[发明专利]气动玻璃幕墙清洗机器人的智能控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种气动玻璃幕墙清洗机器人的智能控制系统，包括气动玻璃幕墙清洗机器人和控制系统两部分，其特征在于：

所述的气动玻璃幕墙清洗机器人包括四组行走总成（1），四组行走总成（1）通过四组行走气缸（2）首尾连接成闭合结构，且相对的两组行走气缸（2）沿同一方向同步伸缩动作，相邻的两组行走气缸（2）的伸缩方向相互垂直；每组行走总成（1）均包括行走框架（1-1）、伸缩气缸（1-2）、吸盘（1-3）、真空发生气缸（1-4）和抽气气缸（1-5），所述的伸缩气缸（1-2）固定安装于行走框架（1-1）上，且伸缩气缸（1-2）的驱动端与吸盘（1-3）的安装座相连接，用于带动吸盘（1-3）伸缩运动以吸附在幕墙玻璃上；所述的真空发生气缸（1-4）和抽气气缸（1-5）安装于行走框架（1-1）上，所述的真空发生气缸（1-4）的驱动端与抽气气缸（1-5）的驱动端相连接，用于带动抽气气缸（1-5）的驱动端同步伸缩运动，所述的抽气气缸（1-5）的一根管路接口与吸盘（1-3）的吸气口相连接，用于使吸盘（1-3）产生真空负压；所述的行走总成（1）上还架设有清洗机构（3）；在气动玻璃幕墙清洗机器人中，四组行走总成（1）的结构相同，且每组行走总成（1）的行走框架（1-1）均为“L”形，四组行走总成（1）首尾连接成矩形结构；所述的行走框架（1-1）由两个垂直设置的小框架连接而成，且在两个小框架上各设有一组伸缩气缸（1-2），每组伸缩气缸（1-2）的驱动端均安装两个吸盘（1-3），所述的吸盘（1-3）与抽气气缸（1-5）一对一连接；在气动玻璃幕墙清洗机器人中，一组真空发生气缸（1-4）和两组抽气气缸（1-5）并排连接成一个气缸组，所述的真空发生气缸（1-4）位于两组抽气气缸（1-5）之间，且真空发生气缸（1-4）和抽气气缸（1-5）的驱动端通过连接板相连接；所述的清洗机构（3）包括无杆气缸（3-1）、清洗框架（3-3）、刮板气缸（3-4）和橡胶刮板（3-6），所述的无杆气缸（3-1）横跨安装在行走总成（1）的行走框架（1-1）上，且无杆气缸（3-1）的滑块与清洗框架（3-3）相连接，用于带动清洗框架（3-3）往复运动；所述的刮板气缸（3-4）固定于清洗框架（3-3）上，且刮板气缸（3-4）的驱动端与橡胶刮板（3-6）相连接，用于带动橡胶刮板（3-6）伸缩以与幕墙玻璃接触或分离；

所述的控制系统包括人机交互系统和下位机控制系统，所述的人机交互系统包括PC控制系统、操作外设、通信模块一和图像显示模块，所述的操作外设与PC控制系统连接，用于向PC控制系统输入操作指令，所述的通信模块一与PC控制系统双向连接，用于与下位机控制系统通信；所述的下位机控制系统设于气动玻璃幕墙清洗机器人上，包括单片机控制系统、通信模块二、驱动电路模块、图像采集模块和图像传输模块，所述的通信模块二与单片机控制系统双向连接，用于与通信模块一进行通信，所述的单片机控制系统与驱动电路模块相连接，用于根据人机交互系统发出的指令控制气动玻璃幕墙清洗机器人中的行走气缸（2）、伸缩气缸（1-2）和真空发生气缸（1-4）的换向阀以及清洗机构（3）执行相应的动作，所述的图像采集模块与图像传输模块相连接，用于将气动玻璃幕墙清洗机器人的作业区图像通过图像传输模块实时传输给图像显示模块；

具体控制方法包含以下步骤：

S1、幕墙吸附：通过人机交互系统向下位机控制系统输入吸附指令，单片机控制系统通过驱动电路模块控制四组行走总成（1）上的伸缩气缸（1-2）带动吸盘（1-3）向外伸出，使吸盘（1-3）贴紧在幕墙玻璃表面上；同时，单片机控制系统控制高压气泵启动，通过真空发生气缸（1-4）带动抽气气缸（1-5）伸缩运动，将与抽气气缸（1-5）连接的吸盘（1-3）抽真空，使整个爬壁机构通过吸盘（1-3）吸附在幕墙玻璃上；

S2、纵向爬壁：通过人机交互系统向下位机控制系统输入纵向爬壁指令，单片机控制系统通过驱动电路模块控制对应的真空发生气缸（1-4）和伸缩气缸（1-2）动作，使气动玻璃幕墙清洗机器人上下两侧的两组行走总成（1）上的吸盘（1-3）分别与幕墙玻璃交替吸附和脱离；同时，单片机控制系统控制纵向设置的两组行走气缸（2）同步伸出和缩回，使气动玻璃幕墙清洗机器人在纵向上下爬壁移动；

S3、横向爬壁：通过人机交互系统向下位机控制系统输入横向爬壁指令，单片机控制系统通过驱动电路模块控制对应的真空发生气缸（1-4）和伸缩气缸（1-2）动作，使气动玻璃幕墙清洗机器人左右两侧的两组行走总成（1）上的吸盘（1-3）分别与幕墙玻璃交替吸附和脱离；同时，单片机控制系统控制横向设置的两组行走气缸（2）同步伸出和缩回，使气动玻璃幕墙清洗机器人在横向左右爬壁移动；

S4、幕墙清洗：在纵向爬壁和横向爬壁过程中，人机交互系统向下位机控制系统输入清洗指令，单片机控制系统通过驱动电路模块控制清洗机构（3）对幕墙进行清洗作业；同时，图像采集模块将气动玻璃幕墙清洗机器人作业区的清洗画面通过图像传输模块传输给人机交互系统的图像显示模块，根据作业区的实时画面对气动玻璃幕墙清洗机器人进行操作。