CN207889861U

CN207889861U - 清洁爬壁机器人

Info

Publication number: CN207889861U
Application number: CN201721845145.7U
Authority: CN
Inventors: 范淇元; 蓝宇波; 庞土荣
Original assignee: Guangzhou College of South China University of Technology
Current assignee: Guangzhou College of South China University of Technology
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2018-09-21
Anticipated expiration: 2027-12-22

Abstract

本实用新型涉及机器人领域，具体涉及了一种清洁爬壁机器人，包括清洁装置和两条步行腿，步行腿包括依次排布的步行大腿、步行小腿、吸附装置和吸盘，两条步行大腿通过腰部转轴转动连接，步行大腿通过抬腿转轴转动连接于步行小腿，步行小腿通过转弯转轴转动连接于吸附装置的一端，转弯转轴平行于步行腿，吸附装置的另一端和吸盘固定连接；清洁装置包括连接臂和清洁转盘，连接臂的一端连接于腰部转轴，另一端连接于清洁转盘。本实用新型的清洁爬壁机器人设置有两条步行腿以及清洁装置，两条步行腿可模仿人类步行的动作前进，以此代替人力清洁高层建筑的外墙和玻璃，而且其采用的步行腿能够提供足够的越障能力，使其能在特殊的建筑壁面行走。

Description

清洁爬壁机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，特别是涉及一种清洁爬壁机器人。

背景技术

目前高层建筑的窗户以及玻璃外墙一般都是由人力清洁，劳动强度大、效率低。除了采用人力清洁，还有就是采用机器人来清洁。然而有些建筑的窗户以及玻璃外墙的形状结构较为特殊，目前的清洁机器人因越障能力不足而无法通过建筑特殊的壁面，导致该类清洁机器人的实用性不足，不能大面积推广。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种清洁爬壁机器人，设置有两条步行腿以及清洁装置，两条步行腿可模仿人类步行的动作前进，以此代替人力清洁高层建筑的外墙和玻璃，而且其采用的步行腿能够提供足够的越障能力，使其能在特殊的建筑壁面行走。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种清洁爬壁机器人，包括清洁装置和两条平行设置的步行腿，所述步行腿包括依次排布的步行大腿、步行小腿、吸附装置和吸盘，两条所述步行大腿通过腰部转轴转动连接，所述步行大腿通过抬腿转轴转动连接于所述步行小腿，所述抬腿转轴垂直于所述步行腿的长度方向，所述步行小腿通过转弯转轴转动连接于所述吸附装置的一端，所述转弯转轴平行于所述步行腿的长度方向，所述吸附装置的另一端和所述吸盘固定连接，所述吸附装置可通过所述吸盘吸附在建筑的壁面上；所述清洁装置包括连接臂和清洁转盘，所述连接臂的一端连接于所述腰部转轴，另一端连接于所述清洁转盘。

作为优选的，所述腰部转轴的一端固定连接于其中一个所述步行大腿，所述腰部转轴的另一端转动连接于另一个所述步行大腿，转动连接于所述腰部转轴的所述步行大腿上设有与所述腰部转轴同轴设置的摆腿齿轮，所述腰部转轴的中部设有第一驱动装置，所述第一驱动装置的输出轴上设有第一齿轮，所述第一齿轮和摆腿齿轮啮合。

作为优选的，所述连接臂连接有所述清洁转盘的一端设有第二驱动装置，所述第二驱动装置的输出轴连接于所述清洁转盘的中心。

作为优选的，所述步行小腿上固设有第一抬腿齿轮，所述第一抬腿齿轮和抬腿转轴同轴设置，所述步行大腿上设有第三驱动装置，所述第三驱动装置的输出轴上设有第二齿轮，所述第二齿轮和第一抬腿齿轮啮合；所述转弯转轴的两端分别固定连接于所述步行小腿和吸附装置。

作为优选的，所述吸附装置包括真空泵，所述真空泵设有进气口和出气口，所述吸盘上设有两个导气嘴，两个所述导气嘴分别连通于所述进气口和出气口。

作为优选的，所述抬腿转轴固定连接于所述步行小腿，所述抬腿转轴转动连接于所述步行大腿，所述抬腿转轴上转动地设有与其同轴设置的第二抬腿齿轮，所述步行小腿上设有转弯齿轮，所述转弯齿轮同轴连接于所述转弯转轴的一端，所述转弯转轴的另一端连接于所述吸附装置，所述第三齿轮啮合于所述第二抬腿齿轮；所述步行大腿上设有第四驱动装置，所述第四驱动装置的输出轴上设有第三齿轮，所述第二抬腿齿轮啮合于所述转弯齿轮；所述抬腿转轴和步行大腿之间设有用于锁止二者相对转动的第一制动装置，所述转弯转轴和步行小腿之间设有用于锁止二者相对转动的第二制动装置。

作为优选的，所述第一制动装置和第二制动装置均为电磁制动器。

作为优选的，所述第四驱动装置的输出轴垂直于所述抬腿转轴。

本实用新型的清洁爬壁机器人设置有两条步行腿以及清洁装置，其步行腿通过吸附装置吸附在高层建筑的壁面上，以步行的方式行走于建筑的外墙壁面，并使用清洁转盘对建筑外墙和窗户进行清洁；该机器人可代替人力清洁高层建筑的外墙和窗户，而且其步行腿能够提供足够的越障能力，使其能在特殊结构的建筑壁面行走。

附图说明

图1是本实用新型实施例的清洁爬壁机器人的正视示意图；

图2是本实用新型实施例的清洁爬壁机器人的侧视示意图。

其中，1、清洁装置；11、连接臂；12、清洁转盘；13、第二驱动装置；2、步行腿；3、步行大腿；31、摆腿齿轮；32、第三驱动装置；33、第二齿轮；34、第四驱动装置；35、第三齿轮；4、步行小腿；41、第一抬腿齿轮；5、吸附装置；51、真空泵；511、进气口；512、出气口；6、吸盘；61、导气嘴；7、抬腿转轴；71、第二抬腿齿轮；8、转弯转轴；81、转弯齿轮；9、腰部转轴；91、第一驱动装置；92、第一齿轮；A、第一制动装置；B、第二制动装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

结合图1和图2所示，示意性地显示了本实用新型的清洁爬壁机器人，包括清洁装置1和两条平行设置的步行腿2，步行腿2包括依次排布的步行大腿3、步行小腿4、吸附装置5和吸盘6，两条步行大腿3的其中一端通过腰部转轴9转动连接，腰部转轴9垂直于步行大腿3的长度方向，步行大腿3的另一端通过抬腿转轴7转动连接于步行小腿4，抬腿转轴7也垂直于步行大腿3的长度方向。清洁装置1包括连接臂11和清洁转盘12，连接臂11的一端连接于腰部转轴9，另一端连接于清洁转盘12。步行小腿4通过转弯转轴8转动连接于吸附装置5的一端，转弯转轴8平行于步行腿2的长度方向，吸附装置5的另一端和吸盘6固定连接，吸附装置5可通过吸盘6吸附在建筑的壁面上，使得该机器人能在建筑的外墙壁面上行走并清洁其途径的建筑外墙壁面，通过步行大腿3、步行小腿4以及吸附装置5的配合，能够模仿人类的行走姿态以翻越或跨越障碍。相较于三足、四足甚至更多足的爬壁机器人来说，双足清洁爬壁机器人即能保证其步行的稳定性，而且还能最大程度的降低其姿态控制的难度。

在本实施例中，腰部转轴9的一端固定连接于其中一个步行大腿3，腰部转轴9的另一端转动连接于另一个步行大腿3，转动连接于腰部转轴9的步行大腿3上设有与腰部转轴9同轴设置的摆腿齿轮31，腰部转轴9的中部设有第一驱动装置91，第一驱动装置91的输出轴上设有第一齿轮92，第一齿轮92和摆腿齿轮31啮合，在第一驱动装置91的驱动下，两个步行大腿3绕腰部转轴9相互摆动。

连接臂11连接有所述清洁转盘12的一端设有第二驱动装置13，第二驱动装置13的输出轴连接于清洁转盘12的中心，清洁转盘12在第二驱动装置13的驱动下不停地旋转，以擦拭建筑的外墙壁面。吸附装置5包括真空泵51，真空泵51设有进气口511和出气口512，吸盘6上设有两个导气嘴61，两个导气嘴61分别连通于进气口511和出气口512；利用真空泵51抽吸吸盘6内的空气，使得吸盘6能够吸附在建筑外墙的壁面上。

长时间在高空作业的清洁爬壁机器人首先要保证结构的稳定性，然而越是复杂的机械，其稳定性越难保证。因此在本实施例当中，该机器人的两条步行腿2，其中一条步行腿2只负责直线行走的姿态变化，而另一条步行腿2在负责直线行走的姿态变化的同时还负责该机器人的转向姿态调整。在满足基本行走动作调整需求的基础上尽量减少可活动的零部件(即只有一条步行腿2可做出转向姿态调整，而非两条步行腿2都能做出转向姿态调整)，以免长期使用后可活动的零部件发生老化磨损，最终导致该机器人在高空作业时失控坠落。

具体的，其中一条步行腿2的步行小腿4上固设有第一抬腿齿轮41，第一抬腿齿轮41和抬腿转轴7同轴设置，步行大腿3上设有第三驱动装置32，第三驱动装置32的输出轴上设有第二齿轮33，第二齿轮33和第一抬腿齿轮41啮合，转弯转轴8的两端分别固定连接于步行小腿4和吸附装置5。步行大腿3上的第三驱动装置32驱动第二齿轮33转动，第二齿轮33将动力从第一抬腿齿轮41传递到步行小腿4，从而使步行大腿3和步行小腿4发生相对摆动，也就是说，该步行腿2仅负责直线行走的姿态变化。

另一条步行腿2的抬腿转轴7固定连接于步行小腿4，抬腿转轴7转动连接于步行大腿3，抬腿转轴7上转动地设有与其同轴设置的第二抬腿齿轮71，步行小腿4上设有转弯齿轮81，转弯齿轮81同轴连接于转弯转轴8的一端，转弯转轴8的另一端连接于吸附装置5，第三齿轮35啮合于第二抬腿齿轮71。其中，步行大腿3上设有第四驱动装置34，第四驱动装置34的输出轴上设有第三齿轮35，第二抬腿齿轮71啮合于所述转弯齿轮81。第四驱动装置34的输出轴垂直于所述抬腿转轴7，即第四驱动装置34的输出轴长度方向和步行大腿3的长度方向一致，便于第四驱动装置34安装在步行大腿3内。抬腿转轴7和步行大腿3之间设有用于锁止二者相对转动的第一制动装置A，转弯转轴8和步行小腿4之间设有用于锁止二者相对转动的第二制动装置B。第一制动装置A和第二制动装置B可用于在该机器人的第四驱动装置34失控时及时锁定该步行大腿3和步行小腿4的相对转动以及步行小腿4和吸附装置5的相对转动。同时，第一制动装置A、第二制动装置B和第四驱动装置34的相互配合可实现一个驱动装置驱动步行大腿3和步行小腿4的相对转动以及步行小腿4和吸附装置5的相对转动。具体的，当第一制动装置A锁止步行大腿3和步行小腿4的相对转动，第四驱动装置34驱动第三齿轮35转动，第三齿轮35将动力从第二抬腿齿轮71传递到转弯齿轮81，转弯齿轮81通过转弯转轴8驱动吸附装置5相对步行小腿4转动，实现该步行腿2的转向姿态调整；当第二制动装置B锁止步行小腿4和吸附装置5的相对转动，由于转弯转轴8无法相对步行小腿4转动，因此转弯齿轮81以及与其啮合的第二抬腿齿轮71都无法转动，第四驱动装置34驱动第三齿轮35转动时，第三齿轮35和第二抬腿齿轮71的啮合关系会引起步行大腿3和步行小腿4的相对转动。优选的，第一制动装置A和第二制动装置B均为电磁制动器，电磁制动器相较于传统的齿轮锁止机构在结构上更加紧凑，适合安设在此类追求体积小、重量轻的清洁爬壁机器人上。

综上所述，本实用新型的清洁爬壁机器人设置有两条步行腿以及清洁装置，其步行腿通过吸附装置吸附在高层建筑的壁面上，以步行的方式行走于建筑的外墙壁面，并使用清洁转盘对建筑外墙和窗户进行清洁；该机器人可代替人力清洁高层建筑的外墙和窗户，而且其步行腿能够提供足够的越障能力，使其能在特殊结构的建筑壁面行走。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种清洁爬壁机器人，其特征在于，包括清洁装置和两条平行设置的步行腿，所述步行腿包括依次排布的步行大腿、步行小腿、吸附装置和吸盘，两条所述步行大腿通过腰部转轴转动连接，所述步行大腿通过抬腿转轴转动连接于所述步行小腿，所述抬腿转轴垂直于所述步行腿的长度方向，所述步行小腿通过转弯转轴转动连接于所述吸附装置的一端，所述转弯转轴平行于所述步行腿的长度方向，所述吸附装置的另一端和所述吸盘固定连接，所述吸附装置可通过所述吸盘吸附在建筑的壁面上；所述清洁装置包括连接臂和清洁转盘，所述连接臂的一端连接于所述腰部转轴，另一端连接于所述清洁转盘。

2.根据权利要求1所述的清洁爬壁机器人，其特征在于，所述腰部转轴的一端固定连接于其中一个所述步行大腿，所述腰部转轴的另一端转动连接于另一个所述步行大腿，转动连接于所述腰部转轴的所述步行大腿上设有与所述腰部转轴同轴设置的摆腿齿轮，所述腰部转轴的中部设有第一驱动装置，所述第一驱动装置的输出轴上设有第一齿轮，所述第一齿轮和摆腿齿轮啮合。

3.根据权利要求1所述的清洁爬壁机器人，其特征在于，所述连接臂连接有所述清洁转盘的一端设有第二驱动装置，所述第二驱动装置的输出轴连接于所述清洁转盘的中心。

4.根据权利要求1所述的清洁爬壁机器人，其特征在于，所述步行小腿上固设有第一抬腿齿轮，所述第一抬腿齿轮和抬腿转轴同轴设置，所述步行大腿上设有第三驱动装置，所述第三驱动装置的输出轴上设有第二齿轮，所述第二齿轮和第一抬腿齿轮啮合；所述转弯转轴的两端分别固定连接于所述步行小腿和吸附装置。

5.根据权利要求1所述的清洁爬壁机器人，其特征在于，所述吸附装置包括真空泵，所述真空泵设有进气口和出气口，所述吸盘上设有两个导气嘴，两个所述导气嘴分别连通于所述进气口和出气口。

6.根据权利要求1所述的清洁爬壁机器人，其特征在于，所述抬腿转轴固定连接于所述步行小腿，所述抬腿转轴转动连接于所述步行大腿，所述抬腿转轴上转动地设有与其同轴设置的第二抬腿齿轮，所述步行小腿上设有转弯齿轮，所述转弯齿轮同轴连接于所述转弯转轴的一端，所述转弯转轴的另一端连接于所述吸附装置，所述第三齿轮啮合于所述第二抬腿齿轮；所述步行大腿上设有第四驱动装置，所述第四驱动装置的输出轴上设有第三齿轮，所述第二抬腿齿轮啮合于所述转弯齿轮；所述抬腿转轴和步行大腿之间设有用于锁止二者相对转动的第一制动装置，所述转弯转轴和步行小腿之间设有用于锁止二者相对转动的第二制动装置。

7.根据权利要求6所述的清洁爬壁机器人，其特征在于，所述第一制动装置和第二制动装置均为电磁制动器。

8.根据权利要求6所述的清洁爬壁机器人，其特征在于，所述第四驱动装置的输出轴垂直于所述抬腿转轴。