一種雙吸盤玻璃幕墻清潔機器人制造技術

本發明專利技術提供了一種雙吸盤玻璃幕墻清潔機器人。其特征包括:牽引機構、起升機構、換向機構、動力裝置、清潔裝置、吸附裝置和安全裝置。牽引機構由雙鋼絲繩卷繞和直線導軌機構組成；起升機構由小蝸輪和小蝸桿組成；換向機構由大蝸輪和大蝸桿組成；動力由直流電機提供；清潔裝置由旋轉毛刷和彈簧伸縮機構組成；吸附裝置由吸盤和鼓風機組成；安全裝置由安全環和安全繩組成。該機器人通過吸附裝置吸附于玻璃幕墻表面，利用牽引機構實現前進，同時清潔裝置保持旋轉擦拭，而牽引機構、起升機構和換向機構協同工作可完成前進擦拭、越障和換行。本機器人可實現高空穩定吸附和越障兩大功能，具有清潔效率高、安全可靠和運動精度高的特點。

Glass curtain wall cleaning robot with double suction cups

The invention provides a double suction glass curtain wall cleaning robot. The utility model is characterized in that a traction mechanism, a lifting mechanism, a reversing mechanism, a power device, a cleaning device, an adsorption device and a safety device are included. Traction mechanism is composed of double wire rope winding and a linear guide mechanism; the lifting mechanism is composed of small and small worm worm; reversing mechanism consists of a large and large worm worm; powered by DC motor; cleaning device is composed of a rotary brush and a spring telescopic mechanism; adsorption device by sucker and blower; safety device is composed of a security ring and the safety rope. The robot is adsorbed on the surface of the glass curtain wall by adsorption device, using forward traction mechanism, at the same time cleaning device to keep the rotating wipe, and a traction mechanism, lifting mechanism and steering mechanism of cooperative work can be completed ahead to wipe, climbing and wrap. The robot can achieve two functions of high altitude stability, adsorption and obstacle surmounting. It has the characteristics of high cleaning efficiency, safety and high movement accuracy.

【技術實現步驟摘要】
一種雙吸盤玻璃幕墻清潔機器人
本專利技術涉及智能機器人領域，尤其是涉及一種雙吸盤玻璃幕墻清潔機器人。
技術介紹
經濟的高速發展，使得中國的高層建筑越來越多。在高層建筑中，由于玻璃幕墻美觀時尚，備受青睞。但這種玻璃幕墻很容易因附著灰塵、雨水、鳥類糞便等而變臟，降低建筑物的美感，影響市容市貌。所以，這種高層建筑物需要定時清潔玻璃墻面。高空玻璃外墻的清潔方式主要有人工和機器人兩種方式。國內玻璃外墻的清洗工作主要由人工來完成，由于是室外高空作業，工作環境危險，給工作人員的生命安全帶來很大的威脅，且受到高空影響，效率也比較低，清洗時所耗費成本較高。目前機器人僅能用于家庭單塊玻璃的清潔，可越障的幕墻清潔機器人研究較少，且存在結構復雜，重量大，吸附不穩定，越障能力有限的缺點。目前玻璃清潔機器人的研究有依靠電磁鐵的吸力在玻璃內外兩面同時清潔，如申請號為CN203369855U的中國技術專利，公告日為2014-01-01，記載了一種雙面擦玻璃機器人。其結構為鏡面對稱的兩個擦玻璃機器人子裝置，子裝置的清潔板上有電磁鐵，兩個在玻璃的兩側以吸力固定在玻璃上，此設計雖然可以固定在玻璃墻面上，但是由于玻璃內墻被樓層劃分開，無法自動換行擦拭，且由于外層必須依靠內層才能吸附，使用復雜，且該機器人無法完成越障動作。再如申請號為CN200920283411.0的中國技術專利，公告日為2010-11-03，記載了一種由清潔機構、壁面吸附機構、機器人越障機構、機器人支援系統和GPS位姿跟蹤控制系統構成的高層建筑外壁面清潔機器人，該機器人的行走越障機構為飛行器，由于機器人在高空作業，靠吸附裝置與壁面接觸，飛行器頻繁越障后下落吸附會造成工作不穩定，一旦墜落將造成嚴重事故。而且對飛行器的控制要求比較高。
技術實現思路
為了解決
技術介紹
中提到的諸多問題，本專利技術提供一種可實現高空穩定吸附、結構緊湊、重量輕、清潔效率高、安全可靠和運動精度高的可越障的玻璃幕墻清潔機器人。為了實現上述目的，本專利技術為一種可完整清潔存在寬高為150mm×150mm障礙的高樓壁面清潔機器人。其主要結構包括：吸附裝置為兩個吸盤和鼓風機；牽引機構，卷繞盤處安裝有直流電機，通過電機控制雙鋼絲繩卷繞實現吸盤沿光軸軸線方向的直線移動；換向機構，大蝸桿處安裝有直流電機，通過控制電機實現清潔機器人的沿大蝸輪軸線的旋轉動作；起升機構，小蝸桿處裝有直流電機，通過控制電機實現吸盤起升高度的調節；牽引機構、換向機構和起升機構協同工作實現機器人的螺旋式行走、換向和越障；動力裝置，小蝸桿、大蝸桿、卷繞盤處和吸盤處均安裝有直流電機，為各機構和裝置的運動提供動力；控制裝置主要包括紅外檢測裝置、角度檢測裝置和壓力檢測裝置，分別安裝在適當的位置，發出不同的控制信號，分別檢測障礙距離、旋轉角度和真空腔內壓力；清潔裝置，由清潔毛刷和伸縮機構組成，能夠保證毛刷一直與玻璃幕墻面接觸，保證清潔效率；安全裝置，由安全環和安全繩組成。所述吸附裝置，吸附力由鼓風機提供，使吸盤內形成負壓，依靠摩擦力將機器人吸附于壁面上，在擦拭過程中，需要通過調節鼓風機轉速來控制吸盤對壁面的壓力，當需要吸盤吸附時，將壓力調整到最大，當只需小壓力吸附旋轉擦拭時，將壓力調至合適的范圍（具體參數可通過試驗獲得），保證清潔毛刷以足夠壓力將壁面清潔干凈。所述行走擦拭和越障功能，牽引機構和換向機構分別由3個直流電機驅動，兩者協同工作實現渦狀線軌跡行走，來增大擦拭的面積和提高擦拭效率，起升機構處的動力由1個直流電機提供，起升機構和換向機構協同工作實現越障功能。這種吸盤交替吸附越障方式，可保證越障穩定，適應較寬越障范圍。所述安全裝置，將安全環扣在外殼圓筒處，且安全環處連有繩索，可保證機器人脫離壁面后不會翻轉，不與壁面發生碰撞，從而不會損壞壁面，同時保證機器人不會墜落到地面，引起事故。本專利技術一種雙吸盤玻璃幕墻清潔機器人的有益技術效果為：新穎、實用、高效，可有效解決現有壁面清潔機器人越障能力差、結構復雜和吸附及控制不穩定的缺點，可批量生產，具有較好的推廣和使用價值。附圖說明圖1是一種雙吸盤玻璃幕墻清潔機器人的總體結構圖。圖2是該機器人初始狀態圖。圖3是該機器人前進狀態圖。圖4是該機器人在垂直玻璃壁面一端吸盤開始越障示意圖。圖5是該機器人在垂直玻璃壁面一端吸盤越障中示意圖。圖6是該機器人在垂直玻璃壁面另一端吸盤越障示意圖。圖7是該機器人整體越障成功示意圖。具體實施方式結合圖1—7對本專利技術做出進一步的詳細說明。圖1是一種雙吸盤玻璃幕墻清潔機器人的總體結構圖，該清潔機器人由兩個吸盤（8）、滑動構件(5)、光軸(6)、鋼絲繩卷繞盤（2）（26）、工字架（18）、鋼絲繩（24）（25）、小渦輪(4)、小蝸桿(3)、大渦輪（10）、大蝸桿（11）、直流電機（1）（9）（12）（13）（14）（15）（16）（17）、鼓風機（7）、吸附圓盤（8）、清潔毛刷（19）、彈簧伸縮機構（20）組成。圖2是該機器人初始狀態圖，工作初始狀態時，通過調節鼓風機使兩端的吸盤均吸附在壁面上，且此時兩圓形外殼處于最近狀態。圖3是該機器人前進狀態圖，清潔工作開始時，保持首端的吸盤固定在壁面上，通過調節鼓風機將尾端吸盤的吸力減小，使吸盤以較小壓力貼在壁面上，此時通過直流電機控制大蝸桿轉動使吸盤沿固定軌跡小幅度往復擺動，同時通過直流電機控制鋼絲繩卷繞使尾端吸盤實現螺旋式前進，該過程中直流電機驅動尾端吸盤轉動，帶動其下面的清潔毛刷進行渦狀線式清潔，此時兩圓形外殼處于最遠狀態。圖4是該機器人在垂直玻璃壁面首端吸盤開始越障示意圖，當通過紅外傳感器檢測到框架障礙時，首端的鼓風機逐漸停止工作，壓力減小，尾端直流電機帶動起升機構轉動一個角度θ，把首端端的吸盤抬到指定高度（可根據障礙高度估定），使其大于最高的障礙物高度。圖5是該機器人在垂直玻璃壁面首端吸盤越障中示意圖，當把首端吸盤抬至一定高度時，尾端吸盤處垂直于吸盤放置的直流電機轉動，驅動換向機構使機器人逆時針轉動一個角度Φ，使首端的吸盤越過障礙物。接下來直流電機帶動大蝸輪大蝸桿逐漸向下轉動，使首端的吸盤落至接觸壁面，鼓風機開始工作，并使其吸附在障礙的另一側。圖6是該機器人在垂直玻璃壁面尾端吸盤越障示意圖，當首端吸盤吸附在障礙的另一側后，控制尾端的鼓風機逐漸停止工作，壓力減小，此時首端垂直于吸盤放置的直流電機轉動，把尾端的吸盤通過起升機構抬到指定高度（可根據障礙高度估定），使其大于最高的障礙物高度。圖7是該機器人整體越障成功示意圖，當把吸盤抬至一定高度后，越過障礙的首端吸盤處的平行于吸盤面放置的直流電機轉動，驅動換向機構使機器人逆時針轉動角度Φ，越過障礙物，直流電機帶動大蝸輪大蝸桿逐漸向下轉動，使尾端的吸盤落至接觸壁面，鼓風機開始工作，并使其吸附在障礙的另一側。本專利技術可用于高樓玻璃幕墻（瓷磚和敷設鋁塑板結構）的清洗。拆卸并更換該機器人的牽引機構和起升機構，可以適應不同尺寸的障礙物。可將清潔裝置換成噴涂裝置和檢測裝置等其它裝置，以完成噴涂、檢測等作業。本專利技術也可用于自動清潔樓梯和地面。上述應用實例只為說明本專利技術的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本專利技術的內容并加以實施，并不能限制本專利技術的保護范圍，凡根據本專利技術精神實質所做出的等效變化或修本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雙吸盤玻璃幕墻清潔機器人，機械本體包括：由滑動構件(5)、光軸(6)、鋼絲繩卷繞盤（2）（26）、工字架（18）以及鋼絲繩（24）（25）組成的牽引機構，由小蝸輪（4）和小蝸桿（3）組成的起升機構，由大蝸輪（10）和大蝸桿（11）組成換向機構，由直流電機（1）（9）（12）（13）（14）（15）（16）（17）組成動力裝置，由鼓風機（7）吸盤（8）組成吸附裝置，由清潔毛刷（19）彈簧伸縮機構（20）組成清潔裝置；吸附力主要靠兩個安裝在上吸盤（8）處的鼓風機（7）提供，通過鼓風機（7）使吸盤（8）內形成負壓，依靠摩擦力將機器人吸附于壁面上；對于清潔裝置，直流電機（17）和彈簧伸縮機構（20）連接，進而帶動清潔毛刷（19）旋轉，彈簧伸縮機構（20）能保證清潔裝置起升至一定高度時，清潔毛刷（19）依然能夠和玻璃壁面接觸，保證持續清潔；對于起升機構，小蝸輪（4）固定，直流電機（12）帶動小蝸桿（3）轉動進而帶動與兩者相連接的滑動構件（5）相對于小蝸輪（4）的軸心轉動，實現起升功能；鋼絲繩（24）的兩端分別與鋼絲卷繞盤（2）和滑動構件（5）相連接，鋼絲繩（25）的兩端分別與鋼絲卷繞盤（26）相連接；在一組吸附裝置起升一定高度后，直流電機（1）（13）分別控制鋼絲繩帶動滑動構件（5）在光軸（6）上直線移動，直流電機（9）帶動蝸桿（11）轉動，由于蝸輪（10）和吸附圓盤（8）通過螺栓固定連接，蝸桿（11）會相對于蝸輪（10）的軸心轉動，實現機器人整體相對于蝸輪（10）軸心的轉動換向功能，進而實現機器人在玻璃壁面上的前進、越障和換行。...

【技術特征摘要】
1.一種雙吸盤玻璃幕墻清潔機器人，機械本體包括：由滑動構件(5)、光軸(6)、鋼絲繩卷繞盤（2）（26）、工字架（18）以及鋼絲繩（24）（25）組成的牽引機構，由小蝸輪（4）和小蝸桿（3）組成的起升機構，由大蝸輪（10）和大蝸桿（11）組成換向機構，由直流電機（1）（9）（12）（13）（14）（15）（16）（17）組成動力裝置，由鼓風機（7）吸盤（8）組成吸附裝置，由清潔毛刷（19）彈簧伸縮機構（20）組成清潔裝置；吸附力主要靠兩個安裝在上吸盤（8）處的鼓風機（7）提供，通過鼓風機（7）使吸盤（8）內形成負壓，依靠摩擦力將機器人吸附于壁面上；對于清潔裝置，直流電機（17）和彈簧伸縮機構（20）連接，進而帶動清潔毛刷（19）旋轉，彈簧伸縮機構（20）能保證清潔裝置起升至一定高度時，清潔毛刷（19）依然能夠和玻璃壁面接觸，保證持續清潔；對于起升機構，小蝸輪（4）固定，直流電機（12）帶動小蝸桿（3）轉動進而帶動與兩者相連接的滑動構件（5）相對于小蝸輪（4）的軸心轉動，實現起升功能；鋼絲繩（24）的兩端分別與鋼絲卷繞盤（2）和滑動構件（5）相連接，鋼絲繩（25）的兩端分別與鋼絲卷繞盤（26）相連接；在一組吸附裝置起升一定高度后，直流電機（1）（13）分別控制鋼絲繩帶動滑動構件（5）在光軸（6）上直線移動，直流電機（9）帶動蝸桿（11）轉動，由于蝸輪（10）和吸附圓盤（8）通過螺栓固定連接，蝸桿（11）會相對于蝸輪（10）的軸心轉動，實現機器人整體相對于蝸輪（10）軸心的轉動換向功能，進而實現機器人在玻璃壁面上的前進、越障和換行。2.根據權利要求1所述的一種雙吸盤玻璃幕墻清潔機器人，其特征在于：包含由內部裝有大流量鼓風機的兩個吸盤組成的吸附裝置；吸附力由鼓風機提供，向外抽氣使吸盤內形成負壓，依靠摩擦力將機器人吸附于壁面上；雙吸盤及良好的密封性保證了機器人具有穩定的吸附力。3.根據權利要求1所述的一種雙吸盤玻璃幕墻清潔機器人，其特征在于：機器人的主要運動狀態包括前進、越障和換行三部分，因此動力提供裝置，主要設計為吸盤處放置直流電機，控制機器人的轉動，兩個卷繞盤處均放置有直流電機，協同工作控制滑動構件的精確移動完成前進清潔動作，起升機構中的蝸輪一側安裝...

【專利技術屬性】
技術研發人員：柯文，李喜艷，李超，屈春雷，陳俊，藺欣欣，肖力凡，徐海洲，
申請(專利權)人：武漢市享昱科技有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北,42