CN106175568A - 一种玻璃清洗机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玻璃清洗机器人及其控制方法，其装置包括固定在支架上的吸附装置和行走装置，所述的吸附装置由吸盘、抽气泵、抽气管组成，所述的吸盘为软性橡胶吸盘，抽气泵通过抽气管与吸盘连接，抽气管的主管道上连接有单向阀，支管道上连接有放气阀；所述的行走装置包括由若干履带节组成的履带，每节履带节由外层的织物层、中层的软性材料层和内层的硬质材料层组成。本发明的有益效果是可以提升玻璃清洗机器人在湿滑玻璃表面的稳定性和机动性，防止意外掉落，降低能耗的同时保证断电时的长时间无动力吸附能力。

Description

一种玻璃清洗机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及小家电制造技术领域，具体是一种玻璃清洗机器人。

背景技术

目前市面上的擦玻璃机器人小巧灵活，代替人工清洁玻璃，安全省力，越来越得到广泛的应用。但这些擦玻璃机器人擦玻璃的方式均为清洁布干擦或半湿状态擦拭，玻璃很难清洁干净，而且需要频繁更换清洁布否则会造成越擦越脏的现象，需要准备多块清洁布，还有就是边角不易擦净。由于其需要频繁更换清洁布，所以不能应用于高层幕墙玻璃的清洁。为了完成机器人吸附于玻璃同时又能按设计路径行走，目前的产品的吸盘与玻璃接触面为硬质光滑塑料，行走履带与玻璃接触面为软性橡胶。这种设计可以在干燥玻璃表面顺利工作，而为了有效清洁玻璃，清洁布上喷较多液体或采用液体清洗玻璃，则湿滑玻璃表面会造成机器人行走履带装置的橡胶与玻璃打滑，而无法正常工作。另外，机器人工作时偶尔会遇到突然断电的情况，尽管有备用电池，但目前产品只能维持十几分钟较短的时间，存在掉落的危险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，解决湿滑玻璃表面机器人行走装置打滑与玻璃表面贴合不严的问题。

为达到上述发明目的，提供一种玻璃清洗机器人，包括固定在支架上的吸附装置和行走装置，所述的吸附装置由吸盘、抽气泵、抽气管组成，所述的吸盘为软性橡胶吸盘，抽气泵通过抽气管与吸盘连接，抽气管的主管道上连接有单向阀，支管道上连接有放气阀；所述的行走装置包括由若干履带节组成的履带，每节履带节由外层的织物层、中层的软性材料层和内层的硬质材料层组成。

由于软性橡胶吸盘与湿滑玻璃良好的气密性，加之单向阀的作用，抽气泵不需要连续工作，当主机突然断电的情况下，可以使主机贴合于玻璃表面很长时间，足以使其异常情况被发现，从而避免跌落的危险。所述履带的履带节由外层、中层、内层组成，其中与玻璃表面接触的外层是织物材料，用以提供附着力，内层是硬质弹性材料，用以保证履带节变形幅度；所述的各层之间紧密粘结传递驱动力。其中所述的织物层由棉织物、麻织物或棉麻混合织物制成来增加摩擦力；硬质弹性材料可采用TPE、TPR等传递作用力。中间层为软质弹性材料，达到缓冲作用。软质弹性材料可采用硅胶、软性橡胶等密封性和弹性较好的弹性材料。

优选的，所述的吸附装置还包括连接盘和伸缩杆式高度传感器，吸盘连接在连接盘底部，伸缩杆式高度传感器也固定在连接盘底部，伸缩杆与连接盘垂直并与玻璃表面接触。

优选的，还包括控制单元，伸缩杆式高度传感器的检测信号发送至控制单元，控制单元发送信号至抽气泵，抽气泵工作。伸缩杆式高度传感器的伸缩杆回缩到一定长度后，信号切断，抽气泵停止工作。

优选的，所述的行走装置还包括减速电机、驱动轮、支撑轮和支架，所述的支架与连接盘连接，吸盘吸附后，履带通过支架传递的压力与玻璃贴紧；所述的减速电机通过驱动轮驱动履带旋转。

优选的，相邻履带节的硬质塑料层连接形成环形履带。

优选的，所述的织物层由棉织物、麻织物或棉麻混合织物制成，所述的内层采用硬质塑料材质,中间层采用软性橡胶。

优选的，所述的吸盘由弹性材料的吸盘垫和吸盘底座密封连接。

优选的，所述的吸盘为多个。

一种玻璃清洗机器人的控制方法，控制方法包含以下步骤：

S1、控制单元控制抽气泵启动，对吸盘进行抽真空作业；

S2、控制单元通过高度检测传感器的信号判断吸盘与玻璃表面的贴合程度；当吸盘完全吸附于湿滑玻璃表面时，控制单元控制抽气泵停止工作；

S3、启动电机，驱动履带进行行走动作；

S4、伸缩杆式高度检测传感器检测并发送玻璃清洗机器人支架与玻璃的距离检测信息到控制单元；

S5、控制单元比较距离检测信息和距离阈值，当距离检测信息小于等于距离阈值，继续行走；否则，控制单元控制电机停止运作并返回S1。

本发明的玻璃清洗机器人的吸附和行走装置，采用软性橡胶作为吸盘，采用复合材料制成的履带行走装置，与玻璃表面在湿滑状态下产生足够的吸附力和驱动力，可以使机器人吸附于湿滑的玻璃表面按程序完成行走动作。利用软性橡胶与湿滑玻璃良好的气密性，配合气阀的设计，可以在原来较小容量电池的情况下，机器人突然断电时，保证10小时以上的吸附状态时间，具有充足的被发现异常的时间，防止掉落危险的发生。另外，由于软性橡胶与湿滑玻璃良好的气密性，从而可以采用较小功率的抽气泵，能够有效地降低机器人工作时产生的噪音。

本发明的有益效果是能够使得玻璃清洗机器人在湿滑玻璃上进行正常作业，并且提升了工作效率，降低了安全风险。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的侧面结构示意图；

其中：

1-吸盘 2-抽气泵 3-抽气管

4-连接盘 5-单向阀 6-放气阀

7-高度检测传感器 8-履带 9-电机

10-驱动轮 11-支撑轮 12-支架

13-履带节 14-内层 15-中间层

16-外层

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。

根据图1所示的一种玻璃清洗机器人，包括控制单元、吸附装置和行走装置，所述控制单元分别与吸附装置和行走装置数据连接。吸附装置包括吸盘1、抽气泵2、抽气管3、连接盘4、单向阀5、放气阀6和高度检测传感器7。其中连接盘4是整体框架的重要部分，连接盘4的底部连接吸盘1，吸盘1用于吸附玻璃表面。连接盘4的上部固定抽气泵2，抽气泵2为气液两用抽气泵。抽气泵2通过抽气管3连接吸盘1，抽气管3有主管道和分支管道，主管道上连接有单向阀5，气体只能从吸盘1向抽气泵3单向移动。分支管道上设有放气阀6，用于外界气体进入吸盘1，因此可知，单向阀5是在靠近抽气泵2的主管道上，这样才能不影响放气阀的放气。由于吸盘主要通过吸盘垫与吸盘底座密封连接，吸盘垫需采用密封性较好的材质；且为了使得吸盘单元和玻璃表面贴合，吸盘垫也需具有较好的弹性。因而，吸盘垫可以采用硅胶、橡胶等密封性或者其他弹性较好的弹性材料。高度检测传感器7包括壳体和可伸缩的检测杆，壳体底部与连接盘4底面安装，可伸缩的检测杆与连接盘4垂直布置，其目的是检测连接盘4到玻璃的垂直高度。软性橡胶吸盘1贴合于湿滑玻璃表面，橡胶盘未紧密贴合于玻璃表面时，高度传感器7检测杆伸出到一定长度，发出信号。机器人主机控制器接到传感器信号后，驱动气液两用抽气泵2开始工作，当软性橡胶吸盘与湿滑玻璃表面紧密贴合时，高度传感器7检测杆回缩到一定长度，信号断掉，机器人主机控制器停止抽气泵工作，如此循环往复工作，使机器人始终贴合于玻璃表面。由于软性橡胶吸盘与湿滑玻璃良好的气密性，加之单向阀的作用，抽气泵不需要连续工作，当主机突然断电的情况下，可以使主机贴合于玻璃表面很长时间，足以使其异常情况被发现，从而避免跌落的危险。当机器人工作结束后，按动气路上的放气阀，使软性橡胶吸盘内进入空气，方便取下机器人。

行走装置由减速电机9、驱动轮10、支撑轮11、支架12和履带8组成。支架12与吸附装置的连接盘14连接，当软性橡胶吸盘1与玻璃表面紧密贴合时，履带8通过支架传递过来的压力，紧密贴合于玻璃表面。履带由若干履带节13组成，每个履带节由硬质塑料的内层14、软性橡胶的中间层15和棉麻织物的外层16组成。最外层与玻璃表面接触的是棉麻织物，中间起缓冲作用的是软性橡胶，最内层是硬质塑料，三部分紧密粘结可以传递驱动力。履带节13的硬质塑料部分相互连接使履带节呈环状排列形成履带，减速电机通过驱动轮驱动履带旋转，由于履带节外层的棉麻织物与湿滑玻璃具有良好的附着力，可以保证机器人可靠地附着于玻璃表面，并且按照主机控制器指令进行行走动作。

根据图2所示，所述履带8的履带节13由棉织物、织物或者棉麻混合织物外层16、软性橡胶中间层15、硬质塑料内层14组成；所述的各层之间紧密粘结传递驱动力。

该玻璃清洗机器人的吸附和行走控制具体步骤如下：

S1、控制单元控制抽气泵2启动，对吸盘1进行抽真空作业；

S2、控制单元通过高度检测传感器7的信号判断吸盘1与玻璃表面的贴合程度；当吸盘1完全吸附于湿滑玻璃表面时，控制单元控制抽气泵2停止工作；

S3、启动电机9，驱动履带8进行行走动作；

S4、高度检测传感器7检测并发送玻璃清洗机器人支架与玻璃的距离检测信息到控制单元；

S5、控制单元比较距离检测信息和距离阈值，当距离检测信息小于等于距离阈值，继续行走；否则，控制单元控制电机9停止运作并返回S1。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种玻璃清洗机器人，包括固定在支架上的吸附装置和行走装置，其特征在于，所述的吸附装置由吸盘、抽气泵、抽气管组成，所述的吸盘为软性橡胶吸盘，抽气泵通过抽气管与吸盘连接，抽气管的主管道上连接有单向阀，支管道上连接有放气阀；所述的行走装置包括由若干履带节组成的履带，每节履带节由外层的织物层、中层的软性材料层和内层的硬质材料层组成。

2.根据权利要求1所述的玻璃清洗机器人，其特征在于，所述的吸附装置还包括连接盘和伸缩杆式高度传感器，吸盘连接在连接盘底部，伸缩杆式高度传感器也固定在连接盘底部，伸缩杆与连接盘垂直并与玻璃表面接触。

3.根据权利要求2所述的玻璃清洗机器人，其特征在于，还包括控制单元，伸缩杆式高度传感器的检测信号发送至控制单元，控制单元发送信号至抽气泵，抽气泵工作。伸缩杆式高度传感器的伸缩杆回缩到一定长度后，信号切断，抽气泵停止工作。

4.根据权利要求2所述的玻璃清洗机器人，其特征在于，所述的行走装置还包括减速电机、驱动轮、支撑轮和支架，所述的支架与连接盘连接，吸盘吸附后，履带通过支架传递的压力与玻璃贴紧；所述的减速电机通过驱动轮驱动履带旋转。

5.根据权利要求1所述的玻璃清洗机器人，其特征在于，相邻履带节的硬质塑料层连接形成环形履带。

6.根据权利要求1所述的玻璃清洗机器人，其特征在于，所述的织物层由棉织物、麻织物或棉麻混合织物制成，所述的内层采用硬质塑料材质，中间层采用软性橡胶。

7.根据权利要求1所述的玻璃清洗机器人，其特征在于，所述的吸盘由弹性材料的吸盘垫和吸盘底座密封连接。

8.根据权利要求1所述的玻璃清洗机器人，其特征在于，所述的吸盘为多个。

9.一种玻璃清洗机器人的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一所述的玻璃清洗机器人，控制方法包含以下步骤：

S1、控制单元控制抽气泵启动，对吸盘进行抽真空作业；

S2、控制单元通过高度检测传感器的信号判断吸盘与玻璃表面的贴合程度；当吸盘完全吸附于湿滑玻璃表面时，控制单元控制抽气泵停止工作；

S3、启动电机，驱动履带进行行走动作；

S4、伸缩杆式高度检测传感器检测并发送玻璃清洗机器人支架与玻璃的距离检测信息到控制单元；

S5、控制单元比较距离检测信息和距离阈值，当距离检测信息小于等于距离阈值，继续行走；否则，控制单元控制电机停止运作并返回S1。