一种模块化楼梯清扫机及其操作方法技术

本发明专利技术公开了一种模块化楼梯清扫机及其操作方法，包括为清扫机提供动力的驱动控制箱和位于所述驱动控制箱前后两侧的清扫箱，所述驱动控制箱上设置有用于检测所述清扫机位置状态的检测模块，所述清扫箱与所述驱动控制箱之间通过缓冲装置连接，所述清扫箱能够沿所述缓冲模块上下移动实现下楼功能，所述清扫箱底部左右两侧分别设置有用于清扫的吸尘器，所述吸尘器之间设置有轮子，由所述驱动控制箱控制所述轮子带动所述清扫机移动完成楼梯清扫。采用可自由组合的模块化设计以及自上而下的行走方式，在满足了低能耗下楼这一功能的同时还可实现对楼梯的清扫，避免了传统的轮式、机械式爬楼机所遇到的误差累积、损耗过大等问题。

Modular stair cleaning machine and operation method thereof

The invention discloses a modular stair cleaning machine and its operation method, including the driving control box to provide power for the cleaning machine and the driving control box located on both sides of the box before and after cleaning, the driving control box is provided with a detection module for detecting the position of the cleaning machine, the cleaning box and the driving control box is connected through a buffer device, the cleaning box can realize the function of Mobile down along the buffer module, the cleaning box at the bottom left and right sides are respectively provided with a vacuum cleaner for cleaning, the cleaner is provided with wheels, and the driving control box to control the drive wheels the cleaning machine for cleaning mobile stairs. The free combination of modularization design, the top-down way of walking, to meet the low energy consumption downstairs this function and can realize the cleaning of the stairs, avoiding the problem of wheel, the traditional mechanical climb building machine encountered error accumulation, large loss etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于楼梯清扫系统设计
，特别是一种模块化的楼梯清扫机及其操作方法。
技术介绍
目前家用清扫机的发展已经逐步趋近于成熟，但是高层公寓的楼梯间清扫仍是一大难题。相较于家用清扫机的工作环境，楼梯清扫机所需要解决的首要难题是机器的上下楼问题，据资料显示，市场上现存的楼梯清扫机仅有手持式一种，不仅不能解决节省人力这一问题，且价格较昂贵，罕具市场。据调查，国内现存的自动楼梯清扫机的设计多为几下3种：轮式：轮式爬楼清扫机是目前国内最常见的设计方案，该行走方式的缺陷在于：由于叶轮转动所移动的距离是固定的，而楼梯间台阶的距离却具有一定的差异，因此机器在行走过程中易产生累积误差，且清扫装置和爬楼装置分离，使得机器本身体积较大。另外，叶轮在平地上的行走会产生颠簸，难以实现楼梯间的连续清扫。机械臂式：除了轮式以外，机械臂式的爬楼机构也较为常见。通过齿轮、滑轨等机械结构的应用，实现机身的空间移动。该结构的突出缺陷在于重心不稳，行走过程中机械臂的动作会和楼梯产生干涉，且具备一定的冲击力，易造成人员伤害。齿轮伸缩式：部分清扫机采用伸缩式的行走结构，利用齿轮齿条的传动实现爬楼。但该结构较为复杂，且机身与台阶接触面积有限，清扫过程中易产生滑落。显然，以上几种设计都具备难以克服的难题，无法真正投入市场，基于此背景，设计了“贪吃蛇楼梯清扫机”。我国现阶段的高层楼梯间清扫主要特点在于“工作量小但过程繁杂”，这一特点使得自动清扫机的市场需求变得显著，主要包括：楼梯间的垃圾多为烟头、果壳、纸屑等附着度低，质量低、体积小的垃圾，清扫简单，易于机器的完成。人工清扫高层建筑楼梯所需上下楼梯的时间过长，且上下楼过程费力，以机器代替可节省人力。此外，机器可在夜间进行作业，不影响白天行人正常使用楼梯。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种模块化楼梯清扫机，以解决目前的误差累积，损耗过大和行走不平稳等问题。本专利技术采用以下技术方案：一种模块化楼梯清扫机，包括为清扫机提供动力的驱动控制箱和位于所述驱动控制箱前后两侧的清扫箱，所述驱动控制箱上设置有用于检测所述清扫机位置状态的检测模块，所述清扫箱与所述驱动控制箱之间通过缓冲装置连接，所述清扫箱能够沿所述缓冲模块上下移动实现下楼功能，所述清扫箱底部左右两侧分别设置有用于清扫的吸尘器，所述吸尘器之间设置有轮子，由所述驱动控制箱控制所述轮子带动所述清扫机移动完成楼梯清扫。进一步的，所述检测模块为滚轮式行程开关，分别设置在所述驱动控制箱的四周，用于将所述清扫机左右的位置状态以及前后两个所述清扫箱的位置状态反馈给所述驱动控制箱。进一步的，每个所述清扫箱与所述驱动控制箱之间还设置有圆柱状突起，用于前后两侧的两个所述行程开关的触碰装置。进一步的，所述驱动控制箱由铝质材料制成，内部设置有泡沫支座，所述泡沫支座上分别设置有PLC控制器和电源模块，所述PLC控制器用于分别控制前后两个所述清扫机的工作，所述PLC控制器与设置在所述驱动控制箱上的总开关连接，由所述总开关控制所述清扫机，所述所述驱动控制箱的下部设置有两个牛眼型的万向轮。进一步的，所述电源模块为锂电池，所述锂电池包括两个，分别与所述PLC控制器和清扫箱电连接，用于提供电能。进一步的，所述缓冲模块包括竖直设置在所述驱动控制箱一侧的两个阻尼滑轨，所述清扫箱通过所述阻尼滑轨与所述驱动控制箱滑动连接。进一步的，所述清扫箱箱体由铝质材料制成，内部通过隔板分成下部清扫区和上部垃圾储存区，所述吸尘器设置在所述下部清扫区内，分别通过吸尘导管与所述上部垃圾储存区连接。进一步的，所述下部清扫区内设置有舵机，所述舵机通过皮带轮与换向机构连接，所述轮子设置在所述换向机构下部，通过所述舵机驱动换向机构旋转进而带动所述轮子进行换向。进一步的，所述轮子包括两个，平行交错设置在所述清扫箱下部，每个所述轮子上设置有电机，用于驱动所述轮子，所述电机与所述驱动控制箱电连接，由所述驱动控制箱控制。本专利技术还公开了一种模块化楼梯清扫机的操作方法，包括以下步骤：S1：打开总开关启动清扫机，PLC控制器分别控制四个电机互为相反方向转动，使清扫机向前运动打开吸尘器开始清扫；S2：前端清扫箱悬空后开始缓慢下落，同时，圆柱状突起在下滑过程中经过驱动控制箱前侧的行程开关，实现一次触碰，PLC控制器分别控制两个舵机通过换向装置带动轮子逆时针旋转90°，3秒后舵机停止工作，四个电机启动带动清扫机向左移动进行清扫，当清扫机左侧的行程开关碰触到墙体后，PLC控制器控制四个电机反转带动清扫机向右运动开始清扫，直至清扫机右侧的行程开关碰触到墙体后停止；S3：当步骤S2中所述清扫机停止后，PLC控制器控制分别控制两个舵机通过换向装置带动轮子顺时针旋转90°，3秒后舵机停止工作，四个电机启动带动清扫机继续向前移动使后端清扫箱悬空后缓慢下落后重复步骤S2继续进行清扫；S4：以上步骤中，当所述驱动控制箱和处于高位的清扫箱体发生位移使形成开关被触碰时，清扫机不进行清扫。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种模块化楼梯清扫机将两个完全相同的清扫箱和一个驱动控制箱组合在一起，消除了清扫机下楼过程中出现的重心不稳的情况，楼梯清扫机需要下台阶时，只需要依靠以自身的重力，借助缓冲模块便可实现下楼，当前面的清扫箱和驱动控制箱位于同一个台阶时，清扫机开始清扫，待清扫完成之后，进行下一个台阶的清扫，整个机器最重的部分是驱动控制箱，而驱动控制箱前后是两个完全相同的清扫箱，所以机器在下落到下一个台阶时就不会因为重心不稳而翻倒，可实现平稳工作，驱动控制箱上设置的检测模块可以判断清扫机当前的运动状态，通过驱动控制箱改变运动从而进行下一步动作，清扫机的所有当前行动指令均来自上一动作的反馈，反馈信息准确而迅速，形成了一个闭环控制系统，很好地避免了固定行走模式下产生的误差累积问题。进一步的，采用滚轮式行程开关控制可避免误差累积，PLC控制器接收4个滚轮式行程开关的状态信息(0或1)，来判断并改变清扫机当前的运动状态，从而进行下一步动作。进一步的，设置的圆柱状突起保证清扫机在楼梯上的平稳行走，只有当驱动控制箱和处于高位的清扫箱处于同一台阶上(即两箱体位于同一水平线上)时，清扫机才进行清扫。进一步的，支座采用泡沫材质，具有良好的减震效果，用于支撑PLC控制器和电源模块，牛眼万向轮起行走和支撑的作用，同时可减小驱动控制箱自身与地面之间的摩擦。进一步的，电源模块采用两个锂电池，一个负责给PLC控制器供电，另一个负责给舵机和电机供电，可避免振荡给箱体带来的机械损坏。进一步的，自上而下的行走设计可降低损耗，在两个清扫箱模块之间安装阻尼滑轨作为缓冲模块，相较于传统的自上而下的爬楼方式损耗较小，有良好的经济性，同时很大程度上降低了机器下楼过程中的振动。进一步的，箱体采用铝制材料，质量轻、不易腐蚀、外观较铁制材料更具观赏性。进一步的，轮子通过舵机进行转向驱动，通过电机进行前进驱动，两个轮子之间通过皮带轮连接，结构紧凑，易于安装，控制简单，大扭力，成本低，角度可以保持在驱动当中，稳定性好。本专利技术还提供一种操作方法，通过PLC控制器采用置位、复位和延时程序，以保证程序控制的精准顺序，同时舵机和电机的分时工作，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化楼梯清扫机，其特征在于：包括为清扫机提供动力的驱动控制箱(2)和位于所述驱动控制箱(2)前后两侧的清扫箱(1)，所述驱动控制箱(2)上设置有用于检测所述清扫机位置状态的检测模块，所述清扫箱(1)与所述驱动控制箱(2)之间通过缓冲装置连接，所述清扫箱(1)能够沿所述缓冲模块上下移动实现下楼功能，所述清扫箱(1)底部左右两侧分别设置有用于清扫的吸尘器(1‑1)，所述吸尘器(1‑1)之间设置有轮子(1‑2)，由所述驱动控制箱(2)控制所述轮子(1‑2)带动所述清扫机移动完成楼梯清扫。

【技术特征摘要】
1.一种模块化楼梯清扫机，其特征在于：包括为清扫机提供动力的驱动控制箱(2)和位于所述驱动控制箱(2)前后两侧的清扫箱(1)，所述驱动控制箱(2)上设置有用于检测所述清扫机位置状态的检测模块，所述清扫箱(1)与所述驱动控制箱(2)之间通过缓冲装置连接，所述清扫箱(1)能够沿所述缓冲模块上下移动实现下楼功能，所述清扫箱(1)底部左右两侧分别设置有用于清扫的吸尘器(1-1)，所述吸尘器(1-1)之间设置有轮子(1-2)，由所述驱动控制箱(2)控制所述轮子(1-2)带动所述清扫机移动完成楼梯清扫。2.根据权利要求1所述的一种模块化楼梯清扫机，其特征在于：所述检测模块为滚轮式行程开关(2-2)，分别设置在所述驱动控制箱(2)的四周，用于将所述清扫机左右的位置状态以及前后两个所述清扫箱(1)的位置状态反馈给所述驱动控制箱(2)。3.根据权利要求2所述的一种模块化楼梯清扫机，其特征在于，每个所述清扫箱(1)与所述驱动控制箱(2)之间还设置有圆柱状突起(2-4)，用于前后两侧的两个所述行程开关(2-2)的触碰装置。4.根据权利要求1所述的一种模块化楼梯清扫机，其特征在于，所述驱动控制箱(2)由铝质材料制成，内部设置有泡沫支座(2-7)，所述泡沫支座(2-7)上分别设置有PLC控制器(2-5)和电源模块，所述PLC控制器(2-5)用于分别控制前后两个所述清扫机(1)的工作，所述PLC控制器(2-5)与设置在所述驱动控制箱(2)上的总开关(2-1)连接，由所述总开关(2-1)控制所述清扫机，所述驱动控制箱(2)的下部设置有两个牛眼型的万向轮(2-8)。5.根据权利要求4所述的一种模块化楼梯清扫机，其特征在于：所述电源模块为锂电池，所述锂电池包括两个，分别与所述PLC控制器(2-5)和清扫箱(1)电连接，用于提供电能。6.根据权利要求1所述的一种模块化楼梯清扫机，其特征在于：所述缓冲模块包括竖直设置在所述驱动控制箱(2)一侧的两个阻尼滑轨(2-3)，所述清扫箱(1)通过所述阻尼滑轨(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏举，张征凯，孙蓓，杨帆，张斌，谢党博，李喆，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61