CN208876370U - 一种智能擦窗机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能擦窗机器人，所述智能擦窗机器人通过设置可以改变吸附力大小的吸附式清洁部和可以改变伸缩长度的伸缩摆动部，使得机器人可以在窗户表面进行伸缩爬行，运动控制比较简单，适于推广应用，机器人伸缩爬行一次，就可以对爬过的地方进行两次清洁，清洁质量更可靠、效率更高。

Description

一种智能擦窗机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，具体涉及一种智能擦窗机器人。

背景技术

擦窗机器人是智能家用电器的一种。它能凭借自身底部的真空泵或者风机装置，牢牢地吸附在窗户表面上，然后借助一定的人工智能，自动探测窗户的边角距离、规划擦窗路径。擦窗机器人一般会利用自身吸附在玻璃上的力度来带动机身底部的抹布擦掉玻璃上的污垢。公开号为CN102920393A，专利名称为“清洁机及其路径控制方法”的一项中国专利文件，公开了一种清洁机，这种清洁机可以通过驱动清洁元件旋转而对连接两个清洁元件的连杆臂产生扭力，由该扭力可以带动清洁元件的移动，从而实现清洁机的摆动式行走。这种清洁机行走时需要考虑清洁元件的旋转量和连杆臂的扭力等参数，需要复杂的计算和高精度的运动控制。公开号为CN106073618A，专利名称为“智能攀爬自动清洁机器人”的一项中国专利文件，公开了一种清洁机器人，该机器人包括主体和能使所述主体吸附于被吸面上的吸附装置，所述吸附装置与所述主体之间设有位移驱动装置，所述位移驱动装置与所述主体活动连接，并能驱使所述主体上下摆动及周向摆动，从而实现机器人的攀爬。该机器人为了实现攀爬功能，两个吸附装置之间需要保持较远的距离，导致机器人在进行清洁工作时，容易漏扫两个吸附装置之间的区域，清洁效率较低。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种智能擦窗机器人，可以简化机器人的控制，提高机器人的清洁效率。本实用新型的具体技术方案如下：

一种智能擦窗机器人，包括：吸附式清洁部，所述吸附式清洁部包括吸附主体、吸附电机、离心泵和通气阀，所述吸附主体中设有负压腔和气体流道，所述气体流道连通所述负压腔和所述吸附主体外部空间，从所述负压腔至所述吸附主体外部空间的所述气体流道中依次设有用于控制所述气体流道中的气流量的通气阀和用于将所述负压腔中的气体经所述气体流道抽离出来的离心泵，所述吸附电机与所述离心泵连接并用于驱动所述离心泵的运行，所述吸附主体中设有负压腔的一端还设有清洁件；伸缩摆动部，所述伸缩摆动部包括摆动电机、伸缩驱动机和伸缩式摆杆；所述吸附主体上还设有活动腔，所述伸缩式摆杆的端部设置于所述活动腔中，并与所述摆动电机的输出端连接；所述活动腔的上壁面和下壁面用于限制所述伸缩式摆杆的上下摆动，所述活动腔的侧壁面用于限制所述伸缩式摆杆的周向摆动的角度范围；所述伸缩驱动机与所述伸缩式摆杆连接，并用于驱动所述伸缩式摆杆的伸出与回缩；所述伸缩式摆杆处于最短状态时，所述吸附式清洁部的清洁件的边缘相切；控制部，所述控制部分别与所述吸附电机、所述通气阀、所述摆动电机和所述伸缩驱动机连接，并控制其工作状态。

进一步地，所述伸缩式摆杆的端部设有内齿轮，所述摆动电机的输出端设有外齿轮，所述伸缩式摆杆两端的内齿轮分别套设在两个所述摆动电机的输出端上，以实现两个所述吸附式清洁部的连接。

进一步地，所述摆动电机设置于所述吸附主体的顶部，且位于所述内齿轮的上方，所述摆动电机的输出端上的外齿轮从所述吸附主体的顶部向下伸入所述内齿轮中并与所述内齿轮啮合。

进一步地，所述吸附主体的顶部设有防护罩，所述防护罩上设有通气孔。

进一步地，所述伸缩式摆杆为一级伸缩结构，所述一级伸缩结构包括内螺杆和螺杆套；所述伸缩驱动机为螺杆电机；所述螺杆电机的一端与一个所述内齿轮固定连接，所述螺杆电机的另一端为与所述内螺杆轴向固定连接的驱动端；所述螺杆套轴向套设于所述内螺杆外，并能够随着所述内螺杆的转动而发生与所述内螺杆的轴向位移；所述螺杆套远离所述内螺杆的一端的端部与另一个所述内齿轮固定连接。

进一步地，所述伸缩式摆杆为多级伸缩结构，所述多级伸缩结构包括多级伸缩套管，所述多级伸缩套管的一端连接一个所述内齿轮，所述多级伸缩套管的另一端连接另一个所述内齿轮；所述伸缩驱动机为液压机或气压机，所述液压机或气压机向所述多级伸缩套管中通入高压液体或者高压气体，使所述多级伸缩套管能够逐级伸出或者回缩。

进一步地，所述活动腔的两个侧壁面都设有行程开关，所述伸缩式摆杆摆动至所述侧壁面时，会触发所述行程开关，所述行程开关与所述控制部电连接。

本实用新型所述的智能擦窗机器人，通过设置可以改变吸附力大小的吸附式清洁部和可以改变伸缩长度的伸缩摆动部，使得机器人可以在窗户表面进行伸缩爬行，运动控制比较简单，适于推广应用，机器人伸缩爬行一次，就可以对爬过的地方进行两次清洁，清洁质量更可靠、效率更高。

附图说明

图1为本实用新型所述机器人的外部结构示意图。

图2为本实用新型所述机器人的内部结构分析示意图。

图3为本实用新型所述机器人的伸缩摆动部的结构分析示意图。

图4至图15为本实用新型所述机器人进行清洁工作时的爬行轨迹示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细描述。应当理解，下面所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图3所示的智能擦窗机器人，所述机器人主要包括吸附式清洁部 20、伸缩摆动部30和控制部10。

其中，所述吸附式清洁部20包括吸附主体205、吸附电机201、离心泵202 和通气阀203。如图2所示，所述吸附主体205呈圆台形，其底部设有负压腔 204，负压腔204的容积比较大，且其开口端形成于所述吸附主体205的底面，使所述吸附主体205有足够的吸力吸附于待清洁的窗户表面。需要说明的是，所述负压腔204并不是表示该腔一直处于负压状态，而是表示该腔体中的空气被抽离时会形成负压。在所述吸附主体205中的负压腔204的上部还设有连通所述负压腔204和所述吸附主体205外部空间的气体流道。从所述负压腔204 至所述吸附主体205外部空间的所述气体流道中依次设有用于控制所述气体流道中的气流量的通气阀203和用于将所述负压腔204中的气体经所述气体流道抽离出来的离心泵202。所述吸附电机201设置于吸附主体205的顶部，其输出驱动轴与所述离心泵202连接，通过控制输出驱动轴的转速可以控制所述离心泵202的运行速度，再结合控制所述通气阀203的开口大小，可以准确控制负压腔204中真空度，即准确控制所述机器人的各个吸附式清洁部20吸附在窗户表面的吸附力的大小。此外，所述吸附主体205中设有负压腔204的一端还设有清洁件，所述清洁件可以采用透气性布料或者设有很多通孔的皮料制成。清洁件套设在吸附主体205的底部，当吸附主体205在窗户表面发生移动时，清洁件会擦拭窗户表面的灰尘或者污垢。此外，在负压腔204中还设有一个镂空的清洁架，清洁架的外形与负压腔204适配，并且不会影响负压腔204中空气的流通。由于清洁架的支撑作用，清洁件在负压腔204的负压力作用下，不会向所述负压腔204中内凹，能够保持与吸附主体205的底面平齐，使得清洁件与窗户表面之间具有足够的摩擦力，以此保证清洁件的擦拭效果，进而提高了机器人的清洁质量。

所述伸缩摆动部30包括摆动电机102、伸缩驱动机和伸缩式摆杆301。所述吸附主体205上还设有活动腔103，所述活动腔103设置于负压腔204的上部。所述伸缩式摆杆的端部设置于所述活动腔103中，并与所述摆动电机102的输出端连接，所述伸缩式摆杆301可以随着所述摆动电机102的输出端的转动而相应摆动。所述活动腔103类似于一个具有扇形缺口的圆饼形状，其上壁面和下壁面用于限制所述伸缩式摆杆301的上下摆动，其侧壁面104用于限制所述伸缩式摆杆301的周向摆动的角度范围，使得伸缩式摆杆301只能在两个侧壁面104所限制的角度范围内以摆动电机102的输出端为圆心进行周向摆动。通过在吸附主体205内部设置用于进行驱动连接和伸缩式摆杆301的活动限制的活动腔103，可以提高机器人整体结构的牢固性和稳定性。所述伸缩驱动机与所述伸缩式摆杆301连接，并用于驱动所述伸缩式摆杆301的伸出与回缩。所述伸缩驱动机可以采用气体压缩机或者液体压缩机等可以输出动力以改变所述伸缩式摆杆301的伸缩状态的装置。所述伸缩式摆杆301可以采用一级伸缩结构或者多级伸缩结构，具体可以根据产品设计需求进行相应选择。所述伸缩式摆杆301处于最短状态(即伸缩式摆杆301没有伸出)时，所述吸附式清洁部20 的清洁件的边缘相切，所述相切是指两个清洁件之间无限可能地接近，并且不会影响两个吸附式清洁部20之间发生相互转动。如此可以避免两个吸附式清洁部20之间出现的清洁间隙，保证两个吸附式清洁部20在进行清洁动作时不会因清洁间隙的存在而出现漏扫痕迹，提高了机器人的清洁质量。

所述控制部10分别与所述吸附电机201、所述通气阀203、所述摆动电机102和所述伸缩驱动机连接，机器人通过控制部10可以控制这些部件的工作状态。所述控制部10可以包括CPU、运动控制芯片、存储器和缓存器等部件，具体根据不同的产品设计需求进行不同的选择。

此外，所述机器人还可以包括陀螺仪、压力传感器、温度传感器、语音播报模块、电源模块和通信模块等部件，这些都是擦窗机器人所具备的常规部件，在此不再赘述。

本实施例所述的智能擦窗机器人，通过设置可以改变吸附力大小的吸附式清洁部20和可以改变伸缩长度的伸缩摆动部30，使得机器人可以在窗户表面进行伸缩爬行，运动控制比较简单，适于推广应用，机器人伸缩爬行一次，就可以对爬过的地方进行两次清洁，清洁质量更可靠、效率更高。

作为其中一种实施方式，如图3所示，所述伸缩式摆杆301为三级套筒式伸缩结构，其两个端部都固定连接有内齿轮302，两个内齿轮302之间的距离会随着伸缩式摆杆301的伸出和回缩而改变。所述摆动电机102的输出端设有外齿轮102，所述伸缩式摆杆301两端的内齿轮302分别套设在两个所述摆动电机 102的输出端上，以实现两个所述吸附式清洁部20的连接。所述摆动电机102 采用步进电机，如此可以准确控制伸缩式摆杆301的摆动角度。所述摆动电机 102与伸缩式摆杆301之间通过内齿轮302和外齿轮102的连接结构，可以提高装配精度和摆动角度的准确性，避免装配松动所带来的摆动误差较大的问题。

作为其中一种实施方式，如图2所示，所述摆动电机102设置于所述吸附主体205的顶部，且位于所述内齿轮302的上方，所述摆动电机102的输出端上的外齿轮102从所述吸附主体205的顶部向下伸入所述内齿轮302中并与所述内齿轮302啮合。这种装配结构在提高装配简易性的同时，保证机器人结构的牢固性，避免现有的摆动结构全部装配在本体顶部时所带来的结构不稳定，易变形的问题。

作为其中一种实施方式，所述吸附主体205的顶部设有防护罩，所述防护罩可以采用硬质塑料壳或者金属壳等具有较强抗压能力的物质组成。该防护罩将吸附电机201、摆动电机102和电控部等电子器件遮盖在所述吸附主体205的顶部，对这些电子器件进行有效保护。所述防护罩上还设有通气孔，以便于电气元件所产生的热量的排放以及负压腔204中空气的排出。

作为其中一种实施方式，所述伸缩式摆杆301为一级伸缩结构。所述一级伸缩结构包括内螺杆和螺杆套，所述内螺杆的外周面设有外螺纹，所述螺杆套的内表面设有内螺纹，当所述螺杆套轴向套设在所述内螺杆的外周面时，所述外螺纹与所述内螺纹可以进行螺接配合。所述伸缩驱动机为螺杆电机，所述螺杆电机采用步进电机，其一端(即螺杆电机的壳体)与一个所述内齿轮302固定连接，所述螺杆电机的另一端为与所述内螺杆轴向固定连接的驱动端，当螺杆电机的驱动端运转时，所述内螺杆也会随着驱动端一起绕轴心自转。所述螺杆套远离所述内螺杆的一端的端部与另一个所述内齿轮302固定连接。所述螺杆套轴向套设于所述内螺杆外，当内螺杆随着螺杆电机的驱动端一起正向转动 (即顺时针转动)时，转动的力会使外螺纹和内螺纹之间产生推力，所述螺杆套会沿轴向平移并逐渐远离内螺杆，当内螺杆随着螺杆电机的驱动端一起反向转动(即逆时针转动)时，转动的力会使外螺纹和内螺纹之间产生回收力，所述螺杆套会沿轴向平移并逐渐靠近内螺杆。此外，通过驱动轴的转动的圈数和螺纹的具体结构参数，可以换算出内螺杆和螺杆套所发生的相对位移量，进而可以确定两个吸附式清洁部20之间的位移量。所述正向转动和反向转动所产生的螺纹之间的力是可以根据螺纹的方向和位置而改变的，也就是说，通过调整螺纹的方向和位置，可以使驱动轴正向转动时产生回收力，驱动轴反向转动时产生推力。本实施例所述的结构，通过电机和螺杆组件的配合，可以实现机器人的伸缩式爬行，同时还能准确检测和控制两个吸附式清洁部20之间的位移，为机器人的运动控制提高有效的参考数据。

作为其中一种实施方式，所述伸缩式摆杆301为多级伸缩结构。所述多级伸缩结构包括多级伸缩套管，所述多级伸缩套管的一端连接一个所述内齿轮 302，所述多级伸缩套管的另一端连接另一个所述内齿轮302。所述伸缩驱动机为液压机或气压机，所述液压机或气压机向所述多级伸缩套管中通入高压液体或者高压气体，使所述多级伸缩套管能够逐级伸出或者回缩，从而实现两个内齿轮302之间距离的多级改变。其中，所述液压机或者气压机可以采用与机器人的机体分离的结构形式，它们产生的高压液体或高压气体可以通过导管通入所述多级伸缩套管中。当然，也根据产品的设计需求，比如，针对一些大型的清洁机器人，可以将液压机或者气压机直接设置在机器人的机体上。本实施例所述的结构，通过采用多级伸缩结构，可以提高机器人伸缩爬行的效率。

作为其中一种实施方式，所述活动腔103的两个侧壁面104都设有行程开关，所述伸缩式摆杆301摆动至所述侧壁面104时，会触发所述行程开关，所述行程开关与所述控制部10电连接。本实施例所述的结构，通过设置行程开关，可以快速准确地判断机器人是否摆动到限制位置，以此控制伸缩式摆杆301暂停摆动，避免伸缩式摆杆301频繁撞击所述侧壁面104而造成的结构损坏。同时，还能提高机器人的控制效率，即当检测到行程开关的触发信号时，机器人立即可以进行吸附式清洁部20的状态调整操作，无需等待系统进行复杂的数据计算后输出的控制结果。

如图4至图11所示，基于上述实施例所述的智能擦窗机器人的控制方法，具体的控制方法包括如下步骤：

在步骤S1中，机器人接收到开机信号后，运行吸附电机，使机器人依靠负压力吸附在待清洁的窗户表面，并在接收到用户操作遥控器发出的开始清洁工作的信号后，开始启动清洁工作，并进入步骤S2。

在步骤S2中，如图4所示，机器人基于自身的陀螺仪，确定机器人位于竖直窗户表面(图4中的矩形边框所围成的区域表示窗户表面)上的初始位置时的上下左右方向。图4中所示，机器人位于初始位置时，其第一吸附式清洁部 R1位于P10位置，第二吸附式清洁部R2位于P20位置，图示中竖直向上的方向 N即为机器人的上边方向，图示中竖直向下的方向S即为机器人的下边方向，图示中竖直向左的方向W即为机器人的左边方向，图示中竖直向右的方向E即为机器人的右边方向，并设定机器人的下边方向为第一方向，机器人上边方向为第二方向，机器人右边方向为第三方向，机器人左边方向为第四方向。所述的第一方向至第四方向还可以根据具体情况进行相应设置，比如，在其它实施例中可以将机器人的上边方向设定为第一方向，机器人的下边方向设置为第二方向，等等，在此不再赘述。在确定了方位后，机器人通过第二吸附式清洁部中的摆动电机控制所述第一吸附式清洁部朝第一方向摆动，即R1以R2为圆心，顺时针摆动，并进入步骤S3。需要注意的是，本实施例中各步骤所述的朝第一方向、第二方向、第三方向或者第四方向摆动，并不是指沿着第一方向、第二方向、第三方向或者第四方向摆动的过程，而是指在摆动的过程中，状态逐渐趋向于第一方向、第二方向、第三方向或者第四方向所指示的方向。

在步骤S3中，机器人判断所述第一吸附式清洁部在摆动至与第一方向相同的位置的过程中是否检测到障碍物，即判断R1以R2为圆心，从P10位置沿顺时针方向摆动至P11位置的过程中，是否检测到障碍物。其中，机器人在摆动的过程中，以不动端指向移动端的直线的延伸方向与第一方向相同时，就可以认为移动端摆动到了与第一方向相同的位置，需要注意的是，移动端摆动至第一方向可以采用顺时针方向，也可以采用逆时针方向，此时需要选取摆动角度最小的方向，比如移动端顺时针摆动至第一方向需要摆动90°，而逆时针摆动至第一方向需要摆动270°，则移动端优先选取顺时针的摆动方向，如果需要摆动的角度相同，则选取没有行程开关或者距离行程开关的角度较大的一侧作为摆动方向，其它各步骤中所述的摆动至与第二方向、第三方向或者第四方向相同的位置，与此所述意思相同，后续不再赘述。所述检测障碍物的方式可以通过吸附式清洁部上所设置的红外传感器、超声波传感器或者激光传感器等传感器进行检测，也可以通过吸附式清洁部移动时所受到的阻力或者压力来进行判断，还可以通过吸附式清洁部移动的速度的变化来进行判断。当检测到障碍物时，表明第一吸附式清洁部撞到了窗户的下边框，进入步骤S4，进行下一步操作。如果没有检测到障碍物，表明第一吸附式清洁部没有撞到窗户的下边框，则在所述第一吸附式清洁部摆动至与第一方向相同的位置时停止摆动，并进入步骤S5，进行下一步操作。

在步骤S4中，机器人控制所述第一吸附式清洁部停止摆动，使第一吸附式清洁部停在下边框的边缘，并通过所述第一吸附式清洁部中的摆动电机控制所述第二吸附式清洁部朝第一方向摆动，直到所述第二吸附式清洁部在摆动过程中检测到障碍物，此时，机器人的第一吸附式清洁部和第二吸附式清洁部都停靠在窗户的下边框的边缘，机器人与下边框平行，机器人寻找下边框的操作结束，进入步骤S7，开始规划清洁。

在步骤S5中，机器人通过所述第一吸附式清洁部中的摆动电机控制所述第二吸附式清洁部沿顺时针方向朝第一方向摆动，判断所述第二吸附式清洁部在摆动至与第一方向相同的位置的过程中是否检测到障碍物，如果是，则表明第二吸附式清洁部撞到了窗户的下边框，进入步骤S6进行下一步操作。如果否，则表明第一吸附式清洁部没有撞到窗户的下边框，在所述第二吸附式清洁部摆动至与第一方向相同的位置时停止摆动，并进入步骤S2，依次循环向下移动机器人，至到达窗户的下边框。

在步骤S6中，如图4所示，由于第二吸附式清洁部在P21位置检测到的窗户的下边框，所以机器人控制所述第二吸附式清洁部停止摆动，并通过第二吸附式清洁部中的摆动电机控制所述第一吸附式清洁部朝第一方向摆动，直到所述第一吸附式清洁部在P12位置检测到窗户下边框，此时，机器人的第一吸附式清洁部和第二吸附式清洁部都停靠在窗户下边框的边缘，机器人与窗户的下边框平行，机器人寻找下边框的操作结束，进入步骤S7，开始规划清洁。

在步骤S7中，如图4所示，机器人通过伸缩驱动机控制所述第二吸附式清洁部以远离第一吸附式清洁部的方向(图4的右边方向)伸出，进行沿边清洁，并判断所述第二吸附式清洁部在伸出至伸缩式摆杆处于最长状态的过程中是否检测到障碍物，如果是，则表明第二吸附式清洁部撞到了窗户的右边框，进入步骤S8进行下一步操作。如果否，则表明该右侧沿边方向还有未清洁的区域，进入步骤S9继续清洁。

在步骤S8中，由于第二吸附式清洁部在P22位置碰撞到了窗户的右边框，所以机器人控制所述第二吸附式清洁部停止伸出，并向所述第一吸附式清洁部方向回缩，至所述伸缩式摆杆处于最短状态时，所述第二吸附式清洁部回到P21 位置并停止回缩，此时完成了P21位置至P22位置之间区域的清洁，并且，第二吸附式清洁部在一伸一缩的过程中，就已经完成了该区域的两次清洁，不仅提高了清洁效率，还提高了清洁质量。完成该区域的清洁后，接着进入步骤S10。

在步骤S9中，由于第二吸附式清洁部在伸出过程中没有碰撞到窗户的右边框，所以在所述伸缩式摆杆处于最长状态时，控制所述第二吸附式清洁部停止伸出，然后控制所述第一吸附式清洁部向所述第二吸附式清洁部方向回缩，至所述伸缩式摆杆处于最短状态时，所述第一吸附式清洁部停止回缩，并进入步骤S7，依次类推，实现机器人逐步向右伸缩爬行。

在步骤S10中，机器人完成右侧的清洁后，再通过伸缩驱动机控制所述第一吸附式清洁部以远离第二吸附式清洁部的方向(图中的左侧方向)伸出，接着判断所述第一吸附式清洁部在伸出至所述伸缩式摆杆处于最长状态的过程中是否检测到障碍物，如果是，则表明第一吸附式清洁部撞到了窗户的左边框，需要进入步骤S11进行下一步操作。如果否，则表明该左侧沿边方向还有未清洁的区域，需要进入步骤S12进行下一步操作。

在步骤S11中，如图5所示，由于第一吸附式清洁部在P13位置碰撞到了窗户的左边框，所以机器人控制所述第一吸附式清洁部停止伸出，并控制所述第二吸附式清洁部向所述第一吸附式清洁部方向回缩，至所述伸缩式摆杆处于最短状态时，所述第二吸附式清洁部处于P23位置并停止回缩，此时，机器人已经完成了窗户的下边框的沿边清洁，需要进入步骤S13进行下一步操作。

在步骤S12中，由于第一吸附式清洁部在伸出过程中没有碰撞到窗户的左边框，所以，在所述伸缩式摆杆处于最长状态时，控制所述第一吸附式清洁部停止伸出，然后控制所述第二吸附式清洁部向所述第一吸附式清洁部方向回缩，至所述伸缩式摆杆处于最短状态时，所述第二吸附式清洁部停止回缩，并进入步骤S10，依次类推，实现机器人逐步向左伸缩爬行。

在步骤S13中，通过所述第一吸附式清洁部中的摆动电机控制所述第二吸附式清洁部朝与所述第一方向相反的第二方向(即图中竖直向上的方向)摆动，判断所述第二吸附式清洁部在摆动至与第二方向相同的位置的过程中是否检测到障碍物，如果是，则表明第二吸附式清洁部撞到了窗户的上边框，需要进入步骤S14进行下一步操作。如果否，则在所述第二吸附式清洁部摆动至与第二方向相同的位置(图7中所示的P24位置)时停止摆动，此时，机器人与左边框平行，需要进入步骤S15进行下一步操作。

在步骤S14中，机器人控制所述第二吸附式清洁部在P24位置停止摆动，并通过第二吸附式清洁部中的摆动电机控制所述第一吸附式清洁部朝垂直于所述第二方向且远离障碍物的第三方向(水平向右的方向)摆动，直到所述第一吸附式清洁部在摆动过程中检测到障碍物，此时，表明机器人的两个吸附式清洁部都停靠在了窗户的上边框，需要进入步骤S16进行下一步操作。

在步骤S15中，机器人通过第二吸附式清洁部中的摆动电机控制所述第一吸附式清洁部朝垂直于所述第二方向且远离障碍物的第三方向(图7中的向右的方向)摆动，并在所述第一吸附式清洁部摆动至与第三方向相同的位置(P14 位置)时停止摆动，此时，机器人与下边框平行，且仅间隔一条已清洁过的区域，需要进入步骤S17进行下一步操作。

在步骤S16中，机器人通过伸缩驱动机控制所述第一吸附式清洁部以远离第二吸附式清洁部的方向伸出，判断所述第一吸附式清洁部在伸出至所述伸缩式摆杆处于最长状态的过程中是否检测到障碍物，如果是，表明第一吸附式清洁部到达了窗户的右边框，进入步骤S18进行下一步操作。如果否，表明第一吸附式清洁部没有到达了窗户的右边框，右侧还有未清洁区域，需要进入步骤 S19进行下一步操作。

在步骤S17中，机器人通过伸缩驱动机控制所述第一吸附式清洁部以远离第二吸附式清洁部的方向伸出，判断所述第一吸附式清洁部在伸出至所述伸缩式摆杆处于最长状态的过程中是否检测到障碍物，如果是，表明第一吸附式清洁部撞到了窗户的右边框，进入步骤S20进行下一步操作。如果否，表明第一吸附式清洁部没有到达了窗户的右边框，右侧还有未清洁区域，需要进入步骤 S21进行下一步操作。

在步骤S18中，机器人控制所述第一吸附式清洁部停止伸出，并控制所述第二吸附式清洁部向所述第一吸附式清洁部方向回缩，至所述伸缩式摆杆处于最短状态时，所述第二吸附式清洁部停止回缩。此时，机器人从窗户的下往上，依次逐行地爬行覆盖了整个窗户表面，完成了一次清洁工作。

在步骤S19中，机器人控制所述第一吸附式清洁部停止伸出，并控制所述第二吸附式清洁部向所述第一吸附式清洁部方向回缩，至所述伸缩式摆杆处于最短状态时，所述第二吸附式清洁部停止回缩，进入步骤S16，控制所述第一吸附式清洁部再次伸出，依此反复伸缩爬行，至第一吸附式清洁部到达了窗户的右边框。

在步骤S20中，机器人控制所述第一吸附式清洁部停止伸出，并控制所述第二吸附式清洁部向所述第一吸附式清洁部方向回缩，至所述伸缩式摆杆处于最短状态时，所述第二吸附式清洁部停止回缩，此时，机器人爬行到达了窗户的右边框，需要进入步骤S22进行转向操作。

在步骤S21中，如图8所示，机器人在所述伸缩式摆杆处于最长状态时，控制所述第一吸附式清洁部在P15位置停止伸出，并控制所述第二吸附式清洁部向所述第一吸附式清洁部方向回缩，至所述伸缩式摆杆处于最短状态时，控制所述第二吸附式清洁部在图9中的P25位置停止回缩，接着进入步骤S17，再次控制所述第一吸附式清洁部伸出，依此反复伸缩爬行，至第一吸附式清洁部到达了窗户的右边框，如图10所示，R1在P16位置检测到了右边框。

在步骤S22中，如图11所示，机器人的吸附式清洁部在P16位置和P26位置时，伸缩爬行到达了窗户的右边框，此时机器人完成了从窗户的左侧到右侧的一行区域的清洁。该区域与机器人沿下边框清洁的区域无缝连接，即机器人清洁了当前位置的水平线以下的区域。接下来，机器人需要进行转向，继续清洁下一行区域。机器人通过所述第一吸附式清洁部中的摆动电机控制所述第二吸附式清洁部朝第二方向摆动，判断所述第二吸附式清洁部在摆动至与第二方向相同的位置的过程中是否检测到障碍物，如果是，表明机器人检测到了上边框，则进入步骤S24进行下一步操作。如果否，则在所述第二吸附式清洁部摆动至与第二方向相同的位置(即图11中的P27位置)时停止摆动，并进入步骤 S23，继续进行转向。

在步骤S23中，机器人通过第二吸附式清洁部中的摆动电机控制所述第一吸附式清洁部朝与所述第三方向相反的第四方向(图11中的左侧方向)摆动，并在所述第一吸附式清洁部摆动至与第四方向相同的位置(即图11中的P17位置)时停止摆动，进入步骤S17，控制机器人从右至左进行伸缩爬行。

在步骤S24中，机器人控制所述第二吸附式清洁部停止摆动，并通过第二吸附式清洁部中的摆动电机控制所述第一吸附式清洁部朝与所述第三方向相反的第四方向摆动，直到所述第一吸附式清洁部在摆动过程中检测到障碍物，此时机器人的两个吸附式清洁部都已经抵达了上边框，需要进入步骤S16，进行上边框的沿边清洁。

根据本实施例所述的控制方法，机器人开始清洁工作时，先找到一条窗户的边框，然后从该边框开始，朝相对的另一条边框进行弓字型轨迹形式的伸缩爬行，以此对窗户进行有规划地清洁，清洁更全面、效率更高，运动控制也相对更简单。

作为其中一种实施方式，在步骤S18中所述的机器人完成一次清洁工作之后，此时，机器人从窗户的下边框以弓字型的轨迹形式向上清洁至窗户的上边框，并停止在窗户的右上角，如图12所示，P18位置和P28位置分别为第一吸附式清洁部和第二吸附式清洁部停止的位置。由于机器人在左边框或者右边框进行转向操作时，会遗漏部分转弯处的面积没有清洁，为了提高机器人清洁的质量和效果，接下来机器人还要对左边框和右边框进行一次沿边清洁操作，将遗留的地方清洁掉。具体操作包括如下步骤：

在步骤S30中，机器人通过第一吸附式清洁部中的摆动电机控制所述第二吸附式清洁部朝第一方向摆动，并在所述第二吸附式清洁部摆动至与第一方向相同的位置时停止摆动，此时，如图12所示，第二吸附式清洁部从P28位置摆动至P29位置，机器人的两个吸附式清洁部都到达了右边框，并与右边框平齐了。接着进入步骤S31进行下一步操作。

在步骤S31中，机器人通过伸缩驱动机控制所述第二吸附式清洁部以远离第一吸附式清洁部的方向伸出，判断所述第二吸附式清洁部在伸出至所述伸缩式摆杆处于最长状态的过程中是否检测到障碍物，如果是，表明机器人检测到了下边框，则进入步骤S32进行下一步操作。如果否，表明机器人没有到达下边框，需要进入步骤S33，继续向下伸缩爬行。

在步骤S32中，由于第二吸附式清洁部检测到了障碍物，所以机器人控制所述第二吸附式清洁部停止伸出，并控制所述第一吸附式清洁部向所述第二吸附式清洁部方向回缩，至所述伸缩式摆杆处于最短状态时，所述第一吸附式清洁部停止回缩，此时，机器人位于窗户的右下角，需要进入步骤S34进行转向操作。

在步骤S33中，由于第二吸附式清洁部没有检测到了障碍物，所以机器人在伸缩式摆杆处于最长状态(即图12中第二吸附式清洁部处于P30位置)时，控制所述第二吸附式清洁部停止伸出，并控制所述第一吸附式清洁部向所述第二吸附式清洁部方向回缩，至所述伸缩式摆杆处于最短状态时，所述第一吸附式清洁部停止回缩，接着返回步骤S31继续向下伸缩爬行。

在步骤S34中，此时，如图13所示，第一吸附式清洁部和第二吸附式清洁部分别处于P19位置和P31位置，机器人通过第二吸附式清洁部中的摆动电机控制所述第一吸附式清洁部朝第四方向摆动，并在所述第一吸附式清洁部摆动至与第四方向相同的位置(即第一吸附式清洁部从P19位置摆动至P40位置) 时停止摆动。机器人的两个吸附式清洁部都已经到达下边框，并与下边框平齐，接着进入步骤S35，沿边行走至左边框。

在步骤S35中，机器人通过伸缩驱动机控制所述第一吸附式清洁部以远离第二吸附式清洁部的方向伸出，判断所述第一吸附式清洁部在伸出至所述伸缩式摆杆处于最长状态的过程中是否检测到障碍物，如果是，表明机器人到达左边框，则进入步骤S36进行下一步操作。如果否，则表明机器人没有到达左边框，需要进入步骤S37，继续进行伸缩爬行。

在步骤S36中，机器人控制所述第一吸附式清洁部停止伸出，并控制所述第二吸附式清洁部向所述第一吸附式清洁部方向回缩，至所述伸缩式摆杆处于最短状态时，所述第二吸附式清洁部停止回缩，此时，机器人位于窗户的左下角，需要进入步骤S38进行转向操作。

在步骤S37中，由于第一吸附式清洁部没有检测到了障碍物，所以机器人在伸缩式摆杆处于最长状态(即图13中第一吸附式清洁部处于P41位置)时，机器人控制所述第一吸附式清洁部停止伸出，并控制所述第二吸附式清洁部向所述第一吸附式清洁部方向回缩，至所述伸缩式摆杆处于最短状态时，所述第二吸附式清洁部停止回缩，并进入步骤S35继续进行伸缩爬行。

在步骤S38中，此时，如图14所示，第一吸附式清洁部和第二吸附式清洁部分别处于P42位置和P32位置，机器人通过第一吸附式清洁部中的摆动电机控制所述第二吸附式清洁部朝第二方向摆动，并在所述第二吸附式清洁部摆动至与第二方向相同的位置(即P33位置)时停止摆动，并进入步骤S39进行左边框的沿边清洁。

在步骤S39中，机器人通过伸缩驱动机控制所述第二吸附式清洁部以远离第一吸附式清洁部的方向伸出，判断所述第二吸附式清洁部在伸出至所述伸缩式摆杆处于最长状态的过程中是否检测到障碍物，如果是，表明机器人检测到上边框，则进入步骤S40进行下一步操作。如果否，表明机器人没有检测到上边框，则进入步骤S41继续进行向上的伸缩爬行。

在步骤S40中，机器人控制所述第二吸附式清洁部停止伸出，并控制所述第一吸附式清洁部向所述第二吸附式清洁部方向回缩，至所述伸缩式摆杆处于最短状态时，所述第一吸附式清洁部停止回缩，如图15所示，第一吸附式清洁部位于P43位置，第二吸附式清洁部位于P35位置。此时机器人完成了左边框的清洁，停止继续爬行，语音提示用户已完成清洁工作，等待用户的下一步指示。

在步骤S41中，由于第二吸附式清洁部没有检测到了障碍物，所以机器人在伸缩式摆杆处于最长状态(即图14中第二吸附式清洁部处于P34位置)时，机器人控制所述第二吸附式清洁部停止伸出，并控制所述第一吸附式清洁部向所述第二吸附式清洁部方向回缩，至所述伸缩式摆杆处于最短状态时，所述第一吸附式清洁部停止回缩，进入步骤S39继续进行向上的伸缩爬行。

根据本实施例所述的方法，通过控制机器人对左边框和右边框进行沿边清洁，以对上一实施例中漏扫的部分进行补扫，从而提高了机器人的清洁质量和效果。

作为其中一种实施方式，在摆动电机控制所述第一吸附式清洁部或者所述第二吸附式清洁部摆动的过程中，具体包括如下步骤：当机器人在所述第一吸附式清洁部摆动的过程中接收到行程开关的触发信号，则判断所述第一吸附式清洁部的摆动角度是否达到设定值，如果是，则确定所述第一吸附式清洁部摆动至与设定方向相同的位置，如果否，则通过吸附电机和通气阀调整所述第一吸附式清洁部和所述第二吸附式清洁部的吸附力，先增强第一吸附式清洁部的吸附力，使其紧紧地贴在窗户表面。然后降低第二吸附式清洁部的吸附力，使其可以在窗户表面移动或者转动，接着通过摆动电机的驱动力的反作用力使所述第二吸附式清洁部进行自转，以使所述第二吸附式清洁部中被触发的所述行程开关朝远离所述伸缩式摆杆的方向转动，如此，可以在伸缩式摆杆和行程开关之间腾出转动空间。紧接着，再增强第二吸附式清洁部的吸附力，使其紧紧地贴在窗户表面，并降低第一吸附式清洁部的吸附力，使其可以在窗户表面移动或者转动。最后，控制所述第二吸附式清洁部的摆动电机驱动第一吸附式清洁部继续摆动，至达到所述设定值。其中，所述设定值是指机器人控制第一吸附式清洁部从当前位置摆动到第一方向、第二方向、第三方向或者第四方向时的角度值。所述设定方向就是根据上述实施例中所述的第一方向、第二方向、第三方向或者第四方向。

作为其中一种实施方式，在摆动电机控制所述第二吸附式清洁部摆动的过程中，具体包括如下步骤：当机器人在所述第二吸附式清洁部摆动的过程中接收到行程开关的触发信号，则判断所述第二吸附式清洁部的摆动角度是否达到设定值，如果是，则确定所述第二吸附式清洁部摆动至与设定方向相同的位置，如果否，则通过吸附电机和通气阀调整所述第一吸附式清洁部和所述第二吸附式清洁部的吸附力，先增强第二吸附式清洁部的吸附力，使其紧紧地贴在窗户表面，然后降低第一吸附式清洁部的吸附力，使其可以在窗户表面移动或者转动，接着通过摆动电机的驱动力的反作用力使所述第一吸附式清洁部进行自转，以使所述第一吸附式清洁部中被触发的所述行程开关朝远离所述伸缩式摆杆的方向转动，如此，可以在伸缩式摆杆和行程开关之间腾出转动空间。紧接着，再增强第一吸附式清洁部的吸附力，使其紧紧地贴在窗户表面，并降低第二吸附式清洁部的吸附力，使其可以在窗户表面移动或者转动。最后，控制所述第一吸附式清洁部的摆动电机驱动第二吸附式清洁部继续摆动，至达到所述设定值。其中，所述设定值是指机器人控制第二吸附式清洁部从当前位置摆动到第一方向、第二方向、第三方向或者第四方向时的角度值。所述设定方向就是根据上述实施例中所述的第一方向、第二方向、第三方向或者第四方向。

通过结合图4至图15，对机器人进行一次全面清洁工作的示例性说明如下，为了便于说明，直接以R1代表第一吸附式清洁部，R2代表第二吸附式清洁部。

如图4所示，机器人在P10和P20位置开始启动清洁工作。首先，机器人先向下寻找下边框；以R2为圆心，将R1摆动至P11位置；再以R1为圆心，将 R2摆动至P21位置；接着又以R2为圆心，将R1摆动至P12位置；此时，机器人的两个清洁部都已经抵达下边框。接下来要对该下边框进行沿边清洁，控制 R2向右伸出，伸出至P22位置时检测到了右边框，又控制R2回缩至P21位置；接着控制R1向左伸出，伸出至P13位置时检测到左边框，并将R1停在P13位置(如图5所示)；然后控制R2向左回缩至P23位置(如图6所示)，此时机器人完成了对下边框的沿边清洁。接下来机器人要逐步向上清洁，所以，机器人需要转向，从右至左清洁上一段区域。如图7所示，机器人以R1为圆心，将R2 摆动至P24位置；再以R2为圆心，将R1摆动至P14位置，此时，机器人与下边框旁已清洁的区域平齐，机器人只要从左往右伸缩爬行即可实现继续清洁。如图8所示，机器人控制R1伸出至P15位置，此时伸缩式摆杆处于最长状态，所以，机器人控制R1停在P15位置，并控制R2回缩至P25位置(如图9所示)。接着，如图10所示，机器人继续控制R1伸出至P16位置，此时检测到了右边框，R1停止在P16位置，R2回缩至P26位置。机器人需要在检测到右边框的位置进行转向，如图11所示，以R1为圆心，R2摆动至P27位置，又以R2为圆心， R1摆动至P17位置。然后，机器人从右往左进行伸缩爬行，到达左边框后又进行转向，又从左往右进行伸缩爬行，依次类推，至到达上边框并完成上边框的沿边清洁后，第一吸附式清洁部和第二吸附式清洁分别到达P18位置和P28位置。此时，机器人已经完成了一次大体的规划清洁工作，接下来，机器人要进行左边框和右边框的补扫工作。如图12所示，机器人以R1为圆心，将R2摆动至P29位置，与右边框平齐后，控制R2伸出至P30位置，依同样的伸缩爬行方式，R1到达P19位置，R2到达P31位置，如图13所示，此时完成右边框的补扫。接下来需要到左边框进行补扫，机器人以R2为圆心，控制R1摆动至P40 位置后伸出至P41位置，依同样的伸缩爬行方式，R1到达P42位置，R2到达P32 位置，如图14所示。机器人到达左边框后，先调整状态与左边框平齐，以R1 为圆心，将R2摆动至P33位置后伸出至P34位置(如图14所示)。依同样的伸缩爬行方式，R1到达P43位置，R2到达P35位置(如图15所示)，至此，机器人完成了左边框的补扫。需要说明的是，机器人在没有碰撞到障碍物的前提下，在初始寻找边框时是以180°的角度进行摆动(大角度摆动可以尽快找到边框)，在清洁阶段则是以90°进行转向(实现无缝对接清洁)，所以，机器人在整个清洁过程中，不需要特别精确的角度计算和复杂的角度调整，运动控制比较简单，清洁效率也很高。

显然，上述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，各个实施例之间的技术方案可以相互结合。此外，如果实施例中出现“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等术语，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。如果实施例中出现“第一”、“第二”、“第三”等术语，是为了便于相关特征的区分，不能理解为指示或暗示其相对重要性、次序的先后或者技术特征的数量。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。这些程序可以存储于计算机可读取存储介质(比如ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质)中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种智能擦窗机器人，其特征在于，包括：

吸附式清洁部，所述吸附式清洁部包括吸附主体、吸附电机、离心泵和通气阀，所述吸附主体中设有负压腔和气体流道，所述气体流道连通所述负压腔和所述吸附主体外部空间，从所述负压腔至所述吸附主体外部空间的所述气体流道中依次设有用于控制所述气体流道中的气流量的通气阀和用于将所述负压腔中的气体经所述气体流道抽离出来的离心泵，所述吸附电机与所述离心泵连接并用于驱动所述离心泵的运行，所述吸附主体中设有负压腔的一端还设有清洁件；

伸缩摆动部，所述伸缩摆动部包括摆动电机、伸缩驱动机和伸缩式摆杆；所述吸附主体上还设有活动腔，所述伸缩式摆杆的端部设置于所述活动腔中，并与所述摆动电机的输出端连接；所述活动腔的上壁面和下壁面用于限制所述伸缩式摆杆的上下摆动，所述活动腔的侧壁面用于限制所述伸缩式摆杆的周向摆动的角度范围；所述伸缩驱动机与所述伸缩式摆杆连接，并用于驱动所述伸缩式摆杆的伸出与回缩；所述伸缩式摆杆处于最短状态时，所述吸附式清洁部的清洁件的边缘相切；

控制部，所述控制部分别与所述吸附电机、所述通气阀、所述摆动电机和所述伸缩驱动机连接，并控制其工作状态。

2.根据权利要求1所述的智能擦窗机器人，其特征在于：所述伸缩式摆杆的端部设有内齿轮，所述摆动电机的输出端设有外齿轮，所述伸缩式摆杆两端的内齿轮分别套设在两个所述摆动电机的输出端上，以实现两个所述吸附式清洁部的连接。

3.根据权利要求2所述的智能擦窗机器人，其特征在于：所述摆动电机设置于所述吸附主体的顶部，且位于所述内齿轮的上方，所述摆动电机的输出端上的外齿轮从所述吸附主体的顶部向下伸入所述内齿轮中并与所述内齿轮啮合。

4.根据权利要求3所述的智能擦窗机器人，其特征在于：所述吸附主体的顶部设有防护罩，所述防护罩上设有通气孔。

5.根据权利要求3所述的智能擦窗机器人，其特征在于：所述伸缩式摆杆为一级伸缩结构，所述一级伸缩结构包括内螺杆和螺杆套；所述伸缩驱动机为螺杆电机；所述螺杆电机的一端与一个所述内齿轮固定连接，所述螺杆电机的另一端为与所述内螺杆轴向固定连接的驱动端；所述螺杆套轴向套设于所述内螺杆外，并能够随着所述内螺杆的转动而发生与所述内螺杆的轴向位移；所述螺杆套远离所述内螺杆的一端的端部与另一个所述内齿轮固定连接。

6.根据权利要求3所述的智能擦窗机器人，其特征在于：所述伸缩式摆杆为多级伸缩结构，所述多级伸缩结构包括多级伸缩套管，所述多级伸缩套管的一端连接一个所述内齿轮，所述多级伸缩套管的另一端连接另一个所述内齿轮；所述伸缩驱动机为液压机或气压机，所述液压机或气压机向所述多级伸缩套管中通入高压液体或者高压气体，使所述多级伸缩套管能够逐级伸出或者回缩。

7.根据权利要求1所述的智能擦窗机器人，其特征在于：所述活动腔的两个侧壁面都设有行程开关，所述伸缩式摆杆摆动至所述侧壁面时，会触发所述行程开关，所述行程开关与所述控制部电连接。