CN210697462U - 无死角双向自动擦窗机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无死角双向自动擦窗机器人，包括：机架组件，包括机架、连接于机架两端的两个丝杆支架、两端分别固定于两个丝杆支架上的丝杆、两端分别固定于两个丝杆支架上且与丝杆平行的光杆以及设于丝杆一端与丝杆支架之间的传动齿轮；驱动组件，包括两个固定于机架底部的涡轮、分别设于两个涡轮下方的旋转吸盘、分别套于两个旋转吸盘外的涡轮套圈、设于两个涡轮套圈之间的两根第一蜗杆和连接于第一蜗杆端部的第一电机；清洁组件，包括底部通过丝杆螺母穿有丝杆并通过光杆套筒穿有光杆的支撑架、设置于支撑架顶部的两个小丝杆电机、套设于小丝杆电机转轴上的支撑旋转副、通过支撑旋转副与支撑架连接的移动块以及固定于移动块底部的清洁刷。

Description

无死角双向自动擦窗机器人

技术领域

本实用新型属于智能家居领域，具体涉及一种无死角双向自动擦窗机器人。

背景技术

智能家居近两年发展火热，作为其重要组成部分的智能服务机器人也不甘示弱，伴随着计算机技术的迅速发展智能控制技术的不断成熟，人们对机器人的智能化水平、人性化设计和工作效率等的要求也越来越高，同时智能服务机器人产业在近年来也陆续被写入国家发展战略。2006年，发展智能服务机器人被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006一2020年)》；2012年，我国出台《智能制造科技发展“十二五”专项规划》和《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》，足见我国对智能服务机器人行业发展的重视。

在智能机器人如火如荼得发展过程中，目前具有一定的智能化程度的机器人也成为研究热点之一，智能机器人系统的研究在发达国家受到广泛的关注，许多高科技应用领域，以及实际生产实践中的特殊应用环境的强烈需求更成为它不断发展的强劲动力。

近年来，都市中的高层建筑越来越多，目前对高层建筑的玻璃窗的清洗工作主要还是由清洗工人搭乘吊篮完成的，传统的人工清洗方式既危险，效率又低且成本高，但如果自己清洗的话不仅有危险而且费时费力，况且现在更多的人们希望从繁琐的目常事务中解放出来，因此迫切需要一种设备协助甚至替代人来完成玻璃的清洗工作。

国外(尤其是日本)对机器人的研究较为发达，对机器人的研究实力雄厚，在许多领域值得我们学习。国内虽然起步较晚，但是也已经有了相对成熟的东西，北京航空航天大学机器人研究所研制的用于清洗国家大剧院玻璃幕墙的样机，该机器人工作在国家大剧院的场景，其由攀爬机构、俯仰调节机构、移动机构和清洗机构等部分构成，总长约3m，高0.5m，宽1m，整个机身主体由铝型材搭建而成，不仅强度高而且相对重量也轻了许多，其在工作过程中把安装在建筑物上的滑动导杆作为中介，成功避免了机器人对建筑物的直接抓取所可能带来的损伤以及其他不安全因素。

现在国内针对擦窗机的行走装置、辅助装置和保护装置等部分研究已经比较深入，在众多研发人员的不懈努力下，关于擦窗机器人的辅助行走、控制系统的研究、折叠臂等一系列的研究已经得到很大的进步。

目前智能擦窗机器人主要分为两类。第一类真空吸盘吸附双层真空吸盘，通过内部的真空泵抽掉底部空气，形成一定的真空环境，从而使擦窗机器人能够吸附在玻璃上。此种吸附原理对介质的要求比较高，需要玻璃表面平整、无明显的凸起障碍物，且只限于在玻璃表面使用。第二类.风机吸附式的擦窗机器人通过内部的风机，形成内外的气压差，从而吸附在玻璃上。此种吸附原理对介质的要求稍微宽一些，只要介质表面平整就可以(除了玻璃表面，像带有贴纸的玻璃、磨砂玻璃、大理石介质的墙面、瓷砖等都可以吸附)。擦窗机器人的工作原理主要是结合安全设计可让机器完全吸附于玻璃表面自由行。机器人通过单片机的编码控制除了会规则路径、侦测窗框、自动清洁窗户，并可透过手动遥控模式，让操控机器更方便，另搭配可替换的清洁布让清洁玻璃成了轻松又有趣的事。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种无死角双向自动擦窗机器人。

本实用新型提供了一种无死角双向自动擦窗机器人，具有这样的特征，包括：机架组件，包括机架、连接于机架两端的两个丝杆支架、两端分别固定于两个丝杆支架上的丝杆、两端分别固定于两个丝杆支架上且与丝杆平行的光杆以及设置于丝杆一端与丝杆支架之间的传动齿轮；驱动组件，包括两个固定于机架底部的蜗轮、分别设置于两个蜗轮下方的旋转吸盘、分别套设于两个旋转吸盘外的蜗轮套圈、设置于两个蜗轮套圈之间的两根第一蜗杆以及连接于第一蜗杆端部的第一电机；以及清洁组件，包括底部通过丝杆螺母穿有丝杆并通过光杆套筒穿过有光杆的支撑架、通过定位销定位于支撑架顶部两端的两个小丝杆电机、套设于小丝杆电机的转轴上的支撑旋转副、通过支撑旋转副与支撑架连接的移动块以及固定于移动块底部的清洁刷，其中，蜗轮旁设置有第二蜗杆，该第二蜗杆的端部连接有第二电机，丝杆与光杆之间设置有固定于机架端部的电机座，该电机座上固定有第三电机。

在本实用新型提供的无死角双向自动擦窗机器人中，还可以具有这样的特征：其中，丝杆与丝杆支架之间通过轴承固定于丝杆支架上的丝杆固定孔内。

在本实用新型提供的无死角双向自动擦窗机器人中，还可以具有这样的特征：其中，光杆与丝杆支架之间通过轴承固定于丝杆支架上的光杆固定孔内。

在本实用新型提供的无死角双向自动擦窗机器人中，还可以具有这样的特征：其中，机架底部还固定有用于安装第一电机和第二电机的电机支架。

在本实用新型提供的无死角双向自动擦窗机器人中，还可以具有这样的特征：其中，传动齿轮由啮合的大齿轮和小齿轮组成，大齿轮穿过丝杆，套设于丝杆的端部，小齿轮穿过第三电机的转轴，套设于该转轴上。

在本实用新型提供的无死角双向自动擦窗机器人中，还可以具有这样的特征：其中，支撑架的底部固定有两个套筒，两个套筒内分别设置有丝杆螺母和光杆套筒。

实用新型的作用与效果

根据本实用新型的无死角双向自动擦窗机器人，因为具有机架组件、驱动组件以及清洁组件，所以能够依靠吸盘吸附原理、蜗杆传动原理、丝杆螺母传动原理对齿轮、齿条等基础机械结构进行组合、拼装，另外，还能够配合各种传感器对外界参数进行测量，并使用单片机对电机进行控制，从而得到一个在不产生机构间干涉条件下，能够完成对窗户的无死角的清洁工作，并且能够调整其清洁组件进行反向运动，使得机器人能够实现双向工作的设计要求，有效提升机器人在实际工作时的工作效率。

因此，本实用新型的无死角双向自动擦窗机器人能够解决现有擦窗机器人在工作时由于设计原理上的不足或者其他因素影响而造成的清理死角较大，不能完全覆盖的窗户玻璃的边缘以及角落等较难清理的死角区域，从而导致在擦窗时的清理不彻底，死角区域过大等一系列问题。还能够解决现有的擦窗机器人仅能单向进行清洁工作，而不能实现将清洁机构进行反转，工作效率比较低下的问题，从而实现双向工作的效果并提高工作效率。

附图说明

图1是本实用新型的实施例中无死角双向自动擦窗机器人的结构示意图；

图2是本实用新型的实施例中无死角双向自动擦窗机器人的机架组件的结构示意图；

图3是本实用新型的实施例中无死角双向自动擦窗机器人的机架组件爆炸示意图；

图4是本实用新型的实施例中无死角双向自动擦窗机器人的驱动组件的结构示意图；

图5是本实用新型的实施例中无死角双向自动擦窗机器人的驱动组件的爆炸示意图；

图6是本实用新型的实施例中无死角双向自动擦窗机器人的清洁组件的结构示意图；

图7是本实用新型的实施例中无死角双向自动擦窗机器人的清洁组件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本实用新型作具体阐述。

实施例：

本实施例的一种无死角双向自动擦窗机器人100，包括机架组件10、驱动组件20以及清洁组件30。

机架组件10包括机架11、连接于机架11两端的两个丝杆支架12、两端分别固定于两个丝杆支架12上的丝杆13、两端分别固定于两个丝杆支架12上且与丝杆13平行的光杆14以及设置于丝杆13一端与丝杆支架12之间的传动齿轮15。

丝杆13与光杆14之间设置有固定于机架11端部的电机座16，该电机座16上固定有第三电机17。

丝杆13与丝杆支架12之间通过轴承111固定于丝杆支架12上的丝杆固定孔18内，光杆14与丝杆支架13之间通过轴承111固定于丝杆支架上的光杆固定孔19内。

机架11底部还固定有用于安装第一电机25和第二电机27的电机支架110。

传动齿轮15由啮合的大齿轮和小齿轮组成，大齿轮穿过丝杆13，套设于丝杆13的端部，小齿轮穿过第三电机17的转轴，套设于该转轴上。

当第三电机17工作后，转轴转动后带动小齿轮转动的同时带动大齿轮转动，进而将第三电机17的输出转矩传递到丝杆13使得丝杆13转动，从而带动清洁组件30实现往复直线运动。

驱动组件20包括两个固定于机架11底部的蜗轮21、分别设置于两个蜗轮21下方的旋转吸盘22、分别套设于两个旋转吸盘22外的蜗轮套圈23、设置于两个蜗轮套圈23之间的两根第一蜗杆24以及连接于第一蜗杆24端部的第一电机25。

蜗轮21旁设置有第二蜗杆26，该第二蜗杆26的端部连接有第二电机27。

两个旋转吸盘22均为转动式吸盘，能够通过顺时针或逆时针转动吸盘边缘来实现吸盘的吸附和脱离，其转动通过使用第一电机25和第二电机27的转动带动第一蜗杆24和第二蜗杆26转动，从而带动两个蜗轮21实现慢速驱动两个旋转吸盘22的转动，进而达到吸附或脱离的效果。

第一电机25和第二电机27的正反转以及停止均使用单片机进行控制，能够调节蜗轮21的转动状态和旋转吸盘22的吸附状态，使得机器人100绕着某一旋转吸盘22的轴线进行旋转，旋转一定角度后使用另一个旋转吸盘22吸附，再绕着该旋转吸盘22进行旋转，从而达到控制机器人100的直线运动或转弯等运动轨迹。

清洁组件30包括底部通过丝杆螺母36穿有丝杆13并通过光杆套筒37穿过有光杆14的支撑架31、通过定位销38定位于支撑架31顶部两端的两个小丝杆电机32、套设于小丝杆电机32的转轴上的支撑旋转副33、通过支撑旋转副33与支撑架31连接的移动块34以及固定于移动块34底部的清洁刷35。

支撑架31的底部固定有两个套筒，两个套筒分别设置有内丝杆螺母36和光杆套筒37。

本实用新型的无死角双向自动擦窗机器人的工作过程如下：

本实用新型的无死角双向自动擦窗机器人100在工作时，首先使用红外传感器等传感器来检测机器人100与窗户玻璃面的边缘的距离，通过单片机控制的方式来自动调整各个电机的工作状态。另外，使用单片机控制第一电机25和第二电机27的正反转以及停止，调节蜗轮21转动状态和旋转吸盘22的吸附状态，使得机器人100绕着某一旋转吸盘22的轴线进行旋转，旋转一定角度后使用另一旋转吸盘22吸附，再绕着该旋转吸盘22进行旋转，从而达到控制机器人100直线运动或转弯等运动轨迹，据此控制机器人100的避障、转向等功能，同时能够观测到窗户玻璃的边缘，并进行智能控制，实现对边缘以及死角位置的清洁工作。

然后，使用单片机控制第三电机17正反转驱动丝杆螺母36，且通过大齿轮与小齿轮之间的啮合传动将第三电机17的输出转矩传递到丝杆13，从而带动丝杆13转动，并且转化为丝杆螺母36的往复直线运动，同时使用一根光杆14进行平衡，带动机架组件10驱动清洁组件30能够以固定在机架11上面的光杆14进行直线运动从而达到擦窗时的死角往复清洁工作。

接着，使用小丝杆电机32驱动移动块34进行直线运动，将固定在丝杆13以及光杆14上方的移动块34左右两端的清洁刷35绕着其旋转中心转动一定角度，使其达到某一个特定的位置，并保持其为工作状态，然后驱动机器人100进行往复工作，其中，驱动移动块34进行直线运动的部件还可以选用小型电磁铁开关。

最后，使用小丝杆电机32驱动移动块34进行收缩，将清洁刷35绕着其旋转轴线进行旋转，从而将其收缩到机器人100的两端。

实施例的作用与效果

根据本实施例的无死角双向自动擦窗机器人，因为具有机架组件、驱动组件以及清洁组件，所以能够依靠丝杆螺母传动原理、吸盘吸附原理、蜗杆传动原理对齿轮、齿条等基础机械结构进行组合、拼装，另外，还能够配合各种传感器对所需参数进行测量，并使用单片机对电机进行控制，从而得到一个在不产生机构间干涉条件下，完成对窗户的无死角的清洁工作，并且能够调整其清洁组件进行反向运动，使得机器人能够实现双向工作的设计要求，有效提升机器人在实际工作时的工作效率。

另外，本实施例的无死角双向自动擦窗机器人的移动块能够进行伸缩，所以能够减小其在非工作状态下，或者是在运输过程中的包装过大，或者是占地空间过大的缺陷，保证产品具有实际的发展前景以及客户使用时的用户体验。

因此，本实施例的无死角双向自动擦窗机器人能够解决现有擦窗机器人在工作时由于设计原理上的不足或者其他因素影响而造成的清理死角较大，不能完全覆盖的窗户玻璃的边缘以及角落等较难清理的死角区域，从而导致在擦窗时的清理不彻底，死角区域过大等一系列问题。还能够解决现有的擦窗机器人仅能单向进行清洁工作，而不能实现将清洁机构进行反转，工作效率比较低下的问题，从而实现双向工作的效果并提高工作效率。

上述实施方式为本实用新型的优选案例，并不用来限制本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种无死角双向自动擦窗机器人，其特征在于，包括：

机架组件，包括机架、连接于所述机架两端的两个丝杆支架、两端分别固定于所述两个丝杆支架上的丝杆、两端分别固定于所述两个丝杆支架上且与所述丝杆平行的光杆以及设置于所述丝杆一端与所述丝杆支架之间的传动齿轮；

驱动组件，包括两个固定于所述机架底部的涡轮、分别设置于两个所述涡轮下方的旋转吸盘、分别套设于两个所述旋转吸盘外的涡轮套圈、设置于两个所述涡轮套圈之间的两根第一蜗杆以及连接于所述第一蜗杆端部的第一电机；以及

清洁组件，包括底部通过丝杆螺母穿有所述丝杆并通过光杆套筒穿过有所述光杆的支撑架、通过定位销定位于所述支撑架顶部两端的两个小丝杆电机、套设于所述小丝杆电机的转轴上的支撑旋转副、通过所述支撑旋转副与所述支撑架连接的移动块以及固定于所述移动块底部的清洁刷，

其中，所述涡轮旁设置有第二蜗杆，该第二蜗杆的端部连接有第二电机，

所述丝杆与所述光杆之间设置有固定于所述机架端部的电机座，该电机座上固定有第三电机。

2.根据权利要求1所述的无死角双向自动擦窗机器人，其特征在于：

其中，所述丝杆与所述丝杆支架之间通过轴承固定于所述丝杆支架上的丝杆固定孔内。

3.根据权利要求1所述的无死角双向自动擦窗机器人，其特征在于：

其中，所述光杆与所述丝杆支架之间通过轴承固定于所述丝杆支架上的光杆固定孔内。

4.根据权利要求1所述的无死角双向自动擦窗机器人，其特征在于：

其中，所述机架底部还固定有用于安装所述第一电机和所述第二电机的电机支架。

5.根据权利要求1所述的无死角双向自动擦窗机器人，其特征在于：

其中，所述传动齿轮由啮合的大齿轮和小齿轮组成，

所述大齿轮穿过所述丝杆，套设于所述丝杆的端部，

所述小齿轮穿过所述第三电机的转轴，套设于该转轴上。

6.根据权利要求1所述的无死角双向自动擦窗机器人，其特征在于：

其中，所述支撑架的底部固定有两个套筒，两个所述套筒内分别设置有所述丝杆螺母和所述光杆套筒。

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