CN113040672A - 一种高空作业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高空作业机器人，包括躯体、行走机构，所述行走机构包括行走机械臂、吸附机构，所述躯体上连接有多个所述行走机械臂，所述吸附机构包括涡轮风机、真空箱、吸盘，所述真空箱设于所述躯体上，所述涡轮风机与所述真空箱相连接，所述行走机械臂与所述吸盘弹性转动连接；所述真空箱与所述吸盘相连接；所述高空作业机器人还包括安装于躯体内的折叠梯和卷扬机，所述折叠梯包括由内向外层层包裹的多层U型架，位于最内层的U型架与所述躯体相连接。本发明实现了高空清洗作业，且作业范围广，作业效率高，而且能适用于凹凸不平墙面的作业，提高使用范围，实现多环境作业。

Description

一种高空作业机器人

技术领域

本发明涉及高空作业设备技术领域，尤其是涉及一种高空作业机器人。

背景技术

现有磁吸附高空清洁机器人，依靠磁吸附材料吸附到高空壁面上，通常具有较强的吸附力，实现在高空壁面上的吸附移动，并完成清洗作业。现有清洁机器人上的清洗机构结构固定，一次停留只能实现小范围内的清洗作业，清洗效率低，作业时间长，而且现有清洁机器人不适用于凹凸不平墙面的清洗作业，作业环境有限。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种高空作业机器人，本发明实现了高空清洗作业，且作业范围广，作业效率高，而且能适用于凹凸不平墙面的作业，提高使用范围，实现多环境作业。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高空作业机器人，包括躯体、行走机构，所述行走机构包括行走机械臂、吸附机构，所述躯体上连接有多个所述行走机械臂，所述吸附机构包括涡轮风机、真空箱、吸盘，所述真空箱设于所述躯体上，所述涡轮风机与所述真空箱相连接，所述行走机械臂与所述吸盘弹性转动连接；所述真空箱与所述吸盘相连接；

所述高空作业机器人还包括第一直线驱动件、清洗机构和供水机构，所述供水机构安装于所述躯体上；所述躯体靠近墙面的一侧设有容纳所述清洗机构的容纳凹槽；所述第一直线驱动件安装于所述容纳凹槽内；所述清洗机构包括第一电机、主动齿轮、从动齿圈、摆动轴、异形轴、第二直线驱动件、清洗刷头、第二电机，所述第一电机与所述第一直线驱动件相连接；所述第一电机输出轴上安装所述主动齿轮，所述异形轴由方形柱体和圆柱体相连接组成，所述躯体在位于容纳凹槽槽底设有与所述方形柱体相配合的方形槽，所述方形柱体插入至所述方形槽内，所述从动齿圈安装于所述圆柱体上，所述从动齿圈与所述摆动轴的一端相连接；所述摆动轴的另一端与所述第二直线驱动件相连接；所述第二直线驱动件与所述第二电机相连接；所述第二电机与所述清洗刷头球铰接；所述清洗机构不使用时容纳于所述容纳凹槽内；所述供水机构向所述清洗刷头输送清洗水。

进一步地，所述行走机械臂包括关节、大臂、小臂、第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机，所述关节的一端与所述躯体转动连接，所述第一驱动电机安装于所述躯体上并与所述关节的一端相连接；所述关节的另一端与所述大臂的一端转动连接，所述第二驱动电机安装于所述关节上并与所述大臂的一端相连接；所述大臂的另一端与所述小臂的一端转动连接，所述第三驱动电机安装于所述大臂上并与所述小臂的一端相连接；所述小臂的另一端与所述吸盘弹性转动连接。

进一步地，所述吸盘上设有凸台，所述凸台上设有多个T型槽，所述小臂的另一端设有内凹槽，且位于所述内凹槽处设有多个与所述凸台位置相对且数量相同的T型头；所述凸台安装于所述内凹槽内，且所述T型头安装于所述T型槽内，所述T型头在位于所述凸台台面和内凹槽槽底之间外套缓冲弹簧；所述内凹槽的内径尺寸大于所述凸台的外径尺寸。

进一步地，位于最外层U型架的两边的立柱均设有勾块，所述卷扬机的钢丝绳的端部连接有勾子，所述勾子钩住所述勾块。

进一步地，所述高空作业机器人还包括安装于躯体内的折叠梯和卷扬机，所述折叠梯包括由内向外层层包裹的多层U型架，位于最内层的U型架与所述躯体相连接，所述U型架包括平板、分别垂直设于所述平板四个角的四个立柱；位于最内层U型架的四个立柱上均设有T型条槽；其余层的U型架的四个立柱上均设有T型条槽，且其余层的U型架的四个立柱均通过转接边连接有T型滑块，相邻U型架之间的T型滑块移动配合安装于T型条槽内；位于最外层U型架的两边的立柱上均与所述卷扬机的钢丝绳相连接；所述躯体下方侧面设有能打开/关闭的门。

本发明使用时，通过行走机械臂实现行走，行走过程中通过吸附机构将行走机械臂有效吸附在墙面上，实现机器人的高空稳定爬行，其中行走机械臂与吸盘弹性转动连接，以能适用于凹凸不平墙面的作业，提高使用范围，实现多环境作业。

本发明当需高空清洗墙面作业时，第一直线驱动件驱动清洗机构移动而移出容纳凹槽，通过第一电机旋转带动主动齿轮及从动齿圈旋转，实现摆动轴的摆动，如此实现清洗刷头的摆动；通过第二直线驱动件实现清洗机构伸缩长度的调节，如此大大提高了清洗刷头的清洗范围，清洗效率高；清洗时，第二电机带动清洗刷头旋转，以实现墙面的清洗作业。其中第二电机与清洗刷头球铰接，实现清洗刷头的旋转，以能适应凹凸不平墙面的清洗作业。

本发明折叠梯不使用时收纳于躯体内；折叠梯使用时，躯体下方的门打开，卷扬机放钢丝绳，使得多层U型架之间相互展开，T型滑块相对于T型条槽移动，使得折叠梯向下伸长，通过折叠梯可以实现高空救援等作业；当折叠梯折叠收纳时，卷扬机收钢丝绳，折叠梯折叠，多层U型架呈由内向外的层层包裹结构，占用空间小，使用相当方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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为本发明的立体图。

图2为本发明行走机械臂和吸盘相装配的立体图。

图3为对应图2小臂和吸盘处的剖切立体图。

图4为展示本发明折叠梯和卷扬机处的结构示意图。

图5为本发明位于最内层U型架的结构示意图。

图6为图5的俯视图。

图7为图5的左视图。

图8为本发明多层U型架层层包裹时的结构示意图。

图9为图8的俯视图。

图10为本发明其余层U型架的结构示意图。

图11为图10的仰视图。

图12为图10的A-A剖视图。

图13为展示本发明清洗机构处的结构示意图。

图14为展示本发明清洗机构处的结构示意图。

上述附图标记：

1躯体，20行走机械臂，210涡轮风机，211真空箱，212吸盘，213吸风管道，201关节，202大臂，203小臂，220 T型头，221缓冲弹簧，2030内凹槽，2020 凸台，2120-1 T型槽，10连接柱，30 U型架，31卷扬机，310钢丝绳，32勾条，4门，301平板，302立柱，3001 T条型槽，303 T型滑块，304转接边，305滑轮，101容纳凹槽，50主动齿轮，51从动齿圈，52摆动轴，53第二直线驱动件，54清洗刷头，55第一直线驱动件，56第一电机，57第二电机，58球接头，59球头，601圆柱体，602方形柱体，102方形槽。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-14所示，本实施方式提供的一种高空作业机器人，包括躯体1、行走机构，所述行走机构包括行走机械臂20、吸附机构，所述躯体1上连接有多个所述行走机械臂20，所述吸附机构包括涡轮风机210、真空箱211、吸盘212，所述真空箱211设于所述躯体1上，所述涡轮风机210与所述真空箱相连接，所述行走机械臂20与所述吸盘212弹性转动连接；所述真空箱211与所述吸盘212相连接。其中真空箱211通过吸风管道213与吸盘212相连接。

本实施方式使用时，通过行走机械臂20实现行走，行走过程中通过吸附机构将行走机械臂20有效吸附在墙面上，实现机器人的高空稳定爬行，其中行走机械臂20与吸盘212弹性转动连接，以能适用于凹凸不平墙面的作业，提高使用范围，实现多环境作业。

本实施方式优选地，所述行走机械臂20包括关节201、大臂202、小臂203、第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机，所述关节201的一端与所述躯体1转动连接，所述第一驱动电机安装于所述躯体1上并与所述关节201的一端相连接；所述关节201的另一端与所述大臂202的一端转动连接，所述第二驱动电机安装于所述关节201上并与所述大臂202的一端相连接；所述大臂202的另一端与所述小臂203的一端转动连接，所述第三驱动电机安装于所述大臂202上并与所述小臂203的一端相连接；所述小臂203的另一端与所述吸盘212弹性转动连接。

本实施方式优选地，所述吸盘212上设有凸台2120，所述凸台2120上设有多个T型槽2120-1，所述小臂203的另一端设有内凹槽2030，且位于所述内凹槽2030处设有多个与所述凸台2120位置相对且数量相同的T型头220；所述凸台2120安装于所述内凹槽2030内，且所述T型头220安装于所述T型槽2120-1内，所述T型头220在位于所述凸台2120台面和内凹槽2030槽底之间外套缓冲弹簧221；所述内凹槽2030的内径尺寸大于所述凸台2120的外径尺寸。

本实施方式进一步优选地，所述高空作业机器人还包括安装于躯体1内的折叠梯和卷扬机31，所述折叠梯包括由内向外层层包裹的多层U型架30，位于最内层的U型架30与所述躯体1相连接，具体地，最内层的U型架30与躯体1内的连接柱10相连接；所述U型架30包括平板301、分别垂直设于所述平板301四个角的四个立柱302；位于最内层U型架30的四个立柱302上均设有T型条槽3001；其余层的U型架30的四个立柱302上均设有T型条槽3001，且其余层的U型架30的四个立柱302均通过转接边304连接有T型滑块303，相邻U型架30之间的T型滑块303移动配合安装于T型条槽3001内；位于最外层U型架30的两边的立柱302上均与所述卷扬机31的钢丝绳310相连接；所述躯体1下方侧面设有能打开/关闭的门4。

本实施方式折叠梯不使用时收纳于躯体1内；折叠梯使用时，躯体1下方的门4打开，卷扬机31放钢丝绳310，使得多层U型架30之间相互展开，T型滑块303相对于T型条槽3001移动，使得折叠梯向下伸长，通过折叠梯可以实现高空救援等作业；当折叠梯折叠收纳时，卷扬机31收钢丝绳310，多层U型架30之间相互收纳，且T型滑块303相对于T型条槽3001移动，折叠梯折叠完成后，多层U型架30呈由内向外的层层包裹结构，占用空间小，使用相当方便，折叠梯折叠收纳于躯体1内后，门4关闭。本实施方式门4采用两开门，且呈向外旋转打开的结构形式，门为现有常规技术，故不做过多赘述。

本实施方式T型滑块303上设有滑轮，以提高T型滑块303相对于T型条槽3001的移动灵活性。

本实施方式优选地，位于最外层U型架30的两边的立柱302均设有勾块32，所述卷扬机31的钢丝绳310的端部连接有勾子，所述勾子钩住所述勾块32。

本实施方式进一步优选地，所述高空作业机器人包括第一直线驱动件55、清洗机构和供水机构，所述供水机构安装于所述躯体1上；所述躯体1靠近墙面的一侧设有容纳所述清洗机构的容纳凹槽101；所述第一直线驱动件55安装于所述容纳凹槽101内；所述清洗机构包括第一电机56、主动齿轮50、从动齿圈51、摆动轴52、异形轴、第二直线驱动件53、清洗刷头54、第二电机57，所述第一电机56与所述第一直线驱动件55相连接；所述第一电机56输出轴上安装所述主动齿轮50，所述异形轴由方形柱体602和圆柱体601相连接组成，所述躯体1在位于容纳凹槽101槽底设有与所述方形柱体602相配合的方形槽102，所述方形柱体602插入至所述方形槽102内，所述从动齿圈51安装于所述圆柱体601上，所述从动齿圈51与所述摆动轴52的一端相连接；所述摆动轴52的另一端与所述第二直线驱动件53相连接；所述第二直线驱动件53与所述第二电机57相连接；所述第二电机57与所述清洗刷头54球铰接；所述清洗机构不使用时容纳于所述容纳凹槽101内；所述供水机构向所述清洗刷头54输送清洗水。

本实施方式当需高空清洗墙面作业时，第一直线驱动件55驱动清洗机构移动而移出容纳凹槽101，通过第一电机56旋转带动主动齿轮50及从动齿圈51旋转，实现摆动轴52的摆动，如此实现清洗刷头54的摆动；通过第二直线驱动件53实现清洗机构伸缩长度的调节，如此大大提高了清洗刷头54的清洗范围，清洗效率高；清洗时，第二电机57带动清洗刷头54旋转，以实现墙面的清洗作业。其中第二电机57与清洗刷头球铰接，实现清洗刷头54的旋转，以能适应凹凸不平墙面的清洗作业。其中清洗时，供水机构不断向清洗刷头54供清洗水。

本实施方式异形轴的设计，不仅实现了从动齿圈51相对于躯体1的移动，还保证从动齿圈51相对于躯体1的旋转运动，即当第一直线驱动件55驱动清洗机构移动而移出容纳凹槽101，方形柱体602相对于方形槽102内移动，当第一电机56旋转带动主动齿轮50及从动齿圈51旋转时，从动齿圈51相对于圆柱体601旋转。

本实施方式第一直线驱动件55和第二直线驱动件53采用油缸、气缸、电动推杆等现有的直线驱动设备。

本实施方式供水机构包括水箱、与水箱相连接的水泵、与水泵相连接的喷头，本实施方式供水机构为现有常规技术，故不做过多赘述。

本实施方式第二电机57输出轴连接球接头58，球接头58上设有球形槽，清洗刷头54上连接球头59，球头59安装于球形槽内。

本实施方式躯体1上设有多个清洗机构，大大提高作业效率。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种高空作业机器人，其特征在于，包括躯体、行走机构，所述行走机构包括行走机械臂、吸附机构，所述躯体上连接有多个所述行走机械臂，所述吸附机构包括涡轮风机、真空箱、吸盘，所述真空箱设于所述躯体上，所述涡轮风机与所述真空箱相连接，所述行走机械臂与所述吸盘弹性转动连接；所述真空箱与所述吸盘相连接；

所述高空作业机器人还包括第一直线驱动件、清洗机构和供水机构，所述供水机构安装于所述躯体上；所述躯体靠近墙面的一侧设有容纳所述清洗机构的容纳凹槽；所述第一直线驱动件安装于所述容纳凹槽内；所述清洗机构包括第一电机、主动齿轮、从动齿圈、摆动轴、异形轴、第二直线驱动件、清洗刷头、第二电机，所述第一电机与所述第一直线驱动件相连接；所述第一电机输出轴上安装所述主动齿轮，所述异形轴由方形柱体和圆柱体相连接组成，所述躯体在位于容纳凹槽槽底设有与所述方形柱体相配合的方形槽，所述方形柱体插入至所述方形槽内，所述从动齿圈安装于所述圆柱体上，所述从动齿圈与所述摆动轴的一端相连接；所述摆动轴的另一端与所述第二直线驱动件相连接；所述第二直线驱动件与所述第二电机相连接；所述第二电机与所述清洗刷头球铰接；所述清洗机构不使用时容纳于所述容纳凹槽内；所述供水机构向所述清洗刷头输送清洗水。

2.根据权利要求1所述的一种高空作业机器人，其特征在于，所述行走机械臂包括关节、大臂、小臂、第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机，所述关节的一端与所述躯体转动连接，所述第一驱动电机安装于所述躯体上并与所述关节的一端相连接；所述关节的另一端与所述大臂的一端转动连接，所述第二驱动电机安装于所述关节上并与所述大臂的一端相连接；所述大臂的另一端与所述小臂的一端转动连接，所述第三驱动电机安装于所述大臂上并与所述小臂的一端相连接；所述小臂的另一端与所述吸盘弹性转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种高空作业机器人，其特征在于，所述吸盘上设有凸台，所述凸台上设有多个T型槽，所述小臂的另一端设有内凹槽，且位于所述内凹槽处设有多个与所述凸台位置相对且数量相同的T型头；所述凸台安装于所述内凹槽内，且所述T型头安装于所述T型槽内，所述T型头在位于所述凸台台面和内凹槽槽底之间外套缓冲弹簧；所述内凹槽的内径尺寸大于所述凸台的外径尺寸。

4.根据权利要求1所述的一种高空作业机器人，其特征在于，所述高空作业机器人还包括安装于躯体内的折叠梯和卷扬机，所述折叠梯包括由内向外层层包裹的多层U型架，位于最内层的U型架与所述躯体相连接，所述U型架包括平板、分别垂直设于所述平板四个角的四个立柱；位于最内层U型架的四个立柱上均设有T型条槽；其余层的U型架的四个立柱上均设有T型条槽，且其余层的U型架的四个立柱均通过转接边连接有T型滑块，相邻U型架之间的T型滑块移动配合安装于T型条槽内；位于最外层U型架的两边的立柱上均与所述卷扬机的钢丝绳相连接；所述躯体下方侧面设有能打开/关闭的门。

5.根据权利要求4所述的一种高空作业机器人，其特征在于，位于最外层U型架的两边的立柱均设有勾块，所述卷扬机的钢丝绳的端部连接有勾子，所述勾子钩住所述勾块。

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