CN105662266A - 一种擦玻璃机器人及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种擦玻璃机器人，包括擦洗机构本体，两个分别设于擦洗机构本体两侧且沿擦洗机构本体越障方向前后布置的越障机构，每个越障机构包括伸缩曲轴、行走轮和驱动组件，伸缩曲轴一端与擦洗机构本体转动连接，行走轮转动连接于伸缩曲轴另一端且在伸缩曲轴的驱动下伸缩移动，驱动组件与行走轮连接，用于驱动行走轮转动；行走轮包括轮盘，轮盘周向设有多根长度相等且均匀排布的辐条，每根辐条的端部铰接一个行走吸盘。通过控制伸缩曲轴收缩，使行走吸盘落至玻璃表面进行吸附固定，使擦洗机构本体抬起离开玻璃表面并高于窗户框，行走吸盘呈非对称式沿擦洗机构本体越障方向依次吸附、离开玻璃表面，完成擦洗机构本体在越障过程中的行走动作。

Description

一种擦玻璃机器人及其工作方法

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种擦玻璃机器人及其工作方法。

背景技术

擦玻璃机器人以其简单灵巧、方便快捷的特点得到了广泛的应用，现有技术中的擦玻璃机器人工作过程为：首先，打开电源，启动底部吸盘吸附在需要擦拭的玻璃表面，擦洗机构进行擦拭工作；然后，当擦玻璃机器人的检测系统检测到擦拭至窗户框后，自动控制擦洗机构折回擦拭；最后，当检测系统检测到擦拭完一块玻璃或完成预定工作量后，自动控制擦洗机构停止擦拭工作，使擦玻璃机器人停机或待机，等待人力将机器人置入下一块需要擦拭的玻璃表面。

目前，擦玻璃机器人只能在一块玻璃上完成擦洗的工作，当对大面积建筑平面上的多块玻璃进行擦洗时，由于不同玻璃之间有窗户框隔离，普通的擦玻璃机器人无法完成翻越窗户框去擦洗另一块玻璃的任务，需要人为移动擦玻璃机器人至下一块玻璃，以完成擦洗全部玻璃的工作，但在部分高空作业过程中，人为移动擦玻璃机器人的工作较为复杂，也会带来一定程度的危险，耗费人力物力，为擦洗工作带来不便，在一定程度上减缓了工作速度，降低了工作效率。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有的擦玻璃机器人无法翻越窗户框去擦洗另一块玻璃，擦洗大面积建筑平面上的多块玻璃时不能连续进行工作，需要人为手动搬移，工作过程较为复杂，也会带来一定程度的危险，耗费人力物力，为擦洗工作带来不便，在一定程度上减缓了工作速度，降低了工作效率的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种擦玻璃机器人，包括擦洗机构本体，还包括两个分别设于所述擦洗机构本体两侧且沿擦洗机构本体越障方向前后布置的越障机构，每个所述越障机构包括伸缩曲轴、行走轮和驱动组件，所述伸缩曲轴的一端与所述擦洗机构本体转动连接，所述行走轮转动连接于所述伸缩曲轴的另一端且在所述伸缩曲轴的驱动下伸缩移动，所述驱动组件与所述行走轮连接，用于驱动所述行走轮转动；所述行走轮包括轮盘，所述轮盘周向设有多根长度相等且均匀排布的辐条，每根所述辐条的端部铰接一个用于吸附于玻璃的行走吸盘；还包括控制系统，用于对所述擦洗机构本体和所述越障机构动作及工作过程进行控制。

其中，所述控制系统包括用于检测所述擦洗机构本体周围是否有障碍物的障碍物检测单元、设于所述行走吸盘的底部并用于检测所述行走吸盘是否接触到擦拭面的传感器，以及接收所述障碍物检测单元和所述传感器发出的信号，并对所述越障机构和所述擦洗机构本体发出控制指令的控制单元。

其中，所述驱动组件包括驱动器、电机、减速器和编码器，所述控制系统控制所述驱动器驱动所述电机转动，所述电机通过所述减速器调速驱动所述行走轮转动，所述编码器将所述电机的转速信息反馈至所述控制系统，以使所述控制系统对所述行走轮的行走速度进行控制。

其中，所述伸缩曲轴包括气缸，以通过伸缩带动所述行走轮的位置升降。

其中，所述辐条的根数为五根以上。

其中，所述辐条为6根。

本发明还提供了一种擦玻璃机器人的工作方法，包括以下步骤：

S1，启动擦洗机构本体的底部吸盘，越障机构处于复位状态，擦洗机构本体吸附在玻璃表面上；

S2，检测前方和后方是否有障碍物，若没有障碍物则进行步骤S3，否则进行步骤S4；

S3，启动擦洗机构本体，进行擦洗工作，并重复步骤S2；

S4，判断是否擦完整块玻璃，若未擦完整块玻璃，则返回步骤S3，否则进行步骤S5；

S5，判断是否擦完本次工作所需要擦洗的所有玻璃，若已擦完所有玻璃，则停止擦玻璃工作，否则进行步骤S6。

S6，启动越障机构，到达另一块未擦洗玻璃表面，越障机构复位，返回步骤S1；

其中，步骤S6具体包括以下步骤：

S61，伸缩曲轴缩短，带动行走轮下降；

S62，行走吸盘若已接触到已擦洗玻璃表面，则进行步骤S63，否则返回步骤S61；

S63，启动行走吸盘吸附在已擦洗玻璃表面，并关闭底部吸盘，继续使伸缩曲轴缩短，使擦洗机构本体被抬高；

S64，驱动组件驱动行走轮旋转；

S65，行走吸盘若已接触到玻璃表面，则进行步骤S66，否则返回步骤S64；

S66，靠近未擦洗玻璃的行走吸盘打开，同时关闭其他行走吸盘；

S67，判断擦洗机构本体是否完全越过障碍物，如果已越过，则进行步骤S68，否则返回步骤S64；

S68，驱动组件停止驱动行走轮旋转，伸缩曲轴伸长，使擦洗机构本体下降至未擦洗玻璃表面，启动擦洗机构本体的底部吸盘；

S69，关闭所有行走吸盘，伸缩曲轴继续伸长，使越障机构本体抬起复位。

其中，在步骤S62与S65中，需要经过检测判断所述行走吸盘的底部是否接触到玻璃表面。

其中，在步骤S1前还包括以下步骤：

S1.0，打开电源，检查当前擦玻璃机器人的电池电量是否充足，若充足则进行步骤S1，否则关闭电源，停止工作。

其中，在步骤S3中，所述擦洗机构本体的擦拭路径为己字型。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：两个越障机构分别设置于擦洗机本体两侧，两个伸缩曲轴与擦洗机本体的连接端均位于与擦拭面平行的同一平面上，且在擦玻璃机器人越障行进方向上前后相错设置，使擦玻璃机器人在越障行走时可保持重心稳定。本发明通过伸缩气缸控制伸缩曲轴收缩，使行走轮下降，将行走轮上相应铰接的行走吸盘落至玻璃表面进行吸附固定，伸缩曲轴继续收缩，使擦洗机构本体抬起离开玻璃表面并高于窗户框，通过前后设置的行走轮旋转与伸缩曲轴的摆动配合，使擦洗机构本体两侧的行走吸盘呈非对称式沿擦洗机构本体越障方向依次吸附、离开玻璃表面，完成擦洗机构本体在越障过程中的行走动作；多根长度相等的辐条沿轮盘周向均匀排布，使行走吸盘以行走轮和伸缩曲轴的连接处为中心呈环形均匀分布，行进跨度较小，确保擦玻璃机器人的行走和越障动作流畅和平稳；控制系统的设置使越障擦玻璃机器人实现自动化控制工作。本发明的擦玻璃机器人通过设置越障机构使擦洗机构本体能够翻越窗户框去擦洗另一块玻璃，在擦洗大面积建筑平面上的多块玻璃时能够连续进行工作，不需要人为手动搬移，工作过程较为简单，节省人力物力，在一定程度上加快了工作速度，提高了工作效率。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例一擦玻璃机器人的结构示意图；

图2是本发明实施例二擦玻璃机器人的工作流程图；

图3是本发明实施例二擦玻璃机器人的越障过程示意图；

图4是本发明实施例二擦玻璃机器人的越障过程示意图；

图5是本发明实施例二擦玻璃机器人的越障过程示意图；

图6是本发明实施例二擦玻璃机器人的越障机构工作流程图。

图中：1：擦洗机构本体；2：伸缩曲轴；3：行走轮；5：窗户框；31：轮盘；32：辐条；33：行走吸盘；41：已擦洗玻璃；42：未擦洗玻璃；2a：伸缩曲轴；2b：伸缩曲轴；3a：行走轮；3b：行走轮；330a：行走吸盘；330b：行走吸盘；331a：行走吸盘；331b：行走吸盘；332a：行走吸盘；332b：行走吸盘；333a：行走吸盘；333b：行走吸盘。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供的擦玻璃机器人，包括擦洗机构本体1，还包括两个分别设于擦洗机构本体1两侧且沿擦洗机构本体越障方向前后布置的两个越障机构，每个越障机构包括伸缩曲轴2、行走轮3和驱动组件，伸缩曲轴2的一端与擦洗机构本体1转动连接，行走轮3转动连接于伸缩曲轴2另一端且在伸缩曲轴2的驱动下伸缩移动，驱动组件与行走轮3连接，用于驱动行走轮3转动；行走轮3包括轮盘31，轮盘31周向设有多根长度相等且均匀排布的辐条32，每根辐条32的端部铰接一个用于吸附玻璃的行走吸盘33；还包括控制系统，用于对擦洗机构本体1和越障机构动作及工作过程进行控制。

两个越障机构分别设置于擦洗机本体两侧，两个伸缩曲轴与擦洗机本体的连接端均位于与擦拭面平行的同一平面上，且在擦玻璃机器人越障行进方向上前后相错设置，使擦玻璃机器人在越障行走时可保持重心稳定。通过伸缩气缸控制伸缩曲轴收缩，使行走轮下降，将行走轮上相应铰接的行走吸盘落至玻璃表面进行吸附固定，伸缩曲轴继续收缩，使擦洗机构本体抬起离开玻璃表面并高于窗户框，通过前后设置的行走轮旋转与伸缩曲轴的摆动配合，使擦洗机构本体两侧的行走吸盘呈非对称式沿擦洗机构本体越障方向依次吸附、离开玻璃表面，完成擦洗机构本体在越障过程中的行走动作；多根长度相等的辐条沿轮盘周向均匀排布，使行走吸盘以行走轮和伸缩曲轴的连接处为中心呈环形均匀分布，行进跨度较小，确保擦玻璃机器人的行走和越障动作流畅和平稳；控制系统的设置使越障擦玻璃机器人实现自动化控制工作。本发明的擦玻璃机器人通过设置越障机构使擦洗机构本体能够翻越窗户框去擦洗另一块玻璃，在擦洗大面积建筑平面上的多块玻璃时能够连续进行工作，不需要人为手动搬移，工作过程较为简单，节省人力物力，在一定程度上加快了工作速度，提高了工作效率。

其中，控制系统包括用于检测擦洗机构本体1周围是否有障碍物的障碍物检测单元、设于行走吸盘33的底部并用于检测行走吸盘33是否接触到擦拭面的传感器，以及接收障碍物检测单元和传感器发出的信号，并对越障机构和擦洗机构本体1发出控制指令的控制单元。传感器检测行走吸盘是否接触到玻璃表面；障碍物检测单元检测擦洗机构本体周围是否有窗户框；控制单元通过接受障碍物检测单元和传感器传来的信号，对越障机构与擦洗机构本体的动作及工作过程进行控制，提高了擦玻璃机器人在擦洗和越障过程中的自动化及智能化程度。

优选的，驱动组件包括驱动器、电机、减速器和编码器，控制系统控制驱动器驱动电机转动，电机通过减速器调速驱动行走轮3转动，编码器将电机的转速信息反馈至控制系统，以使控制系统对行走轮3的行走速度进行控制。驱动器驱动电机转动输出动力后，通过减速器，降低转动速度，提高扭矩，以提高驱动的稳定性，同时编码器不断将当前的电机转速信息反馈给控制系统，使控制系统通过驱动器对电机转速和行走轮的行走速度进行实时控制。

优选的，伸缩曲轴2包括气缸，以通过伸缩带动行走轮3的位置升降。

优选的，辐条32的根数为五根以上。选择辐条根数时，在保证越障平稳性的情况下，通常选择五根以上，如图所示，本实施例中，辐条32为6根。6根辐条均匀沿轮盘周向排布，其排列角度最佳，使越障擦玻璃机器人的行进跨度最优，行走和越障动作更加流畅和平稳。

实施例二

如图2所示，本发明实施例二还提供了如上所述的擦玻璃机器人的工作方法，包括以下步骤：

S1，启动擦洗机构本体的底部吸盘，越障机构处于复位状态，擦洗机构本体吸附在玻璃表面上；

S2，检测前方和后方是否有障碍物，若没有障碍物则进行步骤S3，否则进行步骤S4；

S3，启动擦洗机构本体，进行擦洗工作，并重复步骤S2；

S4，判断是否擦完整块玻璃，若未擦完整块玻璃，则返回步骤S3，否则进行步骤S5；

S5，判断是否擦完本次工作所需要擦洗的所有玻璃，若已擦完所有玻璃，则停止擦玻璃工作，否则进行步骤S6；

S6，启动越障机构，到达另一块未擦洗玻璃表面，越障机构复位，返回步骤S1。

本实施例的擦玻璃机器人通过擦洗机构本体的底部吸盘、控制系统的传感器、越障检测单元、控制单元与越障机构的配合，自动从一块玻璃上跨越窗户框到达另外一块玻璃上，从而实现全自动擦洗多块玻璃的工作，大大提高了擦玻璃的工作速度及效率。

其中，如图3、4、5、6所示，步骤S6具体包括以下步骤：

S61，伸缩曲轴2a、2b缩短，带动行走轮3a、3b下降；

S62，行走吸盘330a、330b、331a、331b若已接触到已擦洗玻璃41表面，则进行步骤S63，否则返回步骤S61；

S63，启动行走吸盘331a、331b吸附在已擦洗玻璃41表面，并关闭底部吸盘，继续使伸缩曲轴2a、2b缩短，使擦洗机构本体1被抬高；

S64，驱动组件驱动行走轮3a、3b旋转；

S65，行走吸盘332a、332b若已接触到玻璃表面，则进行步骤S66，否则返回步骤S64；

S66，靠近未擦洗玻璃42的行走吸盘333a、333b打开，同时关闭行走吸盘332a、332b；

S67，判断擦洗机构本体1是否完全越过窗户框5，如果已越过，则进行步骤S68，否则返回步骤S64；

S68，驱动组件停止驱动行走轮3a、3b旋转，伸缩曲轴2a、2b伸长，擦洗机构本体1下降至未擦洗玻璃42表面，启动擦洗机构本体1的底部吸盘；

S69，关闭所有行走吸盘，伸缩曲轴2a、2b继续伸长，使越障机构本体抬起复位。

具体的，在步骤S62与S65中，需要检测判断行走吸盘的底部是否接触到玻璃表面。行走吸盘落至玻璃表面的过程中，行走吸盘底部的传感器会不断检测行走吸盘底部是否接触到玻璃表面，并发出检测信号传递至擦玻璃机器人的控制系统，控制系统处理信号并判断行走吸盘底部是否接触到玻璃表面，通过判断结果对擦玻璃机器人的下一步动作进行控制。

另外，在步骤S1前还包括以下步骤：

S1.0，打开电源，检查当前擦玻璃机器人的电池电量是否充足，若充足则进行步骤S1，否则关闭电源，停止工作。

启动擦玻璃机器人时，首先检测电量是否充足，若电量不足以支持机器人完成预定工作任务，则自动停机，防止在擦洗作业进行过程中电量耗尽，导致擦玻璃机器人坠落，造成损失和伤害。

优选的，在步骤S3中，擦洗机构本体1的擦拭路径为己字型。己字型擦拭路基符合一般玻璃面形状，对于擦拭面的擦洗不会产生死角和遗漏，擦洗更加充分完全，也便于控制系统检测障碍物控制擦玻璃机器人的动作。

在实际工作时，擦洗开始前对擦玻璃机器人进行擦洗路线设定，根据实际每块玻璃的大小设计出己字型擦洗路线的折回次数，当擦玻璃机器人检测到窗户框后，进行折回擦洗，并记录折回次数，以此类推，在擦玻璃机器人的折回次数达到预设的折回次数后，再次检测到窗户框时，即进行越障机构进行越障，到达下一块玻璃重新进行折回次数记录，循环擦洗过程。对于擦玻璃机器人擦洗路线的设置不仅仅局限于己字型路径模式，对于擦洗过程的折回次数的设计程序及实施的控制装置也属于现有技术能够轻易得到和实现的。

综上所述，两个越障机构分别设置于擦洗机本体两侧，两个伸缩曲轴与擦洗机构本体连接端均位于与擦拭面平行的同一平面上，且在擦玻璃机器人越障行进方向上前后相错设置，使擦玻璃机器人在越障行走时可保持重心稳定。通过伸缩气缸控制伸缩曲轴收缩，使行走轮下降，将行走轮上相应铰接的行走吸盘落至玻璃表面进行吸附固定，伸缩曲轴继续收缩，使擦洗机构本体抬起离开玻璃表面并高于窗户框，通过前后设置的行走轮旋转与伸缩曲轴的摆动配合，使擦洗机构本体两侧的行走吸盘呈非对称式沿擦洗机构本体越障方向依次吸附、离开玻璃表面，完成擦洗机构本体在越障过程中的行走动作；多根长度相等的辐条沿轮盘周向均匀排布，使行走吸盘以行走轮和伸缩曲轴的连接处为中心呈环形均匀分布，行进跨度较小，确保擦玻璃机器人的行走和越障动作流畅和平稳；控制系统的设置使越障擦玻璃机器人实现自动化控制工作。本发明的擦玻璃机器人通过设置越障机构使擦洗机构本体能够翻越窗户框去擦洗另一块玻璃，在擦洗大面积建筑平面上的多块玻璃时能够连续进行工作，不需要人为手动搬移，工作过程较为简单，节省人力物力，在一定程度上加快了工作速度，提高了工作效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种擦玻璃机器人，包括擦洗机构本体，其特征在于：还包括两个分别设于所述擦洗机构本体两侧且沿所述擦洗机构本体越障方向前后布置的越障机构，每个所述越障机构包括伸缩曲轴、行走轮和驱动组件，所述伸缩曲轴的一端与所述擦洗机构本体转动连接，所述行走轮转动连接于所述伸缩曲轴的另一端且在所述伸缩曲轴的驱动下伸缩移动，所述驱动组件与所述行走轮连接，用于驱动所述行走轮转动；所述行走轮包括轮盘，所述轮盘周向设有多根长度相等且均匀排布的辐条，每根所述辐条的端部铰接一个用于吸附于玻璃的行走吸盘；还包括控制系统，用于对所述擦洗机构本体和所述越障机构动作及工作过程进行控制。

2.根据权利要求1所述的擦玻璃机器人，其特征在于：所述控制系统包括用于检测所述擦洗机构本体周围是否有障碍物的障碍物检测单元、设于所述行走吸盘的底部并用于检测所述行走吸盘是否接触到擦拭面的传感器，以及接收所述障碍物检测单元和所述传感器发出的信号，并对所述越障机构和所述擦洗机构本体发出控制指令的控制单元。

3.根据权利要求1所述的擦玻璃机器人，其特征在于：所述驱动组件包括驱动器、电机、减速器和编码器，所述控制系统控制所述驱动器驱动所述电机转动，所述电机通过所述减速器调速驱动所述行走轮转动，所述编码器将所述电机的转速信息反馈至所述控制系统，以使所述控制系统对所述行走轮的行走速度进行控制。

4.根据权利要求1所述的擦玻璃机器人，其特征在于：所述伸缩曲轴包括气缸，以通过伸缩带动所述行走轮的位置升降。

5.根据权利要求1所述的擦玻璃机器人，其特征在于：所述辐条的根数为五根以上。

6.根据权利要求5所述的擦玻璃机器人，其特征在于：所述辐条为6根。

7.一种擦玻璃机器人的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，启动擦洗机构本体的底部吸盘，越障机构处于复位状态，擦洗机构本体吸附在玻璃表面上；

S2，检测前方和后方是否有障碍物，若没有障碍物则进行步骤S3，否则进行步骤S4；

S3，启动擦洗机构本体，进行擦洗工作，并重复步骤S2；

S4，判断是否擦完整块玻璃，若未擦完整块玻璃，则返回步骤S3，否则进行步骤S5；

S5，判断是否擦完本次工作所需要擦洗的所有玻璃，若已擦完所有玻璃，则停止擦玻璃工作，否则进行步骤S6；

S6，启动越障机构，到达另一块未擦洗玻璃表面，越障机构复位，返回步骤S1。

8.根据权利要求7所述的擦玻璃机器人的工作方法，其特征在于：步骤S6具体包括以下步骤：

S61，伸缩曲轴缩短，带动行走轮下降；

S62，行走吸盘若已接触到已擦洗玻璃表面，则进行步骤S63，否则返回步骤S61；

S63，启动行走吸盘吸附在已擦洗玻璃表面，并关闭底部吸盘，继续使伸缩曲轴缩短，使擦洗机构本体被抬高；

S64，驱动组件驱动行走轮旋转；

S65，行走吸盘若已接触到玻璃表面，则进行步骤S66，否则返回步骤S64；

S66，靠近未擦洗玻璃的行走吸盘打开，同时关闭其他行走吸盘；

S67，判断擦洗机构本体是否完全越过障碍物，如果已越过，则进行步骤S68，否则返回步骤S64；

S68，驱动组件停止驱动行走轮旋转，伸缩曲轴伸长，擦洗机构本体下降至未擦洗玻璃表面，启动擦洗机构本体的底部吸盘；

S69，关闭所有行走吸盘，伸缩曲轴继续伸长，使越障机构本体抬起复位。

9.根据权利要求8所述的擦玻璃机器人的工作方法，其特征在于：在步骤S62与S65中，需要检测判断所述行走吸盘的底部是否接触到玻璃表面。

10.根据权利要求7-9任意一项所述的擦玻璃机器人的工作方法，其特征在于：在步骤S1前还包括以下步骤：

S1.0，打开电源，检查当前擦玻璃机器人的电池电量是否充足，若充足则进行步骤S1，否则关闭电源，停止工作。

11.根据权利要求1所述的擦玻璃机器人的工作方法，其特征在于：在步骤S3中，所述擦洗机构本体的擦拭路径为己字型。