一种新型玻窗清洁机器人的设计与实现

摘  要： 为了实现对玻璃窗户全方位自动、高效地清洁，设计了一种新型玻窗清洁机器人。介绍了机器人的总体设计思路，重点阐述了机器人的结构设计、驱动模块以及控制算法。测试表明，该玻窗清洁机器人操作简单、控制灵活、实用性强，且具有较高的可靠性和准确性，可实现竖直方向全方位自由移动，清洁效果良好。
关键词： 玻窗清洁；清洁机器人；驱动控制
   　目前，市场上虽然出现了一些爬壁机器人，但至今还没有一种专门针对玻窗清洁的机器人。本文介绍了一种基于负压吸附的轮式玻窗清洁机器人，将其用于高层住宅的的玻璃清洗工作。使用该机器人可以避免玻窗清洁带来的高空作业危险，而且其操作简单、使用方便，应用价值高，市场前景广阔。
1 玻窗清洁机器人系统总体结构
　该玻窗清洁机器人系统由手势识别和清洁机身两个部分组成，如图1所示。手势识别部分利用MXC6202二轴加速度传感器测量人手控制过程中的加速度值，将采集到的加速度值送入单片机中处理，经过一定的算法得到控制信号，并通过无线发射模块发送到清洁机器人部分。清洁机身部分将接收到的手势识别控制信号传送给主控单片机[1]，经过运算处理后，产生两路直流减速电机的控制信号和一路微型真空泵的控制信号，经各驱动器放大后，实现对直流减速电机和微型真空泵的驱动和控制。
   
   2 玻窗清洁机器人结构
　玻窗清洁机器人采用负压吸附、轮式驱动结构[2-3]。工作时，机器人吸附在玻璃面上，通过全方位移动，实现对玻璃的清洁。清洁机器人结构的三维实体模型如图2所示，由车轮、过滤器、微型真空泵、同步齿形带、直流减速电机、底盘、吸盘七部分构成。该结构系统简单、可靠、操作方便，可以满足壁面移动机器人在负载能力、速度以及可靠性方面的要求。