CN211723021U - 一种蜘蛛高空清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种蜘蛛高空清洁机器人，包括：机器人本体、清洁装置、电源装置和控制系统。清洁装置设置在机器人本体一侧端头，电源装置设置在机器人本体上，控制系统设置在机器人本体上。本实用新型避免了人工作业中人员伤亡情况的发生，由于无需预设楼顶轨道和吊索装置，能够节约高层建筑的清洗成本，极大提高了高空清洁作业的清洗效率。

Description

一种蜘蛛高空清洁机器人

技术领域

本实用新型涉及清洁机器人技术领域，特别涉及一种蜘蛛高空清洁机器人。

背景技术

随着城市的快速发展，一座座高楼大厦在各大城市拔地而起，为了维护城市里这道光鲜亮丽的风景线，需要定期清洗维护玻璃幕墙，因此产生出繁重的幕墙清洗任务。

目前，国内外清洗建筑物玻璃幕墙有3种常见的方法：第一种，用安全绳吊挂清洁工在玻璃幕墙表面进行作业，因不可控因素较多，危险系数较大；第二种，利用楼顶轨道和升降台搭载清洁工对玻璃幕墙进行清洗，与第一种方法相似，安全系数不高，且成本较高；第三种，利用预先安装好的楼顶轨道和吊索装置，让擦窗机自动清洗玻璃幕墙，此种方法不仅成本高，而且需预先在设计建筑时，就将擦窗装置考虑进去，在应用上限制性较大。

实用新型内容

本实用新型提供一种蜘蛛高空清洁机器人，可以实现在高空仿蜘蛛爬行步态，灵活地上下左右移动擦洗建筑物玻璃幕墙，避免了人工作业的危险；同时也解决了用现有的擦窗机需要预设楼顶轨道和吊索的问题，只需在高层建筑物楼顶放置卷扬机配合使用，节约了经济成本。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种蜘蛛高空清洁机器人，包括：机器人本体、清洁装置、电源装置和控制系统；所述清洁装置设置在所述机器人本体一侧端头；所述电源装置设置在所述机器人本体上；所述控制系统设置在所述机器人本体上。

更优地，还包括保护装置，所述保护装置设置在所述机器人本体上；所述保护装置包括：真空泵、真空吸盘和用于连接所述真空吸盘与所述机器人本体的连接机构；所述真空泵和所述真空吸盘连接。

更优地，所述连接机构包括：连杆和绳索；所述绳索与所述真空吸盘连接，并通过所述连杆与所述机器人本体连接。

更优地，所述机器人本体包括：机架、直线轴承导轨组和支撑吸附机构；所述直线轴承导轨组与所述机架连接；所述支撑吸附机构与所述直线轴承导轨组连接，且分布在所述机架外周。

更优地，所述机架包括：第一机架和第二机架，所述第一机架和所述第二机架连接。

更优地，所述直线轴承导轨组包括：第一直线轴承导轨、第二直线轴承导轨、第一直线电机和第二直线电机；所述第一直线轴承导轨与所述第一机架连接；所述第二直线轴承导轨与所述第二机架连接；所述第一直线电机安装在所述第一直线轴承导轨上；所述第二直线电机安装在所述第二直线轴承导轨上。

更优地，所述支撑吸附机构包括：支撑腿组和设置在所述支撑腿组上的吸盘组。

更优地，所述支撑腿组包括：第一支撑腿组和第二支撑腿组；所述第一支撑腿组与所述第一直线电机连接；所述第二支撑腿组与所述第二直线电机连接；所述第一支撑腿组和所述第二支撑腿组分别包括4个支撑腿。

更优地，所述吸盘组包括：第一吸盘组和第二吸盘组；所述第一吸盘组与所述第一支撑腿组适配安装；所述第二吸盘组与所述第二支撑腿组适配安装；所述第一吸盘组和所述第二吸盘组分别包括4个吸盘。

更优地，所述清洁装置包括：清洁刷、水箱、高压喷头组和清洁驱动气缸组；所述高压喷头组分别与所述水箱及所述清洁刷连接，所述清洁驱动气缸组与所述清洁刷连接。

本实用新型由于采用上述技术方案，使之与现有技术相比具有的积极效果是：通过仿生蜘蛛步态行进的方式，蜘蛛高空清洁机器人采用8个支撑腿及适配安装在8个支撑腿上的8个吸盘。当移动时，可以保证至少有4个支撑腿通过吸盘吸附在玻璃幕墙表面，确保了高空作业的稳定性，能够实现灵活移动、自动清洁的效果，有效避免了清洗作业中人员伤亡情况的发生。

此外，无需在建筑物上预设楼顶轨道和吊索装置，节约了经济成本。使用时，只需与放置在建筑物顶的卷扬机配合即可，广泛适用各种城市的高层建筑物。

附图说明

图1为本实用新型实施例结构图；

图2为本实用新型实施例的工作流程图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、机架，11、第一机架，12、第二机架，2、直线轴承导轨组，21、第一直线轴承导轨组，22、第二直线轴承导轨组，3、支撑吸附机构，4、支撑腿，5、吸盘，6、清洁刷，7、高压喷头组，8、清洁驱动气缸组。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“中心”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供了一种蜘蛛高空清洁机器人，包括：机器人本体、清洁装置、电源装置和控制系统；所述清洁装置设置在所述机器人本体一侧端头；所述电源装置设置在所述机器人本体上；所述控制系统设置在所述机器人本体上。

为避免蜘蛛高空清洁机器人运行时对墙体吸附失灵从高空坠落，本实用新型还包括保护装置，所述保护装置设置在所述机器人本体靠近玻璃幕墙一侧。所述保护装置包括：真空泵、真空吸盘和用于连接所述真空吸盘与所述机器人本体的连接机构；所述真空泵和所述真空吸盘连接。通过真空泵使真空吸盘吸附在已清洁过的玻璃幕墙表面，当真空吸盘完全固定后，才会移动到下一块玻璃进行清洁。

为了进一步保证蜘蛛高空清洁机器人在移动时的稳定性，所述连接机构包括：连杆和绳索；所述绳索与所述真空吸盘连接，并通过所述连杆与所述机器人本体连接。即使在移动过程中因真空吸盘吸附不稳发生坠落，也可以配合放置在建筑物顶的卷扬机，通过收拉绳索重新回到高空建筑物表面，通过重力感应完成定位，对玻璃周围墙体进行吸附，继续作业。

为了使蜘蛛高空清洁机器人能够仿蜘蛛步态在高空自由移动，如图1所示，所述机器人本体包括：机架1、直线轴承导轨组2和支撑吸附机构3；所述直线轴承导轨组2与所述机架1连接；所述支撑吸附机构3与所述直线轴承导轨组2连接，且分布在所述机架1外周。

如图1所示，在一个更优选的实施例中，所述机架包括：第一机架11和第二机架12，所述第一机架11和所述第二机架12连接。具体的，所述第一机架设置在远离玻璃幕墙的方向，所述第二机架设置在靠近玻璃幕墙的方向。

如图1所示，在一个更优选的实施例中，所述直线轴承导轨组2包括：第一直线轴承导轨21、第二直线轴承导轨22、第一直线电机和第二直线电机；所述第一直线轴承导轨21与所述第一机架11连接；所述第二直线轴承导轨22与所述第二机架12连接；所述第一直线电机安装在所述第一直线轴承导轨21上；所述第二直线电机安装在所述第二直线轴承导轨22上。

在一个更优选的实施例中，所述支撑吸附机构3包括：支撑腿组和设置在所述支撑腿组上的吸盘组。

在一个更优选的实施例中，所述支撑腿组包括：第一支撑腿组和第二支撑腿组；所述第一支撑腿组与所述第一直线电机连接；所述第二支撑腿组与所述第二直线电机连接；所述第一支撑腿组和所述第二支撑腿组分别包括4个支撑腿4。

在一个更优选的实施例中，所述吸盘组包括：第一吸盘组和第二吸盘组；所述第一吸盘组与所述第一支撑腿组适配安装；所述第二吸盘组与所述第二支撑腿组适配安装；所述第一吸盘组和所述第二吸盘组分别包括4个吸盘5。

如图1所示，在一个更优选的实施例中，所述清洁装置包括：清洁刷6、水箱(图中未示出)、高压喷头组7和清洁驱动气缸组8；所述高压喷头组7分别与所述水箱及所述清洁刷6连接，所述清洁驱动气缸组8与所述清洁刷6连接。具体的，喷射清洁工作开始前，先由高层建筑室内人员在清水中加入适量清洗剂，配比成清洗液倒入水箱中。为了避免携带过重的清洗液加重自重，水箱可以设计的小一些，每加1次清洗液完成1块玻璃的清洁作业，减小了坠落的可能。

在一个更优选的实施例中，所述清洁刷6为柔性清洁刷。

在一个更优选的实施例中，所述电源装置包括：充电电池和/或太阳能电池板。具体的，所述电源装置设置在蜘蛛高空清洁机器人远离玻璃幕墙一侧的本体上。为了减轻自重，所述充电电池设计的尽量小一些，配合所述太阳能电池板共同给机器人供电。在不影响蜘蛛高空清洁机器人移动的前提下，所述太阳能电池板尺寸应尽可能大。

在一个更优选的实施例中，所述控制系统包括：单片机和/或无线遥控模块。具体的，蜘蛛高空清洁机器人可以单独采用单片机控制，按照预设程序自动执行操作；也可以单独采用无线遥控模块进行远程人工实时操作。当同时采用单片机控制并配合无线遥控模块时，效果最佳。正常情况下，会按照预设程序自动执行操作，遇到特殊情况时，可以切换到手动控制模式，人为调整行进节奏，确保达到最佳的清洁效果。

如图2所示，蜘蛛高空清洁机器人的工作流程如下：

当监测周围状态正常时，开始启动初始化程序，首先第一吸盘组在第一直线电机的作用下向下滑落，4条支撑腿4带动4个吸盘5吸附在玻璃幕墙上，紧接着第二吸盘组在第二直线电机的作用下向下滑落，4条支撑腿4带动4个吸盘5吸附在玻璃幕墙上。当蜘蛛高空清洁机器人的8条支撑腿4全部吸附在玻璃幕墙上后，进入清洗程序，清洗液由高压喷头组7喷射在柔性清洁刷6表面，柔性清洁刷6在清洁驱动气缸组8的作用下来回刮洗玻璃表面。若单独采用单片机控制，则可以在单片机程序内设定刮洗时间，例如20秒；若单独采用无线遥控模块进行远程人工实时操作，则通过肉眼和经验判断清洗的状态。当清洗完第一块玻璃时，启动真空泵，真空吸盘吸附在玻璃表面。

当清洗程序执行完成后，控制系统判断蜘蛛高空清洁机器人是否到达地面，若没有到达地面，则重复以上步骤进行清洗。当清洗完下一块玻璃时，蜘蛛高空清洁机器人会自行关闭真空泵，收回真空吸盘，重新对刚清洁完的玻璃进行吸附。在此过程中，蜘蛛高空清洁机器人的支撑腿4是牢牢抓住墙体表面且不会移动的，既可保证机器人不会因距离真空吸盘过远导致在坠落时因巨大的势能而损坏，也可保证支撑吸附机构和保护装置始终有一项是稳定的。若已经到达地面，蜘蛛高空清洁机器人会自行关闭真空泵，收回真空吸盘，配合设置在高层建筑物楼顶的卷扬机，通过连杆和绳索将机器人重新拉回到建筑物表面，通过重力感应完成定位。此时，第一吸盘组在第一直线轴承导轨的作用下向左或右水平移动，4条支撑腿4带动4个吸盘5吸附在玻璃幕墙上，紧接着第二吸盘组在第二直线轴承导轨的作用下向左或右水平移动，4条支撑腿4带动4个吸盘5吸附在玻璃幕墙上。随后，蜘蛛高空清洁机器人开启复位程序并初始化，重复上述清洁流程直至彻底将玻璃幕墙清洗干净。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种蜘蛛高空清洁机器人，其特征在于：包括：机器人本体、清洁装置、电源装置和控制系统；所述清洁装置设置在所述机器人本体一侧端头；所述电源装置设置在所述机器人本体上；所述控制系统设置在所述机器人本体上；还包括保护装置，所述保护装置设置在所述机器人本体上；所述保护装置包括：真空泵、真空吸盘和用于连接所述真空吸盘与所述机器人本体的连接机构；所述真空泵和所述真空吸盘连接；所述连接机构包括：连杆和绳索；所述绳索与所述真空吸盘连接，并通过所述连杆与所述机器人本体连接。

2.根据权利要求1所述的蜘蛛高空清洁机器人，其特征在于：所述机器人本体包括：机架(1)、直线轴承导轨组(2)和支撑吸附机构(3)；所述直线轴承导轨组(2)与所述机架(1)连接；所述支撑吸附机构(3)与所述直线轴承导轨组(2)连接，且分布在所述机架(1)外周。

3.根据权利要求2所述的蜘蛛高空清洁机器人，其特征在于：所述机架(1)包括：第一机架(11)和第二机架(12)，所述第一机架(11)和所述第二机架(12)连接。

4.根据权利要求3所述的蜘蛛高空清洁机器人，其特征在于：所述直线轴承导轨组(2)包括：第一直线轴承导轨(21)、第二直线轴承导轨(22)、第一直线电机和第二直线电机；所述第一直线轴承导轨(21)与所述第一机架(11)连接；所述第二直线轴承导轨(22)与所述第二机架(12)连接；所述第一直线电机安装在所述第一直线轴承导轨(21)上；所述第二直线电机安装在所述第二直线轴承导轨(22)上。

5.根据权利要求4所述的蜘蛛高空清洁机器人，其特征在于：所述支撑吸附机构(3)包括：支撑腿组和设置在所述支撑腿组上的吸盘组。

6.根据权利要求5所述的蜘蛛高空清洁机器人，其特征在于：所述支撑腿组包括：第一支撑腿组和第二支撑腿组；所述第一支撑腿组与所述第一直线电机连接；所述第二支撑腿组与所述第二直线电机连接；所述第一支撑腿组和所述第二支撑腿组分别包括若干个支撑腿(4)。

7.根据权利要求6所述的蜘蛛高空清洁机器人，其特征在于：所述吸盘组包括：第一吸盘组和第二吸盘组；所述第一吸盘组与所述第一支撑腿组适配安装；所述第二吸盘组与若干个吸盘(5)。

8.根据权利要求1所述的蜘蛛高空清洁机器人，其特征在于：所述清洁装置包括：清洁刷(6)、水箱、高压喷头组(7)和清洁驱动气缸组(8)；所述高压喷头组(7)分别与所述水箱及所述清洁刷(6)连接，所述清洁驱动气缸组(8)与所述清洁刷(6)连接。

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