[0001]
本发明涉及一种玻璃幕墙清洁机器人。
背景技术：
[0002]
清洁机器人一般包括四个模块：行走模块、清洁模块、定位模块、路径规划模块，玻璃幕墙清洁机器人还需加上吸附模块，根据以上五个模块对业界现有技术进行梳理。吸附模块，目前业界有真空吸附、负压吸附、仿生吸附等方式。行走模块，目前业界一般有车轮式、履带式、多足式等方式，但现有玻璃幕墙机器人不支持跨缝。清洁模块，主要由通过安装清洁抹布并在上面润湿清洁液清洁壁面。
[0003]
定位模块，目前业界大部分玻璃幕墙机器人不具备定位系统，采用传统的控制方式进行覆盖清洁，少部分采用轮式编码器配合惯性测量单元的方式进行定位，由于玻璃幕墙外部条件因素不同，机器人在幕墙上履带打滑的情况不同，这导致轮式编码器无法获得准确的里程信息，同时惯性测量单元提供的姿态信息会随时间及温度的变化会产生漂移，导致清洁机器人的里程信息随之漂移。因此该种方式在车轮打滑后完全失效，无法适应一些复杂场景，清洁机器人无法较好的完成覆盖作业，清洁效率低下，且有一定安全隐患。
[0004]
路径规划模块，传统覆盖算法以一组平行且有一定间隔的平行线段集对多边形区域进行切割，获取交点作为覆盖路径的目标点，按一定顺序串联所有目标点，形成完整的覆盖路径。现有算法未将直线行走和旋转两种运动进行区分和分离，清洁机器人行走路径会出现弧形，导致覆盖率下降；且若直线行走和旋转不进行区分和分离，便无法在清洁机器人原地旋转时使用中央吸盘进行吸附，导致原地旋转时容易出现下滑的情况，下滑会影响清洁机器人后续路径执行，影响清洁效率。同时现有算法没考虑中间区域玻璃边缘，可能会导致行走时吸附模块正好处于玻璃衔接处，导致机器人偏出线路甚至掉落，影响整体清洁效果。
技术实现要素：
[0005]
鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种结构简单、安全可靠且清洁效率高的玻璃幕墙清洁机器人。
[0006]
本发明的技术方案是这样的：
[0007]
一种玻璃幕墙清洁机器人，包括车体，所述车体包括底盘以及设置在所述底盘上的支撑框架，所述底盘上设置有固定板以及壳体，所述支撑框架固定设置在所述底盘上，所述固定板固定设置在所述支撑框架的上端，所述壳体包覆设置在所述固定板上；所述底盘上位于左侧和右侧的位置均设置有行走机构，所述车体在所述行走机构的驱动下进行行走，所述车体还包括吸附机构、中央旋转吸盘组件以及清洁组件，其中：所述吸附机构包括第一吸附组件、第二吸附组件、第三吸附组件以及第四吸附组件，所述第一吸附组件和第二吸附组件分别固定设置在所述底盘的左侧，且所述第三吸附组件和第四吸附组件分别固定设置在所述底盘的右侧，所述清洁组件包括水箱、微型蠕动泵、前侧清洁汇流板以及后侧清
洁汇流板，所述水箱和所述微型蠕动泵分别固定设置在所述固定板上，所述前侧清洁汇流板固定设置在所述底盘的前侧，所述后侧清洁汇流板固定设置在所述底盘的后侧，所述水箱通过输水管与所述前侧清洁汇流板相连，所述微型蠕动泵设置在所述输水管上。
[0008]
所述底盘的形状为方形，所述中央旋转吸盘组件固定设置在所述底盘的中心位置。
[0009]
所述前侧清洁汇流板以及后侧清洁汇流板的底部均通过魔术贴粘贴有清洁抹布。
[0010]
所述中央旋转吸盘组件包括舵机固定机构、舵机机构、升降机构以及旋转吸附机构，所述舵机机构固定设置在所述舵机固定机构上，其中：所述舵机固定机构包括舵机固定板以及多个固定支撑柱，多个所述固定支撑柱均竖直设置，所述舵机固定板设置在多个所述固定支撑柱的顶端；所述舵机机构包括舵机、舵机支架、舵机臂及舵机臂支架，所述舵机通过所述舵机支架固定设置在所述舵机固定板的下方，所述舵机的驱动轴与所述舵机臂的一端固定连接，所述舵机臂的另一端与所述舵机臂支架的一端活动连接，所述舵机臂支架的另一端与所述升降机构活动连接；所述旋转吸附机构设置在所述升降机构的下端，所述升降机构在所述舵机机构的驱动下进行上升和下降，同时所述升降机构在上升和下降的过程中带动所述旋转吸附机构上升和下降。
[0011]
多个所述固定支撑柱的数量为四个，所述舵机固定板的形状为方形，且所述舵机固定板水平设置在四个所述固定支撑柱的顶端。
[0012]
所述升降机构包括第一固定板、第二固定板、第一导轨、第二导轨、第一滑块、第二滑块以及连接板，其中：所述第一固定板沿竖直方向设置在所述舵机固定板下方的左侧，所述第一导轨沿长度方向固定设置在所述第一固定板上，所述第一滑块套设在所述第一导轨上且可沿其上下滑动；所述第二固定板沿竖直方向设置在所述舵机固定板下方的右侧，所述第二导轨沿长度方向固定设置在所述第二固定板上，所述第二滑块套设在所述第二导轨上且可沿其上下滑动；所述连接板的左端固定设置在所述第一滑块上，所述连接板的右端固定设置在所述第二滑块上。
[0013]
所述连接板的下端左侧向下延伸设置有第一安装部，所述连接板的下端右侧向下延伸设置有第二安装部，所述旋转吸附机构通过第一安装部和第二安装部与所述连接板固定连接。
[0014]
所述旋转吸附机构包括中央吸盘、固定圆盘、深沟球轴承、轴承座以及上盖，其中：所述固定圆盘固定设置在所述中央吸盘的上端，所述固定圆盘的上表面沿中心轴线的位置向上延伸设置有圆柱形的第一安装凸部，所述第一安装凸部的上表面向上延伸设置有第二安装凸部，所述第二安装凸部的上端外侧壁沿圆周方向设置有第一固定凹部，所述第一固定凹部中设置有第一卡簧；所述轴承座的形状为圆柱形，所述轴承座沿中心轴线的位置设置有定位通孔，所述轴承座位于所述定位通孔的侧壁内凹形成有安装凹部，所述深沟球轴承活动设置在所述安装凹部中，且所述深沟球轴承套设在所述第二安装凸部上。
[0015]
所述行走机构包括驱动电机、驱动轮、橡胶履带、张紧轮以及同步轮，其中：所述驱动电机的输出轴与所述驱动轮固定连接，所述驱动轮在所述驱动电机的驱动下进行转动；所述驱动轮通过所述橡胶履带驱动所述同步轮进行转动，所述驱动轮与所述同步轮之间设置有多个所述张紧轮。
[0016]
所述支撑框架包括第一支撑板、第二支撑板、第三支撑板以及第四支撑板，其中：
所述第一支撑板沿长度方向设置在所述底盘的左侧壁，所述第二支撑板沿长度方向设置在所述底盘的前侧壁，所述第三支撑板沿长度方向设置在所述底盘的右侧壁，所述第四支撑板设置在所述底盘的后侧壁。
[0017]
本发明具有以下优点和有益效果：本发明实施例提供的玻璃幕墙清洁机器人，可实现大规模室内外玻璃幕墙集群的全覆盖清洁作业，增加对复杂环境的适应性，提高自动化程度，减少人力成本，减少人工清洗存在的安全隐患，提高清洁效率。
附图说明
[0018]
图1为本发明实施例提供的玻璃幕墙清洁机器人的俯视结构示意图。
[0019]
图2为本发明实施例提供的玻璃幕墙清洁机器人的立体结构示意图。
[0020]
图3为本发明实施例提供的玻璃幕墙清洁机器人去掉壳体和固定板后的俯视结构示意图。
[0021]
图4为本发明实施例提供的玻璃幕墙清洁机器人去掉壳体后的俯视结构示意图。
[0022]
图5为本发明实施例提供的玻璃幕墙清洁机器人获取玻璃边界的示意图。
[0023]
图6为本发明实施例提供的玻璃幕墙清洁机器人进行清洁时行走路径的示意图。
[0024]
图7为本发明实施例提供的中央旋转吸盘组件的立体结构示意图。
[0025]
图8为本发明实施例提供的中央旋转吸盘组件的分解结构示意图。
[0026]
图9为本发明实施例提供的中央旋转吸盘组件中舵机处于待机状态的结构示意图。
[0027]
图10为本发明实施例提供的中央旋转吸盘组件中舵机处于工作状态的结构示意图。
[0028]
图11为本发明实施例提供的旋转吸附机构的放大分解结构示意图。
[0029]
图12为本发明实施例提供的旋转吸附机构去掉可转动气管接头和上盖后的放大分解结构示意图。
[0030]
图13为本发明实施例提供的旋转吸附机构的主视结构示意图。
[0031]
图14为图13中a-a方向的剖视结构示意图。
[0032]
图15为本发明实施例提供的中央吸盘、固定圆盘、轴承座以及上盖相配合的剖视结构示意图。
[0033]
图16为本发明实施例提供的轴承座的放大剖视结构示意图。
[0034]
图17为本发明实施例提供的上盖的放大立体结构示意图。
[0035]
图18为本发明实施例提供的轴承座的放大立体结构示意图。
具体实施方式
[0036]
下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
[0037]
如图1至图18所示：为本发明实施例提供的玻璃幕墙清洁机器人，包括车体100，所述车体100包括底盘101以及设置在所述底盘101上的支撑框架，所述底盘101上设置有固定板104以及壳体105，所述支撑框架固定设置在所述底盘101上，所述固定板104固定设置在所述支撑框架的上端，所述壳体105包覆设置在所述固定板104上；所述底盘101上位于左侧和右侧的位置均设置有行走机构，所述车体100在所述行走机构的驱动下进行行走，所述车
体100还包括吸附机构、中央旋转吸盘组件以及清洁组件，其中：所述吸附机构包括第一吸附组件210、第二吸附组件220、第三吸附组件230以及第四吸附组件240，所述第一吸附组件210和第二吸附组件220分别固定设置在所述底盘101的左侧，且所述第三吸附组件230和第四吸附组件240分别固定设置在所述底盘101的右侧，所述清洁组件包括水箱250、微型蠕动泵251、前侧清洁汇流板252以及后侧清洁汇流板253，所述水箱250和所述微型蠕动泵251分别固定设置在所述固定板104上，所述前侧清洁汇流板252固定设置在所述底盘101的前侧，所述后侧清洁汇流板253固定设置在所述底盘101的后侧，所述水箱250通过输水管(图中未示出)与所述前侧清洁汇流板252相连，所述微型蠕动泵251设置在所述输水管上。
[0038]
所述底盘101的形状为方形，所述中央旋转吸盘组件固定设置在所述底盘101的中心位置。
[0039]
所述前侧清洁汇流板252以及后侧清洁汇流板253的底部均通过魔术贴粘贴有清洁抹布(图中未示出)。清洁机器人在移动时由微型蠕动泵251从水箱250中抽取清洁液并输送到前侧清洁汇流板252上，润湿通过魔术贴粘在前侧清洁汇流板252上的清洁抹布，前侧润湿后的清洁抹布和通过魔术贴粘在后侧清洁汇流板253上的干燥清洁抹布被清洁机器人的车体100按压在玻璃幕墙的壁面上，清洁机器人移动时带动前后两块清洁抹布进行移动，实现对壁面污渍的清洁和水渍的擦除。
[0040]
所述底盘101上位于左侧和右侧的位置分别设置有第一定位通孔106和第二定位通孔107，且所述第一定位通孔106和第二定位通孔107中均设置有一所述橡胶履带112。通过上述设计，也即车体100的底部位于左侧和右侧的位置均设置有所述行走机构。
[0041]
所述支撑框架包括第一支撑板121、第二支撑板122、第三支撑板123以及第四支撑板124，其中：所述第一支撑板121沿长度方向设置在所述底盘101的左侧壁，所述第二支撑板122沿长度方向设置在所述底盘101的前侧壁，所述第三支撑板123沿长度方向设置在所述底盘101的右侧壁，所述第四支撑板124设置在所述底盘101的后侧壁。
[0042]
所述第一支撑板121、第二支撑板122、第三支撑板123以及第四支撑板124的高度均相同，且所述第一支撑板121、第二支撑板122、第三支撑板123以及第四支撑板124为一体成型，进而可提高第一支撑板121、第二支撑板122、第三支撑板123以及第四支撑板124相结合的牢固性，安全可靠性得到一定程度的提高，进而达到延长支撑框架的使用寿命的目的。
[0043]
本发明的中央旋转吸盘组件包括舵机固定机构、舵机机构、升降机构以及旋转吸附机构，所述舵机机构固定设置在所述舵机固定机构上，其中，所述舵机固定机构包括舵机固定板321以及多个固定支撑柱322，多个所述固定支撑柱322均竖直设置，所述舵机固定板321设置在多个所述固定支撑柱的322顶端，所述舵机机构包括舵机390、舵机支架391、舵机臂392及舵机臂支架393，所述舵机390通过所述舵机支架391固定设置在所述舵机固定板321的下方，所述舵机390的驱动轴(图中未示出)与所述舵机臂392的一端固定连接，所述舵机臂392的另一端与所述舵机臂支架393的一端活动连接，所述舵机臂支架393的另一端与所述升降机构活动连接，所述旋转吸附机构设置在所述升降机构的下端，所述升降机构在所述舵机机构的驱动下进行上升和下降，同时所述升降机构在上升和下降的过程中带动所述旋转吸附机构上升和下降。
[0044]
多个所述固定支撑柱322的数量为四个，所述舵机固定板321的形状为方形，且所述舵机固定板321水平设置在四个所述固定支撑柱322的顶端。通过上述设置，也即固定支
撑柱322的数量设计为4个，进而可使舵机固定板321平稳且安全的设置在四个固定支撑柱322的顶端，安全可靠性得到一定程度的提升。
[0045]
四个所述固定支撑柱322中，两个所述固定支撑柱322分别设置在所述舵机固定板321左侧的前端和后端，且另外两个所述固定支撑柱322分别设置在所述舵机固定板321右侧的前端和后端。具体的，可在舵机固定板321上设置有四个固定孔380，且固定支撑柱322的上端设置有固定部383，且所述固定部383设置在固定孔380中，也即所述固定支撑柱322的上端通过固定部383与固定孔380的配合与舵机固定板321固定连接，安全可靠性得到进一步提升，进而可使固定支撑柱322与舵机固定板321相结合的更加牢固，从而达到延长该清洁机器人用定点转向装置的使用寿命。
[0046]
所述升降机构包括第一固定板323、第二固定板324、第一导轨325、第二导轨326、第一滑块327、第二滑块328以及连接板329，其中：所述第一固定板323沿竖直方向设置在所述舵机固定板321下方的左侧，所述第一导轨325沿长度方向固定设置在所述第一固定板323上，所述第一滑块327套设在所述第一导轨325上且可沿其上下滑动；所述第二固定板324沿竖直方向设置在所述舵机固定板321下方的右侧，所述第二导轨326沿长度方向固定设置在所述第二固定板324上，所述第二滑块328套设在所述第二导轨326上且可沿其上下滑动；所述连接板329的左端固定设置在所述第一滑块327上，所述连接板329的右端固定设置在所述第二滑块328上。通过上述设计，也即第一固定板323和第二固定板324的下端分别通过紧固螺栓固定设置在清洁机器人的机身上，第一导轨325通过紧固螺钉固定设置在所述第一固定板323上，第二导轨326通过紧固螺钉固定设置在第二固定板324上，进而提高第一导轨325与第一固定板323相结合的牢固性以及第二导轨326与第二固定板324相结合的牢固性；另外，第一滑块327套设在第一导轨325上且可沿第一导轨325上下自由滑动，第二滑块328套设在第二导轨326上且可沿第二导轨326上下自由滑动；同时，由于连接板329的一端通过螺钉固定设置在第一滑块327上，且连接板329的另一端通过螺钉固定设置在第二滑块328上，也即连接板329通过第一滑块327和第二滑块328沿第一导轨325和第二导轨326上下移动。
[0047]
所述连接板329的下端左侧向下延伸设置有第一安装部381，所述连接板329的下端右侧向下延伸设置有第二安装部382，所述旋转吸附机构通过第一安装部381和第二安装部382与所述连接板329固定连接。通过上述设计，也即连接板329的下端左侧和右侧分别向下延伸设置有第一安装部381和第二安装部382，因此可提高第一安装部381和第二安装部382与连接板329相结合的牢固性，安全可靠性得到提高；同时，所述第一安装部381和第二安装部382分别通过紧固螺栓与旋转吸附机构紧固连接，以达到使旋转吸附机构与连接板329牢固连接的目的，进而延长该清洁机器人用定点转向装置的使用寿命。
[0048]
所述旋转吸附机构包括中央吸盘394、固定圆盘395、深沟球轴承396、轴承座397以及上盖398，其中：所述固定圆盘395固定设置在所述中央吸盘394的上端，所述固定圆盘395的上表面沿中心轴线的位置向上延伸设置有圆柱形的第一安装凸部401，所述第一安装凸部401的上表面向上延伸设置有第二安装凸部402，所述第二安装凸部402的上端外侧壁沿圆周方向设置有第一固定凹部440，所述第一固定凹部440中设置有第一卡簧441；所述轴承座397的形状为圆柱形，所述轴承座397沿中心轴线的位置设置有定位通孔404，所述轴承座397位于所述定位通孔404的侧壁内凹形成有安装凹部403，所述深沟球轴承396活动设置在
所述安装凹部403中，且所述深沟球轴承396套设在所述第二安装凸部402上。通过上述设计，也即固定圆盘395的上端向上依次延伸设置有第一安装凸部401和第二安装凸部402，从而提高第一安装凸部401和第二安装凸部402与固定圆盘395相结合的牢固性；另外，通过在轴承座397上位于定位通孔404的内侧壁内凹形成有安装凹部403，以使深沟球轴承396设置在安装凹部403中，安全可靠性得到提升。
[0049]
所述轴承座397上安装凹部403的内侧壁下部圆周方向设置第二固定凹部480，所述第二固定凹部480中设置有第二卡簧444，当深沟球轴承396安装在所述安装凹部403中时，所述深沟球轴承396的下表面抵靠在所述第二卡簧444上。通过上述设计，也即在轴承座397上位于安装凹部403的内侧壁下部沿圆周方向内凹形成有第二固定凹部480，且第二固定凹部480的内径大于安装凹部403的内径，所述第二固定凹部480内安装有第二卡簧444，通过第二卡簧444，可使深沟球轴承396平稳且牢固的处于安装凹部403中，也即通过第二卡簧444对深沟球轴承396进行良好的支撑，可避免深沟球轴承396从安装凹部403中滑落，提高了安全可靠性。
[0050]
所述上盖398的形状为圆柱形，所述上盖398固定设置在所述轴承座397的上表面，所述上盖398的上表面沿中心轴线的位置向上延伸设置有第三安装凸部399，所述第三安装凸部399中设置有安装孔405，所述安装孔405贯穿所述上盖398，所述第三安装凸部399的侧壁设置有与所述安装孔405相连通的开口406，所述开口406延伸至所述第三安装凸部399的上表面。
[0051]
所述旋转吸附机构还包括可转动气管接头385，所述可转动气管接头385设置在所述安装孔405中，所述可转动气管接头385的下端与第二安装凸部402固定连接，且所述可转动气管接头385与所述中央吸盘394的吸附空腔400相连通。
[0052]
所述上盖398的上表面位于所述第三安装凸部399的外侧壁左侧和右侧分别设置有第一固定凸部407和第二固定凸部408，所述第一固定凸部407与所述第一安装部381固定连接，且所述第二固定凸部408与所述第二安装部382固定连接；所述第一安装部381和第二安装部382均位于所述第一导轨325和第二导轨326之间，所述第一固定凸部407中设置有第一安装凹槽409，所述第一安装部381设置在所述第一安装凹槽409中并通过紧固螺栓连接，所述第二固定凸部408中设置有第二安装凹槽410，所述第二安装部382设置在所述第二安装凹槽中410并通过紧固螺栓连接。
[0053]
所述底盘101上位于左侧和右侧的位置均设置有行走机构，所述移动机器人在所述行走机构的驱动下进行移动。其中：所述行走机构包括驱动电机110、驱动轮111、橡胶履带112、张紧轮113以及同步轮114，其中：所述驱动电机110的输出轴与所述驱动轮111固定连接，所述驱动轮111在所述驱动电机110的驱动下进行转动；所述驱动轮111通过所述橡胶履带112驱动所述同步轮114进行转动，所述驱动轮111与所述同步轮114之间设置有多个所述张紧轮113。通过上述设计，橡胶履带提供吸附组件吸附时，清洁机器人与壁面的摩擦力，使清洁机器人可以稳定的吸附在壁面上，并通过驱动电机110的驱动可以在壁面上平顺的移动。在清洁机器人需要旋转时，安装在清洁机器人的车体100中央的中央旋转吸盘模块上的舵机推动升降机构，将旋转吸附机构上的吸盘贴在壁面上，然后通过气泵使吸盘吸附在壁面上，然后通过两侧履带的正反转使机器人围绕吸盘实现定点的精准转向。
[0054]
由于所述中央旋转吸盘组件固定设置在所述车体100上，从而增强清洁机器人转
向角度的准确性，实现清洁机器人定点的精准转向，降低对规划好的清洁路径的影响，增大机器人的清洁覆盖率，增加了对复杂环境的适应性，实现了完全的自主行驶，减少人力成本，维持了稳定清洁效果，清洁效率大大提升。
[0055]
具体的，将本发明实施例的中央旋转吸盘组件的中央吸盘安装于清洁机器人理想状态下的旋转中心位置，第一固定板323、第二固定板324以及四个固定支撑柱322固定在清洁机器人的底盘上，清洁机器人正常前进或则后退时，本发明实施例的中央旋转吸盘组件处于待机状态，当清洁机器人需要转动角度，以改变行进方向时，清洁机器人的行走组件先停止工作，清洁机器人处于静止状态，舵机390转动，带动舵机臂392及舵机臂支架393将升降机构推动向下运动，升降机构带动旋转吸附机构也向下运动，当中央吸盘394紧贴在壁面时，舵机390停止转动并锁止，然后通过可转动气管接头385与外接的真空泵，将中央吸盘394内的空气抽出，大气压使中央吸盘394贴死在壁面上，此时清洁机器人的行走组件继续工作，两侧的行走组件正反转使机清洁器人的车体转动角度，此时中央吸盘394、固定圆盘395、深沟球轴承396的内圈、轴用挡圈和可转动气管接头385与固定圆盘395连接的部分静止不动，中央旋转吸盘组件的其余部件与车体一起转动，到达预定的角度后，行走组件停止工作，清洁机器人处于静止状态，真空泵停止抽气，中央吸盘394内外气压达到平衡状态，然后舵机390反向转动，带动舵机臂392及舵机臂支架393将升降机构推动向上运动。
[0056]
本发明实施例的玻璃幕墙清洁机器人，所述车体100上还设置有定位系统，所述定位系统包括惯性测量单元102、轮式编码器103以及多个摄像头，其中：通过所述惯性测量单元102，用于获取清洁机器人所处环境的imu数据，得到清洁机器人的姿态信息；通过所述轮式编码器103，用于获取清洁机器人的轮速，然后结合清洁机器人的姿态信息进行航迹推演，得到清洁机器人的轮式里程；通过多个摄像头，获取清洁机器人所处环境的多角度图像数据，然后通过深度学习模型进行语义分割或端到端学习等方法，提取清洁机器人所处单块阵列的边界数据，然后将边界数据进行投影；再将投影后的边界数据与预先设置或实时构建的地图坐标系中的阵列边界数据进行匹配，计算重投影误差，再通过非线性优化得到使重投影误差最小的清洁机器人的视觉里程；然后再通过扩展卡尔曼滤波器将视觉里程和轮式里程进行融合即可得到清洁机器人最终的位姿，进而实现定位功能。
[0057]
具体的，多个所述摄像头包括第一摄像头131、第二摄像头132以及第三摄像头133，其中：所述第一摄像头131固定设置在所述第二支撑板122左端的外侧壁上，所述第二摄像头132固定设置在所述第二支撑板122沿长度方向中心位置的外侧壁上，且所述第三摄像头133固定设置在所述第二支撑板122右端的外侧壁上。同时，上述第一摄像头131、第二摄像头132以及第三摄像头133均为1080p130度广角摄像头。
[0058]
本发明实施例的玻璃幕墙清洁机器人，通过轮式编码器103与惯性测量单元102的紧耦合，可以得到一个基本的全局定位，该定位主要用于全局建图以及在视觉信息丢失时保证清洁机器人基本的定位需求；本发明采用三个外置摄像头(也即第一摄像头131、第二摄像头132以及第三摄像头133)配合语义slam技术以玻璃边界为感知信息为清洁机器人提供一个无漂、精确的视觉定位信息。
[0059]
具体的，本发明的定位由轮式里程与视觉里程两部分融合获得。轮式里程，将惯性测量单元测得的姿态信息直接作为轮式编码器航迹推演的姿态信息，结合编码器获取的轮速，二者紧耦合得到轮式里程。视觉里程，由于玻璃幕墙上可用于定位的参照物较少，且场
景相似度较高，传统的视觉定位技术难以在玻璃幕墙上取得较好的效果。本发明应用语义slam技术，通过外置的三个1080p130度广角摄像头获取环境图片，而后通过深度学习的模型进行语义分割或端到端学习等方法，提取所处单块玻璃的边界(包括玻璃悬空边缘、玻璃间的衔接线、玻璃与墙面之间的衔接线、玻璃与金属框之间的衔接性等有效特征，材质包括橡胶、塑料等)，再与预先建立好或实时构建的地图进行匹配，计算重投影误差，而后通过非线性优化得到使重投影误差最小的机器人的位姿，该视觉里程定位能准确得到机器人在水平和竖直方向的位移及姿态(朝向)。考虑到复杂环境下视觉信息可能丢失的情况，本发明最后通过扩展卡尔曼滤波器将上述两个定位进行融合，最终形成一个全局可靠、精确稳定的定位系统。
[0060]
本发明的路径规划，由全局路径规划和局部路径规划两部分构成，通过全局路径获取可以覆盖整个作业区域的所有目标点，通过局部路径规划获取到达目标点的实时速度规划，依次访问所有目标点即可完成整个区域的覆盖清洁。局部路径规划由dwa算法实现。全局路径规划，本发明在传统覆盖算法的作了以下改进创新：(1)在将所有玻璃视为一个多边形区域进行整体覆盖清洁时，保留所有单块玻璃是否清洁的信息，这样使得机器人因意外等因素终止作业后，可从之前记录的未清洁区域直接开始直接作业，不用重新全部清洁；(2)路径生成时，将直线行走部分与旋转部分进行分离，以配合中央吸盘的工作，防止旋转时机器人下滑，提高移动机器人的覆盖率以及行走效率；(3)对边缘区域进行特殊处理，在剩余宽度小于固定间隔时，进行调整使得玻璃区域能被完整覆盖，同时解决吸附组件行走到玻璃衔接缝之上的情况。
[0061]
本发明的定位系统可为移动机器人提供一个厘米级的全局无漂的定位信息，且该发明能准确的获取移动机器人在玻璃平面以及光伏平面上的打滑信息。在视觉信息丢失后，通过轮速计以及惯性导航能在一定时间范围内保证移动机器人的基本定位需求，使移动机器人能在复杂的玻璃场景下完成点到点的导航、区域覆盖等高精度任务。本发明的定位方法，具有极高的鲁棒性和精确性，且本发明的定位方法的成本极低(低成本的传感器、一定的计算成本)，同时该发明用于视觉定位的阵列边界信息是所有玻璃阵列场景以及光伏阵列场景都具有的基本信息，因此本发明还具有很高的适用性；对于具有类似边界信息的其他阵列场景，也可以通过本发明的定位方法获得厘米级的定位效果。
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因此本发明基于语义slam技术通过深度学习的方法对玻璃场景下的玻璃边界信息进行特定提取，建立包含所有玻璃边界信息(玻璃与玻璃之间的缝隙、玻璃与墙面之间的衔接线、玻璃与金属框之间的衔接线、玻璃悬空处的边界等，材质包括橡胶、塑料等)的平面2d地图，而后基于此地图得到一个厘米级的视觉定位信息。需要注意的是在定位时若摄像头范围内仅有一条玻璃边界信息，此时只能获得机器人相对这条线的距离以及机器人的朝向，不能获得机器人沿这条线段方向的位置信息，因此本方案采用多个摄像头为机器人提供图像信息，扩大机器人的可视范围，保证单一时刻内机器人能看到多条不同方向的玻璃边界信息。
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最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方
案的范围。