一种幕墙清扫机器人发明专利

专利名称：一种幕墙清扫机器人

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202010596214.5

专利申请（专利权）人：咸宁职业技术学院
权利人地址：湖北省咸宁市咸宁大道118号

专利发明（设计）人：兰希园,刘旗,吴涛,孙威,刘成,奚洋

专利摘要：本发明提供了一种幕墙清扫机器人，属于机电技术领域。包括两块相互垂直的安装板、真空泵、两个分别设置在两块安装板上的滑移机构和控制器，滑移机构包括开设在安装板上的滑槽和连接在安装板上且与滑槽平行的螺杆，螺杆的一端与一驱动电机的输出轴固定相连，螺杆的另一端转动连接在安装板上，驱动电机的壳体固定在安装板上，机器人还包括一滑块，滑块上开设有相互垂直的两个螺纹孔，两个滑移机构上的两根螺杆分别螺纹连接在两个螺纹孔内，安装板上设置有能够对驱动电机和真空泵进行供电的移动电源；安装板的两端分别设置有一吸附结构和一除尘结构。本发明具有能够实现幕墙外侧的自动除尘等优点。

主权利要求：
1.一种幕墙清扫机器人，其特征在于，包括两块相互垂直的安装板（21）、真空泵（11）、两个分别设置在两块安装板（21）上的滑移机构和控制器（13），所述滑移机构包括开设在安装板（21）上的滑槽（22）和连接在安装板（21）上且与滑槽（22）平行的螺杆（23），所述螺杆（23）的一端与一驱动电机的输出轴固定相连，所述螺杆（23）的另一端转动连接在安装板（21）上，所述驱动电机的壳体固定在安装板（21）上，机器人还包括一滑块（14），所述滑块（14）上开设有相互垂直的两个螺纹孔（24），两个滑移机构上的两根螺杆（23）分别螺纹连接在两个螺纹孔（24）内，所述滑块（14）上具有两个相互垂直的导向块（25），两个导向块（25）分别滑动连接在两滑移机构中的两个滑槽（22）内，所述安装板（21）上设置有能够对驱动电机和真空泵（11）进行供电的移动电源（12）；所述安装板（21）的两端分别设置有一吸附结构和一除尘结构；
所述吸附结构包括固定在安装板（21）上的安装块（26），所述安装块（26）上设置有若干吸附组件，所述吸附组件包括开设在安装块（26）上的避让口（31）和吸附腔，所述避让口（31）内设置有一吸盘（32），所述避让口（31）的顶部具有一滑孔（33），所述吸盘（32）的上端固定设置有一接管（34），所述接管（34）滑动连接滑孔（33）内，所述接管（34）的上端固定设置有一活塞（35），所述活塞（35）将吸附腔分隔为位于活塞（35）上方的负压一腔（36）和位于活塞（35）下方的负压二腔（37），所述接管（34）连通负压一腔（36）和吸盘（32）内腔，所述负压一腔（36）的顶部壁面与活塞（35）上端面之间连接有一处于拉伸状态下的复位弹簧（38），所述安装块（26）内还开设有一连接真空泵（11）的气流通道（39）；所述复位弹簧（38）处于自然状态下时，气流通道（39）连通负压二腔（37），所述复位弹簧（38）处于拉伸状态下时，所述负压通道同时连通负压一腔（36）和负压二腔（37）；
所述活塞（35）上开设有一溢流小孔（41）；
所述接管（34）连接一固定盘（42），所述固定盘（42）与吸盘（32）固定相连；
所述活塞（35）的外缘处具有一倒角，活塞（35）上的倒角使活塞（35）外缘的下端面直径小于上端面的直径；
所述除尘结构包括两个分别设置在安装块（26）两侧的除尘组件，所述除尘组件包括开设在安装块（26）上的缺口（51），所述缺口（51）贯穿安装块（26）的下表面，所述缺口（51）内设置有滚筒（52）、转杆（53）和刮片（54），所述刮片（54）固定在滚筒（52）的外壁上，所述转杆（53）固定在安装块（26）上，所述转杆（53）与滚筒（52）之间通过一扭簧（55）相连，所述刮片（54）在扭簧（55）处于自然状态下时能够伸出安装块（26）下表面之下，所述刮片（54）在安装块（26）下表面受压时转至与安装块（26）下表面平齐。
2.根据权利要求1所述一种幕墙清扫机器人，其特征在于，所述缺口（51）处连接有与转杆（53）平行的弹条（56），所述弹条（56）为具有弹性的橡胶条，所述弹条（56）能够在刮片（54）在摆动过程中能够紧压刮片（54）的积尘一侧。
3.根据权利要求1所述一种幕墙清扫机器人，其特征在于，所述真空泵（11）的进气端并联有若干根能够分别连接各气流通道（39）的通气软管，所述通气软管通过一电磁阀门实现通断，所述控制器（13）能够对各电磁阀门进行控制。
4.根据权利要求1所述一种幕墙清扫机器人，其特征在于，所述控制器（13）和真空泵（11）固定设置在其中一块安装板（21）上。
5.根据权利要求1所述一种幕墙清扫机器人，其特征在于，同一安装块（26）上的两个刮片（54）对称分布在安装块（26）上。 说明书 : 一种幕墙清扫机器人技术领域[0001] 本发明属于机电技术领域，涉及一种幕墙清扫机器人。背景技术[0002] 幕墙玻璃的外墙面在积灰后很难清理，常见的方式是通过吊绳牵引后进行人工清洗，不仅劳力成本高，而且存在较大的安全隐患。发明内容[0003] 本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种幕墙清扫机器人，本发明所要解决的技术问题是如何实现机器人在幕墙上的行走和除灰。[0004] 本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种幕墙清扫机器人，其特征在于，包括两块相互垂直的安装板、真空泵、两个分别设置在两块安装板上的滑移机构和控制器，所述滑移机构包括开设在安装板上的滑槽和连接在安装板上且与滑槽平行的螺杆，所述螺杆的一端与一驱动电机的输出轴固定相连，所述螺杆的另一端转动连接在安装板上，所述驱动电机的壳体固定在安装板上，机器人还包括一滑块，所述滑块上开设有相互垂直的两个螺纹孔，两个滑移机构上的两根螺杆分别螺纹连接在两个螺纹孔内，所述滑块上具有两个相互垂直的导向块，两个导向块分别滑动连接在两滑移机构中的两个滑槽内，所述安装板上设置有能够对驱动电机和真空泵进行供电的移动电源；所述安装板的两端分别设置有一吸附结构和一除尘结构。[0005] 进一步的，所述吸附结构包括固定在安装板上的安装块，所述安装块上设置有若干吸附组件，所述吸附组件包括开设在安装块上的避让口和吸附腔，所述避让口内设置有一吸盘，所述避让口的顶部具有一滑孔，所述吸盘的上端固定设置有一接管，所述接管滑动连接滑孔内，所述接管的上端固定设置有一活塞，所述活塞将吸附腔分隔为位于活塞上方的负压一腔和位于活塞下方的负压二腔，所述接管连通负压一腔和吸盘内腔，所述负压一腔的顶部壁面与活塞上端面之间连接有一处于拉伸状态下的复位弹簧，所述安装块内还开设有一连接真空泵的气流通道；所述复位弹簧处于自然状态下时，气流通道连通负压二腔，所述复位弹簧处于拉伸状态下时，所述气流通道同时连通负压一腔和负压二腔。[0006] 进一步的，所述活塞上开设有一溢流小孔。[0007] 进一步的，所述接管与滑孔之间设置有密封卡环。[0008] 进一步的，所述接管连接一固定盘，所述固定盘与吸盘固定相连。[0009] 进一步的，所述活塞的外缘处具有一倒角，活塞上的倒角使活塞外缘的下端面直径小于上端面的直径。[0010] 进一步的，所述除尘结构包括两个分别设置在安装块两侧的除尘组件，所述除尘组件包括开设在安装块上的缺口，所述缺口贯穿安装块的下表面，所述缺口内设置有滚筒、转杆和刮片，所述刮片固定在滚筒的外壁上，所述转杆固定在安装块上，所述转杆与滚筒之间通过一扭簧相连，所述刮片在扭簧处于自然状态下时能够伸出安装块下表面之下，所述刮片在安装块下表面受压时转至与安装块下表面平齐。[0011] 进一步的，所述缺口处连接有与转杆平行的弹条，所述弹条为具有弹性的橡胶条，所述弹条能够在刮片在摆动过程中能够紧压刮片的积尘一侧。[0012] 进一步的，所述真空泵的进气端并联有若干根能够分别连接各气流通道的通气软管，所述通气软管通过一电磁阀门实现通断，所述控制器能够对各电磁阀门进行控制。[0013] 进一步的，所述控制器和真空泵固定设置在其中一块安装板上。[0014] 进一步的，同一安装块上的两个刮片对称分布在安装块上。[0015] 原理如下：[0016] 两块安装板和设置在安装板上的两个滑移机构择一实现吸附定位和除尘两个功能，具体而言，当其中一个安装板上的滑移机构实现与幕墙吸附定位时，另一安装板上的滑移机构松开与幕墙的吸附，并控制该松开的安装板沿滑槽滑动，从而使安装块下表面上的刮片对幕墙表面进行刮除。[0017] 行走时，控制器控制对应的电磁阀门断电，使与之配合吸盘不受负压作用，在复位弹簧的作用下，活塞上移，溢流小孔实现吸盘内外的换气，吸盘完全松开后处于避让口内，处于吸附状态下的滑移机构中的驱动电机控制螺杆旋转，滑块移动，使得与该滑块连接的安装板(处于松弛状态的吸附机构的安装板)能够平移，平移过程中刮片对行走区域内的幕墙表面进行刮尘作业；[0018] 在滑块移动至接近其中一个滑槽的极限位置时，原本处于滑移状态下的安装块对幕墙进行吸附，而原本处于吸附幕墙状态下的安装块松弛，控制对应的驱动电机反转，使处于松弛状态下的安装块移动，即使滑块由滑槽的一端移动至另一端，如此反复，实现机器人在幕墙表面的平移，同理，还可以实现机器人在二维空间内的行走。[0019] 实现吸盘在提供负压的情况下能够下移且吸附幕墙的过程如下：气流通道内没有负压时，复位弹簧驱使活塞上移，并拉动活塞远离安装块下表面，此时，气流通道与负压二腔相通；气流通道内产生负压时，负压先作用下负压二腔内，活塞下端面受负压作用而使活塞下移，即吸盘下移，当活塞下移至一定程度后，气流通道能够同时连通负压一腔和负压二腔，使负压力既作用在活塞下表面，也连通吸盘内腔，进而使吸盘能够保持对幕墙的预紧力的同时吸附在幕墙上，缩短了吸附幕墙的延迟时间，也增大了吸附强度。[0020] 刮片设在滚筒外壁，滚筒与转杆之间的扭簧在自然状态下，刮片处于位于转杆轴线所在竖直片平面的一侧，即刮片倾斜至安装块边缘的一侧，在安装块受压时，能够克服扭簧扭力实现刮片的继续偏转，从而避免刮片对安装块与幕墙表面平贴造成影响，同时，刮片的摆动能够与弹条接触而使刮片上的灰垢被清理，避免刮片上积灰过多造成刮灰效果变差。附图说明[0021] 图1是本机器人的立体结构示意图。[0022] 图2是其中一块安装板与滑块连接后的立体结构示意图。[0023] 图3是吸盘处于松弛状态下时安装块的截面图。[0024] 图4是吸盘处于吸附幕墙状态下时安装块的截面图。[0025] 图5是安装块下表面的平面结构示意图。[0026] 图6是图3中局部A的放大图。[0027] 图7是图4中局部B的放大图。[0028] 图8是两块安装板与滑块的平面结构示意图。[0029] 图9是滑块的立体结构示意图。[0030] 图中，11、真空泵；12、移动电源；13、控制器；14、滑块；21、安装板；22、滑槽；23、螺杆；24、螺纹孔；25、导向块；26、安装块；31、避让口；32、吸盘；33、滑孔；34、接管；35、活塞；36、负压一腔；37、负压二腔；38、复位弹簧；39、气流通道；41、溢流小孔；42、固定盘；51、缺口；52、滚筒；53、转杆；54、刮片；55、扭簧；56、弹条。具体实施方式[0031] 以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。[0032] 如图1、图2、图8和图9所示，本机器人包括两块相互垂直的安装板21、真空泵11、两个分别设置在两块安装板21上的滑移机构和控制器13，滑移机构包括开设在安装板21上的滑槽22和连接在安装板21上且与滑槽22平行的螺杆23，螺杆23的一端与一驱动电机的输出轴固定相连，螺杆23的另一端转动连接在安装板21上，驱动电机的壳体固定在安装板21上，机器人还包括一滑块14，滑块14上开设有相互垂直的两个螺纹孔24，两个滑移机构上的两根螺杆23分别螺纹连接在两个螺纹孔24内，滑块14上具有两个相互垂直的导向块25，两个导向块25分别滑动连接在两滑移机构中的两个滑槽22内，安装板21上设置有能够对驱动电机和真空泵11进行供电的移动电源12；安装板21的两端分别设置有一吸附结构和一除尘结构。[0033] 吸附结构包括固定在安装板21上的安装块26，安装块26上设置有若干吸附组件，吸附组件包括开设在安装块26上的避让口31和吸附腔，避让口31内设置有一吸盘32，避让口31的顶部具有一滑孔33，吸盘32的上端固定设置有一接管34，接管34滑动连接滑孔33内，接管34的上端固定设置有一活塞35，活塞35将吸附腔分隔为位于活塞35上方的负压一腔36和位于活塞35下方的负压二腔37，接管34连通负压一腔36和吸盘32内腔，负压一腔36的顶部壁面与活塞35上端面之间连接有一处于拉伸状态下的复位弹簧38，安装块26内还开设有一连接真空泵11的气流通道39；复位弹簧38处于自然状态下时，气流通道39连通负压二腔37，复位弹簧38处于拉伸状态下时，气流通道39同时连通负压一腔36和负压二腔37。[0034] 不可否认，吸附机构还可以是其它结构，如分别设置有一吸附盘的多个伸缩杆，伸缩杆可以通过电磁结构实现伸缩，即伸缩杆的两节之间设置电磁结构，弹簧实现复位，电磁结构实现伸缩杆的回缩，伸缩杆通过凸轮实现平移，从而使伸缩杆下端的吸附盘能够更换吸附位置。[0035] 作为本机器人中结构的细化：活塞35上开设有一溢流小孔41。接管34与滑孔33之间设置有密封卡环。接管34连接一固定盘42，固定盘42与吸盘32固定相连。活塞35的外缘处具有一倒角，活塞35上的倒角使活塞35外缘的下端面直径小于上端面的直径。[0036] 作为一种选择，除尘结构包括两个分别设置在安装块26两侧的除尘组件，除尘组件包括开设在安装块26上的缺口51，缺口51贯穿安装块26的下表面，缺口51内设置有滚筒52、转杆53和刮片54，刮片54固定在滚筒52的外壁上，转杆53固定在安装块26上，转杆53与滚筒52之间通过一扭簧55相连，刮片54在扭簧55处于自然状态下时能够伸出安装块26下表面之下，刮片54在安装块26下表面受压时转至与安装块26下表面平齐。[0037] 缺口51处连接有与转杆53平行的弹条56，弹条56为具有弹性的橡胶条，弹条56能够在刮片54在摆动过程中能够紧压刮片54的积尘一侧。[0038] 真空泵11的进气端并联有若干根能够分别连接各气流通道39的通气软管，通气软管通过一电磁阀门实现通断，控制器13能够对各电磁阀门进行控制。[0039] 控制器13和真空泵11固定设置在其中一块安装板21上。同一安装块26上的两个刮片54对称分布在安装块26上。[0040] 不可否认，除尘结构还可以是其他结构，如旋转的除尘滚筒等。[0041] 原理如下：[0042] 两块安装板21和设置在安装板21上的两个滑移机构择一实现吸附定位和除尘两个功能，具体而言，当其中一个安装板21上的滑移机构实现与幕墙吸附定位时，另一安装板21上的滑移机构松开与幕墙的吸附，并控制该松开的安装板21沿滑槽22滑动，从而使安装块26下表面上的刮片54对幕墙表面进行刮除。[0043] 行走时，控制器13控制对应的电磁阀门断电，使与之配合吸盘32不受负压作用，在复位弹簧38的作用下，活塞35上移，溢流小孔41实现吸盘32内外的换气，吸盘32完全松开后处于避让口31内，处于吸附状态下的滑移机构中的驱动电机控制螺杆23旋转，滑块14移动，使得与该滑块14连接的安装板21处于松弛状态的吸附机构的安装板21能够平移，平移过程中刮片54对行走区域内的幕墙表面进行刮尘作业；[0044] 在滑块14移动至接近其中一个滑槽22的极限位置时，原本处于滑移状态下的安装块26对幕墙进行吸附，而原本处于吸附幕墙状态下的安装块26松弛，控制对应的驱动电机反转，使处于松弛状态下的安装块26移动，即使滑块14由滑槽22的一端移动至另一端，如此反复，实现机器人在幕墙表面的平移，同理，还可以实现机器人在二维空间内的行走。[0045] 实现吸盘32在提供负压的情况下能够下移且吸附幕墙的过程如下：气流通道39内没有负压时，复位弹簧38驱使活塞35上移，并拉动活塞35远离安装块26下表面，此时，气流通道39与负压二腔37相通；气流通道39内产生负压时，负压先作用下负压二腔37内，活塞35下端面受负压作用而使活塞35下移，即吸盘32下移，当活塞35下移至一定程度后，气流通道39能够同时连通负压一腔36和负压二腔37，使负压力既作用在活塞35下表面，也连通吸盘32内腔，进而使吸盘32能够保持对幕墙的预紧力的同时吸附在幕墙上，缩短了吸附幕墙的延迟时间，也增大了吸附强度。[0046] 刮片54设在滚筒52外壁，滚筒52与转杆53之间的扭簧55在自然状态下，刮片54处于位于转杆53轴线所在竖直片平面的一侧，即刮片54倾斜至安装块26边缘的一侧，在安装块26受压时，能够克服扭簧55扭力实现刮片54的继续偏转，从而避免刮片54对安装块26与幕墙表面平贴造成影响，同时，刮片54的摆动能够与弹条56接触而使刮片54上的灰垢被清理，避免刮片54上积灰过多造成刮灰效果变差。[0047] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

专利地区：湖北

专利申请日期：2020-06-28

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN111616637B