CN204862949U - 壁面吸附运动机构及幕墙清洗机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种能够越障并自由行走和转向的壁面吸附运动机构及幕墙清洗机器人，采用双D形多吸盘回转运动机构，一方面提高了真空吸附机构的运动效率、另外一方面解决了机器人吸附后快速连续直线运动和连续转弯的问题，大大提高了幕墙清洗的工作效率，同时也解决了现有机器人越障能力差的问题。由于具有结构利用率高、实用性强的特点，在楼宇玻璃幕墙清洗和太阳能电池板清洗等方面具有很广阔的应用前景。

Description

壁面吸附运动机构及幕墙清洗机器人

技术领域

本发明涉及一种吸附运动机构及其清洗设备，尤其是一种壁面吸附运动机构及幕墙清洗机器人。

背景技术

玻璃幕墙建筑物广泛采用，但其存在清洗难度大，清洗过程危险、清洗效率低等问题，为解决人工清洗的问题，国内外很多研究人员和机构做出了很多尝试，这些设计都有一定的缺陷和不足。

北京航空航天大学机器人研究所研制了Washman蓝天洁士等系列玻璃幕墙清洗机器人，如：

一种擦窗机器人(专利号：ZL00201085.2)，其技术特征是采用框架式移动机构、多足多吸盘吸附方式，清洗效果也较好、智能化程度高，但移动速度慢、清洗效率低、结构复杂且造价高。

一种八足式玻璃幕墙清洗机申请号：201420075627.9爬行机构是以日前的实用新型专利一种八足步行机器人为载体，在八足的足端上都设置吸盘由真空泵通过电磁阀控制吸盘吸气与放气，从而使贴在玻璃幕墙面上的吸盘产生负压达到抓紧的目的，其他离开墙面的吸盘不产生负压，吸盘交替抓紧与脱离玻璃幕墙实现爬行，从而在任意时刻都有四个吸盘抓紧在玻璃幕墙上。

上海交通大学研制的公开号为CN1586384A的高楼玻璃幕墙清洗系统，其技术特征为在卷扬机的牵引作用下，依靠密封机构，利用双吸盘负压吸附机构同时或交替吸附于玻璃壁面，通过滚刷来擦洗玻璃幕墙，但是越障能力有限，且整机质量较大，清洗效率较低。

一种高楼玻璃幕墙清洗机申请号：201320690584.0，只能依靠直线导轨和重力完成竖直方向的运动，不能水平运动，并无法实现转向。

陕西科技大学的专利号为ZL200720031773.1的机器人，一、效率低，上、下框支架的交替运动无法获得较快的行进速度；二、不够稳定，此清洗机需要五个电机，再加上电源，则重量必然很大，行进时却只有四个吸盘附着在墙上，当到达墙面接缝处时可能有一两个吸盘失效，很容易因摩擦力不够而掉落。

而哈尔滨理工大学申请的专利号为201220255844.7的双柔索驱动的玻璃幕墙清洗机器人，采用双柔索驱动的方式，也无法实现在壁面的任意运动。

专利号：200410025218.9，提出了一种高楼幕墙吸附清洗装置，但只针对局部问题提出了技术解决方案，无法解决清洗过程快速移动，和全方位自动转向。专利“高楼玻璃幕墙清洗机系统”，专利号：200410053264.X，提出了一种利用双吸盘负压吸附机构同时或交替吸附的清洗装置，采用了自动越障检测系统，但在清洗过程中需要用绳索牵引，不能满足实际的清洗需要，无法进行实用性推广。

以上机器人的共同问题是不能，移动速度慢，无法连续快速行走，越障能力有限，无法实现在垂直壁面上快速任意方向的运动。

发明内容

本发明提供了一种能够越障并自由行走的壁面吸附运动机构及幕墙清洗机器人。

实现本发明目的之一的一种壁面吸附运动机构，包括至少一个D形回转运动机构，所述D形回转运动机构包括连接在一起的D形上板和D形下板，所述D形上板上设有电机，所述D形上板和D形下板之间设有主动轮、从动轮和链条，所述电机驱动主动轮，所述主动轮通过链条带动从动轮转动；所述链条上固定有多个真空吸附运动足，所述D形上板和D形下板的外侧边缘分别设有回转导轨，所述D形上板上设有气电回转分配机构；

所述真空吸附运动足包括固定在链条上的固定架，所述固定架的内侧设有上、下至少两个导向轮，所述导向轮分别位于D形上板和D形下板的回转导轨上；所述固定架的外侧设有升降气缸和电磁阀，所述升降气缸的活塞杆连接有真空发生器，所述真空发生器连接有真空吸盘；所述气电回转分配机构通过电磁阀分别与升降气缸和真空发生器相连，所述电磁阀通过控制升降气缸来控制真空吸盘的升降，所述电磁阀通过控制真空发生器来控制真空吸盘的吸附和松开；

所述的壁面吸附运动机构，包括两个D形回转运动机构，所述两个D形回转运动机构通过连接横梁连接在一起，两个D形回转运动机构的外侧弧线的弧心重叠在一起。

所述D形上板和D形下板通过支承螺栓连接在一起。

实现本发明目的之二的一种幕墙清洗机器人，包括壳体，位于壳体内的两个D形回转运动机构，所述两个D形回转运动机构通过连接横梁连接，所述两个D形回转运动机构的外侧弧线的弧心重叠在一起；所述壳体上方设有至少一个滚刷升降气缸，所述滚刷升降气缸上固定有滚刷壳，所述滚刷壳内设有清洗电机、喷水装置和与清洗电机相连的滚刷，所述滚刷壳的下方四周设有柔性刮水板；

所述D形回转运动机构包括连接在一起的D形上板和D形下板，所述D形上板上设有电机，所述D形上板和D形下板之间设有主动轮、从动轮和链条，所述电机驱动主动轮，所述主动轮通过链条带动从动轮转动；所述链条上固定有多个真空吸附运动足，所述D形上板和D形下板的外侧边缘分别设有回转导轨，所述D形上板上设有气电回转分配机构；

所述真空吸附运动足包括固定在链条上的固定架，所述固定架的内侧设有上、下两个导向轮，所述导向轮分别位于D形上板和D形下板的回转导轨上；所述固定架的外侧设有升降气缸和电磁阀，所述升降气缸的活塞杆连接有真空发生器，所述真空发生器连接有真空吸盘；所述气电回转分配机构通过电磁阀分别与升降气缸和真空发生器相连，所述电磁阀通过控制升降气缸来控制真空吸盘的升降，所述电磁阀通过控制真空发生器来控制真空吸盘的吸附和松开。

所述D形上板和D形下板通过支承螺栓连接在一起。

本发明的壁面吸附运动机构及幕墙清洗机器人的有益效果如下：

本发明的壁面吸附运动机构及幕墙清洗机器人，采用双D形多吸盘回转运动机构，一方面提高了真空吸附机构的运动效率、另外一方面解决了机器人吸附后快速连续直线运动和连续转弯的问题，大大提高了幕墙清洗的工作效率，同时也解决了现有机器人越障能力差的问题。由于具有结构利用率高、实用性强的特点，在楼宇玻璃幕墙清洗和太阳能电池板清洗等方面具有很大的应用前景。

附图说明

图1为本发明的一种壁面吸附运动机构的结构示意图。

图2为本发明的一种壁面吸附运动机构的真空吸附运动足的结构示意图。

图3为本发明的一种幕墙清洗机器人的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种壁面吸附运动机构，包括一个D形回转运动机构，所述D形回转运动机构包括连接在一起的D形上板1和D形下板2，所述D形上板1上设有电机4，所述D形上板1和D形下板2之间设有主动轮5、从动轮7和链条6，所述电机4驱动主动轮5，所述主动轮5通过链条6带动从动轮7转动；所述链条6上固定有多个真空吸附运动足3，所述D形上板1和D形下板2的外侧边缘分别设有回转导轨8，所述D形上板1上设有气电回转分配机构9；

如图2所示，所述真空吸附运动足3包括固定在链条6上的固定架31，所述固定架31的内侧设有上、下至少两个导向轮32，所述导向轮32分别位于D形上板1和D形下板2的回转导轨8上；所述固定架31的外侧设有升降气缸33和电磁阀34，所述升降气缸33的活塞杆连接有真空发生器35，所述真空发生器35连接有真空吸盘36；所述气电回转分配机构9通过电磁阀34分别与升降气缸33和真空发生器35相连，所述电磁阀34通过控制升降气缸33来控制真空吸盘36的升降，所述电磁阀34通过控制真空发生器35来控制真空吸盘26的吸附和松开。所述D形上板1和D形下板2通过支承螺栓连接在一起。

所述的壁面吸附运动机构，还可以包括两个D形回转运动机构，所述两个D形回转运动机构通过连接横梁连接在一起，两个D形回转运动机构的外侧弧线的弧心重叠在一起。

所述气电回转分配机构为回转的真空运动吸附足供气和供电。控制系统通过电磁阀连接真空发生器用于形成真空，以实现真空吸盘的吸附和松开，电磁阀还控制升降气缸，通过升降气缸的吸气和放气实现升降气缸的升降，从而带动真空吸盘的升降，其高压气体是通过气电回转分配机构连接给各个真空吸附运动足的，控制系统通过控制电磁阀，进一步控制真空吸附运动足的升降和真空，当机器人需要直线运动时，圆弧外侧的真空吸附足通过控制系统抬起，不与表面接触，而直线侧的真空吸附足在两端依次抬起和落下，实现连续直线运动，当机器人需要回转运动时，控制系统控制圆弧侧的真空吸附运动足放下，而直线侧的真空吸附运动足升起，依靠弧线侧的真空吸附足运动在两端依次抬起和放下产生连续转弯运动。

如图3所示，本发明的一种幕墙清洗机器人，包括壳体12，位于壳体12内的两个D形回转运动机构10，所述两个D形回转运动机构10通过连接横梁11连接，两个D形回转运动机构10的外侧弧线的弧心重叠在一起。所述壳体12上方设有至少一个滚刷升降气缸13，所述滚刷升降气缸13上固定有滚刷壳14，所述滚刷壳14内设有清洗电机、喷水装置和与清洗电机相连的滚刷15，所述滚刷壳14的下方四周设有柔性刮水板。

滚刷，清洗电机，喷水装置和柔性刮水板用以刮干和回收脏水，滚刷升降气缸控制滚刷壳放下时，可以贴合运动表面高效的完成壁面的清洗工作。

本发明由于采用了对称排列的双D形运动回转机构后，真空吸附运动足可以在系统的控制下，实现直线的连续运动和转弯的连续运动，大大提高了运动效率和速度，在真空吸盘运动足抬起时，可以跨越障碍，另外，由于采用了多个真空吸附运动足，为机器人的负载能力提供了冗余，因此可以允许几个真空吸盘运动足抬起跨越障碍或者无法吸附在真空表面，大大提高了系统的越障能力和安全性能。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种壁面吸附运动机构，其特征在于：包括至少一个D形回转运动机构，所述D形回转运动机构包括连接在一起的D形上板和D形下板，所述D形上板上设有电机，所述D形上板和D形下板之间设有主动轮、从动轮和链条，所述电机驱动主动轮，所述主动轮通过链条带动从动轮转动；所述链条上固定有多个真空吸附运动足，所述D形上板和D形下板的外侧边缘分别设有回转导轨，所述D形上板上设有气电回转分配机构。

2.根据权利要求1所述的一种壁面吸附运动机构，其特征在于：所述真空吸附运动足包括固定在链条上的固定架，所述固定架的内侧设有上、下至少两个导向轮，所述导向轮分别位于D形上板和D形下板的回转导轨上；所述固定架的外侧设有升降气缸和电磁阀，所述升降气缸的活塞杆连接有真空发生器，所述真空发生器连接有真空吸盘；所述气电回转分配机构通过电磁阀分别与升降气缸和真空发生器相连，所述电磁阀通过控制升降气缸来控制真空吸盘的升降，所述电磁阀通过控制真空发生器来控制真空吸盘的吸附和松开。

3.根据权利要求1所述的一种壁面吸附运动机构，其特征在于：包括两个D形回转运动机构，所述两个D形回转运动机构通过连接横梁连接在一起，两个D形回转运动机构的外侧弧线的弧心重叠在一起。

4.根据权利要求1或2所述的一种壁面吸附运动机构，其特征在于：所述D形上板和D形下板通过支承螺栓连接在一起。

5.一种幕墙清洗机器人，其特征在于：包括壳体，位于壳体内的两个D形回转运动机构，所述两个D形回转运动机构通过连接横梁连接，所述两个D形回转运动机构的外侧弧线的弧心重叠在一起；所述壳体上方设有至少一个滚刷升降气缸，所述滚刷升降气缸上固定有滚刷壳，所述滚刷壳内设有清洗电机、喷水装置和与清洗电机相连的滚刷，所述滚刷壳的下方四周设有柔性刮水板；

所述D形回转运动机构包括连接在一起的D形上板和D形下板，所述D形上板上设有电机，所述D形上板和D形下板之间设有主动轮、从动轮和链条，所述电机驱动主动轮，所述主动轮通过链条带动从动轮转动；所述链条上固定有多个真空吸附运动足，所述D形上板和D形下板的外侧边缘分别设有回转导轨，所述D形上板上设有气电回转分配机构；

所述真空吸附运动足包括固定在链条上的固定架，所述固定架的内侧设有上、下两个导向轮，所述导向轮分别位于D形上板和D形下板的回转导轨上；所述固定架的外侧设有升降气缸和电磁阀，所述升降气缸的活塞杆连接有真空发生器，所述真空发生器连接有真空吸盘；所述气电回转分配机构通过电磁阀分别与升降气缸和真空发生器相连，所述电磁阀通过控制升降气缸来控制真空吸盘的升降，所述电磁阀通过控制真空发生器来控制真空吸盘的吸附和松开。