專利名稱：一種吸板風扇式擦窗機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于對高樓的外墻玻璃及壁面進行擦洗的吸板風扇式擦窗機器人，尤其是涉及一種吸板風扇式遙控濕帶擦窗機器人。
本實用新型中的吸板風扇式遙控濕帶擦窗機器人主要包括有可貼壓在外墻玻璃或壁面上的擦洗機器人本體和可在樓頂上行走的纜車系統(tǒng)兩部分。其中，在擦洗機器人本體的框架中部安裝有涵道風扇，在擦洗機器人涵道上下兩側(cè)的主體框架上安裝有兩套濕帶布液機構(gòu)、橡膠刮片機構(gòu)，并且在本體框架豎梁上安裝有控制濕帶布液機構(gòu)和刮片機構(gòu)抬起或放下的抬起機構(gòu)，在涵道四周的主體框架上安裝有擦洗機器人本體縱橫向行走的四輪機構(gòu)，在擦洗機器人本體頂部裝有姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)，在擦洗機器人本體上下兩端裝有CCD攝像頭。纜車系統(tǒng)主要由橫梁、立柱、底盤通過螺栓連接而構(gòu)成呈“Z”形的纜車主體，纜繩卷繞鼓輪通過支架安裝在底盤上，并由與鼓輪平行安裝在底盤上的隨動小車機構(gòu)來保證纜繩在鼓輪上整齊排列；所述橫梁伸出于樓頂護墻之外，并通過一組導(dǎo)向輪垂下所述纜繩，用于吊起或放下擦洗機器人本體；纜繩中央包裹有導(dǎo)線，用于對擦洗機器人本體進行供電和傳輸信號，而擦洗機器人本體所需的清潔液通過纜繩外表面的導(dǎo)引作用進行供給。
當該擦窗機器人工作時，樓頂纜車先將擦洗機器人本體吊離地面，并調(diào)整纜車橫梁上滑車的位置，以使得擦洗機器人本體靠近玻璃墻面，啟動電機使得涵道風扇高速旋轉(zhuǎn)，這樣在風扇、涵道及吸板共同產(chǎn)生的吸力和推力復(fù)合作用下，使得擦洗機器人本體緊貼在玻璃壁面上；此時，擦洗機器人本體上的四個行走輪也緊壓在玻璃壁面上，在纜車纜繩的拖動下，該擦洗機器人本體將會沿玻璃壁面向上行走，此向上行走的過程為空行程；當擦洗機器人本體向上行走到達玻璃壁面頂端時，可通過對抬起機構(gòu)進行遙控操作來使得布液皮帶和橡膠刮片壓靠在玻璃壁面上，然后纜車向下松放纜繩，在重力作用下，擦洗機器人本體將開始沿玻璃壁面向下行走，從而開始進行擦洗工作。在向下工作行程中，布液濕帶在電機和輥子的帶動下循環(huán)運動，首先將儲液槽中的清潔液均勻地涂抹到玻璃壁面上，同時又將多余的擦洗液帶回到儲液槽中，隨后，壓靠在玻璃壁面上的橡膠刮片將在向下運動過程中將已涂布清潔液的玻璃壁面上的污垢污液刮下。當擦洗機器人本體下行到達玻璃壁面底端時，纜車停止向下松放纜繩，橡膠刮片和布液濕帶也將會被抬離玻璃壁面，而后，擦洗機器人本體的四個行走輪同步轉(zhuǎn)過90度，并橫向行走一定的距離，同時樓頂纜車也橫向行走相同的距離，然后由纜車再將擦洗機器人本體吊起，繼續(xù)進行對相鄰玻璃壁面的擦洗。
儲液槽中的清潔液由纜車上的供液器將清潔液沿纜繩外表面靠表面附著力和液體重力的作用進行供給，并通過儲液槽中的液位傳感器自動控制樓頂供液泵的工作。樓頂纜車系統(tǒng)的無級調(diào)速電機可使擦洗機器人本體能夠以不同的速度進行擦洗及升降動作；擦洗機器人本體的姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)可保證擦洗機器人本體在上下運動時不會發(fā)生偏斜；樓頂纜車系統(tǒng)的纜繩整齊排列機構(gòu)將保證兩根纜繩整齊地排列纏繞在鼓輪上。此外，安裝在該擦洗機器人本體上的CCD攝像頭和樓頂監(jiān)視器可方便操作人員對該擦洗機器人本體的工作效果和周圍環(huán)境進行觀察。
采用本實用新型中的擦洗機器人，不僅便于拆卸搬運，即只需1～2個人員即可進行操作，而且工作靈活、效率高、造價低廉、安全可靠，同時使用、維護均非常方便，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
圖2是擦洗機器人本體的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是擦洗機器人本體的正面結(jié)構(gòu)示意圖(未包括濕帶布液機構(gòu)和橡膠刮片機構(gòu)等輔助結(jié)構(gòu))。
圖4是纜車系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖2中所示，涵道11及風扇29位于擦洗器人本體中部，風扇29由電機33帶動進行高速旋轉(zhuǎn)，以使得外界空氣通過吸板30和壁面32之間所形成的通道31高速進入涵道11內(nèi)，這樣便在通道內(nèi)形成了較強的負壓吸力，同時風扇也對擦洗機器人本體產(chǎn)生壓向壁面的推力，從而使得該擦洗機器人本體緊貼在玻璃壁面上。在涵道上下兩側(cè)的主體框架15上分別安裝了一套相同的濕帶布液機構(gòu)20、35和一套相同的橡膠刮片機構(gòu)23、36，布液帶21由濕帶布液機構(gòu)20上的一組可轉(zhuǎn)動的輥子張緊并由固定在主體框架15上的電機2和傳動帶3帶動其循環(huán)運動，儲液槽19中裝有清潔液，橡膠刮片24固連在刮片機構(gòu)23的末端，通過裝在其轉(zhuǎn)軸22上的扭轉(zhuǎn)彈簧(未示出)使刮片24緊壓在玻璃壁面上，同樣，在橡膠刮片機構(gòu)36和濕帶布液機構(gòu)20、35的轉(zhuǎn)軸上也均裝有扭轉(zhuǎn)彈簧并使各自的橡膠刮片和布液帶壓在玻璃壁面上。固定在主體框架15上的抬起電機8帶動小鼓輪7轉(zhuǎn)動對鋼絲繩5進行牽引，并通過固定在主體框架15上的四個鋼絲繩導(dǎo)向滑輪4、6、14、16將兩套濕帶布液機構(gòu)20、35和橡膠刮片機構(gòu)23、36同時抬起。在主體框架中部的涵道四周分別安裝有四個行走輪，其中輪子28、34為可驅(qū)動輪，其余兩個輪子62、63(見圖3)為從動輪。在圖2所示出的行走輪處于橫向行走狀態(tài)，錐齒輪27與可驅(qū)動行走輪28同軸固連，錐齒輪26與電機25同軸固連，電機25又通過一對嚙合的錐齒輪26、27驅(qū)動行走輪28進行轉(zhuǎn)動，這樣便可實現(xiàn)擦洗機器人本體的橫向行走；當擦洗機器人本體要轉(zhuǎn)換為上下行走狀態(tài)時，固定在主體框架15上的電機9通過一對直齒輪帶動同步齒形帶輪10和相固連的行走輪28支架一并轉(zhuǎn)過90度，同時，齒形帶輪10也通過同步齒形帶12帶動同步齒形帶輪13及另外兩個同步齒形帶輪一起轉(zhuǎn)過90度，這樣四個行走輪便被同時轉(zhuǎn)過90度而進入到上下行走狀態(tài)，此時，驅(qū)動行走輪28、34的兩對錐齒輪均脫離嚙合狀態(tài)，四個行走輪均處于從動狀態(tài)。另外，將兩個CCD攝像頭1、18分別固定安裝在主體框架15的上下兩端。將一接水漏斗40固定在纜繩41的下端，用來收集沿纜繩外表面流下的清潔液。
如圖3中所示，在擦洗機器人本體的姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)中，小滑車38安裝在橫梁37上，絲杠螺母59與小滑車38固連，受傳感器控制的姿態(tài)調(diào)整電機61固定在橫梁37上，而兩端各系有一根纜繩的吊鉤架39是通過兩個垂直的鉸鏈與小滑車38活動連接；調(diào)整電機61可通過絲杠60來拖動小滑車38沿橫梁37來回滑動，以改變吊鉤架39對擦洗機器人本體的拉力作用點，從而來對該擦洗機器人本體的姿態(tài)進行調(diào)整。
如圖4所示，在纜車系統(tǒng)中，橫梁47、立柱50、底盤57通過螺栓固定連接，從而構(gòu)成了呈“Z”形的纜車主體。供液器44固定在避障彎架43上，將由供液泵(未示出)通過輸液管送來的清潔液澆到穿過供液器44中的纜繩41上。鼓輪56由調(diào)速電機58通過三角皮帶(未示出)的傳動，可對繞過導(dǎo)向滑輪45及其它導(dǎo)向滑輪的纜繩41進行卷繞；鼓輪56通過同步帶和同步帶輪(未示出)帶動左右旋絲杠53一起轉(zhuǎn)動，在左右旋絲杠53的拖動下隨動滑車54將沿導(dǎo)軌55來回滑動；在隨動滑車54上還裝有纜繩導(dǎo)向滑輪，以使得所述纜繩被整齊地卷繞到鼓輪56上。纜車底盤57上裝有四個輪子49，可在樓頂進行移動。避障彎架43固定在橫梁滑車46的下方，橫梁滑車46安裝在橫梁47上，并在鋼絲輥軸52上纏繞有鋼絲繩48，通過導(dǎo)向滑輪42、51將其兩端系到滑車46上，此時轉(zhuǎn)動鋼絲輥軸52即可通過鋼絲繩的牽引作用使得橫梁滑車46在橫梁47上來回移動。
當該擦窗機器人(II)工作時，樓頂纜車系統(tǒng)(I)先將擦洗機器人本體(II)吊離地面，并調(diào)整纜車橫梁上滑車38的位置，以使得擦洗機器人本體(I)靠近玻璃墻面，啟動電機61使得涵道風扇29高速旋轉(zhuǎn)，這樣在風扇29、涵道11及吸板31共同產(chǎn)生的吸力和推力復(fù)合作用下，使得擦洗機器人本體(I)緊貼在玻璃壁面上；此時，擦洗機器人本體(I)上的四個行走輪緊壓在玻璃壁面上，在纜車纜繩48的拖動下，該擦洗機器人本體(I)將會沿玻璃壁面向上行走，此向上行走的過程為空行程；當擦洗機器人本體(I)向上行走到達玻璃壁面頂端時，可通過對抬起機構(gòu)進行遙控操作來使得布液皮帶和橡膠刮片壓靠在玻璃壁面上，然后纜車向下松放纜繩，在重力作用下，擦洗機器人本體將開始沿玻璃壁面向下行走，從而開始進行擦洗工作。在向下行走的過程中，布液濕帶在電機和輥子的帶動下循環(huán)運動，首先將儲液槽中的清潔液均勻地涂抹到玻璃壁面上，同時又將多余的擦洗液帶回到儲液槽中，隨后，壓靠在玻璃壁面上的橡膠刮片將在向下運動過程中將已涂布清潔液的玻璃壁面上的污垢污液刮下。當擦洗機器人本體下行到達玻璃壁面底端時，纜車停止向下松放纜繩，橡膠刮片和布液濕帶也將會被抬離玻璃壁面，而后，擦洗機器人本體的四個行走輪同步轉(zhuǎn)過90度，并橫向行走一定的距離，同時樓頂纜車也橫向行走相同的距離，然后由纜車再將擦洗機器人本體吊起，繼續(xù)進行對相鄰玻璃壁面的擦洗。
儲液槽中的清潔液由纜車上的供液器將清潔液沿纜繩外表面靠表面附著力和液體重力的作用進行供給，并通過儲液槽中的液位傳感器自動控制樓頂供液泵的工作。樓頂纜車系統(tǒng)的無級調(diào)速電機可使擦洗機器人本體能夠以不同的速度進行擦洗及升降動作；擦洗機器人本體的姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)可保證擦洗機器人本體在上下運動時不會發(fā)生偏斜；樓頂纜車系統(tǒng)的纜繩整齊排列機構(gòu)將保證兩根纜繩整齊地排列纏繞在鼓輪上。此外，安裝在該擦洗機器人本體上的CCD攝像頭和樓頂監(jiān)視器可方便操作人員對該擦洗機器人本體的工作效果和周圍環(huán)境進行觀察。
權(quán)利要求1.一種吸板風扇式擦窗機器人，由擦洗機器人本體(I)和樓頂纜車系統(tǒng)(II)兩部分組成，其特征在于在擦洗機器人本體的主框架(15)中部裝有涵道(11)及風扇(29)，在涵道底部裝有吸板(30)，在涵道四周的主體框架上安裝有可縱橫向轉(zhuǎn)換行走四輪機構(gòu)，在涵道上下兩側(cè)的主體框架上分別裝有一套相同的濕帶布液機構(gòu)(20、35)和橡膠刮片機構(gòu)(23、36)，在主體框架頂部安裝有姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)；纜車系統(tǒng)包括由橫梁(47)、立柱(50)和底盤(57)通過螺栓連接構(gòu)成“Z”形纜車主體，在底盤上通過支架安裝有纜繩卷繞鼓輪(56)，同時，在底盤上與鼓輪平行安裝有由左右旋絲杠拖動以便保證纜繩在鼓輪上整齊排列的隨動滑車機構(gòu)(54)；在立柱上安裝有鋼絲繞軸(52)，同時在橫梁上安裝有可通過鋼絲繞軸和閉環(huán)鋼絲繩的牽引來調(diào)整位置的橫梁滑車(46)，在該橫梁滑車上安裝有向內(nèi)彎曲的避障彎架(43)。
2.如權(quán)利要求1中所述的吸板風扇式擦窗機器人，其特征在于所述濕帶布液機構(gòu)包括有通過一組可轉(zhuǎn)動的輥子張緊并由固定在主體框架上的電機和傳動帶帶動其循環(huán)運動的布液帶。
3.如權(quán)利要求1中所述的吸板風扇式擦窗機器人，其特征在于所述橡膠刮片機構(gòu)包括有通過裝在轉(zhuǎn)軸(22)上的扭轉(zhuǎn)彈簧而能夠緊壓在玻璃壁面上的橡膠刮片(24)，該橡膠刮片固連在刮片機構(gòu)(23)的末端。
4.如權(quán)利要求1中所述的吸板風扇式擦窗機器人，其特征在于所述姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)包括有安裝在橫梁(37)上小滑車(38)，并安裝有絲杠螺母(59)，同時，在橫梁(37)上固定有受傳感器控制的姿態(tài)調(diào)整電機(61)，而兩端各系有一根纜繩的吊鉤架(39)通過兩個垂直的鉸鏈與小滑車(38)活動連接。
5.如權(quán)利要求1中所述的吸板風扇式擦窗機器人，其特征在于所述四輪機構(gòu)包括有可以同步轉(zhuǎn)向的兩個驅(qū)動輪(28、34)和兩個從動輪(62、63)，其中驅(qū)動輪(28)與錐齒輪(27)同軸固連，而錐齒輪(26)與電機(25)同軸固連，擦窗機橫向移動時錐齒輪(26、27)嚙合，電機(25)驅(qū)動驅(qū)動輪(28)進行轉(zhuǎn)動，擦窗機縱向移動時錐齒輪(26、27)脫離嚙合，同時在四個行走輪(28、34、62、63)的輪架的轉(zhuǎn)向軸上裝有通過同步帶(12)傳動的同步帶輪(10，13)。
專利摘要一種用于對高樓進行自動擦洗的吸板風扇式遙控濕帶擦窗機器人，其主要由擦洗機器人本體和纜車系統(tǒng)組成。安裝在本體框架中部的涵道風扇和底部吸板使得機器人本體吸附于待擦洗壁面上，并主體框架上安裝有縱橫向行走四輪機構(gòu)，由安裝在該涵道上下兩側(cè)的濕帶布液機構(gòu)和橡膠刮片機構(gòu)把清潔液均布在擦洗壁面上并將污液刮下；樓頂?shù)摹癦”形纜車主體中的纜繩卷繞鼓輪和隨動滑車機構(gòu)通過一組導(dǎo)向輪垂下纜繩，用以牽引所述機器人本體沿擦洗壁面上下運動完成擦洗作業(yè)。
文檔編號B25J11/00GK2538498SQ01204490
公開日2003年3月5日 申請日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月28日
發(fā)明者張啟先, 閻德元, 唐世明, 傅少敏, 任治國, 趙志文, 趙輝, 錢洪選, 陳建平, 吳作海, 李瑞玲 申請人:張宇, 吳用, 張益東