CN111466815A - 擦窗机器人及擦窗机器人控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种擦窗机器人及擦窗机器人控制方法，包括机身和设置于机身上的第一吸附装置，该第一吸附装置与被吸附面贴合形成第一负压腔，还包括设置在机身上的第二吸附装置，在擦窗机断电或意外泄压导致的工作异常时控制第二吸附装置与被吸附面贴合形成第二负压腔，以提高擦窗机器人的吸附强度，防止意外掉落；在擦窗机器人恢复正常工作时第二吸附装置脱离被吸附面，取消第二负压腔，以保障擦窗机器人在正常工作状态下的正常行走。

Description

擦窗机器人及擦窗机器人控制方法

技术领域

本发明涉及清洁设备技术领域，特别是涉及一种擦窗机器人及擦窗机器人控制方法。

背景技术

中国专利号：ZL201220140159.X公开了一种可以通过抽吸真空吸附在玻璃表面进行清洁工作的擦玻璃装置(擦窗机器人)，具体公开了在擦玻璃装置内部安置一个内置电池，当控制单元感应到失去外接电源供电时，内置电路会自动将开关从外接电源电路切换至内置电池电路上，实现由外接电源供电模式自动转换成内置电池供电模式从而使真空泵继续工作，吸盘可以依旧保持负压，擦玻璃装置就不会掉下来。

在擦窗机器人的实际工作过程中，在断电时会导致吸附状态的负压腔产生泄压，并随断电时长的增加逐渐降低负压，使得擦窗机器人无法吸附在玻璃上，而且现有的技术中都是通过外接电源或内置电源向负压腔提供产生负压的动力，当外接电源断电时，由内置电源保持真空泵持续工作，但是一个负压腔并不足以保障擦窗机器人吸附安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种擦窗机器人及擦窗机器人控制方法，可以解决现有技术中的问题。

具体的，本发明具体提供了一种擦窗机器人，包括机身和设置于机身上的第一吸附装置，该第一吸附装置与被吸附面贴合形成第一负压腔，还包括：设置于机身上的第二吸附装置，在擦窗机器人断电或第一负压腔泄压导致的异常工作时与被吸附面贴合后形成第二负压腔；在擦窗机器人恢复到正常工作时第二吸附装置脱离被吸附面，取消第二负压腔。

具体地，所述第二吸附装置包括活动部和吸盘，所述活动部可移动地设置在所述机身上，所述吸盘至少有部分伸入所述机身与所述活动部固定连接。

进一步的，所述第二吸附装置与所述机身之间设有弹性件，弹性件的一端与第二吸附装置的活动部相对固定，另一端与机身相对固定，在弹性件释放弹力时，第二吸附装置会向被吸附面靠近，直到贴合到被吸附面。

进一步的，吸盘与被吸附面贴合后会形成一个真空(负压)环境，在需要取下擦窗机器人就需要更大的力，为方便摘取擦窗机器人，所述活动部上设有与所述吸盘边缘连接的连接部，在控制吸盘脱离被吸附面运动时，可以通过连接吸盘边缘的连接部优先将吸盘的边缘掀起，然外部空气快速填充吸盘的空腔，使负压腔消失，便于吸盘从被吸附面脱离。

作为优选，上述的擦窗机器人还包括驱动所述第二吸附装置相对于被吸附面运动的动力机构，动力机构与擦窗机器人的电源电连接，通过动力机构提供的力使得第二吸附装置贴合被吸附面或脱离被吸附面。

在一实施例中，所述动力机构包括电磁铁，所述活动部为磁体，通过电流换向电路，通过改变电路的电流方向控制动力机构改变力的方向，以控制动力机构改变第二吸附装置的移动方向，让第二吸附装置贴合到被吸附面，或从被吸附面脱离。

在另一实施例中，所述动力机构包括正反电机，所述正反电机驱动所述第二吸附装置相对于被吸附面运动。具体地，所述正反电机上设有蜗轮，所述第二吸附装置上的活动部上设有蜗杆与所述蜗轮啮合。

在一实施例中，还包括设置在机身内的内置电源，所述内置电源分别与所述第一吸附装置和所述动力机构电连接。在擦窗机器人外接电源供电中断的情况下由内置电源向第一吸附装置和动力机构供电。

本发明还提供一种擦窗机器人的控制方法，该控制方法包括：

S1：判断擦窗机器人的供电模式是否正常，若正常则执行步骤S2；若异常则执行步骤S3；

S2：判断第一负压腔的气压是否低于阈值，若低于则执行步骤S3；

S3：第二吸附装置转与被吸附面贴合形成第二负压腔。

当擦窗机器人第一负压腔的负压降低时，擦窗机器人的内置电源控制动力机构的电流方向，通过动力机构驱动第二吸附装置，直到第二吸附装置与被吸附面贴合形成第二负压腔；当第一负压腔的负压恢复到正常水平时，则再次通过改变电流方向控制动力机构的运动方向，让第二吸附装置从被吸附面脱离。

本发明基于上述的擦窗机器人控制方法中的步骤S1还包括：还包括步骤S10：

判断擦窗机器人的供电模式，若为外接电源供电模式，则执行步骤S2；若为内置电源供电模式，则执行步骤S3。

本发明实施例中，具有以下有益效果：在擦窗机器人断电或意外泄压导致的工作异常时控制第二吸附装置与被吸附面贴合形成第二负压腔，以提高擦窗机器人在工作面上的吸附强度，防止意外掉落；在擦窗机恢复正常工作时控制第二吸附装置脱离被吸附面，以保障擦窗机器人在正常工作状态下的正常行走。

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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例，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的附图。

图1为本发明中擦窗机器人的底部结构示意图；

图2为本发明中擦窗机器人的电流换向电路示意图；

图3为本发明中擦窗机器人的第二负压腔形成状态示意图；

图4为本发明中擦窗机器人的第二吸附装置结构示意图；

图5为图4的剖面结构示意图；

图6为图5中第二吸附装置的活动部结构示意图；

图7为图5中第二吸附装置的吸盘结构示意图；

图8为本发明实施例一中第二吸附装置的正常使用状态示意图；

图9为本发明实施例一中第二吸附装置的另一结构示意图；

图10为图9中擦窗机器人处于断电状态时第二吸附装置的使用状态示意图；

图11为本发明实施例二中擦窗机器人的第二吸附装置状态示意图；

图12为图11中第二吸附装置与被吸附面构成第二负压腔的状态示意图；

图13为本发明中擦窗机器人的一种控制方法流程图；

图14为本发明中擦窗机器人的电气控制原理图。

具体实施方式

下面将结合本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。

如图1至图14所示，本发明提供一种擦窗机器人100，包括外接电源(交流电)和内置电源(直流电或交流电)、与被吸附面贴合形成第一负压腔20的第一吸附装置，以及第二吸附装置30，在擦窗机器人100断电或第一负压腔20泄压时第二吸附装置30与被吸附面贴合后形成第二负压腔300。其中，第一吸附装置为现有擦窗机器人中的真空泵，通过真空泵抽吸使得擦窗机器人100与被吸附面之间的空气以形成第一负压腔20，使擦窗机器人100吸附在被吸附面上。

现有的擦窗机器人100的工作电流为直流电，所以在使用连接市电(交流电)作为外接电源时需要通过电路正压，将电压转化成擦窗机器人的工作电压，整压后的交流电通过整流电路形成直流电进入擦窗机器人100的工作电路。

具体地，擦窗机器人100内部设置有电流换向电路，如图2所示，包括外置电源UI₀、开关K₀、整机电阻R₀、电容器C、动断触点K₁、K₂、K₃、继电器K₄、K₅、保护电阻R₁、逆变器+整流器的UI₁组成，在外接电源UI₀正常供电工作时，继电器K₄、K₅控制的开关处于断开状态，动断触点K₁、K₂、K₃处于闭合状态；此时工作电路由外置电源UI₀供电，电容器C处于充电状态。在外接电源停止供电后，电容器C放电，电流通过UI₁将电流整合加强释放，此时通过整机电阻R₀的电流方向改变。

如图3所示，在擦窗机器人100上还设有动力机构400,动力机构400与擦窗机器人100的电源连接，通过对动力机构400的控制可以使得第二吸附装置30贴合到被吸附面上形成第二负压腔300。

如图4-图7所示，第二吸附装置30包括活动部301和吸盘302。其中，如图6所示，活动部301包括固定在一起的上活动部3010和下活动部3011，上活动部3010与下活动部3011构成一个活动腔3000，吸盘302的一部分设置在活动腔3000内。当活动部301在运动时，活动腔3000将带动吸盘302一起运动。

活动部301上还设有连接部3012与吸盘302的边缘连接，在活动部301拉动吸盘302从被吸附面脱离时，吸盘302的边缘部分将优先受力，致使吸盘302的一侧由连接部3012先拉离被吸附面，空气迅速填充第二负压腔300，使负压腔消失，加速吸盘302的脱离，从而让吸盘302更轻松地从被吸附面脱离。

如图7所示，吸盘302为硅胶或丁晴橡胶类材质制成，其包括伸入活动部301的活动腔3000内的T型吸盘头3021，以及与T型吸盘头3021连接的腔体3022，腔体3022具有一个相对于被吸附面内凹的凹面3023，在吸盘302贴合到被吸附面时，腔体3022内的空气被挤出，导致吸盘302紧密地贴合在被吸附面上。

如图8所示，在擦窗机器人100的机身10上设有一个容纳槽101，容纳槽101的底部设有开口，第二吸附装置30的活动部301的上活动部3010位于容纳槽101内，下活动部3011的一部分穿过开口与上活动部3010固定。结合图5，吸盘302的T型吸盘头30221位于活动部301的活动腔3000内。当活动部301受动力机构400驱动而上升时，吸盘302的T型吸盘头3021因受活动部301的活动腔3000的限制，吸盘302也会随活动部301上升。在活动部301受动力机构400驱动而下降时，吸盘302的T型吸盘头3021受活动腔3000顶部的抵压，吸盘302随着活动部301下降，直到吸盘302的腔体3022与被吸附面贴合形成擦窗机器人100的第二负压腔300。

实施例一

参见图3至图8，基于上述的擦窗机器人100，在机身10内设有容纳槽101，容纳槽101的一端固定设有电磁铁作为动力机构400，第二吸附装置30的活动部301采用与电磁铁相互磁吸的磁体，磁体被设置在容纳槽101内，将磁体具有N极的一面与电磁铁的磁极相对，由于活动部301可以在容纳槽101内移动，所以，电磁铁通电时，电磁铁产生一个磁极。如图3所示，在电磁铁的磁极与磁体的磁极相同时，磁体受同极相斥的排斥力而向下移动，进而使吸盘302也向下向被吸附面移动，直到吸盘302贴合到被吸附面形成第二负压腔300。其中，由于电磁铁与擦窗机器人100的电源电路连接，本领域技术人员可以根据安培定则判断或选择在电磁铁通入电流后产生的磁极是否与磁体的磁极相同或相反。

如图8所示，在擦窗机器人100的正常工作情况下，电磁铁产生与磁体N极相反的S极，使得磁体持续受到电磁铁的异性磁极的吸力，磁体因磁吸而向电磁体的方向靠近，吸盘302也将随活动部301的磁体的移动方向移动而远离被吸附面。

参见图9，在第二吸附装置30与机身10之间设有弹性件500，具体地，弹性件500为弹簧，弹簧的一端与机身10固定，另一端固定在活动部301上。需要注意的是，弹簧的张力应小于电磁铁与磁体之间的吸力，在电磁铁与磁体的磁极异性相吸时，弹簧就处于压缩状态，进而吸盘302也就处于与被吸附面分离的状态。

参见图10，由于擦窗机器人100的外接电源和内置电源会发生断路、断电，导致电磁铁的电路中没有电流通过，电磁铁无法产生磁场，使得电磁铁无法持续相对于磁体进行磁吸作用。因电磁铁与磁体之间的吸力消失，弹簧失去约束而伸展，导致磁体因弹簧伸展的张力而推动吸盘302向被吸附面移动，直到吸盘302贴合到被吸附面形成擦窗机器人100的第二负压腔300，防止擦窗机器人100因突然断电而导致第一负压腔20吸力消失而从被吸附面上掉落。

实施例二

动力机构400以能改变驱动方向的正反电机为例，正反电机设置在机身10内与擦窗机器人100的电源电路连接，通过前述的电流换向电路改变正反电机的驱动方向，进而使第二吸附装置30的吸盘302贴合到被吸附面形成第二负压腔300，或使第二吸附装置30从被吸附面脱离。需要了解的是，正反电机的驱动方向为电机输出轴的旋转方向。

具体地，如图11所示，正反电机的输出轴设置有蜗轮401，第二吸附装置30的活动部301上设有与蜗轮401啮合的蜗杆3013，在正反电机顺时针旋转时，蜗轮401带动蜗杆3013旋转，并使蜗杆3013联动吸盘302上升，进而实现吸盘302与被吸附面保持分离的状态。

如图12所示，因正反电机的电流方向改变，蜗轮401逆时针旋转，使得蜗杆3013下降，并驱动吸盘302向被吸附面靠近，直到吸盘302贴合到被吸附面形成擦窗机器人100的第二负压腔300。

如图13和图14所示，本发明还提供一种基于上述擦窗机器人100的控制方法，该控制方法包括：

擦窗机器人的控制单元根据电流传感器反馈的电源输出的电流信号，根据电流信号判断擦窗机器人的供电模式是否正常，若供电模式异常，控制单元则控制动力机构驱动第二吸附装置向被吸附面靠近，直到第二吸附装置与被吸附面贴合形成第二负压腔。

当擦窗机器人的供电模式正常时，控制单元通过气压传感器得到第一吸附装置与被吸附面之间的第一负压腔的气压值，并判断是否低于阈值，若低于阈值，控制单元则控制第二吸附装置向被吸附面移动，直到第二吸附装置与被吸附面贴合形成第二负压腔。其中，气压值通过气压传感器实时监测获得，将实时的气压值信号发送给擦窗机器人的控制单元，由控制单元将气压值与设定的阈值进行比较，根据比较结果控制第二吸附装置贴合到被吸附面，或控制第二吸附装置从被吸附面上脱离。

当擦窗机器人的供电模式恢复到正常，且第一负压腔的气压值也恢复到正常阈值时，控制单元控制动力机构驱动第二吸附装置远离被吸附面，直到吸盘从被吸附面上脱离。

擦窗机器人的供电模式包括外接电源供电模式和内置电源供电模式，若外接电源供电模式中断，则会自动切换为内置电源供电模式，该切换行为为供电模式异常情况之一。当然，作为本领域技术人员还可以知道，若擦窗机器人的外接电源和内置电源均不再供电的情况也属于供电模式异常情况。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种擦窗机器人，包括机身和设置于机身上的第一吸附装置，该第一吸附装置与被吸附面贴合形成第一负压腔，其特征在于，还包括：

第二吸附装置，设置于机身上，在擦窗机器人断电或第一负压腔泄压时与被吸附面贴合后形成第二负压腔。

2.根据权利要求1所述的擦窗机器人，其特征在于，所述第二吸附装置与所述机身之间设有弹性件。

3.根据权利要求1所述的擦窗机器人，其特征在于，所述第二吸附装置包括活动部和吸盘，所述活动部可移动地设置在所述机身上，所述吸盘安装在所述活动部上。

4.根据权利要求3所述的擦窗机器人，其特征在于，所述活动部上设有与所述吸盘边缘连接的连接部。

5.根据权利要求1所述的擦窗机器人，其特征在于，还包括动力机构，其设置于所述机身上驱动所述第二吸附装置相对于被吸附面运动。

6.根据权利要求5所述的擦窗机器人，其特征在于，所述动力机构包括与电源电连接的电磁铁，所述第二吸附装置上设有磁体。

7.根据权利要求5所述的擦窗机器人，其特征在于，所述动力机构包括正反电机，所述正反电机驱动所述第二吸附装置相对于被吸附面运动。

8.根据权利要求7所述的擦窗机器人，其特征在于，所述正反电机上设有蜗轮，所述第二吸附装置上设有蜗杆与所述蜗轮啮合。

9.一种擦窗机器人控制方法，所述擦窗机器人如权利要求1-8任一项所述的擦窗机器人，其特征在于，所述擦窗机器人控制方法包括以下步骤：

S1：判断擦窗机器人的供电模式是否正常，若正常则执行步骤S2；若异常则执行步骤S3；

S2：判断第一负压腔的气压是否低于阈值，若低于则执行步骤S3；

S3：第二吸附装置与被吸附面贴合形成第二负压腔。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括步骤S10：

判断擦窗机器人的供电模式，若为外接电源供电模式，则执行步骤S2；若为内置电源供电模式，则执行步骤S3。

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