基于保险绳驱动的玻璃幕墙的清洁机器人系统

1.本发明属于幕墙清洗领域。


背景技术：

2.人工清理玻璃幕墙的污渍具有很高的危险性，现在已经有了专门针对玻璃幕墙，并能沿玻璃幕墙行走的清洁机器人，这种机器人的行走单元和毛刷运动的动力都是机器人自身携带的锂电池提供的动力，因此造成机器人本身的体积和总体重量都很大，从而造成机器人沿玻璃幕墙行走的过程中容易出现高空坠落的风险。


技术实现要素：

3.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于保险绳驱动的玻璃幕墙的清洁机器人系统，不用自身携带高重量的动力电池。
4.技术方案：为实现上述目的，本发明的基于保险绳驱动的玻璃幕墙的清洁机器人系统，包括回转式幕墙清洁机器人，回转式幕墙清洁机器人包括中心轴，中心轴的一端同轴心连接有中心圆盘，中心圆盘的外圈通过第一轴承同轴心转动有保险绳卷绕环，保险绳卷绕环的外周设置有保险绳卷绕环槽，保险绳卷绕环槽上卷绕有保险绳，保险绳卷绕环槽上卷绕有保险绳的引出部分记为保险绳悬挂牵拉段，外力牵拉保险绳悬挂牵拉段能使保险绳卷绕环受到一个转动扭矩；
5.中心圆盘的偏心处分别设置有第一轴承孔和第二轴承孔；第一轴承孔和第二轴承孔相对于中心圆盘的轴线成中心对称；
6.第一轴承孔和第二轴承孔内分别通过第三轴承和第四轴承转动设置有第一摩擦筒和第二摩擦筒；
7.第一摩擦筒内通过第一伸缩器支架固定安装有第一组伸缩器，第一组伸缩器的第一组伸缩杆的伸缩方向与第一摩擦筒轴线方向平行，第一组伸缩杆末端固定安装有第一负压吸盘，第一负压吸盘能固定吸附于玻璃幕墙的光滑表面；
8.第二摩擦筒内通过第二伸缩器支架固定安装有第二组伸缩器，第二组伸缩器的第二组伸缩杆的伸缩方向与第二摩擦筒轴线方向平行，第二组伸缩杆末端固定安装有第二负压吸盘，第二负压吸盘能固定吸附于玻璃幕墙的光滑表面；
9.保险绳卷绕环靠近第一负压吸盘和第二负压吸盘的一侧呈圆周阵列均布有若干清洗毛刷；当第一负压吸盘和第二负压吸盘均吸附在玻璃幕墙的光滑表面时，若干清洗毛刷的末端均接触到玻璃幕墙的光滑表面；
10.还包括与保险绳卷绕环和中心轴同轴心的圆锥螺旋扭力传递弹簧，圆锥螺旋扭力传递弹簧的圆锥螺旋上端固定连接中心轴，圆锥螺旋扭力传递弹簧的圆锥螺旋下端固定连接保险绳卷绕环，保险绳卷绕环的扭矩通过圆锥螺旋扭力传递弹簧传递给中心轴。
11.进一步的，所述中心圆盘靠近圆锥螺旋扭力传递弹簧的一侧固定安装有清洗液水箱；所述中心圆盘靠近第一负压吸盘和第二负压吸盘的一侧安装有清洗液喷嘴，所述液泵
能将清洗液水箱内的液体通过清洗液喷嘴喷向玻璃幕墙。
12.进一步的，所述第一摩擦筒靠近中心轴的一侧同轴心设置有第一半圆弧摩擦片，所述第一半圆弧摩擦片的内弧面与所述第一摩擦筒的外壁滑动摩擦配合；所述第一半圆弧摩擦片的两端均一体化连接有第一导孔座；
13.所述第二摩擦筒靠近中心轴的一侧同轴心设置有第二半圆弧摩擦片，所述第二半圆弧摩擦片的内弧面与所述第二摩擦筒的外壁滑动摩擦配合；所述第二半圆弧摩擦片的两端均一体化连接有第二导孔座；
14.还包括一对横向的固定导杆，各所述固定导杆的两端分别活动穿过第一导孔座和第二导孔座上的导孔；所述固定导杆的端部通过固定座固定于所述中心圆盘上表面，所述固定导杆上套有弹簧；所述弹簧的两端弹性顶压所述第一导孔座和第二导孔座，从而使第一半圆弧摩擦片的内弧面与所述第一摩擦筒的外壁之间形成弹性顶压力，且第二半圆弧摩擦片的内弧面与所述第二摩擦筒的外壁之间形成弹性顶压力。
15.进一步的，还包括固定于玻璃幕墙顶部的卷扬机，所述卷扬机的输出端为卷绳筒，所述保险绳悬挂牵拉段的上端卷绕在卷绳筒上；
16.当第一组伸缩杆和第二组伸缩杆均伸出，且第一负压吸盘和第二负压吸盘上的第一负压泵和第二负压泵均启动时，第一负压吸盘和第二负压吸盘同时固定吸附在玻璃幕墙的光滑表面；
17.当第一组伸缩杆伸出、第二组伸缩杆缩回，且第一负压吸盘上的第一负压泵启动、第二负压吸盘上的和第二负压泵关闭；从而使第一负压吸盘固定吸附在玻璃幕墙的光滑表面，第二负压吸盘与玻璃幕墙的光滑表面脱离，且在第一半圆弧摩擦片的摩擦力约束下，第一摩擦筒与中心圆盘之间不能自发的发生相对转动；
18.当第一组伸缩杆缩回、第二组伸缩杆伸出，且第一负压吸盘上的第一负压泵关闭、第二负压吸盘上的和第二负压泵启动；从而使第一负压吸盘与玻璃幕墙的光滑表面脱离，第二负压吸盘吸附在玻璃幕墙的光滑表面；且在第二半圆弧摩擦片的摩擦力约束下，第二摩擦筒与中心圆盘之间不能自发的发生相对转动。
19.进一步的，第一负压吸盘和第二负压吸盘上分别安装有第一负压泵和第二负压泵，第一负压泵的启动或关闭能使第一负压吸盘内形成负压或恢复常压；第二负压泵的启动或关闭能使第二负压吸盘内形成负压或恢复常压；
20.进一步的，还包括失速坠落保险装置，所述失速坠落保险装置包括相互滚动配合的第一滚轮和第二滚轮，外轮面均设置有轮槽，保险绳悬挂牵拉段穿过并紧密夹设于第一滚轮的轮槽和第二滚轮的轮槽之间；
21.第一滚轮和第二滚轮分别同轴心固定于各自的轮轴上；所述第一滚轮和第二滚轮的轮轴均转动安装在刹车装置上，所述刹车装置启动时能刹车锁定所述第一滚轮和第二滚轮；所述刹车装置上还安装有能检测轮轴转速的转速传感器；所述刹车装置固定安装在摇臂一端，所述摇臂另一端的轴承孔通过第五轴承与所述中心轴转动配合。
22.进一步的，基于保险绳驱动的玻璃幕墙的清洁机器人系统的清洗方法：
23.同时让第一负压吸盘和第二负压吸盘同时固定吸附在玻璃幕墙的光滑表面，使卷绳筒快速呈周期性的卷绕和释放保险绳悬挂牵拉段上端，从而使保险绳卷绕环呈周期性的快速正反转。
24.进一步的，基于保险绳驱动的玻璃幕墙的清洁机器人系统的行走方法，其特征在于：
25.将第一摩擦筒的轴线、第二摩擦筒的轴线和中心圆盘的轴线分别记为为第一轴线、第二轴线和第三轴线；
26.a运动模式下：第三轴线能绕第一轴线做任意角度的转动；
27.b运动模式下：第三轴线能绕第二轴线做任意角度的转动；
28.只要a运动模式和b运动模式循环交替运行，则可以使第三轴线总体上做任意方向的位移，从而使回转式幕墙清洁机器人到达玻璃幕墙任意位置；
29.进一步的，基于保险绳驱动的玻璃幕墙的清洁机器人系统的坠落保护方法，其特征在于：刹车装置上的转速传感器检测到第一滚轮和第二滚轮转动过速时，自动启动刹车装置，对轮轴刹车，使紧密夹设于第一滚轮的轮槽和第二滚轮的轮槽之间保险绳悬挂牵拉段在两紧密夹持的轮槽摩擦力作用下不能继续顺时针拉动保险绳卷绕环。
30.有益效果：本发明的行走和毛刷的动力全部来源于保险绳悬挂牵拉段，因此机器人不用携带高容量、高重量的锂电池，进而有效降低机器人整体的重量；
31.呈周期性的控制卷扬机，使卷绳筒快速呈周期性的卷绕和释放保险绳悬挂牵拉段上端，从而使保险绳卷绕环呈周期性的快速正反转，进而使若干清洗毛刷与玻璃幕墙的光滑表面呈周期性的发生相对滑移，从而起到对玻璃幕墙的局部洗刷清洁作用；
32.a运动模式下：第三轴线能绕第一轴线做任意角度的转动；
33.b运动模式下：第三轴线能绕第二轴线做任意角度的转动；
34.因此只要a运动模式和b运动模式循环交替运行，则可以使第三轴线总体上做任意方向的位移，从而使回转式幕墙清洁机器人到达玻璃幕墙任意位置；
35.与此同时，刹车装置上的转速传感器检测到第一滚轮和第二滚轮转动过速时，自动启动刹车装置，对轮刹车，进而终止第一滚轮和第二滚轮转动，从而使紧密夹设于第一滚轮的轮槽和第二滚轮的轮槽之间保险绳悬挂牵拉段在两紧密夹持的轮槽摩擦力作用下不能继续顺时针拉动保险绳卷绕环，从而使幕墙清洁机器人整体被保险绳悬挂牵拉段悬挂，避免继续下坠伤人。
附图说明
36.附图1为本装置的整体结构示意图；
37.附图2为回转式幕墙清洁机器人结构示意图；
38.附图3为回转式幕墙清洁机器人的立体示意图；
39.附图4为附图4的剖视图；
40.附图5为附图4的第二剖视图；
41.附图6为“附图2”的反面视角示意图。
具体实施方式
42.下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
43.如附图1至6所示的基于保险绳驱动的玻璃幕墙的清洁机器人系统，包括回转式幕墙清洁机器人46，其特征在于：回转式幕墙清洁机器人46包括中心轴19，中心轴19的一端同
轴心连接有中心圆盘10，中心圆盘10的外圈通过第一轴承1同轴心转动有保险绳卷绕环24，保险绳卷绕环24的外周设置有保险绳卷绕环槽31，保险绳卷绕环槽5上卷绕有保险绳31，保险绳卷绕环槽5上卷绕有保险绳31的引出部分记为保险绳悬挂牵拉段31.1，外力牵拉保险绳悬挂牵拉段31.1能使保险绳卷绕环24受到一个转动扭矩；
44.中心圆盘10的偏心处分别设置有第一轴承孔16和第二轴承孔2；第一轴承孔16和第二轴承孔2相对于中心圆盘10的轴线成中心对称；
45.第一轴承孔16和第二轴承孔2内分别通过第三轴承3和第四轴承15转动设置有第一摩擦筒4和第二摩擦筒18；
46.第一摩擦筒4内通过第一伸缩器支架9固定安装有第一组伸缩器6，第一组伸缩器6的第一组伸缩杆7的伸缩方向与第一摩擦筒4轴线方向平行，第一组伸缩杆7末端固定安装有第一负压吸盘8，第一负压吸盘8能固定吸附于玻璃幕墙45的光滑表面；
47.第二摩擦筒18内通过第二伸缩器支架12固定安装有第二组伸缩器11，第二组伸缩器11的第二组伸缩杆13的伸缩方向与第二摩擦筒18轴线方向平行，第二组伸缩杆13末端固定安装有第二负压吸盘14，第二负压吸盘14能固定吸附于玻璃幕墙45的光滑表面；
48.保险绳卷绕环24靠近第一负压吸盘8和第二负压吸盘14的一侧呈圆周阵列均布有若干清洗毛刷32；当第一负压吸盘8和第二负压吸盘14均吸附在玻璃幕墙45的光滑表面时，若干清洗毛刷32的末端均接触到玻璃幕墙45的光滑表面；
49.还包括与保险绳卷绕环24和中心轴19同轴心的圆锥螺旋扭力传递弹簧17，圆锥螺旋扭力传递弹簧17的圆锥螺旋上端固定连接中心轴19，圆锥螺旋扭力传递弹簧17的圆锥螺旋下端固定连接保险绳卷绕环24，保险绳卷绕环24的扭矩通过圆锥螺旋扭力传递弹簧17传递给中心轴19。
50.中心圆盘10靠近圆锥螺旋扭力传递弹簧17的一侧固定安装有清洗液水箱42；中心圆盘10靠近第一负压吸盘8和第二负压吸盘14的一侧安装有清洗液喷嘴200，液泵能将清洗液水箱42内的液体通过清洗液喷嘴200喷向玻璃幕墙45。
51.第一摩擦筒4靠近中心轴19的一侧同轴心设置有第一半圆弧摩擦片22，第一半圆弧摩擦片22的内弧面与第一摩擦筒4的外壁滑动摩擦配合；第一半圆弧摩擦片22的两端均一体化连接有第一导孔座38；
52.第二摩擦筒18靠近中心轴19的一侧同轴心设置有第二半圆弧摩擦片21，第二半圆弧摩擦片21的内弧面与第二摩擦筒18的外壁滑动摩擦配合；第二半圆弧摩擦片21的两端均一体化连接有第二导孔座39；
53.还包括一对横向的固定导杆37，各固定导杆37的两端分别活动穿过第一导孔座38和第二导孔座39上的导孔；固定导杆37的端部通过固定座41固定于中心圆盘10上表面，固定导杆37上套有弹簧36；弹簧36的两端弹性顶压第一导孔座38和第二导孔座39，从而使第一半圆弧摩擦片22的内弧面与第一摩擦筒4的外壁之间形成弹性顶压力，且第二半圆弧摩擦片21的内弧面与第二摩擦筒18的外壁之间形成弹性顶压力。
54.还包括固定于玻璃幕墙45顶部的卷扬机43，卷扬机43的输出端为卷绳筒44，保险绳悬挂牵拉段31.1的上端卷绕在卷绳筒44上；当第一组伸缩杆7和第二组伸缩杆13均伸出，且第一负压吸盘8和第二负压吸盘14上的第一负压泵和第二负压泵均启动时，第一负压吸盘8和第二负压吸盘14同时固定吸附在玻璃幕墙45的光滑表面；
55.当第一组伸缩杆7伸出、第二组伸缩杆13缩回，且第一负压吸盘8上的第一负压泵启动、第二负压吸盘14上的和第二负压泵关闭；从而使第一负压吸盘8固定吸附在玻璃幕墙45的光滑表面，第二负压吸盘14与玻璃幕墙45的光滑表面脱离，且在第一半圆弧摩擦片22的摩擦力约束下，第一摩擦筒4与中心圆盘10之间不能自发的发生相对转动；
56.当第一组伸缩杆7缩回、第二组伸缩杆13伸出，且第一负压吸盘8上的第一负压泵关闭、第二负压吸盘14上的和第二负压泵启动；从而使第一负压吸盘8与玻璃幕墙45的光滑表面脱离，第二负压吸盘14吸附在玻璃幕墙45的光滑表面；且在第二半圆弧摩擦片21的摩擦力约束下，第二摩擦筒18与中心圆盘10之间不能自发的发生相对转动。
57.第一负压吸盘8和第二负压吸盘14上分别安装有第一负压泵和第二负压泵，第一负压泵的启动或关闭能使第一负压吸盘8内形成负压或恢复常压；第二负压泵的启动或关闭能使第二负压吸盘14内形成负压或恢复常压；
58.还包括失速坠落保险装置，失速坠落保险装置包括相互滚动配合的第一滚轮27和第二滚轮30，外轮面均设置有轮槽29，保险绳悬挂牵拉段31.1穿过并紧密夹设于第一滚轮27的轮槽29和第二滚轮30的轮槽29之间；
59.第一滚轮27和第二滚轮30分别同轴心固定于各自的轮轴27上；第一滚轮27和第二滚轮30的轮轴27均转动安装在刹车装置25上，刹车装置25启动时能刹车锁定第一滚轮27和第二滚轮30；刹车装置25上还安装有能检测轮轴27转速的转速传感器；刹车装置25固定安装在摇臂23一端，摇臂23另一端的轴承孔通过第五轴承20与中心轴19转动配合。
60.吸盘的切换方法：
61.当第一组伸缩杆7和第二组伸缩杆13均伸出，且第一负压吸盘8和第二负压吸盘14上的第一负压泵和第二负压泵均启动时，第一负压吸盘8和第二负压吸盘14同时固定吸附在玻璃幕墙45的光滑表面；
62.当第一组伸缩杆7伸出、第二组伸缩杆13缩回，且第一负压吸盘8上的第一负压泵启动、第二负压吸盘14上的和第二负压泵关闭；从而使第一负压吸盘8固定吸附在玻璃幕墙45的光滑表面，第二负压吸盘14与玻璃幕墙45的光滑表面脱离，且在第一半圆弧摩擦片22的摩擦力约束下，第一摩擦筒4与中心圆盘10之间不能自发的发生相对转动；
63.当第一组伸缩杆7缩回、第二组伸缩杆13伸出，且第一负压吸盘8上的第一负压泵关闭、第二负压吸盘14上的和第二负压泵启动；从而使第一负压吸盘8与玻璃幕墙45的光滑表面脱离，第二负压吸盘14吸附在玻璃幕墙45的光滑表面；且在第二半圆弧摩擦片21的摩擦力约束下，第二摩擦筒18与中心圆盘10之间不能自发的发生相对转动；
64.清洗过程：
65.液泵能将清洗液水箱42内的液体通过清洗液喷嘴200喷向玻璃幕墙45；与此同时让第一负压吸盘8和第二负压吸盘14同时固定吸附在玻璃幕墙45的光滑表面，从而使中心圆盘10被固定，这时控制卷扬机43，使卷绳筒44快速将保险绳悬挂牵拉段31.1上端的一段卷绕在卷绳筒44上，从而使绷紧的保险绳悬挂牵拉段31.1下端强制沿顺时针方向拉动保险绳卷绕环24，使保险绳卷绕环24沿第三轴线35顺时针转动预定角度，进而保险绳卷绕环槽5上卷绕有保险绳31释放出一段给保险绳悬挂牵拉段31.1下端，从而使保险绳悬挂牵拉段31.1的总长度不变，由于中心圆盘10是固定的，保险绳卷绕环24沿第三轴线35顺时针转动预定角度的过程中，圆锥螺旋扭力传递弹簧17蓄发弹性势能；随后控制卷扬机43，使卷绳筒
44释放上次卷绕的一段给保险绳悬挂牵拉段31.1上端，这时在圆锥螺旋扭力传递弹簧17逆时针方向的弹性扭力主要下驱动保险绳卷绕环24沿第三轴线35逆时针转动预定角度，使保险绳悬挂牵拉段31.1下端的一段卷绕在保险绳卷绕环槽5上，从而保证保险绳悬挂牵拉段31.1始终为绷直的状态；就这样呈周期性的控制卷扬机43，使卷绳筒44快速呈周期性的卷绕和释放保险绳悬挂牵拉段31.1上端，从而使保险绳卷绕环24呈周期性的快速正反转，进而使若干清洗毛刷32与玻璃幕墙45的光滑表面呈周期性的发生相对滑移，从而起到对玻璃幕墙45的局部洗刷清洁作用；
66.行走过程：
67.首先将第一摩擦筒4的轴线、第二摩擦筒18的轴线和中心圆盘10的轴线分别记为为第一轴线33、第二轴线34和第三轴线35；第三轴线35为回转式幕墙清洁机器人46几何中心，因此回转式幕墙清洁机器人46的整体位置变化可以用第三轴线35的位置变化来表示；
68.幕墙清洁机器人46能循环交替完成如下a运动模式和b运动模式：
69.a运动模式下：第一负压吸盘8固定吸附在玻璃幕墙45的光滑表面，第二负压吸盘14与玻璃幕墙45的光滑表面脱离，在第一半圆弧摩擦片22的摩擦力约束下，第一摩擦筒4与中心圆盘10之间不能自发的发生相对转动，控制卷扬机43，使卷绳筒44将保险绳悬挂牵拉段31.1上端的一段逐渐卷绕到卷绳筒44，从而使绷紧的保险绳悬挂牵拉段31.1下端强制沿顺时针方向缓慢拉动保险绳卷绕环24，使圆锥螺旋扭力传递弹簧17蓄发的弹性势能逐渐变大，进而使圆锥螺旋扭力传递弹簧17传递给中心圆盘10的扭矩逐渐变大，最终使圆锥螺旋扭力传递弹簧17传递的扭矩增大到克服第一半圆弧摩擦片22与第一摩擦筒4之间的摩擦阻力，从而使保险绳卷绕环24、圆锥螺旋扭力传递弹簧17和中心圆盘10作为一个整体同步沿第一轴线33转动，从而实现了第三轴线35绕第一轴线33顺时针转动；经上述分析，a运动模式下的第三轴线35能绕第一轴线33做任意角度的转动；
70.b运动模式下：第一负压吸盘8与玻璃幕墙45的光滑表面脱离，第二负压吸盘14固定吸附在玻璃幕墙45的光滑表面，在第二半圆弧摩擦片21的摩擦力约束下，第二摩擦筒18与中心圆盘10之间不能自发的发生相对转动，控制卷扬机43，使卷绳筒44将保险绳悬挂牵拉段31.1上端的一段逐渐卷绕到卷绳筒44，从而使绷紧的保险绳悬挂牵拉段31.1下端强制沿顺时针方向缓慢拉动保险绳卷绕环24，使圆锥螺旋扭力传递弹簧17蓄发的弹性势能逐渐变大，进而使圆锥螺旋扭力传递弹簧17传递给中心圆盘10的扭矩逐渐变大，最终使圆锥螺旋扭力传递弹簧17传递的扭矩增大到克服第二半圆弧摩擦片21与第二摩擦筒18之间的摩擦阻力，从而使保险绳卷绕环24、圆锥螺旋扭力传递弹簧17和中心圆盘10作为一个整体同步沿第二轴线34转动，从而实现了第三轴线35绕第二轴线34顺时针转动；经上述分析，b运动模式下的第三轴线35能绕第二轴线34做任意角度的转动；
71.综上：
72.a运动模式下：第三轴线35能绕第一轴线33做任意角度的转动；
73.b运动模式下：第三轴线35能绕第二轴线34做任意角度的转动；
74.因此只要a运动模式和b运动模式循环交替运行，则可以使第三轴线35总体上做任意方向的位移，从而使回转式幕墙清洁机器人46到达玻璃幕墙45任意位置；
75.坠落保护方法：
76.正常情况下，第一负压吸盘8和第二负压吸盘14至少有一个是固定吸附在玻璃幕
墙45上的，当设备出现故障时，第一负压吸盘8和第二负压吸盘14全部脱离玻璃幕墙45时，幕墙清洁机器人46会在重力作用下下坠，幕墙清洁机器人46整体下坠的过程中在保险绳悬挂牵拉段31.1的顺时针拉动下保险绳卷绕环24会高速转动，从而使保险绳卷绕环槽5上卷绕有保险绳31快速释放给保险绳悬挂牵拉段31.1，从而在保险绳悬挂牵拉段31.1的摩擦力带动下使第一滚轮27和第二滚轮30高速转动，这时刹车装置25上的转速传感器检测到第一滚轮27和第二滚轮30转动过速时，自动启动刹车装置25，对轮轴27刹车，进而终止第一滚轮27和第二滚轮30转动，从而使紧密夹设于第一滚轮27的轮槽29和第二滚轮30的轮槽29之间保险绳悬挂牵拉段31.1在两紧密夹持的轮槽29摩擦力作用下不能继续顺时针拉动保险绳卷绕环24，从而使幕墙清洁机器人46整体被保险绳悬挂牵拉段31.1悬挂，避免继续下坠伤人。
77.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。