專利名稱：溫室頂部清掃機(jī)器人的制作方法
溫室頂部清掃機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)裝備領(lǐng)域，具體涉及一種用于溫室頂部清掃機(jī)器人。
背景技術(shù)：
溫室是利用太陽的溫室效應(yīng)來實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一種裝備，因此溫室透光率是評價溫室性能的一項最重要的指標(biāo)。透光率是指透進(jìn)溫室里的光照量與室外光照量的百分比。 溫室透光率受溫室透光覆蓋材料透光性能和溫室骨架陰影率的影響；除此之外，如果溫室頂部有灰塵覆蓋，不僅影響光的入射，而且影響地溫和氣溫，從而會使作物的生長受到嚴(yán)重的影響。因此，保持頂棚清潔，提高溫室大棚的透光率尤為重要。
然而，溫室大棚外部的清潔并不是一件簡單的事情，因為頂部沒有搭接結(jié)構(gòu)可供清潔人員著力，清潔起來費時費力又危險，并且都是手工勞動。為了提高塑料溫室大棚的透光率，保證植物得到充足的陽光，提高經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)省人力勞動，提高作業(yè)效率，有必要研究一種操作簡單，使用方便，安全，清潔效果顯著地使用于玻璃溫室大棚的清潔機(jī)器。
現(xiàn)在已有的關(guān)于溫室頂部清潔的設(shè)計是河北農(nóng)業(yè)大學(xué)的三輪仿吸塵器式清潔機(jī)， 有優(yōu)秀的自動控制系統(tǒng)，能自動識別障礙和距離，進(jìn)行快速高效的清潔。然而，三輪結(jié)構(gòu)決定了它的使用局限性，它只能用于平面的溫室頂部，但是現(xiàn)在的溫室大棚頂部一般會有 30°到60°的傾斜角度，在這樣的傾斜面上，輪驅(qū)系統(tǒng)不能正常工作。除此之外，還有很多的關(guān)于高樓墻壁玻璃的清潔機(jī)器，這樣的機(jī)器研究現(xiàn)在已經(jīng)接近成熟，但是它們有一個共同的缺點，它們不能靠自身的設(shè)計實現(xiàn)在玻璃表面的自由移動和牢固定位，它們一般會在高樓頂部架設(shè)支撐件，用纜繩懸掛，然而由于溫室頂部不能架設(shè)支撐件，因此這樣的設(shè)計結(jié)構(gòu)也不適用于溫室大棚頂部小面積的清潔。同時溫室頂部清掃需要機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)往復(fù)運動，即要求機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)前后和左右的運動。發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)溫室頂部玻璃的自動清掃，本發(fā)明設(shè)計了一種能適合溫室頂部清潔的移動式機(jī)器人系統(tǒng)，系統(tǒng)通過氣缸和吸盤的聯(lián)動，采用利用導(dǎo)向輪和驅(qū)動牽引線實現(xiàn)單電機(jī)驅(qū)動四個氣缸的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)彎。通過吸盤吸放和氣缸的伸縮實現(xiàn)機(jī)器人的行走。
本發(fā)明提供了一種溫室頂部清掃機(jī)器人。系統(tǒng)有機(jī)器人本體、行走裝置、清掃裝置組成。通過4個吸盤式氣缸實現(xiàn)機(jī)器人的行走和轉(zhuǎn)彎功能；采用毛刷和吸塵裝置實現(xiàn)玻璃表面的清掃功能。
本發(fā)明所述一種溫室頂部清掃機(jī)器人裝置，由機(jī)器人本體、行走機(jī)構(gòu)和清掃機(jī)構(gòu)組成；行走機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向輪、牽引線、牽引電機(jī)、6個吸盤、4個氣缸彈性繩和定位板，4個氣缸位于機(jī)器人本體的頭部和尾部，每個氣缸頭部布置I個吸盤，機(jī)器人本體中部兩側(cè)各安裝I個吸盤，通過氣缸的伸縮動作和吸盤吸放動作的協(xié)調(diào)，實現(xiàn)機(jī)器人的行走；所述的4個氣缸是通過旋轉(zhuǎn)繞軸安裝于機(jī)器人本體，一牽引電機(jī)安裝于本體上，本體上還設(shè)有四個導(dǎo)向輪，牽引線通過導(dǎo)向輪與氣缸相連；牽引電機(jī)驅(qū)動連接在氣缸上牽引線使4個氣缸繞旋轉(zhuǎn)繞軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎動作，在氣缸沿牽引線運動方向設(shè)有定位板，氣缸上相反于牽引線的方向設(shè)有彈性繩與本體相連，通過定位板實現(xiàn)限位，當(dāng)完成轉(zhuǎn)彎動作后，通過彈性繩實現(xiàn)氣缸的回位；所述清掃機(jī)構(gòu)為布置于機(jī)器人本體中部的兩側(cè)毛刷、清掃驅(qū)動電機(jī)和機(jī)器人本體中間的吸塵器組成，清掃驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動兩側(cè)毛刷進(jìn)行清掃，并通過吸塵器將毛刷所清掃的灰塵吸除。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是由6個吸盤來實現(xiàn)機(jī)器人本體在玻璃表面的固定，通過四個氣缸動作和導(dǎo)向輪的運動實現(xiàn)機(jī)器人本體的行走和轉(zhuǎn)彎，通過毛刷的旋轉(zhuǎn)和吸塵裝置實現(xiàn)清掃和吸塵功能。
本發(fā)明的有益效果是，通過6個吸盤和4個氣缸的聯(lián)動實現(xiàn)機(jī)器人的在溫室頂部的行走和轉(zhuǎn)彎，利用清掃裝置和吸塵器實現(xiàn)清掃吸塵功能，實現(xiàn)了溫室頂部灰塵的自動清掃，解決了溫室頂部灰塵無法人工清掃的問題，從而進(jìn)一步提高了溫室的透光率，以提高溫室生產(chǎn)效率。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便等優(yōu)點。


圖I為溫室頂部清掃機(jī)器人示意圖。
圖2為機(jī)器人行走過程示意圖。
圖3為機(jī)器人轉(zhuǎn)彎過程示意圖。
圖4為清掃吸塵裝置示意圖。
圖中I.導(dǎo)向輪，2.本體，3.牽引線，4.毛刷，5.清掃驅(qū)動電機(jī)，6.牽引電機(jī)，7.第一吸盤，8.第二吸盤，9.第三吸盤，10.第四吸盤，11.第五吸盤，12.第六吸盤，13.第一氣缸，14.第二氣缸，15.第三氣缸，16.第四氣缸，17.吸塵器，18.彈性繩，19.定位板，20.旋轉(zhuǎn)繞軸。
具體實施方式
如圖1-4所示，該清掃機(jī)器人有機(jī)器人本體、行走裝置、清掃裝置組成。
行走裝置包括導(dǎo)向輪I、牽引線3、牽引電機(jī)6、6個吸盤7-12、四個氣缸13-16、彈性繩18、定位板19。
裝置行走過程為初始時，第一到四氣缸13-16均收縮狀態(tài)，6個吸盤7-12均吸氣固定。移動時第五吸盤11和第六吸盤12放氣松開，同時第三氣缸15、第四氣缸16伸出，當(dāng)伸出到最大位置，第五和第六吸盤吸氣固定。然后第一吸盤7、第二吸盤8放氣，然后第三氣缸15、第四氣缸16收縮，同時第一氣缸13、第二氣缸14伸出，當(dāng)伸出到最大位置后第一吸盤7和第二吸盤8吸氣固定。然后第三吸盤9和第四吸盤10放氣，第一氣缸13、第二氣缸 14收縮，當(dāng)?shù)谝粴飧?3、第二氣缸14收縮到最大位置后第三吸盤9和第四吸盤10吸氣固定，從而完成整個移動過程。
裝置轉(zhuǎn)彎過程為4個氣缸通過旋轉(zhuǎn)繞軸20固定，當(dāng)?shù)谝晃P7、第二吸盤8吸氣固定，第三吸盤9、第四吸盤10、第五吸盤11、第六吸盤12均放開，通過牽引電機(jī)6驅(qū)動牽引線3拉動四個氣缸分別到虛線位置，從而完成本體2的90°轉(zhuǎn)彎。為確保牽引線3的準(zhǔn)確位置，采用導(dǎo)向輪I來控制牽引線3的方向，實現(xiàn)四個氣缸的聯(lián)動，采用定位板19確保氣缸的旋轉(zhuǎn)位置。當(dāng)機(jī)器人完成轉(zhuǎn)彎過程，彈性繩18將氣缸復(fù)原至原始位置。
清掃裝置由毛刷4、清掃驅(qū)動電機(jī)5、吸塵器17組成。當(dāng)兩邊驅(qū)動電機(jī)5驅(qū)動毛刷 4旋轉(zhuǎn)時，溫室頂部覆蓋物表面的灰塵被清掃，利用吸塵器17將毛刷4所清掃的灰塵吸除， 實現(xiàn)了溫室頂部覆蓋物的清掃。
權(quán)利要求
1.一種溫室頂部清掃機(jī)器人裝置，其特征在于由機(jī)器人本體(2)、行走機(jī)構(gòu)和清掃機(jī)構(gòu)組成；行走機(jī)構(gòu)包括牽引線(3)、牽引電機(jī)(6)、6個吸盤(7-12)、4個氣缸(13-16)、彈性繩(18)和定位板(19)，4個氣缸(13-16)位于機(jī)器人本體(2)的頭部和尾部，每個氣缸頭部布置I個吸盤，機(jī)器人本體中部兩側(cè)各安裝I個吸盤，通過氣缸的伸縮動作和吸盤吸放動作的協(xié)調(diào)，實現(xiàn)機(jī)器人的行走；所述的4個氣缸是通過旋轉(zhuǎn)繞軸(20)安裝于機(jī)器人本體，一牽引電機(jī)(6)安裝于本體上，本體上還設(shè)有四個導(dǎo)向輪，牽引線通過導(dǎo)向輪與氣缸相連；牽引電機(jī)驅(qū)動連接在氣缸上牽引線(3)使4個氣缸繞旋轉(zhuǎn)繞軸(20)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎動作，在氣缸沿牽引線運動方向設(shè)有定位板，氣缸上相反于牽引線的方向設(shè)有彈性繩與本體相連，通過定位板實現(xiàn)限位，當(dāng)完成轉(zhuǎn)彎動作后，通過彈性繩(18)實現(xiàn)氣缸的回位；所述清掃機(jī)構(gòu)為布置于機(jī)器人本體中部的兩側(cè)毛刷(4)、清掃驅(qū)動電機(jī)(5)和機(jī)器人本體中間的吸塵器(17)組成，清掃驅(qū)動電機(jī)(5)驅(qū)動兩側(cè)毛刷(4)進(jìn)行清掃，并通過吸塵器 (17)將毛刷所清掃的灰塵吸除。
全文摘要
一種溫室頂部清掃機(jī)器人裝置，涉及設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)裝備領(lǐng)域。由機(jī)器人本體、行走裝置和清掃裝置組成。作業(yè)過程中利用6個吸盤、4個行走氣缸實現(xiàn)裝置的行走，利用牽引電機(jī)驅(qū)動牽引線控制吸盤和行走氣缸的方向，以實現(xiàn)整個裝置的轉(zhuǎn)彎；利用驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動毛刷進(jìn)行溫室頂部的清掃，利用吸塵器將清掃的灰塵吸除，以達(dá)到清掃溫室頂部的功能。該裝置解決的溫室頂部無法人工清掃的問題，實現(xiàn)了溫室頂部的自動清掃，具有操作簡單方便的優(yōu)點。
文檔編號B08B7/04GK102922527SQ20121043372
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者王紀(jì)章, 劉繼展, 李萍萍 申請人:江蘇大學(xué)