专利名称：基于真空吸附原理的壁面清洁机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及壁面清洁机器人，具体涉及一种基于真空吸附原理的壁面清洁机器人。
背景技术：
随着城市化进程的加快，建筑物逐渐高层化，为了美化城市环境，壁面多覆盖瓷砖和玻璃幕墙，有的还敷设铝塑板等。这些覆盖物常年裸露在外，需要进行许多维护工作以保持清洁，目前这类工作仍由清洗工人搭乘吊篮进行高空作业的方式来完成，然而这种清洁方式有很多弊端，比如工作人员的工作环境恶劣、安全难以保证、工作效率低等。针对此问题，市场上推出了一些相关产品以替代人工劳动，例如北京航空航天大学与北京铁路局合作研制的擦窗机器人，用于北京西客站玻璃顶棚的清洗，机器人每只脚或吸盘都由气缸的伸缩运动来实现吸、脱动作，该机器人的吸附和移动机构都比较复杂，若吸附和移动的任一·方发生问题都将影响全局，且机器人本体重达25Kg，移动速度慢、接线多、不易控制；上海科技大学研制的双足式爬壁机器人，与步行式两足机器人比较，结构较为简单，省略了膝关节，对诸多复杂的环境具有适应性，但由于腿长、重心高，在垂直壁面和天花板壁面步行时危险很大，与其它机器人相比，对安全性的要求更高。还有同类发明及实用新型，如申请号为201020595171，公开号为201861569U，所述的“一种多关节爬行高空清洁机器人”;申请号为200920002794公告号为201441336U，所述的“一种外墙清洗装置及外墙清洗机器人”，申请号为200910058652，公告号为101508114B，所述的“推压吸附式高空清洁机器人”等。现有产品大多体积庞大，灵活性差，驱动电机数量多，控制复杂，清洁效果也有待提高。
发明内容本实用新型为了解决现有的壁面清洁机器人存在的结构复杂、灵活性差、控制复杂等问题，进而提供了一种基于真空吸附原理的壁面清洁机器人。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于真空吸附原理的壁面机器人，所述壁面清洁机器人包括机体、动力机、爬行传动机构、转向传动机构、足部机构、清洗系统、及控制系统。所述机体，包括上机体、中间机体，下机体；所述清洗系统，位于机器下部，包括清洁箱，清洁滚子；所述动力机，包括爬行舵机、转向舵机和清洁动力电机，爬行舵机和转向舵机位于上机体上部，对称布置于上机体两侧，清洁动力电机位于清洁箱内；所述爬行传动机构，包括爬行动力输出齿轮，中心轴，中心轴齿轮，中心轴上、下曲柄，上、下连杆，上、下滑板，上、下滑板导槽，爬行动力输出齿轮固定于爬行舵机输出端，中心轴、中心轴齿轮位于上机体内部，爬行动力输出齿轮与中心轴齿轮相啮合，中心轴贯穿于上中下机体，中心轴中间固定中心轴齿轮，上下曲柄固定于中心轴上下端，上下曲柄分别连接上下连杆一端，上下连杆另一端分别连接上下滑板，上下滑板分别被上下滑板导槽约束，上下滑板导槽分别固定于上下箱体外侧正中央；所述转向传动机构包括转向动力输出齿轮、中间机体齿轮，转向动力机输出齿轮固定于转向舵机输出端，中间机体齿轮位于中间机体内，中间机体齿轮一端轮毂伸出，固定在下机体上；所述足部机构包括抬脚部分和吸附部分，所述抬脚部分包括上机体前、后连杆，下机体前、后连杆，四个连杆曲轴及四个摆动滑块，四个上吸盘导杆，四个下吸盘导杆及四个上导杆槽，四个下导杆槽。导杆位于导杆槽内，四个连杆曲轴分别连接于上、下滑板下侧前后两端，连杆与连杆曲轴通过摆动滑块相连，连杆曲轴两端分别连接一个吸盘导杆，吸盘导杆下部与吸盘配合；所述吸附部分包括四个下滑板吸盘，四个上滑板吸盘，若干根通气管，上、下电磁阀，真空泵，上下滑板吸盘分别通过通气管与上下电磁阀连接，电磁阀通过通气管与真空泵连接。所述的控制系统包括电路板箱，导线，遥控器，电路板箱位于上滑板导槽上端、爬行舵机和转向舵机中间，电路板箱通过导线分别与爬行舵机，转向舵机、清洁电机、上下电磁阀相连。本实用新型的有益效果是本实用新型具有结构简单、驱动少、转向灵活、电路简单等优点，更容易实现控制，而且具备了远程操作的功能。本实用新型通过引入转向传动机构，克服了以往同类产品转向动作复杂的缺陷，足部设计有抬脚部分，使得上下滑板的前后摆动转化为吸盘的上下起 动机构与吸附部分实现协调运动，使机器人易于控制、平稳爬行，并可跨越一定的间隙。整机主要为轻质材料制造，使得机器人小巧灵活，运动自如，另外清洁工具可根据使用条件自行选择安装，提高了机器人的差异适用性。
图I、图2是本实用新型的立体图。图3是本实用新型的局部示意图。图中1.上滑板 2.上滑板吸盘导杆 3.上滑板连杆曲轴 4.上滑板吸盘导杆槽 5.上滑板吸盘 6.下滑板吸盘导杆 7.下滑板连杆曲轴 8.下滑板吸盘导杆槽9.下滑板吸盘10.上机体11.中间机体12.清洁箱13.电路板箱14.爬行舵机15.上连杆16.上曲柄17.中间机体齿轮18.转向舵机19.转向动力输出齿轮21.爬行动力输出齿轮20.中心轴齿轮22.下滑板23.摆动滑块28.上机体连杆24.下机体连杆25.下连杆26.下曲柄29.清洁辊子30.下机体31.上滑板导槽32.下滑板导槽33.中心轴。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施方式进行进一步说明。本实施方式所述壁面清洁机器人包括机体、动力机、爬行传动机构、转向传动机构、足部机构、清洗系统、及控制系统。所述机体，包括上机体10、中间机体11，下机体30 ;上机体10、中间机体11、下机体30按上下顺序安装，是其它零件安装的母体；所述清洗系统，位于机器人的下部，包括清洁箱12、清洁辊子29，清洗辊子29安装在清洗箱12内，清洗箱12安装于下机体30的下端面；如图(I) (2)所示。所述动力机，包括爬行舵机14、转向舵机18和清洁动力电机，爬行舵机14和转向舵机18安装在上机体10的上端面，并对称布置，舵机输出轴伸入上机体内部，清洁动力电机与清洁棍子29相连接并安装在清洁箱内部；如图(3)所示。所述爬行传动机构，包括爬行动力输出齿轮21，中心轴33，中心轴齿轮20，上曲柄16，下曲柄26，上连杆15，下连杆25，上滑板1，下滑板22，上下滑板导槽。爬行动力输出齿轮21固定于爬行舵机14输出端，中心轴齿轮20位于上机体11内，爬行动力输出齿轮21与中心轴齿轮20相啮合，形成定轴轮系，爬行舵机14输出的动力通过爬行动力输出齿轮21和中心轴齿轮20，将动力传递给中心轴33，中心轴贯穿于上中下机体，中心轴中间固定中心轴齿轮20，中心轴上下端分别反对称固定上曲柄16、下曲柄26，上、下曲柄分别连接上连杆15、下连杆25 —端，上下连杆另一端分别连接上滑板I、下滑板22，上下滑板导槽31、32分别固定在上下箱体中央，上下滑板可分别在上下滑板导槽内滑动，上下曲柄，上下连杆和上下滑块组成曲柄滑块机构；所述转向传动机构包括转向动力输出齿轮19、中间机体齿轮17，转向动力输出齿轮19固定于转向舵机18输出端，中间机体齿轮17位于中间机体11内，中间机体齿轮17 一端轮毂伸出中间机体11，固定在下机体30上，转向动力输出齿轮19与中间机体齿轮17相啮合构成周转轮系；如图(3)所示。所述足部机构包括足部起伏机构和吸附机构，所述足部起伏机构包括上机体连杆28，下机体连杆24，两根上滑板连杆曲轴3，两根下滑板连杆曲轴7及四个摆动滑块23，四个上滑板吸盘导杆2及上滑板导杆槽4，四个下滑板吸盘导杆6及四个下滑板吸盘导杆槽8，四个滑板连杆曲轴3、7分别位于上下滑板下侧前后两端，上下机体连杆28、24与滑板连杆曲轴3、7通过摆动滑块23相连，构成正切机构，滑板连杆曲轴3、7两端分别连接一个吸盘导杆2、6，吸盘导杆位于滑板吸盘 导杆槽4、8内，滑板连杆曲轴两端分别与对应滑板吸盘导杆构成正弦机构；所述吸附部分包括四个下滑板吸盘9，四个上滑板吸盘6，若干根通气管，上、下电磁阀，真空泵，每四个滑板吸盘9或6构成一组通过通气管与电磁阀连接，电磁阀通过通气管与真空泵连接。所述的控制系统包括电路板箱2，遥控器，电路板箱2位于上滑板导槽31上端面中央，电路板箱2通过导线分别与爬行舵机14、转向舵机18、清洁电机、电磁阀相连接。综上所述，本实用新型的基于真空吸附原理的壁面清洁机器人结构简单、运动平稳灵活、驱动少、易于控制，可用于玻璃面、墙面、大曲率半径曲面等壁面的清洁工作，能满足大众的需求，推广应用性强。本发明中所述具体实施案例仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并非用来限定本本实用新型的实施范围。即凡依本本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。
权利要求1.一种基于真空吸附原理的壁面清洁机器人，所述壁面清洁机器人包括机体、动力机、爬行传动机构、转向传动机构、足部机构、清洗系统、及控制系统。其特征在于所述机体，包括上机体(10)、中间机体(11)、下机体(30)，上机体(10)、中间机体(11)、下机体(30)按上下顺序安装，是其它零件安装的母体；所述清洗系统，位于机器人的下部，包括清洁箱(12)、清洁辊子(29)，清洗辊子(29)安装在清洗箱(12)内，清洗箱(12)安装于下机体(30)的下端面；所述动力机，包括爬行舵机(14)、转向舵机(18)和清洁动力电机，爬行舵机(14)和转向舵机(18)安装在上机体(10)的上端面，并对称布置，舵机输出轴伸入上机体内部，清洁动力电机与清洁辊子(29)相连接并安装在清洁箱内部；所述爬行传动机构，包括爬行动力输出齿轮(21)、中心轴(33)、中心轴齿轮(20)、上曲柄(16)、下曲柄(26)、上连杆(15)、下连杆(25)、上滑板(I)、下滑板(22)、上下滑板导槽。爬行动力输出齿轮(21)固定于爬行舵机(14)输出端，中心轴齿轮(20)位于上机体(11)内，爬行动力输出齿轮(21)与中心轴齿轮(20)相啮合，形成定轴轮系，爬行舵机(14)输出的动力通过爬行动力输出齿轮(21)和中心轴齿轮(20)，将动力传递给中心轴(33)，中心轴贯穿于上中下机体，中心轴中间固定中心轴齿轮(20)，中心轴上下端分别反对称固定上曲柄(16)、下曲柄(26)，上、下曲柄分别连接上连杆(15)、下连杆(25) —端，上下连杆另一端分别连接上滑板(I)、下滑板(22)，上下滑板导槽(31)、(32)分别固定在上下箱体中央，上下滑板可分别在上下滑板导槽内滑动，上下曲柄，上下连杆和上下滑块组成曲柄滑块机构；所述转向传动机构包括转向动力输出齿轮(19)、中间机体齿轮(17)，转向动力输出齿轮(19)固定于转向舵机(18)输出端，中间机体齿轮(17)位于中间机体(11)内，中间机体齿轮(17) —端轮毂伸出中间机体(11)，固定在下机体(30)上，转向动力输出齿轮(19)与中间机体齿轮(17)相啮合构成周转轮系；所述足部机构包括足部起伏机构和吸附机构，所述足部起伏机构包括上机体连杆(28)，下机体连杆(24)，两根上滑板连杆曲轴(3)，两根下滑板连杆曲轴(7)及四个摆动滑块(23)，四个上滑板吸盘导杆(2)及上滑板导杆槽(4)，四个下滑板吸盘导杆(6)及四个下滑板吸盘导杆槽(8)，四个滑板连杆曲轴(3)、(7)分别位于上下滑板下侧前后两端，上下机体连杆(28)、(24)与滑板连杆曲轴(3)、(7)通过摆动滑块(23)相连，构成正切机构，滑板连杆曲轴(3)、(7)两端分别连接一个吸盘导杆(2)、(6)，吸盘导杆位于滑板吸盘导杆槽(4)、(8)内，滑板连杆曲轴两端分别与对应滑板吸盘导杆构成正弦机构；所述吸附部分包括四个下滑板吸盘(9)，四个上滑板吸盘(6)，若干根通气管，上、下电磁阀，真空泵，每四个滑板吸盘(9)或(6)构成一组通过通气管与电磁阀连接，电磁阀通过通气管与真空泵连接。所述的控制系统包括电路板箱(2)，遥控器，电路板箱(2)位于上滑板导槽(31)上端面中央，电路板箱(2)通过导线分别与爬行舵机(14)、转向舵机(18)、清洁电机、电磁阀相连接。
2.根据权利要求I所述的基于真空吸附原理的壁面清洁机器人，其特征在于所述爬行传动机构，包括爬行动力输出齿轮(21)、中心轴(33)、中心轴齿轮(20)、上曲柄(16)、下曲柄(26)、上连杆(15)、下连杆(25)、上滑板(I)、下滑板(22)、上下滑板导槽，爬行动力输出齿轮(21)固定于爬行舵机(14)输出端，中心轴齿轮(20)位于上机体(11)内，爬行动力输出齿轮(21)与中心轴齿轮(20)相啮合，形成定轴轮系；
3.根据权利要求I所述的基于真空吸附原理的壁面清洁机器人，其特征在于所述爬行舵机(14)输出的动力通过爬行动力输出齿轮(21)和中心轴齿轮(20)，将动力传递给中心轴(33)，中心轴贯穿于上中下机体，中心轴中间固定中心轴齿轮(20)，中心轴上下端分别反对称固定上曲柄(16)、下曲柄(26)，上、下曲柄分别连接上连杆(15)、下连杆(25) —端，上下连杆另一端分别连接上滑板(I)、下滑板(22)，上下滑板导槽(31)、(32)分别固定在上下箱体中央，上下滑板可分别在上下滑板导槽内滑动，上下曲柄，上下连杆和上下滑块组成曲柄滑块机构。
4.根据权利要求I所述的基于真空吸附原理的壁面清洁机器人，其特征在于所述转向传动机构包括转向动力输出齿轮(19)、中间机体齿轮(17)，转向动力输出齿轮(19)固定于转向舵机(18)输出端，中间机体齿轮(17)位于中间机体(11)内，中间机体齿轮(17) —端轮毂伸出中间机体(11)，固定在下机体(30)上，转向动力输出齿轮(19)与中间机体齿轮(17)相啮合构成周转轮系。
5.根据权利要求I所述的基于真空吸附原理的壁面清洁机器人，其特征在于所述足部机构包括足部起伏机构和吸附机构，所述足部起伏机构包括上机体连杆(28)，下机体连杆(24)，两根上滑板连杆曲轴(3)，两根下滑板连杆曲轴(7)及四个摆动滑块(23)，四个上滑板吸盘导杆(2)及上滑板导杆槽(4)，四个下滑板吸盘导杆(6)及四个下滑板吸盘导杆槽(8)，四个滑板连杆曲轴(3)、(7)分别位于上下滑板下侧前后两端，上下机体连杆(28)、(24)与滑板连杆曲轴(3)、(7)通过摆动滑块(23)相连，构成正切机构；滑板连杆曲轴(3)、(7)两端分别连接一个吸盘导杆(2)、(6)，吸盘导杆位于滑板吸盘导杆槽(4)、(8)内，滑板连杆曲轴两端分别与对应滑板吸盘导杆构成正弦机构。
专利摘要基于真空吸附原理的壁面机器人，它涉及一种壁面清洁机器人。本实用新型解决了现有壁面清洁机器人存在的结构复杂、灵活性差、控制繁复等问题。机器人的吸附功能由上、下两组吸盘实现，吸盘内的负压由真空泵产生，并经由电磁阀控制气体通断；爬行传动机构、转向传动机构通过单片机控制，与吸附部分协调运动，从而完美地实现了机器人的爬行与旋转运动，机器人的清洁功能由机体下部的清洁辊子实现。本实用新型结构简单、驱动少、转向灵活、电路简单，更易实现整机控制，且具备了远程操作功能，具有良好的应用前景。
文档编号B62D57/024GK202681848SQ20122016393
公开日2013年1月23日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者唐艳华, 王瑞朋, 刘浩, 邰利, 王高翔 申请人:燕山大学