CN108261138A - 基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人，包括机器人本体、用于发出控制指令的上位机及设于机器人本体的下位机、通信单元、行走单元、吸附单元、擦拭单元及喷水单元；所述下位机通过通信单元与上位机相连并执行上位机发出的控制命令；本发明的基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人，可以有效提升擦窗质量，减少资源浪费、解放人力，提高自动化水平。

Description

基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人。

背景技术

随着现代社会的发展，现在越来越多的人把工作和生活的希望放到了城市，导致城市人口越来越多，城市的用地面积越来越紧张，也就导致了城市建的房子越来越高。现在很多商业大厦的层数都在二三十层以上，且周边都是用玻璃窗围绕着，这些大厦看来非常的高大且有档次，但是其外侧玻璃窗的卫生是一个难题，因为这些高空玻璃的擦拭需要让清洁工高空作业，存在着很大的危险性且由于清洁人员心里紧张影响清洁的效率，因此如何设计出替代清洁工高空作用的设备是现今研究的主题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人，可以有效提升擦窗质量，减少资源浪费、解放人力，提高自动化水平。

本发明的基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人，包括机器人本体、用于发出控制指令的上位机及设于机器人本体的下位机、通信单元、行走单元、吸附单元、擦拭单元及喷水单元；所述下位机通过通信单元与上位机相连并执行上位机发出的控制命令；

所述通信单元为无线通信器并通过相应的无线通信网络与上位机相通信；

所述行走单元包括对应设在机器人本体的身部两侧的若干条机械腿，每一所述机械腿均为三节段结构，所述机械腿两端的关节为万向活动关节，所述中间的两个关节为单向活动关节，万向活动关节、单向活动关节均由液压杆推动，所述液压杆通过液压软管与下位机相连，所述下位机控制机械腿上的液压杆以实现机械腿的运动；

所述吸附单元为设在机械腿末端的吸盘，所述机械腿与吸盘的连接处设有抽真空装置，所述抽真空装置与下位机相连，所述下位机控制抽真空装置的启闭以对吸盘与玻璃之间的空气进行抽放，使得机器人本体吸附在玻璃表面；

所述擦拭单元包括从机器人本体的头部伸出的玻璃面雨刮及设在机器人本体的身部内的驱动电机，所述驱动电机与下位机相连，所述下位机控制驱动电机的启闭以驱动玻璃面雨刮往复摆动并对玻璃面进行擦拭；

所述喷水单元包括从机器人本体的头部伸出且设在玻璃面雨刮上方的喷头及设在机器人本体的身部内的蓄水箱及水泵，所述水泵与下位机相连，所述下位机控制水泵的启闭以将蓄水箱中的水泵送至喷头并喷至玻璃表面。

进一步，还包括视频采集单元；所述视频采集单元为设在机器人本体的头部的摄像头，所述摄像头与下位机相连。

进一步，在于：所述上位机为笔记本式电脑并包括主机、显示器和升降装置；所述升降装置包括两根对称连接在主机上的滑轨、分别设于两滑轨并可沿滑轨长度方向移动的滑移架、分别用于驱动两滑移架移动的驱动电机及传动机构，所述驱动电机的输出端通过传动机构将动力传至滑移架；所述显示器的左右两侧分别与两滑移架相连，使得显示器随滑移架同步运动。

进一步，所述传动机构包括主动轮、从动轮和设在主动轮与从动轮之间的传动部，所述主动轮设在滑轨下部并由驱动电机驱动旋转，所述从动轮设在滑轨上部并通过传动部的传动作用后与主动轮同步旋转，所述滑移架固定在传动部上并随传动部的运动而沿滑轨长度方向移动。

进一步，所述传动部为传动带结构或者为传动链结构。

进一步，所述滑移架包括一用于夹持固定在传动部上的夹板，所述夹板朝向显示器的一侧向外延伸形成定位凸起，所述显示器的侧边设有与定位凸起相适配的定位凹槽。

进一步，所述驱动电机通过电机座安装在主机前侧，所述电机座与滑轨之间固定连接且与主机之间单自由度转动连接。

进一步，所述升降装置还包括电机控制器，所述电机控制器的信号输出端与驱动电机的信号输入端相连，所述电机控制器的信号输入端与控制按钮相连。

本发明的有益效果：

本发明的基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人，上位机可对应电脑键盘按键控制机器人，具体而言，上位机通过通信单元将控制信号输送给下位机，下位机则将相应的信号发给液压杆、抽真空装置、驱动电机及水泵，使得行走单元、吸附单元、擦拭单元及喷水单元完成相应的动作，机器人贴窗行走并完成清洗，从而有效提升擦窗质量，减少资源浪费、解放人力，提高自动化水平。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的机器人本体的结构示意图；

图2为本发明的原理框图；

图3为本发明的上位机的结构示意图；

图4为本发明的升降装置的主视图；

图5为本发明的升降装置的左视图。

具体实施方式

如图所示：本实施例的基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人，包括机器人本体、用于发出控制指令的上位机3及设于机器人本体的下位机4、通信单元、行走单元、吸附单元、擦拭单元及喷水单元；所述下位机4通过通信单元与上位机相连并执行上位机发出的控制命令；上位机为电脑，下位机4例如可为单片机。

所述通信单元为无线通信器5并通过相应的无线通信网络与上位机相通信；无线通信网络例如可为的GSM网络、GPRS网络、CDMA网络、3G网络、4G网络、WiFi网络或者ZigBee网络。

所述行走单元包括对应设在机器人本体的身部1两侧的若干条机械腿61，每一所述机械腿61均为三节段结构，所述机械腿61两端的关节为万向活动关节，所述中间的两个关节为单向活动关节，万向活动关节、单向活动关节均由液压杆62推动，所述液压杆62通过液压软管与下位机4相连，所述下位机4控制机械腿61上的液压杆62以实现机械腿61的运动；机械腿61例如可为四条或者六条，对称设在机器人本体的身部1两侧两侧，形成仿生蚂蚁的结构。

所述吸附单元为设在机械腿61末端的吸盘71，所述机械腿61与吸盘71的连接处设有抽真空装置72，所述抽真空装置72与下位机4相连，所述下位机4控制抽真空装置72的启闭以对吸盘71与玻璃之间的空气进行抽放，使得机器人本体吸附在玻璃表面。

所述擦拭单元包括从机器人本体的头部2伸出的玻璃面雨刮81及设在机器人本体的身部1内的驱动电机82，所述驱动电机82与下位机4相连，所述下位机4控制驱动电机82的启闭以驱动玻璃面雨刮81往复摆动并对玻璃面进行擦拭；玻璃面雨刮81与驱动电机82之间可通过连杆组件相连。

所述喷水单元包括从机器人本体的头部2伸出且设在玻璃面雨刮81上方的喷头91及设在机器人本体的身部1内的蓄水箱92及水泵93，所述水泵93与下位机4相连，所述下位机4控制水泵93的启闭以将蓄水箱92中的水泵93送至喷头91并喷至玻璃表面；蓄水箱92、水泵93及喷头91相互之间可通过设有管道的杆件相连。

本实施例中，所述上位机3为笔记本式电脑并包括主机31、显示器32和升降装置；所述升降装置包括两根对称连接在主机31上的滑轨33、分别设于两滑轨33并可沿滑轨33长度方向移动的滑移架34、分别用于驱动两滑移架34移动的伺服电机35及传动机构，所述伺服电机35的输出端通过传动机构将动力传至滑移架34；所述显示器32的左右两侧分别与两滑移架34相连，使得显示器32随滑移架34同步运动；主机31、显示器32的结构均可与现有技术相同，主机31与显示器32通过长度较长的导线(可隐藏在滑轨33中，提高美观度)相连，以满足显示器32的信号输送及电能供应；两滑轨33对称设置，同时滑移架34、伺服电机35及传动机构也是采用对称式设计；伺服电机35输出力矩能够驱动显示器32即可；伺服电机35可通过主机31上的蓄电池进行供电，或者直接通过市电供电；显示器32由滑移架34支撑定位；滑移架34在滑轨33上有特定的运动轨道，使得运动平稳有序；伺服电机35启动后可驱使滑移架34沿滑轨33长度方向上升或者下降，由于滑移架34与显示器32相连，显示器32与滑移架34同步上升或者下降，从而便于负责监控的工作人员根据需要调节显示器32的高度，使得工作人员在监控过程中可调节其视觉方位，利于监控的进行。

本实施例中，所述传动机构包括主动轮361、从动轮362和设在主动轮361与从动轮362之间的传动部363，所述主动轮361设在滑轨33下部并由伺服电机35驱动旋转，所述从动轮362设在滑轨33上部并通过传动部363的传动作用后与主动轮361同步旋转，所述滑移架34固定在传动部363上并随传动部363的运动而沿滑轨33长度方向移动；主动轮361、从动轮362可为齿轮结构；伺服电机35的输出轴可直接与主动轮361相连，也可通过现有减速器的减速增矩后与主动轮361相连；滑轨33下部即靠近主机31的方向；主动轮361与从动轮362之间的范围即为滑移架34的滑动范围；传动部363可为传动带结构或者为传动链结构；传动部363的一端套于主动轮361、另一端套于从动轮362，在伺服电机35的作用下传动部363可往复循环运动，从而带动其上的滑移架34的运动；该结构能够有效保证显示器32的平稳移动。

本实施例中，所述滑移架34包括一用于夹持固定在传动部363上的夹板341，所述夹板341朝向显示器32的一侧向外延伸形成定位凸起342，所述显示器32的侧边设有与定位凸起342相适配的定位凹槽(图中未示出)；夹板341夹持固定在传动部363靠近显示器32的一侧；当然，为了提高连接滑移架34的牢固度，夹板341还可通过紧固螺钉连接在传动部363上；定位凸起342可插入定位凹槽中，使得显示器32定位在滑移架34上，连接简单，方便安装和拆卸。

本实施例中，所述伺服电机35通过电机座37安装在主机31前侧，所述电机座37与滑轨33之间固定连接且与主机31之间单自由度转动连接；该结构便于调节滑轨33与主机31之间的夹角，即滑轨33的俯仰度，从而调节显示器32的俯仰度，提高使用的便利性；电机座37用于固定伺服电机35，电机座37与滑轨33连接呈“L”形。

本实施例中，所述升降装置还包括电机控制器(图中未示出)，所述电机控制器21的信号输出端与伺服电机35的信号输入端相连，所述电机控制器的信号输入端与控制按钮相连；电机控制器21例如可为可编程的单片机；电机控制器可控制伺服电机35的启动、关闭、正转、反转及启动周期和启动模式，以使伺服电机35能够实现实时和定时的控制；控制按钮可集成在主机31上，也可以为外置的遥控器。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人，其特征在于：包括机器人本体、用于发出控制指令的上位机及设于机器人本体的下位机、通信单元、行走单元、吸附单元、擦拭单元及喷水单元；所述下位机通过通信单元与上位机相连并执行上位机发出的控制命令；

所述通信单元为无线通信器并通过相应的无线通信网络与上位机相通信；

所述行走单元包括对应设在机器人本体的身部两侧的若干条机械腿，每一所述机械腿均为三节段结构，所述机械腿两端的关节为万向活动关节，所述中间的两个关节为单向活动关节，万向活动关节、单向活动关节均由液压杆推动，所述液压杆通过液压软管与下位机相连，所述下位机控制机械腿上的液压杆以实现机械腿的运动；

所述吸附单元为设在机械腿末端的吸盘，所述机械腿与吸盘的连接处设有抽真空装置，所述抽真空装置与下位机相连，所述下位机控制抽真空装置的启闭以对吸盘与玻璃之间的空气进行抽放，使得机器人本体吸附在玻璃表面；

所述擦拭单元包括从机器人本体的头部伸出的玻璃面雨刮及设在机器人本体的身部内的驱动电机，所述驱动电机与下位机相连，所述下位机控制驱动电机的启闭以驱动玻璃面雨刮往复摆动并对玻璃面进行擦拭；

所述喷水单元包括从机器人本体的头部伸出且设在玻璃面雨刮上方的喷头及设在机器人本体的身部内的蓄水箱及水泵，所述水泵与下位机相连，所述下位机控制水泵的启闭以将蓄水箱中的水泵送至喷头并喷至玻璃表面。

2.根据权利要求1所述的基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人，其特征在于：还包括视频采集单元；所述视频采集单元为设在机器人本体的头部的摄像头，所述摄像头与下位机相连。

3.根据权利权利要求2所述的基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人，其特征在于：所述上位机为笔记本式电脑并包括主机、显示器和升降装置；所述升降装置包括两根对称连接在主机上的滑轨、分别设于两滑轨并可沿滑轨长度方向移动的滑移架、分别用于驱动两滑移架移动的驱动电机及传动机构，所述驱动电机的输出端通过传动机构将动力传至滑移架；所述显示器的左右两侧分别与两滑移架相连，使得显示器随滑移架同步运动。

4.根据权利要求3所述的基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人，其特征在于：所述传动机构包括主动轮、从动轮和设在主动轮与从动轮之间的传动部，所述主动轮设在滑轨下部并由驱动电机驱动旋转，所述从动轮设在滑轨上部并通过传动部的传动作用后与主动轮同步旋转，所述滑移架固定在传动部上并随传动部的运动而沿滑轨长度方向移动。

5.根据权利要求4所述的基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人，其特征在于：所述传动部为传动带结构或者为传动链结构。

6.根据权利要求5所述的基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人，其特征在于：所述滑移架包括一用于夹持固定在传动部上的夹板，所述夹板朝向显示器的一侧向外延伸形成定位凸起，所述显示器的侧边设有与定位凸起相适配的定位凹槽。

7.根据权利要求6所述的基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人，其特征在于：所述驱动电机通过电机座安装在主机前侧，所述电机座与滑轨之间固定连接且与主机之间单自由度转动连接。

8.根据权利要求7所述的基于Labview的仿蚂蚁擦窗机器人，其特征在于：所述升降装置还包括电机控制器，所述电机控制器的信号输出端与驱动电机的信号输入端相连，所述电机控制器的信号输入端与控制按钮相连。