自适应吸盘装置及其可越障擦窗机器人制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种自适应功能的吸盘装置及其可越障擦窗机器人，与常规固定连接方式不同，吸附装置与机器人壳体通过铰链结构相连，从而使吸附装置能够相对机器人壳体具有一定的转动量，实现自适应性，弥补越障过程中机器人底部与玻璃壁面的夹角和间隙，可越障机器人由两个分主体与连接手柄构成，每个分主体都含有吸附装置、清洗单元、移动单元、控制单元、越障单元和壳体，其中自适应吸盘装置属于吸附装置，本发明专利技术通过自适应吸盘装置和分主体结构设计，实现了擦窗机器人的稳定越障功能。

Adaptive sucker device and its obstacle-crossing window-cleaning robot

【技术实现步骤摘要】
自适应吸盘装置及其可越障擦窗机器人
本专利技术属于日用小家电制造
，特别涉及一种自适应吸盘装置及其可越障擦窗机器。
技术介绍
随着高楼幕墙日益增多，高层外侧玻璃的擦洗难题越来越得到人们重视。目前，除了通过蜘蛛人进行窗户擦洗，人们还可以借助各类擦窗机械设备来完成幕墙的清洁。由于大型擦窗设备体积和质量的限制，该类设备通常不直接吸附在玻璃面上，而是依靠缆绳、框架轨道来完成移动和固定。同时人们也研发出一类小型的擦窗机器人，通过自身的吸附装置直接吸附在玻璃面上。常见的吸附装置主要包括硅胶吸盘、风机以及软硬结合的新型吸盘结构。当采用硅胶吸盘时，虽然能够获得很好的吸附性能，但是该类吸盘只能固定点吸附和易吸附难脱离，只能应用在足式和滑轨式擦窗机器人上。因此现有成熟的擦窗机器人产品均不采用该类吸盘实现吸附性能。通过风机实现吸附性能，例如中国专利201310062252.2中设计的吸附装置，以及通过软硬结合的新型吸盘结构实现吸附性能，例如中国专利201210374843.9中设计的吸盘装置，均可以实现移动过程中的连续稳定吸附。但是该类吸附装置在与壁面初始贴附时，对平行度要求较高。如果机器人初始放置时与壁面产生一定倾角，使吸附装置与壁面间产生一定的间隙，不能够顺利形成负压值，则机器人不能顺利吸附在壁面上。另一方面，从安全角度考虑，许多玻璃窗户和幕墙在设计时都带有边框。为了能够顺利完成擦洗任务，擦窗机器人必须具备自主的越障功能。但是对于具有越障功能的擦窗机器人，例如中国专利201710065488.X中的擦窗机器人，这两类吸附装置不能够满足机器人工作的整个过程。由于受幕墙承重能力限制，直接吸附在玻璃面上的机器人在设计时整体重量都较小，许多结构强度不能够保证机器人越障过程中吸附装置与壁面所需的平行要求。由于这两类吸附装置不具有适应该类缝隙的功能，采用这两种吸附装置的擦窗机器人不具备越障功能，因此目前该类吸附装置应用在只能完成单块玻璃面擦洗机器人上。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提出一种具有自适应结构的吸附装置以及采用该种装置的擦窗机器人。利用吸附装置在负压下的尺寸变化以及活动铰链的适应性，使吸附装置在机器人越过边框时能够自动弥补因强度不足造成的壳体与壁面间的夹角，从而使机器人再次稳定吸附，顺利完成越障功能。本专利技术所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现。一种自适应吸盘装置，包含吸盘架、吸盘软垫、吸盘盖、硬垫和压簧，其中所述吸盘架通过铰链结构与机器人壳体连接，吸盘架与机器人壳体间留有间隙，吸盘架通过铰链结构可以相对于机器人壳体转动；所述吸盘架与吸盘盖通过卡扣结构连接，吸盘架与吸盘盖间能够相对运动，吸盘盖和吸盘架都设有环形槽；所述吸盘软垫位于吸盘盖与吸盘架中间，同时吸盘软垫位于吸盘盖与吸盘架的环形槽内，防止吸盘软垫压缩过程中不合理变形造成的密封失效，吸盘软垫用于确保吸盘架与吸盘盖间的密封性；所述吸盘盖靠近玻璃面一侧设有凹槽，硬垫安装在凹槽内，硬垫代替吸盘盖与玻璃面接触，硬垫确保吸盘盖与玻璃面之间的密封性；所述压簧位于吸盘架与机器人壳体的间隙处，压簧至少与吸盘架和机器人壳体中的一个固定连接，压簧对称分布于吸盘架范围内，通过压簧可以使吸盘盖与玻璃面脱离后，吸盘架自动恢复到最初平衡位置。进一步地，所述的自适应吸盘装置，其特征在于，吸盘架上设有气嘴，气嘴通过管子与安装在机器人壳体内的真空泵连接，吸盘架由硬质塑料制成，吸盘架上设有增强强度的加强筋。进一步地，所述的自适应吸盘装置，其特征在于，吸盘装置放置在玻璃面上，通过从吸盘架的气嘴不断抽气，吸盘装置与玻璃面间便可形成负压状态。进一步地，所述的自适应吸盘装置，其特征在于，吸盘软垫由具有较大压缩量的弹性材料制成，吸盘软垫一直处于压缩状态。进一步地，所述的自适应吸盘装置，其特征在于，吸盘盖由硬质塑料制成，硬垫由摩擦系数较小、表面光滑的硬胶材料制成。本专利技术还提供一种可越障擦窗机器人，包括两个分主体和连接手柄，其中每个分主体都包括吸附装置、清洗单元、移动单元、控制单元、越障单元和壳体，两个分主体通过连接手柄连接，更具体的是连接手柄与分主体内的越障单元连接，所述每个分主体的移动单元、控制单元、越障单元均安装在分主体壳体内，同时移动单元的移动部件，例如履带，从壳体底部伸出，所述每个分主体的吸附装置、清洗单元安装在分主体壳体底部外侧，移动单元的伸出部分与吸附装置、清洗单元在一个面上，所述吸附装置包括如权利要求1-5所述的自适应吸盘装置，同时还包括气管和真空泵。进一步地，一种可越障擦窗机器人，其特征在于，机器人吸附装置中的硬垫相距机器人壳体底部外侧的距离a（a>0），清洗单元的最外侧相距机器人壳体底部外侧的距离b（b>0），移动单元伸出部分最外侧相距机器人壳体底部外侧的距离c（c>0），abc三者满足a>b>c的关系。附图说明图1为本专利技术吸盘装置结构示意图。图2为本专利技术吸盘装置爆炸结构示意图。图3为本专利技术吸盘装置中吸盘架的侧视示意图。图4为本专利技术吸盘装置中吸盘盖的仰视示意图。图5为本专利技术可越障擦窗机器人整体示意图。图6为本专利技术可越障擦窗机器人单个分主体的仰视示意图。图7为本专利技术可越障擦窗机器人单个分主体的侧视示意图。图8为图7中A-A剖视示意图。图9为机器人越障时壳体相对玻璃面倾斜情况下实现吸附的示意图。图10为本专利技术吸盘装置的示意图。图11为采用球绞结构的吸盘装置在单个分主体下的剖视示意图（类比图8）。附图标记：1.吸附装置2.清洗单元3.移动单元4.控制单元5.越障单元6.壳体7.连接手柄8.玻璃面11.吸盘装置12.气管13.真空泵111.吸盘架112.吸盘软垫113.吸盘盖114.硬垫115.压簧116.圆轴117.固定螺母1111.吸盘架铰链架1112.吸盘架气嘴1113.吸盘架凹槽1114.吸盘架加强筋1115.吸盘架卡扣1117.吸盘架球形铰链1131.吸盘盖卡扣槽1132.吸盘盖凹槽1133.吸盘盖硬垫槽61.壳体铰链架62.壳体压簧固定孔。具体实施方式如图5所示，本专利技术涉及的可越障擦窗机器人由两个完全一样的分主体A(B)和连接手柄7构成，其中每个分主体包括吸附装置1、清洗单元2、移动单元3、控制单元4、越障单元5和壳体6。每个分主体的移动单元3、控制单元4、越障单元5均安装在分主体壳体6内，同时越障单元5与连接手柄7连接。当机器人需要跨越玻璃边框时，首先分主体A停止与玻璃面吸附，通过分主体A(B)内的越障单元5同时工作，带动连接手柄7抬升和旋转，使分主体A越过玻璃边框，随后连接手柄7下压，分主体A与玻璃面重新稳定吸附，重复上述动作，使分主体B也越过边框，从而完成越障。如图6所示每个分主体的吸附装置1中的吸盘装置11、清洗单元2都安装在分主体壳体6底部外侧，移动单元3的移动部件（例如履带）从壳体6伸出并且与吸附装置1、清洗单元2在一个面上，吸盘装置11通过气管12与安装在壳体6内的真空泵13相连。在一块玻璃面上时，机器人通过吸附装置1中的吸盘装置11吸附于玻璃表面，通过控制单元4控制移动单元3移动，借助清洗单元2实现玻璃面的擦洗。需要说明的是，移动单元3、清洗单元2、控制单元4、越障单元5均为现有技术，在此不再赘述。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应吸盘装置，包含吸盘架、吸盘软垫、吸盘盖、硬垫和压簧，其中所述吸盘架设有铰链结构与机器人壳体连接，吸盘架与机器人壳体间留有间隙，吸盘架通过铰链结构可以相对于机器人壳体转动，所述吸盘架与吸盘盖通过卡扣结构连接，吸盘架与吸盘盖间能够相对运动，吸盘盖和吸盘架都设有环形槽，所述吸盘软垫位于吸盘盖与吸盘架中间，同时吸盘软垫位于吸盘盖与吸盘架的环形槽内，所述吸盘盖靠近玻璃面一侧设有凹槽，硬垫安装在凹槽内，硬垫代替吸盘盖与玻璃面接触，所述压簧位于吸盘架与机器人壳体的间隙处，压簧至少与吸盘架和机器人壳体中的一个固定连接，压簧对称分布于吸盘架范围内。

【技术特征摘要】
1.一种自适应吸盘装置，包含吸盘架、吸盘软垫、吸盘盖、硬垫和压簧，其中所述吸盘架设有铰链结构与机器人壳体连接，吸盘架与机器人壳体间留有间隙，吸盘架通过铰链结构可以相对于机器人壳体转动，所述吸盘架与吸盘盖通过卡扣结构连接，吸盘架与吸盘盖间能够相对运动，吸盘盖和吸盘架都设有环形槽，所述吸盘软垫位于吸盘盖与吸盘架中间，同时吸盘软垫位于吸盘盖与吸盘架的环形槽内，所述吸盘盖靠近玻璃面一侧设有凹槽，硬垫安装在凹槽内，硬垫代替吸盘盖与玻璃面接触，所述压簧位于吸盘架与机器人壳体的间隙处，压簧至少与吸盘架和机器人壳体中的一个固定连接，压簧对称分布于吸盘架范围内。2.如权利要求1所述的自适应吸盘装置，其特征在于，吸盘架上设有气嘴，气嘴通过管子与安装在机器人壳体内的真空泵连接，吸盘架由硬质塑料制成，吸盘架上设有增强强度的加强筋。3.如权利要求1所述的自适应吸盘装置，其特征在于，吸盘装置放置在玻璃面上，通过从吸盘架的气嘴不断抽气，吸盘装置与玻璃面间便可形成负压状态。4.如权利要求1所述的自适应吸盘装置，其特征在于，吸盘软垫由具有较大压缩量的弹性材料制成，吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵东来，张威，李事坪，邹志华，
申请(专利权)人：赵东来，
类型：发明
国别省市：陕西,61