一种高层建筑外墙清洁机器人的制作方法

本发明属于高空作业机器人技术领域，具体涉及一种高层建筑外墙清洁机器人。

背景技术：

都市中的高楼大厦外墙常年经历风吹雨淋日晒，通常情况下会被空气中的灰尘附着表面。为了城市的整体美观，而利用人工对外墙进行清洗，则需要高空操作绳、安全绳、高空坐板(或吊板、吊篮等)等一系列工具，操作过程繁琐，且十分危险，于是，高层建筑外墙清洁机器人应运而生操作简单，安全快捷。

市面上大多数高层建筑外墙清洁机器人无法有效地在外墙上吸附或吸附力较弱，在遇到大风等情况易发生危险，有的高层建筑外墙清洁机器人使用静电吸附盘，制造成本和后期维护维修成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高层建筑外墙清洁机器人，旨在解决现有技术中的外墙吸附力较差，易发生危险，制造及维护维修成本高，的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高层建筑外墙清洁机器人，包括机架和步进电机，所述机架与步进电机之间采用螺栓固定连接，所述步进电机的输出轴端过盈配合连接有主动同步带轮，所述机架四角处焊接有中空轴，所述中空轴外侧转动连接有吸盘轮，所述吸盘轮一周安装有外侧吸盘和内侧吸盘，所述吸盘轮末端焊接连接有从动同步带轮，所述主动同步带轮与从动同步带轮之间通过同步带连接，所述机架从上到下依次焊接有吸水器、过滤器、清洗液收集器、清洁刷、清洗液喷涂器，所述机架上焊接有真空导管，所述真空导管通过管螺纹连接在真空泵箱内，所述真空泵箱和控制柜通过螺栓固定连接在吸水器和过滤器上，所述清洁刷和清洗液喷涂器上通过螺栓固定连接有水箱，所述吸水器和清洗液喷涂器上通过螺栓固定连接有清洗液箱，所述机架上端焊接有支架，所述支架上转动连接有绕线轮轴，所述绕线轮轴上固定安装有绕线轮。

为了使得接触到外墙的吸盘有吸力而未接触到外墙的吸盘无吸力，作为本发明一种优选的，所述中空轴上开设有内侧气孔和外侧气孔，所述内侧气孔周围开设有内侧通气槽，所述外侧气孔周围开设有外侧通气槽。

为了使得吸盘轮在运转过程中始终对外墙有吸力而不会脱离外墙，作为本发明一种优选的，所述吸盘轮一周安装有外侧吸盘和内侧吸盘，且外侧吸盘和内侧吸盘之间呈22.5°错开安装。

为了使得机器人上下轮吸力相等，作为本发明一种优选的，所述中空轴有两根，焊接在机架上下两端，且从左到右贯穿机架，并通过真空导管连通到真空泵箱内。

为了使得内侧吸盘和外侧吸盘交替吸附外墙，作为本发明一种优选的，所述内侧气孔与内侧吸盘的位置相对应，所述外侧气孔与外侧吸盘的位置相对应。

所述步进电机设置有4个，分别分布在机架的四个顶角处。

所述过滤器的内部从上到下依次设置有多个滤网，且从上到下滤网的孔径依次变小。

所述水箱的表面设置有出水口，且出水口通过输水管道与吸水器连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本方案使用真空泵抽真空，配合橡胶吸盘对外墙产生吸力，造价低廉，维护便利。

2、本方案利用机械结构控制每个小吸盘的吸附力，使得仅与外墙接触的吸盘拥有吸附力，且随着吸盘轮的运转，即将脱离外墙的小吸盘自动转换为常压状态，而即将接触到外墙的小吸盘自动转变为负压状态。

3、本方案仅需要一根钢丝进行平衡自身重力及作为保险，使用方便，操作简单。

4、本方案每个吸盘轮上均有两排互相错开的小吸盘，使得每个吸盘轮在运转过程中始终至少有一个吸盘吸附在外墙上，不会出现吸附力空缺的状态。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为图1中a处的放大结构示意图；

图3为图2中隐藏部分零部件后的结构示意图；

图4为本发明的俯视结构示意图；

图5为本发明的侧视结构示意图；

图6为图5中l处的局部剖视结构示意图。

图中：1、机架；101、中空轴；102、内侧气孔；103、外侧气孔；104、内侧通气槽；105、外侧通气槽；106、总气孔；107、真空导管；2、步进电机；3、主动同步带轮；4、同步带；5、从动同步带轮；6、吸盘轮；601、外侧吸盘；602、内侧吸盘；7、真空泵箱；8、水箱；9、清洗液箱；10、控制柜；11、吸水器；12、过滤器；13、清洗液收集器；14、清洁刷；15、清洗液喷涂器；16、支架；17、绕线轮轴；18、绕线轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-6，本发明提供以下技术方案：一种高层建筑外墙清洁机器人，包括机架1和步进电机2，步进电机2设置有4个，分别分布在机架1的四个顶角处，机架1与步进电机2之间采用螺栓固定连接，步进电机2的输出轴端过盈配合连接有主动同步带轮3，机架1四角处焊接有中空轴101，中空轴101外侧转动连接有吸盘轮6，吸盘轮6一周安装有外侧吸盘601和内侧吸盘602，吸盘轮6末端焊接连接有从动同步带轮5，主动同步带轮3与从动同步带轮5之间通过同步带4连接，机架1从上到下依次焊接有吸水器11、过滤器12、清洗液收集器13、清洁刷14、清洗液喷涂器15，机架1上焊接有真空导管107，真空导管107通过管螺纹连接在真空泵箱7内，真空泵箱7和控制柜10通过螺栓固定连接在吸水器11和过滤器12上，过滤器12的内部从上到下依次设置有多个滤网，且从上到下滤网的孔径依次变小，清洁刷14和清洗液喷涂器15上通过螺栓固定连接有水箱8，水箱8的表面设置有出水口，且出水口通过输水管道与吸水器11连接，吸水器11和清洗液喷涂器15上通过螺栓固定连接有清洗液箱9，机架1上端焊接有支架16，支架16上转动连接有绕线轮轴17，绕线轮轴17上固定安装有绕线轮18。

在本发明的具体实施例中，绕线轮18起到缠绕拖曳钢丝的作用，绕线轮轴17与支架16之间有阻尼，使得整台机器人失去动力并从外墙脱离后能够缓慢下降到底面而不会成为高空坠物，机架1的四角处通过螺栓固定连接有四个步进电机2，用于使整台机器人通过吸盘轮6自楼顶向地面缓慢运行，清洗液喷涂器15对外墙喷射清洗液喷雾，清洁刷14将喷涂了清洗液的外墙进行洗刷清洁，清洗液收集器13可将外墙上用过的清洗液吸收并送到过滤器12内进行过滤回收，吸水器11用于对清洁后的外墙喷射少量水雾并随着机器人的向下运动将水分擦干，以去除残留的清洗液，控制柜10用于提供电力和控制系统。

具体的，请参阅图2，吸盘轮6一周安装有外侧吸盘601和内侧吸盘602，且外侧吸盘601和内侧吸盘602之间呈22.5°错开安装。

本实施例中：外侧吸盘601和内侧吸盘602之间呈22.5°错开的安装方法使得每个吸盘轮在运转过程中始终至少有一个吸盘吸附在外墙上，不会出现吸附力空缺的状态。

具体的，请参阅图3，中空轴101上开设有内侧气孔102和外侧气孔103，内侧气孔102周围开设有内侧通气槽104，外侧气孔103周围开设有外侧通气槽105。

本实施例中：内侧气孔102和外侧气孔103使得接触到外墙的吸盘有吸力而内侧通气槽104和外侧通气槽105使得未接触到外墙的吸盘无吸力。

具体的，请参阅图4，中空轴101有两根，焊接在机架1上下两端，且从左到右贯穿机架1，并通过真空导管107连通到真空泵箱7内。

本实施例中：真空泵箱7用于产生负压，真空导管107用于将负压状态传递到吸盘轮6内。

具体的，请参阅图6，内侧气孔102与内侧吸盘602的位置相对应，外侧气孔103与外侧吸盘601的位置相对应。

本实施例中：利用机械结构控制每个小吸盘的吸附力，使得仅与外墙接触的吸盘拥有吸附力，且随着吸盘轮的运转，即将脱离外墙的小吸盘自动转换为常压状态，而即将接触到外墙的小吸盘自动转变为负压状态。

本发明的工作原理及使用流程：该机器人从外墙的楼顶位置开始运行，并在绕线轮18上缠绕上足量长度的拖曳钢丝，真空泵箱7开始预先抽真空，步进电机2工作，带动主动同步带轮3转动，并通过同步带4将扭矩传递到从动同步带轮5上，带动吸盘轮6在外墙面上滚动，当内侧吸盘602中的一个小吸盘与内侧气孔102相连通时，此时，该小吸盘又刚好与外墙面贴合，由于真空泵箱7将总气孔106和真空导管107内均抽成了真空状态，于是该小吸盘紧紧地吸附在外墙壁上，随着机器人缓慢向下运行，吸盘轮6缓慢旋转，之前紧紧吸附在外墙上的小吸盘即将越过内侧气孔102，之后该小吸盘与内侧通气槽104连通，而内侧通气槽104是始终通过内侧吸盘602中的其他小吸盘与外界大气相连，故此时内侧吸盘602中所有小吸盘均为常压状态，吸盘轮6继续旋转，当旋转角度接近22.5°时，与刚脱离外墙壁的小吸盘相邻的，外侧吸盘601中的小吸盘逐渐与外侧气孔103相连通，转变为负压状态，牢牢吸附在外墙壁上，之后又轮到内侧吸盘602中所有小吸盘吸附在墙壁上，如此往复，机器人始终有四个吸盘吸附在墙面上，与此同时，清洗液喷涂器15从清洗液箱9中抽取清洗液并对外墙喷射清洗液喷雾，紧接着清洁刷14将喷涂了清洗液的外墙进行洗刷清洁，清洗液收集器13将外墙上用过的清洗液吸收并送到过滤器12内进行过滤回收，吸水器11抽取水箱8内的清水并对清洁后的外墙喷射少量水雾，同时随着机器人的向下运动将水分擦干，以去除残留的清洗液，达到清洁外墙壁的作用。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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