CN102591340B - 擦玻璃机器人的移动控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于智能机器人技术领域，具体地说，涉及一种擦玻璃机器人的移动控制方法。所述擦玻璃机器人包括行走单元和驱动单元；所述移动控制系统包括传感部件和控制单元，传感部件包括位于擦玻璃机器人同一端的传感单元和位于擦玻璃机器人侧面的侧面传感单元，控制单元分别与传感部件和驱动单元连接，控制单元根据擦玻璃机器人同一端的左边、右边传感器和/或侧面同一侧的传感器所发出的信号，控制驱动单元驱动行走单元移动。本发明不但可以实现均匀擦拭玻璃，减轻劳动者的工作强度，而且智能水平高，在擦拭过程中能够躲避障碍物。
Description
技术领域
本发明属于智能机器人技术领域，具体地说，涉及一种擦玻璃机器人的移动控制方法。
背景技术
在日常生活中，对于小块的玻璃，人们一般使用抹布进行清洁擦洗，而大块玻璃以及窗户的外立面，通常使用杆式玻璃清洁擦进行清洁擦洗。然而，用杆式玻璃清洁擦清洁玻璃时，手臂容易疲劳，而且在擦试户外玻璃时，尤其对于高层建筑，操作过程十分危险。可见，擦洗外窗是家庭乃至城市的一大难题，既不安全又不易擦全、擦净。
针对如上问题，目前出现了一种擦玻璃器，专利号为ZL200820080547.7。图1为现有擦玻璃器的结构简图，如图1所示，该玻璃器由完全相同的两个操作部分组成，每个操作部分又分别包括：把手441、塑料板442和抹布444。把手441固定在塑料板442的一面，抹布4固定在塑料板2的另一面，在塑料板442和抹布444之间固定有磁铁板443。当需要擦拭玻璃时，将擦玻璃器的两个操作部分分别置于待擦拭玻璃的两面，在两者磁铁板443的磁性作用下，两者隔着待擦拭玻璃吸附在一起。使用者握持住处于待擦拭玻璃内侧的操作部分上的把手，通过对其移动，实现对待擦拭玻璃内侧的清洁。由于磁性作用，处于内侧的操作部分移动时会带动处于外侧的操作部分运动，从而将玻璃的外侧也擦拭干净了。
上述技术方案，虽然有效解决了擦拭外窗时可能发生的不安全因素，但是该擦玻璃器需要通过人为地对位于玻璃内侧的操作部分进行操纵，从而引导位于玻璃外侧的操作部分工作，对于面积较大的待擦拭玻璃，使用者仍需要爬高爬低，劳动强度高且工作量大，而且擦窗的过程随意性大，存在有些地方重复擦、有些地方漏擦的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，首先提供一种擦玻璃机器人的移动控制方法，可以使擦玻璃机器人均匀的擦拭玻璃，并在擦拭过程中躲避障碍物。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
一种擦玻璃机器人的移动控制方法，具体包括如下步骤：
步骤S100：启动机器人；
步骤S115：机器人向前行走；
步骤S120：如果机器人的控制单元11收到机器人前端的传感单元121的信号时，进入步骤S130；否则，返回步骤S115；前端是指机器人前行的方向。
步骤S130：机器人的行走单元15旋转90°；
步骤S135：机器人贴边行走；
步骤S140：如果控制单元11收到机器人前端的传感单元121的信号，进入步骤S146；步骤S146：机器人通过驱动单元16中两个驱动电机差动运转带动行走单元15旋转，调姿后使机器人与步骤S135的运行路线基本平行且间隔一定的距离；否则，返回步骤S135。
步骤S152：机器人向前行走；
步骤S155：如果控制单元11收到侧面的传感单元122的信号，进入步骤170，否则，返回步骤S140；
步骤S170：行走单元15贴边行走；
步骤S175：控制单元11接收到前端的传感单元121发出的信号，进入步骤S180；否则，返回步骤S170；
步骤S180：结束工作。
在步骤S100和步骤S115之间还包括以下步骤：
步骤S105：机器人内的加速度传感器调整机器人的位置，纠正机器人的位置偏斜；
步骤S110：控制单元11收到加速度传感器发出的信号，如果判断机器人处于理想状态，进入步骤S115，否则，返回步骤S105。
步骤S121：控制单元11接收前端的传感单元121的信号，如果控制单元11判断机器人处于对边状态时，进入步骤S130；否则进入步骤S122；其中，对边状态为控制单元11同时接收到机器人前端的左、右两侧传感器的信号；
步骤S122：控制单元11通过判断前端的传感单元121的信号，调整机器人姿态后，返回步骤S121。
步骤S122具体包括：只有前端的传感单元121中的左边传感器感测到信号时，控制单元11控制驱动单元16使机器人顺时针旋转，改变机器人的姿态；或者只有前端的传感单元121中的右边传感器感测到信号时，控制单元11控制驱动单元16使机器人逆时针旋转，改变机器人的姿态。
在步骤S140和步骤S146之间还包括以下步骤：
步骤S141：控制单元11接收前端的传感单元121的信号，如果控制单元11判断机器人处于对边状态时，进入步骤S146；否则，进入步骤S142；其中，对边状态为控制单元11同时接收到机器人前端的传感单元121的左、右两边传感器的信号；否则，进入步骤S142；
步骤S142：控制单元11通过判断前面的传感单元121的信号，调整机器人姿态后，返回步骤S141。
步骤S142具体包括：只有前端的传感单元121中的左侧传感器感测到信号时，控制单元11控制驱动单元16使机器人顺时针旋转，改变机器人的姿态；或者只有前端的传感单元121中的右侧传感器感测到信号时，控制单元11控制驱动单元16使机器人逆时针旋转，改变机器人的姿态。
在步骤S146和步骤S152之间还包括以下步骤：
步骤S147：机器人内的加速度传感器调整机器人的位置，纠正机器人的位置偏斜；
步骤S148：控制单元11收到加速度传感器发出的信号，如果判断机器人处于理想状态，进入步骤S152，否则，返回步骤S147。。
在步骤S175与步骤S180之间还包括以下步骤：
步骤S176：行走单元15旋转90°；
步骤S177：机器人贴边行走；
步骤S178：如果控制单元11收到机器人前端的传感单元121的信号，进入步骤S180，否则，返回步骤S177。
在步骤S120与步骤S130之间还包括以下具体步骤：
步骤S123：驱动单元16中两个驱动电机反向运转，驱动行走单元15移动；
步骤S124：机器人向前行走；
步骤S125：如果控制单元11收到位于机器人前端的传感单元121的信号，进入步骤S130，否则，返回步骤S124。
步骤S140与步骤S146之间还包括以下具体步骤：
步骤S143：驱动单元16中两个驱动电机反向运转，驱动行走单元15移动；
步骤S144：机器人向前行走；
步骤S145：如果控制单元11收到位于机器人前端的传感单元121的信号，进入步骤S146，否则，返回步骤S144。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明智能水平高，实现均匀擦玻璃，不但减轻劳动者的工作强度，而且擦拭干净。
附图说明
图1为现有技术擦玻璃装置的结构简图；
图2为本发明擦玻璃机器人移动控制系统控制流程示意图；
图3为本发明擦玻璃机器人的结构示意图；
图4为本发明擦玻璃机器人的移动控制方法实施例1的流程图；
图5为本发明擦玻璃机器人的移动控制方法实施例2的流程图；
图6为本发明擦玻璃机器人的移动控制方法实施例3的流程图；
图7为本发明擦玻璃机器人的移动控制方法实施例4的流程图；
图8为本发明擦玻璃机器人的移动轨迹示意图。
附图标记：
1.驱动机 111.驱动机外壳 2.随动机 222.随动机外壳
3.玻璃 11.控制单元 12.传感部件
121.传感单元 122.侧面传感单元 15.行走单元
151.履带 152.履带轮 151a.履带单元节
14.第一磁铁 24.第二磁铁 16.驱动单元 26.随动单元
441.把手 442.塑料板 443.磁铁板 444.抹布
具体实施方式
本发明擦玻璃机器人由驱动机1和随动机2组成，两者均为独立件。驱动机设有能量单元、驱动单元和控制单元，该能量单元为可充电式电池，如：镍氢电池或锂电池等等。随动机2设有擦拭玻璃单元，驱动机1内置有第一磁铁14，随动机2内置有第二磁铁24。
驱动单元16包括驱动电机，行走单元15包括履带151和履带轮152，履带151包括多个履带单元节151a。两个履带151分别位于驱动机1的两侧，并且每条履带151分别由一个驱动电机进行驱动。通过单个驱动，从而实现同步运动、差动运动。同步运动可使得驱动机前进或者后退；差动运动可使得驱动机1实现旋转。
使用本发明擦玻璃机器人时，将驱动机1和随动机2分别置于待擦拭玻璃3的两侧，位于驱动机1上的驱动单元，在能量单元的能量供给下实现工作，从而实现驱动机1在玻璃3上进行移动。由于驱动机1内设有第一磁铁14，随动机2内设有第二磁铁24，在磁性作用下，驱动机1带动随动机2进行运动，实现设置在随动机2上的擦拭玻璃单元对玻璃3的表面进行擦拭。
驱动机1行进时，履带轮152旋转驱动履带151转动，履带单元节151a不断交替接触玻璃3表面提供足够大静摩擦力供擦窗机器人行进。由于驱动机1和随动机2中的强力磁铁吸附关系，随动机2随驱动机1以相同轨迹行进。
擦玻璃机器人包括行走单元15和驱动单元16；移动控制系统包括传感部件12和控制单元11，传感部件12包括位于擦玻璃机器人同一端的传感单元121和位于擦玻璃机器人一侧的侧面传感单元122，控制单元11分别与传感部件12和驱动单元16连接，控制单元11根据擦玻璃机器人同一端的传感单元121和/或一侧的侧面传感单元122所发出的信号，控制驱动单元16驱动行走单元15移动。
同一端传感单元121包括两个传感器，两个传感器分别位于一个平面上的左边、右边。
侧面传感单元122包括两个传感器，两个传感器分别位于机器人的同一侧的前端、后端。
传感器为接触式传感器或非接触式传感器。
优选地，接触式传感器为行程开关、压力传感器或导电橡胶。
优选地，非接触式传感器为红外反射传感或超声传感器。
所述擦玻璃机器人包括驱动机1和随动机2，驱动机1内置有第一磁铁14，随动机2内置有第二磁铁24，使两者能够相互吸附在玻璃的内、外两侧，在第一、二磁铁14、24的吸力作用下，随动机2上的随动单元26与行走单元15产生随动。
行走单元15包括位于驱动机1的左右两侧履带151和履带轮152，履带151包括多个履带单元节151a。
驱动机1在主动移动过程中，当驱动机1上设有碰撞感应单元感触到类似窗框的障碍物，驱动机1能够主动避让。
结合附图进一步说明本发明擦玻璃机器人的移动控制方法的工作过程。
实施例1
如图4所示，擦玻璃机器人的移动控制方法具体包括如下步骤：
步骤S100：启动机器人；
步骤S115：机器人向前行走；
步骤S120：如果机器人的控制单元11收到机器人前端的传感单元121的信号时，进入步骤S130；否则，返回步骤S115；
步骤S130：机器人的行走单元15旋转90°；
步骤S135：机器人贴边行走；
步骤S140：如果控制单元11收到机器人前端的传感单元121的信号，进入步骤S146；步骤S146：机器人通过驱动单元16中两个驱动电机差动运转带动行走单元15旋转，调姿后使机器人与步骤S135的运行路线基本平行且间隔一定的距离；否则，返回步骤S135。
步骤S152：机器人向前行走；
步骤S155：如果控制单元11收到侧面的传感单元122的信号，进入步骤170，否则，返回步骤S140；
步骤S170：行走单元15贴边行走；
步骤S175：控制单元11接收到前端的传感单元121发出的信号，进入步骤S180；否则，返回步骤S170；
步骤S180：结束工作。
实施例2
如图5所示，在实施例1的基础上，实施例2的控制方法还包括以下步骤。
在步骤S100和步骤S115之间还包括以下步骤：
步骤S105：机器人内的加速度传感器调整机器人的位置，纠正机器人的位置偏斜；
步骤S110：控制单元11收到加速度传感器发出的信号，如果判断机器人处于理想状态，进入步骤S115，否则，返回步骤S105。
步骤S121：控制单元11接收前端的传感单元121的信号，如果控制单元11判断机器人处于对边状态时，进入步骤S130；否则进入步骤S122；其中，对边状态为控制单元11同时接收到机器人前端的左、右两侧传感器的信号；
步骤S122：控制单元11通过判断前端的传感单元121的信号，调整机器人姿态后，返回步骤S121。
步骤S122具体包括：只有前端的传感单元121中的左边传感器感测到信号时，控制单元11控制驱动单元16使机器人顺时针旋转，改变机器人的姿态；或者只有前端的传感单元121中的右边传感器感测到信号时，控制单元11控制驱动单元16使机器人逆时针旋转，改变机器人的姿态。
在步骤S140和步骤S146之间还包括以下步骤：
步骤S141：控制单元11接收前端的传感单元121的信号，如果控制单元11判断机器人处于对边状态时，进入步骤S146；否则，进入步骤S142；其中，对边状态为控制单元11同时接收到机器人前端的传感单元121的左、右两侧传感器的信号；否则，进入步骤S142；
步骤S142：控制单元11通过判断前面的传感单元121的信号，调整机器人姿态后，返回步骤S141。
步骤S142具体包括：只有前端的传感单元121中的左侧传感器感测到信号时，控制单元11控制驱动单元16使机器人顺时针旋转，改变机器人的姿态；或者只有前端的传感单元121中的右侧传感器感测到信号时，控制单元11控制驱动单元16使机器人逆时针旋转，改变机器人的姿态。
在步骤S146和步骤S152之间还包括以下步骤：
步骤S147：机器人内的加速度传感器调整机器人的位置，纠正机器人的位置偏斜；
步骤S148：控制单元11收到加速度传感器发出的信号，如果判断机器人处于理想状态，进入步骤S152，否则，返回步骤S147。
在步骤S175与步骤S180之间还包括以下步骤：
步骤S176：行走单元15旋转90°；
步骤S177：机器人贴边行走；
步骤S178：如果控制单元11收到机器人前端的传感单元121的信号，进入步骤S180，否则，返回步骤S177。
实施例3
如图6所示，在实施例2的基础上，实施例3的控制方法还包括以下步骤。
在步骤S120与步骤S130之间还包括以下具体步骤：
步骤S123：驱动单元16中两个驱动电机反向运转，驱动行走单元15移动；
步骤S124：机器人向前行走；
步骤S125：如果控制单元11收到位于机器人前端的传感单元121的信号，进入步骤S130，否则，返回步骤S124。
实施例4
如图7所示，在实施例3的基础上，实施例4的控制方法还包括以下步骤。
步骤S140与步骤S146之间还包括以下具体步骤：
步骤S143：驱动单元16中两个驱动电机反向运转，驱动行走单元15移动；
步骤S144：机器人向前行走；
步骤S145：如果控制单元11收到位于机器人前端的传感单元121的信号，进入步骤S146，否则，返回步骤S144。
在优选方案中，随动机2上也设有碰撞感应单元。因此，无论是驱动机1在主动移动过程中感触到如窗框等障碍物，还是随动机2在被动移动过程中感触到障碍物，可以通过驱动机1和随动机2两者之间所具备的通讯信息交互功能进行避让，均可实现驱动机1和随动机2在真正可擦拭区域进行工作，而不会出现诸如卡在类似窗框上等异常情况发生。
擦玻璃机器人通过驱动机内设有的驱动单元实现自移动功能，实现人们无需亲力亲为进行工作，使人们摆脱了繁重的家务劳动；本发明通过驱动机和随动机内均有的碰撞感应单元作技术保障，使得擦玻璃机器人能轻松应对玻璃两侧可能发生的诸多不可预见的异常情况。
Claims (10)
1.一种擦玻璃机器人的移动控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤S100：启动机器人；
步骤S115：机器人向前行走；
步骤S120：如果机器人的控制单元（11）收到机器人前端的传感单元（121）的信号时，进入步骤S130；
步骤S130：机器人的行走单元（15）旋转90°；
步骤S135：机器人贴边行走；
步骤S140：如果控制单元（11）收到机器人前端的传感单元（121）的信号，进入步骤S146；
步骤S146：机器人通过驱动单元（16）中两个驱动电机差动运转带动行走单元（15）旋转，调姿后使机器人与步骤S135的运行路线基本平行且间隔一定的距离；
步骤S152：机器人向前行走；
步骤S155：如果控制单元（11）收到侧面传感单元（122）的信号，进入步骤170，否则，返回步骤S140；
步骤S170：行走单元（15）贴边行走；
步骤S175：控制单元（11）接收到前端的传感单元（121）发出的信号，进入步骤S180；
步骤S180：结束工作。
2.根据权利要求1所述的擦玻璃机器人的移动控制方法，其特征在于：在步骤S100和步骤S115之间还包括以下步骤：
步骤S105：机器人内的加速度传感器调整机器人的位置，纠正机器人的位置偏斜；
步骤S110：控制单元（11）收到加速度传感器发出的信号，如果判断机器人处于理想状态，进入步骤S115。
3.根据权利要求1所述的擦玻璃机器人的移动控制方法，其特征在于：在步骤S120和步骤S130之间还包括以下步骤：
步骤S121：控制单元（11）接收前端的传感单元（121）的信号，如果控制单元（11）判断机器人处于对边状态时，进入步骤S130；否则进入步骤S122；其中，对边状态为控制单元（11）同时接收到机器人前端的左、右两侧传感器的信号；
步骤S122：控制单元（11）通过判断前端的传感单元（121）的信号，调整机器人姿态后，返回步骤S121。
4.根据权利要求3所述的擦玻璃机器人的移动控制方法，其特征在于：步骤S122具体包括：只有前端的传感单元（121）中的左侧传感器感测到信号时，控制单元（11）控制驱动单元（16）使机器人顺时针旋转，改变机器人的姿态；或者只有前端的传感单元（121）中的右侧传感器感测到信号时，控制单元（11）控制驱动单元（16）使机器人逆时针旋转，改变机器人的姿态。
5.根据权利要求1所述的擦玻璃机器人的移动控制方法，其特征在于：在步骤S140和步骤S146之间还包括以下步骤：
步骤S141：控制单元（11）接收前端的传感单元（121）的信号，如果控制单元（11）判断机器人处于对边状态时，进入步骤S146；否则，进入步骤S142；其中，对边状态为控制单元（11）同时接收到机器人前端的传感单元（121）的左、右两侧传感器的信号；否则，进入步骤S142；
步骤S142：控制单元（11）通过判断前面的传感单元（121）的信号，调整机器人姿态后，返回步骤S141。
6.根据权利要求5所述的擦玻璃机器人的移动控制方法，其特征在于：步骤S142具体包括：只有前端的传感单元（121）中的左边传感器感测到信号时，控制单元（11）控制驱动单元（16）使机器人顺时针旋转，改变机器人的姿态；或者只有前端的传感单元（121）中的右边传感器感测到信号时，控制单元（11）控制驱动单元（16）使机器人逆时针旋转，改变机器人的姿态。
7.根据权利要求1所述的擦玻璃机器人的移动控制方法，其特征在于：在步骤S146和步骤S152之间还包括以下步骤：
步骤S147：机器人内的加速度传感器调整机器人的位置，纠正机器人的位置偏斜；
步骤S148：控制单元（11）收到加速度传感器发出的信号，如果判断机器人处于理想状态，进入步骤S152。
8.根据权利要求1所述的擦玻璃机器人的移动控制方法，其特征在于：在步骤S175与步骤S180之间还包括以下步骤：
步骤S176：行走单元（15）旋转90°；
步骤S177：机器人贴边行走；
步骤S178：如果控制单元（11）收到机器人前端的传感单元（121）的信号，进入步骤S180。
9.根据权利要求1所述的擦玻璃机器人的移动控制方法，其特征在于：在步骤S120与步骤S130之间还包括以下具体步骤：
步骤S123：驱动单元（16）中两个驱动电机反向运转，驱动行走单元（15）移动；
步骤S124：机器人向前行走；
步骤S125：如果控制单元（11）收到位于机器人前端的传感单元（121）的信号，进入步骤S130。
10.根据权利要求1至9任一项所述的擦玻璃机器人的移动控制方法，其特征在于：步骤S140与步骤S146之间还包括以下具体步骤：
步骤S143：驱动单元（16）中两个驱动电机反向运转，驱动行走单元（15）移动；
步骤S144：机器人向前行走；
步骤S145：如果控制单元（11）收到位于机器人前端的传感单元（121）的信号，进入步骤S146。
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