CN108618691A - 一种高空作业机器人及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种高空作业机器人及其控制方法，所述高空作业机器人包括机器人本体以及设于所述机器人本体上的越障部件，所述越障部件包括能够伸缩动作、从而使得其在垂直于工作面方向的尺寸能够伸长/缩短的伸缩件，所述伸缩件与设于所述机器人本体中的控制器电路连接，以借助所述控制器控制所述伸缩件的伸缩动作。本申请这种高空作业机器人其能够实时顺利跨越各种障碍物，不会出现作业时的工作盲区。

Description

一种高空作业机器人及其控制方法
技术领域
本申请涉及一种高空作业机器人以及这种高空作业机器人的控制方法。
背景技术
在工况危险的领域，机器人替代人工是行业发展的趋势，特别是在高空作业领域，高楼大厦外墙的安装、清洗、装修维护等高空作业场景，将越来越多使用机器人来进行作业，用机器人替代人工进行高空作业是不可逆转的趋势。高空作业机器人在高楼建筑外墙进行高空作业过程中，时常需要紧贴或者吸附在墙面上才完成高空作业工作，特别在高楼外墙清洗工作中，机器人需要接触并紧贴墙面或玻璃表面进行清洗作业，由于建筑外墙面都有各类突出墙面的障碍物(线条，窗台等)，所以机器人必须要有跨越障碍物的能力，这样才能持续进行高空作业任务，使机器人替代人工能够真正达到实用并且高效。
现有的部分高空作业机器人完全没有越障能力。有一部分有越障能力，但是越障能力较差。少部分有越障能力，但是越障结构复杂，越障效率低。
没有越障能力的高空作业机器人，其缺点是：在有障碍物的墙面的场景时，机器人无法越障，就无法完成高空作业任务，目前高楼建筑的外墙面基本都会有障碍物，所以这类机器人适用性极小。
越障能力较差的机器人，能跨越的障碍物极小，适用场景很少，实用性较低，大多数高楼无法使用。
目前也有少数有越障能力的机器人，但是越障的结构很复杂，因为高空作业机器人涉及多个作业和运动部件(毛刷、刮条、吸盘、行走轮等)，所以这类机器人的越障部件也较多，越障效率低并且成本较高。
发明内容
本申请目的是：针对上述问题，本申请提出一种高空作业机器人，其能够实时顺利跨越各种障碍物，不会出现作业时的工作盲区。
本申请的技术方案是：
一种高空作业机器人，包括机器人本体以及设于所述机器人本体上的越障部件，所述越障部件包括能够伸缩动作、从而使得其在垂直于作业面方向的尺寸能够伸长/缩短的伸缩件，所述伸缩件与设于所述机器人本体中的控制器电路连接，以借助所述控制器控制所述伸缩件的伸缩动作。
本申请这种高空作业机器人在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：
所述伸缩件为：
电机驱动的电动推杆，或
气缸驱动的气动推杆，
液压缸驱动的液压推杆或电动伸缩臂。
所述伸缩件的端部设置有作业部件。
所述作业部件为吸水扒头、毛刷、刮条或抹布
所述机器人本体的所述底部处设置有当所述高空作业机器人作业时与作业面贴靠接触的惧障部件，所述伸缩件与所述惧障部件错位布置。
所述惧障部件包括：
毛刷，或/和
刮条，或/和
扒头，或/和
行走轮，或/和
吸盘，或/和
毛梳挡片，或/和
限位轮。
所述机器人本体上还设置有用于检测障碍物的障碍物检测部件，所述障碍物检测部件与所述控制器电路连接。
上述高空作业机器人的控制方法，包括：
当该高空作业机器人沿作业面行进工作并遇到障碍物时，所述控制器控制所述伸缩件伸展从而带动该高空作业机器人远离所述作业面一定距离，控制该高空作业机器人行进而跨越所述障碍物。
作为优选，当所述伸缩件行进至所述障碍物位置时，所述控制器控制所述伸缩件收缩变短而与所述作业面隔开一定距离，控制该高空作业机器人行进而跨越所述障碍物。
本申请具有以下有益效果：
1、本申请使得高空作业机器人能够简单高效跨越各类障碍物，可应对多种不同类型障碍物场景，整体结构简单，越障效率高，并能够全自动完成多次越障任务，提升高空作业机器人的智能程度和工作效率。
2、在越障伸缩件的底部设置吸水扒头或其他作业部件，在工作时，可根据作业面的结构特点而调整伸缩件的长度，从而调整伸缩件端部吸水扒头与作业面的接触力，在尽可能提高吸水扒头对作业面清理效果的同时，防止作业面刮伤吸水扒头。如遇带有针刺结构的作业面，可大幅缩短伸缩件长度，防止吸水扒头结构遭到破坏。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步介绍：
图1为本申请实施例中高空作业机器人的底部结构示意图；
图2至图7为本申请实施例中高空作业机器人跨越障碍物的动作过程演示图。
其中：1-机器人本体，1a-底部，1b-顶部，2-越障部件，201-伸缩件，202-吸水扒头，3-控制器，4-惧障部件,5-作业面，6-障碍物。
具体实施方式
图1示出了本申请这种高空作业机器人的一个具体实施例，该高空作业机器人是对高空幕墙进行清洗作业的高空清洗作业机器人，当然其也可以是高空喷涂机器人、高空检测机器人、高空幕墙安装机器人、高空焊接机器人等等。使用机器人替代人工进行高空作业可以大大降低人工高空作业的风险，提高工作效率。与传统高空作业机器人相同的是，该高空作业机器人也包括机器人本体1，所述机器人本体1上设置有用于使机器人跨越障碍的越障部件以及与越障部件电路连接的控制器3。控制器3布置在机器人本体1内部，通过线路与越障部件相连。控制器用于控制越障部件动作，从而使机器人能够顺利越过障碍物。显然，本机器人本体1上还配置有作业单元和行走单元。其中，作业单元直接作用于楼面而对楼面作清洗作业，其通常包括滚刷、水雾喷嘴等部件；而行走单元用于带动该机器人在作业面5(通常为楼面)上行走，其通常为滚轮、吸盘、甚至绳索等部件。机器人本体1具有底部1a和顶部1b，当该机器人对作业面进行清洗作业时，前述底部1a靠向作业面，而前述顶部1b背离作业面。
本实施例的关键改进在于上述越障部件2采用了一种十分简单而巧妙的结构，其包括能够做伸展和收缩动作的伸缩件201。当该伸缩件201伸展运动时，其在垂直于作业面5方向的尺寸伸长。当该缩短伸缩件201收缩运动时，其在垂直于作业面5方向的尺寸缩短。伸缩件201与设于机器人本体1中的控制器3电路连接，以借助该控制器3控制伸缩件201的伸长/缩短动作。
本实施例中，上述伸缩件201布置于在机器人本体1的底部1a，当然，我们可以根据实际需要将该伸缩件连接在机器人本体1的底部或顶部，当伸缩架连接在机器人本体1的顶部时，需在机器人本体中设置供伸缩件向底部伸出的让位腔。
本实施例中，上述伸缩件201具体是由电机驱动的电动推杆。当然，该伸缩件201也可以采用其他结构，比如：电动伸缩臂、由气缸驱动的气动推杆或者由液压缸驱动的液压推杆。
我们知道，在大多情况下，机器人之所以无法跨越一些低矮的障碍物，是因为其底部处配置有当机器人正常作业时需要与作业面贴靠接触的部件(如图2至图7)，这些部件难以越过障碍物，为了方便描述，我们将这类部件称为惧障部件4。若机器人以常规姿态走向障碍物时，这些惧障部件4会与障碍物擦碰干涉，而无法行走。前述惧障部件4通常包括高空作业机器人的一部分作业单元和行走单元，具体如毛刷、毛刷挡片、刮条、扒头、行走轮、限位轮、吸盘等部件，图1中的惧障部件4具体为毛刷和行走轮。
为了防止上述惧障部件4干扰伸缩件201的伸出，本例将伸缩件201与惧障部件4错位布置。
并且，高空作业机器人上还配置有用于检测工作面周围结构尤其是障碍物结构的障碍物检测部件(图中未示出)，障碍物检测部件与也与上述控制器3电路连接。前述碍物检测部件4为一般采用具有超声波测距功能的超声波检测部件，或者具有激光测距功能的激光检测部件，或者具有视觉检测功能的摄像头。通过障碍物检测部件来检测障碍物的位置、高度等精确数据，再由控制器根据检测数据来精准控制越障部件和机器人完成准确无误的越障。机器人行进到障碍物处时，障碍物检测部件会对障碍物进行检测，并将检测数据发送给控制器，由控制器精确控制越障部件完成越障，整个过程都是全自动完成，障碍物检测部件的数据可以精确到毫米级别，这样机器人的越障能够达到毫米的精度，这样精确的越障能够更大的提升机器人的实用性及效率。
此外，本实施例在伸缩件201的端部还设置有一吸水扒头202，从而利用该吸水扒头202对作业面进行吸水清扫。当然，前述吸水扒头202也可以替换为在工作时需要与作业面贴靠的作业部件，比如毛刷、刮条、抹布等。其优点在于：实际应用时，可根据作业面的结构特点而调整伸缩件的长度，从而调整伸缩件端部作业部件与作业面的接触力，在尽可能提升伸缩件端部作业部件作业效果的同时，防止作业面擦伤伸缩件端部的作业部件。如遇带有针刺结构的作业面，可大幅缩短伸缩件长度，防止伸缩件端部作业部件结构遭到破坏。
参照图2至图7所示，现将本实施例这种机器人跨域障碍物的控制过程简单介绍如下：
该机器人在向前行进工作的过程中，惧障部件4(毛刷和行走轮)与作业面5贴靠接触，越障部件端部的吸水扒头202也与作业面5贴靠接触而对作业面进行清洁。当碍物检测部件检测到前方有障碍物6时，其将障碍物信号传送给控制器3，控制器3接收到障碍物信号后控制机器人停止行进(行走轮停止运行)，同时控制伸缩件201向作业面方向伸展变长。伸缩件201伸展变长后就会推动该机器人(尤其是机器人本体部分)远离作业面，直至该机器人的各惧障部件4均高于障碍物高度，控制器3控制机器人(毛刷和行走轮)开始行进。当该机器人上的惧障部件4跨过前述障碍物后，控制器3再次控制机器人暂停行进，同时控制伸缩件201收缩变短，而使得惧障部件4重新贴靠接触作业面5。机器人继续行进而当越障部件2达到障碍物6位置时，机器人再次停止行进。伸缩件201收缩变短，直至越障部件2底部高于障碍物高度。机器人行进而完全跨越障碍物6。伸缩件201伸展变长到初始长度，使惧障部件4以及越障部件2端部的吸水扒头202均与作业面5贴靠接触。
当然，上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高空作业机器人，包括机器人本体(1)以及设于所述机器人本体上的越障部件(2)，其特征在于，所述越障部件(2)包括能够伸缩动作、从而使得其在垂直于作业面方向的尺寸能够伸长/缩短的伸缩件(201)，所述伸缩件(201)与设于所述机器人本体(1)中的控制器(3)电路连接，以借助所述控制器(3)控制所述伸缩件(201)的伸缩动作。
2.如权利要求1所述的高空作业机器人，其特征在于，所述伸缩件(201)为：
电机驱动的电动推杆，或
气缸驱动的气动推杆，或
液压缸驱动的液压推杆，或
电动伸缩臂。
3.如权利要求1所述的高空作业机器人，其特征在于，所述伸缩件(201)的端部设置有作业部件。
4.如权利要求3所述的高空作业机器人，其特征在于，所述作业部件为吸水扒头(202)、毛刷、刮条或抹布。
5.如权利要求1所述的高空作业机器人，其特征在于，所述机器人本体(1)具有在工作时靠向作业面的底部(1a)，并且所述机器人本体(1)的底部(1a)设置有当所述高空作业机器人作业时与作业面贴靠接触的惧障部件(4)。
6.如权利要求5所述的高空作业机器人，其特征在于，所述伸缩件(201)与所述惧障部件(4)错位布置。
7.如权利要求5所述的高空作业机器人，其特征在于，所述惧障部件(4)包括：
毛刷，或/和
刮条，或/和
扒头，或/和
行走轮，或/和
吸盘，或/和
毛梳挡片，或/和
限位轮。
8.如权利要求1所述的高空作业机器人，其特征在于，所述机器人本体(1)上还设置有用于检测障碍物的障碍物检测部件，所述障碍物检测部件与所述控制器(3)电路连接。
9.一种如权利要求1至8中任一所述的高空作业机器人的控制方法，其特征在于，包括：
当该高空作业机器人沿作业面(5)行进工作并遇到障碍物(6)时，所述控制器(3)控制所述伸缩件(201)伸展从而带动所述机器人本体(1)远离所述作业面(5)一定距离，控制该高空作业机器人行进而跨越所述障碍物(6)。
10.根据权利要求9所述的高空作业机器人的控制方法，其特征在于，当所述伸缩件(201)行进至所述障碍物(6)位置时，所述控制器(3)控制所述伸缩件(201)收缩变短而与所述作业面(5)隔开一定距离，控制该高空作业机器人行进而跨越所述障碍物(6)。
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