CN111746678A - 一种壁面清扫机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种壁面清扫机器人及其控制方法，该壁面清扫机器人包括机器人本体，所述机器人本体的底面具有可将所述机器人本体吸附至工作表面的第一吸附装置，还包括：两个机械臂，每个所述机械臂的第一端与所述机器人本体的顶面铰接，第二端具有可吸附至工作表面的第二吸附装置；传感器，所述传感器设置在所述机器人本体表面，用于检测所述工作表面上的障碍物；和控制器，所述控制器根据所述传感器检测到的所述特征信息控制两个所述第二吸附装置和所述第一吸附装置交替吸附至所述工作表面，并且相互独立地控制所述两个机械臂协同将所述机器人本体自所述障碍物的上方从所述障碍物一侧的工作表面移动至另一侧的工作表面。

Description

一种壁面清扫机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及擦窗机器人技术领域，特别涉及一种壁面清扫机器人及其控制方法。

背景技术

在现代高层建筑中，外墙和玻璃的清洗工作大多还采用人工清洗的方法，这种清洗方式不仅效率低，而且极易发生伤亡事故，因此业内已开发出多种机器人产品用以替代人工清洗。在目前市面上销售的擦窗机器人中大多仅具有对单面墙壁或者玻璃的较好的擦拭效果，但无法对多面玻璃进行稳定的连续清扫，由其是遇到例如铝合金固定架等较大的障碍物时，其无法实现对障碍物的翻越，需要人工移动才能完成，这样不仅效率大大降低，而且并无法减少人工的投入。

图1和图2示出了两种擦窗机器人的结构示意图。

图1所示的擦窗机器人通过机器人抵住玻璃边框，借用玻璃边框对机器人产生的反作用力增加机器人自身的抗扭转能力，从而实现越障。其能够翻越的障碍物的尺寸受到连杆与擦窗机器人的连接角度范围、擦窗机器人的尺寸等限制。

图2示出的擦窗机器人通过能够吸附在工作面上的四个移动吸头实现机器人本体的水平移动和垂直移动，该移动吸头设置在驱动机器人本体往复移动的驱动滑杆的两端，并通过能够沿垂直方向移动的真空缸实现垂直移动。该四个移动吸头同步移动，因此其能够翻越的障碍物的尺寸受到驱动滑杆的长度、真空缸的移动尺寸等限制。

以上所述的两种现有的擦窗机器人所能翻越的障碍物的尺寸均受到其自身的结构尺寸限制，因此如果需要翻越较大尺寸的障碍物时，只能通过增加擦窗机器人自身的结构尺寸而实现。进一步地，由于这两种擦窗机器人的翻越结构均具有对称性的特点，因此其只能适用于平面玻璃间的越障，而无法解决两块非平面玻璃的翻越，即障碍物两侧的工作面必须位于同一平面内。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种壁面清扫机器人及其控制方法，其通过两个相互独立工作的机械臂实现对机器人本体的提升、平移和下降，从而实现翻越障碍物的目的。

本发明的一个实施例提供了一种壁面清扫机器人，包括机器人本体，所述机器人本体的底面具有可将所述机器人本体吸附至工作表面的第一吸附装置，还包括：

两个机械臂，每个所述机械臂的第一端与所述机器人本体的顶面铰接，第二端具有可吸附至工作表面的第二吸附装置；

传感器，所述传感器设置在所述机器人本体的外表面，用于检测所述工作表面上的障碍物的特征信息；和

控制器，所述控制器根据所述传感器检测到的所述特征信息控制两个所述第二吸附装置和所述第一吸附装置交替吸附至所述工作表面，并且相互独立地控制所述两个机械臂协同将所述机器人本体自所述障碍物的上方从所述障碍物一侧的工作表面移动至另一侧的工作表面。

优选地，所述机械臂包括依次连接的多个关节舵机，所述机械臂具有至少四个机构自由度。

优选地，位于所述机械臂的第一端的一个关节舵机与所述顶面转动连接，所述关节舵机的转动轴线与所述顶面垂直。

优选地，所述关节舵机的转动角度大于等于180°。

优选地，两个所述机械臂的第一端分别与位于所述机器人本体的顶面的对角线上的两个端角铰接。

优选地，两个所述机械臂具有收缩姿态和越障姿态，

所述收缩姿态为两个机械臂贴合所述机器人本体的顶面，每个所述机械臂的长度收缩至两个所述第二吸附装置位于所述顶面的范围内；

所述越障姿态为每个所述机械臂分别以其第一端为基点伸展至所述机器人本体以外，所述两个吸附装置吸附至所述障碍物一侧的工作表面、所述障碍物的另一侧的工作表面、或者所述障碍物的上表面。

优选地，所述障碍物的特征信息小于第一阈值时，

所述越障姿态为每个所述机械臂分别以其第一端为基点伸展至所述机器人本体以外，所述两个吸附装置同时吸附所述障碍物一侧的工作表面、或者分别吸附所述障碍物一侧的工作表面和所述障碍物的另一侧的工作表面。

优选地，所述障碍物的特征信息大于第一阈值时，

所述越障姿态为每个所述机械臂分别以其第一端为基点伸展至所述机器人本体以外，所述两个吸附装置吸附所述障碍物一侧的工作表面、另一侧的工作表面、和/或所述障碍物的上表面。

本发明的另一实施例还提供了一种如上所述壁面清扫机器人的控制方法，包括：

步骤100、传感器检测到所述工作表面上的障碍物；

步骤200、机器人本体行进至越障点；

步骤300、所述传感器检测所述障碍物的特征信息，所述控制器接收到所述传感器检测到的所述特征信息，并根据所述特征信息发起机械臂协作程序，以使相互独立工作的两个机械臂协同将所述机器人本体自所述障碍物的上方从所述障碍物一侧的工作表面移动至另一侧的工作表面；

步骤400、完成越障。

优选地，所述步骤300包括：

步骤310、所述控制器根据所述特征信息将两个机械臂分别自其收缩姿态伸展至其越障姿态；

步骤320、所述控制器控制两个第二吸附装置在所述越障姿态吸附，并判断两个第二吸附装置的吸附是否可靠，如果是则执行步骤340，如果否则执行步骤330；

步骤330、释放第一吸附装置的吸附；

步骤340、所述控制器根据所述特征信息控制处于所述越障姿态的两个机械臂协作将所述机器人本体提升与所述特征信息对应的特定高度、平移与所述特征信息对应的特定距离、下降与所述特征信息对应的特定高度，以将所述机器人本体从所述障碍物一侧的工作表面移动至另一侧的工作表面；

步骤350、所述控制器控制第一吸附装置吸附所述另一侧的工作表面，并判断第一吸附装置的吸附是否可靠，如果是则执行步骤350，如果否则执行步骤360；

步骤360、释放两个第二吸附装置的吸附；

步骤370、所述控制器将两个机械臂分别自其越障姿态收缩至其收缩姿态。

从以上技术方案可知，本发明的壁面清扫机器人通过在机器人本体的顶面设置两个相互独立工作的机械臂实现对机器人本体的提升、平移和下降，从而实现翻越障碍物的目的，由于两个机械臂相互独立工作，其变换动作无需同步，其姿态、位置等可以是不相同、不对称的，使得两个机械臂组合而形成的协同动作可以是非常多样化的，从而能够适应更多不同类型的工作表面和障碍物，例如可适用于障碍物两侧的表面不处于同一水平面的情况。

进一步地，由于本发明中的机械臂的变形伸展方向是三维立体的，而非直线型的，因此本发明的壁面清扫机器人的机器人本体的越障点以及机械臂的越障姿态是可以灵活选择和组合使用的，从而能够适应于更多的障碍物类型。

另外，由于两个机械臂相互独立工作、且机械臂的变形伸展方向是三维立体的，本发明的壁面清扫机器人在翻越障碍物时可选择障碍物的上表面上的一个或多个位置作为翻越的中继点，即通过多次将机器人本体提升、平移、然后下降的流程实现翻越障碍物，因此本发明的壁面清扫机器人能够在不增加机械臂的伸展长度的前提下提高可翻越的障碍物的尺寸。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1和图2是现有的两种擦窗机器人的结构示意图。

图3是本发明的壁面清扫机器人的顶面侧的结构示意图。

图4是本发明的壁面清扫机器人的底面侧的结构示意图。

图5是本发明的壁面清扫机器人的控制方法的流程图。

图6a至图6o为本发明的控制方法的一个实施例的步骤示意图。

图7a至图7h为本发明的控制方法的另一实施例的步骤示意图。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

为了解决现有技术中擦窗机器人不能翻越处于不同高度的玻璃之间的障碍物的技术问题，本发明的目的是提供一种壁面清扫机器人，通过在机器人本体的顶面设置两个相互独立工作的机械臂实现对机器人本体的提升、平移和下降，从而实现翻越障碍物的目的，由于两个机械臂相互独立工作，其变换动作无需同步，其姿态、位置等可以是不相同、不对称的，使得两个机械臂组合而形成的协同动作可以是非常多样化的，从而能够适应更多不同类型的工作表面和障碍物，例如可适用于障碍物两侧的表面不处于同一水平面的情况。。

图3是本发明的壁面清扫机器人的顶面侧的结构示意图，图4是本发明的壁面清扫机器人的底面侧的结构示意图。如图3和图4所示，本发明提供一种壁面清扫机器人，包括：

机器人本体10，其底面11具有可将机器人本体10吸附至工作表面1的第一吸附装置12，机器人本体10具有底面11和顶面13，其中底面11为机器人本体10朝向工作表面1的一侧表面，而顶面13为与底面11相对的背离工作表面1的一侧表面；

两个机械臂20，每个机械臂20的第一端21与机器人本体10的顶面13铰接，第二端22具有可吸附至工作表面1的第二吸附装置23；

传感器(未示出)，传感器设置在机器人本体10的外表面，用于检测工作表面1上的障碍物2的特征信息，其中，障碍物2的特征信息为障碍物2的尺寸信息，主要可包括障碍物2的高度2H、宽度2L和/或深度2D；和

控制器(图中未示出)，控制器根据传感器检测到的特征信息控制两个第二吸附装置23和第一吸附装置12交替吸附至工作表面1，并且相互独立地控制两个机械臂20协同将机器人本体10自障碍物2的上方从障碍物2一侧的工作表面1移动至另一侧的工作表面1’。

其中，本发明的壁面清扫机器人在进行擦窗工作时，机器人本体10通过第一吸附装置12吸附至工作表面，而在越障过程中，机器人本体10通过两个机械臂20的协同支撑脱离对工作表面的吸附，自障碍物2的上方从障碍物2一侧的工作表面1移动至另一侧的工作表面1’，则壁面清扫机器人将第一吸附装置12的吸附切换至第二吸附装置23的吸附，其通过两个机械臂20的两个第二吸附装置23吸附至工作表面，以使壁面清扫机器人的整体不会脱离工作表面。而当越障动作完成后，壁面清扫机器人将第二吸附装置23的吸附切换至第一吸附装置12的吸附，以使机器人本体10能够吸附至工作表面，从而完成对工作表面的清洗动作。

在本文中，为了方便理解，以工作表面1、1’处于水平面为例进行说明，但是本文中的描述可适用于工作表面1、1’处于竖直平面或为沿其他角度延伸的平面的情况。其中，当障碍物2凸出于工作表面1时，其特征信息包括高度2H和宽度2L。宽度2L为障碍物2沿机器人本体10翻越障碍物2时的移动方向上的长度，即障碍物2的沿竖直方向延伸的一侧表面与另一侧表面之间的距离。当障碍物2两侧的工作表面1和1’不处于同一水平面时，障碍物2的高度可包括障碍物2的上表面2’与工作表面1之间的距离2H和障碍物2的上表面2’与工作表面1’之间的距离2H’。当障碍物2凹陷于工作表面1之下时，其特征信息包括宽度2L和深度2D。当障碍物2两侧的工作表面1和1’不处于同一水平面时，障碍物2的深度可包括障碍物2的上表面2’与工作表面1之间的距离2D和障碍物2的上表面2’与工作表面1’之间的距离2D’。

在本发明中，控制器相互独立地控制两个机械臂20协同将机器人本体10自障碍物2的上方从障碍物2一侧的工作表面1移动至另一侧的工作表面1’，这里所称的相互独立是指两个机械臂20的动作无需同步进行，其姿态、位置等可以是不相同、不对称的，控制器可根据障碍物2的特征信息确定本发明的壁面清扫机器人通过两个机械臂20将机器人本体10移动越过障碍物2的方式和具体路径，并由此确定两个机械臂20各自的姿态、位置。两个机械臂20的结构虽然是完全相同的，但其可具有不同的伸展长度、角度、和/或姿态。

由于两个机械臂20的变换动作无需同步，其姿态、位置等可以是不相同、不对称的，使得两个机械臂20组合而形成的协同动作可以是非常多样化的，从而能够适应更多不同类型的工作表面和障碍物。例如，当障碍物2两侧的工作表面1和1’位于不同的水平面时，在越障时，两个机械臂20可以其端部的第二吸附装置23分别吸附障碍物2两侧的工作表面1和1’，并通过其不同的展开角度和/或长度的组合实现将机器人本体10提升至高于、并且平行于障碍物2的上表面，以实现越障。

具体地，如图3所示，每个机械臂20包括依次连接的多个关节舵机24，其中，机械臂20具有至少四个机构自由度。其中，多个关节舵机24顺次连接，相邻的两个关节舵机24之间可形成任意角度(0°～360°)，则通过至少三个关节舵机24的组合，可实现机械臂20的移动端在三维空间中的自由移动，以达到移动机器人本体10所需的姿态和位置。即，通过具有三个机构自由度的机械臂可实现其移动端在三维空间中的任意定位。进一步地，为了保证第二吸附装置23对于工作表面的有效吸附，需要通过调整第二吸附装置23的倾角以调整其吸附强度，因此本发明中的每个机械臂20需要具有至少四个机构自由度，其中三个机构自由度能够满足机械臂在三维空间中的移动定位，另一个机构自由度为第二吸附装置23的倾角调整的自由度。

由于机械臂20在移动时需要保证机器人本体10高于、并且平行于障碍物2的上表面，因此机械臂20需要具有相对于机器人本体转动的自由度，具体地，位于机械臂20的第一端21的一个关节舵机24a与顶面13转动连接，关节舵机24a的转动轴线与顶面13垂直。由此，机械臂20通过关节舵机24a与顶面13的转动连接实现机械臂20绕其自身的轴线方向的旋转自由度，而关节舵机24a与其他关节舵机24均为关节连接，相邻的两个关节舵机24之间可形成任意角度(0°～360°)。而位于机械臂20的第二端22的关节舵机24与第二吸附装置23之间可直接固定连接或者通过铰接而具有能够相对旋转的角度。

优选地，机械臂20的相邻的两个关节舵机24可设置为不具有绕其轴线的相对转动，则整个机械臂20的转动自由度通过关节舵机24a与顶面13的转动连接实现。或者，相邻的两个关节舵机24可设置为具有绕其轴线的相对转动。

为实现机械臂20对机器人本体10的驱动，关节舵机24a绕其轴线的转动角度大于等于180°。优选地，关节舵机24a可具有360°的全角度转动范围。

为了能够通过两个机械臂20平稳地驱动机器人本体10，本发明中的两个机械臂20与机器人本体10的连接点对称地分布在机器人本体10上。例如，如图3所示，两个机械臂20的第一端21分别与位于机器人本体10的顶面13的对角线上的两个端角铰接。通过这样，无论机器人本体10以任意方向作为其行进方向时，两个机械臂20均能够位置对称地向机器人本体10施力，从而均匀、平稳地提升、平移、和/或降低机器人本体10的位置。

优选地，对应壁面清扫机器人的不同工作状态，两个机械臂20具有不同的工作姿态。具体地，每个机械臂20具有收缩姿态和越障姿态，其中，收缩姿态对应于壁面清扫机器人处于擦窗状态，即机器人本体10通过第一吸附装置12吸附至工作表面1、并在工作表面1上行进时的状态；而越障状态对应于壁面清扫机器人处于擦窗状态，即机器人本体10被两个机械臂20提升并脱离工作表面1、壁面清扫机器人通过两个第二吸附装置23吸附至工作表面1以使机器人本体10越过障碍物2的状态。

其中，收缩姿态为两个机械臂20贴合机器人本体10的顶面13，每个机械臂20的长度收缩至两个第二吸附装置23位于顶面13的范围内。机器人本体10在工作表面1行进时，其通过设置在底面一侧的第一吸附装置12吸附至工作表面1，因此将机械臂20的收缩姿态设置为贴合顶面13能够避免机械臂20对机器人本体10的行进产生干涉。

进一步地，为了能够实现减小机器人本体10的体积、合理地利用机器人本体10的顶面空间的目的，如图3所示，机器人本体10在其一组相对的端角部位可设置凹槽，以为机械臂20的第一端21的关节舵机24a提供设置空间；进一步地，可在其另一组相对的端角部位设置凹槽，以为机械臂20处于收缩姿态时的第二吸附装置23提供收纳空间。如图3所示，机械臂20处于收缩姿态时，机械臂20的第一端21的关节舵机24a和与其相邻的一个关节舵机24可相互垂直，优选地，机械臂20的第二端22的第二吸附装置23可和与其连接的一个关节舵机24相互垂直，从而在机器人本体10的顶面13的中间部分提供高度为关节舵机24a的长度或者第二吸附装置23的高度的空间，从而设置例如如图3中所示的握持把手或者电机等部件。

越障姿态为每个机械臂20分别以其第一端21的关节舵机24a为基点伸展至机器人本体10以外，两个吸附装置23吸附至障碍物2一侧的工作表面1、障碍物2的另一侧的工作表面1’、或者障碍物2的上表面2’。

机械臂20的越障姿态主要用于提升、平移和/或降低机器人本体10的位置，两个吸附装置23的吸附位置需要根据障碍物2的特征信息来确定。其中，与现有的越障机器人不同的是，本发明的壁面清扫机器人的两个机械臂20的支撑位置、即两个吸附装置23的吸附位置不必要地分别位于障碍物2的两侧，而是可以位于障碍物2的同一侧。这是由于本发明中的机械臂20的变形伸展方向是三维立体的，而非直线型的，因此本发明的壁面清扫机器人的机器人本体10的越障点以及机械臂20的越障姿态是可以灵活选择和组合使用的，从而能够适应于更多的障碍物类型。

优选地，机械臂20的越障姿态、即机械臂20的第二端的第二吸附装置23的吸附位置需要根据障碍物2的特征信息来决定，也就是说，本发明的壁面清扫机器人根据障碍物2的特征信息来确定越障策略，从而根据越障策略来确定机械臂20的第二端的第二吸附装置23的吸附位置。

其中，当障碍物2的特征信息小于第一阈值时，越障姿态为每个机械臂20分别以其第一端21为基点伸展至机器人本体10以外，两个吸附装置23同时吸附障碍物2一侧的工作表面1、或者分别吸附障碍物2一侧的工作表面1和障碍物2的另一侧的工作表面1’。

在这里，第一阈值基于机械臂20的最大伸展长度、机器人本体10的尺寸和/或机械臂20的伸展角度来确定，其可等于机械臂20的最大伸展长度的两倍，也可以由机械臂20的最大伸展长度和伸展角度共同决定，这可根据翻越策略确定。

当障碍物2的特征信息小于第一阈值时，可确定为可通过两个机械臂20的协同动作一次性地将机器人本体10从障碍物2的一侧翻越至另一侧，即通过两个机械臂20实现一次将机器人本体10提升、平移、然后下降的流程即可将机器人本体10从障碍物2的一侧翻越至另一侧。而当障碍物2的特征信息大于等于第一阈值时，通过两个机械臂20的协同动作无法一次性地将机器人本体10从障碍物2的一侧翻越至另一侧，而是需要通过中继点来实现翻越，即通过两个机械臂20重复多次将机器人本体10提升、平移、然后下降的流程才可将机器人本体10从障碍物2的一侧翻越至另一侧。

以第一阈值为机械臂20的最大伸展长度的两倍、障碍物2凸出于工作表面1和1’的情况举例说明。机器人本体10需要至少被提升障碍物2的上表面2’与工作表面1之间的距离2H、被平移障碍物2的宽度2L、和下降障碍物2的上表面2’与工作表面1’之间的距离2H’，因此障碍物2的特征信息为2H+2L+2H’。

当该特征信息小于第一阈值、即机械臂20的最大伸展长度的两倍时，两个机械臂20实现一次将机器人本体10提升、平移、然后下降的流程即可将机器人本体10从障碍物2的一侧翻越至另一侧，则越障姿态为每个机械臂20分别以其第一端21为基点伸展至机器人本体10以外，两个吸附装置23同时吸附障碍物2一侧的工作表面1、或者分别吸附障碍物2一侧的工作表面1和障碍物2的另一侧的工作表面1’。即，两个机械臂20的越障支撑点可分别位于障碍物2的两侧或者同侧。

而当该特征信息大于等于第一阈值、即机械臂20的最大伸展长度的两倍时，两个机械臂20需要实现多次将机器人本体10提升、平移、然后下降的流程才可将机器人本体10从障碍物2的一侧翻越至另一侧，则越障姿态为每个机械臂20分别以其第一端21为基点伸展至机器人本体10以外，吸附装置23吸附障碍物2一侧的工作表面1、另一侧的工作表面1’、和/或障碍物2的上表面2’。在这种情况下，无法通过一次将机器人本体10提升、平移、然后下降的流程实现越障，需要在障碍物2的上表面2’选择一个或多个位置作为越障的中继点，即将机器人本体10提升、平移、然后下降至中继点，再以该中继点为起始点朝向下一个中继点或者障碍物2另一侧的工作表面1’继续下一次提升、平移、然后下降的流程，直至将机器人本体10移动至障碍物2另一侧的工作表面1’。因此，机械臂20在此过程中的越障姿态可能存在以下几种组合中的一个或多个：两个吸附装置23同时吸附障碍物2一侧的工作表面1；其中一个吸附装置23吸附障碍物2一侧的工作表面1、另一个吸附装置23吸附障碍物2的上表面2’；两个吸附装置23同时吸附障碍物2的上表面2’；其中一个吸附装置23吸附障碍物2的上表面2’、另一个吸附装置23吸附障碍物2另一侧的工作表面1’；两个吸附装置23同时吸附障碍物2另一侧的工作表面1’。

进一步地，在特征信息大于等于第一阈值的情况下，为了至少满足第一个越障中继点在障碍物2的上表面2’上这一条件(否则无法实现翻越障碍物)，障碍物2的上表面2’与工作表面1之间的距离2H应当小于单个机械臂20的最大伸展长度。

在本发明中，壁面清扫机器人通过机械臂实现对机器人本体的提升、平移和下降以实现越障动作，其中在越障过程中，提升动作和平移动作可以是并行完成或者是依次完成的，同样地，平移动作和下降动作也可以是并行完成或者是依次完成的。具体地，当提升动作和平移动作是并行完成时，机器人本体10的行进轨迹一般呈圆弧形，而当提升动作和平移动作是依次完成时，机器人本体10的行进轨迹一般为阶梯状的直线路径，提升动作和平移动作的完成次序通常为先提升、而后平移，平移动作和下降动作的完成次序通常为先平移、而后下降。

从以上技术方案可知，本发明的壁面清扫机器人通过在机器人本体的顶面设置两个相互独立工作的机械臂实现对机器人本体的提升、平移和下降，从而实现翻越障碍物的目的，由于两个机械臂相互独立工作，其变换动作无需同步，其姿态、位置等可以是不相同、不对称的，使得两个机械臂20组合而形成的协同动作可以是非常多样化的，从而能够适应更多不同类型的工作表面和障碍物，例如可适用于障碍物两侧的表面不处于同一水平面的情况。

进一步地，由于本发明中的机械臂的变形伸展方向是三维立体的，而非直线型的，因此本发明的壁面清扫机器人的机器人本体的越障点以及机械臂的越障姿态是可以灵活选择和组合使用的，从而能够适应于更多的障碍物类型。

另外，由于两个机械臂相互独立工作、且机械臂的变形伸展方向是三维立体的，本发明的壁面清扫机器人在翻越障碍物时可选择障碍物的上表面上的一个或多个位置作为翻越的中继点，即通过多次将机器人本体提升、平移、然后下降的流程实现翻越障碍物，因此本发明的壁面清扫机器人能够在不增加机械臂的伸展长度的前提下提高可翻越的障碍物的尺寸。

在另一个实施例中，本发明提供了一种以上所述的壁面清扫机器人的控制方法，图5示出了该控制方法的流程，以下结合图6a至图6o说明具体步骤。

图6a示出步骤100，传感器检测到工作表面1上的障碍物2。此时，如图6a所示，机器人本体10通过第一吸附装置(图中未示出)吸附至工作表面1，以进行清扫工作，此时，两个机械臂20处于收缩姿态，其贴合机器人本体10的顶面13，且长度收缩至两个吸附装置23均位于顶面13的范围内。当位于机器人本体10的外表面上的传感器在工作表面1上检测到处于其行走路径中的障碍物2时，传感器向控制器发送检测信息。

图6b示出步骤200，控制器根据传感器的检测信息控制机器人本体10行进至越障点。在这里，越障点是至机器人本体10在翻越障碍物2之前的起始点，一般选择为邻近障碍物2的位置，以方便翻越障碍物2。通常情况下，越障点为机器人本体10以其一个侧边贴近障碍物2的位置。

图6c至图6f示出了步骤300，传感器检测障碍物2的特征信息，控制器根据特征信息发起机械臂协作程序，以使相互独立工作的两个机械臂20协同将机器人本体10自障碍物2的上方从障碍物2一侧的工作表面1移动至另一侧的工作表面1’。

当通过步骤300，使得机器人本体10从障碍物2一侧的工作表面1移动至另一侧的工作表面1’后，则完成越障请求，如图6o所示，机器人本体10通过第一吸附装置吸附至工作表面1’，从而继续其清扫工作。

在本发明的一个具体实施例中，步骤300包括如下步骤：

步骤310：如图6c至图6f所示，控制器根据特征信息将两个机械臂20分别自其收缩姿态伸展至其越障姿态。由图中可知，如图6d和6e中所示，两个机械臂20的伸展动作可以是不同步进行的，并且其姿态、位置等可以是不相同、不对称的。图中以两个机械臂20的支撑位置分别位于障碍物2的两侧的工作表面1和1’为例进行图示，如以上所述的，两个机械臂20的越障姿态可以有多种不同的组合。

步骤320：如图6f所示，控制器控制两个第二吸附装置23在越障姿态吸附，并判断两个第二吸附装置23的吸附是否可靠，如果是则执行步骤330，如果否则执行步骤320。

步骤330：如图6g所示，释放第一吸附装置12的吸附。

步骤340：如图6h至图6j所示，控制器根据特征信息控制处于越障姿态的两个机械臂20协作将机器人本体10提升与特征信息对应的特定高度、平移与特征信息对应的特定距离、下降与特征信息对应的特定高度，以将机器人本体10从障碍物2一侧的工作表面1移动至另一侧的工作表面1’。

步骤350：控制器控制第一吸附装置12吸附另一侧的工作表面1’，并判断第一吸附装置12的吸附是否可靠，如果是则执行步骤360，如果否则执行步骤350；

步骤360：如图6k所示，释放两个第二吸附装置23的吸附；

步骤370：如图6l至图6n所示，控制器将两个机械臂20分别自其越障姿态收缩至其收缩姿态。

本实施例中以高度较低、宽度较窄的障碍物为例进行图示，因此机器人本体10在协同工作的两个机械臂20的驱动下通过一次提升、平移、然后下降的流程即可从障碍物2一侧的工作表面1移动至另一侧的工作表面1’。

在本发明的另一实施例中，以宽度较大的障碍物为例进行图示，机器人本体10在协同工作的两个机械臂20的驱动下需要通过多次提升、平移、然后下降的流程才可从障碍物2一侧的工作表面1移动至另一侧的工作表面1’。

图7a至图7f示出了本发明的控制方法的另一实施例的步骤侧视图。

图7a示出步骤100，传感器检测到工作表面1上的障碍物2。此时，如图7a所示，机器人本体10通过第一吸附装置(图中未示出)吸附至工作表面1，以进行清扫工作，此时，两个机械臂20处于收缩姿态，其贴合机器人本体10的顶面13，且长度收缩至两个吸附装置23均位于顶面13的范围内。当位于机器人本体10的外表面上的传感器在工作表面1上检测到处于其行走路径中的障碍物2时，传感器向控制器发送检测信息。

图7b示出步骤200，控制器根据接收到的检测信息控制机器人本体10行进至越障点。在这里，越障点是至机器人本体10在翻越障碍物2之前的起始点，一般选择为邻近障碍物2的位置，以方便翻越障碍物2。通常情况下，越障点为机器人本体10以其一个侧边贴近障碍物2的位置。

图7c至图7f示出了步骤300，传感器检测障碍物2的特征信息，控制器根据接收到的特征信息发起机械臂协作程序，以使相互独立工作的两个机械臂20协同将机器人本体10自障碍物2的上方从障碍物2一侧的工作表面1移动至另一侧的工作表面1’。

当通过步骤300，使得机器人本体10从障碍物2一侧的工作表面1移动至另一侧的工作表面1’后，则完成越障请求，如图7f所示，机器人本体10通过第一吸附装置吸附至工作表面1’，从而继续其清扫工作。

在本实施例中，步骤300包括如下步骤：

步骤310：如图7c所示，控制器根据特征信息将两个机械臂20分别自其收缩姿态伸展至其越障姿态。

步骤320：控制器控制两个第二吸附装置23在越障姿态吸附，并判断两个第二吸附装置23的吸附是否可靠，如果是则执行步骤330，如果否则执行步骤320。

步骤330：释放第一吸附装置12的吸附。

步骤340：如图7c至图7f所示，控制器根据特征信息控制处于越障姿态的两个机械臂20协作将机器人本体10提升与特征信息对应的特定高度、平移与特征信息对应的特定距离、下降与特征信息对应的特定高度。

步骤350：控制器控制第一吸附装置12吸附，并判断第一吸附装置12的吸附是否可靠，如果是则执行步骤360，如果否则执行步骤350；

步骤360：释放两个第二吸附装置23的吸附；

步骤370’:控制器根据传感器信息判断机器人本体10是否移动至另一侧的工作表面1’如果是，执行步骤380，如果否，执行步骤320。

步骤370：如图7g所示，控制器将两个机械臂20分别自其越障姿态收缩至其收缩姿态。

在本实施例中，在步骤310中，控制器根据特征信息判断是否需要越障中继点，如果是，则需要如步骤320至步骤370’中，在障碍物2的上表面2’选择一个或多个位置作为越障的中继点，即将机器人本体10提升、平移、然后下降至中继点，再以该中继点为起始点朝向下一个中继点或者障碍物2另一侧的工作表面1’继续下一次提升、平移、然后下降的流程，直至将机器人本体10移动至障碍物2另一侧的工作表面1’。

图7c至图7g示出了机械臂20在此过程中几种可能存在的越障姿态。图7c和图7d示出其中一个吸附装置23吸附障碍物2一侧的工作表面1、另一个吸附装置23吸附障碍物2的上表面2’；图7e示出两个吸附装置23同时吸附障碍物2的上表面2’；图7f示出其中一个吸附装置23吸附障碍物2的上表面2’、另一个吸附装置23吸附障碍物2另一侧的工作表面1’。图中虽然未示出两个吸附装置23同时吸附障碍物2一侧的工作表面1和两个吸附装置23同时吸附障碍物2另一侧的工作表面1’的情况，但本领域技术人员可以理解其具体情况和作用。

从以上技术方案可知，本发明的壁面清扫机器人的控制方法是基于两个相互独立工作的机械臂实现对机器人本体的提升、平移和下降，从而实现翻越障碍物的目的，由于两个机械臂相互独立工作，其变换动作无需同步，其姿态、位置等可以是不相同、不对称的，使得两个机械臂组合而形成的协同动作可以是非常多样化的，从而能够适应更多不同类型的工作表面和障碍物，例如可适用于障碍物两侧的表面不处于同一水平面的情况。

进一步地，由于本发明中的机械臂的变形伸展方向是三维立体的，而非直线型的，因此本发明的壁面清扫机器人的机器人本体的越障点以及机械臂的越障姿态是可以灵活选择和组合使用的，从而能够适应于更多的障碍物类型。

另外，由于两个机械臂相互独立工作、且机械臂的变形伸展方向是三维立体的，本发明的壁面清扫机器人在翻越障碍物时可选择障碍物的上表面上的一个或多个位置作为翻越的中继点，即通过多次将机器人本体提升、平移、然后下降的流程实现翻越障碍物，因此本发明的壁面清扫机器人能够在不增加机械臂的伸展长度的前提下提高可翻越的障碍物的尺寸。

在本文中，“一个”并不表示将本发明相关部分的数量限制为“仅此一个”，并且“一个”不表示排除本发明相关部分的数量“多于一个”的情形。

除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种壁面清扫机器人，包括机器人本体(10)，所述机器人本体(10)的底面(11)具有可将所述机器人本体(10)吸附至工作表面(1)的第一吸附装置(12)，其特征在于，还包括：

两个机械臂(20)，每个所述机械臂(20)的第一端(21)与所述机器人本体(10)的顶面(13)铰接，第二端(22)具有可吸附至工作表面(1)的第二吸附装置(23)；

传感器，所述传感器设置在所述机器人本体(10)的外表面，用于检测所述工作表面(1)上的障碍物(2)的特征信息；和

控制器，所述控制器根据所述传感器检测到的所述特征信息控制两个所述第二吸附装置(23)和所述第一吸附装置(12)交替吸附至所述工作表面(1)，并且相互独立地控制所述两个机械臂(20)协同将所述机器人本体(10)自所述障碍物(2)的上方从所述障碍物(2)一侧的工作表面(1)移动至另一侧的工作表面(1’)。

2.如权利要求1所述的壁面清扫机器人，其特征在于，所述机械臂(20)包括依次连接的多个关节舵机(24)，所述机械臂(20)具有至少四个机构自由度。

3.如权利要求2所述的壁面清扫机器人，其特征在于，位于所述机械臂(20)的第一端(21)的一个关节舵机(24a)与所述顶面(13)转动连接，所述关节舵机(24a)的转动轴线与所述顶面(13)垂直。

4.如权利要求3所述的壁面清扫机器人，其特征在于，所述关节舵机(24a)的转动角度大于等于180°。

5.如权利要求1所述的壁面清扫机器人，其特征在于，两个所述机械臂(20)的第一端(21)分别与位于所述机器人本体(10)的顶面(13)的对角线上的两个端角铰接。

6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的壁面清扫机器人，其特征在于，两个所述机械臂(20)具有收缩姿态和越障姿态，

所述收缩姿态为两个机械臂(20)贴合所述机器人本体(10)的顶面(13)，每个所述机械臂(20)的长度收缩至两个所述第二吸附装置(23)位于所述顶面(13)的范围内；

所述越障姿态为每个所述机械臂(20)分别以其第一端(21)为基点伸展至所述机器人本体(10)以外，所述两个吸附装置(23)吸附至所述障碍物(2)一侧的工作表面(1)、所述障碍物(2)的另一侧的工作表面(1’)、或者所述障碍物(2)的上表面(2’)。

7.如权利要求6所述的壁面清扫机器人，其特征在于，所述障碍物(2)的特征信息小于第一阈值时，

所述越障姿态为每个所述机械臂(20)分别以其第一端(21)为基点伸展至所述机器人本体(10)以外，所述两个吸附装置(23)同时吸附所述障碍物(2)一侧的工作表面(1)、或者分别吸附所述障碍物(2)一侧的工作表面(1)和所述障碍物(2)的另一侧的工作表面(1’)。

8.如权利要求6所述的壁面清扫机器人，其特征在于，所述障碍物(2)的特征信息大于第一阈值时，

所述越障姿态为每个所述机械臂(20)分别以其第一端(21)为基点伸展至所述机器人本体(10)以外，所述两个吸附装置(23)吸附所述障碍物(2)一侧的工作表面(1)、另一侧的工作表面(1’)、和/或所述障碍物(2)的上表面(2’)。

9.一种如权利要求1至8中任一权利要求所述壁面清扫机器人的控制方法，其特征在于，包括：

步骤100、传感器检测到所述工作表面(1)上的障碍物(2)；

步骤200、机器人本体(10)行进至越障点；

步骤300、所述传感器检测所述障碍物(2)的特征信息，所述控制器接收到所述传感器检测到的所述特征信息，并根据所述特征信息发起机械臂协作程序，以使相互独立工作的两个机械臂(20)协同将所述机器人本体(10)自所述障碍物(2)的上方从所述障碍物(2)一侧的工作表面(1)移动至另一侧的工作表面(1’)；

步骤400、完成越障。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤300包括：

步骤310、所述控制器根据所述特征信息将两个机械臂(20)分别自其收缩姿态伸展至其越障姿态；

步骤320、所述控制器控制两个第二吸附装置(23)在所述越障姿态吸附，并判断两个第二吸附装置(23)的吸附是否可靠，如果是则执行步骤340，如果否则执行步骤330；

步骤330、释放第一吸附装置(12)的吸附；

步骤340、所述控制器根据所述特征信息控制处于所述越障姿态的两个机械臂(20)协作将所述机器人本体(10)提升与所述特征信息对应的特定高度、平移与所述特征信息对应的特定距离、下降与所述特征信息对应的特定高度，以将所述机器人本体(10)从所述障碍物(2)一侧的工作表面(1)移动至另一侧的工作表面(1’)；

步骤350、所述控制器控制第一吸附装置(12)吸附所述另一侧的工作表面(1’)，并判断第一吸附装置(12)的吸附是否可靠，如果是则执行步骤350，如果否则执行步骤360；

步骤360、释放两个第二吸附装置(23)的吸附；

步骤370、所述控制器将两个机械臂(20)分别自其越障姿态收缩至其收缩姿态。

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