CN111530831A - 全方位自动清洗机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种全方位自动清洗机器人，包括行走模块、转动连接在所述行走模块顶部的转台、设置在所述行走模块上用以驱动所述转台周向转动的步进电机、设置在所述转台顶部机架、设置于所述机架两侧的两根悬臂、设置在所述悬臂上的喷头、设置在所述悬臂上用以驱动所述喷头摆动的摆动机构。行走模块带动机器人于两侧排列建造的牲畜圈之间的过道中直线行走，节省人力成本，提升机器人的自动化程度。步进电机控制转台带动机架、设置在机架上的悬臂以及设置在悬臂上的喷头进行转动，扩大喷头的喷洒范围，使得牲畜圈能够得到较为充分的清洗。摆动机构控制喷头在悬臂上往复摆动，进一步增大机器人的清洗范围，使得牲畜圈能够得到更为充分的清洗。
Description
技术领域
本发明涉及清洗机器人，特别地，涉及一种全方位自动清洗机器人。
背景技术
在大规模圈养牲畜的过程中，需要定期对牲畜圈进行清洗以及消毒，减少病菌的滋生，保证牲畜的健康成长。
目前，多采用人工的方式对牲畜圈进行清洗以及消毒。在清洗过程中，需手持喷枪喷洒清水用以对牲畜圈进行清洗，在消毒过程中，需手持喷枪喷洒消毒液药剂用以对牲畜圈进行消毒，整一过程费时费力。
发明内容
有鉴于此，本发明目的是提供一种全方位自动清洗机器人，其能够自动对牲畜圈进行全方位清洗，省时省力。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种全方位自动清洗机器人，包括用以带动机器人直线行走的行走模块、转动连接在所述行走模块顶部的转台、设置在所述行走模块上用以驱动所述转台周向转动的步进电机、设置在所述转台顶部机架、设置于所述机架两侧的两根悬臂、设置在所述悬臂上的喷头、设置在所述悬臂上用以驱动所述喷头摆动的摆动机构。
通过上述技术方案，行走模块带动机器人于两侧排列建造的牲畜圈之间的过道中直线行走，代替人为推动的方式，节省人力成本，提升机器人的自动化程度。同时，在使用时，可根据养殖场中牲畜圈的排列方式，设计一特定程序，用以控制行走模块的行进轨迹，使得该机器人能够在行走模块的带动下，自动于牲畜圈之间的过道中行走，进一步提升机器人的自动化程度。步进电机控制转台带动机架、设置在机架上的悬臂以及设置在悬臂上的喷头进行转动，用以扩大喷头的喷洒范围，使得机器人两侧的牲畜圈能够得到较为充分的清洗。摆动机构控制喷头在悬臂上往复摆动，增大机器人的清洗范围，使得机器人两侧的牲畜圈能够得到较为充分的清洗。
当悬臂前方出现障碍物，且悬臂即将接触障碍物时，暂停行走模块，通过步进电机控制转台转动，使得悬臂转离障碍物，当悬臂转至与障碍物完全错开时，重启行走模块。当悬臂完全通过障碍物时，通过步进电机控制转台反向转动，使得悬臂转至与行走模块的行进方向垂直。整一过程中，不需要将悬臂拆下，花费时间较少，操作较为简便。
优选的，所述摆动机构包括设置在所述悬臂上的齿条一、转动连接在所述悬臂上并与所述齿条一啮合的的齿轮一、用以驱动所述齿条一沿所述悬臂长度方向滑动的驱动气缸，所述喷头连接在所述齿轮一的侧壁上。
通过上述技术方案，使用时，通过驱动气缸控制齿条一沿悬臂的长度方向进行往复运动，齿条一通过与之啮合的齿轮一带动喷头来回摆动，用以对牲畜圈进行清理。
优选的，所述悬臂包括设置在所述机架上的固定段、滑移连接在所述固定段处的活动段、用以驱动所述活动段滑动的滑动驱动机构。
通过上述技术方案，使用时，可以通过滑动驱动机构控制活动段进行滑动，使得活动段靠近或者远离固定段，以此改变悬臂的整体长度，使得该机器人能够更为方便且快速通过障碍物。同时，通过调整悬臂的长度用以改变喷嘴的位置，以获得更大的清洁范围，使得牲畜圈能够得到更为充分的清洗。
优选的，所述滑动驱动机构包括沿所述活动段轴向设置的齿条二、转动连接在所述固定段上并与所述齿条二啮合的齿轮二、设置在固定段上用以驱动所述齿轮二转动的驱动电机一。
通过上述技术方案，使用时，将驱动电机一与外界电源连接。驱动电机一工作时带动齿轮二进行周向转动，齿轮二通过与之啮合的齿条二带动活动段进行移动。
优选的，所述齿条二包括依次排布的若干传动齿，若干所述传动齿均沿所述活动段的周向弯曲呈弧形；
所述活动段的侧壁处开设有限位槽，所述限位槽沿所述活动段的轴向设置，所述固定段中转动连接有齿轮三，所述齿轮三的内壁处设置有限位块，所述限位块伸入至所述限位槽并与所述限位槽滑移连接，所述固定段上设置有用以驱动所述齿轮三转动的驱动电机二。
通过上述技术方案，使用时，将驱动电机二与外界电源连接。驱动电机二工作时驱动齿轮三转动，齿轮三能够通过限位块带动活动段以相同的角速度转动。在旋转活动段的过程中，设置在活动段上的喷头能够沿机器人的行进方向，对牲畜圈进行再次清洗，使得牲畜圈变得更为干净、整洁。呈弧形的传动齿能够在活动段周向转动之后仍与齿轮二啮合，保证滑动驱动机构能够正常工作。
优选的，所述固定段铰接在所述机架的侧壁处，所述机架的侧壁处设置有顶动气缸，所述顶动气缸用以将所述固定段顶起，使得所述固定段垂直于所述机架。
通过上述技术方案，使用时，可以通过顶动气缸控制固定段向上转动，使得固定段得以垂直于机架。在遇到障碍物时，可以暂时关闭驱动气缸，使得固定段能够向下转动，并垂在机架的侧边。如此设置的机器人能够更为快速通过障碍物。同时，转动固定段可以改变喷嘴的位置，用以获得更大的清洗范围，使得牲畜圈能够得到更为有效的清洗。
优选的，所述固定段的侧壁处设置有导向槽，所述导向槽沿所述固定段的轴向设置，所述导向槽内部滑移连接有导向块，所述导向块与所述顶动气缸的活塞杆铰接。
通过上述技术方案，通过驱动气缸控制固定段转动时，导向块与导向槽内部滑动。如此设置能够减少驱动气缸的活塞杆端部的磨损，提升驱动气缸的使用寿命。
优选的，所述机架上设置有用以抵触所述固定段的挡板，当所述挡板抵触于所述固定段时，所述固定段垂直于所述机架。
通过上述技术方案，挡板能够对固定段的转动进行限制，使得固定段垂直于机架。
综上所述，行走模块带动机器人于两侧排列建造的牲畜圈之间的过道中直线行走，代替人为推动的方式，节省人力成本，提升机器人的自动化程度。步进电机控制转台转动，转台带动喷头沿弧线移动，扩大喷头的喷洒范围。同时在前方出现障碍物时，转动转台可使悬臂与障碍物避开，使得机器人能够更快通过障碍物。摆动机构控制喷头在悬臂上往复摆动，增大机器人的清洗范围，提升机器人的清洗效果。悬臂可根据情况伸长或者缩短，用以改变喷头的位置，扩大机器人的清洗范围，提升机器人的清洗效果。顶动气缸驱动悬臂转动，以此改变喷头的运动轨迹以及喷洒角度，提升机器人的清洗效果，减少死角的产生。驱动电机二驱动活动段周向转动，用以对牲畜圈进行二次清洗，减少污物残留。
附图说明
图1为实施例一的结构示意图；
图2为实施例一的部分示意图；
图3为实施例一的部分剖视示意图；
图4为图3的A部放大图；
图5为图3的B部放大图；
图6为图3的C部放大图；
图7为实施例二的结构示意图；
图8为图7的D部放大图。
附图标记：1、行走模块；2、转台；3、步进电机；4、机架；5、悬臂；51、固定段；52、活动段；53、滑动驱动机构；531、齿条二；532、齿轮二；533、驱动电机一；6、喷头；7、摆动机构；71、齿条一；72、齿轮一；73、驱动气缸；8、限位槽；9、齿轮三；10、限位块；11、驱动电机二；12、顶动气缸；13、导向槽；14、导向块；15、挡板；16、风幕机构；161、支撑架；162、气管；163、喷气嘴；164、导向架；17、导向孔；18、导向柱；19、滑槽；20、滑块。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
实施例一：
一种全方位自动清洗机器人，如图1、图2所示，包括用以带动机器人直线行走的行走模块1、转动连接在行走模块1顶部的转台2、设置在行走模块1上用以驱动转台2周向转动的步进电机3、设置在转台2顶部机架4、设置于机架4两侧的两根悬臂5、设置在悬臂5上的喷头6、设置在悬臂5上用以驱动喷头6摆动的摆动机构7。
如图2所示，行走模块1为现有技术，在本实施例中，行走模块1为罩设有保护罩的四轮的电动小车，电动小车通电工作时，于两侧排列建造的牲畜圈之间的过道中直线行走。
转台2转动连接在行走模块1的顶部，同时，将转台2设置在行走模块1的重心的上方，使得转台2的中心轴线与行走模块1的重心共线，如此行走模块1在行进过程中不易翻倒。
步进电机3设置在行走模块1的保护罩内部，步进电机3的输出轴处连接有减速器，减速器的输出端与转台2同轴连接，步进电机3通过减速器驱动转台2转动，用以减缓转台2的转动速度，使得装有转台2的行走模块1不易翻倒。
机架4的底部焊接固定在转台2的顶面上，机架4的顶部竖直向上延伸。
如图1、图3所示，两根悬臂5分别位于行走模块1行走方向的两侧。悬臂5包括固定段51、滑移连接在固定段51内部的活动段52、用以驱动活动段52滑动的滑动驱动机构53。
固定段51通过铰接座铰接于机架4的侧壁，且固定段51的转动轴线水平。机架4靠近固定段51的侧壁处设置有挡板15，当固定段51转动至与挡板15抵触时，固定段51与机架4的侧壁垂直。
固定段51的外壁处开设有导向槽13，导向槽13沿固定段51的轴向设置，导向槽13呈T型，导向槽13内部滑移连接有导向块14，导向块14的外壁贴合于导向槽13的内壁。导向块14靠近导向槽13的端面与设置于机架4侧壁处的顶动气缸12铰接，顶动气缸12工作时能够将固定段51顶起，使得固定段51绕铰接座转动。
如图3、图4所示，固定段51的外壁上设置有驱动电机二11，驱动电机二11的输出轴与固定段51平行，驱动电机二11的输出轴上设置有传动齿轮，传动齿轮的一侧沿径向贯穿固定段51并伸入至固定段51内部，固定段51的内部转动连接有齿轮三9，齿轮三9与传动齿轮啮合，齿轮三9的内圈处一体成型有限位块10。活动段52的侧壁处开设有限位槽8，限位槽8沿活动段52的轴向设置。限位块10伸入至限位槽8内部并与限位槽8滑移连接，限位块10与限位槽8配合，用以将齿轮三9的动力传递至活动段52上，使得活动段52于固定段51内部周向转动。
如图3、图5所示，滑动驱动机构53包括齿条二531、齿轮二532以及驱动电机一533。齿条二531设置在活动段52的外壁处且沿活动段52的轴向设置。齿条二531包括依次排布的若干传动齿，若干传动齿均沿活动段52的周向弯曲呈弧形。齿轮二532转动连接在固定段51内部并与齿条二531啮合。驱动电机一533设置在固定段51上，驱动电机一533的输出轴与固定段51平行，驱动电机一533的输出轴上连接有传动齿轮，传动齿轮的一侧沿径向贯穿固定段51并与齿轮二532啮合。
如图3、图6所示，摆动机构7包括设置在活动段52上并沿活动段52轴向设置的齿条一71、转动连接在悬臂5上并与齿条一71啮合的的齿轮一72、用以驱动齿条一71沿悬臂5长度方向滑动的驱动气缸73。喷头6连接在齿轮一72的侧壁上且由摆动机构7驱动进行摆动。
实施例二：
如图7、图8所示，实施例二与实施例一的区别在于，机架4上设置有两组风幕机构16，两组风幕机构16分别位于机器人行走方向的两侧，风幕机构16向地面一侧吹风用以形成一道风幕。喷头6喷出的水柱在接触排泄物会将排泄物冲起时，此时，风幕能够对冲起的排泄物进行阻挡，使得冲起的排泄物不会落至后侧已经清洗完成的区域中。
风幕机构16包括支撑架161、设置在支撑架161并与外界气源连接的气管162、若干沿气管162轴向均匀分布并与气管162连通的喷气嘴163。支撑架161沿垂直于机架4的方向设置，支撑架161的底部设置有若干卡扣，若干卡扣沿着支撑架161的长度方向均匀分布，若干卡扣用以将气管162箍紧，使得气管162不易从支撑架161上脱离。外界气源在本实施例中为空气压缩机，空气压缩机用以向气管162中供给压缩气体。气管162远离外界气源的端部上一体成型有隔板，隔板用以将气管162的管口封闭，使得气管162内部的气体仅能够从喷气嘴163喷出。
不过，从喷气嘴163喷出的压缩空气在向地面一侧运动时，气压逐渐减小。若压缩空气与地面接触时，压力过小，则形成的风幕无法对冲起的排泄物进行阻挡。
针对上述问题，做出以下设计。在机架4的侧壁处开设有滑槽19，滑槽19沿竖直方向设置。滑槽19内部滑移连接有滑块20，滑块20的一端凸出于滑槽19的槽口。风幕机构16还包括设置在滑块20上的导向架164，导向架164位于支撑架161上方，导向架164上穿设有至少一个导向孔17，导向孔17沿竖直方向设置。支撑架161的顶面与导向孔17相对处设置有导向柱18，导向柱18伸入至导向孔17中并与导向孔17滑移连接，导向柱18与导向孔17配合用以对支撑架161的滑动进行导向。
压缩空气从喷气嘴163中喷出时能够反推支撑架161，当压缩空气的气压较小时，其对支撑架161施加的反作用力较小，此时，支撑架161逐渐下移，使得喷气嘴163与地面之间的间距逐渐减小，且风幕能够对冲起的排泄物进行有效阻挡；当压缩空气的气压较大时，其对支撑架161施加的反作用力较大，支撑架161逐渐上移，使得喷气嘴163与地面之间的间距逐渐增加，此时与地面接触后反冲的压缩空气气压较小，且不易对风幕的产生造成影响。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种全方位自动清洗机器人，其特征是：包括用以带动机器人直线行走的行走模块(1)、转动连接在所述行走模块(1)顶部的转台(2)、设置在所述行走模块(1)上用以驱动所述转台(2)周向转动的步进电机(3)、设置在所述转台(2)顶部机架(4)、设置于所述机架(4)两侧的两根悬臂(5)、设置在所述悬臂(5)上的喷头(6)、设置在所述悬臂(5)上用以驱动所述喷头(6)摆动的摆动机构(7)。
2.根据权利要求1所述的全方位自动清洗机器人，其特征是：所述摆动机构(7)包括设置在所述悬臂(5)上的齿条一(71)、转动连接在所述悬臂(5)上并与所述齿条一(71)啮合的的齿轮一(72)、用以驱动所述齿条一(71)沿所述悬臂(5)长度方向滑动的驱动气缸(73)，所述喷头(6)连接在所述齿轮一(72)的侧壁上。
3.根据权利要求1所述的全方位自动清洗机器人，其特征是：所述悬臂(5)包括设置在所述机架(4)上的固定段(51)、滑移连接在所述固定段(51)处的活动段(52)、用以驱动所述活动段(52)滑动的滑动驱动机构(53)。
4.根据权利要求3所述的全方位自动清洗机器人，其特征是：所述滑动驱动机构(53)包括沿所述活动段(52)轴向设置的齿条二(531)、转动连接在所述固定段(51)上并与所述齿条二(531)啮合的齿轮二(532)、设置在固定段(51)上用以驱动所述齿轮二(532)转动的驱动电机一(533)。
5.根据权利要求4所述的全方位自动清洗机器人，其特征是：所述齿条二(531)包括依次排布的若干传动齿，若干所述传动齿均沿所述活动段(52)的周向弯曲呈弧形；
所述活动段(52)的侧壁处开设有限位槽(8)，所述限位槽(8)沿所述活动段(52)的轴向设置，所述固定段(51)中转动连接有齿轮三(9)，所述齿轮三(9)的内壁处设置有限位块(10)，所述限位块(10)伸入至所述限位槽(8)并与所述限位槽(8)滑移连接，所述固定段(51)上设置有用以驱动所述齿轮三(9)转动的驱动电机二(11)。
6.根据权利要求3所述的全方位自动清洗机器人，其特征是：所述固定段(51)铰接在所述机架(4)的侧壁处，所述机架(4)的侧壁处设置有顶动气缸(12)，所述顶动气缸(12)用以将所述固定段(51)顶起，使得所述固定段(51)垂直于所述机架(4)。
7.根据权利要求6所述的全方位自动清洗机器人，其特征是：所述固定段(51)的侧壁处设置有导向槽(13)，所述导向槽(13)沿所述固定段(51)的轴向设置，所述导向槽(13)内部滑移连接有导向块(14)，所述导向块(14)与所述顶动气缸(12)的活塞杆铰接。
8.根据权利要求1所述的全方位自动清洗机器人，其特征是：所述机架(4)上设置有用以抵触所述固定段(51)的挡板(15)，当所述挡板(15)抵触于所述固定段(51)时，所述固定段(51)垂直于所述机架(4)。
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