CN112842128A - 高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了本发明提供一种高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人，底盘上安装有负压吸盘组件、吸附式机械爪、清洁组件、控制器、场景感知组件及若干个行走轮；负压吸盘组件包括吸盘、叶轮及第一电机；吸附式机械爪包括机械手、真空吸盘及微型真空泵；清洁组件包括储液箱、电控泵及清洁液喷头，清洁液喷头的附近安装有由第二电机驱动的清洁毛刷，清洁毛刷活动安装在底盘的其中一侧；底盘上安装有第三电机，第三电机的输出轴与行走轮传动连接；第一电机、机械手、电控泵、第二电机、场景感知组件及第三电机分别与控制器电连接，在高空玻璃幕墙的清洁应用场景下，该爬壁机器人的越障效果好、清洁效率高。

Description

高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人
技术领域
本发明涉及高空幕墙清洁设备技术领域，具体涉及一种高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人。
背景技术
随着城市的发展，带有玻璃幕墙的高层建筑也越来越多，高空玻璃幕墙的卫生清洁备受关注。
目前，对于高空玻璃幕墙的清洁手段，在市面上有人工清洁和机器清洁两种方式。人工清洁是由清洁工人依托吊绳设备接近作业区域，然后手动完成作业区域玻璃幕墙的擦洗，作业危险系数高、效率低下且受自然气候的影响大。机器清洁则主要采用无人机和爬壁机器人。其中，无人机清洁玻璃幕墙依靠携带的高压水枪进行喷洗，清洁后玻璃幕墙上会残留大量的水渍，清洁效果不佳。爬壁机器人则采用履带式负压吸附和吸盘式负压吸附方式，来进行爬壁和玻璃幕墙清洁。
相关技术中，爬壁机器人由于结构限制，只适用于隐框的玻璃幕墙建筑，而对于明框玻璃幕墙、半明框半隐框玻璃幕墙建筑，则无法越障清洁。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的爬壁清洁机器人无法越障清洁的问题，本发明提供一种高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人，包括底盘，所述底盘上安装有负压吸盘组件、吸附式机械爪、清洁组件、控制器、场景感知组件及若干个行走轮；所述负压吸盘组件包括吸盘、安装在吸盘内的叶轮，以及驱使所述叶轮转动使所述吸盘吸附在玻璃幕墙上的第一电机；所述吸附式机械爪包括多自由度的机械手、设于机械手端部的真空吸盘及控制真空吸盘产生吸附力的微型真空泵；所述清洁组件包括储液箱、设于储液箱内的电控泵以及与电控泵连通的清洁液喷头，所述清洁液喷头的附近安装有由第二电机驱动的清洁毛刷，所述清洁毛刷活动安装在底盘的其中一侧；所述场景感知组件为影像摄制装置或距离传感装置；所述底盘上安装有第三电机，所述第三电机的输出轴与行走轮传动连接；所述第一电机、机械手、电控泵、第二电机、场景感知组件及第三电机分别与控制器电连接。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：当清洗玻璃幕墙时，由第一电机带动叶轮的叶片转动，使吸盘内形成负气压，吸盘处产生垂直于玻璃幕墙的力，让机器人可以吸附在玻璃上。于此同时控制行走轮开始运动，使机器人可以在玻璃幕墙上移动。在机器人移动过程中，控制清洁液喷头喷出玻璃水等清洁液体，由第二电机驱使清洁毛刷快速刷洗玻璃上的污垢，最后由玻璃刮随机器人移动将污水沿着玻璃刮下。当机器人需要跨越玻璃幕墙上的边框时，控制吸附式机械爪吸附在隔着边框的相邻玻璃幕墙上(此时关停第一电机使叶轮停止转动)，再抬升机械爪使机器人略高于边框，最后控制机械爪转动使机器人翻越边框移入相邻玻璃幕墙的区域，完成越障再继续清洁。
进一步的，所述影像摄制装置为摄像头，用于检测玻璃清洁程度；或获取机器人周围的影像，并传输给控制器以判定机器人的所处方位。
进一步的，所述距离传感装置包括激光雷达和障碍物检测传感器中的至少一种。
进一步的，所述底盘呈方形，所述行走轮设有四个，四个行走轮分别对应安装在底盘的四个角处。
进一步的，所述底盘上缠绕固定有安全缆绳。
进一步的，所述清洁组件可拆卸安装在底盘上。
进一步地，所述真空吸盘为纳米吸附胶垫，所述纳米吸附胶垫的吸附面密布有纳米级吸附小孔。
进一步地，所述真空吸盘的周向等间距间隔设置有多个支撑杆。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人的第一方位结构图；
图2是本发明实施例高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人的第二方位结构图；
图3是图1的A部放大结构图；
图4是本发明实施例高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人的电控图。
其中，附图标记：1、底盘，2、负压吸盘组件，2a、叶轮，2b、第一电机，3、吸附式机械爪，3a、机械手，3b、真空吸盘，4、清洁组件，4a、电控泵，4b、清洁液喷头，4c、清洁毛刷，5、控制器，6、场景感知组件，6a、影像摄制装置，6b、距离传感装置，7、行走轮，8、第二电机，9、第三电机，10、支撑杆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“顶部”、“底部”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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“配装”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。
实施例
请参阅图1～图4所示，本发明提供了一种高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人，包括底盘1，底盘1上安装有负压吸盘组件2、吸附式机械爪3、清洁组件4、控制器5、场景感知组件6及若干个行走轮7；其中，负压吸盘组件2包括吸盘、安装在吸盘内的叶轮2a，以及驱使叶轮2a转动使吸盘吸附在玻璃幕墙上的第一电机2b；吸附式机械爪3包括多自由度的机械手3a、设于机械手3a端部的真空吸盘3b及控制真空吸盘3b产生吸附力的微型真空泵(图未示)；清洁组件4包括储液箱(图未示)、设于储液箱内的电控泵4a以及与电控泵4a连通的清洁液喷头4b，清洁液喷头4b的附近安装有由第二电机8驱动的清洁毛刷4c，清洁毛刷4c活动安装在底盘1的其中一侧，底盘1的另一侧可以安装有玻璃刮；场景感知组件6为影像摄制装置6a或距离传感装置6b；底盘1上安装有第三电机9，第三电机9的输出轴与行走轮7传动连接；第一电机2b、机械手3a、电控泵4a、第二电机8、场景感知组件6及第三电机9分别与控制器5电连接。
具体地，当清洗玻璃幕墙时，由第一电机2b带动叶轮2a的叶片转动，使吸盘内形成负气压，吸盘处产生垂直于玻璃幕墙的力，让机器人可以吸附在玻璃上。于此同时控制行走轮7开始运动，使机器人可以在玻璃幕墙上移动。在机器人移动过程中，控制清洁液喷头4b喷出玻璃水等清洁液体，由第二电机8驱使清洁毛刷4c快速刷洗玻璃上的污垢，最后由玻璃刮随机器人移动将污水沿着玻璃刮下，如果清洁毛刷4c的清洁效果足够好，也可以按需不选装玻璃刮。当机器人需要跨越玻璃幕墙上的边框时，控制吸附式机械爪吸附在隔着边框的相邻玻璃幕墙上(此时关停第一电机2b使叶轮2a停止转动)，再抬升机械爪使机器人略高于边框，最后控制机械爪转动使机器人翻越边框移入相邻玻璃幕墙的区域，完成越障再继续清洁。其中，多自由度机械手为机械领域常用机械爪，通过机械爪上安装的多个电机电控驱动，模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具，此处使用的多自由度机械爪为机械领域常用机械爪(如可以采用公开号CN103722552A中的机械爪结构)，其结构及工作原理为本领域技术人员熟知，在此不再赘述，微型真空泵与控制器5电连接，同理不再赘述。
进一步的，影像摄制装置6a为摄像头，用于检测玻璃清洁程度；或获取机器人周围的影像，并传输给控制器以判定机器人的所处方位。
进一步的，距离传感装置6b包括激光雷达和障碍物检测传感器中的至少一种，用于实时感应机器人与玻璃幕墙边框的距离，感应行走路径上是否接近障碍物，为机器人的正常行走提供数据参考。
较佳地，本实施例中设计底盘1呈方形，行走轮7设有四个，四个行走轮7分别对应安装在底盘1的四个角处，用于平稳支撑机器人在玻璃幕墙上的移动。
进一步的，底盘1上缠绕固定有安全缆绳(图未示)，安全缆绳作为必要的保护装置，可以防止整个机器人在高空作业时掉落。
进一步的，清洁组件4可拆卸安装在底盘1上，方便对机器人进行模块化的部件更换。
进一步地，真空吸盘3b为纳米吸附胶垫，纳米吸附胶垫的吸附面密布有纳米级吸附小孔，对玻璃幕墙的吸附力强。
进一步地，真空吸盘3b的周向等间距间隔设置有多个支撑杆10，用于在吸附时平稳支撑真空吸盘3b，在一些扩展设计中，也可以在支撑杆10上加装纳米吸附胶垫，利用真空吸盘3b和支撑杆10上的吸附胶垫配合完成更稳定的玻璃幕墙吸附。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人，其特征在于：包括底盘，所述底盘上安装有负压吸盘组件、吸附式机械爪、清洁组件、控制器、场景感知组件及若干个行走轮；
所述负压吸盘组件包括吸盘、安装在吸盘内的叶轮，以及驱使所述叶轮转动使所述吸盘吸附在玻璃幕墙上的第一电机；
所述吸附式机械爪包括多自由度的机械手、设于机械手端部的真空吸盘及控制真空吸盘产生吸附力的微型真空泵；
所述清洁组件包括储液箱、设于储液箱内的电控泵以及与电控泵连通的清洁液喷头，所述清洁液喷头的附近安装有由第二电机驱动的清洁毛刷，所述清洁毛刷活动安装在底盘的其中一侧，所述底盘的的另一侧安装有玻璃刮；
所述场景感知组件为影像摄制装置或距离传感装置；
所述底盘上安装有第三电机，所述第三电机的输出轴与行走轮传动连接；
所述第一电机、机械手、电控泵、第二电机、场景感知组件及第三电机分别与控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人，其特征在于：所述影像摄制装置为摄像头，用于检测玻璃清洁程度；或获取机器人周围的影像，并传输给控制器以判定机器人的所处方位。
3.根据权利要求1所述的高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人，其特征在于：所述距离传感装置包括激光雷达和障碍物检测传感器中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人，其特征在于：所述底盘呈方形，所述行走轮设有四个，四个行走轮分别对应安装在底盘的四个角处。
5.根据权利要求1所述的高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人，其特征在于：所述底盘上缠绕固定有安全缆绳。
6.根据权利要求1所述的高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人，其特征在于：所述清洁组件可拆卸安装在底盘上。
7.根据权利要求1所述的高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人，其特征在于：所述真空吸盘为纳米吸附胶垫，所述纳米吸附胶垫的吸附面密布有纳米级吸附小孔。
8.根据权利要求1所述的高空玻璃幕墙爬壁清洁机器人，其特征在于：所述真空吸盘的周向等间距间隔设置有多个支撑杆。
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