[發明專利]履帶吸盤式壁面清潔機器人

無效

• 申請號: 201210114808.3
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN102631173A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 韓寶玲;羅慶生;劉成;王帥;范皓
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: A47L11/38
• 分類號: A47L11/38;A47L11/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于特種機器人應用領域，具體涉及一種履帶吸盤式壁面清潔機器人。

背景技術

目前有很多關于壁面清洗機器人的研究和已經發表的論文，國內外使用的較多的是吊纜式的高空玻璃清潔機器人。雖然在清潔高空玻璃方面這種機器人可以代替人工，減少傷亡事故的發生率，效率也有一定的提高，但是這類清潔機器人無法擺脫吊纜的控制，不具有智能識別和清洗的功能，而且造價昂貴。對于足式爬壁機器人的低使用效率及所能承載的整體重量也是很難克服的一大難關，這對于足式的機械機構強度要求較高。

北京航空航天大學與金訊公司合作，自1996年來開發研究，得到目前來說整體水平與國外具有同步領先地位的“藍天潔士”玻璃清洗機器人。“藍天潔士”的三個開發系列主要針對于中低層、中高層、高層、超高層、斜面、小角度傾斜鉛垂平面、小角度轉折平面等不同的清潔環境。“藍天潔士”的成功標志著我國清潔機器人的水平已經開始進入新紀元。

目前開發出的“藍天潔士”系列的玻璃清清洗機器人，由于此機器人采用吊纜式，雖然可以在很多環境下進行作業，但是功耗量是不可忽視的，但是吊纜式的機器人需要工作人員不間斷的操作，另外，還需要在建筑物頂鋪設機器人在清潔過程中行進時需要的軌道。我們看到了“藍天”系列跨時代的創新優點，不過也不可忽略這些它的不足。

為玻璃清洗機器人能夠具有更好的適應性能力和清潔能力，我們致力于設計和開發一種履帶吸盤式的壁面自動清洗機器人。此機器人可以擺脫吊纜的束縛，即采用無纜式控制，而且具有一定的越障和自動識別功能，能在低功耗的情況下，達到我們需要的工作量。壁面自動清洗機器人適用于玻璃幕墻以及瓷磚等壁面，靠真空吸盤的吸附能力以及履帶的行進能力可以快速的作業。不僅避免了使用傳統人工清洗時很多清洗效率低、資源浪費和事故頻發等現象，也避免了吊纜式機器人無法擺脫人工操作、需要預設軌道等不足之處，而且具有體積小、適合多種材料壁面、低功耗、效率高等特色。

發明內容

本發明的內容在于設計和實現履帶吸盤式壁面清潔機器人。

該發明中的履帶吸盤式壁面清潔機器人為一種可以實現在玻璃幕墻、瓷磚外墻等垂直表面上行進并進行清洗工作的小型機器人。該機器人依靠裝有吸盤的履帶行進，履帶吸盤具有吸氣與放氣的功能，并同時與真空泵聯接，經過真空泵的工作對吸盤內部抽氣形成局部真空以產生負壓，從而使吸盤可以吸附在給出的垂直表面上。真空泵與吸盤之間的吸氣過程通過安裝在同步輪處的凸輪機構完成，凸輪機構具有吸氣結構，當每個需要吸氣的吸盤經過凸輪機構底部時，凸輪機構的凸輪推動安裝在凸輪下部的氣嘴插入吸盤進行吸氣。吸盤與履帶固聯，履帶行進中已經吸附的吸盤與垂直表面之間是相對靜止的，而吸盤往復的吸氣與放氣，同時在主驅動電機的驅動下，驅動輪旋轉，履帶工作，機器人車體也隨著履帶行進。安裝在履帶上的吸盤采用經特殊設計的自帶氣閥式結構，可通過安裝在吸盤上的杠桿放氣，杠桿處于被壓狀態時，氣閥結構開放，吸盤內部與大氣相通，完成放氣過程，吸盤不在吸附于錘子表面上；反之，則是保持氣閥結構關閉，吸盤內部與大氣隔絕，吸盤處于吸附狀態。觸發吸盤杠桿裝置主要有兩種方式，一種是機器人在前行過程中，安裝在機器人車體底盤驅動輪位置處的凸起結構可以在吸盤運動到此位置時擠壓杠桿，另一種是機器人在轉向過程中，安裝在機器人底盤兩條履帶旁邊的杠桿觸發裝置，此杠桿觸發裝置可以只在轉向過程中才會參與工作，可以同時觸發所有已經吸附的履帶吸盤上的杠桿裝置，完成這些吸盤的同時放氣。機器人底盤中部設有轉向吸盤，通過電機控制滾珠絲杠的運轉，能夠使機器人車體圍繞轉向吸盤軸線旋轉以實現轉向。機器人車體前端設有超聲探測與反饋裝置，該裝置設置有安全探測距離，為機器人車身對角線的半長度，從而可以保證機器人在行進中能適時測障與避障。機器人車體上裝有霧狀噴淋裝置、滾筒刷洗裝置和刮板刮洗裝置，能夠在機器人行進時進行墻面的清洗工作。通過機器人系統功能、機械結構、運動機構、電子電路、傳感探測和程序控制等多技術和多學科的融合，使該機器人能實現在玻璃幕墻、瓷磚外墻等垂直表面上的可靠行進和高效清洗功能。