高空作业机器人及其使用方法与流程

本发明涉及高空作业技术领域，特别涉及一种高空作业机器人及其使用方法。

背景技术：

在工况危险的领域，机器人替代人工是一个不可逆转的趋势，特别是在建筑玻璃幕墙安装清洗、外墙装修、玻璃更换、灯饰广告安装等高空作业场合，未来将越来越多使用机器人来进行作业。以幕墙清洗为例，当前建筑外墙的清洗主要还是采用人工清洗的方式，包括吊蜘蛛人清洗或者人站在高空吊篮上进行清洗。人工进行外墙清洗，突然起风、安全绳断裂、吊篮失控等不可控因素多，安全事故发生频繁，每年都有很多关于蜘蛛人发生意外身亡的相关报道。因此，在高空作业领域，机器替代人工刻不容缓。

高空作业机器人的其中一个关键技术点是机器人在大楼外墙的移动控制。目前，主要是通过吸盘吸附到玻璃幕墙上，吸盘交替运动或者使用行走轮来进行移动作业。但是这种方式至少存在以下问题：

1、越障效果不好，因为吸盘一直要贴近墙壁，导致只要幕墙有突出的障碍物(例如铝合金横梁等)，机器人就很难越过去。

2、机器人一直吸住玻璃，会给玻璃带来向外的力，其力道约等于整个机器人重量，如果玻璃本来有点破裂的话，很可能导致玻璃脱落。

3、吸盘吸附发生意外的概率较大，例如玻璃灰尘太多、玻璃与玻璃之间有缝隙导致吸附不住，突然断电导致机器无法提供吸附压力。万一出现吸附不住的意外，即使有安全绳保护，在其安全绳锁住前下坠造成的冲击也会带来很大安全隐患。

另外一些方式是在楼顶架设吊机，吊机上有卷扬机，卷扬机通过定滑轮吊着机器人，并牵引机器人的上下移动。高楼高空作业机器人采用楼顶架设吊机的方式，其主要存在的问题在于在楼顶架设吊机，施工比较困难，业主比较难接受，而且大部分楼顶不是平整的楼面，一般会有水箱、空调、线路管道、通信天线等各种物体。另外，近几年来新建的高楼大厦，为了安全考虑基本上都会把顶楼外墙做的很高，一般都是4-10米，大大增大了在楼顶架设吊机的难度。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高空作业机器人及其使用方法，以解决现有的高空作业机器人安装复杂的问题以及高空作业机器人的安全和平衡问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高空作业机器人，包括：绳索、爬绳移动单元、作业单元以及控制单元；

所述爬绳移动单元与所述绳索连接，并与所述作业单元连接，用于沿所述绳索移动，以带动所述作业单元移动；

所述控制单元与所述爬绳移动单元电连接，用于控制所述爬绳移动单元沿所述绳索移动。

可选的，所述绳索的数量为至少两个，所述爬绳移动单元的数量为至少两个，至少两个所述绳索与至少两个所述爬绳移动单元连接。

可选的，还包括角度检测单元，用于检测所述高空作业机器人的倾斜角度参数，所述控制单元与所述角度检测单元电连接，以获取所述角度检测单元检测的倾斜角度参数，并根据所述角度检测单元检测的倾斜角度参数控制所述爬绳移动单元的移动速度。

可选的，所述绳索的数量为两个，所述爬绳移动单元的数量为两个，所述控制单元通过控制两个所述爬绳移动单元的移动速度，以控制所述高空作业机器人的平衡。

可选的，所述爬绳移动单元包括：电机、爬行轮以及导轮，所述电机与所述爬行轮连接，所述导轮位于所述爬行轮一侧，所述绳索通过所述导轮缠绕于所述爬行轮的圆周面上。

可选的，还包括通讯单元，用于接收外部操作指令进行相关的高空作业，所述控制单元与所述通讯单元电连接。

可选的，所述作业单元为清洗部件、粉刷部件、焊接部件、打胶部件或者安装部件中的任意一种。

为了解决上述问题，本发明另一方面提供一种高空作业机器人的使用方法，包括以下步骤：

将所述绳索的一端固定在建筑物楼顶上，所述绳索的其余部分悬挂至楼底；

将所述爬绳移动单元设置在悬挂的绳索上，进行高空作业。

可选的，将所述绳索的一端固定在建筑物楼顶上的一个可水平移动的吊架上，移动该吊架，即实现高空机器人的水平移动。

在本发明提供的高空作业机器人中，通过与作业单元连接的爬绳移动单元来实现上下移动，降低了对楼顶楼面的要求，即使楼面不平整无法安装吊机，也能方便快速地进行安装，安装方便简单；另一方面，本发明的高空作业机器人是一直由绳索牵引着的，只要绳索不断裂，就不会出现坠落意外。在设计方案时，确保绳索足够粗，或者采用左右两条绳索的方式，可以让机器人更加安全可靠；另一方面，本发明的方案包含角度检测单元和控制单元，通过角度检测、控制单元进行处理运算、控制左右两边的爬绳部件的运行速度，进而保证机器人上升下降过程中不会出现角度倾斜的问题。

在本发明提供的高空作业机器人的使用方法中，仅需在楼顶固定绳索即可进行高空作业，安装方便简单，即使楼面不平整无法安装吊机，也能方便快速地进行安装；另外，通过将绳索的一端固定在建筑物楼顶上的一个可水平移动的吊架上，可以实现机器人的水平移动。

附图说明

图1是本发明一实施例中高空作业机器人在建筑物上作业的示意图；

图2是本发明一实施例中高空作业机器人由两根绳索吊着的示意图；

图3是本发明一实施例中高空作业机器人向左下倾斜的示意图；

图4是本发明一实施例中高空作业机器人向右下倾斜的示意图；

图5是本发明一实施例中爬绳移动单元的示意图。

图中：10-绳索；20-爬绳移动单元；21-电机；22-爬行轮；23-导轮；30-作业单元；40-控制单元；50-角度检测单元。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的高空作业机器人及其使用方法作进一步详细说明。根据权利要求书和下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

参阅图1～图4，本实施例提供一种高空作业机器人，用于完成高空作业，具体的，所述高空作业机器人包括：绳索10、爬绳移动单元20、作业单元30以及控制单元40；其中，爬绳移动单元20与绳索10连接，并与作业单元30连接，爬绳移动单元20可沿绳索10上下移动，以带动作业单元30上下移动；控制单元40与爬绳移动单元20电连接，用于控制爬绳移动单元20沿绳索10上下移动。

绳索10可以是钢丝绳、丙纶、涤纶或者尼龙绳等常用高空作业绳索，该绳索10在楼顶连接在坚固的结构或者物体上，然后翻过楼顶外墙从楼顶一直下垂到楼底。爬绳移动单元20，其功能是可以沿着绳索10上下移动，从而实现牵引高空作业机器人在外墙移动的目的。在作业的过程中，绳索10的一端固定在建筑物楼顶，绳索10的另一端垂至楼底，爬绳移动单元20设置在悬挂在楼顶与楼底之间的绳索10上，控制单元40控制爬绳移动单元20沿绳索10进行上下移动。

其中，作业单元30是指高空作业机器人进行作业的部件，例如对于外墙清洗机器人，其作业单元30是机器人的清洗部件；对于高空焊机机器人，其作业单元30就是机器人的焊接部件；对于高空救援机器人，其作业单元30就是机器人的救援部件，依次，作业单元30还可以为粉刷部件、打胶部件或者安装部件。

进一步，绳索10的数量为至少两个，爬绳移动单元20的数量为至少两个，至少两个爬绳移动单元20与至少两个绳索10的连接方式可以是但不限于每个爬绳移动单元20至少连接一绳索10；较佳的，爬绳移动单元20的数量与绳索10的数量相等，每个爬绳移动单元20对应连接一绳索10。使用至少两个爬绳移动单元20和绳索10，一方面是通过备份增强了安全性，即使一根绳索10断掉或者一个爬绳移动单元20坏掉，机器人也不会发生坠落事故，另外一方面两个或以上的爬绳移动单元20，可便于调节机器人的平衡度，确保机器人运行过程中不会出现左右倾斜的问题。

为了便于了解机器人的平衡状态，在本实施例提供的高空作业机器人中还包括角度检测单元50，用于检测高空作业机器人的倾斜角度参数，控制单元40与角度检测单元50电连接，以获取角度检测单元50检测的倾斜角度参数，并根据所述角度检测单元50检测的倾斜角度参数控制各个爬绳移动单元20的移动速度。

所述角度检测单元50通常来说是放置在机器人主控板或者爬绳移动单元控制板的角度传感器。控制单元40获取角度检测单元50的数据，经过运算，控制爬绳移动单元20里面的爬绳部件进行相应动作。参阅图2，在本实施例中，绳索10的数量为两个，所述爬绳移动单元20的数量为两个，每个所述爬绳移动单元20对应连接一绳索10，控制单元40通过控制两个爬绳移动单元20的移动速度，以控制所述高空作业机器人的平衡。例如机器人在上升过程中，角度传感器检测到机器人往左下倾斜了(如图3所示)，说明右边的爬绳移动单元20运行快了，左边的爬绳移动单元20运行慢了，此时控制单元40控制左边的爬绳移动单元20工作快一点，右边的爬绳移动单元20工作慢一点；上升过程中当角度传感器检测到机器人往右下倾斜了(如图4所示)，那么控制单元40控制右边的爬绳移动单元20工作快一点，左边的爬绳移动单元20工作慢一点；这样机器人就一直能够保持平衡；同理，下降过程中，角度传感器检测到机器人往左下倾斜了(如图3所示)，说明右边的爬绳移动单元20运行慢了，左边的爬绳移动单元20运行快了，此时控制单元10控制左边的爬绳移动单元20工作慢一点，右边的爬绳移动单元20工作快一点；下降过程中角度传感器检测到机器人往右下倾斜了(如图4所示)，说明右边的爬绳移动单元20运行快了，左边的爬绳移动单元20运行慢了，此时控制单元40控制左边的爬绳移动单元20工作快一点，右边的爬绳移动单元20工作慢一点。

参阅图5，所述爬绳移动单元20具体包括：电机21、爬行轮22以及导轮23，电机21与爬行轮22连接，两个导轮23位于爬行轮22一侧，所述绳索10通过所述导轮23缠绕所述爬行轮22的圆周面上。进一步，所述电机21设置有减速机，爬行轮22与减速机的输出轴连接。

其中电机21带掉电自锁功能或者减速机使用蜗轮蜗杆这种带自锁结构的减速机。工作时，绳索10通过导轮23紧紧地缠绕在带槽的爬行轮22的圆周上。带槽爬行轮22要与绳索10有足够的摩擦力来保证绳索10不会在爬行轮22上打滑，具体可以在爬行轮22的圆周面上设置沟槽或凸起以增大摩擦力，如果出现打滑，也可以采用绳索10多缠绕几圈，或者添加多个爬行轮22，或者增大爬行轮22周长的办法来避免打滑。当电机21转动时，电机10通过减速机带动爬行轮22，就能实现爬绳移动单元20的上下移动(相当于绳索是道路，摩擦轮是车轮，车轮一转，汽车能移动，摩擦轮转动，爬绳移动单元就能移动)。

进一步，为了便于高空作业机器人的远程控制，在本实施例提供的高空作业机器人中还包括通讯单元(图中未示出)，用于接收外部操作指令进行相关的高空作业，控制单元40与通讯单元电连接。通讯单元与远程操作端进行信息互换，远程操作端传达的指令由通讯单元接受，并传达到作业单元30进行相关高空作业，或者传达到控制单元40以控制爬行速度。具体的，通讯单元可以是gprs通讯电路或蓝牙通讯电路等。

实施例二

基于实施例一，本实施例提供一种高空作业机器人的使用方法，包括以下步骤：

将所述绳索10的一端固定在建筑物楼顶上，所述绳索10的其余部分悬挂至楼底；

将所述爬绳移动单元20设置在悬挂的绳索上，进行高空作业。

进一步，为了实现高空作业机器人的水平移动，可将所述绳索10的一端固定在建筑物楼顶上的一个可水平移动的吊架上，移动该吊架，即实现高空机器人的水平移动，这样高空移动作业机器人不仅可以方便地上下移动，也可以快速的水平移动。

综上所述，在本发明提供的高空作业机器人中，通过与作业单元连接的爬绳移动单元来实现上下移动，降低了对楼顶楼面的要求，即使楼面不平整无法安装吊机，也能方便快速地进行安装，安装方便简单；另一方面，本发明的高空作业机器人是一直由绳索牵引着的，只要绳索不断裂，就不会出现坠落意外。在设计方案时，确保绳索足够粗，或者采用左右两条绳索的方式，可以让机器人更加安全可靠；另一方面，本发明的方案包含角度检测单元和控制单元，通过角度检测、控制单元进行处理运算、控制左右两边的爬绳部件的运行速度，进而保证机器人上升下降过程中不会出现角度倾斜的问题。

在本发明提供的高空作业机器人的使用方法中，仅需在楼顶固定绳索即可进行高空作业，安装方便简单，即使楼面不平整无法安装吊机，也能方便快速地进行安装；另外，通过将绳索的一端固定在建筑物楼顶上的一个可水平移动的吊架上，可以实现机器人的水平移动。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。