CN203153652U

CN203153652U - 一种高楼玻璃清洁机器人爬壁机构及plc控制系统

Info

Publication number: CN203153652U
Application number: CN 201320175774
Authority: CN
Inventors: 周洪强; 蒋伟丽; 雷伟敏
Original assignee: Lishui University
Current assignee: Lishui University
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2023-04-10

Abstract

一种高楼玻璃清洁机器人爬壁机构，包括呈十字交叉连接的X轴滑台气缸和Y轴滑台气缸，X轴滑台气缸和Y轴滑台气缸两端设有Z轴气缸，其中X轴滑台气缸、Y轴滑台气缸和Z轴气缸分别连接节流阀，节流阀连接两位五通电磁阀，两位五通电磁阀连接两位三通电磁阀，两位五通电磁阀和两位三通电磁阀分别连接气源和气源处理装置，其中两位三通电磁阀连接真空发生器，真空发生器上安装有真空吸盘。本实用新型针对高楼清洁机器人的爬壁系统进行研究，爬壁机器人不但可以用于高楼壁面的清洁，通过对其周边设备的更换，可以深入应用到核工业、石化、消防、造船等行业。

Description

一种高楼玻璃清洁机器人爬壁机构及PLC控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种爬壁机构，尤其是一种高楼玻璃清洁机器人爬壁机构及应用于该爬壁机构中的PLC控制系统。

背景技术

目前，机器人是传统的机构学与现代电子自动化技术相结合的产物，是计算机科学、控制论、机械学、电子技术等多学科综合性的高科技产物，是典型的机电一体化产品。它是一种仿人操作，可用于各种复杂环境。通过机器人技术可以取代人完成各种恶劣环境下的工作，保证人的生命和健康。随着机器人技术的不断发展，其必将对人类社会产生深远的影响。

随着城市现代化发展，特别是高层建筑的兴起，以玻璃幕墙为代表的幕墙结构逐渐演绎成华丽的“城市外衣”，由此衍生出繁重的幕墙清洗任务，并且许多国家己对建筑幕墙的清洗要求做出了明确规定。高层建筑物的壁面清洗大部分由人工完成，不仅效率低，而且工作环境恶劣易发生事故。然而，在社会文明高度发展的今天，对生命的关爱达到了前所未有的高度，要求停止使用蜘蛛人的呼声不绝于耳。因此人们期待新的具有人性化的清洗方式出现。高楼清洁机器人正是在这种背景下应用而生，它属于移动式服务机器人的一种，可在垂直壁面及屋顶移动并进行物体表面的清洗，而爬壁系统是高楼清洁机器人的核心部分。

实用新型内容

本实用新型要解决上述现有技术的缺点，提供一种高楼清洁机器人爬壁机构，通过气缸和真空吸盘的结合，在墙壁上稳定攀爬，其结构简单，设计合理。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：这种高楼玻璃清洁机器人爬壁机构，包括呈十字交叉连接的X轴滑台气缸和Y轴滑台气缸，X轴滑台气缸和Y轴滑台气缸两端设有Z轴气缸，其特征是：其中X轴滑台气缸、Y轴滑台气缸和Z轴气缸分别连接节流阀，节流阀连接两位五通电磁阀，两位五通电磁阀连接两位三通电磁阀，两位五通电磁阀和两位三通电磁阀分别连接气源和气源处理装置，其中两位三通电磁阀连接真空发生器，真空发生器上安装有真空吸盘。气压驱动是最简单的，在工业上应用很广，操作简单、易于编程，在所有机器人中重量最轻，成本也最低，可以实现模块化，维修管理容易，无污染，传动介质空气来源于大气，可在高温、粉尘等恶劣环境中工作，防爆防燃。而吸盘组结构形式有利于利用吸盘的弹性变形，保证吸盘与壁面的吸附，提高机器人工作的安全性和可靠性。其中真空发生器连接消声器。这样可消除真空发生器所发出的噪音。

这种应用于高楼玻璃清洁机器人爬壁机构的PLC控制系统，包括控制器，PLC控制器包括一对开关按钮，开关按钮连接输入电路，输入电路连接输入映像寄存器，输入映像寄存器连接程序执行芯片，程序执行芯片连接输出映像寄存器，输出映像寄存器连接输出电路，输出电路连接接触器。控制系统是清洗爬壁机器人的关键部分，采用三菱PLC 完成对机器人主体的吸盘脱离、本体移动、吸盘吸附的顺序控制，具有体积小、编程简单、功能强、抗干扰能力强、可靠性高、灵活通用与维护方便等优点。

本实用新型有益的效果是：本实用新型针对高楼清洁机器人的爬壁系统进行研究，爬壁机器人不但可以用于高楼壁面的清洁，通过对其周边设备的更换，可以深入应用到核工业、石化、消防、造船等行业。根据壁面作业的特殊情况，设计出一种气压驱动、真空吸附、十字框架结构爬壁机器人，其由吸附系统，移动系统和控制系统组成。其中控制系统是爬壁机器人的关键部分，采用三菱PLC完成对机器人主体的吸盘脱离、本体移动、吸盘吸附顺序控制，实现机器人各部分的协调工作和配合。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的气动原理图；

图3为本实用新型的程序执行原理图；

图4为本实用新型的电器控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

参照附图：这种高楼玻璃清洁机器人爬壁机构，包括呈十字交叉连接的X轴滑台气缸1和Y轴滑台气缸2，X轴滑台气缸1和Y轴滑台气缸2两端设有Z轴气缸3、4、5、6，其中X轴滑台气缸1、Y轴滑台气缸2和Z轴气缸3、4、5、6分别连接节流阀7、8、9、10、11、12、13、14，节流阀7、8、9、10、11、12、13、14连接两位五通电磁阀15、16、17、18，两位五通电磁阀15、16、17、18连接两位三通电磁阀21、22，两位五通电磁阀15、16、17、18和两位三通电磁阀21、22分别连接气源19和气源处理装置20，其中两位三通电磁阀21、22连接真空发生器23、24，真空发生器23、24连接气动接头27、28，气动接头27、28上安装有真空吸盘29、30。其中真空发生器23、24连接消声器25、26。

移动系统设计了十字框架结构。如图1所示，机器人主体部分由可以相互平移的两个滑台气缸构成，他们相互垂直交叉形成十字框架结构，其中任意一个滑台气缸可以相对另一个进行平移，每个滑台气缸的两端各配置一个可独立控制的腿足结构。腿足结构具有一个薄型气缸，可以控制腿足的伸缩，从而可以越过一定高度的障碍。薄型气缸下有一组吸盘组，通过电磁阀控制真空发生器的开关，从而通过真空吸盘的真空度控制机器人与壁面的吸附和分离。随着x轴，y轴的真空吸盘交替吸附和十字型框架主体的相对运动，可以实现机器人在垂直壁面上自由移动的功能。

这种应用于高楼玻璃清洁机器人爬壁机构的PLC控制系统，包括控制器，PLC控制器包括一对开关按钮，开关按钮连接输入电路，输入电路连接输入映像寄存器，输入映像寄存器连接程序执行芯片，程序执行芯片连接输出映像寄存器，输出映像寄存器连接输出电路，输出电路连接接触器。

其中程序执行芯片中的控制原理如附图4所示，包括启动按钮和自锁触点，启动按钮和自锁触点分别连接停止按钮，停止按钮连接过载保护器。它由触点、线圈或功能方框等构成，梯形图左、右的垂直线称为左、右母线，PLC 的右母线通常省略不画出。从左母线开始，经过触点和线圈（或功能方框），终止于右母线，知道下一个元件；触点断开将阻止能量流过。每个输出元素（线圈或方框）可以构成一个梯级。每个梯形图由一个或多个梯级组成，每个梯级由一个或多个支路组成，并由一个输出元件构成，但右边的元件必须是输出元件。

虽然本实用新型已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims

1. 一种高楼玻璃清洁机器人爬壁机构，包括呈十字交叉连接的X轴滑台气缸（1）和Y轴滑台气缸（2），X轴滑台气缸（1）和Y轴滑台气缸（2）两端设有Z轴气缸（3、4、5、6），其特征是：所述X轴滑台气缸（1）、Y轴滑台气缸（2）和Z轴气缸（3、4、5、6）分别连接节流阀（7、8、9、10、11、12、13、14），节流阀（7、8、9、10、11、12、13、14）连接两位五通电磁阀（15、16、17、18），两位五通电磁阀（15、16、17、18）连接两位三通电磁阀（21、22），两位五通电磁阀（15、16、17、18）和两位三通电磁阀（21、22）分别连接气源（19）和气源处理装置（20），所述两位三通电磁阀（21、22）连接真空发生器（23、24），真空发生器（23、24）连接气动接头（27、28），气动接头（27、28）上安装有真空吸盘（29、30）。

2. 根据权利要求1所述的高楼玻璃清洁机器人爬壁机构，其特征是：所述真空发生器（23、24）连接消声器（25、26）。

3.一种应用于权利要求1或2所述的高楼玻璃清洁机器人爬壁机构的PLC控制系统，包括控制器，其特征是：所述PLC控制器包括一对开关按钮，开关按钮连接输入电路，输入电路连接输入映像寄存器，输入映像寄存器连接程序执行芯片，程序执行芯片连接输出映像寄存器，输出映像寄存器连接输出电路，输出电路连接接触器。