一种壁面清洗机器人的制作方法

本发明属于清洁设备技术领域，更具体地说，是涉及一种壁面清洗机器人。

背景技术：

近年来随着风电规模越来越大，风力发电设备的维护、清洗、防锈、检测工作显得愈发重要。目前采用爬壁机器人来代替人工完成高空作业，实现清洗、检测自动化作业的应用越来越广泛。但是，一般的爬壁机器人对于通过像发电塔筒这样具有凸起、大曲率、变曲率等壁面时，常会出现吸附失效而下滑、整体倾翻等情况，对于不平整的壁面适应能力十分有限，使得机器人不能满足复杂壁面的作业要求。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供一种壁面清洗机器人，以解决现有技术中存在的爬壁机器人难以稳定吸附在具有凸起、大曲率、变曲率等壁面上的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种壁面清洗机器人，用于吸附在壁面并对所述壁面进行清洗，包括：

机架；

两个第一吸附行走机构，分别通过第一铰接机构铰接于所述机架的前端的相对两侧，所述第一吸附行走机构用于吸附在所述壁面并在所述壁面上爬行；

第二吸附行走机构，设于所述机架的后端，所述第二吸附行走机构用于吸附在所述壁面并在所述壁面上爬行；

两个清洗机构，分别通过第二铰接机构铰接于所述机架的相对两侧，所述清洗机构位于对应的所述第一吸附行走机构和所述第二吸附行走机构之间，所述清洗机构用于对所述壁面进行清洗；以及

控制柜，分别与两个所述第一吸附行走机构和两个所述清洗机构电性连接。

在一个实施例中，所述第一铰接机构包括第一关节转轴、关节轴承以及第一连接关节，所述第一关节转轴固定连接于所述机架，所述第一连接关节固定连接于所述第一吸附行走机构，所述第一连接关节通过所述关节轴承与所述第一关节转轴转动连接。

在一个实施例中，所述第一吸附行走机构包括壳体、减速器、驱动轮以及第一电机，所述壳体与所述第一连接关节固定连接，所述减速器与所述壳体固定连接，所述第一电机的主轴与所述减速器的输入孔连接，所述减速器的输出轴与所述驱动轮同轴连接。

在一个实施例中，所述第二铰接机构包括连接杆以及弹性连接件，所述连接杆的一端转动连接于所述机架上，另一端转动连接于所述清洗机构上；所述弹性连接件的一端转动连接于所述机架上，另一端转动连接于所述连接杆上。

在一个实施例中，所述清洗机构包括清洗刷、罩设于所述清洗刷上的刷罩以及设于所述刷罩上的第二电机，所述连接杆的远离所述机架的一端转动连接于所述刷罩上，所述第二电机的主轴伸入所述刷罩内且与所述清洗刷固定连接。

在一个实施例中，所述清洗机构还包括设于所述刷罩的侧面且用于在所述壁面上爬行的行走件。

在一个实施例中，所述壁面清洗机器人还包括两个设于所述机架的前端的相对两侧的辅助行走机构，所述辅助行走机构用于在所述壁面上爬行，所述第二吸附行走机构和两个所述辅助行走机构形成三角形稳定分布。

在一个实施例中，所述第二吸附行走机构和所述辅助行走机构均包括设于所述机架上的万向轮架以及转动连接于所述万向轮架上的辅助轮。

在一个实施例中，所述第一吸附行走机构和所述第二吸附行走机构均包括用于吸附在所述壁面上的磁吸附组件；于所述壁面清洗机器人吸附在所述壁面上时，所述磁吸附组件与所述壁面间隔设置。

在一个实施例中，所述磁吸附组件包括导磁扼铁块、与所述导磁扼铁块相对设置的保护套以及夹设于所述导磁扼铁块和所述保护套之间的永磁体。

本发明提供的壁面清洗机器人的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在机架的前端的相对两侧设置两个第一吸附行走机构，在机架的后端设置第二吸附行走机构，两个第一吸附行走机构和第二吸附行走机构形成三角形稳定分布，使得壁面清洗机器人能够稳定地吸附和行走在壁面上；

第一吸附行走机构通过第一铰接机构铰接于机架，使得机架两侧的两个第一吸附行走机构可以随壁面的情况形成一定的摆幅，当壁面清洗机器人行走在不同曲率的壁面上时，两个第一吸附行走机构会随壁面起伏而绕着第一铰接机构摆动，第一吸附行走机构和壁面之间的间隙不会发生明显变化，保证壁面清洗机器人稳定吸附行走，不会发生倾覆危险，从而使壁面清洗机器人具有曲面自适应能力，进而可以使得壁面清洗机器人在各种壁面的维护作业上更加灵活；

通过将两个清洗机构分别设置于机架的相对两侧，使得壁面清洗机器人的结构紧凑，并且，清洗机构通过第二铰接机构铰接于机架，如此设置，使得两个清洗机构能够随壁面起伏而绕着第二铰接机构摆动，清洗机构和壁面之间的间隙不会发生明显变化，有效保证清洗机构能够对壁面进行清洗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的壁面清洗机器人的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的壁面清洗机器人的分解结构示意图；

图3为本发明实施例提供的壁面清洗机器人在凸型壁面行走的示意图；

图4为本发明实施例提供的壁面清洗机器人在凹型壁面行走的示意图；

图5为本发明实施例提供的机架与第一铰接机构的分解结构示意图；

图6为本发明实施例提供的清洗机构与第二铰接机构的分解结构示意图；

图7为本发明实施例提供的清洗机构进行清洗的示意图；

图8为本发明实施例提供的清洗机构的仰视结构示意图；

图9为本发明实施例提供的第一吸附行走机构的分解结构示意图。

其中，图中各附图标记：

100-机架；110-第二转动部；200-第一吸附行走机构；210-壳体；220-减速器；230-驱动轮；240-第一电机；300-第二吸附行走机构；400-辅助行走机构；500-清洗机构；510-清洗刷；520-刷罩；530-第二电机；540-行走件；600-第一铰接机构；610-第一关节转轴；611-第一固定座；612-第一主体部；613-第一转轴；620-关节轴承；630-第一连接关节；631-第二固定座；632-第一关节板；633-第一过孔；700-第二铰接机构；710-连接杆；711-第二关节板；712-第二过孔；713-第三转轴；714-第一转动部；720-弹性连接件；721-第四关节板；722-第三转动部；730-第二关节转轴；731-第三固定座；732-第二主体部；733-第二转轴；740-第二连接关节；741-第四固定座；742-第三关节板；743-第三过孔；811-万向轮架；812-辅助轮；820-磁吸附组件；821-导磁扼铁块；822-保护套；823-永磁体；900-控制柜。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1与图2，本发明实施例提供一种壁面清洗机器人，用于吸附在壁面并对壁面进行清洗，壁面清洗机器人包括机架100、两个第一吸附行走机构200、第二吸附行走机构300、两个清洗机构500以及控制柜900，其中，两个第一吸附行走机构200分别通过第一铰接机构600铰接于机架100的前端的相对两侧，第一吸附行走机构200用于吸附在壁面并在壁面上爬行；第二吸附行走机构300设于机架100的后端，第二吸附行走机构300用于吸附在壁面并在壁面上爬行；两个清洗机构500分别通过第二铰接机构700铰接于机架100的相对两侧，清洗机构500位于对应的第一吸附行走机构200和第二吸附行走机构300之间，清洗机构500用于对壁面进行清洗；控制柜900分别与两个第一吸附行走机构200和两个清洗机构500电性连接。在该实施例中，控制柜900具体可以但不限于设置在机架100上。

与现有技术相比，本发明实施例的壁面清洗机器人的有益效果在于：

(1)如图1和图2所示，本发明通过在机架100的前端的相对两侧设置两个第一吸附行走机构200，在机架100的后端设置第二吸附行走机构300，两个第一吸附行走机构200和第二吸附行走机构300形成三角形稳定分布，使得壁面清洗机器人能够稳定地吸附和行走在壁面上；

(2)结合图1至图4，第一吸附行走机构200通过第一铰接机构600铰接于机架100，使得机架100两侧的两个第一吸附行走机构200可以随壁面的情况形成一定的摆幅，当壁面清洗机器人行走在不同曲率的壁面上时，两个第一吸附行走机构200会随壁面起伏而绕着第一铰接机构600摆动，第一吸附行走机构200和壁面之间的间隙不会发生明显变化，保证壁面清洗机器人稳定吸附行走，不会发生倾覆危险，从而使壁面清洗机器人具有曲面自适应能力，进而可以使得壁面清洗机器人在各种壁面的维护作业上更加灵活；

(3)如图1和图2所示，通过将两个清洗机构500分别设置于机架100的相对两侧，使得壁面清洗机器人的结构紧凑，并且，清洗机构500通过第二铰接机构700铰接于机架100，如此设置，使得两个清洗机构500能够随壁面起伏而绕着第二铰接机构700摆动，清洗机构500和壁面之间的间隙不会发生明显变化，有效保证清洗机构500能够对壁面进行清洗；

(4)如图1和图2所示，两个清洗机构500位于对应的第一吸附行走机构200和第二吸附行走机构300之间，如此设置，壁面清洗机器人的重心稳定在第一吸附行走机构200和第二吸附行走机构300之间的位置，使得壁面清洗机器人的结构布局更加合理。

进一步地，作为本发明的一个具体实施方式，如图1与图2所示，两个第一吸附行走机构200对称设于机架100的相对两侧，第二吸附行走机构300沿机架100的中轴线设置，如此设置，两个第一吸附行走机构200和第二吸附行走机构300呈等腰三角形分布，使得壁面清洗机器人能够稳定地吸附和行走在壁面上。在该实施例中，为了进一步保证壁面清洗机器人的可靠性，两个清洗机构500可以对称设于机架100的相对两侧。

进一步地，作为本发明的一个具体实施方式，结合图2与图5，第一铰接机构600包括第一关节转轴610、关节轴承620以及第一连接关节630，第一关节转轴610固定连接于机架100，第一连接关节630固定连接于第一吸附行走机构200，第一连接关节630通过关节轴承620与第一关节转轴610转动连接，从而使得第一吸附行走机构200通过第一铰接机构600铰接于机架100。可以理解的是，根据实际情况的选择和具体需求，第一铰接机构600的具体结构可以作适当修改，在此不作唯一限定。

具体地，如图2与图5所示，第一关节转轴610包括第一固定座611、设于第一固定座611上的第一主体部612以及两个分别设于第一主体部612的相对两侧的第一转轴613，第一固定座611固定于机架100的侧面，第一固定座611具体可以但不限于通过连接件(如螺丝、螺栓等)固定在机架100的侧面；

第一连接关节630包括第二固定座631以及设于第二固定座631上的两个第一关节板632，两个第一关节板632间隔且相对设置，第二固定座631固定于第一吸附行走机构200上，第二固定座631具体可以但不限于通过连接件(如螺丝、螺栓等)固定在第一吸附行走机构200上；

两个第一关节板632分别设于第一主体部612的相对两侧，也即第一主体部612夹设于两个第一关节板632之间，且第一关节板632开设有供关节轴承620安装的第一过孔633，第一转轴613插入对应的关节轴承620，从而使得第一吸附行走机构200铰接于机架100。

进一步地，作为本发明的一个具体实施方式，如图9所示，第一吸附行走机构200包括壳体210、减速器220、驱动轮230以及第一电机240，第一电机240电性连接于控制柜900，请一并结合图2与图5，壳体210与第一连接关节630的第二固定座631固定连接，减速器220与壳体210固定连接，第一电机240的主轴与减速器220的输入孔连接，减速器220的输出轴与驱动轮230同轴连接，减速器220的输出轴具体可以但不限于通过联轴器(图未示)与驱动轮230同轴连接。此结构下，两个第一吸附行走机构200分别由对应的第一电机240驱动，可以实现前进或者后退，此外，通过控制柜900控制调节两个第一电机240，使得两个第一电机240的主轴的转动存在速度差，可以实现转弯，例如，通过控制柜900控制调节两个第一电机240的主轴等速反向转动可以实现原地转弯。可以理解的是，根据实际情况的选择和具体需求，第一吸附行走机构200的具体结构可以作适当修改，在此不作唯一限定。

作为本发明的一个可选实施方式，减速器220具体可以但不限于为直角减速器，如此设置，使得第一吸附行走机构200结构紧凑，从而使得壁面清洗机器人的结构布局更加合理。当然，根据实际情况的选择和具体需求，减速器220具体也可以为其他类型，在此不作唯一限定。

进一步地，作为本发明的一个具体实施方式，如图6与图7所示，第二铰接机构700包括连接杆710以及弹性连接件720，弹性连接件720具体可以但不限于为压紧弹簧，请一并结合图2，连接杆710的一端转动连接于机架100上，另一端转动连接于清洗机构500上；弹性连接件720的一端转动连接于机架100上，另一端转动连接于连接杆710上，从而使得清洗机构500通过第二铰接机构700铰接于机架100。此结构下，如图7所示，于壁面清洗机器人吸附在壁面上时，弹性连接件720呈压缩状态，使得弹性连接件720产生的弹力能够使得清洗机构500能够抵紧于壁面，有效保证清洗机构500对壁面进行清洗。可以理解的是，根据实际情况的选择和具体需求，第二铰接机构700的具体结构可以作适当修改，在此不作唯一限定。

具体地，如图2、图6与图7所示，第二铰接机构700还包括设于机架100的侧面的第二关节转轴730以及设于清洗机构500上的第二连接关节740，连接杆710的一端转动连接于第二关节转轴730，另一端转动连接于清洗机构500，使得清洗机构500通过第二铰接机构700铰接于机架100。

具体地，如图2、图6与图7所示，第二关节转轴730包括设于机架100的侧面的第三固定座731、设于第三固定座731的第二主体部732以及设于第二主体部732的相对两侧的第二转轴733，第三固定座731具体可以但不限于通过连接件(如螺丝、螺栓等)固定在机架100的侧面；

连接杆710的一端设有相对设置的两个第二关节板711，另一端的相对两侧分别设有第三转轴713；两个第二关节板711分别设于第二主体部732的相对两侧，也即第二主体部732夹设于两个第二关节板711之间，且第二关节板711开设有供第二转轴733能转动地插入的第二过孔712，从而使得连接杆710与第二关节转轴730转动连接；

第二连接关节740包括设于清洗机构500上的第四固定座741以及设于第四固定座741的两个第三关节板742，两个第三关节板742间隔且相对设置，第四固定座741具体可以但不限于通过连接件(如螺丝、螺栓等)固定在清洗机构500上，两个第三关节板742分别设于连接杆710的设有第三转轴713的一端的相对两侧，且第三关节板742开设有供第三转轴713能转动地插入的第三过孔743，从而使得连接杆710与第二连接关节740转动连接。

具体地，如图2、图6与图7所示，连接杆710的中部设有第一转动部714，机架100的底面设有第二转动部110，弹性连接件720的两端分别转动连接于第一转动部714和第二转动部110，具体来说，弹性连接件720的一端设有相对设置的两个第四关节板721，两个第四关节板721分别设于第一转动部714的相对两侧，采用销轴(图未示)穿过第四关节板721和第一转动部714后，从而使得弹性连接件720与连接杆710转动连接；同样地，弹性连接件720的远离第四关节板721的一端设有第三转动部722，采用销轴(图未示)穿过第二转动部110和第三转动部722，从而使得弹性连接件720与机架100转动连接。

进一步地，作为本发明的一个具体实施方式，如图7所示，弹性连接件720设于连接杆710的下方，并且，弹性连接件720的设有第三转动部722的一端高于弹性连接件720的设有第四关节板721的一端，如此设置，当壁面清洗机器人吸附在壁面上时，弹性连接件720呈压缩状态，使得弹性连接件720产生的弹力能够使得清洗机构500能够抵紧于壁面，有效保证清洗机构500对壁面进行清洗。

进一步地，作为本发明的一个具体实施方式，如图6和图8所示，清洗机构500包括清洗刷510、罩设于清洗刷510上的刷罩520以及设于刷罩520上的第二电机530，第二电机530电性连接于控制柜900，连接杆710的远离机架100的一端转动连接于刷罩520上的第二连接关节740，第二电机530的主轴伸入刷罩520内且与清洗刷510固定连接，通过第二电机530驱动清洗刷510转动以使清洗刷510上的刷毛对壁面进行清洗。在该实施例中，第二连接关节740的第四固定座741设于刷罩520上，第四固定座741具体可以但不限于通过连接件(如螺丝、螺栓等)固定在刷罩520上。可以理解的是，根据实际情况的选择和具体需求，清洗机构500的具体结构可以作适当修改，在此不作唯一限定。

进一步地，作为本发明的一个具体实施方式，如图6和图8所示，清洗机构500还包括设于刷罩520的侧面且用于在壁面上爬行的行走件540，于壁面清洗机器人吸附在壁面上时，行走件540与壁面接触，使得刷罩520与壁面间隔设置，壁面清洗机器人在壁面上行走时，刷罩520与壁面摩擦导致磨损；并且，行走件540还能防止清洗刷510上的刷毛与壁面接触过深，确保了良好的清洗效果。在该实施例中，行走件540具体可以但不限于为万向球。

进一步地，作为本发明的一个具体实施方式，如图2和图5所示，壁面清洗机器人还包括两个设于机架100的前端的相对两侧的辅助行走机构400，辅助行走机构400用于在壁面上爬行，第二吸附行走机构300和两个辅助行走机构400形成三角形稳定分布，使得壁面清洗机器人能够稳定地吸附和行走在壁面上。

进一步地，作为本发明的一个具体实施方式，如图2和图5所示，第二吸附行走机构300和辅助行走机构400均包括设于机架100上的万向轮架811以及转动连接于万向轮架811上的辅助轮812。此结构下，万向轮架811可以实现旋转，这样根据驱动轮230的行走路径，辅助轮812可以自行摆动至合适的角度配合驱动轮230行走。

进一步地，作为本发明的一个具体实施方式，如图5和图9所示，第一吸附行走机构200和第二吸附行走机构300均包括用于吸附在壁面上的磁吸附组件820；于壁面清洗机器人吸附在壁面上时，磁吸附组件820与壁面间隔设置，磁吸附组件820通过与壁面之间的磁力使得第一吸附行走机构200和第二吸附行走机构300吸附在壁面上。

进一步地，作为本发明的一个具体实施方式，如图5和图9所示，磁吸附组件820包括导磁扼铁块821、与导磁扼铁块821相对设置的保护套822以及夹设于导磁扼铁块821和保护套822之间的永磁体823，其中，永磁体823可以但不限于为钕铁硼永磁体823。具体来说，第一吸附行走机构200的磁吸附组件820的导磁扼铁块821设置于壳体210的底面，第二吸附行走机构300的磁吸附组件820的导磁扼铁块821设置于机架100的底面。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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