CN110638384A - 幕墙清洗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种幕墙清洗机器人，涉及清洗机械技术领域，以缓解现有技术中存在的行走轮与幕墙之间的摩擦力过大，可能对幕墙造成损伤的技术问题。该幕墙清洗机器人包括机架、滚刷组件、行走轮和压力调节组件；滚刷组件包括筒体和设置于筒体的外周壁上的清扫件，筒体和行走轮枢接于机架，筒体的回转中心线和行走轮的回转中心线相平行，且清扫件的外缘凸出于行走轮的外缘，使清扫件和行走轮均能够与待清洁幕墙抵接；压力调节组件安装于机架，压力调节组件能够调节行走轮与待清洁幕墙之间的压力。

Description

幕墙清洗机器人

技术领域

本发明涉及清洗机械技术领域，尤其是涉及一种幕墙清洗机器人。

背景技术

建筑幕墙由于其具有美观、节能、易维护等优点在中国迅速发展且已有20年，现如今中国的建筑幕墙每年施工约一千万平方米。但是，由于长期日晒和风吹雨打，以及大气中二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、各种氯化物、油烟滞留在建筑表面，一旦与雨水、湿气相混合后能够对建筑产生酸性或者碱性的侵袭。如果已安装的幕墙没有定期进行全面的清洗维护，这些酸和碱将深入建筑表面，腐蚀幕墙的表面和结构，因此需要建筑幕墙进行定期的清洗和维护。

在幕墙清洗初始阶段，几乎完全采用人工清洗。随着时间的推移，国内一些企业着眼于研发用于高空清洗作业的幕墙清洗设备来代替人工。现有的幕墙清洗设备中，行走轮与幕墙接触，在升降机构的带动下，设备能够在幕墙上行走。然而，行走轮与幕墙之间的摩擦力并不是一成不变的，一旦该摩擦力过大，可能对幕墙造成损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种幕墙清洗机器人，以缓解现有技术中存在的行走轮与幕墙之间的摩擦力过大，可能对幕墙造成损伤的技术问题。

本发明实施例提供一种幕墙清洗机器人，包括：机架、滚刷组件、行走轮和压力调节组件。

所述滚刷组件包括筒体和设置于所述筒体的外周壁上的清扫件，所述筒体和所述行走轮枢接于所述机架，所述筒体的回转中心线和所述行走轮的回转中心线相平行，且所述清扫件的外缘凸出于所述行走轮的外缘，使所述清扫件和所述行走轮均能够与待清洁幕墙抵接。

所述压力调节组件安装于所述机架，所述压力调节组件能够调节所述行走轮与待清洁幕墙之间的压力。

在可选的实施方式中，所述压力调节组件包括用于对所述行走轮施加所述压力的驱动模组、用于检测所述压力的大小的压力传感器和用于控制所述压力的大小的控制元件，所述驱动模组和所述压力传感器均与所述控制元件电连接。

在可选的实施方式中，所述驱动模组包括电机以及与所述电机传动连接的螺旋桨叶片，所述电机安装于所述机架，所述螺旋桨叶片转动能够产生朝向待清洁幕墙的气流。

所述电机与所述控制元件电连接。

在可选的实施方式中，所述行走轮连接有第一连接轴，所述第一连接轴上固定连接有连接块，所述连接块与所述机架滑动连接。

所述连接块与所述压力传感器之间连接有第二连接轴，所述第二连接轴上套设有弹簧。

在可选的实施方式中，还包括清洗组件。

所述清洗组件包括喷水管和设置于所述喷水管上的喷嘴，所述喷水管安装于所述机架，所述喷水管连接有水箱。

在可选的实施方式中，所述水箱连接有纯水供水模块。

所述纯水供水模块包括纯水制备单元、供水管路和增压泵，所述供水管路的一端连接所述纯水制备单元，另一端连接所述水箱，所述增压泵连接于所述供水管路。

在可选的实施方式中，所述机架上设有清洗剂箱，所述清洗剂箱内盛装有清洗剂，所述清洗剂箱与所述水箱通过水泵连通。

在可选的实施方式中，还包括攀爬机构，所述攀爬机构包括基座、传送组件和第一驱动组件。

所述传送组件包括枢接于所述基座的多个同步轮以及连接多个所述同步轮的传送件，其中一个所述同步轮与所述第一驱动组件传动连接。

所述传送件具有第一自由端和第二自由端，所述第一自由端能够夹紧于两个同步轮之间，且能相对所述同步轮移动，所述第二自由端用于连接固定主体。

所述机架连接于所述基座。

在可选的实施方式中，所述传送件为绳索。

所述攀爬机构为两组，两根所述绳索的第二自由端并排固接于建筑物的悬架上。

在可选的实施方式中，所述筒体具有容纳腔，所述容纳腔内设有第二驱动组件，所述第二驱动组件与所述筒体传动连接，并能带动所述筒体绕自身回转中心线转动。

本发明提供的幕墙清洗机器人的有益效果：

需要说明的是，在使用该幕墙清洗机器人时，需要借助于驱动机构，通过驱动机构带动幕墙清洗机器人做升降或水平运动。

在该幕墙清洗机器人中，清扫件设置于筒体的外周壁上，筒体和行走轮均枢接于机架，其中，清扫件的外缘凸出于行走轮的外缘，以保证清扫件和行走轮均能够与待清洁幕墙抵接，在工作时，行走轮能够在幕墙上行进，同时清扫件能够清扫幕墙；再者，机架上设有压力调节组件，通过该压力调节组件调节行走轮与待清洁幕墙之间的压力，进而调节行走轮与待清洁幕墙之间的摩擦力(压力乘以滚动摩擦系数得到摩擦力)，以使行走轮在幕墙上行进时始终紧贴于幕墙，并且，使两者之间保持合适的摩擦力行进，避免因摩擦力过大而对幕墙造成损伤的情况发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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幕墙清洗机器人的第一视角的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的幕墙清洗机器人的右视图；

图3为本发明实施例提供的幕墙清洗机器人的后视图；

图4为本发明实施例提供的幕墙清洗机器人的第二视角的立体结构示意图，其中，机架的部分板件未示出；

图5为行走轮、防护板与安装组件三者的连接结构示意图；

图6为行走轮与安装组件三者的连接结构示意图；

图7为图1所示幕墙清洗机器人连接有纯水供水模块的结构示意图；

图8为攀爬机构的第一视角的结构示意图；

图9为攀爬机构未示出钢丝绳的第二视角的结构示意图。

图标：

100-机架；

200-滚刷组件；210-清扫件；

300-行走轮；310-第一连接轴；

410-驱动模组；420-压力传感器；430-连接块；440-第二连接轴；450-弹簧；460-防护板；411-螺旋桨叶片；

500-清洗组件；600-纯水供水模块；700-清洗剂箱；

800-攀爬机构；810-基座；820-传送组件；821-传送件；822-主动轮；823-绕绳轮；824-压紧轮。

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

本实施例提供一种幕墙清洗机器人，结合图1和图2，该幕墙清洗机器人包括机架100、滚刷组件200、行走轮300和压力调节组件；滚刷组件200包括筒体和设置于所述筒体的外周壁上的清扫件210，筒体和行走轮300均枢接于机架100，筒体的回转中心线和行走轮300的回转中心线相平行，且清扫件210的外缘凸出于行走轮300的外缘，使清扫件210和行走轮300均能够与待清洁幕墙抵接；压力调节组件安装于机架100，压力调节组件能够调节行走轮300与待清洁幕墙之间的压力。

在该幕墙清洗机器人中，清扫件210设置于筒体的外周壁上，筒体和行走轮300均枢接于机架100，其中，清扫件210的外缘凸出于行走轮300的外缘，以保证清扫件210和行走轮300均能够与待清洁幕墙抵接，在工作时，行走轮300能够在幕墙上行进，同时清扫件210能够清扫幕墙；再者，机架100上设有压力调节组件，通过该压力调节组件调节行走轮300与待清洁幕墙之间的压力，进而调节行走轮300与待清洁幕墙之间的摩擦力(压力乘以滚动摩擦系数得到摩擦力)，以使行走轮300在幕墙上行进时始终紧贴于幕墙，并且，使两者之间保持合适的摩擦力行进，避免因摩擦力过大而对幕墙造成损伤的情况发生。

该实施例中，压力调节组件包括用于对行走轮300施加朝向待清洁幕墙方向推力的驱动模组410、用于检测压力的大小的压力传感器420和用于控制压力的大小的控制元件，驱动模组410和压力传感器420均与控制元件电连接。

在一种结构形式中，如图3所示，驱动模组410包括电机以及与电机传动连接的螺旋桨叶片411，电机安装于机架100，螺旋桨叶片411转动能够产生朝向待清洁幕墙的气流；电机与控制元件电连接。

具体地工作过程为：压力传感器420能够检测到行走轮300与待清洁幕墙之间的压力，并将该压力信号实时传递给控制元件，控制元件接收该压力信号，当该压力信号超过预设值时，控制元件将控制电机改变转速，具体地通过降低电机转速的方式，降低螺旋桨叶片411所产生的气流，通过使气流作用于行走轮300上的推力减小，以达到降低行走轮300与幕墙之间压力的目的。

其中，电机带动螺旋桨叶片411转动，可以使行走轮300和清扫件210贴紧幕墙表面，即使在遇到幕墙表面设有凹窗时，此时，由于凹窗表面相对幕墙表面凹陷，行走轮300在与凹窗慢慢接触的过程中，行走轮300与凹窗之间的压力将慢慢减小，即压力传感器检测到的压力值将慢慢减小，该压力传感器检测到的压力信号传递给控制元件，控制元件接收该压力信号，将控制电机加大转速，使螺旋桨叶片411产生更大的气流，该气流通过机架100作用于行走轮300，从而使行走轮300紧贴于凹窗表面，并对凹窗处进行清洗。

需要说明的是，控制元件、压力传感器420和电机三者电连接，且三者的工作原理、控制元件的结构和型号、压力传感器420的结构和型号等为本领域所熟知的技术，本实施例并未做出改进，在此不再详细赘述。

结合图4、图5和图6，行走轮300连接有第一连接轴310，第一连接轴310上固定连接有连接块430，连接块430与机架100滑动连接；连接块430与压力传感器420之间连接有第二连接轴440，第二连接轴440上套设有弹簧450。

具体地工作原理为：参照图6，行走轮300带动第一连接轴310沿远离幕墙的方向运动时，第一连接轴310将带动连接块430相对机架100滑动，此弹簧450被压缩，弹簧450远离连接块430的一端将挤压压力传感器420，使压力传感器420所检测的压力信号发生变化(压力值慢慢变大)，控制元件接收该压力信号，当压力值超过预设值时，控制元件将控制电机降低转速，以减少行走轮300与幕墙之间的压力；反之，弹簧450逐渐回复至初始状态，弹簧450远离连接块430的一端对压力传感器420的挤压力慢慢减小。

需要说明的是，弹簧450对压力传感器420的挤压力，可以看作是行走轮300与幕墙之间的压力，以实现对行走轮300与幕墙之间压力的检测。此外，该弹簧450的设置还能起到缓冲的作用，能够减少行走轮300对幕墙的冲击力，使得该幕墙清洗机器人能够平稳地行进。

该幕墙清洗机器人上下各布设一组行走轮300，每组行走轮300包括两个，具体地，位于上方的两个行走轮300为低压弹性轮，即该低压弹性轮安装有压力传感器420、连接块430、第二连接轴440和弹簧450；其中，行走轮300的轮胎压力在0.14～0.2bar低压范围可调，轮胎面宽18cm。

如图5所示，安装组件还包括防护板460，防护板460固定连接于机架100，连接块430滑动连接于防护板460；具体地，连接块430连接滑块，滑块与滑轨滑动连接，滑轨安装于防护板460。

在上述实施例的基础上，如图1所示，该幕墙清洗机器人还包括清洗组件500；清洗组件500包括喷水管和设置于喷水管上的喷嘴，喷水管安装于机架100，喷水管连接有水箱(附图未示出)。

其中，喷嘴可以为高压喷嘴。

其中，如图7所示，水箱连接有纯水供水模块600；纯水供水模块600包括纯水制备单元、供水管路和增压泵，供水管路的一端连接纯水制备单元，另一端连接水箱，增压泵连接于供水管路。

其中，供水管路为耐高压胶管，采用合成橡胶防油，耐磨损适用于各种天气条件。

该实施例中，机架100上设有清洗剂箱700，清洗剂箱700内盛装有清洗剂，清洗剂箱700与水箱通过水泵连通。

具体地，纯水制备单元提供清水至水箱，清洗剂箱700内清洗剂在水泵的作用下进入水箱，并与清水混合形成清洗液，混合后的清洗液经喷水管并通过喷嘴喷出。

其中，纯水制备单元可以利用反渗透原理(其中，反渗透原理为现有技术)生产纯水，出水量大，废水率低；利用纯水制备单元生产的纯水清洗幕墙时，不存在水中杂质伤害幕墙表面，残留水迹干燥后遗留水印的现象。进一步地，纯水制备单元还配备有出水水质监测系统，可以实时测量出水的电导率，当水质超过上限时可以报警，并切断出水，同时纯水制备单元还安装有水流量监测表，可以实时测量用水量。

需要说明的是，为了实现对高层建筑(如：幕墙)的清洗，必须对纯水进行加压，以确保水被送到高处，并具有一定的清洁压力。其中，所用到的增压系统采用的是电机直驱式曲轴连杆泵，可以将水增压至80bar，可以轻松实现对100m以下的高层建筑(如：幕墙)的清洗。

该实施例中，水箱与清洗剂箱700之间还设有流量调节阀，通过流量调节阀可以控制清洗剂的流量和流速，进而能够控制洗剂与水的混合比例。

在上述实施例的基础上，如图4所示，该幕墙清洗机器人还包括攀爬机构800。

在一种实施方式中，如图8所示，攀爬机构800包括基座810、传送组件820和第一驱动组件；传送组件820包括枢接于基座810的多个同步轮以及连接多个同步轮的传送件821，其中一个同步轮与第一驱动组件传动连接；传送件821具有第一自由端和第二自由端，第一自由端能够夹紧于两个同步轮之间，且能相对同步轮移动，第二自由端用于连接固定主体；机架100连接于基座810。

在使用该攀爬机构800工作时，由于第一驱动组件与其中一个同步轮连接，因而第一驱动组件能够为其中一个同步轮提供动力，使第一驱动组件带动与其相连的一个同步轮转动，同时在传送件821的作用下，传送件821能够使多个同步轮均实现转动；再者，传送件821的第一自由端能够夹紧于其中两个同步轮之间，传送件821的第二自由端连接固定主体，多个同步轮转动的同时能够带动传送件821动作，具体为在保持传送件821的第二自由端固定不动的前提下，使第一自由端将相对同步轮的位置发生变化；例如，该攀爬机构800在上升的过程中，保持第二自由端固定不动，第一自由端在摩擦力的作用下将伴随同步轮的转动逐渐下移，即，使第一自由端相对同步轮之间的距离逐渐增大，从而实现基座810沿传送件821的上升运动；相反地，该攀爬机构800在下降的过程中，第一自由端在摩擦力的作用下将伴随同步轮的转动逐渐上移，使第一自由端相对同步轮之间的距离逐渐缩小，从而实现基座810沿传送件821的下降运动。

具体地，在一种结构形式中，如图9所示，多个同步轮分别为主动轮822、绕绳轮823和压紧轮824，第一自由端在主动轮822和绕绳轮823之间缠绕一圈或多圈后夹紧于主动轮822与压紧轮824之间；主动轮822与第一驱动组件传动连接。其中，主动轮822、绕绳轮823和压紧轮824三者所在的枢接点形成三角形结构。

该实施例中，传送件821为绳索；攀爬机构800为两组，两根绳索的第二自由端并排固接于建筑物的悬架上。

其中，第一驱动组件可以为电机和减速器，减速器与主动轮822传动连接，具体工作时，电机带动减速器工作，通过减速器的调速后，减速器带动主动轮822转动，此时，主动轮822、绕绳轮823和压紧轮824将一起转动，在此过程中，钢丝绳的第一自由端将伴随主动轮822和压紧轮824的转动逐渐下移，即可实现基座810沿钢丝绳的上升运动；相反地，第一自由端伴随主动轮822和压紧轮824的转动逐渐上移，即可实现基座810沿钢丝绳的下降运动；由于基座810连接机架100，通过基座810沿钢丝绳的升降，能够实现整个幕墙清洗机器人的升降动作。

其中，该攀爬机构800可以为吊车，吊车的吊臂连接于机架100，可直接通过机架100使幕墙机器人升降。

在上述实施例的基础上，筒体具有容纳腔，容纳腔内设有第二驱动组件，第二驱动组件与筒体传动连接，并能带动筒体绕自身回转中心线转动。

例如：第二驱动组件包括电机以及与电机传动连接的外齿轮，筒体的内周壁设置内齿部，外齿轮与内齿部相啮合。

在上述实施例的基础上，该幕墙清洗机器人系统采用远程控制，采用搭建局域无线网或2.4G、5.8G数字/模拟图传系统实现信号传输和图像传输，机器人上搭载一台或多台高清相机和360°云台，从地面可以实现对相机的遥控和图像监视；地面控制模块可以实现对幕墙清洗机器人的升降、清扫件210的启停调速、螺旋桨叶片411启动调速变向、清洗组件500的启动和流量调节等控制。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种幕墙清洗机器人，其特征在于，包括：机架(100)、滚刷组件(200)、行走轮(300)和压力调节组件；

所述滚刷组件(200)包括筒体和设置于所述筒体的外周壁上的清扫件(210)，所述筒体和所述行走轮(300)均枢接于所述机架(100)，所述筒体的回转中心线和所述行走轮(300)的回转中心线相平行，且所述清扫件(210)的外缘凸出于所述行走轮(300)的外缘，使所述清扫件(210)和所述行走轮(300)均能够与待清洁幕墙抵接；

所述压力调节组件安装于所述机架(100)，所述压力调节组件能够调节所述行走轮(300)与待清洁幕墙之间的压力。

2.根据权利要求1所述的幕墙清洗机器人，其特征在于，所述压力调节组件包括用于对所述行走轮(300)施加朝向待清洁幕墙方向推力的驱动模组(410)、用于检测所述压力的大小的压力传感器(420)和用于控制所述压力的大小的控制元件，所述驱动模组(410)和所述压力传感器(420)均与所述控制元件电连接。

3.根据权利要求2所述的幕墙清洗机器人，其特征在于，所述驱动模组(410)包括电机以及与所述电机传动连接的螺旋桨叶片(411)，所述电机安装于所述机架(100)，所述螺旋桨叶片(411)转动能够产生朝向待清洁幕墙的气流；

所述电机与所述控制元件电连接。

4.根据权利要求3所述的幕墙清洗机器人，其特征在于，所述行走轮(300)连接有第一连接轴(310)，所述第一连接轴(310)上固定连接有连接块(430)，所述连接块(430)与所述机架(100)滑动连接；

所述连接块(430)与所述压力传感器(420)之间连接有第二连接轴(440)，所述第二连接轴(440)上套设有弹簧(450)。

5.根据权利要求1所述的幕墙清洗机器人，其特征在于，还包括清洗组件(500)；

所述清洗组件(500)包括喷水管和设置于所述喷水管上的喷嘴，所述喷水管安装于所述机架(100)，所述喷水管连接有水箱。

6.根据权利要求5所述的幕墙清洗机器人，其特征在于，所述水箱连接有纯水供水模块(600)；

所述纯水供水模块(600)包括纯水制备单元、供水管路和增压泵，所述供水管路的一端连接所述纯水制备单元，另一端连接所述水箱，所述增压泵连接于所述供水管路。

7.根据权利要求5所述的幕墙清洗机器人，其特征在于，所述机架(100)上设有清洗剂箱(700)，所述清洗剂箱(700)内盛装有清洗剂，所述清洗剂箱(700)与所述水箱通过水泵连通。

8.根据权利要求1-7任一项所述的幕墙清洗机器人，其特征在于，还包括攀爬机构(800)，所述攀爬机构(800)包括基座(810)、传送组件(820)和第一驱动组件；

所述传送组件(820)包括枢接于所述基座(810)的多个同步轮以及连接多个所述同步轮的传送件(821)，其中一个所述同步轮与所述第一驱动组件传动连接；

所述传送件(821)具有第一自由端和第二自由端，所述第一自由端能够夹紧于两个同步轮之间，且能相对所述同步轮移动，所述第二自由端用于连接固定主体；

所述机架(100)连接于所述基座(810)。

9.根据权利要求8所述的幕墙清洗机器人，其特征在于，所述传送件(821)为绳索；

所述攀爬机构(800)为两组，两根所述绳索的第二自由端并排固接于建筑物的悬架上。

10.根据权利要求1-7任一项所述的幕墙清洗机器人，其特征在于，所述筒体具有容纳腔，所述容纳腔内设有第二驱动组件，所述第二驱动组件与所述筒体传动连接，并能带动所述筒体绕自身回转中心线转动。

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