CN104905738B - 一种往复式高空玻璃清洗机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种往复式高空玻璃清洗机器人，包括控制柜、气泵、水泵、悬吊升降设备和往复式清洗机构，所述控制柜安装在悬吊升降设备上，所述控制柜上连接有控制线，所述往复式清洗机构吊挂在悬吊升降设备的下方。本发明具有结构设计合理、自动化程度高和操控方便等优点，能替代人工清洗高空玻璃，以避免对工人造成损害，提高了安全性，并利用往复式运动的自动化设备，提高清洗效率，保证了清洗的质量，同时，负压回路管、供气管、水管、控制线随着往复式清洗机构同步的升降运动，以确保水、气和控制信号的同步供给。
Description
技术领域
本发明涉及高空玻璃清洗技术领域，具体涉及一种往复式高空玻璃清洗机器人。
背景技术
随着城市化进程的不断加快，高楼大厦也逐渐由城市中心向周边普及，逐步的提高了人们的生活水平。高楼大厦对于玻璃的使用较多，尤其是高空玻璃，使高楼大厦显得更加大气磅礴，外观优美。但随之而来的是高空玻璃的清洗问题，目前均是通过人工对高空玻璃进行清洗，即通过吊挂的方式，清洗工人由顶层向底层逐层的清洗，这种方式清洗效率较低，且危险性较高，尤其是大风天气，使得清洗工人悬吊不稳，极易引发安全事故，清洗工人的生命安全得不到保障。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的不足，本发明提出一种结构设计合理的、自动化程度高的、操控方便的，能替代人工清洗高空玻璃并极大提高清洗效率的装置，即一种往复式高空玻璃清洗机器人。
一种往复式高空玻璃清洗机器人，包括控制柜、气泵、水泵、悬吊升降设备和往复式清洗机构，所述控制柜安装在悬吊升降设备上，所述控制柜上连接有控制线，所述往复式清洗机构吊挂在悬吊升降设备的下方。本发明利用控制柜控制悬吊升降设备，从而实现往复式清洗机构上下移动，并利用往复式清洗机构实现对高空玻璃的清洗，即在高空玻璃局部区域清洗完毕后，可将往复式清洗机构吊送至下一个工作位置，这样即可取代传统的人工清洗，以避免对工人造成损害。
所述悬吊升降设备包括减速机、卷筒、悬吊架、吊绳、下转向轮和上转向轮，所述减速机与控制柜相连，所述卷筒架设在悬吊架的后侧，所述减速机与卷筒相连，所述下转向轮沿着悬吊架的中部下方的轴线方向上均匀分布，所述上转向轮沿着悬吊架的前侧上方的轴线方向均匀分布，所述卷筒的中部对称设有两个中隔板；所述吊绳的数量为两根，两根吊绳的后端分别卷绕在卷筒的两个中隔板之外的区域，两根吊绳的中部分别对应穿过下转向轮、上转向轮，两根吊绳的前端分别固定在往复式清洗机构上。本发明的悬吊升降设备，用于实现对往复式清洗机构的提升，即利用控制柜控制减速机工作，从而使吊绳在下转向轮、上转向轮、悬吊架的变向导向的作用下，带动往复式清洗机构上移、下移。
所述气泵上安装有负压回路管和供气管，所述负压回路管和供气管均与往复式清洗机构相连；
所述水泵上安装有水管，所述水管与往复式清洗机构相连；
所述负压回路管、供气管、水管、控制线合并成总输送管后的后部卷绕在卷筒的两个中隔板之间的区域内，所述总输送管的中部分别穿过下转向轮、上转向轮后与往复式清洗机构相连。这样设计的好处是：一方面实现了负压回路管、供气管、水管、控制线随着往复式清洗机构同步的升降运动，以确保负压回路管、供气管、水管、控制线的供给，另一方面能够避免出现绞线现象。
所述往复式清洗机构包括上横梁、下横梁、竖横梁、伸缩式吸附装置、横向移动清洗机构、纵向移动机构，所述两根吊绳前端对应安装在上横梁上以构成两个支点的悬吊，所述上横梁、下横梁、竖横梁相互拼接构成矩形框架结构，所述伸缩式吸附装置对应安装在矩形框架结构的四个拐角处，纵向移动机构安装在竖横梁上，所述横向移动清洗机构与纵向移动机构垂直连接。本发明可通过纵向移动机构带动横向移动清洗机构上下运动，从而改变了洗刷的位置。利用伸缩式吸附装置能够实现对整体的定位，以确保清洗处理的顺利进行。
所述伸缩式吸附装置包括轮座、橡胶轮、伸缩电机、齿轮箱、齿条轴和负压吸盘，所述轮座分别对应固定在矩形框架结构的四个拐角处，所述橡胶轮固定在轮座的后方，所述齿轮箱安装在轮座上，所述伸缩电机与齿轮箱相连，所述齿条轴与齿轮箱相啮合，所述齿条轴的轴线方向垂直于矩形框架结构所在平面，所述负压吸盘固定在齿条轴的后端，所述负压吸盘对应与总输送管中的负压回路管相连通，所述伸缩电机与总输送管中的控制线相连。橡胶轮用以防止本发明撞击在高空玻璃上，起到了良好的保护作用；当需要对本发明进行定位时，启动伸缩电机驱动齿轮箱工作，进而利用齿条轴与齿轮箱的啮合作用使齿条轴运动，直至负压吸盘抵触在高空玻璃表面后，伸缩电机制动，此时，负压吸盘开始形成负压，从而牢牢的吸附在高空玻璃上。
所述纵向移动机构包括纵移电机、传动轴和纵移装置，所述纵移装置的数量为两个，两个纵移装置分别对应安装在竖横梁上，两个纵移装置的下方通过传动轴相连，所述纵移电机固定在竖横梁上，所述纵移电机与传动轴相连，所述纵移电机与总输送管中的控制线相连。利用纵移电机驱动传动轴转动，从而使两个纵移装置同步的工作。
两个纵移装置均包括上同步带轮、竖向同步带、下同步带轮，所述上同步带轮、下同步带轮分别对应固定在竖横梁的上端、下端，所述竖向同步带绕包在上同步带轮、下同步带轮之间，所述下同步带轮与传动轴相连。当传动轴发生转动时，下同步带轮也会同步的发生转动，进而与上同步带轮相配合实现竖向同步带的运转，以实现纵向移动。
所述横向移动清洗机构包括横移电机、左同步带轮、右同步带轮、横向同步带、滑杆和清洗装置，所述滑杆水平架设在竖横梁之间，所述滑杆与竖横梁沿着竖横梁的长度方向滑动配合，所述滑杆的左端、右端分别对应与竖向同步带相连，所述左同步带轮、右同步带轮对应安装在滑杆的左端、右端，所述横移电机固定在滑杆的左端，且横移电机与左同步带轮相连，所述横向同步带绕包在左同步带轮、右同步带轮之间，所述清洗装置位于左同步带轮、右同步带轮之间，所述清洗装置与滑杆沿着滑杆的长度方向滑动配合，所述清洗装置与横向同步带相连，所述横移电机与总输送管中的控制线相连。本发明在进行清洗时，工作过程如下：横移电机驱动左同步带轮转动，进而在与右同步带轮的配合下实现横向同步带的转动，使得清洗装置左左右往复式的运动，即可实现对高空玻璃的清洗。
所述清洗装置包括驱动电机、回转轴、雾化喷头、滑座、旋转刷和风管，所述滑座与滑杆沿着滑杆的长度方向滑动配合，所述滑座与横向同步带相连，所述驱动电机安装在滑座上，所述回转轴与驱动电机相连，所述回转轴的轴线方向垂直于矩形框架结构所在平面，所述回转轴的中部垂直安装有竖连板，所述雾化喷头安装在回转轴的竖连板的中部，所述雾化喷头与总输送管中的水管相连，所述风管安装在回转轴的竖连板的上端，所述风管与总输送管中的供气管相连，这样利用风管即可快速的将高空玻璃表面的水吹干，以防止高空玻璃在清洗完毕后出现模糊的现象，所述旋转刷固定在回转轴的后端，所述驱动电机与总输送管中的控制线相连。当需要进行清洗时，外接的清洗液通过管路接入到雾化喷头上，从而形成喷雾以喷涂在高空玻璃表面，再利用旋转刷，快速回转，以将高空玻璃清洗干净。
本发明的有益效果是：本发明具有结构设计合理、自动化程度高和操控方便等优点，能替代人工清洗高空玻璃，以避免对工人造成损害，提高了安全性，并利用往复式运动的自动化设备，提高清洗效率，保证了清洗的质量，同时，负压回路管、供气管、水管、控制线随着往复式清洗机构同步的升降运动，以确保水、气和控制信号的同步供给。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的工作时的立体结构示意图；
图2为本发明的悬吊升降设备的立体结构示意图；
图3为本发明的往复式清洗机构的立体结构示意图；
图4为本发明的伸缩式吸附装置、纵向移动机构连接的立体结构示意图；
图5为本发明的横向移动清洗机构的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图5所示，一种往复式高空玻璃清洗机器人，包括控制柜32、气泵34、水泵35、悬吊升降设备和往复式清洗机构，所述控制柜32安装在悬吊升降设备上，所述控制柜32上连接有控制线32a，所述往复式清洗机构吊挂在悬吊升降设备的下方。本发明利用控制柜控制悬吊升降设备，从而实现往复式清洗机构上下移动，并利用往复式清洗机构实现对高空玻璃的清洗，即在高空玻璃局部区域清洗完毕后，可将往复式清洗机构吊送至下一个工作位置，这样即可取代传统的人工清洗，以避免对工人造成损害。
所述悬吊升降设备包括减速机4、卷筒5、悬吊架6、吊绳7、下转向轮8和上转向轮9，所述减速机4与控制柜32相连，所述卷筒5架设在悬吊架6的后侧，所述减速机4与卷筒5相连，所述下转向轮8沿着悬吊架6的中部下方的轴线方向上均匀分布，所述上转向轮9沿着悬吊架6的前侧上方的轴线方向均匀分布，所述卷筒5的中部对称设有两个中隔板5a；所述吊绳7的数量为两根，两根吊绳7的后端分别卷绕在卷筒5的两个中隔板5a之外的区域，两根吊绳7的中部分别对应穿过下转向轮8、上转向轮9，两根吊绳7的前端分别固定在往复式清洗机构上。本发明的悬吊升降设备，用于实现对往复式清洗机构的提升，即利用控制柜控制减速机工作，从而使吊绳在下转向轮、上转向轮、悬吊架的变向导向的作用下，带动往复式清洗机构上移、下移。
所述气泵34上安装有负压回路管34a和供气管34b，所述负压回路管34a和供气管34b均与往复式清洗机构相连；
所述水泵35上安装有水管35a，所述水管35a与往复式清洗机构相连；
所述负压回路管34a、供气管34b、水管35a、控制线32a合并成总输送管37后的后部卷绕在卷筒5的两个中隔板5a之间的区域内，所述总输送管37的中部分别穿过下转向轮8、上转向轮9后与往复式清洗机构相连。这样设计的好处是：一方面实现了负压回路管34a、供气管34b、水管35a、控制线32a随着往复式清洗机构同步的升降运动，以确保负压回路管34a、供气管34b、水管35a、控制线32a的供给，另一方面能够避免出现绞线现象。
所述往复式清洗机构包括上横梁10、下横梁22、竖横梁16、伸缩式吸附装置、横向移动清洗机构、纵向移动机构，所述两根吊绳7前端对应安装在上横梁10上以构成两个支点的悬吊，所述上横梁10、下横梁22、竖横梁16相互拼接构成矩形框架结构，所述伸缩式吸附装置对应安装在矩形框架结构的四个拐角处，纵向移动机构安装在竖横梁16上，所述横向移动清洗机构与纵向移动机构垂直连接。本发明可通过纵向移动机构带动横向移动清洗机构上下运动，从而改变了洗刷的位置。利用伸缩式吸附装置能够实现对整体的定位，以确保清洗处理的顺利进行。
所述伸缩式吸附装置包括轮座11、橡胶轮12、伸缩电机13、齿轮箱14、齿条轴15和负压吸盘16，所述轮座11分别对应固定在矩形框架结构的四个拐角处，所述橡胶轮12固定在轮座11的后方，所述齿轮箱14安装在轮座11上，所述伸缩电机13与齿轮箱14相连，所述齿条轴15与齿轮箱14相啮合，所述齿条轴15的轴线方向垂直于矩形框架结构所在平面，所述负压吸盘16固定在齿条轴15的后端，所述负压吸盘16对应与总输送管37中的负压回路管34a相连通，所述伸缩电机13与总输送管37中的控制线32a相连。橡胶轮用以防止本发明撞击在高空玻璃上，起到了良好的保护作用；当需要对本发明进行定位时，启动伸缩电机驱动齿轮箱工作，进而利用齿条轴与齿轮箱的啮合作用使齿条轴运动，直至负压吸盘抵触在高空玻璃表面后，伸缩电机制动，此时，负压吸盘开始形成负压，从而牢牢的吸附在高空玻璃上。
所述纵向移动机构包括纵移电机20、传动轴21和纵移装置，所述纵移装置的数量为两个，两个纵移装置分别对应安装在竖横梁16上，两个纵移装置的下方通过传动轴21相连，所述纵移电机20固定在竖横梁16上，所述纵移电机20与传动轴21相连，所述纵移电机20与总输送管37中的控制线32a相连。利用纵移电机驱动传动轴转动，从而使两个纵移装置同步的工作。
两个纵移装置均包括上同步带轮17、竖向同步带18、下同步带轮19，所述上同步带轮17、下同步带轮19分别对应固定在竖横梁16的上端、下端，所述竖向同步带18绕包在上同步带轮17、下同步带轮19之间，所述下同步带轮19与传动轴21相连。当传动轴发生转动时，下同步带轮也会同步的发生转动，进而与上同步带轮相配合实现竖向同步带的运转，以实现纵向移动。
所述横向移动清洗机构包括横移电机23、左同步带轮24、右同步带轮25、横向同步带26、滑杆27和清洗装置，所述滑杆27水平架设在竖横梁16之间，所述滑杆27与竖横梁16沿着竖横梁16的长度方向滑动配合，所述滑杆27的左端、右端分别对应与竖向同步带18相连，所述左同步带轮24、右同步带轮25对应安装在滑杆27的左端、右端，所述横移电机23固定在滑杆27的左端，且横移电机23与左同步带轮24相连，所述横向同步带26绕包在左同步带轮24、右同步带轮25之间，所述清洗装置位于左同步带轮24、右同步带轮25之间，所述清洗装置与滑杆27沿着滑杆27的长度方向滑动配合，所述清洗装置与横向同步带26相连，所述横移电机23与总输送管37中的控制线32a相连。本发明在进行清洗时，工作过程如下：横移电机驱动左同步带轮转动，进而在与右同步带轮的配合下实现横向同步带的转动，使得清洗装置左左右往复式的运动，即可实现对高空玻璃的清洗。
所述清洗装置包括驱动电机28、回转轴29、雾化喷头30、滑座33、旋转刷31和风管36，所述滑座33与滑杆27沿着滑杆27的长度方向滑动配合，所述滑座33与横向同步带26相连，所述驱动电机28安装在滑座33上，所述回转轴29与驱动电机28相连，所述回转轴29的轴线方向垂直于矩形框架结构所在平面，所述回转轴29的中部垂直安装有竖连板29a，所述雾化喷头30安装在回转轴29的竖连板29a的中部，所述雾化喷头30与总输送管37中的水管35a相连，所述风管36安装在回转轴29的竖连板29a的上端，所述风管36与总输送管37中的供气管34b相连，所述旋转刷31固定在回转轴29的后端，所述驱动电机28与总输送管37中的控制线32a相连。当需要进行清洗时，外接的清洗液通过管路接入到雾化喷头上，从而形成喷雾以喷涂在高空玻璃表面，再利用旋转刷，快速回转，以将高空玻璃清洗干净。
如图1所示，工作时，先将悬吊升降设备固定在建筑物1的顶部，摆放好气泵34、水泵35，同时使往复式清洗机构沿着高空玻璃竖直放下，即开始清洗顶层的高空玻璃，步骤如下：
启动伸缩电机13，驱动齿条轴15后移，以使负压吸盘16抵触在高空玻璃2表面后，利用负压吸盘16的负压作用以吸附在高空玻璃2上，这样整体就得到了定位，且自身的重量由两根吊绳7承担，接着启动横移电机23，驱动横向同步带26运动，进而带动清洗装置左右移动，同时，启动驱动电机28，驱使旋转刷31快速回转，并借助于雾化喷头30形成水雾喷洒在高空玻璃2的表面以实现对高空玻璃2的清洗，同时风管36对高空玻璃表面吹气，使高空玻璃表面的水快速变干，当清洗完横向移动清洗机构所在位置处的高空玻璃2后，启动纵移电机20，驱动竖向同步带18回转，使得横向移动清洗机构下降一个单位长度，该单位长度不超过旋转刷31的回转半径，此后，旋转刷31继续左右移动完成对该位置处的高空玻璃2的清洗，重复上述步骤，即可完成该负压吸盘16所吸附区域的高空玻璃的清洗；此后，负压吸盘16内注入空气以解除负压，同时伸缩电机13开始工作，驱动齿条轴15复位并同步的带动负压吸盘16复位，然后减速机4开始工作，释放两根吊绳7，这样往复式清洗机构即下移一个宽度，该宽度不超过负压吸盘16所吸附的矩形区域的宽度，并重复上述清洗操作步骤，以完成建筑物1上的高空玻璃2的清洗。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种往复式高空玻璃清洗机器人，包括控制柜(32)、气泵(34)、水泵(35)、悬吊升降设备和往复式清洗机构，所述控制柜(32)安装在悬吊升降设备上，所述控制柜(32)上连接有控制线(32a)，所述往复式清洗机构吊挂在悬吊升降设备的下方；
所述悬吊升降设备包括减速机(4)、卷筒(5)、悬吊架(6)、吊绳(7)、下转向轮(8)和上转向轮(9)，所述减速机(4)与控制柜(32)相连，所述卷筒(5)架设在悬吊架(6)的后侧，所述减速机(4)与卷筒(5)相连，所述下转向轮(8)沿着悬吊架(6)的中部下方的轴线方向上均匀分布，所述上转向轮(9)沿着悬吊架(6)的前侧上方的轴线方向均匀分布，其特征在于：
所述卷筒(5)的中部对称设有两个中隔板(5a)；
所述吊绳(7)的数量为两根，两根吊绳(7)的后端分别卷绕在卷筒(5)的两个中隔板(5a)之外的区域，两根吊绳(7)的中部分别对应穿过下转向轮(8)、上转向轮(9)，两根吊绳(7)的前端分别固定在往复式清洗机构上；
所述气泵(34)上安装有负压回路管(34a)和供气管(34b)，所述负压回路管(34a)和供气管(34b)均与往复式清洗机构相连；
所述水泵(35)上安装有水管(35a)，所述水管(35a)与往复式清洗机构相连；
所述负压回路管(34a)、供气管(34b)、水管(35a)、控制线(32a)合并成总输送管(37)后的后部卷绕在卷筒(5)的两个中隔板(5a)之间的区域内，所述总输送管(37)的中部分别穿过下转向轮(8)、上转向轮(9)后与往复式清洗机构相连；
所述往复式清洗机构包括上横梁(10)、下横梁(22)、竖横梁(16)、伸缩式吸附装置、横向移动清洗机构、纵向移动机构，所述两根吊绳(7)前端对应安装在上横梁(10)上以构成两个支点的悬吊，所述上横梁(10)、下横梁(22)、竖横梁(16)相互拼接构成矩形框架结构，所述伸缩式吸附装置对应安装在矩形框架结构的四个拐角处，纵向移动机构安装在竖横梁(16)上，所述横向移动清洗机构与纵向移动机构垂直连接。
2.根据权利要求1所述的一种往复式高空玻璃清洗机器人，其特征在于：所述伸缩式吸附装置包括轮座(11)、橡胶轮(12)、伸缩电机(13)、齿轮箱(14)、齿条轴(15)和负压吸盘(16)，所述轮座(11)分别对应固定在矩形框架结构的四个拐角处，所述橡胶轮(12)固定在轮座(11)的后方，所述齿轮箱(14)安装在轮座(11)上，所述伸缩电机(13)与齿轮箱(14)相连，所述齿条轴(15)与齿轮箱(14)相啮合，所述齿条轴(15)的轴线方向垂直于矩形框架结构所在平面，所述负压吸盘(16)固定在齿条轴(15)的后端，所述负压吸盘(16)对应与总输送管(37)中的负压回路管(34a)相连通，所述伸缩电机(13)与总输送管(37)中的控制线(32a)相连。
3.根据权利要求1所述的一种往复式高空玻璃清洗机器人，其特征在于：所述纵向移动机构包括纵移电机(20)、传动轴(21)和纵移装置，所述纵移装置的数量为两个，两个纵移装置分别对应安装在竖横梁(16)上，两个纵移装置的下方通过传动轴(21)相连，所述纵移电机(20)固定在竖横梁(16)上，所述纵移电机(20)与传动轴(21)相连，所述纵移电机(20)与总输送管(37)中的控制线(32a)相连；
两个纵移装置均包括上同步带轮(17)、竖向同步带(18)、下同步带轮(19)，所述上同步带轮(17)、下同步带轮(19)分别对应固定在竖横梁(16)的上端、下端，所述竖向同步带(18)绕包在上同步带轮(17)、下同步带轮(19)之间，所述下同步带轮(19)与传动轴(21)相连；
所述横向移动清洗机构包括横移电机(23)、左同步带轮(24)、右同步带轮(25)、横向同步带(26)、滑杆(27)和清洗装置，所述滑杆(27)水平架设在竖横梁(16)之间，所述滑杆(27)与竖横梁(16)沿着竖横梁(16)的长度方向滑动配合，所述滑杆(27)的左端、右端分别对应与竖向同步带(18)相连，所述左同步带轮(24)、右同步带轮(25)对应安装在滑杆(27)的左端、右端，所述横移电机(23)固定在滑杆(27)的左端，且横移电机(23)与左同步带轮(24)相连，所述横向同步带(26)绕包在左同步带轮(24)、右同步带轮(25)之间，所述清洗装置位于左同步带轮(24)、右同步带轮(25)之间，所述清洗装置与滑杆(27)沿着滑杆(27)的长度方向滑动配合，所述清洗装置与横向同步带(26)相连，所述横移电机(23)与总输送管(37)中的控制线(32a)相连。
4.根据权利要求3所述的一种往复式高空玻璃清洗机器人，其特征在于：所述清洗装置包括驱动电机(28)、回转轴(29)、雾化喷头(30)、滑座(33)、旋转刷(31)和风管(36)，所述滑座(33)与滑杆(27)沿着滑杆(27)的长度方向滑动配合，所述滑座(33)与横向同步带(26)相连，所述驱动电机(28)安装在滑座(33)上，所述回转轴(29)与驱动电机(28)相连，所述回转轴(29)的轴线方向垂直于矩形框架结构所在平面，所述回转轴(29)的中部垂直安装有竖连板(29a)，所述雾化喷头(30)安装在回转轴(29)的竖连板(29a)的中部，所述雾化喷头(30)与总输送管(37)中的水管(35a)相连，所述风管(36)安装在回转轴(29)的竖连板(29a)的上端，所述风管(36)与总输送管(37)中的供气管(34b)相连，所述旋转刷(31)固定在回转轴(29)的后端，所述驱动电机(28)与总输送管(37)中的控制线(32a)相连。
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