一種吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人，包括中央控制單元、行進(jìn)單元、清潔單元、輔助單元和電源；中央控制單元包括嵌入式系統(tǒng)和液壓控制器，中央控制單元連接通信模塊、存儲(chǔ)模塊、行進(jìn)單元運(yùn)動(dòng)模塊和清潔單元運(yùn)動(dòng)模塊，中央控制單元向行進(jìn)單元、清潔單元和輔助單元發(fā)送控制信號(hào)；液壓控制器為行進(jìn)單元和清潔單元提供動(dòng)力；行進(jìn)單元包括機(jī)身載體，在機(jī)身載體上安裝有機(jī)械臂和真空吸盤(pán)，機(jī)械臂通過(guò)真空吸盤(pán)將機(jī)身載體吸附在玻璃表面；清潔單元為對(duì)玻璃噴射清潔劑及水并進(jìn)行清洗擦拭的清洗裝置。本發(fā)明提高了擦窗效率，節(jié)約了清潔時(shí)間，節(jié)省了清潔的人力成本和資金成本，而且本擦窗機(jī)器人的使用范圍廣，適應(yīng)各種情況的玻璃幕墻面。
【專利說(shuō)明】
一種吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及商用機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種擦窗機(jī)器人，也即屬于仿生機(jī)器人領(lǐng)域;特別是涉及一種吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑物建的高度不斷升高，并且玻璃幕墻的應(yīng)用也不斷增加。這也帶來(lái)了玻璃幕墻的清潔難度的增加。擦窗主要靠人工，雖然講究的高層有吊籃供給人工清洗。但是從人工清洗本身而言，擦高樓的窗戶又苦又累，而且還不安全。現(xiàn)在的建筑的外表又是千變?nèi)f化，有些地方人工難以清洗的。所以急需一種機(jī)械化，智能化程度高的機(jī)器人來(lái)代替人工擦窗。
[0003]家庭用擦窗機(jī)器人已經(jīng)存在，然而它的工作效率低，自動(dòng)化程度低，無(wú)法在窗戶之間轉(zhuǎn)移。現(xiàn)在的擦窗機(jī)器人只依靠真空吸力，缺乏外部保護(hù)，在電力耗盡的情況下有下落的風(fēng)險(xiǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人。
[0005]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
[0006]—種吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人，包括中央控制單元、行進(jìn)單元、清潔單元、輔助單元和電源;所述的中央控制單元包括嵌入式系統(tǒng)和液壓控制器，所述的中央控制單元連接通信模塊、存儲(chǔ)模塊、行進(jìn)單元運(yùn)動(dòng)模塊和清潔單元運(yùn)動(dòng)模塊，所述的中央控制單元向行進(jìn)單元、清潔單元和輔助單元發(fā)送控制信號(hào);所述的液壓控制器為行進(jìn)單元和清潔單元提供動(dòng)力;所述的行進(jìn)單元包括機(jī)身載體，在機(jī)身載體上安裝有機(jī)械臂和真空吸盤(pán)，所述的機(jī)械臂通過(guò)真空吸盤(pán)將機(jī)身載體吸附在玻璃表面;所述的清潔單元為對(duì)玻璃噴射清潔劑及水并進(jìn)行清洗擦拭的清洗裝置。
[0007]所述的清洗裝置包括多合一功能繩和清潔臂，所述的多合一功能繩內(nèi)包設(shè)分隔的電線、用于固定在樓層邊的滑輪和清潔管道，外層為高強(qiáng)度的防高溫的安全繩材料制成;所述機(jī)身載體上設(shè)有清潔管道出口和噴射裝置，所述輸水管道向噴射裝置輸送水和清潔劑；所述清潔臂能夠來(lái)回?cái)[動(dòng)，對(duì)機(jī)身載體周?chē)牟ＡП砻孢M(jìn)行擦拭。
[0008]所述的輔助單元包括電動(dòng)絞盤(pán)和水及清潔劑容器，所述的電動(dòng)絞盤(pán)與中央控制單元無(wú)線信號(hào)連接，所述的清潔管道的入口與水或清潔劑的容器相連，所述的多合一功能繩的一端連接電動(dòng)絞盤(pán)，所述的電動(dòng)絞盤(pán)的底座連接有變壓器，將市電轉(zhuǎn)換為機(jī)器需要的直流電;所述電動(dòng)絞盤(pán)信號(hào)連接中央控制單元。
[0009]所述的機(jī)械臂共有三段，機(jī)械臂兩端的關(guān)節(jié)為萬(wàn)向活動(dòng)關(guān)節(jié)，機(jī)械臂中間的兩個(gè)關(guān)節(jié)為單向活動(dòng)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)的活動(dòng)來(lái)自液壓桿的推動(dòng)，所述液壓桿通過(guò)液壓軟管和液壓控制器相連接，液壓控制器控制機(jī)械臂上的液壓桿以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)，所述的液壓控制器安裝在機(jī)身載體的尾部。
[0010]所述的機(jī)械臂與真空吸盤(pán)的連接處設(shè)有抽真空裝置，所述的抽真空裝置對(duì)真空吸盤(pán)與玻璃之間的空氣進(jìn)行抽放。
[0011]所述的機(jī)械臂總共有八條，分別安裝在機(jī)器的四周，外形如同蜘蛛，機(jī)械臂中間的兩個(gè)關(guān)節(jié)可以在零到一百六十度之間轉(zhuǎn)動(dòng);所述的機(jī)身載體上還安裝有攝像頭;所述通信模塊可通過(guò)WiFi連接互聯(lián)網(wǎng)，或者直接和用戶的移動(dòng)設(shè)備相連接，能夠使用戶通過(guò)觀察機(jī)器上的攝像頭所傳回的畫(huà)面觀測(cè)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和清潔狀態(tài)。
[0012]所述的清潔臂為兩個(gè)玻璃面防水雨刮，機(jī)器人可以一邊移動(dòng)機(jī)身載體，一邊對(duì)經(jīng)過(guò)的玻璃上進(jìn)行擦拭;所述清潔臂前端內(nèi)還設(shè)有卡槽，可放入清潔工具。
[0013]所述的中央控制單元還連接感應(yīng)器系統(tǒng)，包括磁力感應(yīng)器、加速度感應(yīng)器、陀螺傳感器、海拔高度傳感器、溫度傳感器、風(fēng)力傳感器和GPS傳感器，所述感應(yīng)器系統(tǒng)用于姿態(tài)的調(diào)整，所述感應(yīng)器系統(tǒng)將信號(hào)發(fā)送至嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)對(duì)行進(jìn)單元、清潔單元和輔助單元發(fā)送信號(hào)。
[00M]所述風(fēng)力傳感器實(shí)測(cè)風(fēng)力，當(dāng)風(fēng)力在所設(shè)定的警戒風(fēng)力之上時(shí)，所述機(jī)械臂均通過(guò)真空吸盤(pán)將機(jī)身載體吸附在玻璃表面，調(diào)整機(jī)械臂關(guān)節(jié)角度，使機(jī)器人以最小風(fēng)阻趴在窗戶上.所述溫度傳感器用于測(cè)量環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)高或者過(guò)低，輔助單元卷起絞盤(pán)，機(jī)器人返回;所述的海拔高度傳感器用于測(cè)量機(jī)器人的高度，當(dāng)工作環(huán)境高于所設(shè)定的高度時(shí)，則機(jī)器人不響應(yīng)工作模式。
[0015]本發(fā)明的吸盤(pán)式仿生擦窗機(jī)器人在使用時(shí)第一步將電動(dòng)絞盤(pán)固定，在樓層邊沿固定滑輪;第二步加裝水電，清潔劑;然后將多合一功能繩穿過(guò)滑輪后垂下，將機(jī)器人的一條機(jī)械臂的真空吸盤(pán)按在玻璃上，或者這一步開(kāi)啟全吸模式，不用手動(dòng)按在玻璃上，只要有一個(gè)真空吸盤(pán)吸住，其他機(jī)械臂將自動(dòng)匹配方位來(lái)吸引。使用者可通過(guò)移動(dòng)設(shè)備構(gòu)建通信連接，觀看攝像頭，視察是否有故障，沒(méi)有故障按開(kāi)始命令，機(jī)器人自動(dòng)開(kāi)開(kāi)始工作，也可以由使用者實(shí)時(shí)控制。
[0016]工作完成后，如果機(jī)器人離地面很近，工作人員將多合一功能繩從機(jī)器人身上取下后便可以回收機(jī)器人了；如若機(jī)器人不便從下方回收，通過(guò)多合一功能繩由電動(dòng)絞盤(pán)自動(dòng)回收，絞盤(pán)自動(dòng)將機(jī)器人上拉回。
[0017]本發(fā)明仿照蜘蛛的多觸角運(yùn)動(dòng)，采用仿生學(xué)原理，模擬壁虎的壁上運(yùn)動(dòng)制作機(jī)器人載體，再引申出兩條可換工具以適應(yīng)不同幕墻情況的機(jī)械清潔臂。清洗所需要的清潔劑和水、機(jī)器人載體的供電以及安全繩都是通過(guò)一種特制的多合一繩提供。
[0018]本發(fā)明通過(guò)WiFi連接互聯(lián)網(wǎng)，或者直接和用戶的移動(dòng)設(shè)備相連接，能夠使用戶通過(guò)觀察機(jī)器上的攝像頭所傳回的畫(huà)面觀測(cè)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和清潔狀態(tài)，當(dāng)和互聯(lián)網(wǎng)相連接時(shí)，不斷接受用戶傳回的使用數(shù)據(jù)，比如多大的玻璃角度采用多大的真空動(dòng)力吸引，如何運(yùn)動(dòng)是最能減少清潔冗余度的，以提高清潔效率，減少用戶的清潔時(shí)間，每次傳回的數(shù)據(jù)還包括大樓的地理位置，所處的環(huán)境狀況一一工作高度，溫度，風(fēng)力，機(jī)器運(yùn)動(dòng)的線路，所用掉的清潔劑和水。所述的擦窗機(jī)器人用無(wú)線電和電動(dòng)絞盤(pán)相連接，以使得繩子的下落長(zhǎng)度和機(jī)器的下落距離相匹配，從而使得繩子不和玻璃碰撞。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提高了擦窗效率，節(jié)約了清潔時(shí)間，節(jié)省了清潔的人力成本和資金成本，而且本擦窗機(jī)器人的使用范圍廣，適應(yīng)各種情況的玻璃幕墻面。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為機(jī)器人示意圖。
[0021]圖2為模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023]—種吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人，包括中央控制單元、行進(jìn)單元、清潔單元、輔助單元和電源;所述的中央控制單元包括嵌入式系統(tǒng)和液壓控制器，所述的中央控制單元連接通信模塊、存儲(chǔ)模塊、行進(jìn)單元運(yùn)動(dòng)模塊和清潔單元運(yùn)動(dòng)模塊，所述的中央控制單元向行進(jìn)單元、清潔單元和輔助單元發(fā)送控制信號(hào);所述的液壓控制器為行進(jìn)單元和清潔單元提供動(dòng)力;所述的行進(jìn)單元包括機(jī)身載體，在機(jī)身載體上安裝有機(jī)械臂和真空吸盤(pán)，所述的機(jī)械臂通過(guò)真空吸盤(pán)將機(jī)身載體吸附在玻璃表面;所述的清潔單元為對(duì)玻璃噴射清潔劑及水并進(jìn)行清洗擦拭的清洗裝置。
[0024]所述的清洗裝置包括多合一功能繩和清潔臂，所述的多合一功能繩內(nèi)包設(shè)分隔的電線、用于固定在樓層邊的滑輪和清潔管道，外層為高強(qiáng)度的防高溫的安全繩材料制成;所述機(jī)身載體上設(shè)有清潔管道出口和噴射裝置，所述輸水管道向噴射裝置輸送水和清潔劑；所述清潔臂能夠來(lái)回?cái)[動(dòng)，對(duì)機(jī)身載體周?chē)牟ＡП砻孢M(jìn)行擦拭。
[0025]所述的輔助單元包括電動(dòng)絞盤(pán)和水及清潔劑容器，所述的電動(dòng)絞盤(pán)與中央控制單元無(wú)線信號(hào)連接，所述的清潔管道的入口與水或清潔劑的容器相連，所述的多合一功能繩的一端連接電動(dòng)絞盤(pán)，所述的電動(dòng)絞盤(pán)的底座連接有變壓器，將市電轉(zhuǎn)換為機(jī)器需要的直流電;所述電動(dòng)絞盤(pán)信號(hào)連接中央控制單元。
[0026]所述的機(jī)械臂共有三段，機(jī)械臂兩端的關(guān)節(jié)為萬(wàn)向活動(dòng)關(guān)節(jié)，機(jī)械臂中間的兩個(gè)關(guān)節(jié)為單向活動(dòng)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)的活動(dòng)來(lái)自液壓桿的推動(dòng)，所述液壓桿通過(guò)液壓軟管和液壓控制器相連接，液壓控制器控制機(jī)械臂上的液壓桿以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)，所述的液壓控制器安裝在機(jī)身載體的尾部。
[0027]所述的機(jī)械臂與真空吸盤(pán)的連接處設(shè)有抽真空裝置，所述的抽真空裝置對(duì)真空吸盤(pán)與玻璃之間的空氣進(jìn)行抽放。
[0028]所述的機(jī)械臂總共有八條，分別安裝在機(jī)器的四周，外形如同蜘蛛，機(jī)械臂中間的兩個(gè)關(guān)節(jié)可以在零到一百六十度之間轉(zhuǎn)動(dòng);所述的機(jī)身載體上還安裝有攝像頭;所述通信模塊可通過(guò)WiFi連接互聯(lián)網(wǎng)，或者直接和用戶的移動(dòng)設(shè)備相連接，能夠使用戶通過(guò)觀察機(jī)器上的攝像頭所傳回的畫(huà)面觀測(cè)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和清潔狀態(tài)。
[0029]所述的清潔臂為兩個(gè)玻璃面防水雨刮，機(jī)器人可以一邊移動(dòng)機(jī)身載體，一邊對(duì)經(jīng)過(guò)的玻璃上進(jìn)行擦拭;所述清潔臂前端內(nèi)還設(shè)有卡槽，可放入清潔工具。
[0030]所述的中央控制單元還連接感應(yīng)器系統(tǒng)，包括磁力感應(yīng)器、加速度感應(yīng)器、陀螺傳感器、海拔高度傳感器、溫度傳感器、風(fēng)力傳感器和GPS傳感器，所述感應(yīng)器系統(tǒng)用于姿態(tài)的調(diào)整，所述感應(yīng)器系統(tǒng)將信號(hào)發(fā)送至嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)對(duì)行進(jìn)單元、清潔單元和輔助單元發(fā)送信號(hào)。
[0031]所述風(fēng)力傳感器實(shí)測(cè)風(fēng)力，當(dāng)風(fēng)力在所設(shè)定的警戒風(fēng)力之上時(shí)，所述機(jī)械臂均通過(guò)真空吸盤(pán)將機(jī)身載體吸附在玻璃表面，調(diào)整機(jī)械臂關(guān)節(jié)角度，使機(jī)器人以最小風(fēng)阻趴在窗戶上.所述溫度傳感器用于測(cè)量環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)高或者過(guò)低，輔助單元卷起絞盤(pán)，機(jī)器人返回;所述的海拔高度傳感器用于測(cè)量機(jī)器人的高度，當(dāng)工作環(huán)境高于所設(shè)定的高度時(shí)，則機(jī)器人不響應(yīng)工作模式。
[0032]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人，其特征在于:包括中央控制單元、行進(jìn)單元、清潔單元、輔助單元和電源;所述的中央控制單元包括嵌入式系統(tǒng)和液壓控制器，所述的中央控制單元連接通信模塊、存儲(chǔ)模塊、行進(jìn)單元運(yùn)動(dòng)模塊和清潔單元運(yùn)動(dòng)模塊，所述的中央控制單元向行進(jìn)單元、清潔單元和輔助單元發(fā)送控制信號(hào);所述的液壓控制器為行進(jìn)單元和清潔單元提供動(dòng)力;所述的行進(jìn)單元包括機(jī)身載體，在機(jī)身載體上安裝有機(jī)械臂和真空吸盤(pán)，所述的機(jī)械臂通過(guò)真空吸盤(pán)將機(jī)身載體吸附在玻璃表面;所述的清潔單元為對(duì)玻璃噴射清潔劑及水并進(jìn)行清洗擦拭的清洗裝置。2.如權(quán)利要求1所述的吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人，其特征在于:所述的清洗裝置包括多合一功能繩、用于固定在樓層邊的滑輪和清潔臂，所述的多合一功能繩內(nèi)包設(shè)分隔的電線和清潔管道，外層為高強(qiáng)度的防高溫的安全繩材料制成;所述機(jī)身載體上設(shè)有清潔管道出口和噴射裝置，所述輸水管道向噴射裝置輸送水和清潔劑;所述清潔臂能夠來(lái)回?cái)[動(dòng)，對(duì)機(jī)身載體周?chē)牟ＡП砻孢M(jìn)行擦拭。3.如權(quán)利要求2所述的吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人，其特征在于:所述的輔助單元包括電動(dòng)絞盤(pán)和水及清潔劑容器，所述的電動(dòng)絞盤(pán)與中央控制單元無(wú)線信號(hào)連接，所述的清潔管道的入口與水或清潔劑的容器相連，所述的多合一功能繩的一端連接電動(dòng)絞盤(pán)，所述的電動(dòng)絞盤(pán)的底座連接有變壓器，將市電轉(zhuǎn)換為機(jī)器需要的直流電；所述電動(dòng)絞盤(pán)信號(hào)連接中央控制單元。4.如權(quán)利要求2所述的吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人，其特征在于:所述的機(jī)械臂共有三段，機(jī)械臂兩端的關(guān)節(jié)為萬(wàn)向活動(dòng)關(guān)節(jié)，機(jī)械臂中間的兩個(gè)關(guān)節(jié)為單向活動(dòng)關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)的活動(dòng)來(lái)自液壓桿的推動(dòng)，所述液壓桿通過(guò)液壓軟管和液壓控制器相連接，液壓控制器控制機(jī)械臂上的液壓桿以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)，所述的液壓控制器安裝在機(jī)身載體的尾部。5.如權(quán)利要求4所述的吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人，其特征在于:所述的機(jī)械臂與真空吸盤(pán)的連接處設(shè)有抽真空裝置，所述的抽真空裝置對(duì)真空吸盤(pán)與玻璃之間的空氣進(jìn)行抽放。6.如權(quán)利要求4所述的吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人，其特征在于:所述的機(jī)械臂總共有八條，分別安裝在機(jī)器的四周，外形如同蜘蛛，機(jī)械臂中間的兩個(gè)關(guān)節(jié)可以在零到一百六十度之間轉(zhuǎn)動(dòng);所述的機(jī)身載體上還安裝有攝像頭;所述通信模塊可通過(guò)WiFi連接互聯(lián)網(wǎng)，或者直接和用戶的移動(dòng)設(shè)備相連接，能夠使用戶通過(guò)觀察機(jī)器上的攝像頭所傳回的畫(huà)面觀測(cè)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和清潔狀態(tài)。7.如權(quán)利要求2所述的吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人，其特征在于:所述的清潔臂為兩個(gè)玻璃面防水雨刮，機(jī)器人可以一邊移動(dòng)機(jī)身載體，一邊對(duì)經(jīng)過(guò)的玻璃上進(jìn)行擦拭;所述清潔臂前端內(nèi)還設(shè)有卡槽，可放入清潔工具。8.如權(quán)利要求2所述的吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人，其特征在于:所述的中央控制單元還連接感應(yīng)器系統(tǒng)，包括磁力感應(yīng)器、加速度感應(yīng)器、陀螺傳感器、海拔高度傳感器、溫度傳感器、風(fēng)力傳感器和GPS傳感器，所述感應(yīng)器系統(tǒng)用于姿態(tài)的調(diào)整，所述感應(yīng)器系統(tǒng)將信號(hào)發(fā)送至嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)對(duì)行進(jìn)單元、清潔單元和輔助單元發(fā)送信號(hào)。9.如權(quán)利要求8所述的吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人，其特征在于:所述風(fēng)力傳感器實(shí)測(cè)風(fēng)力，當(dāng)風(fēng)力在所設(shè)定的警戒風(fēng)力之上時(shí)，所述機(jī)械臂均通過(guò)真空吸盤(pán)將機(jī)身載體吸附在玻璃表面，調(diào)整機(jī)械臂關(guān)節(jié)角度，使機(jī)器人以最小風(fēng)阻趴在窗戶上。10.如權(quán)利要求8所述的吸盤(pán)式仿生擦窗蜘蛛機(jī)器人，其特征在于:所述溫度傳感器用于測(cè)量環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)高或者過(guò)低，輔助單元卷起絞盤(pán)，機(jī)器人返回；所述的海拔高度傳感器用于測(cè)量機(jī)器人的高度，當(dāng)工作環(huán)境高于所設(shè)定的高度時(shí)，則機(jī)器人不響應(yīng)工作模式。
【文檔編號(hào)】A47L1/02GK105962837SQ201610497993
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】徐晨光
【申請(qǐng)人】南京信息工程大學(xué)