洗车机器人控制方法与流程

本发明属于洗车设备技术领域，具体涉及一种洗车机器人控制方法。

背景技术：

近年来，随着经济的稳定发展和人民生活水平的提高，我国汽车销量每年保持稳定增速，汽车保有量不断攀升。2017年，我国汽车销量达到2888万辆，同比增长3%。其中乘用车销量为2472万辆，同比增长1.4%。我国汽车保有量也节节攀升，截止2016年底，全国汽车保有量为1.94亿辆，同比增长13%，其中私家车保有量达到1.46亿辆，同比增长18%，占全部汽车保有量的75%。中国汽车市场无比的庞大，汽车数量的增多无疑有着更多配套服务的刚需，洗车业也随之而拥有者巨大的市场。虽然中国汽车市场无比的庞大，但是传统洗车业却面临着严峻的挑战，例如传统的洗车业一般是工人使用泡沫机、高压水枪和毛巾等工具对汽车进行清洗，不仅费时费力，并且人工成本也较高，限制了洗车业的发展。

技术实现要素：

基于背景技术中存在的问题，本发明提供了一种洗车机器人控制方法，以提高洗车效率，降低经营成本。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种洗车机器人，包括左右对称设置的两个支架，两个支架的上端均连接有水平移动机构，在两个水平移动机构的内侧均连接有转动机构，在两个转动机构上均连接有伸缩机构，在两个伸缩机构之间连接有n形喷洗臂，喷洗臂由矩形管制成，喷洗臂内安装有相互平行的泡沫管、清水管和压缩空气管，喷洗臂的内侧壁上安装有至少五个喷射单元，其中每个喷射单元11又包括泡沫喷头、高压水喷头和压缩空气喷头，泡沫喷头与泡沫管连通，所述高压水喷头与清水管连通，压缩空气喷头与压缩空气管连通。

洗车机器人的控制系统包括人机交互模块，用以显示车主洗车信息及个人支付信息；支付模块，用以远程通信连接加密支付终端；测距传感器，包括至少一个，防水设置在喷洗臂上，用以检测喷洗臂与车身的距离；电机控制器，用以控制水平移动电机、旋转电机、伸缩电机；流量控制模块，用以控制泡沫喷头、高压水喷头和压缩空气喷头的阀门控制；微控制器，储存洗车程序，用以控制人机交互模块、支付模块、测距传感器、电机控制器、流量控制模块；

具体洗车控制方法包括以下步骤：

a待洗车辆进去洗车区后通过距离传感器判断车辆停车是否到位；

b支付模块显示支付信息，并与支付终端通信扣费；

c检测车主扣费成功后，微控制器启动洗车程序，通过电机控制模块调节喷洗臂位置，通过阀门控制模块分别控制并排式的泡沫管、清水管和压缩空气管的泡沫喷头、高压水喷头和压缩空气喷头对车身进行清洗。

测距传感器朝向车身方向，分别设置在喷洗臂的顶部以及两侧，以对车身的高、长、宽进行距离判断，旋转过程中测距传感器实时监测喷洗臂与车身的距离，并反馈微控制器，微控制器将调节参数传递给电机控制模块，电机控制模块调节水平移动电机、旋转电机和伸缩电机，进而实现喷洗臂与车身保持设定距离。

作为优选方案，其中步骤c中的清洗包括以下流程：电机控制器调节喷洗臂绕车身长度方向旋转一次，同时阀门控制模块控制泡沫管上的阀门开启，直至对全车泡沫喷涂完成，间隔0-10s，电机控制器再调节喷洗臂反向绕车身长度方向旋转一次，同时阀门控制模块控制清水管上的高压水喷头对全车进行冲洗，最终电机控制器调节喷洗臂绕车身长度方向旋转一次，同时阀门控制模块控制压缩空气管上的压缩空气喷头对全车进行干燥。

为了增强对车辆的干燥去水干燥效果，压缩空气管中的空气经过预先加热，这样既可以对表面的水进行吹散，又可以快速进行蒸发干燥。

步骤c中，为了增强冲洗的效果阀门控制模块需要控制清水管上的高压水喷头快速的开启关闭，从而对全车进行脉冲式冲洗，脉冲的间隔优选为0.1-0.5s。

作为优选方案，在步骤c进行喷涂泡沫前，还增设了一个水雾喷湿的过程，以对车身进行湿润，松动表面的泥灰，电机控制模块调节喷洗臂绕车身长度方向前后旋转一到二次；同时阀门控制模块控制清水管上的高压水喷头对全车进行喷湿，喷湿完成后阀门控制模块关闭高压水阀门，并等待0-10s进入下一步骤，等待的时间有利于泥土灰尘的松动。

本发明的工作原理为：洗车过程中，待洗车辆进去洗车区后通过距离传感器判断车辆停车是否到位，然后支付模块显示支付信息，并与支付终端通信扣费，当扣费成功后，微控制器启动洗车程序，通过电机控制模块调节洗臂从车头向车尾方向进行水平移动时，启动水平移动电机，水平移动电机带动第一齿轮在第一齿条上滚动，从而带动喷洗臂沿着水平方向移动；在清洗车头过渡到清洗车顶，或者清洗车顶过渡到清洗车尾时，需要转动喷洗臂的角度，此时启动转动电机，转动电机带动转动架转动合适的角度，从而达到转动喷洗臂角度的目的；由于测距传感器朝向车身方向，分别设置在喷洗臂的顶部以及两侧，以对车身的高、长、宽进行距离判断，在清洗过程中，根据汽车的外形轮廓，测距传感器实时监测喷洗臂与车身的距离，并反馈微控制器，微控制器将调节参数传递给电机控制模块，电机控制模块启动伸缩电机，伸缩电机带动第二齿轮转动，第二齿轮带动第二齿条移动，从而使喷射单元与车身之间基本保持在合适的距离不变，达到更好的清洗效果；通过微控制器和电机控制模块三个电机的配合工作，使喷洗臂在汽车车身外侧来回工作，达到洗车的目的；喷洗臂在汽车车身外侧来回工作时，首先启动高压水清洗机，清水通过清水管后从高压水喷头喷向车身，使车身湿润；然后启动泡沫机，泡沫通过泡沫管后从泡沫喷头喷向车身，使车身表面覆盖适量的泡沫；再启动高压水清洗机，清水通过清水管后从高压水喷头喷向车身，将泡沫和污水冲洗干净；最后启动空气压缩机，压缩空气被压缩空气加热器加热后通过压缩空气管后从压缩空气喷头喷出，将车身表面的水分吹干，完成洗车。

本发明的优点主要包括：

1、采用自动控制的方式，代替了人工清洗的方式，节约了人力成本。

2、洗车机器人采用了新的更加紧凑的水平运动、旋转运动、伸缩运动机构，可通过测距传感器根据待洗车身尺寸实时快速调节，清洗效果更好；

3、相互平行的并排式内径小于12mm的高压细管，分别为泡沫管、清水管和压缩空气管，比传统洗车管更轻，体积更小，减少了洗车占用面积。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本发明实施例工作时的结构示意图；

图2为图1中a处的结构示意图；

图3为本发明实施例的右视结构示意图；

图4为图3中b处的结构示意图；

图5为图4中c-c处的剖视结构示意图；

图6为本发明实施例中两个支架与水平移动机构连接的结构示意图；

图7为本发明实施例中各模块的控制连接关系；

主要元件符号说明如下：

支架1、喷射单元11、喷洗臂2、泡沫管21、清水管22、压缩空气管23、泡沫喷头24、高压水喷头25、压缩空气喷头26、水平移动架31、水平移动第一齿轮32、第一齿条33、卡盘34、水平移动电机35、转动架41、转动电机42、滑轮43、伸缩电机51、第二齿轮52、第二齿条53、测距传感器6。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1至图7所示，本发明提供的一种洗车机器人系统及控制方法，其中包括以下的模块：

人机交互模块，用以显示车主洗车信息及个人支付信息，通过屏幕的方式安装在驾驶员位置的侧方或者前方；

支付模块，用以远程通信连接加密支付终端，优选通过微信或支付宝扫码支付的方式；

测距传感器，测距传感器6优选超声波传感器，朝向车身方向，分别以防水的形式设置在喷洗臂的顶部以及两侧，以对车身的高、长、宽进行距离判断，用以检测喷洗臂2与车身的距离；

电机控制器，用以控制水平移动电机35、旋转电机42、伸缩电机51；

流量控制模块，用以控制泡沫喷头24、高压水喷头25和压缩空气喷头23的阀门控制；

微控制器，储存洗车程序，用以控制人机交互模块、支付模块、测距传感器6、电机控制器、流量控制模块；

具体控制方法包括以下步骤：

a待洗车辆进去洗车区后通过距离传感器判断车辆停车是否到位；

b支付模块显示支付信息，并与支付终端通信扣费；

c检测车主扣费成功后，微控制器启动洗车程序，通过电机控制模块调节喷洗臂2位置，通过阀门控制模块分别控制并排式的泡沫管、清水管和压缩空气管的泡沫喷头、高压水喷头和压缩空气喷头对车身进行清洗；具体来说电机控制器调节喷洗臂2绕车身长度方向旋转一次，同时阀门控制模块控制泡沫管上的阀门开启，直至对全车泡沫喷涂完成，间隔0-10s，电机控制器再调节喷洗臂反向绕车身长度方向旋转一次，同时阀门控制模块控制清水管上的高压水喷头25对全车进行冲洗，优选阀门控制模块控制清水管上的高压水喷头25对全车进行脉冲式冲洗，脉冲的间隔为0.1-0.5s，此处选择为0.2s；最终电机控制器调节喷洗臂2绕车身长度方向旋转一次，同时阀门控制模块控制压缩空气管上的压缩空气喷头23对全车进行干燥，压缩空气管中的空气经过预先加热。

在进行喷涂泡沫前，最好先对车身进行喷湿操作，以松动车身表面的污渍，便于泡沫在车身表面浸润，具体操作方式是电机控制模块调节喷洗臂绕车身长度方向前后旋转一到二次；同时阀门控制模块控制清水管上的高压水喷头对全车进行喷湿，喷湿完成后阀门控制模块关闭高压水阀门，并等待0-10s进入下一步骤。

此外在旋转过程中，为了使得喷洗臂与车身保持设定距离，测距传感器可以实时监测喷洗臂与车身的距离，并反馈微控制器，微控制器计算并将调节参数传递给电机控制模块，电机控制模块调节水平移动电机、旋转电机和伸缩电机即可最终实现喷洗臂与车身距离的稳定，从而保证清洗效果的一致性。

本发明的洗车机器人具体结构，包括左右对称设置的两个支架1，支架1有支腿和横梁组成，两支架的间距在2.5m左右，以较好的容纳大部分家用车辆，两个支架1的上端均连接有水平移动机构，在两个水平移动机构之间连接有由矩形管制成的喷洗臂2，喷洗臂2整体上呈n形或倒置的u形，其中水平移动机构又包括水平移动架31，水平移动架31内还安装有水平移动电机35，水平移动电机35的输出轴上连接有第一齿轮32，两个支架1的上端均连接有第一齿条33，两个第一齿轮32分别连接在对应的第一齿条33上。

在上述实施例中，为了防止第一齿轮32在第一齿条33上滚动时发生偏移，第一齿轮32的外侧连接有卡盘34，卡盘34的内侧壁与支架1上端的外侧壁接触。两个卡盘34卡在支架1的外侧，能够防止第一齿轮32发生偏移，保证第一齿轮32在第一齿条33上正常滚动。

洗车前，先将汽车停放在两个支架1中间、喷洗臂2的下方的合适的位置，喷洗臂2常态也可以伸长至车头的前方，通过距离传感器判断车辆停车是否到位；之后再通过支付模块显示支付信息，驾驶人员在车上直接扫描二维付款码与支付终端通信扣费即可，过程也不需要车辆熄火；洗车过程中，当需要喷洗臂2从车头向车尾方向或者从车尾向车头方向进行水平来回移动时，启动水平移动电机35，水平移动电机35带动第一齿轮32在第一齿条33上滚动，从而带动喷洗臂2沿着水平方向移动。

为了简化清洗设备，将多种功能集于喷洗臂2上，喷洗臂2内安装有相互平行的泡沫管21、清水管22和压缩空气管23。安装时，泡沫管21与外界的泡沫机连接，清水管22与外界的高压水清洗机连接，压缩空气管23与外界的空气压缩机连接，并在压缩空气的管路上安装压缩空气加热器以预先加热空气，泡沫管21、清水管22和压缩空气管23优选内径小于12mm的高压细管，以减轻喷洗臂的重量。

喷洗臂2的内侧壁上安装有至少五个喷射单元11，实际中，喷射单元11的数量可以根据具体情况而定，其中每个喷射单元11又包括泡沫喷头24、高压水喷头25和压缩空气喷头26，泡沫喷头24与泡沫管21连通，高压水喷头25与清水管22连通，压缩空气喷头26与压缩空气管23连通，三种喷头的喷射幅面宜成均匀对称的锥形，以抵消各方向的反冲力，减小喷洗臂2的动载荷。

通过电机控制器与阀门控制模块，控制喷洗臂2在汽车车身外侧来回工作时，首先启动高压水清洗机，清水通过清水管22后从高压水喷头25喷向车身，使车身湿润；然后启动泡沫机，泡沫通过泡沫管21后从泡沫喷头24喷向车身，使车身表面覆盖适量的泡沫；再启动高压水清洗机，清水通过清水管22后从高压水喷头25喷向车身，将泡沫和污水冲洗干净；最后启动空气压缩机，压缩空气被压缩空气加热器加热后通过压缩空气管23后从压缩空气喷头26喷出，将车身表面的水分吹干，完成洗车。

由于汽车的车头和车尾为竖直或者倾斜平面，而车顶为水平面，所以为了使喷射单元的喷射方向与汽车的车头、车顶和车尾基本保持垂直和合适的距离，在两个水平移动机构的内侧均连接有转动机构，转动机构又包括转动架41，转动架41连接在水平移动架31的内侧壁上，水平移动架31内还安装有转动电机42，转动架41与转动电机42的输出轴连接，水平移动架31优选为圆形，这样转动架41绕其转动时，可以减小干涉。

在清洗车头过渡到清洗车顶，或者清洗车顶过渡到清洗车尾时，启动转动电机42，转动电机42带动转动架41转动合适的角度，从而使喷洗臂2转动合适角度，使得在整个洗车的过程中，喷射单元11的喷射方向与汽车的车头、车顶和车尾基本保持垂直，从而达到更好的清洗效果。

在清洗过程中，例如从车头到车顶，或者车尾到车顶时，转动架41转动合适角度后，喷射单元11离车顶的距离对于不同车型尺寸需要进行调节，为了使喷射单元11与车身之间基本保持在合适的距离不变，在两个转动机构上均连接有伸缩机构，通过位于转动架41上端的测距传感器6进行距离感知，通过伸缩机构进行调节，达到更好的清洗效果，伸缩机构又包括伸缩电机51，伸缩电机51安装在转动架41的外侧壁上，伸缩电机51的输出轴上连接有第二齿轮52，喷洗臂2的外壁上连接有第二齿条53，第二齿轮52与第二齿条53连接，喷洗臂2的外侧壁上开设有滑槽，转动架41的内侧壁上连接有滑轮43，滑轮43滑动连接在滑槽内。

启动伸缩电机51，伸缩电机51带动第二齿轮52转动，第二齿轮52带动第二齿条53移动，从而带动喷洗臂2在转动架41内移动，使喷射单元11与车身之间基本保持在合适的距离不变，达到更好的清洗效果。通过三个电机的配合工作，使喷洗臂2在汽车车身外侧来回工作，达到洗车的目的。

在上述实施例中，为了在洗车过程中，对喷洗臂2的控制更加准确，水平移动电机35、转动电机42和伸缩电机51可选择高精度步进电机、闭环直流电机或者伺服电机，本实施例选择为防水伺服电机。

以上对本发明提供的一种洗车机器人控制方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。