CN111392664B - 一种智能垂直楼面作业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能垂直楼面作业机器人，包括作业平台、伸缩机械臂和伸缩固定装置，多个所述伸缩固定装置固定于垂直楼面上，所述作业平台上安装有多个伸缩机械臂；所述伸缩固定装置包括固定外壳、拉力弹簧、移动活塞和永磁铁；所述伸缩机械臂包括依次相互套合的多节机械臂本体、驱动相邻机械臂本体伸缩的伸缩驱动机构、安装于末节机械臂本体端部的电磁铁和卡合机构，首节机械臂本体的端部与所述作业平台转动连接。本发明能直接固定于垂直楼面上，作业人员直接站在作业平台上进行高空作业，作业稳定性和安全性高，能有效提高作业效率。

Description

一种智能垂直楼面作业机器人

技术领域

本发明涉及高空作业设备技术领域，尤其是涉及一种智能垂直楼面作业机器人。

背景技术

现有建筑外墙高空作业主要还是人工进行，具体地，将卷扬装置固定在建筑顶部，通过安全工具将人固定在卷扬绳上，后将人运送至相应外墙的高度，进行高空作业，此作业安全风险高，而且通过卷扬绳实现作业人员吊载，作业不平稳，存在大幅度晃动，降低了作业人员的作业效率。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种智能垂直楼面作业机器人，本发明能直接固定于垂直楼面上，作业人员直接站在作业平台上进行高空作业，作业稳定性和安全性高，能有效提高作业效率。为了实现上述目的，本发明提供了一种智能垂直楼面作业机器人，包括作业平台、伸缩机械臂和伸缩固定装置，多个所述伸缩固定装置固定于垂直楼面上，所述作业平台上安装有多个伸缩机械臂；

所述伸缩固定装置包括固定外壳、拉力弹簧、移动活塞和永磁铁，所述固定外壳固定安装于所述垂直楼面上，所述固定外壳上设有安装槽，所述拉力弹簧和移动活塞位于所述安装槽内，且所述拉力弹簧的一端与所述安装槽的槽底相连接，另一端与所述移动活塞的一端相连接，所述移动活塞的另一端设有所述永磁铁，所述移动活塞的另一端外表面设有卡槽；

所述伸缩机械臂包括依次相互套合的多节机械臂本体、驱动相邻机械臂本体伸缩的伸缩驱动机构、安装于末节机械臂本体端部的电磁铁和卡合机构，首节机械臂本体的端部与所述作业平台转动连接；

所述伸缩固定装置初始状态时，所述拉力弹簧的拉力将所述移动活塞和永磁铁缩至所述安装槽内；所述伸缩固定装置与所述伸缩机械臂相卡合时，所述电磁铁通电吸附所述永磁铁，将所述移动活塞从所述安装槽内吸出，且所述卡合机构与所述移动活塞的卡槽相卡合。

进一步地，所述智能垂直楼面作业机器人还包括摆动驱动机构，所述摆动驱动机构包括安装于所述作业平台上的摆动驱动电机、安装于所述摆动驱动电机输出轴上的第一蜗杆、设于首节机械臂本体外圆弧表面上的第一蜗轮齿，所述第一蜗杆与所述第一蜗轮齿相啮合。

进一步地，所述伸缩驱动机构包括直线驱动电机、第二蜗杆、第二蜗轮齿，相邻两机械臂本体上，一个机械臂本体上安装所述直线驱动电机，另一个机械臂本体的侧面设条形结构的所述第二蜗轮齿，所述第二蜗杆安装于所述直线驱动电机的输出轴上，所述第二蜗杆与所述第二蜗轮齿相啮合。

进一步地，所述卡合机构包括旋转驱动电机、齿轮、弧形齿圈，所述旋转驱动电机安装于末节机械臂本体上，末节机械臂本体的端部呈凹形圆弧结构，末节机械臂本体的端部设有包括弧形凹槽、与所述弧形凹槽相连通的齿轮安装槽，所述齿轮安装于所述旋转驱动电机的输出轴上，且所述齿轮位于所述齿轮安装槽内，所述弧形齿圈位于所述弧形凹槽内，所述齿轮与所述弧形齿圈相啮合；所述卡槽呈环形结构；所述卡合机构卡合所述卡槽时，所述凹形圆弧结构和弧形齿圈形成圆环结构套住所述卡槽。

进一步地，所述伸缩机械臂还包括磁铁安装架，所述电磁铁通过所述磁铁安装架安装于末节机械臂本体的端部。

进一步地，所述移动活塞另一端的端部设有凹槽，所述永磁铁安装于所述凹槽内。

进一步地，所述固定外壳外形的横截面呈T型结构。

进一步地，所述作业平台四个角均连接有所述伸缩机械臂。

进一步地，末节机械臂本体的端部通过所述摆动轴与所述作业平台转动连接。

本发明伸缩固定装置初始状态时，即伸缩固定装置不使用时，拉力弹簧的拉力将移动活塞和永磁铁缩至安装槽内。当伸缩固定装置需要使用时，即伸缩固定装置与伸缩机械臂相卡合时，电磁铁通电吸附永磁铁，将移动活塞从安装槽内吸出，且卡合机构与移动活塞的卡槽相卡合，如此快速实现了伸缩机械臂与伸缩固定装置的有效可靠连接，从而将作业平台通过多个伸缩机械臂固定在垂直楼面上，以方便作业人员站在作业平台内进行楼面作业，完成楼面的清洗、设备安装等作业，作业稳定性和安全性高，能有效提高作业效率。

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为本发明使用时的立体图。

图2为本发明机器人的立体图。

图3为本发明伸缩机械臂的立体图。

图4为图3旋转一定角度后的部分放大立体图。

图5为图2的A处放大图。

图6为本发明伸缩固定装置呈缩回状态时的立体图。

图7为本发明伸缩固定装置呈伸出状态时的立体图。

图8为本发明伸缩机械臂和伸缩固定装置卡合时的立体图。

上述附图标记：

1作业平台，2伸缩机械臂，3伸缩固定装置，4垂直楼面，5蓄电池，20机械臂本体，201第一蜗轮齿，202凹形圆弧结构，203弧形凹槽，21伸缩驱动机构，210直线驱动电机，211第二蜗杆，212第二蜗轮齿，22电磁铁，23磁铁安装架，24卡合机构，240旋转驱动电机，241齿轮，242弧形齿圈，243电机安装架，250摆动驱动电机，251第一蜗杆，26摆动轴，30固定外壳，31拉力弹簧，32移动活塞，33永磁铁，301安装槽，320卡槽。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

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。

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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”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。

如图1-8所示，本实施方式提供的一种智能垂直楼面作业机器人，包括作业平台1、伸缩机械臂2和伸缩固定装置3，多个所述伸缩固定装置3固定于垂直楼面4上，所述作业平台1上安装有多个伸缩机械臂2。

所述伸缩固定装置3包括固定外壳30、拉力弹簧31、移动活塞32和永磁铁33，所述固定外壳30固定安装于所述垂直楼面4上，所述固定外壳30上设有安装槽301，所述拉力弹簧31和移动活塞32位于所述安装槽301内，且所述拉力弹簧31的一端与所述安装槽301的槽底相连接，另一端与所述移动活塞32的一端相连接，所述移动活塞32的另一端设有所述永磁铁33，所述移动活塞33的另一端外表面设有卡槽320。

所述伸缩机械臂2包括依次相互套合的多节机械臂本体20、驱动相邻机械臂本体20伸缩的伸缩驱动机构21、安装于末节机械臂本体20端部的电磁铁22和卡合机构24，首节机械臂本体20的端部与所述作业平台1转动连接。

本实施方式伸缩固定装置3初始状态时，所述拉力弹簧31的拉力将所述移动活塞32和永磁铁33缩至所述安装槽301内。当伸缩固定装置3需要使用时，即所述伸缩固定装置3与所述伸缩机械臂2相卡合时，所述电磁铁22通电吸附所述永磁铁33，将所述移动活塞32从所述安装槽302内吸出，且所述卡合机构24与所述移动活塞32的卡槽320相卡合，如此快速实现了伸缩机械臂2与伸缩固定装置3的有效可靠连接，从而将作业平台1通过多个伸缩机械臂2固定在垂直楼面4上，以方便作业人员站在作业平台1内进行楼面作业，完成楼面的清洗、设备安装等作业，作业稳定性和安全性高，能有效提高作业效率。当伸缩机械臂2需脱离伸缩固定装置3时，电磁铁22断电，卡合机构24回位，移动活塞32和永磁铁33缩至安装槽301内。

本实施方式优选地，所述移动活塞32另一端的端部设有凹槽，所述永磁铁33安装于所述凹槽内。凹槽方便了永磁铁33的定位安装；同时永磁铁33的外端面与移动活塞32的另一端端面平齐。

本实施方式优选地，所述固定外壳30外形的横截面呈T型结构。其中固定外壳30的T型结构的头部位于垂直楼面4的内侧，以方便固定外壳30与垂直楼面4的定位安装，且固定外壳30与垂直楼面4成一体结构。

本实施方式优选地，所述作业平台1四个角均连接有所述伸缩机械臂2。且伸缩机械臂2呈倾斜结构，提高整体的结构强度，提高作业稳定性。

本实施方式优选地，末节机械臂本体20的端部通过所述摆动轴26与所述作业平台1转动连接。

本实施方式优选地，固定外壳30外端面与垂直楼面4在同一平面上，其中伸缩固定装置3处于初始状态时，移动活塞32和永磁铁33移至安装槽302内，使得伸缩固定装置3不使用时，伸缩固定装置3不会相对于垂直楼面4凸出，保证了垂直楼面4的美观。

本实施方式优选地，所述伸缩机械臂2还包括磁铁安装架23，所述电磁铁22通过所述磁铁安装架23安装于末节机械臂本体20的端部。

本实施方式垂直楼面4根据需求布上多个伸缩固定装置3，伸缩机械臂2可以摆动和伸缩。当作业平台1需要移动时，通过伸缩机械臂2摆动和伸缩，使得伸缩机械臂2与不同的伸缩固定装置3相连接，实现了作业平台1能在垂直楼面4任意位置停留，提高了作业范围。

本实施方式机械臂本体20节数的多少根据实际需求而定，此不做具体限定，如图3所示，机械臂本体20数量为三个。

本实施方式当然还包括控制电磁铁22通电和断电的蓄电池5及开关，其中蓄电池5嵌在作业平台1内，此为现有技术，故不做过多赘述。

本实施方式进一步优选地，所述智能垂直楼面作业机器人还包括摆动驱动机构，所述摆动驱动机构包括安装于所述作业平台1上的摆动驱动电机250、安装于所述摆动驱动电机250输出轴上的第一蜗杆251、设于首节机械臂本体20外圆弧表面上的第一蜗轮齿201，所述第一蜗杆251与所述第一蜗轮齿201相啮合。使用时，摆动驱动电机250启动，以驱动第一蜗杆251旋转，第一蜗杆251旋转带动第一蜗轮齿201旋转，如此以带动首节机械臂本体20旋转，即实现了伸缩机械臂2相对于作业平台1的摆动。其中蜗轮蜗杆结构具有自锁功能，因此当摆动驱动电机250未工作时，伸缩机械臂2相对于作业平台1位置固定，不存在摆动，保证了伸缩机械臂2的结构可靠性。

本实施方式进一步优选地，所述伸缩驱动机构21包括直线驱动电机210、第二蜗杆211、第二蜗轮齿212，相邻两机械臂本体20上，一个机械臂本体20上安装所述直线驱动电机210，另一个机械臂本体20的侧面设条形结构的所述第二蜗轮齿212，所述第二蜗杆211安装于所述直线驱动电机210的输出轴上，所述第二蜗杆210与所述第二蜗轮齿212相啮合。相邻两机械臂本体20伸缩时，直线驱动电机210启动，以驱动第二蜗杆211旋转，从而第二蜗杆211旋转带动第二蜗轮齿212作直线运动，如此以实现两两机械臂本体20的伸缩运动。其中蜗轮蜗杆结构具有自锁功能，因此当直线驱动电机210未工作时，机械臂本体20之间位置固定，不存在伸缩运动，保证了伸缩机械臂2的结构可靠性。

本实施方式进一步优选地，所述卡合机构24包括旋转驱动电机240、齿轮241、弧形齿圈242，所述旋转驱动电机240安装于末节机械臂本体20上，末节机械臂本体20的端部呈凹形圆弧结构202，末节机械臂本体20的端部设有包括弧形凹槽203、与所述弧形凹槽203相连通的齿轮安装槽，所述齿轮241安装于所述旋转驱动电机240的输出轴上，且所述齿轮241位于所述齿轮安装槽内，所述弧形齿圈242位于所述弧形凹槽203内，所述齿轮241与所述弧形齿圈242相啮合；所述卡槽320呈环形结构；所述卡合机构24卡合所述卡槽320时，所述凹形圆弧结构202和弧形齿圈242形成圆环结构套住所述卡槽320。其中旋转驱动电机240通过电机安装架243安装于末节机械臂本体20上。卡合机构24相对于卡槽320卡合时，旋转驱动电机240启动，以驱动齿轮241旋转，齿轮241旋转带动弧形齿圈242旋转，且在末节机械臂本体20的凹形圆弧结构202和弧形齿圈242的共同作用下，套住移动活塞32的卡槽320，从而实现卡合。优选地，弧形齿圈242的弧形角度大于等200°，且小于等于280°，凹形圆弧结构202的弧形角度等于180°。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种智能垂直楼面作业机器人，包括作业平台、伸缩机械臂，所述作业平台上安装有多个伸缩机械臂；其特征在于，还包括伸缩固定装置，多个所述伸缩固定装置固定于垂直楼面上；

所述伸缩固定装置包括固定外壳、拉力弹簧、移动活塞和永磁铁，所述固定外壳固定安装于所述垂直楼面上，所述固定外壳上设有安装槽，所述拉力弹簧和移动活塞位于所述安装槽内，且所述拉力弹簧的一端与所述安装槽的槽底相连接，另一端与所述移动活塞的一端相连接，所述移动活塞的另一端设有所述永磁铁，所述移动活塞的另一端外表面设有卡槽；

所述伸缩机械臂包括依次相互套合的多节机械臂本体、驱动相邻机械臂本体伸缩的伸缩驱动机构、安装于末节机械臂本体端部的电磁铁和卡合机构，首节机械臂本体的端部与所述作业平台转动连接；

所述伸缩固定装置初始状态时，所述拉力弹簧的拉力将所述移动活塞和永磁铁缩至所述安装槽内；所述伸缩固定装置与所述伸缩机械臂相卡合时，所述电磁铁通电吸附所述永磁铁，将所述移动活塞从所述安装槽内吸出，且所述卡合机构与所述移动活塞的卡槽相卡合。

2.根据权利要求1所述的一种智能垂直楼面作业机器人，其特征在于，所述智能垂直楼面作业机器人还包括摆动驱动机构，所述摆动驱动机构包括安装于所述作业平台上的摆动驱动电机、安装于所述摆动驱动电机输出轴上的第一蜗杆、设于首节机械臂本体外圆弧表面上的第一蜗轮齿，所述第一蜗杆与所述第一蜗轮齿相啮合。

3.根据权利要求1所述的一种智能垂直楼面作业机器人，其特征在于，所述伸缩驱动机构包括直线驱动电机、第二蜗杆、第二蜗轮齿，相邻两机械臂本体上，一个机械臂本体上安装所述直线驱动电机，另一个机械臂本体的侧面设条形结构的所述第二蜗轮齿，所述第二蜗杆安装于所述直线驱动电机的输出轴上，所述第二蜗杆与所述第二蜗轮齿相啮合。

4.根据权利要求1所述的一种智能垂直楼面作业机器人，其特征在于，所述卡合机构包括旋转驱动电机、齿轮、弧形齿圈，所述旋转驱动电机安装于末节机械臂本体上，末节机械臂本体的端部呈凹形圆弧结构，末节机械臂本体的端部设有包括弧形凹槽、与所述弧形凹槽相连通的齿轮安装槽，所述齿轮安装于所述旋转驱动电机的输出轴上，且所述齿轮位于所述齿轮安装槽内，所述弧形齿圈位于所述弧形凹槽内，所述齿轮与所述弧形齿圈相啮合；所述卡槽呈环形结构；所述卡合机构卡合所述卡槽时，所述凹形圆弧结构和弧形齿圈形成圆环结构套住所述卡槽。

5.根据权利要求1所述的一种智能垂直楼面作业机器人，其特征在于，所述伸缩机械臂还包括磁铁安装架，所述电磁铁通过所述磁铁安装架安装于末节机械臂本体的端部。

6.根据权利要求1所述的一种智能垂直楼面作业机器人，其特征在于，所述移动活塞另一端的端部设有凹槽，所述永磁铁安装于所述凹槽内。

7.根据权利要求1所述的一种智能垂直楼面作业机器人，其特征在于，所述固定外壳外形的横截面呈T型结构。

8.根据权利要求1所述的一种智能垂直楼面作业机器人，其特征在于，所述作业平台四个角均连接有所述伸缩机械臂。

9.根据权利要求1所述的一种智能垂直楼面作业机器人，其特征在于，末节机械臂本体的端部通过摆动轴与所述作业平台转动连接。

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