一种太阳能外墙清洁机器人的制作方法_2

文档序号:9495910阅读:来源:国知局
br>【具体实施方式】
[0029]为了更好的理解本发明的技术方案,下面结合附图详细描述本发明提供的技术方案。下例仅用于进一步说明本发明,但不应理解为对发明的限制。
[0030]如图2、图3和图4,所述外壳101顶部安装有光照度传感器113,侧边设置开关按钮105和视觉传感器114 ;所述红外传感器116和超声波传感器115安装在底盘102上,所述底盘102中间设置有方形轴承106,所述太阳能光伏板103固定在方形轴承106上,在所述太阳能光伏板103和方形轴承106之间安装有PCB板117,所述PCB板117通过导线与太阳能光伏板103连接;所述刷盘104通过联接臂111与和方形轴承106连接,所述方形轴承106的每条边上各装有4个吸盘107。
[0031]如图1和图2,所述的一种太阳能外墙清洁机器人,它的底盘102上设置有方形轴承106,方形轴承106上安装有太阳能光伏板103,太阳能光伏板103接收太阳光213后,经光伏转化单元202将光能转化为电能并存储以供给电源单元212 ;控制单元201控制信息采集单元203去采集光伏转化单元202能够输出的电能及电源单元212输出的电压值,同时控制信号处理单元204对由信息采集单元203传送过来的电压值进行处理后送至RAM存储单元208暂存,控制单元201从RAM存储单元208中读取对应数据进行分析、比较,根据比较的结果调节电源单元212把满足用电设备要求的电压输出以启动各个单元进行工作。此时信息采集单元203对传感单元207、光伏转换单元202、执行单元206及故障自我检测单元214采集实时信息,将采集到的数据传送给信号处理单元204,信号处理单元204对输送过来的信息进行处理并把处理后的信息输出至RAM存储单元208暂存,控制单元201根据从RAM存储单元208读取数据后进行综合分析、判断后输出命令给到执行单元206并自行选择机器人适宜的模式。
[0032]所述电源单元212的输入端连接光伏转换单元202的输出端,电源单元212经控制单元201分析比较及控制器调制后输出N种规格的直流电压,N种规格的直流电压包括:+12V、+5V、-5V、+6V ;
所述信息采集单元203实时采集的信息包括:光照强度信息、光伏转换单元的电能信息、机器人状态信息以及机器人周围情况信息。
[0033]所述控制单元201发出指令控制信息采集单元203去采集数据后,安装在外壳顶部光照度传感器113开始对太阳光213的强度进行感应及检测;光照度感应器113感应并检测周围环境当时的光线强度,并将光照强度信息传送给信号处理单元204处理,得出最大光线强度信息值;当控制单元201从RAM存储单元208读取光照强度值进行比较、分析,当读取到实际值低于程序设定值时,控制单元201发出指令保持机器人处于休眠模式;当读取的实时光线强度信息值大于或等于预定条件值,并且其光伏转换单元202的电量及电源单元212输出的电压满足机器人工作要求时,控制单元201自动调节命令选择工作模式,自启动机器人进行清洁外墙的工作。
[0034]所述信息采集单元203对光照强度信息进行采集的同时,也对光伏转换单元202的电量信息进行采集,当采集到光伏转换单元202中存储的电能小于或等于机器人启动所需的电量阈值时,控制单元201保持机器人处于休眠模式,当采集到的电量大于机器人启动所需的电量阈值时控制单元201再结合光照条件选择是否让机器人进入清洁外墙的工作模式。
[0035]所述控制单元201依据从RAM存储单元208读取到的数据决定机器人处于工作模式后,控制机器人自启动开关按钮105,则控制单元201发出指令给到执行单元206,各个部件接受到对应的指令后各自各自执行。清洁单元209接受到指令后毛刷片109从刷盘104中的毛刷吸盘I1中展开转动,开始清洁玻璃外墙体。因毛刷吸盘110为负压吸盘,刷盘104正转时毛刷片109收集到中心部,毛刷吸盘110抽吸的空气经联接臂111从排放孔112排出,反转时毛刷片109从毛刷吸盘110中展开转动,玻璃外层的灰尘由此被刷落。当刷盘104正转毛刷片109收集到中心部时控制单元201发出移动命令给到行走单元210,步进装置108执行移动命令带动机器人本体100移动,与此同时控制单元201不断从RAM存储单元208中读取实时数据,通过吸附单元211的真空吸附系统自动调节方形轴承106上的16个吸盘107的吸附力的大小,以使得机器人能灵活移动。在机器人清扫和移动过程中所述传感单元207通过视觉传感器114、超声波传感器115以及红外传感器116感应周围情况,并将采集到信息传输到信号处理单元204处理,控制单元201则从RAM存储单元208中读取对应的数据信息,自动控制机器人通过吸附单元211的真空吸附系统调节吸盘的吸附力使得机器人平稳前进或是转弯、抬升,或是调节清洁模式对重点区域进行多次重复清洗,保证清洗效果。同时结合导航和定位技术(GPS/DPS),精确知道机器人或障碍物的当前状态及位置,控制单元201由此实现自动调整完成导航、避障及路径规划等任务。
[0036]所述故障自我检测单元214分别与控制单元201、信号处理单元204、执行单元206、传感单元207以及光伏转换单元202相连接。当故障自我检测单元214接收到控制单元201发出故障检测指令后,开始进行检测,检测主要是通过在机器人的各个部件末端设置传感器来实现,例如:在步进装置108,刷盘104等,每个部件对应不同的编码信号。故障自我检测单元214向执行单元206发送运动指令,执行单元206传输至行走单元210,行走单元210接收到指令后驱动步进装置108带动机器人本体100运动,当机器人本体100运动到预设的运动行程时,信息采集单元203将采集的信息发送给信号处理单元204处理,同时也传输给故障自我检测单元214,故障自我检测单元214上自设有故障检测预定周期及故障分析处理依据,当在预定周期内接收到一次编码信号后,则判定此步进装置108运行正常;当在预定周期内没有接收到编码信号或者接收编码信号超过一次时,表明该步进装置108的运行没有达到预设的运动行程或者超出运动行程,则判定该部件工作出现异常。故障自我检测单元214将故障信息发送给控制单元201,再由控制单元201通过通信单元205将故障信息发送给地面。通信单元通过WIFI数据传输,3G网络传输等传输形式与地面通信。其它故障的自我检测方法与此一致。
[0037]所述步进装置108包括2个步进电机及4个行走轮。
[0038]所述清洁单元209接收到控制单元201的清洁命令后毛刷片109从毛刷吸盘110中展开,随着刷盘104的旋转刷落墙面灰尘以清洁外墙。
[0039]所述吸附单元211包括真空吸附系统,控制单元201发出吸附命令后真空吸附系统执行对应的命令,真空吸附系统中包括真空发生器以及方形轴承上的16个吸盘107,空气为真空吸附系统的气源。
[0040]所述时钟电路单元215,对机器人的工作时间做了设定,机器人的工作在8:
00-17:00,也就只有在这个时间段,当各个条件满足机器人工作要求时控制单元201才能将机器人置于工作模式。当工作时间结束时,无论机器人处于壁面的任何位置,控制单元201自动将机器人切换至休眠模式,停止机器人的各项清洁工作,机器人牢牢吸附在壁面至第二天上午8:00时。碰上雷雨天气,外部光照条件或光伏转换单元202的电能不足以提供给机器人工作时,控制单元201继续维持机器人的休眠模式。
[0041]如图1和图5,所述的智能控制系统200所对应的电路硬件集成在PCB板117上,PCB板117设计遵循可靠、小型、轻量,便于维护的思想,直接安装在机器人本体100的方形轴承106上,机构上防水密封,防雷电。
[0042]所述的智能控制系统200的控制功能主要通过控制单元201来完成。控制单元201的主要任务是通过读取信息进行分析、处理并决策完成机器人在壁面上的作业功能,而它的控制电路301采用的IC为ATMEL公司的AT89C52。
[0043]采用AT89C52可构成最小的应用系统,缩小系统体积,增加系统的可靠性,降低系统的成本,而且AT89C52还具有低功耗空闲、掉电模式,软件设置睡眠和唤醒功能,这非常适用于本发明的设计。
[0044]本发明所设计的电路主要有:控制电路301、时钟电路302、信息采集和信号处理电路303、电机驱动电路304、电机保护电路305、电源电路307、RAM存储电路308。
[0045]所述控制电路301的主控制芯片采用的是ATMEL公司的AT89C52,AT89C52是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k bytes
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