CN110326994A - 一种安全自动擦玻璃机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种安全自动擦玻璃机器人，包括室内主机、吊装构件、吊绳及机器人本体；室内主机上设有两个卷绕装置，两条吊绳的一端分别与两个卷绕装置固定连接，两条吊绳的另一端分别与机器人本体的两侧固定连接，使机器人本体可通过两条吊绳垂吊；两条吊绳的中段分别绕接于两个间距安装的吊装构件；其中，机器人本体包括垂吊母体、和在垂吊母体内侧面伸缩设置的清洁子体，两条吊绳的端部分别与垂吊母体的两侧吊装固定；清洁子体内设有水箱和清洁剂存储罐，清洁子体的表面设有清洁棉，清洁棉通过管路与清洁剂存储罐及水箱连接。本发明实现玻璃窗外侧的自动清洁，且效率高、安全性强。

Description

一种安全自动擦玻璃机器人

技术领域

本发明涉及清洁装置领域，具体涉及一种安全自动擦玻璃机器人。

背景技术

现代建筑的构成，玻璃的外墙或玻璃窗户都十分常见。但由此带来难以清洁的问题。

一般的居家建筑，清洁玻璃窗的内表面十分简单，但清洁玻璃窗的外表面则十分困扰，因为居民难以在高空环境爬到玻璃窗的外侧进行清洁。市面上有一种利用磁力同时清洁玻璃两面的手动玻璃刷，尽管利用磁力的吸附作用，对玻璃的外表面有清洁效果，但存在一定的风险，清洁过程中失手使两侧的玻璃刷分离，外侧的玻璃刷容易掉落，十分难以控制。

商业大楼则采用吊篮搭载清洁人员进行玻璃外墙清洁，但这种清洁方式属于高空作业，清洁人员需要承担一定的危险。另外，这种方式效率也十分有限，耗费的劳动力巨大，清洁一次不仅要支付清洁人员高额的劳务报酬，还需要搭建吊篮，成本较高。

不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种安全自动擦玻璃机器人，实现玻璃窗外侧的自动清洁，且效率高、安全性强。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种安全自动擦玻璃机器人，包括室内主机、吊装构件、吊绳及机器人本体；室内主机上设有两个卷绕装置，两条吊绳的一端分别与两个卷绕装置固定连接，两条吊绳的另一端分别与机器人本体的两侧固定连接，使机器人本体可通过两条吊绳垂吊；两条吊绳的中段分别绕接于两个间距安装的吊装构件；其中，机器人本体包括垂吊母体、和在垂吊母体内侧面伸缩设置的清洁子体，两条吊绳的端部分别与垂吊母体的两侧吊装固定；清洁子体内设有水箱和清洁剂存储罐，清洁子体的表面设有清洁棉，清洁棉通过管路与清洁剂存储罐及水箱连接。

进一步的，所述机器人本体的垂吊母体包括外罩壳、承重机架、电气系统、伸缩装置；承重机架的顶部两侧设有用于连接固定吊绳的吊环，承重机架安装于外罩壳内部，且吊环外露于外罩壳之外；电气系统及伸缩装置安装于承重机架上，且伸缩装置与清洁子体传动连接并与电气系统电连接。

进一步的，所述伸缩装置包括减速电机、主动带轮、从动带轮、传动带及丝杆；减速电机固定安装于承重机架上且与电气系统电连接，主动带轮旋转连接于承重机架上且与减速电机传动连接；多个从动带轮旋转连接于承重机架，且传动带绕接于主动带轮及每个从动带轮上，使主动带轮与从动带轮之间同步转动；每个从动带轮上传动连接有一组丝杆。

进一步的，所述电气系统安装于承重机架的中部，多个从动带轮分布装设于承重机架的外围，使从动带轮及传动带不会与电气系统干涉。

进一步的，所述清洁子体包括基板和面板；基板与面板的背面固定连接，且基板与伸缩装置的伸缩端固定连接，使基板可在伸缩装置驱动下相对于垂吊母体伸缩运动。

进一步的，所述面板的表面中部设有用于装设清洁棉的安装槽，清洁棉铺设于安装槽内；且面板的背面设有一个与安装槽连通的连通口，连通口内装设有一个连通接头；连通接头与水箱之间通过管路及安装于基板上的第一电泵连接；连通接头与清洁剂储存罐之间通过管路及安装于基板上的第二电泵连接；第一电泵及第二电泵分别与电气系统电连接。

进一步的，所述面板的外围与外罩壳之间围设有由柔性材料制成的柔性外壁。

进一步的，所述水箱及清洁剂储存罐分别固定安装于面板的背面，且水箱及清洁剂储存罐上分别设有注入嘴，面板的表面正对于水箱及清洁剂储存罐的注入嘴分别设有注入口，使注入嘴通过注入口外露于面板的表面。

进一步的，所述面板的表面两侧设有用于安装刮水条的固定槽，刮水条安装于固定槽中。

进一步的，所述外罩壳正对于电气系统设有可开闭的检修口。

本发明提供的一种安全自动擦玻璃机器人，具有以下优点：

实现玻璃窗、玻璃幕墙等的外部自动清洁，且突破性地采用双吊绳，且采用可伸缩的机器人本体，使机器人本体自玻璃表面凸起以自重产生附着力，再通过室内主机配合拉扯两条吊绳，作摆动的方式实现清洁，无需吸盘，可靠性高，安全高效，不会坠落；

单个机器人的清洁面积大，理论上只要吊绳的长度足够，即可清洁相应面积的玻璃；

结构简单，清洁前的预备工作方便，且不需要考虑续航问题。

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为本发明实施例提供的一种安全自动擦玻璃机器人的整体结构示意图。

图2为图1的侧面结构示意图。

图3为机器人本体的爆炸示意图。

图4为清洁子体的内部结构示意图。

图5为清洁子体的内侧面的结构示意图。

附图标记说明：

1、室内主机 2、吊装构件

3、吊绳 4、机器人本体

5、卷绕装置 6、垂吊母体

7、清洁子体 8、外罩壳

9、承重机架 10、电气系统

11、吊环 12、减速电机

13、从动带轮 14、丝杆

15、基板 16、面板

17、柔性外壁 18、连通接头

19、水箱 20、清洁剂储存罐

21、第一电泵 22、第二电泵

23、固定槽 24、刮水条

25、清洁棉 26、注入嘴

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1至图5，本发明提供了一种安全自动擦玻璃机器人，包括室内主机1、吊装构件2、吊绳3及机器人本体4；室内主机1上设有两个卷绕装置5，两条吊绳3的一端分别与两个卷绕装置5固定连接，两条吊绳3的另一端分别与机器人本体4的两侧固定连接，使机器人本体4可通过两条吊绳3垂吊；两条吊绳3的中段分别绕接于两个间距安装的吊装构件2；其中，机器人本体4包括垂吊母体6、和在垂吊母体6内侧面伸缩设置的清洁子体7，两条吊绳3的端部分别与垂吊母体6的两侧吊装固定；清洁子体7内设有水箱19和清洁剂存储罐，清洁子体7的表面设有清洁棉25，清洁棉25通过管路与清洁剂存储罐及水箱19连接。

详见图1至图2，室内主机1置于室内，插电进行工作。吊装构件2可挂装固定在玻璃的上侧、或安装固定于墙体、窗框上，从而将机器人本体4吊装起来。机器人本体4的内侧面贴合在玻璃外侧表面，具体是清洁子体7自垂吊母体6朝玻璃表面伸出，将垂吊母体6顶起，利用自重作用使清洁子体7的内侧面贴合在玻璃表面，无需吸盘即可在玻璃的外侧面表面运动。相比起采用电动吸盘的方案，本发明的方案更加安全，由于吊绳3是特制的强度极高的绳索，因此没有坠落风险。

机器人本体4在玻璃表面的运动并不是由机器人本体4来驱动的，省去了机器人本体4内部繁琐复杂的动力结构，改而通过室内主机1的两个卷绕装置5带动拉扯两条吊绳3实现机器人本体4的弧线摆动。这里涉及到一个几何原理：椭圆轨迹方程。从几何上理解，椭圆具有两个焦点，焦点间的距离为2c；椭圆轨迹上的每一点分别到两个焦点的距离之和是一个定值2a。而本发明的机器人本体4的运动轨迹恰好是椭圆的一段圆弧。

两个吊装构件2安装的位置相当于椭圆轨迹的两个焦点，机器人本体4在每次摆动的过程中，其与吊装构件2之间的两条吊绳3的长度之和只要控制为一个固定的值，即可使机器人本体4划出一道椭圆的弧线，弧线的起止点分别为两个吊装构件2的正下方的某点。因此，只要室内主机1的两个卷绕装置5交替配合拉扯，机器人本体4即可弧线摆动进行清洁。而两个卷绕装置5配合，使两条吊绳3的放出长度总和相应增加，即可使机器人本体4相应下移，并划出相应的弧线轨迹，由此即可逐渐大面积地清洁玻璃的表面。

请参阅图3，具体的，所述机器人本体4的垂吊母体6优选包括外罩壳8、承重机架9、电气系统10、伸缩装置；承重机架9的顶部两侧设有用于连接固定吊绳3的吊环11，承重机架9安装于外罩壳8内部，且吊环11外露于外罩壳8之外；电气系统10及伸缩装置安装于承重机架9上，且伸缩装置与清洁子体7传动连接并与电气系统10电连接。

承重机架9是外罩壳8内部的、搭载电气系统10和伸缩装置的骨干载体，同时也是垂吊的受力部件，通过吊环11与吊绳3连接垂吊，直接承担垂吊的载荷。伸缩装置使清洁子体7在垂吊母体6的内侧可伸缩运动，从而确保整个机器人本体4被垂吊的过程中清洁子体7能够与玻璃表面有效接触。

作为优选，所述伸缩装置包括减速电机12、主动带轮(图略)、从动带轮13、传动带(图略)及丝杆14；减速电机12固定安装于承重机架9上且与电气系统10电连接，主动带轮旋转连接于承重机架9上且与减速电机12传动连接；多个从动带轮13旋转连接于承重机架9，且传动带绕接于主动带轮及每个从动带轮13上，使主动带轮与从动带轮13之间同步转动；每个从动带轮13上传动连接有一组丝杆14。

减速电机12带动主动带轮转动，从而通过传动带和从动带轮13同步驱动多组丝杆14。以说明书附图为例，采用了四组丝杆14来驱动，分别位于承重机架9的四角。只要控制减速电机12的转动，即可控制清洁子体7的伸缩程度，从而使清洁子体7内侧面与玻璃的表面适应贴合。机器人本体4的初始垂吊状态应是清洁子体7最大限度收缩，在开始工作时伸缩装置开始伸出，确保清洁子体7的内侧面与玻璃表面贴合。在清洁的过程中，也应因应吊绳3的整体垂吊长度及时调整清洁子体7的伸出长度。为了检测清洁子体7的伸出长度是否恰当，可在清洁子体7的内侧面设置与电气系统10电连接的压力传感器(图略)。

为了避免电气系统10与各个带轮、传动带干涉，妨碍各自运作，优选的，所述电气系统10安装于承重机架9的中部，多个从动带轮13分布装设于承重机架9的外围。另外，在所述外罩壳8正对于电气系统10设有可开闭的检修口，可用于日常的电气系统10的维护检修。

请参阅图4至图5，对于清洁子体7的具体结构，优选的，所述清洁子体7包括基板15和面板16；基板15与面板16的背面固定连接，且基板15与伸缩装置的伸缩端固定连接，使基板15可在伸缩装置驱动下相对于垂吊母体6伸缩运动。

进一步的，所述面板16的表面中部设有用于装设清洁棉25的安装槽，清洁棉25铺设于安装槽内；且面板16的背面设有一个与安装槽连通的连通口，连通口内装设有一个连通接头18；连通接头18与水箱19之间通过管路及安装于基板15上的第一电泵21连接；连通接头18与清洁剂储存罐20之间通过管路及安装于基板15上的第二电泵22连接；第一电泵21及第二电泵22分别与电气系统10电连接。

基板15是与伸缩装置传动连接、实现整个清洁子体7伸缩运动的骨架结构。同时，基板15也是搭载第一电泵21及第二电泵22的支承结构。第一电泵21可主动输送水箱19中的水到连通接头18，通过连通接头18扩散到清洁棉25使其浸润。第二电泵22则用于主动输送清洁剂储存罐20中的浓缩清洁剂，清洁剂通过连通接头18挤到清洁棉25上，与水混合后稀释形成清洁泡沫。只要控制第一电泵21及第二电泵22，即可保持长时间的清洁力。

为了确保外罩壳8与面板16之间的密封，防止清洁过程中水溅到外罩壳8内部造成电气系统10短路，所述面板16的外围与外罩壳8之间围优选设有由柔性材料制成的柔性外壁17。

内置于面板16背面的水箱19及清洁剂储存罐20显然不便于频繁装拆，如果每次加水或添加清洁剂都需要将其拆卸，显然会构成不必要的麻烦。因此作为优选，所述水箱19及清洁剂储存罐20分别固定安装于面板16的背面，且水箱19及清洁剂储存罐20上分别设有注入嘴26，面板16的表面正对于水箱19及清洁剂储存罐20的注入嘴26分别设有注入口，使注入嘴26通过注入口外露于面板16的表面。当需要加水或添加清洁剂时，只需要对应打开注入嘴26进行注入即可。原则上，水箱19及清洁剂储存罐20的体积及位置是不限的。但一般清洁剂为浓缩液体，需求量小，故水箱19的体积一般大于清洁剂储存罐20。且水箱19中存放有大流量的水，是机器人本体4的中心，为了配合垂吊及清洁动作，水箱19在面板16背面的下侧固定安装。

作为进一步的优选，所述面板16的表面两侧设有用于安装刮水条24的固定槽23，刮水条24安装于固定槽23中。即面板16的中部实施擦拭清洁玻璃，产生的带泡沫污水则直接由两侧的刮水条24刮下，省去了额外的冲洗步骤，自动化程度更高。

本发明所提供的一种安全自动擦玻璃机器人，实现玻璃窗、玻璃幕墙等的外部自动清洁，且突破性地采用双吊绳3，通过室内主机1配合拉扯两条吊绳3，作摆动的方式实现清洁，无需吸盘，可靠性高，安全高效，不会坠落。且机器人本体4采用伸缩结构，可适应贴合玻璃的表面，并利用自重与吊绳3的垂吊的合力对玻璃表面产生足够的附着力，确保清洁有效。单个机器人的清洁面积大，理论上只要吊绳3的长度足够，即可清洁相应面积的玻璃。结构简单，清洁前的预备工作方便，且不需要考虑续航问题。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种安全自动擦玻璃机器人，其特征在于：包括室内主机、吊装构件、吊绳及机器人本体；室内主机上设有两个卷绕装置，两条吊绳的一端分别与两个卷绕装置固定连接，两条吊绳的另一端分别与机器人本体的两侧固定连接，使机器人本体可通过两条吊绳垂吊；两条吊绳的中段分别绕接于两个间距安装的吊装构件；其中，机器人本体包括垂吊母体、和在垂吊母体内侧面伸缩设置的清洁子体，两条吊绳的端部分别与垂吊母体的两侧吊装固定；清洁子体内设有水箱和清洁剂存储罐，清洁子体的表面设有清洁棉，清洁棉通过管路与清洁剂存储罐及水箱连接。

2.根据权利要求1所述的安全自动擦玻璃机器人，其特征在于：所述机器人本体的垂吊母体包括外罩壳、承重机架、电气系统、伸缩装置；承重机架的顶部两侧设有用于连接固定吊绳的吊环，承重机架安装于外罩壳内部，且吊环外露于外罩壳之外；电气系统及伸缩装置安装于承重机架上，且伸缩装置与清洁子体传动连接并与电气系统电连接。

3.根据权利要求2所述的安全自动擦玻璃机器人，其特征在于：所述伸缩装置包括减速电机、主动带轮、从动带轮、传动带及丝杆；减速电机固定安装于承重机架上且与电气系统电连接，主动带轮旋转连接于承重机架上且与减速电机传动连接；多个从动带轮旋转连接于承重机架，且传动带绕接于主动带轮及每个从动带轮上，使主动带轮与从动带轮之间同步转动；每个从动带轮上传动连接有一组丝杆。

4.根据权利要求3所述的安全自动擦玻璃机器人，其特征在于：所述电气系统安装于承重机架的中部，多个从动带轮分布装设于承重机架的外围，使从动带轮及传动带不会与电气系统干涉。

5.根据权利要求2至4任一权利要求所述的安全自动擦玻璃机器人，其特征在于：所述清洁子体包括基板和面板；基板与面板的背面固定连接，且基板与伸缩装置的伸缩端固定连接，使基板可在伸缩装置驱动下相对于垂吊母体伸缩运动。

6.根据权利要求5所述的安全自动擦玻璃机器人，其特征在于：所述面板的表面中部设有用于装设清洁棉的安装槽，清洁棉铺设于安装槽内；且面板的背面设有一个与安装槽连通的连通口，连通口内装设有一个连通接头；连通接头与水箱之间通过管路及安装于基板上的第一电泵连接；连通接头与清洁剂储存罐之间通过管路及安装于基板上的第二电泵连接；第一电泵及第二电泵分别与电气系统电连接。

7.根据权利要求5所述的安全自动擦玻璃机器人，其特征在于：所述面板的外围与外罩壳之间围设有由柔性材料制成的柔性外壁。

8.根据权利要求5所述的安全自动擦玻璃机器人，其特征在于：所述水箱及清洁剂储存罐分别固定安装于面板的背面，且水箱及清洁剂储存罐上分别设有注入嘴，面板的表面正对于水箱及清洁剂储存罐的注入嘴分别设有注入口，使注入嘴通过注入口外露于面板的表面。

9.根据权利要求6所述的安全自动擦玻璃机器人，其特征在于：所述面板的表面两侧设有用于安装刮水条的固定槽，刮水条安装于固定槽中。

10.根据权利要求2所述的安全自动擦玻璃机器人，其特征在于：所述外罩壳正对于电气系统设有可开闭的检修口。