一种可越障踩障的壁面机器人的制作方法

本发明涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种可越障踩障的壁面机器人。

背景技术：

随着经济的快速增长和城市化。越来越多的高楼大厦拔地而起，许多高楼的外表都是用玻璃幕墙装饰的，而相应的玻璃幕墙的清洁带来了很大麻烦。现有的大部分清洁工作由人工完成，但工作既危险，成本又高。所以这就导致对高层建筑壁面的壁面清晰机器人的需求十分迫切。

爬壁机器人是一种具有移动和吸附功能可以在垂直壁面上运动的自动化设备，可以在核工程、消防和大型非结构设备的制造和维护等危险和极限环境下代替工人完成工作。玻璃幕墙清洁机器人的工作在于清洗掉玻璃上的灰尘，使整个建筑更亮而美观，具有广泛的应用前景。

现在已经有很多公司做出了玻璃幕墙的清洁机器人，但是大部分壁面机器人只能用于非常平整的幕墙条件下，在有些玻璃与玻璃的连接处会有大的凸起或者凹槽，现有的机器人是无法越过去的。因此该机器人在清洁推拉窗时相当麻烦，需要手动在每块玻璃上安放机器人进行清洗，在高空安放机器人也很不便。然而针对已有的可越障的机器人，其结构往往十分复杂，且遇到太大或者太长的障碍物时也无法成功跨越。

技术实现要素：

为解决上述壁面机器人结构复杂，无法跨越大体积的障碍物的技术问题，本发明提供了一种结构简单、可实现越障踩障的壁面机器人：

一种可越障踩障的壁面机器人，包括对称设置的第一支架和第二支架，及分别对称设置在所述第一支架和第二支架上的驱动轮、吸盘、风机、第一驱动装置和控制装置，所述第一支架和所述第二支架之间通过第二驱动装置和第一导轨机构连接，所述第一支架包括固定架、驱动架、从动架；所述固定架与所述驱动架之间设有剪叉式升降结构，所述剪叉式升降结构通过上固定板和下固定板分别与所述固定架和所述驱动架固定连接，所述剪叉式升降结构带动所述下固定板向上运动；所述驱动架与所述从动架固定连接；所述从动架与所述固定架通过所述第二导轨机构连接，所述第二导轨机构包括第二导滑槽块和第二导滑块，所述第二导滑槽块固定于所述从动架上，所述第二导滑槽块与固定在所述固定架上的第二导滑块活动连接；所述驱动轮、所述吸盘、所述第一驱动装置设置于所述驱动架上。

作为进一步改进，所述第一导轨机构数量为两组，所述第一导轨机构包括固定在所述第一支架固定架上的第一导滑槽块和固定在所述第二支架固定架上的第一导滑块。

作为进一步改进，所述第二驱动装置用于推动第二支架远离第一支架，所述第一导轨机构对称设置于所述第二驱动装置推动方向的两侧；所述第二驱动装置为气压缸、电动推杆和电动伸缩臂，定义所述第二驱动装置可推动的行程为h，其中h的范围为0~36cm。

作为进一步改进，所述驱动架上固定连接有分布在驱动轮侧壁两侧的驱动轮安装块，所述驱动轮中心开设有轴向通孔，驱动轮安装轴穿过所述通孔将驱动轮安装在所述驱动轮安装块上。

作为进一步改进，所述驱动轮与所述剪叉式升降结构一一对应；所述任一支架上两个驱动轮对应一个所述剪叉式升降结构；所述剪叉式升降结构通过第三驱动装置控制下固定板上下运动从而带动所述驱动架上下运动，定义所述剪叉式升降结构可伸长的行程为d，其中d的范围为0~32cm。

作为进一步改进，所述驱动轮在行走方向上的前后两侧各设有一个吸盘，所述吸盘与真空发生器相连接。

作为进一步改进，所述第一支架或第二支架上的所述从动架数量为两个，所述从动架为“龙门形”，所述从动架的竖直部上均设有所述第二导轨机构。

作为进一步改进，所述驱动架上还固定连接有清洗机构，所述清洗机构包括设于机体前端的高压水喷射器、设于体面行走方向两侧的边刷、设于机体前后两端的橡胶刮板、设于前端橡胶刮板后方的排刷和设于机器人中部下端的盘刷。

作为进一步改进，所述风机的数量为四个，均匀分布在壁面机器人机体的四角处。

作为进一步改进，所述控制装置与上述各驱动装置相连接；所述控制装置内设有感应器，所述感应器可判断机器人行走方向前方障碍物位置和大小，所述控制装置接受所述感应器信息并对驱动装置发出相应的动作指令。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1、本发明一种可越障踩障的壁面机器人采用了剪叉式升降装置来实现壁面机器人的支架在垂直于墙面方向上的升降，从而达到了越障的第一步，采用这样的结构稳固安全，可以有效地实现升降功能。

2、本发明一种可越障踩障的壁面机器人第一支架和第二支架之间采用了气压缸和导轨结构的连接组合来实现壁面机器人在行走方向上整体结构的伸张，从而达到跨越大体积障碍物的作用。

3、本发明一种可越障踩障的壁面机器人整体结构简单，方便易行，动作分步进行，同时也能直接在障碍物上行走，最后实现越障踩障的功能。

附图说明

附图1是本发明一种可越障踩障的壁面机器人除去清洗结构后的结构示意图；

附图2是本发明一种可越障踩障的壁面机器人的俯视图；

附图3是本发明一种可越障踩障的壁面机器人的结构示意图；

附图4是本发明一种可越障踩障的壁面机器人越障的工作原理图；

附图5是本发明一种可越障踩障的壁面机器人踩障的工作原理图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“相连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

请参考图1至图2，实施例中，一种可越障踩障的壁面机器人，包括对称设置的第一支架10和第二支架20，及分别对称设置在所述第一支架10和第二支架20上的驱动轮30、吸盘40、风机50、清洗结构60、第一驱动装置71和控制装置，所述第一支架10和所述第二支架20之间通过第二驱动装置72和第一导轨机构81连接，所述第一支架10包括固定架11、驱动架12、从动架13；所述固定架11与所述驱动架13之间设有剪叉式升降结构14，所述剪叉式升降结构14通过上固定板15和下固定板16分别与所述固定架11和所述驱动架13固定连接，所述剪叉式升降结构14带动所述下固定板16向上运动；所述驱动架12与所述从动架13固定连接；所述从动架13与所述固定架11通过所述第二导轨机构82连接，所述第二导轨机构82包括第二导滑槽块821和第二导滑块822，所述第二导滑槽块821固定于所述从动架13上，所述第二导滑槽块821与固定在所述固定架11上的第二导滑块822活动连接；所述驱动轮30、所述吸盘40、所述第一驱动装置71设置于所述驱动架13上实现同步运动。采用这样的整体结构不仅能够实现踩障越障的功能，同时结构简单且安全稳固。

请参考图1，实施例中，所述第一导轨机构81数量为两组，所述第一导轨机构包括固定在所述第一支架10固定架上的第一导滑槽块811和固定在所述第二支架20固定架上的第一导滑块812，所述第一导轨结构81不仅起到了导向作用，同时采用两组也进一步加强了第一支架10与第二支架20间的稳固性。所述第二驱动装置72用于推动第二支架20远离第一支架10，所述第一导轨机构81对称设置于所述第二驱动装置72推动方向的两侧；所述第二驱动装置72包括气压缸、电动推杆和电动伸缩臂，定义所述第二驱动装置72可推动的行程为h，其中h的范围为0cm~36cm。采用这样的结构可以实现壁面机器人在行走方向上的伸缩，从而结合垂直于行走方向上升降最后实现直接越障的功能。

请参考图1至图2，实施例中，所述驱动轮30的数量为四个，均匀设置于整个壁面机器人的四角，所述驱动架12上固定连接有分布在驱动轮30侧壁两侧的驱动轮安装块，所述驱动轮30中心开设有轴向通孔，驱动轮安装轴穿过所述通孔将驱动轮30安装在所述驱动轮安装块上。所述驱动轮30与所述剪叉式升降结构14一一对应；所述剪叉式升降结构14通过第三驱动装置17控制所述驱动架12上下运动，具体为所述第三驱动装置17驱动下固定架16上下运动从而带动所述驱动架12向上运动进行带动驱动轮30和吸盘40一起实现升降，定义所述剪叉式升降结构14可伸长的最大行程为d，其中d的范围为0cm~32cm。所述驱动轮30在行走方向上的前后两侧各设有一个吸盘40，所述吸盘40包括滑动盘和与其密封配合的弹性皮碗，弹性皮碗上设有与所述支架连接的安装部，所述吸盘与真空发生器相连接。采用这样的结构可实现整个行走结构的整体同步运动，实现越障的抬腿动作，同时所述剪叉式升降结构的可伸长行程也进一步满足了一定高度内的障碍物跨越。

请参考图1至图2，实施例中，所述第一支架10或第二支架20上的所述从动架13最多为两个，优选的，所述第一支架10和第二支架20上各均匀设有两个从动架13，所述从动架13与驱动轮30一一对应，所述从动架13为“龙门形”；所述固定架11包括固定框111和固定横梁112，所述固定框111和固定横梁112位于同一平面上且平行于壁面，所述固定横梁112的数量为六根且垂直于机器人行走方向上均匀设置，所述驱动架12与固定横梁112之间设有第二导轨结构82，所述第二导轨结构82包括第二导滑槽块821和第二导滑块822，所述第二导滑,822固定于固定横梁112上，所述的第二导滑槽块821固定于从动架13的竖直部上，所述每个从动架13上在两侧的竖直部位均设有第二导滑槽块821。机器人支架采用这样的结构可以更加稳固地实现越障需要的升降功能。进一步地，所述从动架13与固定架11之间通过第三导轨机构活动连接，并通过第四驱动装置控制运动以达到所述驱动轮、所述吸盘等装置在垂直于机器人的行走方向上滑动。采用这样的结构可以在壁面机器人遇到细长型障碍物时进行横向运动从而达到高效避开障碍物的功能。

请参考图1和图2，实施例中，所述驱动架12上还固定连接有清洗机构60，所述清洗机构包括设于机体前端的高压水喷射器、设于体面行走方向两侧的边刷、设于机体前后两端的橡胶刮板61、设于前端橡胶刮板后方的排刷和设于机器人中部下端的盘刷62，所述高压水喷射器加入洗涤剂的水经过高压水泵加压到大于10 kgf/cm2的压力。通过孔径小于1mm的喷射装置转换为高速的微细水柱。水流喷射在玻璃表面，可以冲洗幕墙表面灰尘；所述边刷刷毛长度超出机体5-8公分，边刷的作用是将机器人无法抵近的边框处、角落处清洗干净；所述橡胶胶条能快速刮净玻璃表面污水。通过控制胶条截面形状和宽度，使刮板形变量适中，达到最佳刮洗效果。在胶条前固定有刷毛略稍长于胶条的排刷，主要应对玻璃幕墙接缝处的清洗。每组橡胶刮板61由两段组成，目的在于应对玻璃幕墙平面不平整带来的清洗盲区。两段刮板61分别由气缸驱动；所述盘刷62的数量为八个，利用皮带621传动高速转动，所述盘刷62和皮带621固定于导轨63上。盘刷材料为硬度适中的尼龙丝。以应对不易用常规方法清洗的特殊情况，比如施工过程留下的胶、混凝土等。为应对不同的玻璃受污染情况，可以更换不同刷毛硬度的盘刷，甚至可以更换为打磨头，可以起到对顽固污渍进行刷洗、对玻璃表面抛光修复等作用；所述风机50的数量为四个，均匀分布在壁面机器人的底部的四角处。所述风机50用于凹面幕墙的首次吸附，利用安全绳把壁面机器人提升到凹面幕墙所在高度时，启动四个风机，风机高速转动产生推动机器人靠近玻璃的作用力，通过程序算法控制风机转速使机器人平稳贴近幕墙后，完成机器人的吸附动作，从而实现整个机器人平稳进入凸面进行清洗工作，以达到清洗凹面部位的功能，达到全方位清洁。

请参考图1、图3和图4，实施例中，所述控制装置内设有感应器，所述感应器可判断机器人行走方向前方障碍物位置和大小，具体地，若障碍物的长度小于第二驱动装置的72的最大行程，则控制中心发出越障指令,具体请见图3：首先壁面机器人前脚的剪叉式升降结构14升高至障碍物高度，然后第二驱动装置72的电动伸缩臂伸长以直接越过障碍物，其次壁面机器人前脚的剪叉式升降结构14下降着落，最后首先壁面机器人后脚的剪叉式升降结构14重复前脚的动作，结合驱动轮实现整个跃障过程；若障碍物的长度大于第二驱动装置的72的最大行程，则控制中心发出踩障指令，具体请见图4：首先壁面机器人前脚的剪叉式升降结构14升高至障碍物高度，然后壁面机器人后脚的剪叉式升降结构14也升高至障碍物高度，爬过障碍物抵达障碍物边缘时，壁面机器人前脚的剪叉式升降结构14下降着落，最后机器人后脚的剪叉式升降结构14下降着落，结合驱动轮实现整个踩障过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。