CN1428226A

CN1428226A - 履带式多吸盘爬壁机器人的实现方法及所述方法的机器人

Info

Publication number: CN1428226A
Application number: CN 01138618
Authority: CN
Inventors: 吴志明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-09

Abstract

本发明公开了一种履带式多吸盘爬壁机器人，所述的机器人包括以真空吸盘和履带式多吸盘驱动/转换机构为主件的本体；以反螺旋结构滚刷、收水器为主件的清洗机构。解决了多吸盘爬壁机器人在爬行过程中的低速、非连续性、跨越障碍或沟槽时吸盘出现真空泄漏导致机器人脱离壁面以及吸盘在吸附过程中密封难度大等难题，它适用于高层建筑的清洗或喷涂，特别适用高层建筑玻璃幕墙的清洗。

Description

履带式多吸盘爬壁机器人的实现方法及所述方法的机器人

技术领域

本发明涉及一种履带式多吸盘爬壁机器人的实现方法及所述方法的机器人，属清洗、喷涂机器人领域。

背景技术

北京航天航空大学公开了一种名为“蓝天洁士”的楼宇清洗机器人，该机器人采用了多吸盘的吸附方式，可以跨越一定的障碍，但是交替移动中不能进行连续清洗，爬高能力差，不能满足高层建筑的清洗

CN97121896公开了一种“爬壁机器人”，所述的机器人包括螺旋桨或涵道风扇、动力、移动机构、控制盒等部分构成，螺旋桨或涵道风扇在动力驱动下产生指向壁面的推力，使机器人贴于壁面，移动机构在控制盒的操纵下，驱动机器人在壁面爬行并认为该爬壁机器人可以用于各种高大建筑壁面作业，该机器人清洗效果差，不能跨越障碍。

CN96205687.1公开了一种“高层建筑墙面自动清洗装置”，该装置采用了多吸盘的吸附方式，各个吸盘之间不是独立的，其中一个吸盘泄漏时，就会影响整个吸盘的真空度降低而导致清洗装置不能停留在壁面上，因此不能跨越障碍，每个吸盘连接一个真空管，管路繁多。

本发明的研究人员发现，上述以及现有技术中的类似机器人存在管路较多、爬高能力差、不能连续或不能跨越障碍。

发明内容

本发明的主要目的在于提供了一种履带式多吸盘爬壁机器人的实现方法及所述方法的机器人，从而克服了现有技术中爬壁机器人存在的上述不足。

本发明的目的可以通过以下方式得以实现，本发明机器人包括机器人本体。

其中，由微型蜗轮喷气式发动机1、微型空气压缩泵2、履带式多吸盘驱动/转换机构、真空吸盘12等组成。微型蜗轮喷气式发动机1通过微型空气压缩泵2起动，通过微型蜗轮喷气式发动机1对机器人本体产生一定的正压力，对安装在履带上的吸盘形成一定的真空度，通过履带式多吸盘驱动/转换机构，实现对多吸盘履带的旋转、吸盘和壁面之间的交替吸附和脱离，这样就实现了对机器人本体的驱动。

附图说明

附图1是本实用新型所述的履带式多吸盘爬壁机器人的立体示意图；

附图2是本实用新型所述的履带式多吸盘爬壁机器人的三视图可以清楚的看到机器人本体的整体结构以及相关部件的示意图；

附图3是本实用新型所述的履带式多吸盘爬壁机器人的真空吸盘示意图；

附图4是本实用新型所述的履带式多吸盘爬壁机器人的履带式多吸盘转换机构的示意图；

附图5、6是本实用新型所述的履带式多吸盘爬壁机器人的真空吸盘处于吸附和脱离状态时的示意图；

具体实施方案

本发明所述的机器人开始工作的时候，蓄电池57开始对控制器47供电，微型空气压缩泵2通过油箱52的进油管59供油使蜗轮喷气式发动机1启动，对机器人本体产生一定的正压力，其作用在履带式多吸盘12上，由于受到一定正压力的作用，多吸盘的真空室体积缩小，排除绝大部分气体，这样在多吸盘的真空室里形成一定的真空度，这样真空吸盘12对接触的壁面产生吸附作用，机器人就会获得足够的吸附力，保证机器人可靠的吸附在壁面上。通过交流伺服电机30驱动主动轮25，在主25、从动轮26的作用下，通过履带式多吸盘转换机构。当履带上的吸盘进入壁面时，在吸盘的进入端，固定在本体支架31上的换相片29处于断电状态，而在吸盘的脱离端，换相片29处于通电状态，换相片29的通/断电是由继电器控制的，当吸盘上的换相片23和本体支架31上的换相片29接触时，线圈24也处于断电状态，因此吸盘电子开关保持原来状态，仍然关闭，当吸盘相对于壁面静止时，由于微型蜗轮喷气式发动机1产生的正压力作用在吸盘上，吸盘便吸附在壁面上，参见图4、图5；当吸盘脱离壁面时，在吸盘的脱离端，固定在本体支架31上的换相片29处于通电状态，当吸盘上的换相片23和固定在本体支架31上的换相片29接触时，线圈24处于通电状态，线圈24通电产生恒定的磁场，柱塞22在磁场的作用下打开吸盘电子开关，吸盘真空室通过柱塞22和大气孔导通，因此吸盘真空度开始下降，吸盘相对壁面的吸附力也相应减少，随着吸附力减少，吸盘逐渐脱离壁面，参见图4、图6。这样吸盘在履带上周而复始的吸附和脱离，保证机器人在壁面上连续的运动；微型空气压缩泵2的压缩空气通过进气管53储存到压缩空气储气罐5里，连接储气罐5的出气管40通过三通快速接头54分成两路，一路通过减压阀55连接微型蜗轮喷气式发动机1的启动气管56，另一路通过两位三通电磁阀9通过气管7和水箱11连接，当机器人进行清洗时，通过两位三通电磁阀9的作用，水箱11里通入压缩空气，连接水箱11的水管60和喷水管相通，这样通过压力差水箱11里的水就从喷水管喷到壁面上，交流电机6通过同步带48、齿轮44驱动反螺旋结构滚刷3做高速旋转，这样在滚刷附近的水向中间聚集，滚刷3的非驱动电机端通过齿轮39、减速齿轮58、同步带37驱动柔性吸水辊子42做顺时针低速旋转，并把壁面上的清洗水吸起，通过刚性挤水辊子43的挤压柔性吸水辊子42，这样通过柔性吸水辊子42的变形便把水挤出，并在刮板46的作用下挤出来的水流进水槽10，通过水管38阀8把水槽10和水箱11连接起来，通过液位传感器控制水槽10里的液位，水槽10里的水达到预定液位时，控制器47通过对液位传感器的反馈信号的处理来控制电磁阀9和水阀8的状态，这时电磁阀9产生动作使压缩空气管接通大气，泄漏水箱11里的压缩空气，然后水阀8打开，水槽10里的水在重力作用下流进水箱11，当控制器47接受到液位传感器的反馈信号时，水阀8关闭，然后电磁阀9恢复原来状态，顺利完成机器人的清洗工作，参见图1、图2。

作为对本发明所述的履带式多吸盘相结合的爬壁机器人的优点具体概括为：

1.机器人结构简单，体积小，重量轻

2.微型蜗轮喷气式发动机对机器人本体产生的正压力与壁面的状

况无关，因此正压力是稳定的，保证履带式多吸盘吸附在壁面上

3.履带式多吸盘吸附时吸盘间是独立的，即使部分吸盘吸附不上，

其它吸盘仍然可以吸附，保证机器人很好的跨越障碍

4.爬高能力和驱动能力强，移动速度快

Claims

1.一种履带式多吸盘爬壁机器人的实现方法，其特征在于所述的方法包括：

(1)机器人本体：由微型蜗轮喷气式发动机1、微型空气压缩泵2、履带式多吸盘驱动/转换机构、真空吸盘12组成，微型蜗轮喷气式发动机1通过微型空气压缩泵2起动，这样安装在支架上的微型蜗轮喷气式发动机1对机器人本体产生一定的正压力，对安装在履带上的吸盘形成一定的真空度，通过履带式多吸盘驱动/转换机构，实现对多吸盘履带的旋转、吸盘和壁面之间的交替吸附和脱离，这样就实现了对机器人本体的驱动，参见图1。

(2)清洗机构：由反螺旋结构滚刷3、收水器4组成，反螺旋结构滚刷3在交流电机6的驱动下做高速旋转，壁面的清洗水从两侧向中间聚集，通过收水器4实现清洗水的回收，参见图2。

2.根据权利要求1所述的机器人的实现方法，其特征在于压力吸附法，当微型蜗轮喷气式发动机1工作时，对机器人本体产生一定的正压力，其作用在履带式多吸盘上，由于受到一定正压力的作用，多吸盘的真空室体积缩小，排除绝大部分气体，这样在多吸盘的真空室里形成一定的真空度，通过真空吸盘12，机器人就会获得足够的吸附力，这种把正压力作用在吸盘使吸盘获得吸附力的方法，就叫做压力吸附法。

3.根据权利要求1所述的机器人的实现方法，其特征在于履带式多吸盘转换法，当履带上的吸盘进入壁面时，在吸盘的进入端，固定在支架上的换相片29处于断电状态，当吸盘上的换相片23和固定在本体支架31上的换相片29接触时，线圈24也处于断电状态，因此吸盘电子开关保持原来状态，这样吸盘真空室处于关闭状态，当吸盘相对于壁面静止时，微型蜗轮喷气式发动机1产生的正压力作用在吸盘上，根据压力吸附法，吸盘便吸附在壁面上，参见图4、图5；当吸盘脱离壁面时，在吸盘的脱离端，固定在支架31上的换相片29处于通电状态，换相片29的通/断电状态和机器人的运动方向有关，受继电器控制。当吸盘上的换相片23和固定在支架31上的换相片29接触时，线圈处于通电状态，线圈24通电产生恒定的磁场，柱塞22在磁场的作用下打开吸盘电子开关，吸盘真空室通过柱塞22和大气孔导通，因此吸盘真空度开始下降，吸盘相对壁面的吸附力也相应减少，随着吸附力减少，吸盘逐渐脱离壁面，参见图4、图6。

4.根据权利要求1所述的机器人的实现方法，其特征在于挤压收水法，具有反螺旋结构滚刷3把水聚集在中间，高速旋转滚刷3的非驱动电机端通过同步带45、齿轮、减速齿轮44驱动柔性吸水辊子，在清洗壁面上柔性吸水辊子42做顺时针低速旋转，这样把壁面的水吸起来，然后通过刚性挤水辊子43和柔性吸水辊子42相互作用，把水逐渐的挤压到水槽里，完成了收水工作，参见图2。

5.一种使用权利要求1所述实现方法的履带式多吸盘爬壁机器人，其特征在于所述机器人包括：

(1)机器人本体，由微型蜗轮喷气式发动机1、微型空气压缩泵2、履带式多吸盘驱动/转换机构等组成，参见图1。

(2)清洗机构，由反螺旋结构滚刷3、收水器4、压缩空气储气筒5、交流电机6、喷水管7、水阀8、电磁阀9、水槽10、水箱11组成，参见图2。

其中，微型蜗轮喷气式发动机1通过微型空气压缩泵2起动，通过微型蜗轮喷气式发动机1对机器人本体产生一定的正压力，对安装在履带36上的吸盘形成一定的真空度，通过履带式多吸盘驱动转换机构，实现对多吸盘履带的旋转、吸盘和壁面之间的交替吸附和脱离，这样就实现了对机器人本体的驱动；压缩空气储气筒5通过气管13、两位三通电磁阀9和水箱11连接，水箱11里的水通过压缩空气压到喷水管7进行喷水，反螺旋结构滚刷3在交流电机6驱动下做高速旋转，通过收水器4把清洗水回收到水槽10里，水槽10通过水管7、水阀8和水箱11连接。

6.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于真空吸盘12(参见图3)，通过螺母连接杆14和履带16连接起来的真空吸盘12，吸盘头17通过卡箍18固定在吸盘体19上，吸盘电子开关由回位弹簧20、密封圈21，柱塞22、换相片23和线圈24组成，密封圈21镶嵌在柱塞22上，回位弹簧20一端压在柱塞22上，一端压在螺母连接杆14上，换相片23、线圈24通过连接板15固定在吸盘体19上。

7.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于履带式多吸盘转换/驱动机构(参见图4)，由主动轮25、从动论26、同步带轮27、换相片29、真空吸盘15交流伺服电机30以及履带16组成。交流伺服电机30固定在本体支架31上，以共轴的方式和主动轮25连接，主动轮25通过轴承和后支撑板28相连，从动轮26通过轴承51安装在本体支架31和前支撑板32上；前后同步带轮27通过带防尘盖的深沟球轴承33、轴用弹性挡圈49、孔用弹性挡圈50安装在前支撑板34、后支撑板28和本体支架31上，换相片29通过带有垫片的螺钉35固定在前后支撑板32、31上，履带36安装到主动轮25、从动轮26和前后同步带轮27上，这样就构成了履带式多吸盘驱动/转换机构。

8.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于收水器41(参见图2)，由柔性吸水辊子42、刚性挤水辊子43、减速齿轮44、同步带轮45、刮板46、水槽10组成。吸水柔性辊子42的轴上套一层海绵，柔性吸水辊子42两端通过轴承固定在本体支架31上，其中一端通过减速齿轮44、同步带48和反螺旋结构滚刷3非电机驱动端连接，刚性挤水辊子43固定在本体支架31上，水槽10在刚性挤水辊子43的下面，刮板46镶嵌在水槽10上，并和地面有良好的接触。