CN108272380A - 一种防坠落的擦窗机器人及其防止坠落的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防坠落的擦窗机器人，包括擦窗机器人本体，还包括安全气囊装置、防坠挂绳装置、防坠降落伞和防坠控制器。防坠挂绳装置用以防止在擦窗机器人坠落后落到地面上造成设备损坏，安全气囊装置用以防止坠落的擦窗机器人对玻璃窗户造成撞击，防坠降落伞用以降低高空坠落的擦窗机器人的下降速度以防止伤及行人。本发明具有防止擦窗机器人坠落导致擦窗机器人损坏或者造成人身或财物的损失。

Description

一种防坠落的擦窗机器人及其防止坠落的控制方法

技术领域

本发明涉及智能小家电技术领域，更具体地，涉及一种擦窗机器人。

背景技术

随着智能化设备的普及，家用卫生清理装置越来越多出现在日常生活中，擦窗机器人就是帮助人们进行卫生清理的装置。擦窗机器人是对窗户进行自动清理的装置，但是现在居民楼多为高层建筑，人工对外侧的窗户面进行清理具有一定的危险性，因此开发一种擦窗机器人成为一种迫切的要求。目前已经有很多厂家生产和制造这种设备，申请号为201520773754.0的一种擦窗机器人就是一种擦窗机器人。但是由于窗户多为竖立状态，即使擦窗机器人设置非常好的吸附装置也无可避免坠落的发生。而对于高层建筑，发生坠落不仅仅是破坏窗户，更重要的是会对地面的行人造成危险，高层坠落的物体严重的可导致伤亡。因此设计一种具有防止坠落机构或者降低坠落危险的一种擦窗机器人成为一种迫切的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了一种防止坠落、防止撞击窗户或者墙壁、降低坠落速度的一种防坠落的擦窗机器人及其防止坠落的控制方法。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：

一种防坠落的擦窗机器人，包括擦窗机器人本体，其特征在于：还包括安全气囊装置、防坠挂绳装置、防坠降落伞和防坠控制器。所述安全气囊装置至少设有四个，所述安全气囊装置嵌设于擦窗机器人本体的外侧壁上，所述安全气囊装置的充气机构和防坠控制器电气连接。所述防坠挂绳装置包括储绳盒体以及安装在储绳盒体内部的卷线电机、绕线盘、刹车盘、刹车柱、测速装置和挂绳，所述储绳盒体的下部和擦窗机器人本体的上部固定连接，所述储绳盒体的上部设有出绳孔，所述绕线盘和刹车盘固定连接并且两者的轴心线重合，所述绕线盘和卷线电机的转轴固定连接，所述刹车盘的盘面上设有至少八个测速孔，所述测速孔均匀分布在刹车盘的边缘，所述卷线电机与防坠控制器电气连接。所述刹车柱包括滑管、电磁铁、滑块、橡胶片，所述滑管与储绳盒体固定连接，所述电磁铁与滑管的内部固定连接，所述滑块滑动设置于滑管内部，所述滑块位于滑管内的一端设有永磁铁，所述滑块位于滑管外的一端与橡胶片固定连接，橡胶片与刹车盘处于同一平面上，所述电磁铁和防坠控制器电气连接。所述测速装置包括两个固定片、发光二极管和光敏二极管，所述固定片与储绳盒体固定连接，并且两个固定片位于刹车盘的两侧，所述发光二极管和光敏二极管分别设于两个固定片上，所述发光二极管、光敏二极管、测速孔连成一条直线，所述发光二极管和光敏二极管和防坠控制器电气连接。所述防坠降落伞设于储绳盒体的上部，防坠降落伞的开启机构和防坠控制器电气连接，所述防坠控制器设于储绳盒体的内部，防坠控制器与擦窗机器人本体的电源电气连接，所述储绳盒体的内部还设有加速度传感器，所述加速度传感器和防坠控制器电气连接。

更好的，所述刹车柱设有两个，两个刹车柱的位置关于刹车盘的中心对称。

更好的，所述安全气囊装置中的安全气囊在充气后，其厚度大于擦窗机器人本体的厚度。

更好的，所述安全气囊装置的气囊上设有吸附装置，用以在与玻璃撞击时吸附在玻璃上。

更好的，所述储绳盒体上设有机械臂，所述机械臂的端部设有电动吸盘，所述机械臂、电动吸盘和防坠控制器电气连接。

优选的，所述储绳盒体的内部设有蜂鸣器，所述蜂鸣器和防坠控制器电气连接。

优选的，所述测速装置设有两个，两个测速装置的间距大于两个测速孔之间间距。

一种防坠落的擦窗机器人的防止坠落的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

初始状态下，刹车柱的电磁铁与永磁铁处于吸附状态，该状态下橡胶片与刹车盘分离，防坠装置的挂绳的自由端固定安装在窗户或者墙壁上。

步骤1、防坠控制器启动测速装置，并判断刹车盘转动方向和转动速度。

步骤2、如果刹车盘转动方向与放出挂绳的转动方向相同，并且转动速度大于设定值，则执行步骤3，如果转动速度小于设定值，则重复步骤2。

步骤3、防坠控制器启动刹车功能，具体为：防坠控制器控制电磁铁的线圈绕组的电流的方向逆转，使滑块推向刹车盘；防坠控制器逐渐加大电磁铁的电流，使刹车盘的速度逐渐降低直到停止。

步骤4、执行步骤3的同时，防坠控制器控制安全气囊装置打开。

步骤5、防坠控制器检测加速度传感器的数据，如果加速度大于9.6m/s²，说明挂绳断裂、擦窗机器人已经坠落，防坠控制器则启动防坠降落伞。

本发明的有益效果为：

1、具有防止擦窗机器人坠落到地面的有益效果；

2、具有防止擦窗机器人撞击玻璃窗户的功能；

3、具有防止固定在墙壁或者窗户上的挂绳断裂的功能；

4、具有防止在高空坠落时降低坠落速度保护人身安全的有益效果。

附图说明

图1是本发明一种实施例的俯视图，

图2是本发明一种实施例的主视图，

图3是图1中A方向的防坠挂绳装置的剖视图，

图4是图3中B方向的刹车盘的剖视图，

图5是图4中C方向的刹车柱的剖视图。

图中：

1、安全气囊装置，2、防坠挂绳装置，3、防坠降落伞，4、防坠控制器，5、加速度传感器，

21、储绳盒体，22、卷线电机，23、绕线盘，24、刹车盘，241、测速孔，25、刹车柱，251、滑管，252、电磁铁，253、滑块，254、橡胶片，255、永磁铁，26、测速装置，261、固定片，262、发光二极管，263、光敏二极管，27、挂绳，28、出绳孔。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。

如图1和图2所示，一种具有防坠落功能擦窗机器人，包括擦窗机器人本体9，还包括安全气囊装置1、防坠挂绳装置2、防坠降落伞3和防坠控制器4。

为了防止坠落，采用绳索栓挂的方式防止擦窗机器人跌落到地面，但是擦窗机器人在坠落后由于绳索的拉力会对窗户产生撞击，因此设置了安全气囊装置1。安全气囊装置1是由气囊与充气机构(气体发生器)组成整体式安全气囊模块、感知碰撞并向安全气囊模块发出展开指令的碰撞传感器系统以及传送由传感器发出的信号的线束构成，该系统在汽车领域应用较多。在本发明中安全气囊装置主要由气囊与充气机构(气体发生器)组成，充气机构的启动有防坠控制器4发出启动指令完成。为了实现全方位的保障，安全气囊装置1设有四个并且均匀的分布在擦窗机器人本体9的外周上。安全气囊装置1嵌设在擦窗机器人的外侧壁上，并且安装气囊装置1的充气机构和防坠落控制器4电气连接，用以实现安全气囊的启动。

更好的，为了防止碰撞，安全气囊装置1中的安全气囊在充气后，其厚度大于擦窗机器人本体9的厚度。

优选的，为了防止发生二次碰撞，安全气囊装置1的气囊上设有吸附装置，用以在与玻璃撞击时吸附在玻璃上。吸附装置可以利用多种材料和设备，比如吸盘、胶布等。

为了防止擦窗机器人的跌落，擦窗机器人本体9的上部设置了防坠挂绳装置2。如图3和图4所示，防坠挂绳装置2包括储绳盒体21以及安装在储绳盒体内部的卷线电机22、绕线盘23、刹车盘24、刹车柱25、测速装置26以及挂绳27。储绳盒体21的下部和擦窗机器人本体9的上部固定连接。为了便于挂绳27的伸出，在储绳盒体21的上部开设了一个出绳孔28。

为了实现自动的缠绕取下的电线，绕线盘23的轴心和卷线电机22的转轴固定连接。卷线电机22和防坠控制器4电气连接。为了实现测速功能，绕线盘23和刹车盘24固定连接，并且两者的轴心线重合，同时在刹车盘24的盘面上设置至少八个测速孔，并且测速孔241均匀的分布在刹车盘24的边缘的圆周上。为了配合测速孔241工作，测速装置26包括两个固定片261、发光二极管262、光敏二极管263。两个固定片261分别位于刹车盘24的两侧，并且固定片261和储绳盒体21固定连接。在发光二极管262和光敏二极管263分别安装在刹车盘两侧的固定片261上。发光二极管262、测速孔241、光敏二极管263三者处于同一条直线上。测速孔241经过测速装置26时，光敏二极管263接收光源，测速孔241转过测速装置26后，由于刹车盘24的遮挡，光敏二极管接收不到光源，通过判断接收到的两个光源的时间差计算出刹车盘24的转速进而得出绕线盘的转速。因此测速装置26的发光二极管262、光敏二极管263和防坠控制器4电气连接。

更好的为了更加准确的测量转速，测速装置26设有两个，两个测速装置26的间距大于两个测速孔之间间距。

如图5所示，为了实现智能刹车，刹车柱25由滑管251、电磁铁252、滑块253、橡胶片254组成。滑管251和储绳盒体21固定连接，并且滑管251的轴心线方向与刹车盘24的径向方向重合。在滑管的内部设置了滑块253，滑块253可在滑管25内部沿轴心线方向滑动。为了实现滑块253滑动的控制，在滑管的内部设置了电磁铁252，电磁铁253和滑管固定连接，并且与防坠控制器4电气连接。滑块253插接在滑管内的一端设置了永磁铁255，本发明采用摩擦刹车的方式，因此在滑块253位于滑管外部的一端设置了橡胶片254。为了防止过度刹车造成刹车盘急停导致挂绳27断裂，在刹车过程中，防坠控制器4缓慢的增加电流用以缓慢的增加电磁铁252对永磁铁255的斥力。另外，由于电磁铁252和永磁铁255之间有缓冲空间，橡胶片254对刹车盘24的摩擦不会导致刹车盘24急停，进而防止了由于急停导致的挂绳27断裂。

更好的，为了保证刹车盘的平衡，刹车柱25设有两个，两个刹车柱25的位置关于刹车盘24的中心对称。

任何设备都无法确保万无一失，因此为了挽回防止挂绳27断裂造成的坠落，在储绳盒体21的上部设置了防坠降落伞3。防坠降落伞3的开启机构和防坠控制器4电气连接。为了检测擦窗机器人是否坠落，在储绳盒体21的内部设置了加速度传感器5。加速度传感器5用以检测加速度，众所周知，在坠落时物体的重力加速度为9.8m/s²。因此在检测到加速度接近9.8m/s²时，说明擦窗机器人已经坠落，为了防止擦窗机器人坠落导致的人员伤亡以及擦窗机器人本身的损坏，防坠控制器4启动防坠降落伞3来降低坠落速度。因此加速度传感器5和防坠控制器4电气连接。

更好的，为了实现擦窗机器人自动恢复工作状态，在储绳盒体21上设置了机械臂。机械臂的端部设有电动吸盘，机械臂、电动吸盘和防坠控制器4电气连接。在擦窗机器人坠落之后并趋于稳定之后，防坠控制器4启动机械臂和电动吸盘，实现对玻璃的吸附，并调整擦窗机器人本体的方位以实现擦窗机器人擦窗状态的恢复。

更好的，为了提示擦窗机器人坠落，在储绳盒体的内部设置了蜂鸣器，并且蜂鸣器和防坠控制器4电气连接。在擦窗机器人坠落后，启动蜂鸣器，以提示使用者尽快收取坠落的擦窗机器人，或者提示行人高空有物体坠落。

基于上述结构，这种防坠落的擦窗机器人的防止坠落的控制方法，包括以下步骤：

初始状态下，刹车柱25的电磁铁252与永磁铁255处于吸附状态，该状态下橡胶片254与刹车盘24分离，防坠装置2的挂绳27固定安装在窗户或者墙壁上。

步骤1、防坠控制器4启动测速装置26，并判断刹车盘24的转动方向和转动速度。

步骤2、如果转动方向与放出挂绳27的转动方向相同，并且转动速度大于设定值，则执行步骤3，如果转动速度小于设定值，则重复步骤2。此步骤用以检测擦窗机器人是否发生坠落。

步骤3、防坠控制器启动刹车功能，具体为：

防坠控制器4控制电磁铁252的线圈绕组的电流的方向逆转，使滑块253推向刹车盘24；

防坠控制器4逐渐加大电磁铁252的电流，使刹车盘24慢慢停止。

该步骤用以给坠落的擦窗机器人减速，以减小与玻璃窗户撞击的力度。

步骤4、执行步骤3的同时，防坠控制器4控制安全气囊装置1打开。该步骤用以开启安全气囊装置防止擦窗机器人直接撞击在玻璃窗户上。

步骤5、防坠控制器4检测加速度传感器5的数据，如果加速度大于9.6m/s²，说明挂绳27断裂、擦窗机器人坠落，防坠控制器4则启动防坠降落伞3。该步骤用以检测挂绳27是否断裂，如果断裂启动降落伞，防止高速坠落的擦窗机器人破坏地面上物体以及殃及行人的安全。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种防坠落的擦窗机器人，包括擦窗机器人本体(9)，其特征在于：

还包括安全气囊装置(1)、防坠挂绳装置(2)、防坠降落伞(3)和防坠控制器(4)，

所述安全气囊装置(1)至少设有四个，所述安全气囊装置(1)嵌设于擦窗机器人本体(9)的外侧壁上，所述安全气囊装置(1)的充气机构和防坠控制器(4)电气连接，

所述防坠挂绳装置(2)包括储绳盒体(21)以及安装在储绳盒体(21)内部的卷线电机(22)、绕线盘(23)、刹车盘(24)、刹车柱(25)、测速装置(26)和挂绳(27)，所述储绳盒体(21)的下部和擦窗机器人本体(9)的上部固定连接，所述储绳盒体(21)的上部设有出绳孔(28)，所述绕线盘(23)和刹车盘(24)固定连接并且两者的轴心线重合，所述绕线盘(23)和卷线电机(22)的转轴固定连接，所述刹车盘(24)的盘面上设有至少八个测速孔(241)，所述测速孔(241)均匀分布在刹车盘(24)的边缘，所述卷线电机(22)与防坠控制器(4)电气连接，

所述刹车柱(25)包括滑管(251)、电磁铁(252)、滑块(253)、橡胶片(254)，所述滑管(251)与储绳盒体(21)固定连接，所述电磁铁(252)与滑管(251)的内部固定连接，所述滑块(253)滑动设置于滑管(251)内部，所述滑块(253)位于滑管(251)内的一端设有永磁铁(255)，所述滑块(253)位于滑管(251)外的一端与橡胶片(254)固定连接，橡胶片(254)与刹车盘(24)处于同一平面上，所述电磁铁(252)和防坠控制器(4)电气连接，

所述测速装置(26)包括两个固定片(261)、发光二极管(262)和光敏二极管(263)，所述固定片(261)与储绳盒体(21)固定连接，并且两个固定片(261)位于刹车盘(24)的两侧，所述发光二极管(262)和光敏二极管(263)分别设于两个固定片(261)上，所述发光二极管(262)、光敏二极管(263)、测速孔(241)连成一条直线，所述发光二极管(262)和光敏二极管(263)和防坠控制器(4)电气连接，

所述防坠降落伞(3)设于储绳盒体(21)的上部，防坠降落伞(3)的开启机构和防坠控制器(4)电气连接，所述防坠控制器(4)设于储绳盒体(21)的内部，防坠控制器(4)与擦窗机器人本体(9)的电源电气连接，所述储绳盒体(21)的内部还设有加速度传感器(5)，所述加速度传感器(5)和防坠控制器(4)电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种防坠落的擦窗机器人，其特征在于：

所述刹车柱(25)设有两个，两个刹车柱(25)的位置关于刹车盘(24)的中心对称。

3.根据权利要求1所述的一种防坠落的擦窗机器人，其特征在于：

所述安全气囊装置(1)中的安全气囊在充气后，其厚度大于擦窗机器人本体(9)的厚度。

4.根据权利要求1所述的一种防坠落的擦窗机器人，其特征在于：

所述安全气囊装置(1)的气囊上设有吸附装置，用以在与玻璃撞击时吸附在玻璃上。

5.根据权利要求1所述的一种防坠落的擦窗机器人，其特征在于：

所述储绳盒体(21)上设有机械臂，所述机械臂的端部设有电动吸盘，所述机械臂、电动吸盘和防坠控制器(4)电气连接。

6.根据权利要求1所述的一种防坠落的擦窗机器人，其特征在于：

所述储绳盒体(21)的内部设有蜂鸣器，所述蜂鸣器和防坠控制器(4)电气连接。

7.根据权利要求1所述的一种防坠落的擦窗机器人，其特征在于：

所述测速装置(26)设有两个，两个测速装置(26)的间距大于两个测速孔(241)之间间距。

8.根据权利要求7所述的一种防坠落的擦窗机器人的防止坠落的控制方法，其

特征在于包括以下步骤：

初始状态下，刹车柱(25)的电磁铁(252)与永磁铁(255)处于吸附状态，该状态下橡胶片(254)与刹车盘(24)分离，防坠装置(2)的挂绳(27)的自由端固定安装在窗户或者墙壁上,

步骤1、防坠控制器(4)启动测速装置(26)，并判断刹车盘(24)转动方向和转动速度，

步骤2、如果刹车盘(24)转动方向与放出挂绳(27)的转动方向相同，并且转动速度大于设定值，则执行步骤3，如果转动速度小于设定值，则重复步骤2，

步骤3、防坠控制器(4)启动刹车功能，具体为：

防坠控制器(4)控制电磁铁(252)的线圈绕组的电流的方向逆转，使滑块(253)推向刹车盘(24)，

防坠控制器(4)逐渐加大电磁铁(252)的电流，使刹车盘(24)的速度逐渐降低直到停止，

步骤4、执行步骤3的同时，防坠控制器(4)控制安全气囊装置(1)打开，

步骤5、防坠控制器(4)检测加速度传感器(5)的数据，如果加速度大于9.6m/s²，说明挂绳(27)断裂、擦窗机器人已经坠落，防坠控制器(4)则启动防坠降落伞(3)。