CN211933864U - 一种楼梯吸尘机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种楼梯吸尘机器人，整体包括机械传动系统、气压传动系统、吸尘系统、电控系统以及机械外壳。各个系统由PLC控制器控制。机械传动系统由导轨、带轮、齿轮、伺服电机构成，在机器人上下设有红外传感器，当有行人路过时，PLC接收信号使清扫工作的停止。机械外壳选用透明亚克力板轻便影响小，便于观察。该种楼梯吸尘机器人，能在大的高度落差情况下实现越障清扫，且循环工作机制使用起来非常方便，可以缓解高层建筑楼梯清扫的劳动强度，以及小区单元的楼梯公共空间，实用性较好。

Description

一种楼梯吸尘机器人

技术领域

本发明涉及机器人设备技术领域，具体为一种楼梯吸尘机器人。

背景技术

机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受我们人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。楼梯的越障清扫机器人有了长足的发展，但越障机器人受到轮子直径或者外伸机械结构尺寸的限制，所能越过的障碍只是一般的地面的凸起物和一些体积比较小的瓦砾等障碍物，障碍物共同点是上下高度落差不大，否则，机器人就无法实现越障，机器人的通行受到限制。

所以，如何设计一种楼梯吸尘机器人，成为我们当前要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种楼梯吸尘机器人，以解决上述背景技术中提出的对于越障清扫以及上下高度有落差，其实行自主清扫，系统控制，定期清理，以解决楼层较高，人工清扫麻烦，传统成本较高的问题，故设计了一款楼梯吸尘机器人。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种楼梯吸尘机器人，包括各个系统和清扫部件以及机械外壳，所述各个系统机械传动系统、气压传动系统、吸尘系统、电控系统构成，机械传动系统由导轨、带轮、齿轮、伺服电机构成，伺服电机具体选用DC24V～80V供电的交流伺服电机；气压传动系统由电磁换向阀、气缸、空气压缩机以及气压管构成，电磁换向阀具体型号为VT307-6G1-02-F，气缸的具体型号为11_ROD-A；吸尘系统由垃圾收容箱、真空泵、离心旋风通道、机械臂和清扫部件构成，真空泵型号为ITV2091-112，清扫部件底部设有过滤网；电控系统主要由PLC控制，主要控制伺服电机的停止、电磁开关阀开关、继电器的行程与时间，并且在机器人上下设有红外传感器，当有行人路过时，PLC接收信号使清扫工作的停止。机械外壳选用透明亚克力板，轻便影响小，便于观察。

进一步的，所述清扫部件的底部有过滤网，隔离太大物体以免堵塞管道，四周环绕的橡胶壁形成隔离环境，便于吸附灰尘，轴承连接(A09-02)使得清扫部件永久的垂直于楼梯面，便于作业。

进一步的，所述清扫部件底部有万向轮，减少前进中附带的阻力，以及延长的清扫部件，为了增大吸附面积以及楼梯拐角地带。

进一步的，所述机械臂由两部分连接构成，中间为空心部分，其目的是固定吸尘管位置以及减轻负重，方便机器运行。

进一步的，所述机械传动系统，下部分齿轮通过轴承连接伺服电机，齿轮与导轨内部齿槽精密接触，传动精度高，通过连接轴连接内凹圆弧型带轮，两者形成压力紧压导轨，以及导轨凹槽作用，整个装置不在重力下下滑。

进一步的，所述离心旋风通道，在吸尘管吸进的杂质，首先通过离心旋风通道，经过高速旋转，将空气从旋风通道的网孔中排出，其余杂质将掉落至垃圾收容箱里，定期进行清理。

进一步的，所述真空泵内电机高速旋转，使得内外形成压强差，质量较小的物体由高气压区向低气压区域移动的特性，由此吸附原理，对此进行吸尘清扫。

进一步的，所述机械外壳第一层主要是伺服电机和PLC,第二层主要是离心旋风装置和空气压缩机，第三层主要有气压泵、垃圾收容装置和蓄电池，其中第三层是合叶外推型设计，其目的是方便清理垃圾以及蓄电池充电。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种楼梯吸尘机器人，分为各个系统以及清扫部件，使用时将导轨安装在楼梯在扶手上，由于各个系统的分工合作，工作效率较高，自主清扫，系统控制，定期清理，并且解决楼层较高，人工清扫的麻烦，传统成本较高的问题，不仅如此，整体装置安装红外测距传感器，方便行人通行。

附图说明

图1是本发明的外观结构示意图；

图2是本发明机械外壳内部结构示图；

图3是本发明的清扫底部结构示图；

图4是本发明的传动机构示意图一；

图5是本发明的传动机构示意图二；

图6是本发明的传动机构示意图三；

图7是本发明工作原理图一；

图8是本发明工作原理图二。

图中：A01:带轮；A02：导轨；A03:齿轮；A01-01带轮轴承；A02-01连接轴；A03-01齿轮轴承；A04：气压管；A05：气缸；A06：红外测距传感器；A07：吸尘管；A08：光电开关； A09：清扫部件；B01：伺服电机；B02：PLC控制器；B03：电磁换向阀；B04：气压表； B05：离心旋风通道；B06：垃圾收容箱；B07：真空泵；B08：空气压缩机；B09蓄电池； A09-01：机械臂；A09-02：轴承连接；A09-03：支撑板；A09-04：万向轮；A09-05：过滤网；A09-06：橡胶壁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供了一种楼梯吸尘机器人，整体包括机械传动系统、气压传动系统、吸尘系统、电控系统以及机械外壳。各个系统由PLC控制器控制。机械传动系统由导轨、带轮、齿轮、伺服电机构成，伺服电机具体选用DC24V～80V供电的交流伺服电机；气压传动系统由电磁换向阀、气缸、空气压缩机以及气压管构成，电磁换向阀具体型号为VT307-6G1-02-F，气缸的具体型号为11_ROD-A；吸尘系统由垃圾收容箱、真空泵、离心旋风通道、机械臂和清扫部件构成，真空泵型号为ITV2091-112，清扫部件底部设有过滤网；电控系统主要由PLC控制，主要控制伺服电机的停止、电磁开关阀开关、继电器的行程与时间，并且在机器人上下设有红外传感器，当有行人路过时，PLC接收信号使清扫工作的停止。机械外壳选用透明亚克力板轻便影响小，便于观察。该种楼梯吸尘机器人，能在大的高度落差情况下实现越障清扫，且循环工作机制使用起来非常方便，可以缓解高层建筑楼梯清扫的劳动强度，以及小区单元的楼梯公共空间，实用性较好。

进一步的，所述当光电开关判断是否到达楼梯台阶，如果光电开关信号跳变，PLC控制电磁换向阀动作，气缸推动机械臂做往复运动清扫楼梯台阶，如果未感应，继续前行。

进一步的，所述红外测距传感器测试行人进入设定距离，PLC停止对电磁换向阀输出信号，气缸回缩，机械臂收缩紧贴设备，行人距离超出设定值，PLC重新驱动电磁阀工作，开始清扫楼梯。

进一步的，所述当整个设备处于最底层或最高层，PLC控制伺服电机的正反转，开始向相反方向运行。

工作原理：首先，启动开关输入，设备开始运行，真空泵开始运行，吸尘系统开始吸尘作业；PLC输出设定频率信号驱动伺服电机动作，使设备沿导轨运动；光电开关判断是否到达楼梯台阶，如果光电开关信号跳变，PLC控制电磁换向阀动作，气缸推动机械臂做往复运动清扫楼梯台阶，如果未感应，继续前行；红外测距传感器测试行人进入设定距离，PLC停止对电磁换向阀输出信号，气缸回缩，机械臂收缩紧贴设备，行人距离超出设定值，PLC重新驱动电磁阀工作，开始清扫楼梯；当整个设备处于最底层或最高层，PLC控制伺服电机的正反转，开始向相反方向运行。定期清理垃圾收容箱并且定期更换蓄电池，方便机器人工作。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种楼梯吸尘机器人，包括机械传动系统、气压传动系统、吸尘系统、电控系统以及机械外壳，其特征在于：所述机械传动系统由上圆下方内齿型导轨(A02)、带轮(A01)、齿轮(A03)、伺服电机(B01)构成，所述伺服电机(B01)具体选用DC24V ~80V供电的交流伺服电机；所述气压传动系统由电磁开关阀(B03)、气缸(A05)、空气压缩机(B08)构成，所述电磁开关阀(B03)具体型号为VT307-6G1-02-F，气压表(B04)用于检测气缸(A05)内气压状况,所述气缸(A05)的具体型号为11_ROD -A；所述吸尘系统由垃圾收容箱(B09)、真空泵(B07) 、离心旋风通道(B05)、机械臂（A09-01）、清扫部件（A09-03）和过滤网(A09-05)构成，所述真空泵具体型号为ITV2091-112，所述机械臂底部设有过滤网(A09-05)；所述电控系统主要由PLC(B02)控制伺服电机(B01)的停止、电磁开关阀(B03)的转换、继电器的行程与时间，且在机器人上下设有红外传感器(A06)，当有行人路过时PLC(B02)接受红外传感器(A06)的信号完成清扫工作的停止和进行；所述机械外壳选用亚克力板(B06）。

2.根据权利要求1所述的楼梯吸尘机器人，其特征在于：所述机械传动系统中采用上圆下方内齿型导轨(A02)上部与带轮(A01)啮合、下部凹槽与齿轮(A03)啮合，上下轮相辅相成，下轮提供动能，上轮增大摩擦且带轮和齿轮通过连接轴连接，紧压导轨，以及导轨凹槽作用，整个装置不在重力下下滑。

3.根据权利要求1所述的楼梯吸尘机器人，其特征在于：所述气压传动系统中电磁开关阀(B03)控制气缸(A05)推动机械臂沿楼梯台阶面做往复运动作业。

4.根据权利要求1所述的楼梯吸尘机器人，其特征在于：所述机器人面向楼梯的下端设有光电开关，最先当机器人行进中识别楼梯台接收信号传递给PLC (B02)进而控制伺服电机(B01)的运行进行后续的楼梯清扫工作。

Images