CN202083959U - 擦玻璃机器人的贴边移动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于智能机器人技术领域，具体地说，涉及一种擦玻璃机器人的贴边移动控制系统。所述擦玻璃机器人包括行走单元和驱动单元；所述移动控制系统包括传感单元和控制单元，传感单元包括位于擦玻璃机器人同一端的端部传感子单元和位于擦玻璃机器人一侧的侧面感应子单元，控制单元分别与传感单元和驱动单元连接，控制单元根据擦玻璃机器人同一端的端部传感子单元和/或一侧的侧面感应子单元所发出的信号，控制驱动单元驱动行走单元移动。本实用新型智能水平高，可以实现均匀擦试玻璃框周围的玻璃，有效地解决玻璃框的附近容易积灰的问题，减轻劳动者的工作强度。

Description

擦玻璃机器人的贴边移动控制系统

技术领域

本实用新型涉及智能机器人技术领域，具体地说，涉及一种擦玻璃机器人的贴边移动控制系统。 

背景技术

在日常生活中，人们在清洁玻璃时一般用抹布擦洗。在对大块玻璃以及窗户外面的玻璃时，通常用杆式玻璃清洁擦来进行擦洗。然而，用杆式玻璃清洁擦清洁玻璃时，手臂容易疲劳，而且在擦试窗户外面的玻璃，尤其对于高层建筑，十分危险。可见，擦洗外窗是家庭乃至城市的一大难题，其既不安全又不易擦全、擦干净。 

针对如上问题，目前出现了一种擦玻璃器。该擦玻璃器的具体技术方案请见专利号为ZL200820080547.7，名称为《擦玻璃器》。如图1所示，该擦玻璃器包括把手441、塑料板442和抹布444。把手441固定在塑料板442的一面，抹布444固定在塑料板442的另一面，在塑料板442和抹布444之间固定有磁铁板443。当需要擦拭玻璃时，将两个擦玻璃器夹住待擦拭的玻璃，使用者在室内握持把手来擦试内层玻璃，由于磁性作用，里面的擦玻璃器移动时会带动外面的擦玻璃器运动，从而将外面的玻璃也擦拭干净了。 

如上技术方案，虽然有效解决了擦拭外窗时可能发生的不安全因素，但是该擦玻璃器需要通过人为地对位于窗户里面的擦玻璃器进行操纵，从而引导位于窗户外面的擦玻璃器工作，在面对大面积的或是窗户上的玻璃时，人们仍需要爬高爬低，十分辛劳，而且擦窗的过程随意性大，存在有些地方重复擦、有些地方漏擦的缺陷。玻璃中间部位人们可以通过直接用抹布或者采用杆式玻璃清洁擦试，而玻璃周边的位置容易灰尘堆积，并且擦拭十分吃力。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种擦玻璃机器人的贴边移动控制系统，可以使擦玻璃机器人能够实现贴边移动的状态，均匀的擦拭窗框边的玻璃，并在擦拭过程中躲避窗框等障碍物。 

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种擦窗机器人的贴边移动控制系统，包括：行走单元和驱动单元；所述移动控制系统包括传感单元和控制单元，传感单元包括位于擦玻璃机器人同一端的端部传感子单元和位于擦玻璃机器人一侧的侧面传感子单元，控制单元分别与传感单元和驱动单元连接，控制单元根据擦玻璃机器人同一端的端部传感子单元和/或一侧的侧面传感子单元所发出的信号，控制驱动单元驱动行走单元移动。 

同一端的端部传感子单元包括两个传感器，两个传感器分别位于一个平面上的左边、右边；侧面传感子单元包括两个传感器，两个传感器分别位于机器人的同一侧的前端、后端。 

其中，传感器为接触式传感器或非接触式传感器。 

优选地，所述接触式传感器为行程开关、压力传感器或导电橡胶；非接触式传感器为红外反射传感或超声传感器。 

所述擦玻璃机器人是分体式的，包括驱动机和随动机，驱动机包括行走单元、驱动单元、传感器单元和控制单元，驱动机和随动机分别内置有第一、二磁铁，使两者能够相互吸附在玻璃的内、外两侧，在第一、二磁铁的吸力作用下，随动机与驱动机产生随动。 

行走单元包括履带和履带轮，履带和履带轮位于驱动机的左右两侧，履带包括多个履带单元节。 

所述擦玻璃机器人也可以是单体式的，包括行走单元、驱动单元、传感单元和控制单元，行走单元包括履带和履带轮，履带和履带轮位于擦玻璃机器人的左右两侧，履带包括多个履带单元节。 

本实用新型通过将将机器人放置在待清洁玻璃面的相对面的四个角落中的某一角落，可以是左上角、左下角、右上角或者是右下角。放置四个角落中的某一角落作为机器人移动的起始点，由机器人的控制单元中所设好的程序所决定的，这四种方式均可实现。 

通过本实用新型提供的擦玻璃机器人的贴边移动控制系统，可以均匀擦试窗框周围的玻璃。本实用新型智能水平高，不但减轻劳动者的工作强度，而且擦拭干净。 

附图说明

图1为现有擦玻璃装置制的结构简图； 

图2为本实用新型实施例一擦玻璃机器人的控制流程示意图； 

图3为本实用新型实施例一擦玻璃机器人的结构示意图； 

图4为本实用新型实施例一擦玻璃机器人第一种贴边移动示意图； 

图5为本实用新型实施例一擦玻璃机器人的第一种贴边移动控制方法的流程图； 

图6为本实用新型实施例一擦玻璃机器人的第二种贴边移动示意图； 

图7为本实用新型实施例二擦玻璃机器人的第二种贴边移动控制方法的流程图； 

图8本实用新型实施例二擦玻璃机器人的贴边控制系统的控制流程示意图； 

图9为本实用新型实施例二擦玻璃机器人的结构示意图。 

附图标记： 

1.机器人  111.机器人外壳  11、211.控制单元 

12、212.传感单元          121、2121.端部传感子单元 

122、2122.侧面传感子单元  15、215.行走单元 

151、2151.履带            151a、2151a.履带单元节 

152、2152.履带轮          16、216.驱动单元  A.玻璃 

2.驱动机  213.驱动机外壳  214.第一磁铁 

3.随动机  311随动机壳体   314.第二磁铁  313.随动单元 

441.把手  442.塑料板      443.磁铁板    444.抹布 

具体实施方式

实施例一 

本实用新型擦玻璃机器人为一个单体机器人。图2为本实用新型 擦玻璃机器人的贴边控制系统中的控制流程示意图。图3为本实用新型擦玻璃机器人的结构示意图。如图2所示，本实用新型擦玻璃机器人的贴边控制系统包括行走单元15和能量单元(图中未示)、驱动单元16、控制单元11和擦拭单元(图中未示)。如图2及图3所示，该机器人1包括机器人外壳111，能量单元(图中未示)、驱动单元16、控制单元11位于机器人外壳的内部，行走单元15和擦拭单元分别位于机器人外壳的底部，该擦拭单元可以是盘刷、刮条或是纤维布等等。该能量单元为可充电式电池，如：镍氢电池或锂电池等等。结合图2和图3所示，行走单元15沿行走方向设置在机器人1的底部两侧设置，该行走单元15包括位于机器人左右两侧的履带151和履带轮152，驱动单元16包括驱动电机。履带151为彼此连接的多个履带单元节151a所构成的封闭链，封闭链的内侧两端分别设置有履带轮152，履带轮152的轮齿插设在相邻两个履带单元的间隙中，驱动单元16与履带轮152相连。驱动单元16在能量单元的能量供给下，在控制单元11的控制下，驱动单元16驱动履带轮152转动，履带轮152带动履带151运动，履带单元节151a不断交替接触玻璃表面A提供足够大静摩擦力供擦窗机器人行进。通过对每条履带的单独驱动，从而实现同步运动、差动运动。同步运动可使得驱动机前进或者后退；差动运动使得机器人实现旋转。 

该机器人通过吸盘吸附在玻璃表面，除此之外，机器人还可以通过真空负压的方法实现贴附在玻璃表面。有关机器人如何吸附在玻璃表面的技术为现有技术，在此不再赘述。 

该机器人还包括传感单元12，该传感单元12包括位于擦玻璃机器人同一端的端部传感子单元121和位于擦玻璃机器人一侧的侧面传感子单元122，控制单元11分别与传感单元12和驱动单元16连接；驱动单元16驱动行走单元移动时，控制单元11根据擦玻璃机器人同一端的端部传感子单元121和/或一侧的侧面传感子单元122所发出的信号，控制驱动单元16驱动行走单元15移动。 

同一端的端部传感子单元121包括两个传感器，该两个传感器分别位于机器人的左右两侧，且相对于机器人的中心呈轴对称设置。为设计简便，该左、右两个传感器均位于同一个水平面上。为使机器人 能向前行进并且能实现后退行进，优选方案中，机器人的前、后两端分别设有端部传感子单元121。 

位于擦玻璃机器人一侧的侧面传感子单元122包括两个传感器，该两个传感器分别位于机器人的同一侧的前、后两端。 

上述提及的同一端的端部传感子单元121中的两个传感器以及位于擦玻璃机器人一侧的侧面传感子单元122中的两个传感器，可以是接触式传感器，也可以是非接触式传感器。当采用接触式传感器时，可以为行程开关，如微动开关，也可以是压力传感器，或者是导电橡胶。当采用非接触式传感器时，可以为红外传感器，也可以是超声传感器。 

图4为本实用新型擦玻璃机器人的第一种贴边移动示意图；图5为本实用新型擦玻璃机器人的第一种贴边移动控制方法的流程图。该擦玻璃机器人通过传感单元12，实现机器人的贴边移动，其控制方法包括如下步骤： 

步骤S200：启动机器人； 

步骤S205：机器人调整贴边； 

步骤S245：机器人贴边行走，直到机器人行走距离大于或等于驱动机长度的2倍； 

步骤S250：机器人转入其它工作模式或结束工作。 

上述控制方法步骤中，机器人调整贴边具体包括：侧面传感子单元122中的前端传感器感测到信号时，控制单元11控制驱动单元16使行走单元15顺时针旋转，改变机器人的姿态；或者侧面传感子单元122中的后端传感器感测到信号时，控制单元11控制驱动单元16使机器人逆时针旋转，改变机器人的姿态。所说的顺时针旋转以及逆时针旋转，其旋转的角度可以是随机的，也可以是预先设置的。 

通过如上步骤，可使得机器人在所需贴边的玻璃框一侧进行擦试工作，从而有效地解决玻璃框的附近容易积灰的问题。 

机器人除了采用上述控制步骤之外，还可以使用另一种优化工作步骤。图6所示为本实用新型擦玻璃机器人的第二种贴边移动示意图；图7所示为本实用新型擦玻璃机器人的第二种贴边移动控制方法的流 程图。结合图6和图7所示，其贴边移动控制方法包括如下步骤： 

步骤S200：启动机器人； 

步骤S205：机器人调整贴边； 

步骤S210：机器人直行； 

步骤S215：如果控制单元11收到前端的端部传感子单元121的信号，进入步骤S220，否则，返回步骤S210； 

步骤S220：行走单元15旋转90°，通过驱动轮差动实现大转弯，达到与步骤S210相对的位置； 

步骤S225：机器人调整贴边； 

步骤S230：机器人直行； 

步骤S235：如果控制单元11收到前端的端部传感子单元121的信号，进入步骤S240，否则，返回步骤S230； 

步骤S240：机器人沿着与步骤S230相反的方向行走； 

步骤S245：如果控制单元11收到前端的端部传感子单元121的信号，进入步骤S250，否则，返回步骤S240； 

步骤S250：机器人转入其它工作模式或结束工作。 

上述控制方法步骤中，机器人调整贴边具体包括：侧面传感子单元122中的前端传感器感测到信号时，控制单元11控制驱动单元16使行走单元15顺时针旋转，改变机器人的姿态；或者侧面传感子单元122中的后端传感器感测到信号时，控制单元11控制驱动单元16使机器人逆时针旋转，改变机器人的姿态。所说的顺时针旋转以及逆时针旋转，其旋转的角度可以是随机的，也可以是预先设置的。 

上述控制方法步骤中，控制单元11收到前端的端部传感子单元121的信号是指控制单元11同时接收到前端的端部传感子单元121的左、右两边传感器的信号。 

为了使用户使用该机器人更省心，在第二种贴边移动控制方法的步骤S215和步骤S220之间增加步骤，具体如下： 

步骤S216：机器人行走，行走方向与步骤S210方向相反； 

步骤S217：如果控制单元11收到前端的端部传感子单元121的信号，进入步骤S220，否则，返回步骤S216； 

通过增加如上两个步骤，可使得用户随意放置该机器人，该机器人通过自动进行调整贴边、直行并且碰撞，即可自行找到角落，从该角落开始进行反向直行，从而不会遗漏贴边擦拭的区域，更显得机器人的智能化和人性化。 

通过如上步骤，不仅可以使得机器人在所需贴边的玻璃框一侧进行擦试工作，同时又可对该框对应的另一侧玻璃框进行擦拭工作，从而更为有效地解决玻璃框的附近容易积灰的问题。 

实施例二 

由实施例一不同的是，本实用新型擦窗机器人是分体式的。图8所示为本实施例擦玻璃机器人的贴边控制系统中的控制流程示意图。图9所示为本实施例擦玻璃机器人的结构示意图。结合图8和图9所示，本实用新型擦窗机器人的调姿控制系统由驱动机2和随动机3组成，两者均为独立件。驱动机2包括驱动机外壳213，驱动单元216、能量单元(图中未示)和控制单元211分别设置在驱动机外壳213内，行走单元215位于驱动机2的左右两侧。随动机3包括随动机壳体311，该壳体311的底部设有擦试单元(图中未示)，该擦拭单元可以是盘刷、刮条或是纤维布等等。该能量单元为可充电式电池，如：镍氢电池或锂电池等等。 

结合图8和图9所示，行走单元215沿行走方向设置在机器人的底部两侧设置，该行走单元215包括位于机器人左右两侧的履带2151和履带轮2152，驱动单元216包括驱动电机。履带2151为彼此连接的多个履带单元节2151a所构成的封闭链，封闭链的内侧两端分别设置有履带轮2152，履带轮2152的轮齿插设在相邻两个履带单元的间隙中，驱动单元216与履带轮2152相连。驱动单元216在能量单元的能量供给下，在控制单元211的控制下，驱动单元216驱动履带轮152转动，履带轮2152带动履带2151运动，履带单元节2151a不断交替接触玻璃表面提供足够大静摩擦力供擦窗机器人行进。通过对每条履带的单独驱动，从而实现同步运动、差动运动。同步运动可使得驱动机前进或者后退；差动运动可使得机器人实现旋转。 

如图8所示，驱动机2的内部设有第一磁铁214，随动机3的内部设有第二磁铁314，两者在其内置磁铁的吸力作用下吸附在玻璃表面的内、外两侧，随动机3跟随驱动机2产生随动，随动机在移动的同时对待擦拭表面进行擦拭。为使得随动机3跟随驱动机2移动时变得轻便，随动机壳体311上可设有随动单元313，该随动单元313为随动轮。 

驱动机2除了包括上述所提及的行走单元215、驱动单元216、控制单元211以及能量单元之外，还包括传感单元212。 

该传感单元212包括位于擦玻璃机器人同一端的端部传感子单元2121和位于擦玻璃机器人一侧的侧面传感子单元2122，控制单元211分别与传感单元212和驱动单元216连接；驱动单元216驱动行走单元移动时，控制单元211根据擦玻璃机器人同一端的端部传感子单元2121和/或一侧的侧面传感子单元2122所发出的信号，控制驱动单元216驱动行走单元215移动。 

同一端的端部传感子单元2121包括两个传感器，该两个传感器分别位于机器人的左右两侧，且相对于机器人的中心呈轴对称设置。为设计简便，该左、右两个传感器均位于同一个水平面上。为使机器人能向前行进并且能实现后退行进，优选方案中，机器人的前、后两端分别设有端部传感子单元2121。 

位于擦玻璃机器人一侧的侧面传感子单元2122包括两个传感器，该两个传感器分别位于机器人的同一侧的前、后两端。 

上述提及的同一端的端部传感子单元2121中的两个传感器以及位于擦玻璃机器人一侧的侧面传感子单元2122中的两个传感器，可以是接触式传感器，也可以是非接触式传感器。当采用接触式传感器时，可以为行程开关，如微动开关，也可以是压力传感器，或者是导电橡胶。当采用非接触式传感器时，可以为红外传感器，也可以超声传感器。 

在使用本机器人时，将驱动机2放置在待清洁玻璃相对面的某一位置，作为其移动的起始点。与此相应地，将随动机3放置在待清洁玻璃面上，且使得随动机3和驱动机2的位置基本重合。驱动机2引 领随动机3开始进入工作，随动机3以保持与驱动机2基本重合的位置状态同步进行移动，其在移动的同时实现对待清洁玻璃进行擦拭的工作。 

该擦玻璃机器人通过传感单元212，实现机器人的贴边移动。本实施例的第一种贴边移动所采用的方法与实施例一的第一种贴动移动的方法相同，现结合图4和图5所示，其控制方法包括如下步骤： 

步骤S200：启动机器人； 

步骤S205：机器人调整贴边； 

步骤S245：机器人贴边行走，直到机器人行走距离大于或等于驱动机长度的2倍； 

步骤S250：机器人转入其它工作模式或结束工作。 

上述控制方法步骤中，机器人调整贴边具体包括：侧面传感子单元2122中的前端传感器感测到信号时，控制单元211控制驱动单元216使行走单元215顺时针旋转，改变机器人的姿态；或者侧面传感子单元2122中的后端传感器感测到信号时，控制单元211控制驱动单元216使机器人逆时针旋转，改变机器人的姿态。所说的顺时针旋转以及逆时针旋转，其旋转的角度可以是随机的，也可以是预先设置的。 

步骤S200中，驱动机进行贴边移动，随动机在与驱动机磁力互为吸引的作用下，跟随驱动机进行相应地贴边移动，随动机在移动的同时对待擦拭表面进行擦拭。 

通过如上步骤，可使得机器人在所需贴边的玻璃框一侧进行擦试工作，从而有效地解决玻璃框的附近容易积灰的问题。 

机器人除了采用上述控制步骤之外，还可以使用另一种优化工作步骤。本实施例的第二种贴边移动所采用的方法与实施例一的第二种贴动移动的方法相同，现结合图6和图7所示，其控制方法包括如下步骤： 

步骤S200：启动机器人； 

步骤S205：机器人调整贴边； 

步骤S210：机器人直行； 

步骤S215：如果控制单元211收到机器人前端的端部传感子单元 2121的信号，进入步骤S220，否则，返回步骤S210； 

步骤S220：行走单元215旋转90°，通过驱动轮差动实现大转弯，达到与步骤S210相对的窗框的位置； 

步骤S225：机器人调整贴边； 

步骤S230：机器人直行； 

步骤S235：如果控制单元211收到前端的端部传感子单元2121的信号，进入步骤S240，否则，返回步骤S230； 

步骤S240：机器人沿着与步骤S230相反的方向行走； 

步骤S245：如果控制单元211收到前端的端部传感子单元2121的信号，进入步骤S250，否则，返回步骤S240； 

步骤S250：机器人转入其它工作模式或结束工作。 

上述控制方法步骤中，机器人调整贴边具体包括：侧面传感子单元2122中的前端传感器感测到信号时，控制单元211控制驱动单元216，使行走单元215顺时针旋转，改变机器人的姿态；或者只有侧面传感子单元2122中的后端传感器感测到信号时，控制单元211控制驱动单元216使行走单元215逆时针旋转，改变机器人的姿态。改变机器人的姿态。所说的顺时针旋转以及逆时针旋转，其旋转的角度可以是随机的，也可以是预先设置的。 

上述控制方法步骤中，控制单元211收到前端的端部传感子单元2121的信号是指控制单元同时接收到前端的端部传感子单元2121的左、右两边传感器的信号。 

为了使用户使用该机器人更省心，在第二种贴边移动控制方法的步骤S215和步骤S220之间增加步骤，具体如下： 

步骤S216：机器人行走，行走方向与步骤S210方向相反； 

步骤S217：如果控制单元211收到前端的端部传感子单元2121的信号，进入步骤S220，否则，返回步骤S216； 

通过增加如上两个步骤，可使得用户随意放置该机器人，该机器人通过自动进行调整贴边、直行并且碰撞，即可自行找到角落，从该角落开始进行反向直行，从而不会遗漏贴边擦拭的区域，更显得机器人的智能化和人性化。 

通过如上步骤，不仅可以使得随动机在驱动机的引领之下在所需贴边的玻璃框一侧进行擦试工作，同时又可对该框对应的另一侧玻璃框进行擦拭工作，从而更为有效地解决玻璃框的附近容易积灰的问题。 

优选方案中，随动机3上也可以设有感应单元。因此，无论是驱动机2在主动移动过程中感触到如窗框等障碍物，还是随动机3在被动移动过程中感触到障碍物，可以通过驱动机2和随动机3两者之间所具备的通讯信息交互功能进行避让，均可实现驱动机2和随动机3在真正可擦拭区域进行工作，而不会出现诸如卡在类似窗框上等异常情况发生。 

驱动机和随动机内均有的感应单元作技术保障，使得本实用新型擦玻璃机器人能轻松应对玻璃两侧可能发生的诸多不可预见的异常情况。 

Claims (9)

1.一种擦玻璃机器人的贴边移动控制系统，所述擦玻璃机器人包括行走单元和驱动单元；所述移动控制系统包括传感单元和控制单元，其特征在于：传感单元包括位于擦玻璃机器人同一端的端部传感子单元和位于擦玻璃机器人一侧的侧面传感子单元，控制单元分别与传感单元和驱动单元连接，控制单元根据擦玻璃机器人同一端的端部传感子单元和/或一侧的侧面传感子单元所发出的信号，控制驱动单元驱动行走单元移动。

2.根据权利要求1所述的擦玻璃机器人的贴边移动控制系统，其特征在于：同一端的端部传感子单元包括两个传感器，两个传感器分别位于一个平面上的左边、右边。

3.根据权利要求2所述的擦玻璃机器人的贴边移动控制系统，其特征在于：侧面传感子单元包括两个传感器，两个传感器分别位于机器人的同一侧的前端、后端。

4.根据权利要求3所述的擦玻璃机器人的贴边移动控制系统，其特征在于：传感器为接触式传感器或非接触式传感器。

5.根据权利要求4所述的擦玻璃机器人的贴边移动控制系统，其特征在于：所述接触式传感器为行程开关、压力传感器或导电橡胶。

6.根据权利要求4所述的擦玻璃机器人的贴边移动控制系统，其特征在于：非接触式传感器为红外反射传感或超声传感器。

7.根据权利要求1至6任一项所述的擦玻璃机器人的贴边移动控制系统，其特征在于：所述擦玻璃机器人包括驱动机和随动机，驱动机包括行走单元、驱动单元、传感器单元和控制单元，驱动机和随动机分别内置有第一、二磁铁，第一、二磁铁使驱动机和随动机能够相互吸附在玻璃的内、外两侧，在第一、二磁铁的吸力作用下，随动机与驱动机产生随动。

8.根据权利要求7所述的擦玻璃机器人的贴边移动控制系统，其特征在于：行走单元包括履带和履带轮，带和履带轮位于驱动机的左右两侧，履带包括多个履带单元节。

9.根据权利要求1至6任一项所述的擦玻璃机器人的贴边移动控制系统，其特征在于：所述擦玻璃机器人包括行走单元、驱动单元、传感单元和控制单元，行走单元包括履带和履带轮，履带和履带轮位于擦玻璃机器人左右两侧，履带包括多个履带单元节。 

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