專利名稱：一種高樓玻璃清潔機器人爬壁機構及plc控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種爬壁機構，尤其是一種高樓玻璃清潔機器人爬壁機構及應用于該爬壁機構中的PLC控制系統。
背景技術：
目前，機器人是傳統的機構學與現代電子自動化技術相結合的產物，是計算機科學、控制論、機械學、電子技術等多學科綜合性的高科技產物，是典型的機電一體化產品。它是一種仿人操作，可用于各種復雜環境。通過機器人技術可以取代人完成各種惡劣環境下的工作，保證人的生命和健康。隨著機器人技術的不斷發展，其必將對人類社會產生深遠的影響。隨著城市現代化發展，特別是高層建筑的興起，以玻璃幕墻為代表的幕墻結構逐漸演繹成華麗的“城市外衣”，由此衍生出繁重的幕墻清洗任務，并且許多國家己對建筑幕墻的清洗要求做出了明確規定。高層建筑物的壁面清洗大部分由人工完成，不僅效率低，而且工作環境惡劣易發生事故。然而，在社會文明高度發展的今天，對生命的關愛達到了前所未有的高度，要求停止使用蜘蛛人的呼聲不絕于耳。因此人們期待新的具有人性化的清洗方式出現。高樓清潔機器人正是在這種背景下應用而生，它屬于移動式服務機器人的一種，可在垂直壁面及屋頂移動并進行物體表面的清洗，而爬壁系統是高樓清潔機器人的核心部分。
實用新型內容本實用新型要解決上述現有技術的缺點，提供一種高樓清潔機器人爬壁機構，通過氣缸和真空吸盤的結合，在墻壁上穩定攀爬，其結構簡單，設計合理。本實用新型解決其技術問題采用的技術方案:這種高樓玻璃清潔機器人爬壁機構，包括呈十字交叉連接的X軸滑臺氣缸和Y軸滑臺氣缸，X軸滑臺氣缸和Y軸滑臺氣缸兩端設有Z軸氣缸，其特征是:其中X軸滑臺氣缸、Y軸滑臺氣缸和Z軸氣缸分別連接節流閥，節流閥連接兩位五通電磁閥，兩位五通電磁閥連接兩位三通電磁閥，兩位五通電磁閥和兩位三通電磁閥分別連接氣源和氣源處理裝置，其中兩位三通電磁閥連接真空發生器，真空發生器上安裝有真空吸盤。氣壓驅動是最簡單的，在工業上應用很廣，操作簡單、易于編程，在所有機器人中重量最輕，成本也最低，可以實現模塊化，維修管理容易，無污染，傳動介質空氣來源于大氣，可在高溫、粉塵等惡劣環境中工作，防爆防燃。而吸盤組結構形式有利于利用吸盤的彈性變形，保證吸盤與壁面的吸附，提高機器人工作的安全性和可靠性。其中真空發生器連接消聲器。這樣可消除真空發生器所發出的噪音。這種應用于高樓玻璃清潔機器人爬壁機構的PLC控制系統，包括控制器，PLC控制器包括一對開關按鈕，開關按鈕連接輸入電路，輸入電路連接輸入映像寄存器，輸入映像寄存器連接程序執行芯片，程序執行芯片連接輸出映像寄存器，輸出映像寄存器連接輸出電路，輸出電路連接接觸器。控制系統是清洗爬壁機器人的關鍵部分，采用三菱PLC完成對機器人主體的吸盤脫離、本體移動、吸盤吸附的順序控制，具有體積小、編程簡單、功能強、抗干擾能力強、可靠性高、靈活通用與維護方便等優點。本實用新型有益的效果是:本實用新型針對高樓清潔機器人的爬壁系統進行研究，爬壁機器人不但可以用于高樓壁面的清潔，通過對其周邊設備的更換，可以深入應用到核工業、石化、消防、造船等行業。根據壁面作業的特殊情況，設計出一種氣壓驅動、真空吸附、十字框架結構爬壁機器人，其由吸附系統，移動系統和控制系統組成。其中控制系統是爬壁機器人的關鍵部分，采用三菱PLC完成對機器人主體的吸盤脫離、本體移動、吸盤吸附順序控制，實現機器人各部分的協調工作和配合。
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型的氣動原理圖；圖3為本實用新型的程序執行原理圖；圖4為本實用新型的電器控制原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明:參照附圖:這種高樓玻璃清潔機器人爬壁機構，包括呈十字交叉連接的X軸滑臺氣缸I和Y軸滑臺氣缸2，X軸滑臺氣缸I和Y軸滑臺氣缸2兩端設有Z軸氣缸3、4、5、6，其中X軸滑臺氣缸1、Y軸滑臺氣缸2和Z軸氣缸3、4、5、6分別連接節流閥7、8、9、10、11、12、13、14，節流閥7、8、9、10、11、12、13、14連接兩位五通電磁閥15、16、17、18，兩位五通電磁閥15、16、17、18連接兩位三通電磁閥21、22，兩位五通電磁閥15、16、17、18和兩位三通電磁閥2U22分別連接氣源19和氣源處理裝置20，其中兩位三通電磁閥21、22連接真空發生器23、24，真空發生器23、24連接氣動接頭27、28，氣動接頭27、28上安裝有真空吸盤29、30。其中真空發生器23、24連接消聲器25、26。移動系統設計了十字框架結構。如圖1所示，機器人主體部分由可以相互平移的兩個滑臺氣缸構成，他們相互垂直交叉形成十字框架結構，其中任意一個滑臺氣缸可以相對另一個進行平移，每個滑臺氣缸的兩端各配置一個可獨立控制的腿足結構。腿足結構具有一個薄型氣缸，可以控制腿足的伸縮，從而可以越過一定高度的障礙。薄型氣缸下有一組吸盤組，通過電磁閥控制真空發生器的開關，從而通過真空吸盤的真空度控制機器人與壁面的吸附和分離。隨著X軸，y軸的真空吸盤交替吸附和十字型框架主體的相對運動，可以實現機器人在垂直壁面上自由移動的功能。這種應用于高樓玻璃清潔機器人爬壁機構的PLC控制系統，包括控制器，PLC控制器包括一對開關按鈕，開關按鈕連接輸入電路，輸入電路連接輸入映像寄存器，輸入映像寄存器連接程序執行芯片，程序執行芯片連接輸出映像寄存器，輸出映像寄存器連接輸出電路，輸出電路連接接觸器。其中程序執行芯片中的控制原理如附圖4所示，包括啟動按鈕和自鎖觸點，啟動按鈕和自鎖觸點分別連接停止按鈕，停止按鈕連接過載保護器。它由觸點、線圈或功能方框等構成，梯形圖左、右的垂直線稱為左、右母線，PLC的右母線通常省略不畫出。從左母線開始，經過觸點和線圈(或功能方框)，終止于右母線，知道下一個元件；觸點斷開將阻止能量流過。每個輸出元素(線圈或方框)可以構成一個梯級。每個梯形圖由一個或多個梯級組成，每個梯級由一個或多個支路組成，并由一個輸出元件構成，但右邊的元件必須是輸出元件。雖然本實用新型已通過參考優選的實施例進行了圖示和描述，但是，本專業普通技術人員應當了解，在權利要求書的范圍內，可作形式和細節上的各種各樣變化。
權利要求1.一種高樓玻璃清潔機器人爬壁機構，包括呈十字交叉連接的X軸滑臺氣缸(I)和Y軸滑臺氣缸(2)，X軸滑臺氣缸(I)和Y軸滑臺氣缸(2)兩端設有Z軸氣缸(3、4、5、6)，其特征是:所述X軸滑臺氣缸(I)、Y軸滑臺氣缸(2 )和Z軸氣缸(3、4、5、6 )分別連接節流閥(7、8、9、10、11、12、13、14)，節流閥(7、8、9、10、11、12、13、14)連接兩位五通電磁閥(15、16、17、18)，兩位五通電磁閥(15、16、17、18)連接兩位三通電磁閥(21、22)，兩位五通電磁閥(15、16、17、18)和兩位三通電磁閥(21、22)分別連接氣源(19)和氣源處理裝置(20)，所述兩位三通電磁閥(21、22)連接真空發生器(23、24)，真空發生器(23、24)連接氣動接頭(27、28)，氣動接頭(27、28)上安裝有真空吸盤(29、30)。
2.根據權利要求1所述的高樓玻璃清潔機器人爬壁機構，其特征是:所述真空發生器(23、24)連接消聲器(25、26)。
3.一種應用于權利要求1或2所述的高樓玻璃清潔機器人爬壁機構的PLC控制系統，包括控制器，其特征是:所述PLC控制器包括一對開關按鈕，開關按鈕連接輸入電路，輸入電路連接輸入映像寄存器，輸入映像寄存器連接程序執行芯片，程序執行芯片連接輸出映像寄存器，輸出映像寄 存器連接輸出電路，輸出電路連接接觸器。
專利摘要一種高樓玻璃清潔機器人爬壁機構，包括呈十字交叉連接的X軸滑臺氣缸和Y軸滑臺氣缸，X軸滑臺氣缸和Y軸滑臺氣缸兩端設有Z軸氣缸，其中X軸滑臺氣缸、Y軸滑臺氣缸和Z軸氣缸分別連接節流閥，節流閥連接兩位五通電磁閥，兩位五通電磁閥連接兩位三通電磁閥，兩位五通電磁閥和兩位三通電磁閥分別連接氣源和氣源處理裝置，其中兩位三通電磁閥連接真空發生器，真空發生器上安裝有真空吸盤。本實用新型針對高樓清潔機器人的爬壁系統進行研究，爬壁機器人不但可以用于高樓壁面的清潔，通過對其周邊設備的更換，可以深入應用到核工業、石化、消防、造船等行業。
文檔編號A47L11/40GK203153652SQ20132017577
公開日2013年8月28日 申請日期2013年4月10日 優先權日2013年4月10日
發明者周洪強, 蔣偉麗, 雷偉敏 申請人:麗水學院