[发明专利]履带吸盘式壁面清洁机器人

说明书

技术领域

本发明属于特种机器人应用领域，具体涉及一种履带吸盘式壁面清洁机器人。

背景技术

目前有很多关于壁面清洗机器人的研究和已经发表的论文，国内外使用的较多的是吊缆式的高空玻璃清洁机器人。虽然在清洁高空玻璃方面这种机器人可以代替人工，减少伤亡事故的发生率，效率也有一定的提高，但是这类清洁机器人无法摆脱吊缆的控制，不具有智能识别和清洗的功能，而且造价昂贵。对于足式爬壁机器人的低使用效率及所能承载的整体重量也是很难克服的一大难关，这对于足式的机械机构强度要求较高。

北京航空航天大学与金讯公司合作，自1996年来开发研究，得到目前来说整体水平与国外具有同步领先地位的“蓝天洁士”玻璃清洗机器人。“蓝天洁士”的三个开发系列主要针对于中低层、中高层、高层、超高层、斜面、小角度倾斜铅垂平面、小角度转折平面等不同的清洁环境。“蓝天洁士”的成功标志着我国清洁机器人的水平已经开始进入新纪元。

目前开发出的“蓝天洁士”系列的玻璃清清洗机器人，由于此机器人采用吊缆式，虽然可以在很多环境下进行作业，但是功耗量是不可忽视的，但是吊缆式的机器人需要工作人员不间断的操作，另外，还需要在建筑物顶铺设机器人在清洁过程中行进时需要的轨道。我们看到了“蓝天”系列跨时代的创新优点，不过也不可忽略这些它的不足。

为玻璃清洗机器人能够具有更好的适应性能力和清洁能力，我们致力于设计和开发一种履带吸盘式的壁面自动清洗机器人。此机器人可以摆脱吊缆的束缚，即采用无缆式控制，而且具有一定的越障和自动识别功能，能在低功耗的情况下，达到我们需要的工作量。壁面自动清洗机器人适用于玻璃幕墙以及瓷砖等壁面，靠真空吸盘的吸附能力以及履带的行进能力可以快速的作业。不仅避免了使用传统人工清洗时很多清洗效率低、资源浪费和事故频发等现象，也避免了吊缆式机器人无法摆脱人工操作、需要预设轨道等不足之处，而且具有体积小、适合多种材料壁面、低功耗、效率高等特色。

发明内容

本发明的内容在于设计和实现履带吸盘式壁面清洁机器人。

该发明中的履带吸盘式壁面清洁机器人为一种可以实现在玻璃幕墙、瓷砖外墙等垂直表面上行进并进行清洗工作的小型机器人。该机器人依靠装有吸盘的履带行进，履带吸盘具有吸气与放气的功能，并同时与真空泵联接，经过真空泵的工作对吸盘内部抽气形成局部真空以产生负压，从而使吸盘可以吸附在给出的垂直表面上。真空泵与吸盘之间的吸气过程通过安装在同步轮处的凸轮机构完成，凸轮机构具有吸气结构，当每个需要吸气的吸盘经过凸轮机构底部时，凸轮机构的凸轮推动安装在凸轮下部的气嘴插入吸盘进行吸气。吸盘与履带固联，履带行进中已经吸附的吸盘与垂直表面之间是相对静止的，而吸盘往复的吸气与放气，同时在主驱动电机的驱动下，驱动轮旋转，履带工作，机器人车体也随着履带行进。安装在履带上的吸盘采用经特殊设计的自带气阀式结构，可通过安装在吸盘上的杠杆放气，杠杆处于被压状态时，气阀结构开放，吸盘内部与大气相通，完成放气过程，吸盘不在吸附于锤子表面上；反之，则是保持气阀结构关闭，吸盘内部与大气隔绝，吸盘处于吸附状态。触发吸盘杠杆装置主要有两种方式，一种是机器人在前行过程中，安装在机器人车体底盘驱动轮位置处的凸起结构可以在吸盘运动到此位置时挤压杠杆，另一种是机器人在转向过程中，安装在机器人底盘两条履带旁边的杠杆触发装置，此杠杆触发装置可以只在转向过程中才会参与工作，可以同时触发所有已经吸附的履带吸盘上的杠杆装置，完成这些吸盘的同时放气。机器人底盘中部设有转向吸盘，通过电机控制滚珠丝杠的运转，能够使机器人车体围绕转向吸盘轴线旋转以实现转向。机器人车体前端设有超声探测与反馈装置，该装置设置有安全探测距离，为机器人车身对角线的半长度，从而可以保证机器人在行进中能适时测障与避障。机器人车体上装有雾状喷淋装置、滚筒刷洗装置和刮板刮洗装置，能够在机器人行进时进行墙面的清洗工作。通过机器人系统功能、机械结构、运动机构、电子电路、传感探测和程序控制等多技术和多学科的融合，使该机器人能实现在玻璃幕墙、瓷砖外墙等垂直表面上的可靠行进和高效清洗功能。