CN101822513A - 壁面清洁机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种壁面清洁机器人，包括机身、移动装置、清洁装置以及控制装置。其中，移动装置设置于机身的底部。壁面清洁机器人还包括至少2组吸附装置，相互交错地分布于机身的两侧。控制装置包括单片机和压力传感器。压力传感器输出感测信号至单片机，单片机输出控制信号至吸附装置。本发明所提供的壁面清洁机器人结构简单，大部分器件都无需特殊加工，可以对垂直的壁面进行清洁；机身下方交错设置的吸附装置使机身能平稳越过有较大缝隙的壁面；压力传感器感应压力信号，由单片机控制机器人对壁面的吸附力度，进而使机器人能稳定的吸附在壁面上。

Description

壁面清洁机器人
技术领域
本发明有关于一种清洁机器人，且特别是有关于一种壁面清洁机器人。
背景技术
随着社会的发展，城市里的高楼和玻璃建筑越来越多，如何高效安全的清洗自己的家园和工作环境越来越受到人们的关注。这些工作一般由专门的擦玻璃工人完成，危险性高，成本高，也造成了社会人力资源的浪费。
目前市场上出现一些能代替人工擦玻璃的清洁机器人，但大多体积庞大，功耗大，很不灵活，并且造价高不实用，普通人们无法承受，普及率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结构简单、安全、高效的壁面清洁机器人，该机器人具有交错设置的吸附装置，可以对存在有较大缝隙的壁面进行清洁工作。
本发明提出一种壁面清洁机器人，包括机身、移动装置、清洁装置以及控制装置。其中，移动装置设置于机身的底部。壁面清洁机器人还包括至少2组吸附装置，相互交错地分布于机身的两侧。控制装置包括单片机和压力传感器。压力传感器输出感测信号至单片机，单片机输出控制信号至吸附装置。
本发明中，所述吸附装置包括空腔、抽气风扇以及抽气电机，所述空腔为上窄下宽的梯形空腔，其侧边呈流线型，抽气风扇和抽气电机设置于空腔的顶部。吸附壁面时，由抽气风机带动抽气风扇高速旋转抽吸空气，在梯形空腔内形成一定的真空，利用负压原理使得机器人吸附于壁面。进一步的，采用侧边为流线型的梯形空腔，可以使机器人的吸附装置具有较好的吸附力。
本发明中，所述吸附装置的四周设置有用于密闭缝隙的密封刷，可以使机器人在不平整的壁面上也能稳定吸附并灵活移动。
本发明中，所述壁面清洁机器人包括2组清洁装置，分别安装在机身的前、后两端，使得机身经过的壁面都能够经过两次清洗，提升了清洗效果。
本发明中，所述清洁装置包括除尘毛刷、吸尘风扇、挡尘板、储尘室以及滤尘网，所述除尘毛刷可拆卸地安装于吸尘风扇的扇叶上。
本发明中，所述控制装置还包括角度传感器和位置传感器，其输出端均连接至单片机，利用该些传感器输出感测信号至单片机，由单片机控制机器人自动地在合适的范围内移动。
本发明的有益效果是，本发明所提供的壁面清洁机器人结构简单，大部分器件都无需特殊加工，可以对垂直的壁面进行清洁；机身下方交错设置的吸附装置使机身能平稳越过有较大缝隙的壁面；压力传感器感应压力信号，由单片机控制机器人对壁面的吸附力度，进而使机器人能稳定的吸附在壁面上。
而且，本发明在结构设计时充分考虑其质量分布，采用对称结构，使机器人能灵活移动；自动控制清洗壁面时，使用位置传感器和角度传感器来对机器人的位置和姿态进行感知，进而对机器人进行精确控制；机身的前、后端均安装有清洁装置，提升了清洗效果。
附图说明
图1所示为根据本发明的壁面清洁机器人的结构示意图。
图2所示为图1中沿A-A向的剖视图。
图3所示为根据本发明的壁面清洁机器人的控制装置的功能方块图。
图4所示为图3中的单片机的电路原理图。
图5所示为图3中的压力传感器的电路原理图。
具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
参照图1和图2，本发明所提供的壁面清洁机器人，包括机身10、移动装置11、清洁装置12、吸附装置13以及控制装置14。在实际工作中，可根据需要在机身10上加入缆绳，以提高其安全性能。
如图1所示，机身10为长方形或其他对称平面结构，由硬质并且轻的材料制成。移动装置11包括直流电机110、减速箱111以及轮子112，其中，轮子112外层为胶质材料，可以使机器人更好的在壁面上实现静止和移动。而且确保机身10与壁面之间的摩擦系数远小于轮子112与壁面之间的摩擦系数。
本实施例中，机身10底部的两侧各安装有1个移动装置11，然而本发明并不对移动装置的数量做出限制。具体来说，2个直流电机110和减速箱111分别设置机身10的左前右后(或右前左后)方，此结构相对于4个电机结构来说，既减轻了机器人整体重量又使电机的执行效率更高，易于控制。
本发明中，在机身10的前、后端各安装有1个清洁装置12，使得机身10经过的壁面都能够经过两次清洗，提升了清洗效果。本发明中，两端清洗装置可根据不同待清洗壁面选用不同清洗材料。如图2所示，清洁装置12包括除尘毛刷120、吸尘风扇121、挡尘板122、储尘室123以及滤尘网124，其中，除尘毛刷120可拆卸地安装于吸尘风扇121的扇叶上，方便安装及更换。
而且，用于擦除灰尘的除尘毛刷120与用于吸灰尘的吸尘风扇121相结合，当吸尘风扇121转动时带动除尘毛刷120，擦除壁面上附着的灰尘。脱落的灰尘由吸尘风扇121吸走，进入挡尘板122和储尘室123内，再经过滤尘网124将灰尘挡在储尘室123内，干净的空气再经过滤尘网124排到外界。本发明将除尘装置与吸尘装置相结合，清洁效果更加明显。
如图1所示，在机身10的两侧各安装有2个吸附装置13，并且4个吸附装置13相互交错分布，这样使得机身10能平稳越过存在有较大缝隙的壁面或玻璃面。
如图2所示，吸附装置13包括空腔130、抽气风扇131以及抽气电机132。其中，空腔130开于机身10的下方，与安装于机身10上方的抽气风扇131和抽气电机132形成抽气通道。本发明中的4个吸附装置13的空腔130互不相通。进一步的，空腔130为上窄下宽的梯形空腔，其侧边呈流线型，此设计能提高吸附装置13的吸附力。
吸附装置13工作时，由抽气电机132带动抽气风扇131的叶片旋转，抽出空腔130内的空气，使抽气通道内的气压低于外界大气压，实现负压吸附。为了使该机器人在不平整的壁面上也能稳定吸附并灵活移动，机身10下方的吸附装置13的四周设置有用于密闭缝隙的软刷133。
上述各装置在机身10上呈对称式分布，整体的重心能够尽可能地靠近机身10的几何重心，使得该机器人运行平稳，且可以双向移动，减少转弯的耗时。
图3所示为根据本发明的壁面清洁机器人的控制装置的功能方块图，如图所示，控制装置14包括单片机140、压力传感器141、角度传感器142以及位置传感器143。其中，压力传感器141、角度传感器142和位置传感器143均输出感测信号至单片机140，由单片机140控制移动装置11、清洁装置12和吸附装置13运动。
本发明中，壁面清洁机器人可以采用红外或者无线的遥控方式，均可采用现有技术。例如，手持遥控器上安装有信号发射源，单片机上安装有对应的接收模块。
如图4所示，位置传感器143可以选用霍尔元件。当机器人进行自动清洗时，首先由人按下遥控按钮控制机器人开始运动，当机器人走到待清洗壁面的另一边时再由人按下遥控按钮。机器人的位置传感器143将记录两次按遥控按钮时走过的位移，使得接下来清洗壁面时机器人都会走相同的距离。每次走到终点时，机器人将在角度传感器142控制下自动旋转90度，并向上(或向下)前进合适的距离，这样机器人将在方形的壁面上走“弓”字形路线，进而保证能走过大部分方形壁面。当然，人们也可以遥控机器人进行上下左右运动和静止，以确保壁面每一个地方都能清洗干净。也可以在不需清洗的时控制机器人关闭清洁装置12以达到节能目的。
结合图2、图4和图5，本发明包括多个压力传感器141，设置于机身10的底部，具体可以选用硅压力传感器。压力传感器141用以感应机器人对壁面的吸附力度，并输出压力信号至单片机140，本发明中，单片机的型号为89C51。由单片机140控制机器人对壁面的吸附力度，进而使机器人稳定的吸附在壁面上。
具体来说，当压力传感器141感应到吸附力过小时，单片机140将控制吸附装置13中的抽气电机132加速旋转，进而加大吸附力度；当压力传感器141感应到吸附力过大时，单片机140将控制抽气电机132放缓旋转，进而减小吸附力度，使机器人更稳定的吸附在壁面上。使得机器人根据不同的工作状态产生不同档次的吸附力，以达到节能目的。
综上所述，本发明的壁面清洁机器人结构简单，易于控制，功能全面，成本低廉，可用于玻璃面、墙面等壁面的清洁工作，能满足大众的需求。
本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

Claims (6)

1.一种壁面清洁机器人，包括机身、移动装置、清洁装置以及控制装置，所述移动装置设置于机身的底部，其特征在于，还包括至少2组吸附装置，相互交错地分布于机身的两侧，控制装置包括单片机和压力传感器，压力传感器输出感测信号至单片机，单片机输出控制信号至吸附装置。
2.根据权利要求1所述的壁面清洁机器人，其特征在于，所述吸附装置包括空腔、抽气风扇以及抽气电机，所述空腔为上窄下宽的梯形空腔，其侧边呈流线型，抽气风扇和抽气电机设置于空腔的顶部。
3.根据权利要求1所述的壁面清洁机器人，其特征在于，所述吸附装置的四周设置有用于密闭缝隙的软刷。
4.根据权利要求1所述的壁面清洁机器人，其特征在于，所述壁面清洁机器人包括2组清洁装置，分别安装在机身的前、后两端。
5.根据权利要求4所述的壁面清洁机器人，其特征在于，所述清洁装置包括除尘毛刷、吸尘风扇、挡尘板、储尘室以及滤尘网，所述除尘毛刷可拆卸地安装于吸尘风扇的扇叶上。
6.根据权利要求1所述的壁面清洁机器人，其特征在于，所述控制装置还包括角度传感器和位置传感器，其输出端均连接至单片机。
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