CN112386185A - 一种建筑物外墙自动清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑物外墙自动清洁机器人，包括壳体、行走装置和清洗装置；所述壳体为矩形体，所述壳体内部具有内腔，所述壳体上固定连接有保险绳；所述行走装置安装在所述壳体下方；所述清洗装置包括滚刷机构、雾化机构和刮板机构和风干机构，所述滚刷机构设置有两个且分别设置在所述壳体相对的两侧；所述雾化机构设置在所述滚刷机构内侧，所述刮板机构设置在所述雾化机构内侧，所述风干机构包括设置在所述壳体内的风扇，所述壳体下端分布设置有风孔，所述风孔设置在两个所述刮板机构之间。本机器人可以更好的在玻璃幕墙行走，结构简单，使用方便，稳定性高。

Description

一种建筑物外墙自动清洁机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种建筑物外墙自动清洁机器人。

背景技术

建筑物外墙，基本为玻璃幕墙，自重轻、整体效果好，具有时代感，被广泛应用。但是，需要定期进行刷洗。目前，对建筑物外墙进行刷洗，主要利用“蜘蛛人”，即高空作业，效率低，成本高，对操作者的人身安全存在重大隐患。因此，需要一种能够用于对建筑物外墙的玻璃幕墙进行擦洗的机器人。

现有的用于对玻璃幕墙进行清洁的机器人为小型机器人，结构复杂，吸附性差，移动不稳定，如果脱离玻璃幕墙出现坠落的危险，使用范围有限，无法进行广泛推广。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单，方便移动，安全系数高，稳定性强的建筑物外墙自动清洁机器人。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种建筑物外墙自动清洁机器人，包括壳体、行走装置和清洗装置；所述壳体为矩形体，所述壳体内部具有内腔，所述壳体上固定连接有保险绳；所述行走装置安装在所述壳体下方；所述清洗装置包括滚刷机构、雾化机构和刮板机构和风干机构，所述滚刷机构设置有两个且分别设置在所述壳体相对的两侧；所述雾化机构设置在所述滚刷机构内侧，所述刮板机构设置在所述雾化机构内侧，所述风干机构包括设置在所述壳体内的风扇，所述壳体下端分布设置有风孔，所述风孔设置在两个所述刮板机构之间。

这样，在需要对玻璃幕墙进行清洗时，在天台上安装有卷扬机，利用卷扬机安装保险绳，来对机器人形成保险，避免意外掉落。在机器人对玻璃幕墙进行清理时，机器人可以在行走装置的作用下，沿玻璃幕墙呈S状行走，在行走过程中，利用滚刷机构对玻璃幕墙上的灰尘进行刷洗，然后利用雾化机构喷雾，之后利用刮板机构对雾水进行刮擦，最后利用风干机构对玻璃幕墙进行风干。在行走方向的两侧设置有清洗装置，可以提高清洗效率，代替只“蜘蛛人”进行工作，安全系数高。

进一步的，所述行走装置包括固定吸盘、第一活动吸盘、第二活动吸盘和第三活动吸盘，所述固定吸盘、第一活动吸盘、第二活动吸盘和第三活动吸盘呈矩形排布设置，所述固定吸盘、第一活动吸盘、第二活动吸盘和第三活动吸盘均连接有金属接头，所述固定吸盘与所述壳体固定连接，所述壳体上设置有导槽，导槽的连线呈矩形，所述第一活动吸盘、第二活动吸盘和第三活动吸盘上连接的金属接头均滑动配合在所述导槽内，所述金属接头通过软管与安装在壳体的内腔中的真空发生器连接设置，所述固定吸盘的金属接头与所述第一活动吸盘和第二活动吸盘的金属接头之间分别通过第一气缸和第二气缸连接，所述第三活动吸盘的金属接头与所述第一活动吸盘和第二活动吸盘的金属接头之间分别通过第三气缸和第四气缸连接，所述第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸分别通过进气管和出气管与空压机连接设置，空压机安装在天台上。

这样，进气管和出气管为软管，长度大于获得等于建筑物高度。行走装置在动作时，固定吸盘与壳体固定连接，固定吸盘、第一活动吸盘、第二活动吸盘和第三活动吸盘均吸附在玻璃幕墙上，在需要水平行走时，真空发生器对第一活动吸盘和第三活动吸盘产生正压，第一活动吸盘和第二活动吸盘解除与玻璃幕墙的吸附，然后在空压机的作用下，第一气缸和第四气缸的活塞杆伸出，推动第一活动吸盘和第三活动吸盘至导槽的端部，然后在真空发生器的作用下，第一活动吸盘和第三活动吸盘与玻璃幕墙吸附，固定吸盘和第二活动吸盘解除吸附，之后第一气缸和第四气缸收缩，带动壳体移动，完成水平方向的移动。在需要竖直方向移动时，固定吸盘与第一活动吸盘在真空发生器的作用下与玻璃幕墙进行吸附，第二活动吸盘和第三活动吸盘解除吸附，然后第二气缸和第二气缸的活塞杆伸长，带动第二活动吸盘和第三活动吸盘运动，之后第二活动吸盘和第三活动吸盘与玻璃幕墙吸附，第一活动吸盘和固定吸盘解除吸附，然后在第二气缸和第三气缸的收缩下，带动壳体向下运动。运动可靠稳定。在行走过程中，在机器人的壳体上安装有距离传感器，避免机器人与玻璃幕墙边框发生碰撞。在无法仔细清洁的边角，可以通过人工调整机器人的初始位置进行解决。

进一步的，所述壳体下端对应第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸的缸体均内凹形成容纳腔。可以更好的减小整个机器人的体积，方便使用。

进一步的，所述滚刷机构包括与壳体固定连接的支架，所述支架外端转动安装有转轴，所述转轴上固定安装有刷毛，所述转轴中间固定安装有第一链轮，所述壳体内转动安装有第二链轮，所述第一链轮和第二链轮通过链条传动连接，所述壳体内固定安装有与所述第二链轮中间的链轮轴固定连接的驱动电机，所述驱动电机固定安装在壳体内。

这样，驱动电机动作，带动第二链轮转动，通过链条带动第一链轮转动，进而带动转轴转动，刷毛转动，对幕墙玻璃表面进行刷洗。刷毛为抗静电刷毛。

进一步的，所述雾化机构包括固定安装在所述壳体下端的水管，所述水管向下间隔安装有雾化喷头，所述水管上端向上延伸有水管接口。

这样，在天台上安装有水泵以及水源，在水泵的作用下，水通过水管到达雾化喷头，对玻璃幕墙进行喷雾，避免水源浪费，同时可以更好的对玻璃幕墙上的灰尘进行清洗。

进一步的，所述刮板机构包括固定安装在所述壳体下端的两个套筒，所述套筒内固定安装有压缩弹簧，所述压缩弹簧下端固定连接有连杆，所述连杆滑动配合在所述套筒内，两个所述连杆之间通过刮板固定连接。

这样，在喷雾机构动作后，机器人行走过程中，带动刮板行走，在弹簧的作用下，刮板与玻璃幕墙表面接触，更好的对残余的水分进行刮走。

进一步的，所述刮板为橡胶刮板。可以避免对玻璃幕墙造成划痕，同时可以更好的带走水分。

进一步的，所述壳体上间隔设置有减重孔以及穿孔。穿孔可以过电线，驱动电机通过电线与电源连接，电源设置在天台上。减重孔，可以更好的检重。

进一步的，还包括控制系统，所述控制系统包括上位机、运动控制器、无线通讯模块和地面遥控装置，所述上位机通过无线通讯模块发出信号给运动控制器，运动控制器用于驱动行走装置动作。

这样，无线通讯模块中采用nFR2401的无线芯片，抗干扰，功耗低，传输距离可达200米，可以满足一般建筑物的高度的使用要求。

综上所述，本机器人可以更好的在玻璃幕墙行走，结构简单，使用方便，稳定性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，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附图：

图1为本发明公开的一种建筑物外墙自动清洁机器人的结构示意。

图2为图1中所述建筑物外墙自动清洁机器人的仰视图。

图3为图2中A-A的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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。

参照图1-3，一种建筑物外墙自动清洁机器人，包括壳体1、行走装置和清洗装置；所述壳体1为矩形体，所述壳体1内部具有内腔，所述壳体1上固定连接有保险绳11；所述行走装置安装在所述壳体1下方；所述清洗装置包括滚刷机构、雾化机构和刮板机构和风干机构，所述滚刷机构设置有两个且分别设置在所述壳体1相对的两侧；所述雾化机构设置在所述滚刷机构内侧，所述刮板机构设置在所述雾化机构内侧，所述风干机构包括设置在所述壳体1内的风扇12，所述壳体1下端分布设置有风孔13，所述风孔13设置在两个所述刮板机构之间。

这样，在需要对玻璃幕墙进行清洗时，在天台上安装有卷扬机，利用卷扬机安装保险绳，来对机器人形成保险，避免意外掉落。在机器人对玻璃幕墙进行清理时，机器人可以在行走装置的作用下，沿玻璃幕墙呈S状行走，在行走过程中，利用滚刷机构对玻璃幕墙上的灰尘进行刷洗，然后利用雾化机构喷雾，之后利用刮板机构对雾水进行刮擦，最后利用风干机构对玻璃幕墙进行风干。在行走方向的两侧设置有清洗装置，可以提高清洗效率，代替只“蜘蛛人”进行工作，安全系数高。

本实施例中，所述行走装置包括固定吸盘14、第一活动吸盘15、第二活动吸盘16和第三活动吸盘17，所述固定吸盘14、第一活动吸盘15、第二活动吸盘16和第三活动吸盘17呈矩形排布设置，所述固定吸盘14、第一活动吸盘15、第二活动吸盘16和第三活动吸盘17均连接有金属接头18，所述固定吸盘14与所述壳体1固定连接，所述壳体1上设置有导槽19，导槽的连线呈矩形设置，所述第一活动吸盘15、第二活动吸盘16和第三活动吸盘17上连接的金属接头均滑动配合在所述导槽19内，所述金属接头18通过软管2与安装在壳体1的内腔中的真空发生器连接设置，所述固定吸盘14的金属接头18与所述第一活动吸盘15和第二活动吸盘16的金属接头18之间分别通过第一气缸21和第二气缸22连接，所述第三活动吸盘17的金属接头18与所述第一活动吸盘15和第二活动吸盘16的金属接头18之间分别通过第三气缸23和第四气缸24连接，所述第一气缸21、第二气缸22、第三气缸23和第四气缸24分别通过进气管和出气管与空压机连接设置，空压机安装在天台上。

这样，进气管和出气管为软管，长度大于获得等于建筑物高度。行走装置在动作时，固定吸盘与壳体固定连接，固定吸盘、第一活动吸盘、第二活动吸盘和第三活动吸盘均吸附在玻璃幕墙上，在需要水平行走时，真空发生器对第一活动吸盘和第三活动吸盘产生正压，第一活动吸盘和第二活动吸盘解除与玻璃幕墙的吸附，然后在空压机的作用下，第一气缸和第四气缸的活塞杆伸出，推动第一活动吸盘和第三活动吸盘至导槽的端部，然后在真空发生器的作用下，第一活动吸盘和第三活动吸盘与玻璃幕墙吸附，固定吸盘和第二活动吸盘解除吸附，之后第一气缸和第四气缸收缩，带动壳体移动，完成水平方向的移动。在需要竖直方向移动时，固定吸盘与第一活动吸盘在真空发生器的作用下与玻璃幕墙进行吸附，第二活动吸盘和第三活动吸盘解除吸附，然后第二气缸和第二气缸的活塞杆伸长，带动第二活动吸盘和第三活动吸盘运动，之后第二活动吸盘和第三活动吸盘与玻璃幕墙吸附，第一活动吸盘和固定吸盘解除吸附，然后在第二气缸和第三气缸的收缩下，带动壳体向下运动。运动可靠稳定。在行走过程中，在机器人的壳体上安装有距离传感器，避免机器人与玻璃幕墙边框发生碰撞。在无法仔细清洁的边角，可以通过人工调整机器人的初始位置进行解决。

本实施例中，所述壳体1下端对应第一气缸21、第二气缸22、第三气缸23和第四气缸24的缸体均内凹形成容纳腔。可以更好的减小整个机器人的体积，方便使用。具体的，导槽设置在容纳腔内且导槽与壳体内腔连通，导槽的宽度小于容纳腔的宽度。当然，导槽可以只针对第一气缸、第二气缸、第三气缸或第四气缸的活塞杆设置。

本实施例中，所述滚刷机构包括与壳体1固定连接的支架25，所述支架25外端转动安装有转轴26，所述转轴26上固定安装有刷毛27，所述转轴26中间固定安装有第一链轮28，所述壳体1内转动安装有第二链轮29，所述第一链轮28和第二链轮29通过链条3传动连接，所述壳体1内固定安装有与所述第二链轮29中间的链轮轴固定连接的驱动电机，所述驱动电机固定安装在壳体1内。

这样，驱动电机动作，带动第二链轮转动，通过链条带动第一链轮转动，进而带动转轴转动，刷毛转动，对幕墙玻璃表面进行刷洗。刷毛为抗静电刷毛。

本实施例中，所述雾化机构包括固定安装在所述壳体1下端的水管32，所述水管32向下间隔安装有雾化喷头33，所述水管32上端向上延伸有水管接口。

这样，在天台上安装有水泵以及水源，在水泵的作用下，水通过水管到达雾化喷头，对玻璃幕墙进行喷雾，避免水源浪费，同时可以更好的对玻璃幕墙上的灰尘进行清洗。

本实施例中，所述刮板机构包括固定安装在所述壳体1下端的两个套筒34，所述套筒34内固定安装有压缩弹簧35，所述压缩弹簧35下端固定连接有连杆36，所述连杆36滑动配合在所述套筒34内，两个所述连杆36之间通过刮板37固定连接。

这样，在喷雾机构动作后，机器人行走过程中，带动刮板行走，在弹簧的作用下，刮板与玻璃幕墙表面接触，更好的对残余的水分进行刮走。

具体的，所述压缩弹簧的最大弹力小于固定吸盘、第一活动吸盘、第二活动吸盘和第三活动吸盘的吸力总和。

本实施例中，所述刮板37为橡胶刮板。可以避免对玻璃幕墙造成划痕，同时可以更好的带走水分。

本实施例中，所述壳体上间隔设置有减重孔4以及穿孔41。穿孔可以过电线，驱动电机通过电线与电源连接，电源设置在天台上。减重孔，可以更好的检重。具体的，穿孔也可以通过进气管、出气管以及水管等，可以根据实际安装需要进行选择。

本实施例中，还包括控制系统，所述控制系统包括上位机、运动控制器、无线通讯模块和地面遥控装置，所述上位机通过无线通讯模块发出信号给运动控制器，运动控制器用于驱动行走装置动作。

这样，无线通讯模块中采用nFR2401的无线芯片，抗干扰，功耗低，传输距离可达200米，可以满足一般建筑物的高度的使用要求。

工作原理：

上位机发出指令，人工将机器人安装好，保险绳连接好，进气管、出气管、水管以及电源均连接，电源接通，然后将机器人吸附在玻璃幕墙上端，之后，无线通讯模块发出信号，通过空压机、真空发生器控制固定吸盘、第一活动吸盘、第二活动吸盘、第三活动吸盘、第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸的动作，控制壳体的行走。滚刷机构和风扇一直动作，雾化机构和刮板机构动作，可以更好的玻璃幕墙的表面进行清洗。

具体的，真空发生器选用微型真空泵VCA5038；12VDC,真空度50KPa，可靠性高。

吸盘采用真空吸盘防滑性P120KNH,直径120mm，丁腈橡胶材料，防止滑动，提高可靠性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种建筑物外墙自动清洁机器人，其特征在于，包括壳体、行走装置和清洗装置；

所述壳体为矩形体，所述壳体内部具有内腔，所述壳体上固定连接有保险绳；

所述行走装置安装在所述壳体下方；

所述清洗装置包括滚刷机构、雾化机构和刮板机构和风干机构，所述滚刷机构设置有两个且分别设置在所述壳体相对的两侧；所述雾化机构设置在所述滚刷机构内侧，所述刮板机构设置在所述雾化机构内侧，所述风干机构包括设置在所述壳体内的风扇，所述壳体下端分布设置有风孔，所述风孔设置在两个所述刮板机构之间。

2.根据权利要求1所述的一种建筑物外墙自动清洁机器人，其特征在于，所述行走装置包括固定吸盘、第一活动吸盘、第二活动吸盘和第三活动吸盘，所述固定吸盘、第一活动吸盘、第二活动吸盘和第三活动吸盘呈矩形排布设置，所述固定吸盘、第一活动吸盘、第二活动吸盘和第三活动吸盘均连接有金属接头，所述固定吸盘与所述壳体固定连接，所述壳体上设置有导槽，导槽的连线呈矩形，所述第一活动吸盘、第二活动吸盘和第三活动吸盘上连接的金属接头均滑动配合在所述导槽内，所述金属接头通过软管与安装在壳体的内腔中的真空发生器连接设置，所述固定吸盘的金属接头与所述第一活动吸盘和第二活动吸盘的金属接头之间分别通过第一气缸和第二气缸连接，所述第三活动吸盘的金属接头与所述第一活动吸盘和第二活动吸盘的金属接头之间分别通过第三气缸和第四气缸连接，所述第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸分别通过进气管和出气管与空压机连接设置，空压机安装在天台上。

3.根据权利要求2所述的一种建筑物外墙自动清洁机器人，其特征在于，所述壳体下端对应第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸的缸体均内凹形成容纳腔。

4.根据权利要求2所述的一种建筑物外墙自动清洁机器人，其特征在于，所述滚刷机构包括与壳体固定连接的支架，所述支架外端转动安装有转轴，所述转轴上固定安装有刷毛，所述转轴中间固定安装有第一链轮，所述壳体内转动安装有第二链轮，所述第一链轮和第二链轮通过链条传动连接，所述壳体内固定安装有与所述第二链轮中间的链轮轴固定连接的驱动电机，所述驱动电机固定安装在壳体内。

5.根据权利要求4所述的一种建筑物外墙自动清洁机器人，其特征在于，所述雾化机构包括固定安装在所述壳体下端的水管，所述水管向下间隔安装有雾化喷头，所述水管上端向上延伸有水管接口。

6.根据权利要求5所述的一种建筑物外墙自动清洁机器人，其特征在于，所述刮板机构包括固定安装在所述壳体下端的两个套筒，所述套筒内固定安装有压缩弹簧，所述压缩弹簧下端固定连接有连杆，所述连杆滑动配合在所述套筒内，两个所述连杆之间通过刮板固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种建筑物外墙自动清洁机器人，其特征在于，所述刮板为橡胶刮板。

8.根据权利要求7所述的一种建筑物外墙自动清洁机器人，其特征在于，所述壳体上间隔设置有减重孔以及穿孔。

9.根据权利要求8所述的一种建筑物外墙自动清洁机器人，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括上位机、运动控制器、无线通讯模块和地面遥控装置，所述上位机通过无线通讯模块发出信号给运动控制器，运动控制器用于驱动行走装置动作。

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