玻璃清洗装置的制作方法

本实用新型涉及玻璃清洁工具技术领域，特别涉及一种玻璃清洗装置。

背景技术：

高层建筑的户外玻璃清洗由于清洗困难，作业危险系数较大，依然属于一个比较棘手的问题，然而长时间不进行清洗又容易影响室内采光效果，美观度也会降低。目前，擦洗玻璃的工作，基本都是人工作业，手工清洗、擦拭，虽然也有如磁力擦玻璃器、橡胶条刮玻璃器等工具实现了对擦擦玻璃作业过程的简化和效率提升，但是始终没有脱离人工作业的基本作业方式。因此，有必要设计一种能够通过采用智能机械手段对高层建筑的户外玻璃进行清洗，达到与人工作业相同的效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种结构简单、易于操作，且无需人工户外操作的玻璃清洗装置。

为此，本实用新型技术方案如下：

一种玻璃清洗装置，包括活动臂和设置在活动臂顶端的刷头；其中，

活动臂包括多条依次呈线性连接的连接短臂，相邻两条连接短臂之间通过伺服电机形成活动连接；每台伺服电机以输出轴垂直于连接短臂轴向方向的方式固定在邻近其中一条连接短臂的连接端部的侧壁上，而电机输出轴的端部固定在邻近另一条连接短臂的连接端部的侧壁上；活动连接在连接短臂顶端和底端的两个连接短臂的端部位于该连接短臂的同侧，且自活动臂顶端至底端的多条依次连接的连接短臂的轴向长度逐渐增加，使每个连接短臂均能够通过转动180°转动至下方与之连接的连接短臂处并收纳在由下方连接短臂和位于两端的伺服电机之间形成的凹槽内；

刷头包括正面设置有棉头和橡胶刮条的条形刷头本体和垂直固定在刷头本体背面的连接短轴；活动臂顶端固定有一伺服电机，连接短轴通过联轴器与设置在活动臂顶端的伺服电机的输出轴连接，且伺服电机的输出轴与相邻的两个连接短臂之间设置的伺服电机的输出轴相互垂直。

进一步地，该玻璃清洗装置还包括用于收纳活动臂和刷头的盒体；盒体内侧还设置有水箱和控制器，盒体外侧设置有外接电源插头；其中，水箱内还设置有增压泵。

进一步地，盒体包括底板和与底板一侧通过合页活动连接的上盖；底板上设置有一台伺服电机，且伺服电机以输出轴平行于底板的设置方式固定在底板上，而输出轴的端部固定邻近活动臂底端的侧壁上。更进一步地，在刷头本体的上、下、左、右四个侧边上各设置有一个红外测距传感器。当该装置的刷头和活动臂完全展时，旋转转盘并利用设置在刷头本体周向的四个红外测距传感器对位于玻璃上、下、左、右的四个窗框进行距离检测，然后将获得的刷头本体距离四周窗框的距离传回至控制器组内，绘制出窗户的轮廓信息，进而控制器组生成对各台伺服电机的转动参数，实现通过控制该玻璃清洗装置内各台伺服电机对整块玻璃进行完整的清洗工作。

进一步地，盒体包括底板和与底板一侧通过合页活动连接的上盖；在底板上自下而上依次设置有一台伺服电机和一个转盘，伺服电机固定在底板上，其输出轴垂直于底板设置且输出轴端部固定在转盘的中心处；转盘上还设置有第二台伺服电机，且第二台伺服电机以输出轴平行于转盘设置的方式固定在转盘上，输出轴的端部固定在邻近活动臂底端的侧壁上。更进一步地，在刷头本体顶部的侧边上设置有一个红外测距传感器。当该装置的刷头和活动臂完全展时，旋转转盘并利用设置在刷头本体顶部的红外测距传感器对玻璃四周的窗框进行距离检测，然后通过传输回至控制器组的检测结果，得到窗户的轮廓信息，进而控制器组生成对各台伺服电机的转动参数，实现通过控制该玻璃清洗装置内各台伺服电机对整块玻璃进行完整的清洗工作。

进一步地，刷头本体为内部设置有水槽的中空结构，且在刷头本体正面还开设有多个均布设置的水孔；水孔与水槽连通，水槽通过连接管与盒体内的水箱形成连通。更进一步地，在棉头与刷头本体的接触面之间、以及橡胶刮条与刷头本体的接触面之间各设置有至少一个压力传感器，通过压力传感器获取的刷头本体与玻璃接触面间的作用力判断是否棉头或橡胶刮条与玻璃表面完全接触，并能够实现有效清洗。

进一步地，在盒体底面上还设置有用于连接设置在玻璃上或窗框处的固定机构或行走机构的底座。当该玻璃清洗装置的盒体内设置有能够实现活动臂360°旋转的转盘时，直接将盒体固定在玻璃的某一位置上即可实现整块玻璃的清洗；而当该玻璃清洗装置的盒体内未设置有能够实现活动臂360°旋转的转盘时，则需要通过将盒体通过一个行走机构设置在玻璃或窗户边框处，利用行走机构扩展刷头本体的清洗范围。

其中，控制器组包括通过线路相互连接的伺服电机控制器、增压泵控制器、第一传感器控制器和第二传感器控制器；其中，伺服电机控制器与各台伺服电机分别通过线路连接，增压泵控制器与水箱内的增压泵通过线路连接，第一传感器控制器与各个红外测距传感器通过线路连接，第二传感器控制器与各个压力传感器通过线路连接，实现电力和数据信号之间的传输。设置在盒体外侧的外接电源插头通过导电线路与控制器组电连接，对装置内的各个用电部件进行供电。

进一步地，盒体内还设置有蓄电池；蓄电池通过导电线路与控制器组形成电连接，使该玻璃清洗装置可以选择采用外部电源进行供电或采用蓄电池进行供电。

与现有技术相比，该玻璃清洗装置结构简单，易于操作，通过对利用伺服电机活动连接的多个连接短臂的活动控制，实现智能高效对高层建筑的户外玻璃进行清洗的目的，在节省人力成本的同时，有效提高工作效率，清洁效果理想。本装置，具有很好的推广应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的玻璃清洗装置的折叠收纳状态的结构示意图；

图2为本实用新型的玻璃清洗装置的活动臂完全展开状态的俯视视图；

图3为本实用新型的玻璃清洗装置的活动臂某种工作状态的侧视图；

图4为本实用新型的玻璃清洗装置安装在吸盘支架上的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。

实施例1

一种玻璃清洗装置，包括盒体6，设置在盒体6内的活动臂1、刷头2、水箱3和控制器组4，以及设置在盒体6外侧且与控制器组4连接的外接电源插头。

盒体6包括底板和与底板相互配合的盖体，盖体包括顶板和与顶板一体成形的四个侧板，盖体可开合地与底板一侧通过合页活动连接；使用时，当盖体打开后，折叠收纳在盒体6内的活动臂1和刷头2即可逐渐依次展开至使用状态。

活动臂1包括依次呈线性连接的第一连接短臂101、第二连接短臂102、第三连接短臂103、第四连接短臂104和第五连接短臂105；每相邻两个连接短臂之间通过安装一台伺服电机106使两个相邻的连接短臂之间形成活动连接；为了使活动臂1能够实现使用时自由伸展和使用完毕后进行折叠收纳，在进行伺服电机106的安装时，应使每台伺服电机以输出轴垂直于连接短臂轴向方向的方式固定在其中一条连接短臂的连接端部，输出轴的端部固定在另一条连接短臂的连接端部，同时活动连接在某一连接短臂顶端和底端两个连接短臂设置在该连接短臂的同侧；具体地，设置在第一连接短臂101和第二连接短臂102之间的伺服电机106，其电机底面固定在邻近第二连接短臂102顶端的右侧壁面上，而电机的输出轴则固定在邻近第一连接短臂101底端的左侧壁面上；设置在第二连接短臂102和第三连接短臂103之间的伺服电机106，其电机底面固定在邻近第二连接短臂102底端的右侧壁面上，而电机的输出轴则固定在邻近第三连接短臂103顶端的左侧壁面上；以此类推地，设置在第三连接短臂103和第四连接短臂104之间的伺服电机106，其电机底面固定在邻近第三连接短臂103底端的左侧壁面上，而电机的输出轴则固定在邻近第四连接短臂104顶端的右侧壁面上；设置在第四连接短臂104和第五连接短臂105之间的伺服电机106，其电机底面固定在邻近第五连接短臂105顶端的左侧壁面上，而电机的输出轴则固定在邻近第四连接短臂101底端的右侧壁面上；

如图2所示，以通过伺服电机106活动连接的第一连接短臂101和第二连接短臂102为例进行说明，通过上述设置方式，第二连接短臂102和设置在其顶端和底端同侧侧壁上的两台伺服电机106就构成了一个类似于槽体的收纳空间，当第一连接短臂101在伺服电机106的带动下旋转180°后，第一连接短臂101即转动至上述的收纳空间内；依次类推，每一个连接短臂自前向后逐渐转动至下一个连接短臂处形成的收纳空间内，即可最终形成如图1所示的收纳状态；

在进行旋转折叠收纳时，为了保证收纳空间尺寸满足折叠收纳要求，第一连接短臂101、第二连接短臂102、第三连接短臂103、第四连接短臂104和第五连接短臂105的轴向长度依次增长，以满足轴向长度空间上的要求，同时根据空间需要，在连接短臂和伺服电机底面之间加设具有一定厚度的垫块，以满足收纳时径向宽度空间上的要求，同时也使处于收纳状态下的各连接臂之间留有缝隙；

第五连接短臂105通过一伺服电机106活动连接在设置于盒体底板上；具体地，设置在第五连接短臂105和盒体底板之间的伺服电机106，其电机侧壁固定在盒体底板一侧，电机的输出轴平行于底板设置，而输出轴的端部固定在第五连接短臂105的右侧壁面上，使最终经过多次旋转折叠的活动臂1完全收纳至盒体的底板上方。

刷头2包括一面设置有棉头和橡胶刮条的条形刷头本体201和垂直固定在刷头本体201背面的连接短轴202；其中，第一连接短臂101顶端侧壁上固定有一台伺服电机106，电机输出轴端部朝下并通过联轴器与连接短轴202连接，且该伺服电机的输出轴与设置在第一连接短臂101底端侧壁上的伺服电机的输出轴相互垂直，使活动臂1呈伸展状态后，条形刷头本体201的棉头和橡胶刮条能够与玻璃接触并通过与设置在连接短轴202与第一连接短臂101之间的伺服电机转动，实现条形刷头本体201在玻璃所在平面内360°转动；条形刷头本体201为内部设置有水槽的中空结构，且在设置有棉头和橡胶刮条的刷头本体201正面还开设有一排雾化水孔；每个水孔均与水槽形成连通，水槽通过连接管与盒体6内的水箱3形成连通，使水箱3内的玻璃清洗液或清水通过水孔排至玻璃上，配合棉头和橡胶刮条对玻璃进行清洗。

此外，在棉头和橡胶刮条与刷头本体201之间的接触面上各对称设置有两个用于检测棉头和橡胶刮条接触玻璃表面之间所成压力的压力传感器；同时，在条形刷头本体201的上、下、左、右四个侧边中部各设置有一个用于检测四个侧边分别至上、下、左、右四个窗框的距离的红外测距传感器。

水箱3和控制器组4设置并固定在盒体6的盖体内侧；其中，水箱3内设置有增压泵，保证水箱内的玻璃清洗液或清水能够通过水孔以雾化水的形式喷射到玻璃上；控制器组4包括通过线路相互连接的伺服电机控制器、增压泵控制器、第一传感器控制器和第二传感器控制器；其中，伺服电机控制器与各台伺服电机分别通过线路连接，增压泵控制器与水箱3内的增压泵通过线路连接，第一传感器控制器与各个红外测距传感器通过线路连接，第二传感器控制器与各个压力传感器通过线路连接，实现电力和数据信号之间的传输。设置在盒体6外侧的外接电源插头通过导电线路与控制器组4电连接，对装置内的各个用电部件进行供电。

该玻璃清洗装置的工作原理：将盒体6固定在待清洗玻璃或窗框的适当位置上后，即可打开盒体6的盖体，启动电源，使折叠收纳在盒体6内的构成活动臂1的多个连接短臂以及刷头2通过180°旋转逐渐展开，并将条形刷头本体的正面与待清洗玻璃的任一区域发生贴合；由于盒体6内的水箱3容积有限，因此进行玻璃清洗工作前需要外接一个盛装有玻璃清洗液或清水的水罐，水罐通过橡胶软管与水箱3的外接口形成连通。进行清洗工作前，首先在第一传感器控制器的作用下利用位于刷头本体201的四个侧边上的红外测距传感器对其距离玻璃上下左右四个边框的距离进行测算，测算结果回传并发送至伺服电机控制器组生成待清洗玻璃的轮廓信息，并根据该轮廓信息生成各台伺服电机进行玻璃清洗时不同时间点下的转动参数，使通过设置在各连接短臂上的伺服电机控制相邻两个连接短臂之间所成的夹角，以及底部连接短臂与转盘之间所成夹角，不断变换活动臂1在垂直于玻璃面的所在平面内的弯曲度使梳头2在玻璃上的位置顺向发生递变，保证使刷头能够贴合在玻璃上并通过改变刷头在玻璃上的位置实现刷头在玻璃上进行上下往复洗刷动作；在清洗过程中，还可以根据玻璃边缘调整刷头的转动角度，保证与窗框相接的玻璃边缘也能够完全清洗干净；增压泵控制器控制泵入至刷头水槽中的流量参数，控制在清洗过程中有适量的清洗液或清水的以水雾化的方式喷射到玻璃上；压力传感器对刷头本体与玻璃表面之间的压力值进行检测并实时反馈至第二传感器控制器，当实时压力值低于预设阈值时，第二传感器控制器传递信号至伺服电机控制器，对各台伺服电机的所成角度进行微调，提高压力值，保证刷头的棉头或橡胶刮条以一定的压力作用在玻璃上进行反复的清洗或刮水作业。

另外，在盒体6底面上还设置有一个用于与行走机构连接的底座7。具体地，行走机构包括在室外窗户边框上设置的一条滑动导轨和一台设置在滑动导轨一端的伺服电机，滑动导轨上设置有滑块，滑块通过丝杠与设置在滑动导轨一端伺服电机连接，使滑块在伺服电机的转动下能够在滑动导轨上进行往复运动。当需要对玻璃进行清洗时，将该玻璃清洗装置通过底座7固定在滑块上，即可实现玻璃清洗装置变换不同的区域进行玻璃清洗工作。

实施例2

如图1所示，该玻璃清洗装置包括盒体6，设置在盒体6内的活动臂1、刷头2、水箱3、控制器组4和一个装有蓄电池5的电池仓。其中，活动臂1、刷头2、水箱3、控制器组4以及盒体的具体结构和工作原理均与实施例1的玻璃清洗装置内的相应部件的结构和工作原理完全相同；不同点在于对活动臂1与盒体6之间的活动连接机构进行了进一步的改进。

具体地，在盒体6的底板自下而上依次设置有一台伺服电机和一个水平设置的转盘，该伺服电机的底面固定在底板上、电机输出垂直于转盘并通过输出轴端部与转盘中心处固定；此外，转盘上还设置有第二台伺服电机，该第二台伺服电机以输出轴平行于转盘的设置方式固定在转盘的上表面上，第二台伺服电机的输出轴端部则固定在邻近第五连接短臂105底端的右侧侧壁上；由于该转盘机构的设置，对应地，设置在刷头本体201上的红外测距传感器减少为一个，具体设置在在刷头本体201顶部的侧边中部。对应地，设置在转盘下方的伺服电机也通过线路与伺服电机控制器连接。另外，蓄电池5通过导电线路与控制器组4形成电连接，对装置内的各个用电部件进行供电。

在该玻璃清洗装置的盒体底面上还设置有一用于固定行走机构的底座7；具体地，如图4所示，行走机构为一个具有多个支腿的支架，每个支腿底端均设置有吸盘，使该行走机构通过支腿底端的吸盘固定在玻璃上。

该玻璃清洗装置的工作原理：将盒体6通过上述行走机构固定在玻璃上，即可打开盒体6的盖体，启动电源，使折叠收纳在盒体6内的构成活动臂1的多个连接短臂以及刷头2通过180°旋转逐渐展开，并使条形刷头本体的正面与待清洗玻璃相接触。进行清洗工作前，首先通过伺服电机控制器控制与转盘活动连接的伺服电机360°缓慢旋转一周，并在第一传感器控制器的作用下利用设置在刷头本体201顶部的红外测距感应器获取四周窗框至刷头的距离，并传输至伺服电机控制器生成待清洗玻璃的轮廓信息，并根据该轮廓信息生成各台伺服电机进行玻璃清洗时不同时间点下的转动参数，使通过设置在各连接短臂上的伺服电机控制相邻两个连接短臂之间所成的夹角，以及底部连接短臂与转盘之间所成夹角，不断变换活动臂1在垂直于玻璃面的所在平面内的弯曲度使梳头2在玻璃上的位置顺向发生递变，保证使刷头能够贴合在玻璃上并通过改变刷头在玻璃上的位置实现刷头在玻璃上进行上下往复洗刷动作；当某一区域的清洗工作完成后，通过伺服电机控制器控制伺服电机带动转盘转动一定角度，带动活动臂1的互动区域发生变化，进而对玻璃的新的区域范围进行如上所述的清洗；在清洗过程中，还可以根据玻璃边缘调整刷头的转动角度，保证与窗框相接的玻璃边缘也能够完全清洗干净；增压泵控制器控制泵入至刷头水槽中的流量参数，控制在清洗过程中有适量的清洗液或清水的以水雾化的方式喷射到玻璃上；压力传感器对刷头本体与玻璃表面之间的压力值进行检测并实时反馈至第二传感器控制器，当实时压力值低于预设阈值时，第二传感器控制器传递信号至伺服电机控制器，对各台伺服电机的所成角度进行微调，提高压力值，保证刷头的棉头或橡胶刮条以一定的压力作用在玻璃上进行反复的清洗或刮水作业。