阅读说明：本技术 一种室外清洁机器人及其控制方法 (Outdoor cleaning robot and control method thereof ) 是由 胡志刚 马文静 张慧 于 2020-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种室外清洁机器人及其控制方法,包括底座,所述底座的底端左右两侧均固定安装有轮子,所述底座的顶端固定连接有支撑板A且支撑板A的顶端固定安装有电机A,所述电机A的顶端安装有转轴且转轴的外侧壁上固定连接有转杆A,所述转杆A的顶端转动连接有转杆B且转杆B的顶端转动连接有滑块,所述滑块的左右两侧均滑动连接有滑轨且滑轨的右侧端固定连接有支撑板B,所述支撑板B的左侧端与底座的右侧端固定连接,本发明结构简单、设计新颖,能很方便的找到合适位置,让清洁刷正好能贴紧玻璃墙面,方便对墙面进行清洁,并且清洁玻璃外墙的范围十分大,大大提高了装置的实用性。(The invention discloses an outdoor cleaning robot and a control method thereof, the outdoor cleaning robot comprises a base, wheels are fixedly arranged on the left side and the right side of the bottom end of the base, a support plate A is fixedly connected to the top end of the base, a motor A is fixedly arranged on the top end of the support plate A, a rotating shaft is arranged on the top end of the motor A, a rotating rod A is fixedly connected to the outer side wall of the rotating shaft, a rotating rod B is rotatably connected to the top end of the rotating rod A, a sliding block is rotatably connected to the top end of the rotating rod B, sliding rails are slidably connected to the left side and the right side of the sliding block, a support plate B is fixedly connected to the right side of the sliding rails, the left side of the support plate B is fixedly connected to the right side of the base, the outdoor cleaning robot has a simple structure and a novel design, can conveniently find a proper position, a cleaning brush, the practicability of the device is greatly improved.)

一种室外清洁机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及清洁机器人，尤其涉及一种室外清洁机器人及其控制方法。

背景技术

传统的清洁机器人在欧美韩日普及度非常高，在中国大陆最近几年也以每年倍增的速度在普及，但传统的清洁机器人只是属于家用电器类别，真正的智能化无从谈起。相对传统清洁机器人，智能清洁机器人包括双模免碰撞感应系统、自救防卡死功能、自动充电、自主导航路径规划、配备广角摄像头(120°)、15组感应红外装置、加入路由WIFI功能、可以通过手机app直接远程操控机器人、同时还能拍照视频分享。

专利号：CN111150328A的公布了一种清洁机器人，该设计发热元件与散热装置连接，散热装置与通风管道连接，散热装置通过通风管道对发热元件进行散热，使得清洁机器人在工作时快速降低机器内部的温度，进而使得清洁机器人内部的电池、超声波组件以及电路板等热敏感零部件能在其正常温度范围内工作，提升清洁机器人的使用体验。

但是上述专利还存在以下不足：1、上述设计清洁机器人上的清洁刷不能很好贴紧玻璃外墙，从而对墙面进行清洁，所以需要进行改进。2、上述设计清洁玻璃外墙的范围太小，大大降低了装置的实用性，所以需要进行改进。

发明内容

本发明提供一种室外清洁机器人及其控制方法，结构简单、设计新颖，基于视觉提高了识别的准确性，能很方便的找到合适位置，让清洁刷正好能贴紧玻璃墙面，方便对墙面进行清洁，并且清洁玻璃外墙的范围十分大，大大提高了装置的实用性，所以需要进行改进。

可以有效解决背景技术中的问题。

本发明提供的具体技术方案如下：

一种室外清洁机器人的控制方法，包括：

利用摄像机来获取目标物体的位置信息，经过运算变换转化成机器人手爪的抓取信息，然后再利用工业机器人运动学的逆解算法计算出一组机械臂各个关节的转角，再通过控制机器人各个关节的转动，使机器人的手爪以特定的姿态到达目标物体的位置并实现对目标物体的准确抓取。

进一步的，视觉控制具体包括：

(1)图像去燥：

摄像机采集图像后，采用邻域平均法，即由相邻区域中众多像素灰度的平均值来代替每一像素灰度，采集到带有N×N像素的原始图像是g(x,y),并且去除噪音后的图像是h(x,y)；可以得到这样一个公式：

其中，x,y＝0,1,2,…,N-1；x则是(x,y)相邻区域图像的全部像素坐标；

(2)图像分割：

假设分割阂值是T，若图像灰度值超过T，那么其就是目标区域；若图像灰度值低于T，那么其就是背景区域，图像墒值定义如下：

其中p(x,y)是指像素发生概率，并且p(x,y)＝n_i/N指像素数量，N则是像素的总数量；

背景区域中的概率是目标区域中的概率则是

其中x＝T，T+1，…，L，并且L是指图像灰度极数。

进一步的，所述的室外清洁机器人包括机器人本体和视觉系统，所述的机器人本体包括底座，所述底座的底端左右两侧均固定安装有轮子，所述底座的顶端固定连接有支撑板A且支撑板A的顶端固定安装有电机A，所述电机A的顶端安装有转轴且转轴的外侧壁上固定连接有转杆A，所述转杆A的顶端转动连接有转杆B且转杆B的顶端转动连接有滑块，所述滑块的左右两侧均滑动连接有滑轨且滑轨的右侧端固定连接有支撑板B，所述支撑板B的左侧端与底座的右侧端固定连接，所述滑块的顶端固定连接有移动板且移动板的右侧端固定安装有电机B，所述电机B的顶端安装有清洁刷，所述平台的左侧端固定连接有连接板A且连接板A的左侧端固定安装有液压杆且液压杆的左侧端固定连接有连接板B，所述连接板B的右侧端位于液压杆的上方固定连接有压板，所述连接板A的左侧端位于液压杆的上方固定安装有开关A。

进一步的，所述液压杆的外侧壁上固定安装有弹簧。

进一步的，所述连接板A的右侧端固定安装有灯具，所述开关A的电流输出端与灯具的电流输入端电性连接。

进一步的，所述电机A的动力输出端与转轴的动力输入端相连接，所述电机B的动力输出端与清洁刷的动力输入端相连接。

进一步的，所述支撑板B的右侧端固定安装有开关B和开关C且开关B位于开关C的上方，所述开关B的电流输出端与电机A的电流输入端电性连接，所述开关C的电流输出端与电机B的电流输入端电性连接。

本发明的有益效果如下：

1、本发明轮子为电动轮通过内部控制器控制为目前的现有技术，轮子带动底座的移动，从而带动装置的移动，当连接板B抵住玻璃外墙，通过挤压力带动连接板B的向右移动，从而带动液压杆的收缩起到保持平衡的作用，液压杆带动弹簧的收缩，连接板B带动压板的向右移动，压板向右挤压开关A，灯具开始运行(提前给灯具通入外部电源)，灯具发出亮光起到提醒的作用，根据距离设计这时清洁刷正好贴紧玻璃外墙，通过观察灯具的亮光更加方便调节清洁刷的位置，当轮子带动底座移动到其它位置，对连接板B的挤压力消失后，弹簧利用其弹性，可以帮助液压杆恢复到原来长度，从而带动连接板B回到原来位置，可以有效解决背景技术中清洁机器人上的清洁刷不能很好贴紧玻璃外墙的问题。

2、本发明当清洁刷贴紧地面后，给电机B通入外部电源，打开开关C，电机B开始运行，电机B带动清洁刷的转动，清洁刷开始转动清洁玻璃外墙，这时给电机A通入外部电源，打开开关B，电机A开始运行，电机A带动转轴的转动，转轴带动转杆A转动，转杆A带动转杆B的上下移动，转杆B带动滑块的上下移动，滑块顺着滑轨上下滑动，滑块带动移动板的上下移动，移动板带动清洁刷的上下移动，这样清洁刷就可以上下移动对玻璃外墙进行清洁，清洁范围十分大，效果十分好，大大提高了装置的实用性，可以有效解决背景技术中清洁玻璃外墙的范围太小，大大降低了装置的实用性的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种清洁机器人结构的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的一种清洁机器人结构中的灯具连接结构示意图；

图3为本发明实施例的一种清洁机器人结构中的滑块与滑轨连接横截面结构示意图。

图中：1、底座；2、轮子；3、支撑板A；4、电机A；5、转轴；6、转杆A；7、转杆B；8、滑块；9、滑轨；10、支撑板B；11、移动板；12、电机B；

13、清洁刷；14、连接板A；15、液压杆；16、连接板B；17、弹簧；18、压板；19、开关A；20、灯具；21、开关B；22、开关C。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合图1-图3对本发明实施例的一种玻璃外墙的清洁机器人结构进行详细的说明。

本发明的一种室外清洁机器人的控制方法，包括：

利用摄像机来获取目标物体的位置信息，经过运算变换转化成机器人手爪的抓取信息，然后再利用工业机器人运动学的逆解算法计算出一组机械臂各个关节的转角，再通过控制机器人各个关节的转动，使机器人的手爪以特定的姿态到达目标物体的位置并实现对目标物体的准确抓取。

其中，视觉控制具体包括：

(1)图像去燥：

摄像机采集图像后，采用邻域平均法，即由相邻区域中众多像素灰度的平均值来代替每一像素灰度，采集到带有N×N像素的原始图像是g(x,y),并且去除噪音后的图像是h(x,y)；可以得到这样一个公式：其中，x,y＝0,1,2,…,N-1；x则是(x,y)相邻区域图像的全部像素坐标；

(2)图像分割：

假设分割阂值是T，若图像灰度值超过T，那么其就是目标区域；若图像灰度值低于T，那么其就是背景区域，图像墒值定义如下：

其中p(x,y)是指像素发生概率，并且p(x,y)＝n_i/N指像素数量，N则是像素的总数量；

背景区域中的概率是

目标区域中的概率则是其中x＝T，T+1，…，L，并且L是指图像灰度极数。

上述以机器视觉检测为基础的机器人控制方法中，从图像去噪、图像分割，提高机器人行走和识别稳定性与可操作性，从而促进机器人高效清洁的实现。

如图1到图3所示，所述的室外清洁机器人包括机器人本体和视觉系统，所述的机器人本体包括底座1，所述底座1的底端左右两侧均固定安装有轮子2，所述底座1的顶端固定连接有支撑板A3且支撑板A3的顶端固定安装有电机A4，所述电机A4的顶端安装有转轴5且转轴5的外侧壁上固定连接有转杆A6，所述转杆A6的顶端转动连接有转杆B7且转杆B7的顶端转动连接有滑块8，所述滑块8的左右两侧均滑动连接有滑轨9且滑轨9的右侧端固定连接有支撑板B10，所述支撑板B10的左侧端与底座1的右侧端固定连接，所述滑块8的顶端固定连接有移动板11且移动板11的右侧端固定安装有电机B12，所述电机B12的顶端安装有清洁刷13，所述平台1的左侧端固定连接有连接板A14且连接板A14的左侧端固定安装有液压杆15且液压杆15的左侧端固定连接有连接板B16，所述连接板B16的右侧端位于液压杆15的上方固定连接有压板18，所述连接板A14的左侧端位于液压杆15的上方固定安装有开关A19。

参照图1所示，所述液压杆15的外侧壁上固定安装有弹簧17，弹簧17起到给液压杆15复位的作用，帮助其恢复到原来高度。

参照图1和图2所示，所述连接板A14的右侧端固定安装有灯具20，所述开关A19的电流输出端与灯具20的电流输入端电性连接，需要说明的是开关A19控制灯具20的运行，并且开关A19内部安装有弹簧，在压板18不挤压开关A19时，开关A19会自动弹开，从而将灯具20关闭。

参照图1所示，所述电机A4的动力输出端与转轴5的动力输入端相连接，所述电机B12的动力输出端与清洁刷13的动力输入端相连接，电机A4带动转轴5的转动，电机B12带动清洁刷13的转动。

参照图1所示，所述支撑板B10的右侧端固定安装有开关B21和开关C22且开关B21位于开关C22的上方，所述开关B21的电流输出端与电机A4的电流输入端电性连接，所述开关C22的电流输出端与电机B12的电流输入端电性连接，开关B21控制电机A4的运行，开关C22控制电机B12的运行。

本发明实施例提供一种玻璃外墙的清洁机器人结构，本机器人中的轮子2为电动轮通过内部控制器控制为目前的现有技术，轮子2带动底座1的移动，从而带动装置的移动，当连接板B16抵住玻璃外墙，通过挤压力带动连接板B16的向右移动，从而带动液压杆15的收缩起到保持平衡的作用，液压杆15带动弹簧17的收缩，连接板B16带动压板18的向右移动，压板18向右挤压开关A19，灯具20开始运行(提前给灯具20通入外部电源)，灯具20发出亮光起到提醒的作用，根据距离设计这时清洁刷13正好贴紧玻璃外墙，通过观察灯具20的亮光更加方便调节清洁刷13的位置，当轮子2带动底座1移动到其它位置，对连接板B16的挤压力消失后，弹簧17利用其弹性，可以帮助液压杆15恢复到原来长度，从而带动连接板B16回到原来位置，当清洁刷13贴紧地面后，给电机B12通入外部电源，打开开关C22，电机B12开始运行，电机B12带动清洁刷13的转动，清洁刷13开始转动清洁玻璃外墙，这时给电机A4通入外部电源，打开开关B21，电机A4开始运行，电机A 4带动转轴5的转动，转轴5带动转杆A6转动，转杆A6带动转杆B7的上下移动，转杆B7带动滑块8的上下移动，滑块8顺着滑轨9上下滑动，滑块8带动移动板11的上下移动，移动板11带动清洁刷13的上下移动，这样清洁刷13就可以上下移动对玻璃外墙进行清洁，清洁范围十分大，效果十分好，大大提高了装置的实用性。

需要说明的是，本发明为一种玻璃外墙的清洁机器人结构，包括电机A4(型号：42HD0401厂家：安川)、电机B12(型号：42HD0401厂家：安川)、开关A19(型号：KAO-5M厂家：台钻)、开关B21(型号：KAO-5M厂家：台钻)、开关C22(型号：KAO-5M厂家：台钻)和液压杆15(型号：QD16厂家：扬州市留诚气动件有限公司，液压杆以气体和液体为工作介质的一种弹性元件，由压力管，活塞，活塞杆及若干联接件组成,其内部充有高压氮气，由于在活塞内部设有通孔，活塞两端气体压力相等，而活塞两侧的截面积不同，一端接有活塞杆而另一端没有，在气体压力作用下，产生向截面积小的一侧的压力，即支撑杆的弹力，弹力的大小可以通过设置不同的氮气压力或者不同直径的活塞杆而设定。)，上述电器元件均为现有技术产品，由本领域技术人员根据使用的需要，选取、安装并完成电路的调试作业，确保各用电器均能正常工作，部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，本申请人在这里不做具体限制。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。