專利名稱：一種遙控式爬壁清潔機器人的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及清潔裝置，尤其是涉及一種遙控式爬壁清潔機器人。
背景技術：
隨著近幾年來城市化進程的不斷加快，城市大規(guī)模基礎項目改造的不斷開 展，高層建筑日趨增多，如何高效、安全地進行高樓玻璃幕墻或瓷磚墻面清潔 作業(yè)的問題逐漸被人們提上日程。高樓玻璃幕墻清洗是一項量大面廣的作業(yè)， 目前國內外基本上還停留在人工清洗階段。這種作業(yè)方式不僅效率低，而且存 在著很大的安全隱患。雖然也存在擦墻功能的機器人，但大多因為體積龐大、 成本高等因素而無法推廣使用。 發(fā)明內容
為了解決目前高樓玻璃幕墻人工清洗存在的安全性和效率低的問題，本實用 新型的目的在于提供一遙控式爬壁清潔機器人，能通過無線遙控控制其在墻面 上爬行、轉向、自動擦洗及智能越障。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是
動力電機固定在主體板上，固定在動力電機軸上的后小錐齒輪與裝在后輪 軸上的后大錐齒輪嚙合，后輪軸上還固定有第二同步帶輪，通過同步帶與裝在 同步帶輪軸上的第一同步帶輪相連，固定在同步帶輪軸上的中心大錐齒輪與中 心軸上的中心小錐齒輪嚙合，固定在中心軸上的中心帶輪，通過傳動帶分別與 前帶輪、后帶輪相連，前帶輪固定在前清潔盤軸的一端，前清潔盤軸的另一端 向外依次固有前清潔盤和前清潔刷，后帶輪固定在后清潔盤軸的一端，后清潔 盤軸的另一端向外依次固有后清潔盤和后清潔刷，與第一、第二微型真空泵組 成的第一、第二提起機構的提起平臺分別與前、后吸盤相連，轉向電機固定在 主體板上，固定在轉向電機軸上的小齒輪與扇形換向齒輪嚙合，扇形換向齒輪 中心孔套在主體板的一凸起上，扇形換向齒輪前端通槽套在連桿的中間凸起上， 連桿的左右兩孔套在車輪換向軸的前端突起上，車輪換向軸的中間凸起插入主 體板前端邊緣左右兩孔，兩個前輪分別固定在左右車輪換向軸上，第一軸承對 固定下板的一端與第一軸承固定上板之間安裝前帶輪，第一軸承對固定下板固 定在與第三微型真空泵組成的第三提起機構的提起平臺上，第一軸承對固定下 板的下凸起插入主體板前端一孔中，與第三微型真空泵組成的第三提起機構固
定在主體板上，導向桶固定在主體板的另一端，第二軸承對固定下板的一端突 起插入導向桶內，另一端與第二軸承對固定上板之間安裝后帶輪，第二軸承對 固定下板固定在與第四微型真空泵組成的第四提起機構的提起平臺上，.與第四 微型真空泵組成的第四提起機構固定在主體板上，中心小錐齒輪固定在中心軸
軸端，兩塊第三軸承對固定板間每隔120。周定一上立柱，第三軸承對固定板與 主體板間每隔120°固定一下立柱，第三軸承對固定板上固定有第三、第四微型 真空泵和4根接近開關支撐桿，這4根接近開關支撐桿前端各固定有1個接近 開關，分別為第一接近開關，第二接近開關，第三接近開關，第四接近開關， 并保證這四個接近開關的位置分別位于前清潔盤、前吸盤、后吸盤、后清潔盤 的前方水平距離1-2厘米，后輪固定在后輪軸兩端，后輪軸通過軸承裝配于固定 在主體板的軸承座上，前吸盤桿和后吸盤桿分別插在主體板前后兩孔中，第一 微型真空泵和第二微型真空泵固定在主體板上。
所述的四個提起機構中，微型真空泵出氣孔與電磁換向閥的進氣孔相連， 電磁換向閥一個氣孔與氣缸的無桿腔相連，另一個氣孔與氣缸的有桿腔相連， 提起平臺固定在活塞桿上，四個提起平臺分別與前吸盤、后吸盤、第一軸承對 固定下板、第二軸承對固定下板相連。
本實用新型的有益效果是-
一種高樓玻璃幕墻或瓷磚墻面擦洗作業(yè)的機械裝置，能通過無線遙控控制 其在墻面上爬行、轉向、自動擦洗及智能越障，而且體積小，成本低，采用干、 濕洗結合的清洗方式，能達到較好的清洗效果。由于具備避障和越障功能，能 替代人從事惡劣作業(yè)環(huán)境下的壁面清洗作業(yè)，提高清洗速度，減輕工人勞動強 度。


圖l是本實用新型的整體結構示意圖。 圖2是圖1的右視圖。
圖3是爬壁清潔機器人的動力傳動路線圖。 圖4是爬壁清潔機器人的清潔盤布置圖。 圖5是爬壁清潔機器人的提起機構圖。 圖6是爬壁清潔機器人的轉向機構圖。
圖中l(wèi).第一軸承對，2.前清潔盤，3.前清潔刷，4.前輪，5.回正擋片，6.連 桿，7.扇形換向齒輪，8.小齒輪，9.轉向電機，IO.主體板，11.中心大錐齒輪， 12.同步帶輪軸，13.前吸盤，14.同步帶，15.動力電機，16.后吸盤，17.后輪，18.
導向桶，19.后清潔盤，20.后清潔刷，21.后清潔盤軸，22.后帶輪，23.第二軸承 對，24.第二軸承對固定上板，25.第二軸承對固定下板，26.第四接近開關，27. 第四提起機構，28.后輪軸，29.后大錐齒輪，30.接近開關支撐桿，31.后小錐齒 輪，32.第一微型真空泵，33.第三接近開關，34.第二微型真空泵，35.第三微型 真空泵，36.中心帶輪，37.第三軸承對，38.中心軸，39.第四微型真空泵，40. 第二接近開關，41.上立柱，42.中心小錐齒輪，43.第三軸承對固定板，44.下立 柱，45.第三提起機構，46.第一軸承對固定下板，47.第一軸承對固定上板，48. 前帶輪，49.前清潔盤軸，50.第一接近開關，51.車輪換向軸，52.第一同步帶輪， 53.第二同步帶輪，54.軸承座，55.傳動帶，56.前電機擋板，57.提起平臺，58. 活塞桿，59.氣缸，60.電磁換向閥，61.第一導氣管，62.第二導氣管，63.第三導 氣管，64.后電機擋板，.具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。 如圖1和圖2所示，前帶輪48固定在前清潔盤軸49的一端，前清潔盤軸 49的另一端向外依次固有前清潔盤2和前清潔刷3。第一軸承對固定下板46的 一端與第一軸承固定上板47之間安裝前帶輪48。第一軸承對固定下板46固定 在與第三微型真空泵35組成的第三提起機構的提起平臺上，第一軸承對固定下 板46的下凸起插入主體板10前端一孔中，與第三微型真空泵35組成的第三提 起機構45固定在主體板10上，從而實現(xiàn)前清潔盤2的提起與放下。其結構如 圖5所示。
后帶輪22固定在后清潔盤軸21的一端，后清潔盤軸21的另一端向外依次 固有后清潔盤19和后清潔刷20。導向桶18固定在主體板的另一端，第二軸承 對固定下板25的一端突起插入導向桶18內，另一端與第二軸承對固定上板24 之間安裝后帶輪22，第二軸承對固定下板25固定在與第四微型真空泵39組成 的第四提起機構27的提起平臺上，與第四微型真空泵39組成的第四提起機構 27固定在主體板10上，從而實現(xiàn)后清潔盤19的提起與放下。其結構如圖5所 示。
第三軸承對37的其中一個軸承的外圈固定在第三軸承對固定板43上，內圈 與中心軸38過盈配合，中心帶輪36固定在中心軸38上，中心小錐齒輪42固 定在中心軸38軸端。兩第三軸承對固定板43間每隔120。設一上立柱41，上立 柱41兩端都固定在第三軸承對固定板43上，第三軸承對固定板43與主體板10 間每隔120°設一下立柱44，下立柱44 一端固定在第三軸承對固定板43上，另
一端固定在主體板10上。在第三軸承對固定板43固定有兩微型真空泵——第 三微型真空泵35和第四微型真空泵39，分別用在第四提起機構27和第三提起 機構中45中，第三軸承對固定板43上還固定有4根接近開關支撐桿30,這4 根接近開關支撐桿30前端固定4個接近開關，分別為第一接近開關50，第二接 近開關40，第三接近開關33，第四接近開關26，用于檢測不同位置的障礙物， 控制前、后吸盤13、 16和前、后清潔盤2、 19提起放下的時間點。
后輪17用螺釘固定在后輪軸28的兩端，其與后輪軸28為過盈配合。后輪軸 28上還過盈配合兩軸承，這兩軸承外圈與軸承座54過盈配合；與此類似，同步 帶輪軸12上也過盈配合兩軸承，這兩軸承外圈與軸承座54過盈配合，軸承座 54通過螺栓固定于主體板10上。
動力電機15前后分別用螺釘固定于前電機擋板65和后電機擋板64上，前電 機擋板65和后電機擋板64底部都有兩個螺孔，用螺釘固定于主體板10上。
前吸盤13桿和后吸盤16桿分別插在主體板10前后兩孔中，前吸盤13通過 導氣管和電磁換向閥與第三微型真空泵32相連，后吸盤16通過導氣管和電磁 換向閥與第四微型真空泵34相連，與第一、第二微型真空泵32、 34組成的第 一、第二提起機構的提起平臺分別與前、后吸盤13、 16相連，第一、第二微型 真空泵32、 34固定在主體板10上。
如圖3所示，動力電機15通過前電機擋板56和后電機擋板64固定在主體板 10上，動力電機15將動力通過后小錐齒輪31和后大錐齒輪29嚙合傳到后輪軸 28上，后輪軸28轉動帶動左右兩個后輪17轉動，以實現(xiàn)機器人的向前、向后 爬行，其中后小錐齒輪31用螺釘固定在動力電機軸上，后大錐齒輪29用螺釘 固定在后輪軸28上。第一同步帶輪52與后大錐齒輪29同軸，用螺釘固定在后 輪軸28上。中心大錐齒輪11與第二同步帶輪53同軸，都用螺釘固定在同步帶 輪軸12上，第二同步帶輪53和第一同步帶輪52間用同步帶14相連，中心大 錐齒輪11與中心小錐齒輪42嚙合。
如圖4所示，前清潔盤2與前帶輪48同軸，兩前帶輪48都通過傳動帶55與 中心帶輪36相連，但其中一傳動帶不交叉，另一傳動帶交叉，這樣可以使兩前 清潔盤的旋轉方向相反，以保證兩清潔盤與壁面摩擦所產生的力矩抵消，動力 電機15傳出的動力通過圖3所示的傳動路線傳到中心帶輪36后，再傳到兩前 帶輪48，兩前帶輪48轉動，在機器人移動時實現(xiàn)前清潔刷的自動擦洗；后清潔 盤19與后帶輪22同軸，兩后帶輪22都通過傳動帶55與中心帶輪36相連，但 其中一傳動帶不交叉，另一傳動帶交叉，動力電機15傳出的動力通過圖3所示
的傳動路線傳到中心帶輪36后，再傳到兩后帶輪22，兩后帶輪22轉動，在機
器人移動時實現(xiàn)后清潔刷的自動擦洗。
如圖5所示，微型真空泵32、 34、 35、 39的出氣孔連第一導氣管61—端， 第一導氣管61另一端與電磁換向閥60的左下氣孔相連，電磁換向閥60的右下 氣孔與外界相通，左上氣孔與第二導氣管62相連，右上氣孔與第三導氣管63 相連，第二導氣管62的另一端連向氣缸59下部氣孔，第三導氣管63的另一端 連向氣缸59上部氣孔，活塞58可以在氣缸59上下兩部分來回運動，提起平臺 57的一側固定在活塞58桿上，可以隨活塞一起上下運動，另一側分別與前吸盤、 后吸盤、第一軸承對固定下板、第二軸承對固定下板相連。這樣，利用連接控 制電路的接近開關檢測障礙物，通過控制電路控制電磁換向閥60的通斷電，便 能控制氣缸59上下部充氣或放氣，實現(xiàn)提起平臺的是上升或下降，從而控制前、 后吸盤13、 16和前、后清潔盤2、 19的提起或放下，實現(xiàn)機器人的智能越障功 能。
如圖6所示，轉向電機9與小齒輪8相連，小齒輪8的中心孔與轉向電機軸 通過過盈配合固定，小齒輪8與扇形換向齒輪7嚙合，扇形換向齒輪7中心孔 套在主體板10的一凸起上，使扇形換向齒輪7可以繞這一凸起轉動，扇形換向 齒輪7前端通槽套在連桿6的中間凸起上，連桿6的左右兩孔套在車輪換向軸 51的前端突起上，車輪換向軸51的中間凸起插入主體板10前端邊緣左右兩孔， 這樣可使車輪換向軸51繞主體板10前端邊緣左右兩孔轉動，前輪4與車輪換 向軸51相連，但只是軸向固定，在周向可以繞車輪換向軸51自由轉動。這樣 只要控制轉向電機9兩端的電壓差，就能控制轉向電機9的正反轉，從而使扇 形換向齒輪7繞主體板10凸起轉動，帶動連桿6左右移動，帶動車輪換向軸51 繞主體板10前端邊緣左右兩孔轉動，從而使前輪4左右轉向，實現(xiàn)機器人爬行 方向的轉換，確定新的前進方向后，兩前輪4在回正擋片5的作用下回正。
綜上所述，本實用新型是以遙控四驅車為基本模型，在主體板下設置一前 一后兩吸盤，使其能吸附在玻璃墻面上；兩吸盤中的負壓分別由裝在機器人上 的兩微型真空泵提供，微型真空泵與吸盤間的導氣管上設置一電磁換向閥，來 實現(xiàn)吸氣、充氣間的轉換控制。在機器人的前后分別設置一對圓形清潔盤，其 盤面與墻面平行，且能在動力電機的帶動下高速旋轉，能在機器人前進時實現(xiàn) 對墻面的清洗，其中前面的兩清潔盤帶水，屬于濕擦；而后兩清潔盤是千燥的， 屬于干擦。機器人的轉向功能由換向機構、遙控電路和遙控器配合實現(xiàn)，通過 遙控器控制換向機構的動作，實現(xiàn)機器人前進、后退、左轉、右轉六方位移動。 機器人的越障檢測由安裝于機器人周邊的四個接近開關實現(xiàn)，若前后清潔盤前 方的接近開關檢測到障礙物，相應的電磁換向閥就通電，改變提起機構中氣流 的回路方向，氣缸充氣，活塞上升，清潔盤便被帶起到一定高度，待清潔盤越 過障礙，即障礙離開接近開關的檢測范圍，電磁換向閥便斷電，提起機構中氣 流的回路方向回到原狀態(tài)，氣缸抽氣，活塞下降，清潔盤被放下，并貼緊墻面; 若前后吸盤前方的接近開關檢測障礙物，便會啟動相應的電磁換向閥，吸盤的 回路氣流方向改變，吸盤內的負壓狀態(tài)消除，吸盤在自身彈簧的作用下被提起， 待吸盤越過障礙，即障礙離開接近開關的檢測范圍，電磁換向閥便斷電，吸盤 的回路氣流方向回到原狀態(tài)，吸盤內再次產生負壓，吸附在墻面上。
權利要求1.一種遙控式爬壁清潔機器人，其特征在于動力電機(15)固定在主體板(10)上，固定在動力電機(15)軸上的后小錐齒輪(31)與裝在后輪軸(28)上的后大錐齒輪(29)嚙合，后輪軸(28)上還固定有第二同步帶輪(52)，通過同步帶(14)與裝在同步帶輪軸(12)上的第一同步帶輪(53)相連，固定在同步帶輪軸(12)上的中心大錐齒輪(11)與中心軸(38)上的中心小錐齒輪(42)嚙合，固定在中心軸(38)上的中心帶輪(36)，通過傳動帶(55)分別與前帶輪(48)、后帶輪(22)相連，前帶輪(48)固定在前清潔盤軸(49)的一端，前清潔盤軸(49)的另一端向外依次固有前清潔盤(2)和前清潔刷(3)，后帶輪(22)固定在后清潔盤軸(21)的一端，后清潔盤軸(21)的另一端向外依次固有后清潔盤(19)和后清潔刷(20)，與第一、第二微型真空泵(32、34)組成的第一、第二提起機構的提起平臺分別與前、后吸盤(13、16)相連，轉向電機(9)固定在主體板(10)上，固定在轉向電機(9)軸上的小齒輪(8)與扇形換向齒輪(7)嚙合，扇形換向齒輪(7)中心孔套在主體板(10)的一凸起上，扇形換向齒輪(7)前端通槽套在連桿(6)的中間凸起上，連桿(6)的左右兩孔套在車輪換向軸(51)的前端突起上，車輪換向軸(51)的中間凸起插入主體板(10)前端邊緣左右兩孔，兩個前輪(4)分別固定在左右車輪換向軸(51)上，第一軸承對固定下板(46)的一端與第一軸承固定上板(47)之間安裝前帶輪(48)，第一軸承對固定下板(46)固定在與第三微型真空泵(35)組成的第三提起機構的提起平臺上，第一軸承對固定下板(46)的下凸起插入主體板(10)前端一孔中，與第三微型真空泵(35)組成的第三提起機構(45)固定在主體板(10)上，導向桶(18)固定在主體板的另一端，第二軸承對固定下板(25)的一端突起插入導向桶(18)內，另一端與第二軸承對固定上板(24)之間安裝后帶輪(22)，第二軸承對固定下板(25)固定在與第四微型真空泵組成的第四提起機構(27)的提起平臺上，與第四微型真空泵(39)組成的第四提起機構(27)固定在主體板(10)上，中心小錐齒輪(42)固定在中心軸(38)軸端，兩塊第三軸承對固定板(43)間每隔120°固定一上立柱(41)，第三軸承對固定板(43)與主體板(10)間每隔120°固定一下立柱(44)，第三軸承對固定板(43)上固定有第三、第四微型真空泵(35、39)和4根接近開關支撐桿(30)，這4根接近開關支撐桿(30)前端各固定有1個接近開關，分別為第一接近開關(50)，第二接近開關(40)，第三接近開關(33)，第四接近開關(26)，并保證這四個接近開關的位置分別位于前清潔盤(2)、前吸盤(13)、后吸盤(16)、后清潔盤(19)的前方水平距離1-2厘米，后輪(17)固定在后輪軸(28)兩端，后輪軸(28)通過軸承裝配于固定在主體板(10)的軸承座(54)上，前吸盤(13)桿和后吸盤(16)桿分別插在主體板(10)前后兩孔中，第一微型真空泵(32)和第二微型真空泵(34)固定在主體板(10)上。
2.根據權利要求1所述的一種遙控式爬壁清潔機器人，其特征在于所述 的四個提起機構中，微型真空泵出氣孔與電磁換向閥(60)的進氣孔相連，電 磁換向閥(60) —個氣孔與氣缸(59)的無桿腔相連，另一個氣孔與氣缸(59) 的有桿腔相連，提起平臺(57)固定在活塞桿(58)上，四個提起平臺(57) 分別與前吸盤(13)、后吸盤(16)、第一軸承對固定下板(46)、第二軸承對固 定下板(25)相連。
專利摘要本實用新型公開了一種遙控式爬壁清潔機器人。它是在主體板下設置一前一后兩吸盤，兩吸盤中的負壓分別由兩微型真空泵提供，在機器人的前后分別設置一對圓形清潔盤，機器人的轉向功能由換向機構、遙控電路和遙控器配合實現(xiàn)，通過遙控器控制換向機構的動作，實現(xiàn)機器人前進、后退、左轉、右轉六方位移動。機器人的越障檢測由四個接近開關和四個提起機構實現(xiàn)，由于具備越障功能，能替代人從事惡劣作業(yè)環(huán)境下的壁面清洗作業(yè)，提高清洗速度，減輕工人勞動強度。
文檔編號A47L11/00GK201185910SQ20082008472
公開日2009年1月28日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權日2008年3月31日
發(fā)明者呂春苗, 唐任仲, 英 趙, 良 金 申請人:浙江大學