CN110279339A - 一种基于电磁吸附的双面高效作业擦窗机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电磁吸附的双面高效作业擦窗机器人，涉及擦窗机器人领域。本发明包括窗外工作机和窗内工作机，窗内工作机由擦窗机本体和机壳构成；擦窗机本体包括第一承载板、环绕设置于第一承载板上的第一围板、安装于第一承载板底部位于第一围板内的行走机构，行走机构包括与安装孔中的轴承转动配合的圆柱体型的暂存水箱、固定安装于暂存水箱两端面的连接柱、固定设置于连接柱一端的圆形连接块、对称设置于圆形连接块两侧的第一连接梁。本发明解决了现有的擦窗机人仅能够对擦窗玻璃单面的玻璃进行擦除清理，在机器人进行工作时产生较大噪声，能量消耗较大，易造成安全隐患，结构稳定性差，安全隐患高，行走结构动作反应慢的问题。
Description
技术领域
本发明属于擦窗机器人领域，特别是涉及一种基于电磁吸附的双面高效 作业擦窗机器人。
背景技术
擦窗机器人，又称为自动擦窗机、擦玻璃机器人、智能擦窗器、智能窗 户清洁器，是智能家用电器的一种，它能够凭借自身底部的吸附装置吸附于 玻璃上，市场上常见的擦窗机器人多采用风机产生吸附区吸附于玻璃上，且 为单面擦窗工作，仅能够对擦窗玻璃单面的玻璃进行擦除清理，在机器人进 行工作时产生较大噪声，消耗较大能量，若吸附风机结构产生故障，会造成 擦窗机器人跌落造成安全隐患，结构稳定性差，安全隐患高，行走结构动作 反应慢的问题，因此针对以上问题提供一种基于电磁吸附的双面高效作业擦 窗机器人具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电磁吸附的双面高效作业擦窗机器人， 通过在擦窗玻璃的两侧分别设置窗内工作机和窗外工作机，窗内工作机上的 擦窗机本体通过安装永磁铁和电磁铁与窗外工作机上安装的永磁铁相互吸引 产生吸附压力，由防撞检测模块实时检测防撞信号传输至控制器，通过转向 伺服电机与驱动伺服电机对传输带结构的行走机构进行驱动，储水箱通过暂 存水箱以及出水导管与擦窗布相接触进行浸湿，压力传感器实时检测压力值 数据，灰尘颗粒检测模块实时检测擦窗玻璃表面的灰尘数据，解决了现有的 擦窗机人仅能够对擦窗玻璃单面的玻璃进行擦除清理，在机器人进行工作时 产生较大噪声，能量消耗较大，易造成安全隐患，结构稳定性差，安全隐患 高，行走结构动作反应慢的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种基于电磁吸附的双面高效作业擦窗机器人，包括窗外工作 机和窗内工作机，所述窗内工作机由擦窗机本体和机壳构成；所述擦窗机本 体包括第一承载板、环绕设置于第一承载板上的第一围板、安装于第一承载 板底部位于第一围板内的行走机构；所述窗外工作机包括第二承载板、环绕 设置于第二承载板上的第二围板，所述第一承载板的一表面环绕开设有一圈 与机壳卡接安装配合的安装槽，所述第一承载板的中间位置开设有一带有轴 承的安装孔，所述第一承载板的表面沿安装孔环绕设置有一用于行走机构限 定范围的第一挡环，所述第一承载板的表面位于第一围板与第一挡环之间垂 直设置有安装于支撑柱上的万向移动轮，所述第一围板的拐角处分别安装有 一电磁铁，位于相邻所述电磁铁之间的第一围板上等间距安装有若干第一永 磁铁；所述第一承载板表面固定安装有一第一伺服电机、储水箱、蓄电池； 所述第一伺服电机的动力输出轴一端设置有一第一锥形齿轮；
所述行走机构包括与安装孔中的轴承转动配合的圆柱体型的暂存水箱、 固定安装于暂存水箱两端面的连接柱、固定设置于连接柱一端的圆形连接块、 对称设置于圆形连接块两侧的第一连接梁、设置于圆形连接块两侧并与第一 连接梁垂直的第二连接梁、设置于第一连接梁两端的传动轮安装板、通过连 接杆垂直安装于传动轮安装板侧面呈直线形排列的从动传动齿轮、分别安装 于首末两端从动传动齿轮两侧的主动传动齿轮、张紧套于两主动传动齿轮与 从动传动齿轮之间的橡胶传动带、安装于主动传动齿轮与从动传动齿轮另一 侧面的传动轮安装侧板；所述橡胶传动带的内表面均布设置有与主动传动齿 轮与从动传动齿轮相啮合的锯齿；位于圆形连接块两侧的所述第二连接梁的 表面分别固定安装有第二伺服电机以及一三孔分动箱，所述第二伺服电机的 动力输出轴一端连通一三孔分动箱带动一三孔分动箱两端的转轴同步同转向 输出，所述转轴的一端与主动传动齿轮驱动相连；所述第一连接梁的底面沿 连接柱环绕设置有一用于安装擦窗布并限定范围的第二挡环，所述暂存水箱 的底部设置有一连接套筒，所述连接套筒的底部均布环绕垂直设置有与擦窗 布相接触的出水导管；
所述连接柱的顶部设置有一与第一锥形齿轮相啮合的第二锥形齿轮，所 述暂存水箱的顶部与储水箱之间通过供水软管相连通；
所述第二围板的拐角处安装有与电磁铁位置相对应的第二永磁体，相邻 所述第二永磁体之间等间距安装有与第一永磁铁位置相对应的第三永磁铁， 所述第二承载板的一表面均布垂直设置有用于安装擦窗布的安装柱。
进一步地，所述储水箱的顶部连通有一入水管，安装有一小型压力泵；
所述暂存水箱的顶部设置有一入水口，所述入水口上安装有一电磁阀， 所述供水软管两端分别连接小型压力泵与电磁阀。
进一步地，所述第一围板的侧面设置有弧形弹板，所述弧形弹板的中部 设置有防撞检测模块。
进一步地，所述防撞检测模块采用超声波传感器、红外测距传感器、声 波传感器中的任意一个。
进一步地，所述机壳的外表面设置有多组散热孔区、与蓄电池顶面的充 电接线端相连的充电导线、与入水管相连的带有密封盖的入水接头；
所述机壳的外表面安装有第一把手。
进一步地，所述第一永磁铁与第三永磁铁的极性相对端极性相反；
所述电磁铁与第二永磁铁的极性相对端极性相反。
进一步地，所述第一围板的底部设置有压力传感器和灰尘颗粒检测模块。
进一步地，所述第一承载板的表面固定安装有控制器、伺服电机驱动模 块、无线数据传输模块、电流调节器、开关机模块、语音输出模块；
所述控制器通过数据传输模块分别电性连接伺服电机驱动模块、小型压 力泵、电磁阀、电流调节器、蓄电池、开关机模块、语音输出模块、压力传 感器、防撞检测模块、灰尘颗粒检测模块、无线数据传输模块；
所述伺服电机驱动模块电性连接第一伺服电机和第二伺服电机；所述无 线数据传输模块与遥控端无线连接。
进一步地，所述第二承载板的背面安装有第二把手。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过在擦窗玻璃的两侧分别设置窗内工作机和窗外工作机，窗内 工作机上的擦窗机本体通过安装永磁铁和电磁铁与窗外工作机上安装的永磁 铁相互吸引产生吸附压力，由防撞检测模块实时检测防撞信号传输至控制器， 通过转向伺服电机与驱动伺服电机对传输带结构的行走机构进行驱动，储水 箱通过暂存水箱以及出水导管与擦窗布相接触进行浸湿，压力传感器实时检 测压力值数据，灰尘颗粒检测模块实时检测擦窗玻璃表面的灰尘数据，具有 能够对擦窗玻璃两面同时同步进行擦除清理，在机器人进行工作时产生噪音 小，能量消耗较小，安全性高，结构稳定性强，行走结构动作反应迅速的优 点。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优 点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需 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为本发明的一种基于电磁吸附的双面高效作业擦窗机器人的结构爆 炸图；
图2为本发明的窗内工作机的结构示意图；
图3为图2中A视角的结构示意图；
图4为图2中B视角的结构示意图；
图5为图2中C视角的结构示意图；
图6为本发明的擦窗机本体的结构示意图；
图7为图6的结构主视图；
图8为图6的结构后视图；
图9为本发明的行走机构的结构示意图；
图10为图9的结构俯视图；
图11为图9的结构右视图；
图12为本发明的机壳的结构示意图；
图13图12中D视角的结构示意图；
图14为发明的窗外工作机的结构示意图；
图15为图14中E视角的结构示意图；
图16本发明的一种基于电磁吸附的双面高效作业擦窗机器人的系统结 构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-擦窗机本体，101-第一承载板，1011-第一挡环，1012-安装孔，102- 第一围板，103-弧形弹板，1031-防撞检测模块，104-蓄电池，1041-充电接 线端，105-万向移动轮，1051-支撑柱，106-第一永磁铁，107-电磁铁，108- 第一伺服电机，1081-第一锥形齿轮，109-储水箱，1091-入水管，1092-小型 压力泵，1093-供水软管，110-安装槽，2-窗外工作机，201-第二承载板，202- 第二围板，203-第三永磁铁，204-第二永磁体，205-安装柱，206-第二把手， 3-机壳，301-入水接头，3011-密封盖，302-第一把手，303-充电导线，4- 行走机构，401-连接柱，4011-第二锥形齿轮，402-暂存水箱，4021-入水口， 4022-电磁阀，4023-连接套筒，4024-出水导管，403-圆形连接块，4031-第 一连接梁，4032-第二连接梁，404-第二伺服电机，405-一三孔分动箱，4051- 转轴，406-传动轮安装板，4061-主动传动齿轮，4062-连接杆，4063-从动传 动齿轮，4064-橡胶传动带，407-传动轮安装侧板，408-第二挡环。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作 出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“表面”、“中间位置”、“垂直”、 “一端”、“另一端”、“侧面”、“两端”、“顶部”、“底部”等指示方位或位置 关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件 或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对 本发明的限制。
请参阅图1-15所示，本发明的一种基于电磁吸附的双面高效作业擦窗机 器人，包括窗外工作机2和窗内工作机，窗内工作机由擦窗机本体1和机壳 3构成；擦窗机本体1包括第一承载板101、环绕设置于第一承载板101上的 第一围板102、安装于第一承载板101底部位于第一围板102内的行走机构4； 窗外工作机2包括第二承载板201、环绕设置于第二承载板201上的第二围 板202，第一承载板101的一表面环绕开设有一圈与机壳3卡接安装配合的 安装槽110，第一承载板101的中间位置开设有一带有轴承的安装孔1012， 第一承载板101的表面沿安装孔1012环绕设置有一用于行走机构4限定范围 的第一挡环1011，第一承载板101的表面位于第一围板102与第一挡环1011 之间垂直设置有安装于支撑柱1051上的万向移动轮105，第一围板102的拐 角处分别安装有一电磁铁107，位于相邻电磁铁107之间的第一围板102上 等间距安装有20个第一永磁铁106；第一承载板101表面固定安装有一第一 伺服电机108、储水箱109、蓄电池104；第一伺服电机108的动力输出轴一 端设置有一第一锥形齿轮1081；
如图9-11所示，行走机构4包括与安装孔1012中的轴承转动配合的圆 柱体型的暂存水箱402、固定安装于暂存水箱402两端面的连接柱401、固定 设置于连接柱401一端的圆形连接块403、对称设置于圆形连接块403两侧 的第一连接梁4031、设置于圆形连接块403两侧并与第一连接梁4031垂直 的第二连接梁4032、设置于第一连接梁4031两端的传动轮安装板406、通过 连接杆4062垂直安装于传动轮安装板406侧面呈直线形排列的从动传动齿轮 4063、分别安装于首末两端从动传动齿轮4063两侧的主动传动齿轮4061、 张紧套于两主动传动齿轮4061与从动传动齿轮4063之间的橡胶传动带 4064、安装于主动传动齿轮4061与从动传动齿轮4063另一侧面的传动轮安 装侧板407；橡胶传动带4064的内表面均布设置有与主动传动齿轮4061与 从动传动齿轮4063相啮合的锯齿；位于圆形连接块403两侧的所述第二连接 梁4032的表面分别固定安装有第二伺服电机404以及一三孔分动箱405，第 二伺服电机404的动力输出轴一端连通一三孔分动箱405带动一三孔分动箱 405两端的转轴4051同步同转向输出，转轴4051的一端与主动传动齿轮4061 驱动相连；第一连接梁4031的底面沿连接柱401环绕设置有一用于安装擦窗 布并限定范围的第二挡环408，暂存水箱402的底部设置有一连接套筒4023， 连接套筒4023的底部均布环绕垂直设置有与擦窗布相接触的出水导管4024；
连接柱401的顶部设置有一与第一锥形齿轮1081相啮合的第二锥形齿轮 4011，暂存水箱402的顶部与储水箱109之间通过供水软管1093相连通；
如图14-15所示，第二围板202的拐角处安装有与电磁铁107位置相对 应的第二永磁体204，相邻第二永磁体204之间等间距安装有与第一永磁铁 106位置相对应的第三永磁铁203，第二承载板201的一表面均布垂直设置有 用于安装擦窗布的安装柱205。
其中，储水箱109的顶部连通有一入水管1091，安装有一小型压力泵 1092；
暂存水箱402的顶部设置有一入水口4021，入水口4021上安装有一电 磁阀4022，供水软管1093两端分别连接小型压力泵1092与电磁阀4022。
其中，第一围板102的侧面设置有弧形弹板103，弧形弹板103的中部 设置有防撞检测模块。
其中，防撞检测模块采用超声波传感器、红外测距传感器、声波传感器 中的一个。
如图12-13所示，其中，机壳3的外表面设置有多组散热孔区、与蓄电 池104顶面的充电接线端1041相连的充电导线303、与入水管1091相连的 带有密封盖3011的入水接头301；机壳3的外表面安装有第一把手302。
其中，第一永磁铁106与第三永磁铁203的极性相对端极性相反；
电磁铁107与第二永磁铁204的极性相对端极性相反。
其中，第一围板102的底部设置有压力传感器和灰尘颗粒检测模块。
如图16所示，其中，第一承载板101的表面固定安装有控制器、伺服电 机驱动模块、无线数据传输模块、电流调节器、开关机模块、语音输出模块；
控制器通过数据传输模块分别电性连接伺服电机驱动模块、小型压力泵 1092、电磁阀4022、电流调节器、蓄电池104、开关机模块、语音输出模块、 压力传感器、防撞检测模块1031、灰尘颗粒检测模块、无线数据传输模块；
伺服电机驱动模块电性连接第一伺服电机108和第二伺服电机404；所 述无线数据传输模块与遥控端无线连接。
其中，第二承载201的背面安装有第二把手206。
工作原理：将擦窗机本体1贴附于擦窗玻璃的内表面，此时行走机构4 上的橡胶传动带4064以及万向移动轮105与玻璃表面相贴合，窗外工作机2 贴合于擦窗玻璃的外表面并与擦窗玻璃的内表面的擦窗机本体1位置相对 应，使第一永磁铁106与第三永磁铁203的极端相对，电磁铁107与第二永 磁铁204的极端相对，电磁铁107不通电的情况下可保证擦窗机本体1与窗 外工作机2在玻璃厚度小于1cm的擦窗玻璃上不掉，根据储水箱109装载水载重的多少以及擦穿玻璃的厚度对电磁铁107通过电流调节器进行调节电磁 铁107与第二永磁铁204的吸附力的大小，增强吸附力，弧形弹板103上的 防撞检测模块1031实时检测擦窗玻璃边缘实现防撞和弹回，当防撞检测模块 1031检测到防撞检测信号时，第一伺服电机108动力输出轴端的第一锥形齿 轮1081带动第二锥形齿轮4011转动使行走机构4产生整体转向，第二伺服 电机404通过分动机构带动橡胶传送带行走机构行走运动，并防撞检测模块 1031检测到防撞检测信号进行启停和反向转动实现前进和倒退，储水箱109 内的存储水通过暂存水箱402经出水导管4024与擦窗布相接触并由电磁阀 4022控制对其进行浸湿动作，这一过程中压力传感器实时检测擦窗机本体1 与擦窗玻璃之间的压力值数据，并传输至控制器，对电磁铁107进行电流大 小的调节增强电磁铁107的磁力大小，灰尘颗粒检测模块实时检测擦窗玻璃 表面的灰尘数据，直至表面灰尘颗粒达到限定数值范围内，开关机模块使机 器停机，完成擦窗动作，擦窗过程通过无线数据传输模块与遥控端无线数据 相连进行远程控制，连接方式采用zigbee或Wifi或GPRS方式进行连接。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例” 等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包 含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意 性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、 材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并 没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然， 根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这 些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领 域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范 围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种基于电磁吸附的双面高效作业擦窗机器人，包括窗外工作机(2)和窗内工作机，所述窗内工作机由擦窗机本体(1)和机壳(3)构成；所述擦窗机本体(1)包括第一承载板(101)、环绕设置于第一承载板(101)上的第一围板(102)、安装于第一承载板(101)底部位于第一围板(102)内的行走机构(4)；所述窗外工作机(2)包括第二承载板(201)、环绕设置于第二承载板(201)上的第二围板(202)，其特征在于：
所述第一承载板(101)的一表面环绕开设有一圈与机壳(3)卡接安装配合的安装槽(110)，所述第一承载板(101)的中间位置开设有一带有轴承的安装孔(1012)，所述第一承载板(101)的表面沿安装孔(1012)环绕设置有一用于行走机构(4)限定范围的第一挡环(1011)，所述第一承载板(101)的表面位于第一围板(102)与第一挡环(1011)之间垂直设置有安装于支撑柱(1051)上的万向移动轮(105)，所述第一围板(102)的拐角处分别安装有一电磁铁(107)，位于相邻所述电磁铁(107)之间的第一围板(102)上等间距安装有若干第一永磁铁(106)；所述第一承载板(101)表面固定安装有一第一伺服电机(108)、储水箱(109)、蓄电池(104)；所述第一伺服电机(108)的动力输出轴一端设置有一第一锥形齿轮(1081)；
所述行走机构(4)包括与安装孔(1012)中的轴承转动配合的圆柱体型的暂存水箱(402)、固定安装于暂存水箱(402)两端面的连接柱(401)、固定设置于连接柱(401)一端的圆形连接块(403)、对称设置于圆形连接块(403)两侧的第一连接梁(4031)、设置于圆形连接块(403)两侧并与第一连接梁(4031)垂直的第二连接梁(4032)、设置于第一连接梁(4031)两端的传动轮安装板(406)、通过连接杆(4062)垂直安装于传动轮安装板(406)侧面呈直线形排列的从动传动齿轮(4063)、分别安装于首末两端从动传动齿轮(4063)两侧的主动传动齿轮(4061)、张紧套于两主动传动齿轮(4061)与从动传动齿轮(4063)之间的橡胶传动带(4064)、安装于主动传动齿轮(4061)与从动传动齿轮(4063)另一侧面的传动轮安装侧板(407)；所述橡胶传动带(4064)的内表面均布设置有与主动传动齿轮(4061)与从动传动齿轮(4063)相啮合的锯齿；位于圆形连接块(403)两侧的所述第二连接梁(4032)的表面分别固定安装有第二伺服电机(404)以及一三孔分动箱(405)，所述第二伺服电机(404)的动力输出轴一端连通一三孔分动箱(405)带动一三孔分动箱(405)两端的转轴(4051)同步同转向输出，所述转轴(4051)的一端与主动传动齿轮(4061)驱动相连；所述第一连接梁(4031)的底面沿连接柱(401)环绕设置有一用于安装擦窗布并限定范围的第二挡环(408)，所述暂存水箱(402)的底部设置有一连接套筒(4023)，所述连接套筒(4023)的底部均布环绕垂直设置有与擦窗布相接触的出水导管(4024)；
所述连接柱(401)的顶部设置有一与第一锥形齿轮(1081)相啮合的第二锥形齿轮(4011)，所述暂存水箱(402)的顶部与储水箱(109)之间通过供水软管(1093)相连通；
所述第二围板(202)的拐角处安装有与电磁铁(107)位置相对应的第二永磁体(204)，相邻所述第二永磁体(204)之间等间距安装有与第一永磁铁(106)位置相对应的第三永磁铁(203)，所述第二承载板(201)的一表面均布垂直设置有用于安装擦窗布的安装柱(205)。
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁吸附的双面高效作业擦窗机器人，其特征在于，所述储水箱(109)的顶部连通有一入水管(1091)，安装有一小型压力泵(1092)；
所述暂存水箱(402)的顶部设置有一入水口(4021)，所述入水口(4021)上安装有一电磁阀(4022)，所述供水软管(1093)两端分别连接小型压力泵(1092)与电磁阀(4022)。
3.根据权利要求1所述的一种基于电磁吸附的双面高效作业擦窗机器人，其特征在于，所述第一围板(102)的侧面设置有弧形弹板(103)，所述弧形弹板(103)的中部设置有防撞检测模块。
4.根据权利要求3所述的一种基于电磁吸附的双面高效作业擦窗机器人，其特征在于，所述防撞检测模块采用超声波传感器、红外测距传感器、声波传感器中的任意一个。
5.根据权利要求1所述的一种基于电磁吸附的双面高效作业擦窗机器人，其特征在于，所述机壳(3)的外表面设置有多组散热孔区、与蓄电池(104)顶面的充电接线端(1041)相连的充电导线(303)、与入水管(1091)相连的带有密封盖(3011)的入水接头(301)；
所述机壳(3)的外表面安装有第一把手(302)。
6.根据权利要求1所述的一种基于电磁吸附的双面高效作业擦窗机器人，其特征在于，所述第一永磁铁(106)与第三永磁铁(203)的极性相对端极性相反；
所述电磁铁(107)与第二永磁铁(204)的极性相对端极性相反。
7.根据权利要求1所述的一种基于电磁吸附的双面高效作业擦窗机器人，其特征在于，所述第一围板(102)的底部设置有压力传感器和灰尘颗粒检测模块。
8.根据权利要求1所述的一种基于电磁吸附的双面高效作业擦窗机器人，其特征在于，所述第一承载板(101)的表面固定安装有控制器、伺服电机驱动模块、无线数据传输模块、电流调节器、开关机模块、语音输出模块；
所述控制器通过数据传输模块分别电性连接伺服电机驱动模块、小型压力泵(1092)、电磁阀(4022)、电流调节器、蓄电池(104)、开关机模块、语音输出模块、压力传感器、防撞检测模块(1031)、灰尘颗粒检测模块、无线数据传输模块；
所述伺服电机驱动模块电性连接第一伺服电机(108)和第二伺服电机(404)；所述无线数据传输模块与遥控端无线连接。
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