路径控制装置及清洁机器人的制作方法

本实用新型涉及一种建筑外墙清洁及维护设备，特别涉及一种路径控制装置及清洁机器人。

背景技术：

随着城市化进程的快速发展，高楼建筑愈来愈多，而城市化建筑也以高楼和玻璃幕墙为主，其对应的高层幕墙的清洁及维护为一项量大面广的作用。传统清洁维护方式是由“蜘蛛人”进行人工清洁维护，这种清洗方式不仅工作强度大，劳动效率低，且非常不安全。另外，市场上也出现了一些替代人工清洁维护的清洁机器人，但多数机器人行动不够灵活，在遇到空中障碍物时无法进行有效避让。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种对清洁机器人的路径进行控制的路径控制装置。

还有必要提供一种带有该路径控制装置，以完成墙面清洁，实现无人作业的清洁机器人。

一种路径控制装置，用于控制清洁机器人的行走路径，其包括：

存储器，用于存储所述清洁机器人在预设清洁路径上进行路径学习时各时间点的目标加速度值和目标角度值；

加速度传感器，用于记录所述清洁机器人在所述预设清洁路径上的当前加速度值；

角度传感器，用于记录所述清洁机器人在所述预设清洁路径上的当前角度值；

控制器，用于根据所述清洁机器在所述预设清洁路径上各时间点的所述目标加速度值与所述当前加速度值以及所述目标角度值与所述当前角度值的比较结果，控制所述清洁机器人在所述预设清洁路径上的行走速度和行走角度。

在其中一个实施例中，所述控制器在所述清洁机器人的当前加速度值和当前角度值不等于所述存储器内所述清洁机器人对应时间点的所述目标加速度值和所述目标角度值时，控制所述清洁机器人以所述目标加速度值和所述目标角度值行走。

在其中一个实施例中，所述路径控制装置包括通讯模块，所述通讯模块用于接收路径控制信号，所述控制器根据所述路径控制信号控制所述清洁机器人行走，并形成所述预设清洁路径；且所述控制器获取所述控制信号并发送至所述存储器存储。

在其中一个实施例中，所述路径控制装置包括通讯模块，所述通讯模块用于接收路径控制信号，所述控制器根据所述路径控制信号控制所述清洁机器人行走，并形成所述预设清洁路径；所述加速度传感器和所述角度传感器分别用于记录所述清洁机器人在所述预设清洁路径上行走时各时间点的所述目标加速度值和所述目标角度值，并发送至所述存储器存储。

在其中一个实施例中，所述存储器用于存储多条预设清洁路径，所述控制器用于根据用户操作选择其中一条所述预设清洁路径。

一种清洁机器人，包括机器人本体、路径控制装置以及行走驱动装置，所述行走驱动装置与所述路径控制装置电性连接，所述路径控制装置为上述所述的路径控制装置，用于控制所述行走驱动装置驱动所述机器人本体按预设的工作路径行走。

在其中一个实施例中，所述清洁机器人包括清洁单元，所述清洁单元为设置于所述机器人本体上的滚刷式结构。

在其中一个实施例中，所述清洁机器人包括设置于所述机器人本体上的吸附件。

在其中一个实施例中，所述清洁机器人的行走具有2个以上自由度。

在其中一个实施例中，所述行走驱动装置包括行走件及驱动电机，所述行走件设置于所述机器人本体上，所述驱动电机用于驱动所述行走件沿所述预设路径移动。

本实用新型中路径控制装置及清洁机器人，由于目标加速度与目标角度的设定为依据该清洁路径的路况进行路径学习后的目标值，例如障碍物避让或转向等，因此通过预先记录预设清洁路径上各时间点的目标加速度值和目标角度值并存储，使得清洁机器人在行走于对应清洁路径进行清洁工作时，可直接调用存储器内对应清洁路径上各时间点的目标加速度值和目标角度值作为当前加速度值和角度值，实现自动障碍避让。

附图说明

图1为本实用新型清洁机器人的结构示意图；

图2为图1所示清洁机器人的模块示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型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，不是旨在于限制本实用新型。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。

请参照图1，本实用新型较佳实施例中，清洁机器人100包括机器人本体10、路径控制装置30、行走驱动装置(图未示)以及清洁单元(图未示)。其中，行走驱动装置与路径控制装置30电性连接，用于根据路径控制装置30内所存储的路径信息，控制并驱动机器人本体10在工作边界所形成的工作区域内按预设的工作路径行走，以通过清洁单元对待清洁表面进行清洁维护。在本具体实施例中，清洁单元为设置于机器人本体10上的滚刷式结构，清洁机器人100应用于高层建筑外墙200的清洁及维护，且高层楼顶上设置有用于悬吊清洁机器人100的吊车系统及设置于建筑外墙上与清洁机器人100配合的导轨300。可以理解地，在其它一些实施例中，清洁机器人100亦可应用于家居地面的清洁及维护等，在此不作限定。

具体地，行走驱动装置包括行走件及驱动电机，行走件设置于机器人本体10上，驱动电机用于驱动行走件沿预设路径移动。在本具体实施例中，清洁机器人100还包括设置于机器人本体10的吸附件，清洁机器人100可通过吸附件吸附于高层建筑外墙200的表面。且清洁机器人100在高层建筑外墙200上的行走具有2个以上自由度，即可水平运动、可垂直运动、也可以为水平和垂直的复合运动，在此不作限定。

请参看图2，路径控制装置30包括控制器33、加速度传感器34、角度传感器35以及存储器36。其中，存储器36用于存储清洁机器人100在预设清洁路径上进行路径学习时各时间点的目标加速度值和目标角度值，加速度传感器34和角度传感器35分别用于记录清洁机器人100在预设清洁路径上的当前加速度值和当前角度值，控制器33用于根据清洁机器100在预设清洁路径上各时间点的所述目标加速度值与当前加速度值以及目标角度值与当前角度值的比较结果，控制清洁机器人100在预设清洁路径上的行走速度和行走角度。

如此，由于目标加速度与目标角度的设定为依据该清洁路径的路况进行路径学习后的目标值，例如障碍物避让或转向等，因此通过预先记录预设清洁路径上各时间点的目标加速度值和目标角度值并存储，使得清洁机器人100在行走于对应清洁路径进行清洁工作时，可直接调用存储器36内对应清洁路径上各时间点的目标加速度值和目标角度值作为当前加速度值和角度值，实现自动障碍避让。

具体地，路径控制装置30包括可根据用户操作进行切换的路径学习模式和工作模式。当处于路径学习模式时，清洁机器人100用于根据用户操作完成整条清洁路径的行走，并记录和存储在该条清洁路径上各时间点的目标加速度值和目标角度值；当处于工作模式时，由于清洁机器人100在路径学习模式时已对该清洁路径上对应的各时间点的目标加速度值和目标角度值进行存储，此时清洁机器人100根据在路径学习模式时预先存储的各时间点的目标加速度值和目标角度值自动完成整条清洁路径的行走。

优选地，路径控制装置30包括模式切换键31，以根据用户操作控制路径控制装置30于路径学习模式和工作模式之间进行切换。其中，模式切换键31为设置于清洁机器人100上的按键，以供用户进行输入操作。其中，按键可为机械按钮，亦可为显示于触摸显示屏上的虚拟按键。

更具体地，路径控制装置30包括通讯模块32，当清洁机器人100处于路径学习模式时，通讯模块32与外部设备进行通讯连接，以接收外部设备发出的路径控制信号。其中，外部设备为与清洁机器人100进行交互的手机、平板等电子装置。路径控制信号包括控制清洁机器人100的目标加速度值和目标角度值。控制器33根据路径控制信号控制清洁机器人100以目标加速度值和目标角度值行走，并在行走完成后形成一条预设清洁路径。同时，控制器33根据路径控制信号控制清洁机器人100以目标加速度值和目标角度值行走时，获取目标加速度值和目标角度值并发送至存储器36存储。

在其中一个实施例中，当清洁机器人100处于路径学习模式时，清洁机器人100在预设路径上行走的目标加速度值和目标角度值亦可通过加速度传感器34和角度传感器35侦测并记录。即，控制器33根据路径控制信号控制清洁机器人100以目标加速度值和目标角度值行走，并形成预设清洁路径。加速度传感器34和角度传感器35分别用于记录清洁机器人100在预设清洁路径上行走时各时间点的目标加速度值和目标角度值，并传送至存储器36存储。其中，加速度传感器34和角度传感器35分别为加速度传感器和角度传感器。

在本具体实施例中，用户通过吊车系统将清洁机器人100放置于导轨上，清洁机器人100以高层建筑外墙200最顶端为原点出发沿垂直方向向底端移动，用户通过模式切换键31选择路径学习模式，并通过手机发送路径控制信号，清洁机器人100接收路径控制信号并沿导轨300于高层建筑外墙200沿垂直方向向底端移动，且通过吸附件吸附于高层建筑外墙200的表面。在T₀-T₁时间段内，高层建筑外墙200的表面无障碍物，清洁机器人100以当前路径控制信号对应的目标加速度值和目标角度值匀速直行；当即将遇到障碍物时，用户调整路径控制信号中目标加速度值和目标角度值，控制清洁机器人100在T₂时根据调整后的目标加速度值和目标角度值进行行走速度及行走角度的改变，使之能成功避开障碍物继续前行。

当清洁机器人100行走至高层建筑外墙200最底端时，需要进行转向移动，用户此时通过调整路径控制信号中目标加速度值和目标角度值，控制清洁机器人100在T₃时根据调整后的目标加速度值和目标角度值进行转向后继续移动。

在上述行走过程中，加速度传感器34和角度传感器35记录清洁机器人100在预设清洁路径上各时间点的目标加速度值和目标角度值，例如，T₀-T₁时间段内清洁机器人100直行的目标加速度值和目标角度值，以及T₂需要进行障碍物避让的目标加速度值和目标角度值；并通过存储器36进行存储；亦或者直接通过控制器33获取并传送至存储器36进行存储。

进一步地，存储器36用于存储多条预设清洁路径，控制器33用于根据用户操作选择其中一条预设清洁路径。具体地，清洁机器人100在用户人为发送的路径控制信号的驱动下行走并完成一条清洁路径后，路径控制装置30将整个清洁路径上各时间点的目标加速度值和目标角度值记录并保存到存储器36的其中一个起始地址(即存储器36中不同存储区域)内。

用户可根据当前需要选择存储于存储器36内的其中一条清洁路径，并通过模式切换键31选择工作模式。当处于工作模式时，加速度传感器34用于记录清洁机器人100在预设清洁路径上的当前加速度值，角度传感器35用于记录清洁机器人100在预设清洁路径上的当前角度值，控制器33用于根据存储器36内存储的各时间点的目标加速度值和目标角度值以及清洁机器人100的当前加速度值和当前角度值，控制清洁机器人100在预设清洁路径上的速度和方向。

进一步地，控制器33还用于当清洁机器人100的当前加速度值和当前角度值不等于存储器36内清洁机器人100对应时间点的目标加速度值和目标角度值时，控制清洁机器人100以目标加速度值和目标角度值行走。

在本具体实施例中，用户选择一条合适清洁路径，并通过模式切换键31选择工作模式。清洁机器人100以高层建筑外墙200最顶端为原点出发，其在原点时当前加速度值为0m/s²，当前角度值均为0度；而在该清洁路径上，清洁机器人100由原点出发的T₀-T₁时间段内目标加速度值为5m/s²，目标角度值为0度；控制器33控制清洁机器人100以调整至目标加速度值和目标角度值行走；当遇到障碍物时，存储于存储器36内的目标加速度值和目标角度值为进行障碍避让调整后的值，例如，目标加速度值为2m/s²，目标角度值为45度，此时控制器33将直接调用调整后的目标加速度值和目标角度值对清洁机器人100进行控制，以实现清洁机器人100在该清洁路径上进行自动障碍避让。

本实用新型中，清洁机器人100通过路径控制装置30进行路径学习，且在清洁路径学习过程中记录各时间点的目标加速度值和目标角度值并存储，使得清洁机器人100在工作时，可直接调用存储器36内对应清洁路径上各时间点的目标加速度值和目标角度值作为当前加速度值和角度值，以在自主清洁过程中，重复再现清洁路径学习过程中的清洁路径，实现自动障碍避让。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。