一种自动玻璃清洁机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种自动玻璃清洁机器人。

背景技术：

随着城市现代化的发展，楼层的高度也越来越高，高层建筑带给人们美丽视角的同时，高空玻璃的清洁成为建筑维护需要解决的主要问题之一。

传统的人工清洗方式需要使用吊绳将工人吊到工作位置进行清洗，这种作业需两人以上配合，不仅清洗效率低，费用昂贵，而且高楼层作业存在很大的安全隐患，造成伤亡的事故时有发生。人工清洗时还需随身携带水桶、刮板、清洁剂等，放置不当就会造成物体坠落，对地面上的行人造成伤害或者惊吓。

现有的双面手动擦玻璃器，采用磁力吸附原理，虽解决了玻璃外面擦洗的问题，但清洁玻璃时，仍然需要人在玻璃内侧擦拭玻璃进而带动外部擦玻璃器同步操作，这种清洁方式劳动强度较大；而且，现有的擦玻璃器上只有清洁布，一旦清洁布湿度过大，玻璃上会残留水花，导致清洗不干净，当玻璃上有泥污等难擦洗污物时，单纯地清洁布很难擦干净；再者，这种产品只适用于较薄的玻璃，对于双层真空玻璃或者有涂层镀膜的玻璃均不适用，适用范围较小。

目前，市场上已经有玻璃清洁机器人，也具有较高的自动化程度，但机械负重过大，安全性难以保证，清洁效果差，而且制造成本过高，未能在玻璃清洁中得到大范围推广。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自动玻璃清洁机器人，通过第一平移机构与第二平移机构的结构设计，同时设置吸附机构，能实现自动玻璃清洁机器人沿两个相互垂直的方向移动；清洁结构的设置能够实现自动玻璃清洁机器人完成对玻璃的清洁工作；中央控制装置实现自动玻璃清洁机器人的自动化控制，使其行动更为敏捷，操作更为简单；同时自动玻璃清洁机器人总体结构设计巧妙，降低了生产成本。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种自动玻璃清洁机器人，包括机座、第一平移机构、第二平移机构、吸附机构以及清洁机构，其中：第 一平移机构、第二平移机构分别安装在机座上；清洁机构安装在第二平移机构上；吸附机构分别安装在第一平移机构和第二平移机构上；第一平移机构与吸附机构配合，实现自动玻璃清洁机器人向第一方向的移动；第二平移机构与吸附机构配合，实现自动玻璃清洁机器人向第二方向的移动；第二平移结构与吸附机构以及清洁机构配合，实现自动玻璃清洁机器人的玻璃清洁功能；第一方向与第二方向相互垂直。

进一步的，吸附机构包括第一吸附机构以及第二吸附机构，其中：第一吸附机构安装在第一平移机构上，第二吸附机构安装在第二平移机构上。

进一步的，机座包括上基板、下基板、左导向杆以及右导向杆，其中：上基板和下基板通过左导向杆和右导向杆连接在一起。

进一步的，第一平移机构包括上平移机构和下平移机构以及盖板，其中：上平移机构为从动移动单元，安装在上基板上；下平移机构为主动移动单元，安装在下基板上；盖板整体覆盖在自动玻璃清洁机器人上部，且分别连接上平移机构与下平移机构，实现上平移机构与下平移机构的同步移动。

进一步的，上平移机构包括第一U型板、光杠、上连接件、第一滑轨、第一滑块，其中：光杠连接在第一U型板的两个翼板之间；上连接件的上部设置有光孔，套设在光杠上，上连接件的右下部与上基板固定连接；第一滑块固定安装在上连接件的左下部，第一滑轨固定安装在第一U型板的底板上，第一滑块与第一滑轨滑动连接。下移动机构包括第二U型板、丝杠、下连接件、第二滑轨、第二滑块以及第一驱动机构，其中：丝杠连接在第二U型板的两个翼板之间，丝杠的一端与第一驱动机构连接；下连接件的上部设置有螺纹孔，套设在丝杠上组成丝杠副，下连接件的左下部与下基板固定连接；第二滑块固定安装在下连接件的右下部，第二滑轨固定安装在第二U型板的底板上，第二滑块与第二滑轨滑动连接。

进一步的，第一平移机构包括丝杠、连接板、上光杠、下光杠、左侧板、右侧板、上支撑板、下支撑板以及第一驱动机构，其中：丝杆连接在左侧板与右侧板之间，其一端与第一驱动机构连接；上光杠与下光杠相对丝杠平行布置连接在左侧板与右侧板之间；连接板在相对丝杠的对应位置开有螺纹孔，在相 对上光杠以及下光杠的对应位置开有光孔，连接板套设在丝杠、上光杠以及下光杠上，连接板两端分别与上支撑板与下支撑板固定连接；左侧板与右侧板的两端的下部分别与上基板以及下基板固定连接；第一驱动机构设置在左侧板或右侧板的外侧。

进一步的，第二平移机构包括主动带轮轴、从动带轮轴、左传动皮带、右传动皮带、第二驱动机构、左连接件以及右连接件，其中：主动带轮轴安装在上基板上，主动带轮轴的一端与第二驱动机构连接；从动带轮轴安装在下基板上；左传动皮带以及右传动皮带分别套设安装在主动带轮轴与从动带轮轴的带轮上；左连接件上开设有光孔，套设在左导向杆上，左连接件的一端固定连接在左传动皮带上；右连接件上开设有光孔，套设在右导向杆上，右连接件的一端固定连接在右传动皮带上。

进一步的，第一吸附机构包括多个第一吸盘，分别设置在第一U型板和第二U型板的下方；第二吸附机构包括至少两个第二吸盘，分别设置在左连接件和右连接件的下方。

进一步的，第一吸盘和第二吸盘还包括弹簧以及电磁铁。

进一步的，清洁机构包括清洁器与刮板，连接在左连接件以及右连接件下方，其中：清洁器至少包括喷雾装置、清洁布、去泥板中的一种。

进一步的，还包括抽真空装置，所述抽真空装置分别与第一吸盘以及第二吸盘连接。

进一步的，还包括中央控制装置，中央控制装置集中控制第一驱动机构、第二驱动机构、抽真空装置以及清洁机构运行。

本发明的一种自动玻璃清洁机器人，具有以下有益效果：

1、代替人工擦洗，安全无隐患，清洁费用降低。

2、通过第一平移机构以及第二平移机构的分体式结构设计，配合吸附机构实现了自动玻璃清洁机器人沿两个相互垂直方向的自由移动，可对玻璃各个位置进行清洗。

3、中央控制装置实现了自动玻璃清洁机器人的自动化控制，易操作。

4、抽真空装置与吸盘结构配合，杜绝装置掉落问题。

5、由清洁器以及刮板组成的清洁装置有效解决了清洁过程中玻璃上残留水花以及泥污等污物难以擦洗的问题，清洁效果好。

6、自动玻璃清洁机器人总体结构设计巧妙简单，体积小、重量轻，安全性能高。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明的一种自动玻璃清洁机器人装置结构示意图(一)；

图2为本发明的一种自动玻璃清洁机器人装置俯视图；

图3为本发明的一种自动玻璃清洁机器人装置结构示意图(二)；

图4为本发明的一种自动玻璃清洁机器人装置结构示意图(三)；

图5为本发明的一种自动玻璃清洁机器人装置结构示意图(四)；

图中：111-第一U型板、112-光杠、113-上连接件、114-第一滑轨、115-第一滑块、121-第二U型板、122-丝杠、123-下连接件、124-第二滑轨、125-第二滑块、126第一驱动机构、13-盖板、141-连接板、142-上光杠、143-下光杠、144-左侧板、145-右侧板、146-上支撑板、147-下支撑板、21-主动带轮轴、22-从动带轮轴、23-左传动皮带、24-右传动皮带、25-第二驱动机构、26-左连接件、27-右连接件、31-上基板、32-下基板、33-左导向杆、34-右导向杆、411-第一吸盘、421-第二吸盘、431-电磁铁、441-弹簧、51-清洁器、52-刮板。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的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它实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1、图2所示，本发明实施例的一种自动玻璃清洁机器人，包括第一平移机构、第二平移机构、机座、吸附机构以及清洁机构，其中第一平移机构与第二平移机构分别安装在机座上，清洁机构安装在第二平移机构上，吸附机构 分别安装在第一平移机构和第二平移机构上；第一平移机构与吸附机构配合，实现自动玻璃清洁机器人向第一方向的移动；第二平移结构与吸附机构配合，实现自动玻璃清洁机器人向第二方向的移动；第二平移结构与吸附机构以及清洁机构配合，实现自动玻璃清洁机器人的玻璃清洁功能；第一方向与第二方向相互垂直。

具体的，第一平移机构与机座为可动连接，可以通过滑动副滑动连接，实现第一平移机构可相对机座沿第一方向移动；第二平移机构与机座固定连接，清洁机构与第二平移机构可动连接，使得清洁机构可相对机座与第二平移机构沿第二方向移动；吸附机构与第一平移机构及第二平移机构固定连接，用于交叉固定或者同时固定第一平移机构以及第二平移机构，保证自动玻璃清洁机器人运动过程中时刻贴附在玻璃上，各个机构之间更为具体的连接方式本发明不做具体的限定，均属于本发明的保护范围。

具体的如图3所示，吸附机构包括第一吸附机构与第二吸附机构。第一吸附机构安装在第一平移机构上，第二吸附机构安装在所述第二平移机构上，通过第一吸附机构与第二吸附机构的设置从而实现吸附机构对第一平移机构以及第二平移机构的分别控制。

具体的，机座包括上基板31、下基板32、左导向杆33以及右导向杆34。其中上基板31和下基板32通过左导向杆33和右导向杆34连接在一起，连接方式一般选用螺钉固接，本发明不做具体限定。

具体的，第一平移机构包括上平移机构和下平移机构以及盖板13，其中：上平移机构为从动移动单元，安装在上基板31上；下平移机构为主动移动单元，安装在下基板32上；盖板13整体覆盖在自动玻璃清洁机器人上部，且分别连接上平移机构与下平移机构，实现上平移机构与下平移机构的同步移动。

在本发明的实施例中，对上述上平移机构与下平移机构做了进一步的结构设计。具体的，上平移机构包括第一U型板111、光杠112、上连接件113、第一滑轨114、第一滑块115。光杠112连接在第一U型板111的两个翼板之间；光杠112横截面可以为圆形、方形、多边形，优选圆形截面，第一U型板111在此起固定支撑的作用，第一U型板111也可以通过其他结构进行代替，比如 采用框架结构等，本发明不做具体限定。上连接件113的上部设置有光孔，光孔的形状与光杠112截面形状相对应，上连接件113通过光孔套设在光杠112上，可沿光杠112滑动；上连接件113的右下部与上基板31通过螺栓固定连接；第一滑块115固定安装在上连接件113的左下部，第一滑轨114固定安装在第一U型板111的底板上，第一滑块115与第一滑轨114滑动连接。第一滑块115以及第一滑轨114的具体结构本发明不作具体的限定，相同功能及类似结构均在本发明保护范围之内。

下移动机构包括第二U型板121、丝杠122、下连接件123、第二滑轨124、第二滑块125以及第一驱动机构126。丝杠122连接在第二U型板121的两个翼板之间，丝杠122的一端与第一驱动机构126连接；下连接件123的上部设置有螺纹孔，套设在丝杠122上组成丝杠副；下连接件123的左下部与下基板32固定连接；第二滑块125固定安装在下连接件123的右下部，第二滑轨124固定安装在第二U型板121的底板上，第二滑块125与第二滑轨124滑动连接。其中第二U型板121、下连接件123、第二滑轨124以及第二滑块125的结构分别与第一U型板111、上连接件113、第一滑轨114以及第一滑块115的结构相同，在此不再赘述。螺纹孔的大小以及丝杠122的选择本领域的技术人员可根据具体的工作参数进行设计，本发明不作具体限定。

具体的，第一滑块115与第一滑轨114的配合、光孔与光杠112的配合以及上连接件113与上基板31的螺栓连接共同实现了上平移机构相对机座沿第一方向的相对运动；同样第二滑块125与第二滑轨124的配合、丝杠122与螺纹孔的配合以及下连接件123与下基板32的螺栓连接共同实现了下平移机构相对机座沿第一方向的相对运动，从而实现了第一平移机构相对机座沿第一方向的相对运动。

在本发明的实施例中，第一平移机构还可以为如图5所示结构，包括丝杠122、连接板141、上光杠142、下光杠143、左侧板144、右侧板145、上支撑板146、下支撑板147以及第一驱动机构126，其中：丝杆122连接在左侧板144与右侧板145之间，其一端与第一驱动机构126连接；上光杠142与下光杠143相对丝杠122平行布置连接在左侧板144与右侧板145之间，上光杠142与下 光杠143的具体结构及尺寸本发明不做具体限定；连接板141在相对丝杠122的对应位置开有螺纹孔，在相对上光杠142以及下光杠143的对应位置开有光孔，连接板141套设在丝杠122、上光杠142以及下光杠143上，与丝杠122螺旋连接，连接板141两端分别与上支撑板146与下支撑板147固定连接，具体的可以为螺栓连接或者焊接，本发明不做具体限定；左侧板144与右侧板145的两端的下部分别与上基板31以及下基板32固定连接；第一驱动机构126设置在左侧板144或右侧板145的外侧，驱动丝杠122旋转，具体的第一驱动机构126可以为电机与联轴器的组合。

具体的，如图5所示，此时第一吸附机构设置在上支撑板146以及下支撑板147下方，左侧板144以及右侧板145与上基本31以及下基板32的固定连接，共同实现了第一平移机构相对机座以及清洁机构的相对静止；连接板141的光孔与上光杠142以及下光杠143的配合、连接板141的螺纹孔与丝杠122的配合、连接板141两端与上支撑板146以及下支撑板147的固定连接，共同实现了第一平移机构相对上支撑板146以及下支撑板147沿第一方向的相对运动，从而实现了玻璃清洁机器人沿第一方向的自由移动。

在本发明的实施例中，第二平移机构包括主动带轮轴21、从动带轮轴22、左传动皮带23、右传动皮带24、第二驱动机构25、左连接件26以及右连接件27。主动带轮轴21安装在上基板31上，主动带轮轴21的一端与第二驱动机构25连接；从动带轮轴22安装在下基板32上；左传动皮带23以及右传动皮带24分别套设安装在主动带轮轴21与从动带轮轴22的带轮上；左连接件26上开设有光孔，套设在左导向杆33上，左连接件26的一端固定连接在左传动皮带23上；右连接件27上开设有光孔，套设在右导向杆34上，右连接件27的一端固定连接在右传动皮带24上。左导向杆33、右导向杆34以及与之相配合的光孔的具体结构及尺寸本发明不做具体限定。

具体的，主动带轮轴21安装在上基板31上、从动带轮轴22安装在下基板32上，实现了第二平移机构始终相对机座的静止运动；左导向杆33和右导向杆34与光孔的配合、右连接件27与右传动皮带24的固定、左连接件26与左传动皮带23的固定以及右连接件27和左连接件26与清洁机构的固定共同实现了清 洁机构相对第二平移机构或基座沿第二方向的相对运动。

在实际应用中，上平移机构与下平移机构的同步移动以及左传动皮带23与右传动皮带24同步转动，使得自动玻璃清洁机器人运动更加平稳，安全性能得到了显著提升。

具体的，第一吸附机构包括多个第一吸盘411，分别设置在第一U型板111和第二U型板121的下方；第一吸附机构至少设置两个第一吸盘411，优选的设置四个第一吸盘411，分别对称位于第一U型板111和第二U型板121下方的端部；第二吸附机构包括至少两个第二吸盘421，分别设置在左连接件26和右连接件27的下方。

进一步的，还包括抽真空装置，实现吸盘的吸附与取消吸附，抽真空装置采用多路控制方式。具体的，抽真空装置抽出吸盘与玻璃之间的气体，与大气之间形成压差，该压差与静摩擦系数相结合形成静摩擦力，从而使得吸盘牢牢吸附于玻璃上，足以支撑自动玻璃机器人载重；当吸盘消除吸附作用时，抽真空装置向吸盘与玻璃之间鼓入气体，当与大气压强平衡时，吸盘从玻璃上自动脱落。采用抽真空装置与吸盘配合使用，吸附能力较强，吸盘的材质本发明不做明确限定。

具体的，抽真空装置分别与第一吸盘411以及第二吸盘421连接，对第一吸盘411以及第二吸盘421进行分别控制，当第一吸附机构吸附时，抽真空装置控制第一吸盘411进行吸附，当第二吸附机构吸附时，抽真空装置控制第二吸盘421进行吸附；对于第一吸附机构以及第二吸附机构取消吸附时，同理抽真空装置对第一吸盘411以及第二吸盘421进行分别控制取消吸附。

进一步的，第一吸盘和第二吸盘还包括弹簧441以及电磁铁431。具体的电磁铁431设置在吸盘的上方，弹簧441设置在吸盘与电磁铁之间，当吸盘取消吸附后仍然与玻璃接触，此时电磁铁431通电，吸盘在电磁铁431吸力作用下脱离玻璃，同时弹簧441被压缩；当吸盘需要恢复吸附时，电磁铁431失电，吸盘在弹簧441的作用下再次与玻璃接触，抽真空装置抽出吸盘与玻璃之间的气体，实现吸盘与玻璃之间的牢固吸附，电磁铁431以及弹簧441的配合使用保证了吸盘取消吸附后与玻璃脱离，有效减小了机器人移动过程中取消吸附后 的吸盘与玻璃之间的摩擦力。

在上述所有实施例的基础上，清洁机构包括清洁器51与刮板52，清洁机构连接在左连接件26以及右连接件27下方。清洁器51至少包括喷雾装置、清洁布、去泥板中的一种。喷雾装置可以随时对玻璃的清洁部位喷雾，保持清洁部位的湿润，使得清洁布清洁更为快速、彻底，且可有效吸收玻璃表面水分，避免玻璃上残留水花；去泥板主要用于对难擦洗脏污进行处理。

具体的，还包括中央控制装置，中央控制装置集中控制第一驱动机构、第二驱动机构、抽真空装置以及清洁机构运行。

中央控制装置集中控制自动玻璃清洁机器人工作，达到玻璃清洁的目的，其具体结构本发明不做限制，只要求能达到控制作用即可。中央控制装置可采用手动操纵，也可采用特定功能的PLC电路板，通过编程限定多种工作模式，操作命令通过按键或遥控杆操作实现，也可通过触摸屏实现操作，中央控制装置的具体形式本发明不做具体限定。

上述的一种自动玻璃清洁机器人，其尺寸大小可根据使用环境制定，若本发明用于整个建筑玻璃外墙的清洁，则可选择较大尺寸，其中配用的电机相应的选择较大功率，可显著提高清洁效率，节省时间；若用于家庭窗户玻璃的清洁，清洁面积较小，则可选择较小尺寸，电机功率也相应的减小，这样使得机器人操作更灵活。

下面结合上述实施例以及附图1至4，对上述实施例的一种自动玻璃清洁机器人使用方法做以下说明：

一种自动玻璃清洁机器人工作前，第一吸附机构以及第二吸附机构分别将第一平移机构与第二平移机构同时吸附固定在玻璃上。工作开始后，第二吸附机构消除对第二平移机构的吸附，第二平移机构动作，清洁结构相对机座沿第二方向向前或者向后运动，对玻璃进行清洗；该位置清洗结束后，当第二平移机构移动到位后，第二吸附机构恢复对玻璃的吸附，第一吸附机构消除对玻璃的吸附，第二平移机构动作，机座相对清洁机构沿第二方向向前或者向后运动，从而实现了自动玻璃清洁机器人沿第二方向的自由移动。第二平移机构移动到位后停止动作，第二吸附机构保持对玻璃的吸附，第一吸附机构保持消除对玻 璃的吸附，第一平移机构动作，第一平移机构相对机座沿第一方向向左或者向右运动；当移动到位后，第一吸附机构恢复对玻璃的吸附，第二吸附机构取消对玻璃的吸附，第一平移机构动作，机座相对第一平移机构沿第一方向向左或者向右运动，从而实现了自动玻璃清洁机器人沿第一方向的自由移动；再次重复以上步骤从而完成自动玻璃清洁机器人对整块玻璃的清洁。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。