左右两端分别通过连接法兰连接有第一连杆和第三连杆，且第二固定座固定在第一连杆的左端，清洁机构电机座固定在第三连杆的右端；连接法兰固定在高度滑台气缸的前侧壁上。

本发明的工作原理：

1、直线运动：

1.1、幕墙清洁机器人先处于初始状态，接着平面运动机构中滑动轨道中的直线部上的所有腿式吸附结构均吸附在工作面上，使滑动轨道中的弧形部上的所有腿式吸附结构不进行吸附，两个气缸吸盘组合式机构中的两个电机减速器总成反向等速转动，通过带动主动轮转动，从而带动主同步带转动，进而使双子组合轮带动传动同步带运动；

1.2、由于直线部的所有腿式吸附结构均吸附着工作面，固定不动，传动同步带始终与腿式吸附结构上的连接杆连接固定，故而，传动同步带能够经由主动轮、主同步带、双子组合轮、从动轮带动由气缸吸盘组合式机构组成的平面运动机构整体相对于工作面直线移动；运动过程中，会不停地有腿式吸附结构进入直线部和弧形部，通过红外传感器接收到直线部的灯带发出的信号控制，不断地使进入直线部的腿式吸附结构进行吸附于工作表面，同时使进入弧形部的腿式吸附结构不进行吸附，如此循环，实现了整个爬壁机器人的直线运动；

1.3、通过分别逆转两个电机减速器总成的转向，能够实现幕墙清洁机器人的前进或后退的切换；

2、转向运动：

2.1、整个幕墙清洁机器人先处于初始状态，接着使弧形部的所有腿式吸附结构均吸附在工作面上，使直线部的所有腿式吸附结构不进行吸附；两个电机减速器总成同向等速转动，通过带动主动轮转动，带动主同步带转动，从而使双子组合轮带动传动同步带运动，由于弧形部的所有腿式吸附结构均吸附于工作面，固定不动，所以传动同步带的转动使整个幕墙清洁机器人相对于工作面产生绕两个半圆形单层底板的圆心的转向运动，运动过程中，会不停地有腿式吸附结构进入直线部和弧形部，通过红外传感器接收到直线部上灯带发出的红外信号控制，不断地使进入弧形部的腿式吸附结构进行吸附，使进入直线部的腿式吸附结构真空破坏不进行吸附，如此循环，实现了整个幕墙清洁机器人的转向运动；

2.2、通过调整电机减速器总成的转动方向，能够调整幕墙清洁机器人向左或向右转向的方向；

3、幕墙清洁机器人的直线运动和转动运动的转换：

3.1、直线运动要转换为转向运动时，两个电机减速器总成停止转动，进而整个幕墙清洁机器人停止运动，接着使全部腿式吸附结构吸附在工作面，然后使直线部的腿式吸附结构不进行吸附，进而开始转动运动；

3.2、转动运动要转换为直线运动时，两个电机减速器总成停止转动，进而整个爬壁机器人停止运动，接着使全部腿式吸附结构吸附在工作面，然后使弧形部上的腿式吸附结构不进行吸附，进而开始直线运动。

4、清洁过程：

整个幕墙清洁机器人的清洁机构先处于初始状态，即高度滑台气缸处于未伸出状态，接着当幕墙清洁机器人的爬行机构处于直行前进状态下，通过控制清洁机构电磁阀，高度滑台气缸进而工作伸出，清洁毛刷与工作面接触，通过设置于清洁机构电机座中的电机旋转，带动毛刷主动轮转动，通过毛刷同步带带动毛刷从动轮，从而带动清洁毛刷进行转动，同时喷水管上的若干喷头喷出清水或清洁液配合清洁毛刷的清洁转动，清洁毛刷的转动方向为沿幕墙清洁机器人的平面运动机构处于直行前进方向自内向外的旋转方向；直线运动要转换为转向运动时，清洁机构电磁阀控制高度滑台气缸收回，清洁毛刷与工作面分离，停止清洁工作；转动运动要转换为直线运动时，清洁机构电磁阀控制高度滑台气缸伸出，清洁毛刷与工作面接触，进而开始清洁机构的清洁工作。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种平面运动的幕墙清洁机器人，其基于气缸真空吸盘组件的平面运动幕墙清洁机器人在保证了运动速度的同时，无需依靠人力使用缆绳移动机器人，具有机器人自身吸附在工作表面的能力，两个同圆心且轴对称的单层板结构还实现了机器人重量的大幅降低，提高轻便型，本发明具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构剖示意图。

图2是本发明中连接支架结构的结构示意图。

图3是本发明中气缸吸盘组合式机构的结构示意图。

图4是本发明中单层底板的上表面中的零部件分布结构示意图。

图5是本发明中单层底板的下表面中零部件的分布结构示意图。

图6是本发明中对称设置的两个单层底板的结构示意图。

图7是本发明中腿式吸附结构连接件的结构示意图。

图8是本发明中腿式吸附结构的结构示意图。

图9是本发明的立体结构图。

图10是本发明中清洁机构的结构示意图。

附图标记说明：

气缸吸盘组合式机构1、单层底板1-1、滑动轨道1-2、直线部1-2-1、弧形部1-2-2、电机减速器总成1-3、气路旋转接头1-4、灯带1-5、传动同步带1-6、螺纹连接部1-7、腿式吸附结构1-8、吸附滑台气缸1-8-1、电磁阀1-8-2、接线盒1-8-3、真空过滤器1-8-4、真空吸盘座1-8-5、真空吸盘1-8-6、气路三通转接头1-8-7、红外传感器1-8-8、真空发生器1-8-9、腿式吸附结构连接件1-9、滑动固定架1-9-1、滑动滚轮1-9-2、滑动支撑架1-9-3、滑动支撑轴承1-9-4、主动轮1-10、主同步带1-11、带张紧机构1-12、双子组合轮1-13、电气旋转机构1-14、从动轮1-15、连接杆1-16、清洁机构2、高度调整底盘2-1、高度滑台气缸2-2、连杆2-3、第一连杆2-3-1、第二连杆2-3-2、第三连杆2-3-3、连接法兰2-3-4、第一固定座2-4、第二固定座2-5、毛刷主动轮2-6、毛刷同步带2-7、毛刷从动轮2-8、清洁毛刷2-9、清洁机构电磁阀2-10、清洁机构电机座2-11、喷水管2-12、毛刷罩壳2-13、连接支架结构3、电气控制箱4。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

参看如图1-图10所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含平面运动机构、清洁机构2、连接支架结构3和电气控制箱4；其中平面运动机构由两个同圆心且轴对称设置的半圆形状的气缸吸盘组合式机构1构成，两个气缸吸盘组合式机构1均螺栓连接固定在连接支架结构3的左右两侧；清洁机构2螺栓连接固定在连接支架结构3的前端，电气控制箱4(电气控制箱4内包含了电源和气源)螺栓连接固定在连接支架结构3的后端；

上述气缸吸盘组合式机构1由单层底板1-1、滑动轨道1-2、电机减速器总成1-3、气路旋转接头1-4、灯带1-5、传动同步带1-6、腿式吸附结构1-8、腿式吸附结构连接件1-9、主动轮1-10、主同步带1-11、带张紧机构1-12、双子组合轮1-13、电气旋转机构1-14、从动轮1-15构成；其中单层底板1-1与连接支架结构3连接固定，单层底板1-1的外边缘一体成型有滑动轨道1-2，且滑动轨道1-2的上下边缘分别露设于单层底板1-1的上下表面设置；腿式吸附结构1-8通过腿式吸附结构连接件1-9滑动设置在滑动轨道1-2上；电机减速器总成1-3穿设在单层底板1-1中，且利用电机支架与单层底板1-1连接，电机减速器总成1-3的输出端穿过单层底板1-1后，与主动轮1-10连接，主动轮1-10通过主同步带1-11与带张紧机构1-12传动连接，带张紧机构1-12固定在单层底板1-1的底表面上，且张紧机构1-12与双子组合轮1-13连接，双子组合轮1-13通过传动同步带1-6与数个从动轮1-15传动连接，数个从动轮1-15均旋接在单层底板1-1底表面的外围，数个从动轮1-15与双子组合轮1-13以及传动同步带1-6所构成的整体结构形状与单层底板1-1的结构形状相同；电气旋转机构1-14固定在单层底板1-1的底表面；单层底板1-1的上表面还通过固定架固定有灯带1-5，且灯带1-5所围成的形状与单层底板1-1的结构性状相同，位于灯带1-5内围的单层底板1-1的上表面上固定有气路旋转接头1-4；

上述腿式吸附结构1-8由吸附滑台气缸1-8-1、电磁阀1-8-2、接线盒1-8-3、真空过滤器1-8-4、真空吸盘座1-8-5、真空吸盘1-8-6、气路三通转接头1-8-7、红外传感器1-8-8、真空发生器1-8-9构成；吸附滑台气缸1-8-1的输出端与真空吸盘座1-8-5连接，真空吸盘座1-8-5的底部连接有真空吸盘1-8-6，电磁阀1-8-2固定在吸附滑台气缸1-8-1的顶部，且气路三通转接头1-8-7中的一个接头通过气管与电磁阀1-8-2连接，电磁阀1-8-2分别通过气管与吸附滑台气缸1-8-1、真空发生器1-8-9连接，且电磁阀1-8-2通过电线与接线盒1-8-3中的电源连接，真空发生器1-8-9通过气管与真空过滤器1-8-4连接，真空过滤器1-8-4通过气管与真空吸盘座1-8-5连接，真空过滤器1-8-4通过支架固定在吸附滑台气缸1-8-1的前侧面，真空发生器1-8-9固定在接线盒1-8-3的前侧面侧边，接线盒1-8-3的前侧面固定在吸附滑台气缸1-8-1的背面上；所述的气路三通转接头1-8-7和红外传感器1-8-8均固定在腿式吸附结构连接件1-9中的滑动固定架1-9-1的顶部，滑动固定架1-9-1的背面与吸附滑台气缸1-8-1的侧壁连接固定，吸附滑台气缸1-8-1与滑动固定架1-9-1连接的一侧壁通过连接杆1-16与传动同步带1-6外壁的螺纹连接部1-7连接固定(该连接杆1-16可以通过铰接、卡合乃至磁性连接等方式与螺纹连接部11连接，连接杆1-16的另一端固定在吸附滑台气缸1-8-1的侧壁上)；所述的红外传感器1-8-8与灯带1-5红外传感连接，且红外传感器1-8-8与电磁阀1-8-2控制连接；数个腿式吸附结构1-8之间的气路三通转接头1-8-7利用气管首尾贯通连接，其中，位于同一个单层底板1-1上的数个腿式吸附结构1-8中的其中一个气路三通转接头1-8-7的一个接口通过气管与电气控制箱4中的气源连接(该气源为空压机，本具体实施方式中，通过空压机引出一路主气路分成两路分别通过气路三通转接头1-8-7为左右对称的两个单层底板1-1上的腿式吸附结构1-8供给压缩空气，同理电路通过电气旋转机构1-14的电滑环为腿式吸附结构1-8供电，从而平面运动机构能够利用腿式吸附结构1-8的吸附动作而吸附于工作面；一路中的压缩空气和电路信号分别通过气路三通转接头1-8-7和电气旋转机构1-14的电滑环与同一个单层底板1-1上其中一个腿式吸附结构1-8相连接，该单层底板1-1上每相邻的两个腿式吸附结构1-8通过通气管和电线两两相连，其中通气管经由气路三通转接头1-8-7的两个通气口实现一个单层底板1-1中的所有腿式吸附结构1-8的压缩空气相通共用，气路三通转接头1-8-7的另一个通气口则为各自腿式吸附结构1-8中的吸附滑台气缸1-8-1和真空发生器1-8-9供气，同理电信号也是通过这种方式进行工作，为所有腿式吸附结构1-8供电)；

上述腿式吸附结构连接件1-9还包含滑动滚轮1-9-2、滑动支撑架1-9-3、滑动支撑轴承1-9-4；上述滑动固定架1-9-1为横置的“U”形结构，其内部上下两壁的内外均对称旋接有数个滑动滚轮1-9-2，滑动轨道1-2活动垂直插设在上下两壁的滑动滚轮1-9-2之间，且上壁内外对称设置的数个滑动滚轮1-9-2分别贴设于滑动轨道1-2的上边缘的外壁和内壁；下壁内外对称设置的数个滑动滚轮1-9-2分别贴设于滑动轨道1-2的下边缘的外壁和内壁；滑动固定架1-9-1的上下两壁的左右边缘均对称设置有滑动支撑架1-9-3，滑动固定架1-9-1的上下两壁的中部开槽内均旋接有滑动支撑轴承1-9-4，位于上壁的滑动支撑架1-9-3以及滑动支撑轴承1-9-4均抵设在滑动轨道1-2的顶壁，位于下壁的滑动支撑架1-9-3以及滑动支撑轴承1-9-4均抵设在滑动轨道1-2的底壁，腿式吸附结构1-8在腿式吸附结构连接件1-9与滑动轨道1-2的配合作用下，沿着单层底板1-1的外周滑动移动；

上述清洁机构2由高度调整底盘2-1、高度滑台气缸2-2、连杆2-3、第一固定座2-4、第二固定座2-5、毛刷主动轮2-6、毛刷同步带2-7、毛刷从动轮2-8、清洁毛刷2-9、清洁机构电磁阀2-10、清洁机构电机座2-11和喷水管2-12构成；高度调整底盘2-1与连接支架结构3的前端连接固定，高度调整底盘2-1的背面固定有清洁机构电磁阀2-10，清洁机构电磁阀2-10的出气端通过气管与高度滑台气缸2-2连接，高度滑台气缸2-2的输出端分别固定在高度调整底盘2-1前部的气缸支架上，且高度滑台气缸2-2的前侧壁与连杆2-3连接，连杆2-3的左右两端分别连接有第二固定座2-5和清洁机构电机座2-11，清洁机构电机座2-11的右端连接有第一固定座2-4，同时，清洁机构电机座2-11内的电机输出端与毛刷主动轮2-6连接，毛刷主动轮2-6通过毛刷同步带2-7与毛刷从动轮2-8传动连接，毛刷从动轮2-8套接固定在清洁毛刷2-9中转轴的右端，且清洁毛刷2-9中的转轴的左右两端分别旋接在第二固定座2-5和第一固定座2-4中；上述喷水管2-12的下壁连接有若干个喷水头，且喷水管2-12的两端分别通过管连接件固定在第一固定座2-4和第二固定座2-5上，且喷水管2-12设置于清洁毛刷2-9的前侧位置处，同时喷水管2-12的一端与设置于电气控制箱4内的水箱连接。

上述清洁机构电磁阀2-10的进气端通过气管与电气控制箱4中的气源连接，其电控端通过线路与电气控制箱4中的电源连接。

进一步地，所述的清洁毛刷2-9的外部罩设有毛刷罩壳2-13，该毛刷罩壳2-13的两端分别固定在第一固定座2-4和第二固定座2-5上。

进一步地，所述的连杆2-3由第一连杆2-3-1、第二连杆2-3-2、第三连杆2-3-3和连接法兰2-3-4构成，第二连杆2-3-2的左右两端分别通过连接法兰2-3-4连接有第一连杆2-3-1和第三连杆2-3-3，且第二固定座2-5固定在第一连杆2-3-1的左端，清洁机构电机座2-11固定在第三连杆2-3-3的右端；连接法兰2-3-4固定在高度滑台气缸2-2的前侧壁上。

本发明的工作原理：

1、直线运动：

1.1、幕墙清洁机器人先处于初始状态，接着平面运动机构中滑动轨道1-2中的直线部1-2-1上的所有腿式吸附结构1-8均吸附在工作面上，使滑动轨道1-2中的弧形部1-2-2上的所有腿式吸附结构1-8不进行吸附，两个气缸吸盘组合式机构1中的两个电机减速器总成1-3反向等速转动，通过带动主动轮1-10转动，从而带动主同步带1-11转动，进而使双子组合轮1-13带动传动同步带1-6运动；

1.2、由于直线部1-2-1的所有腿式吸附结构1-8均吸附着工作面，固定不动，传动同步带1-6始终与腿式吸附结构1-8上的连接杆连接固定，故而，传动同步带1-6能够经由主动轮1-10、主同步带1-11、双子组合轮1-13、从动轮1-15带动由气缸吸盘组合式机构1组成的平面运动机构整体相对于工作面直线移动；运动过程中，会不停地有腿式吸附结构1-8进入直线部1-2-1和弧形部1-2-2，通过红外传感器1-8-8接收到直线部1-2-1的灯带1-5发出的信号控制，不断地使进入直线部1-2-1的腿式吸附结构1-8进行吸附于工作表面，同时使进入弧形部1-2-2的腿式吸附结构1-8不进行吸附，如此循环，实现了整个爬壁机器人的直线运动；

1.3、通过分别逆转两个电机减速器总成1-3的转向，能够实现幕墙清洁机器人的前进或后退的切换；

2、转向运动：

2.1、整个幕墙清洁机器人先处于初始状态，接着使弧形部1-2-2的所有腿式吸附结构1-8均吸附在工作面上，使直线部1-2-1的所有腿式吸附结构1-8不进行吸附；两个电机减速器总成1-3同向等速转动，通过带动主动轮1-10转动，带动主同步带1-11转动，从而使双子组合轮1-13带动传动同步带1-6运动，由于弧形部1-2-2的所有腿式吸附结构1-8均吸附于工作面，固定不动，所以传动同步带1-6的转动使整个幕墙清洁机器人相对于工作面产生绕两个半圆形单层底板1-1的圆心的转向运动，运动过程中，会不停地有腿式吸附结构1-8进入直线部1-2-1和弧形部1-2-2，通过红外传感器1-8-8接收到直线部1-2-1上灯带1-5发出的红外信号控制，不断地使进入弧形部1-2-2的腿式吸附结构1-8进行吸附，使进入直线部1-2-1的腿式吸附结构1-8真空破坏不进行吸附，如此循环，实现了整个幕墙清洁机器人的转向运动；

2.2、通过调整电机减速器总成1-3的转动方向，能够调整幕墙清洁机器人向左或向右转向的方向；

要实现吸盘装置转向运动，两个气缸吸盘组合式机构1的两个单层底板1-1均需为半圆形结构，轴对称且同圆心设置，因为当弧形部1-2-2上的腿式吸附结构1-8进行吸附时，其相对于工作面是固定的，当电机减速器总成1-3工作时，整个机构开始转动，只有当弧形部1-2-2为轴对称且同心时才能实现幕墙清洁机器人的转动。

3、幕墙清洁机器人的直线运动和转动运动的转换：

3.1、直线运动要转换为转向运动时，两个电机减速器总成1-3停止转动，进而整个幕墙清洁机器人停止运动，接着使全部腿式吸附结构1-8吸附在工作面，然后使直线部1-2-1的腿式吸附结构1-8不进行吸附，进而开始转动运动；

3.2、转动运动要转换为直线运动时，两个电机减速器总成1-3停止转动，进而整个爬壁机器人停止运动，接着使全部腿式吸附结构1-8吸附在工作面，然后使弧形部1-2-2上的腿式吸附结构1-8不进行吸附，进而开始直线运动。

4、清洁过程：

整个幕墙清洁机器人的清洁机构先处于初始状态，即高度滑台气缸2-2处于未伸出状态，接着当幕墙清洁机器人的爬行机构处于直行前进状态下，通过控制清洁机构电磁阀2-10，高度滑台气缸2-2进而工作伸出，清洁毛刷2-9与工作面接触，通过设置于清洁机构电机座2-11中的电机旋转，带动毛刷主动轮2-6转动，通过毛刷同步带2-7带动毛刷从动轮2-8转动，从而带动清洁毛刷2-9进行转动，同时喷水管2-12上的若干喷头喷出清水或清洁液配合清洁毛刷2-9的清洁转动，清洁毛刷2-9的转动方向为沿幕墙清洁机器人的平面运动机构处于直行前进方向自内向外的旋转方向；直线运动要转换为转向运动时，清洁机构电磁阀2-10控制高度滑台气缸2-2收回，清洁毛刷2-9与工作面分离，停止清洁工作；转动运动要转换为直线运动时，清洁机构电磁阀2-10控制高度滑台气缸2-2伸出，清洁毛刷2-9与工作面接触，进而开始清洁机构的清洁工作。

采用上述结构后，本具体实施方式有益效果为：

1、基于气缸真空吸盘组件的平面运动幕墙清洁机器人提高了清洁工作效率，腿式吸盘组件在保证了运动速度的同时，无需依靠人力使用缆绳移动机器人，具有机器人自身吸附在工作表面的能力，实现自动化；

2、结构简单，安装方便，材料的轻量化和结构的简化实现了机器人重量的大幅降低，提高轻便型；

3、腿式吸盘组件在提供足够强大吸附力保证了幕墙清洁机器人安全性的同时，实现了成本的大幅下降。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.平面运动的幕墙清洁机器人，其特征在于：它包含平面运动机构、清洁机构(2)、连接支架结构(3)和电气控制箱(4)；其中平面运动机构由两个同圆心且轴对称设置的半圆形状的气缸吸盘组合式机构(1)构成，两个气缸吸盘组合式机构(1)均固定在连接支架结构(3)的左右两侧；清洁机构(2)固定在连接支架结构(3)的前端，电气控制箱(4)固定在连接支架结构(3)的后端；

上述气缸吸盘组合式机构(1)由单层底板(1-1)、滑动轨道(1-2)、电机减速器总成(1-3)、气路旋转接头(1-4)、灯带(1-5)、传动同步带(1-6)、腿式吸附结构(1-8)、腿式吸附结构连接件(1-9)、主动轮(1-10)、主同步带(1-11)、带张紧机构(1-12)、双子组合轮(1-13)、电气旋转机构(1-14)、从动轮(1-15)构成；其中单层底板(1-1)与连接支架结构(3)连接固定，单层底板(1-1)的外边缘一体成型有滑动轨道(1-2)，且滑动轨道(1-2)的上下边缘分别露设于单层底板(1-1)的上下表面设置；腿式吸附结构(1-8)通过腿式吸附结构连接件(1-9)滑动设置在滑动轨道(1-2)上；电机减速器总成(1-3)穿设在单层底板(1-1)中，且利用电机支架与单层底板(1-1)连接，电机减速器总成(1-3)的输出端穿过单层底板(1-1)后，与主动轮(1-10)连接，主动轮(1-10)通过主同步带(1-11)与带张紧机构(1-12)传动连接，带张紧机构(1-12)固定在单层底板(1-1)的底表面上，且带张紧机构(1-12)与双子组合轮(1-13)连接，双子组合轮(1-13)通过传动同步带(1-6)与数个从动轮(1-15)传动连接，数个从动轮(1-15)均旋接在单层底板(1-1)底表面的外围，数个从动轮(1-15)与双子组合轮(1-13)以及传动同步带(1-6)所构成的整体结构形状与单层底板(1-1)的结构形状相同；电气旋转机构(1-14)固定在单层底板(1-1)的底表面；单层底板(1-1)的上表面还通过固定架固定有灯带(1-5)，且灯带(1-5)所围成的形状与单层底板(1-1)的结构性状相同，位于灯带(1-5)内围的单层底板(1-1)的上表面上固定有气路旋转接头(1-4)；

上述腿式吸附结构(1-8)由吸附滑台气缸(1-8-1)、电磁阀(1-8-2)、接线盒(1-8-3)、真空过滤器(1-8-4)、真空吸盘座(1-8-5)、真空吸盘(1-8-6)、气路三通转接头(1-8-7)、红外传感器(1-8-8)、真空发生器(1-8-9)构成；吸附滑台气缸(1-8-1)的输出端与真空吸盘座(1-8-5)连接，真空吸盘座(1-8-5)的底部连接有真空吸盘(1-8-6)，电磁阀(1-8-2)固定在吸附滑台气缸(1-8-1)的顶部，且气路三通转接头(1-8-7)中的一个接头通过气管与电磁阀(1-8-2)连接，电磁阀(1-8-2)分别通过气管与吸附滑台气缸(1-8-1)、真空发生器(1-8-9)连接，且电磁阀(1-8-2)通过电线与接线盒(1-8-3)中的电源连接，真空发生器(1-8-9)通过气管与真空过滤器(1-8-4)连接，真空过滤器(1-8-4)通过气管与真空吸盘座(1-8-5)连接，真空过滤器(1-8-4)通过支架固定在吸附滑台气缸(1-8-1)的前侧面，真空发生器(1-8-9)固定在接线盒(1-8-3)的前侧面侧边，接线盒(1-8-3)的前侧面固定在吸附滑台气缸(1-8-1)的背面上；所述的气路三通转接头(1-8-7)和红外传感器(1-8-8)均固定在腿式吸附结构连接件(1-9)中的滑动固定架(1-9-1)的顶部，滑动固定架(1-9-1)的背面与吸附滑台气缸(1-8-1)的侧壁连接固定，吸附滑台气缸(1-8-1)与滑动固定架(1-9-1)连接的一侧壁通过连接杆(1-16)与传动同步带(1-6)的外壁连接固定；所述的红外传感器(1-8-8)与灯带(1-5)红外传感连接，且红外传感器(1-8-8)与电磁阀(1-8-2)控制连接；数个腿式吸附结构(1-8)之间的气路三通转接头(1-8-7)利用气管首尾贯通连接，其中，位于同一个单层底板(1-1)上的数个腿式吸附结构(1-8)中的其中一个气路三通转接头(1-8-7)的一个接口通过气管与电气控制箱(4)中的气源连接；

上述腿式吸附结构连接件(1-9)还包含滑动滚轮(1-9-2)、滑动支撑架(1-9-3)、滑动支撑轴承(1-9-4)；上述滑动固定架(1-9-1)为横置的“U”形结构，其内部上下两壁的内外均对称旋接有数个滑动滚轮(1-9-2)，滑动轨道(1-2)活动垂直插设在上下两壁的滑动滚轮(1-9-2)之间，且上壁内外对称设置的数个滑动滚轮(1-9-2)分别贴设于滑动轨道(1-2)的上边缘的外壁和内壁；下壁内外对称设置的数个滑动滚轮(1-9-2)分别贴设于滑动轨道(1-2)的下边缘的外壁和内壁；滑动固定架(1-9-1)的上下两壁的左右边缘均对称设置有滑动支撑架(1-9-3)，滑动固定架(1-9-1)的上下两壁的中部开槽内均旋接有滑动支撑轴承(1-9-4)，位于上壁的滑动支撑架(1-9-3)以及滑动支撑轴承(1-9-4)均抵设在滑动轨道(1-2)的顶壁，位于下壁的滑动支撑架(1-9-3)以及滑动支撑轴承(1-9-4)均抵设在滑动轨道(1-2)的底壁；

上述清洁机构(2)由高度调整底盘(2-1)、高度滑台气缸(2-2)、连杆(2-3)、第一固定座(2-4)、第二固定座(2-5)、毛刷主动轮(2-6)、毛刷同步带(2-7)、毛刷从动轮(2-8)、清洁毛刷(2-9)、清洁机构电磁阀(2-10)、清洁机构电机座(2-11)和喷水管(2-12)构成；高度调整底盘(2-1)与连接支架结构(3)的前端连接固定，高度调整底盘(2-1)的背面固定有清洁机构电磁阀(2-10)，清洁机构电磁阀(2-10)的出气端通过气管与高度滑台气缸(2-2)连接，高度滑台气缸(2-2)的输出端分别固定在高度调整底盘(2-1)前部的气缸支架上，且高度滑台气缸(2-2)的前侧壁与连杆(2-3)连接，连杆(2-3)的左右两端分别连接有第二固定座(2-5)和清洁机构电机座(2-11)，清洁机构电机座(2-11)的右端连接有第一固定座(2-4)，同时，清洁机构电机座(2-11)内的电机输出端与毛刷主动轮(2-6)连接，毛刷主动轮(2-6)通过毛刷同步带(2-7)与毛刷从动轮(2-8)传动连接，毛刷从动轮(2-8)套接固定在清洁毛刷(2-9)中转轴的右端，且清洁毛刷(2-9)中的转轴的左右两端分别旋接在第二固定座(2-5)和第一固定座(2-4)中；上述喷水管(2-12)的下壁连接有若干个喷水头，且喷水管(2-12)的两端分别通过管连接件固定在第一固定座(2-4)和第二固定座(2-5)上，且喷水管(2-12)设置于清洁毛刷(2-9)的前侧位置处，同时喷水管(2-12)的一端与设置于电气控制箱(4)内的水箱连接；

上述清洁机构电磁阀(2-10)的进气端通过气管与电气控制箱(4)中的气源连接，其电控端通过线路与电气控制箱(4)中的电源连接；

所述的传动同步带(1-6)的外壁固定有数个螺纹连接部(1-7)，该螺纹连接部(1-7)与吸附滑台气缸(1-8-1)上的连接杆螺纹连接固定；

所述的清洁毛刷(2-9)的外部罩设有毛刷罩壳(2-13)，该毛刷罩壳(2-13)的两端分别固定在第一固定座(2-4)和第二固定座(2-5)上。

2.根据权利要求1所述的平面运动的幕墙清洁机器人，其特征在于：所述的连杆(2-3)由第一连杆(2-3-1)、第二连杆(2-3-2)、第三连杆(2-3-3)和连接法兰(2-3-4)构成，第二连杆(2-3-2)的左右两端分别通过连接法兰(2-3-4)连接有第一连杆(2-3-1)和第三连杆(2-3-3)，且第二固定座(2-5)固定在第一连杆(2-3-1)的左端，清洁机构电机座(2-11)固定在第三连杆(2-3-3)的右端；连接法兰(2-3-4)固定在高度滑台气缸(2-2)的前侧壁上。

3.一种如权利要求1-2项所述的平面运动的幕墙清洁机器人的控制方法，其特征在于：

(1)、直线运动：

(1.1)、幕墙清洁机器人先处于初始状态，接着平面运动机构中滑动轨道中的直线部上的所有腿式吸附结构均吸附在工作面上，使滑动轨道中的弧形部上的所有腿式吸附结构不进行吸附，两个气缸吸盘组合式机构中的两个电机减速器总成反向等速转动，通过带动主动轮转动，从而带动主同步带转动，进而使双子组合轮带动传动同步带运动；

(1.2)、由于直线部的所有腿式吸附结构均吸附着工作面，固定不动，传动同步带始终与腿式吸附结构上的连接杆连接固定，故而，传动同步带能够经由主动轮、主同步带、双子组合轮、从动轮带动由气缸吸盘组合式机构组成的平面运动机构整体相对于工作面直线移动；运动过程中，会不停地有腿式吸附结构进入直线部和弧形部，通过红外传感器接收到直线部的灯带发出的信号控制，不断地使进入直线部的腿式吸附结构进行吸附于工作表面，同时使进入弧形部的腿式吸附结构不进行吸附，如此循环，实现了整个爬壁机器人的直线运动；

(1.3)、通过分别逆转两个电机减速器总成的转向，能够实现幕墙清洁机器人的前进或后退的切换；

(2)、转向运动：

(2.1)、整个幕墙清洁机器人先处于初始状态，接着使弧形部的所有腿式吸附结构均吸附在工作面上，使直线部的所有腿式吸附结构不进行吸附；两个电机减速器总成同向等速转动，通过带动主动轮转动，带动主同步带转动，从而使双子组合轮带动传动同步带运动，由于弧形部的所有腿式吸附结构均吸附于工作面，固定不动，所以传动同步带的转动使整个幕墙清洁机器人相对于工作面产生绕两个半圆形单层底板的圆心的转向运动，运动过程中，会不停地有腿式吸附结构进入直线部和弧形部，通过红外传感器接收到直线部上灯带发出的红外信号控制，不断地使进入弧形部的腿式吸附结构进行吸附，使进入直线部的腿式吸附结构真空破坏不进行吸附，如此循环，实现了整个幕墙清洁机器人的转向运动；

(2.2)、通过调整电机减速器总成的转动方向，能够调整幕墙清洁机器人向左或向右转向的方向；

(3)、幕墙清洁机器人的直线运动和转动运动的转换：

(3.1)、直线运动要转换为转向运动时，两个电机减速器总成停止转动，进而整个幕墙清洁机器人停止运动，接着使全部腿式吸附结构吸附在工作面，然后使直线部的腿式吸附结构不进行吸附，进而开始转动运动；

(3.2)、转动运动要转换为直线运动时，两个电机减速器总成停止转动，进而整个爬壁机器人停止运动，接着使全部腿式吸附结构吸附在工作面，然后使弧形部上的腿式吸附结构不进行吸附，进而开始直线运动；

(4)、清洁过程：

整个幕墙清洁机器人的清洁机构先处于初始状态，即高度滑台气缸处于未伸出状态，接着当幕墙清洁机器人的爬行机构处于直行前进状态下，通过控制清洁机构电磁阀，高度滑台气缸进而工作伸出，清洁毛刷与工作面接触，通过设置于清洁机构电机座中的电机旋转，带动毛刷主动轮转动，通过毛刷同步带带动毛刷从动轮，从而带动清洁毛刷进行转动，同时喷水管上的若干喷头喷出清水或清洁液配合清洁毛刷的清洁转动，清洁毛刷的转动方向为沿幕墙清洁机器人的平面运动机构处于直行前进方向自内向外的旋转方向；直线运动要转换为转向运动时，清洁机构电磁阀控制高度滑台气缸收回，清洁毛刷与工作面分离，停止清洁工作；转动运动要转换为直线运动时，清洁机构电磁阀控制高度滑台气缸伸出，清洁毛刷与工作面接触，进而开始清洁机构的清洁工作。

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