CN106108769B - 一种清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种清洁机器人，包括：主体；吸附组件，用于使主体吸附在限定区域表面；移动组件，用于使主体在限定区域内移动；清洁组件，用于去除限定区域内的污浊物；清洁策略组件，用于根据限定区域内的污浊物或限定区域表面的实际状态和所述清洁组件配合动作；和控制组件，用于控制所述移动组件和清洁策略组件。本发明所公开的清洁机器人，可以根据限定区域内污浊物或限定区域表面的实际状态智能自动形成与之匹配的清洁策略，并通过清洁策略组件和清洁组件的配合有针对性的进行清洁，同时可以有效保证清洁能力和吸附强度平衡。本发明所公开的清洁机器人，具有除冰和清除厚积污垢的能力，尤其适用于寒冷区域。

Description

一种清洁机器人

技术领域

本发明涉及一种清洁机器人。

背景技术

目前中国大部分高层建筑的外立面清洁都是雇佣清洁人员进行人工悬吊清洁作业。具体来说就是沿建筑物立面用绳索悬吊特殊设备并搭载人员和清洗设施进行清洁的人工清洁方式。悬吊清洁作业时，作业人员在几十米甚至上百米的高空中无依托悬空作业，作业难度非常大，极易受环境、气候条件影响，这造成该行业屡屡发生高空作业人员坠落伤亡事故。而且，随着造型奇特的高层建筑物越来越多，人工清洁的难度越来越大。

现有技术中开发了多种擦窗机以期望解决上述问题，虽然效果还难以满足建筑物外立面的使用需求，但已经在家用清洁领域中承担了一部分清洁工作。如中国发明专利（申请号2015106474951）中所公开的技术方案，通过真空吸附的方式将清洁部件吸附在玻璃上，进行擦拭。同时，在上述技术方案中设计了两个独立的吸附单元，通过两个吸附单元的交替工作实现跨缝隙的工作。不难看出，当两个吸附单元分别工作时，必然会牺牲一部分清洁性能，很难达到吸附力和清洁力的平衡。同时，由于吸附力不足，对于较脏的玻璃表面来说，清洁能力则几乎不能满足实际需求。

综上所述，现有技术中的擦窗机存在吸附力和清洁力难以达到平衡，且清洁能力较弱的问题。

发明内容

本发明提供一种新型清洁机器人，解决现有技术中擦窗机存在吸附力和清洁力难以达到平衡导致清洁能力较弱的问题。

本发明提供一种清洁机器人，包括：

主体；

吸附组件，用于使主体吸附在限定区域表面；

移动组件，用于使主体在限定区域内移动；

清洁组件，用于去除限定区域内的污浊物；

清洁策略组件，用于根据限定区域内的污浊物或限定区域表面的实际状态和所述清洁组件配合动作；

和控制组件，用于控制所述移动组件和清洁策略组件。

为了检测限定区域的实时状态，使得控制组件可以根据实时状态形成不同的清洁策略，还包括检测组件，所述检测组件用于检测所述限定区域的边界和限定区域内的污浊物的状态并向所述控制组件输出检测到的检测数据。

通过改变限定区域的表面湿度，可以提高清洁能力，同时保持维持机器人清洁能力和吸附强度的平衡，所以，所述清洁策略组件进一步包括：湿度调节单元，所述湿度调节单元配置为调节限定区域表面湿度。

作为增加限定区域表面湿度的一种方式，所述湿度调节单元包括设置在所述主体最前端的喷雾结构。

作为降低限定区域的表面湿度的一种方式，所述湿度调节单元还包括设置在所述喷雾结构后侧的擦拭结构。

为保持擦拭结构具有理想的容纳能力，所述湿度调节单元还包括设置在所述擦拭结构后侧的回收结构，所述擦拭结构和回收结构连通。

为使得清洁机器人可以应用于清除较厚的冰层或污浊物，所述清洁策略组件还包括：表面高度调节单元，用于调节限定区域的表面高度，降低清洁组件的工作强度。

为使得清洁机器人可以适用于外部环境非常寒冷的区域，所述清洁策略组件还包括：温度调节单元，用于调节限定区域表面温度。

温度调节组件的一种优选实施方式是，所述温度调节单元具有朝向所述限定区域设置的送风口，所述送风口向所述限定区域送风，送风温度高于所述限定区域的表面温度。

为了实现对湿度、温度、高度、边缘等多个参数准确的实时检测，所述检测组件包括：

压力检测单元，用于检测所述主体和限定区域之间的压力值并输出；

距离检测单元，用于检测所述主体和限定区域边缘之间的距离并输出；

湿度检测单元，用于检测所述限定区域的表面湿度并输出；

温度检测单元，用于检测所述限定区域的表面温度并输出；

高度检测单元，用于检测所述限定区域的表面高度并输出。

本发明所公开的清洁机器人，可以根据限定区域内污浊物或限定区域表面的实际状态智能自动形成与之匹配的清洁策略，并通过清洁策略组件和清洁组件的配合有针对性的进行清洁，并保证清洁能力和吸附强度之间的匹配关系，延长了清洁组件的使用寿命。本发明所公开的清洁机器人，具有除冰和清除厚积污垢的能力，尤其适用于寒冷区域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提出的清洁机器人第一种实施例的结构示意框图；

图2为本发明所提出的清洁机器人第二种实施例的结构示意框图；

图3为图1或图2所示清洁策略组件的结构示意框图；

图4为本发明所提出的清洁机器人第三种的实施例的结构示意框图；

图5为图4所示清洁机器人一种具体的结构示意图。

具体实施方式

本发明旨在公开一种具有全新设计的清洁机器人，用以根据玻璃或其它待清洁表面的污浊情况智能选择清洁策略，保持应对各种污浊情况时的清洁能力足以满足多种多样的实际需要，尤其适合对窗户或者玻璃幕墙的室外一侧进行清洁，避免使用传统的悬吊人工擦拭的方式，杜绝出现坠落安全事故的风险。具体来说，参见图1所示为一种具体的实施方式，清洁机器人由以下几组核心组件组成，包括主体1、移动组件2、清洁组件3、清洁策略组件4和控制组件5。其中从硬件上，主体1与现有清洁机器人并无太大的区别，可以设计为方形、圆形或者其它各种异形结构，在此不做限定。但是，为了避免在使用过程中影响建筑物的外立面美观，所以，在本发明中，主体1优选设置为正方形结构。清洁组件3优选选用具有一定清洁能力的海绵、棉布或其它具有各种优良特性的纤维材料，清洁组件3的清洁表面和待清洁的区域表面，也就是限定区域表面之间紧密贴合，使得清洁组件3在待清洁的区域上形成有一定均衡稳定的摩擦力，以使得待清洁区域的表面上的污浊物可以随着主体1的移动而随着清洁组件3被清除。与传统的机器人类似，清洁机器人中各个组件的动作通过控制组件5进行控制，控制组件5可以是单片机、小型的控制器、控制系统或者其它类似的可以执行程序代码或者实现类似功能的集成电路实现，在此不做限定。主体1中设置有以抽真空设备为优选实施方式的吸附组件7，吸附组件7使主体1吸附在限定区域表面。

与传统的清洁机器人，尤其是应用在建筑物外立面上需要克服机器人本身重力的设备不同，在本发明所公开的清洁机器人中还设置了清洁策略组件4，当移动组件2带动主体1在限定区域内移动时，清洁策略组件4会在控制组件5的控制下，根据限定区域内的污浊物的厚度，污浊程度、或者根据限定区域表面的实际状态和清洁组件3配合动作进行表面的清洁工作。更具体的说，清洁策略组件4可以改变限定区域表面的温度、湿度、高度和粘度等多个参数，使得整个清洁机器人的清洁组件3在限定区域内可以顺利地进行清洁，降低阻碍清洁组件3移动的阻力。这一方面可以保证清洁机器人的清洁能力，另一方面可以延长单个清洁组件3的使用寿命，使其可以适用于对大面积的限定区域的清洁，尤其适用于高层大面积的玻璃幕墙的清洁，并且在整个清洁过程中无需更换，降低操作难度。

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作出创造性劳动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。

参见图2所示为本发明所公开的清洁机器人第二种具体的实施例的结构示意框图。为了优化整个控制方案，在本实施例中，清洁机器人中还设置了一组检测组件6。检测组件6用于检测限定区域的边界并且对限定区域内的污浊物进行测定，并向控制组件5输出检测到的检测数据，形成清洁策略组件4和清洁组件3动作的检测基础。检测组件6的设计是对上述第一中具体实施方案的进一步优化，使得控制组件5可以实时准确读取待清洁区域，也就是限定区域内的基本情况，并根据检测组件6得到的数据有针对性的控制清洁策略组件4，使其和清洁组件3配合，高效地进行清洁工作。

参见图4所示为本发明所公开的清洁机器人第三种具体实施例的结构示意框图，上述三种实施例中均可以采用如图3所公开的清洁策略组件4。详细来说，对于城市的高层建筑物，窗户或者幕墙玻璃外的污浊物主要是空气形成的灰尘、装饰材料飞溅形成的污点以及降雨形成的泥渍等等。参见图3所示，清洁策略组件4主要即是针对清除这些污浊物而设计的。对于空气形成的灰尘和降雨形成的泥渍，仅通过洁净干燥的清洁组件3很难一次性进行清除，因此，在清洁策略组件4中设置有湿度调节单元41，湿度调节单元41用于调节限定区域的表面湿度。一种优选的实施方式是在主体1中设置一个或多个喷雾结构41-1，优选配置成雾化喷头且均匀布设在主体1的前端。具体来说，主体1中设置有一个清洁水箱，在清洁水箱中注入清水。以移动组件2的移动方向定义前后方向，在主体1的最前端设置连通清洁水箱的喷雾喷头，喷头的方向朝向限定区域，在限定区域内以雾状的形式喷洒清洁水，喷头还可以设置成转动的，保证在某一限定区域内的一套垂直或水平的参考线上的喷雾均匀。移动组件2带动清洁组件3移动，逐渐将灰尘、泥渍等清洁干净。由于喷雾之后，限定区域的表面摩擦系数会下降，这会削弱清洁组件3的清洁能力和吸附组件7的吸附强度，因此，在喷雾结构41-1后侧设置有擦拭结构41-2。该擦拭结构41-2由吸水的纤维材料制成，由可以折叠容纳在主体1中的机械臂带动。需要擦拭结构41-2擦拭时，机械臂带动吸水的纤维材料从主体1中伸出，对喷雾结构41-1留在限定区域上的水雾进行擦拭。

限定区域的表面摩擦系数、清洁组件3的清洁能力和吸附组件7的吸附强度之间关系通过大量的试验确定设定最优值。设定最优值中的核心参数为限定区域的表面湿度，也就是说，以表面湿度为变量得到清洁能力和吸附强度的函数关系。湿度调节单元41的主要作用就是使得限定区域的表面湿度始终保持在设定的最优值，使得清洁能力和吸附强度同时达到平衡状态下的最优值。因此，对应的，在检测组件6中对应的设置了湿度检测单元63，湿度检测单元63用于检测限定区域的表面湿度并输出至控制组件5。控制组件5根据湿度检测单元63的输出控制喷雾结构41-1单独运行，或者擦拭结构41-2单独运行，或者喷雾结构41-1和擦拭结构41-2同时运行，使得限定区域的表面湿度始终保持在最优设定值，同时保证清洁机器人的吸附强度和清洁能力。

实际上，由于擦拭结构41-2优选由吸水的纤维材料制成，所以擦拭结构41-2本身的容纳能力是有限的，在擦拭的过程中，如果擦拭结构41-2的容纳能力超出其本身的范围，即使多次擦拭，也将无法降低限定区域的表面湿度，保证限定区域的表面湿度始终保持在最优设定值。这将会严重的影响清洁能力和吸附强度，所以，为了避免出现上述情况，在擦拭结构41-2的后侧还设置有回收结构41-3。回收结构41-3优选由压辊、回水管路和回水箱组成，电机带动压辊挤压擦拭结构41-2，挤压后形成的回收水流通过回水管路回流回水箱并贮存至回水箱中。

对于寒冷地区的建筑物外立面来说，会由于过冷的室外温度结冰。固体的冰晶使得现有技术中的机器人几乎无法完成清洁操作。为了克服这一问题，在本实施例所提供的清洁机器人的清洁策略组件4中设置有温度调节单元42。温度调节单元42优选由一个热风风机形成，热风风机的出风口朝向限定区域表面设置并向限定区域吹送温度高于限定区域表面温度的热空气，使得建筑物外立面上的冰晶融化成液态，擦拭结构41-2擦除限定区域表面的水，并通过回收结构41-3进行回收，使得机器人可以自动地完成对结冰建筑物外立面的清洁。温度调节单元42，也就是热风风机的启停依赖实时温度检测进行控制，因此，在检测组件6中还设置有温度检测单元64，温度检测单元64将探测的限定区域内的温度反馈至控制组件5，控制组件5接收温度反馈信号，同时结合湿度检测单元63检测到的湿度值，控制热风风机动作，自动融冰并进行下一步的清洁。

在极度寒冷的地区，建筑物外立面上的冰层厚度可能较厚，也可能不均匀地分布在限定区域的一点或几点上，在这种情况下，通过热风风机进行融冰则将会大大地影响清洁效率。为了克服这一问题，在本实施例的清洁策略组件4中还设置了表面高度调节单元43。表面高度调节单元43用于将建筑物外立面上污浊物、包括冰晶的高度调节至设定高度以下。表面高度调节单元43可以由小型的机械臂实现，小型机械臂的前端设置硬度较高的金属，以摆动的形式敲击表面高度较高之处，使得表面高度维持在设定高度之下。无需使用时，表面高度调节单元43可以通过折叠的方式容纳在主体1的内部。由于清洁机器人本身是智能动作的，所以，对应的，在检测组件6中还设置有高度检测单元65。高度检测单元65优选是红外传感器，红外传感器以具有一定倾角的方式向斜上方发射红外线，倾角的角度根据设定高度进行选取。在移动组件2的移动过程中，如果有红外线并遮挡，则说明限定区域内污浊物的高度超过设定值。控制组件5输出信号至表面高度调节单元43，使得限定区域的表面高度变小以低于设定值。再进一步驱动温度调节单元42、温度调节单元42，或者温度调节单元42和湿度调节单元41一起运行，进行进一步的清洁工作。同时，表面高度调节单元43还用于对建筑材料凝结形成的污浊物进行清理。

构成清洁策略组件4的结构单元并不限制于湿度调节单元41、温度调节单元42以及表面高度调节单元43三种。也可以根据不同建筑外立面和室外环境的不同增加不同的调节单元，如对于附近动物栖息较多的室外环境，在清洁策略组件4中还可以设置具有一定粘附力的清洁单元，一种优选的实施方式是在具有粘附力的清洁单元的前端设置具有粘附力的材料，可以清楚限定区域的小昆虫或者动物的排泄物，整体可以由构成如上述表面高度调节单元43的小型机械臂实现，具体结构不再赘述。

由于在湿度调节单元41中设置有清洁水箱和回水箱，这使得如果湿度调节单元41处于运行状态，整个清洁机器人主体1的质量是在不断变化的，由于通过湿度检测单元63的湿度参数反馈，可以通过擦拭单元将限定区域的表面摩擦系数保持在一定的工作区间，所以，这时候整个主体1的吸附强度与机器人主体1的质量也具有一定的关联性。在本实施例中，机器人主体1是通过吸附组件7吸附在限定区域的表面的。具体来说，吸附组件7由BLDC无刷电机以及在限定区域表面和主体1之间的密封区域组成。在寒冷地区工作时，温度调节单元42的运行可能会形成较多的回收水，这部分回收水贮存在回水箱中，增大了主体1的质量。为了保证整体的吸附强度，则需要调整无刷电机的工作频率，形成更大的真空度以保证吸附强度。对应的，在检测组件6中设置有压力检测单元61，通过压力检测单元61检测主体1和限定区域之间的压力值并输出至控制组件5。控制组件5根据压力检测单元61检测出的压力值调节无刷电机的工作频率。在吸附组件7中还设置有漏气检测单元，具体来说也就是一个流量传感器，漏气检测单元在吸附组件7出现漏气时发出报警，避免机器人从限定区域处分离掉落。

如图5所示，建筑立面上限定区域的划分通过传感器实现，在主体1内的四个角部设置有四个红外传感器，用以检测主体1和限定区域的边缘之间的距离并输出至控制单元，也就是检测组件6中的距离检测单元62，其原理和高度检测单元65的红外线反射的原理基本类似，不同之处仅为红外线的发送方向为一路或多路，且一路或多路红外线与主体1表面平行，通过红外线的反射得到是否到达限定区域的边缘。在主体1的边缘部位还设置有触碰开关，一旦触碰开关动作生成开关信号，则说明在移动组件2的移动过程中触碰到了障碍物，清洁机器人可以在移动组件2的带动下改变运动方向。

在本实施例中，移动组件2带动清洁组件3的运行方式是不同的。具体来说，以自上向下清洁为例，有至少两种运行方式，第一种方式为，当移动组件2带动清洁组件3清洁时，移动组件2首先带动清洁组件3从左至右横向移动，在移动至限定区域的右边缘后后退，也就是向左下的方向移动一小段距离，然后继续向右移动至限定区域边缘。然后再自右向左横向移动。第二种运动方式为，当移动组件2带动清洁组件3清洁时，移动组件2首先带动清洁组件3从上至下纵向移动，在移动至限定区域的下边缘后向斜上方移动一小段距离，然后继续向下移动至限定区域边缘，然后再自下向上移动。后退的一小段距离可以保证在限定区域的边缘处部遗留锯齿状的残留区域。横向或纵向的移动方式可以根据实际的需要在控制组件5的控制下任意转换。

在本实施例中，主体1优选设计成正方形，吸附组件7设置在主体1的中心位置，移动组件2分布在吸附组件7两侧，优选为履带结构。清洁策略组件4中的湿度调节单元41和温度调节单元42设置在主体1的最前端，控制组件5与其对应设置。

本发明所公开的清洁机器人，可以根据限定区域内污浊物或限定区域表面的实际状态智能形成与之匹配的清洁策略，并通过清洁策略组件和清洁组件的配合有针对性的进行清洁，并保证清洁能力和吸附强度之间的匹配关系。本发明所公开的清洁机器人，尤其适用于寒冷区域。

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 (7)

1.一种清洁机器人，包括：

主体；

吸附组件，用于使主体吸附在限定区域表面；

移动组件，用于使主体在限定区域内移动；

清洁组件，用于去除限定区域内的污浊物；

检测组件，用于检测所述限定区域的边界和限定区域内的污浊物并向控制组件输出检测到的检测数据；

清洁策略组件，用于根据限定区域内的污浊物或限定区域表面的实际状态和所述清洁组件配合动作；

和控制组件，用于控制所述移动组件和清洁策略组件；

其中，所述检测组件包括温度检测单元，所述温度检测单元用于检测所述限定区域的表面温度并输出；所述清洁策略组件包括温度调节单元，所述温度调节单元用于调节限定区域表面温度；所述温度调节单元具有朝向所述限定区域设置的送风口，所述送风口向所述限定区域送风，送风温度高于所述限定区域的表面温度。

2.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，

所述清洁策略组件包括：湿度调节单元，用于调节限定区域表面湿度。

3.根据权利要求2所述的清洁机器人，其特征在于，

所述湿度调节单元包括设置在所述主体最前端的喷雾结构。

4.根据权利要求3所述的清洁机器人，其特征在于，

所述湿度调节单元还包括设置在所述喷雾结构后侧的擦拭结构。

5.根据权利要求4所述的清洁机器人，其特征在于，

所述湿度调节单元还包括设置在所述擦拭结构后侧的回收结构，所述擦拭结构和回收结构连通。

6.根据权利要求5所述的清洁机器人，其特征在于，

所述清洁策略组件还包括：表面高度调节单元，用于调节限定区域的表面高度。

7.根据权利要求6所述的清洁机器人，其特征在于，所述检测组件包括：

压力检测单元，用于检测所述主体和限定区域之间的压力值并输出；

距离检测单元，用于检测所述主体和限定区域边缘之间的距离并输出；

湿度检测单元，用于检测所述限定区域的表面湿度并输出；

高度检测单元，用于检测所述限定区域的表面高度并输出。