一种多功能高空幕墙清洗机器人的制作方法

本实用新型涉及一种多功能高空幕墙清洗机器人

背景技术：

随着科技、经济的飞速发展和社会总体生产力的日益提升，世界各地出现了以高楼建筑为主要的建筑群体，这些美观整洁的高楼建筑的背后隐藏的是人工外墙清洗作业事故的频发，再者人工作业对于水资源的浪费极其严重，因此我们面对的问题就是如何更安全、高效、环保地清洗高楼外墙。采用人工高空清洗，其存在的安全隐患也不容小觑。

为此，在授权公告号CN201200382，名称为“墙面清洗机器人”的中国实用新型专利中，公开了一种墙面清洗机器人，包括构架、清洗器和至少两个真空吸盘，其特征是构架上设有气缸和滑轨，气缸的工作由电磁阀控制，气缸的气管、电磁阀的电源线和信号线连接到控制箱；清洗器活动设在滑轨上，与清洗器控制气缸的活塞杆连接；真空吸盘至少有一只通过顶升气缸与构架连接，其余分别与对应的移动气缸的活塞杆连接。

在现有的这类墙面清洗机器人中，清洗机构、行走机构以及吸附机构一般由于控制器分别独立控制，整个机器人成本相对较高，结构较为复杂。而且该机器人的行走稳定性和吸附墙壁的能力还有待进一步提升，而且这种机器人遇到障碍物时难以行走。

鉴于此，本发明人对上述问题进行深入的研究，遂有本案产生。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简易、成本低、行走稳定、能够跨越障碍物的多功能清洗机器人。

为了达到上述目的，本实用新型采用这样的技术方案：

一种多功能高空幕墙清洗机器人，包括机架、控制器、清洗机构以及行走机构，行走机构包括纵向行走机构，纵向行走机构包括纵向导轨、可滑动地设置在纵向导轨上的纵向导块以及用以驱动纵向导块在纵向导轨上移动的纵向驱动装置，在纵向导轨的两端分别设有第一吸盘组件和第二吸盘组件，第一吸盘组件和第二吸盘组件均连接至真空发生器，还包括设置在纵向导块上的横向导轨，横向导轨的两端分别设有第三吸盘组件和第四吸盘组件，第三吸盘组件和第四吸盘组件均连接至真空发生器。

作为本实用新型的一种优选方式，所述横向导轨上设有可在横向导轨上滑动的横向导块，还包括用以带动横向导块在横向导轨上移动的横向驱动装置。

作为本实用新型的一种优选方式，所述纵向行走机构为第一无杆气缸，所述横向行走机构为第二无杆气缸。

作为本实用新型的一种优选方式，所述第一吸盘组件包括第一三角形支架，第一三角形支架的三个顶点上各设有一个第一吸盘，所述第二吸盘组件包括第二三角形支架，第二三角形支架的三个顶点上各设有一个第二吸盘，第一三角形支架和第二三角形支架之间通过第一连杆和第二连杆连接。

作为本实用新型的一种优选方式，所述第三吸盘组件包括第三三角形支架，第三三角形支架的三个顶点上各设有一个第三吸盘，所述第四吸盘组件包括第四三角形支架，第四三角形支架的三个顶点上各设有一个第四吸盘，第三三角形支架和第四三角形支架之间通过第三连杆和第四连杆连接。

作为本实用新型的一种优选方式，所述第一三角形支架的顶点上设有第一气缸，所述第一吸盘连接在第一气缸的活塞杆上，所述第二三角形支架的顶点上设有第二气缸，所述第二吸盘连接在第二气缸的活塞杆上，所述第三三角形支架的顶点上设有第三气缸，所述第三吸盘连接在第三气缸的活塞杆上，所述第四三角形支架的顶点上设有第四气缸，第四吸盘连接在第四气缸的活塞杆上。

作为本实用新型的一种优选方式，所述清洗机构包括连接在所述机架上的水平驱动气缸和连接在水平驱动气缸的活塞杆上的竖直气缸，竖直气缸与墙面垂直设置，竖直气缸的活塞杆上连接有推板，推板上连接有缓冲弹簧，缓冲弹簧上连接有刮板，在所述机架上对应刮板设置有喷水孔。

作为本实用新型的一种优选方式，所述清洗机构包括连接在所述机架上的水平驱动气缸和连接在水平驱动气缸的活塞杆上的竖直气缸，竖直气缸与墙面垂直设置，竖直气缸的活塞杆上连接有电机，电机的输出轴连接有刮板。

作为本实用新型的一种优选方式，所述真空发生器为文丘里真空发生器，文丘里真空发生器包括相互连接的喷嘴和文丘里管，文丘里管对应喷嘴的位置连接有负压管，文丘里管与喷嘴的连接处形成负压腔室，负压管与该负压腔室连通。

作为本实用新型的一种优选方式，所述第一吸盘上连接有第一电磁阀，所述第二吸盘上连接有第二电磁阀，所述第三吸盘上连接有第三电磁阀，所述第四吸盘上连接有第四电磁阀，第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀以及第四电磁阀均连接至所述控制器。

采用本实用新型的技术方案后，第一吸盘组件和第二吸盘组件吸附在墙面上，第三吸盘组件和第四吸盘组件离开墙面，纵向导块在纵向导轨上移动，带动横向导轨移动，从而带动第三吸盘组件和第四吸盘组件移动，之后第三吸盘组件和第四吸盘组件吸附在墙面上，第一吸盘组件和第二吸盘组件脱离墙面，纵向导轨相对纵向导块移动，从而带动机架移动，实现机器人的行走，机器人行走的同时，可以带动清洗机构进行墙壁的清洗，本实用新型具有结构简易、成本低、行走稳定以及能够跨越障碍物的优点。

附图说明

图1为本实用新型中行走机构和清洗机构的结构示意图；

图2为本实用新型中清洗机构的结构示意图；

图3为本实用新型中清洗机构的另一种结构示意图；

图4为本实用新型中第一气缸配合第一吸盘的结构示意图；

图5为本实用新型的原理结构示意图；

图6为本实用新型中文丘里真空发生器的结构示意图；

图中：

10-进水管 201-第一吸盘

202-第二吸盘 203-第三吸盘

204-第四吸盘 205-第一电磁阀

206-第二电磁阀 207-第三电磁阀

208-第四电磁阀 30-文丘里真空发生器

31-喷嘴 32-文丘里管

33-负压管 34-负压腔室

40-水压驱动机构 50-水力发电机

60-清洗机构 61-水平驱动气缸

62-竖直气缸 63-推板

64-缓冲弹簧 65-刮板

66-电机 67-喷水孔

71-第一三角形支架 72-第二三角形支架

73-第三三角形支架 74-第四三角形支架

75-第一连杆 76-第二连杆

77-第三连杆 78-第四连杆

80-第一无杆气缸 81-第一缸体

82-第一缸筒 90-第二无杆气缸

91-第二缸体 92-第二缸筒

100-第一气缸 101-喷水孔

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面结合附图进行详细阐述。

参照图1至图6，一种多功能高空幕墙清洗机器人，包括机架、控制器、清洗机构60以及行走机构，行走机构包括纵向行走机构，纵向行走机构包括纵向导轨、可滑动地设置在纵向导轨上的纵向导块以及用以驱动纵向导块在纵向导轨上移动的纵向驱动装置，在纵向导轨的两端分别设有第一吸盘组件和第二吸盘组件，第一吸盘组件和第二吸盘组件均连接至真空发生器，还包括设置在纵向导块上的横向导轨，横向导轨的两端分别设有第三吸盘组件和第四吸盘组件，第三吸盘组件和第四吸盘组件均连接至真空发生器。

作为本实用新型的一种优选方式，所述横向导轨上设有可在横向导轨上滑动的横向导块，还包括用以带动横向导块在横向导轨上移动的横向驱动装置，横向导轨与纵向导轨垂直设置，横向导轨、横向导块以及横向驱动机构构成了横向行走机构。

在本实用新型，纵向导块与纵向导轨的配合结构可以采用丝杆螺母和丝杆结构，作为本实用新型的一种优选方式，所述纵向行走机构为第一无杆气缸80，所述横向行走机构为第二无杆气缸90。第一无杆气缸80包括第一缸体81和设置在第一缸体81上的第一缸筒82，第一缸体81即为纵向导轨，第一缸筒82即为纵向导块，纵向驱动装置为气压或者水压。同样的，第二无杆气缸90包括第二缸体91和第二缸筒92。

作为本实用新型的一种优选方式，所述第一吸盘组件包括第一三角形支架71，第一三角形支架71的三个顶点上各设有一个第一吸盘201，所述第二吸盘组件包括第二三角形支架72，第二三角形支架72的三个顶点上各设有一个第二吸盘202，第一三角形支架71和第二三角形支架72之间通过第一连杆75和第二连杆76连接。

作为本实用新型的一种优选方式，所述第三吸盘组件包括第三三角形支架73，第三三角形支架73的三个顶点上各设有一个第三吸盘203，所述第四吸盘组件包括第四三角形支架73，第四三角形支架73的三个顶点上各设有一个第四吸盘204，第三三角形支架73和第四三角形支架73之间通过第三连杆77和第四连杆78连接。

采用这种结构，整个行走机构吸附能力大大增强，行走的稳定性和平衡性均得到较大改善。

作为本实用新型的一种优选方式，所述第一三角形支架71的顶点上设有第一气缸100，所述第一吸盘201连接在第一气缸100的活塞杆上，所述第二三角形支架72的顶点上设有第二气缸，所述第二吸盘202连接在第二气缸的活塞杆上，所述第三三角形支架73的顶点上设有第三气缸，所述第三吸盘203连接在第三气缸的活塞杆上，所述第四三角形支架73的顶点上设有第四气缸，第四吸盘204连接在第四气缸的活塞杆上。通过第一气缸100、第二气缸、第三气缸以及第四气缸的设置，可以使得相应的吸盘能够稳定地吸附在墙上和快速脱离墙体。

作为本实用新型的一种优选方式，所述清洗机构60包括连接在所述机架上的水平驱动气缸61和连接在水平驱动气缸61的活塞杆上的竖直气缸62，竖直气缸62与墙面垂直设置，竖直气缸62的活塞杆上连接有推板63，推板63上连接有缓冲弹簧64，缓冲弹簧64上连接有刮板65，在所述机架上对应刮板65设置有喷水孔66。采用这种结构，通过水平驱动气缸61可以带动竖直气缸62微移，从而带动刮板65微移，保证墙体上边角玻璃的清洗，而竖直气缸62起到带动刮板65向墙体运动的作用，其配合缓冲弹簧64，能够将刮板65以一定的压力抵顶在墙体上，使得刮板65与墙体稳定接触。

作为本实用新型的另一种优选方式，所述清洗机构60包括连接在所述机架上的水平驱动气缸和连接在水平驱动气缸的活塞杆上的竖直气缸，竖直气缸与墙面垂直设置，竖直气缸的活塞杆上连接有电机66，电机66的输出轴连接有刮板65。采用这种结构，刮板65以转动的方式刮擦墙体，可以用以清洗异形幕墙。

在本实用新型中，机架上对应刮板设置多个喷水孔101，清洗液通过高压水泵，雾化后均匀喷洒在墙体表面，实现墙体的润湿。

在本实用新型中，真空发生器可以现有技术中的抽真空装置，作为本实用新型的一种优选方式，所述真空发生器为文丘里真空发生器30，在机架上连接有进水管10，进水管10连接至水源，通过水源持续向进水管10供水。所述进水管10分成两路，第一路上连接有文丘里真空发生器30，文丘里真空发生器30包括相互连接的喷嘴31和文丘里管32，文丘里管32对应喷嘴31的位置连接有负压管33，文丘里管32与喷嘴31的连接处形成负压腔室34，负压管33与该负压腔室34连通。进水管10的第二路与水压驱动机构40连通，通过水压驱动机构40实现第一无杆气缸80和第二无杆气缸90的动作。

作为本实用新型的一种优选方式，所述第一吸盘201上连接有第一电磁阀205，所述第二吸盘202上连接有第二电磁阀206，所述第三吸盘203上连接有第三电磁阀207，所述第四吸盘204上连接有第四电磁阀208，第一电磁阀205、第二电磁阀206、第三电磁阀207以及第四电磁阀208均连接至所述控制器。采用这种结构，水流从进水管10处流入,在文丘里真空发生器30处把水流分成两股:一股通入到文丘里真空发生器30用于产生负压,为各吸盘抽气,抽气过程中气体流向如虚箭头所示,各吸盘(第一吸盘201、第二吸盘202、第三吸盘203以及第四吸盘204)中的空气流经各电磁阀(第一电磁阀205、第二电磁阀206、第三电磁阀207以及第四电磁阀208)进入到文丘里真空发生器30的抽气口,当电磁阀开启,气路接通,吸盘抽气吸附；当电磁阀关闭,气路切断,吸盘放气松开。另一股水流通入到水压驱动机构40,水压驱动机构40与吸盘相连接,水压驱动机构40的动作与吸盘的吸、放动作相结合,实现清洗机器人在清洗壁面上行走。通入到文丘里真空发生器30用于产生负压的水流与通入到水压驱动机构40用于驱动清洗机器人的水流,在完成各自功能后又在文丘里真空发生器30出水口处被并成一股一起流入清洗机构60,为壁面清洗提供用水。

在本实用新型中，在机架的上部和下部均设有清洗机构60，整个机器人设置双刮板，在纵向行走机构和横向行走机构的端部上均安装有光电传感器，用于探测机器人距离幕墙边框的距离和判断机器人自身位置。其刮洗过程如下：第三吸盘203和第四吸盘204吸附在墙面上，第一吸盘201和第二吸盘202离开墙面，利用传感器检测刮板65的位置，并通过水平驱动气缸61对刮板65的位置进行微调，位于机架下部的喷水孔101工作，在竖直气缸62的作用下，处于机架下部的刮刀65伸出并抵住墙面，第一无杆气缸80动作，刮板65向下刮洗墙体，接着位于下部的刮板65随着整个清洗机器人向下移动进行下一区域的墙体刮洗，与此同时，处于上部的刮板65对上一区域的墙体进刮干，如此，本实用新型机器人不用反复运动就可以实现两遍刮洗，一遍喷水刮洗，一遍干刮，能够大大提高清洗速度。同理，机器人整体向上移动时，处于上部的刮板65进行喷水刮洗，处于下部的刮板65进行干刮。

本实用新型在行走时，第三吸盘203和第四吸盘204吸附在墙面上，第一吸盘201和第二吸盘202脱离墙面，第一无杆气缸90动作，带动机架整体向上移动，移动至一定位置时，第一吸盘201和第二吸盘202吸附在墙面上，第三吸盘203和第四吸盘204脱离墙面，第一无杆气缸80动作，带动第三吸盘203和第四吸盘204向上移动。由于第一吸盘201、第二吸盘202、第三吸盘203和第四吸盘204上均设有气缸，其能够抬离墙面，配合第一无杆气缸80的作用，实现跨越障碍物的效果。本实用新型还可以通过第二无杆气缸90实现横向行走，其行走原理与纵向行走机构的原理相似，均利用吸盘的吸附和松开以及无杆气缸的动作来实现。

作为本实用新型的优选方式，所述进水管10上还连接有水力发电机50，该水力发电机50与所述控制器电连接。

本实用新型的产品形式并非限于本案图示和实施例，任何人对其进行类似思路的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。