CN110876578A - 一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人及其工作方法，包括清洁机构，支架机构、移动机构、吸盘机构、控制系统；支架机构包括导轨，导轨上连接有移动机构，移动机构包括卡槽、移动机构内安装吸盘机构，吸盘机构包括升降机构和吸盘，吸盘连接在升降机构底部，卡槽与导轨连接，移动机构还设有驱动装置与导轨连接；导轨中部设有翻面装置；清洁机构设置于导轨两端；导轨上设有齿条，滑块的驱动装置为齿轮和齿轮电机，齿轮与导轨的齿条啮合；在导轨上设有多个限位件，限位件分别设置于移动机构的两端。本发明能够实现正常行走，跨越障碍，在多个玻璃面之间的翻面等多种功能，且能通过清洁机构的不同形式，高效清洁玻璃面。

Description

一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人及其工作方法

技术领域

本发明涉及自动擦窗机器人技术领域，具体涉及一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人及其工作方法。

背景技术

随着现代建筑业的日益发展，高层建筑越来越多，出于采光和减重的考虑，高层建筑往往采用玻璃墙作为外墙面，但玻璃墙要维持最佳透光率，需要经常维护和清洁。目前，市场上主要是采用人工清洁和机械清洁两种方式，人工清洁成本相对较低，且清洁较为干净，但存在安全隐患，且有可能侵犯业主隐私。而目前市面上的自动擦窗机，普遍是单面作业，依靠吸盘或者导轨实现运动，这种方式，作业范围窄，需要不断的通过人工更换其作业面，才能实现大范围清洁，特别是对于部分在玻璃墙之间有钢结构的玻璃，以及建筑物转角处，现有技术基本没有办法处理。对于这些问题，申请号为201810764483.0和201811330277.5的中国专利，提出了一些跨越障碍的解决方案，但其跨越的方式并不稳定，且未解决转角的问题，适用范围有限，依然离不开人工操作。现有技术对前述问题尚未有任何有更好的解决方案。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人，以满足高层建筑玻璃外墙的全面清洗工作，不仅能够达到传统玻璃墙清洗机的清洗效果，还能实现外墙之间自动翻面和跨越障碍的功能，减少过程中停机时间和人工操作，高效可靠地完成清洁工作。

本发明的技术方案是：

一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人，包括清洁机构，支架机构、移动机构、吸盘机构、控制系统；

所述支架机构包括至少一根导轨，导轨上连接有至少2个(优选为3个)移动机构，移动机构包括卡槽、移动机构内安装吸盘机构，吸盘机构包括升降机构和吸盘，所述吸盘连接在升降机构底部，所述卡槽与导轨连接，移动机构内还设有齿轮，齿轮与导轨内侧的齿条啮合，在驱动装置作用下，使移动机构通过卡槽与导轨发生相对运动；所述导轨中部设有翻面装置；

所述清洁机构设置于导轨两端。

进一步的，所述导轨上设有齿条，所述滑块的驱动装置为齿轮和齿轮电机，齿轮与导轨的齿条啮合。

进一步的，在导轨上设有多个限位件，限位件分别设置于移动机构的两端或侧面。

进一步的，所述翻面装置数量为至少1个。

进一步的，所述翻面装置左导轨上安装传动齿轮，右导轨内设置内齿轮，导轨外侧面安装舵机，通过舵机带动传动齿轮旋转，导轨内齿轮与传动齿轮啮合实现角度的旋转，直到与新面墙接触后，吸盘吸紧墙面同时齿轮啮合将剩下的导轨翘直，然后吸盘上水平转轴旋转，即以一个吸盘为原点转动整个机构，将整个机构旋转到新墙面内，吸盘吸牢开始新一轮的清洁作业。

进一步的，所述移动装置数量为至少2个，移动装置的数量始终保持比翻面装置多1个。

进一步的，所述吸盘机构垂直于导轨，所述吸盘机构内设有接触传感器和负压发生器，接触传感器用于感知已经与其他物体表面接触，负压发生器用于测试吸盘机构内的吸力，单个负压发生器的最大吸力大于整套自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人的重量，在吸盘上还设有负压传感器。

进一步的，所述吸盘机构主体为金属喇叭口结构的吸盘，吸盘顶部设有吸盘支撑腿，并与升降机构连接，在吸盘边缘设有一圈密封圈，吸盘密封圈为软质密封圈，其带来的倾斜角不超过5°，保证吸盘轴线与吸附面在不完全为垂直状态下，也能保持吸附。

进一步的，在吸盘支撑腿上设置有水平转轴和水平转轴电机，水平转轴在工作时，水平转轴电机包括转动圈、小齿轮、大齿轮和内齿轮，将扭矩传递给小齿轮，小齿轮带动啮合的大齿轮旋转，大齿轮带动啮合的内齿轮旋转，从而使转动圈转动实现工作角度的调节，当清洁机器人擦至玻璃边缘时以一个吸盘为原点转动一定角度，继续完成清洁工作。

进一步的，所述清洁机构为至少一个，清洁机构包括外壳、喷液部件、擦洗部件、污染物检测装置，所述外壳与所述导轨连接，喷液部件和擦洗部件设置于外壳上，与吸盘方向相同；所述喷液部件为至少1个，每个喷液部件都设有喷射器。

进一步的，所述喷液部件上设有储液器。

进一步的，所述喷液部件设有连接到外部液罐的管线。

进一步的，所述擦洗部件包括多个平行于外壳底面的轴，轴端设有擦洗电机，轴上设有圆柱形擦除物。

进一步的，所述圆柱形擦除物数量为多个，每个圆柱形擦除物之间为间隔设置，相邻两根轴上的圆柱形擦除物设置为交错结构。

进一步的，所述擦洗部件包括至少1根轨道，轨道上设有往复运动块，往复运动块上设有块状擦除物。

进一步的，所述擦洗部件包括多个平行于外壳底面的轴，轴端设有擦洗电机，轴上设有圆盘形擦除物。

进一步的，所述污染物检测装置为摄像头，摄像头为可转动摄像头，摄像头连接到控制系统。

进一步的，所述擦除物为海绵、棉布、钢丝刷中的一种或几种。

进一步的，所述喷液部件的喷头为可翻面机构，喷液宽度范围大于擦除物的总工作面宽度。

进一步的，所述导轨两端设有挂绳，挂绳连接到外部的固定位置。

进一步的，所述固定位置设有带有滚轮的转臂，带有滚轮的转臂可在屋顶自由移动，并实现水平转动和上下转动，转臂前端可以调节伸缩长度，以保证机器人悬吊在合适的位置。

进一步的，所述控制系统包括处理器、无线传输装置、电池、电线；所述处理器内部储存有预设程序，所述无线传输装置可与外界收发信号，接受工作指令并反馈检测画面。

一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人的清洁方法，包括如下步骤：

1)将自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人安装到初始位置，并设置好挂绳，如果有外部液罐，还应连接好其外部液罐，此时通过转动吸盘上的水平转轴电机，确保导轨朝向工作方向，通过控制其中1个吸盘机构产生吸力，使其固定到玻璃面上；

2)吸住玻璃面的吸盘所在的移动机构开始运动，通过齿轮电机带动齿轮，在导轨的齿条上施力，带动导轨向待清洁方向运动，运动到最长不超过导轨运动的极限位置后，齿轮停止转动，升降机构下放未吸附的移动机构，然后通过吸盘吸附固定，在此过程中，清洁机构可在运动状态下对玻璃面进行清扫，或在固定状态下进行清扫；

3)重复步骤2，按照储存在处理器中的预设程序或通过无限传输装置收到的工作指令的路线进行清洁，完成整个建筑的玻璃面清扫。

进一步的，所述步骤2和3中，在清扫前通过摄像头判断玻璃面是否存在污垢，清扫后通过摄像头判断是否清楚干净，若判断结果为否，则重复清洗，直到清洗达标，再进行下一步。

一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人的自动翻面方法，包括如下步骤：

1)当自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人运动到玻璃面转角处时，将所有的升降机构都抬升至一定高度，此时将其中一端的吸盘移动到靠近玻璃面转角处，并通过其吸盘与玻璃面吸紧，其他移动机构的吸盘依然保持此高度处；

2)通过已经固定的吸盘所在的移动机构，将导轨向转角处外侧方向移动到此段导轨的末端，然后将另一端的移动机构中的吸盘下放，通过此吸盘吸附玻璃面，并接触此前吸附玻璃面的吸盘吸力并升起，然后开启吸附住玻璃面的吸盘所在的移动机构的齿轮电机，使其驱动导轨进一步向前运动至本段导轨极限；然后通过翻面装置实现翻转；

3)完成翻面过程的剩余步骤。

一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人的跨越障碍方法，包括如下步骤：

1)当装置遇到玻璃面之间设置的障碍物，将所有的升降机构都抬升至超过障碍物的高度，此时将其中一端的吸盘移动到靠近玻璃面障碍物处，并通过其吸盘与玻璃面吸紧，其他移动机构的吸盘依然保持超过障碍物的高度；

2)通过已经固定的吸盘所在的移动机构，将导轨向转角处外侧方向移动到此段导轨的末端，然后将另一端的移动机构中的吸盘下放，通过此吸盘吸附玻璃面，并接触此前吸附玻璃面的吸盘吸力并升起，然后开启吸附住玻璃面的吸盘所在的移动机构的齿轮电机，使其驱动导轨进一步向前运动至本段导轨极限；然后下放跨越过障碍物的导轨上的移动机构的吸盘机构，吸盘机构上的接触传感器感知到已经接触转角后的玻璃面时，启动负压发生器，对玻璃面进行吸附，负压传感器监测到此吸盘的负压已经能承担整个装置重量后，将吸附在前一玻璃面的吸盘泄压并上移，然后启动吸附在障碍物后玻璃面的移动机构的齿轮电机，带动导轨移动，使整个自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人都进入新的玻璃面。

本发明的有益效果是：

1、与现有技术相比，该自动翻面和越障的玻璃清洁机器人，能够通过摄像头判断待清洁区域的污垢，并反馈生成指令，让清洁机构进行清洁，在过程中通过喷头和擦洗部件共同作用，能确保有效清洁顽固污垢，直到污垢清除；

2、在满足清洁需求的基础上，解决了市面上擦窗机器人不能翻越窗框等障碍和不能翻面清洁玻璃的问题，使其能够全过程不间断的工作，完成整个玻璃面的清洁，无需过程中通过其他方式来安装到新的工作位置，节约时间，提高效率，同时减少人工操作，降低安全风险，且所采用的翻面机构设置于导轨上，并让导轨上的移动机构分段运动，节省了安装空间，减少了机器人重量，使单个吸盘能更容易固定整套机器人；

3、通过设置至少1个翻面机构，能实现大范围的角度转动，适应不同的玻璃面；

4、在吸盘上设有水平转轴，便于调节位置和角度，甚至可以在某些情况下通过水平转轴实现跨越障碍物；

5、设置防止坠落的挂绳以及配套的带滚轮的转臂，能够适应机器人运动，并在过程中保证机器人的操作安全。

附图说明

图1是本发明的可自动翻面和越障的玻璃清洁机器人三维图；

图2是图1中玻璃清洁机器人的擦板的几种实施方式结构示意图，其中，a为圆柱擦除物，b为圆盘擦除物，c为块状擦除物，d为混合擦除物；

图3是可自动翻面和越障的玻璃清洁机器人三维图不同转轴转向的步骤示意图，其中a和b分别为中部和端部的移动机构的旋转示意图；

图4是图3中转向的回转装置结构示意图；

图5是可自动翻面和越障的玻璃清洁机器人正常移动的步骤示意图；

图6是可自动翻面和越障的玻璃清洁机器人越障示意图；

图7是翻面机构原理示意图；

图8是可自动翻面和越障的玻璃清洁机器人翻面示意图，其中a为翻转30度的步骤图，b为翻转90度的步骤图，c为翻转-30度的步骤图。

附图标记：

1为清洁机构，2为移动机构，3为齿轮电机，4为限位件，5为导轨，6为吸盘、7为翻面机构、

61为大齿轮、62为小齿轮、63为内齿轮、64为转动圈、

71为舵机、

11为摄像头，12为储液器；13为清洁液喷嘴；14为清水喷嘴；15为圆柱形擦除物；16为圆柱电机、17为圆盘形擦除物、18为块状擦除物、19轨道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人，包括清洁机构1，支架机构、移动机构2、吸盘机构、控制系统；

所述支架机构包括2根导轨5，导轨5上连接有3个移动机构2，移动机构2包括卡槽、移动机构2内安装吸盘机构，吸盘机构包括升降机构和吸盘6，所述吸盘6连接在升降机构底部，所述卡槽与导轨5连接，所述导轨5上设有齿条，所述滑块的驱动装置为齿轮和齿轮电机3，齿轮与导轨5的齿条啮合，齿轮电机3带动齿轮沿着齿条移动，使移动机构2通过卡槽与导轨5发生相对运动，在导轨5上设有多个限位件4，限位件4分别设置于移动机构2的两端，以限定移动机构2的最大移动范围；所述导轨5上设有1个翻面装置，设置于任意2个移动机构2之间；按照前述配置，整套装置总重量为15kg。

所述翻面装置左导轨5上安装传动齿轮，右导轨5内设置内齿轮63，导轨5外侧面安装舵机71，通过舵机71带动传动齿轮旋转，导轨5内齿轮63与传动齿轮啮合实现角度的旋转，直到与新墙面接触后，吸盘6吸紧墙面同时齿轮啮合将剩下的导轨5翘直，然后吸盘6上水平转轴旋转，即以一个吸盘6为原点转动整个机构，将整个机构旋转到新墙面内，吸盘6吸牢后开始新一轮的清洁作业。舵机71型号为SM100，额定扭矩40Kg，位置伺服控制可转动0-360°任意角度，PWM控制模式可恒速控制正反方向连续旋转。

所述吸盘机构垂直于导轨5，所述吸盘机构内设有接触传感器和负压发生器，接触传感器用于感知已经与其他物体表面接触，负压发生器用于测试吸盘机构内的吸力，单个负压发生器的最大吸力大于整套自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人的重量，在吸盘6上还设有负压传感器。所述吸盘机构主体为金属喇叭口结构的吸盘6，吸盘6顶部设有吸盘6支撑腿，并与升降机构连接，在吸盘6边缘设有一圈密封圈，吸盘6密封圈为软质密封圈，其带来的倾斜角不超过5°，保证吸盘6轴线与吸附面在不完全为垂直状态下，也能保持吸附。在吸盘6支撑腿上设置有水平转轴和水平转轴电机，水平转轴在工作时，水平转轴电机包括转动圈64、小齿轮62、大齿轮61和内齿轮63，将扭矩传递给小齿轮62，小齿轮62带动啮合的大齿轮61旋转，大齿轮61带动啮合的内齿轮63旋转，从而使连接在内齿轮63外侧的转动圈64转动，实现工作角度的调节，当清洁机器人擦至玻璃边缘时以一个吸盘6为原点转动一定角度，继续完成清洁工作。

所采用的吸盘6为SAB-100NBR-3/8-IG型号，可以承载最大吸附力为25kg，能稳定的吸附在玻璃面上。

如图1、2所示，所述清洁机构1设置于导轨5的两端。清洁机构1包括外壳、喷液部件、擦洗部件、污染物检测装置。所述擦除物为海绵、棉布、钢丝刷中的一种或几种。所述污染物检测装置为摄像头11，摄像头11为可转动摄像头11，摄像头11连接到控制系统。所述外壳与所述导轨5连接，喷液部件和擦洗部件设置于外壳上，与吸盘6方向相同；所述喷液部件为2个，每个喷液部件都设有喷射器，2个喷射器可以独立实现扇面角度调整(通过其根部自带的转轴实现，转轴设有微型电机带动摆动，微型电机型号可以是D44系列)，朝向污垢处进行喷洒清洁剂和/或冲洗(图2中的喷射器分为清洁剂喷嘴13和清水喷嘴14，为固定式喷嘴，不需要转向调节角度)。

在一些实施例中，所述喷液部件上设有储液器12，储液器12可以设置于喷射器后侧，并通过微型液压泵实现冲洗，一般用于清洁面较少的玻璃面。

在另一些实施例中，所述喷液部件设有连接到外部液罐的管线，管线采用可伸缩波纹软管，其连接处采用快拆接头连接，外部液罐可以设置在建筑物顶部或地面，也可以设置于建筑物的任一墙面，并通过软管连接到喷头部分即可，同时在外部液罐上要设置对应的水泵，以对喷液部件提供喷洒动力，一般用于清洁面较大的玻璃面。

在另一些实施例中，为减轻重量，可以取消喷液部件，直接采用外部喷液的方式对玻璃面进行喷液，本发明的清洁机构1仅仅做物理清洗。

如图2(a)，在一些实施例中，所述擦洗部件包括多个平行于外壳底面的轴，轴的方向与导轨5保持垂直，轴端设有擦洗电机，轴上设有圆柱形擦除物15。所述圆柱形擦除物15数量为多个，比如一排4个，每个圆柱形擦除物15之间为间隔设置，其间隔间距略小于圆柱形擦除物15的长度，相邻两根轴上的圆柱形擦除物15设置为交错结构，确保清除的时候，能够均匀清除，不留死角。圆柱形擦除物15外侧设有圆柱电机16(图中仅示出1个圆柱电机16)，圆柱电机型号为370SH电机。

如图2(b)，在另一些实施例中，所述擦洗部件包括多个平行于外壳底面的轴，轴端设有擦洗电机，轴上设有圆盘形擦除物17，通过转动圆盘形擦除物17，清洁玻璃表面的污垢。

如图2(c)，在另一些实施例中，所述擦洗部件包括至少1根轨道，轨道19为丝杆结构，轨道19与导轨5保持平行，轨道上设有往复运动块，往复运动块上设有块状擦除物18，通过前后移动擦除玻璃表面的污垢。

必要的时候，可以将上述三种机构的任意两种，分别布置在导轨5的两端，使其能够针对性的清洁不同污垢。

如图2(d)，必要的时候，可以在一个清洁机构1上，设置上述三种机构的至少两种混合，使其可以一次清洁不同污垢。

所述喷液部件的喷头为可翻面机构7，喷液宽度范围大于擦除物的总工作面宽度。

所述导轨5两端设有挂绳，挂绳连接到外部的固定装置，所述固定装置设有带有滚轮的转臂，带有滚轮的转臂可在屋顶自由移动，并实现水平转动和上下转动，转臂前端可以调节伸缩长度，以保证机器人悬吊在合适的位置。

在一些实施例中，外部液罐可以与固定装置设置在一起，以提高集成化程度。

所述控制系统包括处理器、无线传输装置、电池、电线；所述处理器内部储存有预设程序，所述无线传输装置可与外界收发信号，接受工作指令并反馈检测画面。处理器采用市面任意清洁机器人芯片即可，如ARM7微处理器，无限传输装置采用任意无障碍传输距离不小于200m的装置均可，如HS-PRO-100M型wifi收发装置，电池采用可充电锂电池。

如图5所示，采用上述所提供的一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人，其清洁方法，包括如下步骤：

1)在清洗前，根据墙面所存在污垢的情况，判断采用哪种结构的擦洗部件和擦除物最好，并将其安装到清洗机构上(如针对灰尘等易清洁物质，用圆柱形擦除物15、块状擦除物18均可，对于水渍等，用圆盘形擦除物17效果较好，对于鸟粪等，需将擦除物更换为钢丝刷)，如果有外部液罐，还应连接好其外部液罐，调整好后，将自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人安装到初始位置，通过吸盘6固定，并设置好挂绳，此时通过转动吸盘6上的水平转轴电机，确保导轨5朝向工作方向，通过控制其中1个吸盘机构产生吸力，使其固定到玻璃面上；

2)吸住玻璃面的吸盘6所在的移动机构2开始运动，通过齿轮电机3带动齿轮，在导轨5的齿条上施力，带动导轨5向待清洁方向运动，运动到最长不超过导轨5运动的极限位置后(如果在玻璃面边缘，则无需移动到导轨5极限，移动到所需距离即可，清洗装置上的探测装置也要作为测量装置，探测到边缘或障碍物的距离)，齿轮停止转动，升降机构下放未吸附的移动机构2，然后通过吸盘6吸附固定，在此过程中，清洁机构1可在运动状态下对玻璃面进行清扫，或在固定状态下进行清扫；

3)重复步骤2，按照储存在处理器中的预设程序或通过无限传输装置收到的工作指令的路线进行清洁，完成整个建筑的玻璃面清扫。

所述步骤2和3中，在清扫前通过摄像头11判断玻璃面是否存在污垢，清扫后通过摄像头11判断是否清楚干净(表面看不到有明显可见异物为止)，若判断结果为否，则重复清洗，直到清洗达标，再进行下一步。

如图8所示，一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人的自动翻面方法，包括如下步骤：

1)当自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人运动到玻璃面转角处时，将所有的升降机构都抬升至一定高度，此时将其中一端的吸盘6移动到靠近玻璃面转角处(，并通过其吸盘6与玻璃面吸紧，其他移动机构2的吸盘6依然保持最高处；

2)通过已经固定的吸盘6所在的移动机构2，将导轨5向转角处外侧方向移动到此段导轨5的末端，然后将另一端的移动机构2中的吸盘6下放，通过此吸盘6吸附玻璃面，并接触此前吸附玻璃面的吸盘6吸力并升起，然后开启吸附住玻璃面的吸盘6所在的移动机构2的齿轮电机3，使其驱动导轨5进一步向前运动至本段导轨5极限；然后通过翻面装置实现翻转；

3)翻面过程有两种方式：

3.1)当翻面过程中发生移动的导轨5上的吸盘机构上的接触传感器感知到已经接触转角后的玻璃面时，启动负压发生器，对玻璃面进行吸附，负压传感器监测到此吸盘6的负压已经能承担整个装置重量后，将吸附在前一玻璃面的吸盘6泄压，并通过翻面装置，将吸附在前一玻璃面的移动机构2的导轨5旋转到与后一玻璃面平行的位置，然后启动吸附在后一玻璃面的移动机构2的齿轮电机3，带动导轨5移动，使整个自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人都进入新的玻璃面。

3.2)当翻面过程中发生移动的导轨5上的吸盘机构上的接触传感器感知到已经接触转角后的玻璃面时，启动负压发生器，对玻璃面进行吸附，负压传感器监测到此吸盘6的负压已经能承担整个装置重量后，将吸附在前一玻璃面的吸盘6泄压，并通过翻面装置，将吸附在前一玻璃面的移动机构2的导轨5旋转到与后一玻璃面平行的位置，然后启动吸盘机构的吸盘6支撑腿上的水平转轴电机，带动水平转轴转动，直到整个机构都移动到新的工作面。

如图8的a、b、c方式均采用上述3.2的方式实现翻面，其中a为30度翻面，通过翻面机构7向下旋转30度实现翻面的过程，b为90度翻面，通过翻面机构7向下旋转90度实现翻面的过程(若存在更大的角度，如150度的锐角夹角两块玻璃面，依然可以实现翻面)，c为-30度翻面，通过翻面机构7向上旋转30度实现翻面的过程(若存在更大的负角度，如-90度夹角的两块玻璃面，依然可以实现翻面)。

一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人的跨越障碍方法，包括如下步骤：

1)当装置遇到玻璃面之间设置的障碍物(如玻璃面之间连接的栅栏)，将所有的升降机构都抬升至高于障碍物高度(考虑到轨道可能出现的挠度，最好是大于障碍物高度至少2cm)，此时将其中一端的吸盘6移动到靠近玻璃面障碍物处，并通过其吸盘6与玻璃面吸紧，其他移动机构2的吸盘6依然保持高于障碍物高度；

2)通过已经固定的吸盘6所在的移动机构2，将导轨5向转角处外侧方向移动到此段导轨5的末端，然后将另一端的移动机构2中的吸盘6下放，通过此吸盘6吸附玻璃面，并接触此前吸附玻璃面的吸盘6吸力并升起，然后开启吸附住玻璃面的吸盘6所在的移动机构2的齿轮电机3，使其驱动导轨5进一步向前运动至本段导轨5极限；然后下放跨越过障碍物的导轨5上的移动机构2的吸盘机构，吸盘机构上的接触传感器感知到已经接触转角后的玻璃面时，启动负压发生器，对玻璃面进行吸附，负压传感器监测到此吸盘6的负压已经能承担整个装置重量后，将吸附在前一玻璃面的吸盘6泄压并上移，然后启动吸附在障碍物后玻璃面的移动机构2的齿轮电机3，带动导轨5移动，使整个自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人都进入新的玻璃面。

根据上述描述，本发明所采用的各零部件数量，可以根据实际需要调整，如移动机构2、导轨5、翻面机构7的数量等，当数量调整后，其质量也相应变化，所选择的各种电机和吸盘6所承担的重量也对应变化。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人，包括清洁机构，支架机构、移动机构、吸盘机构、控制系统；

其特征在于，所述支架机构包括至少一根导轨，导轨上连接有至少2个移动机构，移动机构包括卡槽、移动机构内安装吸盘机构，吸盘机构包括升降机构和吸盘，所述吸盘连接在升降机构底部，所述卡槽与导轨连接，移动机构还设有驱动装置与导轨连接，使移动机构能通过驱动装置和卡槽与导轨发生相对运动；所述导轨中部设有至少一个翻面装置，所述移动装置数量为至少2个，移动装置的数量始终保持比翻面装置多1个；

所述清洁机构设置于导轨两端、侧面；

所述导轨上设有齿条，所述滑块的驱动装置为齿轮和齿轮电机，齿轮与导轨的齿条啮合；在导轨上设有多个限位件，限位件分别设置于移动机构的两端。

2.根据权利要求1所述的一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人，其特征在于，所述翻面装置为为齿轮啮合机构，左导轨上安装传动齿轮，右导轨内设置内齿轮，导轨外侧面设有舵机，通过舵机带动传动齿轮旋转，导轨内齿轮与传动齿轮啮合实现角度的旋转，直到与新墙面接触后，吸盘吸紧墙面同时齿轮啮合将剩下的导轨翘直，然后吸盘上水平转轴旋转，即以一个吸盘为原点转动整个机构，将整个机构旋转到新墙面内，吸盘吸牢开始新一轮的清洁作业。

3.根据权利要求2所述的一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人，其特征在于，所述吸盘机构垂直于导轨，所述吸盘机构内设有接触传感器和负压发生器，接触传感器用于感知已经与其他物体表面接触，负压发生器用于测试吸盘机构内的吸力，单个负压发生器的最大吸力大于整套自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人的重量，在吸盘上还设有负压传感器；所述吸盘机构主体为金属喇叭口结构的吸盘，吸盘顶部设有吸盘支撑腿，并与升降机构连接，在吸盘边缘设有一圈密封圈，吸盘密封圈为软质密封圈，其带来的倾斜角不超过5°，保证吸盘轴线与吸附面在不完全为垂直状态下，也能保持吸附；在吸盘支撑腿上设置有水平转轴和水平转轴电机，水平转轴在工作时，水平转轴电机包括转动圈、小齿轮、大齿轮和内齿轮，将扭矩传递给小齿轮，小齿轮带动啮合的大齿轮旋转，大齿轮带动啮合的内齿轮旋转，从而使转动圈转动实现工作角度的调节，当清洁机器人擦至玻璃边缘时以一个吸盘为原点转动一定角度，继续完成清洁工作。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人，其特征在于，所述清洁机构为至少1个，清洁机构包括外壳、喷液部件、擦洗部件、污染物检测装置，所述外壳与所述导轨连接，喷液部件和擦洗部件设置于外壳上，与吸盘方向相同；所述喷液部件为至少1个，每个喷液部件都设有喷射器；所述喷液部件上设有储液器和/或连接到外部液罐的管线；所述污染物检测装置为摄像头，摄像头为可转动摄像头，摄像头连接到控制系统；所述喷液部件的喷头为可翻面机构。

5.根据权利要求4所述的一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人，其特征在于，优选的，所述擦洗部件包括多个平行于外壳底面的轴，轴端设有擦洗电机，轴上设有圆柱形擦除物；所述圆柱形擦除物数量为多个，每个圆柱形擦除物之间为间隔设置，相邻两根轴上的圆柱形擦除物设置为交错结构；

优选的，所述擦洗部件包括至少1根轨道，轨道上设有往复运动块，往复运动块上设有块状擦除物；

优选的，所述擦洗部件包括多个平行于外壳底面的轴，轴端设有擦洗电机，轴上设有圆盘形擦除物；

优选的，所述擦除物为海绵、棉布、钢丝刷中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人，其特征在于，所述导轨两端设有挂绳，挂绳连接到外部的固定位置；所述固定位置设有带有滚轮的转臂，带有滚轮的转臂可在屋顶自由移动，并实现水平转动和上下转动，转臂前端可以调节伸缩长度。

7.根据权利要求6所述的一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人，其特征在于，所述控制系统包括处理器、无线传输装置、电池、电线；所述处理器内部储存有预设程序，所述无线传输装置可与外界收发信号，接受工作指令并反馈检测画面。

8.一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人的清洁方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人安装到初始位置，并设置好挂绳，如果有外部液罐，还应连接好其外部液罐，此时通过转动吸盘上的水平转轴电机，确保导轨朝向工作方向，通过控制其中1个吸盘机构产生吸力，使其固定到玻璃面上；

2)吸住玻璃面的吸盘所在的移动机构开始运动，通过齿轮电机带动齿轮，在导轨的齿条上施力，带动导轨向待清洁方向运动，运动到最长不超过导轨运动的极限位置后，齿轮停止转动，升降机构下放未吸附的移动机构，然后通过吸盘吸附固定，在此过程中，清洁机构可在运动状态下对玻璃面进行清扫，或在固定状态下进行清扫；

3)重复步骤2，按照储存在处理器中的预设程序或通过无限传输装置收到的工作指令的路线进行清洁，完成整个建筑的玻璃面清扫；

所述步骤2和3中，在清扫前通过摄像头判断玻璃面是否存在污垢，清扫后通过摄像头判断是否清除干净，若判断结果为否，则重复清洗，直到清洗达标，再进行下一步。

9.一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人的自动翻面方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)当自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人运动到玻璃面转角处时，将所有的升降机构都抬升至一定高度，此时将其中一端的吸盘移动到靠近玻璃面转角处，并通过其吸盘与玻璃面吸紧，其他移动机构的吸盘依然保持在一定高度处；

2)通过已经固定的吸盘所在的移动机构，将导轨向转角处外侧方向移动到此段导轨的末端，然后将另一端的移动机构中的吸盘下放，通过此吸盘吸附玻璃面，并接触此前吸附玻璃面的吸盘吸力并升起，然后开启吸附住玻璃面的吸盘所在的移动机构的齿轮电机，使其驱动导轨进一步向前运动至本段导轨极限；

3)完成翻面过程的其他步骤；

步骤3)所述翻面过程为：

当翻面过程中发生移动的导轨上的吸盘机构上的接触传感器感知到已经接触转角后的玻璃面时，启动负压发生器，对玻璃面进行吸附，负压传感器监测到此吸盘的负压已经能承担整个装置重量后，将吸附在前一玻璃面的吸盘泄压，并通过翻面装置，将吸附在前一玻璃面的移动机构的导轨旋转到与后一玻璃面平行的位置，然后启动吸附在后一玻璃面的移动机构的齿轮电机，带动导轨移动，使整个自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人都进入新的玻璃面；

或，步骤3)所述翻面过程为：

当翻面过程中发生移动的导轨上的吸盘机构上的接触传感器感知到已经接触转角后的玻璃面时，启动负压发生器，对玻璃面进行吸附，负压传感器监测到此吸盘的负压已经能承担整个装置重量后，将吸附在前一玻璃面的吸盘泄压，并通过翻面装置，将吸附在前一玻璃面的移动机构的导轨旋转到与后一玻璃面平行的位置，然后启动吸盘机构的吸盘支撑腿上的水平转轴电机，带动水平转轴转动，直到整个机构都移动到新的工作面。

10.一种自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人的跨越障碍方法，包括如下步骤：

1)当装置遇到玻璃面之间设置的障碍物，将所有的升降机构都抬升至超过障碍物的高度，此时将其中一端的吸盘移动到靠近玻璃面障碍物处，并通过其吸盘与玻璃面吸紧，其他移动机构的吸盘依然保持超过障碍物的高度；

2)通过已经固定的吸盘所在的移动机构，将导轨向转角处外侧方向移动到此段导轨的末端，然后将另一端的移动机构中的吸盘下放，通过此吸盘吸附玻璃面，并接触此前吸附玻璃面的吸盘吸力并升起，然后开启吸附住玻璃面的吸盘所在的移动机构的齿轮电机，使其驱动导轨进一步向前运动至本段导轨极限；然后下放跨越过障碍物的导轨上的移动机构的吸盘机构，吸盘机构上的接触传感器感知到已经接触转角后的玻璃面时，启动负压发生器，对玻璃面进行吸附，负压传感器监测到此吸盘的负压已经能承担整个装置重量后，将吸附在前一玻璃面的吸盘泄压并上移，然后启动吸附在障碍物后玻璃面的移动机构的齿轮电机，带动导轨移动，使整个自动翻面和跨越障碍的玻璃清洁机器人都进入新的玻璃面。

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