[发明专利]一种自动清洗玻璃窗的机器人系统

说明书

技术领域

本发明属于单片机领域，具体涉及一种自动清洗玻璃窗的机器人系统。

背景技术

随着科学技术的发展和自动化技术的广泛应用，对智能家居清洗系统的很多指标，如生产成本、清洁度、清洗速度、操作过程的自动化程度、抗干扰能力等方面提出了越来越高的要求，其中生产成本、操作过程的自动化程度为智能家居清洗系统的最重要技术指标。操作过程自动化程度的高低是智能家居清洗系统是否走向成熟的标志，降低生产成本是将智能家居清洗设备大众化的必经之路。在许多应用场合，需要这种清洗系统来代替危险的、繁琐的人工操作。

近年来，都市中的高层建筑越来越多，虽然目前对高层建筑的玻璃窗清洗工作主要还是由清洗工人搭乘吊篮或腰系绳索完成的，但目前已经有好多的机构、研究所等设计并制造出一些可以代替人工完成高层建筑清洗任务的玻璃擦拭机等，推动了清洗业的发展，带来相当的经济效益。但对于一些相对低矮的建筑物的外表面，如北京市城铁站，虽然距离地面不是太高，但是也非人工擦洗所能轻易完成。

传统的人工清洗方式既危险，效率又低且成本高。国内外已经研究了一些用于高楼玻璃幕墙清洗的爬壁机器人模型，但目前都还没有实用化。究其原因，机器人的体积和质量、实用性、清洗工艺和效率等关键问题制约了清洗机器人的发展。

目前国内外已研制出的用于玻璃窗清洗的机器人有以下的特点:

(1)机器人本体体积庞大。

(2)机器人整体系统复杂。

(3)机器人附加辅助装置较多，增加了机器人的重量。

由此可知，人们不愿意采用清洗机构来完成清洗作业，加上清洗作业的危险度不是太高，所以人们宁愿采用人工擦洗代替清洗机器人擦洗。据此，本文作者设计出了一种采用永磁铁将清洗装置吸附在玻璃窗两侧，通过单片机控制系统驱动该装置来完成清洗工作的轻型机器人。

发明内容

本的发明目的是提供一种结构简单，自动化程度相对较高，适用于大多数民用的玻璃窗的自动清洗玻璃窗的机器人系统。

实现本发明目的的技术方案是：一种自动清洗玻璃窗的机器人，采用单片机及无线控制系统，该系统包括：

清洗机器人控制，采用单片机控制系统(51单片机，主芯片STC89C54RD+)实现对该装置的无线控制，控制芯片选择L298电机驱动芯片，通过大、小两个电机控制清洗机器人上下、左右两个方向的运动，通过遥控器控制两个电机的运动方向和速度；

传感器，清洗机器人运动套筒上安装光电传感器E18以及两个支撑杆上的四个传感器标志器进行清洗装置的位置检测来完成机器人的自行运动清洗。

作为本发明的进一步改进，舵机控制系统中，舵机需要2个自由度的方向驱动，采用2个舵机固连的方式，即一个舵机连接激光笔作为第一个自由度，第二个舵机连接第一个舵机与激光笔，作为第二个自由度。通过两路PWM信号控制2个舵机的转动，从而达到定位的目的。

作为本发明的进一步改进，机器人执行下列步骤：

（1）清洗前用上下两个夹子将清洗机器人固定在玻璃窗上，利用永磁铁的磁力将机器人的内部、外部的清洗装置吸附在玻璃窗的两侧，通过大、小两个电机控制清洗机器人上下、左右两个方向的运动；

（2）控制部分(51单片机控制器)通电后，可通过遥控器控制两个电机的运动方向和速度；

（3）机器人行走到玻璃窗的边缘时，光电传感器E18以及两个支撑杆上的四个传感器标志器进行清洗装置的位置检测，对玻璃窗边缘时自行进行运动清洗。

作为本发明的进一步改进，所述步骤（2）中的纵向移动的套筒外端设有轴承，用轴承的滑动摩擦代替套筒的静摩擦，大大增强了清洗机器人的使用寿命。

作为本发明的进一步改进，所述步骤（2）中的清洗机器人的两个支撑杆材料为聚乙烯，密度为0.9g/cm³，强度较好，不易弯曲变形，材料中空，震动较小。

作为本发明的进一步改进，所述步骤（2）中小电机型号为37GB3329，空载转速:80r/min，负载转速:61r/min，输出扭矩:7kg．cm，额定功率24V·0.6A，转速稳定，抗干扰能力强，而且强度符合设计要求。

作为本发明的进一步改进，所述步骤（2）中大电机型号:60GAFM，电压:DC24V，空载转速:60r/min，负载转速:46r/min，输出扭矩:20kg．cm，经测试电机的速度以及输出扭矩达到要求。