一種新型玻窗清潔機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要： 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃窗戶全方位自動(dòng)、高效地清潔，設(shè)計(jì)了一種新型玻窗清潔機(jī)器人。介紹了機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)思路，重點(diǎn)闡述了機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)模塊以及控制算法。測(cè)試表明，該玻窗清潔機(jī)器人操作簡(jiǎn)單、控制靈活、實(shí)用性強(qiáng)，且具有較高的可靠性和準(zhǔn)確性，可實(shí)現(xiàn)豎直方向全方位自由移動(dòng)，清潔效果良好。
關(guān)鍵詞： 玻窗清潔；清潔機(jī)器人；驅(qū)動(dòng)控制

　目前，市場(chǎng)上雖然出現(xiàn)了一些爬壁機(jī)器人，但至今還沒(méi)有一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)玻窗清潔的機(jī)器人。本文介紹了一種基于負(fù)壓吸附的輪式玻窗清潔機(jī)器人，將其用于高層住宅的的玻璃清洗工作。使用該機(jī)器人可以避免玻窗清潔帶來(lái)的高空作業(yè)危險(xiǎn)，而且其操作簡(jiǎn)單、使用方便，應(yīng)用價(jià)值高，市場(chǎng)前景廣闊。
1 玻窗清潔機(jī)器人系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
　該玻窗清潔機(jī)器人系統(tǒng)由手勢(shì)識(shí)別和清潔機(jī)身兩個(gè)部分組成，如圖1所示。手勢(shì)識(shí)別部分利用MXC6202二軸加速度傳感器測(cè)量人手控制過(guò)程中的加速度值，將采集到的加速度值送入單片機(jī)中處理，經(jīng)過(guò)一定的算法得到控制信號(hào)，并通過(guò)無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)送到清潔機(jī)器人部分。清潔機(jī)身部分將接收到的手勢(shì)識(shí)別控制信號(hào)傳送給主控單片機(jī)[1]，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后，產(chǎn)生兩路直流減速電機(jī)的控制信號(hào)和一路微型真空泵的控制信號(hào)，經(jīng)各驅(qū)動(dòng)器放大后，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流減速電機(jī)和微型真空泵的驅(qū)動(dòng)和控制。

2 玻窗清潔機(jī)器人結(jié)構(gòu)
　玻窗清潔機(jī)器人采用負(fù)壓吸附、輪式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)[2-3]。工作時(shí)，機(jī)器人吸附在玻璃面上，通過(guò)全方位移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃的清潔。清潔機(jī)器人結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體模型如圖2所示，由車(chē)輪、過(guò)濾器、微型真空泵、同步齒形帶、直流減速電機(jī)、底盤(pán)、吸盤(pán)七部分構(gòu)成。該結(jié)構(gòu)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠、操作方便，可以滿足壁面移動(dòng)機(jī)器人在負(fù)載能力、速度以及可靠性方面的要求。