[发明专利]分节反弓爬窗的擦窗机器人及爬窗方法

说明书

本发明公开了一种分节反弓爬窗的擦窗机器人及爬窗方法，擦窗机器人包括2个吸附节1、N‑2个清扫节2、N‑1个电动铰链以及驱动/控制它们的节控制器，其中，N大于等于5；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；吸附节包括强吸附装置；清扫节包括弱吸附装置、移动装置和清洁装置，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；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，节控制器控制诸电动铰链使其他节反弓直到尾节落在窗框另一侧的目标玻璃上。本发明具有算法实现难度低、制造成本低等优点，最大优点是能爬拐角窗。

技术领域

本发明属于机器人领域，特别地，设计一种分节反弓爬窗的擦窗机器人。

背景技术

目前，擦窗机器人比较成熟，但是爬窗擦窗机器人还很不成熟，这里所谓爬窗就是跨越窗框。现有的典型方式通常机器人是有多个能升降的足或者模块，通过主机爬行结合分步骤的升降把机器人移到窗框的另一边去，典型技术特征是：（1）每个足或模块过窗框都有一个升降的动作；（2）在跨越窗框时整个机器人身体要在玻璃上多次转动或者进动。

这些爬窗方案不同程度地存在缺陷，原因是：（1）不能过拐角窗，所谓拐角窗就是两扇窗成90°而不是在一个平面上；（2）每个足或模块都要通过升降的方式过窗，依赖传感器多，机器人的跨越窗框的算法过于复杂；（3）爬窗过程需要不停地移动或旋转位置，机器人在玻璃上的姿态不太稳定。

发明内容

本发明旨在提供一种擦窗机器人跨越窗框的解决方案，目的是解决现有市场上擦窗机器人爬窗缺陷以及不能爬拐角窗的问题，具有能爬拐角窗，算法实现难度低、防跌落性能好、制造成本低等优点。

本发明的发明人认为，应该采用定点过窗技术，机器人依靠其中一个支点吸附在窗上，取消在爬窗过程中的在玻璃上的运动，在实现爬拐角窗的前提下尽可能简化爬窗算法。

本发明采用以下技术方案：

分节反弓爬窗的擦窗机器人，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；吸附节和清扫节都称为功能节，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。