CN111513621A - 一种建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人，包括用于固定在建筑物顶面的相对设置的两个支架，所述支架侧壁上开有水管孔以使第一水管和第二水管穿过；两个支架之间连接有转轴，转轴上转动连接有水管卷筒，所述水管卷筒上缠绕有第一水管和第二水管，还包括动力机构、轨道、升降机构及擦洗机构，本机器人的动作通过PLC系统进行控制。本发明提供的建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人结构简单，系统稳定，成本低廉，擦洗结构可以在水平和竖直方向上灵活运动，通过PLC系统控制整个擦洗操作，能精确控擦洗位置，准确度高，擦洗效率高。

Description

一种建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人

技术领域

本发明涉及清洁技术领域，具体涉及一种建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人。

背景技术

现有建筑特别使高层建筑的外立面墙面清洁和玻璃清洁主要包括人力清洁以及机器清洁，人力清洁存在较大的安全风险且清洁成本高，而机器清洁存在结构简单，只利用磁性擦玻璃机构，不适用于大规模清洁；有些擦玻璃机器人结构过于复杂，比如通过设置在顶楼上面的悬吊装置使擦洗机构升降而达到擦洗的目的，此方法成本较高，且不稳定，容易卡壳。

如中国专利申请，墙面清洗车（CN 109730595 A，公开日为2019年5月10日），公开了一种墙面清洗车，包括车体、第一连接件、 连接组件)和墙面清洗机构。所述第一连接件至少一部分固定连接于所述车体， 所述连接组件至少一部分固定连接于所述墙面清洗机构)。所述第一连接件与所述 连接组件之间连接，使得所述墙面清洗机构连接于所述车体，从而在所述车体移动的过程中，所述墙面清洗机构跟随所述 车体同时移动，到达待清洗位置进行作业。该墙面清洗车墙面清洗机构固定于清洗车上，因此其清洗的高度将受限于车上清洗机构的高度，并且成本高，占用道路资源；

再如中国专利申请，一种墙面清洗机器人（CN105105689A，公开日为2015年12月2日），公开了一种墙面清洗机器人，包括壳体、吸附模块、驱动模块和清洁模块，其中的吸附模块只能附着于光滑的玻璃窗，操作复杂，且不能适用于建筑上的粗糙墙体和高低不平的框架结构。

综上，现有技术的建擦洗筑外立面玻璃及墙面的设备存在不稳定、成本高以及实用性差等问题，因此，开发一种稳定、灵活、实用的擦洗机器人装置是极其必要的。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，空气净化装置不能消杀病毒和细菌的不足，本发明的目的是提供一种建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人，本发明能够精确、流畅、高效的完成擦洗工作。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人，包括用于固定在建筑物顶面的相对设置的两个支架，还包括动力机构、轨道、升降机构及擦洗机构，两个支架之间连接有转轴，转轴上转动连接有水管卷筒，水管卷筒上缠绕有第一水管和第二水管，支架侧壁上开有水管孔以使第一水管和第二水管穿过；

动力机构包括两个带轮、皮带、第一电机，带轮分别固定在转轴及第一电机上，皮带套设在带轮上；

轨道为沿建筑物顶面至建筑物底面开设或安装的滑槽轨道；

升降机构包括卡盘、钢绳以及滑轮，卡盘为中心开孔的轮状结构，卡盘穿设在转轴上，卡盘的侧壁开有卡槽用于卡紧钢绳；钢绳缠绕于卡盘和滑轮上，滑轮固定于地面与卡盘在同一垂直线上；

擦洗机构包括供液装置、滑动结构和擦洗结构；供液装置包括清水泵和洗涤液泵，清水泵和洗涤液泵均固定在建筑物顶面；滑动结构包括滑槽、滑杆、同步带及第二电机；滑动结构通过滑块与轨道滑动连接，滑块上开有钢绳孔，使得滑动结构固定于钢绳上；

擦洗结构固定在滑杆上，包括旋转滚筒，旋转电机，旋转滚筒前端为擦洗端，擦洗端的端面设有刷毛或擦布，其端面还开有数个喷水孔，旋转滚筒的尾端通过转轴与旋转电机连接，旋转滚筒的尾端开有两个进水口，分别通过第一水管和第二水管与清水泵和洗涤液泵连接，旋转电机与滑杆固定连接；

第一电机、第二电机、旋转电机、清水泵以及洗涤剂泵的启动或关闭均由PLC系统控制。

本发明的原理为：第一电机带动皮带传动，皮带传动带动带轮转动，带轮进一步带动转轴转动，转轴转动的同时带动卡盘使钢绳升降，实现擦洗结构的纵向运动；转轴转动的同时还带动水管卷筒转动，从而使第一水管和第二水管从水管卷筒上缓慢释放。钢绳升降和水管释放的速度一致，从而使得擦洗机构在擦洗时不会出现擦洗液不能同步的情况。滑动结构通过滑块与轨道滑动连接，这样设计的目的是有利于更好的平衡滑动结构，使得擦洗的位置更加精确。第二电机带动同步带缓慢传动，从而使滑杆在水平方向上缓慢运动，实现擦洗结构的横向运动。

清水泵和洗涤剂泵在TLC系统的控制下，定时通过第一水管和第二水管向旋转滚筒的两个进水口分别泵送清水和洗涤剂，清水和洗涤剂通过旋转滚筒上的喷水孔喷出至建筑物的墙面或玻璃上，旋转滚筒在旋转电机的动力系统的带动下旋转，随着滚筒的转动刷毛或不调不断甩打玻璃和墙面实现擦洗的功能。

滑动结构的尺寸需要跟轨道的宽度大小匹配；旋转滚筒设计成不同尺寸，旋转滚筒的尺寸需根据轨道情况来选择，以保证本机器人全部结构组装完毕后旋转滚筒的擦洗端端面能与建筑物墙面或玻璃直接接触。

本发明在使用时，以建筑物表面直接设置的轨道为轨道时，首先将支架固定于轨道正上方建筑物顶面，将滑轮固定在轨道正下方的地面上；安装好转轴、带轮、卡盘及水管卷筒，带轮、卡盘及水管卷筒与转轴均转动连接。将钢绳缠绕在卡盘和滑轮上形成滑轮结构，启动第一电机调节滑动结构位于轨道的最上端；支架旁边固定好第一电机、清水泵和洗涤液泵，第一电机通过皮带及带轮与转轴连接；第一水管和第二水管的一端与清水泵或洗涤液泵连接后穿过水管孔缠绕在水管卷筒，另一端与旋转滚筒背面的进水口密封连接；第一水管和第二水管缠绕在水管卷筒上。

设置好PLC参数，清水泵启动通过第一水管向旋转滚筒泵水，洗涤液泵通过第二水管向旋转滚筒泵送洗涤液，第二电机启动，使擦洗结构沿着滑槽左右移动，旋转电机启动使旋转滚筒旋转，擦洗工作开始。擦洗一个水平区域后，第一电机启动，升降机构工作，使擦洗结构下降，进行下方区域的擦洗。在擦洗另一区域时，只需将本机器人移至相应区域处即可按上述步骤进行擦洗操作。

当建筑物无擦洗轨道时，自行安装轨道，轨道的长度等于建筑物的高度，将轨道两端分别固定于建筑物的最高处和最低处，工作人员将轨道安装好后，其他步骤与上述步骤相同。

本发明的擦洗结构通过轨道和滑槽可以在水平和竖直方向上灵活运动，从而实现建筑外立面玻璃及墙面的工作。本方案的优势在于，其一，相对于现有技术可吸附的擦洗机构，本方案通过轨道和滑槽控制擦洗结构的升降及左右移动，操作简单，不仅能擦洗光滑的玻璃窗，还能擦洗粗糙墙体和高低不平的框架结构；其二，相对于现有技术通过悬吊的方式控制擦洗机构的位置移动的方式，本方案通过设置在建筑物自身具有的清洗轨道或者将自制专用轨道固定安装于建筑物上，可以使擦洗结构的移动位置更精确且更稳定更易操作，本发明提供的建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人结构简单，系统稳定，成本低廉；其三，与现有技术的道路清洗车相比，本方案空间占比小，且能擦洗整个建筑外立面；其四，与现有技术中的擦洗机构比较，本方案通过PLC系统控制整个擦洗操作，能精确调控擦洗位置以及清水和洗涤液的喷洒时间及用量，准确度高，擦洗效率高。

附图说明

图1为本发明建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人整体结构图；

图2为本发明升降结构的结构图；

图3为本发明滑动结构的结构图；

图4为本发明擦洗结构的结构图；

图5为本发明卡盘的结构图；

图6为本发明水管卷筒的结构图；

图7为本发明在建筑物上使用时的整体状态图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人，如图1所示，包括用于固定在建筑物顶面的相对设置的两个支架1，还包括动力机构2、轨道3、升降机构4及擦洗机构5，两个支架1之间连接有转轴6，转轴6上转动连接有水管卷筒7，如图6，水管卷筒7的凹槽71上缠绕有第一水管8和第二水管9，支架1侧壁上开有水管孔以使第一水管8和第二水管9穿过；

动力机构2包括两个带轮21、皮带22、第一电机23，带轮21分别固定在转轴6及第一电机23上，皮带22套设在带轮21上；

轨道3为沿建筑物顶面至建筑物底面开设或安装的滑槽轨道；

如图2所示，升降机构4包括卡盘41、钢绳42以及滑轮43，卡盘41为中心开孔的轮状结构，卡盘41穿设在转轴6上，卡盘41的侧壁开有卡槽411用于卡紧钢绳42，如图5；钢绳42缠绕于卡盘41和滑轮43上，滑轮43固定于地面与卡盘41在同一垂直线上；

如图3-4所示，擦洗机构5包括供液装置51、滑动结构52和擦洗结构53；供液装置51包括清水泵511和洗涤液泵512，清水泵511和洗涤液泵512均固定在建筑物顶面；滑动结构52包括滑槽521、滑杆522、同步带523及第二电机524；滑动结构52通过滑块525与轨道3滑动连接；擦洗结构53固定在滑杆522上，包括旋转滚筒531和旋转电机532，旋转滚筒531前端为擦洗端，擦洗端的端面设有刷毛或擦布531a，其端面还开有数个喷水孔531b，旋转滚筒531的尾端通过旋转轴533与旋转电机532连接，旋转滚筒531的尾端开有两个进水口531c，分别通过第一水管8和第二水管9与清水泵511和洗涤液泵512连接，旋转电机532与滑杆522固定连接；

第一电机23、第二电机524、旋转电机532、清水泵511以及洗涤剂泵512的启动或关闭均由PLC系统控制。

所述轨道3为T形或燕尾形滑槽轨道。

所述滑块525为与轨道匹配滑动的T形或燕尾形滑块。

所述滑块525与轨道壁接触的两个外壁上安装有大于或等于1个的轮子。

所述滑块上525开有钢绳孔526，使得滑动结构52固定于钢绳上；

所述卡盘41的侧壁开设的卡槽411为上大下小的楔形槽。

所述滑动结构52为矩形滑槽521，矩形滑槽521内壁环绕设置

有同步带523，同步带523的一端与第二电机524连接，同步带523的上下两端之间固定有滑杆522。

所述PLC系统为PLC控制器，具体型号为西门S7-300CPU313C-2DP。

本发明在使用时，如图7所示，以建筑物表面原本存在的轨道作为轨道3时，首先将支架1固定于轨道3正上方建筑物顶面，将滑轮43固定在轨道3正下方的地面上；安装好转轴6、带轮21、卡盘41及水管卷筒7，带轮21、卡盘41及水管卷筒7与转轴6均转动连接。将钢绳42缠绕在卡盘41和滑轮43上形成滑轮结构，启动第一电机23调节滑动结构52位于轨道3的最上端；支架1旁边固定好第一电机23、清水泵511和洗涤液泵512，第一电机23通过皮带22及带轮21与转轴6连接；第一水管8和第二水管9的一端与清水泵511或洗涤液泵512连接后穿过水管孔缠绕在水管卷筒7上，另一端与旋转滚筒531背面的进水口531c密封连接；第一水管8和第二水管9缠绕在水管卷筒7上。

设置好PLC参数，清水泵511启动，通过第一水，8向旋转滚筒531泵水，洗涤液泵512通过第二水，9向旋转滚筒531泵送洗涤液，第二电机524启动，使擦洗结构5左右移动，旋转电机532启动使旋转滚筒531旋转，擦洗工作开始。擦洗一个水平区域后，第一电机23启动，升降机,4工作，使擦洗结构5下降，进行下方区域的擦洗。在擦洗另一区域时，只需将本机器人移至相应区域处即可按上述步骤进行擦洗操作。

当建筑物无擦洗轨道时，自行安装轨道3，轨道3的长度等于建筑物的高度，将轨道3两端分别固定于建筑物的最高处和最低处，工作人员将轨道安装好后，其他步骤与上述步骤相同。

Claims (8)

1.一种建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人，其特征在于，包括用于固定在建筑物顶面的相对设置的两个支架，两个支架之间连接有转轴，转轴上转动连接有水管卷筒，所述水管卷筒上缠绕有第一水管和第二水管，所述支架侧壁上开有水管孔以使第一水管和第二水管穿过；

还包括动力机构、轨道、升降机构及擦洗机构；

所述动力机构包括两个带轮、皮带、第一电机，所述带轮分别固定在转轴及第一电机上，所述皮带套设在带轮上；

所述轨道为沿建筑物顶面至建筑物底面开设或安装的滑槽轨道；

所述升降机构包括卡盘、钢绳以及滑轮，所述卡盘为中心开孔的轮状结构，所述卡盘穿设在转轴上，卡盘的侧壁开有卡槽用于卡紧钢绳；钢绳缠绕于卡盘和滑轮上，所述滑轮固定于地面与卡盘在同一垂直线上；

所述擦洗机构包括固定在建筑物顶面的供液装置、固定在钢绳上的滑动结构和擦洗结构；所述供液装置包括清水泵和洗涤液泵，所述清水泵和洗涤液泵均固定在建筑物顶面；所述滑动结构包括滑槽、滑块、滑杆、同步带及第二电机，滑动结构通过滑块与所述轨道滑动连接；

所述擦洗结构固定在所述滑杆上，包括旋转滚筒和旋转电机，旋转滚筒前端为擦洗端，擦洗端的端面设有刷毛或擦布，其端面还开有数个喷水孔，旋转滚筒的尾端通过转轴与旋转电机连接，旋转滚筒的尾端开有两个进水口，分别通过第一水管和第二水管与清水泵和洗涤液泵连接，所述旋转电机与滑杆固定连接；

所述第一电机、第二电机、旋转电机、清水泵以及洗涤剂泵的启动或关闭均由PLC系统控制。

2.根据权利要求1所述的一种建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人，其特征在于，所述轨道为T形或燕尾形滑槽轨道。

3.根据权利要求1所述的一种建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人，其特征在于，所述滑块为与所述滑槽轨道匹配滑动的T形或燕尾形滑块，所述滑块的个数为2个。

4.根据权利要求1所述的一种建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人，其特征在于，所述滑块与轨道壁接触的两个外壁上安装有大于或等于1个的轮子。

5.根据权利要求1所述的一种建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人，其特征在于，滑块上开有钢绳孔，以使滑动结构固定于钢绳上。

6.根据权利要求1所述的一种建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人，其特征在于，所述卡盘的侧壁开设的卡槽为上大下小的楔形槽。

7.根据权利要求1所述的一种建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人，其特征在于，所述滑动结构为矩形滑槽，矩形滑槽内壁环绕设置有同步带，同步带的一端与第二电机连接，同步带的上下两端之间固定有滑杆。

8.根据权利要求1所述的一种建筑外立面擦洗玻璃及墙面的机器人，其特征在于，所述PLC系统为PLC控制器，具体型号为西门子S7-300CPU313C-2DP。

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