[發明專利]拓撲三維懸掛結構幕墻清潔機器人系統及運動控制方法

有效

• 申請號: 201810516897.1
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108643599B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 游彬;程林;溫翾;舒全回;黃發良;陳道名
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: E04G23/00
• 分類號: E04G23/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開拓撲三維懸掛結構幕墻清潔機器人系統及運動控制方法。本發明通過采用左右牽引器來帶動清潔執行器在墻體表面運動，同時清潔執行器所屬的水平軸向推動清潔部件接觸墻體表面，清潔部件清潔玻璃幕墻，實現了區別于傳統情境方式的自動化大范圍幕墻清潔工作，特別適用于高層玻璃幕墻的清潔工作，對工作人員以及建筑幕墻都具有極高的安全性。

技術領域

本發明屬于特種機器人清潔應用領域，具體涉及一種平面拓撲三維懸掛結構幕墻清潔機器人系統及運動控制方法。

背景技術

繩索驅動的并聯臂機器人具有工作空間大、慣性小、結構簡單、拆裝容易及有效載荷與自重比高的特點設計適合幕墻清潔系統的結構，使用拓撲三維懸掛運動系統優化改進原有二維系統的在實際應用中的不足。使其在繼承了上述特點的情況下有效的利用運動器的重力效應，實現三維運動系統。

目前各種清潔機器人的研究，均是應用于低層家居玻璃清潔機器人，應用于大型幕墻玻璃清潔的機器人較少，在工業及商業應用領域，對于高樓幕墻玻璃的清潔，通常是采用抹布進行擦洗，對于窗戶的外表面通常雇傭清洗公司的“蜘蛛人”進行清洗工作。尤其是樓層較高的商業大廈，使用上述方法擦洗玻璃外表面是比較危險的，而且效率不高，耗時耗力。

中國專利(CN204071933U)公開的一種擦窗機器人，基于磁鐵相吸原理在玻璃上吸附。此擦窗玻璃機器人上的吸附器位于機體靠近玻璃一側，吸附器包括電磁鐵，待清潔的玻璃另一側有永磁鐵，所述永磁鐵與所述電磁鐵以相對應的極性相反的方式放置。由多個履帶組成的運動器用于帶動擦窗機器人在玻璃上運動。該機器人在工作過程中，磁鐵不能被移走，機器人在清潔過程中不可跨越障礙，且同時只能擦拭單個區域玻璃，應用場景較小不能滿足幕墻玻璃清潔，另一方面，其擦拭及運動依賴于與玻璃的摩擦力，對玻璃的作用力較大會影響到玻璃的結構。

中國專利(CN102013000170787)公開一種二維懸掛式高樓外墻清潔機器人，涉及一種高樓外墻清潔裝置，包括清洗機構、兩個升降機構、控制系統和機架，清洗機構包括一個由動力裝置驅動的清洗盤，清洗盤設置在機架的一側，升降機構包括驅動裝置、傳動裝置和卷筒，驅動裝置通過傳動裝置與卷筒的轉軸相連，卷筒上纏繞有吊繩，兩個卷筒設置在靠近清洗盤的機架一端，兩個卷筒的位置高于整個清潔機器人重心所在的位置，并且兩個卷筒所在的機架一端遠離整個清潔機器人重心所在的一端，控制系統通過遙控器控制動力裝置和驅動裝置的運轉。該機器人在工作過程中，需緊貼幕墻表面，只能清潔平面幕墻不能跨越幕墻表面的結構障礙，使用場景有限。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提出了一種平面拓撲三維懸掛結構幕墻清潔機器人系統，通過采用左右牽引器來帶動清潔執行器在墻體表面運動，同時清潔執行器所屬的水平軸向推動清潔部件接觸墻體表面，清潔部件清潔玻璃幕墻，實現了區別于傳統情境方式的自動化大范圍幕墻清潔工作，特別適用于高層玻璃幕墻的清潔工作，對工作人員以及建筑幕墻都具有極高的安全性。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明拓撲三維懸掛結構幕墻清潔機器人系統，包括左牽引器、右牽引器、清潔執行器、人機中央控制器；所述左右牽引器均包括第一無線信號收發裝置、繩索牽引裝置、牽引器控制器；所述清潔執行器包括清潔執行器本體及其第二無線信號收發裝置、電源、距離測量裝置、執行器控制器；人機中央控制器包括人機中央控制器本體以及第三無線收發裝置、主控模塊；主控模塊的一個信號輸出端通過第三無線收發裝置、第一無線信號收發裝置與牽引器控制器的信號接收端信號連接，主控模塊的另一個信號輸出端通過第三無線收發裝置、第二無線信號收發裝置與執行器控制器的信號接收端信號連接；牽引器控制器控制繩索牽引裝置中消差編碼器、電機及電機驅動器；電源為第二無線信號收發裝置、距離測量裝置、執行器控制器供電，執行器控制器接收距離測量裝置的反饋信息，并控制推桿電機。

所述的左牽引器與右牽引器分別通過繩索與清潔執行器連接；