UAV及其清洁墙体的方法、采用该UAV的墙体清洁系统与流程

本申请是向中国知识产权局提交的申请号为201410446796.3，申请日为2014年09月03日，发明创造名称为“uav及其清洁墙体的方法、采用该uav的墙体清洁系统”的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及一种uva(unmannedaerialvehicle，无人飞行器)，特别涉及一种能够清洁墙体的uav及其清洁墙体的方法、采用该uav的墙体清洁系统。

背景技术：

都市中的高楼大厦的外墙常年经历风吹雨淋日晒，通常情况下会被空气中的灰尘附着表面。为了城市的整体美观，在现代都市中滋生出一种新兴的行业，即，高楼外墙清洗行业。从事这种行业的人员通常为经过专业培训的高空操作工人，其利用安全绳进行自上而下的、针对大楼外墙材料进行喷涂清洁制剂、清洗污垢灰尘的工作。

由于高空作业工人在建筑物的高处利用安全绳进行自上而下的进行外墙清洁，其危险性较大。为了减小危险性，目前出现了一种用于清洁墙体的机器人，然而，清洁墙体的机器人的难点在于解决墙体吸附问题，虽然一般的玻璃外墙可以采用真空吸附的原理，但也存在释放移动困难的问题，并且普通墙体几乎没有解决方案。

技术实现要素：

鉴于此，本发明有必要提供一种uav清洁墙体的方法，其可以大大降低了建筑物的墙体清洁的危险性，并且无需吸附在建筑物的墙面上，其移动较为方便，可以适用于不同类型的墙体。

一种uav清洁墙体的方法，包括如下步骤：

步骤a，获取待清洁路径；

步骤b，根据所述待清洁路径，飞行至待清洁区域；

步骤c，识别所述待清洁区域的墙面；以及

步骤d，采用uav承载的清洁装置对所述墙面进行清洁。

相较于传统的墙体清洁方法，上述uav清洁墙体的方法至少具有以下优点：

(1)上述方法采用uav承载的清洁装置对墙面进行清洁，无需高空作业工人进行作业，从而大大降低了建筑物的墙体清洁的危险性。

(2)由于uav可以自由的停悬在空中，无需吸附在建筑物的墙面上，其移动较为方便，可以适用于不同类型的墙体。

(3)由于uav可以根据待清洁路径自动寻找待清洁区域，识别清洁区域的墙面，大大提高了清洁建筑物的墙面的自动化程度。

在其中一个实施例中，所述步骤a进一步包括：

步骤a1，获取总清洁路径及已清洁路径；

步骤a2，根据所述总清洁路径及所述已清洁路径，规划所述待清洁路径。

在其中一个实施例中，所述总清洁路径通过所述uav自身的定位传感器获取；

或/及，所述总清洁路径通过设于建筑物上的全局定位系统获取。

在其中一个实施例中，所述总清洁路径包括如下至少一种：沿建筑物的墙体的竖直方向的路径，沿建筑物的墙体的水平方向的路径。

在其中一个实施例中，所述沿建筑物的墙体的竖直方向的路径为从所述建筑物的墙体的上方到下方的竖直路径。

在其中一个实施例中，所述步骤b进一步包括：

步骤b1，判断是否存在禁止清洁标识；

步骤b2，若存在所述禁止清洁标识，则识别当前区域为禁止清洁区域；

步骤b3，若不存在所述禁止清洁标识，则识别当前区域为所述待清洁区域。

在其中一个实施例中，所述禁止清洁标识包括如下至少一种：设于所述墙面上的图案，设于所述墙面上的信号发生器发出的禁止清洁信号。

在其中一个实施例中，所述图案包括禁止起始图案以及禁止结束图案，所述禁止起始图案及所述禁止结束图案位于禁止清洁区域的相对两边缘。

在其中一个实施例中，所述信号发生器为多个，并且包括起始信号发生器及终止信号发生器，所述起始信号发生器及所述终止信号发生器设于禁止清洁区域的相对两边缘。

在其中一个实施例中，所述信号发生器为多个，所述多个信号发生器设于禁止清洁区域的中部，并且所述多个信号发生器发出的信号覆盖所述禁止清洁区域。

在其中一个实施例中，所述步骤c包括识别所述墙面与所述uav之间的间距的步骤或/及识别所述墙面的类型的步骤。

在其中一个实施例中，所述墙面的类型包括如下至少一种：玻璃墙面，普通墙面；

所述普通墙面包括如下至少一种：可区分纹理的墙面，重复纹理的墙面，无纹理的墙面。

在其中一个实施例中，所述墙面与所述uav之间的间距通过所述uav的墙面距离传感器获取。

在其中一个实施例中，所述墙面距离传感器包括如下至少一种：超声波测距传感器，视觉测距传感器，激光测距传感器，红外线测距传感器，雷达测距传感器。

在其中一个实施例中，所述墙面的类型通过所述uav的墙面类型传感器获取。

在其中一个实施例中，所述墙面类型传感器包括如下至少一种：超声波传感器，激光传感器，视觉传感器。

在其中一个实施例中，所述步骤d进一步包括：

步骤d1，获取所述墙面的类型；

步骤d2，根据所述墙面的类型，选择与所述墙面的类型相对应的清洁方式；

步骤d3，根据选择的所述清洁方式，控制所述uav与所述墙面之间的间距；

步骤d4，采用选择的所述清洁方式对所述墙面进行清洁。

在其中一个实施例中，所述清洁方式包括如下至少一种：超声波震荡清洁，喷涂清洁剂清洁。

在其中一个实施例中，所述喷涂清洁剂清洁的方式包括如下至少一种：来回滑动擦拭，旋转擦拭，单向拖动擦拭。

在其中一个实施例中，所述方法还包括步骤e：停止清洁所述墙面，自动沿返航路径返航至降落点。

在其中一个实施例中，所述步骤e进一步包括如下步骤：

步骤e1，判断所述uav的当前剩余动力能源量是否大于从当前位置返航所需能源量；

步骤e2，若所述uav的当前剩余动力能源量不大于从当前位置返航所需能源量，则立即停止清洁所述墙面，自动沿所述返航路径返回。

在其中一个实施例中，所述步骤e还包括如下步骤：

步骤e3，若所述uav的当前剩余动力能源量大于从当前位置返航所需能源量，则判断所述清洁装置是否能够继续工作；

步骤e4，若所述清洁装置不能继续工作，则立即停止清洁所述墙面，自动沿所述返航路径返回。

在其中一个实施例中，所述步骤e还包括如下步骤：

步骤e5，若所述清洁装置能够继续工作，则判断是否完成所述待清洁路径；

步骤e6，若已完成所述待清洁路径，则立即停止清洁所述墙面，自动沿所述返航路径返回；

步骤e7，若未完成所述待清洁路径，则按照所述待清洁路径，继续清洁。

在其中一个实施例中，所述uav收到如下至少一种信息时停止清洁所述墙面：所述uav的当前剩余动力能源不足返航的信息，所述清洁装置不能继续工作的信息，所述uav完成了所述待清洁路径的信息。

在其中一个实施例中，所述清洁装置不能继续工作的信息包括如下至少一种：所述清洁装置的动力能源不足的信息，所述清洁装置的清洁原料不足的信息。

在其中一个实施例中，所述清洁装置的动力能源及所述uav的动力能源均为电能，并且二者共用一电源。

在其中一个实施例中，所述清洁装置的清洁原料为清洁剂或水。

在其中一个实施例中，所述uav的动力能源为电能或燃油。

在其中一个实施例中，所述降落点为基站。

在其中一个实施例中，所述方法在所述步骤e之后还包括步骤f：所述基站对所述uav进行动力能源或/及清洁原料补给。

在其中一个实施例中，所述墙面为建筑物的外墙，所述基站设于空中或所述建筑物的顶部；

或者，所述墙面为建筑物的内墙，所述基站设于所述建筑物的室内的地面。

在其中一个实施例中，所述返航路径为用户预设的路径，已清洁路径，或自动规划的路径。

在其中一个实施例中，所述自动规划的路径包括如下至少一种：

耗损动力能源最少的路径，返航行程最短的路径，返航时间最短的路径。

在其中一个实施例中，所述步骤d进一步包括步骤：采用超声波震动的方式对所述墙面进行清洁。

在其中一个实施例中，所述超声波震动的墙面面积通过所述清洁装置与所述墙面之间的间距调节；

或者，所述超声波震动的墙面面积通过所述清洁装置自身调节。

在其中一个实施例中，所述步骤d进一步还包括步骤：在清洁所述墙面时，同时记录已清洁路径。

在其中一个实施例中，所述步骤d进一步包括步骤：采用喷涂清洁剂清洁的方式对所述墙面进行清洁。

在其中一个实施例中，所述清洁剂喷涂的墙面面积通过所述清洁装置与所述墙面之间的间距调节；

或者，所述清洁剂喷涂的墙面面积通过所述清洁装置自身调节。

在其中一个实施例中，所述降落点为用户预设地点，或所述uav自动设置的地点。

一种用于清洁墙体的uav，其包括：

存储器，用于存储待清洁路径；

定位传感器，用于获取uav的当前位置信息；

墙面识别传感器，用于获取墙面的信息；以及

控制器，与所述存储器、所述定位传感器、所述墙面识别传感器通讯连接，以获取所述待清洁路径、所述墙面的信息、以及所述当前位置信息；

其中，所述控制器根据所述待清洁路径、所述当前位置信息发出飞行至待清洁区域的飞行控制信号；所述控制器根据所述墙面的信息，发出清洁所述墙面的清洁控制信号。

上述uav至少具有如下优点：

(1)上述uav承载的清洁装置能够对墙面进行清洁，无需高空作业工人进行作业，从而大大降低了建筑物的墙体清洁的危险性。

(2)由于uav可以自由的停悬在空中，无需吸附在建筑物的墙面上，其移动较为方便，可以适用于不同类型的墙体。

(3)由于uav可以根据自身定位传感器以及存储器内的待清洁路径自动寻找待清洁区域，并且根据自身的墙面识别传感器识别清洁区域的墙面，大大提高了清洁建筑物的墙面的自动化程度。

在其中一个实施例中，所述定位传感器包括如下至少一种：gps，imu，高度计传感器；

所述高度传感器包括如下至少一种：气压高度计，红外测距传感器，超声波测距传感器，视觉测距传感器，激光测距传感器，雷达测距传感器。

在其中一个实施例中，所述墙面识别传感器包括用于测量所述uav与所述墙面之间的间距的墙面距离传感器。

在其中一个实施例中，所述墙面距离传感器包括如下至少一种：超声波测距传感器，视觉测距传感器，激光测距传感器，红外测距传感器，雷达测距传感器。

在其中一个实施例中，所述墙面识别传感器包括用于识别所述墙面的类型的墙面类型传感器。

在其中一个实施例中，所述墙面类型传感器包括如下至少一种：超声波传感器，激光传感器，视觉传感器。

在其中一个实施例中，所述墙面的类型包括如下至少一种：玻璃墙面，普通墙面；

所述普通墙面包括如下至少一种：可区分纹理的墙面，重复纹理的墙面，无纹理的墙面。

在其中一个实施例中，所述墙面类型传感器包括用于识别所述墙面上的禁止清洗标识的禁止标识识别传感器。

在其中一个实施例中，所述禁止标识识别传感器包括如下至少一种：信号接收器，视觉传感器。

在其中一个实施例中，所述存储器还存储有总清洁路径以及已清洁路径，所述控制器根据所述总清洁路径以及所述已清洁路径获得所述待清洁路径。

在其中一个实施例中，所述总清洁路径通过所述定位传感器获取；

或/及，所述总清洁路径通过设于建筑物上的全局定位系统获取。

在其中一个实施例中，所述总清洁路径包括如下至少一种：沿建筑物的墙体的竖直方向的路径，沿建筑物的墙体的水平方向的路径。

在其中一个实施例中，所述沿建筑物的墙体的竖直方向的路径为从所述建筑物的墙体的上方到下方的竖直路径。

在其中一个实施例中，所述存储器还用于存储返航路径，所述控制器根据所述返航路径控制所述uav返航至降落点。

在其中一个实施例中，所述返航路径为用户预设的路径、已清洁路径、或自动规划的路径。

在其中一个实施例中，所述自动规划的路径包括如下至少一种：耗损动力能源最少的路径，返航行程最短的路径，返航时间最短的路径。

在其中一个实施例中，所述uav还包括用于对所述墙面进行清洁的清洁装置。

在其中一个实施例中，所述清洁装置包括如下至少一种：用于喷洒清洁剂的喷液机构，用于产生超声波震荡的超声波换能器，用于带动清洁部件旋转的旋转驱动机构，用于带动所述清洁部件来回滑动的滑动驱动机构，用于拖动所述清洁部件的拖动机构。

在其中一个实施例中，所述超声波震荡的墙面面积通过所述超声波换能器与所述墙面之间的间距调节；

或者，所述超声波震荡的墙面面积通过所述超声波换能器调节。

在其中一个实施例中，所述清洁剂喷洒的墙面面积通过所述喷液机构与所述墙面之间的间距来调节；

或者，所述清洁剂喷洒的墙面面积通过所述喷液机构调节。

在其中一个实施例中，所述清洁部件包括如下至少一种：清洁布，清洁海绵。

在其中一个实施例中，所述uav还包括云台，所述清洁装置通过所述云台连接在所述uav的机体上，并且所述清洁装置的姿态通过所述云台来调节。

一种墙体清洁系统，包括：

上述的uav；以及

用于给所述uav补给动力能源或/及清洁原料的基站。

在其中一个实施例中，所述uav的动力能源为电能，所述基站包括用于更换所述uav的电池的电池更换装置、以及用于给所述uav的电池充电的电池充电装置。

在其中一个实施例中，所述uav的动力能源为燃油，所述基站包括用于给所述uav补给燃油的燃油补给装置。

在其中一个实施例中，所述基站还包括用于给所述uav补给所述清洁原料的清洁原料补给装置。

在其中一个实施例中，所述墙面为建筑物的外墙，所述基站设于空中或所述建筑物的顶部；

或者，所述墙面为建筑物的内墙，所述基站设于所述建筑物的室内的地面。

在其中一个实施例中，所述uav为多个，所述基站能够同时或依次对多个所述uav补给动力能源及清洁原料；

或者，所述基站为多个，所述uav能够自动选择其中一个所述基站进行动力能源及清洁原料补给。

在其中一个实施例中，所述基站还包括用于控制所述uav的总控制器、以及用于发射控制信号的无线信号发射器，所述uav还包括无线信号接收器。

附图说明

图1为本发明的实施方式的uav清洁墙体的方法的流程图；

图2为图1所示的uav清洁墙体的方法的步骤一的具体流程图；

图3为图1所示的uav清洁墙体的方法的步骤一中获取总清洁路径的示意图；

图4(a)为图1所示的uav清洁墙体的方法的步骤一中的总清洁路径的其中一个实施例的示意图；

图4(b)为图1所示的uav清洁墙体的方法的步骤一中的总清洁路径的另一个实施例的示意图；

图5为图1所示的uav清洁墙体的方法的步骤二中的具体流程图；

图6为图1所示的uav清洁墙体的方法的步骤二中的禁止清洁标识的其中一个实施例的示意图；

图7为图1所示的uav清洁墙体的方法的步骤二中的禁止清洁标识的另一个实施例的示意图；

图8为图1所示的uav清洁墙体的方法的步骤四中的具体流程图；

图9为图1所示的uav清洁墙体的方法的步骤五中的具体流程图；

图10为本发明的实施方式的墙体清洁系统的结构示意图；

图11为图10所示的墙体清洁系统的uav的电路原理图；

图12为图10所示的墙体清洁系统的基站的电路原理图；

图13为图11所示的uav的清洁装置的喷液机构的结构原理图；

图14为图11所示的uav的清洁装置的滑动驱动机构的结构原理图；

图15为图11所示的uav的清洁装置的旋转驱动机构的结构原理图；

图16为图11所示的uav的清洁装置的拖动机构的结构原理图；

图17为图11所示的uav的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明的实施方式公开一种uav清洁墙体的方法，所述方法通过uav承载的清洁装置对建筑物的墙面进行清洁，然后，通过基站(dock)对所述uav进行补给。

在其中一些实施例中，清洁装置可以集成在uav的本体上，也可以分开制造，然后再装配在一起。

在其中一些实施例中，所述墙面可以为建筑物的外墙面，也可以为建筑物的内墙面，例如，对于一些塔类建筑，其内室的高度较高，同样可以采用上述清洁方法对建筑物的内墙面进行清洁。

在其中一些实施例中，所述基站可以设于建筑物的楼顶，例如，当对建筑物的外墙面进行清洁，基站可以设于建筑物的楼顶，或悬停在空中，以方便所述uav从楼顶朝下进行清洁。

所述基站也可以设于建筑物的室内的地面，例如，对于一些塔类的建筑物的内墙面进行清洁时，基站可以设于建筑物的室内地面。

在其中一些实施例中，所述uav根据待清洁路径飞行至待清洁区域，并且对待清洁区域的墙面进行清洁。

所述待清洁路径可以实时规划，也可以预先设置。所述待清洁路径可以根据总清洁路径以及记录的已清洁路径计算得到。

在其中一些实施例中，所述uav的总清洁路径可以为从建筑物的竖直方向分层进行清洁，例如，所述uav的总清洁路径为从建筑物的上方到下方的多个平行间隔设置的竖直路径。所述uav的总清洁路径也可以为沿建筑物的墙体的水平方向分层进行清洁，例如，所述uav的总清洁路径为从建筑物的左方到右方的多个平行间隔设置的水平路径。

在其中一些实施例中，所述uav的清洁方式可以为喷涂清洁剂的清洁方式，也可以为采用超声波震荡的清洁方式。

在其中一些实施例中，所述uav承载的清洁装置一次清洁的面积可以通过所述清洁装置与所述墙面之间的间距或者所述清洁装置自身调节。

在其中一些实施例中，所述喷涂清洁剂清洁的方式可以为多种，例如，来回滑动擦拭，旋转擦拭，单向拖动擦拭等等。来回滑动擦拭，即带动清洁部件在墙面上来回擦拭，例如，上下来回擦拭，左右来回擦拭。旋转擦拭，即带动清洁部件旋转，使清洁部件擦拭墙面。单向拖动擦拭，即带动清洁部件在墙面上拖动，以擦拭墙面，例如，沿所述墙面从上朝下拖动，或者，沿所述墙面从下朝上拖动。

在其中一些实施例中，所述墙面设有禁止清洁标识，以标识出所述墙面上哪些区域是不需要清洁的区域，所述uav感测到所述禁止清洁标识之后，立即飞往其他需要清洁的区域。

所述禁止清洁标识可以为贴在所述墙面上的实体标识，例如，所述禁止清洁标识设于所述墙面上的图案。所述禁止清洁标识也可以为覆盖所述墙面的虚拟标识，例如，所述禁止清洁标识为设于所述墙面上的信号发生器发出的禁止清洁信号。

在其中一些实施例中，所述墙面的类型可以为多种，例如，玻璃墙面，普通墙面等等。所述普通墙面为可区分纹理的墙面，重复纹理的墙面，无纹理的墙面等等。

在其中一些实施例中，所述uav完成清洁作业后，自动沿返航路径返航至降落点。降落点可以是用户预设地点，例如，降落点可以是用户事先设置的默认位置，如基站等等，或者，是用户根据当前的环境临时设定的位置。

所述降落点也可以为所述uav自动设置的地点。例如，所述降落点可以是所述uav根据当前的环境自动选择的降落位置。

基于上述uav清洁墙体的方法，本发明的实施方式还提供一种能够实施上述方法的uav。所述uav包括用于存储待清洁路径及返航路径的存储器，用于获取uav的当前位置信息的定位传感器，用于获取墙面的信息的墙面识别传感器，用于控制所述uav的飞行路径以及所述清洁装置的工作状态的控制器。

在其中一些实施例中，所述uav通过云台承载清洁装置。通过所述云台可以调节所述清洁装置的姿态。

在其中一些实施例中，所述uav直接承载所述清洁装置，所述清洁装置的姿态通过所述uav的姿态来调整。

在其中一些实施例中，所述清洁装置包括如下至少一种：用于喷洒清洁剂的喷液机构，用于产生超声波震荡的超声波换能器，用于带动清洁部件旋转的旋转驱动机构，用于带动所述清洁部件来回滑动的滑动驱动机构，用于拖动所述清洁部件的拖动机构。

在其中一些实施例中，所述墙面识别传感器包括如下至少一种：墙面距离传感器，墙面类型传感器，禁止标识识别传感器。所述墙面距离传感器用于感测所述uav与所述墙面之间的间距。所述墙面类型传感器用于识别所述墙面的类型。所述禁止标识识别传感器用于识别所述墙面上的禁止清洗标识。

基于上述uav，本发明的实施方式还提供一种墙体清洁系统。所述墙体清洁系统包括上述uav以及基站，所述基站用于给所述uav补给动力能源或/及清洁原料。

在其中一些实施例中，基站可以设于建筑物的外部，例如，所述墙面为建筑物的外墙面，所述基站设于空中或所述建筑物的顶部。基站也可以设于建筑物的内部，例如，所述墙面为建筑物的内墙面，所述基站设于所述建筑物的室内的地面。

在其中一些实施例中，一个所述基站可以同时或依次对多个所述uav补给动力能源及清洁原料。当所述基站为多个时，一个所述uav能够自动选择其中一个所述基站进行动力能源及清洁原料补给。

在其中一些实施例中，所述uav的动力能源可以与清洁装置共用一个能源装置，也可以分别采用不同的能源。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。

请参阅图1，本发明的实施方式的uav清洁墙体的方法，包括如下步骤s11～s15。

步骤s11，获取待清洁路径。

所述步骤s11可以采用不同的方式来获取，例如，如图2所示，具体在本实施例中，步骤s11进一步包括步骤s111及s112。

步骤s111，获取总清洁路径及已清洁路径。

总清洁路径可以采用不同的方式获取，在其中一个实施例中，总清洁路径可以通过uav自身的定位传感器获取，例如，uav在规划总的清洁路径之前绕建筑物的待清洁区飞行一遍，通过uav自身的定位传感器得知所有待清洁区域的位置信息，从而获得总清洁路径。

具体的，如图3所示，uav从楼房顶部的基站起飞后，根据自身的定位传感器(如gps)，按照预先记录的飞行轨迹(如图示的虚线所示)，通过超声波传感器、摄像头和加速度计的重力方向，可以识别出垂直的墙面，从而获取总的清洁路径。

在另外一个实施例中，总清洁路径通过设于建筑物上的全局定位系统获取。例如，在建筑物上的所有待清洁区域设置全局定位系统，通过全局定位系统即可得知总清洁径路，并通过全局定位系统上传给所述uav。

在另外一个实施例中，总清洁路径可以通过所述uav自身的定位传感器与建筑物上的全局定位系统共同配合得知。

总清洁路径可以根据建筑物的实际环境来规划，例如，总清洁路径可以包括如下至少一种：沿建筑物的墙体的竖直方向的路径，沿建筑物的墙体的水平方向的路径。

具体的，如图4(a)所示，沿建筑物的墙体的竖直方向的路径可以为从建筑物的墙体的上方到下方的竖直路径。如图4(b)所示，沿建筑物的墙体的水平方向的路径可以为从建筑物的墙体的左侧到右侧的水平路径。

步骤s112，根据总清洁路径及已清洁路径，规划待清洁路径。

待清洁路径可以实时更新，例如，当uav清洁至所述建筑物的拐角处时，则可以及时选择返航所需动力能源量最少的清洁路径，以节省动力能源。

待清洁路径也可以间隔预设时间更新，例如，当uav返航至基站时，开始更新所述待清洁路径。

步骤s12，根据待清洁路径，飞行至待清洁区域。

根据待清洁路径的不同情形采取不同的方式控制uav飞行待清洁区域。例如，当待清洁路径中存在少数禁止清洁的区域时，如居民楼的阳台、窗口等等，可以通过自动识别禁止清洁区域控制uav飞行至待清洁区域。

例如，如图5所示，具体在本实施例中，当待清洁路径中存在少数禁止清洁的区域，步骤s12进一步包括步骤s121～s123。

步骤s121，判断是否存在禁止清洁标识。

禁止清洁标识可以根据实际情况来设计，例如，禁止清洁标识包括如下至少一种：设于墙面上的图案，设于墙面上的信号发生器发出的禁止清洁信号。

所述图案可以采取不同的方式来设置，例如，在其中一个实施例中，图案包括禁止起始图案以及禁止结束图案，禁止起始图案及禁止结束图案位于禁止清洁区域的相对两边缘。当uav感测到禁止起始图案时，停止清洁作业，直至感测到禁止结束图案时，又开始继续清洁作业，从而避开禁止清洁区域。

具体的，如图6所示，某些外墙由于特殊原因，无需进行清洗，则可以在无需清洗的墙体上方贴上“stop”标志的禁止起始图案，以及“continue”标志的禁止结束图案。

所述信号发生器可以采用不同的方式来设置，例如，在其中一个实施例中，信号发生器为多个，并且包括起始信号发生器及终止信号发生器，起始信号发生器及终止信号发生器设于禁止清洁区域的相对两边缘。当uav感测到起始信号发生器发出的信号时，停止清洁作业，直至感测到终止信号发生器发出的信号时，又开始继续清洁作业，从而避开禁止清洁区域。

在另外一个实施例中，信号发生器为多个，多个信号发生器设于禁止清洁区域的中部，并且多个信号发生器发出的信号覆盖禁止清洁区域。当uav感测到信号发生器发出的信号时，停止清洁作业，直至信号发生器发出的信号消失时，又开始继续清洁作业，从而避开禁止清洁区域。

具体的，如图7所示，在建筑物内部安装短距离的信号发生器，无人机收到信号发生器发出的信号时停止清洁作业，直至信号发生器发出的信号消失。信号发生器发出的信号覆盖的区域即为禁止清洁区域。

步骤s122，若存在禁止清洁标识，则识别当前区域为禁止清洁区域。

当uav识别当前区域为禁止清洁区域时，则uav停止对该当前区域进行清洁。

步骤s123，若不存在禁止清洁标识，则识别当前区域为所述待清洁区域。

当uav识别当前区域为待清洁区域时，则uav可以对当前区域进行清洁。

步骤s13，识别待清洁区域的墙面。

步骤s13可以包括识别墙面与uav之间的间距以及识别墙面的类型的步骤。

墙面与uav之间的间距可以通过uav的墙面距离传感器获取，例如，墙面距离传感器可以为超声波测距传感器，视觉测距传感器，激光测距传感器，红外线测距传感器，雷达测距传感器等等。

步骤s14，采用uav承载的清洁装置对墙面进行清洁。

清洁墙面的方式有多种，例如，超声波震荡清洁，喷涂清洁剂清洁等等。当采用超声波震荡清洁的方式时，清洁装置包括用于产生超声波震荡的超声波换能器。当采用喷涂清洁剂清洁的方式，清洁装置包括用于喷洒清洁剂的喷液机构。

超声波震荡清洁，即，通过超声波换能器朝向墙面产生超声波，利用超声波震荡墙面上的灰尘。

其中，超声波震动的墙面面积可以采用不同的方式来控制，例如，在其中一个实施例中，超声波震动的墙面面积通过清洁装置与墙面之间的间距调节。例如，当超声波换能器产生的超声波呈扇形发出，则超声波换能器与墙面之间的间距越大，超声波震动的墙面面积就越大，反之，超声波震动的墙面面积就越小。

在另外一个实施例中，超声波震动的墙面面积通过清洁装置自身调节。例如，当可以调节超声波换能器的超声波的出口大小，则超声波出口越大，超声波震动的墙面面积就越大，反之，超声波震动的墙面面积就越小。

喷涂清洁剂清洁，即，朝向墙面喷涂清洁剂，然后再利用清洁部件擦除墙面的污垢。

其中，清洁剂喷涂的墙面面积可以采用不同的方式来控制，例如，在其中一个实施例中，清洁剂喷涂的墙面面积通过清洁装置与墙面之间的间距调节。例如，当喷液机构呈扇形喷出清洁剂时，则清洁装置与墙面之间的间距越大，清洁剂喷涂的墙面面积就越大，反之，清洁剂喷涂的墙面面积就越小。

在另外一个实施例中，清洁剂喷涂的墙面面积通过清洁装置自身调节。例如，当可以调节喷液机构的喷液口的大小时，则喷液机构的喷液口越大，清洁剂喷涂的墙面面积就越大，反之，清洁剂喷涂的墙面面积就越小。

喷涂清洁剂清洁的方式可以为多种，例如，来回滑动擦拭，旋转擦拭，单向拖动擦拭。

旋转擦拭，即，驱动清洁部件绕驱动轴转动，使清洁部件拍打墙面，从而擦除墙面的污垢。

来回滑动擦拭，即，驱动清洁部件在喷涂有清洁剂的墙面来回滑动，从而擦除墙面的污垢。

单向拖动擦拭，即，沿墙面拖动清洁部件，使清洁部件擦除墙面的污垢。

步骤s14可以采用不同的方式来实现，例如，如图8所示，在本实施例中，步骤s14进一步包括步骤s141～s144。

步骤s141，获取墙面的类型。

墙面的类型可以通过uav自身的传感器得知，或者，根据用户预设信息得知。

步骤s142，根据墙面的类型，选择与墙面的类型相对应的清洁方式。

不同的墙面的类型，采用不同的清洁方式。例如，对于浮在墙面的灰尘，可以采用超声波震荡的方式进行清洁；对于固结在墙面的污垢，可以采用喷涂清洁剂的方式进行清洁。

步骤s143，根据选择的清洁方式，控制uav与墙面之间的间距。

针对于不同的清洁方式，可以选择性控制uav与墙面之间的间距。例如，采用超声波震荡的方式进行清洁时，uav与墙面之间的间距控制在第一预设距离，采用喷涂清洁剂的方式进行清洁时，uav与墙面之间的间距控制在第二预设距离，第二预设间距与第一预设间距不相等。

另外，针对于不同的清洁面积，也可以选择性控制uav与墙面之间的间距，具体控制方式如步骤s13中所述，在此不再详细赘述。

步骤s144，采用选择的清洁方式对墙面进行清洁。

根据所选择的清洁方式，可以对墙面一次性清洁，或者反复多次清洁。

需要说明的是，步骤s14还可以进一步包括步骤：在清洁墙面时，同时记录已清洁路径，从而实时更新已清洁路径。

进一步地，方法还包括步骤s15：停止清洁所述墙面，自动沿返航路径返航至降落点。

返航路径可以为用户预设的路径，例如，用户根据当前的环境情况预设的路径。返航路径也可以为已清洁路径，即，沿着清洁时飞行过的路径返回。返航路径也可以自动规划的路径，例如，自动规划的路径可以为耗损动力能源最少的路径、返航行程最短的路径、返航时间最短的路径等等。

降落点为用户预设地点，例如，降落点为用于给uav补给动力能源或/及清洁原料的基站。或者，降落点为uav自动选择的地点。

另外，基站的位置可以根据待清洁的墙面的位置来设置，例如，当墙面为建筑物的外墙，基站设于空中或建筑物的顶部。当墙面为建筑物的内墙，基站设于建筑物的室内的地面。

uav收到如下至少一种信息时停止清洁所述墙面：uav的当前剩余动力能源不足返航的信息，清洁装置不能继续工作的信息，uav完成了待清洁路径的信息。

其中，清洁装置不能继续工作的信息包括如下至少一种：清洁装置的动力能源不足的信息，清洁装置的清洁原料不足的信息。清洁装置的清洁原料可以为清洁剂、水等等。

uav的动力能源可以为电能或燃油。在其中一个实施例中，清洁装置的动力能源及uav的动力能源均为电能，并且二者共用一电源。

步骤s15的具体实施方式可以根据不同的飞行环境来设计，例如，如图9所示，具体在本实施方式中，步骤s15进一步包括如下步骤s151～s157。

步骤s151，判断uav的当前剩余动力能源量是否大于从当前位置返航所需能源量。

具体在本实施例中，当uav为电动uav时，则判断uav的电池的当前剩余电量是否大于从当前位置返航所需电量。

在另外一个实施例中，当uav为燃油uav时，则判断uav的油箱内的当前剩余油量是否大于从当前位置返航所需油量。

步骤s152，若uav的当前剩余动力能源量不大于从当前位置返航所需能源量，则立即停止清洁所述墙面，自动沿返航路径返回。

具体在本实施例中，若uav的电池的当前剩余电量不大于从当前位置返航所需电量，则立即停止清洁所述墙面，自动沿返航路径返回。

在另外一个实施例中，若uav的油箱内的当前剩余油量不大于从当前位置返航所需油量，则立即停止清洁所述墙面，自动沿返航路径返回。

步骤s153，若uav的当前剩余动力能源量大于从当前位置返航所需能源量，则判断清洁装置是否能够继续工作。

具体在本实施例中，若uav的电池的当前剩余电量大于从当前位置返航所需电量时，则判断清洁装置的动力源及清洁原料是否充足。

在另外一个实施例中，若uav的油箱内的当前剩余油量大于从当前位置返航所需油量时，则判断清洁装置的动力源及清洁原料是否充足。

步骤s154，若清洁装置不能继续工作，则立即停止清洁所述墙面，自动沿返航路径返回。

具体在本实施例中，若清洁装置所需的动力源或清洁原料不足，则立即停止清洁所述墙面，自动沿返航路径返回。

步骤s155，若清洁装置能够继续工作，则判断是否完成待清洁路径。

具体在本实施例中，若清洁装置所需的动力源及清洁原料足够，则判断是否完成了待清洁路径。

步骤s156，若已完成待清洁路径，则立即停止清洁所述墙面，自动沿返航路径返回。

具体在本实施例中，uav根据待清洁路径以及当前位置的信息，判断当前位置是否位于待清洁路径的末端位置。若当前位置是位于待清洁路径的末端位置，则立即停止清洁所述墙面，自动沿返航路径返航。

步骤s157，若未完成待清洁路径，则按照待清洁路径，继续清洁。

具体在本实施例中，若当前位置不是位于待清洁路径的末端位置，则按照待清洁路径，继续清洁，直至到达待清洁路径的末端位置。

需要说明的是，如图1所示，若所述降落点为基站，则所述方法在步骤s15之后还包括步骤s16：基站对uav进行动力能源或/及清洁原料补给。

具体在实施例中，若uav的电池的电量不足，则基站更换uav的电池，并对更换后的电池进行充电。若清洁剂不足，则基站对uav补给清洁剂。

相较于传统的墙体清洁方法，上述uav清洁墙体的方法至少具有以下优点：

(1)上述方法采用uav承载的清洁装置对墙面进行清洁，无需高空作业工人进行作业，从而大大降低了建筑物的墙体清洁的危险性。

(2)由于uav可以自由的停悬在空中，无需吸附在建筑物的墙面上，其移动较为方便，可以适用于不同类型的墙体。

(3)由于uav可以根据待清洁路径自动寻找待清洁区域，识别清洁区域的墙面，大大提高了清洁建筑物的墙面的自动化程度。

基于上述uav清洁墙体的方法，本发明还提供一种墙体清洁系统。

请参阅图10，本实施方式的墙体清洁系统10包括用于清洁墙体的uav100、以及用于给uav100补给动力能源或/及清洁原料的基站200。

请参阅图11，具体在本实施例中，uav100包括存储器110、定位传感器120、墙面识别传感器130、以及控制器140。

存储器110用于存储待清洁路径。存储器110可以为硬盘，闪存卡等存储装置。

定位传感器120用于获取uav100的当前位置信息。例如，定位传感器120包括如下至少一种：gps，imu(inertialmeasurementunit,惯性测量单元)，高度计。gps用于获取uav100在三维空间内的位置坐标。imu用于获取uav100的三轴姿态角以及加速度。高度传感器用于获取uav100的绝对高度或相对高度。例如，所述高度传感器包括如下至少一种：气压高度计，红外测距传感器，超声波测距传感器，视觉测距传感器，激光测距传感器，雷达测距传感器。

墙面识别传感器130用于获取墙面的信息。例如，墙面识别传感器130包括如下至少一种：墙面距离传感器，墙面类型传感器，禁止标识识别传感器。

墙面距离传感器用于测量uav100与墙面之间的间距。例如，墙面距离传感器包括如下至少一种：超声波测距传感器，视觉测距传感器，激光测距传感器，红外测距传感器，雷达测距传感器。

墙面类型传感器用于识别墙面的类型。例如，墙面类型传感器包括如下至少一种：超声波传感器，激光传感器，视觉传感器。

由于同一建筑物可能会有不同类型的墙壁，墙面的类型可以分玻璃墙面，普通墙面。普通墙面可以分为可区分纹理的墙面，重复纹理的墙面，无纹理的墙面。不同类型的墙壁要求的清洗任务不同(例如，采用不同的清洗试剂等)，需要采用墙面类型传感器对墙面的类型进行识别。

例如，玻璃墙壁具有能反光、反射超声波稳定等特点，若满足uav100扫转偏航角(<30°)，则采用超声波传感器感测的距离数值稳定，双目摄像头得到深度图场景复杂(玻璃镜面反射远处景物)或能识别出uav100自身影子，再结合预设的墙面类型信息(例如，有无玻璃墙面)和持续的检测统计，能够比较可靠的识别出玻璃墙面。

普通外墙由于可以分为有可区分纹理，有重复纹理和无纹理墙面，其中可区分纹理墙面在双目摄像头获取的图像中，可以拟合出墙面平面；重复纹理的墙面和无纹理的墙面，结合超声波传感器的超声波信息，进而进行识别。

禁止标识识别传感器用于识别墙面上的禁止清洗标识。例如，禁止标识识别传感器包括如下至少一种：信号接收器，视觉传感器。

控制器140，与存储器110、定位传感器120、墙面识别传感器130通讯连接，以获取待清洁路径、墙面的信息、以及当前位置信息。例如，控制器140可以为控制芯片，控制电路板等等。

其中，控制器140根据待清洁路径、当前位置信息发出飞行至待清洁区域的飞行控制信号。控制器140根据墙面的信息，发出清洁墙面的清洁控制信号。

进一步的，存储器110还存储有总清洁路径以及已清洁路径，控制器140根据总清洁路径以及已清洁路径计算得出待清洁路径。

已清洁路径可以随着uav100开始清洁作业时候实时记录下来，并且与总清洁路径相比较，即可得出待清洁路径。

进一步的，总清洁路径可以采用不同的方式获取，在其中一个实施例中，总清洁路径可以通过uav100自身的定位传感器120获取，例如，uav100在规划总的清洁路径之前绕建筑物的待清洁区飞行一遍，通过uav100自身的定位传感器120得知所有待清洁区域的位置信息，从而获得总清洁路径。

在另外一个实施例中，总清洁路径通过设于建筑物上的全局定位系统获取。例如，在建筑物上的所有待清洁区域设有全局定位系统，通过全局定位系统即可得知总清洁径路，并通过全局定位系统上传给所述uav100。

在另外一个实施例中，总清洁路径通过所述uav100自身的定位传感器120与建筑物上的全局定位系统共同配合得知。

总清洁路径可以根据建筑物的实际环境来规划，例如，总清洁路径可以包括如下至少一种：沿建筑物的墙体的竖直方向的路径，沿建筑物的墙体的水平方向的路径。

例如，沿建筑物的墙体的竖直方向的路径可以为从建筑物的墙体的上方到下方的竖直路径，沿建筑物的墙体的水平方向的路径可以为从建筑物的墙体的左侧到右侧的水平路径。

进一步的，存储器110还用于存储返航路径，控制器140根据返航路径控制uav100返航至降落点。

返航路径可以为用户预设的路径，例如，用户预设降落到基站200的路径。返航路径也可以为已清洁路径，即，沿着走过的清洁路径原路返回。返航路径也可以为uav100自动规划的路径。例如，自动规划的路径包括如下至少一种：耗损动力能源最少的路径，返航行程最短的路径，返航时间最短的路径。

进一步的，uav100还可以集成用于对墙面进行清洁的清洁装置150。当然，在本发明中，uav100还可以与清洁装置150分别单独设计。

请参阅图13至图16，清洁装置150包括如下至少一种：用于喷洒清洁剂的喷液机构191，用于产生超声波震荡的超声波换能器，用于带动清洁部件195来回滑动的滑动驱动机构192，用于带动清洁部件195旋转的旋转驱动机构193，用于拖动清洁部件195的拖动机构194。

喷液机构191的具体结构可以为多种，例如，如图13所示，喷液机构191可以包括用于盛装清洁剂的容器191a，用于喷出清洁剂的喷嘴191b，用于输入气压的气管191c。喷液机构191也可以采用雾化结构，在此不再详细赘述。

超声波换能器可以为各种类型的结构，例如，可以为mems超声换能器，其具体结构在此不再详细赘述。

滑动驱动机构192的具体结构可以根据实际需要来设计，例如，如图14所示，可以采用皮带轮192a带动皮带192b来回转动，清洁部件195可以固定在皮带192b上，并且随皮带192b来回移动。

旋转驱动机构193的具体结构可以根据实际需要来设计，例如，如图15所示，可以采用电机193a驱动旋转盘193b转动，清洁部件195可以固定在旋转盘193b上，并且随着旋转盘193b转动，或者绕旋转盘193b的轴心摆动。

拖动机构194的具体结构可以根据实际需要来设计，例如，如图16所示，拖动机构194可以为连接在uav100的机体上拖动支架，清洁部件195固定在拖动支架上，并且随着拖动支架移动。其中，拖动支架可以调节其相对于墙面的倾斜角度。

清洁部件195可以为一般的擦拭部件，例如，清洁布，清洁海绵等等。

清洁装置150单次清洁的面积可以根据清洁装置150与墙面之间的间距来调节。当采用超声波换能器产生超声波震荡时，超声波震荡的墙面面积通过超声波换能器与墙面之间的间距调节。例如，当超声波换能器产生的超声波呈扇形发出，则超声波换能器与墙面之间的间距越大，超声波震动的墙面面积就越大，反之，超声波震动的墙面面积就越小。

当采用喷液机构191喷涂清洁剂时，清洁剂喷洒的墙面面积通过喷液机构191与墙面之间的间距来调节。例如，当喷液机构191将清洁剂呈扇形喷出，则清洁装置150与墙面之间的间距越大，清洁剂喷涂的墙面面积就越大，反之，清洁剂喷涂的墙面面积就越小。

在另外一个实施例中，超声波震动的墙面面积通过超声波换能器自身调节。例如，当超声波换能器的超声波出口可以调节大小，则超声波出口越大，超声波震动的墙面面积就越大，反之，超声波震动的墙面面积就越小。

清洁剂喷涂的墙面面积通过喷液机构191自身调节。例如，当喷液机构191的喷液口可以调节时，则喷液机构191的喷液口越大，清洁剂喷涂的墙面面积就越大，反之，清洁剂喷涂的墙面面积就越小。

进一步的，如图17所示，uav100还包括云台160，清洁装置150通过云台160连接在uav100的机体上，并且清洁装置150的姿态通过云台160来调节。

需要说明的是，云台160也可省略，此时清洁装置150直接与uav100的机体固定连接，通过uav100的姿态来调节清洁装置150的姿态。

基站200的具体结构可以根据不同的需求来设计，例如，如图12所示，在本实施例中，uav100的动力能源为电能，基站200包括用于更换uav100的电池的电池更换装置210、以及用于给uav100的电池充电的电池充电装置220。

在其他实施例中，uav100的动力能源为燃油，基站200包括用于给uav100补给燃油的燃油补给装置。

进一步的，基站200还包括用于给uav100补给清洁原料的清洁原料补给装置230。

基站200的位置可以根据待清洁墙面的所在位置来设置。例如，在其中一个实施例中，墙面为建筑物的外墙，基站200设于空中或建筑物的顶部。

在另外一个实施例中，墙面为建筑物的内墙，基站200设于建筑物的室内的地面。

uav100与基站200的配合方式可以根据uav100的数量，或者基站200的数量的不同来设计。例如，在其中一个实施例中，uav100为多个，基站200能够同时或依次对多个uav100补给动力能源及清洁原料。即，多个uav100可以共用一个基站200来补给，通过基站200可以对多个uav100依次进行补给，或者，通过基站200可以对多个uav100同时进行补给。

在另外一个实施例中，基站200为多个，uav100能够自动选择其中一个基站200进行动力能源及清洁原料补给。例如，可以将多个基站200分别设于不同位置，uav100可以选择最短的返航路程的基站200进行补给。

在另外一个实施例中，uav100为多个，基站200为多个，可以同时结合上述两种方式进行补给，具体配合方式如上述所述，在此不再详细赘述。

进一步的，如图12所示，为了便于控制uav100，特别是同时控制多个uav100时，基站200还包括用于控制uav100的总控制器240、以及用于发射控制信号的无线信号发射器250，所述uav100包括无线信号接收器170。例如，当需要同时召回所有uav100回基站200时，则用户可以输入控制指令给所述总控制器240，所述总控制器240通过无线信号发射器250发送控制信号给所有uav100，从而同时控制所有uav100返航至基站200，即，能够实现了同时回收所有uav100的功能。

进一步的，总控制器240还用于控制电池更换装置210、电池充电装置220、以及清洁原料补给装置230。

以下结合图10具体说明上述墙体清洁系统10。

首先，uav100获取总清洁路径af以及已清洁路径ab，从而获取待清洁路径bf。

接着，uav100根据待清洁路径bf飞行至b点，uav100的墙面识别传感器130识别墙面的类型，并根据墙面的类型选择相应的清洁方式，并控制uav100与墙面之间的间距，开始对墙面进行清洁。

接着，uav100清洁至c点时，uav100的墙面识别传感器130识别到禁止清洁信号，停止清洁作业，直至uav100飞行至d点，cd段即为禁止清洁作业区域。

然后，uav100从d点继续开始清洁作业，直至e点，uav100的电池的电量不足。

最后，uav100从e点自动沿返航路径返回至基站200进行补给。

上述墙体清洁系统至少具有如下优点：

(1)上述墙体清洁系统10采用uav100承载的清洁装置150对墙面进行清洁，无需高空作业工人进行作业，从而大大降低了建筑物的墙体清洁的危险性。

(2)由于uav100可以自由的停悬在空中，无需吸附在建筑物的墙面上，其移动较为方便，可以适用于不同类型的墙体。

(3)由于uav100可以根据自身定位传感器120以及存储器110内的待清洁路径自动寻找待清洁区域，并且根据自身的墙面识别传感器130识别清洁区域的墙面，大大提高了清洁建筑物的墙面的自动化程度。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的相关装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得计算机处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁盘或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。