CN101085524A - 内置清洗机构的新型玻璃壁面吸附装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内置清洗机构的负压吸盘吸附装置，用于平面玻璃幕墙的清洗机器人***。单面开口的长方体吸盘框架开口面四周用橡胶条密封装置实现密封，侧面有两个随动滚轮。清洗滚刷通过一长轴横跨在吸盘框架两侧，布置在吸盘内后底部的喷嘴经外接抽水泵向壁面喷水，在电机带动下滚刷旋转抽打壁面。楼顶牵引装置下方吸附装置，可使该装置在吸附在壁面上的同时，清洗壁面。调节电风机转速可改变吸附装置内负压，保证在可靠吸附的情况下能够沿壁面下滑，本发明的负压吸附装置既能可靠吸附又能取得良好的清洗效果，且制造方便、成本低。

Description

内置清洗机构的新型玻璃壁面吸附装置

技术领域

本发明涉及一种内置清洗机构的新型吸附装置，用于平面型玻璃幕墙壁面清洗机器人***，属于特种机器人领域。

背景技术

爬壁机器人作为一种能吸附在垂直壁面上执行一定功能的特种机器人，壁面吸附装置是其重要的组成部分。吸附装置机构设计与性能好坏直接影响到机器人的工作效率、安全稳定性和壁面适应能力。因此，设计合理的吸附装置结构，使其更好的结合壁面环境提高爬壁机器人壁面作业能力是一项关键技术。

现有技术中，玻璃壁面清洗机器人的吸附装置主要有两大类，一类是交替吸附的负压吸附装置，另一类是滑动式负压吸附装置。北京蓝星哈工大机器人技术有限公司研制的一种壁面清洗机器人的负压吸附装置(专利号：ZL01202018.4)采用单吸盘负压吸附，吸盘为单面开口的一壳体，壳体开口周边设置一圈密封气囊，气囊和壳体中间有一空腔，电风机装在壳体上，行走装置设置在吸盘壳体内。此滑动式吸附装置结构简单、造价低，能够实现壁面清洗机器人的快速移动，清洗效率较高，但密封圈磨损严重，而且需要另外设计清洗机构。北京航空航天大学研制的一种擦拭机器人(专利号：ZL00201085.2)采用交替吸附装置，主体为一十字骨架，头部各有一组小吸盘。X向和Y向分别有一气缸驱动，每组吸盘各由一气缸驱动伸出和缩回。这种交替吸附装置对窗框等障碍有一定适应性，但移动速度慢效率低，而且结构复杂造价高。

现有壁面吸附装置技术均没有有效实现清洗机器人的可靠吸附、快速移动和机构简单有效。平面型玻璃幕墙壁面具有平整光滑、摩擦系数小等特点，滑动式吸附装置和壁面间有相对运动，考虑到玻璃面清洗的工艺特点，充分利用吸附装置和壁面间的相对运动，可以简化整个***清洗机构，降低成本，从而更加实用化。因此，研制一种既能可靠吸附又能简化清洗机构的壁面吸附装置，是清洗机器人研究中的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的在于针对现有壁面吸附装置结构设计上的不足，设计一种用于平面型玻璃幕墙壁面清洗机器人，内置清洗机构的负压吸盘壁面吸附装置，使机器人既能可靠吸附于壁面，又容易实现清洗机构的简化。

为实现这样的目的，本发明设计的负压吸盘吸附装置包括负压发生部分、吸盘框架部分、清洗机构和密封装置部分。吸盘开口面四周用橡胶条密封装置实现密封，吸盘外侧放置左右各一个随动滚轮。清洗机构放置在吸盘内部，包括滚刷、喷嘴以及兼作壁面刮洗和回收污水的吸盘密封装置。调节电风机转速可改变吸盘内负压，保证其在可靠吸附的情况下能够一边沿幕墙下滑，一边进行壁面清洗。

本发明的具体结构为：一种用于平面玻璃幕墙壁面清洗机器人，内置清洗机构的负压吸盘吸附装置包括负压发生部分、吸盘框架部分、清洗机构和密封装置部分。两台风机经一平板用螺丝安装固定在吸盘框架外背面，吸盘框架为单面开口的长方体，吸盘框架开口面四周用橡胶材质的密封装置实现密封。吸盘两侧面各安装两个随动滚轮，防止密封装置过度贴紧壁面。清洗机构包括跨接固定在吸盘框架两侧的清洗滚刷、固定在吸盘框架右上角的清洗电机、固定在吸盘内侧后底部的微型喷嘴组成。电机经同步带传动装置带动滚刷轴旋转，横跨在吸盘框架两侧面的滚刷轴上缠绕滚滚刷被带动旋转，从而抽打壁面，实现壁面清洗功能。吸盘密封装置的上下沿在吸盘向下滑动过程中，起到刮洗清洁壁面功能。紧贴壁面的密封装置下沿，可起到引导回收壁面污水的作用。吸盘框架上方固定有两个吊钩，用于牵引固定和保险作用。聚积在吸盘内后侧的污水经水路管道连通到外部，由外接的抽水泵抽出。为防止滚刷回转起来后将水甩入电风机，在吸盘内框架上靠近电风机开口处一端距离固定一个成直角的面板。

工作时，吸盘紧贴壁面，电风机启动，在橡胶材质的密封装置作用下，在壁面和吸盘的封闭空间内产生负压。负压达到一定程度，清洗电机启动，带动清洗滚刷旋转抽打壁面。同时，通过放置在吸盘外部的抽水泵开始从外部的储水箱里抽水，经吸盘内底部的8个喷嘴开始向壁面喷水，从而湿润壁面。通过楼顶牵引装置使吸盘在自身重力作用下，沿壁面向下滑动，污水沿吸盘下沿密封装置回收后经外部抽水泵经管路回收到外部的储水箱内。

本发明实现了壁面吸附功能和清洗机构的有效结合，具有机构简单、工作可靠、制造方便，成本低廉的优点，有效避免了平面型壁面清洗机器人吸附装置和清洗机构单独进行机构设计的矛盾，有效解决了壁面清洗机器人设计中的一项关键技术。

附图说明

图1为本发明吸附装置的三维结构示意图(正面)。

图2为本发明吸附装置的三维结构示意图(背面)。

在图1、图2中：

1：密封装置侧边沿，2：外左侧随动滚轮，3：滚轴，4：喷嘴，5：清洗滚刷，6：挡水板，7：密封装置下边沿，8：外右侧随动滚轮，9：电风机，10：带轮，11：同步带，12：吸盘框架，13：电机固定板，14：清洗电机，15：吊钩，16：密封装置上边沿。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的具体结构及实施方式。

本发明设计的内置清洗机构的负压吸盘吸附装置如附图1和附图2所示，主要包括负压发生器、吸盘框架、密封装置和清洗机构部分。负压发生器由经一平板用螺丝安装固定在吸盘框架外背面的两台电风机9组成。吸盘框架12为尺寸800×200×100毫米单面开口的长方体，吸盘开口面四周分别用橡胶材质的密封装置1、7、16实现密封。吸盘两侧面安装两个随动滚轮2、8。两个吊钩15安装在吸盘框架上方，用于吊装。清洗滚刷5缠绕在滚刷轴3上并横跨在吸盘框架两侧面，喷嘴4安装在吸盘内部后下方，挡水板6防止水溅入电风机9。清洗电机14通过一固定板13固定在吸盘框架上方，经同步带传送装置11带动滚刷轴3旋转。壁面污水经密封装置下边沿7回流到吸盘底部，由水管连通外接的水泵抽出循环利用。

本发明吸附装置的工作过程如下：

整个吸附装置由楼顶卷扬***牵引，使其平行于壁面。开始工作时，电风机9启动，橡胶材质的密封装置边沿1、7、16紧贴壁面，吸盘内开始产生负压。负压稳定后，卷扬***开始以恒定速度下放，在自身重力作用下，吸附装置靠安装在吸盘上的随动轮2、8调整密封装置1、7、16的变形程度，实现在壁面上竖直向下的匀速运动。同时，清洗电机14启动，经同步带传送装置10、11带动清洗滚刷5旋转，由外接的抽水泵通过喷嘴4向壁面喷水，湿润壁面，从而实现通过滚刷5抽打壁面实现剥离壁面污垢功能。此外，通过密封装置上下边沿7、16与壁面的相对刮擦运动，可消除壁面水渍。密封装置下边沿7可以回收壁面污水，由外接的抽水泵将聚积在吸盘内底部的污水抽出，从而保证不污染环境。

Claims (3)

1、一种内置清洗机构的负压吸盘吸附装置，包括负压发生部分、吸盘框架部分、清洗机构和密封装置部分，其特征在于负压发生部分两台电风机(9)组成，吸盘框架为单面开口的长方体，吸盘开口面四周分别用橡胶材质的密封装置1、7、16实现密封，密封装置7、16可刮洗清洁壁面，密封装置7可回收壁面污水，吸盘侧面安装两个随动滚轮2、8。清洗滚刷5放置在吸附装置内部，清洗电机14布置在吸盘框架上方，通过同步带传送装置10、11带动清洗滚刷5旋转抽打壁面。

2、如权利要求1的负压吸盘吸附装置，内置清洗机构。

3、如权利要求1的负压吸盘吸附装置，开口面外侧密封装置既可以起到密封作用，又可以进行壁面刮洗和污水回收的清洗工序。