一种全自主玻璃幕墙清洗机器人

1.本发明公开涉及幕墙清洗的技术领域，尤其涉及一种全自主玻璃幕墙清洗机器人。


背景技术：

2.随着大型高层建筑在城市中不断增加，玻璃幕墙的使用也越来越频繁。采用玻璃幕墙对建筑有较好的美化效果，且使室内更加明亮。但在拥有这一效果的同时，也带来了玻璃幕墙难以清洗的问题。由于玻璃幕墙暴露在空气中，空气中的粉尘，雨水的侵蚀会使玻璃幕墙上出现污渍。污渍不仅会影响整栋建筑的外观，而且会使室内变得昏暗。
3.传统的方法是采用人工清洗，但由于高空作业易发生安全事故，且清洗效率较低，导致清洗成本高。现有的幕墙清洗设备，运动复杂，且设备难以搬运，需要人工进行调整，虽解决了高空作业的问题，但清洗效率仍然较低。
4.因此，如何研发一种全自主玻璃幕墙清洗机器人系统，以解决高楼玻璃清洗效率低，成为人们亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.鉴于此，本发明提供了一种全自主玻璃幕墙清洗机器人，以解决以往高楼玻璃幕墙存在清洗效率低的问题。
6.本发明提供的技术方案，具体为，一种全自主玻璃幕墙清洗机器人，所述机器人包括：吸附爬行装置、清洗装置以及控制器；
7.所述吸附爬行装置包括：基板、第一吸盘、第一真空泵、第一电机、支撑板、两套伸缩式移动机械臂、第二电机、第一传动机构、两个第二真空泵以及卷扬机构；
8.所述第一吸盘固定设置在所述基板的下方；
9.所述第一真空泵固定设置在所述基板的上方，所述第一真空泵穿过所述基板与所述第一吸盘连通；
10.所述第一电机设置在所述基板的上方，在所述第一电机的输出轴上设置有螺纹；
11.所述支撑板位于所述第一电机和所述基板之间，且螺纹套装在所述第一电机的输出轴上，在所述第一电机的驱动下，所述支撑板可沿着所述第一电机的输出轴相对所述基板上下移动；
12.两套所述伸缩式移动机械臂分别转动安装在所述支撑板的两侧，且相对所述支撑板向外延伸，每套所述移动式伸缩臂的下方均设置有用于与玻璃幕墙吸附的第二吸盘；
13.所述第二电机设置在所述基板的上方，与所述基板固定连接；
14.所述第一传动装置一端与所述第二电机驱动连接，另一端与两套所述吸盘式移动机械臂驱动连接，在所述第二电机的驱动下，所述第一传动装置可带动两套所述吸盘式移动机械臂相对基板进行摆动爬移；
15.所述第二真空泵与所述伸缩式移动机械臂一一对应，每个所述第二真空泵均固定
在所述基板上，每个所述第二真空泵均通过管路与对应的伸缩式移动机械臂中的第二吸盘连通；
16.所述卷扬机构设置在所述基板上，在所述卷扬机构上间隔缠绕有两盘钢丝绳；
17.所述清洗装置包括：机架、滚刷、第三电机、水箱、多个喷头、聚水扒、吸水扒、污水箱以及两个螺旋桨；
18.所述机架的顶部间隔设置有两个吊钩，所述吊钩与所述卷扬机构上的钢丝绳一一对应，每个所述吊钩均与对应的钢丝绳固定连接；
19.所述滚刷设置在所述机架的中部；
20.所述第三电机与所述机架固定连接，所述第三电机的输出端与所述滚刷驱动连接，在所述第三电机的驱动下，所述滚刷可进行转动；
21.所述水箱设置在所述机架内，与所述机架固定连接；
22.多个所述喷头分别间隔设置在所述滚刷的上下两侧，且每个所述喷头均与所述水箱连通；
23.所述聚水扒位于所述滚刷的上方，与所述机架固定连接；
24.所述吸水扒位于所述滚刷的下方，与所述机架固定连接；
25.所述污水箱设置在所述机架内，与所述机架固定连接，且所述污水箱与所述吸水扒连通；
26.两个所述螺旋桨设置在所述机架的外侧，通过所述螺旋桨的旋转产生将所述清洗装置向玻璃幕墙贴附的推力；
27.所述控制器的输出端分别与所述第一真空泵的控制端、所述第一电机的控制端、每套所述伸缩式移动机械臂的控制端、所述第二电机的控制端、每个所述第二真空泵的控制端、所述卷扬机构的控制端、所述第三电机的控制端、每个所述喷头的控制端、所述吸水扒的控制端以及每个螺旋桨的控制端连接。
28.优选，每套所述伸缩式移动机械臂均包括：前支臂、后支臂以及连杆；
29.所述前支臂包括：第一伸缩杆、第一支腿架以及第一管路，所述第一伸缩杆一端与所述第一传动机构转动连接，所述第一伸缩杆的中部与所述支撑板转动连接，所述第一支腿架与所述第一伸缩杆的另一端转动连接，在所述第一支腿架的下方设置有第二吸盘，所述第一管路一端与所述第一支腿架下方的第二吸盘连通，另一端与对应的第二真空泵连通；
30.所述后支臂包括：第二伸缩杆、第二支腿架以及第二管路，所述第二伸缩杆一端与所述支撑板转动连接，另一端与所述第二支腿架转动连接，在所述第二支腿架的下方设置有第二吸盘，所述第二管路一端与所述第二支腿架下方的第二吸盘连通，另一端与对应的第二真空泵连通；
31.所述连杆一端与所述第一伸缩杆的固定端转动连接，另一端与第二伸缩杆的固定端转动连接。
32.进一步优选，所述第一传动机构为传动杆；
33.所述传动杆的一端侧壁设置有齿条，在所述传动杆的另一端设置有沿长度方向延伸的长孔，所述传动杆通过所述长孔套装在所述第一电机的外部，所述传动杆的另一端与每套所述伸缩式移动机械臂中的前支臂转动连接；
34.所述第二电机的输出轴外部套装有齿轮，所述齿轮与所述传动杆侧壁上的齿条啮合。
35.进一步优选，所述卷扬机构包括：两个固定块组、转轴以及第四电机；
36.两个所述固定块组间隔设置在所述基板上，每个所述固定块组均包括两个间隔设置的固定块，每个所述固定块均设置有贯通左右两侧的安装孔；
37.所述转轴穿过每个所述固定块上的安装孔，与两个所述固定块组转动连接，且在转轴的一端固定套装有从动齿轮；
38.所述第四电机与所述基板固定连接，在所述第四电机的输出轴上套装主动齿轮，且所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合。
39.进一步优选，所述第三电机与所述滚刷通过皮带驱动连接。
40.进一步优选，在所述滚刷与所述第三电机之间设置有挡水板。
41.进一步优选，在所述机架的底面四角设置有万向轮。
42.进一步优选，在所述机架的顶面和底面分别设置有限位开关，且所述限位开关的输出端与所述控制器的输入端连接。
43.进一步优选，所述全自主玻璃幕墙清洗机器人，还包括：多个悬吊摄像头、多个清洗摄像头以及地面显示器；
44.多个所述悬吊摄像头分别沿着所述基板的周向间隔设置；
45.多个所述清洗摄像头分别沿着所述机架的周向间隔设置；
46.所述地面显示器的输入端分别与每个所述悬吊摄像头的输出端以及每个所述清洗摄像头的输出端连接。
47.进一步优选，所述全自主玻璃幕墙清洗机器人，还包括：超声波传感器；
48.所述超声波传感器安装在所述基板上，用于检测所述清洗装置距离所述吸附爬行装置的距离，且所述超声波传感器的输出端与所述控制器的输入端连接。
49.本发明提供的全自主玻璃幕墙清洗机器人，该机器人主要由吸附爬行装置、清洗装置以及控制器构成，其中，清洗装置通过钢丝绳悬吊在吸附爬行装置的下方，机器人在作业前由操作人员将规划好的路径存储在控制器中，由控制器控制吸附爬行装置在玻璃幕墙上进行移动。在清洗作业时，吸附爬行装置先缓慢向上移动到玻璃幕墙顶层一端后固定，卷扬机构收缩钢丝绳，清洗装置以较快速度向上移动对玻璃幕墙进行清洗，到顶部后，吸附爬行装置缓慢向玻璃幕墙另一端移动一个身位后固定，卷扬机构释放钢丝绳，清洗装置再向下移动继续清洗玻璃幕墙，到达底部后停止移动，吸附爬行装置继续向玻璃幕墙另一端缓慢移动一个身位后固定，以此往复，直至整个玻璃幕墙的清洗任务完成，吸附爬行装置缓慢向下移动到地面。清洗装置在进行清洗作业时，水箱给喷头提供清水，喷头把清水喷到转动的滚刷上，滚刷用于清洗吸附在玻璃慕墙上的灰尘和污渍，吸水扒用于搽拭玻璃并且吸走多余的清洗液和水，污水箱收集吸水扒中的脏水。
50.本发明提供的全自主玻璃幕墙清洗机器人，具有结构简单、设计合理、使用方便、清洗效率高等优点。
51.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
附图说明
52.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
53.为了更清楚地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地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。
54.图1为本发明公开实施例提供的一种全自主玻璃幕墙清洗机器人中吸附爬行装置的结构示意图；
55.图2为本发明公开实施例提供的一种全自主玻璃幕墙清洗机器人中清洗装置的结构示意图。
具体实施方式
56.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
57.为了解决以往高楼玻璃幕墙存在清洗效率低的问题，本实施方案提供了一种全自主玻璃幕墙清洗机器人，该清洗机器人主要由吸附爬行装置1、清洗装置2以及控制器构成，其中，通过控制器可控制吸附爬行装置1以及清洗装置2的工作。
58.参见图1，吸附爬行装置1主要由基板11、第一吸盘12、第一真空泵13、第一电机14、支撑板15、两套伸缩式移动机械臂16、第二电机17、第一传动机构18、两个第二真空泵19以及卷扬机构110，其中，第一吸盘12固定设置在基板11的下方，第一真空泵13固定设置在基板11的上方，该第一真空泵13穿过基板11与第一吸盘12连通，通过第一真空泵13对第一吸盘12进行抽真空或破真空，进而将基板11整体吸附在玻璃幕墙上或者与玻璃幕墙相分离，为了提高基板11与玻璃幕墙之间吸附的牢固程度，可将第一吸盘12和第一真空泵13均设置为两个，两个第一吸盘12并行设置在基板11的下方，第一真空泵13与第一吸盘12一一对应连通，第一电机14设置在基板11的上方，在第一电机14的输出轴上设置有螺纹，支撑板15位于第一电机14和基板11之间，且螺纹套装在第一电机14的输出轴上，在第一电机14的驱动下，支撑板15可沿着第一电机14的输出轴相对基板11上下移动，两套伸缩式移动机械臂16分别转动安装在支撑板15的两侧，且相对支撑板15向外延伸，每套移动式伸缩臂16的下方均设置有用于与玻璃幕墙吸附的第二吸盘161，第二电机17设置在基板11的上方，第一传动装置18一端与第二电机17驱动连接，另一端与两套吸盘式移动机械臂14驱动连接，在第二电机17的驱动下，第一传动装置18可带动两套吸盘式移动机械臂14相对基板11进行摆动爬移，第二真空泵19与伸缩式移动机械臂16一一对应，每个第二真空泵19均固定在基板11上，每个第二真空泵19均通过管路与对应的伸缩式移动机械臂16中的第二吸盘161连通，卷扬机构110设置在基板11上，在卷扬机构110上间隔缠绕有两盘钢丝绳。
59.参见图2，清洗装置2主要由机架21、滚刷22、第三电机23、水箱24、多个喷头25、聚水扒26、吸水扒27、污水箱28以及两个螺旋桨29构成，其中，机架21的顶部间隔设置有两个吊钩，该吊钩与卷扬机构110上的钢丝绳一一对应，每个吊钩均与对应的钢丝绳固定连接，
滚刷22设置在机架21的中部，第三电机23与机架21固定连接，第三电机23的输出端与滚刷22驱动连接，在第三电机23的驱动下，滚刷22可进行转动，水箱24设置在机架21内，与机架21固定连接，多个喷头25分别间隔设置在滚刷22的上下两侧，且每个所述喷头25均与水箱24连通，聚水扒26位于滚刷22的上方，与机架21固定连接，吸水扒27位于滚刷22的下方，与机架21固定连接，污水箱28设置在机架21内，与机架21固定连接，且污水箱28与吸水扒27连通，两个螺旋桨29设置在机架21的外侧，通过螺旋桨29的旋转产生将清洗装置2向玻璃幕墙贴附的推力。
60.控制器的输出端分别与第一真空泵13的控制端、第一电机14的控制端、每套伸缩式移动机械臂16的控制端、第二电机17的控制端、每个第二真空泵19的控制端、卷扬机构110的控制端、第三电机23的控制端、每个喷头25的控制端、吸水扒27的控制端以及每个螺旋桨29的控制端连接。
61.上述全自主玻璃幕墙清洗机器人的具体工作过程为，当机器人要对某栋高楼玻璃幕墙进行清洗时。分为以下步骤过程：
62.1、吸附爬行装置向上移动到玻璃幕墙楼顶过程：工作人员先将吸附爬行装置吸附在玻璃幕墙上，控制第一电机正转带动支撑板以及两套伸缩式移动机械臂向上移动，伸缩式移动机械臂上的第二吸盘与幕墙分离，而后控制器控制第二电机正转驱动两套伸缩式移动机械臂相对基板向上摆动一定角度后，控制第一电机反转，使得第二吸盘与玻璃幕墙相接后，控制第二真空泵工作，抽出伸缩式移动机械臂的第二吸盘内的空气，使得伸缩式移动机械臂与玻璃幕墙固定，而后通过第一真空泵破坏第一吸盘的真空，控制器控制第二电机反转，使得基板向靠近移动机械手臂方向移动，第一吸盘与玻璃幕墙分离后，控制第二电机反转，驱动基板相对移动机械臂向上摆动一定角度后，控制第一电机反转，使得第一吸盘与玻璃幕墙相接后，再控制第一真空泵将第一吸盘内的空气抽出，使得第一吸盘固定吸附在玻璃幕墙上，控制第二真空泵破坏第二吸盘的真空，以此往循环上述动作复实现吸附爬行装置向上移动。当吸附爬行装置移动到高楼楼顶时，吸附爬行装置固定在此位置不动，控制卷扬机构工作，收缩钢丝绳将清洗装置拉到楼顶。
63.2、玻璃幕墙清洗过程：当全自主玻璃幕墙清洗机器人移动到高楼玻璃幕墙楼顶时，吸附爬行装置固定在此位置不动，并且此时控制器控制卷扬机构工作，进行钢丝绳的收缩，使得清洗装置向上移动。在清洗装置向上移动过程中，控制器控制第三电机转动驱动滚刷转动对玻璃幕墙进行清洗，同时控制两个螺旋桨进行高速旋转，从而给清洗装置提供向玻璃幕墙的推力，保证滚刷可以与玻璃幕墙紧贴，在清洗装置向上移动的过程中，控制器控制喷水喷头将水箱中的水喷水出来，增加滚刷的清洗效果，吸水扒吸收滚刷清洗后遗留在玻璃幕墙上的水渍，污水箱与吸水扒相连，用于存储吸水扒回收的脏水，当清洗装置到达顶部后，吸附爬行装置通过控制器控制两套伸缩式移动机械臂中的第二吸盘与玻璃幕墙分离，一套伸缩式移动机械臂进行伸长，另一套进行收缩后，第二吸盘与玻璃幕墙吸附，控制第一吸盘与玻璃幕墙分离，再控制两套伸缩式移动机械臂进行反向收缩和伸长后，控制第一吸盘与玻璃幕墙吸附，以此往复直至吸附爬行装置向玻璃幕墙另一端缓慢移动一个身位后固定，控制卷扬机构释放钢丝绳，清洗装置向下移动继续清洗作业，当到达底部后，吸附爬行装置再次移动一个身位，清洗装置向上移动进行清洗作业，直至完成整个玻璃幕墙的清洗作业。其中，清洗装置中的聚水扒在向上移动进行清洗作业时，主要用于玻璃幕墙上脏
污的刮除，在向下移动进行清洗作业，用于进行残留在玻璃幕墙上清洗水的刮除和汇聚，无论是上移清洗还是下移清洗都是由吸水扒进行污水的收集。
64.参见图1，为伸缩式移动机械臂16的具体结构，该伸缩式移动机械臂16主要由前支臂162、后支臂163以及连杆164构成，其中，前支臂162由第一伸缩杆1621、第一支腿架1622以及第一管路1623构成，所述第一伸缩杆1621一端与第一传动机构18转动连接，第一伸缩杆1621的中部与支撑板15转动连接，第一支腿架1622与第一伸缩杆1621的另一端转动连接，在第一支腿架1622的下方设置有第二吸盘161，第一管路1623一端与第一支腿架1622下方的第二吸盘161连通，另一端与对应的第二真空泵19连通；
65.后支臂163由第二伸缩杆1631、第二支腿架1632以及第二管路1633构成，第二伸缩杆1631一端与支撑板15转动连接，另一端与第二支腿架1632转动连接，在第二支腿架1632的下方设置有第二吸盘161，第二管路1633一端与第二支腿架1632下方的第二吸盘161连通，另一端与对应的第二真空泵19连通；
66.连杆164一端与第一伸缩杆1621的固定端转动连接，另一端与第二伸缩杆1631的固定端转动连接。
67.对于第一传动机构18可以设置多种形式，只要可以将第二电机17的动力传送到伸缩式移动臂处即可，参见图1，本实施方案将传动杆与第二电机17之间采用啮合传动，具体而言，在传动杆的一端侧壁设置有齿条，在传动杆的另一端设置有沿长度方向延伸的长孔，传动杆通过长孔套装在第一电机14的外部，第二电机17的输出轴外部套装有齿轮，齿轮与传动杆侧壁上的齿条啮合，传动杆的另一端与每套伸缩式移动机械臂16中的前支臂162转动连接，此时，通过第二电机17的正转/反转实现第一传动机构伸收的往复运动，进而带动两侧的伸缩式移动机械臂16进行摆动爬行。
68.参见图1，上述的卷扬机构110主要由两个固定块组1101、转轴1102以及第四电机1103构成，其中，两个固定块组1101间隔设置在基板11上，每个固定块组1101均包括两个间隔设置的固定块，每个固定块均设置有贯通左右两侧的安装孔，转轴1102穿过每个固定块上的安装孔，与两个固定块组1101转动连接，且在转轴1102的一端固定套装有从动齿轮，第四电机1103与基板11固定连接，在第四电机1103的输出轴上套装主动齿轮，且主动齿轮与所述从动齿轮啮合；此时，通过控制器控制第四电机的正转和反转可实现缠绕在转轴上钢丝绳进行收缩或伸长，进而驱动清洗装置相对吸附爬行装置进行上升或下降。
69.上述清洗装置中，第三电机23与滚刷22驱动可通过皮带传动实现，为了防止滚刷22将清洗玻璃幕墙的水溅到第三电机23处，作为技术方案的改进，在滚刷22与第三电机23之间设置有挡水板。
70.为了方便清洗装置的移动，在机架21的底面四角设置有万向轮。
71.为了实现清洗装置在上下移动过程中的自动限位，作为技术方案的改进，在机架21的顶面和底面分别设置有限位开关，且限位开关的输出端与控制器的输入端连接，每当控制器接收到限位开关的信号时，控制器便会控制卷扬机构停止运动。
72.为了方便了解吸附爬行装置的工作状态以及清洗装置的清洗情况，作为技术方案的改进，在全自主玻璃幕墙清洗机器人中设置有多个悬吊摄像头、多个清洗摄像头以及地面显示器，其中，多个悬吊摄像头分别沿着基板11的周向间隔设置，用来采集吸附爬行装置周围的图像信息，多个清洗摄像头分别沿着机架21的周向间隔设置，用于采集清洗装置周
围的图像信息，了解清洗状态，且地面显示器的输入端分别与每个悬吊摄像头的输出端以及每个清洗摄像头的输出端连接，用于显示采集来的图像信息，了解清洗机器人的具体工作状态。
73.作为技术方案的进一步改进，还可以在全自主玻璃幕墙清洗机器人中设置超声波传感器，该超声波传感器安装在基板11上，用于检测清洗装置2距离吸附爬行装置1的距离，且超声波传感器的输出端与控制器的输入端连接，用于辅助限位开关进行卷扬机构工作的精准控制。
74.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
75.应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。