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一种墙面清洗机器人本体装置

阅读:970发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种墙面清洗机器人本体装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种墙面清洗 机器人 本体装置,包括架设在立壁 支架 上的刮渍装置、清污装置、喷 水 装置和 吸附 装置;所述刮渍装置包括用于刮削墙面污水的旋转刮辊,所述清污装置包括用于清洁墙面污渍的旋转擦辊,所述喷水装置包括喷水管道;所述吸附装置包括与排 风 机(51)相连的 吸盘 装置;所述旋转刮辊、吸盘装置和旋转擦辊为 自上而下 依次设置,喷水管道的喷水口位于旋转刮辊和旋转擦辊之间;所述旋转刮辊的工作面、吸盘装置的工作面和旋转擦辊的工作面为同一竖直面,该竖直面与喷水管道的喷水口相对。本发明操纵方便、清洁效果好速度快、可以省工省时、降低成本、安全高效施工。,下面是一种墙面清洗机器人本体装置专利的具体信息内容。

1.一种墙面清洗机器人本体装置,其特征在于:包括架设在立壁支架(1)上的刮渍装置、清污装置、喷装置和吸附装置;所述刮渍装置包括用于刮削墙面污水的旋转刮辊,所述清污装置包括用于清洁墙面污渍的旋转擦辊,所述喷水装置包括喷水管道;所述吸附装置包括与排机(51)相连的吸盘装置;所述旋转刮辊、吸盘装置和旋转擦辊为自上而下依次设置,喷水管道的喷水口位于旋转刮辊和旋转擦辊之间;所述旋转刮辊的工作面、吸盘装置的工作面和旋转擦辊的工作面为同一竖直面,该竖直面与喷水管道的喷水口相对。
2.根据权利要求1所述的一种墙面清洗机器人本体装置,其特征在于:所述旋转刮辊包括在长度方向上依次套装在第一主轴(45)上的三个外圆周设有刮齿的刮渍辊(10),在每两个刮渍辊之间设置齿形皮带,所述齿形皮带的外圆周上设置有刮齿。
3.根据权利要求1或2所述的一种墙面清洗机器人本体装置,其特征在于:所述旋转擦辊包括在长度方向上依次套装在第二主轴(48)上的三个清污辊(27),在每两个清污辊之间设置有下传皮带(28)。
4.根据权利要求3所述的一种墙面清洗机器人本体装置,其特征在于:所述的立壁支架(1)固定在底盘(13)上,所述旋转刮辊通过齿形皮带与设置在底盘(13)上的第一电机(11)的动输出系统相连接;所述旋转擦辊通过下传皮带(28)与设置在底盘(13)上的第一电机(11)的动力输出系统相连接。
5.根据权利要求1所述的一种墙面清洗机器人本体装置,其特征在于:所述的吸盘装置所述吸盘装置包括两个对称安装在中部齿轮(14)两侧的吸盘,还包括与主传动轴(16)连接的副传动轴(25);每个吸盘设有矩形框盒(32)、上辊轴(35)、下辊轴(34)和两条吸盘皮带(36);
所述矩形框盒(32)开口朝右且在底板设有进风孔(33),所述上辊轴(35)安装在矩形框盒(32)上部,所述下辊轴(34)安装在矩形框盒(32)下部,在矩形框盒(32)的背面连接矩形立板(9),所述矩形立板(9)通过螺栓与立壁支架(1)连接;
所述副传动轴(25)穿过两个矩形框盒(32)背面的矩形立板(9),在副传动轴(25)的中部设有与动力输出齿轮(12)啮合的对接齿轮(26),在副传动轴(25)的两端部分别设有一对副传动轴侧齿轮(3),所述吸盘皮带(36)位于矩形框盒(32)两侧,吸盘皮带(36)安装在上辊轴(35)、下辊轴(34)和副传动轴侧齿轮(3)之间;
所述排风机(51)位于底盘(13)上;在所述进风孔(33)和排风机(51)的进风口之间连接排风管(37)。
6.根据权利要求4所述的一种高压水射流电动刷污除渍三联动保洁装置,其特征在于:主传动轴(16)与第一电机(11)相连接,所述主传动轴(16)通过抱箍螺栓(6)安装在立壁支架(1)上,在所述主传动轴(16)上设有中部齿轮(14)、两组上传齿轮(17)、动力输出齿轮(12)和两组下传齿轮(7);所述中部齿轮(14)通过主传皮带(15)与安装在底盘(13)上的第一电机(11)的皮带轮连接,在中部齿轮(14)的两侧分别安装一组上传齿轮(17),所述动力输出齿轮(12)安装在中部齿轮(14)与上传齿轮(17)之间,在主传动轴(16)的两端分别安装一组下传齿轮(7)。
7.根据权利要求2所述的一种高压水射流电动刷污除渍三联动保洁装置,其特征在于:所述刮渍辊(10)设有内孔并分别套装在第一主轴(45)上,在两个刮渍辊(10)之间安装刮渍支撑板(19),每个刮渍支撑板(19)的两端分别设有孔并在中部通过内螺纹套筒(20)对接,所述内螺纹套筒(20)两端部设有方向不同的内螺纹;在刮渍支撑板(19)的侧面设有凸台(18),所述凸台(18)通过螺栓与立壁支架(1)固定连接;
刮渍支撑板(19)下端的孔通过轴承套装在主传动轴(16)上,每组上传齿轮(17)为两个并对称固定在轴承两侧的主传动轴(16)上;刮渍支撑板(19)上端的孔通过轴承套装在第一主轴(45)上,在轴承两侧对称设有与第一主轴(45)固定连接的刮渍皮带齿轮(46),所述齿形皮带(21)分别安装在刮渍皮带齿轮(46)与上传齿轮(17)之间。
8.根据权利要求3所述的一种高压水射流电动刷污除渍三联动保洁装置,其特征在于:所述清污辊(27)设有内孔并分别套装在第二主轴(48)上,在两个清污辊(27)之间安装清污支撑板(31),每个清污支撑板(31)的两端分别设有孔并在中部通过内螺纹套筒(20)对接,所述内螺纹套筒(20)两端部设有方向不同的内螺纹,在所述清污支撑板(31)的侧面设有凸台(18),所述凸台(18)通过螺栓与立壁支架(1)固定连接;
清污支撑板(31)上端的孔通过轴承套装在主传动轴(16)上,每组下传齿轮(7)为两个并对称固定在轴承两侧的主传动轴(16)上,清污支撑板(31)下端的孔通过轴承套装在第二主轴(48)上,在轴承的两侧对称设有与第二主轴(48)固定连接的清污皮带齿轮(49),所述下传皮带(28)分别安装在清污皮带齿轮(49)与下传齿轮(7)之间。
9.根据权利要求1所述的一种高压水射流电动刷污除渍三联动保洁装置,其特征在于:所述喷水管道包括喷水主管(24),还包括喷水管转动齿轮(38)和喷水管皮带(2);所述第二电机(4)安装在底盘(13)上,第二电机(4)为可调速可改变运转方向的伺服电机
在所述立壁支架(1)还设有对称的两组通过连接螺栓(8)安装的矩形立板(9),所述喷水主管(24)穿过两组矩形立板(9),所述喷水管转动齿轮(38)安装在喷水主管(24)的左端部,所述喷水管皮带(2)安装在喷水管转动齿轮(38)和第二电机(4)的皮带轮之间,在喷水主管(24)的中部和两端部分别设有喷水分支管(22)。

说明书全文

一种墙面清洗机器人本体装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种清洗机,尤其涉及一种高层建筑外墙面清洗机。

背景技术

[0002] 目前国内外大楼壁面保洁清洗机器人技术尚不成熟,大楼外壁面的清洗保洁只能由“蜘蛛人”实施。保洁工人悬吊于几十米乃至上百米高空作业,坠楼伤亡事故时有发生,保洁过程使用的化学清洗剂还会对环境造成附染。
[0003] 专利检索发现,北京蓝星哈工大机器人技术有限公司壁面清洗机器人,专利号:ZL01202018.4操作方便造价低,能够适应壁面3mm深、20mm宽的沟槽,但不能跨越壁面窗台、窗框等障碍物;北京航空航天大学的擦拭机器人专利号:ZL201085.2采用双向气缸交替驱动,多吸盘结构,能跨越一定高度的壁面障碍物,但移动速度慢,工作效率低,日(8小时)保洁效率仅130㎡;上海交通大学的玻璃幕墙清洗机器人系统专利公开号:
CN1586384A采用气缸套筒驱动吸盘伸缩越障,跨越窗框高度为2英寸;哈尔滨工业大学机器人研究所在《机器人》1999年2期21卷《机器人技术的应用》一文中述及的CLR-I型、CLR-Ⅱ型壁面清洗机器人为瓷砖或玻璃幕墙专用型设计;还有公开号:CN1413809A述及的大楼环保清洗机器人以及采用所述方法机器人。属爬壁式保洁清洗机器人,即壁虎式或者自攀爬式,为了防止突然断电和机械故障导致机器人坠落,都附带安全保障机构,不能跨越壁面障碍物是他们的共同缺陷
[0004] 中国发明专利《高楼清洗机器人安全保护机构》专利号:200410016870.4和《具有越障功能的双吸盘吸附单元》专利号:200410025218.9只对安全机构,吸附越障局部问题提出了具体技术方案,但缺乏总体设计构思。
[0005] 申请人多次赴北京、上海、广州、深圳实地考察,我国的大楼保洁机器人还处于研发阶段,尚无在产业上实现应用的先例。
[0006] 因此,研制经济实用型且适应我国建筑物特点的大楼外壁面保洁机 器人系统是非常必要的。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种墙面清洗机器人本体装置,具有操纵方便、清除附垢速度快、清洁效果显著、省工省时、代替人工高空作业的特点。
[0008] 为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:
[0009] 一种墙面清洗机器人本体装置,其特征在于:包括架设在立壁支架1上的刮渍装置、清污装置、喷装置和吸附装置;所述刮渍装置包括用于刮削墙面污水的旋转刮辊,所述清污装置包括用于清洁墙面污渍的旋转擦辊,所述喷水装置包括喷水管道;所述吸附装置包括与排机51相连的吸盘装置;所述旋转刮辊、吸盘装置和旋转擦辊为自上而下依次设置,喷水管道的喷水口位于旋转刮辊和旋转擦辊之间;所述旋转刮辊的工作面、吸盘装置的工作面和旋转擦辊的工作面为同一竖直面,该竖直面与喷水管道的喷水口相对。
[0010] 其中,所述旋转刮辊包括在长度方向上依次套装在第一主轴45上的三个外圆周设有刮齿的刮渍辊10,在每两个刮渍辊之间设置齿形皮带,所述齿形皮带的外圆周上设置有刮齿。
[0011] 其中,所述旋转擦辊包括在长度方向上依次套装在第二主轴48上的三个清污辊27,在每两个清污辊之间设置有下传皮带28。
[0012] 其中,所述的立壁支架1固定在底盘13上,所述旋转刮辊通过齿形皮带与设置在底盘13上的第一电机11的动输出系统相连接;所述旋转擦辊通过下传皮带28与设置在底盘13上的第一电机11的动力输出系统相连接。
[0013] 其中,所述的吸盘装置所述吸盘装置包括两个对称安装在中部齿轮14两侧的吸盘,还包括与主传动轴16连接的副传动轴25;每个吸盘设有矩形框盒32、上辊轴35、下辊轴34和两条吸盘皮带36;
[0014] 所述矩形框盒32开口朝右且在底板设有进风孔33,所述上辊轴35安装在矩形框盒32上部,所述下辊轴34安装在矩形框盒32下部,在矩形框盒32的背面连接矩形立板9,所述矩形立板9通过螺栓与立壁支架1 连接;
[0015] 所述副传动轴25穿过两个矩形框盒32背面的矩形立板9,在副传动轴25的中部设有与动力输出齿轮12啮合的对接齿轮26,在副传动轴25的两端部分别设有一对副传动轴侧齿轮3,所述吸盘皮带36位于矩形框盒32两侧,吸盘皮带36安装在上辊轴35、下辊轴34和副传动轴侧齿轮3之间;
[0016] 所述排风机51位于底盘13上;在所述进风孔33和排风机51的进风口之间连接排风管37。
[0017] 其中,主传动轴16与第一电机11相连接,所述主传动轴16通过抱箍螺栓6安装在立壁支架1上,在所述主传动轴16上设有中部齿轮14、两组上传齿轮17、动力输出齿轮12和两组下传齿轮7;所述中部齿轮14通过主传皮带15与安装在底盘13上的第一电机11的皮带轮连接,在中部齿轮14的两侧分别安装一组上传齿轮17,所述动力输出齿轮12安装在中部齿轮14与上传齿轮17之间,在主传动轴16的两端分别安装一组下传齿轮7。
[0018] 其中,所述刮渍辊10设有内孔并分别套装在第一主轴45上,在两个刮渍辊10之间安装刮渍支撑板(19),每个刮渍支撑板(19)的两端分别设有孔并在中部通过内螺纹套筒20对接,所述内螺纹套筒20两端部设有方向不同的内螺纹;在刮渍支撑板(19)的侧面设有凸台18,所述凸台18通过螺栓与立壁支架1固定连接;
[0019] 刮渍支撑板(19)下端的孔通过轴承套装在主传动轴16上,每组上传齿轮17为两个并对称固定在轴承两侧的主传动轴16上;刮渍支撑板(19)上端的孔通过轴承套装在第一主轴45上,在轴承两侧对称设有与第一主轴45固定连接的刮渍皮带齿轮46,所述齿形皮带21分别安装在刮渍皮带齿轮46与上传齿轮17之间。
[0020] 其中,所述清污辊27设有内孔并分别套装在第二主轴48上,在两个清污辊27之间安装清污支撑板31,每个清污支撑板(31)的两端分别设有孔并在中部通过内螺纹套筒20对接,所述内螺纹套筒20两端部设有方向不同的内螺纹,在所述清污支撑板31的侧面设有凸台18,所述凸台18 通过螺栓与立壁支架1固定连接;
[0021] 清污支撑板(31)上端的孔通过轴承套装在主传动轴16上,每组下传齿轮7为两个并对称固定在轴承两侧的主传动轴16上,清污支撑板(31)下端的孔通过轴承套装在第二主轴48上,在轴承的两侧对称设有与第二主轴48固定连接的清污皮带齿轮49,所述下传皮带28分别安装在清污皮带齿轮49与下传齿轮7之间。
[0022] 其中,所述喷水管道包括喷水主管24,还包括喷水管转动齿轮38和喷水管皮带2;所述第二电机4安装在底盘13上,第二电机4为可调速可改变运转方向的伺服电机;在所述立壁支架1还设有对称的两组通过连接螺栓8安装的矩形立板9,所述喷水主管24穿过两组矩形立板9,所述喷水管转动齿轮38安装在喷水主管24的左端部,所述喷水管皮带2安装在喷水管转动齿轮38和第二电机4的皮带轮之间,在喷水主管24的中部和两端部分别设有喷水分支管22。
[0023] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
[0024] 1,墙面清洗机可以在墙面实现运行速度8-12米/分,清洁墙面有效幅宽1.5米,保洁效率为3600㎡/天8小时。
[0025] 2,射流水采用高压水小锐楔劈喷射,滴解剥离附渍速度快,除渍能力强,不使用化学清洁剂避免对环境造成二次附染。
[0026] 3,清洁墙面的成本人工工资+水电费+营业税合计每平方米0.2元,仅为“蜘蛛人”保洁人工费用的百分之五。
[0027] 4,本发明与清洗机吊车配套使用可以作为保洁机器人使用,通过清洗机吊车上的控制电气设备,可使墙面清洗机协同配合工作,具有悬吊、越障、安全三重功能。实现高效智能保洁,从源头上杜绝保洁工人坠楼伤亡事故。附图说明
[0028] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0029] 图1为本发明的结构示意图;
[0030] 图2为图1中A部放大图;
[0031] 图3为本发明的刮渍辊的传动结构示意图;
[0032] 图4为图3中B部放大图;
[0033] 图5本发明的清污辊的传动结构示意图
[0034] 图6为图5中C部放大图;
[0035] 图7为本发明中墙面清洗机器人本体装置与吊车配套安装结构示意图。
[0036] 图8为本发明中墙面清洗机器人本体装置的电气控制系统框图
[0037] 图9为本发明中吊车电气控制系统框图。
[0038] 如图所示:1立壁支架、2喷水管皮带、3副传动轴侧齿轮、4第二电机、6抱箍螺栓、7下传齿轮、8矩形立板的连接螺栓、9矩形立板、10刮渍辊、11第一电机、12动力输出齿轮、
13底盘、14中部齿轮、15主传皮带、16主传动轴、17上传齿轮、18凸台、19刮渍支撑板、20内螺纹套筒、21齿形皮带、22喷水分支管、24喷水主管、25副传动轴、26对接齿轮、27清污辊、
28下传皮带、29万向轮、31清污支撑板、32矩形框盒、33进风孔、34下辊轴、35上辊轴、36吸盘皮带、37排风管、38喷水管转动齿轮、39喷水主管接入管、45第一主轴、46刮渍皮带齿轮、47轴承、48第二主轴、49清污皮带齿轮、50吊车悬臂、51排风机、52吊装孔、53变频器
54吊车、55定滑轮、56吊钩动滑轮、57丝绳、58倾角传感器、59高层建筑外墙面、60与吊钩动滑轮同轴的编码器、61高速计数输入端、62模拟量输出端、63第一继电器、64第二继电器、65数字量输出端、66PLC、67数字量输入端、68遥控接收器、69模拟量输入端、70吊车遥控接收器、71吊车变频器、72吊车钢丝绳升降电机、73吊车悬臂角度调整电机、74第三继电器。

具体实施方式

[0039] 对照图1-9对本发明的操作使用步骤作进一步说明:(见图1、图2)一种墙面清洗机器人本体装置,包括固定在底盘13上的立壁支架1、刮渍装置、吸附装置、清污装置和喷水装置;所述刮渍装置为通过第一电机11驱动的可刮削墙面的旋转刮辊,所述吸附装置为连通排风机51并装有转辊的开口朝右的吸盘装置,所述清污装置为通过第一电机11驱动的可清洁墙面的旋转擦辊,所述喷水装置为通过第二电机4驱动的可朝墙面喷 洒的喷水管道;所述旋转刮辊架设在立壁支架1右侧上部,所述吸盘装置架设在立壁支架1右侧中部,所述旋转擦辊架设在立壁支架1右侧下部,所述喷水管道架设在吸盘装置与立壁支架1之间;所述旋转刮辊、吸盘装置的右端面以及旋转擦辊可靠在同一竖直面上。
[0040] (见图1)还包括与第一电机11连接的主传动轴16,所述主传动轴16通过抱箍螺栓6安装在立壁支架1上,在所述主传动轴16上设有中部齿轮14、两组上传齿轮17、动力输出齿轮12和两组下传齿轮7;所述中部齿轮14通过主传皮带15与安装在底盘13上的第一电机11的皮带轮连接,在中部齿轮14的两侧分别安装一组上传齿轮17,所述动力输出齿轮12安装在中部齿轮14与上传齿轮17之间,在主传动轴16的两端分别安装一组下传齿轮7。
[0041] (见图3)所述旋转刮辊包括三个外周设有刮齿的刮渍辊10、第一主轴45、两个刮渍支撑板19和两条齿形皮带21;
[0042] 所述刮渍辊10设有内孔并分别套装在第一主轴45上,在两个刮渍辊10之间安装刮渍支撑板19,每个刮渍支撑板19的两端分别设有孔并在中部通过内螺纹套筒20对接,所述内螺纹套筒20两端部设有方向不同的内螺纹;在刮渍支撑板19的侧面设有凸台18,所述凸台18通过螺栓与立壁支架1固定连接;
[0043] 刮渍支撑板19下端的孔通过轴承套装在主传动轴16上,每组上传齿轮17为两个并对称固定在轴承两侧的主传动轴16上;刮渍支撑板19上端的孔通过轴承套装在第一主轴45上,在轴承两侧对称设有与第一主轴45固定连接的刮渍皮带齿轮46,所述齿形皮带21分别安装在刮渍皮带齿轮46与上传齿轮17之间。
[0044] (见图1、图2)所述吸盘装置包括两个对称安装在中部齿轮14两侧的吸盘,还包括与主传动轴16连接的副传动轴25;每个吸盘设有矩形框盒32、上辊轴35、下辊轴34和两条吸盘皮带36;
[0045] 所述矩形框盒32开口朝右且在底板设有进风孔33,所述上辊轴35安装在矩形框盒32上部,所述下辊轴34安装在矩形框盒32下部,在矩形框盒32的背面连接矩形立板9,所述矩形立板9通过螺栓与立壁支架1 连接;
[0046] 所述副传动轴25穿过两个矩形框盒32背面的矩形立板9,在副传动轴25的中部设有与动力输出齿轮12啮合的对接齿轮26,在副传动轴25的两端部分别设有一对副传动轴侧齿轮3,所述吸盘皮带36位于矩形框盒32两侧,吸盘皮带36安装在上辊轴35、下辊轴34和副传动轴侧齿轮3之间;
[0047] 所述排风机51位于底盘13上;在所述进风孔33和排风机51的进风口之间连接排风管37。
[0048] (见图2、图5)所述旋转擦辊包括三个清污辊27、第二主轴48、两个清污支撑板31和两条下传皮带28;所述清污辊27设有内孔并分别套装在第二主轴48上,在两个清污辊27之间安装清污支撑板31,每个清污支撑板31的两端分别设有孔并在中部通过内螺纹套筒20对接,所述内螺纹套筒20两端部设有方向不同的内螺纹,在所述清污支撑板31的侧面设有凸台18,所述凸台18通过螺栓与立壁支架1固定连接;
[0049] 清污支撑板31上端的孔通过轴承套装在主传动轴16上,每组下传齿轮7为两个并对称固定在轴承两侧的主传动轴16上,清污支撑板31下端的孔通过轴承套装在第二主轴48上,在轴承的两侧对称设有与第二主轴48固定连接的清污皮带齿轮49,所述下传皮带28分别安装在清污皮带齿轮49与下传齿轮7之间。
[0050] (见图1)所述喷水管道包括喷水主管24,还包括喷水管转动齿轮38和喷水管皮带2;所述第二电机4安装在底盘13上,第二电机4为可调速可改变运转方向的伺服电机,所述喷水主管24穿过两个矩形框盒32背面的矩形立板9,所述喷水管转动齿轮38安装在喷水主管24的左端部,所述喷水管皮带2安装在喷水管转动齿轮38和第二电机4的皮带轮之间,在喷水主管24的中部和两端部分别设有喷水分支管22。
[0051] (见图7)安装在高层建筑顶面的墙面清洗机器人本体装置的吊车54,所述吊车54设有控制墙面清洗机器人本体装置的电气设备;所述底盘13上设有吊装孔52,在底盘13下面安装万向轮29,吊车54的吊钩通过钢丝绳57连接吊装孔52。
[0052] 在操作过程中,喷水主管接入管39通过管道与高压水连接;可以通过转动内螺纹套筒20调整齿形皮带21和下传皮带28的松紧程度。
[0053] 吊车设有控制墙面清洗机器人本体装置的电气设备可以有多种,本实施例选择如下一种,该电气设备具有墙面清洗机器人本体装置的控制系统和底盘13的升降控制系统,使用方法如下:
[0054] 一,墙面清洗机器人本体装置的电气控制系统框图;(见图8)吊车变频器71控制墙面清洗机沿大楼外壁面上下移动进行清洗作业,要求其倾斜角度控制在一定范围内,可以根据清洗任务的需要调整上下移动速度。选用与吊钩动滑轮同轴的编码器60,通过检测吊钩动滑轮56的转速和旋转方向从而确定底盘13的移动速度和方向。在底盘13安装倾角传感器58检测底盘13的倾斜角度,与吊钩动滑轮同轴的编码器60检测的转速、方向和倾角传感器58检测的倾斜角度同时传输给PLC66,控制底盘13在上下移动过程中保持水平,使墙面清洗机的第一电机11、第二电机4和排风机51正常工作。
[0055] 二、吊车控制系统框图;(见图9)1、底盘13的上下运动控制;通过遥控接收器68发出信号,控制吊车变频器71,使吊车钢丝绳升降电机72实现底盘13的上下移动,通过吊车变频器71还可以改变底盘13的上下移动速度。2、底盘13的贴墙离墙控制;遥控接收器68接收并控制第三继电器74,使吊车悬臂角度调整电机73正转与反转达到控制底盘13的贴墙、离墙和越障的目的。
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