本發(fā)明涉及智能機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是涉及一種雙吸盤玻璃幕墻清潔機(jī)器人。

背景技術(shù)：

經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，使得中國的高層建筑越來越多。在高層建筑中，由于玻璃幕墻美觀時(shí)尚，備受青睞。但這種玻璃幕墻很容易因附著灰塵、雨水、鳥類糞便等而變臟，降低建筑物的美感，影響市容市貌。所以，這種高層建筑物需要定時(shí)清潔玻璃墻面。

高空玻璃外墻的清潔方式主要有人工和機(jī)器人兩種方式。國內(nèi)玻璃外墻的清洗工作主要由人工來完成，由于是室外高空作業(yè)，工作環(huán)境危險(xiǎn)，給工作人員的生命安全帶來很大的威脅，且受到高空影響，效率也比較低，清洗時(shí)所耗費(fèi)成本較高。目前機(jī)器人僅能用于家庭單塊玻璃的清潔，可越障的幕墻清潔機(jī)器人研究較少，且存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，吸附不穩(wěn)定，越障能力有限的缺點(diǎn)。

目前玻璃清潔機(jī)器人的研究有依靠電磁鐵的吸力在玻璃內(nèi)外兩面同時(shí)清潔，如申請(qǐng)?zhí)枮镃N203369855U的中國實(shí)用新型專利，公告日為2014-01-01，記載了一種雙面擦玻璃機(jī)器人。其結(jié)構(gòu)為鏡面對(duì)稱的兩個(gè)擦玻璃機(jī)器人子裝置，子裝置的清潔板上有電磁鐵，兩個(gè)在玻璃的兩側(cè)以吸力固定在玻璃上，此設(shè)計(jì)雖然可以固定在玻璃墻面上，但是由于玻璃內(nèi)墻被樓層劃分開，無法自動(dòng)換行擦拭，且由于外層必須依靠?jī)?nèi)層才能吸附，使用復(fù)雜，且該機(jī)器人無法完成越障動(dòng)作。再如申請(qǐng)?zhí)枮镃N200920283411.0的中國實(shí)用新型專利，公告日為2010-11-03，記載了一種由清潔機(jī)構(gòu)、壁面吸附機(jī)構(gòu)、機(jī)器人越障機(jī)構(gòu)、機(jī)器人支援系統(tǒng)和GPS位姿跟蹤控制系統(tǒng)構(gòu)成的高層建筑外壁面清潔機(jī)器人，該機(jī)器人的行走越障機(jī)構(gòu)為飛行器，由于機(jī)器人在高空作業(yè)，靠吸附裝置與壁面接觸，飛行器頻繁越障后下落吸附會(huì)造成工作不穩(wěn)定，一旦墜落將造成嚴(yán)重事故。而且對(duì)飛行器的控制要求比較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中提到的諸多問題，本發(fā)明提供一種可實(shí)現(xiàn)高空穩(wěn)定吸附、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、清潔效率高、安全可靠和運(yùn)動(dòng)精度高的可越障的玻璃幕墻清潔機(jī)器人。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明為一種可完整清潔存在寬高為150mm ×150mm障礙的高樓壁面清潔機(jī)器人。其主要結(jié)構(gòu)包括：吸附裝置為兩個(gè)吸盤和鼓風(fēng)機(jī)；牽引機(jī)構(gòu)，卷繞盤處安裝有直流電機(jī)，通過電機(jī)控制雙鋼絲繩卷繞實(shí)現(xiàn)吸盤沿光軸軸線方向的直線移動(dòng)；換向機(jī)構(gòu)，大蝸桿處安裝有直流電機(jī)，通過控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)清潔機(jī)器人的沿大蝸輪軸線的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作；起升機(jī)構(gòu)，小蝸桿處裝有直流電機(jī)，通過控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)吸盤起升高度的調(diào)節(jié)；牽引機(jī)構(gòu)、換向機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的螺旋式行走、換向和越障；動(dòng)力裝置，小蝸桿、大蝸桿、卷繞盤處和吸盤處均安裝有直流電機(jī)，為各機(jī)構(gòu)和裝置的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力；控制裝置主要包括紅外檢測(cè)裝置、角度檢測(cè)裝置和壓力檢測(cè)裝置，分別安裝在適當(dāng)?shù)奈恢?，發(fā)出不同的控制信號(hào)，分別檢測(cè)障礙距離、旋轉(zhuǎn)角度和真空腔內(nèi)壓力；清潔裝置，由清潔毛刷和伸縮機(jī)構(gòu)組成，能夠保證毛刷一直與玻璃幕墻面接觸，保證清潔效率；安全裝置，由安全環(huán)和安全繩組成。

所述吸附裝置，吸附力由鼓風(fēng)機(jī)提供，使吸盤內(nèi)形成負(fù)壓，依靠摩擦力將機(jī)器人吸附于壁面上，在擦拭過程中，需要通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來控制吸盤對(duì)壁面的壓力，當(dāng)需要吸盤吸附時(shí)，將壓力調(diào)整到最大，當(dāng)只需小壓力吸附旋轉(zhuǎn)擦拭時(shí)，將壓力調(diào)至合適的范圍（具體參數(shù)可通過試驗(yàn)獲得），保證清潔毛刷以足夠壓力將壁面清潔干凈。

所述行走擦拭和越障功能，牽引機(jī)構(gòu)和換向機(jī)構(gòu)分別由3個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩者協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)渦狀線軌跡行走，來增大擦拭的面積和提高擦拭效率，起升機(jī)構(gòu)處的動(dòng)力由1個(gè)直流電機(jī)提供，起升機(jī)構(gòu)和換向機(jī)構(gòu)協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)越障功能。這種吸盤交替吸附越障方式，可保證越障穩(wěn)定，適應(yīng)較寬越障范圍。

所述安全裝置，將安全環(huán)扣在外殼圓筒處，且安全環(huán)處連有繩索，可保證機(jī)器人脫離壁面后不會(huì)翻轉(zhuǎn)，不與壁面發(fā)生碰撞，從而不會(huì)損壞壁面，同時(shí)保證機(jī)器人不會(huì)墜落到地面，引起事故。

本發(fā)明一種雙吸盤玻璃幕墻清潔機(jī)器人的有益技術(shù)效果為：新穎、實(shí)用、高效，可有效解決現(xiàn)有壁面清潔機(jī)器人越障能力差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和吸附及控制不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，可批量生產(chǎn)，具有較好的推廣和使用價(jià)值。

附圖說明

圖1是一種雙吸盤玻璃幕墻清潔機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是該機(jī)器人初始狀態(tài)圖。

圖3是該機(jī)器人前進(jìn)狀態(tài)圖。

圖4是該機(jī)器人在垂直玻璃壁面一端吸盤開始越障示意圖。

圖5是該機(jī)器人在垂直玻璃壁面一端吸盤越障中示意圖。

圖6是該機(jī)器人在垂直玻璃壁面另一端吸盤越障示意圖。

圖7是該機(jī)器人整體越障成功示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1—7對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1是一種雙吸盤玻璃幕墻清潔機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)圖，該清潔機(jī)器人由兩個(gè)吸盤（8）、滑動(dòng)構(gòu)件(5)、光軸(6)、鋼絲繩卷繞盤（2）（26）、工字架（18）、鋼絲繩（24）（25）、小渦輪(4)、小蝸桿(3)、大渦輪（10）、大蝸桿（11）、直流電機(jī)（1）（9）（12）（13）（14）（15）（16）（17）、鼓風(fēng)機(jī)（7）、吸附圓盤（8）、清潔毛刷（19）、彈簧伸縮機(jī)構(gòu)（20）組成。

圖2是該機(jī)器人初始狀態(tài)圖，工作初始狀態(tài)時(shí)，通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)使兩端的吸盤均吸附在壁面上，且此時(shí)兩圓形外殼處于最近狀態(tài)。

圖3是該機(jī)器人前進(jìn)狀態(tài)圖，清潔工作開始時(shí)，保持首端的吸盤固定在壁面上，通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)將尾端吸盤的吸力減小，使吸盤以較小壓力貼在壁面上，此時(shí)通過直流電機(jī)控制大蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)使吸盤沿固定軌跡小幅度往復(fù)擺動(dòng)，同時(shí)通過直流電機(jī)控制鋼絲繩卷繞使尾端吸盤實(shí)現(xiàn)螺旋式前進(jìn)，該過程中直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)尾端吸盤轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)其下面的清潔毛刷進(jìn)行渦狀線式清潔，此時(shí)兩圓形外殼處于最遠(yuǎn)狀態(tài)。

圖4是該機(jī)器人在垂直玻璃壁面首端吸盤開始越障示意圖，當(dāng)通過紅外傳感器檢測(cè)到框架障礙時(shí)，首端的鼓風(fēng)機(jī)逐漸停止工作，壓力減小，尾端直流電機(jī)帶動(dòng)起升機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度θ，把首端端的吸盤抬到指定高度（可根據(jù)障礙高度估定），使其大于最高的障礙物高度。

圖5是該機(jī)器人在垂直玻璃壁面首端吸盤越障中示意圖，當(dāng)把首端吸盤抬至一定高度時(shí)，尾端吸盤處垂直于吸盤放置的直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)使機(jī)器人逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度Φ，使首端的吸盤越過障礙物。接下來直流電機(jī)帶動(dòng)大蝸輪大蝸桿逐漸向下轉(zhuǎn)動(dòng)，使首端的吸盤落至接觸壁面，鼓風(fēng)機(jī)開始工作，并使其吸附在障礙的另一側(cè)。

圖6是該機(jī)器人在垂直玻璃壁面尾端吸盤越障示意圖，當(dāng)首端吸盤吸附在障礙的另一側(cè)后，控制尾端的鼓風(fēng)機(jī)逐漸停止工作，壓力減小，此時(shí)首端垂直于吸盤放置的直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，把尾端的吸盤通過起升機(jī)構(gòu)抬到指定高度（可根據(jù)障礙高度估定），使其大于最高的障礙物高度。

圖7是該機(jī)器人整體越障成功示意圖，當(dāng)把吸盤抬至一定高度后，越過障礙的首端吸盤處的平行于吸盤面放置的直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)使機(jī)器人逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)角度Φ，越過障礙物，直流電機(jī)帶動(dòng)大蝸輪大蝸桿逐漸向下轉(zhuǎn)動(dòng)，使尾端的吸盤落至接觸壁面，鼓風(fēng)機(jī)開始工作，并使其吸附在障礙的另一側(cè)。

本發(fā)明可用于高樓玻璃幕墻（瓷磚和敷設(shè)鋁塑板結(jié)構(gòu)）的清洗。拆卸并更換該機(jī)器人的牽引機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)，可以適應(yīng)不同尺寸的障礙物?？蓪⑶鍧嵮b置換成噴涂裝置和檢測(cè)裝置等其它裝置，以完成噴涂、檢測(cè)等作業(yè)。

本發(fā)明也可用于自動(dòng)清潔樓梯和地面。

上述應(yīng)用實(shí)例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做出的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。