CN109746930A - 一种多用途蒸汽清洗机器人 - Google Patents
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Abstract
一种多用途蒸汽清洗机器人，本发明涉及自动化技术领域；板体的底表面中部位置处设有负压机构，所述的负压机构由旋翼电机、旋翼和负压底盘构成；旋翼电机的输出轴上连接有旋翼，旋翼电机和负压底盘均螺栓连接固定在板体的底表面上，负压底盘罩设在旋翼电机的***，负压底盘的底表面与同步带的下部带体下表面齐平设置。其灵活性多变性克服了高空玻璃外墙和光伏发电板的复杂性，利用高温条件下污渍的易容性，采用蒸汽清洗的方法，即提高了清洁的效率又节约了水资源，实用性更强。
Description
技术领域
本发明涉及自动化技术领域，具体涉及一种多用途蒸汽清洗机器人。
背景技术
蛇形机器人是一种属于仿生类机器人，由于蛇形的灵活性，在许多领域有着广泛的应用前景。在对人体有害的辐射、有毒和狭小的环境下，蛇形机器人就完全展示其优势。但蛇形机器人上的动力驱动元件又限制了其在某些特殊场合的应用。
随着城市的不断发展，楼群的不断矗立。清洁能源不断深入到人们的生活，特别是光伏发电的不断兴起。因此，外墙玻璃及光伏发电站的太阳能玻璃板清洗行业不断产生，目前国内的清洗方式还是以人工清洗为主，由于人工清洗的陈本高、效率低且安全性不高。因此国内一些研究机构及高校相继研制出来不同类型的清洗机器人。但由于这些机器人的技术没有完全成熟，因此没有得到广泛的推广使用。目前国内的机器人清洗方式一般都是采用水雾毛刷清洗，这种清洗方式不仅清洗的不够洁净而且浪费水资源。因此如何做到清洗高效、节约、安全、操作简便成为了目前高空玻璃、光伏板清洗行业的发展方向。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的多用途蒸汽清洗机器人，其灵活性多变性克服了高空玻璃外墙和光伏发电板的复杂性，利用高温条件下污渍的易容性，采用蒸汽清洗的方法，即提高了清洁的效率又节约了水资源，实用性更强。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含头部、身部、尾部、板体、一号驱动机构、负压机构、二号驱动机构、刮水装置、前部摄像头、后部摄像头、电控箱、舵机、张紧机构、蒸汽发生器；头部、身部和尾部均由板体、一号驱动机构、负压机构和二号驱动机构构成；头部中的板体的尾部以及身部中的板体的尾部均设有连杆，连杆固定在板体的上表面上，连杆的尾端与舵机的输出轴连接固定，两个舵机分别嵌设固定在身部中的板体以及尾部中的板体中；头部中的板体的上表面头端固定有前部摄像头，尾部中的板体的上表面尾端固定有后部摄像头；
上述板体的前后两侧分别设有二号驱动机构和一号驱动机构；所述的一号驱动机构和二号驱动机构均由驱动机构固定架、主动轮、从动轮、同步带和驱动电机构成；板体的前后两侧边均固定有两个驱动机构固定架，一号驱动机构中的主动轮旋接在位于板体后侧边尾端的驱动机构固定架上，一号驱动机构中的从动轮旋接在位于板体后侧边头端驱动机构固定架上；二号驱动机构中的主动轮旋接在位于板体前侧边头端的驱动机构固定架上，二号驱动机构中的从动轮旋接在位于板体前侧边尾端的驱动机构固定架上；上述主动轮均与驱动电机的输出轴连接，驱动电机固定在驱动机构固定架上；位于板体同一侧的主动轮与从动轮之间利用同步带传动链接；
上述头部的板体的头端部位通过刮水装置支架连接有刮水装置，刮水装置支架的外侧通过喷气管路支架连接有喷气管路，喷气管路与蒸汽发生器的出气端连接，蒸汽发生器的入水端与水泵的出水端连接，水泵的进水端与储水箱连接；上述蒸汽发生器、水泵从左至右依次固定在头部中的板体的底表面上，上述储水箱固定在身部中的板体的底表面上；
上述板体的底表面中部位置处设有负压机构，所述的负压机构由旋翼电机、旋翼和负压底盘构成；旋翼电机的输出轴上连接有旋翼，旋翼电机和负压底盘均螺栓连接固定在板体的底表面上，负压底盘罩设在旋翼电机的***，负压底盘的底表面与同步带的下部带体下表面齐平设置，负压底盘的外边缘设置于同一板体上的一号驱动机构与二号驱动机构之间；
电控箱内的微处理器上连接有电源，驱动电机、旋翼电机、舵机、水泵、前部摄像头和后部摄像头均与微处理器电连接，电控箱固定在头部中的板体的底表面上，前部摄像头通过微处理器与电控箱内的控制器连接，电控箱内的控制器与通过微处理器与数个舵机电控连接。
进一步地，所述的同步带的上下两个带面之间抵设有张紧机构，张紧机构通过张紧机构固定架固定在板体上。
进一步地，所述的电控箱内设有无线传输模块，微处理器通过无线传输模块与外部控制端无线连接，通过外部控制端来进行远程控制。
进一步地，所述的电控箱内的微处理器上还连接有显示屏，前部摄像头和后部摄像头均通过微处理器与显示屏连接，将两部摄像头所摄录的数据进行实时显示。
本发明的工作原理：启动旋翼电机，带动连接在旋翼电机上的旋翼高速旋转，旋转产生的负压将负压底盘吸附在玻璃上；启动驱动电机，驱动电机带动主动轮旋转，从而带动板体前进；前部摄像头将头部前方的障碍物感知后，传输给电控箱内的微处理器中，经过微处理器的信号处理，将控制信号传递给舵机，舵机启动，带动连杆相垂直于舵机的轴向位置旋转，以控制整体达到爬坡功能；启动蒸汽发生器、水泵后，水泵将储水箱内的水抽送至蒸汽发生器中，经由其产生蒸汽后，由喷气管路喷在玻璃上，进行清洗，在整体前进的前提下，位于喷气管路后方的刮水装置将喷洒在玻璃上的水进行刮除。
采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明提供一种多用途蒸汽清洗机器人，其灵活性多变性克服了高空玻璃外墙和光伏发电板的复杂性，利用高温条件下污渍的易容性，采用蒸汽清洗的方法，即提高了清洁的效率又节约了水资源，实用性更强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的底部结构示意图。
图2是本发明中头部、身部以及尾部上表面示意图。
图3是本发明中头部、身部以及尾部的侧视图。
图4是本发明的电控框图。
附图标记说明：
头部1、身部2、尾部3、板体4、一号驱动机构5、驱动机构固定架5-1、主动轮5-2、从动轮5-3、同步带5-4、驱动电机5-5、负压机构6、旋翼电机6-1、旋翼6-2、负压底盘6-3、二号驱动机构7、刮水装置8、刮水装置支架8-1、前部摄像头9、后部摄像头10、电控箱11、无线传输模块11-1、控制器11-2、电源11-3、显示屏11-4、微处理器11-5、舵机12、连杆12-1、张紧机构13、张紧机构固定架13-1、蒸汽发生器14、喷气管路支架14-1、喷气管路14-2、储水箱14-3、水泵14-4。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
参看如图1-图4所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含头部1、身部2、尾部3、板体4、一号驱动机构5、负压机构6、二号驱动机构7、刮水装置8、前部摄像头9、后部摄像头10、电控箱11、舵机12、张紧机构13、蒸汽发生器14；头部1、身部2和尾部3均由板体4、一号驱动机构5、负压机构6和二号驱动机构7构成；头部1中的板体4的尾部以及身部2中的板体4的尾部均设有连杆12-1，连杆12-1螺栓连接固定在板体4的上表面上，连杆12-1的尾端与舵机12的输出轴螺栓连接固定，两个舵机12分别嵌设并利用螺栓连接固定在身部2中的板体4以及尾部3中的板体4中；头部1中的板体4的上表面头端螺栓连接固定有前部摄像头9，前部摄像头9将头部1前方的事物进行感知，尾部3中的板体4的上表面尾端螺栓连接固定有后部摄像头10，该后部摄像头10将擦洗过后的玻璃进行检查；
上述板体4的前后两侧分别设有二号驱动机构7和一号驱动机构5；所述的一号驱动机构5和二号驱动机构7均由驱动机构固定架5-1、主动轮5-2、从动轮5-3、同步带5-4和驱动电机5-5构成；板体4的前后两侧边均螺栓连接固定有两个驱动机构固定架5-1，一号驱动机构5中的主动轮5-2旋接在位于板体4后侧边尾端的驱动机构固定架5-1上，一号驱动机构5中的从动轮5-3旋接在位于板体4后侧边头端驱动机构固定架5-1上；二号驱动机构7中的主动轮5-2旋接在位于板体4前侧边头端的驱动机构固定架5-1上，二号驱动机构7中的从动轮5-3旋接在位于板体4前侧边尾端的驱动机构固定架5-1上；上述主动轮5-2均与驱动电机5-5的输出轴连接，驱动电机5-5螺栓固定在驱动机构固定架5-1上；位于板体4同一侧的主动轮5-2与从动轮5-3之间利用同步带5-4传动链接；
上述头部1的板体4的头端部位通过刮水装置支架8-1连接有刮水装置8（刮水装置支架8-1的上端固定在头部1中的板体4的前端面上，刮水装置支架8-1的下端连接有刮水装置8，该刮水装置8为挂水板，与现有技术中玻璃擦刮板结构相同），刮水装置支架8-1的外侧通过喷气管路支架14-1连接有喷气管路14-2（喷气管路支架14-1的上端焊接固定在刮水装置支架8-1的侧壁上，喷气管路支架14-1的下端与喷气管路14-2连接），喷气管路14-2通过耐高温软管与蒸汽发生器14的出气端连接，蒸汽发生器14的入水端通过管道与水泵14-4的出水端连接，水泵14-4的进水端通过管道与储水箱14-3连接；上述蒸汽发生器14、水泵14-4从左至右依次螺栓连接固定在头部1中的板体4的底表面上，上述储水箱14-3螺栓连接固定在身部2中的板体4的底表面上；
上述板体4的底表面中部位置处设有负压机构6，所述的负压机构6由旋翼电机6-1、旋翼6-2和负压底盘6-3构成；旋翼电机6-1的输出轴上连接有旋翼6-2，旋翼电机6-1和负压底盘6-3均螺栓连接固定在板体4的底表面上，负压底盘6-3罩设在旋翼电机6-1的***，负压底盘6-3的底表面与同步带5-4的下部带体下表面齐平设置，负压底盘6-3的外边缘设置于同一板体4上的一号驱动机构5与二号驱动机构7之间；
电控箱11内的微处理器11-5上连接有电源11-3，驱动电机5-5、旋翼电机6-1、舵机12、水泵14-4、前部摄像头9和后部摄像头10均与微处理器11-5电连接，电控箱11固定在头部1中的板体4的底表面上，前部摄像头9通过微处理器11-5与电控箱11内的控制器11-2连接（控制器11-2为汇集驱动电机5-5、旋翼电机6-1、舵机12、水泵14-1、前部摄像头9和后部摄像头10的多个控制器的控制集成板），电控箱11内的控制器11-2与通过微处理器11-5与数个舵机12电控连接。
进一步地，所述的同步带5-4的上下两个带面之间抵设有张紧机构13（该张紧机构13与现有技术中机械设备同步带上的张紧机构结构原理相同，在此不做赘述），张紧机构13通过张紧机构固定架13-1固定在板体4上（张紧机构固定架13-1的上端固定在板体4上，张紧机构固定架13-1的下端与张紧机构13中的张紧轮安装架连接固定）。
进一步地，所述的电控箱11内设有无线传输模块11-1，微处理器11-5通过无线传输模块11-1与外部控制端无线连接，通过外部控制端来进行远程控制。
进一步地，所述的电控箱11内的微处理器11-5上还连接有显示屏11-4，前部摄像头9和后部摄像头10均通过微处理器11-5与显示屏11-4连接，将两部摄像头所摄录的数据进行实时显示。
进一步地，上述前部摄像头9和后部摄像头10均为CCD摄像头。
本发明的工作原理：启动旋翼电机6-1，带动连接在旋翼电机6-1上的旋翼6-2高速旋转，旋转产生的负压将负压底盘6-3吸附在玻璃上；启动驱动电机5-5，驱动电机5-5带动主动轮5-2旋转，从而带动板体4前进；前部摄像头9将头部1前方的障碍物感知后，传输给电控箱11内的微处理器11-5中，经过微处理器11-5的信号处理，将控制信号传递给舵机12，舵机12启动，带动连杆12-1相垂直于舵机12的轴向位置旋转，以控制整体达到爬坡功能；启动蒸汽发生器14、水泵14-4后，水泵14-4将储水箱14-3内的水抽送至蒸汽发生器14中，经由其产生蒸汽后，由喷气管路14-2喷在玻璃上，进行清洗，在整体前进的前提下，位于喷气管路14-2后方的刮水装置8将喷洒在玻璃上的水进行刮除。
采用上述结构后，本具体实施方式有益效果为：
1、通过前部摄像头进行实时情景探测，并通过舵机完成整个装置的爬坡，大大提高其适用范围；
2、通过负压机构，将整个装置贴设在玻璃上，增加其运行安全性；
3、采用头部、身部以及尾部的多节式结构，再结合舵机和连杆的可活动连接，使得整个设备具备了蛇形特征，极大地提高其灵活性；
4、通过蒸汽清洗的方式，既提高了清洁的质量，又节约了水资源。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种多用途蒸汽清洗机器人，它包含头部（1）、身部（2）、尾部（3）、板体（4）、一号驱动机构（5）、负压机构（6）、二号驱动机构（7）、刮水装置（8）、前部摄像头（9）、后部摄像头（10）、电控箱（11）、舵机（12）、张紧机构（13）、蒸汽发生器（14）；头部（1）、身部（2）和尾部（3）均由板体（4）、一号驱动机构（5）、负压机构（6）和二号驱动机构（7）构成；头部（1）中的板体（4）的尾部以及身部（2）中的板体（4）的尾部均设有连杆（12-1），连杆（12-1）固定在板体（4）的上表面上，连杆（12-1）的尾端与舵机（12）的输出轴连接固定，两个舵机（12）分别嵌设固定在身部（2）中的板体（4）以及尾部（3）中的板体（4）中；头部（1）中的板体（4）的上表面头端固定有前部摄像头（9），尾部（3）中的板体（4）的上表面尾端固定有后部摄像头（10）；上述板体（4）的前后两侧分别设有二号驱动机构（7）和一号驱动机构（5）；所述的一号驱动机构（5）和二号驱动机构（7）均由驱动机构固定架（5-1）、主动轮（5-2）、从动轮（5-3）、同步带（5-4）和驱动电机（5-5）构成；板体（4）的前后两侧边均固定有两个驱动机构固定架（5-1），一号驱动机构（5）中的主动轮（5-2）旋接在位于板体（4）后侧边尾端的驱动机构固定架（5-1）上，一号驱动机构（5）中的从动轮（5-3）旋接在位于板体（4）后侧边头端驱动机构固定架（5-1）上；二号驱动机构（7）中的主动轮（5-2）旋接在位于板体（4）前侧边头端的驱动机构固定架（5-1）上，二号驱动机构（7）中的从动轮（5-3）旋接在位于板体（4）前侧边尾端的驱动机构固定架（5-1）上；上述主动轮（5-2）均与驱动电机（5-5）的输出轴连接，驱动电机（5-5）固定在驱动机构固定架（5-1）上；位于板体（4）同一侧的主动轮（5-2）与从动轮（5-3）之间利用同步带（5-4）传动链接；上述头部（1）的板体（4）的头端部位通过刮水装置支架（8-1）连接有刮水装置（8），刮水装置支架（8-1）的外侧通过喷气管路支架（14-1）连接有喷气管路（14-2），喷气管路（14-2）与蒸汽发生器（14）的出气端连接，蒸汽发生器（14）的入水端与水泵（14-4）的出水端连接，水泵（14-4）的进水端与储水箱（14-3）连接；上述蒸汽发生器（14）、水泵（14-4）从左至右依次固定在头部（1）中的板体（4）的底表面上，上述储水箱（14-3）固定在身部（2）中的板体（4）的底表面上；其特征在于：
上述板体（4）的底表面中部位置处设有负压机构（6），所述的负压机构（6）由旋翼电机（6-1）、旋翼（6-2）和负压底盘（6-3）构成；旋翼电机（6-1）的输出轴上连接有旋翼（6-2），旋翼电机（6-1）和负压底盘（6-3）均螺栓连接固定在板体（4）的底表面上，负压底盘（6-3）罩设在旋翼电机（6-1）的***，负压底盘（6-3）的底表面与同步带（5-4）的下部带体下表面齐平设置，负压底盘（6-3）的外边缘设置于同一板体（4）上的一号驱动机构（5）与二号驱动机构（7）之间；
电控箱（11）内的微处理器（11-5）上连接有电源（11-3），驱动电机（5-5）、旋翼电机（6-1）、舵机（12）、水泵（14-4）、前部摄像头（9）和后部摄像头（10）均与微处理器（11-5）电连接，电控箱（11）固定在头部（1）中的板体（4）的底表面上，前部摄像头（9）通过微处理器（11-5）与电控箱（11）内的控制器（11-2）连接，电控箱（11）内的控制器（11-2）与通过微处理器（11-5）与数个舵机（12）电控连接。
2.根据权利要求1所述的一种多用途蒸汽清洗机器人，其特征在于：所述的同步带（5-4）的上下两个带面之间抵设有张紧机构（13），张紧机构（13）通过张紧机构固定架（13-1）固定在板体（4）上。
3.根据权利要求1所述的一种多用途蒸汽清洗机器人，其特征在于：所述的电控箱（11）内设有无线传输模块（11-1），微处理器（11-5）通过无线传输模块（11-1）与外部控制端无线连接。
4.根据权利要求1所述的一种多用途蒸汽清洗机器人，其特征在于：所述的电控箱（11）内的微处理器（11-5）上还连接有显示屏（11-4），前部摄像头（9）和后部摄像头（10）均通过微处理器（11-5）与显示屏（11-4）连接。
5.一种多用途蒸汽清洗机器人，其特征在于：它的工作原理：启动旋翼电机（6-1），带动连接在旋翼电机（6-1）上的旋翼（6-2）高速旋转，旋转产生的负压将负压底盘（6-3）吸附在玻璃上；启动驱动电机（5-5），驱动电机（5-5）带动主动轮（5-2）旋转，从而带动板体（4）前进；前部摄像头（9）将头部（1）前方的障碍物感知后，传输给电控箱（11）内的微处理器（11-5）中，经过微处理器（11-5）的信号处理，将控制信号传递给舵机（12），舵机（12）启动，带动连杆（12-1）相垂直于舵机（12）的轴向位置旋转，以控制整体达到爬坡功能；启动蒸汽发生器（14）、水泵（14-4）后，水泵（14-4）将储水箱（14-3）内的水抽送至蒸汽发生器（14）中，经由其产生蒸汽后，由喷气管路（14-2）喷在玻璃上，进行清洗，在整体前进的前提下，位于喷气管路（14-2）后方的刮水装置（8）将喷洒在玻璃上的水进行刮除。
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