一种可自动越障玻璃幕墙清洁机器人及其使用方法转让专利
申请号 : CN202010378107.5
文献号 : CN111345726B
文献日 : 2021-07-02
发明人 : 秦明旺 , 吕志忠 , 王浩坤
申请人 : 西南石油大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种可自动越障玻璃幕墙清洁机器人,包括擦窗器本体、运动系统、清洗系统;
其特征在于,所述运动系统包括3个移动体、3段机架,所述机架为日字型结构,由两条平行的长杆以及三条垂直连接长杆的短杆组成,短杆分别设置于长杆的两端和中部,3段机架的尺寸可以相同或不同,3段机架串联,3段机架分为机架一、机架二、机架三、其中机架一和机架二的末端的短杆通过转轴连接在一起,且在轴的一端设有舵机,形成转动机构;在机架中部的横杆上连接有移动体,移动体包括吸附机构和移动机构;
所述清洗系统包括2个擦拭装置,分别设于平移轨道两端;
机架一与机架三结构相同,与机架二接触的短杆设有一段突出段,突出段宽度小于短杆,机架二两端的短杆在短杆的两头各设有一个突出块,两个突出块之间的间距与突出段相配合,让突出段能放入突出块之间,一个突出段和突出块中部实体连接转轴,在另一个突出块设有孔,让转轴穿过,并连接到舵机;
所述移动机构包括真空箱体、通槽套筒、空气筒,三者均为空心结构,真空箱体底部带有密封条,空气筒顶部为带有连接孔的帽式结构,空气筒底部设有法兰盘,通过法兰盘连接到设置于真空箱体顶部的通气孔上,连接处设有密封垫片;在机架的中部的短杆上设有垂直于短杆和长杆的孔,通槽套筒与此处的短杆孔过盈配合连接,通槽套筒顶部上设有一段突出的定位套筒,并紧贴固定在短杆上部,空气筒与通槽套筒内壁固定连接,并伸出定位套筒,所述空气筒外部套设有回复弹簧,回复弹簧顶部和底部分别抵住通槽套筒底部和法兰盘顶部;在移动机构上还设有负压发生器,负压发生器上带有空气管并通过空气管连接到空气筒;
在真空箱体内,还固定有履带行走机构,所述履带行走机构包括中部滚轮和外部履带条,中部滚轮通过连杆连接到真空箱体,并在连杆上带有行走电机;履带的底部与真空箱体的密封条平齐;
所述履带行走机构,包括两条履带,两条履带内部都设有滚轮,并通过滚轮连接到设置于真空箱体侧面的变频调速电机上,变频调速电机上设有单独控制的控制装置。
2.根据权利要求1所述的一种可自动越障玻璃幕墙清洁机器人,其特征在于,在真空箱体底部的前后两端设有与长杆平行的弧形条,所述弧形条的根部与真空箱体连接,高于密封条,其结构类似雪橇板。
3.根据权利要求2所述的一种可自动越障玻璃幕墙清洁机器人,其特征在于,所述擦拭装置上设有连接架,通过连接架连接在机架一和机架三的两端,连接架另一端连接到擦拭装置外壳,其外壳为两侧带有向下突出部的长板,外壳的正面为清洁区,清洁区内设有至少一根旋转轴,旋转轴为可拆卸式轴,在旋转轴上安装有清扫元件;旋转轴端部设有防水变频电机;连接架与机架一和机架三的连接处为铰链连接,且在此处设有转动弹簧,其弹簧在自然状态下将擦拭装置下压到与真空腔体底部下1cm的位置;连接架与擦拭装置外壳的连接处为固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种可自动越障玻璃幕墙清洁机器人,其特征在于,所述清扫元件为毛刷、棉质滚筒、擦布、钢丝球中的任意一种。
5.根据权利要求4所述的一种可自动越障玻璃幕墙清洁机器人,其特征在于,擦拭装置外部设置有摄像头。
6.根据权利要求5所述的一种可自动越障玻璃幕墙清洁机器人,其特征在于,在擦拭装置外壳前端内侧设有多个均布的喷水孔,在擦拭装置外壳内设有空腔作为管线,喷水孔的管线汇聚到一起并连接到擦拭装置外壳背面,在此处设有阀门和水箱,水箱带有微型水泵。
7.根据权利要求6所述的一种可自动越障玻璃幕墙清洁机器人,其特征在于,在擦拭装置外壳的突出部底部的两端设有弧形条。
8.根据权利要求7所述的一种可自动越障玻璃幕墙清洁机器人,其特征在于,在真空箱体以及擦拭装置的外壳上的弧形条根部都设有感应装置,感应装置连接到负压发生器上设置的控制器。
9.一种可自动越障玻璃幕墙清洁机器人的使用方法,其特征在于,采用如权利要求8所示的一种可自动越障玻璃幕墙清洁机器人,步骤如下:S10、将可自动越障玻璃幕墙清洁机器人放置在玻璃幕墙上,通过负压发生器产生负压,让真空箱体吸附在玻璃面上,然后通过喷水孔对玻璃面进行喷洒,并通过清扫元件清扫,此时同步让履带行走机构向预定方向行走;
S20、当遇到障碍物的时候,擦拭装置、机架依次跨越过障碍物,并在弹簧和转动机构的辅助下恢复到原位,继续行走和清洁;
S201、所述障碍物的高度小于弧形条高度的时候,可以直接通过解除接近障碍物的真空箱体的负压,使其通过雪橇状的弧形条直接越过障碍物,如果是擦拭装置,则其直接通过转动弹簧回复原位,如果是真空箱体此时回复弹簧压缩,让空气筒以及真空机构都向上移动越过以后,再通过旋转机构带动其回到水平位置并再次吸附在玻璃面上前进,然后依次通过后面的机架,并让新通过障碍物的机架都再次吸附在玻璃面上,然后前进;
S202、所述障碍物的高度大于弧形条高度的时候,在接触接近障碍物的真空箱体的负压后,需要主动通过旋转机构带动机架升起,使其抬起高度能跨过障碍物,然后通过后面的机架所在的履带行走机构向前移动,让抬起的机架通过障碍物后通过旋转机构回到原位,并再次吸附在玻璃面,用同样的原理让后面的机架也依次通过障碍物;
S30、当遇到建筑物玻璃面转角的时候,现将移动方向上最前端的机架一或机架三到悬空,保持中间的机架二靠近玻璃面转角,然后通过舵机带动连接转轴转动悬空的机架一或机架三,使其贴紧玻璃面并吸紧新的玻璃面,然后解除停留在原玻璃面的两个真空箱体的吸附力,并通过舵机让之前转动弯折的连接转轴回到原位,使3个机架保持一条直线,然后机架一或机架三下面的履带行走机构向前行动,当后面的机架二和机架三或机架一移动到新的玻璃面后也吸紧,开始在新的工作面作业。
说明书 :
一种可自动越障玻璃幕墙清洁机器人及其使用方法
技术领域
背景技术
市场上主要是采用人工清洁和机械清洁两种方式,人工清洁成本相对较低,且清洁较为干
净,但存在安全隐患,且有可能侵犯业主隐私。而目前市面上的自动擦窗机,普遍是单一平
面作业,依靠吸盘或者导轨实现运动,这种方式,作业范围窄,需要不断的通过人工更换其
作业面,才能实现大范围清洁,特别是对于部分在玻璃墙之间有钢结构的玻璃,以及建筑物
转角处,现有技术基本没有办法处理。对于这些问题,申请号为201810764483.0和
201811330277.5的中国专利,提出了一些跨越障碍的解决方案,但其跨越的方式并不稳定,
且未能够解决转角问题,适用范围有限,依然离不开人工操作,现有技术对前述问题仍未有
更好更优的解决方案。
发明内容
清洗效果,还能实现外墙之间自动转角和跨越障碍的功能,且跨越障碍过程更智能,减少过
程中停机时间和人工操作,高效可靠地完成清洁工作。
可以相同或不同,3段机架串联,3段机架分为机架一、机架二、机架三、其中机架一和机架二
的末端的短杆通过转轴连接在一起,且在轴的一端设有舵机,形成转动机构;在机架中部的
横杆上连接有移动体,移动体包括吸附机构和移动机构;
出段相配合,让突出段能放入突出块之间,一个突出段和突出块中部实体连接转轴,在另一
个突出块设有孔,让转轴穿过,并连接到舵机;
连接到设置于真空箱体顶部的通气孔上,连接处设有密封垫片;在机架的中部的短杆上设
有垂直于短杆和长杆的孔,通槽套筒与此处的短杆孔过盈配合连接,通槽套筒顶部上设有
一段突出的定位套筒201,并紧贴固定在短杆上部,空气筒与通槽套筒内壁固定连接,并伸
出定位套筒201,所述空气筒外部套设有回复弹簧,回复弹簧顶部和底部分别抵住通槽套筒
底部和法兰盘顶部;在移动机构上还设有负压发生器,负压发生器上带有空气管并通过空
气管连接到空气筒;
箱体的密封条平齐;
调整两条履带产生不同的速度,能够控制履带行走机构转向。
为清洁区,清洁区内设有至少一根旋转轴,旋转轴为可拆卸式轴,在旋转轴上安装有清扫元
件;旋转轴端部设有防水变频电机;连接架与机架一和机架三的连接处为铰链连接,且在此
处设有转动弹簧,其弹簧在自然状态下将擦拭装置下压到与真空腔体底部下1cm的位置;连
接架与擦拭装置外壳的连接处为固定连接。
门和水箱,水箱带有微型水泵。
箱体的负压,同时增强另外的真空箱体的负压。
扫,此时同步让履带行走机构向预定方向行走;
通过转动弹簧回复原位,如果是真空箱体此时回复弹簧压缩,让空气筒以及真空机构都向
上移动越过以后,再通过旋转机构带动其回到水平位置并再次吸附在玻璃面上前进,然后
依次通过后面的机架,并让新通过障碍物的机架都再次吸附在玻璃面上,然后前进;
面的机架所在的履带行走机构向前移动,让抬起的机架通过障碍物后通过旋转机构回到原
位,并再次吸附在玻璃面,用同样的原理让后面的机架也依次通过障碍物;
一或机架三,使其贴紧玻璃面并吸紧新的玻璃面,然后解除停留在原玻璃面的两个真空箱
体的吸附力,并通过舵机让之前转动弯折的连接转轴回到原位,使3个机架保持一条直线,
然后机架一或机架三下面的履带行走机构向前行动,当后面的机架二和机架三或机架一移
动到新的玻璃面后也吸紧,开始在新的工作面作业。
能自动跨越玻璃上的障碍,并且可以实现相邻墙面之间的翻越。
力。
幕墙的吸附更加强有力,适用范围广。
附图说明
机,
具体实施方式
可以是3个以上),所述机架1为日字型结构,由两条平行的长杆102以及三条垂直连接长杆
102的短杆101组成,短杆101分别设置于长杆102的两端和中部,3段机架1串联,3段机架1分
为机架一、机架二、机架三、其中机架一和机架二的末端的短杆101通过转轴连接在一起,且
在轴的一端设有舵机105,形成转动机构,机架一与机架三结构相同,与机架二接触的短杆
101设有一段突出段103,突出段103宽度小于短杆101,机架二两端的短杆101在短杆101的
两头各设有一个突出块104,两个突出块104之间的间距与突出段103相配合,让突出段103
能放入突出块104之间,一个突出段103和突出块104中部实体连接转轴,在另一个突出块
104设有孔,让转轴穿过,并连接到舵机105。在机架1中部的横杆上连接有移动体2,移动体2
包括吸附机构和移动机构;所述移动机构包括真空箱体205、通槽套筒206、空气筒207,三者
均为空心结构,真空箱体205底部带有密封条209,空气筒207顶部为带有连接孔的帽式结
构,空气筒207底部设有法兰盘,并连接到设置于真空箱体205顶部的通气孔上,连接处设有
密封垫片;在机架1的中部的短杆101上设有垂直于短杆101和长杆102的孔,通槽套筒206放
入此处的孔,并与孔固定连接(比如可以采用侧面螺栓穿过短杆101连接到通槽套筒206的
方式固定),通槽套筒206顶部上设有定位套筒201,定位套筒201内侧与空气筒207焊接,在
移动机构上还设有负压发生器204,负压发生器204上带有空气管202并通过空气管202连接
到空气筒207;在真空箱体205内,还固定有履带行走机构210,所述履带行走机构210包括中
部滚轮和外部履带条,中部滚轮通过连杆连接到真空箱体205,并在连杆上带有行走电机;
履带的底部与真空箱体205的密封条209平齐。所述空气筒207外部套设有回复弹簧208,回
复弹簧208顶部和底部分别抵住通槽套筒206底部和法兰盘顶部。在真空箱体205底部的前
后两端设有与长杆102平行的弧形条,作为弧形条一212,所述弧形条一212的根部与真空箱
体205连接,高于密封条209,其结构类似雪橇板,在弧形条一212上还设有感应器,当感应器
感应到受外力超过2N后,即可发送信号给带有信号收集器的负压电机203,使其停止负压,
方便弧形条一212顺着障碍物向上翻起。
301另一端连接到擦拭装置3外壳,其外壳为两侧带有向下突出部的长板,外壳的正面为清
洁区,清洁区内设有至少一根旋转轴305,旋转轴305为可拆卸式轴,在旋转轴305上安装有
清扫元件306;旋转轴305端部设有防水变频电机304;连接架框架401与机架一和机架三的
连接处为铰链连接,此处作为转动轴402,且在转动轴402上设有转动弹簧403,其弹簧在自
然状态下将擦拭装置3底部下压到与真空腔体底部下1cm的位置,使其能够确保清洁机构能
够接触并清洁玻璃面,弹簧能够在擦拭装置3升起后产生回弹力,当失去向上的外力后,恢
复原状向下转动,让擦拭装置3能够再次贴到玻璃面;连接架301与擦拭装置3外壳的连接处
为固定连接。所述清扫元件306为毛刷、棉质滚筒(图3的实施例所采用的为棉质滚筒)、擦
布、钢丝球中的任意一种,根据玻璃面上的污染物的情况,可以用不同的材料去除污染物。
在外壳的突出部底部的两端设有弧形条,作为弧形条二307。弧形条二307上也设有传感器,
其控制方式类似弧形条一212的模式。
设有阀门和水箱303,水箱303带有微型水泵,管线伸入水箱303中与微型水泵连接,喷水孔
302组件将水喷射在玻璃幕墙表面,擦拭装置3外部设置有摄像头。摄像头设置于擦拭装置3
顶部前边缘。内置电池和wifi收发模块。
消其最靠近的真空箱体205的负压),同时增强另外的真空箱体205的负压,确保其不会因为
吸附力不足而掉落。
两侧履带的速度差,实现履带行走机构210的向右弧形转弯,同时由于履带行走机构210与
真空箱体205的固定连接,带动真空箱体205向右转弯。特别需要注意的是,如果要让本发明
整体转弯,则转弯的时候只能有一个履带行走机构210在玻璃上行走,才能实现转弯。
通过电缆输送,负压发生器可采用VAAU‑VA3系列真空发生器,具有低耗气,真空度高,真空
流量大的特点,吸附力的大小在直线运动时为150N,在转向时为500N。当然,在满足需求的
情况下,可以更换其他真空发生器),让真空箱体205吸附在玻璃面上,然后通过喷水孔302
对玻璃面进行喷洒,并通过清扫元件306清扫,此时同步让履带行走机构210向预定方向行
走;
5.2kgf.cm,速度为0.18秒/60°,电力来源由锂电池提供稳定且充裕的电流),并在弹簧和转
动机构的辅助下恢复到原位,继续行走和清洁;
是擦拭装置3,则其直接通过转动弹簧回复原位,如果是真空箱体205此时回复弹簧208压
缩,让空气筒207以及真空机构都向上移动越过以后,再通过旋转机构带动其回到水平位置
并再次吸附在玻璃面上前进,然后依次通过后面的机架1,并让新通过障碍物的机架1都再
次吸附在玻璃面上,然后前进;
后面的机架1所在的履带行走机构210向前移动,让抬起的机架1通过障碍物后通过旋转机
构回到原位,并再次吸附在玻璃面,用同样的原理让后面的机架1也依次通过障碍物;
转轴转动悬空的机架一或机架三,使其贴紧玻璃面并吸紧新的玻璃面,然后解除停留在原
玻璃面的两个真空箱体205的吸附力,并通过舵机105让之前转动弯折的连接转轴回到原
位,使3个机架1保持一条直线,然后机架一或机架三下面的履带行走机构210向前行动,当
后面的机架二和机架三或机架一移动到新的玻璃面后也吸紧,开始在新的工作面作业。
来适应真空箱体205吸附在弧形玻璃面上,起到了很好的密封、减震作用。
员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰
为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质
对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。