应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人.pdf

本发明涉及一种应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人，其特征在于包括柔索驱动系统、壁面移动平台和推力装置；所述的柔索驱动系统为两组，分别包括卷扬系统和柔索，所述的卷扬系统安装在建筑物立面的顶端的两侧，包括电机减速器组件、卷筒和定滑轮，电机减速器组件、卷筒固定在建筑物的立面上，卷筒与电机和减速器组件的输出轴连接；柔索的一端分别固定在壁面移动平台上，另一端分别绕过定滑轮后固定在卷筒上；所述的壁面移动平台靠近建筑物立面的一侧安装有保证壁面移动平台的被动移动机构；所述的推力装置安装在壁面移动平台的外侧面上。本发明具有运动空间大、控制简单、工作可靠、扩展性好、壁面适应力强等优点。

1、  应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人，其特征在于包括柔索驱动系统、壁面移动平台和推力装置；
所述的柔索驱动系统为两组，分别包括卷扬系统和柔索，所述的卷扬系统安装在建筑物立面的顶端的两侧，包括电机减速器组件、卷筒和定滑轮，电机减速器组件、卷筒固定在建筑物的立面上，卷筒与电机和减速器组件的输出轴连接；柔索的一端分别固定在壁面移动平台上，另一端分别绕过定滑轮后固定在卷筒上；
所述的壁面移动平台靠近建筑物立面的一侧安装有保证壁面移动平台的被动移动机构；
所述的推力装置安装在壁面移动平台的外侧面上。

2、  根据权利要求1所述的应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人，其特征在于所述的推力装置为函道风扇、螺旋桨或喷气推动装置

3、  根据权利要求1所述的应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人，其特征在于电机减速器组件中的卷扬电机为交流或直流伺服电机。

4、  根据权利要求1、2或3所述的应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人，其特征在于在所述的建筑物立面顶端的中部还安装有一组柔索驱动系统，所述的卷扬系统也包括电机减速器组件、卷筒和定滑轮，电机减速器组件、卷筒固定在建筑物的立面上，卷筒与电机和减速器组件的输出轴连接；柔索的一端固定在壁面移动平台上，另一端绕过定滑轮后固定在卷筒上。

5、  根据权利要求1、2或3所述的应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人，其特征在于在所述的建筑物立面底部的中部还安装有一组柔索驱动系统，所述的卷扬系统也包括电机减速器组件、卷筒和定滑轮，电机减速器组件、卷筒固定在建筑物的立面上，卷筒与电机和减速器组件的输出轴连接；柔索的一端固定在壁面移动平台上，另一端绕过定滑轮后固定在卷筒上。

应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人
技术领域
本发明涉及一种壁面移动机器人，具体讲是涉及一种用柔索驱动的沿高大建筑物立面移动的应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人，属于机器人技术领域。
背景技术
随着城市的现代化，城市中产生了众多的高层建筑。基于采光和美观的目的，许多高层建筑都以玻璃幕墙为外装饰，因此带来了幕墙的清洗问题。高大建筑物玻璃幕墙的清洗是一项繁重而危险的工作。目前，国内外主要使用升降平台或吊篮承载清洁工进行玻璃壁面的清洗。人工进行高层建筑物的清洗不仅费用高、效率低，而且十分危险。清洁工人从高空跌落、死亡的事故时有发生。高层建筑幕墙清洗机器人将使人从危险的高空清洗作业中解脱出来。
目前对于高大建筑物立面特别是玻璃幕墙的清洗机器人载体的研究多基于负压吸附或真空吸附原理。随着机器人技术的发展，爬壁机器人的类型日益丰富，但现有爬壁机器人特别是基于真空吸附原理或者负压吸附原理的壁面移动机器人对壁面的适应能力和吸附的可靠性都很难达到高大建筑物立面清洗作业实际应用的要求。并且其结构复杂，控制繁琐。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、工作可靠、易于控制、壁面适应能力强的应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：
一种应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人，其特征在于包括柔索驱动系统、壁面移动平台和推力装置；
所述的柔索驱动系统为两组，分别包括卷扬系统和柔索，所述的卷扬系统安装在建筑物立面的顶端的两侧，包括电机减速器组件、卷筒和定滑轮，电机减速器组件、卷筒固定在建筑物的立面上，卷筒与电机和减速器组件的输出轴连接；柔索的一端分别固定在壁面移动平台上，另一端分别绕过定滑轮后固定在卷筒上；
所述的壁面移动平台靠近建筑物立面的一侧安装有保证壁面移动平台的被动移动机构；
所述的推力装置安装在壁面移动平台的外侧面上。
前述的应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人，其特征在于所述的推力装置为函道风扇、螺旋桨或喷气推动装置
前述的应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人，其特征在于电机减速器组件中的卷扬电机为交流或直流伺服电机。
前述的应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人，其特征在于在所述的建筑物立面顶端的中部还安装有一组柔索驱动系统，所述的卷扬系统也包括电机减速器组件、卷筒和定滑轮，电机减速器组件、卷筒固定在建筑物的立面上，卷筒与电机和减速器组件的输出轴连接；柔索的一端固定在壁面移动平台上，另一端绕过定滑轮后固定在卷筒上。
前述的应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人，其特征在于在所述的建筑物立面底部的中部还安装有一组柔索驱动系统，所述的卷扬系统也包括电机减速器组件、卷筒和定滑轮，电机减速器组件、卷筒固定在建筑物的立面上，卷筒与电机和减速器组件的输出轴连接；柔索的一端固定在壁面移动平台上，另一端绕过定滑轮后固定在卷筒上。
本发明的有益效果是：
1、运动空间大：本发明在应用过程中，可根据建筑物的尺寸结构来安装卷扬系统，即可获得较大的运动空间。
2、安全可靠：本发明在应用过程中，壁面移动平台通过柔索吊装在卷扬系统上，与基于负压吸附或真空原理的壁面移动机器人相比较，不会出现因吸附失效而造成机器人脱落的危险状况，机器人在壁面移动过程中不需要吸附，因此可以适应多种壁面环境，应用领域更广泛。
3、控制简单：本发明通过控制柔索的长度来达到控制机器人在壁面上的位置和移动速度的目的，控制算法简单，仅需作简单的三角形解算即可获得卷扬电机的控制量，控制硬件搭建方便，并可根据实际情况选用交流或者直流伺服电机。
4、扩展性好：一般状况下采用2组柔索吊挂即可满足作业要求。如果移动平台较轻不易将吊挂柔索拉直或外界干扰力较大时，可以在建筑物立面底部加装柔索驱动系统；如果移动平台较重时，则可通过在建筑物立面顶部加装柔索驱动系统来改善原有2根柔索的受力状况，保证壁面移动平台的平衡。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为本发明实施例2的结构示意图；
图4为本发明实施例3的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例和附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。
实施例1：
图1为本发明实施例1的结构示意图，图2为图1的侧视图，如图1、2所示，本发明的应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人，由2组柔索驱动系统、壁面移动平台和推力装置组成，其中：每一组柔索卷扬系统包括卷筒1、电机减速器组件2和定滑轮3，卷扬系统安装在建筑物立面顶端的两侧，柔索4的一端固定在壁面移动平台5上，柔索4的另外一端绕过定滑轮3缠绕在卷筒1上，通过调整卷扬电机的转动可以控制柔索的长度，通过调整多个柔索的长度可以实现控制壁面移动平台在壁面上的运动速度和位置的目的。壁面移动平台5由两根柔索4吊起，靠壁面移动平台5的重力将柔索4拉直，该壁面移动平台5可在柔索4的牵引下在壁面上沿各方向移动，并可根据作业需要安装清洗作业工具。壁面移动平台5的外侧面上安装有推力装置6，该推力装置6可以由函道风扇、螺旋桨或其他喷气式推动装置实现，用以产生相对壁面的正压力，使所述壁面移动平台与壁面贴紧并产生一定的接触力。在壁面移动平台5与建筑物立面接触的一侧安装有被动移动机构，便于壁面移动平台5的移动。电机减速器组件2中的卷扬电机可以根据实际情况选用交流或直流伺服电机。
本发明的工作原理是：通过电机减速器组件2带动卷筒1转动来控制柔索4的伸缩，两根柔索4的长度确定壁面移动平台5在建筑物立面上的位置，从而实现壁面移动平台5在壁面上的运动和定位，推力装置6产生相对壁面的正压力，使壁面移动平台5贴紧壁面并产生一定的接触力，被动移动机构(未图示)保证壁面移动平台5的移动灵活。
本实施例可以作为立面清洗作业机器人的移动载体，调整柔索4的长度可以控制壁面移动平台5在壁面上的位置，壁面移动平台5上安装有被动移动机构，可沿壁面各方向移动，壁面移动平台5上可以安装清洗作业工具，推力装置6用来将壁面移动平台5压向壁面，并提供清洗作业需要的作用力。本发明具有运动空间大、控制简单、工作可靠等特点。
实施例2：
图3为本发明实施例2的结构示意图，如图3所示，当壁面移动平台的重力不能够将两根柔索拉直或者外界干扰力比较大时，在实施例1的基础上，在建筑物立面底部的中部加装1个柔索驱动系统，使上方的两根柔索拉直，并可以抵抗一定的外界干扰力(如侧风)。因此本实施例中的应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人平台，由3组柔索驱动系统、壁面移动平台和推力装置组成。为简化系统的控制，底部的柔索驱动系统可以采用力控制方式，即控制柔索的拉力F一定。
实施例3：
图4为本发明实施例3的结构示意图，如图4所示，当壁面移动平台的重力较大时，为改善原有两组柔索驱动系统的受力状况，简化机器人移动控制的算法，在实施例1的基础上在立面顶端中部添加了一组柔索驱动系统。因此，在本实施例中，应用于高大建筑物立面清洗的壁面移动机器人平台，由3组柔索驱动系统、壁面移动平台和推力装置组成。壁面移动平台在壁面上的遍历运动可以通过调整所添加的第三根柔索的长度、同时控制原有两根柔索使壁面移动平台绕所添加的第三个定滑轮作圆周运动来实现。
上述实施例不以任何方式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。