擦玻璃裝置製造方法

2023-08-06 03:25:06 2

擦玻璃裝置製造方法
【專利摘要】本發明屬於智慧機器人【技術領域】，具體地說，涉及一種擦玻璃裝置，該裝置包含行走單元、清潔單元、吸附單元、驅動單元和控制單元，行走單元和清潔單元設置在擦玻璃裝置的底部，控制單元與驅動單元連接，所述擦玻璃裝置還包括與控制單元連接的加速度傳感單元，控制單元根據加速度傳感單元發出的加速度信號值，控制驅動單元驅動擦玻璃裝置停止行走或執行轉向動作。本發明擦玻璃裝置在擦拭玻璃過程中能夠及時探測到窗框等障礙物並靈活地躲避，不會出現擦玻璃裝置卡死在玻璃邊框上的現象。
【專利說明】擦玻璃裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於智慧機器人【技術領域】，具體地說，涉及一種擦玻璃裝置。
【背景技術】
[0002]一般現有的擦窗機器人對於有框玻璃邊界的檢測，大多是通過撞板和微動開關來判別，當擦窗機器人未到達玻璃邊緣時，擦窗機器人正常行進:當擦窗機器人到達玻璃邊框時，撞板被推動，同時觸發微動開關，則認為擦窗機器人已到達玻璃邊緣，擦窗機器人後退，以此來控制擦窗機器人的工作範圍。但使用這種方法存在以下缺陷:由於撞板或微動開關容易卡死等原因導致沒有信號或者擦窗機器人接收不到信號，可能會出現擦窗機器人卡死在玻璃邊框上的現象。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題在於針對現有技術的不足，首先提供一種擦玻璃裝置，可以在擦拭玻璃過程中能夠及時探測到窗框等障礙物並靈活地躲避，不會出現擦玻璃裝置卡死在玻璃邊框上的現象。
[0004]本發明的所要解決的技術問題是通過如下技術方案實現的:
[0005]一種擦玻璃裝置包含行走單元、清潔單元、驅動單元和控制單元，行走單元和清潔單元設置在擦玻璃裝置的底部，控制單元與驅動單元連接；所述擦玻璃裝置還包括與控制單元連接的加速度傳感單元，控制單元根據加速度傳感單元發出的加速度信號值，控制驅動單元驅動擦玻璃裝置停止行走或執行轉向動作。
[0006]行走單元可以採用以下兩種選擇:當所述行走單元為履帶或輪子，擦玻璃裝置滾動行進時，所述加速度傳感單元為線加速度傳感器。當所述行走單元為可旋轉設置在擦玻璃裝置底部的吸附轉盤，所述擦玻璃裝置通過交替旋轉所述吸附轉盤扭動行進時，所述加速度傳感單元為角加速度傳感器。
[0007]進一步地，所述的吸附轉盤包含支架和吸盤，所述吸盤為環形的軟膠吸盤，所述支架上設有凹槽，所述軟膠吸盤通過彈性墊圈嵌設在凹槽內定位。
[0008]所述清潔單元固設在支架上，或者所述清潔單元固設在所述吸盤的中空區域內。
[0009]所述吸附轉盤通過連接件連接擦玻璃裝置的機體。
[0010]進一步的，所述連接件為軸承，所述軸承包含內圈和外圈，所述內圈和外圈之間設有滾珠使得內圈可相對於外圈轉動，所述外圈與擦玻璃裝置的機體固定連接，所述內圈與吸附轉盤固定連接。
[0011]所述驅動單元通過傳動機構連接所述吸附轉盤；所述傳動機構為傳動齒輪或同步帶。
[0012]當控制單元判斷所述加速度信號值大於或等於控制單元中內置的閾值，或者加速度信號值超出控制單元中內置的閾值信號範圍時，控制驅動單元驅動擦玻璃裝置停止行走或執行轉向動作。[0013]所述擦玻璃置是分體式的，包括驅動機和隨動機，驅動機包括行走單元、驅動單元、加速度傳感單元和控制單元，驅動機和隨動機分別內置有第一、二磁鐵，使兩者能夠相互吸附在玻璃的內、外兩側，在第一、二磁鐵的吸力作用下，隨動機與驅動機產生隨動。
[0014]行走單元包括位於驅動機的左右兩側履帶和履帶輪，履帶包括多個履帶單元節；或者行走單元也可以只採用輪子。
[0015]所述擦玻璃裝置也可以是單體式的，包括行走單元、驅動單元、傳感單元和控制單元，行走單元可以是包括位於擦玻璃置的左右兩側履帶和履帶輪，履帶包括多個履帶單元節；或者行走單元也可以只採用輪子。
[0016]與現有技術相比，本發明的有益效果在於:
[0017]本發明智能水平高，擦拭玻璃過程中，能夠及時探測到窗框等障礙物並靈活地躲避，而且減少擦玻璃裝置與玻璃窗框的摩擦，不會出現擦玻璃裝置卡死在玻璃邊框上的現象，有利於擦玻璃裝置的行走。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發明擦玻璃裝置扭動前進時未撞上邊框示意圖；
[0019]圖2為本發明擦玻璃裝置扭動前進時撞上邊框示意圖；
[0020]圖3為本發明擦玻璃裝置直線前進時未撞上邊框示意圖；
[0021]圖4為本發明擦玻璃裝置扭動前進時撞上邊框示意圖；
[0022]圖5為本發明擦玻璃裝置控制示意圖；
[0023]圖6為本發明擦玻璃裝置實施例一剖面結構示意圖；
[0024]圖7為本發明擦玻璃裝置實施例一仰視結構示意圖。
[0025]附圖標記:
[0026]1.吸附單元2.行走單元3.清潔單元 4.驅動單元
[0027]5.控制單元6.加速度傳感單元7.擦玻璃裝置8.玻璃邊框
[0028]9.支架 10.吸盤11.真空泵 12.抽氣管
[0029]13傳動齒輪14.凹槽15.彈性墊圈 16.機體
[0030]17.吸附轉盤
【具體實施方式】
[0031]本發明擦玻璃裝置包含行走單元2、清潔單元3、驅動單元4和控制單元5，行走單元2和清潔單元3設置在擦玻璃裝置7的底部，控制單元5與驅動單元4連接。所述擦玻璃裝置7還包括與控制單元5連接的加速度傳感單元6,控制單元5根據加速度傳感單元6發出的加速度信號值，控制驅動單元4驅動擦玻璃裝置7停止行走或執行轉向動作。當需擦豎直玻璃表面時，擦玻璃裝置還包含吸附單元1，擦玻璃裝置的機體通過吸附單元I吸附在玻璃表面。
[0032]擦玻璃裝置7採用加速度傳感單元6檢測玻璃邊框的方法，不會因為沒有撞板信號等因素導致擦玻璃裝置運動不正常，而是直接通過擦玻璃裝置自身的速度變化來檢測邊框，避免出現擦玻璃裝置卡死在玻璃邊框上的現象，有利於擦玻璃裝置工作。
[0033]實施例一[0034]在本實施例中，行走單元2為吸附轉盤17，擦玻璃裝置7通過交替旋轉吸附轉盤實現扭動行進。擦玻璃裝置7包括機體16，機體16上設有控制單元5、驅動單元4和清潔單元3。其中，吸附轉盤通過連接件連接到機體16，該連接件可以是軸承或機體設置的旋轉中心軸，使得吸附轉盤以多種方式可旋轉的設置在機體16的底部。如吸附轉盤可以直接套設在其旋轉中心軸上，該旋轉中心軸固設在機體底部，帶動吸附轉盤相對於機體轉動。吸附轉盤做成「工」字形，套設在旋轉中心軸上，同步帶套設在吸附轉盤的「工」型凹槽中，驅動單元4通過同步帶驅動吸附轉盤旋轉，如吸附轉盤還可以通過軸承連接到機體上。其中，軸承包含內圈和外圈，內圈和外圈之間設有滾珠使得內圈可相對於外圈轉動。外圈與擦玻璃裝置7的機體16固定連接，內圈與吸附轉盤固定連接。
[0035]簡單的吸附轉盤僅具有吸盤10，吸盤10通過其旋轉中心軸連接到機體16，該方案吸盤10的材質要求較高。真空泵11通過抽氣管12與吸盤10相連，當真空泵11開始工作時，真空泵11在吸盤10內產生負壓，吸盤10產生吸力，將擦玻璃裝置7吸附在玻璃上。
[0036]如圖6所示，本實施例中，吸附轉盤17包含支架9和吸盤10，吸盤10通過抽氣管12連接真空泵11。吸盤10為環形的軟膠吸盤，吸盤10設置在支架9的底部。在支架9的底部設有環形的凹槽14，軟膠吸盤通過彈性墊圈15嵌設在凹槽14內定位。吸盤10在工作時產生形變，彈性墊圈15可以吸收形變，使吸盤10更加貼合的吸附在玻璃上。清潔單元3固定在支架9或所述吸盤10的中空區域內，清潔單元3可為清潔抹布或百潔布等。下面詳細描述本發明擦玻璃裝置如何實現扭動行進。
[0037]在擦玻璃裝置的機體16底部兩側A端和A』端設置一對可旋轉吸附轉盤17，每一吸附轉盤17包括支架9和吸盤10，。吸盤10設置在吸附轉盤17的底部，控制單元5通過驅動單元4分別與兩個吸附轉盤17相連，控制單元5分別控制動力在兩個吸附轉盤17上輸出的大小和方向，驅動一對吸附轉盤17以垂直於玻璃表面的豎直軸為中心旋轉或靜止，使兩者交替成為高速端或低速端，形成轉速差，使得擦玻璃裝置7通過交替旋轉A端和A』端的吸附轉盤17，實現擦玻璃裝置7的扭動行走。
[0038]一般來說，驅動單元4為電機，但本發明並不以此為限。電機輸出端與減速機構相連，電機輸出的動力通過減速機構減速後傳遞給支架9。減速機構的末級齒輪驅動傳動齒輪13，傳動齒輪13通過軸承連接在擦玻璃裝置7的機體16內，傳動齒輪13與支架9固定連接。
[0039]具體地說，擦玻璃裝置工作過程如下:
[0040]步驟1:將擦玻璃裝置放置到玻璃表面，按下按鈕啟動，真空泵11開始工作，分別位於A端和A』端吸附轉盤17上的吸盤10同時吸附在玻璃表面上，兩者吸力的大小和吸附的方式始終相同。
[0041]步驟2:控制單元5分別控制動力在A端和A』端的一對吸附轉盤17上輸出的大小和方向，驅動一對吸附轉盤17輪流以垂直於玻璃表面的豎直軸為中心旋轉或靜止，使兩者交替成為高速端或低速端，使兩者之間形成轉速差。
[0042]具體來說，轉速差為控制單元5控制驅動單元分別輸出動力給吸附轉盤17，轉速差為一端的吸附轉盤17相對於玻璃表面轉動，另一端的吸附轉盤17相對於玻璃表面靜止而形成；或者，轉速差為一端的吸附轉盤17相對於玻璃表面高速轉動，另一端的吸附轉盤17相對於玻璃表面低速轉動而形成。[0043]步驟3:控制單元5控制使A端的轉速低於A』端的轉速，機體16在A』端吸附轉盤17的帶動下繞A端向前發生扭轉 ；
[0044]步驟4:機體16繞A端旋轉到一定角度時，比如此角度可為10° -30°之間的任意角度，控制單元5控制A』端的轉速低於A端的轉速,機體16在A端吸附轉盤17的帶動下繞A』端向前發生扭轉；
[0045]步驟5:如步驟3和步驟4所述，A端和A』端的驅動單元4交替進行運轉速差控制，實現擦玻璃裝置在玻璃表面上的行走。綜上所述，如此交替控制A端和A』端的轉速，使兩者交替成為高速端或低速端，形成轉速差，從而使機體16轉速高的一端以轉速低的一端為中心發生扭轉，並實現擦玻璃裝置的行走。
[0046]在本實施例中，加速度傳感單元6為角加速度傳感器，適用於扭動行走的擦玻璃裝置7，扭動行走的擦玻璃裝置7不會直線行走。
[0047]如圖1所示，擦玻璃裝置7運行時，在其每扭動一步期間，若擦玻璃裝置7沒有撞上邊框，理想情況下，擦玻璃裝置勻速轉動，則角加速度傳感器測得加速度值為O。或者擦玻璃裝置正常扭動時，其轉速變化小，角加速度值處於較小的數值範圍。
[0048]如圖2所示，若擦玻璃裝置7在扭動的過程中，擦玻璃裝置撞上邊框，擦玻璃裝置扭動的角速度發生突變，角加速度傳感器發出信號給控制單元5，控制單元5確認擦玻璃裝置7已到達邊框,控制單元5控制驅動單元4驅動行走單元2停止行走或執行轉向動作,如轉動或後退，從而避讓玻璃邊框。
[0049]具體來說，扭動前進的擦玻璃裝置在機體轉動的過程中有一個角速度ω 1，擦玻璃裝置撞上玻璃邊框後，角速度變為《2=0，根據角加速度的公式α=Λ ω/Λ?=(ω2_ω1)/At，其中At為預設值，根據該公式計算出的α取絕對值得到加速度數值。由於撞上邊框瞬間，角加速度數值較大，當大於或等於控制單元中的內置閾值α0時，即a ^ αΟ，則判定撞上了邊框。
[0050]除設置加速度閾值外,也可以設置一個加速度閾值範圍[_α1, α?]。擦玻璃裝置正常扭動行走時，角速度ω I基本保持不變，其角加速度α在數值O附近波動。當撞上邊框或其它障礙物時，角速度很快減小為0，則其角加速度α發生突變。對應地，當α α I時，控制單元則判斷撞上邊框或其它障礙物，控制擦玻璃裝置停止行走或改變行走方向。
[0051]實施例二
[0052]在本實施例中，行走單元2為履帶或輪子，擦玻璃裝置7滾動行進，加速度傳感單元6為線加速度傳感器，適用於直線滾動行走的擦玻璃裝置7，直線行走的擦玻璃裝置7不會扭動行走。
[0053]如圖3所示，當擦玻璃裝置7正常運行時，擦玻璃裝置7的機身速度沒變化或變化很小，線加速度傳感器測得加速度值為O或處於很小的數值範圍；如圖4所示，當擦玻璃裝置7碰上玻璃邊框8時，機身速度發生變化，線加速度傳感器測得加速度信號值並發送給控制單元5，當控制單元5判斷加速度信號值大於或等於控制單元5中內置的閾值時，或者加速度超於閾值信號範圍時，控制單元5確認擦玻璃裝置7已到達邊框，控制單元5控制驅動單元4驅動行走單元2後退或停止行走，從而避免碰撞玻璃邊框。
[0054]在本實施例中，所述擦玻璃置7可以是分體式，包括驅動機和隨動機，驅動機包括行走單元、驅動單元、線速度傳感單元和控制單元，驅動機和隨動機分別內置有第一、二磁鐵，使兩者能夠相互吸附在玻璃的內、外兩側，在第一、二磁鐵的吸力作用下，隨動機與驅動機產生隨動。行走單元包括位於驅動機的左右兩側履帶和履帶輪，履帶包括多個履帶單元節；或者行走單元也可以只採用輪子。
[0055]所述擦玻璃裝置也可以是單體式，包括行走單元、驅動單元、傳感單元和控制單元，行走單元可以是包括位於擦玻璃置的左右兩側履帶和履帶輪，履帶包括多個履帶單元節；或者行走單元也可以只採用輪子。
【權利要求】
1.一種擦玻璃裝置，包含行走單元(2)、清潔單元(3)、驅動單元(4)和控制單元(5)，行走單元(2 )和清潔單元(3 )設置在擦玻璃裝置(7 )的底部，控制單元(5 )與驅動單元(4 )連接，其特徵在於:所述擦玻璃裝置(7)還包括與控制單元(5)連接的加速度傳感單元(6)，控制單元(5 )根據加速度傳感單元(6 )發出的加速度信號值，控制驅動單元(4 )驅動擦玻璃裝置(7)停止行走或執行轉向動作。
2.如權利要求1所述的擦玻璃裝置，其特徵在於:當所述行走單元(2)為履帶或輪子，擦玻璃裝置(7)滾動行進時，所述加速度傳感單元(6)為線加速度傳感器。
3.如權利要求1所述的擦玻璃裝置，其特徵在於:當所述行走單元(2)為可旋轉設置在擦玻璃裝置(7)底部的吸附轉盤，所述擦玻璃裝置(7)通過交替旋轉所述吸附轉盤扭動行進時，所述加速度傳感單元(6)為角加速度傳感器。
4.如權利要求3所述的擦玻璃裝置，其特徵在於:所述的吸附轉盤包含支架和吸盤，所述吸盤為環形的軟膠吸盤，所述支架上設有凹槽，所述軟膠吸盤通過彈性墊圈嵌設在凹槽內定位。
5.如權利要求4所述的擦玻璃裝置，其特徵在於:所述清潔單元(3)固設在支架上，或者所述清潔單元(3)固設在所述吸盤的中空區域內。
6.如權利要求3所述的擦玻璃裝置，其特徵在於:所述吸附轉盤通過連接件連接擦玻璃裝置(7)的機體(16)。
7.如權利要求6所述的擦玻璃裝置，其特徵在於:所述連接件為軸承，所述軸承包含內圈和外圈，所述內圈和外圈之間設有滾珠使得內圈可相對於外圈轉動，所述外圈與擦玻璃裝置的機體固定連接，所述內圈與吸附轉盤固定連接。
8.如權利要求3所述的擦玻璃裝置，其特徵在於:所述驅動單元(4)通過傳動機構連接所述吸附轉盤。
9.如權利要求8所述的擦玻璃裝置，其特徵在於:所述傳動機構為傳動齒輪或同步帶。
10.如權利要求2或3所述的擦玻璃裝置，其特徵在於:當控制單元(5)判斷所述加速度信號值大於或等於控制單元中內置的閾值，或者加速度信號值超出控制單元中內置的閾值信號範圍時，控制驅動單元(4)驅動擦玻璃裝置(7)停止行走或執行轉向動作。
【文檔編號】A47L1/02GK103505140SQ201210216759
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月28日 優先權日:2012年6月28日
【發明者】馮勇兵 申請人:科沃斯機器人科技(蘇州)有限公司