[发明专利]一种多吸盘式高空玻璃幕墙清洗机器人

说明书

本发明涉及一种多吸盘式高空玻璃幕墙清洗机器人，包括吸附‑移动系统、控制‑通讯系统、传感系统、五自由度清洁机械手与污水回收机构。控制‑通讯系统分别与吸附‑移动系统、传感系统、五自由度清洁机械手相连；五自由度清洁机械手与污水回收机构相连；吸附‑移动系统包括设滑台的框体；框体上设步进电机、气缸组及平台；框体底部设滑杆；滑台上有真空吸盘；真空吸盘与气缸组一一对应相连；滑台两边设同步带；同步带啮合同步轮；同步轮嵌套于滑杆；平台上设与气管组相连的微型真空泵、微型充气泵；气管组与气缸组相连；框体中部以及滑台上部设水箱；水箱上连有五自由度清洁机械手。本发明安全性高、壁面适应性和灵活性良好、作业效率高。

技术领域

本发明涉及清洗机器人技术领域，尤其涉及一种多吸盘式高空玻璃幕墙清洗机器人。

背景技术

随着城市的发展，建筑外墙逐渐采用玻璃幕墙，如机场、车站、博物馆、图书馆、体育馆、写字楼等建筑大都采用了大面积的玻璃幕墙。据统计，我国玻璃幕墙总量已愈5亿平方米，占全球总量的85%。玻璃幕墙总量增长迅速，造型越来越复杂，因此玻璃幕墙的清洗成为一个重要课题。

目前，城市建筑的幕墙清洗主要有两种方式：一种是靠升降平台或吊篮承载清洁工进行玻璃幕墙的清洗，虽简便易行，但劳动强度大，存在着很大的危险性；另一种是用安装在楼顶的轨道及吊索系统将擦窗机对准窗户进行自动擦洗。这种方式初次投资成本较高，而且要求在建筑物设计之初就要考虑擦窗系统，因而限制了其使用。因此急需一种能代替人而又有一定灵活性和适用性的自动机器来完成这项工作。

高空玻璃幕墙清洗机器人是一种能在垂直面上进行清洗作业的设备，它必须具备三个基本功能：吸附功能、移动功能与清洗功能。吸附功能通常有三种方式：真空吸附、磁吸附和推力吸附。移动功能通常有三种方式：足式移动、轮式移动和履带式移动。清洗功能通常由固定在清洗机器人本体上的清洗机构实现。

就吸附功能而言，真空吸附的幕墙清洗机器人吸附力由吸盘提供，稳定可靠，适应性强，但对壁面平整度要求较高；磁吸附的幕墙清洗机器人仅能用于金属壁面，适用性较差；推力吸附的幕墙清洗机器人依靠风扇产生的气流负压，可靠性差。

就移动功能而言，轮式和履带式具有移动速度快，运动平稳等特点，但跨越障碍能力差。足式移动虽移动较慢，但跨越障碍能力强，适应性较好。而幕墙清洗机器人在高空中作业比较缓慢，且清洗框架式玻璃幕墙时需要跨越窗框，故一般采用足式移动玻璃幕墙清洗机器人。

就清洗功能而言，固定在机器人清洗本体上的清洗机构相对于机器人不可调，难以适应复杂的壁面环境，灵活性差。

申请日为2010年9月21日，申请号为201020537859.3的专利文献涉及的“多腔负压吸附型爬壁机器人”，其技术方案为：包括负压发生装置和驱动部分，负压发生装置包括一个主负压发生装置和可拆装的多个辅助负压发生装置，负压发生装置腔体高度可调且在其内安装有带风扇的交流电动机，在负压发生装置的底部安装弹性密封垫，在弹性密封垫上加装滚珠。这样的设计，其吸附力大小受墙壁表面影响比较小，可以在多种墙体表面完成吸附动作。但是其重量大，结构复杂，可靠性差，容易从壁面脱落。

申请日为2014年5月15日，申请号为201410204990.0的专利文献涉及的“履带吸盘式爬壁机器人”，其技术方案为：机器人共有16 组吸盘，吸盘均匀固定在履带上，在爬壁机器人工作的过程中吸盘随履带进行移动，将吸盘的真空吸附方式和履带式移动方式相结合，履带通过齿条分别与主动轮和从动轮进行啮合衔接，使机人能够平稳快速地在壁面上移动。这种机器人的运行稳定性和工作效率较高，但是无法跨越窗框，且转弯困难。

概括起来，目前玻璃幕墙清洗机器人主要面临以下几个技术难点：

1.吸附及密封技术：面对复杂的壁面环境，要求吸附机构必须要产生一定的吸附力，并能够维持之，使机器人安全可靠地吸附在工作壁面上。