擦窗機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種擦窗機器人，包括主機體（1）和控制單元，主機體（1）的底部設(shè)有吸盤（11）和行走機構(gòu)（12），所述的吸盤（11）與待擦拭的玻璃（100）表面圍設(shè)成內(nèi)腔室，該內(nèi)腔室通過真空抽吸形成內(nèi)負壓室，所述的內(nèi)腔室中形成有密封面，在密封面上設(shè)有形變片（111），所述形變片（111）上設(shè)有應(yīng)變片組件（112），所述的應(yīng)變片組件（112）與所述控制單元相連并輸出形變數(shù)據(jù)給所述控制單元，所述的應(yīng)變片組件由兩個相同的應(yīng)變片串聯(lián)而成。本發(fā)明所提供的擦窗機器人的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，靈敏度高，克服了因溫度變化使單個應(yīng)變片電阻變化而導(dǎo)致的輸出電壓變化的問題，防止因溫度變化使擦窗機器人工作時從玻璃上跌落。
【專利說明】擦窗機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種擦窗機器人，屬于家用小電器制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]擦窗機器人以其體積小巧、運動靈活的特點得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有的擦窗機器人，除了采用履帶式行走機構(gòu)之外，還有的是通過吸盤和行走機構(gòu)配合作業(yè)實現(xiàn)行走?，F(xiàn)有擦窗機器人采用應(yīng)變片測量形變量的方法，大多采用在吸盤的密封面上單邊貼應(yīng)變片的方法通過測量吸盤的形變量間接測量吸盤的真空度。但是由于外部溫度的變化可能引起應(yīng)變片本身電阻發(fā)生改變，從而使最后的測量值和真實的形變量之間存在偏差，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不精確。
[0003]具體來說，當機器人啟動之后，真空泵抽氣使得吸盤發(fā)生劇烈形變，設(shè)置在吸盤上的應(yīng)變片同時發(fā)生形變，通過測量形變片的形變量來計算吸盤的真空度。當形變量增大時，應(yīng)變片的輸出電壓值也增大，當輸出電壓達到預(yù)定值時，才能確保機器人牢固的吸附在玻璃表面上進行作業(yè)。但是，往往由于直接受到太陽的照射，玻璃表面溫度很容易升高，當溫度變化時，應(yīng)變片內(nèi)部的電阻變化使得應(yīng)變片上的輸出電壓值會相應(yīng)變化，從而不能夠真實的反應(yīng)吸盤內(nèi)的真空度，機器人有跌落的危險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種擦窗機器人，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，靈敏度高，克服了因溫度變化使單個應(yīng)變片電阻變化而導(dǎo)致的輸出電壓變化的問題，防止因溫度變化使擦窗機器人工作時從玻璃上跌落。
[0005]本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]一種擦窗機器人，包括主機體和控制單元，主機體的底部設(shè)有吸盤和行走機構(gòu)，所述的吸盤與待擦拭的玻璃表面圍設(shè)成內(nèi)腔室，該內(nèi)腔室通過真空抽吸形成內(nèi)負壓室，所述的內(nèi)腔室中形成有密封面，在密封面上設(shè)有形變片，所述形變片上設(shè)有應(yīng)變片組件，所述的應(yīng)變片組件與所述控制單元相連并輸出形變數(shù)據(jù)給所述控制單元，所述的應(yīng)變片組件由兩個相同的應(yīng)變片串聯(lián)而成。
[0007]根據(jù)需要，所述的應(yīng)變片組件在所述形變片的正、反兩側(cè)對稱設(shè)置；或者，所述的應(yīng)變片組件設(shè)置在所述形變片的同一側(cè)。
[0008]另外，所述吸盤上還設(shè)有抽氣孔，所述抽氣孔通過導(dǎo)氣管與真空泵相連，所述的真空泵與所述控制單元相連。
[0009]所述的密封面由吸盤構(gòu)成；或者所述的密封面由吸盤和主機體的底殼構(gòu)成。
[0010]為了保證有效吸附，所述的吸盤上設(shè)有開口，所述形變片通過密封圈密封連接在所述開口上。
[0011]所述的主機體的底殼上設(shè)有開口，所述形變片密封固定在所述開口上。
[0012]所述應(yīng)變片黏貼在形變片上。[0013]所述應(yīng)變片為電阻應(yīng)變片。
[0014]所述的吸盤包括連接端和開放端，所述的開放端圍設(shè)面積占主機體的底殼面積的1/5-1/3。
[0015]綜上所述，本發(fā)明提供一種擦窗機器人，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，靈敏度高，克服了因溫度變化使單個應(yīng)變片電阻變變化而導(dǎo)致的輸出電壓變化的問題，防止因溫度變化使擦窗機器人工作時從玻璃上跌落。
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細地說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明吸盤的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明實施例一應(yīng)變片設(shè)置位置不意圖；
[0020]圖4為電橋補償法原理圖；
[0021]圖5為本發(fā)明實施例二應(yīng)變片設(shè)置位置不意圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例一
[0023]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明吸盤的局部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1并結(jié)合圖2所示，本發(fā)明提供一種擦窗機器人，包括主機體I和控制單元(圖中未示出)。主機體I的底部設(shè)有吸盤11和行走機構(gòu)12。所述的吸盤11為無頂角的類倒錐形結(jié)構(gòu)，當擦窗機器人吸附在待擦拭的玻璃100表面時,吸盤11與玻璃100的表面所圍設(shè)而成的空間為內(nèi)腔室。所述吸盤11的內(nèi)腔室通過真空抽吸形成內(nèi)負壓室。所述內(nèi)腔室的密封面上設(shè)有形變片111，所述形變片111上設(shè)有應(yīng)變片組件112，所述的應(yīng)變片組件112與所述控制單元相連并輸出形變數(shù)據(jù)給所述控制單元。為了使吸盤11的內(nèi)腔室能夠通過真空抽吸形成內(nèi)負壓室，所述吸盤11上還設(shè)有抽氣孔113，所述抽氣孔113通過導(dǎo)氣管114與真空泵115相連，所述的真空泵115與所述控制單元相連。如圖2所示，為了便于連接，所述的吸盤11包括連接端116和開放端117，其中的連接端116用于吸盤11與主機體I的連接，開放端117用于使擦窗機器人吸附在玻璃100的表面。所述密封面由吸盤11構(gòu)成，或者由吸盤11和主機體I的底殼構(gòu)成。當吸盤11 一端面封閉時，即吸盤11靠近主機體I的底殼的一端面封閉時，密封面直接由吸盤11構(gòu)成；當吸盤11兩端面均不封閉時，即吸盤11靠近主機體I的底殼的一端面也不封閉時，吸盤11需結(jié)合底殼形成密封端面，此時密封面由吸盤11和主機體I的底殼構(gòu)成。形變片111可以設(shè)置在密封面上的任一位置。為了方便形變片111的固定，所述的吸盤11上設(shè)有開口 118，為了保證密封效果，所述形變片111通過密封圈119密封連接在所述開口 118上?；蛘?，也可以在主機體I的底部殼體上直接開口，然后再將形變片111密封固定在主機體I的底殼上。此時，吸盤11上無開口，但可以與形變片111 一體設(shè)置。只有這樣，吸盤11的內(nèi)腔室才能夠通過真空抽吸順利形成內(nèi)負壓室。通常情況下，所述的形變片111的尺寸大于所述開口 118的尺寸。應(yīng)變片組件112的黏貼位置位于形變片的形變區(qū)域內(nèi)，可以黏貼在開口 118范圍內(nèi)的任一位置上。為了達到良好的形變效果，形變片111的材質(zhì)為可發(fā)生彈性形變的材質(zhì)，如:金屬片或塑料PC。應(yīng)變片組件112可以通過多種方式固定在形變片111上，在本實施例中，應(yīng)變片組件112直接黏貼在形變片111上。應(yīng)變片組件112為一電子元器件，為了提高靈敏度，所述應(yīng)變片組件112可以采用電阻應(yīng)變片。
[0024]要使擦窗機器人在玻璃表面上正確行走并完成相應(yīng)的作業(yè)，吸盤內(nèi)的真空度、形變片111以及黏貼在其上的應(yīng)變片組件112的形變程度，與主機體I的自重、以及行走過程中摩擦力之間需要形成特定的參數(shù)關(guān)系。具體來說，如果用等式來表示，則是:F=PS，f =UF=UPS^G,其中:F為正壓力，P為吸盤的真空度，S為密封面積，μ為滑動摩擦系數(shù)，G為重力，f為摩擦力。由上述參數(shù)關(guān)系中可知，只要吸盤的真空度達到閾值即可，而形變程度與吸盤真空度成正比，至于應(yīng)變片的形變程度則會根據(jù)應(yīng)變片本身的規(guī)格、材質(zhì)的不同而有所差異。因此，吸盤放置在玻璃表面上的面積的大小，與擦窗機器人是否能夠安全運行具有直接的關(guān)系。根據(jù)需要，所述的開放端圍設(shè)面積占主機體的底部殼體面積的1/5-1/3。
[0025]具體來說，擦窗機器人的行走啟動控制方法具體過程是這樣的:將擦窗機器人放到玻璃表面上之后，需要用手扶住主機體I,真空泵115開始工作，在吸盤11的內(nèi)部空間里產(chǎn)生一定的真空度，形變片111在負壓的作用下產(chǎn)生形變，隨著真空度增大，應(yīng)變片組件112感受到形變，將形變數(shù)據(jù)傳送給控制單元。控制單元內(nèi)設(shè)一預(yù)定值，一旦判斷形變數(shù)據(jù)所對應(yīng)的真空度達到閾值，即認為貼合，判斷機器可以行走，于是發(fā)出指令使裝置行走，方可松手；否則，繼續(xù)對吸盤的內(nèi)腔室進行抽真空作業(yè)，并持續(xù)對應(yīng)變片組件112傳送給控制單元的形變數(shù)據(jù)與控制單元內(nèi)的預(yù)定值進行比較。
[0026]圖3為本發(fā)明實施例一應(yīng)變片設(shè)置位置示意圖。如圖3所示，在本實施例中，應(yīng)變片組件112包含應(yīng)變片1121和應(yīng)變片1122，待測部件(如形變片111)的正、反兩側(cè)分別對應(yīng)設(shè)置一個應(yīng)變片1121和應(yīng)變片1122，且兩個應(yīng)變片1121和1122為串聯(lián)，以兩個串聯(lián)應(yīng)變片之間的電壓為輸出電壓。假設(shè)兩個應(yīng)變片完全相同，在同等條件下，該輸出電壓應(yīng)當是不變的，從而消除外部環(huán)境如 溫度等對應(yīng)變片可靠性的影響。且由于應(yīng)變片1121和1122放置在形變片111的正、反兩側(cè)，可以有效提高應(yīng)變片組件112的靈敏度。其原因為，當吸盤11為負壓室，形變片111向下形變，應(yīng)變片1121和1122對應(yīng)拉伸或壓縮，則應(yīng)變片1121和1122對應(yīng)的累積輸出變成單個應(yīng)變片的2倍，有效提高應(yīng)變片組件112的靈敏度。
[0027]對于應(yīng)變片的溫度誤差及補償主要的原理，以下進行詳細地說明。
[0028]首先，關(guān)于應(yīng)變片溫度誤差的產(chǎn)生，是由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度的改變而給測量帶來的附加誤差，稱之為應(yīng)變片的溫度誤差。產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要因素有:
[0029]I)電阻溫度系數(shù)的影響:
[0030]敏感柵的電阻絲阻值隨溫度變化的關(guān)系可用下式表示:
[0031]Rt=RO (l+α OAt) (3-14)
[0032]式中:Rt:溫度為t°C時的電阻值；R0:溫度為(TC時的電阻值；
[0033]α O:金屬絲的電阻溫度系數(shù)；Δ t:溫度變化值，Δ t=t_t0。
[0034]當溫度變化Λ t時，電阻絲電阻的變化值為:
[0035]Δ Rt=Rt-RO=RO α O Δ t (3-15)
[0036]2)試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響:
[0037]當試件與電阻絲材料的線膨脹系數(shù)相同時，不論環(huán)境溫度如何變化，電阻絲的變形仍和自由狀態(tài)一樣，不會產(chǎn)生附加變形。當試件和電阻絲線膨脹系數(shù)不同時，由于環(huán)境溫度的變化，電阻絲會產(chǎn)生附加變形，從而產(chǎn)生附加電阻。
[0038]設(shè)電阻絲和試件在溫度為0°C時的長度均為L0，它們的線膨脹系數(shù)分別為β s和3g，若兩者不粘貼，則它們的長度分別為:
[0039]Ls=LO (l+β sAt) (3-16)
[0040]Lg=LO (1+ β g Δ t) (3-17)
[0041]當二者粘貼在一起時，電阻絲產(chǎn)生的附加變形AL，附加應(yīng)變ε β和附加電阻變化AR β分別為:
[0042]Δ L=Lg-Ls= (^g-^s) LO At(3-18)
[0043]ε β =ALLO= ( β g- β s) Δ t(3-19)
[0044]AR β =KORO ε β =KORO ( β g-β s) At (3-20)
[0045]式(3-15)和式(3-20)，可得由于溫度變化而引起應(yīng)變片總電阻相對變化量為:
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種擦窗機器人，包括主機體(1)和控制單元，主機體(1)的底部設(shè)有吸盤(11)和行走機構(gòu)(12)，所述的吸盤(11)與待擦拭的玻璃(100)表面圍設(shè)成內(nèi)腔室，該內(nèi)腔室通過真空抽吸形成內(nèi)負壓室，所述的內(nèi)腔室中形成有密封面，在密封面上設(shè)有形變片(111)，所述形變片(111)上設(shè)有應(yīng)變片組件(112)，所述的應(yīng)變片組件(112)與所述控制單元相連并輸出形變數(shù)據(jù)給所述控制單元，其特征在于，所述的應(yīng)變片組件由兩個相同的應(yīng)變片串聯(lián)而成。
2.如權(quán)利要求1所述擦窗機器人，其特征在于，所述的應(yīng)變片組件(112)在所述形變片(111)的正、反兩側(cè)對稱設(shè)置。
3.如權(quán)利要求1所述擦窗機器人，其特征在于，所述的應(yīng)變片組件(112)設(shè)置在所述形變片(111)的同一側(cè)。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述擦窗機器人，其特征在于，所述吸盤(11)上還設(shè)有抽氣孔(113)，所述抽氣孔(113)通過導(dǎo)氣管(114)與真空泵(115)相連，所述的真空泵(115)與所述控制單元相連。
5.如權(quán)利要求1所述的擦窗機器人，其特征在于，所述的密封面由吸盤(11)構(gòu)成；或者所述的密封面由吸盤(II)和主機體(1)的底殼構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的擦窗機器人，其特征在于，所述的吸盤(11)上設(shè)有開口(118)，所述形變片(111)通過密封圈(119 )密封連接在所述開口( 118 )上。
7.如權(quán)利要求5所述的擦窗機器人，其特征在于，所述的主機體(1)的底殼上設(shè)有開口，所述形變片(111)密封固定在所述開口上。
8.如權(quán)利要求1所述的擦窗機器人，其特征在于，所述應(yīng)變片(112)黏貼在形變片(111)上。
9.如權(quán)利要求1所述的擦窗機器人，其特征在于，所述應(yīng)變片(111)為電阻應(yīng)變片。
10.如權(quán)利要求1所述的擦窗機器人，其特征在于，所述的吸盤(11)包括連接端(116)和開放端(117)，所述的開放端(117)圍設(shè)面積占主機體(1)的底殼面積的1/5-1/3。
【文檔編號】A47L1/02GK103622635SQ201210312213
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月29日
【發(fā)明者】湯進舉 申請人:科沃斯機器人科技(蘇州)有限公司