CN203693504U - 一种外墙清洁及维护机器人 - Google Patents

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刘夏
何婷
翁智勇
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杨清涵
夏福益
王锦山
张铁根
杭祝平
王阿婷
王�华
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Abstract

本实用新型揭示了一种外墙清洁及维护机器人，包括支持装置，机器人本体以及连接所述机器人本体与所述支持装置的连接缆绳，所述支持装置包括污水回收装置，供水装置，供电装置，线缆缠绕装置及卷扬机，所述机器人本体包括机架，设于所述机架上的清洁维护机构，主控装置，吸附装置，监测装置及传感器装置，所述清洁维护机构安装于所述机架贴近墙面的一端，所述机架连接有复数行走装置，所述行走装置端部连接有吸附装置，所述连接缆绳包括牵引绳，供水管，回收管及电缆，所述牵引绳连接卷扬机，所述供水管连接供水装置，所述回收管连接污水回收装置，所述电缆连接所述供电装置。本实用新型揭示的外墙清洁及维护机器人，能够有效吸附墙面，且能仿生行走避障。

Description

一种外墙清洁及维护机器人
技术领域
本实用新型涉及一种建筑外墙清洁及维护设备，尤其涉及一种外墙清洁及维护机器人。
背景技术
随着城市化进程的快速发展，高楼建筑愈来愈多，而城市化建筑也以高楼和玻璃幕墙为主，然而高层幕墙的清洁及维护为一项量大面广的作业，目前，如何高效地、安全地清洗自己的生活家园和工作环境，进行高层玻璃幕墙或各式各样的墙面清洁及维护作业逐渐被人们关注，就目前的市场应用而言，最常见的清洁维护方式是由专业的高层清洁维护人员从楼顶悬吊于高层建筑物的外墙表面进行人工清洁维护，然而这种清洗方式不仅工作强度大，劳动效率低，而且非常不安全，常出现清洁维护人员坠下伤亡的情况。
当然市场上也出现了一些替代人工清洁维护的高层幕墙清洁维护机器人，但大多数机器人都是通过绳索进行上下牵引，行动不够灵活，遇到空中障碍物时无法进行有效处理，而且此类机器人结构复杂，在牵引端需要人员进行控制，设备的吸附设计安全冗余低，使用不灵活且不能普遍适用于各种建筑外墙。
另外，在其他一些应用领域，比如太空、深海探测器表面维护及其他不宜人类活动的等等环境，也需要一种更易操控、具有自主越障能力的机器人平台。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供能够有效吸附，且能仿生行走避障的外墙清洁及维护机器人。
为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种外墙清洁及维护机器人，包括支持装置，机器人本体以及连接所述机器人本体与所述支持装置的连接缆绳，其中：所述支持装置包括污水回收装置，供水装置，供电装置，线缆缠绕装置及卷扬机；所述机器人本体包括机架，设于所述机架上的清洁维护机构，主控装置，真空发生器、监测装置及传感器装置，所述清洁维护机构安装于所述机架贴近墙面的一端，所述机架连接有复数独立运动的行走装置，所述行走装置端部连接有吸附装置；所述连接缆绳包括牵引绳，供水管，回收管及电缆，所述牵引绳连接卷扬机，所述供水管连接供水装置，所述回收管连接污水回收装置，所述电缆连接所述供电装置，其他支持管路连接所述其他维护装置。
所述行走装置包括复数支架及连接所述支架的舵机，所述吸附装置连接在所述行走装置的端部，所述传感器装置包括接触传感器及视觉传感器，所述传感器装置连接在所述行走装置上。
所述吸附装置包括探测吸附表面的传感器及接触吸附表面的吸附头，包括真空管，真空吸盘，真空压力传感器，接触传感器及视觉传感器，所述真空管分别连接所述真空吸盘及所述真空发生器。
所述清洁机构包括清洁刷头，喷水头及污水回收口，所述喷水头连接所述供水管，所述污水回收口连接所述回收管。
还包括远程控制终端，所述远程控制终端与所述机器人本体有线或无线连接，用于检测并控制所述机器人本体。
所述检测装置通过支撑架安装在所述机架上，用于监测所述机器人本体及周围环境，包括摄像头及显示屏。
与现有技术相比，本实用新型揭示的外墙清洁及维护机器人，可以实现无障碍墙面的无人作业，对于有障碍的墙面，可以让操作维护人员远程了解并控制作业，本清洁及维护机器人将支持装置和机器人本体分离，减轻机器人本体重量，增强吸附能力，同时每个行走装置采用仿生设计，配有独立的传感装置和吸附装置，且单独控制，使得机器人本体如蜘蛛般行走自如，此外，在行走装置上设置的传感装置及吸附装置上设置的传感器可以检测缝隙，障碍及外墙结构，并能自动制定适应性运动方案，从而完成无障碍的清洁工作。
附图说明
图1是本实用新型所揭示的外墙清洁及维护机器人的结构示意图；
图2是本实用新型所揭示的支持装置的结构示意图；
图3是本实用新型所揭示的机器人本体的正视图；
图4是本实用新型所揭示的机器人本体的结构示意图；
图5是图4的局部示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
本实用新型所揭示的一种外墙清洁及维护机器人，应用于高层建筑外墙清洁及维护，如图1所示，其包括支持装置1，机器人本体2，连接所述支持装置1和所述机器人本体2的连接缆绳3及远程控制平台，所述连接缆绳3包括牵引绳，进水管，排污管，电缆及其他支持管路。
具体说来，如图2所示，所述支持装置1可放置于高层楼顶配合导轨使用，还可放置于高工作业平台或升降台上，随着机器人本体2的移动而移动，其包括底座11，设于底座11上的卷扬机12，污水回收装置13，供水装置14，线缆缠绕装置15及供电装置16，所述牵引绳连接机器人本体2及卷扬机12，所述污水回收装置13连接排污管，所述供水装置14连接水管，所述电缆连接在所述供电装置16上，所述水管，排污管及电缆均缠绕在所述线缆缠绕装置15上。
如图3～4所示，所述机器人本体2包括机架20，设于机架20上的真空发生器21，监测装置22，清洁装置23，控制装置24，环设在所述机架20四周的复数行走装置25及设于所述行走装置25端部的吸附装置26，所述监测装置22包括支架221，摄像头222及状态显示屏223，所述摄像头222及状态显示屏223通过所述支架221固定在所述机架20的上表面，用于监测机器人本体及周围环境，并在所述状态显示屏223上显示，所述清洁装置23安装在所述机架下端面，包括清洁刷头，喷水头及污水回收口，所述喷水头与所述水管连接，所述污水回收口连接所述排污管，所述控制装置24用于控制所述机器人本体2，所述行走装置25包括第一支架251，第二支架252及舵机253，所述第一支架251通过舵机253与所述机架20连接，且可以沿机架20面水平转动，可以实现所述机器人本体2的爬行，所述第一支架251与所述第二支架252通过舵机253活动链接，且可以沿机架20面垂直转动，可以增大所述机器人本体2下端面与接触面之间的距离，实现了所述机器人本体的避障跨行。
如图5所示，所述吸附装置26包括真空管260，真空吸盘261，气动万向节262，真空压力传感器263，接触传感器264及视觉传感器265，所述真空吸盘261通过所述气动万向节262与所述第二支架252端部连接，所述真空吸盘261通过所述真空管260与所述真空发生器21连接，所述真空压力传感器263，接触传感器264及视觉传感器265固定在所述第二支架252上，所述真空压力传感器263连接所述真空吸盘261，用于监测所述真空吸盘261内是否为真空，从而判断是否牢固吸附在接触面上，所述接触传感器264用于探测所述真空吸盘261将要吸附的接触面的朝向，从而预先调整所述真空吸盘261，确保垂直吸附，所述视觉传感器265用于探测运行前方的障碍物，以调整真空吸盘的吸附点。
下面对本实用新型所揭示的外墙清洁及维护机器人的工作流程进行阐述，
本机器人可以根据墙面的类型进行清洁及维护模式设定，对于没有任何障碍物的墙面，可以设定为无人控制的自动化作业，对于有障碍物的墙面，可以设定为半干涉型作业，具体为：
将支持装置1放置于高层楼顶或高工作业平台或升降台上(若放置到高层楼顶，则需要安装滑行轨道)，将机器人本体1放置到需要清洗的墙面上，此时机器人本体2开始工作，供水装置24通过水管向所述喷水头供水，水喷到墙面上，所述清洁刷头进行洗刷，污水向下被吸入污水回收口，此时污水回收装置23工作，将污水通过污水管吸回，当一处清洗完毕，所述机器人本体2进行挪动到下一处。
此时真空发生器21工作，松开其中一个行走装置25下端的吸附装置，并挪到下一个位置进行重新吸附，在整个过程中，所述视觉传感器265监测前方是否有障碍物，用以避开，所述接触传感器264用于探测下一个接触面的朝向，从而调整所述真空吸盘261的方向，确保垂直压下，所述真空吸盘压下后，所述真空发生器21再次工作，将其抽为真空，同时所述真空压力传感器263监测所述真空吸盘261内是否漏气，然后再按照同样方法挪动其余的行走装置25。
在整个运行过程中，所述摄像头222一直监控所述机器人本体2周边环境，一旦检测到所述清洗墙面上有较大的障碍物(如空调外机)，可以通过远程控制平台进行远程控制，对机器人本体2进行干预性避障，同时所述支持装置1始终配合机器人主体2的运动而运动。
本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种外墙清洁及维护机器人，其特征在于：包括支持装置，机器人本体以及连接所述机器人本体与所述支持装置的连接缆绳，其中：
所述支持装置包括污水回收装置，供水装置，供电装置，线缆缠绕装置及卷扬机；
所述机器人本体包括机架，设于所述机架上的清洁维护机构，主控装置，真空发生器、监测装置及传感器装置，所述清洁维护机构安装于所述机架贴近墙面的一端，所述机架连接有复数独立运动的行走装置，所述行走装置端部连接有吸附装置；
所述连接缆绳包括牵引绳，供水管，回收管及电缆，所述牵引绳连接卷扬机，所述供水管连接供水装置，所述回收管连接污水回收装置，所述电缆连接所述供电装置。
2.根据权利要求1所述的一种外墙清洁及维护机器人，其特征在于：所述行走装置包括复数支架及连接所述支架的舵机，所述吸附装置连接在所述行走装置的端部，所述传感器装置包括接触传感器及视觉传感器，所述传感器装置连接在所述行走装置上。
3.根据权利要求1所述的一种外墙清洁及维护机器人，其特征在于：所述吸附装置包括探测吸附表面的传感器及接触吸附表面的吸附头。
4.根据权利要求1所述的一种外墙清洁及维护机器人，其特征在于：所述清洁维护机构包括清洁刷头，喷水头及污水回收口，所述喷水头连接所述供水管，所述污水回收口连接所述回收管。
5.根据权利要求1所述的一种外墙清洁及维护机器人，其特征在于：还包括远程控制终端，所述远程控制终端与所述机器人本体有线或无线连接，用于检测并控制所述机器人本体。
6.根据权利要求1所述的一种外墙清洁及维护机器人，其特征在于：所述检测装置通过支撑架安装在所述机架上，用于监测所述机器人本体及周围环境，包括摄像头及显示屏。
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