CN112401732A - 一种多自由度全方位擦玻璃机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多自由度全方位擦玻璃机及其使用方法，属于自动机器人技术领域。擦玻璃机包括底座固定装置、上下旋转驱动装置、左右旋转驱动装置、吸附装置和工作装置，其中，底座固定装置通过伸缩油缸A连接上下旋转驱动装置，上下旋转驱动装置连接左右旋转驱动装置，通过上下旋转驱动装置和左右旋转驱动装置调节工作装置的工作位置，左右旋转驱动装置通过伸缩油缸B分别吸附装置和工作装置，吸附装置吸附固定于玻璃上后工作装置进行清扫擦拭作业。本发明通过自动控制工作装置的在上下、左右、前后多个自由度移动，对玻璃进行全方位的清扫擦拭，实现了无死角擦拭，操作简便，工作效率高。

Description

一种多自由度全方位擦玻璃机及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种多自由度全方位擦玻璃机及其使用方法，属于自动机器人技术领域。

背景技术

随着机器人技术的发展，尤其是自动机器人的发展，玻璃擦拭机器人也相继问世；现有的自动擦玻璃机器人通常为单体吸附式机器人，其通过吸盘等吸附方式吸附在玻璃表面，通过两个擦拭装置的交替移动，完成玻璃的擦拭工作；单体吸附式机器人没有其他的固定支撑装置，当吸附装置发生故障时，机器人会掉落，造成危害和损失；现在的窗户多为可推拉的两扇玻璃，单体吸附式机器人不具有跨越窗框的功能，需要增加人工操作；且现有的机器人的擦拭装置通常为固定形状，当遇到边角为其他形状的玻璃时，无法对玻璃的边角进行擦拭，易存在清理残留，不能完成玻璃的彻底擦拭工作。

中国专利文件CN108261137A公开了一种户外玻璃幕墙四足智能清洗机器人，包括支撑架和擦拭装置，所述擦拭装置套设于支撑架上，所述支撑架包括吸盘组件和支架，所述支架包括出水杆、固定杆和驱动件，所述擦拭装置包括套设于固定杆上的第一擦拭组件和第二擦拭组件，所述第一擦拭组件和第二擦拭组件之间位于固定杆上设有驱动两者相向移动的摆动件。该种户外玻璃幕墙四足智能清洗机器人通过支架将吸盘组件固定连接，第一擦拭组件和第二擦拭组件对玻璃幕墙上的脏污处进行擦拭，出水杆用以对脏污处进行洒水，驱动件用以驱动吸盘组件向脏污处移动，摆动件用以使第一擦拭组件和第二擦拭组件在固定杆上滑动。该清洗机器人不具有跨越窗框的功能，且遇到边角为其他形状的玻璃时，无法对玻璃的边角进行擦拭，易存在清理残留。

有鉴于此，设计一种可以多自由度全方位对玻璃进行清理的装置是十分有必要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种多自由度全方位擦玻璃机，对玻璃进行全方位的清扫擦拭，实现了无死角擦拭，操作简便，工作效率高。

本发明还提供上述一种多自由度全方位擦玻璃机的使用方法。

本发明的技术方案如下：

一种多自由度全方位擦玻璃机，包括底座固定装置、上下旋转驱动装置、左右旋转驱动装置、吸附装置和工作装置，其中，底座固定装置通过伸缩油缸A连接上下旋转驱动装置，上下旋转驱动装置连接左右旋转驱动装置，通过上下旋转驱动装置和左右旋转驱动装置调节工作装置的工作位置，左右旋转驱动装置通过伸缩油缸B分别连接吸附装置和工作装置，吸附装置吸附固定于玻璃上，工作装置用于清扫擦拭作业。

优选的，底座固定装置包括主体、真空发生器A、吸盘A和旋转电机A，主体上侧中心位置设置伸缩油缸A，伸缩油缸A通过2个连接架连接至上下旋转驱动装置，2个连接架的连接处设置旋转电机A，主体上侧设置操作台，主体下侧四角分别设置真空发生器A，真空发生器A连接吸盘A。

优选的，主体为长方体。

优选的，主体上设置传感接收器。

优选的，上下旋转驱动装置包括旋转主体A，旋转主体A为圆柱体，旋转主体A一端连接至连接架，另一端连接至左右旋转驱动装置。

优选的，左右旋转驱动装置包括旋转主体B、旋转电机B、旋转环和旋转电机C，旋转主体B一端连接至上下旋转驱动装置，另一端通过伸缩油缸B连接旋转环，旋转环上设置旋转电机B，旋转电机B通过锥形减速器连接旋转环上的转动轴，旋转主体B与上下旋转驱动装置的连接处设置旋转电机C。

优选的，吸附装置包括主体支架、真空发生器B、球形连接A和吸盘B，主体支架一端连接旋转环，另一端通过伸缩油缸C连接真空发生器B，真空发生器B通过球形连接A连接吸盘B。

优选的，工作装置包括壳体、电机、清扫装置、擦拭装置和储液器，壳体通过连接轴连接至旋转环，连接轴与旋转环的连接处设置旋转电机D，壳体内设置储液器，壳体一侧设置擦拭装置，储液器通过出液管道连接至擦拭装置，出液管道上设置水泵，通过水泵控制液体流速，壳体另一侧设置清扫装置，壳体上设置电机，电机通过锥形减速器连接清扫装置。

进一步优选的，清扫装置包括转动轴，转动轴一端连接锥形减速器，另一端连接环形设置的清扫辊，通过电机驱动清扫辊旋转运动，进行清扫作业。

优选的，擦拭装置为正方形清洁棉，擦拭装置四角通过伸缩油缸连接壳体，通过伸缩油缸使擦拭装置四角向内收缩成圆形，方便擦拭玻璃边角。

优选的，连接轴通过球形连接B连接壳体。

优选的，壳体四周环绕设置传感器，通过传感器监测工作装置四周环境，及时反馈工作装置与玻璃的距离状况，壳体在擦拭装置所在一侧上方对称设置摄像头，通过摄像头准确的监测工作装置的工作环境。

优选的，储液器通过注液管道连接外界注液器，注液管道内设置进液阀，出液管道内设置出液阀。

优选的，摄像头、伸缩油缸、伸缩油缸A、伸缩油缸B、伸缩油缸C、旋转电机A、旋转电机B、旋转电机C、旋转电机D、电机、水泵、传感接收器和传感器均连接至操作台。

上述多自由度全方位擦玻璃机的使用方法，操作步骤如下：

(1)底座固定装置中真空发生器A和吸盘A共同工作，使吸盘A贴紧地面，将整个装置固定在地面上，保证平稳，提高安全性；

(2)操作台控制伸缩油缸A伸长，将工作装置带动至指定高度，旋转电机A启动，小范围调整工作装置的相对高度，旋转电机C启动，左右调整工作装置和吸附装置的相对位置，伸缩油缸B启动，带动工作装置向前运动；

(3)传感器监测到工作装置到达指定位置时，吸附装置启动吸附固定，旋转电机D启动，将清扫装置旋转至前端玻璃工作面并保证清扫装置一直正对应玻璃工作面，对玻璃进行清扫作业，通过旋转电机C的转向配合伸缩油缸B的伸长，使工作装置左右运动作业，碰到玻璃窗框时，伸缩油缸B回缩，使工作装置可跨越玻璃窗框，左右作业完成后，旋转电机A启动，控制工作装置下移，继续工作装置的左右运动作业，直至完成整个玻璃工作面的清扫作业；

(4)清扫作业结束后，旋转电机D启动，将擦拭装置旋转至前端玻璃工作面并保证擦拭装置一直正对应玻璃工作面，对玻璃进行擦拭作业，通过旋转电机C的转向配合伸缩油缸B的伸长，使工作装置左右运动作业，左右作业完成后，旋转电机A启动，控制工作装置下移，继续工作装置的左右运动作业，直至完成整个玻璃工作面的擦拭作业；

(5)重复步骤(3)(4)，直至整块玻璃擦拭干净。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过自动控制工作装置的在上下、左右、前后多个自由度移动，对玻璃进行全方位的清扫擦拭，实现了无死角擦拭，操作简便，工作效率高。

2、本发明通过清扫装置和擦拭装置的双重作业，提高擦拭效果，提高玻璃清洁度。

3、本发明通过底座固定装置和吸附装置两个吸盘共同作用，提高装置整体的稳定性和安全性。

4、本发明通过传感器和摄像头的配合实现全方位监测工作位置及清洁度信息，提高作业效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的底座固定装置结构示意图；

图3为本发明的上下旋转驱动装置结构示意图；

图4为本发明的左右旋转驱动装置结构示意图；

图5为本发明的吸附装置结构示意图；

图6为本发明的工作装置结构示意图；

图7为本发明的工作装置剖面结构示意图；

图8为本发明的擦拭装置后视图；

图9为本发明的擦拭装置侧视图；

其中：1、底座固定装置；2、伸缩油缸A；3、上下旋转驱动装置；4、左右旋转驱动装置；5、伸缩油缸B；6、吸附装置；7、工作装置；8、连接架；

11、主体；12、真空发生器A；13、吸盘A；14、操作台；15、传感接收器；16、旋转电机A；

31、旋转主体A；

41、旋转主体B；42、旋转电机B；43、旋转环；44、旋转电机C；

61、主体支架；62、真空发生器B；63、球形连接A；64、吸盘B；65、伸缩油缸C；

71、壳体；72、球形连接B；73、电机；74、清扫装置；75、传感器；76、伸缩油缸；77、擦拭装置；78、出液管道；79、摄像头；710、注液管道；711、储液器；712、进液阀；713、出液阀；714、水泵；715、旋转电机D。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

一种多自由度全方位擦玻璃机，包括底座固定装置1、上下旋转驱动装置3、左右旋转驱动装置4、吸附装置6和工作装置7，其中，底座固定装置1通过伸缩油缸A2连接上下旋转驱动装置3，上下旋转驱动装置3连接左右旋转驱动装置4，通过上下旋转驱动装置3和左右旋转驱动装置4调节工作装置7的工作位置，左右旋转驱动装置4通过伸缩油缸B5分别连接吸附装置6和工作装置7，吸附装置6吸附固定于玻璃上后工作装置进行清扫擦拭作业。

底座固定装置1包括主体11、真空发生器A12、吸盘A13和旋转电机A16，主体11上侧中心位置设置伸缩油缸A2，伸缩油缸A2通过2个连接架8连接至上下旋转驱动装置3，2个连接架8的连接处设置旋转电机A16，主体11上侧设置操作台14，主体下侧四角分别设置真空发生器A12，真空发生器A12连接吸盘A13。

主体11为长方体。

主体11上设置传感接收器15。

上下旋转驱动装置3包括旋转主体A31，旋转主体A31为圆柱体，旋转主体A一端连接至连接架8，另一端连接至左右旋转驱动装置4。

左右旋转驱动装置4包括旋转主体B41、旋转电机B42、旋转环43和旋转电机C44，旋转主体B41一端连接至上下旋转驱动装置3，另一端通过伸缩油缸B5连接旋转环43，旋转环43上设置旋转电机B42，旋转电机B42通过锥形减速器连接旋转环43上的转动轴，旋转主体B41与上下旋转驱动装置3的连接处设置旋转电机C44。

吸附装置6包括主体支架61、真空发生器B62、球形连接A63和吸盘B64，主体支架61一端连接旋转环，另一端通过伸缩油缸C65连接真空发生器B62，真空发生器B通过球形连接A63连接吸盘B。

工作装置7包括壳体71、电机73、清扫装置74、擦拭装置77和储液器711，壳体71通过连接轴连接至旋转环，连接轴与旋转环的连接处设置旋转电机D715，壳体71内设置储液器711，壳体71一侧设置擦拭装置77，储液器711通过出液管道78连接至擦拭装置77，出液管道78上设置水泵714，通过水泵714控制液体流速，壳体71另一侧设置清扫装置74，壳体71上设置电机73，电机73通过锥形减速器连接清扫装置74。

连接轴通过球形连接B72连接壳体。球形连接A和球形连接B为现有装置，可使吸附装置和工作装置左右倾斜，满足不同方位的玻璃擦拭，但不能旋转。

壳体71四周环绕设置传感器75，通过传感器75监测工作装置四周环境，及时反馈工作装置与玻璃的距离状况，壳体71在擦拭装置所在一侧上方对称设置摄像头79，通过摄像头79准确的监测工作装置的工作环境。

摄像头、伸缩油缸A、伸缩油缸B、伸缩油缸C、旋转电机A、旋转电机B、旋转电机C、旋转电机D、电机、水泵、传感接收器和传感器均连接至操作台，操作台内设置控制系统，总控电器元件。

上述多自由度全方位擦玻璃机的使用方法，操作步骤如下：

(1)底座固定装置中真空发生器A和吸盘A共同工作，使吸盘A贴紧地面，将整个装置固定在地面上，保证平稳，提高安全性；

(2)操作台控制伸缩油缸A伸长，将工作装置带动至指定高度，旋转电机A启动，小范围调整工作装置的相对高度，旋转电机C启动，左右调整工作装置和吸附装置的相对位置，伸缩油缸B启动，带动工作装置向前运动；

(3)传感器监测到工作装置到达指定位置时，吸附装置启动吸附固定，旋转电机D启动，将清扫装置旋转至前端玻璃工作面并保证清扫装置一直正对应玻璃工作面，对玻璃进行清扫作业，通过旋转电机C的转向配合伸缩油缸B的伸长，使工作装置左右运动作业，碰到玻璃窗框时，伸缩油缸B回缩，使工作装置可跨越玻璃窗框，左右作业完成后，旋转电机A启动，控制工作装置下移，继续工作装置的左右运动作业，直至完成整个玻璃工作面的清扫作业；

(4)清扫作业结束后，旋转电机D启动，将擦拭装置旋转至前端玻璃工作面并保证擦拭装置一直正对应玻璃工作面，对玻璃进行擦拭作业，通过旋转电机C的转向配合伸缩油缸B的伸长，使工作装置左右运动作业，左右作业完成后，旋转电机A启动，控制工作装置下移，继续工作装置的左右运动作业，直至完成整个玻璃工作面的擦拭作业；

(5)重复步骤(3)(4)，直至整块玻璃擦拭干净。

实施例2：

一种多自由度全方位擦玻璃机，结构如实施例1所述，不同之处在于，清扫装置74包括转动轴，转动轴一端连接锥形减速器，另一端连接环形设置的清扫辊，通过电机驱动清扫辊旋转运动，进行清扫作业。

实施例3：

一种多自由度全方位擦玻璃机，结构如实施例1所述，不同之处在于，擦拭装置77为正方形清洁棉，擦拭装置77四角通过伸缩油缸76连接壳体，通过伸缩油缸76使擦拭装置四角向内收缩成圆形。伸缩油缸连接至操作台。

实施例4：

一种多自由度全方位擦玻璃机，结构如实施例1所述，不同之处在于，储液器711通过注液管道710连接外界注液器，注液管道710内设置进液阀712，出液管道内设置出液阀713。

Claims (10)

1.一种多自由度全方位擦玻璃机，其特征在于，包括底座固定装置、上下旋转驱动装置、左右旋转驱动装置、吸附装置和工作装置，其中，底座固定装置通过伸缩油缸A连接上下旋转驱动装置，上下旋转驱动装置连接左右旋转驱动装置，通过上下旋转驱动装置和左右旋转驱动装置调节工作装置的工作位置，左右旋转驱动装置通过伸缩油缸B分别连接吸附装置和工作装置，吸附装置吸附固定于玻璃上，工作装置用于清扫擦拭作业。

2.如权利要求1所述的多自由度全方位擦玻璃机，其特征在于，底座固定装置包括主体、真空发生器A、吸盘A和旋转电机A，主体上侧中心位置设置伸缩油缸A，伸缩油缸A通过2个连接架连接至上下旋转驱动装置，2个连接架的连接处设置旋转电机A，主体上侧设置操作台，主体下侧四角分别设置真空发生器A，真空发生器A连接吸盘A；

优选的，主体为长方体。

3.如权利要求2所述的多自由度全方位擦玻璃机，其特征在于，主体上设置传感接收器。

4.如权利要求3所述的多自由度全方位擦玻璃机，其特征在于，上下旋转驱动装置包括旋转主体A，旋转主体A为圆柱体，旋转主体A一端连接至连接架，另一端连接至左右旋转驱动装置。

5.如权利要求4所述的多自由度全方位擦玻璃机，其特征在于，左右旋转驱动装置包括旋转主体B、旋转电机B、旋转环和旋转电机C，旋转主体B一端连接至上下旋转驱动装置，另一端通过伸缩油缸B连接旋转环，旋转环上设置旋转电机B，旋转电机B通过锥形减速器连接旋转环上的转动轴，旋转主体B与上下旋转驱动装置的连接处设置旋转电机C。

6.如权利要求5所述的多自由度全方位擦玻璃机，其特征在于，吸附装置包括主体支架、真空发生器B、球形连接A和吸盘B，主体支架一端连接旋转环，另一端通过伸缩油缸C连接真空发生器B，真空发生器B通过球形连接A连接吸盘B。

7.如权利要求6所述的多自由度全方位擦玻璃机，其特征在于，工作装置包括壳体、电机、清扫装置、擦拭装置和储液器，壳体通过连接轴连接至旋转环，连接轴与旋转环的连接处设置旋转电机D，壳体内设置储液器，壳体一侧设置擦拭装置，储液器通过出液管道连接至擦拭装置，出液管道上设置水泵，壳体另一侧设置清扫装置，壳体上设置电机，电机通过锥形减速器连接清扫装置；

优选的，清扫装置包括转动轴，转动轴一端连接锥形减速器，另一端连接环形设置的清扫辊。

8.如权利要求7所述的多自由度全方位擦玻璃机，其特征在于，擦拭装置为正方形清洁棉，擦拭装置四角通过伸缩油缸连接壳体；

优选的，连接轴通过球形连接B连接壳体。

9.如权利要求8所述的多自由度全方位擦玻璃机，其特征在于，壳体四周环绕设置传感器，壳体在擦拭装置所在一侧上方对称设置摄像头；

储液器通过注液管道连接外界注液器，注液管道内设置进液阀，出液管道内设置出液阀；

优选的，摄像头、伸缩油缸、伸缩油缸A、伸缩油缸B、伸缩油缸C、旋转电机A、旋转电机B、旋转电机C、旋转电机D、电机、水泵、传感接收器和传感器均连接至操作台。

10.一种如权利要求9所述的多自由度全方位擦玻璃机的使用方法，其特征在于，操作步骤如下：

(1)底座固定装置中真空发生器A和吸盘A共同工作，使吸盘A贴紧地面，将整个装置固定在地面上；

(2)操作台控制伸缩油缸A伸长，将工作装置带动至指定高度，旋转电机A启动，小范围调整工作装置的相对高度，旋转电机C启动，左右调整工作装置和吸附装置的相对位置，伸缩油缸B启动，带动工作装置向前运动；

(3)传感器监测到工作装置到达指定位置时，吸附装置启动吸附固定，旋转电机D启动，将清扫装置旋转至前端玻璃工作面并保证清扫装置一直正对应玻璃工作面，对玻璃进行清扫作业，通过旋转电机C的转向配合伸缩油缸B的伸长，使工作装置左右运动作业，碰到玻璃窗框时，伸缩油缸B回缩，使工作装置可跨越玻璃窗框，左右作业完成后，旋转电机A启动，控制工作装置下移，继续工作装置的左右运动作业，直至完成整个玻璃工作面的清扫作业；

(4)清扫作业结束后，旋转电机D启动，将擦拭装置旋转至前端玻璃工作面并保证擦拭装置一直正对应玻璃工作面，对玻璃进行擦拭作业，通过旋转电机C的转向配合伸缩油缸B的伸长，使工作装置左右运动作业，左右作业完成后，旋转电机A启动，控制工作装置下移，继续工作装置的左右运动作业，直至完成整个玻璃工作面的擦拭作业；

(5)重复步骤(3)(4)，直至整块玻璃擦拭干净。

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