基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人，它涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。它包括外殼、底板、攝像頭、液晶顯示屏、支撐輪、噴水系統(tǒng)、工作壓力提供及抗橫風(fēng)系統(tǒng)、橫向延伸單元、縱向推出機(jī)構(gòu)和表面清潔機(jī)構(gòu)，外殼與底板組成了機(jī)器人的機(jī)體，外殼的表面安裝有攝像頭，外殼上設(shè)置有液晶顯示屏，底板的四角安裝有支撐輪，支撐輪分別與單獨(dú)的支撐輪高度調(diào)整單元連接，底板上安裝有噴水系統(tǒng)、工作壓力提供及抗橫風(fēng)系統(tǒng)、橫向延伸單元、縱向推出機(jī)構(gòu)及表面清潔機(jī)構(gòu)。本發(fā)明智能等級(jí)高，操作安全性好，提高清潔效率，成本低，能夠更有效的清理復(fù)雜的高層建筑外表面，實(shí)用穩(wěn)定。
【專利說(shuō)明】
基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及的是機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前針對(duì)現(xiàn)有的高空“蜘蛛人”高危作業(yè)，同類的高層建筑外表面清潔機(jī)械智能程度普遍較低，仍需要靠人工操作來(lái)達(dá)到指定位置清潔的功能，不僅操作安全性差，清潔效率也低、成本高;而市面上主流的智能擦玻璃機(jī)器人還停留在簡(jiǎn)單的作業(yè)面上，利用玻璃的邊界作為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的自然邊界，在這些小范圍內(nèi)進(jìn)行簡(jiǎn)單的路徑規(guī)劃，基于此，設(shè)計(jì)一種新型的基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人還是很有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，智能等級(jí)高，操作安全性好，提高清潔效率，成本低，能夠更有效的清理復(fù)雜的高層建筑外表面，實(shí)用穩(wěn)定，易于推廣使用。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人，包括外殼、底板、攝像頭、液晶顯示屏、支撐輪、噴水系統(tǒng)、工作壓力提供及抗橫風(fēng)系統(tǒng)、橫向延伸單元、縱向推出機(jī)構(gòu)和表面清潔機(jī)構(gòu)，外殼與底板組成了機(jī)器人的機(jī)體，外殼的表面安裝有攝像頭，外殼上設(shè)置有液晶顯示屏，底板的四角安裝有支撐輪，支撐輪分別與單獨(dú)的支撐輪高度調(diào)整單元連接，底板上安裝有噴水系統(tǒng)、工作壓力提供及抗橫風(fēng)系統(tǒng)、橫向延伸單元、縱向推出機(jī)構(gòu)及表面清潔機(jī)構(gòu)，橫向延伸單元、縱向推出機(jī)構(gòu)均與直流電機(jī)和編碼器連接，橫向延伸單元可以根據(jù)作業(yè)面寬度調(diào)整清潔單元寬度，并配合軌跡優(yōu)化，縱向推出機(jī)構(gòu)配合越障和清潔功能，將機(jī)構(gòu)水平推出，機(jī)器人機(jī)體還設(shè)置有鋼索系統(tǒng)，可提供垂直方向主要的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力和機(jī)器人水平移動(dòng)功能。
[0005]作為優(yōu)選，所述的表面清潔機(jī)構(gòu)由短海綿刷、長(zhǎng)海綿刷、刮水槽、短毛刷、長(zhǎng)毛刷和熱風(fēng)扇組成，短毛刷、長(zhǎng)毛刷安裝在底板的前部，短海綿刷、長(zhǎng)海綿刷安裝在底板的后部，短毛刷的后側(cè)設(shè)置有刮水槽，底板內(nèi)部安裝有熱風(fēng)扇;所述熱風(fēng)扇設(shè)置有兩個(gè)，每個(gè)熱風(fēng)扇對(duì)應(yīng)安裝在位于短海綿刷滾動(dòng)方向后側(cè)的熱風(fēng)箱中，熱風(fēng)箱與底板的連接處設(shè)置有熱風(fēng)網(wǎng)。
[0006]作為優(yōu)選，所述的噴水系統(tǒng)由水箱、水栗、噴水罩、分流器組成，水箱、水栗、噴水罩、分流器均安裝在底板內(nèi)側(cè)中部，水栗通過(guò)管路與水箱連接，水栗連接有分流器，分流器的出水口處設(shè)置有噴水罩，噴水罩與表面清潔機(jī)構(gòu)中的刮水槽位置相對(duì)。
[0007]作為優(yōu)選，所述的工作壓力提供及抗橫風(fēng)系統(tǒng)由涵道及涵道角度調(diào)整單元組成，涵道設(shè)置有四個(gè)，分別安裝在機(jī)器人機(jī)體的前、后、左、右側(cè)，每個(gè)涵道與單獨(dú)的涵道角度調(diào)整單元連接，涵道處設(shè)有涵道風(fēng)路網(wǎng)。
[0008]本發(fā)明的有益效果:(I)相較于現(xiàn)有的蜘蛛人清潔的高危作業(yè)情況，具有更高的操作安全性。
[0009](2)與傳統(tǒng)的清潔過(guò)程相比，機(jī)器人的清潔效率更高，清潔成本更低。
[0010](3)采用視頻流空間建模技術(shù)，智能等級(jí)更高，極大的降低了對(duì)操作人員的技術(shù)依賴。
[0011](4)采用視頻建模技術(shù)配合其他傳感器(紅外，超聲)對(duì)模型實(shí)時(shí)修，彌補(bǔ)了模型精度不高的問(wèn)題。
[0012](5)機(jī)械結(jié)構(gòu)采用按流程可伸出設(shè)計(jì)，能夠更有效的清理復(fù)雜的高層建筑外表面。
【附圖說(shuō)明】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明；
[0014]圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為圖1的仰視圖；
[0016]圖3為本發(fā)明的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為圖3的后視圖；
[0018]圖5為圖3的右視圖；
[0019]圖6為本發(fā)明底板及安裝部件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖7為本發(fā)明底板及安裝部件的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖8為圖7的后視圖；
[0022]圖9為圖7的仰視圖；
[0023]圖10為圖7的右視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0025]參照?qǐng)D1-10，本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案:基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人，包括外殼1、底板2、攝像頭3、液晶顯示屏4、支撐輪5、噴水系統(tǒng)6、工作壓力提供及抗橫風(fēng)系統(tǒng)7、橫向延伸單元8、縱向推出機(jī)構(gòu)9和表面清潔機(jī)構(gòu)，外殼I與底板2組成了機(jī)器人的機(jī)體，外殼I的表面安裝有攝像頭3，外殼I上設(shè)置有液晶顯示屏4，底板2的四角安裝有支撐輪5，底板2上安裝有噴水系統(tǒng)6、工作壓力提供及抗橫風(fēng)系統(tǒng)7、橫向延伸單元8、縱向推出機(jī)構(gòu)9及表面清潔機(jī)構(gòu)，橫向延伸單元8、縱向推出機(jī)構(gòu)9均與直流電機(jī)18和編碼器19連接。
[0026]值得注意的是，所述的表面清潔機(jī)構(gòu)由短海綿刷10、長(zhǎng)海綿刷11、刮水槽12、短毛屆IJ13、長(zhǎng)毛刷14和熱風(fēng)扇15組成，短毛刷13、長(zhǎng)毛刷14安裝在底板2的前部，短海綿刷10、長(zhǎng)海綿刷11安裝在底板2的后部，短毛刷13的后側(cè)設(shè)置有刮水槽12，底板2內(nèi)部安裝有熱風(fēng)扇15;所述熱風(fēng)扇15設(shè)置有兩個(gè)，每個(gè)熱風(fēng)扇15對(duì)應(yīng)安裝在位于短海綿刷10滾動(dòng)方向后側(cè)的熱風(fēng)箱16中，熱風(fēng)箱16與底板2的連接處設(shè)置有保護(hù)的熱風(fēng)網(wǎng)17，可以烘干作業(yè)水分。
[0027]值得注意的是，所述的噴水系統(tǒng)6由水箱20、水栗21、噴水罩22、分流器23組成，水箱20、水栗21、噴水罩22、分流器23均安裝在底板2內(nèi)側(cè)中部，水栗21通過(guò)管路與水箱20連接，水栗21連接有分流器23，分流器23的出水口處設(shè)置有噴水罩22，噴水罩22與表面清潔機(jī)構(gòu)中的刮水槽12位置相對(duì)，便于建筑表面的贓物清洗。
[0028]值得注意的是，所述的工作壓力提供及抗橫風(fēng)系統(tǒng)7由涵道24及涵道角度調(diào)整單元25組成，涵道24設(shè)置有四個(gè)，分別安裝在機(jī)器人機(jī)體的前、后、左、右側(cè)，每個(gè)涵道24與單獨(dú)的涵道角度調(diào)整單元25連接，涵道24處設(shè)有涵道風(fēng)路網(wǎng)26。
[0029]此外，所述的支撐輪5分別與單獨(dú)的支撐輪高度調(diào)整單元27連接，在機(jī)器人行進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)攝像頭3觀看行進(jìn)畫面，并實(shí)時(shí)通過(guò)調(diào)整支撐輪高度調(diào)整單元27控制支撐輪5進(jìn)行越障，通過(guò)性大大增強(qiáng)。
[0030]本【具體實(shí)施方式】清洗建筑外表面時(shí)，與吸塵裝置相配合，首先通過(guò)吸塵裝置的滾刷粗掃清潔表面，短毛刷13、長(zhǎng)毛刷14同時(shí)對(duì)表面刷洗，噴水系統(tǒng)6動(dòng)作，噴清潔液溶解，并用膠條刮漬，并將臟水回收，經(jīng)過(guò)過(guò)濾返回水箱20，然后短海綿刷10、長(zhǎng)海綿刷11滾動(dòng)擦干，吸水擦凈，同時(shí)熱風(fēng)扇15動(dòng)作，用熱風(fēng)烘干殘余作業(yè)面水分;而機(jī)器人的橫向延伸單元8可以根據(jù)作業(yè)面寬度調(diào)整清潔單元寬度，并配合軌跡優(yōu)化，縱向推出機(jī)構(gòu)9配合越障和清潔功能，將機(jī)構(gòu)水平推出，另外，機(jī)器人還是設(shè)置有鋼索系統(tǒng)，可提供垂直方向主要的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力，和機(jī)器人水平移動(dòng)功能。
[0031]本【具體實(shí)施方式】的工作壓力提供及抗橫風(fēng)系統(tǒng)7由四個(gè)涵道24提供推力，涵道24電調(diào)電流較大，功率體積小，可輸出較強(qiáng)的推力，涵道24內(nèi)環(huán)括有風(fēng)扇，既可阻擋風(fēng)扇氣動(dòng)聲向外傳播，又具有緊湊的結(jié)構(gòu)，安全性高，通過(guò)點(diǎn)擊涵道角度調(diào)整單元25可調(diào)整相對(duì)于機(jī)器人本體的姿態(tài)，在保證工作方向所需的玻璃面相反壓力的前提下，根據(jù)陀螺儀所獲取的加速的信息，利用調(diào)整涵道24的角度以及涵道兩段電壓的方式，抵抗工作時(shí)所受到的橫向風(fēng)力。
[0032]本【具體實(shí)施方式】的控制過(guò)程功能單元由視頻全息空間建模、機(jī)器人空間路徑規(guī)劃、位置與軌跡記錄及行進(jìn)過(guò)程姿態(tài)調(diào)整及多傳感器協(xié)作模型實(shí)時(shí)修正四部分組成，其中(I)視頻全息空間建模通過(guò)全景的攝像頭3環(huán)視高層建筑外表面獲取視頻流信息，并進(jìn)行視頻流特征識(shí)別，記錄，建立工作范圍三維模型，然后根據(jù)光學(xué)信息識(shí)別需要清潔的作業(yè)面，并進(jìn)行初步運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，同時(shí)進(jìn)行行進(jìn)間視頻流錄入；
[0033](2)機(jī)器人空間路徑規(guī)劃則根據(jù)空間外形和作業(yè)面分布情況進(jìn)行機(jī)器人清潔路線規(guī)劃，根據(jù)路徑與機(jī)器人清潔范圍，設(shè)計(jì)合適的行程重合度從而細(xì)化清潔路線，同時(shí)根據(jù)行進(jìn)間的傳感器(視頻/距離)數(shù)據(jù)檢測(cè)異型與開窗等情況選擇避讓或越障；
[0034](3)位置與軌跡記錄及行進(jìn)過(guò)程姿態(tài)調(diào)整根據(jù)鋼索系狀態(tài)與機(jī)器人的定位系統(tǒng)互修正得到機(jī)器人位置信息，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況和行進(jìn)間姿態(tài)修正運(yùn)動(dòng)軌跡，當(dāng)運(yùn)動(dòng)軌跡偏離行程規(guī)劃所設(shè)計(jì)的重合度時(shí)，啟動(dòng)軌跡調(diào)整預(yù)案，同時(shí)陀螺儀實(shí)時(shí)采集工作流程中的三向加速度信息，控制抗橫風(fēng)系統(tǒng)做出響應(yīng)。
[0035](4)多傳感器協(xié)作模型實(shí)時(shí)修正:
[0036]①距離傳感器結(jié)合機(jī)器人自身定位與所建立的工作空間三維模型信息，控制機(jī)器人由非工作表面進(jìn)入工作表面時(shí)啟動(dòng)清潔程序。
[0037]②機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到障礙附近時(shí)(距離傳感器)，會(huì)根據(jù)模型中是否為工作表面，開啟針對(duì)兩種不同情形的兩種不同的越障模式，這個(gè)過(guò)程使用多個(gè)傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)同步分析。
[0038]③采用多軸陀螺儀位置傳感器和距離傳感器進(jìn)行多傳感器協(xié)作修正運(yùn)行軌跡。
[0039]本【具體實(shí)施方式】為一種集視頻流圖像識(shí)別空間建模、工作表面智能識(shí)別、機(jī)器人行程自動(dòng)規(guī)劃、多傳感器協(xié)同工作于一體的機(jī)器人智能系統(tǒng)，有效解決了高層建筑外表面的清潔問(wèn)題，能清理復(fù)雜的高層建筑外表面，清潔范圍包括高層建筑玻璃摹墻以及光滑墻面和瓷磚面等其他需要清潔的高層建筑外部結(jié)構(gòu)，智能等級(jí)更高，針對(duì)現(xiàn)有的高空“蜘蛛人”高危作業(yè)，具有更高的操作安全性，清潔效率更高，成本低，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
[0040]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人，其特征在于，包括外殼(I)、底板(2)、攝像頭(3)、液晶顯示屏(4)、支撐輪(5)、噴水系統(tǒng)(6)、工作壓力提供及抗橫風(fēng)系統(tǒng)(7)、橫向延伸單元(8)、縱向推出機(jī)構(gòu)(9)和表面清潔機(jī)構(gòu)，外殼(I)與底板(2)組成了機(jī)器人的機(jī)體，外殼(I)的表面安裝有攝像頭(3)，外殼(I)上設(shè)置有液晶顯示屏(4)，底板(2)的四角安裝有支撐輪(5)，底板(2)上安裝有噴水系統(tǒng)(6)、工作壓力提供及抗橫風(fēng)系統(tǒng)(7)、橫向延伸單元(8)、縱向推出機(jī)構(gòu)(9)及表面清潔機(jī)構(gòu)，橫向延伸單元(8)、縱向推出機(jī)構(gòu)(9)均與直流電機(jī)(18)和編碼器(19)連接，橫向延伸單元(8)可以根據(jù)作業(yè)面寬度調(diào)整清潔單元寬度，并配合軌跡優(yōu)化，縱向推出機(jī)構(gòu)(9)配合越障和清潔功能，將機(jī)構(gòu)水平推出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人，其特征在于，所述的表面清潔機(jī)構(gòu)由短海綿刷(10)、長(zhǎng)海綿刷(11)、刮水槽(12)、短毛刷(13)、長(zhǎng)毛刷(14)和熱風(fēng)扇(15)組成，短毛刷(13)、長(zhǎng)毛刷(14)安裝在底板(2)的前部，短海綿刷(10)、長(zhǎng)海綿刷(11)安裝在底板(2)的后部，短毛刷(13)的后側(cè)設(shè)置有刮水槽(12)，底板(2)內(nèi)部安裝有熱風(fēng)扇(15)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人，其特征在于，所述的熱風(fēng)扇(15)設(shè)置有兩個(gè)，每個(gè)熱風(fēng)扇(15)對(duì)應(yīng)安裝在位于短海綿刷(10)滾動(dòng)方向后側(cè)的熱風(fēng)箱(16)中，熱風(fēng)箱(16)與底板(2)的連接處設(shè)置有保護(hù)作用的熱風(fēng)網(wǎng)(17)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人，其特征在于，所述的噴水系統(tǒng)(6)由水箱(20)、水栗(21)、噴水罩(22)、分流器(23)組成，水箱(20)、水栗(21)、噴水罩(22)、分流器(23)均安裝在底板(2)內(nèi)側(cè)中部，水栗(21)通過(guò)管路與水箱(20)連接，水栗(21)連接有分流器(23)，分流器(23)的出水口處設(shè)置有噴水罩(22)，噴水罩(22)與表面清潔機(jī)構(gòu)中的刮水槽(12)位置相對(duì)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人，其特征在于，所述的工作壓力提供及抗橫風(fēng)系統(tǒng)(7)由涵道(24)及涵道角度調(diào)整單元(25)組成，涵道(24)設(shè)置有四個(gè)，分別安裝在機(jī)器人機(jī)體的前、后、左、右側(cè)，每個(gè)涵道(24)與單獨(dú)的涵道角度調(diào)整單元(25)連接，通過(guò)點(diǎn)擊涵道角度調(diào)整單元(25)可調(diào)整相對(duì)于機(jī)器人本體的姿態(tài)，涵道(24)處設(shè)有涵道風(fēng)路網(wǎng)(26)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人，其特征在于，所述的支撐輪(5)分別與單獨(dú)的支撐輪高度調(diào)整單元(27)連接，通過(guò)調(diào)整支撐輪高度調(diào)整單元(27)控制支撐輪(5)進(jìn)行越障。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人，其特征在于，所述的攝像頭(3)工作時(shí)環(huán)視高層建筑外表面獲取視頻流信息，并進(jìn)行視頻流特征識(shí)別，記錄，建立工作范圍三維模型，然后根據(jù)光學(xué)信息識(shí)別需要清潔的作業(yè)面，并進(jìn)行初步運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，同時(shí)進(jìn)行行進(jìn)間視頻流錄入，形成視頻全息空間建模。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別空間建模的高層建筑外表面清洗機(jī)器人，其特征在于，所述的機(jī)器人機(jī)體還設(shè)置有鋼索系統(tǒng)，可提供垂直方向主要的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力和機(jī)器人水平移動(dòng)功能。
【文檔編號(hào)】A47L11/40GK106037599SQ201610460147
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】吳迪, 董雪菲, 羅彬
【申請(qǐng)人】北京歷途科技有限公司