一种基于静电吸附原理的双履带式爬壁机器人的制作方法

本发明涉及静电吸附技术领域，具体涉及一种基于静电吸附原理的双履带式爬壁机器人。

背景技术：

在建筑业中，由于玻璃的采光性好、保温、防潮，而且采用彩色玻璃实用美观，高层建筑的外观越来越多地采用玻璃幕墙结构，没有玻璃覆盖的地方也多采用瓷砖覆盖以增加建筑物的美感，但也衍生出繁重的幕墙清洗任务。目前，高层建筑物壁面的清洗大部分由工人完成，不仅效率低，而且工作环境恶劣易发生事故，由此产生了高层建筑清洗爬壁机器人。

爬壁机器人是一种能够携带一定任务载荷，可以在垂直或者倾斜壁面进行极限作业的移动机器人，要完成以上工作，必须将移动机构(轮式、履带式、足式以及尺蠖式)和吸附机构有效地结合起来才能实现，目前传统的吸附方式主要有仿生吸附、负压吸附以及磁吸附。

仿生吸附式爬壁机器人虽然适应范围广、可吸附多种壁面，但制造难度大、移动速度慢、且尚处于研究阶段，很难实现市场化；负压吸附式爬壁机器人的噪音小、速度快，但对壁面粗糙度要求高；磁吸附式爬壁机器人是目前应用最多、最广的一种爬壁机器人，电磁式易实现与被吸附壁面的离合，永磁式不需要消耗电能、安全可靠，但只能吸附磁性表面，限制了其应用范围。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

技术实现要素：

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种基于静电吸附原理的双履带式清洁爬壁机器人，其包括机器人本体、吸附模块、运动模块、清洁模块和控制模块，其特征在于，所述吸附模块包括高压静电发生器和两个履带电极，所述高压静电发生器产生的静电传递到两个所述履带电极上，增加了吸附力，所述吸附模块设置在所述机器人本体的左右两侧；所述运动模块包括两个驱动电机和两个驱动轮，两个所述驱动电机分别驱动两个所述驱动轮转动，两个所述驱动轮设置在所述机器人本体后部的两侧；所述控制模块分别与两个所述驱动电机电连接，并控制两个所述驱动电机差速转动，从而使所述基于静电吸附原理的双履带式清洁爬壁机器人实现转向功能，被设置在所述机器人本体的中部；所述清洁模块设置在所述机器人本体的前部，便于清洁。

较佳的，所述吸附模块还包括电刷，所述电刷与所述履带电极接触，通过所述电刷，所述高压静电发生器产生的静电传递到所述履带电极上。

较佳的，所述吸附模块还包括两个张紧轮，两个所述张紧轮分别设置在所述机器人本体中部的两侧，能够调节所述履带电极的张紧状态，使所述电刷与所述履带电极紧密接触。

较佳的，所述运动模块还包括两个前导轮，其与两个所述驱动轮一起使所述机器人本体运动平稳。

较佳的，所述清洁模块包括一级清洁毛刷和二级清洁机构，对清洁物进行二次清洁，保证了清洁度。

较佳的，所述驱动轮和所述前导轮均采用中空设计，可有效减小机器人整体重量。

较佳的，所述履带电极采用双极性铜电极，其外面包裹着梳齿型聚酰亚胺绝缘材料。

较佳的，所述基于静电吸附原理的双履带式清洁爬壁机器人还包括驱动电机，所述驱动电机输出轴上的齿轮与所述驱动轮输入轴上的齿轮进行啮合。

较佳的，所述吸附模块还包括电池组，所述电池组与所述高压静电发生器相连，所述控制模块还控制着所述电池组和所述高压静电发生器的通断。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：在驱动电机带动驱动轮转动，从而带动机器人行走的同时，高压静电发生器产生的静电传递给履带电极与待清洁壁面紧紧吸附，清洁机构对待清洁壁面进行二次清洁，机器人需要转弯时，控制机构控制驱动电机实现差速转动，机器人实现转弯，利用吸附原理吸附安全稳定，转向区域小，清洁洁净度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例一的一种滚动式超声电弧复合焊接装置的功能结构图；

图2为本发明实施例二的一种滚动式超声电弧复合焊接装置的结构图；

图3为本发明实施例二的一种滚动式超声电弧复合焊接装置的机器人本体的结构图；

图4为本发明实施例二的一种滚动式超声电弧复合焊接装置的清洁机构的结构图；

图5为本发明实施例二的一种滚动式超声电弧复合焊接装置的清洁机构的局部结构图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

图1是一种基于静电吸附原理的双履带式清洁爬壁机器人功能结构图，其主要包括机器人本体1、吸附模块2、运动模块3、清洁模块4和控制模块5；机器人本体1支撑着吸附模块2、运动模块3、清洁模块4和控制模块5，吸附模块2用于产生静电，利用静电吸附原理，吸附在需要清洁的壁面上，设置在机器人本体的两侧；运动模块3，用于驱动机器人运动，并使其运动平衡，设置在机器人本体的中部；清洁模块4，用于清洁需要清洁的壁面，设置在机器人本体的前部，便于清洁功能的实施；控制模块5控制运动模块3实现转弯功能。

本实施例的有益效果是：在运动模块和吸附模块的作用下，机器人运动的同时，利用吸附原理根据吸附模块产生的静电紧紧吸附模块吸附在待清洁的壁面上，利用清洁模块进行清洁壁面，控制模块控制机器人转弯，转弯半径小，静电吸附安全稳定，低噪声、低功耗，对吸附壁面无损伤，吸附可控，续航时间长。

实施例二

图2是一种基于静电吸附原理的双履带式清洁爬壁机器人的结构图，其中：

图3为机器人本体1，其制作材料为赛钢(POM)，这种工程塑料稳定性好，强度高，质量轻，很适合作为该机器人的机身材料；其包括两根长横梁11和12，一根宽而短的横梁13、三根纵梁14、15和16，长横梁11和12上设置有两个吸附模块，纵梁14和16上设置有运动模块，纵梁16的前部设置有清洁模块，横梁13上设置有控制模块。

吸附模块2，安装在机器人本体1上，其包括高压静电发生器21、电池组22、两个相同电刷23、两个相同履带电极24和两个相同张紧轮25；

两个张紧轮25分别安装在机器人本体1的左右两侧的中部，两个张紧轮25的上面紧贴着两个履带电极24，两个电刷23分别与两个履带电极24紧密贴合，张紧轮25调整履带电极24的松紧，使电刷23与履带电极24紧密接触；高压静电发生器21和电池组22分别安装在机器人本体1的中部，高压静电发生器21由电池组22供电产生静电，通过导线经过两个电刷23分别传递到左右两侧的两个履带电极24上，这样，在张紧轮25的调节作用下，电刷23与履带电极24紧密接触，高压静电发生器21产生的静电能稳定的传递到履带电极24上，履带电极24上就带有电荷，在履带电极24与要清洁的壁面接近时，壁面上产生与履带电极24相反的异性电荷，根据异性电荷相吸的原理，履带电极24与清洁壁面紧密吸附。

运动模块3，包括两个驱动轮31、两个驱动电机32和两个前导轮33；两个驱动轮31分别设置在机器人本体1左右两侧的后部，两个驱动电机32分别设置在驱动轮31的旁边，驱动轮31由驱动电机32驱动，驱动轮31和驱动电机32之间通过齿轮啮合传递动力来实现对机器人的运动控制，驱动电机32输出轴上的齿轮与驱动轮31输入轴上的齿轮啮合，驱动电机32输出的动力通过齿轮啮合传给给驱动轮31，驱动机器人运动，齿轮啮合传递动力运动平稳可靠，传动效率高；两个前导轮33是非驱动轮,设置在机器人本体1左右两个的前部,履带电极24围成一圈，覆盖在驱动轮31、前导轮33和张紧轮25的外圆上，在驱动轮31的驱动下，履带电极随着驱动轮31滚动前行的同时紧紧吸附在清洁壁面上。

两个驱动轮31由左右两个驱动电机32的驱动，当左右两个驱动电机32转速一致时可使机器人直线运动，当左右两个驱动电机32转速不同时，可使机器人转弯或斜线运动。

如图3和图4所示，清洁模块4，设置在机器人本体1的前部，清洁模块就是清洁机构，清洁机构4和外置装置配合实现对壁面的清洁，其包括外置注水口41、出水口42、一级清洁毛刷43、污水回收装置44、污水出水口45和二级清洁机构46；

外置注水机构有加压装置，通过清洁机构的外置注水口41将含有清洗液的水经过清洗机构4中的通道由多个出水口42喷出，实现对壁面的清洗。通过一次清洁机构中毛刷43的高速旋转，实现壁面的第一次清洁；污水回收装置44将清洗完毕后的污水收集起来，通过污水出水口45排出到外置污水收集装置。二级清洁机构46进行二次清洁，既能保证清洁的洁净程度，又能防止污染物残留，从而影响履带电极的吸附力。

如图5所示，通过污水回收装置将清洗完毕后的污水收集起来，污水回收装置44上的圆弧面A区、一级清洁毛刷43和污水回收装置44上的圆弧面之间的空隙B区和清理壁面三者之间可以形成一个空腔，保证污水不会渗漏。收集的污水通过污水出水口45排出到外置污水收集装置。

工作时，首先将外置的注水加压装置和废水回收装置与机器人组装好，将外置装置固定在机器人移动过程中的合适位置；在机器人开始运行之前，人工手动在需清洁壁面清洁出一块可以容纳机器人的壁面；将电池组22与高压静电发生器21断电，将机器人按清洁方向放置在壁面上，电池组22与高压静电发生器21通电后通过高压静电发生器产生的高电压由电刷直接连接履带电极24，使机器人吸附在壁面上；清洁机构位于机器人前方，这种设计既可以有效地清洁出光洁表面，又可以使后面的吸附双履带在洁净壁面上吸附，拥有更强的吸附力，而不会因壁面的脏东西而导致吸附力减小，甚至机器人的脱落。

驱动电机32打开，驱动驱动轮31带动机器人前行，位于机器人前部的清洁结构4在外置注水机构的作用下通过出水口喷射在壁面上，一级清洁毛刷43在壁面上滚动清洁壁面，二级清洁机构进行二次清理，

控制模块5，用于控制运动模块3的驱动电机，在机器人需要转弯时，在控制模块5里设置编制好的程序，控制机器人左右两侧的两个驱动电机差速转动，实现机器人转弯。

本实施例在驱动电机带动驱动轮转动，从而带动机器人行走的同时，高压静电发生器产生的静电传递给履带电极与待清洁壁面紧紧吸附，清洁机构对待清洁壁面进行二次清洁，机器人需要转弯时，控制机构控制驱动电机实现差速转动，机器人实现转弯，利用吸附原理吸附安全稳定，转向区域小，清洁洁净度高。

实施例三

如上所述的基于静电吸附原理的双履带式清洁爬壁机器人，本实施例与其不同之处在于：控制模块还控制着电池组与高压静电发生器的通断，在开始在待清洁壁面上放置机器人时，为了操作安全，控制模块使电池组与高压静电发生器断开；放置好后，控制模块实现电池组与高压静电发生器通电，使高压静电发生器通电产生静电，传递给履带电极，吸附在待清洁壁面上进行清洁壁面。该控制功能提高了操作安全，避免事故发生。

实施例四

如上所述的基于静电吸附原理的双履带式清洁爬壁机器人，本实施例与其不同之处在于：驱动轮和前导轮均采用中空设计，可以有效地减小机器人整体重量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。