一種桁架清潔機器人的制作方法

本實用新型涉及清潔裝置，尤其是涉及一種適用于桁架清潔的機器人。

背景技術：

人類在面臨城市人口迅速增加，用地緊張的困境后，高層建筑無疑成了開拓擴大生存空間的必然。然而塵土雜物隨風上揚空中飄蕩最終積累在建筑的桁架、管道、外墻、玻璃上，就會使周圍的居住環境質量受到影響。目前存在的問題如下：

首先，機場高鐵站的桁架及管道等位置長期無人清理，或者只清潔較低位置的部份，其原因在于缺乏相應的適應位置高、粗細不同、走向多樣的、互相交錯的、桁架的清潔工具，存在勞動量大和危險性高等問題。特點有： 1、位置高；2、形狀不定；3、尺寸不定；3、數量多；4、材料多樣；5、有障礙物；7、空間走向復雜。

其次，目前常見的高空清潔方式包括：人工吊繩高空作業（蜘蛛人）、借助升降工具人工作業（曲臂車、升降車或吊船等），以上方式的高空清潔存在勞動量大和危險性高等問題,也經常會有在清潔窗戶而發生高空墜落的案例出現。

目前，簡易手執/車載支桿清潔器是常見工具，它的優點是成本低、操作簡單，而且近來還有在原來簡易設備的基礎上實現了清掃頭可根據清洗對象不同進行選擇、配置收集漏斗進行灰塵收集、手握桿可伸縮等功能。簡易手執支桿清潔器的缺點是無法應對桁架結構數量多、位置高、形狀各異等特點，使用起來人力成本較高，安全性較差。

高空清潔機器人是一種實現高空清洗作業的裝置。就目前國內外的研究情況來看，這種機器人主要分為三類。第一類是高空壁面軌道式，通常在建樓時就將高空壁面軌道安裝到外墻高空壁面上，該方案的缺點是影響建筑美觀且清洗區域狹窄；第二類是真空吸附高空清潔機器人，該方案的缺點是對真空吸盤的密封性要求較高，結構復雜，造價昂貴，而且工作的可靠性和對高空壁面的適應性也較差。第三類是磁吸附高空清潔機器人，該方案的缺點是這種機器人只能在特定材料例如鋼鐵的高空壁面上工作。

在這種背景下，新型的、適應桁架及高空的清潔裝置（機器人）,能適應高空桁架、管道的清潔作業,具有在桁架或管道上行走、清潔和越障的功能，具有重大價值。

相比較而言，清潔機器人的優點是自動攀爬、可遙控，并且靈活度較高。但是在目前技術的基礎上需要解決桁架或管道的特點特別是變直徑問題，以及吸附壁面、跨越障礙物、自我調整平衡等功能不足的問題。目前還沒有專門對用于桁架清潔的清潔機器人進行的研究，比較類似并具有參考價值的是高空外墻清潔機器人的研究內容。對高空外墻清潔機器人的研究主要集中在壁面吸附、自攀爬、運動控制系統等方面。

在這種背景下，新型的、適應桁架及高空的清潔機器人（裝置）應需要滿足如下技術需求：1）能適應桁架與管道的直徑在一定范圍內的變化；1）適用于非金屬面；2）結構簡潔，清潔能力強且能耗低；3）自我調整平衡以避免傾翻。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種能適應直徑變化的桁架的清潔機器人，它具備外形曲率可變與自我調整平衡的功能，使清潔機器人可以安全、高效地清潔一定直徑范圍內的桁架高處的衛生。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種桁架清潔機器人，包括移動部件、吸排氣控制部件、中空的吸附部件， 所述的移動部件包括處于兩端的2個圓環與多條桿，所述的多條桿連接于2個圓環的邊緣之間且旋轉形成雙曲面體，所述的圓環與電機驅動連接；所述的吸排氣控制部件設置在雙曲面體內，包括具有吸氣孔的彈性吸嘴、配重桿、雙向出氣口，所述的配重桿活動設置在所述雙曲面體軸線上，所述彈性吸嘴緊貼桿所形成的雙曲面，所述的雙向出氣口與吸附部件的空腔相連通；所述的吸附部件對稱設置在2個圓環外側，包括具有關節的腳、設于所述腳末端的吸盤。

進一步地，所述吸排氣控制部件的配重桿保持水平，并根據機器人發生傾斜時配重桿與圓環軸線的夾角變化來決定雙向出氣口的排氣方向。

進一步地，所述的移動部件的圓環與桿為活動連接，所述圓環的轉動使桿的角度變化而導致雙曲面體的曲率變化。

進一步地，所述桿的數量為10到50。

進一步地，所述桿的數量為圓環的直徑值的80%~120%，所述圓環的直徑值單位為mm。

進一步地，所述的桿的直徑大于1mm。

進一步地，所述的桿的表面設置有增摩材料。

進一步地，所述的增摩材料包括橡膠。

進一步地，所述的吸盤采用柔性材料制成，且設置有能貼合圓柱面的弧形結構。

相比現有技術，本實用新型的有益效果是：

利用效應“旋轉雙曲面”實現可變結構的履帶及外形，適應在不同直徑的桁架上行走及清洗，使得一種機器人能適應多種桁架外徑，減少了桁架清潔機器人的種類及數量，因而降低成本并易于管理。

當吸附部件與機器人的重心之間存在距離而產生力矩時,機器人存在傾覆傾向。這時其下滑力由吸附部件與壁面的摩擦力來平衡,但對于傾覆力若僅靠吸附力來抗衡,所需的吸附力將很大，再加上作業機械重量，這種傾覆力就更大，從而使穩定吸盤難以實現。因此，設計為通過吸排氣控制部件的氣流調節，增強吸附力，抗衡傾覆力，增加可靠性。

通過吸排氣控制部件同時實現真空吸附、吸塵清潔、自動平衡三個目標，改變了傳統的設計中所述的三個目標需要三種不同機構實現而帶來的復雜度增加問題，簡化了結構，降低了機器人重量與成本，并提高安全性，因為較輕的物體從高處墜落造成的損失較少。

利用可旋轉關節，使得清潔機器人可以靈活移動和轉向，為障礙物跨越提供前提條件，這樣可以使其適用于多種曲面的清洗。

通過真空吸附原理實現吸附攀爬使得機器人能適用于非金屬面。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的剖視結構示意圖。

圖2是本實用新型實施例的主視示意圖。

圖3是本實用新型實施例的俯視示意圖。

圖4是本實用新型實施例的左視示意圖。

圖5是本實用新型實施例的軸測示意圖。

圖中所示：1-桿；2-圓環；3-彈性吸嘴；4-吸氣孔；5-配重桿；6-雙向出氣口；7-腳；8-關節；9-吸盤。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

如圖1和圖2所示，一種桁架清潔機器人，包括移動部件、吸排氣控制部件、中空的吸附部件， 所述的移動部件包括處于兩端的2個圓環2與多條桿1，2個圓環2的軸線重合，桿1之間相互平行，在圓環2之間均勻布置，所述的多條桿1連接于2個圓環2的邊緣之間且旋轉形成雙曲面體，所述的圓環2與電機驅動連接；所述的吸排氣控制部件設置在雙曲面體內，包括具有吸氣孔4的彈性吸嘴3、配重桿5、雙向出氣口6，所述的配重桿5活動設置在所述雙曲面體軸線上，所述彈性吸嘴3緊貼桿1所形成的雙曲面，所述的雙向出氣口6與吸附部件的空腔相連通；所述的吸附部件對稱設置在2個圓環2外側，包括具有關節8的腳7、設于所述腳7末端的吸盤9。

所述吸排氣控制部件的配重桿5保持水平，并根據機器人發生傾斜時配重桿5與圓環2軸線的夾角變化來決定雙向出氣口6的排氣方向。配重桿5為活動連接，使之可通過重力保持水平。當機器人存在傾覆傾向時，保持水平的配重桿5與軸線產生夾角，當所述的夾角大于一定的數量時，對吸排氣控制部件中的氣流回路產生堵塞或開通的動作，使氣流方向發生變化以對抗傾覆力。

所述的移動部件的圓環2與桿1為活動連接，當圓環2被電機在本實用新型的圖中未畫出驅動旋轉時，其轉動使桿1的角度變化而導致雙曲面體的曲率變化，以適應不同直徑的桁架。

所述的桿1的直徑大于1mm，其數量為10到50，最好為圓環2的直徑值的80%~120%，所述圓環2的直徑值單位為mm。桿1的表面采用摩擦系數大的材料制作，例如橡膠，以增加行進的穩定性，并同時增加擦拭清潔能力。

所述的吸盤9采用柔性材料制成，且設置有能貼合圓柱面的弧形結構，以增強吸附力。

本實施例的桁架清潔機器人利用效應“旋轉雙曲面”由一簇直線構成的曲面實現可變結構的履帶及外形，適應在不同直徑的桁架上行走及清洗。其吸附部件和移動部件可發生位置的相對改變，四個吸盤9吸附抱緊桁架的時候通過移動部件前進。通過吸附和移動的交替，實現桁架清潔機機器人前進的同時又不會墜落的功能。本實施例利用真空吸附使得吸盤9更加穩定地吸附于清潔面，通過配重桿辨別傾角，實時調整氣流方向，實現自我調整平衡以避免傾翻。因此，通過吸排氣控制部件的真空及氣流控制同時實現真空吸附、吸塵清潔、自動平衡這三個目標。

可以對前述的本實用新型作許多修改而并不超出本實用新型的范圍。例如，不管桿是何種形式放置，包括水平或豎直放置，以及桿的數量作何種增減，都在專利的保護范圍內。也不管吸氣孔的直徑與深度、吸塵軟管的厚度如何變化, 都在專利的保護范圍內。

本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型權利要求的保護范圍之內。