大楼环保清洗机器人制造技术

一种大楼环保清洗机器人，其特征在于：所述的机器人包括： （１）机器人本体，由负压吸附（风机）、螺旋桨和行走装置三部分组成； （２）清洗装置，由喷嘴、圆盘刷、收／刮水圈、废水回收机、清洗水箱、单向阀、电机、步进电机、减速器、驱动器、同步带、带轮、吸、排水管、液位传感器、大气／负压转换器和位置转换器组成； （３）控制装置，主要包括遥控器或微机、控制器和安全装置三部分； （４）安全装置，主要包括单吸盘小车、导轨、机械吸盘、卷扬机和隐藏信号线的钢丝绳； 其中： 所述的机器人的壳体１４上设置一通过高速旋转电机１１驱动螺旋桨１２，壳体（负压腔）１４和密封圈组成吸盘，交流伺服电机１５通过减速器１６驱动轮子１７以驱动机器人本体并在倾角传感器的作用下对机器人本体进行微调矫正；同步电机３通过离合器２的配合驱动轮子１，对机器人本体起到补偿驱动，步进电机５通过减速器、转向梯形机构４作用在轮子１上实现转向和粗调矫正，角位移传感器７通过联轴器固定在梯形机构４上，进而控制步进电机５的旋转角度；异步电机１０通过同步带轮４０和同步带３９作用在圆盘刷３８上，四个圆盘刷分成旋转方向相反的两组；转换机构在步进电机３２通过减速器３３作用在动盘２３和静盘２５上实现负压和大气之间的转换；位置转换机构在步进电机８通过减速器和齿轮３１作用在动盘２９和静盘３０上，实现对水箱２８和１８的水阀和气阀位置随着运动方向的转换；柔性密封气囊１８和液体相结合形成密封。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
大楼环保清洗机器人
本技术涉及的是一种大楼环保清洗机器人。
技术介绍
北京航天航空大学公开了一种名为“蓝天洁士”的楼宇清洗机器人，该机器人采用了多吸盘的吸附方式，可以跨越一定的障碍，但是交替移动中不能进行连续清洗。CN97121896公开了一种“爬壁机器人”，所述的机器人包括螺旋桨或涵道风扇、动力、移动机构、控制盒等部分构成，螺旋桨或涵道风扇在动力驱动下产生指向壁面的推力，使机器人贴于壁面，移动机构在控制盒的操纵下，驱动机器人在壁面爬行并认为该爬壁机器人可以用于各种高大建筑壁面作业，但是该文献没有公开如何配合清洗机构。本技术的研究人员发现，上述以及现有技术中的类似机器人存在管路较多、爬高能力差、对楼宇的适应性和清洗效率低、清洗效果差，而且不能够连续、多方位清洗以及路径规划协调性差等缺陷。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种大楼环保清洗机器人，从而克服了现有技术中楼宇清洗机器人存在的上述不足。本技术的目的可以通过以下方式得以实现，本技术所述的清洗机器人包括机器人本体、清洗装置、安全装置和控制装置四部分组成。其中，机器人本体由负压吸附(风机)、螺旋桨和移动三部分组成：吸附装置通过风机在密封圈里的旋转可以产生一定的吸附力，真空度可以通过安全阀实现动态调节；螺旋桨可以产生一定推力，在机器人吸附前给机器人一个正压力，使所述的机器人更快地吸附在壁面上；行走装置控制机器人在壁面上自由移动，并且可实时调节机器人的行走速度和移动方向，负压吸附(风机)、螺旋桨两者的结合产生的作用力共同作用可以补充机器人在跨越障碍时的吸附力，防止机器人出现打滑或掉下的现象，使机器人安全可靠地吸附在工作壁面上。本技术所述的机器人的行走装置由两套交流伺服电机和减速器轮和带有导向机构的从动轮(带同步驱动电机和电磁离合器)构成，能够适应壁面的轻载性和清洗作业的快速化。-->清洗装置，是机器人进行楼宇清洗作业的具体执行机构，由喷嘴、圆盘刷、收、刮水圈、废水回收机、清洗水箱、单向阀、电机(单向220v)、步进电机、减速器、驱动器、同步带、带轮、吸、排水管、液位传感器、大气/负压转换器和位置转换器组成。该装置首先用真空转换器在水箱里形成正压力，把水和洗涤剂的混合物输送到负压喷水管，通过喷嘴喷到高速旋转的清洗刷上，清洗水箱的压力转换是通过负压转换器来实现的，在清洗刷的作用下均匀的分散在壁面上，清洗刷在电机、同步带和带轮的作用下，通过驱动器可以实现速度连续调节，能够适应不同的壁面，并把壁面上的污物去掉，在废水回收机的作用下，可以把积存在密封圈里的污水及时回收，并经过过滤排到清洗水箱，实现废水的回收再利用。最后经过刮水圈将壁面刮净，清洗效果良好、效率较高。控制装置，控制装置的任务是通过遥控盒或微机操作完成楼宇清洗机器人在壁面上的吸附、移动控制和清洗作业控制，主要包括遥控器或微机、控制器和安全装置三部分，采用电力线载波的有线通讯的方式，通过对传感器反馈信号的实时处理，对轮子进行粗调和微调，可以实现机器人在壁面上的路径规划、识别和协调功能。安全装置，能够在机器人突然掉电或发生意外从壁面脱落时起到保护作用，并可以承载电缆的重量，使机器人在壁面上作业时理论负载是恒定的，提高了机器人工作的高度。它主要包括单吸盘小车、导轨、机械吸盘固定钓钩、卷扬机和隐藏信号线的钢丝绳，必要时配有机械吸盘轨道。为了适应不同的楼顶状况，采用了单吸盘小车和机械吸盘轨道相结合的方式，利用重力可以自主调节钢丝绳和卷扬机滚筒的角度，减少钢丝绳和滑轮之间的摩擦，可以选择由地面人员通过遥控盒或微机控制钢丝绳的收/放，或由楼顶的工作人员负责，在清洗过程中钢丝绳要承受机器人本体的一部分重量，通过张力传感器自动调节，实现安全机构和机器人本体之间的协调控制。附图说明附图1是本技术所述的大楼环保清洗机器人的立体示意图；附图2是本技术所述的大楼环保清洗机器人的仰视图，可以清楚地看到传动和清洗部分的构造和连接方式；附图3是本技术所述的大楼环保清洗机器人的清洗过程的工作方式示意图以及相关部件的示意图；附图4是本技术所述的大楼环保清洗机器人的密封、清洗部分的剖视图。-->具体实施方案本技术所述的机器人开始工作的时候，首先通过高速旋转电机11驱动螺旋桨12产生一定的正压力，机器人本体被推到壁面上，通过吸盘(由负压腔14和密封圈组成)吸附在壁面上，负压是通过风机13和吸水风机9形成的，当负压不足时，螺旋桨将起到补偿负压的作用。交流伺服电机15通过减速器16驱动轮子17驱动机器人本体，在倾角传感器的作用下，同时对机器人本体有微调矫正的功能。同步电机3通过离合器2的配合驱动轮子1，对机器人本体起到补偿驱动，步进电机5通过减速器、转向梯形机构4作用在轮子1上实现转向和粗调矫正，角位移传感器7通过联轴器固定在梯形机构4上，进而控制步进电机5的旋转角度，这样角位移传感器7和电子倾角传感器的协调配合实现对机器人的路径规划。本技术所述的机器人在进行清洗时，参见附图1、2、4，异步电机10通过同步带轮40和同步带39作用在圆盘刷38上，四个圆盘刷分成旋转方向相反的两组，这样可以起到力的平衡作用。机器人清洗水的供给是通过位置和气路转换来实现的，转换机构在步进电机32通过减速器33作用在动盘23和静盘25上，其作用是实现负压和大气之间的转换。参见附图3，为了实现机器人全方位清洗，位置转换机构在步进电机8通过减速器和齿轮31作用在动盘29和静盘30上，实现对水箱28和18的水阀和气阀位置随着运动方向的转换，水箱里的清洗水是通过压差被压到吸盘里，进而喷到刷体上，清洗水的回收是通过吸水风机9和连接在进口的吸头来实现把吸盘里的水回收到水箱里。现有技术中公开的密封方式包括：机械密封、橡胶密封和柔性密封三种。本技术所述的机器人采用柔性密封气囊18(外面用摩擦系数小的材料19保护，参见附图4)和液体(水)密封相结合的新型密封方式，通过风机13产生负压，利用液体的流动性可以很好的补偿柔性密封的不足，在机器人的运动过程中，在柔性密封圈和壁面的接触部分，会形成一层水膜，这层水膜一方面起到密封的作用，另一方面起到润滑、减小摩擦的作用。因为气体受温度影响比较敏感，而液体并不敏感，这样由于负压柔性水密封圈里的水可以抑制气体的敏感度，也就是说气体受温度的影响会很小，再通过安全阀控制和调节气囊内空气的压力，这样可以保证吸盘和玻璃或瓷砖有很好的适应性，把摩擦系数很小的耐磨材料巧妙的包在气囊上，并且和壳体14的连接是很方便拆卸的，气囊和壳体连接起来便构成了一个负压柔性水密封机构。-->在柔性水密封机构里安装两组运动方向相反、对称、速度可调的圆盘刷，参见附图4，利用一台电机10通过齿轮40换向和同步带39可实现四个圆盘刷同步运动，解决了整体圆盘刷受力不平衡的问题，此种刷体和圆盘刷的结合实现了吸盘和刷之间零力矩，并且也不存在漏洗现象，这样圆盘刷和负压柔性水密封机构的结合，便构成了负柔性水密封清洗装置，参见附图4。无泵供水/废水回收装置，参见附图3，附图3中虚线22表示是气路，实线21表示的是水路，其具体的工作原理如下：机器人的大气/负压转换装置处于图(3.4)中(a)所示的状态时，由于动盘两个孔形成的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1、一种大楼环保清洗机器人，其特征在于：所述的机器人包括：(1)机器人本体，由负压吸附(风机)、螺旋桨和行走装置三部分组成；(2)清洗装置，由喷嘴、圆盘刷、收/刮水圈、废水回收机、清洗水箱、单向阀、电机、步进电机、减速器、驱动器、同步带、带轮、吸、排水管、液位传感器、大气/负压转换器和位置转换器组成；(3)控制装置，主要包括遥控器或微机、控制器和安全装置三部分；(4)安全装置，主要包括单吸盘小车、导轨、机械吸盘、卷扬机和隐藏信号线的钢丝绳；其中：所述的机器人的壳体14上设置一通过高速旋转电机11驱动螺旋桨12，壳体(负压腔)14和密封圈组成吸盘，交流伺服电机15通过减速器16驱动轮子17以驱动机器人本体并在倾角传感器的作用下对机器人本体进行微调矫正；同步电机3通过离合器2的配合驱动轮子1，对机器人本体起到补偿驱动，步进电机5通过减速器、转向梯形机构4作用在轮子1上实现转向和粗调矫正，角位移传感器7通过联轴器固定在梯形机构4上，进而控制步进电机5的旋转角度；异步电机10通过同步带轮40和同步带39作用在圆盘刷38上，四个圆盘刷分成旋转方向相反的两组；转换机构在步进电机32通过减速器33作用在动盘23和静盘25上实现负压和大气之间的转换；位置转换机构在步进电机8通过减速器和齿轮31作用在动盘29和静盘30上，实现对水箱28和18的水阀和气阀位置随着运动方向的转换；柔性密封气囊18和液体相结合形成密封。2、根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述的静盘25最上...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志明，
申请(专利权)人：吴志明，高华，
类型：实用新型
国别省市：