[发明专利]分节反弓爬窗的擦窗机器人及爬窗方法

权利要求书

1.分节反弓爬窗的擦窗机器人，其特征在于，包括2个吸附节、N-2个清扫节、N-1个电动铰链以及驱动/控制它们的节控制器；吸附节和清扫节都是具有特定功能的功能节，电动铰链把功能节互相串联在一起形成类似于节肢动物的分节节体，用于爬窗的吸附节位于两端，用于清洁玻璃的清扫节位于中间，其中第一个吸附节为头节，最后一个吸附节为尾节，头节和尾节的头尾概念是相对的，功能可互换；所有的功能节都有吸附在玻璃上的能力，区别在于强弱；吸附节包括强吸附装置，该装置包括多个吸盘，在节控制器的控制下产生强吸附力，保证仅仅依靠一个吸附节的强吸附力就能使所述机器人能以任意姿态吸附在玻璃上不掉落；清扫节包括弱吸附装置、移动装置和清洁装置，节控制器控制弱吸附装置产生弱吸附力，其吸力虽不足以保证能把整个机器人节体吸附在玻璃上，但足以保证把本清扫节吸附在玻璃上不掉落，节控制器还控制移动装置在玻璃上移动并启动清洁装置对玻璃进行清洁；清洁时，头节和尾节上在节控制器的控制下上翻到与之相连的清扫节的背上不工作，所有清扫节一起协同工作对玻璃进行清洁；爬窗时，头节下翻使其吸附装置的多个吸盘与玻璃表面接触，头节的强吸附装置使头节牢牢地吸附在玻璃上，在其余节的吸附装置被关闭的情况下，节控制器控制诸电动铰链使其余节反弓直到尾节落在窗框另一侧的目标玻璃上吸牢后，头节再除去吸力，仅仅依靠尾节的吸附力，在其余节的吸附装置被关闭的情况下，节控制器继续控制诸电动铰链的转动，使头节最终从原玻璃翻过来落在目标玻璃上；

其中，N大于等于5；

其中，电动铰链为精确转动角度的机电部件，包括齿轮系、电机、角度传感器和驱动器，受节控制器发来的命令控制；

其中，节控制器为分布式或集中式的电子控制/驱动器，控制/驱动所有吸附节、清扫节和诸电动铰链的机械动作，所述机械动作包括铰链转动、吸附、移动、清扫等；当节控制器为分布式时，每个功能单元都有一个，当其中的一个可被配置为总控制器时，承担本功能节的控制/驱动功能的同时还负责控制其余节控制器的工作以及人机交互；当节控制器为集中式时，只有一个节控制器且可位于任意一个功能节上；无论节控制器为哪种类型，都有连接每个功能节的柔性电缆，允许柔性电缆途经铰链；

其中，清扫节为长方体形状，各清扫节的区别仅在于长度可以不同，工作时所有清扫节协同移动能使机器人节体在玻璃上任意移动；吸附节的宽度与清扫节相同，优选为长方体形状。

2.根据权利1要求所述的分节反弓爬窗的擦窗机器人，其特征在于，强吸附装置还包括真空泵，吸附节还包括传感器，传感器碰到窗框时向节控制器发出停止移动信号。

3.根据权利要求1~2任一项所述的分节反弓爬窗的擦窗机器人，其特征在于，所述弱吸附装置包括透气边条、闭气罩、抽气泵/抽气扇。

4.根据权利要求1~3任一项所述的分节反弓爬窗的擦窗机器人，其特征在于，所述移动装置包括橡皮轮、行走驱动器。

5.根据权利要求1~4任一项所述的分节反弓爬窗的擦窗机器人，其特征在于，所述清洁装置包括擦头、擦头驱动器。

6.根据权利要求1~4任一项所述的分节反弓爬窗的擦窗机器人，其特征在于，所述清洁装置由多个模块组成，每个模块包括1个擦头驱动器和4个擦头；4个擦头按正方形排列，对角为一组，共分2组；擦头驱动器包括：电机、两套减速器；电机输出轴同轴双联驱动两套减速齿轮转动；其中，两套减速齿轮的减速比相同，输出旋转方向相反，分别驱动处于所述的两组；减速齿轮的数量为8个。

7.一种爬窗方法，所述方法应用于所述的分节反弓爬窗的擦窗机器人，为吸附节和清扫节串联起来的分节形式的节体，爬窗时各分节节体的机械动作均受所述节控制器的控制，爬窗方法包括以下步骤：

①停止所有清扫节的清洁，下翻头节使其强吸附装置的吸盘落在玻璃上；

②所有清扫节协同转动使得头节和尾节的连线与窗框成直角关系并使节体按头节正对窗框5的方向移动，当头节的传感器检测到与窗框接触时节体停止移动，启动头节的强吸附装置使其多个吸盘产生强吸附力，然后关闭其余节的吸附装置的工作，使得节体仅仅依靠头节产生的强吸附力就能牢牢地吸附在玻璃上；

③节控制器控制诸铰链的工作，使分节节体反弓，尾节最先从空中以背越的姿势跨过窗框，落到窗框另一侧目标窗的玻璃上，启动尾节的强吸附装置使其多个吸盘产生强吸附力，把节体6牢牢地吸附在目标窗的玻璃上，然后关闭头节的强吸附装置的工作；

④节控制器继续控制诸铰链的工作，使包含头节在内的所有未跨越窗框的其余节依次以背越的方式跨越窗框落在目标窗的玻璃上；启动各清扫节的弱吸附装置的工作，然后关闭尾节的强吸附装置的工作，如此节体依靠各清扫节吸附在玻璃上；

⑤把头节和尾节上翻到与之相连的清扫节的背上，各清扫节启动各自内部的移动装置和清洁装置，在目标玻璃上移动并清洁。