CN204541975U - 一种墙面清洗机器人系统装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种墙面清洗机器人系统装置，包括可安装在高层建筑顶面的吊车和清洗机器人本体装置；所述的清洗机器人本体装置包括架设在立壁支架上的刮渍装置、清污装置、喷水装置和吸附装置；所述刮渍装置包括用于刮削墙面污水的旋转刮辊，所述清污装置包括用于清洁墙面污渍的旋转擦辊，所述喷水装置包括喷水管道；所述吸附装置包括与排风机相连的吸盘装置；所述旋转刮辊、吸盘装置和旋转擦辊为自上而下依次设置，喷水管道的喷水口位于旋转刮辊和旋转擦辊之间；所述旋转刮辊的工作面、吸盘装置的工作面和旋转擦辊的工作面为同一竖直面，该竖直面与喷水管道的喷水口相对。本实用新型操纵方便、清洁速度快、省工省时、降低成本、安全高效施工。

Description

一种墙面清洗机器人系统装置

技术领域

本实用新型涉及一种清洗机，尤其涉及一种高层建筑外墙面清洗机。

背景技术

目前国内外大楼壁面保洁清洗机器人技术尚不成熟，大楼外壁面的清洗保洁只能由“蜘蛛人”实施。保洁工人悬吊于几十米乃至上百米高空作业，坠楼伤亡事故时有发生，保洁过程使用的化学清洗剂还会对环境造成附染。

专利检索发现，北京蓝星哈工大机器人技术有限公司壁面清洗机器人，专利号：ZL01202018.4操作方便造价低，能够适应壁面3mm深、20mm宽的沟槽，但不能跨越壁面窗台、窗框等障碍物；北京航空航天大学的擦拭机器人专利号：ZL201085.2采用双向气缸交替驱动，多吸盘结构，能跨越一定高度的壁面障碍物，但移动速度慢，工作效率低，日(8小时)保洁效率仅130㎡；上海交通大学的玻璃幕墙清洗机器人系统专利公开号：CN1586384A采用气缸套筒驱动吸盘伸缩越障，跨越窗框高度为2英寸；哈尔滨工业大学机器人研究所在《机器人》1999年2期21卷《机器人技术的应用》一文中述及的CLR-I型、CLR-Ⅱ型壁面清洗机器人为瓷砖或玻璃幕墙专用型设计；还有公开号：CN1413809A述及的大楼环保清洗机器人以及采用所述方法机器人。属爬壁式保洁清洗机器人，即壁虎式或者自攀爬式，为了防止突然断电和机械故障导致机器人坠落，都附带安全保障机构，不能跨越壁面障碍物是他们的共同缺陷。

中国实用新型专利《高楼清洗机器人安全保护机构》专利号：200410016870.4和《具有越障功能的双吸盘吸附单元》专利号：200410025218.9只对安全机构，吸附越障局部问题提出了具体技术方案，但缺乏总体设计构思。

申请人多次赴北京、上海、广州、深圳实地考察，我国的大楼保洁机器人还处于研发阶段，尚无在产业上实现应用的先例。

因此，研制经济实用型且适应我国建筑物特点的大楼外壁面保洁机器人系统是非常必要的。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种墙面清洗机器人系统装置，具有操纵方便、清除附垢速度快、清洁效果显著、省工省时、代替人工高空作业的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种墙面清洗机器人系统装置，其特征在于：包括可安装在高层建筑顶面的吊车54和清洗机器人本体装置；所述的清洗机器人本体装置包括架设在立壁支架1上的刮渍装置、清污装置、喷水装置和吸附装置；所述刮渍装置包括用于刮削墙面污水的旋转刮辊，所述清污装置包括用于清洁墙面污渍的旋转擦辊，所述喷水装置包括喷水管道；所述吸附装置包括与排风机51相连的吸盘装置；所述旋转刮辊、吸盘装置和旋转擦辊为自上而下依次设置，喷水管道的喷水口位于旋转刮辊和旋转擦辊之间；所述旋转刮辊的工作面、吸盘装置的工作面和旋转擦辊的工作面为同一竖直面，该竖直面与喷水管道的喷水口相对。

其中，所述旋转刮辊包括在长度方向上依次套装在第一主轴45上的三个外圆周设有刮齿的刮渍辊10，在每两个刮渍辊之间设置齿形皮带，所述齿形皮带的外圆周上设置有刮齿。

其中，所述旋转擦辊包括在长度方向上依次套装在第二主轴48上的三个清污辊27，在每两个清污辊之间设置有下传皮带28。

其中，所述的立壁支架1固定在底盘13上，所述旋转刮辊通过齿形皮带与设置在底盘13上的第一电机11的动力输出系统相连接；所述旋转擦辊通过下传皮带28与设置在底盘13上的第一电机11的动力输出系统相连接。

其中，所述的吸盘装置所述吸盘装置包括两个对称安装在中部齿轮14两侧的吸盘，还包括与主传动轴16连接的副传动轴25；每个吸盘设有矩形框盒32、上辊轴35、下辊轴34和两条吸盘皮带36；

所述矩形框盒32开口朝右且在底板设有进风孔33，所述上辊轴35安装在矩形框盒32上部，所述下辊轴34安装在矩形框盒32下部，在矩形框盒32的背面连接矩形立板9，所述矩形立板9通过螺栓与立壁支架1连接；

所述副传动轴25穿过两个矩形框盒32背面的矩形立板9，在副传动轴25的中部设有与动力输出齿轮12啮合的对接齿轮26，在副传动轴25的两端部分别设有一对副传动轴侧齿轮3，所述吸盘皮带36位于矩形框盒32两侧，吸盘皮带36安装在上辊轴35、下辊轴34和副传动轴侧齿轮3之间；

所述排风机51位于底盘13上；在所述进风孔33和排风机51的进风口之间连接排风管37。

其中，主传动轴16与第一电机11相连接，所述主传动轴16通过抱箍螺栓6安装在立壁支架1上，在所述主传动轴16上设有中部齿轮14、两组上传齿轮17、动力输出齿轮12和两组下传齿轮7；所述中部齿轮14通过主传皮带15与安装在底盘13上的第一电机11的皮带轮连接，在中部齿轮14的两侧分别安装一组上传齿轮17，所述动力输出齿轮12安装在中部齿轮14与上传齿轮17之间，在主传动轴16的两端分别安装一组下传齿轮7。

其中，所述刮渍辊10设有内孔并分别套装在第一主轴45上，在两个刮渍辊10之间安装刮渍支撑板(19)，每个刮渍支撑板(19)的两端分别设有孔并在中部通过内螺纹套筒20对接，所述内螺纹套筒20两端部设有方向不同的内螺纹；在刮渍支撑板(19)的侧面设有凸台18，所述凸台18通过螺栓与立壁支架1固定连接；

刮渍支撑板(19)下端的孔通过轴承套装在主传动轴16上，每组上传齿轮17为两个并对称固定在轴承两侧的主传动轴16上；刮渍支撑板(19)上端的孔通过轴承套装在第一主轴45上，在轴承两侧对称设有与第一主轴45固定连接的刮渍皮带齿轮46，所述齿形皮带21分别安装在刮渍皮带齿轮46与上传齿轮17之间。

其中，所述清污辊27设有内孔并分别套装在第二主轴48上，在两个清污辊27之间安装清污支撑板31，每个清污支撑板(31)的两端分别设有孔并在中部通过内螺纹套筒20对接，所述内螺纹套筒20两端部设有方向不同的内螺纹，在所述清污支撑板31的侧面设有凸台18，所述凸台18通过螺栓与立壁支架1固定连接；

清污支撑板(31)上端的孔通过轴承套装在主传动轴16上，每组下传齿轮7为两个并对称固定在轴承两侧的主传动轴16上，清污支撑板(31)下端的孔通过轴承套装在第二主轴48上，在轴承的两侧对称设有与第二主轴48固定连接的清污皮带齿轮49，所述下传皮带28分别安装在清污皮带齿轮49与下传齿轮7之间。

其中，所述喷水管道包括喷水主管24，还包括喷水管转动齿轮38和喷水管皮带2；所述第二电机4安装在底盘13上，第二电机4为可调速可改变运转方向的伺服电机；在所述立壁支架1还设有对称的两组通过连接螺栓8安装的矩形立板9，所述喷水主管24穿过两组矩形立板9，所述喷水管转动齿轮38安装在喷水主管24的左端部，所述喷水管皮带2安装在喷水管转动齿轮38和第二电机4的皮带轮之间，在喷水主管24的中部和两端部分别设有喷水分支管22。

其中，所述吊车54设有控制清洗机器人本体装置的电气设备；所述底盘13上设有吊装孔52，在底盘13下面安装万向轮29，吊车54的吊钩通过钢丝绳57连接吊装孔52。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1，该装置可以在墙面实现运行速度8-12米/分，清洁墙面有效幅宽1.5米，保洁效率为3600㎡/天8小时。

2，该装置的射流水采用高压水小锐角楔劈喷射，滴解剥离附渍速度快，除渍能力强，不使用化学清洁剂避免对环境造成二次附染。

3，该装置清洁墙面的成本人工工资+水电费+营业税合计每平方米0.2元，仅为“蜘蛛人”保洁人工费用的百分之五。

4，该装置通过吊车上的电气设备控制，可协同配合工作，具有悬吊、越障、安全施工三重功能。实现高效智能保洁，从源头上杜绝保洁工人坠楼伤亡事故。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中A部放大图；

图3为本实用新型的刮渍辊的传动结构示意图；

图4为图3中B部放大图；

图5本实用新型的清污辊的传动结构示意图

图6为图5中C部放大图；

图7为本实用新型中清洗机器人本体装置与吊车配套安装结构示意图。

图8为本实用新型中清洗机器人本体装置的电气控制系统框图；

图9为本实用新型中吊车控制系统框图。

如图所示：1立壁支架、2喷水管皮带、3副传动轴侧齿轮、4第二电机、6抱箍螺栓、7下传齿轮、8矩形立板的连接螺栓、9矩形立板、10刮渍辊、11第一电机、12动力输出齿轮、13底盘、14中部齿轮、15主传皮带、16主传动轴、17上传齿轮、18凸台、19刮渍支撑板、20内螺纹套筒、21齿形皮带、22喷水分支管、24喷水主管、25副传动轴、26对接齿轮、27清污辊、28下传皮带、29万向轮、31清污支撑板、32矩形框盒、33进风孔、34下辊轴、35上辊轴、36吸盘皮带、37排风管、38喷水管转动齿轮、39喷水主管接入管、45第一主轴、46刮渍皮带齿轮、47轴承、48第二主轴、49清污皮带齿轮、50墙面清洗机吊车悬臂、51排风机、52吊装孔、53变频器、54吊车、55定滑轮、56吊钩动滑轮、57钢丝绳、58倾角传感器、59高层建筑外墙面、60与吊钩动滑轮同轴的编码器、61高速计数输入端、62模拟量输出端、63第一继电器、64第二继电器、65数字量输出端、66PLC、67数字量输入端、68遥控接收器、69模拟量输入端、70吊车遥控接收器、71吊车变频器、72吊车钢丝绳升降电机、73吊车悬臂角度调整电机、74第三继电器。

具体实施方式

对照图1-9对本实用新型的操作使用步骤作进一步说明：

(见图1、图2)一种墙面清洗机器人系统装置，其特征在于：包括可安装在高层建筑顶面的吊车54和清洗机器人本体装置；所述的清洗机器人本体装置包括固定在底盘13上的立壁支架1、刮渍装置、吸附装置、清污装置和喷水装置；所述刮渍装置为通过第一电机11驱动的可刮削墙面的旋转刮辊，所述吸附装置为连通排风机51并装有转辊的开口朝右的吸盘装置，所述清污装置为通过第一电机11驱动的可清洁墙面的旋转擦辊，所述喷水装置为通过第二电机4驱动的可朝墙面喷洒的喷水管道；所述旋转刮辊架设在立壁支架1右侧上部，所述吸盘装置架设在立壁支架1右侧中部，所述旋转擦辊架设在立壁支架1右侧下部，所述喷水管道架设在吸盘装置与立壁支架1之间；所述旋转刮辊、吸盘装置的右端面以及旋转擦辊可靠在同一竖直面上。

(见图1)还包括与第一电机11连接的主传动轴16，所述主传动轴16通过抱箍螺栓6安装在立壁支架1上，在所述主传动轴16上设有中部齿轮14、两组上传齿轮17、动力输出齿轮12和两组下传齿轮7；所述中部齿轮14通过主传皮带15与安装在底盘13上的第一电机11的皮带轮连接，在中部齿轮14的两侧分别安装一组上传齿轮17，所述动力输出齿轮12安装在中部齿轮14与上传齿轮17之间，在主传动轴16的两端分别安装一组下传齿轮7。

(见图3)所述旋转刮辊包括三个外周设有刮齿的刮渍辊10、第一主轴45、两个刮渍支撑板19和两条齿形皮带21；

所述刮渍辊10设有内孔并分别套装在第一主轴45上，在两个刮渍辊10之间安装刮渍支撑板19，每个刮渍支撑板19的两端分别设有孔并在中部通过内螺纹套筒20对接，所述内螺纹套筒20两端部设有方向不同的内螺纹；在刮渍支撑板19的侧面设有凸台18，所述凸台18通过螺栓与立壁支架1固定连接；

刮渍支撑板19下端的孔通过轴承套装在主传动轴16上，每组上传齿轮17为两个并对称固定在轴承两侧的主传动轴16上；刮渍支撑板19上端的孔通过轴承套装在第一主轴45上，在轴承两侧对称设有与第一主轴45固定连接的刮渍皮带齿轮46，所述齿形皮带21分别安装在刮渍皮带齿轮46与上传齿轮17之间。

(见图1、图2)所述吸盘装置包括两个对称安装在中部齿轮14两侧的吸盘，还包括与主传动轴16连接的副传动轴25；每个吸盘设有矩形框盒32、上辊轴35、下辊轴34和两条吸盘皮带36；

所述矩形框盒32开口朝右且在底板设有进风孔33，所述上辊轴35安装在矩形框盒32上部，所述下辊轴34安装在矩形框盒32下部，在矩形框盒32的背面连接矩形立板9，所述矩形立板9通过螺栓与立壁支架1连接；

所述副传动轴25穿过两个矩形框盒32背面的矩形立板9，在副传动轴25的中部设有与动力输出齿轮12啮合的对接齿轮26，在副传动轴25的两端部分别设有一对副传动轴侧齿轮3，所述吸盘皮带36位于矩形框盒32两侧，吸盘皮带36安装在上辊轴35、下辊轴34和副传动轴侧齿轮3之间；

所述排风机51位于底盘13上；在所述进风孔33和排风机51的进风口之间连接排风管37。

(见图2、图5)所述旋转擦辊包括三个清污辊27、第二主轴48、两个清污支撑板31和两条下传皮带28；所述清污辊27设有内孔并分别套装在第二主轴48上，在两个清污辊27之间安装清污支撑板31，每个清污支撑板31的两端分别设有孔并在中部通过内螺纹套筒20对接，所述内螺纹套筒20两端部设有方向不同的内螺纹，在所述清污支撑板31的侧面设有凸台18，所述凸台18通过螺栓与立壁支架1固定连接；

清污支撑板31上端的孔通过轴承套装在主传动轴16上，每组下传齿轮7为两个并对称固定在轴承两侧的主传动轴16上，清污支撑板31下端的孔通过轴承套装在第二主轴48上，在轴承的两侧对称设有与第二主轴48固定连接的清污皮带齿轮49，所述下传皮带28分别安装在清污皮带齿轮49与下传齿轮7之间。

(见图1)所述喷水管道包括喷水主管24，还包括喷水管转动齿轮38和喷水管皮带2；所述第二电机4安装在底盘13上，第二电机4为可调速可改变运转方向的伺服电机，所述喷水主管24穿过两个矩形框盒32背面的矩形立板9，所述喷水管转动齿轮38安装在喷水主管24的左端部，所述喷水管皮带2安装在喷水管转动齿轮38和第二电机4的皮带轮之间，在喷水主管24的中部和两端部分别设有喷水分支管22。

(见图7)所述吊车54设有控制清洗机器人本体装置的电气设备；所述底盘13上设有吊装孔52，在底盘13下面安装万向轮29，吊车54的吊钩通过钢丝绳57连接吊装孔52。

在操作过程中，喷水主管接入管39通过管道与高压水泵连接；可以通过转动内螺纹套筒20调整齿形皮带21和下传皮带28的松紧程度。

吊车设有控制清洗机器人本体装置的电气设备可以有多种，本实施例选择如下一种，该电气设备具有清洗机器人本体装置的控制系统和底盘13的升降控制系统，使用方法如下：

一，清洗机器人本体装置的电气控制系统框图；(见图8)吊车变频器71控制墙面清洗机器人沿大楼外壁面上下移动进行清洗作业，要求其倾斜角度控制在一定范围内，可以根据清洗任务的需要调整上下移动速度。选用与吊钩动滑轮同轴的编码器60，通过检测吊钩动滑轮56的转速和旋转方向从而确定底盘13的移动速度和方向。在底盘13安装倾角传感器58检测底盘13的倾斜角度，与吊钩动滑轮同轴的编码器60检测的转速、方向和倾角传感器58检测的倾斜角度同时传输给PLC66，控制底盘13在上下移动过程中保持水平，使墙面清洗机器人的第一电机11、第二电机4和排风机51正常工作。

二、吊车控制系统框图；(见图9)1、底盘13的上下运动控制；通过遥控接收器68发出信号，控制吊车变频器71，使吊车钢丝绳升降电机72实现底盘13的上下移动，通过吊车变频器71还可以改变底盘13的上下移动速度。2、底盘13的贴墙离墙控制；遥控接收器68接收并控制第三继电器74，使吊车悬臂角度调整电机73正转与反转达到控制底盘13的贴墙、离墙和越障的目的。

Claims (10)

1.一种墙面清洗机器人系统装置，其特征在于：包括可安装在高层建筑顶面的吊车(54)和清洗机器人本体装置；所述的清洗机器人本体装置包括架设在立壁支架(1)上的刮渍装置、清污装置、喷水装置和吸附装置；所述刮渍装置包括用于刮削墙面污水的旋转刮辊，所述清污装置包括用于清洁墙面污渍的旋转擦辊，所述喷水装置包括喷水管道；所述吸附装置包括与排风机(51)相连的吸盘装置；所述旋转刮辊、吸盘装置和旋转擦辊为自上而下依次设置，喷水管道的喷水口位于旋转刮辊和旋转擦辊之间；所述旋转刮辊的工作面、吸盘装置的工作面和旋转擦辊的工作面为同一竖直面，该竖直面与喷水管道的喷水口相对。

2.根据权利要求1所述的一种墙面清洗机器人系统装置，其特征在于：所述旋转刮辊包括在长度方向上依次套装在第一主轴(45)上的三个外圆周设有刮齿的刮渍辊(10)，在每两个刮渍辊之间设置齿形皮带，所述齿形皮带的外圆周上设置有刮齿。

3.根据权利要求1或2所述的一种墙面清洗机器人系统装置，其特征在于：所述旋转擦辊包括在长度方向上依次套装在第二主轴(48)上的三个清污辊(27)，在每两个清污辊之间设置有下传皮带(28)。

4.根据权利要求3所述的一种墙面清洗机器人系统装置，其特征在于：所述的立壁支架(1)固定在底盘(13)上，所述旋转刮辊通过齿形皮带与设置在底盘(13)上的第一电机(11)的动力输出系统相连接；所述旋转擦辊通过下传皮带(28)与设置在底盘(13)上的第一电机(11)的动力输出系统相连接。

5.根据权利要求1所述的一种墙面清洗机器人系统装置，其特征在于：所述的吸盘装置所述吸盘装置包括两个对称安装在中部齿轮(14)两侧的吸盘，还包括与主传动轴(16)连接的副传动轴(25)；每个吸盘设有矩形框盒(32)、上辊轴(35)、下辊轴(34)和两条吸盘皮带(36)；

所述矩形框盒(32)开口朝右且在底板设有进风孔(33)，所述上辊轴(35)安装在矩形框盒(32)上部，所述下辊轴(34)安装在矩形框盒(32)下部，在矩形框盒(32)的背面连接矩形立板(9)，所述矩形立板 (9)通过螺栓与立壁支架(1)连接；

所述副传动轴(25)穿过两个矩形框盒(32)背面的矩形立板(9)，在副传动轴(25)的中部设有与动力输出齿轮(12)啮合的对接齿轮(26)，在副传动轴(25)的两端部分别设有一对副传动轴侧齿轮(3)，所述吸盘皮带(36)位于矩形框盒(32)两侧，吸盘皮带(36)安装在上辊轴(35)、下辊轴(34)和副传动轴侧齿轮(3)之间；

所述排风机(51)位于底盘(13)上；在所述进风孔(33)和排风机(51)的进风口之间连接排风管(37)。

6.根据权利要求4所述的一种墙面清洗机器人系统装置，其特征在于：主传动轴(16)与第一电机(11)相连接，所述主传动轴(16)通过抱箍螺栓(6)安装在立壁支架(1)上，在所述主传动轴(16)上设有中部齿轮(14)、两组上传齿轮(17)、动力输出齿轮(12)和两组下传齿轮(7)；所述中部齿轮(14)通过主传皮带(15)与安装在底盘(13)上的第一电机(11)的皮带轮连接，在中部齿轮(14)的两侧分别安装一组上传齿轮(17)，所述动力输出齿轮(12)安装在中部齿轮(14)与上传齿轮(17)之间，在主传动轴(16)的两端分别安装一组下传齿轮(7)。

7.根据权利要求2所述的一种墙面清洗机器人系统装置，其特征在于：所述刮渍辊(10)设有内孔并分别套装在第一主轴(45)上，在两个刮渍辊(10)之间安装刮渍支撑板(19)，每个刮渍支撑板(19)的两端分别设有孔并在中部通过内螺纹套筒(20)对接，所述内螺纹套筒(20)两端部设有方向不同的内螺纹；在刮渍支撑板(19)的侧面设有凸台(18)，所述凸台(18)通过螺栓与立壁支架(1)固定连接；

刮渍支撑板(19)下端的孔通过轴承套装在主传动轴(16)上，每组上传齿轮(17)为两个并对称固定在轴承两侧的主传动轴(16)上；刮渍支撑板(19)上端的孔通过轴承套装在第一主轴(45)上，在轴承两侧对称设有与第一主轴(45)固定连接的刮渍皮带齿轮(46)，所述齿形皮带(21)分别安装在刮渍皮带齿轮(46)与上传齿轮(17)之间。

8.根据权利要求3所述的一种墙面清洗机器人系统装置，其特征在于：所述清污辊(27)设有内孔并分别套装在第二主轴(48)上，在两个 清污辊(27)之间安装清污支撑板(31)，每个清污支撑板(31)的两端分别设有孔并在中部通过内螺纹套筒(20)对接，所述内螺纹套筒(20)两端部设有方向不同的内螺纹，在所述清污支撑板(31)的侧面设有凸台(18)，所述凸台(18)通过螺栓与立壁支架(1)固定连接；

清污支撑板(31)上端的孔通过轴承套装在主传动轴(16)上，每组下传齿轮(7)为两个并对称固定在轴承两侧的主传动轴(16)上，清污支撑板(31)下端的孔通过轴承套装在第二主轴(48)上，在轴承的两侧对称设有与第二主轴(48)固定连接的清污皮带齿轮(49)，所述下传皮带(28)分别安装在清污皮带齿轮(49)与下传齿轮(7)之间。

9.根据权利要求1所述的一种墙面清洗机器人系统装置，其特征在于：所述喷水管道包括喷水主管(24)，还包括喷水管转动齿轮(38)和喷水管皮带(2)；第二电机(4)安装在底盘(13)上，第二电机(4)为可调速可改变运转方向的伺服电机；在所述立壁支架(1)还设有对称的两组通过连接螺栓(8)安装的矩形立板(9)，所述喷水主管(24)穿过两组矩形立板(9)，所述喷水管转动齿轮(38)安装在喷水主管(24)的左端部，所述喷水管皮带(2)安装在喷水管转动齿轮(38)和第二电机(4)的皮带轮之间，在喷水主管(24)的中部和两端部分别设有喷水分支管(22)。

10.根据权利要求1所述的一种墙面清洗机器人系统装置，其特征在于：所述吊车(54)设有控制清洗机器人本体装置的电气设备；底盘(13)上设有吊装孔(52)，在底盘(13)下面安装万向轮(29)，吊车(54)的吊钩通过钢丝绳(57)连接吊装孔(52)。