CN109199209A - 一种可越障的全自动擦窗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动擦窗机器人技术领域，具体涉及一种可越障的全自动擦窗机器人，包括外壳结构和擦洗结构；所述外壳结构前后方相对设有两个，每个外壳结构由上下两层组成，下层为转向底盘，上层为主体结构，主体结构与转向底盘通过设在主体结构中的中心轴连接，转向底盘的底面连接吸盘，主体结构的内部设有供水装置、供电装置、转向齿轮；主体结构的外部设有距离传感器；外壳结构的表面上设有电动机减速箱、升降器和齿条固定装置；本发明能够自动规划清洁路线，自动识别并跨越窗框等障碍，实现全自动清洗，通过智能交互系统，能够随时将工作信息反馈给用户，更加方便快捷。

Description

一种可越障的全自动擦窗机器人

技术领域

本发明属于自动擦窗机器人技术领域，具体涉及一种可越障的全自动擦窗机器人。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高和人工智能技术的快速发展，智能家电在人们生活中的应用越来越广泛。其中家用机器人将人们从繁复的家务工作中解放出来，极大得提高了清洁效率和人们的生活水平。在家用机器人中擦窗机器人的技术还没有完全成熟，市面上的产品种类也很有限。多数机器人的受众是拥有大面积落地窗的高层用户而无法克服窗框等障碍，不能做到全自动擦洗。

现有技术中，发明专利CN108143343A是一种扭转式擦窗机器人，其缺点在于不能翻越窗框等障碍，同时擦窗作业时也存在着清洁死角。发明专利CN108354505A是一种主磁吸式机器人，其缺点在于，防滑落装置使其只能在窗户不封闭时工作，工作环境受限。无法做到全自动擦洗。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种可越障的全自动擦窗机器人，着力解决人工擦窗耗时长效率低的问题，并针对市面上擦窗机器人不能翻越窗框等障碍及无法越过缝隙等问题做了进一步的改进与优化。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种可越障的全自动擦窗机器人，包括外壳结构和擦洗结构；

所述外壳结构前后方相对设有两个，每个外壳结构由上下两层组成，下层为转向底盘，上层为主体结构，主体结构与转向底盘通过设在主体结构中的中心轴连接，转向底盘的底面连接吸盘，主体结构的内部设有供水装置、供电装置、负压装置、转向齿轮；主体结构的外部设有距离传感器；外壳结构的表面上设有电动机减速箱、升降器和齿条固定装置；所述负压装置与吸盘连接作用，使吸盘具有吸力；所述转向齿轮和中心轴连接，与位于主体内部的电动机减速箱齿轮啮合，起控制主体转动的作用

所述供电装置包括电机、电源模块和电路板夹层；电源模块通过电路板与电机相连接，所述电路板接收并处理传感器信号以及通过控制各个电机来控制机器人的各种运动；

所述擦洗结构包括圆柱形齿条、电动机减速箱a和清洁结构；

所述圆柱形齿条经齿条固定装置固定于两主体结构上方，齿条固定装置中设有可以转动的轴套，所述圆柱形齿条固定在齿条固定装置的轴套中；

所述清洁结构与圆柱形齿条内啮合于两主体之间，通过控制电动机减速箱a的正反转进行往复运动以达到清洁目的；

电动机减速箱a、电动机减速箱b内设有多个齿轮，电动机减速箱b的动力输出齿轮与圆柱型齿条外啮合于齿条两端以控制主体间距；电动机减速箱a的动力输出齿轮与圆柱型齿条外啮合于齿条中端以控制清洁结构运动

所述升降器包括电机控制部件和丝杆，所述电机控制部件分别设置于两主体结构内与电机相连接，并带动丝杆转动，调整圆柱形齿条两端高度；

所述清洁结构包括收放轴，喷头和三棱柱转换器，所述收放轴中部穿过圆柱型齿条，并通过电动机减速箱a的动力输出齿轮与其啮合，两端安装喷头和三棱柱转换器；所述喷头与输水管相连接；所述输水管与主体结构中的供水装置相连，所述三棱柱转换器为可旋转的三棱柱形，刮条和清洁布共同安装在可旋转的三棱柱上，可以在清洁时快速的切换。

所述电源模块为大容量充电模块。

所述圆柱型齿条为四根，平行分布于两主体结构的上方。

所述外壳结构均呈相同尺寸的长方体，外壳顶部均设有把手。

所述吸盘个数为8个，左右两外壳结构的底面转向底盘四角各设有1个。

所述供水装置由水泵和水箱组成，水箱内装有液位传感器。

所述的操作方法包括移动方法、越障方法和转向方法。

主体结构的外部设有距离传感器，可以判断周围的障碍到自己的距离，并根据不同环境状况做出相应的动作，所述移动方法依次包括如下步骤：

a、使全自动擦窗机器人移动至一无障碍无接缝的平整工作平面；

b、位于前方的外壳结构的底面吸盘吸附于工作平面；

c、位于后方的外壳结构的底面吸盘松开工作平面，并由升降器向上抬升微小高度；

d、后方外壳结构向前方外壳结构靠近，并在靠近后吸紧工作平面；

e、前方外壳结构吸盘松开工作平面，并由升降器向上抬升微小高度；

f、前方外壳结构向前移动，移动至工作最大跨度时停止移动，并吸紧工作平面；

g、清洁装置开始工作；

清洁装置清洁完毕后，重复a-g步骤；

所述越障方法依次包括如下步骤：

a、使全自动擦窗机器人移动至一存在凸起障碍的工作平面,位于前方的外壳结构前沿触碰到障碍时停止移动；

b、位于后方的外壳结构的吸盘松开工作平面，并由升降器向上抬升微小高度,后方外壳结构向前方外壳结构靠近，并在靠近后吸紧工作平面；

c、前方外壳结构吸盘松开工作平面，并由升降器向上抬升可越障的高度

d、前方外壳结构向前移动，移动至工作最大跨度时停止移动，；

e、升降器下降至工作平面高度，前方外壳结构吸紧工作平面；

f、后方外壳结构的吸盘松开工作平面向前方外壳结构靠近；

g、后方外壳结构吸紧工作平面后将圆柱型齿条向前方移动至最远距离；

h、前方外壳结构吸盘松开工作表面并向前移动至最远距离后吸紧工作表面；

i、后方外壳结构松开工作平面，并由升降器向上抬升可越障的高度；

j、后方外壳结构向前移动至障碍物另一端；

k、后方外壳结构在跨越障碍后吸紧工作平面。

上述越障方法可参考图4。

所述越障方法依次包括如下步骤：

所述转向方法的步骤包括：

a、前方的外壳结构吸附于工作表面，后方的外壳结构脱离工作表面；

b、吸附于工作面的外壳结构的主体结构转动其中心轴，使主体机构和转向吸盘发生相对转动；

c、当另一外壳结构转动到合适位置时停止旋转，并使该外壳结构的转向吸盘吸附于工作表面开始清洁。

上述转向方法可参考图5

本发明的有益效果：

本发明的一种可越障的全自动擦窗机器人，针对有窗框的小面积老式窗户以及高层大面积落地窗的内外清洁问题，将人工智能运用至日常清洁工作中，能够自动规划清洁路线，自动识别并跨越窗框等障碍，实现全自动清洗。

本发明擦窗机器人由于采用吸盘吸附而非传统的抽气机负压吸附，因此耗电量极低，可靠性高，可以利用自身的大容量充电电池长时间工作，彻底摆脱电源线的束缚，也可以代替工人进行危险的室外清洁工作。

本发明擦窗机器人还具有一定的辅助功能，不仅可以清洗玻璃窗，对于室内的衣柜餐桌，只需要更换不同的清洁剂与清洁布即可。故功能多样且灵活，实用性强。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种可越障的全自动擦窗机器人的轴向视图；

图2为本发明一种可越障的全自动擦窗机器人的内部结构图；

图3为本发明一种可越障的全自动擦窗机器人的清洁机构结构图；

图4为本发明一种可越障的全自动擦窗机器人的越障方法示意图；

图5为本发明一种可越障的全自动擦窗机器人的原地转向方法示意图。

具体实施方式

实施例一

一种可越障的全自动擦窗机器人，包括外壳结构和擦洗结构；

所述外壳结构前后方相对设有两个，每个外壳结构由上下两层组成，下层为转向底盘1，上层为主体结构2，主体结构2与转向底盘1通过设在主体结构2中的中心轴连接，转向底盘1的底面连接吸盘，主体结构2的内部设有供水装置、供电装置、转向齿轮15；主体结构2的外部设有距离传感器3；外壳结构的表面上设有电动机减速箱b4、升降器5、起滑动作用的轴套51和齿条固定装置；

所述供电装置包括电机、电源模块和电路板夹层6；电源模块与电机相连接，所述电源模块与电机均设置于电路板夹层6内；所述转向齿轮15和中心轴连接，与位于主体内部的电动机减速箱16的动力输出齿轮啮合，起控制主体转动的作用；

所述擦洗结构包括圆柱形齿条7、电动机减速箱b8和清洁结构；

所述圆柱形齿条经齿条固定装置固定于两主体结构上方，齿条固定装置中设有可以转动的轴套9，所述圆柱形齿条7固定在齿条固定装置的轴套9中；

所述清洁结构与圆柱形齿条7内啮合于两主体之间，进行往复运动以达到清洁目的，清洁结构与圆柱形齿条7齿和处的一侧还设有电动机减速箱a8；

电动机减速箱b4、电动机减速箱a8内设有多个齿轮，电动机减速箱b4的动力输出齿轮与圆柱型齿条7外啮合于齿条两端以控制主体间距；电动机减速箱a8的动力输出齿轮与圆柱型齿条7外啮合于齿条中端以控制清洁结构运动；

所述升降器5通过轴套51与圆柱形齿条7连接，升降器5包括电机控制部件和丝杆，所述电机控制部件分别设置于两主体结构2内与电机相连接，并带动丝杆转动，调整圆柱形齿条7两端高度；

所述清洁结构包括收放轴10、喷头11和三棱柱转换器，所述收放轴中部穿过圆柱型齿条7，并通过电动机减速箱a8的动力输出齿轮与其啮合，两端安装喷头11和三棱柱转换器；所述喷头11与输水管12相连接；所述输水管12与主体结构2中的供水装置相连，所述三棱柱转换器为可旋转的三棱柱形，刮条13和清洁布14共同安装在可旋转的三棱柱上，可以在清洁时快速的切换。

所述电源模块为大容量充电模块，能够摆脱电源线对机体的束缚，保证所述擦窗机器人的灵活性与实用性。

所述圆柱型齿条7为四根，平行分布于两主体结构2的上方。

所述外壳结构1均呈相同尺寸的长方体，外壳结构的顶部均设有把手。

所述吸盘个数为8个，左右两外壳结构1的底面转向底盘的四角各设有1个；通吸盘吸附于内外窗两侧玻璃上。

所述供水装置由水泵13和水箱14组成，水箱14内装有液位传感器，一旦清洁液或水不足时，则亮起指示灯，并无线发送消息，通知使用者添加液体。

该机器人外壳结构1上距离传感器3，可以判断周围的障碍到自己的距离，并根据不同环境状况做出相应的动作。使用时只需将机器人平行于窗框放置于需要清洁的玻璃上，窗框机器人会利用转向底盘2的底部吸盘吸附在上面，吸盘吸紧后清洁结构开始工作，电动机减速箱a8开始工作，使清洁结构做往复运动，在第一个往复运动时，位于主体结构1内部的水泵13开始工作，它将水箱内的水输往喷水头使其喷出雾状水雾，并在第一个往复运动结束时水泵停止工作。当清洁结构做三次往复运动后，清洁结构停止工作。位于机器人侧面的传感器将周围的信息反馈给机器人，机器人会选择向没有障碍物的位置移动，然后进行下一次的清洁工作。机器人会将已清洁过的区域记录并根据周围障碍物情况合理规划路线。本机器人通过智能交互系统，能够随时将工作信息反馈给用户，更加方便快捷，并配有遥控，手动调整姿态，以应对偶发的故障；由于机器人的所有电机都由位于所述外壳结构内的电路板控制，加入遥控装置后可以手动调整每一个电机的工作情况进而调整机器人的动作，便可以处理一些偶发的故障

实施例二：

一种可越障的全自动擦窗机器人的越障方法，如图4、5所示为一种可越障的全自动擦窗机器人的越障方法示意图和原地转向方法示意图；

所述越障方法的步骤包括：一种可越障的全自动擦窗机器人移动至一存在凸起障碍的工作平面。位于前方的外壳结构1前沿触碰到障碍时停止移动。位于后方的外壳结构底面的转向底盘松开工作平面，并由升降器5向上抬升微小高度。后方外壳结构底面的转向底盘2向前方外壳结构靠近，并在靠近后吸紧工作平面。前方外壳结构底面的转向底盘2松开工作平面，并由升降器5向上抬升至可越障的高度。前方外壳结构通过圆柱形齿条7向前移动，移动至工作最大跨度时停止移动，并吸紧工作平面。后方外壳结构底面的转向底盘松开工作平面，并由跨越到另一侧外壳结构的升降器5向上抬升至可越障的高度。后方外壳结构向前方外壳结构靠近，并在跨越障碍后吸紧工作平面。

实施例三：

一种可越障的全自动擦窗机器人的转向方法

首先移动至可转动平面，前方的外壳结构底面的转向底盘减压吸附于工作表面，后方的外壳结构底面的转向底盘增压使其脱离工作表面，前方的外壳结构底面的转向底盘的电机减速箱工作，通过齿轮啮合使前方的外壳结构上下部分发生相对转动，待转动到合适位置时，外壳结构内有负压装置用于控制吸盘的减压和增压吸附于工作表面，可以进行清洁工作。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种可越障的全自动擦窗机器人,其特征在于，包括外壳结构和擦洗结构；

所述外壳结构前后方相对设有两个，每个外壳结构由上下两层组成，下层为转向底盘，上层为主体结构，主体结构与转向底盘通过设在主体结构中的中心轴连接，转向底盘的底面连接吸盘，主体结构的内部设有负压装置、供水装置、供电装置、转向齿轮；主体结构的外部设有距离传感器；主体结构的表面上设有电动机减速箱、升降器和齿条固定装置；所述负压装置与吸盘连接作用，使吸盘具有吸力；所述转向齿轮和中心轴连接，与位于主体内部的电动机减速箱齿轮啮合，起控制主体转动的作用；

所述供电装置包括电机、电源模块和电路板夹层；电源模块与电机相连接，所述电源模块与电机均设置于电路板夹层内；

所述擦洗结构包括圆柱形齿条、电动机减速箱a和清洁结构；

所述圆柱形齿条经齿条固定装置固定于两主体结构上方，齿条固定装置中设有可以转动的轴套，所述圆柱形齿条固定在齿条固定装置的轴套中；

所述清洁结构与圆柱形齿条内啮合于两主体之间，进行往复运动以达到清洁目的；

电动机减速箱a、电动机减速箱b内设有多个齿轮，电动机减速箱b的动力输出齿轮与圆柱型齿条外啮合于齿条两端以控制主体间距；电动机减速箱a的动力输出齿轮与圆柱型齿条外啮合于齿条中端以控制清洁结构运动；

所述升降器包括电机控制部件和丝杆，所述电机控制部件分别设置于两主体结构内与电机相连接，并带动丝杆转动，调整圆柱形齿条两端高度；

所述清洁结构包括收放轴，喷头和三棱柱转换器，所述收放轴中部穿过圆柱型齿条，并通过电动机减速箱a的动力输出齿轮与其啮合，两端安装喷头和三棱柱转换器；所述喷头与输水管相连接；所述输水管与主体结构中的供水装置相连，所述三棱柱转换器为可旋转的三棱柱形，刮条和清洁布共同安装在可旋转的三棱柱上，可以在清洁时快速的切换。

2.根据权利要求1所述的一种可越障的全自动擦窗机器人,其特征在于，所述电源模块为大容量充电模块。

3.根据权利要求1所述的一种可越障的全自动擦窗机器人,其特征在于，所述圆柱型齿条为四根，平行分布于两主体结构的上方。

4.根据权利要求1所述的一种可越障的全自动擦窗机器人,其特征在于，所述外壳结构均呈相同尺寸的长方体，外壳顶部均设有把手。

5.根据权利要求1所述的一种可越障的全自动擦窗机器人,其特征在于，所述吸盘个数为8个，左右两外壳结构的底面转向底盘的四角各设有1个。

6.根据权利要求1所述的一种可越障的全自动擦窗机器人,其特征在于，所述供水装置由水泵和水箱组成，水箱内装有液位传感器。

7.根据权利要求1-6所述的一种可越障的全自动擦窗机器人的操作方法，其特征在于，所述的操作方法包括移动方法、越障方法和转向方法。

8.根据权利要求7所述的操作方法，其特征在于，主体结构的外部设有距离传感器，可以判断周围的障碍到自己的距离，并根据不同环境状况做出相应的动作，所述移动方法依次包括如下步骤：

a、使全自动擦窗机器人移动至一无障碍无接缝的平整工作平面；

b、位于前方的外壳结构的底面吸盘吸附于工作平面；

c、位于后方的外壳结构的底面吸盘松开工作平面，并由升降器向上抬升微小高度；

d、后方外壳结构向前方外壳结构靠近，并在靠近后吸紧工作平面；

e、前方外壳结构吸盘松开工作平面，并由升降器向上抬升微小高度；

f、前方外壳结构向前移动，移动至工作最大跨度时停止移动，并吸紧工作平面；

g、清洁装置开始工作；

清洁装置清洁完毕后，重复a-f步骤。

9.根据权利要求7所述的操作方法，其特征在于，所述越障方法依次包括如下步骤：

a、使全自动擦窗机器人移动至一存在凸起障碍的工作平面,位于前方的外壳结构前沿触碰到障碍时停止移动；

b、位于后方的外壳结构的吸盘松开工作平面，并由升降器向上抬升微小高度,后方外壳结构向前方外壳结构靠近，并在靠近后吸紧工作平面；

c、前方外壳结构吸盘松开工作平面，并由升降器向上抬升可越障的高度

d、前方外壳结构向前移动，移动至工作最大跨度时停止移动，；

e、升降器下降至工作平面高度，前方外壳结构吸紧工作平面；

f、后方外壳结构的吸盘松开工作平面向前方外壳结构靠近；

g、后方外壳结构吸紧工作平面后将圆柱型齿条向前方移动至最远距离；

h、前方外壳结构吸盘松开工作表面并向前移动至最远距离后吸紧工作表面；

i、后方外壳结构松开工作平面，并由升降器向上抬升可越障的高度；

j、后方外壳结构向前移动至障碍物另一端；

k、后方外壳结构在跨越障碍后吸紧工作平面。

10.根据权利要求7所述的操作方法，其特征在于，所述转向方法依次包括如下步骤：

a、前方的外壳结构吸附于工作表面，后方的外壳结构脱离工作表面；

b、吸附于工作面的外壳结构的主体结构转动其中心轴，使主体机构和转向吸盘发生相对转动；

c、当另一外壳结构转动到合适位置时停止旋转，并使该外壳结构的转向吸盘吸附于工作表面开始清洁。