一種吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人，包括中央控制單元、行進單元、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、存儲模塊、行進單元運動模塊和清潔單元運動模塊，中央控制單元向行進單元、清潔單元和輔助單元發(fā)送控制信號；液壓控制器為行進單元和清潔單元提供動力；行進單元包括機身載體，在機身載體上安裝有機械臂和真空吸盤，機械臂通過真空吸盤將機身載體吸附在玻璃表面；清潔單元為對玻璃噴射清潔劑及水并進行清洗擦拭的清洗裝置。本發(fā)明提高了擦窗效率，節(jié)約了清潔時間，節(jié)省了清潔的人力成本和資金成本，而且本擦窗機器人的使用范圍廣，適應(yīng)各種情況的玻璃幕墻面。
【專利說明】
一種吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及商用機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種擦窗機器人，也即屬于仿生機器人領(lǐng)域;特別是涉及一種吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人。
【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?，F(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。所以急需一種機械化，智能化程度高的機器人來代替人工擦窗。
[0003]家庭用擦窗機器人已經(jīng)存在，然而它的工作效率低，自動化程度低，無法在窗戶之間轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)在的擦窗機器人只依靠真空吸力，缺乏外部保護，在電力耗盡的情況下有下落的風(fēng)險。
【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)明提供了一種吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人。
[0005]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
[0006]—種吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人，包括中央控制單元、行進單元、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、存儲模塊、行進單元運動模塊和清潔單元運動模塊，所述的中央控制單元向行進單元、清潔單元和輔助單元發(fā)送控制信號;所述的液壓控制器為行進單元和清潔單元提供動力;所述的行進單元包括機身載體，在機身載體上安裝有機械臂和真空吸盤，所述的機械臂通過真空吸盤將機身載體吸附在玻璃表面;所述的清潔單元為對玻璃噴射清潔劑及水并進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，外層為高強度的防高溫的安全繩材料制成;所述機身載體上設(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；所述清潔臂能夠來回擺動，對機身載體周圍的玻璃表面進行擦拭。
[0008]所述的輔助單元包括電動絞盤和水及清潔劑容器，所述的電動絞盤與中央控制單元無線信號連接，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絞盤，所述的電動絞盤的底座連接有變壓器，將市電轉(zhuǎn)換為機器需要的直流電;所述電動絞盤信號連接中央控制單元。
[0009]所述的機械臂共有三段，機械臂兩端的關(guān)節(jié)為萬向活動關(guān)節(jié)，機械臂中間的兩個關(guān)節(jié)為單向活動關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)的活動來自液壓桿的推動，所述液壓桿通過液壓軟管和液壓控制器相連接，液壓控制器控制機械臂上的液壓桿以實現(xiàn)機械臂的運動，所述的液壓控制器安裝在機身載體的尾部。
[0010]所述的機械臂與真空吸盤的連接處設(shè)有抽真空裝置，所述的抽真空裝置對真空吸盤與玻璃之間的空氣進行抽放。
[0011]所述的機械臂總共有八條，分別安裝在機器的四周，外形如同蜘蛛，機械臂中間的兩個關(guān)節(jié)可以在零到一百六十度之間轉(zhuǎn)動;所述的機身載體上還安裝有攝像頭;所述通信模塊可通過WiFi連接互聯(lián)網(wǎng)，或者直接和用戶的移動設(shè)備相連接，能夠使用戶通過觀察機器上的攝像頭所傳回的畫面觀測機器的運動狀態(tài)和清潔狀態(tài)。
[0012]所述的清潔臂為兩個玻璃面防水雨刮，機器人可以一邊移動機身載體，一邊對經(jīng)過的玻璃上進行擦拭;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)對行進單元、清潔單元和輔助單元發(fā)送信號。
[00M]所述風(fēng)力傳感器實測風(fēng)力，當(dāng)風(fēng)力在所設(shè)定的警戒風(fēng)力之上時，所述機械臂均通過真空吸盤將機身載體吸附在玻璃表面，調(diào)整機械臂關(guān)節(jié)角度，使機器人以最小風(fēng)阻趴在窗戶上.所述溫度傳感器用于測量環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度過高或者過低，輔助單元卷起絞盤，機器人返回;所述的海拔高度傳感器用于測量機器人的高度，當(dāng)工作環(huán)境高于所設(shè)定的高度時，則機器人不響應(yīng)工作模式。
[0015]本發(fā)明的吸盤式仿生擦窗機器人在使用時第一步將電動絞盤固定，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滑輪后垂下，將機器人的一條機械臂的真空吸盤按在玻璃上，或者這一步開啟全吸模式，不用手動按在玻璃上，只要有一個真空吸盤吸住，其他機械臂將自動匹配方位來吸引。使用者可通過移動設(shè)備構(gòu)建通信連接，觀看攝像頭，視察是否有故障，沒有故障按開始命令，機器人自動開開始工作，也可以由使用者實時控制。
[0016]工作完成后，如果機器人離地面很近，工作人員將多合一功能繩從機器人身上取下后便可以回收機器人了；如若機器人不便從下方回收，通過多合一功能繩由電動絞盤自動回收，絞盤自動將機器人上拉回。
[0017]本發(fā)明仿照蜘蛛的多觸角運動，采用仿生學(xué)原理，模擬壁虎的壁上運動制作機器人載體，再引申出兩條可換工具以適應(yīng)不同幕墻情況的機械清潔臂。清洗所需要的清潔劑和水、機器人載體的供電以及安全繩都是通過一種特制的多合一繩提供。
[0018]本發(fā)明通過WiFi連接互聯(lián)網(wǎng)，或者直接和用戶的移動設(shè)備相連接，能夠使用戶通過觀察機器上的攝像頭所傳回的畫面觀測機器的運動狀態(tài)和清潔狀態(tài)，當(dāng)和互聯(lián)網(wǎng)相連接時，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力吸引，如何運動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，機器運動的線路，所用掉的清潔劑和水。所述的擦窗機器人用無線電和電動絞盤相連接，以使得繩子的下落長度和機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)約了清潔時間，節(jié)省了清潔的人力成本和資金成本，而且本擦窗機器人的使用范圍廣，適應(yīng)各種情況的玻璃幕墻面。
【附圖說明】
[0020]圖1為機器人示意圖。
[0021]圖2為模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0023]—種吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人，包括中央控制單元、行進單元、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、存儲模塊、行進單元運動模塊和清潔單元運動模塊，所述的中央控制單元向行進單元、清潔單元和輔助單元發(fā)送控制信號;所述的液壓控制器為行進單元和清潔單元提供動力;所述的行進單元包括機身載體，在機身載體上安裝有機械臂和真空吸盤，所述的機械臂通過真空吸盤將機身載體吸附在玻璃表面;所述的清潔單元為對玻璃噴射清潔劑及水并進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，外層為高強度的防高溫的安全繩材料制成;所述機身載體上設(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；所述清潔臂能夠來回擺動，對機身載體周圍的玻璃表面進行擦拭。
[0025]所述的輔助單元包括電動絞盤和水及清潔劑容器，所述的電動絞盤與中央控制單元無線信號連接，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絞盤，所述的電動絞盤的底座連接有變壓器，將市電轉(zhuǎn)換為機器需要的直流電;所述電動絞盤信號連接中央控制單元。
[0026]所述的機械臂共有三段，機械臂兩端的關(guān)節(jié)為萬向活動關(guān)節(jié)，機械臂中間的兩個關(guān)節(jié)為單向活動關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)的活動來自液壓桿的推動，所述液壓桿通過液壓軟管和液壓控制器相連接，液壓控制器控制機械臂上的液壓桿以實現(xiàn)機械臂的運動，所述的液壓控制器安裝在機身載體的尾部。
[0027]所述的機械臂與真空吸盤的連接處設(shè)有抽真空裝置，所述的抽真空裝置對真空吸盤與玻璃之間的空氣進行抽放。
[0028]所述的機械臂總共有八條，分別安裝在機器的四周，外形如同蜘蛛，機械臂中間的兩個關(guān)節(jié)可以在零到一百六十度之間轉(zhuǎn)動;所述的機身載體上還安裝有攝像頭;所述通信模塊可通過WiFi連接互聯(lián)網(wǎng)，或者直接和用戶的移動設(shè)備相連接，能夠使用戶通過觀察機器上的攝像頭所傳回的畫面觀測機器的運動狀態(tài)和清潔狀態(tài)。
[0029]所述的清潔臂為兩個玻璃面防水雨刮，機器人可以一邊移動機身載體，一邊對經(jīng)過的玻璃上進行擦拭;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)對行進單元、清潔單元和輔助單元發(fā)送信號。
[0031]所述風(fēng)力傳感器實測風(fēng)力，當(dāng)風(fēng)力在所設(shè)定的警戒風(fēng)力之上時，所述機械臂均通過真空吸盤將機身載體吸附在玻璃表面，調(diào)整機械臂關(guān)節(jié)角度，使機器人以最小風(fēng)阻趴在窗戶上.所述溫度傳感器用于測量環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度過高或者過低，輔助單元卷起絞盤，機器人返回;所述的海拔高度傳感器用于測量機器人的高度，當(dāng)工作環(huán)境高于所設(shè)定的高度時，則機器人不響應(yīng)工作模式。
[0032]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(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)實質(zhì)，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人，其特征在于:包括中央控制單元、行進單元、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、存儲模塊、行進單元運動模塊和清潔單元運動模塊，所述的中央控制單元向行進單元、清潔單元和輔助單元發(fā)送控制信號;所述的液壓控制器為行進單元和清潔單元提供動力;所述的行進單元包括機身載體，在機身載體上安裝有機械臂和真空吸盤，所述的機械臂通過真空吸盤將機身載體吸附在玻璃表面;所述的清潔單元為對玻璃噴射清潔劑及水并進行清洗擦拭的清洗裝置。2.如權(quán)利要求1所述的吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人，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，外層為高強度的防高溫的安全繩材料制成;所述機身載體上設(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;所述清潔臂能夠來回擺動，對機身載體周圍的玻璃表面進行擦拭。3.如權(quán)利要求2所述的吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人，其特征在于:所述的輔助單元包括電動絞盤和水及清潔劑容器，所述的電動絞盤與中央控制單元無線信號連接，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絞盤，所述的電動絞盤的底座連接有變壓器，將市電轉(zhuǎn)換為機器需要的直流電；所述電動絞盤信號連接中央控制單元。4.如權(quán)利要求2所述的吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人，其特征在于:所述的機械臂共有三段，機械臂兩端的關(guān)節(jié)為萬向活動關(guān)節(jié)，機械臂中間的兩個關(guān)節(jié)為單向活動關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)的活動來自液壓桿的推動，所述液壓桿通過液壓軟管和液壓控制器相連接，液壓控制器控制機械臂上的液壓桿以實現(xiàn)機械臂的運動，所述的液壓控制器安裝在機身載體的尾部。5.如權(quán)利要求4所述的吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人，其特征在于:所述的機械臂與真空吸盤的連接處設(shè)有抽真空裝置，所述的抽真空裝置對真空吸盤與玻璃之間的空氣進行抽放。6.如權(quán)利要求4所述的吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人，其特征在于:所述的機械臂總共有八條，分別安裝在機器的四周，外形如同蜘蛛，機械臂中間的兩個關(guān)節(jié)可以在零到一百六十度之間轉(zhuǎn)動;所述的機身載體上還安裝有攝像頭;所述通信模塊可通過WiFi連接互聯(lián)網(wǎng)，或者直接和用戶的移動設(shè)備相連接，能夠使用戶通過觀察機器上的攝像頭所傳回的畫面觀測機器的運動狀態(tài)和清潔狀態(tài)。7.如權(quán)利要求2所述的吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人，其特征在于:所述的清潔臂為兩個玻璃面防水雨刮，機器人可以一邊移動機身載體，一邊對經(jīng)過的玻璃上進行擦拭;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所述的吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人，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)對行進單元、清潔單元和輔助單元發(fā)送信號。9.如權(quán)利要求8所述的吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人，其特征在于:所述風(fēng)力傳感器實測風(fēng)力，當(dāng)風(fēng)力在所設(shè)定的警戒風(fēng)力之上時，所述機械臂均通過真空吸盤將機身載體吸附在玻璃表面，調(diào)整機械臂關(guān)節(jié)角度，使機器人以最小風(fēng)阻趴在窗戶上。10.如權(quán)利要求8所述的吸盤式仿生擦窗蜘蛛機器人，其特征在于:所述溫度傳感器用于測量環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度過高或者過低，輔助單元卷起絞盤，機器人返回；所述的海拔高度傳感器用于測量機器人的高度，當(dāng)工作環(huán)境高于所設(shè)定的高度時，則機器人不響應(yīng)工作模式。
【文檔編號】A47L1/02GK105962837SQ201610497993
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】徐晨光
【申請人】南京信息工程大學(xué)