本發(fā)明屬于機(jī)器人的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高空外墻清洗機(jī)器人。

背景技術(shù)：

目前，城市中高樓林立，高空玻璃的擦洗成為一大難題，現(xiàn)在主要采用的清洗方式為人工吊籃清洗或者升降臺(tái)清洗，這兩種方式勞動(dòng)力大，危險(xiǎn)系數(shù)高。

專利號(hào)為：201410013150.6的發(fā)明專利公開(kāi)了一種“一種氣動(dòng)高空擦玻璃機(jī)器人”，該機(jī)器人以四桿結(jié)構(gòu)作為行走部件、以壓縮空氣作為驅(qū)動(dòng)能源，應(yīng)用PLC或單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)在高空建筑物的玻璃外墻進(jìn)行攀爬，同時(shí)對(duì)墻體進(jìn)行徹底擦洗。但是，該機(jī)器人不能跨越障礙物（比如跨越墻壁），只能實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙物環(huán)境下玻璃的清洗；采用傳統(tǒng)的四桿結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)不靈活；清洗模塊簡(jiǎn)單，不能實(shí)現(xiàn)360度全方位清洗功能，并且清洗效果不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問(wèn)題為：提供一種能夠在高空外墻上進(jìn)行清洗工作、并可跨越障礙物的機(jī)器人。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：高空外墻清洗機(jī)器人，包括爬行裝置和清潔裝置，所述清潔裝置位于爬行裝置的一側(cè)；

所述爬行裝置包括機(jī)器人機(jī)身，所述機(jī)器人機(jī)身上設(shè)有四個(gè)髖關(guān)節(jié)，每個(gè)所述髖關(guān)節(jié)連接有機(jī)械腿，每個(gè)所述機(jī)械腿底部連接有用于吸附外墻的真空吸盤(pán)；所述清潔裝置包括清潔臂、清潔基座、第一旋轉(zhuǎn)座和第二旋轉(zhuǎn)座，所述清潔臂的一端通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)座與清潔基座活動(dòng)連接，所述清潔臂的另一端通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)座活動(dòng)設(shè)置在機(jī)器人機(jī)身上。

還包括控制裝置，所述控制裝置設(shè)置在機(jī)器人機(jī)身內(nèi)，所述控制裝置采用單片機(jī)、FPGA或DSP芯片對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制。

還包括視覺(jué)識(shí)別裝置，所述視覺(jué)識(shí)別裝置設(shè)置在機(jī)器人機(jī)身上，所述視覺(jué)識(shí)別裝置的輸出端與控制裝置的輸入端相連；所述視覺(jué)識(shí)別裝置包括圖像采集模塊和圖像處理模塊，所述圖像采集模塊與圖像處理模塊電連接。

還包括氣動(dòng)真空模塊，所述氣動(dòng)真空模塊包括空氣壓縮機(jī)和真空發(fā)生器，所述空氣壓縮機(jī)放置在地面，所述真空發(fā)生器設(shè)置在機(jī)器人機(jī)身內(nèi)，所述空氣壓縮機(jī)的輸出端與真空發(fā)生器的輸入端相連，所述真空發(fā)生器的輸出端與真空吸盤(pán)相連。

每個(gè)所述機(jī)械腿包括用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿中大腿運(yùn)動(dòng)的大腿驅(qū)動(dòng)裝置、用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿中小腿運(yùn)動(dòng)的小腿驅(qū)動(dòng)裝置和用于控制機(jī)器人機(jī)身與玻璃面距離的距離控制裝置，所述大腿通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)軸與所述小腿連接。

所述清潔臂包括用于驅(qū)動(dòng)清潔臂中大臂運(yùn)動(dòng)的大臂驅(qū)動(dòng)裝置、用于驅(qū)動(dòng)清潔臂中小臂運(yùn)動(dòng)的小臂驅(qū)動(dòng)裝置和用于控制清潔基座與玻璃面保持水平的平衡控制裝置，所述大臂通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)軸與所述小臂連接。

所述大腿驅(qū)動(dòng)裝置、小腿驅(qū)動(dòng)裝置、距離控制裝置、大臂驅(qū)動(dòng)裝置、小臂驅(qū)動(dòng)裝置和平衡控制裝置均包括電缸。

所述真空吸盤(pán)可吸附于玻璃，或吸附于瓷磚、石材等高空外墻。

所述清潔基座包括霧化噴嘴、一個(gè)清潔毛刷輥和兩個(gè)清潔棉刷輥。

所述機(jī)器人的爬行方式為四足靜步態(tài)爬行或動(dòng)步態(tài)爬行。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

1、本發(fā)明高空外墻清洗機(jī)器人，包括爬行裝置和清潔裝置，所述清潔裝置位于爬行裝置的一側(cè)，本發(fā)明中的機(jī)械腿包括大腿驅(qū)動(dòng)裝置、小腿驅(qū)動(dòng)裝置和距離控制裝置，與傳統(tǒng)四桿結(jié)構(gòu)相比，運(yùn)動(dòng)靈活、可跨越障礙物，可以有效提高機(jī)器人的清潔效率。

2、本發(fā)明中清潔臂包括大臂驅(qū)動(dòng)裝置、小臂驅(qū)動(dòng)裝置和平衡控制裝置，共同實(shí)現(xiàn)機(jī)器人清潔臂方向的控制，清潔基座包括霧化噴嘴、一個(gè)清潔毛刷輥和兩個(gè)清潔棉刷輥，機(jī)器人行走時(shí)，通過(guò)清潔基座和玻璃間的相對(duì)移動(dòng)進(jìn)行擦拭，使動(dòng)作和清潔一體化，方便快捷。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明；

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明清潔臂的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明機(jī)械腿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1為爬行裝置，11為機(jī)器人機(jī)身，111為控制裝置，112為視覺(jué)識(shí)別裝置，1121為圖像采集模塊，1122為圖像處理模塊，113為氣動(dòng)真空模塊，1131為空氣壓縮機(jī)，1132為真空發(fā)生器，12為髖關(guān)節(jié)，13為機(jī)械腿，131為大腿驅(qū)動(dòng)裝置，132為小腿驅(qū)動(dòng)裝置，133為距離控制裝置，134為第一旋轉(zhuǎn)軸，14為真空吸盤(pán)，2為清潔裝置，21為清潔臂，211為大臂驅(qū)動(dòng)裝置，212為小臂驅(qū)動(dòng)裝置，213為平衡控制裝置，214為第二旋轉(zhuǎn)軸，22為清潔基座，23為第一旋轉(zhuǎn)座，24為第二旋轉(zhuǎn)座。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例；基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1至圖3為本發(fā)明高空外墻清洗機(jī)器人提供的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1至圖3所示，高空外墻清洗機(jī)器人，包括爬行裝置1和清潔裝置2，所述清潔裝置2位于爬行裝置1的一側(cè)；

所述爬行裝置1包括機(jī)器人機(jī)身11，所述機(jī)器人機(jī)身11上設(shè)有四個(gè)髖關(guān)節(jié)12，每個(gè)所述髖關(guān)節(jié)12連接有機(jī)械腿13，所述機(jī)械腿13可繞髖關(guān)節(jié)12進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的上下行走；每個(gè)所述機(jī)械腿13底部連接有用于吸附玻璃、瓷磚等物體的真空吸盤(pán)14；所述清潔裝置2包括清潔臂21、清潔基座22、第一旋轉(zhuǎn)座23和第二旋轉(zhuǎn)座24，所述清潔臂21的一端通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)座23與清潔基座22活動(dòng)連接，所述第一旋轉(zhuǎn)座23內(nèi)設(shè)置有可調(diào)速電機(jī)，可驅(qū)動(dòng)清潔基座22繞第一旋轉(zhuǎn)座23進(jìn)行360度旋轉(zhuǎn)，所述清潔臂21的另一端通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)座24活動(dòng)設(shè)置在機(jī)器人機(jī)身11上，所述第二旋轉(zhuǎn)座24內(nèi)設(shè)置有可調(diào)速電機(jī)，可清潔臂21繞第二旋轉(zhuǎn)座24進(jìn)行靈活旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)玻璃的全方位清洗，所述清潔基座22包括霧化噴嘴、一個(gè)清潔毛刷輥和兩個(gè)清潔棉刷輥。

每個(gè)所述機(jī)械腿13包括用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿13中大腿運(yùn)動(dòng)的大腿驅(qū)動(dòng)裝置131、用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械腿13中小腿運(yùn)動(dòng)的小腿驅(qū)動(dòng)裝置132和用于控制機(jī)器人機(jī)身11與玻璃面距離的距離控制裝置133，通過(guò)距離控制裝置133可以靈活控制機(jī)器人機(jī)身與玻璃面之間的距離，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的障礙物跨越功能，所述大腿通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)軸134與所述小腿連接。

所述清潔臂21包括用于驅(qū)動(dòng)清潔臂21中大臂運(yùn)動(dòng)的大臂驅(qū)動(dòng)裝置211、用于驅(qū)動(dòng)清潔臂21中小臂運(yùn)動(dòng)的小臂驅(qū)動(dòng)裝置212和用于控制清潔基座22與玻璃面保持水平的平衡控制裝置213，通過(guò)平衡控制裝置213可以使清潔基座22始終和玻璃保持平行，以保持最佳清洗狀態(tài)；所述大臂通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)軸214與所述小臂連接。

所述大腿驅(qū)動(dòng)裝置131、小腿驅(qū)動(dòng)裝置132、距離控制裝置133、大臂驅(qū)動(dòng)裝置211、小臂驅(qū)動(dòng)裝置212和平衡控制裝置213均包括電缸。

所述真空吸盤(pán)14不僅可以吸附于玻璃上，還可以吸附于瓷磚、石材等表面粗糙的高空外墻上，有助于機(jī)器人跨越障礙物實(shí)現(xiàn)高空玻璃、瓷磚等高空外墻的連續(xù)清洗。

所述高空擦玻璃機(jī)器人的爬行方式為四足靜步態(tài)爬行或動(dòng)步態(tài)爬行，具體地，靜步態(tài)爬行過(guò)程中，機(jī)器人四條機(jī)械腿13中始終有三條機(jī)械腿13處于支撐狀態(tài)(如吸附在玻璃上)，只有一條腿處于“抬起—落下”狀態(tài)，假設(shè)機(jī)器人右前腿、右后腿、左后腿、左前腿按照順時(shí)針?lè)较蛞来尉幪?hào)為1、2、3、4，機(jī)器人按照1-3-2-4的方式進(jìn)行靜步態(tài)爬行：左前腿1先抬起，其他腿2、3、4支撐，緊接著左前腿1落下后，右后腿3抬起，其他腿1、2、4支撐，依次類推，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行走和跨越功能。動(dòng)步態(tài)爬行過(guò)程中，機(jī)器人四條機(jī)械腿13中始終有兩條機(jī)械腿13處于支撐狀態(tài)（吸附于玻璃上），另外兩條機(jī)械腿13處于“抬起—落下”狀態(tài)，同樣假設(shè)機(jī)器人右前腿、右后腿、左后腿、左前腿按照順時(shí)針?lè)较蛞来尉幪?hào)為1、2、3、4，其中1、3和2、4各為一對(duì)腿，機(jī)器人按照對(duì)角小跑步態(tài)爬行，1、3腿抬起時(shí)，2、4腿支撐，緊接著1、3腿落下成為支撐腿，2、4腿抬起，依次類推，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行走和跨越功能。

圖4為本發(fā)明高空外墻清洗機(jī)器人提供的實(shí)施例二的電路結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，高空擦玻璃機(jī)器人還包括控制裝置111，所述控制裝置111設(shè)置在機(jī)器人機(jī)身11內(nèi)，所述控制裝置111通過(guò)對(duì)單片機(jī)、FPGA或DSP等芯片進(jìn)行程序編制，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人爬行裝置和清潔裝置的控制。

還包括視覺(jué)識(shí)別裝置112，所述視覺(jué)識(shí)別裝置112設(shè)置在機(jī)器人機(jī)身11上，所述視覺(jué)識(shí)別裝置112的輸出端與控制裝置111的輸入端相連；所述視覺(jué)識(shí)別裝置112包括圖像采集模塊1121和圖像處理模塊1122，所述圖像采集模塊1121與圖像處理模塊1122電連接，所述圖像采集模塊1121采用高清攝像頭實(shí)現(xiàn)待清洗表面及周?chē)h(huán)境的圖像采集；所述圖像處理模塊1122對(duì)采集到的圖像進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)高空外墻表面臟物識(shí)別、障礙物識(shí)別和路徑識(shí)別等視覺(jué)識(shí)別功能。

還包括氣動(dòng)真空模塊113，所述氣動(dòng)真空模塊113包括空氣壓縮機(jī)1131和真空發(fā)生器1132，所述空氣壓縮機(jī)1131放置在地面，所述真空發(fā)生器1132設(shè)置在機(jī)器人機(jī)身內(nèi)，所述空氣壓縮機(jī)1131的輸出端與真空發(fā)生器1132的輸入端相連，所述真空發(fā)生器1132的輸出端與真空吸盤(pán)14相連。

具體地，通過(guò)圖像采集模塊1121中的高清攝像頭對(duì)玻璃表面及周?chē)h(huán)境進(jìn)行圖像信息采集，并將采集到的圖像信息發(fā)送給圖像處理模塊1122；隨后，圖像處理模塊1122對(duì)采集到的圖像信息進(jìn)行分析處理，得到玻璃表面清潔度信息、障礙物信息和路徑信息，并將上述信息發(fā)送給控制裝置111，控制裝置111根據(jù)視覺(jué)識(shí)別裝置112提供的信息進(jìn)行路徑規(guī)劃，控制爬行裝置1和清潔裝置2的工作方式，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的高空外墻清洗功能。

本發(fā)明高空外墻清洗機(jī)器人，模仿動(dòng)物的肢體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)四桿結(jié)構(gòu)相比，運(yùn)動(dòng)靈活、可跨越障礙物；清潔臂可圍繞機(jī)器人機(jī)身進(jìn)行靈活旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)玻璃的全方位清洗，實(shí)用性強(qiáng)；真空吸盤(pán)不僅可以吸附于玻璃，還可以吸附于瓷磚等表面粗糙的高空外墻上，有助于機(jī)器人跨越障礙物實(shí)現(xiàn)高空玻璃、瓷磚等高空外墻的連續(xù)清洗；視覺(jué)識(shí)別裝置可以實(shí)現(xiàn)高空玻璃及外墻表面臟物識(shí)別、障礙物識(shí)別和路徑識(shí)別等視覺(jué)識(shí)別功能。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。