CN205994461U - 一种基于伯努利原理的清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于伯努利原理的清洁机器人，包括车身，车身上设有吸附攀爬机构、驱动机构、清洗作业机构和电源，吸附攀爬机构包括离心式风机和吸盘，通过离心式风机产生的高速气流，来维持吸盘内负压，从而贴附于壁面上，通过驱动机构实现攀爬和转向，通过清洗作业机构对壁面进行清洗，电源为吸附攀爬机构、驱动机构和清洗作业机构提供动力。能够快速、方便和安全的清洗高楼幕墙，控制方便，结构简单，代替工人高空作业，保证了工作人员的安全，减少危险事故的发生，工作效率高。

Description

一种基于伯努利原理的清洁机器人

技术领域

本实用新型涉及高楼清洗装置技术领域，具体涉及一种基于伯努利原理的清洁机器人。

背景技术

随着经济的不断发展，许多新型的外装饰材料应运而生，如玻璃幕墙、瓷砖等被广泛使用，这些材料带来了一些清理保洁的间题。经日晒雨淋，自然风化，特别是大气污染物(如CO₂等气体)的侵蚀，外墙材料沉积污垢和风化，墙面上会出现或多或少污渍。这些材料表面或内部由于吸收了水分在冰冻—解冻的循环过程中，易使建筑物受到破坏(水结冰时体积膨胀)，加之建筑物外表污垢微粒的总表面比原有表面要大得多，因此，在受潮之后，污垢壳表面潮湿时间比原表面更长，增大了对建筑材料的破坏性。而清理玻璃幕墙、瓷砖，不仅起到美化环境的作用，还可以保护建筑物的作用。

目前这类清洗工作大部分仍由工人搭乘吊篮进行高空作业来完成，工人的工作环境恶劣、工作效率低、任务繁重，且具有很高的危险性。清洗一幢大楼表面耗费时间长、耗资巨大。

为解决上述问题，现目前亟待需要寻求一种代替人工进行高楼玻璃幕墙的清洗装置，其可以在玻璃幕墙，瓷砖等光滑表面上吸附攀爬，完成基本清洁工作。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种基于伯努利原理的清洁机器人，能够快速、方便和安全的清洗高楼幕墙，控制方便，结构简单，代替工人高空作业，保证了工作人员的安全，减少危险事故的发生，工作效率高。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于伯努利原理的清洁机器人，包括车身，车身上设有吸附攀爬机构、驱动机构、清洗作业机构和电源，吸附攀爬机构包括离心式风机和吸盘，通过离心式风机产生的高速气流，来维持吸盘内负压，从而贴附于壁面上，通过驱动机构实现攀爬前行和转向，通过清洗作业机构对壁面进行清洗，电源为吸附攀爬机构、驱动机构和清洗作业机构提供动力。

接上述技术方案，吸附攀爬机构还包括直流电机，通过直流电机驱动离心式风机转动。

接上述技术方案，驱动机构包括直流电机和万向轮，万向轮上设有橡胶轮胎，直流电机驱动万向轮转动，使所述清洁机器人移动。

接上述技术方案，清洗作业机构包括气动升降装置、刷洗装置和喷水吸水装置，气动升降装置与刷洗装置连接，带动刷洗装置升降，喷水吸水装置为刷洗装置清洗提供用水。

接上述技术方案，气动升降装置包括伸缩气缸，伸缩气缸与车身连接固定，伸缩气缸的活塞杆与刷洗装置连接。

接上述技术方案，刷洗装置包括支撑架、滚刷、直流电机和同步带轮，滚刷和直流电机均设置于支撑架上，支撑架内侧与车身连接，直流电机通过同步带轮驱动滚刷转动，使滚刷与壁面摩擦进而达到清洗目的，喷水吸水装置包括喷嘴，喷嘴设置于滚刷前方滚刷前方。

接上述技术方案，喷水吸水装置还包括水箱和水泵，水箱和水泵均内置于车身内，水泵通过管路与水箱和喷嘴连接；清洗作业前，操作人员向水箱内通入水或清洗液，作业时，水泵将水箱内的水吸取，通过喷嘴喷出。

接上述技术方案，滚刷上设有柔性清洗材料，滚刷后方设有橡胶刮板。

接上述技术方案，所述清洗机器人还包括控制器，控制器包括单片机、电机驱动模块、检测模块和电源模块，单片机通过电机驱动模块与吸附攀爬机构、驱动机构和清洗作业机构连接，单片机通过电源模块与电源连接，检测模块与单片机连接；

检测模块包括光学传感器和红外传感器，控制器通过光学传感器对工作表面检测，进而判断清理过后的表面是否达到要求和机器人是否位于设定的工作区域内，控制器通过红外传感器检测工作平面内是否有超出设定范围的突起异物，若有则进行规避。

接上述技术方案，还包括通讯模块，通讯模块包括通讯蓝牙；控制器通过通讯蓝牙接受操作人对机器人发出的指令，水源周围设有无线电信号，通过通讯蓝牙接受无线电信号确定水源位置，进而自动完成自动补水的目的。

本实用新型具有以下有益效果：

通过离心式风机产生负压，利用伯努利原理维持吸盘内负压使清洁机器人可贴附于壁面上，进而对清洁机器人产生足够大的正压力，使驱动机构能够获得足够的摩擦力而实现移动功能，能够快速、方便和安全的清洗高楼幕墙，控制方便，结构简单，代替工人高空作业，保证了工作人员的安全，减少危险事故的发生，工作效率高。

附图说明

图1是本实用新型实施例中基于伯努利原理的清洁机器人的立面；

图2是图1的主视图；

图3是本实用新型实施例中吸附攀爬机构的结构示意图；

图4是图3的仰视图；

图5是本实用新型实施例中离心式风机的立面图；

图6是本实用新型实施例中清洗作业机构的立面图；

图7是图6的主视图；

图中，1-伸缩气缸，2-滚刷，3-喷嘴，4-车身，5-支撑架，6-同步带轮，7-橡胶刮板，8-第一直流电动机，9-离心式风机，10-第二直流电动机，11-吸盘，12-叶轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

参照图1～图7所示，本实用新型提供的一个实施例中的基于伯努利原理的清洁机器人，包括车身4，车身4上设有吸附攀爬机构、驱动机构、清洗作业机构和电源，吸附攀爬机构包括离心式风机9和吸盘11，通过离心式风机9的叶轮12高速转动产生的高速气流，来维持吸盘11内负压，从而贴附于壁面上，进而对清洁机器人形成垂直于壁面的正压力，通过驱动机构实现攀爬前行和转向，通过清洗作业机构对壁面进行清洗，电源为吸附攀爬机构、驱动机构和清洗作业机构提供动力；通过离心式风机9产生负压，利用伯努利原理维持吸盘11内负压使清洁机器人可贴附于壁面上，进而对清洁机器人产生足够大的正压力，使驱动机构能够获得足够的摩擦力而实现移动功能，能够快速、方便和安全的清洗高楼幕墙，控制方便，结构简单，代替工人高空作业，减少危险事故的发生，工作效率高。

进一步地，吸附攀爬机构还包括第二直流电动机10，通过第二直流电动机10驱动离心式风机9的叶轮12高速转动产生高速气流。

进一步地，驱动机构包括直流电机和万向轮，万向轮上设有橡胶轮胎，直流电机驱动万向轮转动，使所述清洁机器人移动。

进一步地，清洗作业机构包括气动升降装置、刷洗装置和喷水吸水装置，气动升降装置与刷洗装置连接，带动刷洗装置升降，喷水吸水装置为刷洗装置清洗提供用水；当要对壁面进行清洗时气动升降装置下降使刷洗装置与壁面接触，当不进行清洗时气动升降装置上升使刷洗装置抬高不与壁面接触。

进一步地，气动升降装置包括伸缩气缸1，伸缩气缸1与车身4连接固定，伸缩气缸1的活塞杆与刷洗装置连接；采用四连杆机构原理，当伸缩气缸1收缩时，刷洗装置升起。

进一步地，刷洗装置包括支撑架5、滚刷2、第一直流电动机8和同步带轮6，滚刷2和第一直流电动机8均设置于支撑架5上，支撑架5内侧与车身4连接，第一直流电动机8通过同步带轮6驱动滚刷2转动，使滚刷2与壁面摩擦进而达到清洗目的，喷水吸水装置包括喷嘴3，喷嘴3设置于滚刷2前方滚刷2前方。

进一步地，刷洗装置还包括传动齿轮组，第一直流电动机8通过传动齿轮组带动同步带轮6，通过传动齿轮组的合理配置得到合适的减速比，得到合适的旋转速度以满足清洗频率的要求，结构设计巧妙，完全能够满足实际作业的要求。

进一步地，喷嘴3沿滚刷2的轴向方向均匀分布。

进一步地，喷水吸水装置还包括水箱和水泵，水箱和水泵均内置于车身4内，水泵通过管路与水箱和喷嘴3连接；清洗作业前，操作人员向水箱内通入水或清洗液，作业时，水泵将水箱内的水吸取，通过喷嘴3喷出。

进一步地，滚刷2上设有柔性清洗材料，滚刷2后方设有橡胶刮板7。

进一步地，所述清洗机器人还包括控制器，控制器包括单片机、电机驱动模块、检测模块和电源模块，单片机通过电机驱动模块与吸附攀爬机构、驱动机构和清洗作业机构连接，单片机通过电源模块与电源连接，检测模块与单片机连接；

检测模块包括光学传感器和红外传感器，控制器通过光学传感器对工作表面检测，进而判断清理过后的表面是否达到要求和机器人是否位于设定的工作区域内，控制器通过红外传感器检测工作平面内是否有超出设定范围的突起异物，若有则进行规避。

进一步地，还包括通讯模块，通讯模块包括通讯蓝牙；控制器通过通讯蓝牙接受操作人对机器人发出的指令，水源(具体实施例中水源为水桶)周围设有无线电信号，通过通讯蓝牙接受无线电信号确定水源位置，进而自动完成自动补水的目的。

本实用新型的一个实施例中，本实用新型的工作原理：

本实用新型专利采用间歇式作业的方式，在清洁玻璃幕墙时由上至下清洁，由红外传感器识别清洁路径，当到达最低层，检测水桶发出的蓝牙信号，确定水桶位置，自动行驶到水桶上方，原地旋转至尾部向下，伸出汲水管道汲水至内置水箱，再返回顶部，由红外传感器及光学传感器的反馈值进行路径规划，继续清洁工作，直到指定区域幕墙达到设定的清洁要求。

清洗作业时，首先用喷嘴3将水和水清洁剂剂的混合物(清洁液)以雾状的形式喷射到玻璃壁面,气缸将滚刷2压至玻璃壁面，滚刷2在直流电机驱动下快速转动，将污物去掉，最后用橡胶刮板7(具体实施例中橡胶刮板7为双层刮板)将墙面刮净，清洗效果好、效率高，这样高楼玻璃幕墙清洗装置通过已清洗过的壁面时就没有水渍,移动时也不会出现打滑等现象。

当高楼玻璃幕墙清洗装置在非清洗作业过程中，始终保持滚刷2抬起，以免将滚刷2及玻璃幕墙再次弄脏，并且减少摩擦阻力从而减小机器人行驶时的负载。

以上的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于伯努利原理的清洁机器人，包括车身，其特征在于，车身上设有吸附攀爬机构、驱动机构、清洗作业机构和电源，吸附攀爬机构包括离心式风机和吸盘，通过离心式风机产生的高速气流，来维持吸盘内负压，从而贴附于壁面上，通过驱动机构实现攀爬前行和转向，通过清洗作业机构对壁面进行清洗，电源为吸附攀爬机构、驱动机构和清洗作业机构提供动力。

2.根据权利要求1所述的基于伯努利原理的清洁机器人，其特征在于，吸附攀爬机构还包括直流电机，通过直流电机驱动离心式风机转动。

3.根据权利要求1所述的基于伯努利原理的清洁机器人，其特征在于，驱动机构包括直流电机和万向轮，万向轮上设有橡胶轮胎，直流电机驱动万向轮转动，使所述清洁机器人移动。

4.根据权利要求1所述的基于伯努利原理的清洁机器人，其特征在于，清洗作业机构包括气动升降装置、刷洗装置和喷水吸水装置，气动升降装置与刷洗装置连接，带动刷洗装置升降，喷水吸水装置为刷洗装置清洗提供用水。

5.根据权利要求4所述的基于伯努利原理的清洁机器人，其特征在于，气动升降装置包括伸缩气缸，伸缩气缸与车身连接固定，伸缩气缸的活塞杆与刷洗装置连接。

6.根据权利要求4所述的基于伯努利原理的清洁机器人，其特征在于，刷洗装置包括支撑架、滚刷、直流电机和同步带轮，滚刷和直流电机均设置于支撑架上，支撑架内侧与车身连接，直流电机通过同步带轮驱动滚刷转动，使滚刷与壁面摩擦进而达到清洗目的，喷水吸水装置包括喷嘴，喷嘴设置于滚刷前方滚刷前方。

7.根据权利要求6所述的基于伯努利原理的清洁机器人，其特征在于，喷水吸水装置还包括水箱和水泵，水箱和水泵均内置于车身内，水泵通过管路与水箱和喷嘴连接；清洗作业前，操作人员向水箱内通入水或清洗液，作业时，水泵将水箱内的水吸取，通过喷嘴喷出。

8.根据权利要求6所述的基于伯努利原理的清洁机器人，其特征在于，滚刷上设有柔性清洗材料，滚刷后方设有橡胶刮板。

9.根据权利要求1所述的基于伯努利原理的清洁机器人，其特征在于，所述清洗机器人还包括控制器，控制器包括单片机、电机驱动模块、检测模块和电源模块，单片机通过电机驱动模块与吸附攀爬机构、驱动机构和清洗作业机构连接，单片机通过电源模块与电源连接，检测模块与单片机连接；

检测模块包括光学传感器和红外传感器，控制器通过光学传感器对工作表面检测，进而判断清理过后的表面是否达到要求和机器人是否位于设定的工作区域内，控制器通过红外传感器检测工作平面内是否有超出设定范围的突起异物，若有则进行规避。

10.根据权利要求9所述的基于伯努利原理的清洁机器人，其特征在于，还包括通讯模块，通讯模块包括通讯蓝牙；控制器通过通讯蓝牙接受操作人对机器人发出的指令，水源周围设有无线电信号，通过通讯蓝牙接受无线电信号确定水源位置，进而自动完成自动补水的目的。