一種三吸盤式清潔裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機器人智能控制技術(shù)，具體涉及一種三吸盤式清潔裝置及其控制方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著網(wǎng)絡(luò)時代的到來以及第四代通信技術(shù)的發(fā)展，各種智能移動終端相繼問世， 以Android 5.0平臺為代表的智能手機正伴隨著3G/4G技術(shù)開始獲得人們的廣泛接受。在這 場移動設(shè)備的革命中，移動終端設(shè)備己經(jīng)跨越了僅僅將通信作為唯一目標的模式，如今變 成了具有廣泛應(yīng)用價值的計算、控制、管理的綜合服務(wù)平臺。將智能手機與控制系統(tǒng)相結(jié) 合，使傳統(tǒng)的PC機工作平臺具備便攜能力，為實現(xiàn)真正的移動通信提供了可能。Android手 機可利用周圍無線網(wǎng)絡(luò)資源與行走載物裝置進行交互并實施控制，不僅為現(xiàn)有智能控制系 統(tǒng)提供了新的控制方法，也為實現(xiàn)機器與人的信息交換提供了新的交互手段。特別是在我 國醞釀的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)與應(yīng)用的大潮中，這樣一種新型的控制方法，將對人們的工作方式及 生活方式，甚至對世界都將產(chǎn)生巨大的影響。
[0003] 智能終端控制的三吸盤式清潔裝置屬于一種特殊的智能服務(wù)機器人，一般工作在 非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境之中，作業(yè)對象是附著或者粘附在物體表面的污垢、污泥等有害、較難清洗 的物質(zhì)。
[0004] 如公開號CN 103082934 A公開的一種基于足式爬壁的智能玻璃清潔機器人，它包 括機器人主體、行走單元、四個吸附單元、驅(qū)動單元、機體控制單元、清洗單元、圖像識別單 元和無線控制單元。又如公開號CN 102961080 A公開的一種多功能玻璃清潔機器人及控制 方法，它包括箱體、吸附系統(tǒng)、行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)，吸附系 統(tǒng)及供水系統(tǒng)裝設(shè)于箱體內(nèi)，行走轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及清洗系統(tǒng)裝設(shè)于箱體的下部。又如公開號CN 203153652 U公開的一種高樓玻璃清潔機器人爬壁機構(gòu)及PLC控制系統(tǒng)，它包括呈十字交叉 連接的X軸滑臺氣缸和Y軸滑臺氣缸，X軸滑臺氣缸和Y軸滑臺氣缸兩端設(shè)有Z軸氣缸，其中X 軸滑臺氣缸、Y軸滑臺氣缸和Z軸氣缸分別連接節(jié)流閥，節(jié)流閥連接兩位五通電磁閥，兩位五 通電磁閥連接兩位三通電磁閥，兩位五通電磁閥和兩位三通電磁閥分別連接氣源和氣源處 理裝置，其中兩位三通電磁閥連接真空發(fā)生器，真空發(fā)生器上安裝有真空吸盤。又如公開號 CN 104708630 A公開的外立面清潔機器人的控制系統(tǒng)，它包括中央控制器電路、驅(qū)動機構(gòu) 控制模塊、測量單元控制模塊、清洗單元控制模塊、清洗距離調(diào)整控制模塊、升降機構(gòu)控制 模塊、編碼器信號采集模塊。
[0005] 以上專利文獻均存在以下缺點： (1)可靠性低，上述專利文獻中的吸附單元和清潔單元均是分開設(shè)計，在清潔裝置工作 時互相影響，降低了裝置的可靠性。
[0006] (2)清潔效率低，上述專利文獻均采用吸附后再清潔，使得該裝置行進速度慢，增 加了在移動和清潔過程的時間損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種可遠程控制，且靠性高，清潔效率高的三吸盤式清潔裝 置及其控制方法。
[0008] 本發(fā)明所述的三吸盤式清潔裝置，包括機身、真空栗、三個行走清潔機構(gòu)、控制器 電路和移動終端； 所述機身包括底殼和頂蓋，所述底殼與頂蓋扣合形成內(nèi)腔，所述頂蓋的中部設(shè)有用于 安裝真空栗的安裝孔； 所述行走清潔機構(gòu)包括設(shè)置在內(nèi)腔外的吸盤，以及設(shè)置在內(nèi)腔內(nèi)的電機、蝸輪、與蝸輪 相嗤合的蝸桿，所述電機的輸出軸與蝸桿連接，所述蝸輪與吸盤連接； 三個吸盤呈等邊三角形分布，并在每一吸盤上安裝有清潔布； 所述真空栗通過安裝孔安裝在頂蓋上，各吸盤的內(nèi)部能通過所述真空栗抽氣形成負壓 區(qū)，使吸盤吸附在壁面上； 所述控制器電路安裝在所述內(nèi)腔外，該控制器電路分別與真空栗以及各電機電連接， 所述控制器電路控制真空栗的啟動與停止，以及各電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，使同一時刻僅一個 吸盤吸附在壁面上，其余兩個吸盤移動吸附在壁面上； 所述控制器電路控制各電機旋轉(zhuǎn)，各電機分別經(jīng)對應(yīng)蝸輪、蝸桿減速后帶動對應(yīng)吸盤 轉(zhuǎn)動，使移動吸附在壁面上的兩個吸盤以吸附在壁面上的吸盤為圓心轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)三吸盤 式清潔裝置的行走和清潔； 所述移動終端與控制器電路建立無線通信連接，所述移動終端用于向控制器電路發(fā)送 控制指令，以實現(xiàn)對三吸盤式清潔裝置的遠程控制。
[0009] 所述控制器電路包括： 傳感器模塊，其包括三軸陀螺儀和電流檢測傳感器，所述三軸陀螺儀用于檢測機身與 水平面的夾角，所述電流檢測傳感器用于檢測壁面的邊緣； 電機驅(qū)動模塊，用于驅(qū)動電機工作，該電機驅(qū)動模塊與各電機連接； 微控制器，用于接收和處理傳感器模塊所采集的數(shù)據(jù)以及移動終端所發(fā)送的控制指 令，控制真空栗的啟動與停止以及電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，該微控制器分別與傳感器模塊、真空 栗和電機驅(qū)動模塊連接； 藍牙通信模塊，用于與移動終端建立藍牙連接，該藍牙通信模塊與微控制器電連接； 顯示模塊，用于調(diào)試階段實時顯示三軸陀螺儀所檢測的機身與水平面的夾角，該顯示 模塊與微控制器電連接； 按鍵模塊，其包括電源鍵、復(fù)位鍵、吸附鍵、自動模式鍵，該按鍵模塊與微控制器電連 接，用于向微控制器發(fā)送控制指令； 電源模塊，用于對各個模塊進行供電。
[0010] 還包括消聲保護罩，該消聲保護罩設(shè)在真空栗上，減少噪聲。
[0011] 所述移動終端上設(shè)有： 用于發(fā)送停止指令的停止按鍵， 用于發(fā)送啟動指令的啟動按鍵； 用于發(fā)送手動向下指令的手動向下按鍵； 用于發(fā)送手動向上指令的手動向上按鍵； 用于發(fā)送手動向左指令的手動向左按鍵； 用于發(fā)送手動向右指令的手動向右按鍵； 以及進入自動模式指令的自動模式按鍵。
[0012]本發(fā)明所述的一種三吸盤式清潔裝置的控制方法，采用本發(fā)明所述的三吸盤式清 潔裝置，三個吸盤分別為吸盤a、吸盤b和吸盤c，且吸盤a、吸盤b和吸盤c按照順時針方向依 次設(shè)置，將三吸盤式清潔裝置放置在壁面上，當吸盤a的中心與吸盤b的中心的連線與水平 面平行時，所述三軸陀螺儀所檢測到機身與水平面的夾角Θ為0度;包括以下步驟： A、 向上清潔的運動步態(tài) al、微控制器控制吸盤b產(chǎn)生負壓吸附在壁面上，并且控制吸盤b的對應(yīng)電機順時針轉(zhuǎn) 動的同時帶動機身逆時針轉(zhuǎn)動，直到三軸陀螺儀檢測到機身與水平面的夾角Θ正60度，移動 吸附的吸盤a、吸盤c所對應(yīng)的電機同時也順時針轉(zhuǎn)動起輔助作用； a2、微控制器控制吸盤a產(chǎn)生負壓吸附在壁面上，吸盤a的對應(yīng)電機逆時針轉(zhuǎn)動的同時 帶動機身順時針轉(zhuǎn)動，直到三軸陀螺儀檢測到機身與水平面的夾角Θ為負60度，移動吸附的 吸盤b、吸盤c所對應(yīng)的電機逆時針轉(zhuǎn)動起輔助作用； B、 向下清潔的運動步態(tài) bl、微控制器控制吸盤b產(chǎn)生負壓吸附在壁面上，吸盤b的對應(yīng)電機逆時針轉(zhuǎn)動的同時 帶動機身順時針轉(zhuǎn)動，直到三軸陀螺儀檢測到機身與水平面的夾角Θ為負60度，移動吸附的 吸盤a、吸盤b所對應(yīng)的電機逆時針轉(zhuǎn)動起輔助作用； b2、微控制器控制吸盤a產(chǎn)生負壓吸附在壁面上，并且控制吸盤a的對應(yīng)電機順時針轉(zhuǎn) 動的同時帶動機身逆時針轉(zhuǎn)動，直到三軸陀螺儀檢測到機身與水平面的夾角Θ為正60度，移 動吸附的吸盤b、吸盤c所對應(yīng)的電機同時也順時針轉(zhuǎn)動起輔助作用； C、 右移動清潔的運動步態(tài) cl、微控制器控制吸盤a產(chǎn)生負壓吸附在壁面上，并且控制吸盤a的對應(yīng)電機逆時針轉(zhuǎn) 動帶動機身順時針轉(zhuǎn)動，直到三軸陀螺儀檢測到機身與水平面的夾角Θ為負60度，移動吸附 的吸盤b、吸盤c所對應(yīng)的電機逆時針轉(zhuǎn)動起輔助作用;微控制器控制吸盤b產(chǎn)生負壓吸附在 壁面上，并且控制吸盤b的對應(yīng)電機順轉(zhuǎn)動帶動機身逆時針轉(zhuǎn)動，直到三軸陀螺儀檢測到機 身與水平面的夾角Θ為0度，吸盤a、吸盤c所對應(yīng)的電機順時針轉(zhuǎn)動起輔助作用;此時機身 相對于初始狀態(tài)向右平移了一個吸盤的距離;再重復(fù)執(zhí)行一次上面的控制過程，此時機身 相對于初始狀態(tài)向右平移了一個機身的距離； c2、但三吸盤式清潔裝置完成上述動作后，同時又向上平移了一段距離，為了彌補這段 距離，微控制器控制吸盤a產(chǎn)生負壓吸附在壁面上，并且控制吸盤a的對應(yīng)電機順時針轉(zhuǎn)動 帶動機身逆時針轉(zhuǎn)動，直到三軸陀螺儀檢測到機身與水平面的夾角Θ為正10度，吸盤b、吸盤 c所對應(yīng)的電機順時針轉(zhuǎn)動起輔助作用，微控制器控制吸盤b產(chǎn)生負壓吸附在壁面上，并且 控制吸盤b的對應(yīng)電機逆時針轉(zhuǎn)動帶動機身順時針旋轉(zhuǎn)，直到三軸陀螺儀檢測到機身與水 平面的夾角Θ為0度，吸盤a、吸盤c所對應(yīng)的電機逆時針轉(zhuǎn)動起輔助作用;完成上述所有動作 后，機身相對于初始狀態(tài)剛好向右平移了一個機身的距離； D、 左移動清潔的運動步態(tài) dl、微控制器控制吸盤b產(chǎn)生負壓吸附在壁面上，并且控制吸盤b的對應(yīng)電機順轉(zhuǎn)動帶 動機身逆時針轉(zhuǎn)動，直到三軸陀螺儀檢測到機身與水平面的夾角Θ為正60度，吸盤a、吸盤c 所對應(yīng)的電機順時針轉(zhuǎn)動起輔助作用;微控制器控制吸盤a產(chǎn)生負壓吸附在壁面上，并且控 制吸盤a的對應(yīng)電機逆時針轉(zhuǎn)