[发明专利]一种双吸盘连杆式壁面清洁机器人

摘要

本发明提供了一种双吸盘连杆式壁面清洁机器人，属于特种机器人领域。其特征包括:吸附装置、行走越障装置、动力装置、控制装置、清洁装置和安全装置。吸附装置由真空泵、真空腔和吸盘组成；行走越障装置由吸盘与四连杆机构组成；动力由步进电机和舵机提供；控制装置包括单片机、压力传感器、角度传感器和红外传感器；清洁装置由清洁箱、清洁布和节流阀等组成。该清洁机器人通过吸盘使其整体吸附在壁面上，并通过吸盘交替吸附，配合四连杆的转动，实现机器人的前进擦拭和越障。本壁面清洁机器人可在高楼外壁（瓷砖、玻璃幕墙或敷设铝塑板结构）进行安全高效的清洁作业，具有吸附力稳定、越障能力强、擦拭效率高、抗风载荷能力强、重量轻、结构简单和控制方便等。

主权项

一种双吸盘连杆式壁面清洁机器人，机械本体由两个吸盘（11），包括上端盖（5）和下端盖（9），真空泵（4），四连杆机构（2）,两个步进电机（10）及步进电机减速器（8），舵机支架（3），三个舵机（14）及舵机减速器（1），清洁箱（13）、节流阀（7）、圆形外壳（12）、编码器（6）和安全绳索（15）组成；吸附力主要靠两个安装在上端盖（5）处的真空泵（4）提供，通过真空泵使吸盘（11）内形成负压，依靠摩擦力将机器人吸附于壁面上；四连杆（2）通过铰链与两端的三个舵机（14）分别连接在一起，其中舵机安装在固定在上端盖（9）上的舵机支架（3）上，以上部分构成机器人的行走机构；工作初始状态时，通过调节真空泵（4）使两端的吸盘(11)均吸附在壁面上，此时两圆形外壳（12）距离处于最短状态，清洁工作开始时，保持首端的吸盘（11）固定在壁面上，通过调节真空泵（4）将尾端吸盘(11)的吸力减小，使吸盘以较小压力贴在壁面上，此时通过步进电机(10)和步进电机减速器（8）控制首端的吸盘（11）沿固定轨迹小幅度往复摆动，同时通过舵机（14）使舵机减速器（1）控制四连杆转动，增大两箱体之间距离，使尾端吸盘实现螺旋式前进，该过程中步进电机驱动尾端吸盘转动，带动其下面的清洁布（15）进行螺旋式清洁；当两圆形外壳距离达到最长时，通过调节真空泵，使尾端的吸盘吸附在壁面上，然后通过调节真空泵将首端吸盘处的吸力减小，使首端吸盘以较小压力贴在壁面上，此时控制首端的吸盘在固定位置小幅度往复摆动，同时控制四连杆不断缩短，使首端吸盘实现螺旋式前进，该过程中步进电机驱动首端吸盘转动，使其下面的清洁布进行螺旋式清洁，直到运动至两圆形外壳距离最短，通过调节真空泵，使首端的吸盘也固定在壁面上，与初始工作状态一致；然后重复上述过程，对壁面进行清洁；当通过红外传感器检测到框架障碍时，尾端的真空泵逐渐停止工作，压力减小，另一侧舵机带动连杆向上转动，把首端的吸盘通过行走机构抬到指定高度（可根据障碍高度估定），使其大于最高的障碍物高度，此时尾端吸盘处的步进电机转动，使机器人逆时针转动180°，越过障碍物，舵机带动连杆逐渐向下转动，使首端的吸盘落至接触到壁面，真空泵开始工作，使首端的吸盘吸附在障碍的另一侧；此时，采用同样的原理，使尾端的吸盘越过障碍，在此回到初始工作状态，然后进行越障后的清洁；当通过红外传感器检测到楼宇边界障碍时，调整过程与上述类似，只是此时机器人先固定尾端，逆时针旋转90°，再固定首端，逆时针旋转90°，在此转到下一行，回到初始工作状态，然后进行越障转弯后的清洁工作。