CN111515964B - 一种用于高建筑玻璃墙壁面清洗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高建筑玻璃墙壁面清洗机器人，以主体支架结构搭载清洗装置、吸附装置、移动机构和控制系统，实现高建筑玻璃墙壁面的清洗工作。其中主体支架采用铝合金型材，保证结构的强度和重量的减轻；主体支架的竖直导轨和水平导轨为矩形框架结构且成十字形设置，吸附装置设在竖直导轨和水平导轨上，实现机器人与玻璃墙壁距离的调节固定，增强越障能力；移动机构以竖直方向驱动电机、水平方向驱动电机为动力，实现机器人在高空玻璃墙面的移动；清洗装置执行清洗玻璃墙功能，对玻璃墙喷洒清洗液并进行清洗；控制系统用于控制机器人的移动和对清洗质量的监测，经控制芯片处理，实现对玻璃墙壁自动清洗，保证清洗质量。

Description

一种用于高建筑玻璃墙壁面清洗机器人

技术领域

本发明涉及高层玻璃墙壁清洗设备，具体地说，涉及一种用于高建筑玻璃墙壁面清洗机器人。

背景技术

高层建筑的玻璃墙因其采光性能好，可以让室内光线柔和，在城市的商业楼盘中被广泛使用。随着城市化的进一步发展，高建筑玻璃墙面积越来越大，但是随着玻璃墙外侧在风吹日晒中，会附着灰尘，以及其他固体颗粒，影响室内采光，经过雨水冲刷，会留下许多痕迹，影响整栋大楼的美观和城市的形象。

目前高层玻璃墙主要的清洗方式是人工擦洗，通过安全绳或升降台将工人运至高层玻璃墙附近，用携带的清洁工具进行清洗，这种传统的清洁方式有很大的危险性，清洁工人在高空中工作时效率较低，而且耗费大量体力。机器代替人工进行高空作业是高层玻璃墙面清洗的发展方向，发明专利CN 104856617A“一种写字楼玻璃墙自动清洗机”，该自动清洗机需要导轨和吊臂进行辅助作业，作业运动范围有限，工作效果不够灵活。在发明专利CN107569188A“一种用于高空作业的玻璃墙面清洗设备”中，该清洗设备是需要采用吊篮调放设备，不能进行自由移动，采用螺杆螺母配合带动清洗机构进行功能工作，工作效率较低。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种用于高建筑玻璃墙壁面清洗机器人，该清洗机器人可在高建筑玻璃墙壁面自由移动、能安全、高效率地进行对高空玻璃墙清洁作业。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括主体支架、吸附装置、清洗装置、移动机构和控制系统，其特征在于所述主体支架包括竖直框架、水平框架、直角连接件、螺栓和滑块，所述竖直框架和所述水平框架为矩形框架结构，竖直框架和水平框架分别通过直角连接件固连，两滑块分别位于竖直框架和水平框架的型材槽内，并通过螺栓连接成十字结构；竖直框架与水平框架成十字形设置，竖直框架可竖直方向移动，水平框架可水平方向移动；

所述吸附装置包括真空吸盘、气缸、气缸支架和安装板，气缸与安装板通过气缸支架固连，安装板通过直角连接件固定在竖直框架和水平框架的四角，真空吸盘连接在气缸活塞轴上；吸附装置用于清洗机器人与玻璃墙壁面吸附的稳定和距离的调节，以便于进行清洗工作；

所述清洗装置包括清洗舱体、滚刷、清洗驱动电机、清洗液管架和清洗液管，清洗舱体为中空长方体结构，清洗驱动电机固定在清洗舱体侧端，滚刷位于清洗舱体内，清洗舱体两侧面有清洗液管连接孔，清洗液管通过清洗液管支架固定在清洗舱体上并与连接孔相通，清洗液可在工作时通过泵压力喷洒在玻璃墙体表面，便于清洗装置对玻璃墙壁面进行清洗；

所述移动机构包括竖直驱动电机、联轴器、轴承座、螺杆、丝杠、竖直移动滑块、电机支架、驱动齿条、齿轮、水平驱动电机、水平电机支架、清洗舱电机、清洗舱电机支架、清洗舱连接块，所述竖直驱动电机与螺杆通过连轴器固连，竖直驱动电机通过电机支架固定在竖直框架端部，两轴承座位于竖直框架短边内侧，丝杠上安装竖直移动滑块，并与水平框架的长边配合；水平驱动电机固定在在水平电机支架上，水平电机支架一侧通过螺杆与竖直框架内侧滑槽内滑块连接，另一侧与水平框架底部滑槽内滑块连接，水平驱动电机输出轴上齿轮与水平框架内侧上驱动齿条配合；清洗舱电机固定在水平框架短边外侧中间部位，并通过联轴器与螺杆固连，轴承座安装在水平框架短边内侧，丝杠通过清洗舱连接块与清洗舱体固连；移动机构用于实现机器人在高空玻璃墙面的移动；

所述控制系统包括控制盒、摄像头、竖直限位开关和水平限位开关，控制盒固定在竖直框架端部，控制盒内安装有控制芯片；竖直限位开关固定在竖直框架长边两端，水平限位开关位于水平框架长边两端；摄像头安装在清洗舱内端部；控制系统用于控制机器人的移动和实时监测清洗质量。

所述主体支架采用铝合金型材；清洗舱体材质为工程塑料。

所述竖直框架和所述水平框架结构尺寸相同。

有益效果

本发明提出的一种用于高建筑玻璃墙壁面清洗机器人，以主体支架结构搭载清洗装置、吸附装置、移动机构和控制系统，实现高建筑玻璃墙壁面的清洗工作。其中主体支架采用铝合金型材，保证结构的强度和重量的减轻；主体支架的竖直导轨和水平导轨为矩形框架结构且成十字形设置，吸附装置布设在竖直导轨和水平导轨上，实现机器人与玻璃墙壁距离的调节固定，增强越障能力；移动机构以竖直方向驱动电机、水平方向驱动电机为动力，实现机器人在高空玻璃墙面的移动；清洗装置执行清洗玻璃墙功能，其对玻璃墙喷洒清洗液并进行清洗；控制系统用于控制机器人的运动和对清洗质量的监测，经控制芯片处理，实现对玻璃墙壁自动清洗，保证清洗质量。

本发明清洗机器人具有以下特点:

(1)在吸盘安装有可伸缩的气缸，可以实现清洗滚刷与玻璃墙之间距离调节，实现对不同清洗环境的不同清洗模式调节；通过控制电机和吸盘工作，可实现该机器人在水平方向的移动和竖直方向的移动，同时还具有较强的越障功能。

(2)采用吸盘吸附在玻璃墙上，保证不对玻璃产生损伤，同时采用铝合金型材作为主体支架，保证该机器人整体结构强度高，重量轻，有利于吸盘吸附到玻璃墙上，可以实现对玻璃墙安全和高质量的清洗。

(3)通过位置传感器感知移动位置和摄像头对清洗质量的监测，经过控制芯片处理，可实现对玻璃墙壁面顽固残留污点进行反复清洗，提高其清洗质量。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种用于高建筑玻璃墙壁面清洗机器人作进一步详细说明。

图1为本发明用于高建筑玻璃墙壁面清洗机器人轴侧图。

图2为本发明用于高建筑玻璃墙壁面清洗机器人结构示意图。

图3为本发明用于高建筑玻璃墙壁面清洗机器人俯视图。

图4为本发明用于高建筑玻璃墙壁面清洗机器人的十字滑块结构示意图。

图中

1.主体支架 2.吸附装置 3.清洗装置 4.移动机构 5.控制系统 6.竖直框架 7.水平框架 8.直角连接件 9.螺栓 10.滑块 11.真空吸盘 12.气缸 13.气缸支架 14.安装板 15.清洗舱体 16.滚刷 17.清洗驱动电机 18.清洗液管架 19.清洗液管 20.竖直驱动电机 21.联轴器 22.轴承座 23.螺杆 24.丝杠 25.竖直移动滑块 26.电机支架 27.驱动齿条 28.齿轮 29.水平驱动电机 30.水平电机支架 31.清洗舱电机 32.清洗舱电机支架33.清洗舱连接块 34.控制盒 35.摄像头 36.竖直限位开关 37.水平限位开关

具体实施方式

本实施例是一种用于高建筑玻璃墙壁面清洗机器人。

参阅图1、图2、图3、图4，本实施例用于高建筑玻璃墙壁面清洗机器人，由主体支架1、吸附装置2、清洗装置3、移动机构4和控制系统5组成；其中，主体支架1包括竖直框架6、水平框架7、直角连接件8、螺栓9和滑块10，竖直框架6和水平框架7为矩形框架结构，竖直框架6和水平框架7分别通过直角连接件8固定连接，滑块10安装在竖直框架和水平框架的型材槽内，并通过螺栓连接成十字形结构，分别放置在水平框架7和竖直框架6接触处，使水平框架7和竖直框架6成十字形设置，水平框架7和竖直框架6的移动互不干扰。竖直框架6可竖直方向移动，水平框架7可水平方向移动。本实施例中主体支架1采用采用20*20铝合金型材；竖直框架6和水平框架7结构尺寸相同为600*300。

吸附装置2包括真空吸盘11、气缸12、气缸支架13和安装板14，气缸12通过气缸支架13固连在安装板14上，安装板14通过直角连接件8固定在竖直框架6和水平框架7的四角，真空吸盘11连接在气缸活塞轴上；吸附装置2用于机器人与玻璃墙壁面吸附的稳定和距离的调节，以便于进行清洗工作。

清洗装置3包括清洗舱体15，滚刷16，清洗驱动电机17，清洗液管架18和清洗液管19，清洗舱体15为中空长方体结构，清洗驱动电机17固定在清洗舱体15侧端，滚刷16安装在清洗舱体内；清洗舱体15两侧面有清洗液管19连接孔，清洗液管19通过清洗液管支架18固定在清洗舱体上并与连接孔相通，清洗液可在工作时通过泵压力喷洒在玻璃墙体表面；便于清洗装置对玻璃墙壁面进行清洗。本实施例中清洗装置3执行清洗玻璃墙功能，通过清洗驱动电机17的旋转，带动柔性清洗滚刷16的高速转动，对于较难清除的玻璃墙壁面，采用正反高速旋转完成清洗工作，同时清洗液管19里的清洗液会在泵压的作用下，通过清洗液管19上的均匀密布的小孔喷洒在玻璃墙壁上，使清洗滚刷16工作效率更高。清洗舱体15采用工程塑料。

本实施例中，移动机构4包括竖直驱动电机20、联轴器21、轴承座22、螺杆23、丝杠24、竖直移动滑块25、电机支架26、驱动齿条27、齿轮28、水平驱动电机29、水平电机支架30、清洗舱电机31、清洗舱电机支架32和清洗舱连接块33；竖直驱动电机20与螺杆23通过连轴器21固定连接，竖直驱动电机20通过电机支架26固定在竖直框架6端部，两轴承座22分别固定在竖直框架6短边内侧，丝杠24上安装竖直移动滑块25，并与水平框架7的长边配合；水平驱动电机29固定在在水平电机支架30上，水平电机支架30一侧通过螺杆与竖直框架6内侧滑槽内滑块连接，另一侧与水平框架7底部滑槽内滑块连接，水平驱动电机输出轴上齿轮28与水平框架7内侧的驱动齿条27配合。清洗舱电机31固定在水平框架7短边外侧中间部位，并通过联轴器与螺杆23固连。轴承座安装在水平框架7短边内侧，丝杠24通过清洗舱连接块33与清洗舱体15固连；移动机构4实现机器人在高空玻璃墙面的移动。

控制系统5包括控制盒34、摄像头35、竖直限位开关36和水平限位开关37，控制盒34固定在竖直框架6端部，控制盒34内安装有控制芯片；竖直限位开关36固定在竖直框架6长边两端，水平限位开关37安装在水平框架7的长边两端；摄像头35位于清洗舱内端部；控制系统用于控制机器人的运动和实时监测清洗质量。

工作过程

清洗工作状态时，安装在竖直框架上的四个气缸伸长，竖直框架上的真空吸盘开始工作，吸附在玻璃墙壁上；安装在水平框架上的四个气缸处于收缩状态，水平框架上的真空吸盘不接触玻璃墙壁，清洗滚刷接触到需要清洗的玻璃墙壁，清洗液均匀喷洒在玻璃墙壁上，驱动电机开始正反高速旋转带动清洗滚刷进行清洗工作；同时清洗舱电机缓慢旋转运动，通过丝杠和清洗舱连接块固连带动清洗舱沿水平框架移动。竖直驱动电机开始工作，带动清洗舱上下运动，清洗舱体在接触到竖直框架上的竖直限位开关，竖直驱动电机反转，清洗舱体接触到水平限位开关，电机反转，避免超出运动范围，通过循环反复清洗，提高清洗质量，完成更大面积的清洗。

移动工作状态时，安装在水平框架上的四个真空吸盘开始工作，气缸伸长，竖直框架上的气缸开始收缩；当水平框架上的真空吸盘完全工作时，竖直框架上的真空吸盘停止工作；水平位移驱动电机开始工作，通过齿轮齿条的啮合，将竖直框架带动左右移动，移动到极限位置后，安装在竖直框架上的四个真空吸盘开始工作，气缸伸长，安装在水平框架上的气缸开始收缩；当竖直框架上的的真空吸盘稳定工作时，水平框架上的真空吸盘停止工作，水平位移驱动电机开始工作，调整水平框架位置，完成水平移动。竖直方向移动时，水平框架上的气缸伸长，真空吸盘稳定工作，竖直框架上的气缸收缩，吸盘停止工作；竖直方向驱动电机开始工作，使水平框架上下移动，运动到极限位置，竖直框架上的气缸伸长，真空吸盘稳定工作，水平框架上的气缸收缩，吸盘停止工作，水平方向驱动电机开始工作，使竖直框架开运动到合适位置，完成竖直运动。

控制机器人移动是由控制盒内的控制芯片；通过位置传感器感知移动位置和摄像头对清洗质量的监测，经过控制盒内放置的控制芯片处理，可实现对玻璃墙壁顽固残留进行反复清洗，提高其清洗质量。机器人还可作为一种玻璃墙壁监测设备，以便及时发现高空玻璃墙出现的问题，及时预警。

Claims (2)

1.一种用于高建筑玻璃墙壁面清洗机器人，包括主体支架、吸附装置、清洗装置、移动机构和控制系统，其特征在于:所述主体支架包括竖直框架、水平框架、直角连接件、螺栓和滑块，所述竖直框架和所述水平框架为矩形框架结构，竖直框架和水平框架分别通过直角连接件固连，两滑块分别位于竖直框架和水平框架的型材槽内，并通过螺栓连接成十字结构；竖直框架与水平框架成十字形设置，竖直框架可竖直方向移动，水平框架可水平方向移动；

所述吸附装置包括真空吸盘、气缸、气缸支架和安装板，气缸与安装板通过气缸支架固连，安装板通过直角连接件固定在竖直框架和水平框架的四角，真空吸盘连接在气缸活塞轴上；吸附装置用于清洗机器人与玻璃墙壁面吸附的稳定和距离的调节，以便于进行清洗工作；

所述清洗装置包括清洗舱体、滚刷、清洗驱动电机、清洗液管架和清洗液管，清洗舱体为中空长方体结构，清洗驱动电机固定在清洗舱体侧端，滚刷位于清洗舱体内，清洗舱体两侧面有清洗液管连接孔，清洗液管通过清洗液管支架固定在清洗舱体上并与连接孔相通，清洗液可在工作时通过泵压力喷洒在玻璃墙体表面，便于清洗装置对玻璃墙壁面进行清洗；

所述移动机构包括竖直驱动电机、联轴器、轴承座、螺杆、丝杠、竖直移动滑块、电机支架、驱动齿条、齿轮、水平驱动电机、水平电机支架、清洗舱电机、清洗舱电机支架、清洗舱连接块，所述竖直驱动电机与丝杠通过联轴器固连，竖直驱动电机通过电机支架固定在竖直框架端部，两轴承座位于竖直框架短边内侧，丝杠上安装竖直移动滑块，并与水平框架的长边配合；水平驱动电机固定在水平电机支架上，水平电机支架一侧通过螺杆与竖直框架内侧滑槽内滑块连接，另一侧与水平框架底部滑槽内滑块连接，水平驱动电机输出轴上齿轮与水平框架内侧上驱动齿条配合；清洗舱电机固定在水平框架短边外侧中间部位，并通过联轴器与螺杆固连，轴承座安装在水平框架短边内侧，螺杆通过清洗舱连接块与清洗舱体固连；移动机构用于实现机器人在高空玻璃墙面的移动；

所述控制系统包括控制盒、摄像头、竖直限位开关和水平限位开关，控制盒固定在竖直框架端部，控制盒内安装有控制芯片；竖直限位开关固定在竖直框架长边两端，水平限位开关位于水平框架长边两端；摄像头安装在清洗舱内端部；控制系统用于控制机器人的移动和实时监测清洗质量；

所述主体支架采用铝合金型材；清洗舱体材质为工程塑料。

2.根据权利要求1所述的用于高建筑玻璃墙壁面清洗机器人，其特征在于:所述竖直框架和所述水平框架结构尺寸相同。

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