CN105962837A - 一种吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人，包括中央控制单元、行进单元、清洁单元、辅助单元和电源；中央控制单元包括嵌入式系统和液压控制器，中央控制单元连接通信模块、存储模块、行进单元运动模块和清洁单元运动模块，中央控制单元向行进单元、清洁单元和辅助单元发送控制信号；液压控制器为行进单元和清洁单元提供动力；行进单元包括机身载体，在机身载体上安装有机械臂和真空吸盘，机械臂通过真空吸盘将机身载体吸附在玻璃表面；清洁单元为对玻璃喷射清洁剂及水并进行清洗擦拭的清洗装置。本发明提高了擦窗效率，节约了清洁时间，节省了清洁的人力成本和资金成本，而且本擦窗机器人的使用范围广，适应各种情况的玻璃幕墙面。

Description

一种吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人
技术领域
本发明涉及商用机器人技术领域，具体涉及一种擦窗机器人，也即属于仿生机器人领域；特别是涉及一种吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人。
背景技术
随着科学技术的发展，建筑物建的高度不断升高，并且玻璃幕墙的应用也不断增加。这也带来了玻璃幕墙的清洁难度的增加。擦窗主要靠人工，虽然讲究的高层有吊篮供给人工清洗。但是从人工清洗本身而言，擦高楼的窗户又苦又累，而且还不安全。现在的建筑的外表又是千变万化，有些地方人工难以清洗的。所以急需一种机械化，智能化程度高的机器人来代替人工擦窗。
家庭用擦窗机器人已经存在，然而它的工作效率低，自动化程度低，无法在窗户之间转移。现在的擦窗机器人只依靠真空吸力，缺乏外部保护，在电力耗尽的情况下有下落的风险。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人。
本发明提供的技术方案是：
一种吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人，包括中央控制单元、行进单元、清洁单元、辅助单元和电源；所述的中央控制单元包括嵌入式系统和液压控制器，所述的中央控制单元连接通信模块、存储模块、行进单元运动模块和清洁单元运动模块，所述的中央控制单元向行进单元、清洁单元和辅助单元发送控制信号；所述的液压控制器为行进单元和清洁单元提供动力；所述的行进单元包括机身载体，在机身载体上安装有机械臂和真空吸盘，所述的机械臂通过真空吸盘将机身载体吸附在玻璃表面；所述的清洁单元为对玻璃喷射清洁剂及水并进行清洗擦拭的清洗装置。
所述的清洗装置包括多合一功能绳和清洁臂，所述的多合一功能绳内包设分隔的电线、用于固定在楼层边的滑轮和清洁管道，外层为高强度的防高温的安全绳材料制成；所述机身载体上设有清洁管道出口和喷射装置，所述输水管道向喷射装置输送水和清洁剂；所述清洁臂能够来回摆动，对机身载体周围的玻璃表面进行擦拭。
所述的辅助单元包括电动绞盘和水及清洁剂容器，所述的电动绞盘与中央控制单元无线信号连接，所述的清洁管道的入口与水或清洁剂的容器相连，所述的多合一功能绳的一端连接电动绞盘，所述的电动绞盘的底座连接有变压器，将市电转换为机器需要的直流电；所述电动绞盘信号连接中央控制单元。
所述的机械臂共有三段，机械臂两端的关节为万向活动关节，机械臂中间的两个关节为单向活动关节，关节的活动来自液压杆的推动，所述液压杆通过液压软管和液压控制器相连接，液压控制器控制机械臂上的液压杆以实现机械臂的运动，所述的液压控制器安装在机身载体的尾部。
所述的机械臂与真空吸盘的连接处设有抽真空装置，所述的抽真空装置对真空吸盘与玻璃之间的空气进行抽放。
所述的机械臂总共有八条，分别安装在机器的四周，外形如同蜘蛛，机械臂中间的两个关节可以在零到一百六十度之间转动；所述的机身载体上还安装有摄像头；所述通信模块可通过WiFi连接互联网，或者直接和用户的移动设备相连接，能够使用户通过观察机器上的摄像头所传回的画面观测机器的运动状态和清洁状态。
所述的清洁臂为两个玻璃面防水雨刮，机器人可以一边移动机身载体，一边对经过的玻璃上进行擦拭；所述清洁臂前端内还设有卡槽，可放入清洁工具。
所述的中央控制单元还连接感应器系统，包括磁力感应器、加速度感应器、陀螺传感器、海拔高度传感器、温度传感器、风力传感器和GPS传感器，所述感应器系统用于姿态的调整，所述感应器系统将信号发送至嵌入式系统，嵌入式系统根据预设参数对行进单元、清洁单元和辅助单元发送信号。
所述风力传感器实测风力，当风力在所设定的警戒风力之上时，所述机械臂均通过真空吸盘将机身载体吸附在玻璃表面，调整机械臂关节角度，使机器人以最小风阻趴在窗户上.所述温度传感器用于测量环境温度，当环境温度过高或者过低，辅助单元卷起绞盘，机器人返回；所述的海拔高度传感器用于测量机器人的高度，当工作环境高于所设定的高度时，则机器人不响应工作模式。
本发明的吸盘式仿生擦窗机器人在使用时第一步将电动绞盘固定，在楼层边沿固定滑轮；第二步加装水电，清洁剂；然后将多合一功能绳穿过滑轮后垂下，将机器人的一条机械臂的真空吸盘按在玻璃上，或者这一步开启全吸模式，不用手动按在玻璃上，只要有一个真空吸盘吸住，其他机械臂将自动匹配方位来吸引。使用者可通过移动设备构建通信连接，观看摄像头，视察是否有故障，没有故障按开始命令，机器人自动开开始工作，也可以由使用者实时控制。
工作完成后，如果机器人离地面很近，工作人员将多合一功能绳从机器人身上取下后便可以回收机器人了；如若机器人不便从下方回收，通过多合一功能绳由电动绞盘自动回收，绞盘自动将机器人上拉回。
本发明仿照蜘蛛的多触角运动，采用仿生学原理，模拟壁虎的壁上运动制作机器人载体，再引申出两条可换工具以适应不同幕墙情况的机械清洁臂。清洗所需要的清洁剂和水、机器人载体的供电以及安全绳都是通过一种特制的多合一绳提供。
本发明通过WiFi连接互联网，或者直接和用户的移动设备相连接，能够使用户通过观察机器上的摄像头所传回的画面观测机器的运动状态和清洁状态，当和互联网相连接时，不断接受用户传回的使用数据，比如多大的玻璃角度采用多大的真空动力吸引，如何运动是最能减少清洁冗余度的，以提高清洁效率，减少用户的清洁时间，每次传回的数据还包括大楼的地理位置，所处的环境状况——工作高度，温度，风力，机器运动的线路，所用掉的清洁剂和水。所述的擦窗机器人用无线电和电动绞盘相连接，以使得绳子的下落长度和机器的下落距离相匹配，从而使得绳子不和玻璃碰撞。
与现有技术相比，本发明提高了擦窗效率，节约了清洁时间，节省了清洁的人力成本和资金成本，而且本擦窗机器人的使用范围广，适应各种情况的玻璃幕墙面。
附图说明
图1为机器人示意图。
图2为模块结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人，包括中央控制单元、行进单元、清洁单元、辅助单元和电源；所述的中央控制单元包括嵌入式系统和液压控制器，所述的中央控制单元连接通信模块、存储模块、行进单元运动模块和清洁单元运动模块，所述的中央控制单元向行进单元、清洁单元和辅助单元发送控制信号；所述的液压控制器为行进单元和清洁单元提供动力；所述的行进单元包括机身载体，在机身载体上安装有机械臂和真空吸盘，所述的机械臂通过真空吸盘将机身载体吸附在玻璃表面；所述的清洁单元为对玻璃喷射清洁剂及水并进行清洗擦拭的清洗装置。
所述的清洗装置包括多合一功能绳和清洁臂，所述的多合一功能绳内包设分隔的电线、用于固定在楼层边的滑轮和清洁管道，外层为高强度的防高温的安全绳材料制成；所述机身载体上设有清洁管道出口和喷射装置，所述输水管道向喷射装置输送水和清洁剂；所述清洁臂能够来回摆动，对机身载体周围的玻璃表面进行擦拭。
所述的辅助单元包括电动绞盘和水及清洁剂容器，所述的电动绞盘与中央控制单元无线信号连接，所述的清洁管道的入口与水或清洁剂的容器相连，所述的多合一功能绳的一端连接电动绞盘，所述的电动绞盘的底座连接有变压器，将市电转换为机器需要的直流电；所述电动绞盘信号连接中央控制单元。
所述的机械臂共有三段，机械臂两端的关节为万向活动关节，机械臂中间的两个关节为单向活动关节，关节的活动来自液压杆的推动，所述液压杆通过液压软管和液压控制器相连接，液压控制器控制机械臂上的液压杆以实现机械臂的运动，所述的液压控制器安装在机身载体的尾部。
所述的机械臂与真空吸盘的连接处设有抽真空装置，所述的抽真空装置对真空吸盘与玻璃之间的空气进行抽放。
所述的机械臂总共有八条，分别安装在机器的四周，外形如同蜘蛛，机械臂中间的两个关节可以在零到一百六十度之间转动；所述的机身载体上还安装有摄像头；所述通信模块可通过WiFi连接互联网，或者直接和用户的移动设备相连接，能够使用户通过观察机器上的摄像头所传回的画面观测机器的运动状态和清洁状态。
所述的清洁臂为两个玻璃面防水雨刮，机器人可以一边移动机身载体，一边对经过的玻璃上进行擦拭；所述清洁臂前端内还设有卡槽，可放入清洁工具。
所述的中央控制单元还连接感应器系统，包括磁力感应器、加速度感应器、陀螺传感器、海拔高度传感器、温度传感器、风力传感器和GPS传感器，所述感应器系统用于姿态的调整，所述感应器系统将信号发送至嵌入式系统，嵌入式系统根据预设参数对行进单元、清洁单元和辅助单元发送信号。
所述风力传感器实测风力，当风力在所设定的警戒风力之上时，所述机械臂均通过真空吸盘将机身载体吸附在玻璃表面，调整机械臂关节角度，使机器人以最小风阻趴在窗户上.所述温度传感器用于测量环境温度，当环境温度过高或者过低，辅助单元卷起绞盘，机器人返回；所述的海拔高度传感器用于测量机器人的高度，当工作环境高于所设定的高度时，则机器人不响应工作模式。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人，其特征在于：包括中央控制单元、行进单元、清洁单元、辅助单元和电源；所述的中央控制单元包括嵌入式系统和液压控制器，所述的中央控制单元连接通信模块、存储模块、行进单元运动模块和清洁单元运动模块，所述的中央控制单元向行进单元、清洁单元和辅助单元发送控制信号；所述的液压控制器为行进单元和清洁单元提供动力；所述的行进单元包括机身载体，在机身载体上安装有机械臂和真空吸盘，所述的机械臂通过真空吸盘将机身载体吸附在玻璃表面；所述的清洁单元为对玻璃喷射清洁剂及水并进行清洗擦拭的清洗装置。
2.如权利要求1所述的吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人，其特征在于：所述的清洗装置包括多合一功能绳、用于固定在楼层边的滑轮和清洁臂，所述的多合一功能绳内包设分隔的电线和清洁管道，外层为高强度的防高温的安全绳材料制成；所述机身载体上设有清洁管道出口和喷射装置，所述输水管道向喷射装置输送水和清洁剂；所述清洁臂能够来回摆动，对机身载体周围的玻璃表面进行擦拭。
3.如权利要求2所述的吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人，其特征在于：所述的辅助单元包括电动绞盘和水及清洁剂容器，所述的电动绞盘与中央控制单元无线信号连接，所述的清洁管道的入口与水或清洁剂的容器相连，所述的多合一功能绳的一端连接电动绞盘，所述的电动绞盘的底座连接有变压器，将市电转换为机器需要的直流电；所述电动绞盘信号连接中央控制单元。
4.如权利要求2所述的吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人，其特征在于：所述的机械臂共有三段，机械臂两端的关节为万向活动关节，机械臂中间的两个关节为单向活动关节，关节的活动来自液压杆的推动，所述液压杆通过液压软管和液压控制器相连接，液压控制器控制机械臂上的液压杆以实现机械臂的运动，所述的液压控制器安装在机身载体的尾部。
5.如权利要求4所述的吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人，其特征在于：所述的机械臂与真空吸盘的连接处设有抽真空装置，所述的抽真空装置对真空吸盘与玻璃之间的空气进行抽放。
6.如权利要求4所述的吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人，其特征在于：所述的机械臂总共有八条，分别安装在机器的四周，外形如同蜘蛛，机械臂中间的两个关节可以在零到一百六十度之间转动；所述的机身载体上还安装有摄像头；所述通信模块可通过WiFi连接互联网，或者直接和用户的移动设备相连接，能够使用户通过观察机器上的摄像头所传回的画面观测机器的运动状态和清洁状态。
7.如权利要求2所述的吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人，其特征在于：所述的清洁臂为两个玻璃面防水雨刮，机器人可以一边移动机身载体，一边对经过的玻璃上进行擦拭；所述清洁臂前端内还设有卡槽，可放入清洁工具。
8.如权利要求2所述的吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人，其特征在于：所述的中央控制单元还连接感应器系统，包括磁力感应器、加速度感应器、陀螺传感器、海拔高度传感器、温度传感器、风力传感器和GPS传感器，所述感应器系统用于姿态的调整，所述感应器系统将信号发送至嵌入式系统，嵌入式系统根据预设参数对行进单元、清洁单元和辅助单元发送信号。
9.如权利要求8所述的吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人，其特征在于：所述风力传感器实测风力，当风力在所设定的警戒风力之上时，所述机械臂均通过真空吸盘将机身载体吸附在玻璃表面，调整机械臂关节角度，使机器人以最小风阻趴在窗户上。
10.如权利要求8所述的吸盘式仿生擦窗蜘蛛机器人，其特征在于：所述温度传感器用于测量环境温度，当环境温度过高或者过低，辅助单元卷起绞盘，机器人返回；所述的海拔高度传感器用于测量机器人的高度，当工作环境高于所设定的高度时，则机器人不响应工作模式。
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