一種墻面清洗機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于機械制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，設(shè)及一種墻面清洗裝置，更具體地 說，設(shè)及一種墻面清洗機器人。
【背景技術(shù)】
[0002] 高樓隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展，變得越來越普遍。隨著樓層數(shù)量的增大，對于高樓墻 壁的清洗卻成為了一項繁重而危險工作。目前國內(nèi)外常采用升降平臺或者吊籃承載清洗人 員來完成對高樓墻壁的清洗。而此種清洗方法不僅效率低下，費用昂貴，而且安全系數(shù)低， 常有清潔人員墜落事故的發(fā)生。因此急需利用機器來替代人工進(jìn)行高樓墻面的清洗工作。
[0003] 目前對于高樓墻面清洗機器人已有相關(guān)研究。如對比文件1:授權(quán)公告號為CN 101513336B，申請日為2009年3月28日，公開了名稱為一種高層建筑清洗裝置的專利文件， 包括裝有發(fā)電機和計算機系統(tǒng)的機動車，機動車上設(shè)有由兩個可升降并前后移動的吊臂支 撐連接的清洗裝置，清洗裝置可隨吊臂與其之間所設(shè)的吊臂絞盤連接輸出的牽引鋼纜的牽 引伸縮而調(diào)整其位置，機動車上部還設(shè)與高壓水累連接的高壓水箱，高壓水箱上設(shè)有通過 水箱線軸調(diào)節(jié)輸出的、與清洗裝置連通的供水管;清洗裝置包括設(shè)有毛刷、噴水孔及刮板的 清洗框架，毛刷由電動機連接帶動旋轉(zhuǎn)，毛刷上部設(shè)噴水孔，噴水孔上部為刮板。該發(fā)明主 要依靠一刷二沖Ξ刮的物理方式清洗玻璃幕墻，結(jié)構(gòu)簡單，清洗過程安全省力，有效減少了 工人勞動強度，提高了工作效率，減少了清洗成本。但該發(fā)明在工作過程中，其與墻面的壓 力隨著裝置的下降而逐漸減小，從而使得清洗效果逐漸變差，尤其當(dāng)高樓達(dá)到一定高度后， 利用該裝置清洗時，低樓層的墻面因為正壓力過低而造成清洗效果過差，同時該裝置在意 外斷電時，不能緊急制動，從而造成裝置墜樓事故的發(fā)生事故。
[0004] 對比文件2:授權(quán)公告號為CN 1265756C，申請日為2004年7月29日，公開了名稱為 高樓玻璃幕墻清洗機系統(tǒng)的專利文件，包括樓頂安全裝置、清洗機本體、樓下便攜監(jiān)控裝置 及電氣控制裝置。清洗機本體在樓頂卷揚機的牽引作用下，依靠密封機構(gòu)，利用雙吸盤負(fù)壓 吸附機構(gòu)同時或交替吸附于玻璃壁面，并協(xié)調(diào)清洗機本體自身重力至上而下移動，同時在 其清洗機構(gòu)、水循環(huán)回收機構(gòu)、障礙檢測機構(gòu)、潔面機構(gòu)的配合下完成對玻璃壁面的清洗W 及跨越窗框類障礙等功能;樓頂安全裝置確保本體完成清洗和越障任務(wù)，并供給本體電源、 氣源和水源;樓下便攜監(jiān)控裝置W無線監(jiān)控方式發(fā)出動作指令，并通過無線視頻監(jiān)視器實 時監(jiān)視壁面清洗效果，由電氣控制裝置控制各執(zhí)行裝置完成整個清洗任務(wù)。該發(fā)明能夠很 好地實現(xiàn)避障，并且可W完成一系列的清洗任務(wù)。但該發(fā)明由于意外斷電時缺乏自我保護(hù) 機制，從而存在裝置墜樓的危險，進(jìn)而造成相關(guān)事故的發(fā)生。
[0005] 對比文件3:授權(quán)公告號為CN 101422344 B，申請日為2007年11月2日，公開了名稱 為一種外墻清洗機的拉繩裝置的專利文件，包括卷揚機、滑輪、升降纜繩、承重機架、滑道、 清洗機架、連接架、清洗配件、配重物、穩(wěn)固繩、支撐架、纜繩孔、拉繩、轉(zhuǎn)盤和有撐腳的小車， 穩(wěn)固繩和配重物相連接，配重物連接有支撐架，支撐架尾部下方連接有一滑輪，升降纜繩通 過滑輪一端與卷揚機相連接，另一端與承重機架相連接，支撐架連接有一拉繩，拉繩通過連 接架尾部的纜繩孔與轉(zhuǎn)盤相連接，轉(zhuǎn)盤安裝在有撐腳的小車上，連接架安裝在清洗機架右 側(cè)尾部，承重機架通過兩側(cè)腰部滑道和清洗機架相連接，清洗機架左側(cè)連接有清洗配件，回 拉繩一端與承重機架右側(cè)相連接，回拉繩另一端與清洗機架左側(cè)相連接，承重機架上設(shè)有 一電機，當(dāng)卷揚機拉動升降纜繩，帶動清洗機架上下移動，轉(zhuǎn)盤拉緊拉繩，將清洗機架緊貼 墻壁。該發(fā)明很好地解決了在清洗墻面時與墻面正壓力過低而導(dǎo)致清洗效果差的問題，但 由于裝置復(fù)雜，實施困難，尤其是在樓層較高或高樓處于繁華地帶時，則無法正常完成清洗 任務(wù)。
[0006] 綜上所述，目前的清洗機器人存在W下問題：（1)清洗機器人與墻面的壓力隨著裝 置的下降而逐漸減小，從而使得清洗效果逐漸變差，尤其當(dāng)高樓達(dá)到一定高度后，低樓層的 墻面因為正壓力過低而造成清洗效果過差；（2)清洗機器人在高空作業(yè)，在意外斷電時，缺 乏保護(hù)裝置，不能緊急制動，從而造成裝置墜樓事故的發(fā)生；（3)清洗機器人的清洗模式固 定，不能根據(jù)墻面具體的污損程度選擇不同的模式，W增加清洗效率，提高清洗效果，并降 低對墻面的損傷。
[0007] 對于上述問題，目前的清洗機器人并沒有解決，或者只解決了部分問題，因此急需 將上述問題全部解決，W提高清洗機器人的清洗效果和工作的安全性。 【實用新型內(nèi)容】
[000引1.實用新型要解決的技術(shù)問題
[0009] 針對現(xiàn)有墻面清洗機器人在清洗墻面時，因?qū)γ娴恼龎毫^小而導(dǎo)致清洗效果 差，W及隨著清洗機器人下降距離的增大，對墻面的正壓力逐步減小，而導(dǎo)致清洗不均勻， 不能根據(jù)具體墻面污損情況選擇合理的清洗方式，W及在意外斷電時，沒有合理的保護(hù)機 構(gòu)或保護(hù)機構(gòu)的安全系數(shù)過低，而導(dǎo)致清洗機器人墜樓事故的發(fā)生等問題，本實用新型提 供了一種墻面清洗機器人，通過在清洗端設(shè)置連桿吸附機構(gòu)，使得清洗刷對墻面壓力能夠 保持在較大的壓力范圍內(nèi)，并且不隨著機器人下降距離的增大而大幅變小，同時增加了轉(zhuǎn) 動限制保護(hù)機構(gòu)和多級增力保護(hù)機構(gòu)，利用兩套保護(hù)機構(gòu)，使得機器人在意外斷電時能夠 安全制動，防止事故的發(fā)生。
[0010] 2.技術(shù)方案
[0011] 為解決上述問題，本實用新型采用如下的技術(shù)方案。
[0012] -種墻面清洗機器人，包括升降控制端、清洗端，所述的升降控制端與清洗端通過 繩相連，所述的升降控制端由轉(zhuǎn)動限制保護(hù)機構(gòu)、多級增力保護(hù)機構(gòu)組成，
[0013] 所述的轉(zhuǎn)動限制保護(hù)機構(gòu)由升降端機架、升降用電機、電磁超越離合器、漉筒、繩 組成，所述的升降用電機固連在升降端機架上，其軸與漉筒相連，所述的電磁超越離合器的 外圈與升降端機架相連，電磁超越離合器的內(nèi)圈與漉筒軸相連，所述的電磁超越離合器在 斷電時內(nèi)外圈接合，通電時內(nèi)外圈分離，所述的繩繞于漉筒外圈，并且繩的末端與漉筒固 連，
[0014] 所述的多級增力保護(hù)機構(gòu)由偏屯、圓盤、杠桿、彈黃、電磁鐵、模形板組成，所述的繩 穿過偏屯、圓盤與模形板組成的間隙，所述的偏屯、圓盤較接于升降端機架上，并與杠桿的一 端相連，所述的杠桿較接于升降端機架上，并在末端分別與彈黃、電磁鐵的相連，所述的彈 黃與電磁鐵的底端固連于升降端機架，
[0015] 所述的清洗端由清洗端機架、導(dǎo)向環(huán)、吸盤、連桿、蝸輪蝸桿機構(gòu)、連桿用電機、導(dǎo) 管、氣動驅(qū)動箱、氣動用電機、清洗刷、減速器、清洗用電機、滾輪組成，所述的導(dǎo)向環(huán)、吸盤、 連桿、蝸輪蝸桿機構(gòu)、連桿用電機、導(dǎo)管、氣動驅(qū)動箱、氣動用電機組成連桿吸附機構(gòu)，
[0016] 所述的繩穿過導(dǎo)向環(huán)與清洗端機架相連，所述的導(dǎo)向環(huán)固連于吸盤上，所述的吸 盤的外殼與連桿相連，所述的連桿通過蝸輪蝸桿機構(gòu)與連桿用電機相連，所述的連桿用電 機固定在清洗端機架上，所述的吸盤的內(nèi)腔與導(dǎo)管相連，所述的導(dǎo)管的另一端連接在氣動 驅(qū)動箱上，所述的氣動驅(qū)動箱上設(shè)有氣動用電機，所述的連桿為多級伸縮連桿，通過內(nèi)部直 線電機控制其伸縮長度，
[0017] 所述的滾輪設(shè)置在清洗端機架上，所述的清洗刷通過軸承固定于清洗端機架上， 所述的減速器的輸出軸與清洗刷的軸相連，所述的減速器的輸入軸與清洗用電機的軸相 連。
[0018] 所述的偏屯、圓盤上與升降端機架、杠桿相較接的兩點距離為
其中G 為墻面清洗機器人的重力，F(xiàn)為電磁鐵的電磁力，Θ為模形板末端的角度，μ為繩與模形板之 間的摩擦系數(shù)，a為圓盤上與升降端機架的較接點到圓盤邊緣的最小距離，C為杠桿與升降 端機架的較接點到杠桿與圓盤較接點的距離，b為杠桿與升降端機架的較接點到杠桿與電 磁鐵連接點之間的距離。
[0019] 所述的減速器為擺線針輪減速器;所述的彈黃為拉彈黃;所述的連桿用電機為步 進(jìn)電機。
[0020] 3.有益效果
[0021 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型有W下顯著優(yōu)點：
[0022] (1)本實用新型通過設(shè)置連桿吸附機構(gòu)，使得清洗機器人在下降過程中，清洗刷對 墻面的壓力能夠保持在較大的數(shù)值范圍內(nèi)，并且不隨著機器人下降距離的增大而大幅變 小，從而提高了對墻面的清洗效果。
[0023] (2)本實用新型設(shè)計出了兩套安全保護(hù)機構(gòu)，能夠在斷電時完成對機器人的制動， 并且采用轉(zhuǎn)動限制保護(hù)機構(gòu)和多級增力保護(hù)機構(gòu)相結(jié)合的方式，組成雙重保護(hù)機構(gòu)，提高 了安全系數(shù)，使得在機器人意外斷電時能夠安全制動，避免了機器人墜樓事故的發(fā)生。
[0024] (3)本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，加工成本低，使用壽命長。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2為圖1中Π 工作時的受力分析圖；
[0027] 圖3為圖1中虹的結(jié)構(gòu)圖；
[0028] 圖4為圖1中IV的結(jié)構(gòu)圖；
[00巧]圖5為圖1中Π 的結(jié)構(gòu)圖。
[0030]附圖中：I-升降控制端，Π -清洗端，虹一轉(zhuǎn)動限制保護(hù)機構(gòu)，IV-多級增力保護(hù) 機構(gòu)，1-升降端機架，2-升降用電機，3-電磁超越離合器，4-漉筒，5-繩，6-偏屯、圓盤， 7-杠桿，8-彈黃，9-電磁鐵，10-模形板，11 一清洗端機架，12-導(dǎo)向環(huán)，13-吸盤，14 一 連桿，15-蝸輪蝸桿機構(gòu)，16-連桿用電機，17-導(dǎo)管，18-氣動驅(qū)動箱，19-氣動用電機， 20-清洗刷，21 -減速器，22-清洗用電機，23-轅輪，24-墻體。
【具體實施方式】
[0031 ] W下結(jié)合說明書附圖，對本實用新型作進(jìn)一步描述。
[0032] 如圖1、圖3、圖4、圖5所示，一種墻面清洗機器人，包括升降控制端I、清洗端Π ，所 述的