CN219132316U - 高空作业机器人装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高空作业机器人装置，包括作业机器人本体、终端设备、中间设备、操作端设备和存储设备，当操作端设备需要查询机器人状态信息时，仅需通过第一操作端通信组件与第一中间通信组件通信，通过中间设备从存储设备中调用接收机器人的状态信息，使得终端设备的网络负荷降低，解决了机器人的反应卡顿、执行命令延迟等问题。

Description

高空作业机器人装置

技术领域

本实用新型涉及机器人装置，具体涉及一种高空作业机器人装置。

背景技术

随着机器人的普及，如何对高空作业机器人实现精准控制、快速响应成为了机器人领域的新兴问题。在现有技术中，操作端设备进行对机器人的状态查询以及控制命令时，直接将查询信号以及控制信号发送至设置在机器人本体上的终端设备，因此需要终端设备处理的命令增多，且需要实时向操作端设备传输状态信息，增加了终端设备的网络负载，可能会造成终端设备因网络负载过大而导致的反应卡顿、执行命令延迟等问题。尤其是针对建筑物外墙清洗机器人等高空作业机器人领域，机器人的反应卡顿、执行命令延迟等问题会造成机器人控制难度增加，操作安全隐患等一系列问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的问题之一。为此，本实用新型提出一种机器人联网系统，这种机器人联网系统能够降低机器人端的网络负载。

根据本实用新型实施例的高空作业机器人装置，包括：作业机器人本体；终端设备，设置在所述作业机器人本体上，所述终端设备设置有第一终端通信组件和第二终端通信组件，所述第一终端通信组件和第二终端通信组件均与所述机器人本体通信连接；中间设备，设置有第一中间通信组件和第二中间通信组件，第一中间通信组件与所述第一终端通信组件通信连接，第二中间通信组件与所述第二终端通信组件通信连接；存储设备，设置有存储设备通信组件和存储组件，所述存储设备通信组件与所述第一中间通信组件通信连接，所述存储组件用于存储从所述第一中间通信组件接收的数据；操作端设备，设置有第一操作端通信组件和第二操作端通信组件，所述第一操作端通信组件与第一中间通信组件通信连接，所述第二操作端通信组件与第二中间通信组件通信连接。

在一些实施例中，还包括中转设备，所述中转设备分别与所述终端设备、中间设备通信连接。

进一步的，所述中转设备设置在所述作业机器人本体下方地面，通过有线方式实现与所述终端设备通信连接，通过无线方式实现与所述中间设备通信连接。

在一些实施例中，所述存储设备为云存储器。

在一些实施例中，所述中间设备为云服务器。

在一些实施例中，所述中间设备还包括数据处理组件，用于仅将从所述第一终端通信组件接收的数据进行数据处理。

在一些实施例中，所述中间设备还包括数据ID存储组件，用于记录从所述第一终端通信组件接收的数据ID。

在一些实施例中，所述作业机器人本体设置有位置传感器、角度传感器、负压压力传感器、清洁度传感器中的一种或多种。

在一些实施例中，所述作业机器人本体设置有行走组件、清洗组件和旋翼组件，用于对建筑物外墙进行高空清洗作业。

进一步的，所述作业机器人本体设置有上索点和下索点，所述上索点连接两条挂接在建筑物顶部的绳索，所述下索点连接两条挂接在建筑物底部的绳索。

终端设备设置有第一终端通信组件和第二终端通信组件，第一终端通信组件一端与作业机器人本体通信连接，另一端与第一中间通信组件连接，可以将作业机器人本体的实时状态信息传输至中间设备；第一中间通信组件与存储设备通信组件通信连接，将接收到的作业机器人本体实时状态信息传输至存储设备，并由存储组件进行存储。如此设置，当操作端设备需要查询机器人状态信息时，仅需通过第一操作端通信组件与第一中间通信组件通信，通过中间设备从存储设备中调用接收机器人的状态信息，使得终端设备的网络负荷降低，解决了机器人的反应卡顿、执行命令延迟等问题。

第二终端通信组件一端与作业机器人本体通信连接，另一端与第二中间通信组件连接，中间设备还设置有第二中间通信组件，操作端设备还设置有第二操作端通信组件，第二终端通信组件、第二中间通信组件、第二操作端通信组件之间通信连接。如此设置，当操作端设备需要控制机器人工作时，第二操作端通信组件通过第二中间通信组件直接与终端设备进行数据交换，使中间设备作为透传模块，实现控制作业机器人的目的。

综上所述，本实用新型通过设置中间设备以及存储设备，将现有技术中一部分需要终端设备响应并处理的信号，设置为中间设备进行响应并处理，减小终端设备的网络负荷的同时，减少了操作端设备进行状态查询所需要的时间成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型第一实施例提供的高空作业机器人装置的框架示意图；

图2为本实用新型第二实施例提供的高空作业机器人装置的框架示意图。

附图标记：

终端设备1；第一终端通信组件11；第二终端通信组件12；中间设备2；第一中间通信组件21；第二中间通信组件22；操作端设备3；第一操作端通信组件31；第二操作端通信组件32；存储设备4；存储设备通信组件41；存储组件42；中转设备5。

具体实施方式

此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。

此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本实用新型保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本实用新型并不特别地限定于优选的实施方式。本实用新型的范围由权利要求书所界定。

根据本实用新型第一实施例的高空作业机器人装置，包括终端设备1、中间设备2以及操作端设备3，还包括：存储设备4，用于储存机器人实时状态信息；操作端设备3设置有第一操作端通信组件31和第二操作端通信组件32，通过第一操作端通信组件31向中间设备2的第一中间通信组件21发射查询信号，通过第二操作端通信组件32向中间设备2的第二中间通信组件22发射控制信号；中间设备2设置有第一中间通信组件21和第二中间通信组件22，第一中间通信组件21与存储设备4的存储设备通信组件41之间通过电信号连接；终端设备1设置有第一终端通信组件11和第二终端通信组件12，第一终端通信组件11能够与第一中间通信组件21建立会话。

终端设备1的第一终端通信组件11能够发送信号至机器人本体、中间设备2以及操作端设备3，并且能够接收机器人本体、中间设备2以及操作端设备3的信号。第一终端通信组件11、第二终端通信组件12能够接收其他组件发送的数据信息，将其转化为json数据格式。

中间设备2设置有第一中间通信组件21和第二中间通信组件22，第一中间通信组件21分别能与存储设备4的存储设备通信组件41、终端设备1的第一终端通信组件11以及操作端设备3的第一操作端通信组件31进行信息交互。其中，中间设备2在与终端设备1进行数据交互时，采用双全工通信。中间设备2不仅能够和存储设备4、终端设备1以及操作端设备3进行一对一的数据交互，还可以作为中间透传模块，直接使得操作端设备3与终端设备1进行数据的交互。

操作端设备3包括机器人信息汇总界面、特定机器人状态控制界面、机器人管理界面以及用户管理界面等，能够对单一机器人以及机器人总体进行状态查询以及控制。其中，在查询机器人状态信息时，操作端设备3的第一操作端通信组件31向中间设备2的第一中间通信组件21发送查询

信号，中间设备2接收到查询信号后，通过第一中间通信组件21从存储设5备4调取待查询的机器人状态信息，并通过第一中间通信组件21传输至操作端设备3。在需对机器人总体或单一机器人进行控制时，操作端设备3

向中间设备2的第二中间通信组件22发送控制信号，接收到控制信号后，中间设备2作为中间透传模块，使得操作端设备3与终端设备1进行数据交互，完成操作端设备3对终端设备1的控制。

0状态信息包括：机器人在线状态、在线时长、作业状态等，终端设备1通过第一终端通信组件11与中间设备2建立会话，建立会话后将机器人的状态信息传输至中间设备2，并由中间设备2的第一中间通信组件21传输至存储设备4的存储组件42进行储存。

在现有技术中，操作端设备3进行对机器人的状态查询以及控制命令5时，直接将查询信号以及控制信号发送至终端设备1，因此需要终端设备1处理的命令增多，且需要实时向操作端设备3传输状态信息，增加了终端设备1的网络负载，可能会造成终端设备1因网络负载过大而导致的反应卡顿、执行命令延迟等问题。

本实用新型通过设置中间设备2，将机器人的状态信息存入存储设备4，0并对操作端设备3的命令信号进行分类，接收到操作端设备3发送的查询信号时，不需要对终端设备1进行连接，而是将终端设备1通过中间设备2传输至存储设备4的状态信息直接通过中间设备2传输至操作端设备3。

使得操作端设备3在进行状态查询时，仅需从存储设备4内调取状态信息，

使得终端设备1的网络负荷降低。操作端设备3与中间设备2的接口采用5同步操作方式，一方面能够使得操作端设备3用户在点击后能够及时得到

回馈，另一方面有效降低了中间设备2维护设备上下文的负载压力。

同时，中间设备2在接收到操作端设备3发送的控制信号时，中间设备2作为中间透传模块，直接使得操作端设备3与终端设备1进行数据交互，完成操作端设备3对终端设备1的控制，使得机器人的相应速度得到提升。中间设备2作为中间透传模块时，能够进行状态管理，例如拥有能够对操作端设备3的用户进行权限控制以及对终端设备1进行唯一控制权锁定等功能。

综上所述，本实用新型通过设置中间设备2以及存储设备4，将现有技术中一部分需要终端设备1相应并处理的信号，设置为中间设备2进行相应并处理，减小终端设备1的网络负荷的同时，减少了操作端设备3进行状态查询所需要的时间成本。

根据本实用新型第二实施例，当适用建筑物外墙清洗时，由于机器人作业时距离地面较高，外墙清洗环境恶劣，当清洗的建筑物位于高楼林立的繁华闹市区，周边建筑物林立，人员复杂，极易受周边无线环境的干扰。因此，在终端设备和中间设备之间设置中转设备，中转设备5分别与所述终端设备1、中间设备2通信连接，中转设备5设置在作业机器人本体下方地面，通过有线方式实现与所述终端设备1通信连接，通过无线方式实现与所述中间设备2通信连接。由于中转设备设置在地面，能够尽量靠近操作端设备3或中间设备2，而中转设备5与终端设备1之间通过线缆连接，降低对周边无线环境的依赖，同时又最大限度保障了控制端的灵活性。

在一些实施例中，会话设置有会话ID，中间设备2设置有数据处理组件和数据ID存储组件，通过数据ID存储组件记录会话ID并与终端设备1对应，通过数据处理组件转化机器人状态信息数据，传输机器人状态信息至存储设备4存储。

会话ID为终端设备1通过web http的方式，向中间设备2注册的会话ID，中间设备2会以该建立会话的机器人的机器ID为钥匙，记录此次会话的会话ID，在操作端设备3发送控制信号时，中间设备2体检索在待控制的终端设备1的机器序号下所保存的会话序号，通过会话ID进行ICP全双工通信，使得操作端设备3与终端设备1实现以中间设备2为中间透传模块的方式进行数据交互，实现操作端设备3对终端设备1的控制。

中间设备2在向存储设备4传输机器人的状态信息时，将该建立会话的机器人的状态信息，储存进以该机器人的机器序号命名的数据文件内，并在操作端设备3发送查询信号时，直接通过待查询的机器人的机器ID进行检索，并直接调用对应数据文件内的状态信息反馈至操作端设备3。实现操作端设备3对终端设备1的查询。

在一些实施例中，前端通信模块23接收查询信号后，将存储设备4内的机器人状态信息传输至操作端设备3。

第一中间通信组件21接收查询信号后，向存储设备4内检索该机器人的机器ID，调取该机器序号下，数据文件内的状态数据，并经由第一中间通信组件21直接传输至操作端设备3，实现操作端设备3对终端设备1的状态查询。

在一些实施例中，第二中间通信组件22接收控制信号后，检索会话ID，并使中间设备2作为中间传透模块提供操作端设备3与终端设备1的连接。

第二中间通信组件22接收控制信号后，通过检索保存在中间设备2内的该机器人的机器ID，调取该机器ID内存储的会话ID，中间设备2作为中间传透模块建立操作端设备3与终端设备1的直接连接，实现操作端设备3对终端设备1的直接控制。

在一些实施例中，终端设备1与机器人本体进行数据交互，获取机器人状态信息。

终端设备1与机器人本体进行数据交互，获取机器人状态信息，终端设备1将获取的机器人状态信息转化为json数据格式，并传输至中间设备2。

进一步的，第一终端通信组件11、第二终端通信组件12与机器人本体之间采用modbus作为通信方式。modbus作为通信方式包括采用多线程的方式，实时查询机器人当前状态信息，以及采用Qt自带的信号槽机制，接收其它功能模块发送的机器人控制指令，例如操作端设备3发送的控制信号，接收控制信号后将控制信号传输至机器人本体，以实现对机器人本体进行控制。

进一步的，第一终端通信组件11、第二终端通信组件12与机器人本体之间通信的内部采用上下分层的机制，底层主要承担modbus读写的通信任务，上层则处理产品业务逻辑。

在一些实施例中，第一中间通信组件21采用SDK与存储设备4的存储设备通信组件41进行连接，并具有对存储设备4进行改动与查询的功能。

第一中间通信组件21采用存储设备4提供的SDK连接存储设备4与服务器，并对存储设备4进行存储设备4的新建、插入、修改、删除、查询等功能。实现将机器人的状态信息实施存储进以机器序号命名的数据文件内，并能在操作端设备3发送查询信号时，通过检索机器ID，调出机器ID命名的数据文件内的状态信息，并通过中间设备2传输至操作端设备3。

在一些实施例中，第一终端通信组件11与第一中间通信组件21之间采用websocket作为通信方式。

第一终端通信组件11采用websocket作为终端设备1与中间设备2或操作端设备3的数据通信手段，能够接收其它模块发送的数据信息，通过通用方法将数据信息转化为json数据格式，然后利用websocket接口，将json数据格式发送到中间设备2。

第一中间通信组件21采用websocket中间设备2与终端设备1的通信方式，与终端设备1进行全双工数据通信，具有将终端设备1发送过来的数据持久化存储入存储设备4的功能。

在一些实施例中，第一操作端通信组件31、第二操作端通信组件32采用RESTful风格的网络通信协议作为通信方式。

在操作端设备3发送查询信号时，采用Restful风格的http网络通信方式，提供给操作端设备3界面Get、Post等通信网络接口。操作端设备3通过RESTful风格的http接口，能够对查询中间设备2记录的当前机器人汇总信息、状态信息以及用户操作信息等。

操作端设备3发送控制信号时，前端通信模块23采用websocket作为通信方式，操作端设备3发送控制信号，前端通信模块23接收到控制信号，并对控制信号进行直接中转至中间设备2直接进行数据中转，使得操作端设备3与终端设备1直接产生连接，实现操作端设备3对终端设备1的直接控制。

在一些实施例中，建筑物外墙清洗机器人本体设置有行走组件、清洗组件和旋翼组件，通过旋翼组件提供负压将机器人本体压紧在建筑物外墙表面稳定清洗。在另一实施例中，还可以设置负压吸附组件和伸缩组件，负压吸附组件提供真空负压辅助机器人吸附在外墙表面，伸缩组件便于使机器人跨越建筑物外墙表面障碍。

在一些实施例中，机器人本体设置有上索点和下索点，所述上索点连接两条挂接在建筑物顶部的绳索，所述下索点连接两条挂接在建筑物底部的绳索，利用四索并联方式驱动机器人在外墙表面各位置行走清洗，四索并联方式比传统两索方式而言，在不改变卷扬机位置的情况下，能够更大范围覆盖外墙表面。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高空作业机器人装置，其特征在于，包括：作业机器人本体；

终端设备(1)，设置在所述作业机器人本体上，所述终端设备(1)设置有第一终端通信组件(11)和第二终端通信组件(12)，所述第一终端通信组件(11)和第二终端通信组件(12)均与所述机器人本体通信连接；

中间设备(2)，设置有第一中间通信组件(21)和第二中间通信组件(22)，第一中间通信组件(21)与所述第一终端通信组件(11)通信连接，第二中间通信组件(22)与所述第二终端通信组件(12)通信连接；

存储设备(4)，设置有存储设备通信组件(41)和存储组件(42)，所述存储设备通信组件(41)与所述第一中间通信组件(21)通信连接，所述存储组件(42)用于存储从所述第一中间通信组件(21)接收的数据；

操作端设备(3)，设置有第一操作端通信组件(31)和第二操作端通信组件(32)，所述第一操作端通信组件(31)与第一中间通信组件(21)通信连接，所述第二操作端通信组件(32)与第二中间通信组件(22)通信连接。

2.根据权利要求1所述的高空作业机器人装置，其特征在于，还包括中转设备(5)，所述中转设备(5)分别与所述终端设备(1)、中间设备(2)通信连接。

3.根据权利要求2所述的高空作业机器人装置，其特征在于，所述中转设备(5)设置在所述作业机器人本体下方地面，通过有线方式实现与所述终端设备(1)通信连接，通过无线方式实现与所述中间设备(2)通信连接。

4.根据权利要求1所述的高空作业机器人装置，其特征在于，所述存储设备(4)为云存储器。

5.根据权利要求1所述的高空作业机器人装置，其特征在于，所述中间设备(2)为云服务器。

6.根据权利要求1所述的高空作业机器人装置，其特征在于，所述中间设备(2)还包括数据处理组件，用于仅将从所述第一终端通信组件(11)接收的数据进行数据处理。

7.根据权利要求1所述的高空作业机器人装置，其特征在于，所述中间设备(2)还包括数据ID存储组件，用于记录从所述第一终端通信组件(11)接收的数据ID。

8.根据权利要求1所述的高空作业机器人装置，其特征在于，所述作业机器人本体设置有位置传感器、角度传感器、负压压力传感器、清洁度传感器中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的高空作业机器人装置，其特征在于，所述作业机器人本体设置有行走组件、清洗组件和旋翼组件，用于对建筑物外墙进行高空清洗作业。

10.根据权利要求9所述的高空作业机器人装置，其特征在于，所述作业机器人本体设置有上索点和下索点，所述上索点连接两条挂接在建筑物顶部的绳索，所述下索点连接两条挂接在建筑物底部的绳索。

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