阅读说明：本技术 一种用于异形幕墙清洁的多关节机器人 (Be used for clear articulated robot of special-shaped curtain ) 是由 刘云龙 唐述宏 吴萍 杜德 程志强 亓会平 于 2019-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种用于异形幕墙清洁的多关节机器人,包括第一底座,第一底座上转动安装有第一机身,第一机身上转动安装有一第一大臂,第一大臂转动安装有一第二大臂,第二大臂与第一大臂结构相同,第二大臂另一端转动安装有第二机身,第二机身与第一机身结构相同,第二机身下方转动安装有一第二底座,第二底座与第一底座结构相同；各转动安装处之间构成多个转动关节,根据幕墙位置、大小和形状,通过关节转动调节作业面积,能够便捷安全的清洁异形幕墙,第一底座和第二底座可交替作为固定端,仿人工擦窗方式旋转移动,能够迅速移位、高效清洁,从而解决了关节机器人维护成本高、性能不稳定,难于适用于复杂异形幕墙清洁的技术难题。(The invention provides a multi-joint robot for cleaning a special-shaped curtain wall, which comprises a first base, wherein a first machine body is rotatably arranged on the first base, a first big arm is rotatably arranged on the first machine body, a second big arm is rotatably arranged on the first big arm, the second big arm has the same structure with the first big arm, the other end of the second big arm is rotatably arranged on the second machine body, the second machine body has the same structure with the first machine body, a second base is rotatably arranged below the second machine body, and the second base has the same structure with the first base; a plurality of rotary joints are formed between the rotary installation positions, the operation area is adjusted through joint rotation according to the position, the size and the shape of the curtain wall, the special-shaped curtain wall can be conveniently and safely cleaned, the first base and the second base can be alternately used as fixed ends, the manual window cleaning mode is imitated, the special-shaped curtain wall can be rapidly shifted and efficiently cleaned, and therefore the technical problems that a joint robot is high in maintenance cost and unstable in performance and is difficult to be suitable for cleaning of the complex special-shaped curtain wall are solved.)

一种用于异形幕墙清洁的多关节机器人

技术领域

本发明涉及幕墙清洁技术领域，尤其是涉及一种用于异形幕墙清洁的多关节机器人。

背景技术

现代城市建筑追求美观和谐，多面玻璃幕墙使得高层建筑外型越来越流光溢彩、绚丽多姿。随着高层建筑外型的复杂多变，玻璃幕墙越来越多的设计成与建筑外型相适应的异形幕墙。异形幕墙的复杂设计使得高层建筑清洁问题日益严重，而清洁区域面积大、位置高，也大大增加了清洁工作的难度。

现有技术中的清洁机器人，主要包括箱体和辊筒刷。驱动机构设置在箱体上，用于吸附玻璃幕墙，带动箱体进行直线运动。辊筒刷一般也设置于箱体上，用于抵住玻璃幕墙，在箱体运动时，跟随箱体运动，对玻璃幕墙进行清扫。但此类清洁机器人只能清洁平面玻璃幕墙或结构简单的异形玻璃幕墙，而对于具有复杂形状的异形玻璃幕墙，如半球形、折线型、波浪形等，现有的幕墙清洁技术和关节机器人结构难以满足实际使用要求。

发明内容

本发明提出一种用于异形幕墙清洁的多关节机器人，不仅能够清洁平面幕墙，而且由于该多关节机器人拥有多个关节，仿人工擦窗方式旋转移动，每个关节均可进行转动，能够实现在异形面上的连续移动，从而解决了关节机器人维护成本高、性能不稳定，难于适用于复杂异形幕墙清洁的技术难题。

本发明的技术方案如下：用于异形幕墙清洁的多关节机器人，包括第一底座，所述第一底座上转动安装有第一机身，所述第一机身上转动安装有一第一大臂，所述第一大臂转动安装有一第二大臂，所述第二大臂另一端转动安装有第二机身，所述第二机身下方转动安装有一第二底座，所述第一机身与第二机身的转动轴心对称设置，所述第一大臂与第二大臂上的转动轴心以及所述第一大臂与第二大臂之间的转动轴心均相互平行，所述第一机身与第二机身的转动轴心与所述第一大臂的转动轴心垂直设置；

所述第一底座和第二底座均包括一底座壳体，每一所述底座壳体内安装有一吸附装置，每一所述吸附装置上方均安装有一由机身伺服电机驱动的腰部旋转机构，每一所述底座壳体下端均安装有一可用于清洁的拆卸式抹布；

所述第一机身和第二机身均包括一机身壳体，每一所述机身壳体内均安装有一大臂伺服电机，每一所述大臂伺服电机与所述第一大臂和第二大臂之间分别安装有一减速装置；

所述第一大臂和第二大臂均包括大臂壳体，每一所述大臂壳体内均安装有一中间伺服电机，每一所述中间伺服电机与所述第一大臂和第二大臂之间分别设有一换向传动装置，每一所述换向传动装置与对应的中间伺服电机之间分别安装有一RV减速器。

作为本发明的一种改进，每一所述吸附装置均包括一设置于所述底座壳体内的吸附腔，每一所述吸附腔的一端均敞口设置，每一所述吸附腔内均设有一抽真空负压风机，每一所述吸附腔的另一端均连通有一用于所述抽真空负压风机出风的风道，每一所述风道连通所述对应底座壳体的外部。

作为本发明的一种改进，每一所述腰部旋转机构均包括转动安装于所述底座壳体内的第一转动轴，每一所述第一转动轴的下端均安装有第一锥齿轮，每一所述第一锥齿轮分别与安装于对应所述机身伺服电机上的第二锥齿轮相啮合，每一所述第一转动轴的上端均安装有第一齿轮，每一所述第一齿轮均与转动安装于对应所述底座壳体内的内齿轮圈相啮合；每一所述内齿轮圈均与对应所述机身壳体通过螺栓固定。

作为本发明的一种改进，每一所述减速装置均包括与所述大臂伺服电机的电机轴平行设置的第一法兰轴和第二转动轴，每一所述第一法兰轴的法兰端均与对应所述大臂壳体固定连接，每一所述第一法兰轴上均安装有第二齿轮，每一所述第二转动轴上均安装有第三齿轮和第四齿轮，每一所述第三齿轮均与对应所述第二齿轮相啮合，每一所述第四齿轮均与安装于对应所述大臂伺服电机上的第五齿轮相啮合。

作为本发明的一种改进，每一所述RV减速器输入端均与对应所述中间伺服电机相连，每一所述RV减速器输出端均安装一第三转动轴；每一所述换向传动装置均包括转动安装于所述大臂壳体内的第二法兰轴，每一所述第二法兰轴的法兰端均与对应所述大臂壳体固定连接，每一所述第二法兰轴上均安装有第三锥齿轮，每一所述第三锥齿轮均与安装于对应所述第三转动轴上的第四锥齿轮相啮合。

作为本发明的一种改进，每一所述第一转动轴两端均分别安装有第一轴承，每一所述第一齿轮与对应所述第一转动轴之间通过键连接，每一所述内齿轮圈与对应所述底座壳体之间均安装有第二轴承。

作为本发明的一种改进，每一所述第一法兰轴与对应所述大臂壳体之间通过螺栓固定，每一所述第一法兰轴均与对应所述机身壳体之间安装有第三轴承，每一所述第二转动轴均与对应所述机身壳体之间也安装有第四轴承。

作为本发明的一种改进，每一所述第二法兰轴与对应所述大臂壳体通过螺栓固定，每一所述第二法兰轴均与对应所述大臂壳体之间安装有第五轴承。

作为本发明的一种改进，每一所述底座壳体的周面上开设有用于安装所述抹布的周向凹槽，所述抹布套设于所述底座壳体底面，所述抹布上设有弹性固定环，所述弹性固定环安装于所述周向凹槽内。

作为本发明的一种改进，所述第一底座、第二底座、第一机身、第二机身、第一大臂以及第二大臂均为pom工程塑料制作而成的结构件。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：用于异形幕墙清洁的多关节机器人，包括第一底座、第一底座上转动安装有第一机身，第一机身上转动安装有一第一大臂，第一大臂转动安装有一第二大臂，第二大臂另一端转动安装有第二机身，第二机身下方转动安装有一第二底座，第一机身与第二机身的转动轴心对称设置，第一大臂与第二大臂上的转动轴心以及第一大臂与第二大臂之间的转动轴心均相互平行，第一机身与第二机身的转动轴心与第一大臂的转动轴心垂直设置；采用上述机构，拥有多个关节，根据幕墙位置、大小和形状，通过关节转动调节作业面积，便捷安全的清洁异形幕墙，第一底座和第二底座可交替作为固定端，以便进行移位和清洁。

第一底座和第二底座均包括一底座壳体，每一底座壳体内安装有一吸附装置，每一吸附装置上方均安装有一由机身伺服电机驱动的腰部旋转机构，每一底座壳体下端均安装有一可用于清洁的拆卸式抹布；

第一机身和第二机身均包括一机身壳体，每一机身壳体内均安装有一大臂伺服电机，每一大臂伺服电机与第一大臂和第二大臂之间分别安装有一减速装置；

第一大臂和第二大臂均包括大臂壳体，每一大臂壳体内均安装有一中间伺服电机，每一中间伺服电机与第一大臂和第二大臂之间分别设有一换向传动装置，每一换向传动装置与对应的中间伺服电机之间分别安装有一RV减速器。

采用上述结构，由于拥有多个关节，可针对普通幕墙或异形幕墙进行清洁工作，腰部旋转机构带动第一机身旋转，擦窗方式类似于人工方式，不留印记，清洁更加干净；当第一底座作为固定端，第二底座作为清洁端，通过各个关节间的旋转配合，第二底座在玻璃平面上进行清洁擦拭；当此区域清洁完毕，第一大臂和第二大臂均保持与幕墙平行状态，第二底座吸附在幕墙上作为固定端，第一底座停止吸附，作为清洁端进行工作。

每一吸附装置均包括一设置于底座壳体内的吸附腔，每一吸附腔的一端均敞口设置，每一吸附腔内均设有一抽真空负压风机，每一吸附腔的另一端均连通有一用于抽真空负压风机出风的风道，每一风道连通对应底座壳体的外部。抽真空负压风机吸附，提高了吸附力，不易掉落。

每一底座壳体的周面上开设有用于安装抹布的周向凹槽，抹布套设于底座壳体底面，抹布上设有弹性固定环，弹性固定环安装于周向凹槽内。便于抹布进行拆卸更换，保证清洁度。

由于第一底座、第二底座、第一机身、第二机身、第一大臂以及第二大臂均为pom工程塑料制作而成的结构件，pom工程材料质地轻而硬，减小了整机质量，使其不易掉落。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为图2中A-A处的剖视图；

图4为第一底座的底面示意图；

图5为本发明的控制原理图；

其中：1-第一底座；2-第一机身；3-第一大臂；4-第二大臂；5-第二机身；6-第二底座；7-底座壳体；8-吸附装置；9-抽真空负压风机；10-风道；11-机身伺服电机；12-腰部旋转机构；13-第一转动轴；14-第一锥齿轮；15-第二锥齿轮；16-第一齿轮；17-内齿轮圈；18-第一轴承；19-第二轴承；20-抹布；21-周向凹槽；22-弹性固定环；23-机身壳体；24-大臂伺服电机；25-减速装置；26-第一法兰轴；27-第二转动轴；28-第二齿轮；29-第三齿轮；30-第四齿轮；31-第五齿轮；32-第三轴承；33-第四轴承；34-大臂壳体；35-中间伺服电机；36-换向传动装置；37-RV减速器；38-第三转动轴；39-第二法兰轴；40-第五轴承；41-第三锥齿轮；42-第四锥齿轮；43-吸附腔。

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晰、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作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。

如图1至图5所示的用于异形幕墙清洁的多关节机器人，包括第一底座1，第一底座1上转动安装有第一机身2，第一机身2上转动安装有一第一大臂3，第一大臂3转动安装有一第二大臂4，第二大臂4与第一大臂3结构相同，第二大臂4另一端转动安装有第二机身5，第二机身5与第一机身2结构相同，第二机身5下方转动安装有一第二底座6，第二底座6与第一底座1结构相同，第一机身2与第二机身5的转动轴心对称设置，第一大臂3与第二大臂4上的转动轴心以及第一大臂3与第二大臂4之间的转动轴心均相互平行，第一机身2与第二机身5的转动轴心与第一大臂3的转动轴心垂直设置；第一机身2可随第一底座1进行转动，第一大臂3与第一机身2之间同样可以进行转动，同时第二大臂4与第一大臂3可相互进行转动，第二大臂4远离第一大臂3处同样转动在第二机身5上，第二机身5在第二底座6上可转动，整个机器人机构拥有多个关节，根据幕墙位置、大小和形状，通过关节转动，可以调节清洁异形幕墙的作业面积，第一底座和第二底座可交替作为固定端。第一底座1、第二底座6、第一机身2、第二机身5、第一大臂3以及第二大臂4均为pom工程塑料制作而成。

第一底座1和第二底座6均包括一底座壳体7，每一底座壳体7内均安装有一吸附装置8，吸附装置8均包括一设置于底座壳体7内的吸附腔43，每一吸附腔43的一端均敞口设置，每一吸附腔内均设有一抽真空负压风机9，每一吸附腔43的另一端均连通有用于抽真空负压风机9出风的风道10，每一风道10均连通对应底座壳体7的外部，抽真空负压风机9吸附，提高了吸附力，不易掉落。吸附装置8上方安装有一由机身伺服电机11驱动的腰部旋转机构12，腰部旋转机构12包括转动安装于底座壳体7内的第一转动轴13，第一转动轴13的下端安装有第一锥齿轮14，第一锥齿轮14与安装于机身伺服电机11上的第二锥齿轮15相啮合，第一转动轴13的上端安装有第一齿轮16，第一齿轮16与转动安装于底座壳体7内的内齿轮圈17相啮合；第一转动轴13两端分别安装有第一轴承18，第一齿轮16与第一转动轴13之间通过键固定，内齿轮圈17与底座壳体7之间安装有第二轴承19，内齿轮圈17与机身壳体23通过螺栓固定。

底座壳体7下端设置可用于清洁的拆卸式抹布20，底座壳体7的周面上设置有用于安装抹布20的周向凹槽21，抹布20套设置于底座壳体7底面，抹布20上设置有弹性固定环22，弹性固定环22安装于周向凹槽21内，在安装拆卸式抹布20时，通过拆卸安装弹性固定环22，将抹布20卡接入凹槽21或从凹槽21内部取下。

第一机身2和第二机身5均包括机身壳体23，机身壳体23与腰部旋转机构12通过螺栓固定，机身壳体23内安装有一大臂伺服电机24，每一大臂伺服电机24与第一大3臂和第二大臂4之间分别安装有一减速装置25；减速装置25包括与大臂伺服电机24的电机轴平行设置的第一法兰轴26和第二转动轴27，第一法兰轴26的法兰端与大臂壳体34之间通过螺栓固定，第一法兰轴26上安装有第二齿轮28，第二转动轴27上安装有第三齿轮29和第四齿轮30，第三齿轮29与第二齿轮28相啮合，第四齿轮30与安装于大臂伺服电机24上的第五齿轮31相啮合。伺服电机24驱动第五齿轮31转动，进而与第五齿轮31啮合的第四齿轮30进行转动，同时，第一法兰轴26转动，驱动第一法兰轴26上的第二齿轮28进行转动，由于第二齿轮28与第四齿轮30的齿轮数目不一致，可以有效实现减速装置25运转，第一法兰轴26与机身壳体23之间安装有第三轴承32，第二转动轴27与机身壳体23之间安装有第四轴承33。

第一大臂3和第二大臂4均包括大臂壳体34，大臂壳体34内安装有一中间伺服电机35，中间伺服电机35与第二大臂4之间还设置有一换向传动装置36，换向传动装置36与中间伺服电机35之间还安装有一RV减速器37。RV减速器37输入端与中间伺服电机35相连，RV减速器37输出端安装一第三转动轴38；换向传动装置36包括转动安装于大臂壳体34内的第二法兰轴39，第二法兰轴39与大臂壳体34之间安装有第五轴承40，第二法兰轴39的法兰端与对应的大臂壳体34之间通过螺栓固定，第二法兰轴39上安装有第三锥齿轮41，第三锥齿轮41与安装于第三转动轴38上的第四锥齿轮42相啮合，通过伺服电机35驱动第三转动轴38转动，进而传动第二法兰轴39转动，驱动第三锥形齿轮41与第四锥形齿轮42啮合转动，调整第一大臂3与第二大臂4之间的角度。

由于本实施例机器人拥有多个关节，因此可以完成清洁端的多角度转动与异形幕墙贴合，实现异形幕墙的快速高效清洁工作。腰部旋转机构12带动第一机身2旋转，擦窗方式类似于人工方式，不留印记，清洁更加干净；当第一底座1作为固定端，第二底座6作为清洁端，第一底座1内的抽真空负压风机9工作，使得第一底座1吸附在幕墙上，大臂伺服电机24和中间伺服电机35也同时工作，使清洁端贴于幕墙表面，机身伺服电机11工作，通过腰部旋转机构12使第一机身2旋转，第一机身2带动清洁端在幕墙上移动，完成清洁工作；大臂伺服电机24通过减速装置25使第一大臂3转动，同时中间伺服电机35通过RV减速器37和换向传动装置36驱动大臂壳体34转动，由此改变第一底座1和第二底座6之间的距离，使得清洁作业区域改变；当此作业区域清洁完毕，大臂伺服电机24通过减速装置25使第一大臂3转动，同时中间伺服电机35通过RV减速器37和换向传动装置36驱动大臂壳体34转动，使得第一大臂3和第二大臂4均保持与幕墙平行状态，第二底座6内抽真空负压风机9工作，使第二底座6先吸附在幕墙上作为固定端，第一底座1内的抽真空负压风机9停止吸附，作为清洁端进行工作；或者第一底座1和第二底座6交替进行旋转、吸附，以此实现多关节机器人的移动和清洁过程。

本实施例中，对于机身伺服电机11、大臂伺服电机24及中间伺服电机35的控制，采用PC+伺服卡控制方式进行控制；PC+伺服卡连接有5G通讯模块，进一步还可在手机端实时对其进行操控，关于PC+伺服卡对机身伺服电机11、大臂伺服电机24及中间伺服电机35的控制原理，是本领域专业技术人员所熟知的，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。