[0001] 本发明涉及一种可在汽车外壳上爬行的擦车机器人，属于小家电制造技术领域其分类号B08B11/04; B08B3/04; B08B1/04。

[0002] 现有的机器人种类繁多，无论是在水平面上自移动行走作业的机器人，亦或是在竖直面上吸附作业的机器人，都以其体积小巧、动作灵活得到广泛的应用。相对于在水平面上行走扫地的机器人来说，擦玻璃机器人在作业过程中的安全稳定性就更需要得到重视。现有吸附机器人上的吸附装置通常为吸盘，一般设置一个大吸盘，一旦由于被吸附表面自身存在的缺陷， 比如裂纹、缝隙、沟渠等问题，或残留在被吸附表面上的污物造成吸盘大量发生漏气时，很容易导致吸附机器人丧失吸附能力而发生掉落。而且现在的擦玻璃机器人大多采用抹布擦拭或水冲洗的方式，如果在汽车上作用，机器人带大量的水在竖直爬行时增加了掉落的危险，如用抹布又增加了人不停换干净抹布的劳动强度。

[0003] 本实施案所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，在扫地机器人和擦玻璃机器人的基础上，提供一种可在汽车外壳上爬行的擦车机器人，该擦车机器人在吸附功能上将一个吸盘改为四个吸盘，并在每个吸盘支管上设置大吸力机械关闭装置，减少了掉落的风险，因在汽车外壳上使用又增加了磁力吸附功能，达到双重吸附作用；在减少劳动强度方面在清洁上按照清扫、吸尘、喷雾、刮拭、吸水、擦拭的顺序进行；为了适应汽车外壳如把手、玻璃框等特点，将擦车机器人底盘提高；在驾驶室内使用又增加了吸尘功能。

[0004] 本实施案所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：一种可在汽车外壳上爬行的擦车机器人，其特征在于：它包括用于产生吸力的吸附单元，用于实现爬行动作的爬行单元，用于除尘的清扫单元，用于实现擦拭动作的擦拭单元，用于对以上各所述单元进行控制的控制单元，以上均固定在底板上。

[0005] 所述吸附单元包括磁力吸附单元和真空吸附单元。所述的磁力吸附单元包括四个片状磁铁，可对铁质的汽车外壳产生吸附力。所述真空吸附单元包括吸附电机、吸附支管、吸附管切换阀、四个真空吸附盘以及真空吸附盘裙部，其特征在于：所述真空吸附盘通过真空支管与吸附电机下方气路相连；所述真空吸附盘包括有一沿真空吸附盘径向外延的裙部，所述裙部的外端与吸附物表面密封，其另一端直接或间接地与真空吸附盘柔性连接；所述吸附管切换阀为弹簧风门式，当真空吸附盘悬空或吸盘大量进气时，风门在弹簧的作用下关闭。所述设置四个真空吸附盘以及真空吸附盘裙部，以防止在一个空吸或关闭时其它还能起到吸附作用。

[0006] 所述爬行单元包括两个步进电机、两个附着轮、一个转向轮。所述附着轮为丁睛胶、硅胶或橡胶式，防止轮子在汽车外壳或玻璃上行走时打滑，转向轮为万向轮。

[0007] 所述清扫单元包括清扫转盘、清扫电机、齿轮连动装置、吸尘口及集尘盒。所述齿轮连动装置的两从动齿轮相啮合，主动齿轮与其中一个从动齿轮啮合，两皮带分别连接从动齿轮与清扫转盘。主齿轮带动从动齿轮，两清扫转盘在皮带与从动齿轮的带动下动作。所述吸尘口与真空吸附单元的吸附支管相连接。真空吸附电机产生的真空吸力通过真空支管、滤网、集尘盒、吸尘口，将灰尘吸入集尘盒内。所述清扫转盘上面装有软毛刷，防止硬物刮花漆面。

[0008] 所述的擦拭单元包括擦拭挡条、雾化片槽盒、擦拭刮条、喷雾装置及吸水装置。采用发明专利CN205658860U一种擦窗用清洁组件的方法，在其专利的基础上设置喷雾装置由超声波换能器、净水盒及风压管构成，所述风压管与超声波换能器相连。其风力来之真空吸附电机的排气支管；吸水装置由吸水泵、吸水管、污水盒及污水管构成，所述吸水泵将擦拭刮条上污水通过吸水口、管道吸入污水盒。

[0009] 所述控制单元由PLC或单片机、传感器、电源电路以及控制面板构成，单片机程序输入所述控制单元，实现对所述各单元进行控制。传感器由前方1个碰撞传感器、1个加速度传感器、2个铅垂校验装置和左、右、前下方3个光电传感器组成。所述的铅垂校验装置按发明专利CN203132546U铅垂校验装置及其具有该铅垂校验装置的擦玻璃机器人的方法设置。所述2个垂直方向传感器垂直的设置在控制器地板上，所述1个加速度传感器也设置在控制器板上，分别与控制器电路连接。

[0010] 所述控制面板设置在擦车机器人外壳上，外壳上同时设有净水盒、污水盒和集尘盒盖。所述控制面板通过模式设置使PLC或单片机控制清扫电机、吸附电机、吸水泵、换能器的运转；在吸尘模式下，只使吸附电机单独运转，达到吸尘作用。同时控制单元控制爬行单元按面覆盖的过程走直线,当擦车机器人在垂直工作时，在铅垂校验装置的纠正下沿垂直方向行进；当收到传感器“空或障碍物”的信号后，按照指令做出相应的动作。

[0011] 综上所述，一种可在汽车外壳上爬行的擦车机器人是将扫地机器人和擦玻璃机器人两者特点巧妙的结合起来，设置了双重吸附功能，按照清扫、吸尘、喷雾、刮拭、吸水、擦拭的顺序清洁。该装置不用抹布，只用少量水（约200毫升），清洁时按照设置的路线自动进行清扫擦拭，清洁完后，擦车机器人又自动回到原处，驾驶人员将擦车机器人放回驾驶室在点烟器处进行充电，在空闲时只将清扫的尘土和污水倒掉。此装置将驾驶人员从灰尘环境中解脱出来，降低了人员的劳动强度，操作方便，清扫用时少，清洁质量高。

[0012] 下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。

[0013] 图1为可在汽车外壳上爬行的擦车机器人整体外形图；图2为可在汽车外壳上爬行的擦车机器人底板简图；
图3为可在汽车外壳上爬行的擦车机器人内部简图；
图4为可在汽车外壳上爬行的擦车机器人擦拭单元局部略图。

[0014] 其中：1.底板、2.后真空吸附盘、3.吸水口、4.擦拭刮板、5.喷雾口、6.擦拭挡条、7.附着轮、8.光电感应器、9.前真空吸附盘、10.磁铁、11.毛刷、12.碰撞传感器、13.转向轮、14.吸尘口、15.清扫转盘、16.真空吸附盘裙部、17.外接吸尘管口、18.吸附支管、19.污水盒、20.风压管、21. 控制器、22.吸附管切换阀、23.集尘盒、24.皮带、25.从动齿轮、26.清扫电机及主动齿轮、27.吸附电机、28.步进电机、29.喷雾装置、30.充电插口、31.电池、32.进水管、33.净水盒、34.吸水泵、35.控制面板、36.提手、37.外壳、38.雾化槽盒。

[0015]一种可在汽车外壳上爬行的擦车机器人，其特征在于：它包括用于产生吸力的吸附单元，用于实现爬行动作的爬行单元，用于除尘的清扫单元，用于实现擦拭动作的擦拭单元，用于对以上各所述单元进行控制的控制单元，以上均固定在底板1上。

[0016] 如图2、图3所示，所述吸附单元包括磁力吸附单元和真空吸附单元。所述的磁力吸附单元包括四个片状磁铁10，可对铁质的汽车外壳产生吸附力，在一个失去吸力时其余磁铁还能起到吸附作用。所述真空吸附单元包括吸附电机27、吸附支管18、吸附管切换阀22、四个真空吸附盘2、9以及真空吸附盘裙部16，其特征在于：所述真空吸附盘2、9通过吸附支管22与吸附电机27下方气路相连；所述真空吸附盘2、9包括有一沿真空吸附盘2、9径向外延的裙部，所述真空吸附盘裙部16的外端与吸附物表面密封，其另一端直接或间接地与真空吸附盘2、9柔性连接。其中，所述真空吸附盘裙部16内壁所受压强与吸附支管18负压室内压强相同，当吸附电机27运转后，外壁受大气压强作用，裙部内、外壁存在的气压差将所述裙部压向吸附物表面，从而使机体附着在被擦拭物体上。所述吸附管切换阀22为弹簧风门式，当真空吸附盘2、9悬空或完全进气时，风门在弹簧的作用下关闭。所述设置四个真空吸附盘2、9以及真空吸附盘裙部16，以防止在一个空吸或关闭时其它还能起到吸附作用。

[0017] 所述爬行单元包括两个步进电机28、两个附着轮7、一个转向轮13。所述附着轮7为丁睛胶、硅胶或橡胶式，防止轮子在汽车外壳或玻璃上行走时打滑，转向轮13为万向轮。

[0018] 所述清扫单元包括清扫转盘15、清扫电机26、齿轮连动装置、吸尘口14及集尘盒23。

[0019] 所述齿轮连动装置的两从动齿轮25相啮合，主动齿轮26与其中一个从动齿轮25啮合，两皮带24分别连接从动齿轮25与清扫转盘。主齿轮26带动从动齿轮25，两清扫转盘15在皮带24与从动齿轮25的带动下动作。所述吸尘口14与真空吸附单元的吸附支管18相连接。真空吸附电机产生的真空吸力通过真空支管18、滤网、集尘盒23、吸尘口14，将灰尘吸入集尘盒内23。所述清扫转盘15上面装有软毛刷11，防止硬物刮花漆面。

[0020] 如图3、图4，所述的擦拭单元包括擦拭挡条6、雾化片槽盒38、擦拭刮板4、喷雾装置29及吸水装置34。本发明采用发明专利CN205658860U一种擦窗用清洁组件的方法，在其专利的基础上设置喷雾装置29由超声波换能器、净水盒33及风压管20构成，所述风压管20与超声波换能器相连，其风力来之真空吸附电机27的排气支管；吸水装置由吸水泵34、吸水口
3、污水盒19及污水管构成，所述吸水泵34将擦拭刮板4上污水通过吸水口3、污水管吸入污水盒19。当执行擦拭任务时，超声波换能器将来之净水盒33的水雾化，由吸附电机27排出的风经风压管20压入雾化片槽盒38，在擦拭挡条6、刮板4的阻挡下浸润被擦拭物表面，然后在擦拭刮板刮拭下汇集，汇集下的污水在吸水泵34的作用下经吸水口3、污水管进入污水盒
19。

[0021] 所述控制单元由PLC或单片机、传感器、电源电路以及控制面板35构成，单片机程序输入所述控制单元，实现对所述各单元进行控制。传感器由前方1个碰撞传感器12、1个加速度传感器、2个铅垂校验装置和左、右、前下方3个光电感应器8组成。所述的铅垂校验装置按发明专利CN203132546U铅垂校验装置及其具有该铅垂校验装置的擦玻璃机器人的方法设置。所述2个铅垂校验装置垂直的设置在控制器地板上，所述1个加速度传感器也设置在控制器地板上，分别与控制器21电路连接。通过铅垂校验装置可以辅助控制器地板上的加速度传感器工作，并验证其检测结果的准确性，使得机体始终能够以较小的直线误差水平或竖直移动。

[0022] 所述控制面板35设置在擦车机器人外壳上37，外壳37上同时设有净水盒33、污水盒19、集尘盒23盖和充电插口30如图1。在擦车机器人工作完成后，从点烟器引出的电线可通过充电插口30给底板1上的电池31充电。控制面板35通过模式设置使PLC或单片机控制清扫电机26、吸附电机27、吸水泵34、换能器的运转；在吸尘模式下，在外接吸尘管口17上插上专用的吸尘管，这时吸附电机27单独运转，其余吸附支管2、9由于离开地面而关闭，驾驶室地板上的垃圾通过吸尘嘴、吸尘管到达吸尘盒23，达到吸尘作用。

[0023] 控制单元控制爬行单元按面覆盖的过程走直线，当擦车机器人在垂直工作时，在铅垂校验装置的纠正下沿垂直方向行进；当收到传感器“空”或“障碍物”的信号后，按照指令做出相应的动作。

[0024]控制器控制擦拭路径其具体方法如下：
控制器21控制路径按面覆盖的过程,机体走直线,相当于一个”迂回推进”的过程。开始的时候擦车机器人选择左车窗玻璃下定位点作为初始点,坐标为(0、 0)  ,即擦车机器人上的p点坐标为(0, 0) (本文中的坐标都是指p点坐标),沿水平方向建立X轴,垂直方向为Y轴，第一次清扫沿Y轴的方向向下清扫。每个路径段的间隔为擦车机器人清洁机构的清扫直径,碰到障碍物后,擦车机器人转向90°并且侧移15cm,再转向90°，这个动作由控制系统做好保存,直接调用,记为NO.1 。(在前进过程中,发生碰撞时,擦车机器人的转向所采取的方向,取值可以为“右”或“左”，由 “碰撞”或“空”的次数奇偶性决定，按照由后向前的顺序进行。

[0025] 当前就是用“如果一一那么”的形式来描述被控对象的动态特性。一条“如果—那么”表达式就是一条控制规则，因此被控制对象是由如下多条控制规则组成:规则1:如果擦车机器人前方为空或障碍物（沿负Y轴方向遍历），那么它应该从右转一前行一再右转；(把此类型当作最下沿来处理)
规则2：如果擦车机器人前方为空或障碍物（沿正Y轴方向遍历），那么它应该从左转一前行一再左转；(把此类型当作最上沿来处理)
规则3:如果擦车机器人左方为空（沿Y轴方向遍历），那么它应该从右转一前行一再右转；（记为左转为不可行）
规则4:如果擦车机器人右方为空（沿Y轴方向遍历），那么它应该从左转一前行一再左转；（记为右转为不可行）
规则5:如果擦车机器人前方为空或障碍物（沿负X轴方向遍历），那么它应该从右转一前行一再右转；(把此类型当作最前沿来处理)
规则6：如果擦车机器人前方为空或障碍物（沿正X轴方向遍历），那么它应该从左转一前行一再左转；(把此类型当作最后沿来处理)
规则7:如果擦车机器人左方为空（沿X轴方向遍历），那么它应该从右转一前行一再右转；（记为左转为不可行）
规则8:如果擦车机器人右方为空（沿X轴方向遍历），那么它应该从左转一前行一再左转；（记为右转为不可行）
规则9:如果擦车机器人左方、前方为空（沿负Y轴方向遍历），那么它应该后退30厘米，右转；（记为左转为不可行）
规则10:如果擦车机器人前、左、右均空，那么它应该执行退回30厘米，右转。

[0026] 规则11:如果擦车擦车机器人完成了沿X轴和Y轴方向的遍历，那么擦车机器返回出发点待命。