CN220167408U - 一种高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人，机器人架体上表面固定有导轨装置，导轨装置上固定有喷涂装置，架体下表面固定有吸盘装置，架体上固定有电源盒，电源盒内设置有电源、导轨电机驱动板和单片机，导轨装置、喷涂装置、吸盘装置、导轨电机驱动板、单片机均与电源电连接，导轨电机驱动板和吸盘装置与单片机电信号连接。本实用新型解决当前高空玻璃幕墙涂层机器人由于需要通过升降车或者楼顶悬臂提升机移动，移动误差大，导致存在喷涂厚度不均匀、不适用于薄层喷涂的问题。

Description

一种高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人

技术领域

本实用新型涉及涂层喷涂机器人技术领域，尤其涉及一种高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人。

背景技术

玻璃幕墙在现代都市建筑物中被广泛应用。在风吹日晒雨淋下，灰尘很容易与雨水结合附着在玻璃表面，严重影响城市容貌和室内用户的感受。为此，玻璃幕墙每年需要频繁进行清洗以保持整洁，多以人工清洁为主，安全隐患大，费用昂贵。随着纳米技术的发展，玻璃自洁涂层受到关注，目前只少量应用于手机、显示器等容易喷涂的领域。具有疏水特性的液体喷涂在玻璃上后可在较长时间内使玻璃具有自洁性能，可以极大降低玻璃幕墙的清洁频率，但喷涂还依赖于人工来完成，限制了该技术的推广。

现阶段的高空涂层喷涂工作的实现方式包括人工喷涂和机器喷涂两种。人工喷涂效率低、人力成本高且高空作业存在安全隐患；疏水涂层的喷涂不同于一般涂料的喷涂，要保证薄膜的厚度均匀以及稳定的喷涂移动速度。目前现有高空喷涂机器多以墙体涂料和油漆的喷涂为主，依靠提升机在提升过程中完成喷涂，移动误差大，喷涂不精确，喷涂厚度不均匀。现有喷头的结构适用于高粘度大流量的油漆涂料的喷涂，而不满足较薄的低粘度水性疏水涂层的喷涂，由于疏水试剂物理和化学特性的不同，其喷嘴口径等方面无法适用于玻璃疏水水性涂层的喷涂。

发明内容

本实用新型提出了一种高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人，其目的在于解决当前高空玻璃幕墙涂层机器人由于需要通过升降车或者楼顶悬臂提升机移动，移动误差大，导致存在喷涂厚度不均匀、不适用于薄层喷涂的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提出一种高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人，所述机器人架体上表面固定有导轨装置，导轨装置上固定有喷涂装置，架体下表面固定有吸盘装置，架体上固定有电源盒，电源盒内设置有电源、导轨电机驱动板和单片机，导轨装置、喷涂装置、吸盘装置、导轨电机驱动板、单片机均与电源电连接，导轨电机驱动板和吸盘装置与单片机电信号连接；

导轨装置包括导轨电机、纵向导轨、横向导轨、纵向导轨滑块、横向导轨滑块、第一同步带和第二同步带，导轨电机分别固定于纵向导轨和横向导轨的前端，并与电源、导轨电机驱动板连接，固定于纵向导轨的导轨电机与第二同步带连接，固定于横向导轨的导轨电机与第一同步带连接，纵向导轨固定于架体的纵向，纵向导轨上通过第二同步带连接纵向导轨滑块，纵向导轨滑块上固定连接横向导轨，横向导轨上通过第一同步带连接横向导轨滑块，横向导轨与两侧纵向导轨形成“工”字形结构，横向导轨滑块上固定安装喷涂装置。

进一步的，所述喷涂装置包括水管、水箱、水泵、水泵电机和喷头，水箱固定在架体上，水箱连通水管一端，水管的另一端连通水泵，水泵连接水泵电机，水泵连接喷头，水泵电机与电源电连接，水泵和喷头固定于横向导轨滑块上。

进一步的，所述喷头的宽度为200mm，垂直配列3个喷口，喷口口径为0.5-0.8mm，之间间距为0.08-0.1m。

进一步的，所述吸盘装置包括真空泵、电气阀、气管和吸盘，真空泵与吸盘通过气管连接，电气阀与真空泵相连接，真空泵和电气阀与电源电连接，电气阀与单片机电信号连接。

进一步的，架体下表面固定连接壳体，壳体覆盖架体。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人喷头的运动由横、纵导轨配合完成。在行程范围内可以进行二维高精度无死角运动，在喷涂过程中，架体四角的吸盘会吸附在玻璃幕墙上，避免机器人因风力等环境因素而产生摇晃，保证喷涂过程的稳定性、喷涂的涂层厚度均匀性。

本实用新型喷涂机器人能够通过楼顶悬臂提升机的作用，在玻璃幕墙表面进行纵向行进，再通过喷涂装置，对玻璃幕墙进行自洁涂层的喷涂，喷涂精确均匀，适用于薄层喷涂。同时通过更换喷涂液体和喷头，还可实现涂层喷涂前的玻璃幕墙表面清洗工作。机器人导轨框架部分尺寸为长1.2m，宽0.8m，在保证整机刚度和行走精度的同时，有效保证喷涂效率。喷头沿导轨运行能够同时兼顾喷涂的图层厚度、均匀性，并合理满足试剂的速干要求，可以高效大面积喷涂，喷涂效率可达210-290m²/h。

附图说明

图1为高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人剖视俯视图；

图2为高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人去掉壳体后的侧视图；

图3为高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人喷头装置结构示意图（1为主视图，2为俯视图）；

图4为高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人导轨（以横向导轨为例）传动结构示意图；

图5为高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人吸盘装置结构示意图。

图中标注：0、壳体，1、架体，2、导轨装置，3、喷涂装置，4，吸盘装置，5、电源盒，6、电源，7、导轨电机驱动板，8、单片机，9、水管，10、水箱，11、铝型材，12、螺栓，13、角码，14、螺母，15、导轨电机，16、纵向导轨，17、横向导轨，18、纵向导轨滑块，19、横向导轨滑块，20、水泵，21、水泵电机，22、喷头，23、真空泵，24、电气阀，25、气管，26、吸盘，27、喷口，28、带轮，29、第一同步带，30、第二同步带。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

如图1至图4所示，一种高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人，所述高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人包括壳体0、架体1、导轨装置2、喷涂装置3、吸盘装置4、电池盒5、电源6、导轨电机驱动板7和单片机8，所述架体1是由铝型材11固定连接形成的长方形框架结构，相邻铝型材11之间通过螺栓12、角码13和螺母14固定连接，并固定于壳体0上。架体1上表面固定有导轨装置2，导轨装置2上固定有喷涂装置3，架体1下表面的四个角上固定有吸盘装置4，壳体0与架体1下表面固定连接并覆盖架体1，电源盒5固定在架体1上，电源盒5内设置有电源6、三个导轨电机驱动板7和单片机8。导轨装置2的导轨电机15、喷涂装置3中的水泵电机21、吸盘装置4中的真空泵23和电气阀24、三个导轨电机驱动板7、单片机8均与电源6电连接，三个导轨电机驱动板7和吸盘装置4中的电气阀24与单片机8电信号连接。

如图1所示，所述壳体0上方的吊环用于与钢丝绳连接，楼顶悬臂提升机通过钢索将机器人提起。壳体0下方的连接孔通过螺栓12、角码13和螺母14，将壳体0和架体1进行连接。

如图1和2所示，所述导轨装置2包括导轨电机15、纵向导轨16（行程为0.6-0.8m）、横向导轨17（行程为1.0-1.2m）、纵向导轨滑块18、横向导轨滑块19、第一同步带29和第二同步带30，导轨电机15分别固定于纵向导轨16和横向导轨17的前端，并与电源6、导轨电机驱动板7连接，固定于纵向导轨16的导轨电机15与第二同步带30连接，固定于横向导轨17的导轨电机15与第一同步带29连接，两个导轨电机15分别通过带动纵向导轨滑块18和横向导轨滑块19运动，传动结构如图4所示，为纵向导轨16和横向导轨17的传动结构示意图（以横向导轨17为例），导轨电机15带动带轮28进行旋转，纵向导轨16的两端、以及横向导轨17的两端分别固定有带轮28，两个导轨电机15的输出轴分别连接纵向导轨16和横向导轨17一端的带轮28，第一同步带29和第二同步带30分别缠绕在对应的两带轮28上，并随带轮28的旋转进行传动运动。纵向导轨16的第二同步带30上固定纵向导轨滑块18，实现带动纵向导轨滑块18的移动；横向导轨17的第一同步带29上固定横向导轨滑块19，横向导轨滑块19随第一同步带29的运动进行横向直线运动。通过同步带的带动能够更精细的控制速度，利于控制涂层的厚度。

纵向导轨16固定于架体1的纵向的铝型材11上，纵向导轨16上通过第二同步带30连接纵向导轨滑块18，纵向导轨滑块18上固定连接横向导轨17，横向导轨17上通过第一同步带29连接横向导轨滑块19，横向导轨17与两侧纵向导轨16形成“工”字形结构。横向导轨滑块19上固定安装喷涂装置3中的水泵20和喷头22。由单片机8编程控制导轨电机驱动板7，导轨电机驱动板7控制导轨电机15使纵向导轨滑块18和横向导轨滑块19分别沿导轨运动并相互配合，使横向导轨滑块19带动喷头22完成二维高精度无死角运动，喷涂效率为210-290m²/h。

如图1和2所示，所述喷涂装置3包括水管9、水箱10、水泵20、水泵电机21和喷头22，水箱10固定在架体1上，水箱10侧方小孔连通水管9一端，水管9为软管，长度满足喷头22与水箱10之间的距离。水管9的另一端连通水泵20，水泵20连接水泵电机21，水泵20由水泵电机21带动工作，为管路内液体提高压力，水泵20连接喷头22，液体由喷头22喷出。水泵电机21与电源6电连接，水泵20和喷头22固定于横向导轨滑块19上并随之运动。

如图3所示，喷头22宽度为200mm，垂直配列3个喷口27，喷口27为直筒型，口径为0.5-0.8mm，之间间距为0.08-0.1m，保证水基玻璃疏水涂层的喷涂厚度在0.2-0.5μm内，平均涂层厚度为0.33μm。本实用新型未设置为广口形喷头，广口形喷头为消防等情况下使用的流量、口径较大的喷头，本例为用于厚度较薄的涂层的喷涂喷头；根据涂层厚度椭圆双高斯和分布模型理论及其动态喷涂和多通道轨迹喷涂理论进行计算，为满足涂层的厚度在0.2-0.5μm范围内，喷口直径为0.5-0.8mm，喷口间距为0.8-1.2m时，涂层厚度曲线的各个峰值之间的差值较小，保证了喷涂均匀。

如图5所示，所述吸盘装置4包括真空泵23、电气阀24、气管25和吸盘26，总共四组固定在架体1下方四个底角位置。真空泵23与吸盘26通过气管25连接，真空泵23将吸盘26内的气体吸出，将机器人稳定吸附在玻璃墙体上。电气阀24与真空泵23相连接，控制真空泵23工作的开始和停止，进而控制吸盘26的吸附和松开。真空泵23和电气阀24与电源6电连接，电气阀24与单片机8电信号连接。

本实用新型通过钢丝绳将楼顶悬臂提升机和壳体0上方的吊环连接，提升机进行机器人的纵向提拉，每升起0.8m距离，吸盘装置4将机器人吸附在玻璃幕墙上，此时喷涂装置3开始工作，水箱中装有液态自洁涂层材料，经泵体的增压后能稳定均匀地喷出。在导轨装置2的带动下，喷头进行1.2m的横向喷涂作业，横向喷涂结束后自动沿纵向导轨移动0.3m进入下一行横向喷涂。经过2-3次横向往复，将导轨行程内覆盖的玻璃完成自洁涂层的喷涂。喷涂完毕后，吸盘装置4松开，提升机再次将机器人提起0.8m，进入下一次循环喷涂。所述一种高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人，在快速安全移动的同时，高效完成了玻璃幕墙自洁涂层的喷涂，为高空玻璃幕墙清洁问题提供了一种新方案，极大降低了玻璃幕墙的人工清洁频率，降低了人工高空作业时的风险。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人，其特征在于：所述机器人架体（1）上表面固定有导轨装置（2），导轨装置（2）上固定有喷涂装置（3），架体（1）下表面固定有吸盘装置（4），架体（1）上固定有电源盒（5），电源盒（5）内设置有电源（6）、导轨电机驱动板（7）和单片机（8），导轨装置（2）、喷涂装置（3）、吸盘装置（4）、导轨电机驱动板（7）、单片机（8）均与电源（6）电连接，导轨电机驱动板（7）和吸盘装置（4）与单片机（8）电信号连接；

导轨装置（2）包括导轨电机（15）、纵向导轨（16）、横向导轨（17）、纵向导轨滑块（18）、横向导轨滑块（19）、第一同步带（29）和第二同步带（30），导轨电机（15）分别固定于纵向导轨（16）和横向导轨（17）的前端，并与电源（6）、导轨电机驱动板（7）连接，固定于纵向导轨（16）的导轨电机（15）与第二同步带（30）连接，固定于横向导轨（17）的导轨电机（15）与第一同步带（29）连接，纵向导轨（16）固定于架体（1）的纵向，纵向导轨（16）上通过第二同步带（30）连接纵向导轨滑块（18），纵向导轨滑块（18）上固定连接横向导轨（17），横向导轨（17）上通过第一同步带（29）连接横向导轨滑块（19），横向导轨（17）与两侧纵向导轨（16）形成“工”字形结构，横向导轨滑块（19）上固定安装喷涂装置（3）。

2.根据权利要求1所述的一种高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人，其特征在于：

所述喷涂装置（3）包括水管（9）、水箱（10）、水泵（20）、水泵电机（21）和喷头（22），水箱（10）固定在架体（1）上，水箱（10）连通水管（9）一端，水管（9）的另一端连通水泵（20），水泵（20）连接水泵电机（21），水泵（20）连接喷头（22），水泵电机（21）与电源（6）电连接，水泵（20）和喷头（22）固定于横向导轨滑块（19）上。

3.根据权利要求2所述的一种高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人，其特征在于：所述喷头（22）的宽度为200mm，垂直配列3个喷口（27），喷口（27）口径为0.5-0.8mm，之间间距为0.08-0.1m。

4.根据权利要求1所述的一种高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人，其特征在于：所述吸盘装置（4）包括真空泵（23）、电气阀（24）、气管（25）和吸盘（26），真空泵（23）与吸盘（26）通过气管（25）连接，电气阀（24）与真空泵（23）相连接，真空泵（23）和电气阀（24）与电源（6）电连接，电气阀（24）与单片机（8）电信号连接。

5.根据权利要求1所述的一种高空玻璃自洁疏水涂层喷涂机器人，其特征在于：架体（1）下表面固定连接壳体（0），壳体（0）覆盖架体（1）。