专利名称：擦玻璃装置及避让障碍物方法
技术领域：
本发明属于智能机器人技术领域，具体地说，涉及一种擦玻璃装置及避让障碍物方法。
背景技术：
日常生活中，需要经常对窗户进行清洁，使用自动擦窗装置免去了人工的繁琐，为清洁工作提供便捷。目前普遍使用的自动擦窗机器人通常包括一驱动机和一随动机，驱动机和随动机的前端均设有抹布，两机通过磁力分别吸附在窗玻璃的两侧，驱动机在程序驱动下带动随动机和驱动机一起在窗玻璃上运行，从而使抹布在玻璃的两侧进行擦拭的动作，起到同时清洁玻璃两面的作用。通常，在抹布的前端还设有感应单元，用于感应在运行中碰到窗户边角，把手等障碍物。现有技术中，通常用于探测障碍物的感应单元位于装置前端的中间位置，如果在运行中，撞板的两个端部碰到体积较小的障碍物(如窗户的把手)，感应单元就无法感知，机器人也就无法做出避开动作，装置陷入进退两难的情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，首先提供一种擦玻璃装置，可以均匀的擦拭玻璃，并在擦拭过程中躲避障碍物。本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的一种擦玻璃装置包括驱动机和随动机，在所述驱动机和随动机内分别设有极性相反的磁铁，以便所述随动机跟随所述驱动机移动；所述驱动机包括控制单元、驱动单元、行走单元和传感部件，所述驱动单元驱动所述行走单元行走，所述控制单元分别与所述驱动单元和所述传感部件连接；所述传感部件包括位于所述驱动机前端的第一传感单元和位于所述驱动机侧部的第二传感单元，所述第一传感单元和所述第二传感单元分别位于所述驱动机的同一侧；所述驱动机设有贴边模式，在贴边模式下，所述控制单元根据接收到所述第二传感单元的信号，控制所述驱动机贴边行走；所述第一传感单元感测所述驱动机前方的障碍物，所述控制单元根据所述第一传感单元所发出的信号，控制所述驱动单元驱动所述行走单元，使得所述驱动机避让障碍物。所述传感部件包括第三传感单元，当第一传感单元为一个时，位于所述驱动机的前端的第三传感单元与所述第一传感单元相对于所述驱动机呈轴中心对称设置；或者所述传感部件包括第三传感单元，所述第三传感单元位于所述驱动机的前端，且位于所述驱动机轴中心位置处。所述第一传感单元、所述第二传感单元和所述第三传感单元为接触式传感器，也可以是或非接触式传感器；接触式传感器为行程开关、压力传感器或导电橡胶。非接触式传感器为红外反射传感器或超声传感器。进一步地，所述驱动机的控制单元包括驱动机处理模块和驱动机无线信号传输模块；所述随动机包括随动机处理模块、随动机无线信号传输模块和随动机传感模块；所述随动机传感模块与所述随运机处理模块相连接；所述随动机处理模块将所述随动机传感模块感测到的随动机状态信息，通过所述随动机无线信号传输模块和所述驱动机无线信号传输模块与所述驱动机处理模块进行信息交互。所述随动机传感模块包括位于所述随动机前端一侧的第四传感单元。所述随动机传感模块包括位于所述随动机侧部的第五传感单元，所述第四传感单元和所述第四传感单元位于所述随动机的同一侧。本发明提供一种采用上述的擦玻璃装置的避让障碍物的方法，具体包括如下步骤步骤SlOO :启动驱动机；步骤SllO :驱动机的控制单元根据接收到驱动机侧部的第二传感单元的信号，控制驱动机贴边行走，随动机产生随动；步骤S120 :如果驱动机的控制单元收到驱动机前端部的第一传感单元感测到障碍物的信号时，进入步骤S130，否则，返回步骤SllO ；步骤S130 :驱动机的控制单元控制驱动机后退；步骤S140 :驱动机的控制单元控制驱动机转向并行进；步骤S150 :如果在预设时间内行进，没有碰到障碍物，驱动机进入步骤S160，否则返回步骤S130 ；步骤S160 :驱动机的控制单元判断驱动机的前进方向是否与所述驱动机转向前的方向相同，如是，则进入步骤S110，否则返回步骤S140。步骤S140所述的驱动机转向是按预先设定角度转向，预先设定角度为5-10° ;步骤S130所述的驱动机后退的距离为预先设定距离，所述预先设定距离为5cm-15cm。本发明还提供另一个技术方案一种擦玻璃装置，为吸附并在玻璃表面上运动的单体式装置，包括控制单元、驱动单元、行走单元和传感部件，所述驱动单元驱动所述行走单元行走，所述控制单元分别与所述驱动单元和所述传感部件连接；所述传感部件包括位于所述擦玻璃装置前端的第一传感单元和位于所述擦玻璃装置侧部的第二传感单元，所述第一传感单元和所述第二传感单元分别位于所述擦玻璃装置的同一侧；所述擦玻璃装置设有贴边模式，在贴边模式下，所述控制单元根据接收到所述第二传感单元的信号，控制所述擦玻璃装置贴边行走；所述第一传感单元感测所述擦玻璃装置前方的障碍物，所述控制单元根据所述第一传感单元所发出的信号，控制所述驱动单元驱动所述行走单元，使得所述擦玻璃装置避让障碍物。所述传感部件包括第三传感单元，当第一传感单元为一个时，位于所述驱动机的前端的第三传感单元与所述第一传感单元相对于所述擦玻璃装置呈轴中心对称设置；或者所述传感部件包括第三传感单元，所述第三传感单元位于所述擦玻璃装置的前端，且位于所述擦玻璃装置轴中心位置处。所述第一传感单元、所述第二传感单元和所述第三传感单元为接触式传感器，也可以是非接触式传感器。接触式传感器为行程开关、压力传感器或导电橡胶，非接触式传感器为红外反射传感器或超声传感器。采用上述的擦玻璃装置的避让障碍物的方法具体包括如下步骤
步骤SlOO :启动擦玻璃装置；步骤SllO :擦玻璃装置的控制单元根据接收到所述擦玻璃装置侧部的第二传感单元的信号，控制擦玻璃装置贴边行走；步骤S120 :如果擦玻璃装置的控制单元收到擦玻璃装置前端部的第一传感单元感测到障碍物的信号时，进入步骤S130，否则，返回步骤SllO ;步骤S130 :擦玻璃装置的控制单元控制擦玻璃装置后退；步骤S140 :擦玻璃装置的控制单元控制擦玻璃装置转向并行进；步骤S150 :如果在预设时间内行进，没有碰到障碍物，擦玻璃装置进入步骤S160，否则返回步骤S130 ；步骤S160 :擦玻璃装置的控制单元判断擦玻璃装置的前进方向是否与所述擦玻璃装置转向前的方向相同，如是，则进入步骤S110，否则返回步骤S140。步骤S140所述的驱动机转向是按预先设定角度转向，预先设定角度为5-10° ;步骤S130所述的驱动机后退的距离为预先设定距离，所述预先设定距离为5cm-15cm。与现有技术相比，本发明的有益效果在于可以均匀的擦拭玻璃，并在擦拭过程中躲避障碍物。
图I为本发明擦玻璃装置实施例I中的驱动机的结构示意图；图2为本发明擦玻璃装置实施例I中的随动机的结构示意图；图3为本发明擦玻璃装置实施例I控制结构原理示意图；图4为本发明擦玻璃装置实施例I整体结构示意图；图5为本发明擦玻璃装置实施例I避让障碍物方法流程图；图6为本发明擦玻璃装置实施例2控制结构原理示意图。
具体实施例方式实施例I如图1-2、4所示，本发明擦玻璃装置包括驱动机I和随动机2，驱动机设有传感部件12、驱动单元16、行走单元15和控制单元11,驱动单元16驱动行走单元15行走,能量单元为可充电式电池，如镍氢电池或锂电池等等。随动机2设有擦拭玻璃单元，驱动机I内置有第一磁铁14，随动机2内置有第二磁铁24，以便随动机2跟随驱动机I移动。控制单元11分别与驱动单元16和传感部件12连接；传感部件12包括位于驱动机前端的第一传感单元121和位于驱动机侧部的第二传感单元122，第一传感单元121和第二传感单元122分别位于驱动机的同一侧。如图3所示，驱动机I设有贴边模式，在贴边模式下控制单元11根据接收到第二传感单元122的信号，控制驱动机I贴边行走；第一传感单元121感测驱动机I前方的障碍物，控制单元11根据第一传感单元发121出的信号，控制驱动单元16驱动行走单元15，使得驱动机I避让障碍物。传感部件12还包括第三传感单元123，当第一传感单元为一个时，位于驱动机的前端的第三传感单元123与第一传感单元121相对于驱动机呈轴中心对称设置。
另一个方案是传感部件12包括第三传感单元123，第三传感单元位于驱动机I的前端，且位于驱动机轴中心位置处。随动机传感模块21包括位于随动机前端一侧的第四传感单元211，随动机传感模块包括位于随动机侧部的第五传感单元212，第四传感单元211和第五传感单元212位于随动机的同一侧。驱动机的控制单元11包括驱动机处理模块111和驱动机无线信号传输模块112 ；随动机2包括随动机处理模块22、随动机无线信号传输模块23和随动机传感模块21 ;随动机传感模块21与随运机处理模块22相连接；随动机处理模块22将随动机传感模块21感测到的随动机状态信息，通过随动机无线信号传输模块23和驱动机无线信号传输模块112与驱动机处理模块111进行信息交互。驱动单元16包括驱动电机，行走单元15包括履带151和履带轮152，履带151包括多个履带单元节151a。两个履带151分别位于驱动机I的两侧，并且每条履带151分别由一个驱动电机进行驱动。通过单个驱动，从而实现同步运动、差动运动。同步运动可使得驱动机前进或者后退；差动运动可使得驱动机I实现旋转。使用本发明擦玻璃装置时，将驱动机I和随动机2分别置于待擦拭玻璃3的两侧，位于驱动机I上的驱动单元16，在能量单元的能量供给下实现工作，从而实现驱动机I在玻璃3上进行移动。由于驱动机I内设有第一磁铁14，随动机2内设有第二磁铁24，在磁性作用下，驱动机I带动随动机2进行运动，实现设置在随动机2上的擦拭玻璃单元对玻璃3的表面进行擦拭。行走单元15包括位于驱动机I的左右两侧履带151和履带轮152，履带151包括多个履带单元节151a。驱动机I行进时，履带轮152旋转驱动履带151转动,履带单元节151a不断交替接触玻璃3表面提供足够大静摩擦力供擦窗机器人行进。由于驱动机I和随动机2中的强力磁铁吸附关系，随动机2随驱动机I以相同轨迹行进。其中，第一传感单元121、第二传感单元122和第三传感单元123为接触式传感器，也可以是非接接式传感器。优选地，接触式传感器为行程开关、压力传感器或导电橡胶。优选地，非接接式传感器为红外反射传感或超声传感器。驱动机I在主动移动过程中，当驱动机I上设有第一传感单元感121测到类似窗户把手的障碍物，驱动机I能够主动避让。下面具体说明本发明擦玻璃装置避让障碍物的过程。图5为本发明擦玻璃装置避让障碍物方法流程图，如图5所示，擦玻璃装置避让方法具体包括如下步骤步骤SlOO :启动驱动机；步骤SllO :驱动机的控制单元根据接收到驱动机侧部的第二传感单元的信号，控制驱动机贴边行走，随动机产生随动；步骤S120 :如果驱动机的控制单元收到驱动机前端部的第一传感单元感测到障碍物的信号时，进入步骤S130，否则，返回步骤SllO ；步骤S130 :驱动机的控制单元控制驱动机后退；
步骤S140 :驱动机的控制单元控制驱动机转向并行进；步骤S150 :如果在预设时间内行进，没有碰到障碍物，驱动机进入步骤S160，否则返回步骤S130 ；步骤S160 :驱动机的控制单元判断驱动机的前进方向是否与所述驱动机转向前的方向相同，如是，则进入步骤S110，否则返回步骤S140。步骤S140所述的驱动机转向是按预先设定角度转向，预先设定角度为5-10°。步骤S130所述的驱动机后退的距离为预先设定距离，预先设定距离为5-15cm。需要说明的是，本发明步骤S130中后退的距离及步骤S140中旋转的角度可以依据擦玻璃装置的尺寸进行调节，不应当仅限于上述数值。实施例2本实施例与实施例I的区别在于擦玻璃装置为吸附并在玻璃表面上运动的单体式装置。在本实施例中，擦玻璃装置包括控制单元11’、驱动单元16’、行走单元15’和传感部件12’，驱动单元16’驱动行走单元15’行走，控制单元11’分别与驱动单元16’和传感部件12’连接；传感部件12’包括位于擦玻璃装置前端的第一传感单元121’和位于擦玻璃装置侧部的第二传感单元122’，第一传感单元121’和第二传感单元122’分别位于擦玻璃装置的同一侧。擦玻璃装置设有贴边模式，在贴边模式下，控制单元11’根据接收到第二传感单元122’的信号，控制擦玻璃装置贴边行走；第一传感单元121’感测擦玻璃装置前方的障碍物，控制单元11’根据第一传感单元121’所发出的信号，控制驱动单元16’驱动行走单元15 ’，使得所述擦玻璃装置避让障碍物。传感部件12’包括第三传感单元123’，当第一传感单元123’为一个时，位于擦玻璃装置前端的前端的第三传感单元123与第一传感单元121’相对于擦玻璃装置呈轴中心对称设置；或者所述传感部件12’包括第三传感单元123’，第三传感单元123’位于擦玻璃装置的前端，且位于擦玻璃装置轴中心位置处。擦玻璃装置通过支撑件吸附在玻璃表面，支撑件为具有重复吸附能力的粘性物质如橡皮泥。除此之外，擦玻璃装置还可以通过真空负压的方法实现贴附在玻璃表面，此时，支撑件为真空橡胶吸盘或负压室吸盘等。有关擦玻璃装置如何吸附在玻璃表面的技术为现有技术，在此不再赘述。下面具体说明本实施例中的擦玻璃装置避让障碍物的过程。擦玻璃装置的避让障碍物的方法具体包括如下步骤步骤SlOO :启动擦玻璃装置；步骤SllO :擦玻璃装置的控制单元根据接收到所述擦玻璃装置侧部的第二传感单元的信号，控制擦玻璃装置贴边行走；步骤S120 :如果擦玻璃装置的控制单元收到擦玻璃装置前端部的第一传感单元感测到障碍物的信号时，进入步骤S130，否则，返回步骤SllO ；步骤S130 :擦玻璃装置的控制单元控制擦玻璃装置后退；步骤S140 :擦玻璃装置的控制单元控制擦玻璃装置转向并行进；
步骤S150 :如果在预设时间内行进，没有碰到障碍物，擦玻璃装置进入步骤S160，否则返回步骤S130 ；步骤S160 :擦玻璃装置的控制单元判断擦玻璃装置的前进方向是否与所述擦玻璃装置转向前的方向相同，如是，则进入步骤S110，否则返回步骤S140。步骤S140所述的驱动机转向是按预先设定角度转向，预先设定角度为5-10° ;步骤S130所述的驱动机后退的距离为预先设定距离，预先设定距离为5-15cm。需要说明的是，本发明步骤S130中后退的距离及步骤S140中旋转的角度可以依据擦玻璃装置的尺寸进行调节，不应当仅限于上述数值。
权利要求
1.一种擦玻璃装置，包括驱动机和随动机，在所述驱动机和随动机内分别设有极性相反的磁铁，以便所述随动机跟随所述驱动机移动；所述驱动机包括控制单元、驱动单元、行走单元和传感部件，所述驱动单元驱动所述行走单元行走，所述控制单元分别与所述驱动单元和所述传感部件连接； 其特征在于，所述传感部件包括位于所述驱动机前端的第一传感单元和位于所述驱动机侧部的第二传感单元，所述第一传感单元和所述第二传感单元分别位于所述驱动机的同一侧； 所述驱动机设有贴边模式，在贴边模式下，所述控制单元根据接收到所述第二传感单元的信号，控制所述驱动机贴边行走；所述第一传感单元感测所述驱动机前方的障碍物，所述控制单元根据所述第一传感单元所发出的信号，控制所述驱动单元驱动所述行走单元，使得所述驱动机避让障碍物。
2.根据权利要I所述的擦玻璃装置，其特征在于，所述传感部件包括第三传感单元，当第一传感单元为一个时，位于所述驱动机的前端的第三传感单元与所述第一传感单元相对于所述驱动机呈轴中心对称设置；或者所述传感部件包括第三传感单元，所述第三传感单元位于所述驱动机的前端，且位于所述驱动机轴中心位置处；所述第一传感单元为接触式传感器或非接触式传感器，所述第二传感单元为接触式传感器或非接触式传感器；所述第三传感单元为接触式传感器或非接触式传感器。
3.根据权利要求2所述的擦玻璃装置，其特征在于，接触式传感器为行程开关、压力传感器或导电橡胶；非接触式传感器为红外反射传感器或超声传感器。
4.根据权利要求I所述的擦玻璃装置，其特征在于，所述驱动机的控制单元包括驱动机处理模块和驱动机无线信号传输模块；所述随动机包括随动机处理模块、随动机无线信号传输模块和随动机传感模块；所述随动机传感模块与所述随运机处理模块相连接；所述随动机处理模块将所述随动机传感模块感测到的随动机状态信息，通过所述随动机无线信号传输模块和所述驱动机无线信号传输模块与所述驱动机处理模块进行信息交互；所述随动机传感模块包括位于所述随动机前端一侧的第四传感单元；所述随动机传感模块包括位于所述随动机侧部的第五传感单元，所述第四传感单元和所述第五传感单元位于所述随动机的同一侧。
5.一种如权利要求I所述的擦玻璃装置的避让障碍物的方法，其特征在于，具体包括如下步骤 步骤SlOO :启动驱动机； 步骤SllO :驱动机的控制单元根据接收到驱动机侧部的第二传感单元的信号，控制驱动机贴边行走，随动机产生随动； 步骤S120 :如果驱动机的控制单元收到驱动机前端部的第一传感单元感测到障碍物的信号时，进入步骤S130，否则，返回步骤SllO ； 步骤S130 :驱动机的控制单元控制驱动机后退； 步骤S140 :驱动机的控制单元控制驱动机转向并行进； 步骤S150 :如果在预设时间内行进，没有碰到障碍物，驱动机进入步骤S160，否则返回步骤S130 ； 步骤S160 :驱动机的控制单元判断驱动机的前进方向是否与所述驱动机转向前的方向相同，如是，则进入步骤S110，否则返回步骤S140。
6.如权利要求5所述的避让障碍物的方法，其特征在于，步骤S140所述的驱动机转向是按预先设定角度转向；预先设定角度为5-10° ;步骤S130所述的驱动机后退的距离为预先设定距离，所述预先设定距离为5cm-15cm。
7.一种擦玻璃装置，为吸附并在玻璃表面上运动的单体式装置，包括控制单元、驱动单元、行走单元和传感部件，所述驱动单元驱动所述行走单元行走，所述控制单元分别与所述驱动单元和所述传感部件连接； 其特征在于，所述传感部件包括位于所述擦玻璃装置前端的第一传感单元和位于所述擦玻璃装置侧部的第二传感单元，所述第一传感单元和所述第二传感单元分别位于所述擦玻璃装置的同一侧； 所述擦玻璃装置设有贴边模式，在贴边模式下，所述控制单元根据接收到所述第二传感单元的信号，控制所述擦玻璃装置贴边行走；所述第一传感单元感测所述擦玻璃装置前方的障碍物，所述控制单元根据所述第一传感单元所发出的信号，控制所述驱动单元驱动所述行走单元，使得所述擦玻璃装置避让障碍物。
8.根据权利要7所述的擦玻璃装置，其特征在于，所述传感部件包括第三传感单元，当第一传感单元为一个时，位于所述驱动机的前端的第三传感单元与所述第一传感单元相对于所述擦玻璃装置呈轴中心对称设置；或者所述传感部件包括第三传感单元，所述第三传感单元位于所述擦玻璃装置的前端，且位于所述擦玻璃装置轴中心位置处；所述第一传感单元为接触式传感器或非接触式传感器，所述第二传感单元为接触式传感器或非接触式传感器；所述第三传感单元为接触式传感器或非接触式传感器。
9.根据权利要求8所述的擦玻璃装置，其特征在于，接触式传感器为行程开关、压力传感器或导电橡胶；非接触式传感器为红外反射传感器或超声传感器。
10.一种如权利要求8所述的擦玻璃装置的避让障碍物的方法，其特征在于，具体包括如下步骤 步骤SlOO :启动擦玻璃装置； 步骤SllO :擦玻璃装置的控制单元根据接收到所述擦玻璃装置侧部的第二传感单元的信号，控制擦玻璃装置贴边行走； 步骤S120 :如果擦玻璃装置的控制单元收到擦玻璃装置前端部的第一传感单元感测到障碍物的信号时，进入步骤S130，否则，返回步骤SllO ； 步骤S130 :擦玻璃装置的控制单元控制擦玻璃装置后退； 步骤S140 :擦玻璃装置的控制单元控制擦玻璃装置转向并行进； 步骤S150 :如果在预设时间内行进，没有碰到障碍物，擦玻璃装置进入步骤S160，否则返回步骤S130 ； 步骤S160 :擦玻璃装置的控制单元判断擦玻璃装置的前进方向是否与所述擦玻璃装置转向前的方向相同，如是，则进入步骤S110，否则返回步骤S140 ； 步骤S140所述的驱动机转向是按预先设定角度转向，预先设定角度为5-10° ;步骤S130所述的驱动机后退的距离为预先设定距离，所述预先设定距离为5cm-15cm。
全文摘要
本发明擦玻璃装置包括驱动机和随动机，在驱动机和随动机内分别设有极性相反的磁铁，以便随动机跟随驱动机移动；驱动机包括控制单元、驱动单元、行走单元和传感部件，驱动单元驱动行走单元行走，控制单元分别与驱动单元和传感部件连接；传感部件包括位于驱动机前端的第一传感单元和位于驱动机侧部的第二传感单元，第一传感单元和第二传感单元分别位于驱动机的同一侧；驱动机设有贴边模式，在贴边模式下控制单元根据接收到第二传感单元的信号，控制驱动机贴边行走；第一传感单元感测驱动机前方的障碍物，控制单元根据第一传感单元发出的信号，控制驱动单元驱动行走单元，使得驱动机避让障碍物。本发明可以均匀的擦拭玻璃，在擦拭过程中躲避障碍物。
文档编号A47L1/03GK102973200SQ201110258878
公开日2013年3月20日 申请日期2011年9月2日 优先权日2011年9月2日
发明者汤进举 申请人:泰怡凯电器(苏州)有限公司