墻面的夾角0趨近于0,從而使得清洗墻面的正壓力趨 近于0,造成對低樓層的墻面幾乎起不到任何清洗作用。
[0069] 本發(fā)明利用連桿吸附機(jī)構(gòu)工作時(shí)，繩與墻面的夾角0的范圍為 其中S為清洗端n到墻面的距離，Io為連桿14伸縮的最小長度，In連桿14伸縮的最大長度。如 取Io = I. Is, ln = 8s，則繩與墻面的夾角目的取值范圍為[7°，65°]，則清洗墻面的最小正壓力 為Gtan7° = 0.12G，此壓力已足夠?qū)γ媲逑锤蓛簟?br>[0070] 當(dāng)出現(xiàn)意外斷電時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)限制保護(hù)機(jī)構(gòu)虹和多級增力保護(hù)機(jī)構(gòu)IV則處于緊急制動(dòng) 狀態(tài)，防止清洗端n從高樓墜落。
[0071] 如圖3所示的轉(zhuǎn)動(dòng)限制保護(hù)機(jī)構(gòu)虹，電磁超越離合器3通電工作時(shí)內(nèi)外圈處于分離 狀態(tài)，此時(shí)漉筒4可W轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)意外斷電時(shí)，電磁超越離合器3的線圈失電，其內(nèi)外圈處于接 合狀態(tài)，即內(nèi)外圈與升降端機(jī)架1固連，此時(shí)電磁超越離合器3處于制動(dòng)狀態(tài)，與其相連的漉 筒4隨即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而阻止繩5繼續(xù)下降，使得清洗端n停止下降。
[0072] 如圖4所示的多級增力保護(hù)機(jī)構(gòu)IV，電磁鐵9的伸縮桿在通電工作時(shí)處于伸出狀 態(tài)，彈黃8為拉彈黃并處于拉伸狀態(tài)，由于電磁鐵9的電磁力大于彈黃8的拉力，此時(shí)杠桿7的 右端向上抬起，使得杠桿7的左端向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)偏屯、圓盤6的右端向下運(yùn)動(dòng)，從而使偏屯、圓 盤6與模形板10之間的間隙變大，繩5通過間隙向下運(yùn)動(dòng)，清洗端n可W下降。當(dāng)出現(xiàn)意外斷 電時(shí)，電磁鐵9停止工作，此時(shí)杠桿7受到彈黃8向下的拉力，使得其右端向下運(yùn)動(dòng)，左端向上 運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)偏屯、圓盤6的右端向上運(yùn)動(dòng)，從而使偏屯、圓盤6與模形板10之間的間隙變小，并 將繩5鎖住，阻止了繩5向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使得清洗端n停止下降。
[0073] 轉(zhuǎn)動(dòng)限制保護(hù)機(jī)構(gòu)m和多級增力保護(hù)機(jī)構(gòu)IV均具有斷電緊急制動(dòng)的作用，但由于 高空作業(yè)的危險(xiǎn)性較大，一旦發(fā)生墜落事件，將造成極大的危害，因此將兩套保護(hù)機(jī)構(gòu)配合 使用，極大的增加了安全系數(shù)，減小墜落事故的發(fā)生。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種墻面清洗機(jī)器人，包括升降控制端（I)、清洗端（π)，其特征在于，所述的升降控 制端（I)與清洗端（Π)通過繩(5)相連，所述的升降控制端（I)由轉(zhuǎn)動(dòng)限制保護(hù)機(jī)構(gòu)（m)、多 級增力保護(hù)機(jī)構(gòu)(IV)組成， 所述的轉(zhuǎn)動(dòng)限制保護(hù)機(jī)構(gòu)（m)由升降端機(jī)架（1)、升降用電機(jī)（2)、電磁超越離合器 (3)、輥筒(4)、繩(5)組成，所述的升降用電機(jī)(2)固連在升降端機(jī)架（1)上，其軸與輥筒(4) 相連，所述的電磁超越離合器(3)的外圈與升降端機(jī)架（1)相連，電磁超越離合器(3)的內(nèi)圈 與輥筒(4)軸相連，所述的電磁超越離合器(3)在斷電時(shí)內(nèi)外圈接合，通電時(shí)內(nèi)外圈分離，所 述的繩(5)繞于輥筒(4)外圈，并且繩(5)的末端與輥筒(4)固連， 所述的多級增力保護(hù)機(jī)構(gòu)（IV)由偏心圓盤(6)、杠桿(7)、彈簧(8)、電磁鐵(9)、楔形板 (10)組成，所述的繩(5)穿過偏心圓盤(6)與楔形板（10)組成的間隙，所述的偏心圓盤(6)鉸 接于升降端機(jī)架(1)上，并與杠桿(7)的一端相連，所述的杠桿(7)鉸接于升降端機(jī)架（1)上， 并在末端分別與彈簧(8)、電磁鐵(9)的相連，所述的彈簧(8)與電磁鐵(9)的底端固連于升 降端機(jī)架(1)， 所述的清洗端（Π)由清洗端機(jī)架（11)、導(dǎo)向環(huán)（12)、吸盤（13)、連桿（14)、蝸輪蝸桿機(jī) 構(gòu)（15)、連桿用電機(jī)（16)、導(dǎo)管（17)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)箱（18)、氣動(dòng)用電機(jī)（19)、清洗刷(20)、減速 器(21)、清洗用電機(jī)(22)、滾輪(23)組成，所述的導(dǎo)向環(huán)（12)、吸盤（13)、連桿（14)、蝸輪蝸 桿機(jī)構(gòu)（15)、連桿用電機(jī)（16)、導(dǎo)管（17)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)箱（18)、氣動(dòng)用電機(jī)（19)組成連桿吸附 機(jī)構(gòu)， 所述的繩（5)穿過導(dǎo)向環(huán)（12)與清洗端機(jī)架（11)相連，所述的導(dǎo)向環(huán)（12)固連于吸盤 (13)上，所述的吸盤（13)的外殼與連桿（14)相連，所述的連桿（14)通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)（15) 與連桿用電機(jī)（16)相連，所述的連桿用電機(jī)（16)固定在清洗端機(jī)架（11)上，所述的吸盤 (13)的內(nèi)腔與導(dǎo)管（17)相連，所述的導(dǎo)管（17)的另一端連接在氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)箱（18)上，所述的 氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)箱（18)上設(shè)有氣動(dòng)用電機(jī)（19)，所述的連桿（14)為多級伸縮連桿，通過內(nèi)部直線 電機(jī)控制其伸縮長度， 所述的滾輪(23)設(shè)置在清洗端機(jī)架（11)上，所述的清洗刷(20)通過軸承固定于清洗端 機(jī)架（11)上，所述的減速器(21)的輸出軸與清洗刷(20)的軸相連，所述的減速器(21)的輸 入軸與清洗用電機(jī)(22)的軸相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種墻面清洗機(jī)器人，其特征在于，所述的偏心圓盤(6)上與 升降端機(jī)架（1)、杠桿(7)相鉸接的兩點(diǎn)距離為其中G為墻面清洗機(jī)器人的重 力，F(xiàn)為電磁鐵(9)的電磁力，Θ為楔形板（10)末端的角度，μ為繩(5)與楔形板（10)之間的摩 擦系數(shù)，a為圓盤(6)上與升降端機(jī)架（1)的鉸接點(diǎn)到圓盤(6)邊緣的最小距離，c為杠桿(7) 與升降端機(jī)架（1)的鉸接點(diǎn)到杠桿(7)與圓盤(6)鉸接點(diǎn)的距離，b為杠桿(7)與升降端機(jī)架 (1)的鉸接點(diǎn)到杠桿(7)與電磁鐵(9)連接點(diǎn)之間的距離。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種墻面清洗機(jī)器人，其特征在于，所述的減速器(21)為擺線 針輪減速器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種墻面清洗機(jī)器人，其特征在于，所述的彈簧(8)為拉彈簧。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種墻面清洗機(jī)器人，其特征在于，所述的連桿用電機(jī)(16)為 步進(jìn)電機(jī)。6.-種墻面清洗機(jī)器人的控制方法，其特征在于清洗機(jī)器人的清洗控制步驟與控制方 式： (1) 清洗模式的選擇： 當(dāng)墻面僅有灰塵時(shí)，選用邵氏硬度為50-70HA的清洗刷，清洗刷（20)的轉(zhuǎn)速為500-600r/min;當(dāng)墻面含有大量粘性物質(zhì)時(shí)，選用邵氏硬度為100-120HA的清洗刷，清洗刷(20) 的轉(zhuǎn)速為 300_400r/min; (2) 升降用電機(jī)(2)開始運(yùn)行，其運(yùn)行轉(zhuǎn)速為其中m為清洗刷(20)的轉(zhuǎn)速，D 為輥筒(4)的直徑，繩(5)開始從輥筒(4)上繞出； (3) 電磁超越離合器(3)通電，其內(nèi)外圈分離； (4) 電磁鐵(9)通電，電壓為220V，電磁鐵(9)伸縮桿運(yùn)動(dòng)的距離為其中d為 繩(5)的直徑，G為墻面清洗機(jī)器人的重力，Θ為楔形板（1〇)末端的角度，μ為繩(5)與楔形板 (10)之間的摩擦系數(shù)，F(xiàn)為電磁鐵(9)的電磁力，此時(shí)偏心圓盤(6)與楔形板（10)之間的間隙 變大，繩(5)通過間隙向下運(yùn)動(dòng)，清洗端（Π )開始向下運(yùn)動(dòng)； (5) 清洗用電機(jī)(22)開始運(yùn)行，其轉(zhuǎn)速為η3 = ?ιηι，其中^為減速器(21)的傳動(dòng)比，m為 清洗刷(20)的轉(zhuǎn)速，并通過減速器(21)帶動(dòng)清洗刷(20)轉(zhuǎn)動(dòng)； (6) 當(dāng)升降用電機(jī)(2)的運(yùn)行時(shí)間（其中L為清洗端（Π)豎直方向的長度，n2 為升降用電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)速，D為輥筒(4)的直徑），升降用電機(jī)(2)與清洗用電機(jī)(22)停止運(yùn) 行，連桿用電機(jī)（16)開始運(yùn)行，轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，轉(zhuǎn)動(dòng)角度為ai = 90i2,（其中i2為蝸 輪蝸桿機(jī)構(gòu)（15)的傳動(dòng)比），帶動(dòng)連桿(14)轉(zhuǎn)動(dòng)90°，此時(shí)吸盤(13)貼于墻體(24)上； (7) 氣動(dòng)用電機(jī)（19)開始工作，并通過氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)箱（18)、導(dǎo)管（17)，使得吸盤（13)內(nèi)腔 處于負(fù)壓狀態(tài)，此時(shí)吸盤(13)吸附于墻體(24)上； (8) 重復(fù)步驟(2)-(5)，并且連桿（14)的內(nèi)部直線電機(jī)隨著清洗端（Π)的下降而勻速推 送，使得連桿(14)的多級伸縮連桿逐步伸出； (9) 當(dāng)連桿（14)的多級伸縮連桿逐步伸出，達(dá)到最大長度時(shí)，即升降用電機(jī)(2)的運(yùn)行 時(shí)間（其中L為清洗端（Π)豎直方向的長度，n2為升降用電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)速，D為輥 筒(4)的直徑），氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)箱（18)通過導(dǎo)管（17)使得吸盤（13)內(nèi)腔處于正壓狀態(tài)，吸盤（13) 貼合在墻體(24)上， 此時(shí)升降用電機(jī)(2)與清洗用電機(jī)(22)停止運(yùn)行，連桿用電機(jī)（16)開始運(yùn)行，轉(zhuǎn)動(dòng)方向 為逆時(shí)針方向，動(dòng)角度為a2 = 90i2,（其中12為蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)（15)的傳動(dòng)比），帶動(dòng)連桿（14) 反轉(zhuǎn)90°，此時(shí)吸盤(13)離開墻體(24); (10) 當(dāng)升降用電機(jī)(2)的運(yùn)行時(shí)間（其中k = 8，10，12…2n…），重復(fù)步驟 (6)-(8)，當(dāng)升降用電機(jī)(2)的運(yùn)行時(shí)間（其中m=9，ll，13···2η+1…），重復(fù)步驟 (9)〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種墻面清洗機(jī)器人及其控制方法，屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域。它包括升降控制端、清洗端，所述的升降控制端與清洗端通過繩相連，所述的升降控制端由轉(zhuǎn)動(dòng)限制保護(hù)機(jī)構(gòu)、多級增力保護(hù)機(jī)構(gòu)組成，所述的升降用電機(jī)固連在升降端機(jī)架上，其軸與輥筒相連，所述的電磁超越離合器的外圈與升降端機(jī)架相連，電磁超越離合器的內(nèi)圈與輥筒軸相連，同時(shí)本發(fā)明還給出了其控制方法。本發(fā)明通過在清洗端設(shè)置連桿吸附機(jī)構(gòu)，使得清洗刷對墻面壓力能夠保持在較大的壓力范圍內(nèi)，并根據(jù)具體墻面的污損情況設(shè)置了不同的清洗模式，同時(shí)增加了轉(zhuǎn)動(dòng)限制保護(hù)機(jī)構(gòu)和多級增力保護(hù)機(jī)構(gòu)，使得機(jī)器人在意外斷電時(shí)能夠安全制動(dòng)，防止事故的發(fā)生。
【IPC分類】A47L11/38, A47L11/40
【公開號】CN105476560
【申請?zhí)枴緾N201511032051
【發(fā)明人】鄭麗, 王明明, 吳傳良
【申請人】馬鞍山清凈環(huán)保科技有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月30日