CN111358329A - 一种用于光洁表面上跨越障碍的清洁机器人 - Google Patents

一种用于光洁表面上跨越障碍的清洁机器人 Download PDF

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Abstract

本发明一种用于光洁表面上跨越障碍的清洁机器人，属于擦窗机器人技术领域；其包括第一擦窗单元和第二擦窗单元，其特征在于：还包括电磁锁，第一擦窗单元的两侧设有第一运动臂，第二擦窗单元的两侧设有第二运动臂，第一运动臂与第二运动臂铰接，在第一运动臂与第二运动臂的重合部分上各自设有一个固定孔，当第一运动臂与第二运动臂行成一条直线时，电磁锁的锁舌能够穿过固定孔将第一运动臂和第二运动臂锁住，电磁锁固定于第二运动臂内侧工件上；本发明机器人能够翻越障碍，提高了翻越的可靠性和稳定性。

Description

一种用于光洁表面上跨越障碍的清洁机器人
技术领域
本发明一种用于光洁表面上跨越障碍的清洁机器人，属于擦窗机器人技术领域。
背景技术
许多以玻璃，陶瓷等光洁物体作为表面的建筑，设备、设施越来越多。这些设施通常具有面积大，高度高，外表没有附着物等特点。对这些设施的清理、清洁往往只能采用人工清洗作业，人工作业不仅效率低，成本高，而且有极高的危险。因此设计出了清洁机器人以代替人工。
现有的小型玻璃清洁机器人移动方式基本分为两种：其一是单个抽气吸盘，依靠底部的履带与玻璃的摩擦实现机器人的移动，其吸附不十分可靠，在清理窗户外部时容易发生脱落现象。其二是两个抽气吸盘，通过交替吸附进行扭动前行，虽然这种方式的机器人大大加强了机器人的吸附能力，提高了保障，但其前进轨迹不清晰，重复擦拭面积大，效率低。因此申请号为201911409598.9，名称为一种用于光洁表面行走的运动机构，其采用的是两个水平交叉的运动臂实现在一个清洁区域内的伸缩机构的往复动作行走，但是在实际使用中，由于一般窗户内有多个窗框，这些机器人都不能实现自动翻越窗框，仍然靠人工取下再放置到未清洁的区域，因此仍有改进空间。
发明内容
本发明一种用于光洁表面上跨越障碍的清洁机器人，克服了现有技术存在的不足，提供了一种能够快速跨越障碍的清洁机器人。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于光洁表面上跨越障碍的清洁机器人，包括第一擦窗单元和第二擦窗单元，其特征在于：还包括电磁锁，第一擦窗单元的两侧设有第一运动臂，第二擦窗单元的两侧设有第二运动臂，第一运动臂与第二运动臂铰接，在第一运动臂与第二运动臂的重合部分上各自设有一个固定孔，当第一运动臂与第二运动臂行成一条直线时，电磁锁的锁舌能够穿过固定孔将第一运动臂和第二运动臂锁住，电磁锁固定于第二运动臂内侧工件上。
进一步的，所述电磁锁的数量为2个，分别设置在所述第一运动臂与所述第二运动臂的重合部分的内侧。
进一步的，还包括控制器，所述第一擦窗单元和第二擦窗单元的周围设有用于探测周边障碍的压力传感器，压力传感器与控制器相连。
进一步的，还包括旋转电机，所述第一擦窗单元的底部设有旋转吸盘，在旋转吸盘上设有与之共轴的第二码盘，第二码盘的边沿处设有第二槽型光耦，第二槽型光耦通过皮带与皮带轮连接，皮带轮由旋转电机驱动。
进一步的，还包括第一电机和第二电机，第一电机的输出端与所述第一运动臂的一端固定，第二电机的输出端与所述第二运动臂的一端固定。
进一步的，所述第二擦窗单元的底部设有至少一个吸盘。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
本发明通过第一运动臂和第二运动臂实现在光洁表面的平移以及跨越障碍，解决之前擦窗机器人不能翻越窗框架的问题；在翻越过程中，两个运动臂通过电磁锁形成一条直臂，避免在翻越过程中因运动臂受重力作用发生折叠产生碰撞，提高了翻越的可靠性和稳定性。
附图说明
图1为本发明的内部结构图。
图2为图1中A处的局部放大图。
图3为本发明的俯视图。
图4为本发明的仰视图。
图5为本发明的正视图。
图6为本发明中第一运动臂和第二运动臂的连接示意图。
图7为本发明进行平移的运动示意图。
图8为本发明进行翻越窗户内部框架的运动示意图。
图中，1-第二擦窗单元，3-旋转机构，4-第一擦窗单元，101-第一吸盘，102-第二吸盘，103-第三吸盘，104-第二电机，201-第一运动臂，202-第二运动臂，203-电磁锁，204-第一码盘，205-第一槽型光耦，206-第一电机，301-皮带轮，302-第二槽型光耦，401-旋转吸盘，402-第二码盘。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
本申请在申请号为201911409598.9，名称为一种用于光洁表面行走的运动机构的发明申请的基础上进行了改进。
如图1-图6所示，本发明一种用于光洁表面上跨越障碍的清洁机器人，包括第一擦窗单元4和第二擦窗单元1，还包括电磁锁203，第一擦窗单元4的两侧设有第一运动臂201，第二擦窗单元1的两侧设有第二运动臂202，第一运动臂201与第二运动臂202铰接，在第一运动臂201与第二运动臂202的重合部分上各自设有一个固定孔，当第一运动臂201与第二运动臂202行成一条直线时，电磁锁203的锁舌能够穿过固定孔将第一运动臂201和第二运动臂202锁住，电磁锁固定于第二运动臂内侧工件上。
电磁锁203的数量为2个，分别设置在第一运动臂201与第二运动臂202的重合部分的内侧。这样设置的目的是机器人在跨越障碍时，两边的运动臂避免重心偏移。
本机器人还包括控制器和旋转电机，第一擦窗单元4和第二擦窗单元1的周围设有用于探测周边障碍的压力传感器，压力传感器与控制器相连。第一擦窗单元4的底部设有旋转吸盘401，在旋转吸盘401上设有与之共轴的第二码盘402，第二码盘402的边沿处设有第二槽型光耦302，第二槽型光耦302通过皮带与皮带轮301连接，皮带轮301由旋转电机驱动。第二槽型光耦302把第二码盘402的旋转角度进行变换，传输给控制器，对进行旋转电机的旋转角度进行测量。
第一擦窗单元4内设有第一电机206，第二擦窗单元1内设有第二电机104，第一电机206的输出端与第一运动臂201的一端固定，第二电机104的输出端与第二运动臂202的一端固定。第一电机206和第二电机104都采用步进电机，控制器能够对步进电机发送控制脉冲，控制其转动角度。
第二擦窗单元1的底部设有至少一个吸盘。本实施例中采用三个吸盘，分别是第一吸盘101、第二吸盘102和第三吸盘103，这三个吸盘排成一行。第一擦窗单元4和第二擦窗单元1上都设有抽气装置保持吸盘的吸力。
作为一种实施方式，第一擦窗单元1内还设有第一码盘204和第一槽型光耦205，第一码盘204的下方轴通过锥齿轮组与第一电机206的输出轴联接，第一槽型光耦205把第一码盘204的旋转角度进行变换，传输给控制器，对进行第一电机206的旋转角度进行测量，计算出第一擦窗单元4的移动距离。
当机器人工作在单块、光滑的玻璃平面时（即无障碍的情况），机器人进行毛虫式移动，具体工作方式如下：如图7所示，将机器人竖向或水平吸附于玻璃表面，首先，旋转吸盘401与第一至第三吸盘101-103同时工作，以将及其固定于玻璃表面，当机器人开始移动时，第一至第三吸盘101-103暂停工作，同时第一擦窗单元内的第一电机206正向转动，以推动运动臂201，202伸长，使得第二擦窗单元1向前推进，当推进到运动臂达到最大距离时，第一至第三吸盘101-103重新开始工作，以保证机器人的吸附可靠性，第一至第三吸盘101-103重新吸附后，旋转吸盘401停止工作，同时第一电机206反向转动，以推运动臂回缩，使得第一擦窗单元4接近第二擦窗单元1的位置，此为一个运动周期，以此反复进行移动，直至此面玻璃清洁除完毕，并碰到玻璃窗边框。
当机器人工作于光滑的玻璃表面，且遇到两块玻璃交界处障碍时，机器人则进行交替跨越式运动，运动描述如下：如图8所示，当机器人到达某块玻璃的边框时，如第一擦窗单元4感应到边框，此时，第一至第三吸盘101-103继续工作，同时旋转吸盘401减小吸力或停止工作，第一电机206正向转动，以推动运动臂201，202伸长至最大距离，此时旋转吸盘401停止工作，为了避免机器人在翻越过程中运动臂因重力作用发生折叠，此时电磁锁203失电，锁舌穿过运动臂中部连接位置的固定孔，使两个运动臂保持平直状态，同时第二擦窗单元1内部的第二电机104开始工作，并做正向旋转，将第二擦窗单元4由下至上抬过玻璃边框，第二擦窗单元4落到另外的玻璃上之后，第二电机104停止工作，同时旋转吸盘401开始工作，第一至第三吸盘101-103在旋转吸盘401开始工作后延时若干秒停止工作，此时第一电机206开始工作，将第一至第三吸盘101-103以同样的方式由下至上抬过玻璃边框，当两个擦窗单元均越过玻璃框后，电磁锁203得电，锁舌收回，使两个运动臂201,202可以重新折叠，此为一个周期。值得注意的是，如果定义了如图8中两基座的交替跨越次序为正次序（即第一擦窗单元4先越过障碍、第二擦窗单元1后越过障碍），则上述交替跨越次序相反的为反次序（即第二擦窗单元1先越过障碍、第一擦窗单元4后越过障碍），那么机器人在翻越过程中，在经历一次正次序翻越后，下一次进行翻越必须进行一次反次序翻越，即机器在执行多次翻越的过程中，必须依照正次序→反次序→正次序的顺序来执行。
擦窗工作方法同201911409598.9中记载的技术方案相同，本申请对机器人的移动机构进行了改进，删除了原有的水平折叠伸缩机构，新增了竖直折叠伸缩机构，实现机器人自动跨越障碍。
尽管已经参照其示例性实施例具体显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (6)

1.一种用于光洁表面上跨越障碍的清洁机器人，包括第一擦窗单元（4）和第二擦窗单元（1），其特征在于：还包括电磁锁（203），第一擦窗单元（4）的两侧设有第一运动臂（201），第二擦窗单元（1）的两侧设有第二运动臂（202），第一运动臂（201）与第二运动臂（202）铰接，在第一运动臂（201）与第二运动臂（202）的重合部分上各自设有一个固定孔，当第一运动臂（201）与第二运动臂（202）行成一条直线时，电磁锁（203）的锁舌能够穿过固定孔将第一运动臂（201）和第二运动臂（202）锁住，电磁锁固定于第二运动臂内侧工件上。
2.根据权利要求1所述的一种用于光洁表面上跨越障碍的清洁机器人，其特征在于：所述电磁锁（203）的数量为2个，分别设置在所述第一运动臂（201）与所述第二运动臂（202）的重合部分的内侧。
3.根据权利要求1所述的一种用于光洁表面上跨越障碍的清洁机器人，其特征在于：还包括控制器，所述第一擦窗单元（4）和第二擦窗单元（1）的周围设有用于探测周边障碍的压力传感器，压力传感器与控制器相连。
4.根据权利要求1所述的一种用于光洁表面上跨越障碍的清洁机器人，其特征在于：还包括旋转电机，所述第一擦窗单元（4）的底部设有旋转吸盘（401），在旋转吸盘（401）上设有与之共轴的第二码盘（402），第二码盘（402）的边沿处设有第二槽型光耦（302），第二槽型光耦（302）通过皮带与皮带轮（301）连接，皮带轮（301）由旋转电机驱动。
5.根据权利要求1所述的一种用于光洁表面上跨越障碍的清洁机器人，其特征在于：还包括第一电机（206）和第二电机（104），第一电机（206）的输出端与所述第一运动臂（201）的一端固定，第二电机（104）的输出端与所述第二运动臂（202）的一端固定。
6.根据权利要求1所述的一种用于光洁表面上跨越障碍的清洁机器人，其特征在于：所述第二擦窗单元（1）的底部设有至少一个吸盘。
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