CN207707845U - 一种用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人，包括：机器人本体，以及均安装在机器人本体上的推力越障机构和清洁机构；推力越障机构包括均设置在机器人本体上的越障行走装置和推力装置；越障行走装置均匀分布在机器人本体的两侧；越障行走装置为三角式履带轮；推力装置设置在机器人本体端面的中心轴线上，推力装置工作时产生推力，实现越障行走装置紧贴建筑外墙的表面。本实用新型越障能力强，而且可紧贴于外墙以达到有效并很好的清洁建筑外墙的效果，从而适用范围广以及通用性和实用性强。本实用新型具有可将墙壁清洗时产生的污水进行回收并处理的功能，从而防止污水下落并弄湿墙壁下面的街道以及避免影响已清洁的墙壁表面质量。

Description

一种用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人

技术领域

本实用新型涉及清洁机器人技术领域，更具体地说，涉及一种用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人。

背景技术

在城市里，高楼大厦的外墙一般会采用陶瓷贴片外墙或者玻璃幕墙，需要定期进行清洗以保持整体的美观。目前，一般使用绳索将人员吊在建筑外墙进行清洁作业，行业称之为“蜘蛛人”。进行建筑外墙清洁的“蜘蛛人”是非常危险的工作，“蜘蛛人”在清洁作业过程中仅凭绳索吊在空中，不但工作环境十分危险，而且效率低下。特别是对陶瓷贴片外墙的清洗，清洗的工作量大且危险，“蜘蛛人”完成起来也非常困难。因此急需利用机器来替代人工进行高楼墙面的清洗工作。

现有使用的爬墙清洁机器人大多存在越障能力有限和灵活性差的问题，导致无法到达所有的墙面进行清洁作业，依然需要清洗人员进行高空清洁工作。具体的缺陷为以下几点：

1、现有的清洁机器人大多采用气动吸盘作为负压装置，来实现机器人贴紧外墙以达到墙壁清洗的效果，但是这种采用气动吸盘作为负压装置的方式仅仅适用于光滑平整的外墙表面，对于外墙表面凹凸、具有曲面或相对复杂的状况，气动吸盘会大大降低吸附能力，导致清洁机器人无法与外墙紧贴而影响外墙的清洗效果。因此，现有这种采用气动吸盘作为负压装置的清洁机器人结构大大降低了清洁机器人的适用范围、通用性和实用性，也影响外墙的清洗效果。

2、现有用于清洁高楼墙壁的机器人大多采用刷辊、喷管和水刮的配合作为清洁装置，在机器人行走过程中，清洁装置会跟随机器人的行走轨迹对墙壁进行清洗。然而，由于现有的清洁装置没有清洁污水的收集装置，因此在清洁过程中难免会出现墙壁清洗时产生的污水通过水刮下落至墙壁下面的街道，从而影响墙壁下面街道的环境以及影响已清洁的墙壁表面质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人，该新型越障式机器人越障能力强，而且可紧贴于外墙以达到有效并很好的清洁建筑外墙的效果，从而适用范围广以及通用性和实用性强。本实用新型更进一步的目的在于提供一种具有可将墙壁清洗时产生的污水进行回收并处理功能的新型越障式机器人，从而防止污水下落并弄湿墙壁下面的街道以及避免影响已清洁的墙壁表面质量。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人，其特征在于：包括：机器人本体，以及均安装在机器人本体上的推力越障机构和清洁机构；所述推力越障机构包括均设置在机器人本体上的越障行走装置和推力装置；所述越障行走装置均匀分布在机器人本体的两侧；所述越障行走装置为三角式履带轮；所述推力装置设置在机器人本体端面的中心轴线上，推力装置工作时产生推力，实现越障行走装置紧贴建筑外墙的表面。

在上述方案中，本实用新型越障式机器人的越障行走装置为三角式履带轮，可大大提高机器人的越障能力，而且设置了推力装置可使得机器人紧贴于外墙，再配合清洁机构以达到有效并很好的清洁建筑外墙的效果。本实用新型采用推力装置代替现有技术中采用气动吸盘作为负压装置的方式，使得机器人不仅仅只适用于光滑平整的外墙表面，也适用于对外墙表面凹凸、具有曲面或相对复杂状况的外墙进行清洁，使得该机器人可对不同类型的外墙进行清洁，从而使得机器人适用范围广以及通用性和实用性强。而推力装置设置在机器人本体端面的中心轴线上，可提高机器人紧贴于外墙的平行性。

所述推力装置包括若干个用于产生推力的涵道部件和用于固定涵道部件的固定支架；所述固定支架与涵道部件连接，将涵道部件固定于机器人本体端面的中心轴线上；若干个所述涵道部件沿机器人本体长度方向排列设置在机器人本体端面的中心轴线上；

每个所述涵道部件由涵道风扇和电机一连接组成；所述涵道风扇的风扇直径为70mm。涵道部件的数量可根据机器人本体的大小来设定。本实用新型的涵道部件是市面上现有采用的一种电机与涵道风扇组成的配件，主要应用于模型飞机上。

本实用新型还包括用于控制涵道部件转速和开关的遥控器；所述遥控器与涵道部件采用无线控制的方式实现信号连接。本实用新型可通过遥控器无线控制涵道部件中电机一的转速和开、关，从而提高机器人的智能性。

所述越障行走装置包括两个保持架，均安装在两个保持架之间的大履带轮和小履带轮，履带以及轴心；所述大履带轮和小履带轮相间排列成三角状；所述轴心穿设在两个保持架中心；所述履带包覆在大履带轮和小履带轮上。

所述大履带轮和小履带轮相间排列成三角状是指：每个所述小履带轮设置在两个相邻的大履带轮之间，并且大履带轮和小履带轮排列成三角状；

还包括D轴和轴承；所述小履带轮和大履带轮均通过D轴和轴承安装在两个保持架之间；

还包括轴承座和直线轴承；所述轴心依次穿过直线轴承、两个保持架中心和轴承座，实现轴心与两个保持架中心连接。

所述清洁机构包括用于将外墙上的灰尘或污垢擦除的滚筒装置，喷水装置，以及用于将通过喷水装置和滚筒装置产生的污水进行刮除、回收并雾化处理的水刮回收装置；所述滚筒装置设置在机器人本体上；所述喷水装置安装在机器人本体的前端；所述水刮回收装置包括水刮、回收部件和污水处理部件；所述水刮安装在机器人本体的底部，污水处理部件位于机器人本体的上端面，并通过回收部件与水刮连接。

本实用新型喷水装置和滚筒装置产生的污水，可通过水刮回收装置的水刮刮除后，再通过回收部件进行污水的回收，最后通过污水处理部件对污水进行处理，从而防止污水下落并弄湿墙壁下面的街道以及避免影响已清洁的墙壁表面质量。

所述水刮包括固定架、带有支杆的水刮板和弹簧；所述固定架一端与机器人本体连接，另一端与支杆铰接；所述弹簧一端与机器人本体连接，另一端与支杆连接，水刮板通过弹簧的压缩或复位实现可弹性转动地设置在固定架上。本实用新型在水刮上加装弹簧，使得水刮板具有有一定的转动角度，在弹簧力的作用下，水刮板始终压在需清洁的外墙上。在机器人行走越障过程中，水刮板能够压着障碍物实现越障，在越障时能够避免障碍物对其发生刚性碰撞。

所述回收部件包括设置在水刮板上的若干个吸水孔、水管一和水泵；所述吸水孔通过水管一与水泵连接，实现水泵连通吸水孔回收污水；

若干个所述吸水孔沿水刮板的长度方向排列设置在水刮板的下部；

所述污水处理部件为与水泵连接的雾化喷头；所述雾化喷头内置有用于过滤污水的滤芯。

水泵作用时可通过若干个吸水孔将污水进行吸取回收至污水处理部件。而污水处理部件通过滤芯将污水处理干净后以雾化的方式直接雾化到空气中，从而防止污水下落并弄湿墙壁下面的街道。该滤芯采用现有市面上的用于过滤污水的滤芯以及避免影响已清洁的墙壁表面质量。

所述滚筒装置包括安装在机器人本体的前端行走轴正下方的滚筒、传动部件和用于驱动传动部件的电机二；所述电机二设置在机器人本体端面上并与传动部件连接，滚筒与传动部件同轴连接；

所述传动部件包括设置在机器人本体端面上的主同步轮、与滚筒同轴连接的从同步轮和同步带；所述主同步轮与电机二连接，并通过同步带与从同步轮连接。该滚筒可为用于刷玻璃面的软毛刷，或者滚筒可为用于刷瓷砖面的硬毛刷。

所述喷水装置包括设置在机器人本体前端的前板、喷头和与外置供水装置连接的水管二；所述喷头与水管二连通并通过水管二与前板的底部连接，喷头伸出前板外；所述水管二的端部与外置供水装置连通；

所述喷头为喷雾式喷水头；所述喷头的出水口朝斜下方。

该外置供水装置可采用外置水源和与外置水源连接的泵送装置的结构，采用泵送装置通过水管二供水给喷头。喷头的出水口朝斜下方的设计则可对外墙进行洒水后，通过滚筒装置进行刷洗，最后通过水刮回收装置将污垢或污水进行刮除、回收并处理。

本实用新型的越障行走装置是这样工作的：

(1)在平面墙壁行走：越障行走装置为三角式履带轮，直线行走时，履带在摩擦力的作用下在壁面上做纯滚动(即保持架相对墙壁不转动，机器人仍然能直线行走)，从而带动大履带轮转动；但是由于保持架与大履带轮和小履带轮之间是通过D轴和轴承连接的，所以大履带轮和小履带轮能够在保持架上发生相对转动，故在直线行走的时候，保持架相对于墙壁不会发生转动。

(2)越障行走时：当前面的大履带轮或小履带轮接触到障碍物的时候，由于保持架与大履带轮或小履带轮之间可以发生相对转动，保持架将绕着障碍物翻滚并越过障碍物，待越过障碍物后，保持架再次达到与墙壁保持不转动状态。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点与有益效果：

1、本实用新型用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人越障能力强，而且可紧贴于外墙，并配合清洁机构以达到有效并很好的清洁建筑外墙的效果，从而达到适用范围广以及通用性和实用性强的效果。

2、本实用新型用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人具有可将墙壁清洗时产生的污水进行回收并处理的功能，从而防止污水下落并弄湿墙壁下面的街道以及避免影响已清洁的墙壁表面质量。

附图说明

图1是本实用新型用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人的示意图；

图2是本实用新型用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人的侧面示意图；

图3是本实用新型推力越障机构中越障行走装置的示意图；

图4是本实用新型推力越障机构中越障行走装置的爆炸图；

图5是本实用新型清洁机构中水刮的示意图(图中将前面的固定架删除)；

图6是本实用新型清洁机构中水刮回收装置的示意图；

其中，1为机器人本体、2为越障行走装置、2.1为保持架、2.2为大履带轮、2.3为小履带轮、2.4为履带、2.5为轴心、2.6为D轴、2.7为轴承、2.8为轴承座、2.9为直线轴承、3为固定支架、4为涵道风扇、5为固定架、6为支杆、7为水刮板、8为弹簧、9为吸水孔、10为水管一、11为水泵、12为雾化喷头、13为滚筒、14为电机二、15为主同步轮、16为从同步轮、17为同步带、18为前板、19为喷头、20为水管二、21为滚筒装置、22为喷水装置、23为水刮回收装置。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例

本实施例采用的涵道风扇为FMS菲摩斯厂家生产的风扇直径为70mm的涵道风扇，而与涵道风扇连接的电机则采用型号为2860的无刷内转电机，电机转速参数是KV1850。

如图1至图6所示，本实用新型用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人包括：机器人本体1，以及均安装在机器人本体1上的推力越障机构和清洁机构，其中，推力越障机构包括均设置在机器人本体1上的四个越障行走装置2和推力装置，四个越障行走装置2均匀分布在机器人本体1的两侧，越障行走装置2为三角式履带轮。而推力装置设置在机器人本体1端面的中心轴线上，推力装置工作时产生推力，实现越障行走装置2紧贴建筑外墙的表面。

本实用新型的推力装置包括两个用于产生推力的涵道部件和用于固定涵道部件的固定支架3，该固定支架3与涵道部件连接，将涵道部件固定于机器人本体1端面的中心轴线上，两个涵道部件沿机器人本体1长度方向排列设置在机器人本体1端面的中心轴线上。每个涵道部件由涵道风扇4和电机一(未图示)连接组成，涵道风扇4的风扇直径为70mm。涵道部件的数量可根据机器人本体1的大小来设定。本实用新型的涵道部件是市面上现有采用的一种电机与涵道风扇组成的配件，主要应用于模型飞机上。本实用新型还包括用于控制涵道部件转速和开关的遥控器，该遥控器与涵道部件采用无线控制的方式实现信号连接。本实用新型可通过遥控器无线控制涵道部件中电机一的转速和开、关，从而提高机器人的智能性。

本实用新型的越障行走装置2包括两个保持架2.1，均安装在两个保持架2.1之间的大履带轮2.2和小履带轮2.3，履带2.4以及轴心2.5，其中，大履带轮2.2和小履带轮2.3相间排列成三角状，轴心2.5穿设在两个保持架2.1中心，履带2.4包覆在大履带轮2.2和小履带轮2.3上。上述大履带轮2.2和小履带轮2.3相间排列成三角状是指：每个小履带轮2.3设置在两个相邻的大履带轮2.2之间，并且大履带轮2.2和小履带轮2.3排列成三角状。本实用新型还包括D轴2.6和轴承2.7，2.3小履带轮和2.2大履带轮均通过D轴2.6和轴承2.7安装在两个保持架2.1之间。本实用新型还包括轴承座2.8和直线轴承2.9，轴心2.5依次穿过直线轴承2.9、两个保持架2.1中心和轴承座2.8，实现轴心2.5与两个保持架2.1中心连接。

本清洁机构包括用于将外墙上的灰尘或污垢擦除的滚筒装置21，喷水装置22，以及用于将通过喷水装置22和滚筒装置21产生的污水进行刮除、回收并雾化处理的水刮回收装置23。其中，滚筒装置21设置在机器人本体1上，喷水装置22安装在机器人本体1的前端，水刮回收装置23包括水刮、回收部件和污水处理部件。水刮安装在机器人本体1的底部，污水处理部件位于机器人本体1的上端面，并通过回收部件与水刮连接。

本实用新型的水刮包括固定架5、带有支杆6的水刮板7和弹簧8，其中，固定架5一端与机器人本体1连接，另一端与支杆6铰接。弹簧8一端与机器人本体1连接，另一端与支杆6连接，水刮板7通过弹簧8的压缩或复位实现可弹性转动地设置在固定架5上。本实用新型在水刮上加装弹簧8，使得水刮板7具有有一定的转动角度，在弹簧力的作用下，水刮板7始终压在需清洁的外墙上。在机器人行走越障过程中，水刮板7能够压着障碍物实现越障，在越障时能够避免障碍物对其发生刚性碰撞。

本实用新型回收部件包括设置在水刮板7上的若干个吸水孔9、水管一10和水泵11，该吸水孔9通过水管一10与水泵11连接，实现水泵11连通吸水孔9回收污水。水泵11作用时可通过若干个吸水孔9将污水进行吸取回收至污水处理部件。而若干个吸水孔9沿水刮板7的长度方向排列设置在水刮板7的下部。

本实用新型污水处理部件为与水泵11连接的雾化喷头12，该雾化喷头12内置有用于过滤污水的滤芯。污水处理部件通过滤芯将污水处理干净后以雾化的方式直接雾化到空气中，从而防止污水下落并弄湿墙壁下面的街道以及避免影响已清洁的墙壁表面质量。该滤芯采用现有市面上的用于过滤污水的滤芯。

本实用新型的滚筒装置21包括安装在机器人本体1的前端行走轴正下方的滚筒13、传动部件和用于驱动传动部件的电机二14，该电机二14设置在机器人本体1端面上并与传动部件连接，滚筒13与传动部件同轴连接。而传动部件包括设置在机器人本体1端面上的主同步轮15、与滚筒13同轴连接的从同步轮16和同步带17，主同步轮15与电机二14连接，并通过同步带17与从同步轮16连接。该滚筒13为用于刷玻璃面的软毛刷，或者滚筒13为用于刷瓷砖面的硬毛刷。

本实用新型喷水装置包括设置在机器人本体1前端的前板18、喷头19和与外置供水装置连接的水管二20，该喷头19与水管二20连通并通过水管二20与前板18的底部连接，喷头19伸出前板18外。该水管二20的端部与外置供水装置连通。该外置供水装置可采用外置水源和与外置水源连接的泵送装置的结构，采用泵送装置通过水管二20供水给喷头19，该外置供水装置也可采用现有技术中的外置供水装置。而喷头19为喷雾式喷水头，该喷头19的出水口朝斜下方。喷头19的出水口朝斜下方的设计则可对外墙进行洒水后，通过滚筒装置进行刷洗，最后通过水刮回收装置将污垢或污水进行刮除、回收并处理。

本实用新型的越障行走装置是这样工作的：

(1)在平面墙壁行走：越障行走装置为三角式履带轮，直线行走时，履带2.4在摩擦力的作用下在壁面上做纯滚动(即保持架相对墙壁不转动，机器人仍然能直线行走)，从而带动大履带轮2.2和小履带轮2.3转动；但是由于保持架2.1与大履带轮2.2和小履带轮2.3之间是通过D轴2.6和轴承2.7连接的，所以大履带轮2.2和小履带轮2.3能够在保持架2.1上发生相对转动，故在直线行走的时候，保持架2.1相对于墙壁不会发生转动。

(2)越障行走时：当前面的大履带轮2.2或小履带轮2.3接触到障碍物的时候，由于保持架2.1与大履带轮2.2或小履带轮2.3之间可以发生相对转动，保持架2.1将绕着障碍物翻滚并越过障碍物，待越过障碍物后，保持架2.1再次达到与墙壁保持不转动状态。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人，其特征在于：包括：机器人本体，以及均安装在机器人本体上的推力越障机构和清洁机构；所述推力越障机构包括均设置在机器人本体上的越障行走装置和推力装置；所述越障行走装置均匀分布在机器人本体的两侧；所述越障行走装置为三角式履带轮；所述推力装置设置在机器人本体端面的中心轴线上，推力装置工作时产生推力，实现越障行走装置紧贴建筑外墙的表面；

所述推力装置包括若干个用于产生推力的涵道部件和用于固定涵道部件的固定支架；所述固定支架与涵道部件连接，将涵道部件固定于机器人本体端面的中心轴线上；若干个所述涵道部件沿机器人本体长度方向排列设置在机器人本体端面的中心轴线上；

每个所述涵道部件由涵道风扇和电机一连接组成；所述涵道风扇的风扇直径为70mm。

2.根据权利要求1所述的用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人，其特征在于：还包括用于控制涵道部件转速和开关的遥控器；所述遥控器与涵道部件采用无线控制的方式实现信号连接。

3.根据权利要求1所述的用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人，其特征在于：所述越障行走装置包括两个保持架，均安装在两个保持架之间的大履带轮和小履带轮，履带以及轴心；所述大履带轮和小履带轮相间排列成三角状；所述轴心穿设在两个保持架中心；所述履带包覆在大履带轮和小履带轮上。

4.根据权利要求3所述的用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人，其特征在于：所述大履带轮和小履带轮相间排列成三角状是指：每个所述小履带轮设置在两个相邻的大履带轮之间，并且大履带轮和小履带轮排列成三角状；

还包括D轴和轴承；所述小履带轮和大履带轮均通过D轴和轴承安装在两个保持架之间；

还包括轴承座和直线轴承；所述轴心依次穿过直线轴承、两个保持架中心和轴承座，实现轴心与两个保持架中心连接。

5.根据权利要求1所述的用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人，其特征在于：所述清洁机构包括用于将外墙上的灰尘或污垢擦除的滚筒装置，喷水装置，以及用于将通过喷水装置和滚筒装置产生的污水进行刮除、回收并雾化处理的水刮回收装置；所述滚筒装置设置在机器人本体上；所述喷水装置安装在机器人本体的前端；所述水刮回收装置包括水刮、回收部件和污水处理部件；所述水刮安装在机器人本体的底部，污水处理部件位于机器人本体的上端面，并通过回收部件与水刮连接。

6.根据权利要求5所述的用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人，其特征在于：所述水刮包括固定架、带有支杆的水刮板和弹簧；所述固定架一端与机器人本体连接，另一端与支杆铰接；所述弹簧一端与机器人本体连接，另一端与支杆连接，水刮板通过弹簧的压缩或复位实现可弹性转动地设置在固定架上。

7.根据权利要求6所述的用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人，其特征在于：所述回收部件包括设置在水刮板上的若干个吸水孔、水管一和水泵；所述吸水孔通过水管一与水泵连接，实现水泵连通吸水孔回收污水；

若干个所述吸水孔沿水刮板的长度方向排列设置在水刮板的下部；

所述污水处理部件为与水泵连接的雾化喷头；所述雾化喷头内置有用于过滤污水的滤芯。

8.根据权利要求5所述的用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人，其特征在于：所述滚筒装置包括安装在机器人本体的前端行走轴正下方的滚筒、传动部件和用于驱动传动部件的电机二；所述电机二设置在机器人本体端面上并与传动部件连接，滚筒与传动部件同轴连接；

所述传动部件包括设置在机器人本体端面上的主同步轮、与滚筒同轴连接的从同步轮和同步带；所述主同步轮与电机二连接，并通过同步带与从同步轮连接。

9.根据权利要求5所述的用于清洁建筑外墙的新型越障式机器人，其特征在于：所述喷水装置包括设置在机器人本体前端的前板、喷头和与外置供水装置连接的水管二；所述喷头与水管二连通并通过水管二与前板的底部连接，喷头伸出前板外；所述水管二的端部与外置供水装置连通；

所述喷头为喷雾式喷水头；所述喷头的出水口朝斜下方。