一种攀登式玻璃幕墙清洁机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种攀登式玻璃幕墙清洁机器人。

背景技术：

玻璃幕墙是当今世界最重要的装饰材料之一，已经被广泛地作为各类建筑物的户外墙体来使用，其赋予建筑物的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，使建筑物能够从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。由于空气中的粉尘、雨水中所夹带的灰尘、飞禽的排泄物等会逐渐地沉积到建筑物的幕墙表面，从而影响幕墙的美观性及建筑物外表的清洁程度；因此，对玻璃幕墙的清洁已经越来越受到人们的关注并逐渐形成了巨大的幕墙清洗市场。

目前对玻璃幕墙的清洁主要还是采用人工方式来完成的，即：将清洁人员从楼顶悬吊至建筑物的侧墙处后，由清洁人员人工对幕墙表面进行清理，此种方式不但存在整个过程清洁效率不高、危险系数大等问题，而且清洁成本偏高，也由此影响了玻璃幕墙的美观、清洁以及进一步发展的空间。针对此问题，目前市面上出现了一些能够对玻璃幕墙进行自动清洗的清洁机器人，这些机器人一般是以真空吸盘作为机器人的吸附部件(即：利用真空吸盘所产生的负压将机器人牢固地吸附在幕墙墙壁上)或移动部件(即：通过对多个真空吸盘的转换控制带动机器人本体逐步地进行移动)；然而，采用这种方式的机器人一般只能对表面平整的幕墙墙壁进行清洁，原因在于：一旦在幕墙墙壁上出现较大幅度的转角或者凸起，当机器人运动至转角或凸起位置时，由于真空吸盘无法与玻璃幕墙的表面进行有效地接触，从而无法在幕墙表面与吸盘之前形成强有力的负压效应，进而导致机器人无法顺利通过转角处或者凸起处，严重时还会导致机器人从幕墙墙壁上脱离下来，存在严重的安全隐患。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种攀登式玻璃幕墙清洁机器人。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种攀登式玻璃幕墙清洁机器人，它包括机架、装设于机架的背部侧的绳索上升器、沿玻璃幕墙的墙壁由上至下铺设并穿设于绳索上升器分布的吊索以及装设于机架的腹部侧的履带轮总成；

所述履带轮总成包括至少两根相互间呈前后并行分布且分别沿左右方向贯穿于机架装设的主转轴，所述机架内且位于每根主转轴的上方均装设有一用于驱动主转轴相对于机架进行转动的驱动器，每根所述主转轴的左端和右端且位于机架的外侧均套装有一三角形履带轮，每个所述三角形履带轮均包括一套接于主转轴上的星型三角形轮毂架以及一套装于星型三角形轮毂架上的履带，所述星型三角形轮毂架的每个支臂的末端均装设有一用于与履带的内表面相贴附的导轮组，每根所述主转轴上且与每个三角形履带轮对应的位置还套装有一履带从动齿轮组，每个所述履带从动齿轮组均通过一履带传动齿轮组与相对应的三角形履带轮中的其中一个导轮组相连。

优选地，所述驱动器包括一输出轴上套装有第一驱动齿轮的轴杆驱动马达和一输出轴上套装有第二驱动齿轮的履带驱动马达，所述轴杆驱动马达与履带驱动马达沿左右方向装设于机架内且相互间呈直线分布，所述主轴杆上且位于机架的左端内侧或右端内侧装设有一用于与第一驱动齿轮相啮合的第一从动齿轮，所述履带从动齿轮组位于机架的右端外侧和左端外侧并夹持于机架的外壁与对应的三角形履带轮之间，且其中一个所述履带从动齿轮组与第二驱动齿轮相啮合。

优选地，所述履带传动齿轮组包括沿星型三角形轮毂架的其中一个支臂顺序分布且顺序啮合的若干个履带传动齿轮，靠近所述星型三角形轮毂架的轴心处的履带传动齿轮与履带从动齿轮组相啮合，靠近所述星型三角形轮毂架的圆周边缘处的履带传动齿轮通过导轮组的轴杆与导轮组装设为一体。

优选地，所述履带从动齿轮组由两个同步转动的履带从动齿轮构成，所述履带从动齿轮组的其中一个履带从动齿轮与履带传动齿轮相啮合、另一个履带从动齿轮用于与第二驱动齿轮相啮合。

优选地，所述星型三角形轮毂架由两个相互间呈左右并行分布且同时套装于主转轴上的三角架构成，所述导轮组夹持于两个三角架的支臂末端之间并通过第二转轴与两个三角架相轴连，所述履带传动齿轮组装设于其中一个三角架的其中一个支臂上且靠近所述星型三角形轮毂架的圆周边缘处的履带传动齿轮通过第二转轴与相应的导轮组装设为一体。

优选地，所述导轮组由两个相互间呈左右并行分布且通过第二转轴穿设为一体的导轮构成，每个所述导轮的圆周表面上均开设有防滑槽。

优选地，所述机架包括两个相互间呈左右并行分布的侧板架以及若干个装设于两个侧板架之间并将两个侧板架连为一体的横梁板，每个所述侧板架的整体形状均呈“U”形，所述绳索上升器装设于横梁板上，所述驱动器夹持于两个侧板架的纵向侧壁之间，所述主转轴贯穿于两个侧板架的纵向侧壁分布。

优选地，它还包括至少一个扫风装置，所述扫风装置吊装于横梁板上并位于两个侧板架之间。

由于采用了上述方案，在利用本发明对建筑物的玻璃幕墙的墙壁进行清洁时，可事先将吊索沿墙壁进行布置，并利用绳索上升器将整个机器人吊挂在吊索上；当驱动器驱动三角形履带轮进行转动时，在履带从动齿轮组与导轮组相配合的作用下可使履带能够保持与星型三角形轮毂架的同向同步转动，从而利用履带与玻璃幕墙的墙壁之间的摩擦力来增强三角形履带轮的把持力；当在玻璃幕墙的墙壁上出现较大幅度的转角或者凸起时，由于星型三角形轮毂架本身的转动效果以及三角形履带轮所采用的三角形结构可始终使履带能够与墙壁相贴附，以轻易度过转角或者凸起；在此过程中，由于绳索上升器的作用可保证机器人能够沿着吊索的设置方向进行攀登；而利用设置的吊索不但可以起到辅助机器人定向行走的作用，防止机器人运动方向出现偏移，而且也能够有效防止因机器人从墙壁上脱离而造成的安全隐患，增强机器人在实际运用过程中的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例的结构装配示意图；

图2是本发明实施例的主要组成部件的结构分解示意图；

图3是本发明实施例的运行状态示意图(一)；

图4是本发明实施例的运行状态示意图(二)；

图5是本发明实施例的运行状态示意图(三)；

图6是本发明实施例的运行状态示意图(四)。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1和图2所示，本实施例提供的一种攀登式玻璃幕墙清洁机器人，它包括机架a、装设于机架a的背部侧的绳索上升器b、沿玻璃幕墙c的墙壁由上至下铺设并穿设于绳索上升器b分布的吊索d以及装设于机架a的腹部侧的履带轮总成；其中，履带轮总成包括至少两根相互间呈前后并行分布且分别沿左右方向贯穿于机架a装设的主转轴100，在机架a内且位于每根主转轴100的上方均装设有一用于驱动主转轴100相对于机架a进行转动的驱动器，在每根主转轴100的左端和右端且位于机架a的外侧均套装有一三角形履带轮，每个三角形履带轮均包括一套接于主转轴100上的星型三角形轮毂架101以及一套装于星型三角形轮毂架101上的履带102，在星型三角形轮毂架101的每个支臂的末端均装设有一用于与履带102的内表面相贴附的导轮组103，同时在每根主转轴100上且与每个三角形履带轮对应的位置还套装有一履带从动齿轮组，每个履带从动齿轮组均通过一履带传动齿轮组与相对应的三角形履带轮中的其中一个导轮组103相连。

以此，在需要利用本实施例的机器人对建筑物的玻璃幕墙c的墙壁进行清洁时，可事先将吊索d沿墙壁进行布置(如将吊索d的顶端固定于建筑物的楼顶、将底端固定于地面上，从而使吊索d顺着墙壁并呈直线分布)，并利用绳索上升器b将整个机器人吊挂在吊索d上；当驱动器驱动主转轴100转动时，可带动三角形履带轮(尤其是星型三角形轮毂架101)进行同步转动，且在履带从动齿轮组与导轮组103相配合的作用下可使履带102能够保持与星型三角形轮毂架101的同向同步转动，从而利用履带102与玻璃幕墙c的墙壁之间的摩擦力来增强三角形履带轮的把持力；当在玻璃幕墙c的墙壁上出现较大幅度的转角或者凸起时，由于星型三角形轮毂架101本身的转动效果以及三角形履带轮所采用的三角形结构可始终使履带3能够与墙壁相贴附，以轻易度过转角或者凸起(其具体运动原理可参考图3、图4、图5和图6)，在此过程中，由于绳索上升器b的作用可保证机器人能够沿着吊索d的设置方向进行攀登，通过对绳索上升器b的功能设计(如采用目前市面上的应用于攀岩领域的自动上升器等)也可为机器人的运行提供一定的动力；而利用设置的吊索d不但可以起到辅助机器人定向行走的作用，防止机器人运动方向出现偏移，而且也能够有效防止因机器人从墙壁上脱离而造成的安全隐患，增强机器人在实际运用过程中的安全性。

为保证三角形履带轮转动的平稳性，本实施例的驱动器包括一输出轴上套装有第一驱动齿轮104的轴杆驱动马达105和一输出轴上套装有第二驱动齿轮106的履带驱动马达107，轴杆驱动马达105与履带驱动马达107沿左右方向装设于机架a内且相互间呈直线分布(同时两个马达的输出轴所处的方向相反)，在主轴杆100上且位于机架a的左端内侧或右端内侧装设有一用于与第一驱动齿轮104相啮合的第一从动齿轮108，而履带从动齿轮组则位于机架a的右端外侧和左端外侧并夹持于机架a的外壁与对应的三角形履带轮之间，且其中一个履带从动齿轮组与第二驱动齿轮106相啮合(为保证整个机器人能够平稳地运行，本实施例的驱动器和履带从动齿轮组可具体采用如下设置方式，即：主转轴100共计两根且分别位于机架a的腹部前方侧和腹部后方侧；相对于机架a，用于驱动前方的主转轴100动作的轴杆驱动马达105的发力点与用于驱动后方的主转轴100动作的轴杆驱动马达105的发力点相互间呈对角分布，而用于位于前方的履带驱动马达107的发力点与位于后方的履带驱动马达107的发力点相互间也成对角分布；此时，可以理解第一驱动齿轮104的设置位置及其他相应相互配合的部件也理所当然地进行相应调整)。

以此，可利用第一驱动齿轮104与对应的第一从动齿轮108相啮合的关系来驱动相应的主轴杆100进行转动，而在主轴杆100转动的过程中会带动星型三角形轮毂架101作同步转动，而利用履带驱动马达107所提供的以及第二驱动齿轮106与履带从动齿轮组之间的啮合关系可保持履带102能够与星型三角形轮毂架101作同向同步转动，避免因履带102与玻璃幕墙c的墙壁之间的强大摩擦力而造成履带102相对于星型三角形轮毂架101反向转动，进而避免机器人在攀爬时容易出现滑脱的问题。

作为一个优选方案，本实施例的履带传动齿轮组包括沿星型三角形轮毂架101的其中一个支臂顺序分布且顺序啮合的若干个履带传动齿轮109，其中，靠近星型三角形轮毂架101的轴心处的履带传动齿轮109与履带从动齿轮组相啮合，而靠近星型三角形轮毂架101的圆周边缘处的履带传动齿轮109则通过导轮组103的轴杆与导轮组103装设为一体。从而可利用齿轮传动本身所具有的传动效果稳定、精密等特点来增强履带102与星型三角形轮毂架101保持同步。

作为一个优选方案，本实施例的履带从动齿轮组由两个同步转动的履带从动齿轮110构成，履带从动齿轮组的其中一个履带从动齿轮110与履带传动齿轮109相啮合、另一个履带从动齿轮110则用于与第二驱动齿轮106相啮合(当然，因为同一个主轴杆100上的两个履带从动齿轮组，只有一个能够与第二驱动齿轮106相啮合，故此时另一个履带从动齿轮组中，只需要一个履带从动齿轮110与相对应的履带传动齿轮109相啮合即可，另一个则废弃备用)。

为优化三角形履带轮的结构，提高其可拆装及维护的便利性，本实施例的星型三角形轮毂架101由两个相互间呈左右并行分布且同时套装于主转轴100上的三角架1011构成，导轮组103则夹持于两个三角架1011的支臂末端之间并通过第二转轴1031与两个三角架1011相轴连，履带传动齿轮组装设于其中一个三角架1011的其中一个支臂上且靠近星型三角形轮毂架101的圆周边缘处的履带传动齿轮109通过第二转轴1031与相应的导轮组103装设为一体。

为保证导轮组103向履带102施力均衡，本实施例的导轮组103由两个相互间呈左右并行分布且通过第二转轴1031穿设为一体的导轮1032构成，在每个导轮1032的圆周表面上均开设有防滑槽；以此，每个导轮组103中均可利用两个导轮1032撑起履带102的内表面，同时利用防滑槽增强导轮1032与履带102之间的摩擦力。

为最大限度地优化整个机器人的结构，尤其是利用机架a为机器人的其他组成机构或者装置提供装配空间，本实施例的机架a包括两个相互间呈左右并行分布的侧板架111以及若干个装设于两个侧板架111之间并将两个侧板架111连为一体的横梁板112，每个侧板架111的整体形状均呈“U”形，绳索上升器b装设于横梁板112上并位于两个侧板架111之间的上方空间，驱动器则夹持于两个侧板架111的纵向侧壁之间，主转轴100贯穿于两个侧板架111的纵向侧壁分布。以此可利用两个侧板架111之间且位于横梁板112下方的空间作为机器人其他组成机构(如对墙壁的清洁清洗装置等等)的安装空间，而利用横梁板112则可作为这些组成机构吊装的支撑件。作为一个优选方案，本实施例的机器人还它还包括至少一个扫风装置e，扫风装置e吊装于横梁板112上并位于两个侧板架111之间。在机器人运行过程中，可利用扫风装置e所提供的风力吹散墙壁上沉积的灰尘等固体沉积物，其也可与清洁清洗装置配合使用，实现机器人风洗和水洗的双重功能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。