[发明专利]一种采用本地电磁信号定位系统的全自动攀壁机

说明书

一种全自动攀壁作业机器。主要包括：机械方面，攀壁机本体、多个螺旋桨以及螺旋桨电机驱动系统、姿态调整关节、与攀壁机本体通过姿态调整关节相连的刚性结构；电气方面，电控系统、存储模块、基于本地电磁信号的实时定位装置。攀壁机根据预先设定的路径以及所存储的模型信息，在实时定位装置所提供的实时位置信息指引下进行全自主作业。

技术领域

本发明涉及机械电子设备。

背景技术

公知的高空墙壁作业，如幕墙清洗等，尚无成熟的自动化设备以替代人工进行半空作业。而当前公知的墙壁作业设备，需要将人工吊挂在半空已完成作业，这不仅增大了作业成本，而且导致人身安全问题。

为了实现采用自动化设备代替人工实现高空墙壁作业的目的，曾有技术人员在研制攀壁作业机器（即攀壁机）方面作了大量努力。目前相关的公知技术包括：采用卷扬机（即固定在高处的电机拖动设备）通过线缆对攀壁机进行拖动，实现攀壁机的上下移动，即纵向位置控制；采用螺旋桨产生的风力，使攀壁机稳定地依附在墙壁上；在攀壁机上设置轮子，以实现攀壁机顺利地上下移动。

为了提高攀壁机的应用便利性，攀壁机应当具有全自动工作功能。具体来讲，应当能够在无需人工全程干预的情况下完成提前设置好的任务。但以公知的技术，尚无完整的技术方案实现全自动攀壁作业机器。

发明内容

本发明提供了一种全自动攀壁机的实现方案。具体是：

1.在攀壁机的电控系统中设置信息存储模块，用于存储所在墙体（如幕墙）及其附属物（如窗户）的模型信息（包括外表面的三维结构信息以及位置信息）以及与攀壁作业有关的信息（例如，所要清洗的所有玻璃的位置、大小、形状、材质），这些信息可以预先人工输入。

2. 攀壁机上设置实时定位装置。实时定位装置可以是坐标实时定位装置，如GPS、差分GPS、北斗定位装置等。然而，基于卫星的定位系统，存在卫星信号易受建筑物遮挡、信号帧频过低不利于实时控制的缺点。为此本发明进一步提出了一种基于本地电磁信号实时定位装置的全自动攀壁作业机。所谓本地电磁信号定位系统，是指包括基站、移动端在内的所有电磁信号收发装置都位于本地。其中本地是相对于远程而言的，比如，卫星相对于地面是远程设备，而同一座建筑物上设置的基站相对于本建筑物则显然是本地设备。其中的本地电磁信号定位系统可以是UWB（Ultra Wideband）定位技术，具体是：在墙体的多个不同位置处设置固定的UWB模块，作为基站模块，并预先确定好各基站的坐标。为了确保信号不被遮挡，基站应当设置在突出位置处，或者专门设置突出支架。通过提高基站的设置数量，以及合理设置不同基站的分别位置，可以提高系统的定位精度。在攀壁机上设置UWB模块作为标签模块，在基站模块和标签模块之间通过发射电磁信号并根据信号在基站模块与标签模块之间的传输时间进行基站-标签间的距离测量，并根据标签模块与多个基站模块间的距离以及各基站的坐标来确定标签模块即攀壁机的坐标。由于UWB（Ultra Wideband）定位技术是公知的成熟技术，因此相关领域的技术人员根据上述描述就能够在无需做出创造性劳动的前提下实施基于UWB（Ultra Wideband）定位技术的攀壁机自动定位功能。

攀壁机也可以采用局部实时定位装置，如基于模型匹配的视觉定位系统（机器视觉）、基于模型匹配的超声波（或激光）扫描定位系统等，也可以是坐标实时定位装置与局部实时定位装置的组合；

3.根据预先设定并存储在存储器中的作业路径以及存储在存储器中的所在墙体及其附属物的模型信息，在实时定位装置所提供的实时位置信息指引下进行自主移动从而实现全自主作业。

本发明提供的攀壁机，机械结构主要包括攀壁机本体、设置在攀壁机本体上的多个螺旋桨以及螺旋桨电机驱动系统、用于拖动攀壁机本体的电动拖动装置。电控系统主要包括控制器、存储模块、基于本地电磁信号的实时定位装置以及供电系统。其中，控制器、存储模块、实时定位装置通过电信号相连接。电机驱动系统以及电控系统与供电系统电连接。