自动玻璃清洁装置.pdf

1、(10)授权公告号 CN 203676982 U (45)授权公告日 2014.07.02 CN 203676982 U (21)申请号 201320819732.4 (22)申请日 2013.12.14 A47L 1/02(2006.01) (73)专利权人 浙江大学 地址 310027 浙江省杭州市西湖区浙大路 38 号 (72)发明人 孙志锋 朱春佳 王凌霄 王雨萌 黄利斌 王浩 (74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人 林松海 (54) 实用新型名称 自动玻璃清洁装置 (57) 摘要 本实用新型公开了一种自动玻璃清洁装置。 采用 PID 算法实现双轮差动，

2、 采用磁铁使主机、 从 机互相吸引的方式贴合在玻璃两侧， 通过传感器 感应玻璃边框并自动设计擦洗路径， 并依据不同 玻璃厚度自动调整吸合力度。通过碰撞传感器检 测玻璃边缘并传输信息， 采用双轮差动 PID 算法 通过对左右轮胎转速的调节控制运动轨迹及方 向， 从而完成擦洗任务。 从机两端分别设置磁铁和 距离传感器， 两者通过 PCB 电路板进行电连接， 根 据距离传感器获得的玻璃厚度的数据改变磁铁的 吸引力的大小。通过选取不同材质的百洁布或橡 胶刮条， 实现玻璃两面不同擦净程度的要求。 本实 用新型可以在安全可靠擦拭的条件下， 提高效率， 并且结构简单， 清洁机构标准化， 方便维修与长期 使用

3、。 (51)Int.Cl. (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书1页 说明书2页 附图2页 (10)授权公告号 CN 203676982 U CN 203676982 U 1/1 页 2 1. 一种自动玻璃清洁装置， 其特征是， 它包括主机、 从机 ； 所述的主机包括主控电路 （1） 、 电机、 碰撞传感器 （4） 、 防滑轮胎 （5） 、 电池 （6） 、 主机百洁布 （7-1） 、 主机永磁铁 （8-1） 、 主机橡胶刮条 （9-1） 、 主机距离传感器 （11-

4、1） ； 所述的从机包括从机百洁布 （7-2） 、 从机永 磁铁 （8-2） 、 从机橡胶刮条 （9-2） 、 底盘 （10） 、 从机距离传感器 （11-2） ； 主控电路 （1） 分别与 电机、 碰撞传感器 （4） 、 距离传感器 （11） 、 电池 （6） 相连， 所述的电机包括电机驱动轮 （2） 、 电 机主体 （3） ， 电机驱动轮 （2） 与防滑轮胎 （5） 相连， 主机百洁布 （7-1） 、 从机百洁布 （7-2） 、 主 机橡胶刮条 （9-1） 、 从机橡胶刮条 （9-2） 位于所述装置的外部， 用于清洁玻璃 ； 主机永磁铁 （8-1） 、 从机永磁铁 （8-2） 位于所述装置

5、的中部， 以相互吸引力使清洁装置吸附在玻璃上。 2. 根据权利要求 1 所述的装置， 其特征是， 所述的主机、 从机整体上采用三角形的外壳 设计， 便于擦拭玻璃边缘死角。 3. 根据权利要求 1 所述的装置， 其特征是， 所述的主机百洁布 （7-1） 、 主机永磁铁 （8-1） 、 主机橡胶刮条 （9-1） 、 从机百洁布 （7-2） 、 从机永磁铁 （8-2） 、 从机橡胶刮条 （9-2） 可 拆卸更换， 方便重复使用。 权 利 要 求 书 CN 203676982 U 2 1/2 页 3 自动玻璃清洁装置 技术领域 0001 本实用新型涉及一种基于 PID 算法的双轮差动式移动机器人， 尤

6、其是能进行轨迹 控制以及边缘检测的实用型小型玻璃清洁装置。 背景技术 0002 目前， 有很多场关于玻璃清洁装置的实用新型， 其中， 现多采用吸盘式机器人， 通 过吸盘与真空发生器的相互作用吸附玻璃， 代替人进行户外清洁， 减少不安全因素。但是， 这种原理的机器人安全性不高， 极易受到表面粗糙程度的影响而脱落且成本较高， 不利于 作为家居产品大量推广。 实用新型内容 0003 为了克服现有的不安全易脱落的不足 , 本实用新型提供一种自动玻璃清洁装置， 该玻璃清洁装置不仅克服吸附性不稳定， 成本高的问题， 而且能进行双面擦拭。 0004 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 0005

7、自动玻璃清洁装置， 包括主机、 从机 ； 所述的主机包括主控电路、 电机、 碰撞传感 器、 防滑轮胎、 电池、 主机百洁布、 主机永磁铁、 主机橡胶刮条、 主机距离传感器 ； 所述的从机 包括从机百洁布、 从机永磁铁、 从机橡胶刮条、 底盘、 从机距离传感器 ； 主控电路分别与电 机、 碰撞传感器、 距离传感器、 电池相连， 所述的电机包括电机驱动轮、 电机主体， 电机驱动 轮与防滑轮胎相连， 主机百洁布、 从机百洁布、 主机橡胶刮条、 从机橡胶刮条位于所述装置 的外部， 用于清洁玻璃 ； 主机永磁铁、 从机永磁铁位于所述装置的中部， 以相互吸引力使清 洁装置吸附在玻璃上。 0006 所述的主

8、机、 从机整体上采用三角形的外壳设计， 便于擦拭玻璃边缘死角。 0007 所述的主机百洁布、 主机永磁铁、 主机橡胶刮条、 从机百洁布、 从机永磁铁、 从机橡 胶刮条可拆卸更换， 方便重复使用。 0008 本实用新型的有益效果是， 可以在安全可靠擦拭的条件下， 提高效率， 并且结构简 单， 清洁机构标准化， 方便维修与长期使用。 附图说明 0009 图 1 是本实用新型的主机结构示意图 ； 0010 图 2 是本实用新型的从机结构示意图 ； 0011 图 3 是本实用新型的核心电路连接图 ； 0012 图中 , 主控电路 1、 电机驱动轮 2、 电机主体 3、 碰撞传感器 4、 防滑轮胎 5、

9、 电池 6、 主机百洁布7-1、 从机百洁布7-2、 主机永磁铁8-1、 从机永磁铁8-2、 主机橡胶刮条9-1、 从机 橡胶刮条 9-2、 底盘 10、 主机距离传感器 11-1、 从机距离传感器 11-2。 具体实施方式 说 明 书 CN 203676982 U 3 2/2 页 4 0013 本实用新型为分体式家用玻璃清洁装置。重点研究玻璃清洁装置的双轮差动 PID 控制、 运动轨迹控制、 玻璃边缘检测、 安全报警等算法和方案。玻璃清洁装置主机使用充电 电池作为其主要能源， 从机靠强磁力吸引与主机配合夹压住玻璃表面， 靠与玻璃表面的静 态摩擦固定在玻璃上， 通过主机上安装的双轮差动机构控制

10、玻璃清洁装置在玻璃表面的移 动， 依靠主机永磁铁 8-1、 从机永磁铁 8-2 的吸引力牵引从机一起完成移动。玻璃清洁装置 主、 从机部分沿运动方向依次安装主机百洁布 7-1、 主机永磁铁 8-1、 主机橡胶刮条 9-1， 从 机百洁布 7-2、 从机永磁铁 8-2、 从机橡胶刮条 9-2 等主要装置。在玻璃清洁装置工作前， 需 要将主机百洁布 7-1、 从机百洁布 7-2 用玻璃洗涤剂浸湿， 玻璃清洁装置在工作时会自动检 测玻璃的边框， 按照一定的轨迹完成采光玻璃的清洗工作。 此外， 可以利用主机距离传感器 11-1、 从机距离传感器 11-2 根据玻璃的薄厚程度调整玻璃清洁装置内主机永磁铁

11、 8-1、 从 机永磁铁 8-2 间的距离来调整吸附力， 保证玻璃清洁装置的顺畅安全运行。 0014 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 0015 在图 1 中， 主要展示玻璃清洁装置电路的外部连接 ： 电机 3， 碰撞传感器 4 均与主 控电路 1 相连， 通过由碰撞传感器 4 的感应作用， 自动检测玻璃边框， 将信息传入主控电路 1 从而确定运行方向轨迹， 将信息传给电机 3 控制电机驱动轮 2 运转完成擦拭动作。同时， 电池 6 为主控电路 1 提供 12V 电压。防滑轮胎 5 提供摩擦力保证了玻璃清洁器在玻璃上的 运转前进。 0016 在图 2 中， 则展示了机械部分的设计思

12、想 ： 玻璃清洁装置在玻璃上的附着主要靠 的是主机永磁铁8-1、 从机永磁铁8-2的吸引力 ； 主机百洁布7-1、 从机百洁布7-2则是以最 便捷的方式完成了有效的擦拭作业， 且主机百洁布 7-1、 从机百洁布 7-2 可拆卸清洗更换 ； 主机橡胶刮条 9-1、 从机橡胶刮条 9-2 的作用则是刮去主机百洁布 7-1、 从机百洁布 7-2 剩 余的水渍 ； 并且主从机上的主机百洁布7-1、 从机百洁布7-2与主机橡胶刮条9-1、 从机橡胶 刮条 9-2 可采用不同材质， 实现玻璃两面不同程度的擦拭要求 ； 主机距离传感器 11-1、 从机 距离传感器11-2通过感应主从间距离来调节主机永磁铁8

13、-1、 从机永磁铁8-2间的吸引力， 能用对多种窗的擦拭， 底盘 10 起的是一个承载连接作用。 0017 图 3 的电路图则是展示电路设计的思想与核心 ： 单片机 U3 选用 ATmega16-16PI, 通过 PA 口连接按键输入电路部分， 通过 PB 口连接电机控制驱动电路部分， 通过 PC 口连接 在线调试电路部分， 通过 PD 口连接碰撞检测电路部分， RESET、 XTAL 连接晶振部分 , 另外还 有部分电压转换电路将 12V 电压转换为 5V 为单片机及其他电路部分提供 VCC。 说 明 书 CN 203676982 U 4 1/2 页 5 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 203676982 U 5 2/2 页 6 图 3 说 明 书 附 图 CN 203676982 U 6