蜘蛛形玻璃外墙清理机器人的制作方法

本发明涉及一种用于清理玻璃外墙的机械装置，具体涉及一种蜘蛛形玻璃外墙清理机器人。

背景技术：

随着人口的增长,高楼大厦迅速崛起,这也带来了繁重的清洗工作。目前高楼基本采用传统的清洗方式：一人一绳式,即清洗工人坐在由吊绳牵引的悬挂坐板上,利用手中的抹布等清洁工具完成清洁工作。这种低效,高危性的清洗方式越来越不能满足社会的需求。随着人们生活水平的提高,对社会和谐发展各项指标提高,及近代集成化、机械化、自动化的发展人们更希望有一种专用机器人代替人工高效完成玻璃清洗任务。目前已知的高楼外墙清理机器人之所以没有得到推广，主要是因为其成本高，通用型以及可避障性能不高。

技术实现要素：

为了避免工人高空高温作业而产生危险，降低劳动强度，增强装置的可应用性。本发明提供一种蜘蛛形玻璃外墙清理机器人。该外墙清理机器人具有较强的越障性能，可在无辅助的情况下自行越过一定障碍，并且可实现无轨清理，以降低其成本，并可通用于不同建筑的玻璃外墙。

本发明提供的技术方案是：

蜘蛛形玻璃外墙清理机器人，包括机器人外壳、控制装置、运动机构、传感器、通水槽和清洗机构，所述机器人外壳上设有横向和纵向穿过外壳的杆，所述在机器人外壳上设有载物平台，所述载物平台上设有电机和单片机装置，所述电机、传感器连接单片机装置；所述运动机构包括曲柄连杆机构、齿轮齿条机构和吸盘，所述曲柄连杆机构和齿轮齿条机构的内侧末端均安装有吸盘，机器人通过曲柄连杆机构的往复运动实现上下移动，通过齿轮齿条机构实现左右平移；在所述机器人外壳中心设有通水槽，所述通水槽具有连接机器人外壳内表面的通水孔，所述通水槽可连接水管提供清洁用水；所述机器人外壳两端对称设有清洗机构。

所述清洗机构包括在机器人上、下端对称的两个曲杆、两个直杆以及转动擦杆、连接杆和弹簧，所述直杆与曲杆相接于连接杆上，并可绕与连接杆的相接点转动，并以弹簧约束，所述弹簧后端连接第一电机，所述转动擦杆设于曲杆末端并与清洁布固定，机器人放置于竖直墙面时，曲杆所在平面与墙面垂直，并贴紧墙面玻璃。

在机器人外壳上左右各设有两个对称的曲柄连杆机构，共为四个曲柄连杆机构，所述曲柄连杆机构连接第二电机，所述曲柄连杆机构端部连接吸盘；在所述机器人外壳中部设有两个齿轮齿条机构，齿轮设于机器人外壳内部，所述齿轮在电机带动下在齿条上移动，所述齿条端部连接吸盘；所述吸盘采用抽取和释放气体实现吸附玻璃墙和收起。

进一步的，有两根齿条，一根长齿条、一根短齿条，两根齿条末端相连，在齿轮齿条机构上共设有四个吸盘，分别位于长齿条、短齿条的末端；所述长齿条上的齿轮连接第三电机、所述短齿条上的齿轮连接第四电机。

进一步的，四个曲柄连杆机构上具有滑块、滑块运行的滑槽及穿过滑块的杆件，所述曲柄连杆的末端分别连接一个吸盘，共设有四个吸盘。

在横向和纵向穿过机器人外壳的四个杆末端设有传感器。

进一步的，所述传感器为激光传感器。

进一步的，所述单片机装置通过无线发射/接收装置连接终端控制器。

进一步的，在所述机器人外壳中部安装有风扇，可抗横风。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的蜘蛛形玻璃外墙清理机器人通过抽去吸盘内表面的空气产生压强吸附于玻璃面上；通过曲柄连杆机构的往复运动实现上下移动，通过齿轮齿条机构实现左右平移。外壳四个方向均安置传感器，通过传感器判断周围情况，改变相对的运动。清洗机构为两根杆通过弹簧约束，大大增强了可跨越玻璃横杠的能力，再连上水管实现先喷后擦，可以保证清洗干净。

本发明可避障能力强，通用性高，成本相对较低，可避免工人高空高温作业而产生危险，降低劳动强度。

附图说明

图1：本发明的蜘蛛形玻璃外墙清理机器人的结构示意图。

图2：运动机构的前视结构图。

图3：运动机构的仰视结构图。

图4：运动机构的后视图结构图。

图5：清洗机构的三视结构图。

图6：清洗机构的结构示意图。

图7：外壳的三视结构图。

图8：外壳的俯视结构图。

图中：1-外壳，2-载物平台，3-杆件，4-曲柄连杆机构，5-齿轮齿条机构，6-吸盘，7-通水槽，8-通水孔，9-曲杆，10-直杆，11-转动擦杆，12-连接杆，13-弹簧，14-长齿条，15-短齿条，16-滑块，17-滑槽，18-传感器，19-风扇，20-杆。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

蜘蛛形玻璃外墙清理机器人，包括机器人外壳1、控制装置、运动机构、传感器18、通水槽7和清洗机构，所述机器人外壳1上设有横向和纵向穿过外壳的杆20，所述在运动机构上方设有载物平台2，所述载物平台2上设有电机和单片机装置，所述电机、传感器18连接单片机装置；所述运动机构包括曲柄连杆机构4、齿轮齿条机构5和吸盘6，所述曲柄连杆机构4和齿轮齿条机构5的内侧末端均安装有吸盘6，机器人通过曲柄连杆机构4的往复运动实现上下移动，通过齿轮齿条机构5实现左右平移；在所述机器人外壳1中心设有通水槽7，所述通水槽7具有连接机器人外壳1内表面的通水孔8，所述通水槽7可连接水管提供清洁用水；所述机器人外壳1两端对称设有清洗机构。

所述清洗机构包括在机器人上、下端对称的两个曲杆9、两个直杆10以及转动擦杆11、连接杆12和弹簧13，所述直杆10与曲杆9相接于连接杆12上，并可绕与连接杆12的相接点转动，并以弹簧13约束，所述弹簧13后端连接第一电机，清洗机构有上下对称的两个，因此为两个第一电机；所述转动擦杆11设于曲杆9末端并与清洁布固定，机器人放置于竖直墙面时，曲杆9所在平面与墙面垂直，并贴紧墙面玻璃。

在机器人外壳1上左右各设有两个对称的曲柄连杆机构4，共为四个曲柄连杆机构4，所述曲柄连杆机构4连接第二电机，共有四个第二电机；所述曲柄连杆机构4端部连接吸盘6；在所述机器人外壳1中部设有两个齿轮齿条机构5，齿轮设于机器人外壳1内部，所述齿轮在电机带动下在齿条上移动，所述齿条端部连接吸盘6；所述吸盘6采用抽取和释放气体实现吸附玻璃墙和收起。

进一步的，有两根齿条，一根长齿条14、一根短齿条15，两根齿条末端相连，在齿轮齿条机构5上共设有四个吸盘6，分别位于长齿条14、短齿条15的末端；所述长齿条14上的齿轮连接第三电机、所述短齿条15上的齿轮连接第四电机。

进一步的，四个曲柄连杆机构4上具有滑块16、滑块16运行的滑槽17及穿过滑块16的杆件3，所述杆件3的末端分别连接一个吸盘6，共设有四个吸盘6。

在横向和纵向穿过机器人外壳1的四个杆20末端设有传感器18。进一步的，所述传感器18为激光传感器。

所述单片机装置通过无线发射/接收装置连接终端控制器。

在所述机器人外壳1中部安装有风扇，可抗横风。

本发明中，清洗机构连于运动机构上、下两端，使之前后均能清洗。如图2所示，齿轮齿条机构5上的四个吸盘6装于长齿条14、短齿条15的末端，可随杆长齿条14、短齿条15左右平移，两根齿条长短不同，可使其左右平移时遇到障碍有一定能力通过；曲柄连杆机构4上的四个吸盘6装于杆件3两端，可随杆件3上下平移，当曲柄连杆4上滑块16移动到最高点时吸盘6吸附，齿轮齿条机构5上的四个吸盘6升起，曲柄连杆4再次转动，则带动机器人向上运动，则滑块16相对移动至滑槽17的最低点，此时中间齿轮齿条机构5上的吸盘6吸附，上下两侧杆件3的吸盘6收起，曲柄连杆机构4再次带动上下吸盘6滑至最高点，如此反复，当上方传感器18检测到前方无玻璃，向上方向运动停止，上下两侧杆件3的吸盘6吸附，中间齿轮齿条机构5上的吸盘6收起，齿轮齿条转动，中间齿轮齿条机构5上的吸盘6向右运动，达到指定位置，中间齿轮齿条机构5上的吸盘6吸附，上下杆件3的吸盘6收起，齿轮齿条反向转动，达到原相对位置，向下运动开始(即电机与向上运动时转向相反)，当下方传感器18检测到距离地面距离小于一定范围，重复向右运动，后向上运动，如此反复，传感器18检测到到达最右端则向左重复运动。运动过程始终保持至少有两个吸盘6牢牢吸附于墙面。

图4中机器人外壳1的底盘中间设有通水槽7，与图2的通水孔8相接，接上水管能提供清洁用水，吸盘6采用抽取和释放气体实现吸附和收起。图5为清洗机构外观，直杆10与曲杆9以相接于连接杆12上，可绕其转动，并以弹簧13约束，转动擦杆11与清洁布固定，在机器运行时由一侧的电机带动转动，控制弹簧13的长短与强度，使将机器垂直放置时，仅受重力作用，曲杆9基本与地面垂直，并可紧贴墙面，从而增强其清洁能力和越障能力。图7、8为机器人外壳1，呈流线型，且上方安装一风扇19，具有较好的抗风能力，四边的杆件3端口安装传感器18，可均为激光传感器，通过测距表明所处位置。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。