一种玻璃幕墙清洗机器人的爬壁机构及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种玻璃幕墙清洗机器人的爬壁机构及其工作方法，属于爬壁机器人技术领域。本发明专利技术的爬壁机构，其完全由气缸控制来实现爬壁动作，无需复杂的伺服电机驱动机构并简化了程序控制，行走机构由四组行走总成通过四组行走气缸首尾连接而成，通过相对的两组行走气缸的伸缩运动配合行走总成上吸盘的吸附和松开动作，实现了玻璃幕墙清洗机器人在横向和纵向稳定移动，行走机构的结构更加简单紧凑，操作灵活方便，具有更高的工作效率；并且，行走总成利用抽气气缸对吸盘产生真空负压，每个抽气气缸所需气量小，对气泵的要求低，实际操作性和实用性更好，且吸盘与抽气气缸一对一连接，某个吸盘漏气对整个行走机构不会造成影响，更加安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃幕墙清洗机器人的爬壁机构及其工作方法
本专利技术涉及一种玻璃幕墙清洗机器人，更具体地说，涉及一种玻璃幕墙清洗机器人的爬壁机构及其工作方法。
技术介绍
随着社会的不断发展和科技的不断进步，玻璃幕墙以其美丽的外观、开阔的视野等优势成为了当今世界建筑的主流。我国在上个世纪的80年代开始尝试把玻璃幕墙这一技术应用到建筑当中，而欧美等发达国家早在1917年就开始在建筑中采用玻璃幕墙。虽然我国玻璃幕墙的发展相比较于欧美等西方发达国家较晚，但是发展的速度却十分惊人。目前，我国已经成为了世界上最大的玻璃幕墙生产国和使用国。据了解，目前玻璃幕墙的清洗方式主要是人工清洗，玻璃幕墙的范围一般较大，并且处在比较危险的高处，周围并没有可以用来支撑的支架，所以清洗工人一般需搭吊篮或者腰系绳索才能对高处的幕墙进行清洗工作，一旦操作不当或遇恶劣天气就会酿成事故，造成人员伤亡，财产损失。另外这种人工擦洗方式劳动强度大，危险系数高，效率低下，价格高昂，属于高危职业。因此，急需一种自动化程度高的智能化清洗机器人代替人工进行危险的玻璃幕墙清洗工作。随着幕墙清洗的需求越来越大，国内外也涌现出了许多类型的幕墙爬壁机器人，这些幕墙爬壁机器人大都是将移动、吸附、清洗三大机构组合起来实现的，吸附机构一般可分为两大类：一类是适用于在燃气罐、船舶等铁制结构物的壁面上移动的磁铁吸附方式；另一类是适用于在不能采用磁吸附的平滑表面上移动的负压吸附方式。对于玻璃幕墙的清洗，一般采用第二种负压吸附的方式。如中国专利申请号201610788867.7，申请公布日为2016年12月7日，专利技术创造名称为：一种智能型高空行走机器人，该申请案涉及一种智能型高空行走机器人，包括机架和设置于其上的控制器、清洗机构、第一行走机构和第二行走机构；第二行走机构吸附在幕墙上，第一行走机构脱离幕墙，机架相对移动过程中对幕墙进行清洗；待机架移动到相应位置后，第一行走机构吸附到幕墙上，而后第二行走机构脱离幕墙并移动。该申请案的行走结构较为简单，但其仅能在一个方向上移动，其他方向的运动依赖于楼顶的悬吊升降设备。为了克服现有玻璃幕墙清洗机器人的行走机构存在的缺陷，申请人于2017年9月4日提出了专利申请号为201710787378.4，专利技术名称为：一种高楼幕墙清洗机器人及其清洗方法的专利申请案，该申请案的高楼幕墙清洗机器人及其清洗方法，利用外吸附行走机构和内吸附行走机构交替吸附在幕墙上来实现整个清洗机器人的横向和纵向移动，并且利用内吸附行走机构的旋转运动可使幕墙清洗机器人自如转向，实现360°全方位移动，对于特殊形状的幕墙也能够实现无死角清洗；同时，外吸附行走机构和内吸附行走机构中的吸盘均具有伸缩功能，使幕墙清洗机器人具有良好的越障功能，能够适用于中高层无框玻璃幕墙和有框玻璃幕墙的清洗；并且清洗机构能够抬起或压下，能够更好地贴合幕墙表面，达到更佳的清洗效果，在清洗机构抬起后，幕墙清洗机器人能够更加灵活地在幕墙上行走和越障。然而，在实践过程中，申请人发现采用吸盘吸附结构来执行清洗机器人行走动作，传统的方式均是采用高压气泵对吸盘进行抽真空产生负压吸力，这样设计对于高压气泵的要求较高，要想使吸盘一直产生真空环境，气泵就要一直的工作，高压气泵的压力要求高且需要连续工作，小型气泵无法满足要求，而大型气泵又不易搬运，实际应用在幕墙清洗作业中不太适用。在实验过程中发现，普通的活塞气泵会因长时间工作机头发热而损坏；真空泵也无法满足，一个原因是多足吸盘有漏气的时候，真空度达不到要求，吸盘的吸附力较小，另一个原因是真空泵一直工作，机器发热严重，容易损坏。并且，现有的清洗机器人的行走机构结构设计较为复杂，通常需要伺服电机和单片机进行控制，需要连接较长的气路管道和供电电线，制造成本较高，不易推广；而且存在行走动作繁琐、操作难以掌握、工作效率低下等缺陷。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有玻璃幕墙清洗机器人的行走机构对气泵要求较高、实用性差、以及结构复杂、操作困难、工作效率低等不足，提供一种玻璃幕墙清洗机器人的爬壁机构及其工作方法，采用本专利技术的技术方案，完全由气缸控制来实现爬壁动作，其行走机构由四组行走总成通过四组行走气缸首尾连接而成，通过相对的两组行走气缸的伸缩运动配合行走总成上吸盘的吸附和松开动作，实现了玻璃幕墙清洗机器人在横向和纵向稳定移动，行走机构的结构更加简单紧凑，操作灵活方便，具有更高的工作效率；并且，行走总成利用抽气气缸对吸盘产生真空负压，每个抽气气缸所需气量小，对气泵的要求低，实际操作性和实用性更好，且吸盘与抽气气缸一对一连接，某个吸盘漏气对整个行走机构不会造成影响，更加安全可靠。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种玻璃幕墙清洗机器人的爬壁机构，包括四组行走总成，四组行走总成通过四组行走气缸首尾连接成闭合结构，且相对的两组行走气缸沿同一方向同步伸缩动作，相邻的两组行走气缸的伸缩方向相互垂直；所述的行走总成包括行走框架、伸缩气缸、吸盘、真空发生气缸和抽气气缸，所述的伸缩气缸固定安装于行走框架上，且伸缩气缸的驱动端与吸盘的安装座相连接，用于带动吸盘伸缩运动以吸附在幕墙玻璃上；所述的真空发生气缸和抽气气缸安装于行走框架上，所述的真空发生气缸的驱动端与抽气气缸的驱动端相连接，用于带动抽气气缸的驱动端同步伸缩运动，所述的抽气气缸的一根管路接口与吸盘的吸气口相连接，用于使吸盘产生真空负压。更进一步地，四组行走总成的结构相同，且每组行走总成的行走框架均为“L”形，四组行走总成首尾连接成矩形结构。更进一步地，所述的行走框架由两个垂直设置的小框架连接而成，且在两个小框架上各设有一组伸缩气缸，每组伸缩气缸的驱动端均安装两个吸盘。更进一步地，所述的吸盘与抽气气缸一对一连接。更进一步地，一组真空发生气缸和两组抽气气缸并排连接成一个气缸组，所述的真空发生气缸位于两组抽气气缸之间，且真空发生气缸和抽气气缸的驱动端通过连接板相连接。更进一步地，所述的行走气缸、伸缩气缸和真空发生气缸分别通过换向阀与高压气泵连接。更进一步地，所述的行走气缸和伸缩气缸均采用双杆气缸。本专利技术的一种玻璃幕墙清洗机器人的爬壁机构的工作方法，其运动过程如下：吸附于幕墙时，四组行走总成上的伸缩气缸带动吸盘向外伸出，使吸盘贴紧在幕墙玻璃表面上，启动高压气泵，通过真空发生气缸带动抽气气缸伸缩运动，将与抽气气缸连接的吸盘抽真空，使整个爬壁机构通过吸盘吸附在幕墙玻璃上；纵向爬壁运动时，控制对应的真空发生气缸和伸缩气缸动作，使爬壁机构上下两侧的两组行走总成上的吸盘分别与幕墙玻璃交替吸附和脱离，同时纵向设置的两组行走气缸同步伸出和缩回，从而使爬壁机构在纵向上下爬壁移动；横向爬壁运动时，控制对应的真空发生气缸和伸缩气缸动作，使爬壁机构左右两侧的两组行走总成上的吸盘分别与幕墙玻璃交替吸附和脱离，同时横向设置的两组行走气缸同步伸出和缩回，从而使爬壁机构在横向左右爬壁移动。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种玻璃幕清洗机器人的爬壁机构，其完全由气缸控制来实现爬壁动作，无需复杂的伺服电机驱动机构并简化了程序控制，行走机构由四组行走总成通过四组行走气缸首尾连接而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玻璃幕墙清洗机器人的爬壁机构，其特征在于：包括四组行走总成(1)，四组行走总成(1)通过四组行走气缸(2)首尾连接成闭合结构，且相对的两组行走气缸(2)沿同一方向同步伸缩动作，相邻的两组行走气缸(2)的伸缩方向相互垂直；所述的行走总成(1)包括行走框架(1‑1)、伸缩气缸(1‑2)、吸盘(1‑3)、真空发生气缸(1‑4)和抽气气缸(1‑5)，所述的伸缩气缸(1‑2)固定安装于行走框架(1‑1)上，且伸缩气缸(1‑2)的驱动端与吸盘(1‑3)的安装座相连接，用于带动吸盘(1‑3)伸缩运动以吸附在幕墙玻璃上；所述的真空发生气缸(1‑4)和抽气气缸(1‑5)安装于行走框架(1‑1)上，所述的真空发生气缸(1‑4)的驱动端与抽气气缸(1‑5)的驱动端相连接，用于带动抽气气缸(1‑5)的驱动端同步伸缩运动，所述的抽气气缸(1‑5)的一根管路接口与吸盘(1‑3)的吸气口相连接，用于使吸盘(1‑3)产生真空负压。

【技术特征摘要】
1.一种玻璃幕墙清洗机器人的爬壁机构，其特征在于：包括四组行走总成(1)，四组行走总成(1)通过四组行走气缸(2)首尾连接成闭合结构，且相对的两组行走气缸(2)沿同一方向同步伸缩动作，相邻的两组行走气缸(2)的伸缩方向相互垂直；所述的行走总成(1)包括行走框架(1-1)、伸缩气缸(1-2)、吸盘(1-3)、真空发生气缸(1-4)和抽气气缸(1-5)，所述的伸缩气缸(1-2)固定安装于行走框架(1-1)上，且伸缩气缸(1-2)的驱动端与吸盘(1-3)的安装座相连接，用于带动吸盘(1-3)伸缩运动以吸附在幕墙玻璃上；所述的真空发生气缸(1-4)和抽气气缸(1-5)安装于行走框架(1-1)上，所述的真空发生气缸(1-4)的驱动端与抽气气缸(1-5)的驱动端相连接，用于带动抽气气缸(1-5)的驱动端同步伸缩运动，所述的抽气气缸(1-5)的一根管路接口与吸盘(1-3)的吸气口相连接，用于使吸盘(1-3)产生真空负压。2.根据权利要求1所述的一种玻璃幕墙清洗机器人的爬壁机构，其特征在于：四组行走总成(1)的结构相同，且每组行走总成(1)的行走框架(1-1)均为“L”形，四组行走总成(1)首尾连接成矩形结构。3.根据权利要求2所述的一种玻璃幕墙清洗机器人的爬壁机构，其特征在于：所述的行走框架(1-1)由两个垂直设置的小框架连接而成，且在两个小框架上各设有一组伸缩气缸(1-2)，每组伸缩气缸(1-2)的驱动端均安装两个吸盘(1-3)。4.根据权利要求3所述的一种玻璃幕墙清洗机器人的爬壁机构，其特征在于：所述的吸盘(1-3)与抽气气缸(1-5)一对一连接。5.根据权利要求4所述的一种玻璃幕...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小锋，骆凯传，汤添益，孙梦杰，田文彤，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32