一种清洁机器人及清洁方法
阅读说明：本技术 一种清洁机器人及清洁方法 (Cleaning robot and cleaning method ) 是由 陈才 宋可可 唐一田 于 2021-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开就一种清洁机器人及清洁方法,属于自动化技术领域。包括底盘、吸附模块、移动模块、清洁模块和安全机构,其中底盘设有控制模块且底盘中间设有通孔,工作时,两个底盘镜像放置于玻璃的两个面,吸附模块设于底盘上,使两组底盘相互吸引,且同步运动在玻璃的两个面上,移动模块设于底盘上且由控制模块进行控制,移动模块控制底盘在玻璃表面的移动,清洁模块清洁玻璃表面并通过底盘的通孔吸附玻璃表面的灰尘,安全机构连接两个底盘。本发明的清洁机器人利用镜像结构对高楼办公场所的玻璃的两个面同步清洁,采用电磁铁组件异性相吸的特性,将两个镜像机器人相互吸附在玻璃上,控制清洁机器人的移动模块,实现清洁机器人的灵活工作。(The invention discloses a cleaning robot and a cleaning method, and belongs to the technical field of automation. The device comprises a chassis, an adsorption module, a moving module, a cleaning module and a safety mechanism, wherein the chassis is provided with a control module and a through hole is formed in the middle of the chassis, during work, the two chassis are placed on two surfaces of glass in a mirror image mode, the adsorption module is arranged on the chassis to enable the two groups of chassis to attract each other, synchronous motion is achieved on the two surfaces of the glass, the moving module is arranged on the chassis and controlled by the control module, the moving module controls the chassis to move on the surface of the glass, the cleaning module cleans the surface of the glass and adsorbs dust on the surface of the glass through the through hole in the chassis, and the safety mechanism is connected with the two chassis. The cleaning robot disclosed by the invention synchronously cleans two surfaces of glass in a high-rise office place by utilizing a mirror image structure, and the two mirror image robots are mutually adsorbed on the glass by adopting the characteristic that electromagnet assemblies attract each other, so that a moving module of the cleaning robot is controlled, and the flexible work of the cleaning robot is realized.)
技术领域
本发明属于自动化技术领域，特别涉及一种清洁机器人及清洁方法。
背景技术
随着社会的进步与经济的发展，城市中高楼大厦拔地而起，且呈现越来越高的趋势。玻璃因为轻便、透明、美观，而被广泛应用于写字楼，但是由于空气中的粉尘、雨水中所夹带的灰尘等逐步附着在建筑物的玻璃上，影响到人们办公场所的美观，目前对玻璃的幕墙的清洁主要还是采用人工方式来完成，即清洁人员从楼顶悬吊至建筑处后，由清洁人员人工对玻璃表面进行清理，此种方式不但存在整个过程清洁效率不高、危险系数大等问题，而且清洁成本偏高，同时现代很多办公场所物业不在提供此类的整体清洁服务，更多是公司所在的楼层自费清洁，目前市场上出现了一些能够自清洁的玻璃以及对玻璃幕墙进行自动清洁的机器人，这些机器人能够吸附在玻璃上对玻璃表面进行清理，较多的吸附方式采用气压式，这就造成机器人需要更高的控制系统以及控制时的精确性，同时采用气压式吸附的方式，此类机器人的机动性不高，适用范围有限，同时现代建筑目前为了隔绝高楼附近的嘈杂的声音，大部分商业建筑物不在采用幕墙式，更多采用在楼层间网格式安装，一是增强安装与替换的便利性，二是为了随时打开玻璃，进行空气内外的交换，此类办公场所的玻璃面积较小，数量多，此类玻璃的外表面清理依旧麻烦。
发明内容
本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供一种清洁机器人及清洁方法。
本发明采用以下技术方案：一种清洁机器人，用于同步清洁玻璃的两个表面，包括:
至少两组底盘，呈镜像吸附于玻璃的两面；所述底盘的中心位置处设有通孔；
吸附模块，设于所述底盘的吸附面上；所述吸附模块被设置为给所述两组底盘提供相互吸附的作用力；
移动模块，设于所述底盘的吸附面上；所述移动模块被设置为驱动所述底盘在玻璃表面上移动；
清洁模块，设于所述底盘的吸附面中间位置处；所述清洁模块被设置为清洁灰尘，并将灰尘从所述底盘的通孔处吸附至所述清洁模块的灰尘收集处。
通过上述技术方案，清洁机器人工作时，两个底盘放置于玻璃的两个面，吸附模块在电磁铁组件的矫正下，进行自动对正，控制模块同步控制移动模块在玻璃表面移动，清洁模块对玻璃表面进行清洁并通过底盘的通孔吸附玻璃表面的灰尘。
在进一步的实施例中，所述吸附模块包括：
所述吸附模块包括：
多个第一安装件，安装于所述底盘的边缘凹槽处；
电磁铁组件，通过所述第一安装件安装在所述底盘的吸附面上；两组所述底盘上的相互吸引的电磁铁组件磁性相反。
通过上述技术方案，多组电磁铁组件，增强两个机器人的相互的吸引力，同时多个电磁铁组件分在底盘上，在电磁铁组件磁力的作用下，两个机器人的位置相对确定，在镜像机器人运动时，也可自动矫正。
在进一步的实施例中，所述电磁铁组件设置为环形，所述电磁铁组件为环形，其外部套接有环形的绝缘套件；所述环形绝缘套件的内部为中空结构，并在所述中空结构处弹性安装万向轮。
通过上述技术方案，将对应电磁铁组件之间的吸引力转换成到对万向轮的压力，使得电磁铁组件不直接接触玻璃表面，转换成万向轮直接接触玻璃表面，同时万向轮可实现机器人移动的灵活性
在进一步的实施例中，还包括设于所述绝缘套件外圈的弧形挡板，设于所述弧形挡板上的多个导轮。
通过上述技术方案，控制玻璃安装的金属外框距离电磁铁组件一段预设距离，使得清洁机器人继续前进做清洁工作。
在进一步的实施例中，所述移动模块包括：
第一动力轮，设于所述底盘的吸附面上；
偏转组件，设于所述底盘上的吸附面上；所述偏转组件用于偏转机器人的行进方向；
控制模块，安装于所述底盘上；所述控制模块用以接收信号控制所述偏转组件。
通过上述技术方案，清洁机器人上设有动力组件和偏转组件，用于机器人的前行与转向。
在进一步的实施例中，所述偏转组件包括：
安装板，设于所述底盘的吸附面上；
偏转轮，旋转安装在所述安装板上；
转动齿轮，安装于所述偏转轮的安装转轴的另一端，带动所述偏转轮旋转；
定位齿轮，固定设于所述安装板上，且与所述转动齿轮位于同一直线上；
轨道，设于所述安装板上；
滑动齿道，置于所述轨道与所述转动齿轮之间；所述滑动齿道分别与所述转动齿轮、所述定位齿轮啮合；
动力齿轮，设于所述安装板中部位置；所述动力齿轮带动所述滑动齿道直线运动，使所述转动齿轮旋转预定角度，从而带动所述偏转轮偏转。
通过上述技术方案，偏转组件进行转向，防止机器人卡死在障碍物处。
在进一步的实施例中，所述安装板上还设有红外感应器，用于测量机器人前进方向上的障碍物的距离，将数据传送至所述控制模块上。
通过上述技术方案，在距离障碍物预设的距离之前对机器人进行转向的控制，防止机器人因自身的结构，在障碍物处无法转向。
在进一步的实施例中，所述清洁模块包括：
转动盘，设置在所述底盘的吸附面的中间位置旋转；所述转动盘中间设有通孔；
毛刷，设于所述转动盘上；
吸尘组件，设于所述底盘的另一面；所述吸尘组件的吸尘口设置在所述转底盘的通孔处，用以吸附所述毛刷扬起的灰尘。
通过上述技术方案，通过转动盘旋转，毛刷多次清洁玻璃表面，在利用吸尘组件对扬起的灰尘进行吸附，只需要较小体型和较小功率的吸尘组件即可以实现吸尘清洁的效果。
在进一步的实施例中，所述安全机构包括：
绳索套，设于所述底盘上；
绳索，缠绕于所述绳索套上；所述绳索套用以收放绳索。
通过上述技术方案，通过绳索保护机器人，防止机器人掉落至地面。
在进一步的实施例中，包括以下步骤：
步骤一：将两个同步清洁机器人对应放置于玻璃的两侧，在多个电磁铁组件的相互吸引下，控制移动模块静止，第一动力轮静止，两个同步清洁机器人在玻璃上固定；
步骤二：启动清洁机器人的移动模块，两个同步清洁机器人同步前进，清洁模块中的毛刷旋转，刷玻璃表面，吸附组件吸附扬起的灰尘；
步骤三：当遇到障碍物时，红外感应器测量红外感应器至障碍物的距离，将数据送至控制模块，及时偏转机器人的清扫方向。
本发明的有益效果：利用镜像结构的清洁机器人对高楼办公场所的玻璃进行两个面的同步清洁；采用电磁铁组件异性相吸的特性，通过两个镜像机器人相互吸附在玻璃上，控制清洁机器人的移动模块，实现清洁机器人的灵活工作。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的整体镜像结构示意图。
图3是本发明的电磁铁组件局部结构示意图。
图4是本发明的偏转机构结构示意图。
图5是本发明的移动控制原理结构示意图。
图1至图5中的各标注为：底盘1、吸附模块2、第一安装件21、电磁铁组件23、绝缘套件24、万向轮25、弧形挡板26、导轮27、移动模块3、第一动力轮31、偏转组件32、安装板321、偏转轮322、转动齿轮323、定位齿轮324、轨道325、滑动齿道326、动力齿轮327、清洁模块4、转动盘41、毛刷42、吸尘组件43、吸尘口431、安全机构、绳索套51、绳索52、控制模块6、红外感应器7。
具体实施方式
市面上有一些能够自清洁的玻璃，此类玻璃安装起来麻烦，同时需要提供动力，保养起来成本较高，不适用于现代商业建筑，还有一些对玻璃进行清洁的机器人，这些机器人往往采用吸附在玻璃上对玻璃表面进行清理的方式，机动性不高，适用范围有限，现代建筑目前为了隔绝高楼附近的嘈杂的声音，也为了减少光污染，大部分商业建筑物不在采用幕墙式结构，更多采用在楼层间采用网格式安装，一是增强安装与替换的便利性，二是为了随时打开玻璃，进行办公场所空气内外的交换，此类办公场所的玻璃面积较小，同时玻璃的安装框架限制了机器人本身的活动范围，市面上的气压吸附式机器人无法跨域这些金属框架，因而适用范围有限，同时考虑到商业楼中公司自身的需求，大部分的公司所需要清洁的玻璃数量有限。
本实施例中的清洁机器人由两个镜像机器人组成，用于同步清洁玻璃的两个表面，即设有两组底盘1，与玻璃接触的面为吸附面，以底盘1为安装框架进行清洁机器人的其它部件的安装，目前办公用玻璃的强度普遍较大，多为钢化玻璃，为了使两个镜像机器人同步吸附在玻璃的两侧，采用电磁铁组件23进行吸附工作，对应的两组电磁铁组件23分别调整为N、S极，相比较常规的控制压强进行吸附时，电磁铁组件23的磁性易于控制，此类清洁机器人的吸附更叫牢固，同时电磁铁异性磁极的吸引，两个镜像机器人容易对正初始的同步位置，工作时，两个底盘1放置于玻璃的两个面，吸附模块2在电磁铁组件23的矫正下，进行自动对正，两个底盘1上的控制模块6同步控制两个镜像机器人在玻璃表面移动和转向，清洁模块4对玻璃表面进行清洁并通过底盘1的通孔吸附玻璃表面的灰尘，考虑机器人本身的故障或者其他的问题，在两个镜像机器人之间还设有安全机构，利用绳索52等连接件连接两个镜像机器人，防止机器人故障时发生脱落，尤其是清洁高楼办公室或者实验室的玻璃外侧的机器人。
基于上述结构，为了使两个镜像机器人吸附于玻璃，初始放置位置的确定和矫正，以及运动时两个镜像机器人的位置进行矫正，防止较大的偏差，在进一步的实施例中，第一安装件21安装于底盘1的边缘凹槽处，用于安装电磁铁组件23，其它部件吸附模块2设置为多组电磁铁组件23，增强两个机器人的相互的吸引力，同时多个电磁铁组件23分在底盘1上，在电磁铁组件23磁力的作用下，两个机器人的位置相对确定，在控制模块6的同步控制下，进一步自动矫正运动时两个镜像机器人在玻璃两侧的位置。
基于上述结构，玻璃两侧的电磁铁组件23常规情况下是吸附在玻璃表面上，一旦吸附于玻璃表面，会影响清洁机器人的正常行进，对移动模块3上的电机产生较大的负载，导致电机的损坏，在进一步的实施例中，采用电磁铁组件23隔空吸附的方式，将电磁铁组件23设置为环形，对应于电磁铁形状设于电磁铁组件23外侧的环形绝缘套件24，设于绝缘套件24内部中空位置设有第二安装板321，弹性安装万向轮25，将对应电磁铁组件23之间的吸引力转换成到对万向轮25的压力，使得电磁铁组件23不直接接触玻璃表面，同时万向轮25可实现机器人移动的灵活性。
进一步的，环形绝缘套件24屏蔽电磁铁组件23自身产生的干扰信号，减少清洁机器人内部的控制系统所受的干扰，同时弹性设于环形绝缘套件24内部的万向轮组件为可拆卸，拆卸这些万向轮组件后，关闭其中的电磁铁组件23的电源，即可以实现日常的扫地机器人的功能，实现办公场所两用。
基于上述结构，现有玻璃往往安装于金属框架上，本发明的清洁机器人在边缘行走时，电磁铁组件23易吸附于玻璃周边的金属框架上，在进一步的实施例中，在绝缘套件24的外侧还设有弧形挡板26，弧形挡板26弹性连接于绝缘套件24，在弧形挡板26上还设有多个导轮27，在清洁机器人行走靠近此类金属工件时，机器人可能撞击件数工件，弹性连接起到缓冲作用，防止机器人内部的元器件脱落，导轮27使得机器人能够沿着金属工件滚动，控制金属工件距离电磁铁组件23一段预设距离，使得清洁机器人继续前进做清洁工作。
基于上述结构，为了使两个镜像机器人在玻璃表面自由移动和静止，在进一步的实施例中设有移动模块3，第一动力轮31设在底盘1的吸附面上且为机器人的行进动力轮，第一动力轮31外侧设有橡胶等摩擦系数较大的材料，或第一动力轮31的材质为此类摩擦系数较大的材料，由控制模块6控制第一动力轮31的进退或静止，第一动力轮31优选橡胶材料，且第一动力轮31采用宽面轮面设计，增大与玻璃的接触面积，用于加强与玻璃表面之间的摩擦力，在清洁机器人前进时，第一动力轮31带动清洁机器人前进，静止时，则利用第一动力轮31与玻璃之间的静摩擦力控制清洁机器人悬停在玻璃表面，偏转组件32设于底盘1的前进方向上，用于偏转机器人的行进方向，通过安装板321安装多个部件，在清洁机器人需要偏转时，控制模块6控制电源电机使得动力齿轮327旋转预定角度，动力齿轮327带动滑动齿道326沿着轨道325滑动预设距离，使得转动齿轮323旋转预定角度，从而带动偏转轮322进行偏转，实现机器人的转向，其中定位齿轮324固定安装在安装板321上，且与转动齿轮323位于同一直线上，用于定位滑动齿道326，防止滑动齿道326发生局部挤压。
基于上述结构，在清洁机器人行进方向上遇到障碍物需要偏转时，需要在撞击到障碍物之前将距离障碍物的数据反馈至控制模块6中，在进一步的实施例中，安装板321上还设有红外感应器7，用于测量机器人前进方向上的障碍物的距离，在距离障碍物预设的距离之前对机器人进行转向，防止机器人卡死在障碍物处。
基于上述结构，对玻璃表面进行清洁时，考虑实际情况，采用化学试剂清洁时，成本较高，同时机器人的负载较大，目前高空玻璃清洁往往都是灰尘的附着，需要化学清洁剂的地方较少，为此选用物理的方式进行清洁，在进一步的实施例中，清洁模块4设置为中空毛刷42，通过转动盘41旋转，毛刷42多次清洁玻璃表面，在利用吸尘组件43对扬起的灰尘进行吸附，吸尘组件43的吸尘口431设置在转底盘1的通孔处，只需要较小体型和较小功率的吸尘组件43即可以实现吸尘的效果，达到对玻璃内外表面的清洁。
基于上述结构，很多清洁机器人在清洁高空物件时都需要保护措施，清洁机器人长时间的工作，自身突发的问题故障，以及本身成本较高，在进一步的实施例中，考虑到两个镜像机器人吸附在玻璃的两侧，本发明的清洁机器人一旦掉落，就是两个同时掉落，为此在底盘1上设有绳索套51，绳索52连接两个绳索套51，达到对清洁机器人的保护措施。
工作原理：首先将清洁机器人的两个镜像部分对称放置于玻璃上，在吸附模块2中的电磁铁组件23的异性磁极吸引性下，两个镜像机器人相互吸附在玻璃表面，此时电磁铁组件23相互吸引，外部的绝缘套件24使得两个电磁铁组件23之间的吸引力变成对万向轮25的压力，万向轮25被压在玻璃表面，清洁模块4工作，转动盘41旋转，毛刷42多次清洁玻璃表面，吸尘组件43对扬起的灰尘进行吸附，吸尘组件43的吸尘口431设置在转底盘1的通孔处，控制模块6控制机器人进行移动，第一动力轮31为机器人行进的动力轮，遇到障碍需要偏转时，红外感应器7测量机器人前进方向上的障碍物的距离，将数据传送至控制模块6，在距离障碍物预设的距离之前对机器人进行转向，控制模块6控制电源电机使得动力齿轮327旋转预定角度，动力齿轮327带动滑动齿道326沿着轨道325滑动预设距离，使得转动齿轮323旋转预定角度，从而带动偏转轮322进行偏转，完成机器人偏离障碍物的工作，其中在清洁机器人靠着金属框边缘行进时，导轮27结构控制金属件距离电磁铁组件23一段预设距离，使得清洁机器人能够沿着金属件继续行进，同时可以使清洁机器人轻易离开金属件，进行其他区域的清洁工作。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
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