CN112641369A - 一种家用玻璃清洁机器人控制系统 - Google Patents

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李坤全
文睿
马海舒
邵凤翔
刘希东
周永存
赵晓华
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    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47LDOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L1/00Cleaning windows
    • A47L1/02Power-driven machines or devices

Abstract

本发明涉及家用清洁设备技术领域,公开了一种家用玻璃清洁机器人控制系统,包括单片机模块,所述单片机模块连接有传感器模块,且传感器包括红外传感器和碰撞传感器,所述单片机模块包括STC89C52单片机,所述单片机模块连接有电源模块,且单片机模块连接有I/O接口和电机驱动模块,电机驱动模块包括驱动轮电机、吸风电机和旋转清洁电机,所述I/O接口连接有舵机,所述单片机模块连接有吸附模块、移动模块和清洁模块。本发明智能化程度高,安全可靠,噪音低,并且无刷电机在转动的时候是不会产生电火花的,所以能够降低电火花对遥控无线电设备的干扰,大大提高机器人的清洁能力,成功解决各种清洁条件下的玻璃作业。

Description

一种家用玻璃清洁机器人控制系统
技术领域
本发明涉及家用清洁设备技术领域,具体为一种家用玻璃清洁机器人控制系统。
背景技术
智能互联网时代已经来临,随着智能手机电脑设备和工业机器人的普及,智能家居和服务型机器人也开始快速的发展起来,而此类机器人的研发设计也将更加智能和自动化。
家用玻璃清洁机器人是用于自动擦洗玻璃窗户的小型机器人,在当下,家中窗户玻璃的清洁一般由人手持抹布或者其他清洁工具人工擦洗,但是这种作业方式的短板是十分明显的,人工清洗玻璃效率很低,上下颇费周折,如果所处楼层较高的话,工作环境危险,工作难度也相对较大,极易发生安全事故。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种家用玻璃清洁机器人控制系统,主要为解决现有的人工清洗玻璃效率很低,上下颇费周折,如果所处楼层较高的话,工作环境危险,工作难度也相对较大,极易发生安全事故的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种家用玻璃清洁机器人控制系统,包括单片机模块,所述单片机模块连接有传感器模块,且传感器模块包括红外传感器和碰撞传感器,所述单片机模块包括STC89C52单片机,所述单片机模块连接有电源模块,且单片机模块连接有I/O接口和电机驱动模块,电机驱动模块包括驱动轮电机、吸风电机和旋转清洁电机,所述I/O接口连接有舵机,所述单片机模块连接有吸附模块、移动模块和清洁模块。
作为本发明再进一步的方案,所述吸附模块采用采用无刷电机驱动。
进一步的,所述移动模块由两个直流步进电机单独驱动左右驱动轮,配合机器人顶部左右两个转向轮以实现前进、左转、右转和后退等几个动作指令,移动模块采用弓字形清洁路线,行走清洁路线由事先给机器人单片机输入的程序控制并执行下去,配合红外线传感器以侦测识别边框然后反馈到单片机系统然后做出相应的转向指令,在机器人底盘将添加一个吸力感应器,即使处于无边框的玻璃作业环境,在机器人行驶到玻璃边框时,吸力感应器将感应到机器人漏气并反馈到单片机系统作出停止调头指令。
在前述方案的基础上,所述清洁模块包括清洁机构,清洁机构划分为三个部分,一部分负责湿擦,一部分负责湿擦清洁过后用干的清洁布擦掉水渍痕迹让玻璃焕然一新,在这两部分清理前需要准备一个刮尘条用于在机器人清理玻璃前刮掉大颗粒风沙泥垢。
本发明再进一步的方案,所述电机驱动模块包括L298N电路和保护电路两部分组成,用来控制驱动轮电机和吸附电机,清洁模块包括清洁机构,清洁机构圆形旋转清洁布的电机是由继电器驱动的,当单片机的I/O口给出一个控制信号时,三极管会加大后驱动继电器,同时,常开端口处于闭合状态,驱动电机开始运转,舵机的型号为S135,转动的速度为0.15秒60度0.19Kg.cm。
进一步的,所述单片机模块连接有两个碰撞传感器,两个碰撞传感器位于机器人前端的碰撞板,在没有碰撞时,输出低电平信号,发生碰撞时,输出高电平信号,机器人停止前行,执行控制器的下一步指令,通过这种方式来解决机器人的接触状况。
在前述方案的基础上,所述电源模块包括三节18650锂电池,电源模块连接有报警模块,报警模块包括报警灯,在机器人电量低于百分之三十的时候会启动报警装置发出滴滴声提醒用户及时充电,家用玻璃清洁机器人在开始工作时程序初始化,吸附单元和清洁单元的驱动随之开始运转,同时,机器人的清洁主程序启动,在避障传感器侦测到障碍时,机器人减速执行避障程序然后进行左转或右转的指令,成功避障后机器人会按照规定弓字形路线直到清洁作业完成。
与现有技术相比,本发明提供了一种家用玻璃清洁机器人控制系统,具备以下有益效果:1、本发明,智能化程度高,安全可靠,通过红外传感器的使用,能够比较好的适应各种条件的光线,由一对红外线发射与接收管构成,经由发射管发射出一定频率的红外线,在检测方向如果遇到障碍物则会在障碍物的反射面反射回来被接收管所接收,然后通过比较器电路的辨识,绿色指示灯亮起,同时信号输出接口会输出低电平信号,能通过电位器旋钮调节检测距离,它有效的距离范围为2~30cm,工作电压为3.3V-5V,这种传感器可以通过电位器来调节它的侦测范围,并且装配简单,使用简单,能够大量地应用于机器人避障、避障小车、流水线COUNT和小车循迹黑白线等众多场合。
2、本发明通过无刷电机的使用,具有转速快吸力大的特点能够保证吸力,使机器人能在稳定吸附在玻璃表面,无刷电机没有电刷,转动的时候摩擦力不大,运行顺畅且噪音低,并且无刷电机在转动的时候是不会产生电火花的,所以能够降低电火花对遥控无线电设备的干扰。
3、本发明清洁模块包括清洁机构,清洁机构划分为三个部分,这三部分清理结构结合将大大提高机器人的清洁能力,成功解决各种清洁条件下的玻璃作业。
4、本发明,在机器人电量低于百分之三十的时候会启动报警装置发出滴滴声提醒用户及时充电,家用玻璃清洁机器人在开始工作时程序初始化,吸附单元和清洁单元的驱动随之开始运转,同时,机器人的清洁主程序启动,在避障传感器侦测到障碍时,机器人减速执行避障程序然后进行左转或右转的指令,成功避障后机器人会按照规定弓字形路线直到清洁作业完成。
附图说明
图1为本发明提出的一种家用玻璃清洁机器人控制系统的轮式移动结构示意图;
图2为本发明提出的一种家用玻璃清洁机器人控制系统的清洁机构结构示意图;
图3为本发明提出的一种家用玻璃清洁机器人控制系统的单片机的最小系统电路结构示意图;
图4为本发明提出的一种家用玻璃清洁机器人控制系统的电机驱动模块电路结构示意图;
图5为本发明提出的一种家用玻璃清洁机器人控制系统的清洁结构电路示意图;
图6为本发明提出的一种家用玻璃清洁机器人控制系统的舵机原理结构示意图;
图7为本发明提出的一种家用玻璃清洁机器人控制系统的控制系统整体框架结构示意图;
图8为本发明提出的一种家用玻璃清洁机器人控制系统的单片机I/O接口结构示意图;
图9为本发明提出的一种家用玻璃清洁机器人控制系统的主程序流程结构示意图;
图10为本发明提出的一种家用玻璃清洁机器人控制系统的边角清洁子程序流程结构示意图。
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。
参照图1-10,一种家用玻璃清洁机器人控制系统,包括单片机模块,单片机模块连接有传感器模块,且传感器模块包括红外传感器和碰撞传感器,红外传感器能够比较好的适应各种条件的光线,由一对红外线发射与接收管构成,经由发射管发射出一定频率的红外线,在检测方向如果遇到障碍物则会在障碍物的反射面反射回来被接收管所接收,然后通过比较器电路的辨识,绿色指示灯亮起,同时信号输出接口会输出低电平信号,能通过电位器旋钮调节检测距离,它有效的距离范围为2~30cm,工作电压为3.3V-5V,这种传感器可以通过电位器来调节它的侦测范围,并且装配简单,使用简单,能够大量地应用于机器人避障、避障小车、流水线COUNT和小车循迹黑白线等众多场合,单片机模块包括STC89C52单片机,单片机模块连接有电源模块,且单片机模块连接有I/O接口和电机驱动模块,电机驱动模块包括驱动轮电机、吸风电机和旋转清洁电机,I/O接口连接有舵机,单片机模块连接有吸附模块、移动模块和清洁模块。
本发明中,吸附模块采用无刷电机驱动,无刷电机具有转速快吸力大的特点能够保证吸力,使机器人能在稳定吸附在玻璃表面,无刷电机没有电刷,转动的时候摩擦力不大,运行顺畅且噪音低,并且无刷电机在转动的时候是不会产生电火花的,所以能够降低电火花对遥控无线电设备的干扰,移动模块由两个直流步进电机单独驱动左右驱动轮,配合机器人顶部左右两个转向轮以实现前进、左转、右转和后退等几个动作指令,移动模块采用弓字形清洁路线,行走清洁路线由事先给机器人单片机输入的程序控制并执行下去,配合红外线传感器以侦测识别边框然后反馈到单片机系统然后做出相应的转向指令,在机器人底盘将添加一个吸力感应器,即使处于无边框的玻璃作业环境,在机器人行驶到玻璃边框时,吸力感应器将感应到机器人漏气并反馈到单片机系统作出停止调头指令,清洁模块包括清洁机构,清洁机构划分为三个部分,一部分负责湿擦,一部分负责湿擦清洁过后用干的清洁布擦掉水渍痕迹让玻璃焕然一新,在这两部分清理前需要准备一个刮尘条用于在机器人清理玻璃前刮掉大颗粒风沙泥垢,这三部分清理结构结合将大大提高机器人的清洁能力,成功解决各种清洁条件下的玻璃作业。
需要特别说明的是,电机驱动模块包括L298N电路和保护电路两部分组成,用来控制驱动轮电机和吸附电机,清洁模块包括清洁机构,清洁机构圆形旋转清洁布的电机是由继电器驱动的,当单片机的I/O口给出一个控制信号时,三极管会加大后驱动继电器,同时,常开端口处于闭合状态,驱动电机开始运转,舵机的型号为S135,转动的速度为0.15秒60度0.19Kg.cm,单片机模块连接有两个碰撞传感器,两个碰撞传感器位于机器人前端的碰撞板,在没有碰撞时,输出低电平信号,发生碰撞时,输出高电平信号,机器人停止前行,执行控制器的下一步指令,通过这种方式来解决机器人的接触状况,电源模块包括三节18650锂电池,电源模块连接有报警模块,报警模块包括报警灯,在机器人电量低于百分之三十的时候会启动报警装置发出滴滴声提醒用户及时充电,家用玻璃清洁机器人在开始工作时程序初始化,吸附单元和清洁单元的驱动随之开始运转,同时,机器人的清洁主程序启动,在避障传感器侦测到障碍时,机器人减速执行避障程序然后进行左转或右转的指令,成功避障后机器人会按照规定弓字形路线直到清洁作业完成。
在该文中的描述中,需要说明的是,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种家用玻璃清洁机器人控制系统,包括单片机模块,其特征在于,所述单片机模块连接有传感器模块,且传感器模块包括红外传感器和碰撞传感器,所述单片机模块包括STC89C52单片机,所述单片机模块连接有电源模块,且单片机模块连接有I/O接口和电机驱动模块,电机驱动模块包括驱动轮电机、吸风电机和旋转清洁电机,所述I/O接口连接有舵机,所述单片机模块连接有吸附模块、移动模块和清洁模块。
2.根据权利要求1所述的一种家用玻璃清洁机器人控制系统,其特征在于,所述吸附模块采用采用无刷电机驱动。
3.根据权利要求2所述的一种家用玻璃清洁机器人控制系统,其特征在于,所述移动模块由两个直流步进电机单独驱动左右驱动轮,配合机器人顶部左右两个转向轮以实现前进、左转、右转和后退等几个动作指令,移动模块采用弓字形清洁路线,行走清洁路线由事先给机器人单片机输入的程序控制并执行下去,配合红外线传感器以侦测识别边框然后反馈到单片机系统然后做出相应的转向指令,在机器人底盘将添加一个吸力感应器,即使处于无边框的玻璃作业环境,在机器人行驶到玻璃边框时,吸力感应器将感应到机器人漏气并反馈到单片机系统作出停止调头指令。
4.根据权利要求1所述的一种家用玻璃清洁机器人控制系统,其特征在于,所述清洁模块包括清洁机构,清洁机构划分为三个部分,一部分负责湿擦,一部分负责湿擦清洁过后用干的清洁布擦掉水渍痕迹让玻璃焕然一新,在这两部分清理前需要准备一个刮尘条用于在机器人清理玻璃前刮掉大颗粒风沙泥垢。
5.根据权利要求4所述的一种家用玻璃清洁机器人控制系统,其特征在于,所述电机驱动模块包括L298N电路和保护电路两部分组成,用来控制驱动轮电机和吸附电机,清洁模块包括清洁机构,清洁机构圆形旋转清洁布的电机是由继电器驱动的,当单片机的I/O口给出一个控制信号时,三极管会加大后驱动继电器,同时,常开端口处于闭合状态,驱动电机开始运转,舵机的型号为S135,转动的速度为0.15秒60度0.19Kg.cm。
6.根据权利要求5所述的一种家用玻璃清洁机器人控制系统,其特征在于,所述单片机模块连接有两个碰撞传感器,两个碰撞传感器位于机器人前端的碰撞板,在没有碰撞时,输出低电平信号,发生碰撞时,输出高电平信号,机器人停止前行,执行控制器的下一步指令,通过这种方式来解决机器人的接触状况。
7.根据权利要求1所述的一种家用玻璃清洁机器人控制系统,其特征在于,所述电源模块包括三节18650锂电池,电源模块连接有报警模块,报警模块包括报警灯,在机器人电量低于百分之三十的时候会启动报警装置发出滴滴声提醒用户及时充电,家用玻璃清洁机器人在开始工作时程序初始化,吸附单元和清洁单元的驱动随之开始运转,同时,机器人的清洁主程序启动,在避障传感器侦测到障碍时,机器人减速执行避障程序然后进行左转或右转的指令,成功避障后机器人会按照规定弓字形路线直到清洁作业完成。
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