CN214678814U - 一种用于幕墙作业的多足机器人系统 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及一种用于幕墙作业的多足机器人系统，包括多足机器人、绳索、伸展机构以及配重设备；多足机器人用于执行幕墙作业；绳索悬吊所述伸展机构；伸展机构由连杆结构分别连接至所述多足机器人和配重设备。本实用新型使用多足机器人和清洗设备，替换人类高层幕墙清洁员，彻底消除了将人员悬挂于高空的风险。机器人在外部供电，供水的情况下，可以24小时不间断工作，消除了工作限制。相比人类清洁员，清洁用时长大幅缩短。清洁机器人具有墙面的高通过性，通过腿的结构可以跨越墙面的大多数突起物，越过一定的墙面凹陷、孔洞，从而极大提高了幕墙清洁机器人的使用范围。

Description

一种用于幕墙作业的多足机器人系统

技术领域

本公开涉及作业机器人技术领域，尤其涉及一种用于幕墙作业的多足机器人系统。

背景技术

目前现有高空幕墙清洗机器人，都是基于固定机构平台、轮式平台，或类似无人机(旋翼驱动)平台。尚未出现利用专业行走机构(两足-八足，至少12个自由度或者以上)的机器系统用于高空幕墙清洗，或维护。

现有技术存在的缺陷有以下几点：

(1)轮式或固定结构系统对墙面的适应性差。玻璃幕墙并非理想的平面，绝大多数玻璃幕墙的竖直平面上都存在高突起，例如装饰性隔断，空调机，开窗等等。传统清洗机械很难通过这样的障碍。他们只能针对某种墙面作业，而对另一种墙面束手无策。所以传统清洗系统应用受到严重制约。

(2)基于旋翼的清洁系统存在的问题是在空中的稳定性太差。高空的风等因素很容易使得类似系统在空中摆动。这些摆动使得系统有潜在撞击玻璃墙面的风险，破损物可能对地面人或财产造成严重破坏。因此，严重制约旋翼清洁系统的应用。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本公开的实施例提供一种用于幕墙作业的多足机器人系统，利用专业多足机器人的可控性以及高通过性，利用绳索悬挂，令机器人在竖直墙面上以停止、行走或跳跃的方式在墙面上移动，同时使用其搭载的清洁机构进行墙面清洗，喷涂等其他作业。

为达到上述目的，本公开的一个方面提供一种用于幕墙作业的多足机器人系统，包括多足机器人、绳索、伸展机构以及配重设备；多足机器人用于执行幕墙作业；绳索悬吊伸展机构；伸展机构由连杆结构分别连接至多足机器人和配重设备。

在一些实施例中，伸展机构包括拉伸作动器，调整连杆结构的伸展角度。

在一些实施例中，所述伸展机构包括第一框架、第二框架以及轴；所述轴顶端连接至所述绳索；所述第一框架和第二框架的一端连接至所述轴，另一端分别连接至所述机器人和配重设备，所述第一框架和第二框架的夹角能够在所述拉伸作动器的驱动下调整；所述轴连接至绳索。

在一些实施例中，所述伸展机构包括伸缩格，所述伸缩格两端分别连接至所述多足机器人和配重设备，中部连接至绳索。

在一些实施例中，伸展机构通过旋转关节连接至机器人，使得机器人能够相对于伸展机构旋转。

在一些实施例中，机器人为两足，三足，四足，五足，六足，七足或八足机器人。

在一些实施例中，机器人为机器狗。

在一些实施例中，机器人有12个以上的自由度，幕墙作业时机器人使绳索处于倾斜状态，绳索提供将机器人压向幕墙的压力。

在一些实施例中，机器人足端为吸盘结构或无吸盘的蹄结构。

在一些实施例中，机器人设置至少一个机械臂作为清洗设备。

在一些实施例中，配重设备内部设置水或清洗液，通过管路连接至清洗设备。

本公开的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

(1)本公开使用多足机器人和清洗设备，替换人类高层幕墙清洁员，彻底消除了将人员悬挂于高空的风险。机器人在外部供电，供水的情况下，可以24小时不间断工作，消除了工作限制。相比人类清洁员，清洁用时长大幅缩短。

(2)本公开的清洁机器人具有墙面的高通过性，通过腿的结构可以跨越墙面的大多数突起物，越过一定的墙面凹陷、孔洞，从而极大提高了幕墙清洁机器人的使用范围。

(3)本公开的机器人相比传统机器人结构，具有更高的可控性和对不平坦墙壁的适应性。由于机器人多足机器人具备12个以上的自由度，能够对抗高空风强对流，墙面摩擦力不稳定等等随机因素。从而极大提高了机器人的应用范围。

(4)本公开可以清洁竖直平面和非竖直平面，由于机械臂的存在，曲面，立体多面等墙面结构同样适用。

通过以下参照附图对示例性实施例的说明，本公开的进一步特征将变得显而易见。

应当理解，实用新型内容部分并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，亦非旨在用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本公开实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本公开的多个实施例进行说明，其中：

图1为多足机器人系统工作状态示意图；

图2为多足机器人系统组成示意图；

图3为伸展机构组成示意图；

图4为伸展机构拉伸驱动示意图；

图5为旋转关节示意图；

图6(a)为第一旋转状态示意图，图6(b)为第二旋转状态示意图；

图7(a)为受力状态示意图，图7(b)为受力合成示意图；

图8为清洗结构示意图；

图9为对抗横风示意图；

图10为对抗侧向风示意图；

图11为对抗不平坦墙壁示意图；

图12为越障示意图；

图13(a)为轴对称四足机器人示意图；图13(b)为面对称四足机器人示意图；图13(c)为双机械臂机器人示意图；

图14为伸缩格形式的伸展机构的伸展状态图；

图15为伸缩格形式的伸展机构的收缩状态图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

本公开提供一种用于幕墙作业的多足机器人系统，如图1-2所示，包括多足机器人2、绳索1、伸展机构3以及配重设备4。

多足机器人2用于执行幕墙作业。

绳索1用于悬吊伸展机构3。系统需要一根或多根绳索。绳索一端连接在墙面高处某点，绳索另一端连接在伸展机构3。绳索的作用是栓住机器人，承受系统的主要重力。绳索机构可以是可控的伸缩绳索机构。

伸展机构3由连杆结构分别连接至多足机器人2和配重设备4。伸展机构能够通过几何变形调整机器人本体和绳索之间的距离。

在一个实施例中，伸展机构包括连杆结构和拉伸作动器。结合图3，连杆结构包括第一框架3-2、第二框架3-3以及轴3-1；轴3-1顶端连接至绳索1；第一框架3-2和第二框架3-3的一端连接至轴3-1，另一端分别连接至机器人2和配重设备4。连杆结构由拉伸作动器驱动，可实现连杆结构张开到某一角度，如图4所示。拉伸作动器包括长度可调的第一支臂3-4和第二支臂3-5，一端连接至轴，另一端分别连接至第一框架3-2和第二框架3-3。第一支臂3-4和第二支臂3-5可以由电推杆实现，可以由液压缸实现，也可以由气动缸实现。

进一步地，第一支臂3-4和第二支臂3-5结构相同，对称地设置在轴3-1的两侧。

进一步地，第一框架3-2和第二框架3-3对称地设置在轴3-1的两侧。

结合图5，伸展机构设置一个旋转关节3-6，固定至机器人，连杆结构通过旋转关节3-6连接至机器人。该旋转关节3-6可使机器人相对连杆结构旋转，以合适的角度附着在墙壁上。结合图6，为机器人旋转至不同的角度示意图。

伸展机构3伸开时可以令机器人深入到墙壁凹陷的区域。结合图7(a)，当机器人趴在墙壁上时，伸展机构3使得绳索1处于倾斜状态。结合图7(b)绳索1在水平方向的分力提供了机器人趴在墙面时水平方向的正压力。

配重设备4可以存放清洗用的水，机器人电池等设备。配重设备4的作用在于提供一个配重，无论伸展角度如何，都可以使得机器人部分以及配重舱作为一个整体的合重心位于绳索延长线附近。能够令机器人深入到墙面的凹陷部分。同时也提供垂直于墙面的正压力。

机器人本身的转动/滑动部件有12个自由度以上。利用绳索的拉力，墙面的摩擦力、墙面支撑力和自身重力，来实现机器人平台的移动和静止。机器人足端，可以是吸盘结构，也可以无吸盘的蹄结构。

机器人上安装有清洗设备5，结合图8。比较典型的清洗系统可以是机械臂，末端执行器可以是擦玻璃刮子，抹布，水喷头等等。清洗设备可以是一个或多个机械臂。

结合图9，无风情况，系统大致与墙面保持垂直，滚动角约为零。结合图10，当墙面出现侧风情况时，只需机器人调整步态，改变上身滚动角。让机器人向风来的方向倾斜一定的角度，通过足底摩擦力对抗风带来的扰动。

结合图11，对于不平坦的墙壁，当起伏尺度不大或者曲面凹凸程度不高，可以调整机器人落脚点，通过调整腿的长短来适应墙面的不平坦。

当遇到较大尺寸的墙面障碍时，可以令机器人从墙面起跳，然后调整绳索长度，利用绳索与机器系统组成的单摆系统，在特定的时刻，令系统降落在所期望的位置。即用跳跃的方式，在墙面上移动。

结合图12，机器人有别于传统机器人的一个根本区别就是，行走机器人腿部能够实现可控的阻抗，即行走机器人能够控制降落在表面时，腿对墙面的冲击作用。因此，本公开利用行走机器人在墙面上跳跃，利用的就是该类机器人可控阻抗的腿。系统能够减小机器人对墙面的冲击作用，使得系统能够安全的在玻璃等易碎材料上跳跃及行走。

本公开中机器人平台不仅局限于常规四足行走机器人，进一步地，机器人可以是两足，三足，四足，五足，六足，七足，八足机器人等等。

可能的方案包括但不仅限于以下几种：图13(a)、(b)所示的轴对称型、面对称型。如图13(c)机器人平台可携带一条、两条或多条机械臂。

此外，在一些实施例中，伸展机构还可采取伸缩格等结构实现，参见图14为伸缩格形式的伸展机构的伸展状态，图15为伸缩格形式的伸展机构的收缩状态，通过伸缩格的伸展改变机器人距离绳索的横向间距。类似结构也应属本公开的保护范围。

综上所述，本公开涉及一种用于幕墙作业的多足机器人系统，包括多足机器人、绳索、伸展机构以及配重设备；多足机器人用于执行幕墙作业；绳索悬吊所述伸展机构；伸展机构由连杆结构分别连接至所述多足机器人和配重设备。本实用新型使用多足机器人和清洗设备，替换人类高层幕墙清洁员，彻底消除了将人员悬挂于高空的风险。机器人在外部供电，供水的情况下，可以24小时不间断工作，消除了工作限制。相比人类清洁员，清洁用时长大幅缩短。清洁机器人具有墙面的高通过性，通过腿的结构可以跨越墙面的大多数突起物，越过一定的墙面凹陷、孔洞，从而极大提高了幕墙清洁机器人的使用范围。

应当理解的是，本公开的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种用于幕墙作业的多足机器人系统，其特征在于，包括多足机器人、绳索、伸展机构以及配重设备；

所述多足机器人用于执行幕墙作业；

所述绳索悬吊所述伸展机构；

所述伸展机构的两个伸展端分别连接至所述多足机器人和配重设备。

2.根据权利要求1所述的用于幕墙作业的多足机器人系统，其特征在于，所述伸展机构包括拉伸作动器，调整所述两个伸展端的伸展角度。

3.根据权利要求2所述的用于幕墙作业的多足机器人系统，其特征在于，所述伸展机构包括第一框架、第二框架以及轴；所述轴顶端连接至所述绳索；所述第一框架和第二框架的一端连接至所述轴，另一端分别连接至所述机器人和配重设备，所述第一框架和第二框架的夹角能够在所述拉伸作动器的驱动下调整；所述轴连接至绳索。

4.根据权利要求1或2所述的用于幕墙作业的多足机器人系统，其特征在于，所述伸展机构包括伸缩格，所述伸缩格两端分别连接至所述多足机器人和配重设备，中部连接至绳索。

5.根据权利要求1或2所述的用于幕墙作业的多足机器人系统，其特征在于，所述伸展机构通过旋转关节连接至所述机器人，使得所述机器人能够相对于所述伸展机构旋转。

6.根据权利要求1或2所述的用于幕墙作业的多足机器人系统，其特征在于，所述机器人为两足，三足，四足，五足，六足，七足或八足机器人。

7.根据权利要求1或2所述的用于幕墙作业的多足机器人系统，其特征在于，所述机器人有12个以上的自由度，幕墙作业时机器人使绳索处于倾斜状态，绳索提供将机器人压向幕墙的压力。

8.根据权利要求1或2所述的用于幕墙作业的多足机器人系统，其特征在于，所述机器人足端为吸盘结构或无吸盘的蹄结构。

9.根据权利要求1或2所述的用于幕墙作业的多足机器人系统，其特征在于，所述机器人设置至少一个机械臂作为清洗设备。

10.根据权利要求9所述的用于幕墙作业的多足机器人系统，其特征在于，所述配重设备内部设置水或清洗液，通过管路连接至所述清洗设备。

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