CN111012239B - 一种用于光洁表面行走的运动机构 - Google Patents
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Abstract
发明涉及一种用于在光洁表面行走的机器人的移动机构。一种用于光洁表面行走的运动机构,包括第一运动单元、第二运动单元、伸缩机构、旋转机构、第一运动单元吸盘、第二运动单元吸盘、控制芯片,第一运动单元和第二运动单元通过伸缩机构连接,第一运动单元底部安装第一运动单元吸盘,第二运动单元底部安装第二运动单元吸盘,旋转机构固定安装在第一运动单元吸盘或者第二运动单元吸盘上部,安装旋转机构的第一运动单元吸盘或者第二运动单元吸盘与其上的第一运动单元或第二运动单元转动连接,第一运动单元吸盘、第二运动单元吸盘次序吸附在光洁表面,在伸缩机构作用下实现移动,在旋转机构作用下实现转动。
Description
技术领域
发明涉及一种用于在光洁表面行走的机器人的移动机构。
技术背景
随着建筑行业,光伏电站的不断发展,许多以玻璃,陶瓷等光洁物体作为表面的建筑,设备、设施越来越多。这些设施通常具有面积大,高度高,外表没有附着物等特点。对这些设施的清理、清洁往往只能采用人工清洗作业,人工作业不仅效率低,成本高,而且有极高的危险。
现有的小型玻璃清洁机器人移动方式基本分为两种:其一是单个抽气吸盘,依靠底部的履带与玻璃的摩擦实现机器人的移动,其吸附不十分可靠,在清理窗户外部时容易发生脱落现象。其二是两个抽气吸盘,通过交替吸附进行扭动前行,虽然这种方式的机器人大大加强了机器人的吸附能力,提高了保障,但其前进轨迹不清晰,重复擦拭面积大,效率低。
因此,如何设计一种动作轨迹清晰,吸附可靠,效率高,可在光洁表面行走,的移动机构,是我们当前急需解决的一个问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:如何提议一种能够在光洁表面行走的运动机构。
本发明所采用的技术方案是:一种用于光洁表面行走的运动机构,包括第一运动单元(1)、第二运动单元(4)、伸缩机构(2)、旋转机构(3)、第一运动单元吸盘、第二运动单元吸盘(401)、控制芯片,第一运动单元(1)和第二运动单元(4)通过伸缩机构(2)连接,第一运动单元(1)底部安装第一运动单元吸盘,第二运动单元(4)底部安装第二运动单元吸盘(401),旋转机构(3)固定安装在第一运动单元吸盘或者第二运动单元吸盘(401)上部,安装旋转机构(3)的第一运动单元吸盘或者第二运动单元吸盘(401)与其上的第一运动单元(1)或第二运动单元(4)转动连接,第一运动单元吸盘、第二运动单元吸盘(401)次序吸附在光洁表面,在伸缩机构(2)作用下实现移动,在旋转机构(3)作用下实现转动。
伸缩机构(2)包括直行驱动电机(201)、安装在直行驱动电机(201)输出轴上的主动齿轮(202)、与主动齿轮(202)啮合的从动齿轮(203)、与从动齿轮(203)齿盘固定连接的主动臂(204)、与主动臂(204)十字交叉转动连接的从动臂(206)、分别固定安装在主动臂(204)和从动臂(206)一端的通过转动连接安装在第一运动单元(1)和第二运动单元(4)上的固定轴销(207)、分别处于第一运动单元(1)和第二运动单元(4)上的滑槽、分别安装在主动臂(204)和从动臂(206)另一端的处于滑槽中的滑动轴销、安装在从动齿轮(203)上的第一码盘(214)、安装在滑槽中的用于定位起点位置的第一行程开关(210)和用于定位终点位置的第二行程开关(211)。
直行驱动电机(201)、主动齿轮(202)、从动齿轮(203)都安装在第二运动单元(4)上,主动臂(204)的固定轴销(207)与从动齿轮(203)的中心轴同轴,从动臂(206)的固定轴销(207)转动连接安装第一运动单元(1),主动臂(204)上的第一滑动轴销(213)处于第一运动单元(1)上的第一滑槽(212)中,从动臂(206)的第二滑动轴销(209)第二运动单元(4)上的第二滑槽(208)中,主动臂(204)和从动臂(206)通过运动轴销(205)转动连接。
旋转机构(3)包括第二运动单元吸盘(401)、旋转驱动电机(301)、安装在旋转驱动电机(301)输出轴上的旋转驱动电机皮带轮(302)、旋转传动皮带(303)、固定在第二运动单元吸盘(401)上的旋转从动轮(304)、固定在第二运动单元吸盘(401)上的吸盘导管轴(305)、安装在吸盘导管轴(305)上的轴承(306)、旋转接头(309)、第二码盘(307),旋转驱动电机(301)固定于第二运动单元(4)上,吸盘导管轴(305)与第二运动单元吸盘(401),旋转接头(309)刚性连接,并通过轴承(306)与第二运动单元(4)连接,使得吸盘导管轴(305)、第二运动单元吸盘(401)、旋转接头(309)的组合体可以相对第二运动单元(4)做旋转运动,旋转接头(309)与吸盘导管轴(305)转动连接确保旋转过程中真空气路不受影响。第二码盘(307)用于测量旋转机构运动的角度。
第一运动单元吸盘有三个,分别为第一运动单元第一吸盘(101),第一运动单元第二吸盘(102),第一运动单元第三吸盘(103)。
本发明的有益效果是:本发明运动机构直行时,固定于两个运动单元的吸盘交替动作,确保运动机构运动时可以可靠的吸附于光洁表面上,通过伸缩机构的往复动作,使得运动机构直行。需要转向时,固定于第一运动单元的第一运动单元吸盘释放,固定于第二运动单元的第二运动单元吸盘吸附,旋转机构动作,运动机构围绕第二运动机构吸盘旋转。
附图说明
图1是本发明机构总体示意图;
图2是本发明 吸盘位置示意图;
图3是本发明直行相关机构顶视图;
图4是本发明直行相关机构示轴侧图;
图5是本发明旋转机构顶视图;
图6是本发明旋转机构轴测图;
图7 是本发明旋转机构剖视图;
其中,1、第一运动单元,2、伸缩机构,3、旋转机构,4、第二运动单元,101、第一运动单元第一吸盘,102、第一运动单元第二吸盘,103、第一运动单元第三吸盘,201、直行驱动电机,202、主动齿轮,203、从动齿轮,204、主动臂,205、运动轴销,206、从动臂,208、第二滑槽,209、第二滑动轴销,210、第一行程开关,211、第二行程开关,212、第一滑槽,213、第一滑动轴销,214、第一码盘,215、第一计数槽型光耦,301、旋转驱动电机,302、旋转驱动电机皮带轮,303、旋转传动皮带,304、旋转从动轮,305、吸盘导管轴,306轴承,307、第二码盘,308、第二计数槽型光耦,309、旋转接头,401、第二运动单元吸盘。
具体实施方式
一种用于光洁表面行走的运动机构,包括第一运动单元1、第二运动单元4、伸缩机构2、旋转机构3、第一运动单元吸盘、第二运动单元吸盘401、控制芯片(普通智能手机用芯片即可),第一运动单元1和第二运动单元4通过伸缩机构2连接,第一运动单元1底部整体为平面,上部为盒体,本发明附图中未画出盒盖,在平面上安装第一运动单元吸盘,第二运动单元4底部整体为平面,上部为盒体,本发明附图中未画出盒盖,安装第二运动单元吸盘401,第一运动单元1和第二运动单元4的可以是矩形等结构,也可如附图1中所示形状,旋转机构3固定安装在第一运动单元吸盘或者第二运动单元吸盘401上部,安装旋转机构3的第一运动单元吸盘或者第二运动单元吸盘401与其上的第一运动单元1或第二运动单元4转动连接,第一运动单元吸盘、第二运动单元吸盘401次序吸附在光洁表面,在伸缩机构2作用下实现移动,在旋转机构3作用下实现转动。
伸缩机构2包括直行驱动电机201、安装在直行驱动电机201输出轴上的主动齿轮202、与主动齿轮202啮合的从动齿轮203、与从动齿轮203齿盘固定连接的主动臂204、与主动臂204十字交叉转动连接的从动臂206、分别固定安装在主动臂204和从动臂206一端的通过转动连接安装在第一运动单元1和第二运动单元4上的固定轴销207、分别处于第一运动单元1和第二运动单元4上的滑槽、分别安装在主动臂204和从动臂206另一端的处于滑槽中的滑动轴销、安装在从动齿轮203上的第一码盘214、安装在滑槽中的用于定位起点位置的第一行程开关210和用于定位终点位置的第二行程开关211。
直行驱动电机201、主动齿轮202、从动齿轮203都安装在第二运动单元4上,主动臂204的固定轴销207与从动齿轮203的中心轴同轴,从动臂206的固定轴销207转动连接安装第一运动单元1,主动臂204上的第一滑动轴销213处于第一运动单元1上的第一滑槽212中,从动臂206的第二滑动轴销209第二运动单元4上的第二滑槽208中,主动臂204和从动臂206通过运动轴销205转动连接。
旋转机构3包括第二运动单元吸盘401、旋转驱动电机301、安装在旋转驱动电机301输出轴上的旋转驱动电机皮带轮302、旋转传动皮带303、固定在第二运动单元吸盘401上的旋转从动轮304、固定在第二运动单元吸盘401上的吸盘导管轴305、安装在吸盘导管轴305上的轴承306、旋转接头309、第二码盘307,旋转驱动电机301固定于第二运动单元4上,吸盘导管轴305与第二运动单元吸盘401,旋转接头309刚性连接,并通过轴承306与第二运动单元4连接,使得吸盘导管轴305、第二运动单元吸盘401、旋转接头309的组合体可以相对第二运动单元4做旋转运动,旋转接头309与吸盘导管轴305转动连接确保旋转过程中真空气路不受影响。第二码盘307用于测量旋转机构运动的角度。
第一运动单元吸盘有三个,分别为第一运动单元第一吸盘101, 第一运动单元第二吸盘102, 第一运动单元第三吸盘103。
需要直行时,将机器人竖向或水平吸附于光洁表面,首先,第一运动单元吸盘(第一运动单元第一吸盘101, 第一运动单元第二吸盘102, 第一运动单元第三吸盘103),第二运动单元吸盘401协调工作,将机构固定于光洁表面,控制芯片通过安装在第一运动单元1和第二运动单元4上的摄像头(控制芯片与摄像头电连接),检测可以移动的方向,如果准备向第一运动单元方向移动,则第一运动单元吸盘释放,同时直行驱动电机201带动从动齿轮203顺时针旋转,由于第二滑动轴销209只能在第二滑槽208中运动,第一滑动轴销213只能在第一滑槽212中运动,主动臂204、从动臂206间夹角(α)变小,推动第一运动单元1向远离第二运动单元4的方向运动。第二滑动轴销209运动到第二行程开关211时,第二行程开关211闭合,控制系统停止直行驱动电机201运动,接着对第一运动单元吸盘抽真空,使第一运动单元1吸附于光洁表面,待第一运动单元1吸附牢固后,控制芯片控制第二运动单元吸盘401释放,直行驱动电机201带动从动齿轮203逆时针转动,主动臂204、从动臂206间夹角(α)变大,拉动第二运动单元4向第一运动单元1靠近。第一码盘214,第一计数槽型光耦215的组合用于测量、计算运动的位置及轨迹。
反向运动时,各个机构的运动顺序相反。
装置需要整体逆时针旋转时,控制芯片驱动第二运动单元吸盘401吸合,第一运动单元吸盘释放,待吸合稳定后,旋转驱动电机301
通过旋转驱动电机皮带轮302、旋转传动皮带303带动旋转从动轮304逆时针旋转,由于第二运动单元吸盘401已牢固吸附于光洁表面,因此吸盘导管轴305、第二运动单元吸盘401、旋转接头309的组合体不能运动,因此随着皮带轮304的逆时针旋转,通过轴承306绕着吸盘导管轴305、第二运动单元吸盘401、旋转接头309的组合体逆时针旋转。旋转的角度可由固定在吸盘导管轴305上第二码盘307,第二计数槽型光耦308组合检测,当控制器检测到装置旋转到指定位置时,旋转驱动电机302停止,装置整体停止旋转运动。
Claims (2)
1.一种用于光洁表面行走的运动机构,其特征在于:包括第一运动单元(1)、第二运动单元(4)、伸缩机构(2)、旋转机构(3)、第一运动单元吸盘、第二运动单元吸盘(401)、控制芯片,第一运动单元(1)和第二运动单元(4)通过伸缩机构(2)连接,第一运动单元(1)底部安装第一运动单元吸盘,第二运动单元(4)底部安装第二运动单元吸盘(401),旋转机构(3)固定安装在第一运动单元吸盘或者第二运动单元吸盘(401)上部,安装旋转机构(3)的第一运动单元吸盘或者第二运动单元吸盘(401)与其上的第一运动单元(1)或第二运动单元(4)转动连接,第一运动单元吸盘、第二运动单元吸盘(401)次序吸附在光洁表面,在伸缩机构(2)作用下实现移动,在旋转机构(3)作用下实现转动;伸缩机构(2)包括直行驱动电机(201)、安装在直行驱动电机(201)输出轴上的主动齿轮(202)、与主动齿轮(202)啮合的从动齿轮(203)、与从动齿轮(203)齿盘固定连接的主动臂(204)、与主动臂(204)十字交叉转动连接的从动臂(206)、分别固定安装在主动臂(204)和从动臂(206)一端的通过转动连接安装在第一运动单元(1)和第二运动单元(4)上的固定轴销(207)、分别处于第一运动单元(1)和第二运动单元(4)上的滑槽、分别安装在主动臂(204)和从动臂(206)另一端的处于滑槽中的滑动轴销、安装在从动齿轮(203)上的第一码盘(214)、安装在滑槽中的用于定位起点位置的第一行程开关(210)和用于定位终点位置的第二行程开关(211);旋转机构(3)包括第二运动单元吸盘(401)、旋转驱动电机(301)、安装在旋转驱动电机(301)输出轴上的旋转驱动电机皮带轮(302)、旋转传动皮带(303)、固定在第二运动单元吸盘(401)上的旋转从动轮(304)、固定在第二运动单元吸盘(401)上的吸盘导管轴(305)、安装在吸盘导管轴(305)上的轴承(306)、旋转接头(309)、第二码盘(307),旋转驱动电机(301)固定于第二运动单元(4)上,吸盘导管轴(305)与第二运动单元吸盘(401),旋转接头(309)刚性连接,并通过轴承(306)与第二运动单元(4)连接,使得吸盘导管轴(305)、第二运动单元吸盘(401)、旋转接头(309)的组合体可以相对第二运动单元(4)做旋转运动,旋转接头(309)与吸盘导管轴(305)转动连接确保旋转过程中真空气路不受影响,第二码盘(307)用于测量旋转机构运动的角度。
2.根据权利要求1所述的一种用于光洁表面行走的运动机构,其特征在于:伸缩机构(2)包括直行驱动电机(201)、安装在直行驱动电机(201)输出轴上的主动齿轮(202)、与主动齿轮(202)啮合的从动齿轮(203)、与从动齿轮(203)齿盘固定连接的主动臂(204)、与主动臂(204)十字交叉转动连接的从动臂(206)、分别固定安装在主动臂(204)和从动臂(206)一端的通过转动连接安装在第一运动单元(1)和第二运动单元(4)上的固定轴销(207)、分别处于第一运动单元(1)和第二运动单元(4)上的滑槽、分别安装在主动臂(204)和从动臂(206)另一端的处于滑槽中的滑动轴销、安装在从动齿轮(203)上的第一码盘(214)、安装在滑槽中的用于定位起点位置的第一行程开关(210)和用于定位终点位置的第二行程开关(211)。
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