CN109259656A - 一种智能擦玻璃机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能擦玻璃机器人，其特征在于，包括底座、飞行部、吸附部、控制器、电源模块以及至少三个擦拭部，其中，所述控制器及电源模块分别设置于所述底座内，所述飞行部、吸附部以及擦拭部分别固定于所述底座，所述飞行部用于在控制器的控制下携带底座飞行，所述吸附部用于在控制器的控制下吸附于玻璃壁面，所述擦拭部用于在控制器的控制下对玻璃壁面进行清洗；电源模块用于为飞行部、吸附部、控制器以及擦拭部供电；本发明所提供的擦玻璃机器人，结构紧凑，功能完善，不仅能够实现对玻璃的清洁，而且清洗效果好，成本低，尤其适用于对高楼玻璃壁面的清洗。

Description

一种智能擦玻璃机器人

技术领域

本发明涉及智能家电技术领域，具体涉及一种智能擦玻璃机器人。

背景技术

随着城市现代化发展，特别是高层建筑的兴起，玻璃构造不仅为建筑所需，也逐渐演绎成了城市的风景，从此衍生出繁重的壁面清洗任务，并且许多国家已对建筑壁面的清洗要求做出了明确规定。

窗户(玻璃)清洁是每一个家庭及每个大楼的清洁项目之一，但是随着城市高层建筑成倍的增长，住户窗户面积大幅度增加，擦窗的难度和危险也随之增加，这也就催生了问题的出现。至今，有95％城市高楼玻璃外壁采用的是人工清洗完成，它不仅费用高、效率低、速度慢，而且极其危险，不断出现清洁工人在擦窗作业中意外坠楼的事件。

随着科技的进步，擦玻璃机器人应运而生，擦玻璃机器人通常具有规则路径、侦测窗框、自动清洁窗户等功能，可以实现对玻璃壁面的清洗或自动清洗，然而，现有技术中常用的擦玻璃机器人，通常存在如下弊端：1、现有的擦玻璃机器人，通常只适用于对高度较低的玻璃进行清洗(即人工可以干预的范围内的玻璃)，而对于高楼玻璃壁面的清洗，通常比较困难，且非常容易出现摔机的情况；2、现有的擦玻璃机器人，在擦拭有框的玻璃时，玻璃的边角通常擦拭不到，因而留下死角，使得擦玻璃机器人不能完全发挥其清洁玻璃的作用。

发明内容

为改善现有技术中所存在的不足，提供了一种智能擦玻璃机器人，不仅能够实现对玻璃的清洁，而且清洗效果好，成本低，不容易出现摔机的情况，尤其适用于对高楼玻璃壁面的清洗。

本发明所采用的技术方案是：

一种智能擦玻璃机器人，包括底座、飞行部、吸附部、控制器、电源模块以及至少三个擦拭部，其中，所述控制器及电源模块分别设置于所述底座内，所述飞行部、吸附部以及擦拭部分别固定于所述底座，所述飞行部用于在控制器的控制下携带底座飞行，所述吸附部用于在控制器的控制下吸附于玻璃壁面，所述擦拭部用于在控制器的控制下，对玻璃壁面进行清洗；电源模块用于为飞行部、吸附部、控制器以及擦拭部供电。

优选的，所述吸附部包括真空泵、吸盘、两个滑轮以及分别驱动两个滑轮的驱动电机，其中，所述真空泵及两个驱动电机分别与控制器相连，所述吸盘固定于所述底座，吸盘为圆盘形结构，所述两个滑轮相互平行的设置于所述吸盘内，吸盘的底面上设置有环状凹槽，所述真空泵的进气口与所述环状凹槽相连通，真空泵用于在控制器的控制下在环状凹槽内产生负压，以实现吸附功能，两个驱动电机分别用于在控制器的控制下转动，并带动对应的滑轮转动，从而实现移动和转向功能。

优选的，所述擦拭部包括主转台、主电机、机械臂、触手，所述主电机、机械臂分别与所述控制器相连，所述主电机固定于所述底座，主电机用于在控制器的控制下驱动所述主转台转动，所述机械臂的一端与所述主转台相连，另一端与所述触手相连，机械臂用于在控制器的控制下驱动所述触手伸/缩，触手的底面上设置有清洁布，用于实现对玻璃壁面的清洗。

进一步的，还包括副转台以及设置于所述副转台内的副电机，所述副转台铰接于所述机械臂的一端，所述副电机的输出轴与所述触手相连，副电机用于在控制器的控制下驱动触手转动。既可以调整触手的方向，使得触手与玻璃壁面的边角相适应，又可以在清洁的过程中增加单个触手的覆盖面积，从而可以有效提高清洁效率。

进一步的，还包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述触手，压力传感器与所述控制器相连，压力传感器用于检测触手对玻璃壁面的压力，并传输给控制器。

一种优选的方案中，所述触手为三角形结构。以便可以有效擦拭玻璃壁面的边角。

进一步的，所述触手的内部设置有储液腔，储液腔用于储存清洗液，触手的底面上设置有盖子，所述盖子用于封闭所述储液腔，触手上对应三个角的位置处分别设置有槽口，所述槽口的侧壁上设置有水孔，所述水孔通过设置于触手内部的流道与所述储液腔相连通。

一种优选的方案中，所述水孔处设置有阀门，所述阀门用于在所述触手转动所产生的离心力作用下开启，在所述触手静止时关闭。

优选的，所述飞行部包括动力电机、传动部以及螺旋桨，其中，所述动力电机设置于所述底座，并与所述控制器相连，所述动力电机的输出轴与所述传动部相连，所述传动部与所述螺旋桨相连，动力电机用于在控制器的控制下驱动螺旋桨转动，以实现起飞和降落功能。

进一步的，还包括红外线避障传感器和距离传感器，所述红外线避障传感器与距离传感器分别设置于所述底座，并分别与所述控制器相连，红外线避障传感器用于探测移动方向是/否有障碍物，并传输给所述控制器，距离传感器用于检测与障碍物之间的距离，并传输给所述控制器。本擦玻璃机器人在工作的过程中，控制器可以根据从红外线避障传感器及距离传感器所获取的数据，进行实施路径规划，同时可以贴近玻璃壁面的边角处，以便将玻璃壁面的边角清洗干净。

与现有技术相比，使用本发明提供的一种智能擦玻璃机器人，具有以下有益效果：

1、结构紧凑，功能完善，不仅能够实现对玻璃的清洁，而且清洗效果好，成本低，尤其适用于对高楼玻璃壁面的清洗。

2、本智能擦玻璃机器人中，触手的结构设计合理，可以有效解决玻璃的边角、死角擦拭不到或擦不干净的问题，有利于擦玻璃机器人完全发挥其清洁玻璃的作用。

3、保护措施周全，可以有效防止出现摔机的情况，而且在突发情况下，可以保证擦玻璃机器人可以安全、平稳的着陆。

4、可以利用太阳能补充电能，从而可以有效提高擦玻璃机器人的续航时间。

5、本智能擦玻璃机器人，可以根据干湿度的不同，自动进行润湿，不仅结构简单，且控制效果好。

6、解决高层玻璃清洁中人力工作量大以及风险高的问题，利用智能擦玻璃机器人不仅可以做到替代人工完成各项高空作业，而且还能大大提高工作效率，节省费用，大大的方便了人们的日常生活。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

附图

图1为本发明实施例1中提供的一种智能擦玻璃机器人的结构示意图，正视。

图2为本发明实施例1中提供的一种智能擦玻璃机器人的结构示意图，仰视。

图3为本发明实施例1中提供的一种智能擦玻璃机器人中，触手的仰视结构示意图。

图4为本发明实施例1中提供的一种智能擦玻璃机器人中，触手的局部剖视图。

图5为本发明实施例1中提供的一种智能擦玻璃机器人中，螺旋桨的俯视图，其中，副桨处于闭合状态。

图6为本发明实施例1中提供的一种智能擦玻璃机器人中，螺旋桨的俯视图，其中，副桨处于展开状态。

图中标记说明

底座101，主转台102，

飞行部201，传动轴202，螺旋桨203，桨毂204，桨叶205，主桨206，副桨207，太阳能薄膜208，转盘209，

吸附部301，吸盘302，滑轮303，环状凹槽304，

擦拭部401，触手402，副转台403，储液腔404，盖子405，槽口406，水孔407，流道408，塞子409，弹簧410，湿度传感器411，压力传感器412，

机械臂501。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1及图2，本实施例中提供了一种智能擦玻璃机器人，包括底座101、飞行部201、吸附部301、控制器、电源模块以及至少三个擦拭部401，其中，所述控制器及电源模块分别设置于所述底座101内，底座101主要起到支撑作用；所述飞行部201、吸附部301以及擦拭部401分别固定于所述底座101，所述飞行部201用于在控制器的控制下携带底座101飞行，以便实现本擦玻璃机器人的上升及安全下降(着陆)功能；所述吸附部301用于在控制器的控制下吸附于玻璃壁面，以便使得本擦玻璃机器人可以紧贴在玻璃壁面上，从而可以对玻璃壁面进行清洗；所述擦拭部401用于在控制器的控制下，对玻璃壁面进行清洗；电源模块用于为飞行部201、吸附部301、控制器以及擦拭部401供电。

在本实施例中，所述电源模块包括锂电池，锂电池可以反复充放电，以便对擦玻璃机器人中的各用电部件进行供电。

如图2所示，在本实施例所提供的一种方案中，吸附部301包括真空泵、吸盘302、两个滑轮303以及分别驱动两个滑轮303的驱动电机，其中，所述真空泵及两个驱动电机分别与控制器相连，所述吸盘302固定于所述底座101，吸盘302为圆盘形结构，所述两个滑轮303相互平行的设置于所述吸盘302内，吸盘302的底面上设置有环状凹槽304，所述真空泵的进气口与所述环状凹槽304相连通，真空泵用于在控制器的控制下在环状凹槽304内产生负压，以实现吸附功能，使得本擦玻璃机器人可以牢靠的吸附在玻璃壁面上；两个驱动电机分别用于在控制器的控制下转动，并带动对应的滑轮303转动，从而实现移动和转向功能；如图2所示，两个滑轮303可以是根据麦克纳姆斯原理制作的滑轮303，在移动的过程中，通过控制器控制两个滑轮303的转速相同，即可实现前进或后退功能，通过控制器控制两个滑轮303的转速不同(存在速度差)，即可实现转向功能，非常的灵活方便。

如图1或图2所示，在本实施例所提供的一种方案中，擦拭部401包括主转台102、主电机、机械臂501、触手402，其中，主电机、机械臂501分别与所述控制器相连，所述主电机固定于所述底座101，主电机用于在控制器的控制下驱动所述主转台102转动，所述机械臂501的一端与所述主转台102相连，另一端与所述触手402相连，机械臂501用于在控制器的控制下驱动所述触手402伸/缩，触手402的底面上设置有清洁布，用于实现对玻璃壁面的清洗；在本擦玻璃机器人的工作过程中，控制器可以根据需要启动主电机，使得主转台102及三个擦拭部401可以相对于吸附部301转动(相对于传动轴202转动)，从而可以灵活调整各擦拭部401的位置，以便与玻璃壁面的边角相适应，使得擦拭部401与玻璃壁面的边角贴合得更好，有利于将玻璃清洁得更干净；此外，在本擦玻璃机器人的工作过程中，控制器可以根据需要驱动机械臂501，从而可以实现各擦拭部401的伸/缩功能，一方面，可以有效调节擦拭部401的触手402与玻璃壁面贴合力度(即触手402对玻璃壁面的压力)，另一方面，可以有效调节擦拭部401的覆盖范围，提高清洁效率。

作为举例，一种优选的方案中，主转台102可以通过轴承套设于传动轴202，主转台102设置有内齿轮，主电机的输出轴与齿轮相连，所述齿轮与所述内齿轮相啮合，从而使得主电机可以驱动主转台102相对于所述传动轴202转动。

在本实施例中，机械臂501可以采用现有技术中常用的机械臂501，这里不再一一举例说明。

进一步的方案中，本实施例所提供的擦玻璃机器人还包括副转台403以及设置于所述副转台403内的副电机，所述副转台403铰接于所述机械臂501的一端，所述副电机的输出轴与所述触手402相连，副电机用于在控制器的控制下驱动触手402转动；既可以调整触手402的方向，使得触手402与玻璃壁面的边角相适应，又可以在清洁的过程中增加单个触手402的覆盖面积，从而可以有效提高清洁效率。

进一步的，还包括压力传感器412，所述压力传感器412设置于所述触手402，压力传感器412与所述控制器相连，压力传感器412用于检测触手402对玻璃壁面的压力，并传输给控制器，以便控制器可以通过合理控制、调节各机械臂501，从而实现调节触手402对玻璃壁面压力的功能；通常压力越大，触手402与玻璃壁面贴合得更紧密，擦得越干净，但擦拭速度较慢，效率较低；压力越小，触手402与玻璃壁面贴合得越不紧密，擦拭速度快，效率较高，但擦拭效果一般。

如图1或图2所示，一种优选的方案中，所述触手402为三角形结构，以便可以有效擦拭玻璃壁面的边角。

如图3所示，在进一步的方案中，所述触手402的内部设置有储液腔404，储液腔404用于储存清洗液，触手402的底面上设置有盖子405，所述盖子405用于封闭所述储液腔404，在使用之前，可以通过盖子405将清洗液加入储液腔404中，然后用盖子405封闭即可；触手402上对应三个角的位置处分别设置有槽口406，所述槽口406的侧壁上设置有水孔407，所述水孔407通过设置于触手402内部的流道408与所述储液腔404相连通，以便在清洗玻璃的过程中，储存在储液腔404内的清洗液可以从水孔407流出，并作用在触手402处，既可以湿润触手402，有利于擦拭玻璃。

如图4所示，在一种优选的方案中，所述水孔407处设置有阀门，所述阀门用于在所述触手402转动所产生的离心力作用下开启，在所述触手402静止时关闭。作为举例，如图所示，水孔407处设置有塞子409，塞子409通过弹簧连接于触手402，且塞子409正好卡在水孔407处，达到了堵塞水孔407的目的，弹簧处于压缩状态，当触手402在副电机的驱动下转动时，塞子409可以在离心力的作用下压缩弹簧，从而露出水孔407，使得储液腔404中的清洗液可以从水孔407流出，实现自动加湿、自动喷水的功能；当触手402停止转动或转速较低时，离心力较小，塞子409在弹簧的作用下自动回到初始时的位置，实现自动封闭水孔407的功能。

进一步的，所述触手402上设置有湿度传感器411，湿度传感器411与所述控制器相连，湿度传感器411用于检测触手402底面的湿度数据，并传输给控制器，控制器可以根据所述湿度传感器411所检测的数据，判断触手402的底面是否过于干燥，当触手402的底面太干燥时，控制器可以控制各副电机转动，从而驱动对应的触手402转动，触手402的转动产生离心力，在离心力的作用下，水孔407处的阀门可以自动打开，实现自动加湿、自动喷水的功能。

在本实施例所提供的进一步方案中，飞行部201包括动力电机、传动部以及螺旋桨203，其中，动力电机设置于所述底座101，并与所述控制器相连，所述动力电机的输出轴与所述传动部相连，所述传动部与所述螺旋桨203相连，动力电机用于在控制器的控制下驱动螺旋桨203转动，以实现起飞和降落功能；尤其是当本擦玻璃机器人在对高楼的玻璃壁面进行清洗的过程中，高度越高风力越大，当风力较大或遇到阵风、下雨等突发情况导致擦玻璃机器人从玻璃壁面脱落时，控制器可以控制螺旋桨203转动，从而实现安全降落(安全着陆)，可以有效避免摔机(摔坏擦玻璃机器人)的问题，安全性更高，从而使得本擦玻璃机器人尤其适用于清洁高楼的玻璃壁面。

作为举例，在本实施例中，传动部可以为传动轴202，如图1所示。

在更完善的方案中，还包括加速度传感器，所述加速度传感器与控制器相连，用于检测擦玻璃机器人在竖直方向的加速度值，当加速度值较大或突变时，表明擦玻璃机器人从玻璃壁面脱落，此时，控制器可以立刻控制螺旋桨203转动，以便及时控制或终止擦玻璃机器人加速下落的状态，有利于擦玻璃机器人平稳降落。

螺旋桨203通常包括是桨叶205和桨毂204，如图1或图2所示，在本实施例中，擦玻璃机器人中螺旋桨203通常包括桨毂204和三个桨叶205，三个桨叶205互成120度夹角；如图1所示，每个桨叶205包括主桨206和副桨207，主桨206与副桨207之间通过太阳能折叠板或太阳能薄膜208相连，当主桨206与副桨207合并时，主桨206与副桨207之间的太阳能折叠板或太阳能薄膜208被收纳到主桨206或副桨207内，当主桨206与副桨207分开后(即展开后)，主桨206与副桨207之间的太阳能折叠板或太阳能薄膜208被绷紧，以便收集太阳能，太阳能折叠板或太阳能薄膜208与电源模块相连，以便将收集太阳能转化成电能并存储在电源模块中，不仅可以有效增加本擦玻璃机器人的续航时间(持续工作时间)，而且更加节能、环保。

作为举例，在本实施例中，各桨叶205的主桨206与副桨207之间设置的是太阳能薄膜208，如图5所示，所述桨毂204内设置有步进电机和转盘209，步进电机与所述控制器相连，所述步进电机的输出轴与转盘209相连接，转盘209可以相对于桨毂204转动，所述各副桨207分别固定于所述转盘209，步进电机用于在控制器的控制下驱动副桨207远离所述主桨206转动(转动的角度可以根据实际桨叶205的数目而定，例如，当桨毂204上设置有三个桨叶205时，步进电机驱动第二叶片的转动角度不会超过120度)，转动方向如图5中带箭头的虚线所示，实现展开功能，如图6所示；主桨206内设置有转轴，所述太阳能薄膜208的一端固定于所述转轴，转轴可转动，转轴的一端或两端分别设置有涡卷弹簧，所述涡卷弹簧的内端固定于所述转轴，外端固定于所述主桨206，当副桨207展开后，涡卷弹簧处于压缩状态，以便为太阳能薄膜208的自动收纳提供恢复力，所述转轴用于使太阳能薄膜208可以自动卷绕到转轴上。

在更完善的方案中，还包括温度传感器，所述温度传感器与控制器相连，温度传感器用于检测实时温度数值，控制器可以根据所检测的温度数值，控制每个桨叶205中的主桨206和副桨207是否展开，当温度数值大于所设定的阀值时，表明温度较高、阳光较好，可以展开主桨206和副桨207，以便收集太阳能。

在进一步的方案中，本实施例所提供的擦玻璃机器人还包括红外线避障传感器和距离传感器，其中，红外线避障传感器与距离传感器分别设置于所述底座101，并分别与所述控制器相连，红外线避障传感器用于探测移动方向是/否有障碍物，并传输给所述控制器，距离传感器用于检测与障碍物之间的距离，并传输给所述控制器。本擦玻璃机器人在工作的过程中，控制器可以根据从红外线避障传感器及距离传感器所获取的数据，进行实施路径规划，同时可以贴近玻璃壁面的边角处，以便将玻璃壁面的边角清洗干净；路径规划的相关算法是比较成熟的现有技术，如扫地机器人等，这里不再赘述。

在使用本实施例所提供的擦玻璃机器人时，可以使擦玻璃机器人从高楼的低处向高处移动，也可以从高处向低处移动，这里不再赘述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能擦玻璃机器人，其特征在于，包括底座、飞行部、吸附部、控制器、电源模块以及至少三个擦拭部，其中，所述控制器及电源模块分别设置于所述底座内，所述飞行部、吸附部以及擦拭部分别固定于所述底座，所述飞行部用于在控制器的控制下携带底座飞行，所述吸附部用于在控制器的控制下吸附于玻璃壁面，所述擦拭部用于在控制器的控制下对玻璃壁面进行清洗；电源模块用于为飞行部、吸附部、控制器以及擦拭部供电。

2.根据权利要求1所述的智能擦玻璃机器人，其特征在于，所述吸附部包括真空泵、吸盘、两个滑轮以及分别驱动两个滑轮的驱动电机，其中，所述真空泵及两个驱动电机分别与控制器相连，所述吸盘固定于所述底座，吸盘为圆盘形结构，所述两个滑轮相互平行的设置于所述吸盘内，吸盘的底面上设置有环状凹槽，所述真空泵的进气口与所述环状凹槽相连通，真空泵用于在控制器的控制下在环状凹槽内产生负压，以实现吸附功能，两个驱动电机分别用于在控制器的控制下转动，并带动对应的滑轮转动，以实现移动和转向功能。

3.根据权利要求1所述的智能擦玻璃机器人，其特征在于，所述擦拭部包括主转台、主电机、机械臂、触手，所述主电机、机械臂分别与所述控制器相连，所述主电机固定于所述底座，主电机用于在控制器的控制下驱动所述主转台转动，所述机械臂的一端与所述主转台相连，另一端与所述触手相连，机械臂用于在控制器的控制下驱动所述触手伸/缩，触手的底面上设置有清洁布，用于实现对玻璃壁面的清洗。

4.根据权利要求3所述的智能擦玻璃机器人，其特征在于，还包括副转台以及设置于所述副转台内的副电机，所述副转台铰接于所述机械臂的一端，所述副电机的输出轴与所述触手相连，副电机用于在控制器的控制下驱动触手转动。

5.根据权利要求3所述的智能擦玻璃机器人，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述触手，压力传感器与所述控制器相连，压力传感器用于检测触手对玻璃壁面的压力，并传输给控制器。

6.根据权利要求3所述的智能擦玻璃机器人，其特征在于，所述触手为三角形结构。

7.根据权利要求3所述的智能擦玻璃机器人，其特征在于，所述触手的内部设置有储液腔，储液腔用于储存清洗液，触手的底面上设置有盖子，所述盖子用于封闭所述储液腔，触手上对应三个角的位置处分别设置有槽口，所述槽口的侧壁上设置有水孔，所述水孔通过设置于触手内部的流道与所述储液腔相连通。

8.根据权利要求7所述的智能擦玻璃机器人，其特征在于，所述水孔处设置有阀门，所述阀门用于在所述触手转动所产生的离心力作用下开启，在所述触手静止时关闭。

9.根据权利要求1所述的智能擦玻璃机器人，其特征在于，所述飞行部包括动力电机、传动部以及螺旋桨，其中，所述动力电机设置于所述底座，并与所述控制器相连，所述动力电机的输出轴与所述传动部相连，所述传动部与所述螺旋桨相连，动力电机用于在控制器的控制下驱动螺旋桨转动，以实现起飞和降落功能。

10.根据权利要求1所述的智能擦玻璃机器人，其特征在于，还包括红外线避障传感器和距离传感器，所述红外线避障传感器与距离传感器分别设置于所述底座，并分别与所述控制器相连，红外线避障传感器用于探测移动方向是/否有障碍物，并传输给所述控制器，距离传感器用于检测与障碍物之间的距离，并传输给所述控制器。