一種自動清洗玻璃窗的機器人系統技術方案

本發明專利技術涉及一種自動清洗玻璃窗的機器人，系統結構簡單，自動化程度較高，該系統包括：清洗機器人控制，采用單片機控制系統(51單片機，主芯片STC89C54RD+)實現對該裝置的無線控制，控制芯片選擇L298電機驅動芯片，通過大、小兩個電機控制清洗機器人上下、左右兩個方向的運動，通過遙控器控制兩個電機的運動方向和速度；傳感器，在清洗機器人運動套筒上安裝電傳感器E18以及兩個支撐桿上的四個傳感器標志器進行清洗裝置的位置檢測完成機器人的自行運動清洗。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于單片機領域，具體涉及一種自動清洗玻璃窗的機器人系統。
技術介紹
隨著科學技術的發展和自動化技術的廣泛應用，對智能家居清洗系統的很多指標，如生產成本、清潔度、清洗速度、操作過程的自動化程度、抗干擾能力等方面提出了越來越高的要求，其中生產成本、操作過程的自動化程度為智能家居清洗系統的最重要技術指標。操作過程自動化程度的高低是智能家居清洗系統是否走向成熟的標志，降低生產成本是將智能家居清洗設備大眾化的必經之路。在許多應用場合，需要這種清洗系統來代替危險的、繁瑣的人工操作。 近年來，都市中的高層建筑越來越多，雖然目前對高層建筑的玻璃窗清洗工作主要還是由清洗工人搭乘吊籃或腰系繩索完成的，但目前已經有好多的機構、研究所等設計并制造出一些可以代替人工完成高層建筑清洗任務的玻璃擦拭機等，推動了清洗業的發展，帶來相當的經濟效益。但對于一些相對低矮的建筑物的外表面，如北京市城鐵站，雖然距離地面不是太高，但是也非人工擦洗所能輕易完成。傳統的人工清洗方式既危險，效率又低且成本高。國內外已經研究了一些用于高樓玻璃幕墻清洗的爬壁機器人模型，但目前都還沒有實用化。究其原因，機器人的體積和質量、實用性、清洗工藝和效率等關鍵問題制約了清洗機器人的發展。目前國內外已研制出的用于玻璃窗清洗的機器人有以下的特點 (I)機器人本體體積龐大。(2)機器人整體系統復雜。(3)機器人附加輔助裝置較多，增加了機器人的重量。由此可知，人們不愿意采用清洗機構來完成清洗作業，加上清洗作業的危險度不是太高，所以人們寧愿采用人工擦洗代替清洗機器人擦洗。據此，本文作者設計出了一種采用永磁鐵將清洗裝置吸附在玻璃窗兩側，通過單片機控制系統驅動該裝置來完成清洗工作的輕型機器人。
技術實現思路
本的專利技術目的是提供一種結構簡單，自動化程度相對較高，適用于大多數民用的玻璃窗的自動清洗玻璃窗的機器人系統。實現本專利技術目的的技術方案是一種自動清洗玻璃窗的機器人，采用單片機及無線控制系統，該系統包括 清洗機器人控制，采用單片機控制系統(51單片機，主芯片STC89C54RD+)實現對該裝置的無線控制，控制芯片選擇L298電機驅動芯片，通過大、小兩個電機控制清洗機器人上下、左右兩個方向的運動，通過遙控器控制兩個電機的運動方向和速度；傳感器，清洗機器人運動套筒上安裝光電傳感器E18以及兩個支撐桿上的四個傳感器標志器進行清洗裝置的位置檢測來完成機器人的自行運動清洗。作為本專利技術的進一步改進，舵機控制系統中，舵機需要2個自由度的方向驅動，采用2個舵機固連的方式，即一個舵機連接激光筆作為第一個自由度，第二個舵機連接第一個舵機與激光筆，作為第二個自由度。通過兩路PWM信號控制2個舵機的轉動，從而達到定位的目的。作為本專利技術的進一步改進，機器人執行下列步驟 (1)清洗前用上下兩個夾子將清洗機器人固定在玻璃窗上，利用永磁鐵的磁力將機器人的內部、外部的清洗裝置吸附在玻璃窗的兩側，通過大、小兩個電機控制清洗機器人上下、左右兩個方向的運動； (2)控制部分(51單片機控制器)通電后，可通過遙控器控制兩個電機的運動方向和速 度； (3)機器人行走到玻璃窗的邊緣時，光電傳感器E18以及兩個支撐桿上的四個傳感器標志器進行清洗裝置的位置檢測，對玻璃窗邊緣時自行進行運動清洗。作為本專利技術的進一步改進，所述步驟(2)中的縱向移動的套筒外端設有軸承，用軸承的滑動摩擦代替套筒的靜摩擦，大大增強了清洗機器人的使用壽命。作為本專利技術的進一步改進，所述步驟(2)中的清洗機器人的兩個支撐桿材料為聚乙烯，密度為O. 9g/cm3，強度較好，不易彎曲變形，材料中空，震動較小。作為本專利技術的進一步改進，所述步驟(2)中小電機型號為37GB3329，空載轉速80r/min,負載轉速61r/min,輸出扭矩7kg. cm,額定功率24V ·0. 6A,轉速穩定,抗干擾能力強，而且強度符合設計要求。作為本專利技術的進一步改進，所述步驟(2)中大電機型號60GAFM，電壓DC24V，空載轉速60r/min,負載轉速46r/min,輸出扭矩20kg. cm,經測試電機的速度以及輸出扭矩達到要求。本專利技術提供了一種基于51單片機的控制原理的自動清洗玻璃窗的機器人及其控制系統，該清洗機器人結構簡單、控制可靠、清洗效果較好，自動化程度相對較高，適用于大多數民用的玻璃窗。本專利技術的有益效果在于 (1)本系統可以應用于居民樓玻璃清洗作業的擦窗，此系統重量輕、結構簡單、小巧靈活，清洗效果較好、使用方便，比較實用； (2)適用于大多數民用的玻璃窗的清洗，而且很多零部件具有互換性，適用于不同尺寸的玻璃窗； (3)使用遙控器進行無線控制，控制過程簡單易學，使用方便； (4)機器人的安全性好，直接用夾子固定在玻璃窗上，不易脫落。附圖說明圖I是本專利技術實施例I的清洗機器人工作過程簡 其中，I-橫向運動套筒；2-橫向運動電機；3_內部清洗主體；4_縱向運動電機；5-縱向運動套筒；6_光電傳感器；7_齒輪-齒條；8_鋁制夾子；9_玻璃窗；10_軸承；11-外部清洗主體；12-磁鐵。圖2是本專利技術實施例I清洗機器人結構簡 其中，201-海綿擦；202-內置磁鐵；203_刮板；204_傳感器標志器；205_橫向支撐桿;206_橫向套筒;207_齒輪;208_小電機;209_齒條;210_清洗主體;211_鎖緊螺釘；212-夾子；213_光電傳感器；214_傳感器支架；215_軸承；216_橫向支撐桿；217_縱向套筒；218-大電機。具體實施例方式下面結合附圖和實施例做進一步說明。如圖I所示，其中，I-橫向運動套筒；2_橫向運動電機；3-內部清洗主體；4-縱向運動電機；5_縱向運動套筒；6_光電傳感器；7_齒輪-齒條；8_鋁制夾子；9_玻璃窗；10-軸承；11_外部清洗主體；12_磁鐵。一種可調帶通濾波器系統清洗機器人工作過程簡圖，內部清洗裝置帶動外部的清洗裝置在玻璃窗上完成上下、左右方向上的移動，外部裝置·又是從動清洗裝置，隨內部驅動裝置的移動而在玻璃窗外部相對移動，以完成清洗。此裝置需要用兩個直流減速電機來驅動，用遙控器控制兩個電機的上下、左右的運行狀態。通過控制大電機的正反轉完成清洗裝置，的上下移動，通過控制小電機的正反轉完成清洗裝置的左右移動，機器人上下左右的移動都是通過齒輪與齒條的嚙合運動而移動的。清洗裝置的下方設有海綿擦作為清洗工具，上邊和右邊設置兩個刮板將臟水刮掉，清洗時用小水泵和吸水管先將外部玻璃噴上水(也可以將吸水管的一端固定在清洗裝置上，一邊清洗，一邊噴水)，人工控制讓該裝置從玻璃底部上行至頂部，之后左右反復、自上而下的清洗，清洗時，通過光電傳感器的識別功能可使清洗裝置自動的左右移動清洗，上下移動的套筒也安裝了光電傳感器，機器人可自行識別上下移動的距離，不會因為人為操作原因而造成機器人出現故障。圖2是清洗機器人結構簡圖，其中，201-海綿擦；202-內置磁鐵；203_刮板；204-傳感器標志器；205-橫向支撐桿；206-橫向套筒；207-齒輪；208-小電機；209-齒條；210-清洗主體；211_鎖緊螺釘；212_夾子；213_光電傳感器；214_傳感器支架；215_軸承；216-橫向支撐桿；217_縱向套筒；218_大電機。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自動清洗玻璃窗的機器人系統，其特征是，該系統包括：清洗機器人控制，采用單片機控制系統(51單片機，主芯片STC89C54RD+)實現對該裝置的無線控制，控制芯片選擇L298電機驅動芯片，通過大、小兩個電機控制清洗機器人上下、左右兩個方向的運動，通過遙控器控制兩個電機的運動方向和速度；傳感器，清洗機器人運動套筒上安裝光電傳感器E18以及兩個支撐桿上的四個傳感器標志器進行清洗裝置的位置檢測來完成機器人的自行運動清洗。

【技術特征摘要】
1.一種自動清洗玻璃窗的機器人系統，其特征是，該系統包括 清洗機器人控制，采用單片機控制系統(51單片機，主芯片STC89C54RD+)實現對該裝置的無線控制，控制芯片選擇L298電機驅動芯片，通過大、小兩個電機控制清洗機器人上下、左右兩個方向的運動，通過遙控器控制兩個電機的運動方向和速度； 傳感器，清洗機器人運動套筒上安裝光電傳感器E18以及兩個支撐桿上的四個傳感器標志器進行清洗裝置的位置檢測來完成機器人的自行運動清洗。2.根據權利要求I所述的一種自動清洗玻璃窗的機器人系統，其特征是，采用單片機控制系統(51單片機，主芯片STC89C54RD+)實現對該裝置的無線(遙控器)控制，控制芯片選擇L298電機驅動芯片，使用IR1308紅外解碼芯片以及TC9012紅外發射芯片完成對清洗機器人的無線控制。3.根據權利要求I所述的一種自動清洗玻璃窗的機器人系統，其特征是，清洗前用上下兩個夾子將清洗機器人固定在玻璃窗上，利用永磁鐵的磁力將機器人的內部、外部的清洗裝置吸附在玻璃窗的兩側，通過大、小兩個電機控制清洗機器人上下、左右...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蘇淳，
申請(專利權)人：太倉博天網絡科技有限公司，
類型：發明
國別省市：