CN106419720A - 一种智能擦玻璃机器人直角区域移动控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能擦玻璃机器人直角区域移动控制系统。所述擦玻璃机器人包括传感单元，控制单元，驱动单元，行走单元；传感单元包括第一传感器子单元和第二传感器子单元。所述控制单元分别与传感单元和驱动单元连接；所述擦玻璃机器人的传感单元可以获取自身行走状态和外部行走位置的信息，从而传达给控制单元，控制单元通过和控制装置中预设参数进行比较来控制驱动单元和行走单元，使得擦玻璃机器人完成直线行走，贴边行走，直角区域拐弯等多个状态。本发明结构简单，通过合理的设置传感器的位置并结合与之相匹配的行走路线，使得机器人能够不留死角，快速，高效的完成对窗户的擦拭工作。

Description

一种智能擦玻璃机器人直角区域移动控制

技术领域

本发明涉及一种智能机器人技术领域，更具体的涉及一种智能擦玻璃机器人直角区域移动控制。

背景技术

随着机器人技术应用领域不断扩大和高度发展，智能擦玻璃机器人已经有了一定的市场，但是现有擦玻璃机器人对窗户直角区域擦拭效果仍有令人不满意的地方。例如：如图1所示，现有某一品牌的擦玻璃机器人结构简图，其传感器只分布在机器人的一端；如图2为器直角区域行走路线，显然其直角区域行走路线过于复杂，在擦拭过程中会在已经擦干净的地方留下擦玻璃机器人的转弯痕迹。另外传感器采用这种布局方式会造成机器人在行走过程中出现大量转弯，过于频繁的转弯使得擦玻璃机器人的清洁效果和效率明显下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足提供一种智能擦玻璃机器人直角区域移动控制，通过合理的布局传感器位置以及合理的规划路径，来减少机器人转弯，使得擦玻璃机器人能够不留死角，快速，高效的完成对窗户的擦拭工作。

为达此目的本发明采用以下技术方案：

一种智能擦玻璃机器人包括传感单元，控制单元，驱动单元，行走单元；传感单元包括第一传感器子单元和第二传感器子单元。所述控制单元分别与传感单元和驱动单元连接；所述擦玻璃机器人的传感单元可以获取自身行走状态和外部行走位置的信息，从而传达给控制单元，控制单元通过对和控制装置预设参数进行比较来控制驱动单元和行走单元，使得擦玻璃机器人完成直线行走，贴边行走，直角区域拐弯等多个状态；

进一步，所述第一传感器子单元和第二传感器子单元分别有两个端部传感器和两个侧面传感器，其中侧面传感器在擦玻璃机器人左侧和右侧各一个；

进一步，所述的传感器包括接触式传感器和非接触式传感器；所述接触式传感器为微动开关、行程开关、压力传感器；所述非接触传感器为红外传感器、超声传感器；

进一步，：所述擦窗的路线图，采用最佳仿人工的清洁路线，先“之”字，再沿边，高效覆盖窗户边角，从而提高了一次工作的清洁效率。

进一步，所述控制单元设有角度传感器，通过角度传感器信号来辨别机器人的行走位姿，从而对擦玻璃机器人的位姿进行实时监测和调整；

进一步，所述擦玻璃机器人两个端部均设有碰撞板，碰撞板轮廓边缘要突出机器人外壳轮廓边缘；所述擦玻璃机器人四个直角底部分别设有相同的导向轮，导向轮的轮廓边缘要突出在碰撞板轮廓边缘外侧；

本发明的有益效果为：

本发明提供的智能擦玻璃机器人直角区域移动控制，在擦玻璃机器人两个端部均设有传感器，通过优化拐弯方式以及合理的规划行走路径，从而有效的减少擦玻璃机器人行走过程的转弯次数，使得擦玻璃机器人能够不留死角，快速，高效的完成对窗户的擦拭工作。

附图说明

图1本发明擦玻璃机器人移动控制系统流程示意图；

图2是本发明擦玻璃机器人整体结构示意图；

图3-1是现有擦玻璃机器人传感器布局示意图；

图3-2是现有擦玻璃机器人直角区域行走轨迹示意图；

图3-3是现有擦玻璃机器人水平行走遇到窗边时行走轨迹示意图；

图4是本发明所述擦玻璃机器人直角区域行走轨迹示意图；

图4-1到4-5为图4所示行走轨迹中擦玻璃机器人分解动作示意图；

图5是本发明所述擦玻璃机器人水平行走遇到窗边时行走轨迹示意图；

图6是本发明所述擦玻璃机器贴边示意图；

图7是本发明所述擦玻璃机器人的路径规划图；

图中：1、擦玻璃机器人；5、传感单元；6、控制单元；7、驱动单元；8、行走单元；11、前碰撞板；12、后碰撞板；13、角度传感器；14、控制按钮；21、导向轮；31、第一传感器子单元；41、第二传感器子单元；100、竖直窗边；200、水平窗边；300、窗户；311、前端部传感器；312、前侧部传感器；411、后端部传感器；412、后侧部传感器。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实际方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1、2、3、4、5、6、7所示，一种智能擦玻璃机器人的直角区域移动控制系统，其特征在于：所述擦玻璃机器人包括传感单元（5），控制单元（6），驱动单元（7），行走单元（8）；传感单元包括第一传感器子单元（31）和第二传感器子单元（41）；所述控制单元（6）分别与传感单元（5）和驱动单元（7）连接；

所述第一传感器子单元（31）和第二传感器子单元（41）分别有两个端部传感器和两个侧面传感器组成，其中侧面传感器在擦玻璃机器人（1）左侧和右侧各一个；

所述控制单元设有角度传感器，通过角度传感器信号来辨别擦玻璃机器人的行走位姿，从而对擦玻璃机器人的位姿进行实时监测和调整；

所述擦玻璃机器人（1）两个端部均设有碰撞板，碰撞板轮廓边缘要突出机器人外壳轮廓边缘；所述擦玻璃机器人四个直角底部分别设有相同的导向轮（21），导向轮的轮廓边缘要突出在碰撞板轮廓边缘外侧。

结合图1和图2，本发明智能擦玻璃机器人包括传感单元5，控制单元6，驱动单元7，行走单元8；传感单元5包括第一传感器子单元31和第二传感器子单元32。所述控制单元6分别与传感单元5和驱动单元7连接；所述擦玻璃机器人1的传感单元5可以获取自身行走状态和外部行走位置的信息，从而传达给控制单元6，控制单元6通过对控制装置预设参数进行比较来控制驱动单元7和行走单元8，使得擦玻璃机器人1完成直线行走，贴边行走，直角区域拐弯等多个状态；所述第一传感器子单元31和第二传感器子单元41分别有两个端部传感器和两个侧面传感器，其中侧面传感器在擦玻璃机器人左侧和右侧各一个。

图3-1到3-3为现有的擦玻璃机器人工作状态和路径规划图，很显然整个行走过程中存在大量的转弯以及复杂的行走路径。

本发明智能擦玻璃机器人，所述第一传感器子单元31和第二传感器子单元41的端部传感器采用非接触式传感器，侧部传感器采用接触式传感器；其中接触式传感器可选用微动开关、行程开关、压力传感器，非接触传感器可选用红外传感器、超声传感器；所述的角度传感器13采用陀螺仪；需要特别指出的是，第一传感器子单元和第二传感器子单元也可以都采用接触式是传感器或者采用非接触式传感器；

如图4所示是本发明所述擦玻璃机器人直角区域行走轨迹示意图；图4-1至4-5为图4所示行走轨迹中的擦玻璃机器人分解动作示意图；

具体说明直角区域行走过程，在这里以第一传感器子单元31在前部行走为例，当第二传感器子单元41在前部行走的时候是一样的：

步骤1：如图4-1所示，擦玻璃机器人沿着第一直角边100的方向行走，并逐渐接近第二直角边200；这时有前侧部传感器312和后侧部传感器412检测擦玻璃机器人是否贴边行走；

步骤2：如图4-2所示，擦玻璃机器人1判断是否收到两个前端部传感器311发来的信号，如果分别收到信号且符合预设值的要求，则擦玻璃机器人1已到达离第二直角边200的距离D(1.3L<D<1.8L,L为擦玻璃机器人的长度)，这个擦玻璃机器人1进行转弯；如果收到信号不符合预设值的要求，则擦玻璃机器人1继续行走直到符合预设值的要求；

步骤3：如图4-3所示，擦玻璃机器人判断是否收到前侧部传感器312和后侧部传感器412发来的信号，如果分别收到信号且符合预设值的要求，则擦玻璃机器人1侧面已贴到第二直角边200行走；

步骤4：如图4-4所示，擦玻璃机器人1贴到第二直角边200行走以后，调整姿态，控制驱动单元6使擦玻璃机器人1反方向贴边行走，即朝着靠近第一直角边100的方向行走；

步骤5：如图4-5所示，擦玻璃机器人1判断是否收到后端部传感器411发来的信号，如果分别收到信号且符合预设值要求，则擦玻璃机器人1到达第一直角边100，这时擦玻璃机器人向着远离第一直角边100的方向行走。

需要特别指出，在上述转弯过程中，当擦玻璃机器人1碰到窗边的时候，有导向轮21和窗边接触，这样即减少了擦玻璃机器人和窗边的摩擦，又能使擦玻璃机器人平稳的转弯。

如图5所示是本发明所述擦玻璃机器人水平行走遇到窗边时行走轨迹示意图；结合图5具体说明此过程：

步骤1：擦玻璃机器1人水平向右行进（这里规定擦玻璃了机器人靠近窗边100时为向右行进，远离窗边100时为向左行进）。

步骤2：擦玻璃机器人判断是否收到两个前端传感器311的发来信号，如果收到信号且符合预设值要求，则擦擦玻璃机器人1达到窗户边框100，这时候擦玻璃机器人1向左并且向下一定角度a行走（a为擦玻璃机器人到达边框100前后两次行走轨迹角度，a的范围为30°<a<60°）；如果收到信号不符合预设值要求则擦玻璃机器人1继续向右行走直到符合预设值要求；

步骤3：擦玻璃机器人1沿着角度a行走一段距离S（L<S<2L, L为擦玻璃机器人的长度）后，再调整擦玻璃机器人1行走状态为水平行走；当到达另一侧窗边的时候，继续重复同样的过程，从而再擦玻璃机器人1到达窗边时不需要转弯，只是旋转一定的角度就可以，这样做的优点是简化了路径，提高了擦 拭效率。

如图7所示为本发明擦窗的路线图，采用最佳仿人工的清洁路线，先“之”字，再沿边，高效覆盖窗户边角，从而提高了一次工作的清洁效率。

在上述过程中，所述的角度传感器13实时检测擦玻璃机器人1的位置和行走姿态，并反馈给控制单元6，控制单元通过对擦玻璃机器人1当前状态和控制装置预设参数进行比较来控制驱动单元7和行走单元8，使得擦玻璃机器人1更好的完成行走动作。

综上所述，本发明智能擦玻璃机器人直角区域移动控制系统，简化了行走路径，减少了擦玻璃机器人的转弯次数，也减小了擦玻璃机器人在转弯时候的行走范围，避免应转弯对以擦拭部分留下行走痕迹；从而本发明结构简，通过合理的设置传感器的位置并结合与之相匹配的行走路线，使得机器人能够不留死角，快速，高效的完成对窗户的擦拭工作。

Claims (4)

1.一种智能擦玻璃机器人的直角区域移动控制系统，其特征在于：所述擦玻璃机器人包括传感单元（5），控制单元（6），驱动单元（7），行走单元（8）；传感单元包括第一传感器子单元（31）和第二传感器子单元（41）；所述控制单元（6）分别与传感单元（5）和驱动单元（7）连接；

所述第一传感器子单元（31）和第二传感器子单元（41）分别有两个端部传感器和两个侧面传感器组成，其中侧面传感器在擦玻璃机器人（1）左侧和右侧各一个；

所述控制单元设有角度传感器，通过角度传感器信号来辨别擦玻璃机器人的行走位姿，从而对擦玻璃机器人的位姿进行实时监测和调整；

所述擦玻璃机器人（1）两个端部均设有碰撞板，碰撞板轮廓边缘要突出机器人外壳轮廓边缘；所述擦玻璃机器人四个直角底部分别设有相同的导向轮（21），导向轮的轮廓边缘要突出在碰撞板轮廓边缘外侧。

2.根据权利要求1所述的一种智能擦玻璃机器人直角区域移动控制系统，其特征在于：所述的传感器包括接触式传感器和非接触式传感器；所述接触式传感器为微动开关、行程开关、压力传感器；所述非接触传感器为红外传感器、超声传感器。

3.一种智能擦玻璃机器人的直角区域移动控制系统的工作方法，其特征在于：擦玻璃机器人按直角区域行走轨迹清洁，第一传感器子单元31在前部行走，与第二传感器子单元41在前部行走的时候是一样的，其步骤如下：

步骤1：擦玻璃机器人沿着第一直角边100的方向行走，并逐渐接近第二直角边200；这时有前侧部传感器312和后侧部传感器412检测擦玻璃机器人是否贴边行走；

步骤2：擦玻璃机器人1判断是否收到两个前端部传感器311发来的信号，如果分别收到信号且符合预设值的要求，则擦玻璃机器人1已到达离第二直角边200的距离D(1.3L<D<1.8L,L为擦玻璃机器人的长度，这个擦玻璃机器人1进行转弯；当收到信号不符合预设值的要求，则擦玻璃机器人1继续行走直到符合预设值的要求；

步骤3：擦玻璃机器人判断是否收到前侧部传感器312和后侧部传感器412发来的信号，当分别收到信号且符合预设值的要求，则擦玻璃机器人1侧面已贴到第二直角边200行走；

步骤4：擦玻璃机器人1贴到第二直角边200行走以后，调整姿态，控制驱动单元6使擦玻璃机器人1反方向贴边行走，即朝着靠近第一直角边100的方向行走；

步骤5：擦玻璃机器人1判断是否收到后端部传感器411发来的信号，当分别收到信号且符合预设值要求，则擦玻璃机器人1到达第一直角边100，这时擦玻璃机器人向着远离第一直角边100的方向行走；

在上述转弯过程中，当擦玻璃机器人1碰到窗边的时候，有导向轮21和窗边接触，这样即减少了擦玻璃机器人和窗边的摩擦，又能使擦玻璃机器人平稳的转弯。

4.一种智能擦玻璃机器人的直角区域移动控制系统的工作方法，其特征在于：擦玻璃机器人按擦窗的路线清洁，先“之”字，再沿边，高效覆盖窗户边角，从而提高了一次工作的清洁效率；其步骤如下：

步骤1：擦玻璃机器1人水平向右行进，规定擦玻璃了机器人靠近窗边100时为向右行进，远离窗边100时为向左行进；

步骤2：擦玻璃机器人判断是否收到两个前端传感器311的发来信号，

如果收到信号且符合预设值要求，则擦擦玻璃机器人1达到窗户边框100，这时候擦玻璃机器人1向左并且向下一定角度a行走；a为擦玻璃机器人到达边框100前后两次行走轨迹角度，a的范围为30°<a<60°；

如果收到信号不符合预设值要求则擦玻璃机器人1继续向右行走直到符合预设值要求；

步骤3：擦玻璃机器人1沿着角度a行走一段距离S（L<S<2L, L为擦玻璃机器人的长度）后，再调整擦玻璃机器人1行走状态为水平行走；当到达另一侧窗边的时候，继续重复同样的过程，从而再擦玻璃机器人1到达窗边时不需要转弯，只是旋转一定的角度就行，简化了路径，提高了擦 拭效率；

在上述过程中，所述的角度传感器13实时检测擦玻璃机器人1的位置和行走姿态，并反馈给控制单元6，控制单元通过对擦玻璃机器人1当前状态和控制装置预设参数进行比较来控制驱动单元7和行走单元8，使得擦玻璃机器人1更好的完成行走动作。