CN112336261A - 基于半框式玻璃幕墙攀爬机器人的攀爬方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于半框式玻璃幕墙攀爬机器人的攀爬方法，属于爬壁机器人领域。其中，半框式玻璃幕墙攀爬机器人包括：机器人本体，安装在机器人本体下方的夹紧装置，以及安装在夹紧装置内侧的行走装置；夹紧装置包括：安装在机器人本体下方的机架，固定在机架两端的第一伺服电机，以及安装在机架上的铰链机构；行走装置包括：与移动板固定连接的弹性缓冲器，安装在弹性缓冲器上的连接板，安装在连接板上的第二伺服电机，以及与第二伺服电机输出端固定连接的滚轮；本发明通过夹紧装置为机器人本体提供足够的支撑力，而且依靠弹性缓冲器的弹性形变使攀爬机器人能够在曲线样式的竖边上转向，依靠行走装置能够实现攀爬机器人在沿着竖边进行移动。

Description

基于半框式玻璃幕墙攀爬机器人的攀爬方法

本专利为分案申请，原申请的信息如下，名称：一种半框式玻璃幕墙攀爬机器人及使用方法，申请号：2019104602987，申请日：2019-05-30。

技术领域

本发明涉及爬壁机器人技术领域，具体是基于半框式玻璃幕墙攀爬机器人的攀爬方法。

背景技术

将玻璃幕墙安装在建筑墙体外是现代化高层建筑的显著特征，而为了玻璃幕墙的美观和安全通常在全隐框玻璃幕墙的竖边加上一条压板，形成竖边半隐框式玻璃幕墙。

在竖边半隐框式玻璃幕墙上由于横边隐藏在玻璃幕墙内，所以现有使用吸盘在玻璃幕墙上进行攀爬的机器人容易没有阻挡的掉落到底面上，容易造成人员伤亡和财产损失。

而且现有使用吸盘在玻璃幕墙上进行攀爬的机器人的支撑力小，只可进行玻璃幕墙的清洁工作，尤其是在玻璃幕墙上的灰尘过多时，吸盘的吸附力降低对机器人的支撑力更小，而高空气流大吸盘容易松动更容易发生事故，所以需要提供一种能够为在半框式玻璃幕墙上作业提供足够支撑力的攀爬机器人；而且为了建筑的美观所以有的建筑将外层的竖边半隐框式玻璃幕墙设计为曲线样式，这为攀爬机器人依附竖边进行攀爬增加了难度。

发明内容

发明目的：基于半框式玻璃幕墙攀爬机器人的攀爬方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：基于半框式玻璃幕墙攀爬机器人的攀爬方法包括：机器人本体，安装在机器人本体下方的夹紧装置，以及安装在夹紧装置内侧的行走装置。

所述夹紧装置包括：安装在机器人本体下方的机架，固定在机架两端的第一伺服电机，以及安装在机架上的铰链机构，其中，铰链机构包括：与伺服电机的输出端固定连接的曲柄轮，与曲柄轮的两侧铰接且延伸方向相反的两个连杆，以及与连杆末端铰接的移动板。

所述行走装置包括：与移动板固定连接的弹性缓冲器，安装在弹性缓冲器顶端的连接板，安装在连接板上的第二伺服电机，以及与第二伺服电机的输出端固定连接的滚轮。

其中，所述连杆和弹性缓冲器位于移动板的同一侧，所述弹性缓冲器位于连杆的两侧。

S1：将清洁机器人的机器人本体（1）固定在机架（21）的顶板（211）的上方，然后将攀爬机器人放置在玻璃幕墙上，使玻璃幕墙的竖边处于攀爬机器人的中间位置，然后启动第一伺服电机（22）通过夹紧装置（2）使行走装置（3）的滚轮（34）与玻璃幕墙的竖边抵接，然后启动第二伺服电机（33）使攀爬机器人带着清洁机器人顺着竖边移动，并通过清洁机器人对玻璃幕墙进行清洁。

S2：在遇到曲线样式的竖板时，依靠前后不同位置的弹性缓冲器（31）进行不同程度的弹性形变，实现攀爬机器人的方向的转变，从而适应曲线样式的竖板，使得不同位置的行走装置（3）依然能够与竖边抵接，从而为机器人本体（1）提供了足够的支撑力。

在进一步的实施例中，所述机架包括：与机器人本体固定连接的顶板，设置在顶板下方的第一直线导轨，通过第一直线导轨与顶板滑动连接的滑动板，以及设置滑动板下方的限位块；其中，所述移动板设置在滑动板的下方，通过将移动板设置在滑动板的下方能够使移动板的移动过程是跟随第一直线导轨做直线运动的，能够在调节行走装置之间的间距的同时使行走装置不发生偏移，并且因为移动板与连杆是铰接所以移动板与连杆不会产生扭矩造成损坏。

在进一步的实施例中，所述顶板的下方还设置有第二直线导轨，所述连接板通过第二直线导轨与顶板滑动连接，因为滚轮在竖边上转动的过程中对弹簧减震器产生轴向力会使弹簧减震器发生偏移，影响使用弹性缓冲器的使用效果，通过第二直线导轨使连接板和顶板滑动连接，能够保证弹簧减震器发生弹性形变的同时保证滚轮和竖板之间抵接不发生偏移。

在进一步的实施例中，所述曲柄轮的两侧设有中心对称的铰接部，所述曲柄轮的外侧中间位置开有环形槽，所述连杆与曲柄轮的铰接部铰接并位于环形槽内，将连杆放置在环形槽内能够避免连杆过早的接触到曲柄轮的表面，增加连杆的行程，使连杆能够尽可能的接近曲柄轮的死点，进一步的保证了夹紧装置的夹紧效果，也减少第一伺服电机的负荷。

在进一步的实施例中，所述限位块位于与连杆相对应的位置，所述限位块内开有方槽，所述方槽的宽度大于曲柄轮的直径，所述方槽的下表面与连杆的下表面滑动连接，能够通过限位块对连杆进行限位，防止连杆在使用过程中脱落。

在进一步的实施例中，所述滚轮的外圆表面设有橡胶或吸盘，通过在滚轮的外圆表面设置橡胶或吸盘等，能够增加滚轮的表面摩擦力为攀爬机器人提供更大的支撑力。

有益效果：本发明公开了基于半框式玻璃幕墙攀爬机器人的攀爬方法，通过夹紧装置使行走装置与竖边抵接为机器人本体提供足够的支撑力，即使断电后，依靠行走装置的弹性缓冲器，依然可以为机器人本体提供足够的支撑力；而且依靠弹性缓冲器的弹性形变使攀爬机器人能够在曲线样式的竖边上转向；依靠行走装置能够实现攀爬机器人在沿着竖边进行移动。

附图说明

图1是本发明的仰视示意图。

图2是本发明的轴测示意图。

图3是本发明的实施例示意图。

图1至图3所示附图标记为：机器人本体1、夹紧装置2、行走装置3、机架21、第一伺服电机22、铰链机构23、弹性缓冲器31、连接板32、第二伺服电机33、滚轮34、顶板211、限位块212、第一直线导轨213、滑动板214、第二直线导轨215、曲柄轮231、连杆232、移动板233。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为方便展示攀爬机器人的内部结构，所以将图2中的顶板211以半剖视图展示。

本实施例为一种半框式玻璃幕墙攀爬机器人对半框式玻璃幕墙进行清洁工作的应用，所以图3所示实施例附图中的机器人本体1为清洁机器人。

一种半框式玻璃幕墙攀爬机器人包括：第一直线导轨213，型号为LSBSA28-400-FC-N。

第二直线导轨215，型号为LSBSM8-200-FC-N。

弹性缓冲器31，型号为LDA42×50。

第一伺服电机22，型号为60JASM5042K-20B。

第二伺服电机33，型号为40JASM5012K-20B。

连接板32，连接板32为L板，在连接板32的底面开有能够被第二伺服电机33的输出端通过的通孔，通孔周围圆周等分有用于安装第二伺服电机33的螺纹孔，在连接板32的侧面开有用于安装弹性缓冲器31的螺纹孔，连接板32的底端开有与第二滑动导轨配合的沉头孔，所述沉头孔穿过连接板32的侧板，连接板32的材质为具有高强度和高硬度的2014号铝合金板。

滚轮34，沿滚轮34的中心线开有与第二伺服电机33相配合的通孔，通孔的孔壁开有键槽，滚轮34的外圆表面设有橡胶材质。

顶板211，顶板211的两端开有能够被第一伺服电机22的输出端通过的通孔，通孔周围圆周等分有若干用于安装第一伺服电机22的螺纹孔，顶板211上还开有若干用于安装限位块212、第一直线导轨213和第二直线导轨215的螺纹孔，顶板211的材质为具有高强度和高硬度的2014号铝合金板。

限位块212，限位块212的两侧开有沉头孔，限位块212的底端开有宽度比曲柄轮231直径大的方槽，方槽的底端表面粗糙度在1.6μm以下，限位块212的材质为具有高强度和高硬度的2014号铝合金板。

滑动板214，共有四个，滑动板214为具有高强度和高硬度的2014号铝合金板，在滑动板214的表面开有若干与第一滑动导轨配合的沉头孔，在滑动板214的中间位置开有用于安装限位块212的螺纹孔。

曲柄轮231，沿曲柄轮231的中心轴线开有与第一伺服电机22的输出端配合的通孔，曲柄轮231的两侧开有铰接孔，曲柄轮231的外侧中间位置开有环形槽，环形槽的表面粗糙度在3.2μm以下。

连杆232，连杆232的两端设有铰接结构，连杆232的两端的表面粗糙度在3.2μm以下，连杆232的材质为具有高强度和高硬度的2014号铝合金板。

移动板233，移动板233的顶端开有与滑动板214配合的螺纹孔，移动板233的中间位置设有与连杆232配合的铰接部，移动板233的两侧开有用于安装弹性缓冲器31的螺纹孔，移动板233的材质为具有高强度和高硬度的2014号铝合金板，其中，移动板233的铰接部偏心设置，使得弹性缓冲器31在攀爬机器人内处于交错状态增加攀爬机器人的受力点。

装配过程：先将连接板32安装在弹性缓冲器31的一端，然后将弹性缓冲器31的另一端安装在移动板233的两端，然后将第二伺服电机33安装在连接板32上，然后将滚轮34安装在第二伺服电机33的输出端，至此完成行走装置3的装配；然后将移动板233安装在滑动板214上，然后将第一直线滑轨和第二直线滑轨安装在顶板211上，然后将滑动板214安装在第一连接板32上，将连接板32安装在第二直线导轨215上，然后将第一伺服电机22安装在顶板211的两端，并使第一伺服电机22的输出端穿过顶板211的通孔，然后将曲柄轮231安装在第一伺服电机22的输出端，然后使用销轴将连杆232的一端与曲柄轮231的铰接孔铰接，使用销轴将连杆232的另一端与移动板233的铰接部铰接，至此完成铰链机构23的装配，然后使用螺钉将限位块212安装在滑动板214上，至此完成机架21和夹紧装置2的装配；最后将顶板211安装在机器人本体1的下方。

工作原理：首先将攀爬机器人放在半框式玻璃幕墙上，并使攀爬机器人的行走装置3位于玻璃幕墙的竖边两侧，然后启动第一伺服电机22，使曲柄轮231旋转，带动两侧的连杆232相对运动，使移动板233带动弹性缓冲器31相对运动，从而带动行走装置3与玻璃幕墙的竖边两侧抵接，直至弹性缓冲器31发生形变，然后启动第二伺服电机33，通过行走装置3带动机器人本体1在玻璃幕墙上移动，然后启动机器人本体1对玻璃幕墙进行清洁工作。

在遇到曲线样式的竖板时，依靠前后不同位置的弹性缓冲器31进行不同程度的弹性形变，实现攀爬机器人的方向的转变，从而适应曲线样式的竖板，使得不同位置的行走装置3依然能够与竖边抵接，而将行走装置3设计为交错式可以使竖边两侧的行走装置3的弹性缓冲器31不在同一时间发生弹性形变进一步的保证了攀爬机器人的稳定性以及对机器人本体1提供的支撑力。

在本发明的描述中，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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.基于半框式玻璃幕墙攀爬机器人的攀爬方法，其特征在于，包括：用于半框式玻璃幕墙的攀爬机器人，该攀爬机器人包括机器人本体（1），安装在机器人本体（1）下方的夹紧装置（2），以及安装在夹紧装置（2）内侧的行走装置（3）；

所述夹紧装置（2）包括：安装在机器人本体（1）下方的机架（21），固定在机架（21）两端的第一伺服电机（22），以及安装在机架（21）上的铰链机构（23），其中，铰链机构（23）包括：与第一伺服电机（22）的输出端固定连接的曲柄轮（231），与曲柄轮（231）的两侧铰接且延伸方向相反的两个连杆（232），以及与连杆（232）末端铰接的移动板（233）；

所述行走装置（3）包括：与移动板（233）固定连接的弹性缓冲器（31），安装在弹性缓冲器（31）顶端的连接板（32），安装在连接板（32）上的第二伺服电机（33），以及与第二伺服电机（33）的输出端固定连接的滚轮（34）；

其中，所述连杆（232）和弹性缓冲器（31）位于移动板（233）的同一侧，所述弹性缓冲器（31）位于连杆（232）的两侧；

所述曲柄轮（231）的两侧设有中心对称的铰接部，所述曲柄轮（231）的外侧中间位置开有环形槽，所述连杆（232）与曲柄轮（231）的铰接部铰接并位于环形槽内；

所述滚轮（34）的外圆表面设有橡胶或吸盘；

基于该攀爬机器人的攀爬方法包括：

S1：将清洁机器人的机器人本体（1）固定在机架（21）的顶板（211）的上方，然后将攀爬机器人放置在玻璃幕墙上，使玻璃幕墙的竖边处于攀爬机器人的中间位置，然后启动第一伺服电机（22）通过夹紧装置（2）使行走装置（3）的滚轮（34）与玻璃幕墙的竖边抵接，然后启动第二伺服电机（33）使攀爬机器人带着清洁机器人顺着竖边移动，并通过清洁机器人对玻璃幕墙进行清洁；

S2：在遇到曲线样式的竖板时，依靠前后不同位置的弹性缓冲器（31）进行不同程度的弹性形变，实现攀爬机器人的方向的转变，从而适应曲线样式的竖板，使得不同位置的行走装置（3）依然能够与竖边抵接，从而为机器人本体（1）提供了足够的支撑力。

2.根据权利要求1所述基于半框式玻璃幕墙攀爬机器人的攀爬方法，其特征在于：所述机架（21）包括：与机器人本体（1）固定连接的顶板（211），设置在顶板（211）下方的第一直线导轨（213），通过第一直线导轨（213）与顶板（211）滑动连接的滑动板（214），以及设置滑动板（214）下方的限位块（212）；

其中，所述移动板（233）设置在滑动板（214）的下方。

3.根据权利要求2所述基于半框式玻璃幕墙攀爬机器人的攀爬方法，其特征在于：所述顶板（211）的下方还设置有第二直线导轨（215），所述连接板（32）通过第二直线导轨（215）与顶板（211）滑动连接。

4.根据权利要求2所述基于半框式玻璃幕墙攀爬机器人的攀爬方法，其特征在于：所述限位块（212）位于与连杆（232）相对应的位置，所述限位块（212）内开有方槽，所述方槽的宽度大于曲柄轮（231）的直径，所述方槽的下表面与连杆（232）的下表面滑动连接。

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