CN110250987B - 具有到边检测功能的擦窗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及擦窗机器人，尤其涉及一种具有到边检测功能的擦窗机器人，包括擦窗机器人本体，所述擦窗机器人本体上设置有到边检测装置，所述到边检测装置包括设置在擦窗机器人本体四个角处的触发式到边检测装置、设置在擦窗机器人本体两端的光电式到边检测装置，非接触检测边缘、工作稳定性高。

Description

具有到边检测功能的擦窗机器人

技术领域

本发明涉及擦窗机器人，尤其涉及一种具有到边检测功能的擦窗机器人。

背景技术

擦窗机器人用于建筑物或构筑物窗户和外墙清洗、维修等作业的常设悬吊接近设备，现有的擦窗机检测到边有以下方式：检测行走电机的电流，检测加速度传感器，在擦窗机边缘设置微动开关，通过电流及加速度传感器进行检测，不能判定擦窗机是哪一个边缘到边，通过微动开关，在擦窗机边角转弯时，不能判断是否到边。

申请号为201721803816.3的发明专利申请公开了一种擦窗机边缘检测系统，涉及擦窗机制造领域，包括加速计、电流检测装置、边缘检测装置、探高检测装置、控制器，电流检测装置包括串联在行走电机与驱动电源之间的采样电阻，所述采样电阻用于检测行走电机的实时电流；边缘检测装置包括设置在擦窗机器人本体四个外侧面的四个向外的边缘微动开关；探高检测装置包括设置在擦窗机器人本体四个角处的轴套，所述轴套内设置有探高轴，所述轴套上侧还设置有探高接近开关，所述探高接近开关用于检测探高轴；控制器与加速计、采样电阻、边缘微动开关、探高接近开关信号连接，检测精度高、工作稳定性高，然而通过电流检测、加速计方式检测边缘，在打滑时不能正确检测，边缘检测装置在碰撞玻璃边缘时与加速计、电流检测装置配合，进行边缘检测，但需要碰撞才能够触发，使用稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种非接触检测边缘、工作稳定性高的具有到边检测功能的擦窗机器人。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种具有到边检测功能的擦窗机器人，包括擦窗机器人本体，所述擦窗机器人本体上设置有到边检测装置，所述到边检测装置包括设置在擦窗机器人本体四个角处的触发式到边检测装置、设置在擦窗机器人本体两端的光电式到边检测装置，所述触发式到边检测装置包括设置于擦窗机器人本体四个角处的摆动装置，所述摆动装置包括铰接在擦窗机器人本体上的摆臂，还包括设置于摆臂两侧的两个第一微动开关，所述摆臂摆动的过程中能够触发第一微动开关，所述摆臂两侧均设置有复位弹簧，所述摆臂自由端还设置有脱困转轮，所述摆臂自由端还设置有悬空检测装置，所述悬空检测装置包括设置于摆臂自由端的向下的轴套，所述轴套外侧套装脱困转轮，所述轴套上端内壁设置有阻挡环，所述轴套内穿装有探高轴，所述探高轴下端面为球面型，所述探高轴上端设置有探杆，所述探杆上端延伸至轴套上侧连接有横向的压板，所述摆臂上还铰接有压杆，所述压杆下侧设置有第二微动开关，所述压板向下移动的过程中能够带动压杆向下触发第二微动开关，所述探高轴上端面和阻挡环下端面之间还设置有压缩状态的弹簧，擦窗机器人本体上位于摆臂两侧均设置有弹簧座，所述弹簧座内设置有复位弹簧，所述摆臂上设置有向下的拨杆，摆臂摆动的过程中拨杆能够挤压复位弹簧，所述光电式到边检测装置包括设置在擦窗机器人本体两端的用于检测玻璃边缘的摄像头，所述摄像头通过隔震装置与擦窗机器人本体连接，所述隔震装置包括设置在擦窗机器人本体上的摄像头安装座，所述摄像头安装座包括底座，所述底座上设置有摄像头容纳槽，所述底座上设置有罩体，所述底座和罩体之间有用于容纳摄像头的容纳腔，所述摄像头的PCB板连接有固定板，所述摄像头通过固定板与底座、罩体连接，所述固定板与底座、罩体之间设置有隔震垫，所述固定板背对摄像头的一面与底座、罩体之间设置有隔震座，所述隔震座包括与固定板链接的橡胶隔震板，所述橡胶隔震板通过连接柱与底座、罩体连接，所述摄像头斜向下设置。

进一步地，所述固定板上环绕摄像头设置有密封罩，所述隔震垫环绕密封罩设置，所述密封罩的外端设置有透镜。

进一步地，所述透镜为密封套装在密封罩外端的玻璃罩，所述玻璃罩为钢化玻璃罩。

进一步地，所述隔震板两表面均粘结固定有连接板，所述连接板为不锈钢板，所述隔震板与固定板、连接柱之间通过连接板连接。

进一步地，所述连接板、隔震板上与连接柱相对应位置处设置有螺纹孔，所述连接柱与连接板、隔震板之间螺纹连接，所述连接柱延伸至容纳腔外连接有用于将连接柱顶紧的顶紧装置。

进一步地，所述顶紧装置包括设置在底座、罩体上的用于对连接柱导向的导向套，所述导向套与连接柱之间间隙配合，所述导向套外壁设置有螺纹，所述导向套外端螺纹套装有用于向内压紧连接柱的压盖，所述压盖与连接柱外端之间设置有压缩状态的缓冲弹簧。

进一步地，所述连接柱外端设置有设置为球面型，所述导向套内端螺纹穿装在相应的底座或者罩体上，所述导向套内端内缘倒圆弧。

进一步地，所述底座与罩体连接处设置有密封垫，所述底座与罩体之间通过螺栓连接。

本发明的有益效果在于：设置摆臂及第一微动开关，当摆臂自由端触边摆动时，能够触发对应的第一微动开关，通过判断微动开关的位置，既能够判断擦窗机哪一个边缘到边，设置悬空检测装置，在玻璃无边框处依然能够检测到边，防止擦窗机跌落，设置脱困转轮，能够起到导向作用，进而避免擦窗机卡死在窗户边角处，设置摄像头，摄像头斜向下设置，能够在非接触的情况下检测边缘，使用寿命长，设置隔震装置，能够降低擦窗机器人本体震动对摄像头的影响，保证摄像头工作稳定性。

附图说明

图1为实施例1结构图示意图；

图2为触发式到边检测装置拆解图示意图；

图3为触发式到边检测装置结构图示意图；

图4隔震装置结构图示意图；

图5为摄像头与隔震装置连接关系剖面图示意图；

图6为顶紧装置剖面图示意图；

图7为图5中A处局部放大图示意图；

其中：1-擦窗机器人本体，2-摆臂支座，3-摆臂，4-轴套，5-脱困转轮，6-探高轴，7-支脚，8-探杆，9-压缩状态的弹簧，10-阻挡环，11-压板，12-压杆，13-第二微动开关，14-第二微动开关座，15-限位孔，16-限位销座，17-弹簧座，18-复位弹簧，19-第一微动开关座，20-限位销，21-第一微动开关，22-拨杆，23-隔震装置，24-摄像头，25-底座，26-罩体，27-密封罩，28-透镜，29-顶块，30-线套，31-翼板，32-固定板，33-隔震垫，34-橡胶柱，35-隔震板，36-连接板，37-支撑柱，38-限位凸起，39-连接柱，40-导向套，41-压盖，42-密封垫，43-缓冲弹簧。

具体实施方式

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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

如图1-7所示，一种具有到边检测功能的擦窗机器人，包括擦窗机器人本体，擦窗机器人本体上安装有到边检测装置，到边检测装置包括安装在擦窗机器人本体四个角处的触发式到边检测装置、安装在擦窗机器人本体两端的光电式到边检测装置。

触发式到边检测装置包括安装于擦窗机器人本体1四个角处的摆动装置，摆动装置包括铰接在擦窗机器人本体上的摆臂3，擦窗机器人本体1上位于四个角处均固定有向上的摆臂支座2，摆臂支座3上开有向上的主轴座孔，摆臂3上与主轴座孔对应位置处开有轴孔，摆臂3通过穿装在轴孔及主轴座孔内的主轴可转动的固定，摆臂3为板状，摆臂3自由端一体固定有向下的轴套4，轴套4外侧套装脱困转轮5，脱困转轮5外缘超出擦窗机器人本体1外缘，轴套4上端内壁一体固定有镂空的阻挡环10，轴套4内穿装有探高轴6探高轴6下端设置为下端面为球面的支脚7，探高轴上端一体固定有向上的探杆8，探杆8与探高轴6同轴线，探杆8上端延伸至轴套上侧连接有横向的压板11，探高轴6上端面和阻挡环11下端面之间还安装有压缩状态的弹簧9，摆臂3上端面还一体固定有第二微动开关座14，第二微动开关座14上固定有第二微动开关13，第二微动开关13上铰接有一压杆12，压杆12的自由端位于压板11下侧，压板11在向下移动的过程中能够带动压杆12触发第二微动开关13，在擦窗机器人本体1上位于摆臂两侧均一体固定有弹簧座17，弹簧座17内安装有复位弹簧18，摆臂3上一体固定有向下的拨杆22，拨杆22有两个，分别对应两个复位弹簧18，弹簧座17为向上的方管型，弹簧座17正对拨杆22处开有开口，摆臂3摆动的过程中，拨杆22能够穿过开口挤压复位弹簧18，在擦窗机器人本体上位于摆臂3两侧均一体固定有第一微动开关座19，第一微动开关座19上安装有第一微动开关21，摆臂3正对第一微动开关21处为凸缘，摆臂3摆动的过程中能够通过凸缘触发第一微动开关21，在擦窗机器人本体上位于摆臂3下侧还对称固定有两个限位销座16，限位销座16上插装有限位销20，摆臂3上与限位销对应位置处开有限位孔15，限位孔15为弧形的长条孔，摆臂3在摆动的过程中通过限位孔15限位，避免压坏第一微动开关21。

光电式到边检测装置包括安装在擦窗机器人本体两端的用于检测玻璃边缘的摄像头24，本实施例中，摄像头选用KS-302D摄像头模组，包括镜头和PCB板，输出数字信号，体积小，工作稳定性高，摄像头通过隔震装置23与擦窗机器人本体连接，隔震装置包括固定在擦窗机器人本体上的摄像头安装座，摄像头安装座包括底座25，底座上加工有摄像头容纳槽，本实施例中，底座和擦窗机器人本体一体模塑成型，底座上安装有罩体26，罩体与底座材质相同，底座与罩体连接处安装有密封垫42，密封垫为橡胶垫，不仅具有良好的密封效果，还具有较好的弹性，避免钢性安装，底座与罩体之间通过翼板31及螺栓连接，安装方便，底座和罩体之间有用于容纳摄像头的容纳腔，摄像头的PCB板通过橡胶柱34弹性连接有固定板32，摄像头通过固定板与底座、罩体连接，固定板与底座、罩体之间安装有隔震垫33，隔震垫由聚氯乙烯材料制成，固定板上安装有环绕摄像头的密封罩27，固定板和密封罩均由铝合金材料制成，隔震垫环绕密封罩，密封罩的外端安装有透镜28，具体透镜为密封套装在密封罩外端的玻璃罩，玻璃罩为钢化玻璃罩，具有较好的结构强度，同时方便擦拭清理，避免灰尘进入密封罩内部，保证摄像头工作稳定性，固定板背对摄像头的一面与底座、罩体之间安装有隔震座，隔震座包括与固定板链接的橡胶隔震板35，隔震板通过连接柱39与底座、罩体连接，具体的，隔震板两表面均粘结固定有连接板36，连接板为不锈钢板，连接板与固定板之间通过支撑柱37连接，隔震板与固定板、连接柱之间通过连接板连接，连接板、隔震板上与连接柱相对应位置处加工有螺纹孔，连接柱与连接板、隔震板之间螺纹连接，连接柱延伸至容纳腔外连接有用于将连接柱顶紧的顶紧装置，顶紧装置包括安装在底座、罩体上的用于对连接柱导向的导向套40，导向套与连接柱之间间隙配合，导向套外壁加工有螺纹，导向套外端螺纹套装有用于向内压紧连接柱的压盖41，压盖与连接柱外端之间安装有压缩状态的缓冲弹簧43，连接柱外端设置有加工为球面型，导向套内端螺纹穿装在相应的底座或者罩体上，导向套内端内缘倒圆弧，导向套外壁中间位置一体成型有限位环，摄像头斜向下设置，能够正对擦窗机器人本体前进方向的玻璃，在底座和罩体的连接处安装有用于对摄像头的电缆进行保护的线套30，避免线缆损坏，保证使用寿命，密封罩外端延伸至容纳腔外连接有用于将密封罩与底座、罩体之间弹性卡装的顶块29，顶块由聚四氟乙烯材料制成，具有较好的弹性，在密封罩外表面加工有与顶块相配合的凹槽，凹槽宽度值小于顶块宽度值，顶块上一体成型有限位凸起38，限位凸起能够控制顶块插入凹槽的深度，同时能够增加顶块的强度，保证顶块与密封罩之间卡紧，顶块与相应的底座、罩体之间螺栓固定，本实施例中，光电式到边检测装置安装步骤如下：预制罩体、隔震板、连接柱、固定板，将摄像头与固定板、透镜、隔震板、连接柱、隔震垫预装在一起，将罩体靠近底座安装，远离摄像头的一侧向靠近，由于罩体、底座上与导向套相匹配的螺纹孔，螺纹孔的直径大于连接柱的外径，连接柱能够倾斜的插入螺纹孔内，再将摄像头对应的一侧靠近，通过螺栓、翼板将底座、罩体之间连接但不紧固，安装导向套，先将导向套与连接柱正对，导向套通过球面型的端部插入导向套内，将导向套拧入相应的罩体或者底座内，导向套与连接柱间隙配合，能够保证隔震板、固定板的安装精度，在导向套内插入缓冲弹簧，然后拧上压盖，缓冲弹簧压缩，能够推动连接杆移动，进而使隔震垫压缩，再在外侧安装顶块，将密封罩与底座、罩体之间弹性连接，在使用使，减小摄像头的震动，提高图像采集质量。

当擦窗机器人行走至窗户边缘时，若窗户该边缘有边框，边框压紧脱困转轮，致使摆臂摆动，触发相应的第一微动开关，该第一微动开关将信号传递给擦窗机的控制器，帮助控制器制定行走路线，擦窗机脱离窗户边缘处后，复位弹簧推动摆臂与第一微动开关脱离；若窗户该边缘无边框，探高轴悬空，压缩状态的弹簧推动探高轴移动，进而带动摆杆触发第二微动开关，第二微动开关将信号传递给控制器，在擦窗机器人行走的过程中，摄像头间隔0.2s采集一张照片，传递给控制器，控制器通过灰度计算，判断擦窗机是否行走至边缘，通过触发式到边检测装置、光电式到边检测装置相结合检测窗户边缘，检测精度高，同时通过光电式到边检测装置能够无接触的检测窗户边缘，使用寿命长。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有到边检测功能的擦窗机器人，包括擦窗机器人本体，所述擦窗机器人本体上设置有到边检测装置，其特征在于：所述到边检测装置包括设置在擦窗机器人本体四个角处的触发式到边检测装置、设置在擦窗机器人本体两端的光电式到边检测装置，所述触发式到边检测装置包括设置于擦窗机器人本体四个角处的摆动装置，所述摆动装置包括铰接在擦窗机器人本体上的摆臂，还包括设置于摆臂两侧的两个第一微动开关，所述摆臂摆动的过程中能够触发第一微动开关，所述摆臂两侧均设置有复位弹簧，所述摆臂自由端还设置有脱困转轮，所述摆臂自由端还设置有悬空检测装置，所述悬空检测装置包括设置于摆臂自由端的向下的轴套，所述轴套外侧套装脱困转轮，所述轴套上端内壁设置有阻挡环，所述轴套内穿装有探高轴，所述探高轴下端面为球面型，所述探高轴上端设置有探杆，所述探杆上端延伸至轴套上侧连接有横向的压板，所述摆臂上还铰接有压杆，所述压杆下侧设置有第二微动开关，所述压板向下移动的过程中能够带动压杆向下触发第二微动开关，所述探高轴上端面和阻挡环下端面之间还设置有压缩状态的弹簧，擦窗机器人本体上位于摆臂两侧均设置有弹簧座，所述弹簧座内设置有复位弹簧，所述摆臂上设置有向下的拨杆，摆臂摆动的过程中拨杆能够挤压复位弹簧，所述光电式到边检测装置包括设置在擦窗机器人本体两端的用于检测玻璃边缘的摄像头，所述摄像头通过隔震装置与擦窗机器人本体连接，所述隔震装置包括设置在擦窗机器人本体上的摄像头安装座，所述摄像头安装座包括底座，所述底座上设置有摄像头容纳槽，所述底座上设置有罩体，所述底座和罩体之间有用于容纳摄像头的容纳腔，所述摄像头的PCB板连接有固定板，所述摄像头通过固定板与底座、罩体连接，所述固定板与底座、罩体之间设置有隔震垫，所述固定板背对摄像头的一面与底座、罩体之间设置有隔震座，所述隔震座包括与固定板链接的橡胶隔震板，所述隔震板通过连接柱与底座、罩体连接，所述摄像头斜向下设置。

2.根据权利要求1所述的具有到边检测功能的擦窗机器人，其特征在于：所述固定板上环绕摄像头设置有密封罩，所述隔震垫环绕密封罩设置，所述密封罩的外端设置有透镜。

3.根据权利要求2所述的具有到边检测功能的擦窗机器人，其特征在于：所述透镜为密封套装在密封罩外端的玻璃罩，所述玻璃罩为钢化玻璃罩。

4.根据权利要求1所述的具有到边检测功能的擦窗机器人，其特征在于：所述隔震板两表面均粘结固定有连接板，所述连接板为不锈钢板，所述隔震板与固定板、连接柱之间通过连接板连接。

5.根据权利要求4所述的具有到边检测功能的擦窗机器人，其特征在于：所述连接板、隔震板上与连接柱相对应位置处设置有螺纹孔，所述连接柱与连接板、隔震板之间螺纹连接，所述连接柱延伸至容纳腔外连接有用于将连接柱顶紧的顶紧装置。

6.根据权利要求5所述的具有到边检测功能的擦窗机器人，其特征在于：所述顶紧装置包括设置在底座、罩体上的用于对连接柱导向的导向套，所述导向套与连接柱之间间隙配合，所述导向套外壁设置有螺纹，所述导向套外端螺纹套装有用于向内压紧连接柱的压盖，所述压盖与连接柱外端之间设置有压缩状态的缓冲弹簧。

7.根据权利要求6所述的具有到边检测功能的擦窗机器人，其特征在于：所述连接柱外端设置有设置为球面型，所述导向套内端螺纹穿装在相应的底座或者罩体上，所述导向套内端内缘倒圆弧。

8.根据权利要求1所述的具有到边检测功能的擦窗机器人，其特征在于：所述底座与罩体连接处设置有密封垫，所述底座与罩体之间通过螺栓连接。

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