本發(fā)明涉及靜電吸附技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于靜電吸附原理的雙履帶式爬壁機(jī)器人。

背景技術(shù)：

在建筑業(yè)中，由于玻璃的采光性好、保溫、防潮，而且采用彩色玻璃實(shí)用美觀，高層建筑的外觀越來越多地采用玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，沒有玻璃覆蓋的地方也多采用瓷磚覆蓋以增加建筑物的美感，但也衍生出繁重的幕墻清洗任務(wù)。目前，高層建筑物壁面的清洗大部分由工人完成，不僅效率低，而且工作環(huán)境惡劣易發(fā)生事故，由此產(chǎn)生了高層建筑清洗爬壁機(jī)器人。

爬壁機(jī)器人是一種能夠攜帶一定任務(wù)載荷，可以在垂直或者傾斜壁面進(jìn)行極限作業(yè)的移動(dòng)機(jī)器人，要完成以上工作，必須將移動(dòng)機(jī)構(gòu)(輪式、履帶式、足式以及尺蠖式)和吸附機(jī)構(gòu)有效地結(jié)合起來才能實(shí)現(xiàn)，目前傳統(tǒng)的吸附方式主要有仿生吸附、負(fù)壓吸附以及磁吸附。

仿生吸附式爬壁機(jī)器人雖然適應(yīng)范圍廣、可吸附多種壁面，但制造難度大、移動(dòng)速度慢、且尚處于研究階段，很難實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化；負(fù)壓吸附式爬壁機(jī)器人的噪音小、速度快，但對(duì)壁面粗糙度要求高；磁吸附式爬壁機(jī)器人是目前應(yīng)用最多、最廣的一種爬壁機(jī)器人，電磁式易實(shí)現(xiàn)與被吸附壁面的離合，永磁式不需要消耗電能、安全可靠，但只能吸附磁性表面，限制了其應(yīng)用范圍。

鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，提供一種基于靜電吸附原理的雙履帶式清潔爬壁機(jī)器人，其包括機(jī)器人本體、吸附模塊、運(yùn)動(dòng)模塊、清潔模塊和控制模塊，其特征在于，所述吸附模塊包括高壓靜電發(fā)生器和兩個(gè)履帶電極，所述高壓靜電發(fā)生器產(chǎn)生的靜電傳遞到兩個(gè)所述履帶電極上，增加了吸附力，所述吸附模塊設(shè)置在所述機(jī)器人本體的左右兩側(cè)；所述運(yùn)動(dòng)模塊包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)輪設(shè)置在所述機(jī)器人本體后部的兩側(cè)；所述控制模塊分別與兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)電連接，并控制兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)差速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使所述基于靜電吸附原理的雙履帶式清潔爬壁機(jī)器人實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能，被設(shè)置在所述機(jī)器人本體的中部；所述清潔模塊設(shè)置在所述機(jī)器人本體的前部，便于清潔。

較佳的，所述吸附模塊還包括電刷，所述電刷與所述履帶電極接觸，通過所述電刷，所述高壓靜電發(fā)生器產(chǎn)生的靜電傳遞到所述履帶電極上。

較佳的，所述吸附模塊還包括兩個(gè)張緊輪，兩個(gè)所述張緊輪分別設(shè)置在所述機(jī)器人本體中部的兩側(cè)，能夠調(diào)節(jié)所述履帶電極的張緊狀態(tài)，使所述電刷與所述履帶電極緊密接觸。

較佳的，所述運(yùn)動(dòng)模塊還包括兩個(gè)前導(dǎo)輪，其與兩個(gè)所述驅(qū)動(dòng)輪一起使所述機(jī)器人本體運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。

較佳的，所述清潔模塊包括一級(jí)清潔毛刷和二級(jí)清潔機(jī)構(gòu)，對(duì)清潔物進(jìn)行二次清潔，保證了清潔度。

較佳的，所述驅(qū)動(dòng)輪和所述前導(dǎo)輪均采用中空設(shè)計(jì)，可有效減小機(jī)器人整體重量。

較佳的，所述履帶電極采用雙極性銅電極，其外面包裹著梳齒型聚酰亞胺絕緣材料。

較佳的，所述基于靜電吸附原理的雙履帶式清潔爬壁機(jī)器人還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上的齒輪與所述驅(qū)動(dòng)輪輸入軸上的齒輪進(jìn)行嚙合。

較佳的，所述吸附模塊還包括電池組，所述電池組與所述高壓靜電發(fā)生器相連，所述控制模塊還控制著所述電池組和所述高壓靜電發(fā)生器的通斷。

與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果在于：在驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)器人行走的同時(shí)，高壓靜電發(fā)生器產(chǎn)生的靜電傳遞給履帶電極與待清潔壁面緊緊吸附，清潔機(jī)構(gòu)對(duì)待清潔壁面進(jìn)行二次清潔，機(jī)器人需要轉(zhuǎn)彎時(shí)，控制機(jī)構(gòu)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，利用吸附原理吸附安全穩(wěn)定，轉(zhuǎn)向區(qū)域小，清潔潔凈度高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明各實(shí)施例中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的一種滾動(dòng)式超聲電弧復(fù)合焊接裝置的功能結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的一種滾動(dòng)式超聲電弧復(fù)合焊接裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的一種滾動(dòng)式超聲電弧復(fù)合焊接裝置的機(jī)器人本體的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例二的一種滾動(dòng)式超聲電弧復(fù)合焊接裝置的清潔機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例二的一種滾動(dòng)式超聲電弧復(fù)合焊接裝置的清潔機(jī)構(gòu)的局部結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。

實(shí)施例一

圖1是一種基于靜電吸附原理的雙履帶式清潔爬壁機(jī)器人功能結(jié)構(gòu)圖，其主要包括機(jī)器人本體1、吸附模塊2、運(yùn)動(dòng)模塊3、清潔模塊4和控制模塊5；機(jī)器人本體1支撐著吸附模塊2、運(yùn)動(dòng)模塊3、清潔模塊4和控制模塊5，吸附模塊2用于產(chǎn)生靜電，利用靜電吸附原理，吸附在需要清潔的壁面上，設(shè)置在機(jī)器人本體的兩側(cè)；運(yùn)動(dòng)模塊3，用于驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，并使其運(yùn)動(dòng)平衡，設(shè)置在機(jī)器人本體的中部；清潔模塊4，用于清潔需要清潔的壁面，設(shè)置在機(jī)器人本體的前部，便于清潔功能的實(shí)施；控制模塊5控制運(yùn)動(dòng)模塊3實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎功能。

本實(shí)施例的有益效果是：在運(yùn)動(dòng)模塊和吸附模塊的作用下，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，利用吸附原理根據(jù)吸附模塊產(chǎn)生的靜電緊緊吸附模塊吸附在待清潔的壁面上，利用清潔模塊進(jìn)行清潔壁面，控制模塊控制機(jī)器人轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎半徑小，靜電吸附安全穩(wěn)定，低噪聲、低功耗，對(duì)吸附壁面無損傷，吸附可控，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)。

實(shí)施例二

圖2是一種基于靜電吸附原理的雙履帶式清潔爬壁機(jī)器人的結(jié)構(gòu)圖，其中：

圖3為機(jī)器人本體1，其制作材料為賽鋼(POM)，這種工程塑料穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，質(zhì)量輕，很適合作為該機(jī)器人的機(jī)身材料；其包括兩根長(zhǎng)橫梁11和12，一根寬而短的橫梁13、三根縱梁14、15和16，長(zhǎng)橫梁11和12上設(shè)置有兩個(gè)吸附模塊，縱梁14和16上設(shè)置有運(yùn)動(dòng)模塊，縱梁16的前部設(shè)置有清潔模塊，橫梁13上設(shè)置有控制模塊。

吸附模塊2，安裝在機(jī)器人本體1上，其包括高壓靜電發(fā)生器21、電池組22、兩個(gè)相同電刷23、兩個(gè)相同履帶電極24和兩個(gè)相同張緊輪25；

兩個(gè)張緊輪25分別安裝在機(jī)器人本體1的左右兩側(cè)的中部，兩個(gè)張緊輪25的上面緊貼著兩個(gè)履帶電極24，兩個(gè)電刷23分別與兩個(gè)履帶電極24緊密貼合，張緊輪25調(diào)整履帶電極24的松緊，使電刷23與履帶電極24緊密接觸；高壓靜電發(fā)生器21和電池組22分別安裝在機(jī)器人本體1的中部，高壓靜電發(fā)生器21由電池組22供電產(chǎn)生靜電，通過導(dǎo)線經(jīng)過兩個(gè)電刷23分別傳遞到左右兩側(cè)的兩個(gè)履帶電極24上，這樣，在張緊輪25的調(diào)節(jié)作用下，電刷23與履帶電極24緊密接觸，高壓靜電發(fā)生器21產(chǎn)生的靜電能穩(wěn)定的傳遞到履帶電極24上，履帶電極24上就帶有電荷，在履帶電極24與要清潔的壁面接近時(shí)，壁面上產(chǎn)生與履帶電極24相反的異性電荷，根據(jù)異性電荷相吸的原理，履帶電極24與清潔壁面緊密吸附。

運(yùn)動(dòng)模塊3，包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪31、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)32和兩個(gè)前導(dǎo)輪33；兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪31分別設(shè)置在機(jī)器人本體1左右兩側(cè)的后部，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)32分別設(shè)置在驅(qū)動(dòng)輪31的旁邊，驅(qū)動(dòng)輪31由驅(qū)動(dòng)電機(jī)32驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪31和驅(qū)動(dòng)電機(jī)32之間通過齒輪嚙合傳遞動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制，驅(qū)動(dòng)電機(jī)32輸出軸上的齒輪與驅(qū)動(dòng)輪31輸入軸上的齒輪嚙合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)32輸出的動(dòng)力通過齒輪嚙合傳給給驅(qū)動(dòng)輪31，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，齒輪嚙合傳遞動(dòng)力運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠，傳動(dòng)效率高；兩個(gè)前導(dǎo)輪33是非驅(qū)動(dòng)輪,設(shè)置在機(jī)器人本體1左右兩個(gè)的前部,履帶電極24圍成一圈，覆蓋在驅(qū)動(dòng)輪31、前導(dǎo)輪33和張緊輪25的外圓上，在驅(qū)動(dòng)輪31的驅(qū)動(dòng)下，履帶電極隨著驅(qū)動(dòng)輪31滾動(dòng)前行的同時(shí)緊緊吸附在清潔壁面上。

兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪31由左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)32的驅(qū)動(dòng)，當(dāng)左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)32轉(zhuǎn)速一致時(shí)可使機(jī)器人直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)32轉(zhuǎn)速不同時(shí)，可使機(jī)器人轉(zhuǎn)彎或斜線運(yùn)動(dòng)。

如圖3和圖4所示，清潔模塊4，設(shè)置在機(jī)器人本體1的前部，清潔模塊就是清潔機(jī)構(gòu)，清潔機(jī)構(gòu)4和外置裝置配合實(shí)現(xiàn)對(duì)壁面的清潔，其包括外置注水口41、出水口42、一級(jí)清潔毛刷43、污水回收裝置44、污水出水口45和二級(jí)清潔機(jī)構(gòu)46；

外置注水機(jī)構(gòu)有加壓裝置，通過清潔機(jī)構(gòu)的外置注水口41將含有清洗液的水經(jīng)過清洗機(jī)構(gòu)4中的通道由多個(gè)出水口42噴出，實(shí)現(xiàn)對(duì)壁面的清洗。通過一次清潔機(jī)構(gòu)中毛刷43的高速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)壁面的第一次清潔；污水回收裝置44將清洗完畢后的污水收集起來，通過污水出水口45排出到外置污水收集裝置。二級(jí)清潔機(jī)構(gòu)46進(jìn)行二次清潔，既能保證清潔的潔凈程度，又能防止污染物殘留，從而影響履帶電極的吸附力。

如圖5所示，通過污水回收裝置將清洗完畢后的污水收集起來，污水回收裝置44上的圓弧面A區(qū)、一級(jí)清潔毛刷43和污水回收裝置44上的圓弧面之間的空隙B區(qū)和清理壁面三者之間可以形成一個(gè)空腔，保證污水不會(huì)滲漏。收集的污水通過污水出水口45排出到外置污水收集裝置。

工作時(shí)，首先將外置的注水加壓裝置和廢水回收裝置與機(jī)器人組裝好，將外置裝置固定在機(jī)器人移動(dòng)過程中的合適位置；在機(jī)器人開始運(yùn)行之前，人工手動(dòng)在需清潔壁面清潔出一塊可以容納機(jī)器人的壁面；將電池組22與高壓靜電發(fā)生器21斷電，將機(jī)器人按清潔方向放置在壁面上，電池組22與高壓靜電發(fā)生器21通電后通過高壓靜電發(fā)生器產(chǎn)生的高電壓由電刷直接連接履帶電極24，使機(jī)器人吸附在壁面上；清潔機(jī)構(gòu)位于機(jī)器人前方，這種設(shè)計(jì)既可以有效地清潔出光潔表面，又可以使后面的吸附雙履帶在潔凈壁面上吸附，擁有更強(qiáng)的吸附力，而不會(huì)因壁面的臟東西而導(dǎo)致吸附力減小，甚至機(jī)器人的脫落。

驅(qū)動(dòng)電機(jī)32打開，驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪31帶動(dòng)機(jī)器人前行，位于機(jī)器人前部的清潔結(jié)構(gòu)4在外置注水機(jī)構(gòu)的作用下通過出水口噴射在壁面上，一級(jí)清潔毛刷43在壁面上滾動(dòng)清潔壁面，二級(jí)清潔機(jī)構(gòu)進(jìn)行二次清理，

控制模塊5，用于控制運(yùn)動(dòng)模塊3的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在機(jī)器人需要轉(zhuǎn)彎時(shí)，在控制模塊5里設(shè)置編制好的程序，控制機(jī)器人左右兩側(cè)的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)差速轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人轉(zhuǎn)彎。

本實(shí)施例在驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)器人行走的同時(shí)，高壓靜電發(fā)生器產(chǎn)生的靜電傳遞給履帶電極與待清潔壁面緊緊吸附，清潔機(jī)構(gòu)對(duì)待清潔壁面進(jìn)行二次清潔，機(jī)器人需要轉(zhuǎn)彎時(shí)，控制機(jī)構(gòu)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，利用吸附原理吸附安全穩(wěn)定，轉(zhuǎn)向區(qū)域小，清潔潔凈度高。

實(shí)施例三

如上所述的基于靜電吸附原理的雙履帶式清潔爬壁機(jī)器人，本實(shí)施例與其不同之處在于：控制模塊還控制著電池組與高壓靜電發(fā)生器的通斷，在開始在待清潔壁面上放置機(jī)器人時(shí)，為了操作安全，控制模塊使電池組與高壓靜電發(fā)生器斷開；放置好后，控制模塊實(shí)現(xiàn)電池組與高壓靜電發(fā)生器通電，使高壓靜電發(fā)生器通電產(chǎn)生靜電，傳遞給履帶電極，吸附在待清潔壁面上進(jìn)行清潔壁面。該控制功能提高了操作安全，避免事故發(fā)生。

實(shí)施例四

如上所述的基于靜電吸附原理的雙履帶式清潔爬壁機(jī)器人，本實(shí)施例與其不同之處在于：驅(qū)動(dòng)輪和前導(dǎo)輪均采用中空設(shè)計(jì)，可以有效地減小機(jī)器人整體重量。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。