[实用新型]双柔索驱动的玻璃幕墙清洗机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种清洗玻璃幕墙壁面的移动机器人，其由两条柔索驱动，适用于中低层建筑玻璃幕墙的清洗。 

背景技术

目前，对建筑物玻璃幕墙的清洗工作主要还是由清洗工人搭乘吊篮或腰系绳索完成的，这种方式完全依赖人工，不但劳动强度大，工作效率又低，而且十分危险，属于极限作业。双柔索驱动的玻璃幕墙清洗机器人可以将人们从危险的高空作业环境中解脱出来，不仅可以避免事故的发生，提高清洗效率，而且能够美化城市环境，具有十分广阔的应用前景。 

国内北京蓝星哈工大机器人技术有限公司研制的一种壁面清洗机器人(专利号：ZL01202018.4)，其技术特征是采用单吸盘吸附轮式移动机构，工作效率较高、清洗效果较好，但不能跨越壁面窗框等障碍。 

北京航空航天大学研制的一种擦窗机器人(专利号：ZL00201085.2) ，其技术特征是采用框架式多足多吸盘吸附移动机构，对壁面凹凸有一定的适应能力，但移动速度低，工作效率不高。 

中国发明专利《高层建筑壁面清洗机器人移动机构》（申请（专利）号：201010140679.6）针对高层建筑壁面，提出了一种采用水平柔索轨道与卷扬系统实现左右、上下移动的壁面清洗机器人移动机构，水平与竖直运动解耦控制，控制算法易于实现，但水平运动时很容易出现左右晃动，使运动不平稳。 

本发明的研究人员发现，上述以及现有技术中的类似玻璃幕墙清洗机器人存在不能跨越壁面窗框等障碍或是对壁面凹凸适应能力差等问题，且存在移动速度低、清洗效率不高、运动不平稳和运动范围在结构上受限等缺点。 

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，设计一种仿蜘蛛在空间运动方式的仿生爬壁清洗机器人，其结构简单可靠，壁面适应能力强，运动平稳灵活，运动范围不受结构的限制。其具有双柔索驱动机构和偏角检测机构，依靠协调收放两根柔索来实现玻璃幕墙上任意位置的移动，可应用于中低层建筑的玻璃幕墙清洗工作。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是： 

双柔索驱动的玻璃幕墙清洗机器人，其组成包括双柔索驱动机构、偏角检测机构。 

本实用新型设计的双柔索驱动机构由两条柔索、两组轮组以及两辊轮驱动电机和码盘组成。每组轮组由两个带四个槽的槽轮式辊子组成，包括一个主动辊轮和一个从动辊轮，主动辊轮在上、从动辊轮在下，两轮组左右对称安装于前后两支撑板之间，两主动辊轮分别与两辊轮驱动电机相连，辊轮驱动电机为带涡轮蜗杆减速器的直流电机。本实用新型采用双柔索驱动的方式，两根柔索的一端分别固定在幕墙清洗区域两个顶端，呈倒八字悬挂，提高本实用新型的运动稳定性，柔索的另一端分别从幕墙清洗机器人的两组轮组上绕过，柔索先从主动辊轮的第一个槽的内侧绕到从动辊轮第一个槽的内侧，再由从动辊轮第一个槽的外侧绕到主动辊轮第二个槽的外侧，依次缠绕形成“0”字螺旋。这样相邻两槽导向的柔索之间不会发生干涉，而且柔索可收放的长度不受槽的任何影响，本实用新型可达工作位置不受辊轮槽的数量的影响。辊轮驱动电机上的涡轮蜗杆减速器可以使本实用新型实现自锁，保证本实用新型安全可靠的性能。直流电机的减速箱输出两个动力轴，其一为给主动辊轮（14）传递动力的蜗杆轴；其二为与蜗杆轴的速度比为12:1的轴，其后固定码盘，用于测量辊轮驱动电机的转数。通过辊轮驱动电机带动主动辊轮旋转，靠柔索与辊轮间的摩擦力收放柔索。柔索的协调 收放实现本实用新型在清洗平面内上下左右方向的移动。 

本实用新型设计的偏角检测机构包括导向滑杆、滑杆支架、电位器、电位器支架和导向套。导向滑杆通过U型架安装于本实用新型前后连接板上端，对偏角检测机构起支撑与导向作用，保证偏角检测机构在水平方向上移动。滑杆支架与电位器支架通过螺栓实现可靠连接，滑杆支架两侧开有通孔，导向滑杆从中穿过，滑杆支架可以在导向滑杆上滑动，电位器支架上连接有电位器和导向套，电位器的作用是将空间内柔索与导向滑杆之间的夹角转换成单片机能接受的电信号。导向套的柔索导向孔内径略大于柔索的直径，与其成90°的电位器连接孔与电位器相连，用紧固螺钉固定。柔索通过柔索导向孔带动导向套转动，导向套通过电位器连接孔带动电位器的轴转动，这样随着柔索与导向滑杆之间角度的不同，可以实时检测出柔索与导向滑杆之间的夹角，然后反馈给单片机，经单片机计算处理，得出辊轮驱动电机需要的运转速度和转数，从而使得两个辊轮驱动电机可以协调运动，驱动两主动辊轮收放柔索，使本实用新型向目标位置平稳运动，并且准确的沿着直线轨迹到达目标位置，减少了运动路程，提高了快速性，准确性。