本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种自动吊升式玻璃幕墙清洁机器人。
背景技术：
玻璃幕墙是当今世界最重要的装饰材料之一，已经被广泛地作为各类建筑物的户外墙体来使用，其赋予建筑物的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，使建筑物能够从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。由于空气中的粉尘、雨水中所夹带的灰尘、飞禽的排泄物等会逐渐地沉积到建筑物的幕墙表面，从而影响幕墙的美观性及建筑物外表的清洁程度；因此，对玻璃幕墙的清洁已经越来越受到人们的关注并逐渐形成了巨大的幕墙清洗市场。
在现有技术中，对玻璃幕墙的清洁主要还是采用人工方式来完成的，即：将清洁人员从楼顶悬吊至建筑物的侧墙处后，由清洁人员人工对幕墙表面进行清理，此种方式不但存在整个过程清洁效率不高、危险系数大等问题，而且清洁成本偏高，也由此影响了玻璃幕墙的美观、清洁以及进一步发展的空间。
针对上述问题，目前市面上出现了一些能够对玻璃幕墙进行自动清洗的清洁机器人，这些机器人一般是以真空吸盘作为机器人的吸附部件(即：利用真空吸盘所产生的负压将机器人牢固地吸附在幕墙墙壁上)或移动部件(即：通过对多个真空吸盘的转换控制带动机器人本体逐步地进行移动)；然而，由于采用这种方式的机器人主要是利用真空吸盘作为吸附及移动部件，其不但造价高昂、结构复杂，而且机器人在作业的过程中，一旦真空吸盘出现故障，将会使机器人无法产生强大的负压吸附力，进而影响机器人与幕墙墙壁的接触效果及机器人的作业效果，严重时还会导致机器人从幕墙墙壁上脱离下来，存在严重的安全隐患。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种自动吊升式玻璃幕墙清洁机器人。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种自动吊升式玻璃幕墙清洁机器人，它包括机架、装设于机架的背部侧的绳索上升器、沿玻璃幕墙的墙壁由上至下铺设并穿设于绳索上升器分布的吊索以及装设于机架的腹部侧的履带轮总成和清扫装置；
所述绳索上升器包括固定于机架的腹部侧的固定底座、装设于固定底座的背部侧的旋转导索架、通过一固定轴杆装设于旋转导索架上并位于旋转导索架的腹部侧的固定绞盘组、套接于固定轴杆上并位于旋转导索架与固定绞盘组之间的旋转绞盘组以及装设于旋转导索架的尾端背部侧并驱动旋转绞盘组相对于固定绞盘组进行转动的驱动马达；所述吊索的一端经由旋转导索架的头端引入至固定绞盘组与旋转绞盘组之间，再经由旋转导索架的尾端引出。
优选地，所述旋转绞盘组包括内齿环、固定于内齿环上并位于内齿环的腹部侧的上绞盘以及套接于驱动马达的输出轴上并位于旋转导索架的腹部侧的内齿轮，所述固定轴杆包括固定于旋转导索架上并位于旋转导索架的腹部侧的固定盘部和形成于固定盘部的腹部侧的轴杆部，所述固定盘部上开设有一与内齿轮的其中一段圆周壁面相吻合的第一弧形缺位口；
所述内齿轮嵌装于第一弧形缺位口内，所述内齿环将内齿轮与固定盘部套装为一体，且所述固定盘部的圆周壁面与内齿环的其中一段齿面相贴附，所述内齿轮与内齿环相啮合，所述轴杆部贯穿于上绞盘分布，所述固定绞盘组套装于轴杆部的端侧并位于上绞盘的腹部侧；
所述驱动马达带动内齿轮同步转动，所述内齿轮通过内齿环带动上绞盘相对于固定绞盘组以轴杆部为轴线作旋转运动，所述吊索夹持于上绞盘与固定绞盘组之间。
优选地，所述固定绞盘组包括套装于轴杆部的端侧并位于上绞盘的腹部侧的下绞盘以及装设于下绞盘上并夹持于上绞盘与下绞盘之间的缓冲垫环，所述轴杆部上还套接有一轴承，所述轴承位于上绞盘的轴孔内。
优选地，所述上绞盘和下绞盘均包括一盘体以及形成于盘体的径向盘面上的若干条绞齿，若干条所述绞齿环绕缓冲垫环呈顺时针均匀分布且每条绞齿的根部均与缓冲垫环的圆周轮廓线所处的圆周面相切，所述上绞盘的绞齿与下绞盘的绞齿相对设置。
优选地，所述绳索上升器还包括一用于将经由旋转导索架的头端引入的吊索导入至上绞盘与下绞盘之间的吊索引线器，所述吊索引线器包括装设于机架上且整体形状呈“U”形的引线口和装设于引线口的尾端侧的导引块，所述导引块的尾端置于上绞盘与下绞盘之间，且所述导引块的尾端、与缓冲垫环相对的侧壁上开设有一用于与缓冲垫环的其中一段圆周壁面相吻合的第二弧形缺位口。
优选地，所述引线口上且位于引线口的两个纵向侧壁之间还设置有一分线过渡齿，所述分线过渡齿的背部端面与机架之间的距离大于引线口的纵向侧壁的背部端面与机架之间的距离，所述引线口的两个纵向侧壁通过一分口齿装设于机架上，所述分口齿的尾端弯折后形成有一与分线过渡齿呈直线分布且位于上绞盘与下绞盘之间的索爪，所述索爪的尾端开设有一用于与缓冲垫环的其中一段圆周壁面相吻合的的第三弧形缺位口；所述导引块为两个且分别装设于引线口的两个纵向侧壁上。
优选地，所述固定底座上装设有一旋转定位马达，所述旋转定位马达的输出轴固定于旋转导索架上，所述旋转定位马达驱动旋转导索架相对于固定底座进行转动。
优选地，所述旋转导索架包括两个并行分布导索臂、一夹持于两个导索臂之间并位于导索臂的尾端侧的承力板以及若干组夹持于两个导索臂之间以用于使吊索呈多个“S”形走向分布的导索杆；所述承力板通过旋转定位马达与固定底座相轴连，所述固定绞盘组通过固定轴杆装设于承力板上。
由于采用了上述方案，本发明利用旋转绞盘组相对于固定绞盘组所产生的转动效应，可对夹持于两个绞盘组之间的吊索形成旋转式碾压力，以使机器人能够沿着吊索进行自动攀升；同时通过与吊索的配合可防止机器人从墙壁上脱离，从而消除机器人作业时的安全隐患，其结构简单、安全可靠、功能扩展性强，具有很强的实用价值和市场推广价值。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的绳索上升器的结构分解示意图；
图3是本发明实施例的绳索上升器的主要组成部件的结构分解示意图；
图4是本发明实施例的在作业时的结构状态示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1至图4所示，本实施例提供的一种自动吊升式玻璃幕墙清洁机器人，它包括机架a、装设于机架a的背部侧的绳索上升器b、沿玻璃幕墙c的墙壁由上至下铺设并穿设于绳索上升器b分布的吊索d以及装设于机架a的腹部侧的履带轮总成e和清扫装置f；其中，绳索上升器b包括固定于机架a的腹部侧的固定底座300、装设于固定底座300的背部侧的旋转导索架301、通过一固定轴杆302装设于旋转导索架301上并位于旋转导索架301的腹部侧的固定绞盘组303、套接于固定轴杆302上并位于旋转导索架301与固定绞盘组303之间的旋转绞盘组304以及装设于旋转导索架301的尾端背部侧并驱动旋转绞盘组304相对于固定绞盘组303进行转动的驱动马达305；吊索d的一端经由旋转导索架301的头端引入至固定绞盘组303与旋转绞盘组304之间，再经由旋转导索架301的尾端引出。
在需要利用本实施例的机器人对建筑物的玻璃幕墙c的墙壁进行清洁时，可事先将吊索d沿墙壁进行布置(如将吊索d的顶端固定于建筑物的楼顶、将底端固定于地面上，从而使吊索d顺着墙壁并呈直线分布)，并使吊索d贯穿于绳索上升器b分布(此时固定绞盘组303与旋转绞盘组304会夹紧绳索)以将整个机器人吊挂在吊索d上；当驱动马达305启动时，由于旋转绞盘组304相对于固定绞盘组303会产生转动效应，从而对夹持于固定绞盘组303和旋转绞盘组304之间的吊索d形成一定的旋转式碾压力，进而形成机器人自动攀升的效果，以此在与履带轮总成e的配合下使整个机器人可以不断地沿着吊索进行移动，而利用清扫装置f则可对玻璃幕墙c进行不断的清洁清理；同时，绳索上升器b在可以使机器人能够沿着吊索d的设置方向进行自动攀爬时，也可通过与吊索d的配合来有效地防止机器人从墙壁上脱离，从而消除机器人作业时的安全隐患。
为增强固定绞盘组303与旋转绞盘组304之间的结构紧凑性，并保证两者对吊索d的夹持效果，本实施例的旋转绞盘组304包括内齿环3041、固定于内齿环3041上并位于内齿环3041的腹部侧的上绞盘3042以及套接于驱动马达305的输出轴上并位于旋转导索架301的腹部侧的内齿轮3043；而固定轴杆302则包括固定于旋转导索架301上并位于旋转导索架301的腹部侧的固定盘部3021和形成于固定盘部3021的腹部侧的轴杆部3022，在固定盘部3021上开设有一与内齿轮3043的其中一段圆周壁面相吻合的第一弧形缺位口3023；其中，内齿轮3043嵌装于第一弧形缺位口3023内，内齿环3041将内齿轮3043与固定盘部3021套装为一体，且固定盘部3021的圆周壁面与内齿环3041的其中一段齿面相贴附，内齿轮3043则与内齿环3041相啮合，轴杆部3022贯穿于上绞盘3042分布，固定绞盘组303套装于轴杆部3022的端侧并位于上绞盘3042的腹部侧；以此，可将吊索d置于上绞盘3042与固定绞盘303之间，当驱动马达305带动内齿轮3043进行同步转动时，可利用内齿轮3043与内齿环3041之间的啮合关系使内齿环3041带动上绞盘3042相对于固定绞盘组303以轴杆部3022为轴线作旋转运动，以此在绞盘的作用下可对吊索d形成足够的碾压力并最终形成机器人逐渐沿吊索d进行攀升的效果。
为能够在固定绞盘组303和旋转绞盘组304之间形成吊索d的放置及夹持空间，同时避免固定绞盘组303因与旋转绞盘组304直接接触而容易产生部件磨损的问题，本实施例的固定绞盘组303包括套装于轴杆部3022的端侧并位于上绞盘3042的腹部侧的下绞盘3031以及装设于下绞盘3031上并夹持于上绞盘3042与下绞盘3031之间的缓冲垫环3032，同时，在轴杆部3022上还套接有一轴承3033，轴承3033位于上绞盘3042的轴孔内；从而，通过设置的缓冲垫环3032可有效隔离上绞盘3042和下绞盘3031，以防止上绞盘3042在旋转过程中因与下绞盘3031直接接触而容易造成部件损伤的问题，并且利用缓冲垫环3032所占据的空间位置可在两个绞盘之间形成吊索d的夹持空间，以在上绞盘3042转动时对吊索d形成盘转夹持的效果。
为最大限度地优化绞盘的结构，以保证其对吊索d的盘夹作用，本实施例的上绞盘3042和下绞盘3031均包括一盘体g以及形成于盘体g的径向盘面上的若干条绞齿h，若干条绞齿h环绕缓冲垫环3032呈顺时针均匀分布且每条绞齿h的根部均与缓冲垫环3032的圆周轮廓线所处的圆周面相切，而上绞盘3042的绞齿h与下绞盘3031的绞齿h相对设置；以此可利用绞齿h对吊索形成有效且足够强大的夹持力，而且能够有效防止吊索d在两个绞盘之间出现滑脱的问题。
为便于将经由旋转导索架301引入的吊索d准确且快速地穿设于两个绞盘之间，本实施例的绳索上升器b还包括一用于将经由旋转导索架301的头端引入的吊索d导入至上绞盘3042与下绞盘3031之间的吊索引线器306，吊索引线器306包括装设于机架a上且整体形状呈“U”形的引线口3061和装设于引线口3061的尾端侧的导引块3062，导引块3062的尾端置于上绞盘3042与下绞盘3031之间，且在导引块3062的尾端、与缓冲垫环3032相对的侧壁上开设有一用于与缓冲垫环3032的其中一段圆周壁面(如其左侧壁面或右侧壁面)相吻合的第二弧形缺位口3063；从而，当吊索d由引线口3061引入到两个绞盘之间的空间内时，通过第二弧形缺位口3063的限位左右可将吊索d限定于导引块3062、缓冲垫环3032、下绞盘3031与上绞盘3042之间的空间位置上，以利用上绞盘3042与下绞盘3031之间的相互作用不断地盘夹吊索d并使吊索d能够顺着缓冲垫环3032与第二弧形缺位口3063之间的缝隙进行移动。
为方便根据实际需要将吊索d穿设于绳索上升器b内，在引线口3061上且位于引线口3061的两个纵向侧壁之间还设置有一分线过渡齿3064，分线过渡齿3064的背部端面与机架a之间的距离大于引线口3061的纵向侧壁的背部端面与机架a之间的距离，同时引线口3061的两个纵向侧壁通过一分口齿3065装设于机架a上，以此，可利用分线过渡齿3064将引线口3061划分为两个口，且两个口通过分线过渡齿3064的背部端面与分口齿3605之间的缝隙相互连通，而分口齿3065的尾端弯折后形成有一与分线过渡齿3064呈直线分布且位于上绞盘3042与下绞盘3031之间的索爪3066，在索爪3066的尾端开设有一用于与缓冲垫环3032的其中一段圆周壁面(如头端侧面)相吻合的的第三弧形缺位口3067；此时，导引块3062则设置为两个且分别装设于引线口3061的两个纵向侧壁上，以此，吊索d即可以由缓冲垫环3032的左端侧穿过，也可以由其右端侧穿过，极大地增强了吊索d布线的便利性。
另外，为扩大机器人的作业半径，在固定底座300上装设有一旋转定位马达307，旋转定位马达307的输出轴固定于旋转导索架301上，从而可利用旋转定位马达307驱动旋转导索架301相对于固定底座300进行转动，以此，不但能够使机器人的移动方向与吊索d的布置方向相一致，而且在绳索上升器b停止动作时(即整个机器人吊挂在玻璃幕墙c的某一个位置时)，机器人本体也能够相对于旋转导索架301进行一定角度的转动，从而通过履带轮总成e的作用使机器人无需沿着吊索d的布置方向进行运动。
为最大限度地优化整个机器人的结构，尤其是旋转导索架301的结构，本实施例的旋转导索架301包括两个并行分布导索臂3011、一夹持于两个导索臂3011之间并位于导索臂3011的尾端侧的承力板3012以及若干组夹持于两个导索臂3011之间以用于使吊索d能够呈多个“S”形走向分布的导索杆3013；以此可利用导索杆3013使吊索d最终呈波浪线的形式穿设于旋转导索架301上并最终引入绞盘组之间，而承力板3012则为其他相关部件提供安装空间，如承力板3012通过旋转定位马达307与固定底座300相轴连，固定绞盘组303通过固定轴杆302装设于承力板3012上。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。