CN106214083B - 一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人 - Google Patents

一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人。它包括机器人躯体、拉升装置、真空吸盘组件及摆尾清洁装置；其中，摆尾清洁装置包括摆尾马达、丝杆、Y型波纹管、拉伸驱动器、联轴器、螺纹套、扫盘及摆臂。本发明在固定于预定位置时，可利用摆尾马达带动丝杆转动，从而使螺纹套在丝杆上产生位置移动，由于拉杆的作用会使得两个摆臂以联轴器为基点进行相对的闭合或者展开，从而使扫盘发生位置移动，进而实现对玻璃幕墙的清理；同时，利用Y型波纹管可为清洁药剂的供给提供通道，如在扫盘移动的过程中，利用波纹管向扫盘注射药剂，以使机器人的清洁功能最大化。

Description

一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人。
背景技术
玻璃幕墙是当今世界最重要的装饰材料之一，已经被广泛地作为各类建筑物的户外墙体来使用，其赋予建筑物的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，使建筑物能够从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。
由于空气中的粉尘、雨水中所夹带的灰尘、飞禽的***物等会逐渐地沉积到建筑物的幕墙表面，从而影响幕墙的美观性及建筑物外表的清洁程度；因此，对玻璃幕墙的清洁已经越来越受到人们的关注并逐渐形成了巨大的幕墙清洗市场。
然而，目前对玻璃幕墙的清洁主要还是采用人工方式来完成的，即：将清洁人员从楼顶悬吊至建筑物的侧墙处后，由清洁人员人工对幕墙表面进行清理，此种方式不但存在整个过程清洁效率不高、危险系数大等问题，而且清洁成本偏高，也由此影响了玻璃幕墙的美观、清洁以及进一步发展的空间。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人，它包括机器人躯体、挂装于机器人躯体的头端部以用于带动机器人躯体沿墙壁作上下运动的拉升装置、设置于机器人躯体的腹部以用于将机器人躯体吸附于墙壁上的真空吸盘组件以及装设于机器人躯体的尾端部以用于对墙壁进行清洁的摆尾清洁装置；
所述摆尾清洁装置包括一摆尾马达、一丝杆、一Y型波纹管、一拉伸驱动器以及两个摆臂，所述拉伸驱动器装设于机器人躯体的尾端部上并位于机器人躯体的背部侧，两个所述摆臂的头端同时通过一联轴器轴连于拉伸驱动器上，每个所述摆臂的尾端均轴连有一扫盘，所述Y型波纹管的共用端穿设于机器人躯体内、两个分支端分别与对应的扫盘相连，所述摆尾马达装设于机器人躯体的尾端部上并位于两个摆臂的头端部之间，所述丝杆的头端通过一第一万向节与摆尾马达的输出轴相连，且所述丝杆上套接有一螺纹套，每个所述摆臂的尾端部上均轴连有一拉杆，两个所述拉杆的头端均与螺纹套相连。
优选地，每个所述摆臂的尾端部上均装设有一用于驱动扫盘相对于对应的摆臂进行转动的旋转马达，每个所述扫盘的轴杆上且位于摆臂的背部均装设有一第一锥形齿，每个所述旋转马达的输出轴上均装设有一用于与对应的第一锥形齿对位啮合的第二锥形齿。
优选地，所述机器人躯体包括躯干壳体以及装设于躯干壳体的头端的液剂存储箱，所述液剂存储箱通过一贯穿于躯干壳体分布的液管与Y型波纹管的共用端相连，所述液管内装设有一用于将液剂存储箱的液剂输送至Y型波纹管内的液压泵，所述Y型波纹管的两个分支端分别连接有一液剂喷射罩，所述液剂喷射罩包覆于扫盘的其中一段圆周壁上；
所述联轴器装设于躯干壳体的尾端部上并位于机器人躯体的背部侧，所述拉升装置吊装于液剂存储箱上。
优选地，所述拉伸驱动器包括拉伸马达、通过第二万向节装设于拉伸马达上的螺纹杆以及套接于螺纹杆上的内螺纹套筒，两个所述摆臂的头端同时通过联轴器轴连于内螺纹套筒的尾端部上。
优选地，它还包括用于控制机器人躯体沿直线运动的臂脚导向装置，所述臂脚导向装置包括两个分别装设于机器人躯体左右两侧的关节臂组，每个所述关节臂组的一端均与机器人躯体相轴连、另一端均装设有至少一个导向轮盘。
优选地，每个所述关节臂组均包括内端轴连于机器人躯体的头端部的第一旋臂、内端轴连于机器人躯体的尾端部的第二旋臂、头端与第一旋臂的外端相轴连且尾端与第二悬臂的外端相轴连的第一联臂、内端与第一旋臂的外端相轴连且外端装设有一导向轮盘的第三旋臂、内端与第二旋臂的外端相轴连且外端装设有一导向轮盘的第四旋臂以及轴连于两个导向轮盘之间的第二联臂。
优选地，它还包括一用于与臂脚导向装置配套使用的导向轨组件，所述导向轨组件包括两根分别位于机器人躯体的左右两侧并分别与对应的导向轮盘相抵的限位导轨。
优选地，所述机器人躯体的尾端面上还装设有一摄像头。
优选地，所述真空吸盘组件由若干个沿机器人躯体的头端至尾端方向顺序分布的真空吸盘构成。
由于采用了上述方案，本发明在固定于预定位置时，可利用摆尾马达带动丝杆转动，从而使螺纹套在丝杆上产生位置移动，由于拉杆的作用会使得两个摆臂以联轴器为基点进行相对的闭合或者展开，从而使扫盘发生位置移动，进而实现对玻璃幕墙的清理；同时，利用Y型波纹管可为清洁药剂的供给提供通道，如在扫盘移动的过程中，利用波纹管向扫盘注射药剂，以使机器人的清洁功能最大化；其结构简单紧凑、无需清洁人员直接对玻璃幕墙进行清洁，在保证清洁效果的同时，也利于提高清洁效果及降低危险系数，具有很强的实用价值和市场推广价值。
附图说明
图1是本发明实施例的平面结构示意图(一)；
图2是本发明实施例的平面结构示意图(二)。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1和图2所示，本实施例提供的一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人，它包括机器人躯体a、挂装于机器人躯体a的头端部以用于带动机器人躯体a 沿墙壁作上下运动的拉升装置b(其可根据具体情况采用不同的形式，如单纯地利用拉绳或利用拉绳+滑轮以人工拉动的方式对机器人进行吊拉，也可采用电机+拉绳的方式以电控的方式对机器人进行吊拉)、设置于机器人躯体a的腹部以用于将机器人躯体a吸附于墙壁上的真空吸盘组件c以及装设于机器人躯体a的尾端部以用于对墙壁进行清洁的摆尾清洁装置d；其中，摆尾清洁装置d包括一摆尾马达1、一丝杆2、一Y型波纹管3、一拉伸驱动器以及两个摆臂4，拉伸驱动器装设于机器人躯体a的尾端部上并位于机器人躯体a的背部侧，两个摆臂4的头端同时通过一联轴器5轴连于拉伸驱动器上，在每个摆臂4的尾端均轴连有一扫盘6，Y型波纹管3的共用端穿设于机器人躯体 a内、两个分支端分别与对应的扫盘6相连，摆尾马达1则装设于机器人躯体 a的尾端部上并位于两个摆臂4的头端部之间，丝杆2的头端通过一第一万向节7与摆尾马达1的输出轴相连，且在丝杆2上套接有一螺纹套8，同时在每个摆臂4的尾端部上均轴连有一拉杆9，两个拉杆9的头端均与螺纹套8相连。
以此，清洁人员可利用拉升装置b由建筑物的楼顶将整个机器人吊设于建筑物的墙壁上并利用真空吸盘组件c使机器人与玻璃幕墙的墙壁相贴附，当需要拉动机器人到下一个待清洁区域内时，可通过对真空吸盘组件c的控制(如采用目前市面上流行的具有攀附功能的真空吸盘组件，其主要由真空泵、气缸和吸盘等部件构成)使其释放吸附压力，从而在拉升装置b的拉动下沿墙壁向上或向下移动一段距离而后在使真空吸盘组件c产生吸附压力，从而实现机器人的固定；当机器人固定于预定位置时，摆尾马达1带动丝杆2 转动，从而使螺纹套8在丝杆2上产生位置移动，由于拉杆9的作用会使得两个摆臂4以联轴器5为基点进行相对的闭合或者展开，从而使扫盘6发生位置移动，进而实现对玻璃幕墙的清理；同时，利用Y型波纹管3可为清洁药剂的供给提供通道，如在扫盘6移动的过程中，利用波纹管向扫盘6注射药剂，以使机器人的清洁功能最大化。
为进一步增强扫盘6对玻璃幕墙的擦拭效果，在每个摆臂4的尾端部上均装设有一用于驱动扫盘6相对于对应的摆臂4进行转动的旋转马达10，在每个扫盘6的轴杆上且位于摆臂4的背部均装设有一第一锥形齿11，相应地，在每个旋转马达10的输出轴上均装设有一用于与对应的第一锥形齿11对位啮合的第二锥形齿12。以此，在摆臂4自身运动的同时，也可通过对驱动马达10的启闭或正反转控制，并利用锥形齿之间的啮合效果，使扫盘6能够进行精密的正反转运动，从而利用扫盘6与玻璃幕墙紧密的贴合效果以及扫盘6 在径向方向的移动和轴向方向的反复转动效果，实现对玻璃幕墙的反复擦拭清洁。
为优化整个机器人的性能，本实施例的机器人躯体a包括躯干壳体13以及装设于躯干壳体13的头端的液剂存储箱14；其中，液剂存储箱14通过一贯穿于躯干壳体13分布的液管15与Y型波纹管3的共用端相连，同时在液管15内装设有一用于将液剂存储箱14内的液剂输送至Y型波纹管3内的液压泵16，而Y型波纹管3的两个分支端则分别连接有一液剂喷射罩17，液剂喷射罩17包覆于扫盘6的其中一段圆周壁上；联轴器5装设于躯干壳体13 的尾端部上并位于机器人躯体a的背部侧，拉升装置b则吊装于液剂存储箱 14上。以此，通过对机器人躯体a的组成结构的优化，可利用躯干壳体13为机器人的主要组成机构提供安装空间及位置，利用液剂存储箱14则可存放清洁剂等药剂，通过液压泵16和Y型波纹管3将药剂直接泵入相应的液剂喷射罩17内，以最终将药剂注入扫盘6内。
为增强摆尾清洁装置d的可调节性，以通过扩大其运动的范围来增加清洁面积，本实施例的拉伸驱动器包括拉伸马达18、通过第二万向节19装设于拉伸马达18上的螺纹杆20以及套接于螺纹杆20上的内螺纹套筒21，两个摆臂4的头端则同时通过联轴器5轴连于内螺纹套筒21的尾端部上。以此，通过拉伸马达18所提供的动力，可使螺纹杆20在内螺纹套管21内发生位置移动，进而使摆尾清洁装置d可相对于机器人躯体a沿头端至尾端方向发生位置移动；基于此，摆臂4既可进行摆动也可进行头尾伸缩，能够有效地扩大机器人对玻璃幕墙的清洁面积。
为增强整个机器人运行的平稳性，尤其是使其能够沿限定的路程进行直线运动，本实施例的机器人还包括用于控制机器人躯体a沿直线运动的臂脚导向装置e，臂脚导向装置e包括两个分别装设于机器人躯体a(具体为躯干壳体13)左右两侧的关节臂组，每个关节臂组的一端均与机器人躯体a相轴连、另一端均装设有至少一个导向轮盘22。由于建筑物的玻璃幕墙是由众多玻璃拼装而成，在相邻的两块玻璃之间均会形成结构缝隙或者结构凸起，以此，当将机器人贴附于玻璃幕墙上时，可利用导向轮盘22与结构缝隙或结构凸起相抵触，在机器人移动时，可有效地将机器人限定预定行程内，避免其发生横向偏移的问题；同时，通过对关节臂组的结构优化，也可在利用拉升装置b拉动机器人的时候，利用关节臂组的伸展或压缩效果使导向轮盘22能够提供一定的辅助力，避免清洁人员损耗过多的力气。
作为一个优选方案，本实施例的每个关节臂组均包括内端轴连于机器人躯体a的头端部的第一旋臂23、内端轴连于机器人躯体a的尾端部的第二旋臂24、头端与第一旋臂23的外端相轴连且尾端与第二悬臂24的外端相轴连的第一联臂25、内端与第一旋臂23的外端相轴连且外端装设有一导向轮盘 22的第三旋臂26、内端与第二旋臂24的外端相轴连且外端装设有一导向轮盘22的第四旋臂27以及轴连于两个导向轮盘22之间的第二联臂28。
另外，为增强臂脚导向装置e的功能效果，尤其是在建筑物的玻璃幕墙没有明显的结构缝隙或者结构凸起的情况下；本实施例的机器人还包括一用于与臂脚导向装置e配套使用的导向轨组件，导向轨组件包括两根分别位于机器人躯体a的左右两侧并分别与对应的导向轮盘22相抵的限位导轨29。
为最大限度地丰富本实施例的机器人的实用功能，在机器人躯体a的尾端面上还装设有一摄像头30，以此，清洁人员可利用摄像头30实时摄录的作业画面来观察作业状态，保证对玻璃幕墙的清洁效果以及对机器人本身进行状态调整。
作为一个优选方案，本实施例的真空吸盘组件c由若干个沿机器人躯体a 的头端至尾端方向顺序分布的真空吸盘构成，而每个真空吸盘均可优选目前市面上流行的具有攀附功能的真空吸盘组件，即其主要由真空泵、气缸和吸盘等部件构成，通过对各个真空吸盘的集中控制实现其吸附的牢固性并保证机器人能够发生位置移动。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人，其特征在于：它包括机器人躯体、挂装于机器人躯体的头端部以用于带动机器人躯体沿墙壁作上下运动的拉升装置、设置于机器人躯体的腹部以用于将机器人躯体吸附于墙壁上的真空吸盘组件以及装设于机器人躯体的尾端部以用于对墙壁进行清洁的摆尾清洁装置；
所述摆尾清洁装置包括一摆尾马达、一丝杆、一Y型波纹管、一拉伸驱动器以及两个摆臂，所述拉伸驱动器装设于机器人躯体的尾端部上并位于机器人躯体的背部侧，两个所述摆臂的头端同时通过一联轴器轴连于拉伸驱动器上，每个所述摆臂的尾端均轴连有一扫盘，所述Y型波纹管的共用端穿设于机器人躯体内、两个分支端分别与对应的扫盘相连，所述摆尾马达装设于机器人躯体的尾端部上并位于两个摆臂的头端部之间，所述丝杆的头端通过一第一万向节与摆尾马达的输出轴相连，且所述丝杆上套接有一螺纹套，每个所述摆臂的尾端部上均轴连有一拉杆，两个所述拉杆的头端均与螺纹套相连。
2.如权利要求1所述的一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人，其特征在于：每个所述摆臂的尾端部上均装设有一用于驱动扫盘相对于对应的摆臂进行转动的旋转马达，每个所述扫盘的轴杆上且位于摆臂的背部均装设有一第一锥形齿，每个所述旋转马达的输出轴上均装设有一用于与对应的第一锥形齿对位啮合的第二锥形齿。
3.如权利要求2所述的一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人，其特征在于：所述机器人躯体包括躯干壳体以及装设于躯干壳体的头端的液剂存储箱，所述液剂存储箱通过一贯穿于躯干壳体分布的液管与Y型波纹管的共用端相连，所述液管内装设有一用于将液剂存储箱的液剂输送至Y型波纹管内的液压泵，所述Y型波纹管的两个分支端分别连接有一液剂喷射罩，所述液剂喷射罩包覆于扫盘的其中一段圆周壁上；
所述联轴器装设于躯干壳体的尾端部上并位于机器人躯体的背部侧，所述拉升装置吊装于液剂存储箱上。
4.如权利要求3所述的一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人，其特征在于：所述拉伸驱动器包括拉伸马达、通过第二万向节装设于拉伸马达上的螺纹杆以及套接于螺纹杆上的内螺纹套筒，两个所述摆臂的头端同时通过联轴器轴连于内螺纹套筒的尾端部上。
5.如权利要求1-4中任一项所述的一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人，其特征在于：它还包括用于控制机器人躯体沿直线运动的臂脚导向装置，所述臂脚导向装置包括两个分别装设于机器人躯体左右两侧的关节臂组，每个所述关节臂组的一端均与机器人躯体相轴连、另一端均装设有至少一个导向轮盘。
6.如权利要求5所述的一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人，其特征在于：每个所述关节臂组均包括内端轴连于机器人躯体的头端部的第一旋臂、内端轴连于机器人躯体的尾端部的第二旋臂、头端与第一旋臂的外端相轴连且尾端与第二悬臂的外端相轴连的第一联臂、内端与第一旋臂的外端相轴连且外端装设有一导向轮盘的第三旋臂、内端与第二旋臂的外端相轴连且外端装设有一导向轮盘的第四旋臂以及轴连于两个导向轮盘之间的第二联臂。
7.如权利要求5所述的一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人，其特征在于：它还包括一用于与臂脚导向装置配套使用的导向轨组件，所述导向轨组件包括两根分别位于机器人躯体的左右两侧并分别与对应的导向轮盘相抵的限位导轨。
8.如权利要求1所述的一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人，其特征在于：所述机器人躯体的尾端面上还装设有一摄像头。
9.如权利要求1所述的一种吊拉式玻璃幕墙清洁机器人，其特征在于：所述真空吸盘组件由若干个沿机器人躯体的头端至尾端方向顺序分布的真空吸盘构成。
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