外立面清洁机器人的制作方法

本发明涉及的是一种在建筑外立面行走的清洁机器人。该机器人的涉及的技术领域为：

1、使用舵机（一种伺服电机）及气缸、油缸（可选配置）作为肢体及关节运动部件，实现行走功能。

2、使用真空负压吸盘作为附着于垂直外立面的器件，使用特殊结构作为支撑，实现了在外立面定位悬挂的功能。

3、选配不同类型清洁臂实现以不同方式对外立面进行清洁作业的功能。

二、

背景技术：

目前，公知的擦窗机是一种扫地机改造而来的设备，在原扫地机的基础上增加了真空部分，使其能吸附于内窗玻璃上进行清洁作业，这种设备有极大的局限性:

1、不能跨越障碍，只能在一块平面内清扫。

比方说一扇由6块玻璃组成的窗户，因其无法跨越隔离条（没有运动装置，仅靠清洁刷的反作用力推动，不能离开工作平面），需要拿上拿下6次才能完成擦洗。

2、不能采用多种方式清洁。

由于其自身体积、重量的限制，只能实现单一的“干刷”清洁模式，无法针对各种污物采用有效手段进行清洁。

3、电池能量有限，不能持久。而且这也带来了另外一个问题，就是在电池电量耗尽时真空泵无法工作的情况下，真空负压会持续减小，最后必然会从平面上松脱掉落，进而带来物损和安全问题。

4、没有保险装置，无法保障安全，不能在外立面作业。

5、无法替代人工作业。

三、

技术实现要素：

本发明的目的在于：

1、解决目前机器人无法在外立面行走的问题。

a.采用双层防滑真空吸盘解决了在湿滑垂直面的吸附问题。

b.采用特殊结构解决了真空吸盘软性连接无法受力支撑从而导致整体下垂变形无法定位悬挂的问题。

c.采用舵机（一种伺服电机）或舵机+气缸（油缸）的肢体结构解决了吸盘定点的情况下靠挪位变形实现整体移动的问题，从而使得本机器人可以在垂直外立面上自由行走，通过调整变形幅度实现跨越障碍。

2、解决了能源供应的问题、安全问题、清洁方式自由选择。

3、代替人工作业，使得原本安全风险极大高空清洁作业可改由机器人来完成，切实保障了作业工人的人身安全。

为实现以上目的，本发明采用技术方案如下：

1、主机及执行器件

a．软件编程。

本发明采用智能单片机（下位机）作为控制芯片，共包含54路di/do，8路ai，采用高达1m速率的串行ttl通讯，实现算法及器件控制。

采用c++作为开发软件，使用模块化结构编程，实现了程序的高效和稳定性。

b．电气控制。

本发明采用8路24vdc的继电器板作为控制输出，采用无线手柄作为操作控制工具，采用ttl串口通讯板进行读写控制，采用7.2vdc的舵机作为动作驱动器件，采用24vdc的真空泵、负压传感器、电磁阀等作为执行元件。

c．主体

采用铝箱体作为主机身体。

2、行走机构

行走机构由六个行走足构成，每个行走足包含四个双轴舵机，一横三纵。其中一横决定行走方向，上下或是左右。三纵决定行走姿态。

不同于常见的蜘蛛机器人靠摩擦力行走，本发明由于行走于垂直外立面，必须用吸盘定点吸附于特定位置，没有位移量。故其行走方式采用了特殊算法，六个行走足分别行走至同一吸盘平面位置，其中三个同向行走足和三个异向行走足分别处于相对应位置，靠挪位变形实现整体移动。这种整体移动的原理类似于平行四边形的变形，从而使得本机器人可以在垂直外立面上自由行走，并可以通过调整变形幅度实现跨越障碍。

3、真空定位及气路

本发明采用了双层防滑真空吸盘，可以在湿滑垂直面的吸附。通过特制的气路连接件与真空电磁阀相连。定位吸附时，真空电磁阀关闭，空气通过气路单向阀被真空泵抽离，造成负压，从而吸附在垂直外立面上。行走足行走时，对应真空电磁阀打开，快排进气，从而消除该行走足吸盘的真空状态，行走足分离。而其它行走足由于采用了单向阀，主管路中的气压变化状态不会对其产生影响，仍能保持负压吸附。

采用特殊支撑结构（效果原理类似于三角支撑），解决了真空吸盘软性连接无法受力支撑从而导致整体下垂变形无法定位悬挂的问题。

4、分体式结构

本发明采用了基站和主体分开的布局结构。基站由开关电源（220vac－24vdc，220vac－9vdc），真空泵和负压传感器组成，从基站引出综合线缆连接主机，实现供电、信号、供气（液），并实现了主机的直流安全电压供电，避免了潜在的触电风险。

综合线缆内含：

a．保险钢丝绳。

b．供电及信号电缆。

c．气（液）路软管。

5、清洁组件（可选）

可按需要选装清洁部件。

四、有益效果

本发明的有益效果是：

1、避免安全风险，防止意外伤害。

可以代替高空清洁工人的人工作业，从而避免了：

a．意外伤害(比如大风等突发气象状况造成作业工人的坠楼、伤害等)。

b．避免因操作失误造成的高空坠物。

c．避免了清洁时钢吊篮对建筑物本身造成的损害(如撞击导致的幕墙玻璃破碎等)。

2、降低劳动强度和人工成本，优化劳动成果。

a．降低了高空清洁工人的劳动强度，从吊篮中危险、繁重的体力劳动中解放出来。

b．走过即擦，不漏过。

c．可选多种清洁头，干净。

五、附图说明

附图1－6是本发明的电路原理图。

附图7－8是本发明的气路原理图。

附图9是本发明主机的一个外观图。

六、具体实施方式

在大楼顶层的清洁出口设置基站，将主机沿清洁出口缓慢下放，使其六个行走足吸盘直接完全接触并吸附玻璃。松开主机，使用遥控手柄的按钮进行操作。主机会自动清洁途经的区域。工作完成后，关闭真空泵，打开电磁阀，松开对玻璃的吸附。启动提升装置，将主机缓慢回收至清洁出口，并收回主机。

技术特征：

技术总结
本发明涉及的是一种在建筑外立面行走的清洁机器人。1、解决目前机器人无法在外立面行走的问题。2、解决了能源供应的问题、安全问题、清洁方式自由选择。3、代替人工作业，使得原本安全风险极大高空清洁作业可改由机器人来完成，切实保障了作业工人的人身安全。4、解决目前机器人无法在外立面行走的问题。5、解决了能源供应的问题、安全问题、清洁方式自由选择。6、代替人工作业。使用舵机(一种伺服电机)及气缸、油缸(可选配置)作为肢体及关节运动部件，实现行走功能。使用真空负压吸盘作为附着于垂直外立面的器件，使用特殊结构作为支撑，实现了在外立面定位悬挂的功能。选配不同类型清洁臂实现以不同方式对外立面进行清洁作业的功能。发明的用途；代替高空清洁工人的人工作业，降低劳动强度和人工成本，优化劳动成果。

技术研发人员：毕敏龙
受保护的技术使用者：毕敏龙
技术研发日：2017.10.11
技术公布日：2019.04.19