CN106166051B - 一种智能直线行走机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能直线行走机器人，包括机架和设置于其上的控制器、清洗机构、行走机构和平衡机构；控制器用以控制所述清洗机构、行走机构和平衡机构；平衡机构包括平衡检测器、平衡导轨和配重块，平衡检测器和平衡导轨固定在机架上，配重块可滑动地设置在平衡导轨上。本发明在机器人行走过程中通过平衡机构进行调节，使其保持直线行走，调节结构简单。

Description

一种智能直线行走机器人
技术领域
本发明涉及智能机器人技术领域，特别涉及一种智能直线行走机器人。
背景技术
随着城市的现代化发展，城市中出现了众多高层建筑。基于采光和美观的考虑，很多高层建筑都采用玻璃幕墙，因此也带来了玻璃幕墙的清洗问题。传统清理方式是由清洁人员高空作业，这种作业方式危险性大，清洁人员从高空跌落、死亡的事故时有发生。为了解决玻璃幕墙清理的问题，开始出现玻璃幕墙清洗机器人替代人工作业。
机器人在作业时，需沿玻璃幕墙上下行走移动。由于控制误差、玻璃幕墙上的胶缝或高度差、玻璃幕墙外风速等各种原因，现有机器人在行走时方向易产生偏移，导致部分玻璃幕墙清洗不到，不易进行调整控制。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种智能直线行走机器人，其在行走过程中可自行进行调整，保证直线行走，且调节结构简单。
为了解决上述技术问题，本发明的智能直线行走机器人，包括机架和设置于其上的控制器、清洗机构、行走机构和平衡机构；所述控制器用以控制所述清洗机构、行走机构和平衡机构；所述平衡机构包括平衡检测器、平衡导轨和配重块，所述平衡检测器和所述平衡导轨固定在所述机架上，所述配重块可滑动地设置在所述平衡导轨上。
为进一步完善技术方案，本发明还包括以下技术特征：
作为进一步改进，所述配重块数量为2个。
作为进一步改进，所述2个配重块分别为第一配重块和第二配重块，所述第一配重块的重量为所述第二配重块的2倍。
作为进一步改进，所述平衡导轨为“L”型，其竖直部与所述机架固定连接，其横向部设有条形槽，所述配重块底面设置有与所述条形槽配合的凸起；所述平衡导轨的中轴线与所述机架的中轴线共线。
作为进一步改进，所述平衡检测器为三轴加速度传感器，其固定在所述机架上，用以检测X、Y、Z轴上的重力分量。
作为进一步改进，所述平衡检测器可为水平仪和加速度传感器的组合，其固定在所述机架上并使水平仪垂直于重力方向，用以检测机器人行走时所述机架是否保持水平。
作为进一步改进，所述平衡检测器可为激光位移传感器和加速度传感器的组合，其固定在所述机架上并平行于所述机架的中轴线，用以检测机器人行走路径是够保持竖直方向。
作为进一步改进，所述行走机构包括两组第一吸盘组件和两组第二吸盘组件；所述两组第一吸盘组件分别固定于所述机架的上下两端；所述两组第二吸盘组件分别固定于连接板的左右两端，所述连接板固定连接在滑块上，所述滑块可沿所述机架上的纵向导柱上下移动。
作为进一步改进，所述清洗机构为两组，其设置于所述机架的上下两端；所述清洗机构包括依次连接的清洗驱动装置、推板、刮板安装支架和刮板，所述推板与所述刮板安装支架之间设置有缓冲弹簧。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在机架上设置平衡检测器，当检测到机器人行走方向偏移时，控制器控制配重块在平衡导轨上滑动，从而调整机架整体的方向，实现调整行走方向的目的；使用配重块进行调节，结构简单，工作稳定；配重块设置为一大一小，使得在调整过程中更加灵活。
附图说明
图1为本发明智能直线行走机器人的结构示意图。
图2为本发明智能直线行走机器人的另一角度结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合附图和实施例作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，并非对本发明的限制。
请参阅图1至图2所示，本发明智能直线行走机器人，包括机架10和设置于其上的控制器20、清洗机构、行走机构和平衡机构；控制器20用以控制清洗机构、行走机构和平衡机构。机架10为“Ⅱ”字型，其上下横向支架用以安装清洗机构30，两纵向支架之间固定有安装板13，控制器20设置在安装板13上，机架10中部还设置有纵向导柱14。
平衡机构包括平衡检测器63、平衡导轨61和配重块，平衡检测器63固定在安装板13上，平衡导轨61固定在机架10上，平衡导轨61的中轴线与机架10的中轴线共线。平衡导轨61设置为“L”型，其竖直部611通过螺栓固定在机架10上，水平部612上开设有条形槽。配重块的数量设置为2个，分别为第一配重块621和第二配重块622，为了使调整更为灵活，第一配重块621的重量为第二配重块622的2倍。配重块的质量范围为0.1kg-5kg，较佳的方案中，第一配重块621的质量为2kg，第二配重块的质量为1kg。配重块的底部设置有与条形槽相配合的凸起，凸起嵌于条形槽内，配重块在平衡导轨61上滑动。
在第一实施例中，平衡检测器63为三轴加速度传感器，用以检测X、Y、Z轴上的重力分量。当机器人初始放置至玻璃幕墙上时，配重块置于平衡导轨61的中间位置，三轴加速度传感器即时进行检测。根据X-Y平面上的重力分量，调整机器人的放置方向，使其行走方向为竖直。Z轴上的倾斜通常是由于玻璃幕墙的垂直度或者玻璃之间的高度差形成的，通过控制调整行走机构在垂直玻璃幕墙上的移动进行调整。机器人行走过程中，三轴加速度传感器始终进行检测，当机器人行走偏移竖直方向时，重力加速度偏离Y轴。X轴上的重力分量为正，机架10整体向左偏转，控制器20控制配重块向左移动相应位置，使机架10重心左移，进而调整机架10的整体方向，实现调整行走方向的目的；X轴上的重力分量为负，机架10整体向右偏转，控制器20控制配重块向右移动相应位置，使机架10重心右移，进而调整机架10的整体方向，实现调整行走方向的目的。
在第二实施例中，平衡检测器63为水平仪和加速度传感器的组合。当机器人初始放置至玻璃幕墙上时，根据加速度传感器的检测结果，调整机器人的放置方向，使其行走方向为竖直；之后调整水平仪在机架10上的放置位置，使其与垂直于重力方向。当机器人行走偏移竖直方向时，机架10整体偏转，此时水平仪检测非水平状态信号，控制器20控制第一配重块621和第二配重块622相应滑动，进而调整机架10的整体方向，实现调整行走方向的目的。
在第三实施例中，平衡检测器63为激光位移传感器和加速度传感器的组合。当机器人初始放置至玻璃幕墙上时，根据加速度传感器的检测结果，调整机器人的放置方向，使其行走方向为竖直；之后调整激光位移传感器在机架10上的放置位置，使其平行于重力方向。当机器人行走偏移竖直方向时，机架10整体偏转，激光位移方向随之偏转，重力方向保持竖直方向，激光位移方向与重力方向错开，此时控制器20控制第一配重块621和第二配重块622相应滑动，进而调整机架10的整体方向，实现调整行走方向的目的。
行走机构包括两组第一吸盘组件43和两组第二吸盘组件55。第一吸盘组件43分别设置在机架10的上下两端，第一驱动装置41和第一导轨42固定在机架10上，第一吸盘组件43与第一驱动装置41的输出端连接，并可沿第一导轨42垂直于幕墙方向移动。滑块51套设在机架的纵向导柱14上，第三驱动装置用以驱动滑块51在纵向导柱14上的相对移动。连接板52与滑块51固定连接，第二驱动装置53、第二导轨54、第二吸盘组件55对应设置为两组，分别设置在连接板52的左右两端，第二驱动装置53和第二导轨54固定在连接板52上，第二吸盘组件55与第二驱动装置53的输出端连接，并可沿第二导轨54垂直于幕墙方向移动。
每个第一吸盘组件43和第二吸盘组件55均包括4个吸盘70，吸盘70呈梯形分布，这样的分布可以有效地减少多个吸盘同时落在玻璃幕墙胶缝上的情况，机器人在玻璃幕墙上的吸附能力好。每个吸盘之间的水平间距应该大于胶缝的宽度，一般设置在2cm以上。第一吸盘组件43和第二吸盘组件55均与真空发生器连接，每个吸盘单独设置有安全阀，当个别吸盘落在胶缝上使不影响其他吸盘。还可增设吸盘真空度检测器，检测到极端条件下每个吸盘组件中有3个以上的吸盘真空度不满足时，机器人重新调整吸盘组的落点，保证机器人能安全吸附在玻璃幕墙上。由于不同玻璃之间难以避免存在高度差，每个吸盘组件单独控制，可以根据吸盘落点位置上的玻璃高度进行微调，使得每个吸盘组件都能与玻璃幕墙很好地贴合压紧，从而为机器人在高空幕墙上的行走提供保障。
清洗机构30包括依次连接的第四驱动装置31、推板32、刮板安装支架33和刮板34。机架10的横向支架上设置有横向导轨，第四驱动装置安装座与侧支架111连接，调整侧支架111带动第四驱动装置安装座在横向导轨上移动，可根据实际使用的刮板的长度调整第四驱动装置安装座的位置，保证刮板稳定可靠地工作。第四驱动装置31固定在第四驱动装置安装座上，推板31与刮板安装支架33之间设置有缓冲弹簧，刮板34安装在所述刮板安装支架33上。由于玻璃幕墙不同玻璃不可能绝对位于同一竖直平面上，当第四驱动装置31驱动刮板34压紧幕墙，缓冲弹簧压缩，可适应一定的误差范围，使得刮板更好地贴合在幕墙上。
本发明智能直线行走机器人的工作过程为：第二吸盘组件55吸附在幕墙上，第一吸盘组件43脱离幕墙，控制器20控制第三驱动装置，驱动纵向导柱14与滑块51之间滑动，带动机架10整体下移；同时，清洗机构对玻璃幕墙进行清洗；机架10下移到相应位置，第一吸盘组件43吸附到幕墙上，第二吸盘组件55脱离幕墙，滑块51在纵向导柱14上向下滑动至相应位置后，再次吸附在幕墙上。当机器人行走方向偏移时，平衡检测器63检测到信号后，控制器20控制第一配重块621和第二配重块622在平衡导轨61上滑动，进而调整机架10的整体方向，实现调整行走方向的目的。
以上所述仅为发明的实施例，其并非用以限定本发明的专利保护范围。任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神与范围内，所作的更动及润饰的等效替换，仍为本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种智能直线行走机器人，其特征在于：包括机架和设置于其上的控制器、清洗机构、行走机构和平衡机构；所述控制器用以控制所述清洗机构、行走机构和平衡机构；所述平衡机构包括平衡检测器、平衡导轨和配重块，所述平衡检测器和所述平衡导轨固定在所述机架上，所述配重块可滑动地设置在所述平衡导轨上；所述行走机构包括两组第一吸盘组件和两组第二吸盘组件；所述两组第一吸盘组件分别固定于所述机架的上下两端；所述两组第二吸盘组件分别固定于连接板的左右两端，所述连接板固定连接在滑块上，所述滑块可沿所述机架上的纵向导柱上下移动。
2.根据权利要求1所述的智能直线行走机器人，其特征在于：所述配重块数量为2个。
3.根据权利要求2所述的智能直线行走机器人，其特征在于：所述2个配重块分别为第一配重块和第二配重块，所述第一配重块的重量为所述第二配重块的2倍。
4.根据权利要求1所述的智能直线行走机器人，其特征在于：所述平衡导轨为“L”型，其竖直部与所述机架固定连接，其横向部设有条形槽，所述配重块底面设置有与所述条形槽配合的凸起；所述平衡导轨的中轴线与所述机架的中轴线共线。
5.根据权利要求1所述的智能直线行走机器人，其特征在于：所述平衡检测器为三轴加速度传感器，其固定在所述机架上，用以检测X、Y、Z轴上的重力分量。
6.根据权利要求1所述的智能直线行走机器人，其特征在于：所述平衡检测器可为水平仪和加速度传感器的组合，其固定在所述机架上并使水平仪垂直于重力方向，用以检测机器人行走时所述机架是否保持水平。
7.根据权利要求1所述的智能直线行走机器人，其特征在于：所述平衡检测器可为激光位移传感器和加速度传感器的组合，其固定在所述机架上并平行于所述机架的中轴线，用以检测机器人行走路径是够保持竖直方向。
8.根据权利要求1-7中任一所述的智能直线行走机器人，其特征在于：所述清洗机构为两组，其设置于所述机架的上下两端；所述清洗机构包括依次连接的清洗驱动装置、推板、刮板安装支架和刮板，所述推板与所述刮板安装支架之间设置有缓冲弹簧。
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