CN103735220A - 自动玻璃清洁方法及装置 - Google Patents

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孙志锋
王凌霄
朱春佳
王雨萌
黄利斌
王浩
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Abstract

本发明公开了一种自动玻璃清洁方法及装置。采用PID算法实现双轮差动，采用磁铁使主机、从机互相吸引的方式贴合在玻璃两侧，通过传感器感应玻璃边框并自动设计擦洗路径，并依据不同玻璃厚度自动调整吸合力度。通过碰撞传感器检测玻璃边缘并传输信息，采用双轮差动PID算法通过对左右轮胎转速的调节控制运动轨迹及方向，从而完成擦洗任务。从机两端分别设置磁铁和距离传感器，两者通过PCB电路板进行电连接，根据距离传感器获得的玻璃厚度的数据改变磁铁的吸引力的大小。通过选取不同材质的百洁布或橡胶刮条，实现玻璃两面不同擦净程度的要求。本发明可以在安全可靠擦拭的条件下，提高效率，并且结构简单，清洁机构标准化，方便维修与长期使用。

Description

自动玻璃清洁方法及装置
技术领域
本发明涉及一种基于PID算法的双轮差动式移动机器人，尤其是能进行轨迹控制以及边缘检测的实用型小型玻璃清洁装置。
背景技术
目前，有很多场关于玻璃清洁装置的发明，其中，现多采用吸盘式机器人，通过吸盘与真空发生器的相互作用吸附玻璃，代替人进行户外清洁，减少不安全因素。但是，这种原理的机器人安全性不高，极易受到表面粗糙程度的影响而脱落且成本较高，不利于作为家居产品大量推广。
发明内容
为了克服现有的不安全易脱落的不足, 本发明提供一种玻璃清洁装置，该玻璃清洁装置不仅克服吸附性不稳定，成本高的问题，而且能进行双面擦拭。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
    自动玻璃清洁方法，采用PID算法实现双轮差动，采用磁铁使主机、从机互相吸引的方式贴合在玻璃两侧，通过传感器感应玻璃边框并自动设计擦洗路径，并依据不同玻璃厚度自动调整吸合力度。
通过碰撞传感器检测玻璃边缘并传输信息，采用双轮差动PID算法通过对左右轮胎转速的调节控制运动轨迹及方向，从而能够按照特定的路径完成擦洗任务。
所述的从机两端分别设置磁铁和距离传感器，两者通过PCB电路板进行电连接，根据距离传感器获得的玻璃厚度的数据改变磁铁的吸引力的大小。
通过选取不同材质的百洁布或橡胶刮条，实现玻璃两面不同擦净程度的要求。
自动玻璃清洁装置，包括主机、从机；所述的主机包括主控电路、电机、碰撞传感器、防滑轮胎、电池、主机百洁布、主机永磁铁、主机橡胶刮条、主机距离传感器；所述的从机包括从机百洁布、从机永磁铁、从机橡胶刮条、底盘、从机距离传感器；主控电路分别与电机、碰撞传感器、距离传感器、电池相连，所述的电机包括电机驱动轮、电机主体，电机驱动轮与防滑轮胎相连，主机百洁布、从机百洁布、主机橡胶刮条、从机橡胶刮条位于所述装置的外部，用于清洁玻璃；主机永磁铁、从机永磁铁位于所述装置的中部，以相互吸引力使清洁装置吸附在玻璃上。
所述的主机、从机整体上采用三角形的外壳设计，便于擦拭玻璃边缘死角。
所述的主机百洁布、主机永磁铁、主机橡胶刮条、从机百洁布、从机永磁铁、从机橡胶刮条可拆卸更换，方便重复使用。
本发明的有益效果是，可以在安全可靠擦拭的条件下，提高效率，并且结构简单，清洁机构标准化，方便维修与长期使用。
附图说明
 图1是本发明的主机结构示意图；
    图2是本发明的从机结构示意图；
    图3是本发明的核心电路连接图；
    图中, 主控电路1、电机驱动轮2、电机主体3、碰撞传感器4、防滑轮胎5、电池6、主机百洁布7-1、从机百洁布7-2、主机永磁铁8-1、从机永磁铁8-2、主机橡胶刮条9-1、从机橡胶刮条9-2、底盘10、主机距离传感器11-1、从机距离传感器11-2。
具体实施方式
本发明为分体式家用玻璃清洁装置。重点研究玻璃清洁装置的双轮差动PID控制、运动轨迹控制、玻璃边缘检测、安全报警等算法和方案。玻璃清洁装置主机使用充电电池作为其主要能源，从机靠强磁力吸引与主机配合夹压住玻璃表面，靠与玻璃表面的静态摩擦固定在玻璃上，通过主机上安装的双轮差动机构控制玻璃清洁装置在玻璃表面的移动，依靠主机永磁铁8-1、从机永磁铁8-2的吸引力牵引从机一起完成移动。玻璃清洁装置主、从机部分沿运动方向依次安装主机百洁布7-1、主机永磁铁8-1、主机橡胶刮条9-1，从机百洁布7-2、从机永磁铁8-2、从机橡胶刮条9-2等主要装置。在玻璃清洁装置工作前，需要将主机百洁布7-1、从机百洁布7-2用玻璃洗涤剂浸湿，玻璃清洁装置在工作时会自动检测玻璃的边框，按照一定的轨迹完成采光玻璃的清洗工作。此外，可以利用主机距离传感器11-1、从机距离传感器11-2根据玻璃的薄厚程度调整玻璃清洁装置内主机永磁铁8-1、从机永磁铁8-2间的距离来调整吸附力，保证玻璃清洁装置的顺畅安全运行。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
 在图1中，主要展示玻璃清洁装置电路的外部连接：电机3，碰撞传感器4均与主控电路1相连，通过由碰撞传感器4的感应作用，自动检测玻璃边框，将信息传入主控电路1从而确定运行方向轨迹，将信息传给电机3控制电机驱动轮2运转完成擦拭动作。同时，电池6为主控电路1提供12V电压。防滑轮胎5提供摩擦力保证了玻璃清洁器在玻璃上的运转前进。
在图2中，则展示了机械部分的设计思想：玻璃清洁装置在玻璃上的附着主要靠的是主机永磁铁8-1、从机永磁铁8-2的吸引力；主机百洁布7-1、从机百洁布7-2则是以最便捷的方式完成了有效的擦拭作业，且主机百洁布7-1、从机百洁布7-2可拆卸清洗更换；主机橡胶刮条9-1、从机橡胶刮条9-2的作用则是刮去主机百洁布7-1、从机百洁布7-2剩余的水渍；并且主从机上的主机百洁布7-1、从机百洁布7-2与主机橡胶刮条9-1、从机橡胶刮条9-2可采用不同材质，实现玻璃两面不同程度的擦拭要求；主机距离传感器11-1、从机距离传感器11-2通过感应主从间距离来调节主机永磁铁8-1、从机永磁铁8-2间的吸引力，能用对多种窗的擦拭，底盘10起的是一个承载连接作用。
图3的电路图则是展示电路设计的思想与核心：单片机U3选用ATmega16-16PI,通过PA口连接按键输入电路部分，通过PB口连接电机控制驱动电路部分，通过PC口连接在线调试电路部分，通过PD口连接碰撞检测电路部分，RESET、XTAL连接晶振部分,另外还有部分电压转换电路将12V电压转换为5V为单片机及其他电路部分提供VCC。

Claims (7)

1.一种自动玻璃清洁方法，其特征是，采用PID算法实现双轮差动，采用磁铁使主机、从机互相吸引的方式贴合在玻璃两侧，通过传感器感应玻璃边框并自动设计擦洗路径，并依据不同玻璃厚度自动调整吸合力度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，通过碰撞传感器检测玻璃边缘并传输信息，采用双轮差动PID算法通过对左右轮胎转速的调节控制运动轨迹及方向，从而能够按照特定的路径完成擦洗任务。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的从机两端分别设置磁铁和距离传感器，两者通过PCB电路板进行电连接，根据距离传感器获得的玻璃厚度的数据改变磁铁的吸引力的大小。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，通过选取不同材质的百洁布或橡胶刮条，实现玻璃两面不同擦净程度的要求。
5.一种自动玻璃清洁装置，其特征是，它包括主机、从机；所述的主机包括主控电路（1）、电机、碰撞传感器（4）、防滑轮胎（5）、电池（6）、主机百洁布（7-1）、主机永磁铁（8-1）、主机橡胶刮条（9-1）、主机距离传感器（11-1）；所述的从机包括从机百洁布（7-2）、从机永磁铁（8-2）、从机橡胶刮条（9-2）、底盘（10）、从机距离传感器（11-2）；主控电路（1）分别与电机、碰撞传感器（4）、距离传感器（11）、电池（6）相连，所述的电机包括电机驱动轮（2）、电机主体（3），电机驱动轮（2）与防滑轮胎（5）相连，主机百洁布（7-1）、从机百洁布（7-2）、主机橡胶刮条（9-1）、从机橡胶刮条（9-2）位于所述装置的外部，用于清洁玻璃；主机永磁铁（8-1）、从机永磁铁（8-2）位于所述装置的中部，以相互吸引力使清洁装置吸附在玻璃上。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征是，所述的主机、从机整体上采用三角形的外壳设计，便于擦拭玻璃边缘死角。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征是，所述的主机百洁布（7-1）、主机永磁铁（8-1）、主机橡胶刮条（9-1）、从机百洁布（7-2）、从机永磁铁（8-2）、从机橡胶刮条（9-2）可拆卸更换，方便重复使用。
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