CN117731182A - 一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组，包括基座、基座、负压式履带机器人越障提升组件和清洗机构，负压式履带机器人设置有至少三个，且沿着基座的长度方向依次布置在基座的下方，越障提升组件安装在所述基座上，并与所述负压式履带机器人一一对应连接，清洗机构安装在所述基座的尾部，当某一负压式履带机器人前方具有障碍物时，对应该负压式履带机器人的越障提升组件驱动所述负压式履带机器人与墙壁分离，且其余的负压式履带机器人吸附在墙壁上并行走，当该负压式履带机器人越过障碍物时，越障提升组件驱动所述负压式履带机器人与墙壁接触，本发明可以提供足够的安全冗余，大大提升了越障可靠性。

Description

一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组及其操作方法

技术领域

本发明涉及幕墙清洗技术领域，具体为一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组及其操作方法。

背景技术

擦窗或幕墙清洗机器人需要在90度垂直工作面上工作，其移动技术需要吸附技术协同方能完成在壁面行走，

当前的移动方式主要有轮式、腿式、框架式和履带式等等，其中履带式在光滑的玻璃面上因为接触面大，附着力较好，控制简单，在实际应用中最为常见，另一方面，吸附技术有负压吸附，真空吸附，磁吸附和仿生吸附等等，其中真空吸附需要配置特定的气路，磁吸附因为吸附方式一般用于船舱等壁面的清洗工作，而仿生吸附应用较少。

负压吸附采用风机对内部抽离空气形成负压腔的方法，造成内外侧压力差来实现吸附，结构简单，技术比较成熟，应用广泛，所以负压吸附履带行走是目前最主要的擦窗机器人运动模式之一，对于单个整片玻璃，负压吸附履带机器人可以直接解决，但面对隐框这样的缝隙，负压吸附的可靠性会显著下降。另一个问题就是玻璃和玻璃之间凸起的明框，这就是一个典型的越障问题，在水平面上，履带本身就具备越障能力，改进履带轮系的分布或者增加履带数量可以进一步提升履带越障能力，履带机构是典型的接触翻越式越障，但在垂直面上，翻越式越障会导致负压腔腔体内部的压强状态剧烈改变，使得单个履带式负压吸附机器人无法实现越障任务，腿式机器人运动结构复杂，运动控制难度较大，其最大的特点就是越障能力强，一般采用跨越式越障，跨越式越障适用于能完成较复杂动作的多自由度结构，对于履带式吸附机器人采用该方法效果较差，

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

因此，本发明的目的是提供一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组及其操作方法，采用单体举升，整体移动的越障模组来实现越障，三组一体可以提供足够的安全冗余，大大提升了越障可靠性。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组，其包括：

基座；

负压式履带机器人，设置有至少三个，且沿着基座的长度方向依次布置在基座的下方；

越障提升组件，安装在所述基座上，并与所述负压式履带机器人一一对应连接；

清洗机构，安装在所述基座的尾部，其中，

当某一负压式履带机器人前方具有障碍物时，对应该负压式履带机器人的越障提升组件驱动所述负压式履带机器人与墙壁分离，且其余的负压式履带机器人吸附在墙壁上并行走，当该负压式履带机器人越过障碍物时，越障提升组件驱动所述负压式履带机器人与墙壁接触。

作为本发明所述的一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组的一种优选方案，其中，所述负压式履带机器人包括座体、设置在所述座体上的视觉传感器以及设置在所述座体四角的履带轮，位于一侧的履带轮通过履带连接；

所述座体的中心位置具有负压腔，所述负压腔内设置有负压吸附扇。

作为本发明所述的一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组的一种优选方案，其中，所述负压式履带机器人的顶部具有导向柱；

所述越障提升组件包括设置在所述基座上且沿着所述基座长度方向移动的丝杆座、安装在所述基座底部的越障驱动电机、设置在所述越障驱动电机的输出端且位于所述基座上部的主动轮、贯穿所述丝杆座且顶部连接有从动轮的丝杆以及设置在所述丝杆上的滑移块；

其中，所述丝杆座底部具有防护外壳，所述导向柱穿过所述防护外壳与所述滑移块连接；

其中，所述主动轮和所述从动轮通过传送带连接传动。

作为本发明所述的一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组的一种优选方案，其中，所述丝杆座的一侧边还延伸设置有齿条；

所述基座的侧边设置有速度补偿电机，所述速度补偿电机的输出端具有可与所述齿条啮合的不完全齿轮。

作为本发明所述的一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组的一种优选方案，其中，所述清洗机构包括固定在所述基座尾端的安装板、与所述安装板尾端铰接的清洗架、设置在所述清洗架尾端的滚刷、设置在所述清洗架上且与所述滚刷垂直布置的直线驱动电机以及设置在所述直线驱动电机上的压紧板；

其中，所述清洗机构还包括驱动所述清洗架提升的翻转驱动组件。

作为本发明所述的一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组的一种优选方案，其中，所述翻转驱动组件包括设置在所述安装板上的舵机和与所述舵机的输出端同轴连接的转轴，所述转轴与所述清洗架固定连接。

作为本发明所述的一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组的一种优选方案，其中，所述翻转驱动组件包括绞盘座、穿过所述绞盘座上的绞盘、安装在所述绞盘座上且与所述绞盘传动连接的绞盘旋转驱动电机、绕设在所述绞盘上的绳索以及设置在所述绞盘座上可对所述绞盘抱死的抱箍；

其中，所述清洗架上设置有绞盘配对架，所述绳索的自由端固定在所述绞盘配对架上。

一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组的方法，步骤如下：

S1、在正常工作模式下，负压式履带机器人通过负压吸附扇持续的旋转，使负压腔内的空气持续不断的被抽走，进而使得负压腔内持续产生负压，保证越障模组与墙面接触，同时，负压式履带机器人的履带轮转动保证越障模组在墙壁上行走；

S2、此时，清洗机构的滚刷与墙壁接触，在负压式履带机器人驱动行走时跟随越障模组一同前进，在越障模组前进的过程中，滚刷对墙壁进行滚擦清洗，同时直线驱动电机驱动压紧板向滚刷部位延伸直到与滚刷接触，挤压滚刷，将滚刷紧贴墙面；

S3、在行走的过程中，当视觉传感器监测到前方具有障碍物时，最前面的负压式履带机器人对应该的越障提升组件驱动所述负压式履带机器人与墙壁分离，越过障碍物，且其余的负压式履带机器人吸附在墙壁上并行走，当该负压式履带机器人越过障碍物时，越障提升组件驱动所述负压式履带机器人与墙壁接触，后方的负压式履带机器人按上述步骤依次越过障碍物；

S4、当清洗机构前方具有障碍物时，翻转驱动组件驱动清洗机构提升，越过障碍物后，翻转驱动组件将清洗机构放下，继续对墙面进行滚刷。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1、本发明对于履带负压吸附式移动机器人，采用单体举升，整体移动的越障模组来实现越障，不同于传统履带或轮式机器人的接触翻越式越障和腿式机器人的跨越式越障等越障方法，其操作规范简单，步态规划逻辑清晰，三组一体可以提供足够的安全冗余，大大提升了越障可靠性。

2、三组履带机器人之间的速度可能存在细微的差异，如果完全固定，可能会造成系统整体结构产生内应力甚至三组机器人之间产生运动干涉导致整体性能下降，采用不完全齿轮组件的齿轮副带动机器人安装板在越障模组基座上移动，来补偿三个机器人之间的速度差异。大大提升了系统整体运动稳定性。

3、本发明对前端的清洁机构针对两种常见的工况，采用两种不同的越障模式，避免舵机长期处于限位堵转而损坏，两种模式下清洁机构的越障装置功能上相互协同，巧妙避免运动干涉，实现两种越障模式，通过清洗作业过程中合理的能量分配，提升了越障模组的整体性能，降低了能耗。

4、本发明可以模块化组合，对于只有缝隙的隐框幕墙结构，可以将清洁机构直接安装在履带负压机吸附器人前端，使用单个机器人完成清洁。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组的一方向结构示意图；

图2为本发明一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组的另一方向结构示意图；

图3为本发明一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组的越障提升组件与负压式履带机器人连接的结构示意图；

图4为本发明种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组的负压式履带机器人的结构示意图；

图5为本发明种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组的清洗机构的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组及其操作方法，采用单体举升，整体移动的越障模组来实现越障，三组一体可以提供足够的安全冗余，大大提升了越障可靠性。

图1-图5示出的是本发明一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组一实施方式的结构示意图，请参阅图1，本实施方式的一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组，包括基座100、负压式履带机器人200和越障提升组件300。

基座100用于支撑安装越障提升组件300和清洗机构400。

负压式履带机器人200设置有至少三个，且沿着基座100的长度方向依次布置在基座100的下方，在本实施方式中，负压式履带机器人200包括座体210、设置在座体210上的视觉传感器220以及设置在座体210四角的履带轮230，位于一侧的履带轮230通过履带240连接，座体210的中心位置具有负压腔210a，负压腔210a内设置有负压吸附扇250，在工作时，负压式履带机器人200通过负压吸附扇250持续的旋转，使负压腔210a内的空气持续不断的被抽走，进而使得负压腔210a内持续产生负压，保证越障模组与墙面接触，同时，负压式履带机器人200的履带轮230转动保证越障模组在墙壁上行走。

越障提升组件300安装在基座100上，并与负压式履带机器人200一一对应连接，在本实施方式中，负压式履带机器人200的顶部具有导向柱260，越障提升组件300包括设置在基座100上且沿着基座100长度方向移动的丝杆座310、安装在基座100底部的越障驱动电机320、设置在越障驱动电机320的输出端且位于基座100上部的主动轮330、贯穿丝杆座310且顶部连接有从动轮340a的丝杆340以及设置在丝杆340上的滑移块350，丝杆座310底部具有防护外壳360，导向柱260穿过防护外壳360与滑移块350连接，主动轮330和从动轮340a通过传送带H连接传动，当某一负压式履带机器人200前方具有障碍物时，对应该负压式履带机器人200的越障提升组件300驱动负压式履带机器人200与墙壁分离，且其余的负压式履带机器人200吸附在墙壁上并行走，当该负压式履带机器人200越过障碍物时，越障提升组件300驱动负压式履带机器人200与墙壁接触。

清洗机构400，安装在基座100的头端，清洗机构400包括固定在基座100尾端的安装板410、与安装板410尾端铰接的清洗架420、设置在清洗架420尾端的滚刷430、设置在清洗架420上且与滚刷430垂直布置的直线驱动电机440以及设置在直线驱动电机440上的压紧板450；其中，清洗机构400还包括驱动清洗架420提升的翻转驱动组件，在本实施方式中，翻转驱动组件可以包括设置在安装板410上的舵机460和与舵机460的输出端同轴连接的转轴470，转轴470与清洗架420固定连接，或者在其他实施方式中，翻转驱动组件包括绞盘座480、穿过绞盘座480上的绞盘490、安装在绞盘座480上且与绞盘490传动连接的绞盘旋转驱动电机411、绕设在绞盘490上的绳索412以及设置在绞盘座480上可对绞盘490抱死的抱箍413，其中，清洗架420上设置有绞盘配对架420a，绳索412的自由端固定在绞盘配对架420a上。当需要长时间不清洗且越过多个障碍时，绞盘490通过绳索412拉起绞盘配对支架420a，并到达清洗架420上限位时，抱箍413抱紧绞盘490，绞盘旋转驱动电机411停止转动。此时清洗机构一直处于抬起状态，高于障碍物，不影响越障，当需要清洗时，抱箍413松开，绞盘旋转驱动电机411反转，绳索412放松，到达清洗架420上限位时，，绳索412继续放松，避免绳索412张紧，影响在清洗过程。

在本实施方式中，丝杆座310的一侧边还延伸设置有齿条310a，基座100的侧边设置有速度补偿电机110，速度补偿电机110的输出端具有可与齿条310a啮合的不完全齿轮120，通过安装在基座100上的不完全齿轮120进行配合，速度补偿电机110有两个作用，在机器人整体模组开机启动时让不完全齿轮120回到零位，和到位吸附过程越障时，无移动情况下时，回到零位，其他时刻都处于掉电状态，由机器人本体的速度来驱动齿轮副的移动来补偿三者之间的速度差异，避免内应力和运动干涉的产生。

结合图1-图5，本发明的一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组，具体步骤如下：

S1、在正常工作模式下，负压式履带机器人200通过负压吸附扇250持续的旋转，使负压腔210a内的空气持续不断的被抽走，进而使得负压腔210a内持续产生负压，保证越障模组与墙面接触，同时，负压式履带机器人200的履带轮230转动保证越障模组在墙壁上行走；

S2、此时，清洗机构400的滚刷430与墙壁接触，在负压式履带机器人200驱动行走时跟随越障模组一同前进，在越障模组前进的过程中，滚刷430对墙壁进行滚擦清洗，同时直线驱动电机440驱动压紧板450向滚刷430部位延伸直到与滚刷430接触，挤压滚刷430，将滚刷430紧贴墙面；

S3、在行走的过程中，当视觉传感器220监测到前方具有障碍物时，最前面的负压式履带机器人200对应该的越障提升组件300驱动负压式履带机器人200与墙壁分离，越过障碍物，且其余的负压式履带机器人200吸附在墙壁上并行走，当该负压式履带机器人200越过障碍物时，越障提升组件300驱动负压式履带机器人200与墙壁接触，后方的负压式履带机器人200按上述步骤依次越过障碍物；

S4、当清洗机构400前方具有障碍物时，翻转驱动组件驱动清洗机构400提升，越过障碍物后，翻转驱动组件将清洗机构400放下，继续对墙面进行滚刷。

虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组，其特征在于，包括：

基座（100）；

负压式履带机器人（200），设置有至少三个，且沿着基座（100）的长度方向依次布置在基座（100）的下方；

越障提升组件（300），安装在所述基座（100）上，并与所述负压式履带机器人（200）一一对应连接；

清洗机构（400），安装在所述基座（100）的尾部，其中，

当某一负压式履带机器人（200）前方具有障碍物时，对应该负压式履带机器人（200）的越障提升组件（300）驱动所述负压式履带机器人（200）与墙壁分离，且其余的负压式履带机器人（200）吸附在墙壁上并行走，当该负压式履带机器人（200）越过障碍物时，越障提升组件（300）驱动所述负压式履带机器人（200）与墙壁接触。

2.根据权利要求1所述的一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组，其特征在于，所述负压式履带机器人（200）包括座体（210）、设置在所述座体（210）上的视觉传感器（220）以及设置在所述座体（210）四角的履带轮（230），位于一侧的履带轮（230）通过履带（240）连接；

所述座体（210）的中心位置具有负压腔（210a），所述负压腔（210a）内设置有负压吸附扇（250）。

3.根据权利要求1所述的一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组，其特征在于，所述负压式履带机器人（200）的顶部具有导向柱（260）；

所述越障提升组件（300）包括设置在所述基座（100）上且沿着所述基座（100）长度方向移动的丝杆座（310）、安装在所述基座（100）底部的越障驱动电机（320）、设置在所述越障驱动电机（320）的输出端且位于所述基座（100）上部的主动轮（330）、贯穿所述丝杆座（310）且顶部连接有从动轮（340a）的丝杆（340）以及设置在所述丝杆（340）上的滑移块（350）；

其中，所述丝杆座（310）底部具有防护外壳（360），所述导向柱（260）穿过所述防护外壳（360）与所述滑移块（350）连接；

其中，所述主动轮（330）和所述从动轮（340a）通过传送带（H）连接传动。

4.根据权利要求3所述的一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组，其特征在于，所述丝杆座（310）的一侧边还延伸设置有齿条（310a）；

所述基座（100）的侧边设置有速度补偿电机（110），所述速度补偿电机（110）的输出端具有可与所述齿条（310a）啮合的不完全齿轮（120）。

5.根据权利要求1所述的一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组，其特征在于，所述清洗机构（400）包括固定在所述基座（100）尾端的安装板（410）、与所述安装板（410）尾端铰接的清洗架（420）、设置在所述清洗架（420）尾端的滚刷（430）、设置在所述清洗架（420）上且与所述滚刷（430）垂直布置的直线驱动电机（440）以及设置在所述直线驱动电机（440）上的压紧板（450）；

其中，所述清洗机构（400）还包括驱动所述清洗架（420）提升的翻转驱动组件。

6.根据权利要求5所述的一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组，其特征在于，所述翻转驱动组件包括设置在所述安装板（410）上的舵机（460）和与所述舵机（460）的输出端同轴连接的转轴（470），所述转轴（470）与所述清洗架（420）固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组，其特征在于，所述翻转驱动组件包括绞盘座（480）、穿过所述绞盘座（480）上的绞盘（490）、安装在所述绞盘座（480）上且与所述绞盘（490）传动连接的绞盘旋转驱动电机（411）、绕设在所述绞盘（490）上的绳索（412）以及设置在所述绞盘座（480）上可对所述绞盘（490）抱死的抱箍（413）；

其中，所述清洗架（420）上设置有绞盘配对架（420a），所述绳索（412）的自由端固定在所述绞盘配对架（420a）上。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的一种应用于幕墙清洗的履带机器人越障模组的方法，其特征在于，步骤如下：

S1、在正常工作模式下，负压式履带机器人（200）通过负压吸附扇（250）持续的旋转，使负压腔（210a）内的空气持续不断的被抽走，进而使得负压腔（210a）内持续产生负压，保证越障模组与墙面接触，同时，负压式履带机器人（200）的履带轮（230）转动保证越障模组在墙壁上行走；

S2、此时，清洗机构（400）的滚刷（430）与墙壁接触，在负压式履带机器人（200）驱动行走时跟随越障模组一同前进，在越障模组前进的过程中，滚刷（430）对墙壁进行滚擦清洗，同时直线驱动电机（440）驱动压紧板（450）向滚刷（430）部位延伸直到与滚刷（430）接触，挤压滚刷（430），将滚刷（430）紧贴墙面；

S3、在行走的过程中，当视觉传感器（220）监测到前方具有障碍物时，最前面的负压式履带机器人（200）对应该的越障提升组件（300）驱动所述负压式履带机器人（200）与墙壁分离，越过障碍物，且其余的负压式履带机器人（200）吸附在墙壁上并行走，当该负压式履带机器人（200）越过障碍物时，越障提升组件（300）驱动所述负压式履带机器人（200）与墙壁接触，后方的负压式履带机器人（200）按上述步骤依次越过障碍物；

S4、当清洗机构（400）前方具有障碍物时，翻转驱动组件驱动清洗机构（400）提升，越过障碍物后，翻转驱动组件将清洗机构（400）放下，继续对墙面进行滚刷。