一種多功能高空幕牆清洗機器人的製作方法

2023-06-22 03:33:36 1

本實用新型涉及一種多功能高空幕牆清洗機器人

背景技術：

隨著科技、經濟的飛速發展和社會總體生產力的日益提升，世界各地出現了以高樓建築為主要的建築群體，這些美觀整潔的高樓建築的背後隱藏的是人工外牆清洗作業事故的頻發，再者人工作業對於水資源的浪費極其嚴重，因此我們面對的問題就是如何更安全、高效、環保地清洗高樓外牆。採用人工高空清洗，其存在的安全隱患也不容小覷。

為此，在授權公告號CN201200382，名稱為「牆面清洗機器人」的中國實用新型專利中，公開了一種牆面清洗機器人，包括構架、清洗器和至少兩個真空吸盤，其特徵是構架上設有氣缸和滑軌，氣缸的工作由電磁閥控制，氣缸的氣管、電磁閥的電源線和信號線連接到控制箱；清洗器活動設在滑軌上，與清洗器控制氣缸的活塞杆連接；真空吸盤至少有一隻通過頂升氣缸與構架連接，其餘分別與對應的移動氣缸的活塞杆連接。

在現有的這類牆面清洗機器人中，清洗機構、行走機構以及吸附機構一般由於控制器分別獨立控制，整個機器人成本相對較高，結構較為複雜。而且該機器人的行走穩定性和吸附牆壁的能力還有待進一步提升，而且這種機器人遇到障礙物時難以行走。

鑑於此，本發明人對上述問題進行深入的研究，遂有本案產生。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種結構簡易、成本低、行走穩定、能夠跨越障礙物的多功能清洗機器人。

為了達到上述目的，本實用新型採用這樣的技術方案：

一種多功能高空幕牆清洗機器人，包括機架、控制器、清洗機構以及行走機構，行走機構包括縱向行走機構，縱向行走機構包括縱嚮導軌、可滑動地設置在縱嚮導軌上的縱嚮導塊以及用以驅動縱嚮導塊在縱嚮導軌上移動的縱向驅動裝置，在縱嚮導軌的兩端分別設有第一吸盤組件和第二吸盤組件，第一吸盤組件和第二吸盤組件均連接至真空發生器，還包括設置在縱嚮導塊上的橫嚮導軌，橫嚮導軌的兩端分別設有第三吸盤組件和第四吸盤組件，第三吸盤組件和第四吸盤組件均連接至真空發生器。

作為本實用新型的一種優選方式，所述橫嚮導軌上設有可在橫嚮導軌上滑動的橫嚮導塊，還包括用以帶動橫嚮導塊在橫嚮導軌上移動的橫向驅動裝置。

作為本實用新型的一種優選方式，所述縱向行走機構為第一無杆氣缸，所述橫向行走機構為第二無杆氣缸。

作為本實用新型的一種優選方式，所述第一吸盤組件包括第一三角形支架，第一三角形支架的三個頂點上各設有一個第一吸盤，所述第二吸盤組件包括第二三角形支架，第二三角形支架的三個頂點上各設有一個第二吸盤，第一三角形支架和第二三角形支架之間通過第一連杆和第二連杆連接。

作為本實用新型的一種優選方式，所述第三吸盤組件包括第三三角形支架，第三三角形支架的三個頂點上各設有一個第三吸盤，所述第四吸盤組件包括第四三角形支架，第四三角形支架的三個頂點上各設有一個第四吸盤，第三三角形支架和第四三角形支架之間通過第三連杆和第四連杆連接。

作為本實用新型的一種優選方式，所述第一三角形支架的頂點上設有第一氣缸，所述第一吸盤連接在第一氣缸的活塞杆上，所述第二三角形支架的頂點上設有第二氣缸，所述第二吸盤連接在第二氣缸的活塞杆上，所述第三三角形支架的頂點上設有第三氣缸，所述第三吸盤連接在第三氣缸的活塞杆上，所述第四三角形支架的頂點上設有第四氣缸，第四吸盤連接在第四氣缸的活塞杆上。

作為本實用新型的一種優選方式，所述清洗機構包括連接在所述機架上的水平驅動氣缸和連接在水平驅動氣缸的活塞杆上的豎直氣缸，豎直氣缸與牆面垂直設置，豎直氣缸的活塞杆上連接有推板，推板上連接有緩衝彈簧，緩衝彈簧上連接有刮板，在所述機架上對應刮板設置有噴水孔。

作為本實用新型的一種優選方式，所述清洗機構包括連接在所述機架上的水平驅動氣缸和連接在水平驅動氣缸的活塞杆上的豎直氣缸，豎直氣缸與牆面垂直設置，豎直氣缸的活塞杆上連接有電機，電機的輸出軸連接有刮板。

作為本實用新型的一種優選方式，所述真空發生器為文丘裡真空發生器，文丘裡真空發生器包括相互連接的噴嘴和文丘裡管，文丘裡管對應噴嘴的位置連接有負壓管，文丘裡管與噴嘴的連接處形成負壓腔室，負壓管與該負壓腔室連通。

作為本實用新型的一種優選方式，所述第一吸盤上連接有第一電磁閥，所述第二吸盤上連接有第二電磁閥，所述第三吸盤上連接有第三電磁閥，所述第四吸盤上連接有第四電磁閥，第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥以及第四電磁閥均連接至所述控制器。

採用本實用新型的技術方案後，第一吸盤組件和第二吸盤組件吸附在牆面上，第三吸盤組件和第四吸盤組件離開牆面，縱嚮導塊在縱嚮導軌上移動，帶動橫嚮導軌移動，從而帶動第三吸盤組件和第四吸盤組件移動，之後第三吸盤組件和第四吸盤組件吸附在牆面上，第一吸盤組件和第二吸盤組件脫離牆面，縱嚮導軌相對縱嚮導塊移動，從而帶動機架移動，實現機器人的行走，機器人行走的同時，可以帶動清洗機構進行牆壁的清洗，本實用新型具有結構簡易、成本低、行走穩定以及能夠跨越障礙物的優點。

附圖說明

圖1為本實用新型中行走機構和清洗機構的結構示意圖；

圖2為本實用新型中清洗機構的結構示意圖；

圖3為本實用新型中清洗機構的另一種結構示意圖；

圖4為本實用新型中第一氣缸配合第一吸盤的結構示意圖；

圖5為本實用新型的原理結構示意圖；

圖6為本實用新型中文丘裡真空發生器的結構示意圖；

圖中：

10-進水管 201-第一吸盤

202-第二吸盤 203-第三吸盤

204-第四吸盤 205-第一電磁閥

206-第二電磁閥 207-第三電磁閥

208-第四電磁閥 30-文丘裡真空發生器

31-噴嘴 32-文丘裡管

33-負壓管 34-負壓腔室

40-水壓驅動機構 50-水力發電機

60-清洗機構 61-水平驅動氣缸

62-豎直氣缸 63-推板

64-緩衝彈簧 65-刮板

66-電機 67-噴水孔

71-第一三角形支架 72-第二三角形支架

73-第三三角形支架 74-第四三角形支架

75-第一連杆 76-第二連杆

77-第三連杆 78-第四連杆

80-第一無杆氣缸 81-第一缸體

82-第一缸筒 90-第二無杆氣缸

91-第二缸體 92-第二缸筒

100-第一氣缸 101-噴水孔

具體實施方式

為了進一步解釋本實用新型的技術方案，下面結合附圖進行詳細闡述。

參照圖1至圖6，一種多功能高空幕牆清洗機器人，包括機架、控制器、清洗機構60以及行走機構，行走機構包括縱向行走機構，縱向行走機構包括縱嚮導軌、可滑動地設置在縱嚮導軌上的縱嚮導塊以及用以驅動縱嚮導塊在縱嚮導軌上移動的縱向驅動裝置，在縱嚮導軌的兩端分別設有第一吸盤組件和第二吸盤組件，第一吸盤組件和第二吸盤組件均連接至真空發生器，還包括設置在縱嚮導塊上的橫嚮導軌，橫嚮導軌的兩端分別設有第三吸盤組件和第四吸盤組件，第三吸盤組件和第四吸盤組件均連接至真空發生器。

作為本實用新型的一種優選方式，所述橫嚮導軌上設有可在橫嚮導軌上滑動的橫嚮導塊，還包括用以帶動橫嚮導塊在橫嚮導軌上移動的橫向驅動裝置，橫嚮導軌與縱嚮導軌垂直設置，橫嚮導軌、橫嚮導塊以及橫向驅動機構構成了橫向行走機構。

在本實用新型，縱嚮導塊與縱嚮導軌的配合結構可以採用絲杆螺母和絲杆結構，作為本實用新型的一種優選方式，所述縱向行走機構為第一無杆氣缸80，所述橫向行走機構為第二無杆氣缸90。第一無杆氣缸80包括第一缸體81和設置在第一缸體81上的第一缸筒82，第一缸體81即為縱嚮導軌，第一缸筒82即為縱嚮導塊，縱向驅動裝置為氣壓或者水壓。同樣的，第二無杆氣缸90包括第二缸體91和第二缸筒92。

作為本實用新型的一種優選方式，所述第一吸盤組件包括第一三角形支架71，第一三角形支架71的三個頂點上各設有一個第一吸盤201，所述第二吸盤組件包括第二三角形支架72，第二三角形支架72的三個頂點上各設有一個第二吸盤202，第一三角形支架71和第二三角形支架72之間通過第一連杆75和第二連杆76連接。

作為本實用新型的一種優選方式，所述第三吸盤組件包括第三三角形支架73，第三三角形支架73的三個頂點上各設有一個第三吸盤203，所述第四吸盤組件包括第四三角形支架73，第四三角形支架73的三個頂點上各設有一個第四吸盤204，第三三角形支架73和第四三角形支架73之間通過第三連杆77和第四連杆78連接。

採用這種結構，整個行走機構吸附能力大大增強，行走的穩定性和平衡性均得到較大改善。

作為本實用新型的一種優選方式，所述第一三角形支架71的頂點上設有第一氣缸100，所述第一吸盤201連接在第一氣缸100的活塞杆上，所述第二三角形支架72的頂點上設有第二氣缸，所述第二吸盤202連接在第二氣缸的活塞杆上，所述第三三角形支架73的頂點上設有第三氣缸，所述第三吸盤203連接在第三氣缸的活塞杆上，所述第四三角形支架73的頂點上設有第四氣缸，第四吸盤204連接在第四氣缸的活塞杆上。通過第一氣缸100、第二氣缸、第三氣缸以及第四氣缸的設置，可以使得相應的吸盤能夠穩定地吸附在牆上和快速脫離牆體。

作為本實用新型的一種優選方式，所述清洗機構60包括連接在所述機架上的水平驅動氣缸61和連接在水平驅動氣缸61的活塞杆上的豎直氣缸62，豎直氣缸62與牆面垂直設置，豎直氣缸62的活塞杆上連接有推板63，推板63上連接有緩衝彈簧64，緩衝彈簧64上連接有刮板65，在所述機架上對應刮板65設置有噴水孔66。採用這種結構，通過水平驅動氣缸61可以帶動豎直氣缸62微移，從而帶動刮板65微移，保證牆體上邊角玻璃的清洗，而豎直氣缸62起到帶動刮板65向牆體運動的作用，其配合緩衝彈簧64，能夠將刮板65以一定的壓力抵頂在牆體上，使得刮板65與牆體穩定接觸。

作為本實用新型的另一種優選方式，所述清洗機構60包括連接在所述機架上的水平驅動氣缸和連接在水平驅動氣缸的活塞杆上的豎直氣缸，豎直氣缸與牆面垂直設置，豎直氣缸的活塞杆上連接有電機66，電機66的輸出軸連接有刮板65。採用這種結構，刮板65以轉動的方式刮擦牆體，可以用以清洗異形幕牆。

在本實用新型中，機架上對應刮板設置多個噴水孔101，清洗液通過高壓水泵，霧化後均勻噴灑在牆體表面，實現牆體的潤溼。

在本實用新型中，真空發生器可以現有技術中的抽真空裝置，作為本實用新型的一種優選方式，所述真空發生器為文丘裡真空發生器30，在機架上連接有進水管10，進水管10連接至水源，通過水源持續向進水管10供水。所述進水管10分成兩路，第一路上連接有文丘裡真空發生器30，文丘裡真空發生器30包括相互連接的噴嘴31和文丘裡管32，文丘裡管32對應噴嘴31的位置連接有負壓管33，文丘裡管32與噴嘴31的連接處形成負壓腔室34，負壓管33與該負壓腔室34連通。進水管10的第二路與水壓驅動機構40連通，通過水壓驅動機構40實現第一無杆氣缸80和第二無杆氣缸90的動作。

作為本實用新型的一種優選方式，所述第一吸盤201上連接有第一電磁閥205，所述第二吸盤202上連接有第二電磁閥206，所述第三吸盤203上連接有第三電磁閥207，所述第四吸盤204上連接有第四電磁閥208，第一電磁閥205、第二電磁閥206、第三電磁閥207以及第四電磁閥208均連接至所述控制器。採用這種結構，水流從進水管10處流入,在文丘裡真空發生器30處把水流分成兩股:一股通入到文丘裡真空發生器30用於產生負壓,為各吸盤抽氣,抽氣過程中氣體流向如虛箭頭所示,各吸盤(第一吸盤201、第二吸盤202、第三吸盤203以及第四吸盤204)中的空氣流經各電磁閥(第一電磁閥205、第二電磁閥206、第三電磁閥207以及第四電磁閥208)進入到文丘裡真空發生器30的抽氣口,當電磁閥開啟,氣路接通,吸盤抽氣吸附；當電磁閥關閉,氣路切斷,吸盤放氣鬆開。另一股水流通入到水壓驅動機構40,水壓驅動機構40與吸盤相連接,水壓驅動機構40的動作與吸盤的吸、放動作相結合,實現清洗機器人在清洗壁面上行走。通入到文丘裡真空發生器30用於產生負壓的水流與通入到水壓驅動機構40用於驅動清洗機器人的水流,在完成各自功能後又在文丘裡真空發生器30出水口處被並成一股一起流入清洗機構60,為壁面清洗提供用水。

在本實用新型中，在機架的上部和下部均設有清洗機構60，整個機器人設置雙刮板，在縱向行走機構和橫向行走機構的端部上均安裝有光電傳感器，用於探測機器人距離幕牆邊框的距離和判斷機器人自身位置。其刮洗過程如下：第三吸盤203和第四吸盤204吸附在牆面上，第一吸盤201和第二吸盤202離開牆面，利用傳感器檢測刮板65的位置，並通過水平驅動氣缸61對刮板65的位置進行微調，位於機架下部的噴水孔101工作，在豎直氣缸62的作用下，處於機架下部的刮刀65伸出並抵住牆面，第一無杆氣缸80動作，刮板65向下刮洗牆體，接著位於下部的刮板65隨著整個清洗機器人向下移動進行下一區域的牆體刮洗，與此同時，處於上部的刮板65對上一區域的牆體進刮幹，如此，本實用新型機器人不用反覆運動就可以實現兩遍刮洗，一遍噴水刮洗，一遍幹刮，能夠大大提高清洗速度。同理，機器人整體向上移動時，處於上部的刮板65進行噴水刮洗，處於下部的刮板65進行幹刮。

本實用新型在行走時，第三吸盤203和第四吸盤204吸附在牆面上，第一吸盤201和第二吸盤202脫離牆面，第一無杆氣缸90動作，帶動機架整體向上移動，移動至一定位置時，第一吸盤201和第二吸盤202吸附在牆面上，第三吸盤203和第四吸盤204脫離牆面，第一無杆氣缸80動作，帶動第三吸盤203和第四吸盤204向上移動。由於第一吸盤201、第二吸盤202、第三吸盤203和第四吸盤204上均設有氣缸，其能夠抬離牆面，配合第一無杆氣缸80的作用，實現跨越障礙物的效果。本實用新型還可以通過第二無杆氣缸90實現橫向行走，其行走原理與縱向行走機構的原理相似，均利用吸盤的吸附和鬆開以及無杆氣缸的動作來實現。

作為本實用新型的優選方式，所述進水管10上還連接有水力發電機50，該水力發電機50與所述控制器電連接。

本實用新型的產品形式並非限於本案圖示和實施例，任何人對其進行類似思路的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本實用新型的專利範疇。