專利名稱：立柱清洗機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種爬升清洗機構，涉及桿狀建筑物和公共設施的清洗領域，特別是涉及 一種新型、綠色無污染的適用于路燈桿等桿狀結構的建筑物或公共設施清洗的環(huán)衛(wèi)設備一 一立柱清洗機器人。
背景技術：
城市里電線桿、路燈桿、懸索橋鋼索等由于風沙等原因，長年累月的積累會形成灰塵 層，該污染影響城市的美觀，并且一直沒有很好的清洗方法和專門的清洗設施。目前的清 洗技術主要為人工清洗、化學藥劑清洗和高壓水槍清洗等幾種方法。其中人工清洗效率低、 成本高、無法清洗高處?；瘜W藥劑清洗除上述缺點外，其去污劑具有很強的毒副作用會對 人造成潛在的危害，還會造成環(huán)境的二次污染。高壓水槍清洗耗能比較大、成本高，且對 周邊環(huán)境有很大的影響，在利用高壓水槍進行清洗時，它的周邊不能有車輛、行人通過， 且不能有過近的建筑物。
目前，國內(nèi)外提出的一些依附于桿體表面的自動爬行機構主要有電動機械式爬行器、 電動液壓式爬行器和氣動蠕行式爬行器等。電動機械式爬行器是由電動機帶動鏈輪驅(qū)動夾 緊桿體的前后輪向同一方向轉(zhuǎn)動，依靠鏈輪與桿體的摩擦力使爬升器沿桿體上升下降。氣 動蠕行式爬行器用氣缸驅(qū)動機構實現(xiàn)交替夾緊和移動，其向上爬行時氣缸動作一個周期的 過程為下體汽缸夾緊，上體汽缸松開，提升汽缸活塞桿伸出，上體上升；上體汽缸夾緊， 下體汽缸松開，提升氣缸體上升，下體上升。如此反復，機構就可以連續(xù)爬行。螺旋運動 爬升機械手機構的爬行動作是由輪子的安裝位置決定的，輪子滾動方向與水平面成一定角 度，這樣輪子轉(zhuǎn)動時它在桿體上形成的是螺旋軌跡，沿此軌跡通過電動機的正反轉(zhuǎn)該機構 便可實現(xiàn)上升和下降運動。電動機械式爬行器和螺旋線運動爬行機械手機構都是以電動機 帶動滾輪壓緊桿體，依靠此摩擦力帶動整個機構沿桿體上升和下降。如果工作阻力和重力 大于摩擦力就不能安全運作，且機構總體機構較復雜。對于氣動蠕行式爬行器，其上升和 下降運動的實現(xiàn)由氣壓控制，需要氣源和氣動控制系統(tǒng)，因此其設備成本較高。
由上面敘述及調(diào)研可知目前國內(nèi)外所設計制造的各種電機機械式爬行器均有一個缺 陷它們大多采用凸輪機構夾緊，由于凸輪機構的不可伸縮性，它們均只能爬行等直徑桿， 一個爬行器只能爬行特定直徑的等直徑的桿件。目前要實現(xiàn)變直徑桿的爬行則只能依靠氣 動蠕行式爬行器來解決，其上升和下降由氣壓控制，還需要氣源和氣動控制系統(tǒng)，因此其 設備成本較高。
上述的爬桿機構均不具備清洗功能。
因此，有必要研發(fā)和制造一種利用純機械結構實現(xiàn)變直徑桿的攀爬，同時在爬行過程 中可利用清潔能源實現(xiàn)對路燈桿等桿狀城市建筑的清洗作業(yè)的設備，這正是本發(fā)明所要解 決的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種適用于路燈桿等桿狀城市設施清洗的環(huán)衛(wèi)機 械，用以解決當前城鎮(zhèn)中存在的影響市容的公共設施的污染問題，從而保證良好的清洗效 果，低耗能高效率，綠色環(huán)保，節(jié)省人力物力。
本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案是-
由爬行部分和清洗部分組成，具體是
爬行部分設有輪流夾緊桿體的兩對機械手，產(chǎn)生伸縮動作的曲柄連桿機構，協(xié)調(diào)這 兩種動作的凸輪聯(lián)動機構；以及為上述動作提供動力的電機；它們均裝在替代人骨架的導 桿上，由此構成模仿爬桿動作的機器人；
清洗裝置包括裝在導桿上的、能夠環(huán)抱住需要清洗立柱的兩對清洗刷，其中上方的 一對清洗刷的兩旁各設有一個對立柱進行清洗的噴頭；在噴頭噴出的水流和清洗刷的作用 下實現(xiàn)對立柱的清洗；清洗后的污水沿著立柱流入其底部的污水收集環(huán)中。
本發(fā)明的設計及工作原理為減速電機的回轉(zhuǎn)，驅(qū)動曲柄及和曲柄固接在一起的并聯(lián) 盤形凸輪轉(zhuǎn)動，推動下機械臂擺動，實現(xiàn)下機械手的抓緊和松開；與此同時帶動和連桿固 接在一起的移動凸輪上下移動，推動上機械臂擺動，實現(xiàn)上機械手的抓緊和松開；最終準 確實現(xiàn)機械手的要求的協(xié)調(diào)動作和機構整體的蠕行爬行。在整個向上爬行過程中，噴頭連 續(xù)噴水，清洗刷一直與桿體相接觸，處于工作狀態(tài)。這些工作程序的順利準確完成，能夠 最終實現(xiàn)對路燈桿等的清洗作業(yè)。在路燈桿的底部有專門的污水處理裝置，實現(xiàn)污水的收 集和循環(huán)再利用，不對周邊環(huán)境造成二次污染。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下的主要優(yōu)點
1. 可用于金屬電線桿、水泥電線桿以及其他具有桿狀結構的建筑物或公共設施的清洗 作業(yè)，提出了一種新的桿狀結構的建筑物或公共設施的清洗設備。
2. 清洗效果良好，低耗能高效率；使用電力、水等清潔能源，采用物理清洗方式，無 化學物質(zhì)帶來的污染，在路燈桿的底部有專門的污水收集環(huán)，污水可回收和循環(huán)使用，不 對環(huán)境造成二次污染。
3. 以機械方式實現(xiàn)了機構整體的聯(lián)動利用曲柄連桿機構，并聯(lián)凸輪，移動凸輪、擺 桿機構，實現(xiàn)上、下部機械手的夾緊與放松的聯(lián)動、以及上下部之間的伸縮聯(lián)動。
4. 實現(xiàn)了變直徑桿的攀爬本機器人依靠彈簧預緊力夾緊在桿體上，從而實現(xiàn)變直 徑桿的攀爬。


圖1是立桿清洗機器人的正視圖。
圖2是圖1的右視圖。
圖3是圖1的俯視圖。
圖4是圖1的軸側圖。
圖5是圖1的結構原理圖。
圖6是污水收集環(huán)15的軸側圖。
圖中l(wèi).導桿；2.上機械臂；3.機械手；4.噴頭；5.清洗刷；6.彈簧；7.滾輪； 8.移動凸輪；9.電機；IO.連桿；ll.曲柄；12.并聯(lián)盤形凸輪；13.彈簧；14.下機械臂； 15.污水收集環(huán)；16.片彈簧；17.水泵；18.水管；19.立柱；20.接口 ； 21.過濾網(wǎng)。
具體實施例方式
本發(fā)明提供的是一種由爬行部分和清洗部分組成的立柱清洗機器人，其結構如圖1和 圖2所示，具體如下
爬行部分設有輪流夾緊桿體的兩對機械手3，產(chǎn)生伸縮動作的曲柄連桿機構，協(xié)調(diào) 這兩種動作的凸輪聯(lián)動機構；以及為上述動作提供動力的電機；它們均裝在導桿l上，由 此構成模仿爬桿動作的機器人。
清洗裝置包括裝在導桿l上的、始終環(huán)抱被清洗立柱的兩對清洗刷5，上方的一對 清洗刷上各設有一個噴頭4;在噴頭噴出的水流和清洗刷的洗刷作用下實現(xiàn)立柱的清洗； 清洗后的污水沿著立柱流入其底部的污水收集環(huán)15中，收集的污水經(jīng)沉淀過濾后，可以 循環(huán)再利用。
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
所述的導桿l有兩個，平行排列。在兩個導桿的上部設置有一對上機械臂2，下部設 置有一對下機械臂14。兩對機械臂以導桿為轉(zhuǎn)動軸，其一端裝有機械手3，分別稱為上機 械手和下機械手；而一對上機械臂2的另一端設置有彈簧6， 一對下機械臂14的另一端 設置有彈簧13。所述的彈簧6和13，其作用是使機械手3抱緊立柱，在機器人爬行時產(chǎn) 生足夠的摩擦力不至于滑落。
在導桿1的下部設置有電機9，其輸出軸上安裝有并聯(lián)盤形凸輪12和曲柄11。并聯(lián) 盤形凸輪12和曲柄11由電機9帶動。曲柄11通過連桿10與移動凸輪8相連。曲柄11 和連桿IO帶動機構上部的移動凸輪運動，實現(xiàn)機構上部的上升和下降運動。
所述的凸輪聯(lián)動機構由兩套凸輪和擺桿機構構成，其中 一套是由擺桿即上機械臂2 和移動凸輪8構成的擺桿機構， 一套是由擺桿即下機械臂14和與電機9傳動軸相連的并 聯(lián)盤形凸輪12構成的擺桿機構，它們分別裝在導桿1的上、下部；通過曲柄11、連桿10， 將并聯(lián)盤形凸輪、移動凸輪連接起來，使整個機構形成一個整體，上部的擺桿機構在曲柄 連桿機構的作用下可以沿導桿1上下移動，下部的擺桿機構與導桿1固接，在電機9的驅(qū) 動下，上、下部機械臂擺動并帶動機械手3實現(xiàn)依次夾緊和放松的聯(lián)動。
所述的清洗刷5，其上安裝有片彈簧16，在片彈簧16的作用下，清洗刷始終與立柱 保持接觸。
需要清洗的立柱是指建筑物或公共設施的垂直或者傾斜的柱狀結構。例如金屬電線 桿、金屬路燈桿、水泥電線桿、水泥路燈桿、懸索橋的懸索、斜拉橋的鋼索或建筑物的柱 狀結構。立柱是指等直徑桿或變直徑桿。立柱的截面是指圓形、橢圓形或多邊形。
所述的污水收集環(huán)15，其結構如圖6所示該收集環(huán)上有出水口，出水口上裝有過 濾網(wǎng)，出水口下連接有水泵，水泵上連有直達噴嘴的水管。污水收集環(huán)15可以由具有彈 性的橡膠制成，其上有一個可以打開的接口 20，該接口處兩邊重疊并通過粘膠粘合，既
保證不漏水又方便裝卸，還可以適合立柱直徑的變化。 下面結合附圖簡述本發(fā)明的工作過程
1. 初始狀態(tài)曲柄連桿機構中的曲柄11、連桿IO處于重疊共線狀態(tài)，上機械手在彈 簧6的拉力作用下夾緊立柱，這樣就在接觸面上產(chǎn)生了一個正壓力，相應也就產(chǎn)生了一個 摩擦力，該摩擦力可以支撐整個機構的自重使其穩(wěn)定地夾緊在立柱上；下機械手處在并聯(lián) 盤形凸輪12的最大向徑處，彈簧13拉伸，使下機械手處于松開狀態(tài)。
2. 第一步運動曲柄11和固連在一起的并聯(lián)盤形凸輪12在電機9的帶動下同步轉(zhuǎn)動， 并聯(lián)盤形凸輪12轉(zhuǎn)過回程角后，滾輪7與并聯(lián)盤形凸輪12脫離，則下機械手在彈簧13 的拉力作用下夾緊立柱形成摩擦力，支撐機構自重使整個機構穩(wěn)定地夾緊在立柱上；并聯(lián) 盤形凸輪12轉(zhuǎn)過回程角的同時，移動凸輪8在連桿IO的推動下滑過空行程，接著移動凸 輪推開上機械臂2，使該機械臂上的機械手松開，機器人上部在導桿1上向上一直滑動到 最上端，即曲柄連桿展開共線狀態(tài)。
3. 第二歩運動電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動，并聯(lián)盤形凸輪12轉(zhuǎn)過升程角后，下機械臂14停歇在 凸輪的最大向徑處，下機械手放松；并聯(lián)盤形凸輪轉(zhuǎn)過升程角的同時，移動凸輪在連桿的 拉動下滑過空行程，接著移動凸輪8從滾輪7處退出，上機械手在彈簧的拉力作用下夾緊 在立柱上，機器人下部與固連在一起的導桿1上向上一直滑動到最上端，即曲柄連桿重疊 共線狀態(tài)；
4. 至此完成一個完整動作，機器人整體向上爬動一步；回復至初始狀態(tài)，再重復循 環(huán)第一、二步的動作。
通過上面的運動步驟，本發(fā)明機器人可實現(xiàn)垂直立柱的攀爬，在電動機的帶動下，實 現(xiàn)爬行所要求的機械手依次夾緊和放松的聯(lián)動，上下部分的伸縮，實現(xiàn)機器人的爬行。在 整個爬行過程中，噴頭連續(xù)噴水，同時清洗刷一直包在桿體上，處于工作狀態(tài)。這些工作 程序的順利準確完成，最終可以實現(xiàn)對路燈桿等的清洗作業(yè)。清洗用過的污水由安裝在路 燈桿的底部的污水收集環(huán)15收集，污水經(jīng)沉淀過濾后，可以循環(huán)再利用，不對周邊環(huán)境 造成二次污染。
污水收集環(huán)15的使用方法是污水順著立柱19流入污水收集環(huán)15，并且在污水收 集環(huán)15中沉淀，然后經(jīng)過過濾網(wǎng)21過濾，再流進水泵17，經(jīng)水泵17增壓后通過水管18 接到噴嘴4，由噴嘴4噴出，對立柱19進行沖洗。
權利要求
1.一種立柱清洗機器人，其特征是由爬行部分和清洗部分組成，具體是爬行部分設有輪流夾緊桿體的兩對機械手(3)，產(chǎn)生伸縮動作的曲柄連桿機構，協(xié)調(diào)這兩種動作的凸輪聯(lián)動機構；以及為上述動作提供動力的電機；它們均裝在替代人體骨架的導桿(1)上，由此構成模仿爬桿動作的機器人；清洗裝置包括裝在導桿(1)上的、始終環(huán)抱被清洗立柱的兩對清洗刷(5)，上方的一對清洗刷上各設有一個噴頭(4)；在噴頭噴出的水流和清洗刷的洗刷作用下實現(xiàn)立柱的清洗；清洗后的污水沿著立柱流入其底部的污水收集環(huán)(15)中。
2. 根據(jù)權利要求1所述的立柱清洗機器人，其特征在于有兩個平行的導桿(1)，導 桿(O的上部和下部各設置有一對上機械臂(2)、下機械臂(14);所有的機械臂均以導 桿(1)為轉(zhuǎn)動軸，并且一端裝有機械手(3)，另一端設置有彈簧；所有的機械臂上都設置有滾輪(7)。
3. 根據(jù)權利要求2所述的立柱清洗機器人，其特征在于在導桿(1)的下部設置有電機，其輸出軸上安裝有并聯(lián)盤形凸輪(12)，并聯(lián)盤形凸輪(12)通過曲柄(11)、連桿(10)與移動凸輪(8)相連；在該機械臂上的彈簧的作用下，機械手抱緊立柱，只有當 并聯(lián)盤形凸輪(12)或者移動凸輪(8)推動機械臂上的滾輪(7)時，機械手才松開立柱， 使機器人歩進式地爬上立柱。
4. 根據(jù)權利要求1或2或3所述的立柱清洗機器人，其特征在于凸輪聯(lián)動機構由兩 套凸輪和擺桿機構構成，其中 一套是由擺桿即上機械臂(2)和移動凸輪(8)構成的擺 桿機構， 一套是由擺桿即下機械臂(14)和與電機(9)傳動軸相連的并聯(lián)盤形凸輪(12) 構成的擺桿機構，它們分別裝在導桿(1)的上、下部；通過曲柄(11)、連桿(10)，將 并聯(lián)盤形凸輪、移動凸輪連接起來，使整個機構形成一個整體，上部的擺桿機構可以沿導 桿(1)上下移動，下部的擺桿機構與導桿(1)固接，在電機(9)的驅(qū)動下，上、下部 機械臂擺動并帶動機械手(3)實現(xiàn)依次夾緊和放松的聯(lián)動。
5. 根據(jù)權利要求1所述的立柱清洗機器人，其特征在于清洗刷(5)上安裝有片彈 簧(16)，在片彈簧(16)的作用下，清洗刷始終與立柱保持接觸。
6. 根據(jù)權利要求1所述的立柱清洗機器人，其特征在于污水收集環(huán)(15)收集的 污水經(jīng)沉淀過濾后，可以循環(huán)再利用。
7. 根據(jù)權利要求1所述的立柱清洗機器人，其特征在于需要清洗的立柱是指建筑物或公共設施的垂直或者傾斜的柱狀結構。
8. 根據(jù)權利要求7所述的立柱清洗機器人，其特征在于立柱是指金屬電線桿、金屬路燈桿、水泥電線桿、水泥路燈桿、懸索橋的懸索、斜拉橋的鋼索或建筑物的柱狀結構。
9. 根據(jù)權利要求7或8所述的立柱清洗機器人，其特征在于立柱是指等直徑桿或變直徑桿。
10. 根據(jù)權利要求7或8所述的立柱清洗機器人，其特征在于立柱的截面是指圓形、橢圓形或多邊形。
全文摘要
本發(fā)明提供的立柱清洗機器人，主要由爬行部分和清洗部分組成。爬行部分設有輪流夾緊桿體的兩對機械手(3)，產(chǎn)生伸縮動作的曲柄連桿機構，協(xié)調(diào)這兩種動作的凸輪聯(lián)動機構；以及為上述動作提供動力的電機；它們均裝在替代人體骨架的導桿(1)上，由此構成模仿爬桿動作的機器人。清洗裝置包括裝在導桿上的、始終環(huán)抱被清洗立柱的兩對清洗刷(5)，上方的清洗刷上各設有一個噴頭(4)；在噴頭噴出的水流和清洗刷的刷洗作用下實現(xiàn)立柱的清洗；清洗后的污水沿著立柱流入其底部的污水收集環(huán)(15)中。本發(fā)明具有結構緊湊、使用方便、低耗能高效率、不污染環(huán)境和節(jié)省人力物力等優(yōu)點，可用于垂直立柱或者傾斜桿的清洗作業(yè)。
文檔編號B08B7/04GK101195119SQ20081004660
公開日2008年6月11日 申請日期2008年1月2日 優(yōu)先權日2008年1月2日
發(fā)明者青 張, 王曉光, 陳明森 申請人:武漢理工大學