CN115418946A - 清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了清洁机器人，其结构简单且模块化，其驱动预紧结构用于，根据缆索的直径调节爬行轮与缆索外表面的间距，以使爬行轮沿缆索表面爬行；清洁模块通过机架与爬行模块相连，清洁模块用于在爬行模块的动力作用下对缆索表面进行清洁。其中，多组驱动预紧结构的使用，有助于适应性地变动爬行轮对不同直径缆索的预紧力和攀爬速度，进而协调清洁机器人在缆索表面的运动稳定性，同时，促进其清洁模块对缆索的清洁效率，以便短时间内实现对众多缆索的清洁进程，大幅降低对缆索的护养成本及人员作业风险，解决人工作业带来的工作量大、效率低及安全隐患大的问题，保障桥梁的运营安全及其体表形象。

Description

清洁机器人

技术领域

本申请实施例涉及机器人技术领域，尤其涉及清洁机器人。

背景技术

拉索桥因有良好的抗震性和经济性能，在世界范围内得到了广泛的应用。但拉索桥的拉索(或称为缆索)因高度问题，易长时间缺少必要的护养和维护，致使拉索表面的灰尘、污垢越来越多，在一些湿度环境较大的地方，甚至会形成污泥、青苔、植被等，而这些外界的污染极易破坏拉索表面，对拉索桥的整体安全性产生危害，影响基建形象。

目前，常由人工对拉索桥的拉索进行清洁，然而，现有桥面拉索的倾斜角度大，架设时横跨较大的长度和高度，人工清洗不容易，且危险性高；此外，拉索桥上涉及的拉索数量众多，人工清洗时极易遗漏或清洗不干净，工作效率低。

针对于此，有必要提供更切实有效的方案解决上述问题。

发明内容

本申请实施例提供了清洁机器人，用以提高对缆索的清洁效率。

本申请实施例提供的一种清洁机器人，包括：清洁模块和多组爬行模块；

每组所述爬行模块包括驱动预紧结构和爬行轮，所述驱动预紧结构和所述爬行轮分别设置于机架；

所述驱动预紧结构用于，根据缆索的直径调节所述爬行轮与所述缆索外表面的间距，以使所述爬行轮沿缆索表面爬行；

所述清洁模块通过所述机架与所述爬行模块相连，所述清洁模块用于在所述爬行模块的动力作用下对缆索表面进行清洁。

可选地，所述驱动预紧结构包括：驱动电机、支撑架和预紧弹簧；

所述支撑架架设于所述机架；

所述预紧弹簧的一端受固于所述支撑架的预紧底座，另一端通过所述支撑架与所述爬行轮相连；

所述预紧弹簧因预张力朝缆索方向伸张或朝远离缆索的方向收缩，以使爬行轮在所述驱动电机的驱动下沿缆索表面爬行。

可选地，所述驱动预紧结构还包括：调节旋钮；

所述调节旋钮与所述预紧弹簧的一端连接；

所述调节旋钮在主控模块的指令下发生旋转，以使所述预紧弹簧朝缆索方向伸张或朝远离缆索的方向收缩；其中，所述主控模块对所述调节旋钮的旋转指令，根据爬行轮与缆索中相邻索段之间的间距触发。

可选地，所述驱动预紧结构还包括：单向阻尼器；

所述单向阻尼器与所述爬行轮连接；

在所述爬行轮沿缆索的出发位置前行的过程中，所述单向阻尼器不运行；

在所述爬行轮退回到所述出发位置的过程中，所述单向阻尼器被启用以使爬行轮和缆索之间产生滑动摩擦力。

可选地，所述多组爬行模块分布于所述机架的上侧和/或下侧，且其中至少有一侧布置有两组以上爬行模块。

可选地，所述清洁模块的安装高度高于或低于所述爬行模块，所述清洁模块包括环形台架和清洁设备；

所述环形台架安装于所述机架；

所述环形台架和所述机架为锁合结构，通过打开且锁闭所述环形台架、所述机架，以使清洁机器人环绕所述缆索；

所述清洁设备设置于所述环形台架，并用于对所述缆索表面进行清洁。

可选地，所述清洁模块还包括：周向驱动电机、周向转盘和周向传动齿轮；

所述周向转盘和所述周向驱动电机分别设置于所述环形台架；

所述周向转盘的齿结构和所述周向传动齿轮相连；

所述周向传动齿轮在所述周向驱动电机的驱动下，带动周向转盘相对环形台架运动，以使安装于周向转盘的所述清洁设备环绕缆索进行清洁。

可选地，所述清洁模块还包括：周向导轨；

所述周向导轨布置于所述环形台架；

所述周向导轨的布设轨迹和所述周向转盘的布设轨迹相同，以使所述周向转盘沿所述周向导轨运动。

可选地，所述清洁设备包括清洁刷和/或喷水枪；

所述清洁刷通过支撑架安装于所述周向转盘，并在所述周向转盘的带动下环绕缆索进行污垢擦除；

所述喷水枪安装于所述周向转盘或所述环形台架，所述喷水枪用于对所述缆索表面进行喷洗。

可选地，所述清洁模块包括：预紧弹簧；

所述预紧弹簧的一端通过支撑架与所述清洁设备相连，另一端受固于支撑架的预紧底座；所述支撑架设置于所述环形台架；

所述预紧弹簧因预张力朝缆索方向伸张或朝远离缆索的方向收缩，以使清洁设备靠近缆索进行清洁或回位停止清洁。

可选地，所述清洁设备还包括吸水件；

所述吸水件布置于所述环形台架且延伸方向朝向缆索，所述吸水件用于对所述缆索表面的水渍进行吸收。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例至少具有以下优点：

多组驱动预紧结构的使用，有助于适应性地变动爬行轮对不同直径缆索的预紧力和攀爬速度，进而协调清洁机器人在缆索表面的运动稳定性，同时，促进其清洁模块对缆索的清洁效率，以便短时间内实现对众多缆索的清洁进程，大幅降低对缆索的护养成本及人员作业风险，解决人工作业带来的工作量大、效率低及安全隐患大的问题，保障桥梁的运营安全及其体表形象。此外，本申请实施例的清洁机器人结构简洁且模块化，能有效组装和批量生产使用，同时，其轻量化的特点能有效防止压坏缆索。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例清洁机器人的一个整机结构示意图；

图2为本申请实施例爬行模块的一个结构示意图；

图3为本申请实施例清洁模块的一个结构示意图；

图4为本申请实施例驱动预紧结构的一个结构示意图；

图5为本申请实施例清洁设备的一个结构示意图；

其中，附图标记为：

1、机架；10、爬行模块；11、驱动电机；12、支撑架；13、预紧底座；14、预紧弹簧；15、调节旋钮；16、单向阻尼器；17、爬行轮；

20、清洁模块；21、环形台架；22、周向驱动电机；23、周向转盘；24、周向传动齿轮；25、周向导轨；26、清洁刷；27、喷水枪；

3、主控模块；4、锁合结构。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等(如果存在)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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于区别类似的对象等描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或顺序。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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申请实施例中的具体含义。

请参阅图1至图3，本申请提供清洁机器人(或简称为机器人)的实施例，该清洁机器人包括：清洁模块20和多组爬行模块10；每组爬行模块10包括驱动预紧结构和爬行轮17，驱动预紧结构和爬行轮17分别设置于机架1；驱动预紧结构用于，根据缆索的直径调节爬行轮与缆索外表面的间距，以使爬行轮17沿缆索表面爬行；清洁模块20通过机架1与爬行模块10相连，清洁模块用于在爬行模块的动力作用下对缆索表面进行清洁。

本申请实施例的清洁机器人，作为桥梁拉索外表面的便捷清洗工具，当中多组驱动预紧结构的使用，有助于适应性地变动爬行轮对不同直径缆索的预紧力(即预紧力可调)和攀爬速度，进而协调清洁机器人在缆索表面的运动稳定性，同时，促进其清洁模块对缆索的清洁效率，以便短时间内实现对众多缆索的清洁进程，大幅降低对缆索的护养成本及人员作业风险，解决人工作业带来的工作量大、效率低及安全隐患大的问题，保障桥梁的运营安全及其体表形象。，本申请实施例的清洁机器人，有利于对桥梁拉索进行自动高效的清洁维护，预防桥梁发生病害。

本申请的机器人整机简洁且结构布置模块化，能快捷组装和批量生产使用，同时，其轻量化的特点能有效防止压坏缆索。此外，本申请机器人的预紧力可分摊到不同组驱动预紧结构，而非仅让一组爬行轮受紧，使得机器人可以轻松越过缆索表面的螺旋线。

当然，本申请的清洁机器人，还可以应用于除缆索之外的其他待清洁物，如灯杆等。

在上述示例说明的基础上，下面将提供一些具体的可能实施示例，实际应用中，这些示例之间的实施内容可根据相应的功能原理和应用逻辑由需地结合实施。

请参阅图2和图4，在一些具体示例中，上述驱动预紧结构包括：驱动电机11、支撑架12和预紧弹簧14；支撑架12架设于机架1，并用于布置爬行轮；预紧弹簧14的一端受固于支撑架12的预紧底座13，另一端通过支撑架12与爬行轮17相连；预紧弹簧14因预张力朝缆索方向伸张或朝远离缆索的方向收缩，以使爬行轮在驱动电机11的驱动下，以与缆索直径匹配的预紧力沿缆索表面爬行。

因此，安装于机架1的支撑架12可视为，用于将爬行轮架设于机架1，使得清洁机器人整体沿缆索表面的升降动作，在预紧底座13和预紧弹簧14的配合下得以实现，保障清洁机器人能很好地依附于缆索外表面，具体的，以便其能适应性地贴合不同直径的缆索表面贴面爬行并防晃。

实际应用中，弹簧本身具有弹性张力(预张力)，其任何端头若有张弛空间的情况下，弹簧便会伸张。例如，若爬行轮此时面向的某节当前索段的直径，比其前一索段(比前述当前索段先经历爬行轮)的直径小，则此时的爬行轮和当前索段表面之间会存在间距，而因这间距的存在，预紧弹簧14在预紧底座13(抵制弹簧一端的抵制物)这一端的压制下会朝缆索方向伸张，以推进爬行轮在驱动电机11的驱动下贴近缆索表面稳固前行；其中，当前索段可视为整段缆索中，与此时的爬行轮同处一个高度的某小节缆索，其可视为用以抵制弹簧一端的抵制物。反之，若当前索段的直径，比其前一索段的直径大，则预紧弹簧14此时在当前索段这一端受到的抵制是强于前一索段的，如此，便迫使预紧弹簧14的预张力只能往另一端侧释放，而其另一端受有预紧底座13(可受固于机架1)的抵制，则此时的预紧弹簧14会表现为朝远离缆索的方向收缩，进而将爬行轮拉离当前索段，以免过度的预紧力破坏缆索表面。

在一些具体示例中，上述驱动预紧结构还可以包括调节旋钮15，该调节旋钮15可如图4所示与预紧弹簧14的一端连接，当然，其也可以与靠近预紧底座13的一端连接；调节旋钮15在主控模块的指令下发生旋转，以使预紧弹簧14朝缆索方向伸张或朝远离缆索的方向收缩；其中，主控模块对调节旋钮15的旋转指令，根据爬行轮与缆索中相邻索段之间的间距触发；需要说明的是，此处描述的“间距”类似上述由预张力展开说明的“间距”，此处不赘述。具体的，主控模块可通过距离传感器(直接测前述间距)或弹力测试器(测预紧弹簧14当前所受的压制力)，监测得爬行轮与缆索中相邻索段之间的间距，当监测得该间距达到触发阈值时，则相应的触发旋转指令，以调节预紧弹簧14的松紧程度，进而为爬行轮在当前节索的爬行支配合适的预紧力，以便其很好地依附缆索表面爬行，并以防其破坏缆索表面。当然，类似缆索各节段粗细均匀的这一情况，也可在将本机器人组装到缆索上时，就手动调好调节旋钮的转角，以便本机器人适应该缆索的直径完成爬行。

在一些具体示例中，上述驱动预紧结构还可以包括单向阻尼器16，该单向阻尼器16与爬行轮连接；在爬行轮沿缆索的出发位置前行的过程中，单向阻尼器16不运行；在爬行轮退回到出发位置的过程中，单向阻尼器16被启用以使爬行轮和缆索之间产生滑动摩擦力。如此，一方面可减免去前行过程中产生的阻力，保障机器人的爬行和清洁速度；另一方面，单向阻尼器16具有的阻尼效应，可防止机器人在断电或遇大风等的突发状况下，发生强烈晃动甚至加速掉落。具体的，单向阻尼器16可与爬行轮的转动轴固定连接，以便其快速作用于爬行轮。

在一些具体示例中，多组爬行模块分布于机架1的上侧和/或下侧，且其中至少有一侧布置有两组以上爬行模块。如图2所示，机架1的上侧和下侧分别布置数量关系为1:1的四组爬行模块，当然，上侧和下侧这两侧的爬行模块可以不分布在同一竖直水平线，且前述数量关系不一定是1:1，只要能保证机器人在缆索表面的爬行稳定即可，具体可根据实际情况设定，此处不做限定。

基于上述说明，在一些具体示例中，清洁模块的安装高度高于或低于爬行模块，清洁模块可以包括环形台架21和清洁设备，环形台架21安装于机架1；环形台架21和机架1为锁合结构，通过打开且锁闭环形台架21、机架1，以使清洁机器人环绕缆索；清洁设备设置于环形台架21，并用于对缆索表面进行清洁。其中，锁合结构4(如卡扣)用于打开且锁闭环形支架、机架1，以便操作人员在现场快速地将本机器人安装到待清洁的缆索，并在清洁完成后快捷地将其拆卸收回；清洁模块的安装高度高于或低于爬行模块，以免二者因空间分布问题相互阻碍。

在一些具体示例中，上述清洁模块还可以包括：周向驱动电机2211、周向转盘23和周向传动齿轮24，周向转盘23和周向驱动电机2211分别设置于环形台架21，周向转盘23的齿结构和周向传动齿轮24相连；周向传动齿轮24在周向驱动电机2211的驱动下，带动周向转盘23相对环形台架21运动，以使安装于周向转盘23的清洁设备环绕缆索进行清洁。在一些具体示例中，清洁模块还可以包括周向导轨25，周向导轨25布置于环形台架21；周向导轨25的布设轨迹和周向转盘23的布设轨迹相同，以使周向转盘23沿周向导轨25运动，相当于促使安装于周向转盘23的清洁设备，能实现对缆索360°无死角的清洁力度。

在一些具体示例中，清洁设备包括清洁刷26和/或喷水枪27，清洁刷26通过支撑架12安装于周向转盘23，并在周向转盘23的带动下环绕缆索进行污垢擦除；喷水枪27安装于周向转盘23或环形台架21，喷水枪27用于对缆索表面进行喷洗，以提高对缆索的清洁水平，避免污垢残留。具体的，上述清洁设备还可以包括吸水件，该吸水件可布置于环形台架21且延伸方向朝向缆索，吸水件用于对缆索表面的水渍进行吸收，以防爬行轮打滑等。

请参阅图5，在一些具体示例中，清洁模块包括预紧弹簧14，此预紧弹簧14的一端通过支撑架12与清洁设备相连，另一端受固于支撑架12的预紧底座13；支撑架12设置于环形台架21，具体可布置于环形台架21上方的周向转盘23；预紧弹簧14因预张力朝缆索方向伸张或朝远离缆索的方向收缩，以使清洁设备靠近缆索进行清洁或回位停止清洁。此处的支撑架12、预紧弹簧14的结构和应用原理，与上述驱动预紧结构中对支撑架12、预紧弹簧14的描述类似；当然，类似上述驱动预紧结构，清洁模块中也可包含用以调控预紧弹簧14松紧程度的调节旋钮15，具体此处均不赘述。

在一些具体示例中，本申请的机器人还可以搭载有信号采集结构如相机等所需装置，该信号采集结构可用于采集缆索表面的卫生和破损信息。

综上，本申请的机器人整机结构简洁且布置模块化，便于组装、适应性强，且机器人的质心在驱动预紧结构的作用下可贴近于缆索表面，从而进一步降低机器人自旋晃动甚至坠落的可能。此外，本申请机器人的使用，较比人工清洁的作业效率更高，能有效解决人工作业带来的安全隐患等问题，同时，可以较低的作业成本长期维护好批量的缆索。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。

Claims (10)

1.一种清洁机器人，其特征在于，包括：清洁模块和多组爬行模块；

每组所述爬行模块包括驱动预紧结构和爬行轮，所述驱动预紧结构和所述爬行轮分别设置于机架；

所述驱动预紧结构用于，根据缆索的直径调节所述爬行轮与所述缆索外表面的间距，以使所述爬行轮沿缆索表面爬行；

所述清洁模块通过所述机架与所述爬行模块相连，所述清洁模块用于在所述爬行模块的动力作用下对缆索表面进行清洁。

2.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述驱动预紧结构包括：驱动电机、支撑架和预紧弹簧；

所述支撑架架设于所述机架；

所述预紧弹簧的一端受固于所述支撑架的预紧底座，另一端通过所述支撑架与所述爬行轮相连；

所述预紧弹簧因预张力朝缆索方向伸张或朝远离缆索的方向收缩，以使爬行轮在所述驱动电机的驱动下沿缆索表面爬行。

3.根据权利要求2所述的清洁机器人，其特征在于，所述驱动预紧结构还包括：调节旋钮；

所述调节旋钮与所述预紧弹簧的一端连接；

所述调节旋钮在主控模块的指令下发生旋转，以使所述预紧弹簧朝缆索方向伸张或朝远离缆索的方向收缩；其中，所述主控模块对所述调节旋钮的旋转指令，根据爬行轮与缆索中相邻索段之间的间距触发。

4.根据权利要求2或3所述的清洁机器人，其特征在于，所述驱动预紧结构还包括：单向阻尼器；

所述单向阻尼器与所述爬行轮连接；

在所述爬行轮沿缆索的出发位置前行的过程中，所述单向阻尼器不运行；

在所述爬行轮退回到所述出发位置的过程中，所述单向阻尼器被启用以使爬行轮和缆索之间产生滑动摩擦力。

5.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述多组爬行模块分布于所述机架的上侧和/或下侧，且其中至少有一侧布置有两组以上爬行模块。

6.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁模块的安装高度高于或低于所述爬行模块，所述清洁模块包括环形台架和清洁设备；

所述环形台架安装于所述机架；

所述环形台架和所述机架为锁合结构，通过打开且锁闭所述环形台架、所述机架，以使清洁机器人环绕所述缆索；

所述清洁设备设置于所述环形台架，并用于对所述缆索表面进行清洁。

7.根据权利要求6所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁模块还包括：周向驱动电机、周向转盘和周向传动齿轮；

所述周向转盘和所述周向驱动电机分别设置于所述环形台架；

所述周向转盘的齿结构和所述周向传动齿轮相连；

所述周向传动齿轮在所述周向驱动电机的驱动下，带动周向转盘相对环形台架运动，以使安装于周向转盘的所述清洁设备环绕缆索进行清洁。

8.根据权利要求7所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁模块还包括：周向导轨；

所述周向导轨布置于所述环形台架；

所述周向导轨的布设轨迹和所述周向转盘的布设轨迹相同，以使所述周向转盘沿所述周向导轨运动。

9.根据权利要求7所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁设备包括清洁刷和/或喷水枪；

所述清洁刷通过支撑架安装于所述周向转盘，并在所述周向转盘的带动下环绕缆索进行污垢擦除；

所述喷水枪安装于所述周向转盘或所述环形台架，所述喷水枪用于对所述缆索表面进行喷洗。

10.根据权利要求6或7所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁模块包括：预紧弹簧；

所述预紧弹簧的一端通过支撑架与所述清洁设备相连，另一端受固于支撑架的预紧底座；所述支撑架设置于所述环形台架；

所述预紧弹簧因预张力朝缆索方向伸张或朝远离缆索的方向收缩，以使清洁设备靠近缆索进行清洁或回位停止清洁。

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