一种清洁机械臂及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种清洁机械臂及其控制方法，属于自动清洁设备技术领域。包括主机，所述主机设置有机械臂，所述机械臂可沿竖直和/或水平方向摆动；所述主机或机械臂上还设置有视觉传感器和激光雷达，所述视觉传感器与控制器信号连接，用于识别待清洁面或障碍物；所述控制器被配置为基于激光雷达和视觉传感器进行扫图建图，并标定固定清洁点的起始坐标；首次清洁任务时，所述机械臂根据预设的待清洁面参数进行训练清洁动作后，生成固定清洁动作脚本，定时完成清洁工作。本发明专利技术具有清洁工具行程的实时反馈，以更低的成本解决机械臂力度反馈精度差，保证机械臂动作统一、稳定、可靠的优点。可靠的优点。可靠的优点。

A cleaning manipulator and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种清洁机械臂及其控制方法


[0001]本专利技术涉及自动清洁设备
，具体而言涉及一种清洁机械臂及其控制方法。

技术介绍

[0002]清洁设备常常用于对家庭和公共区域的地面进行清洁工作，商用清洁设备广泛应用于商场、展馆、机场和图书馆等大型公共区域。
[0003]大部分商用清洁设备清洁区域有限，仅能对公共区域的地面进行清洁，对于台面或墙面不能进行清洁工作。
[0004]机械臂力度反馈欠缺，极少部分具备机械臂的清洁设备在对台面或墙面进行清洁时，使清洁工具保持和台面或墙面贴合状态并施加一定力度多方向进行擦拭时，由于缺少力度反馈，难以对清洁面进行有效清洁。
[0005]机械臂力度反馈精度很差，非工业机械臂采用的电流反馈机制，由于电流误差较大，导致误判发生频率很高，产品稳定性较差。
[0006]因此，亟需一种具有实时力矩反馈功能和力度反馈精度高、执行自动清洁任务时，机械臂动作统一、稳定和可靠的清洁机械臂及其控制方法是本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本申请正是基于现有技术的上述需求而提出的，本申请要解决的技术问题是提供一种清洁机械臂及其控制方法。
[0008]为了解决上述问题，本申请提供的技术方案包括：
[0009]提供了一种清洁机械臂，包括主机，所述主机设置有机械臂，所述机械臂可沿竖直和/或水平方向摆动；所述主机或机械臂上还设置有视觉传感器和激光雷达，所述视觉传感器与控制器信号连接，用于识别待清洁面或障碍物；所述控制器被配置为基于激光雷达和视觉传感器进行扫图建图，并标定固定清洁点的起始坐标；首次清洁任务时，所述机械臂根据预设的待清洁面参数进行训练清洁动作后，生成固定清洁动作，定时完成清洁工作。
[0010]本专利技术的一种优选的具体实施方式，所述控制器被配置为控制机械臂以第一速度接近待清洁表面，以第二速度贴合待清洁表面，所述第一速度大于第二速度。
[0011]本专利技术的一种优选的具体实施方式，所述机械臂的关节处设置有电机，所述电机上有力矩传感器，所述力矩传感器与所述控制器信号连接；以使得当在第二速度接近待清洁表面时，电机的转矩不大于预设转矩。
[0012]本专利技术的一种优选的具体实施方式，所述机械臂的前端通过阻尼机构伸缩地连接有清洁工具，所述清洁工具上设置有行程传感器；所述控制器基于力矩传感器和行程传感器反馈信号计算所述清洁工具施加至清洁面的力。
[0013]本专利技术的一种优选的具体实施方式，所述机械臂包括至少一个摆臂，所述摆臂的
后端与所述主机可驱动地铰接，所述摆臂的前端滑动连接有伸缩臂，所述伸缩臂前端固定安装有转动件，所述转动件转动连接在清洁工具上。
[0014]本专利技术的一种优选的具体实施方式，所述清洁工具包括清洁盘和清洁附件；所述清洁盘通过转动件球铰接在摆臂前端；所述清洁附件固定安装在所述清洁盘前端。
[0015]一种清洁机械臂的控制方法：1)扫描建图：所述控制器基于激光雷达和视觉传感器反馈信号进行扫图建图任务，将固定清洁点的起始坐标进行标定；2)训练处理：首次清洁任务时，将待清洁表面参数进行系统录入，根据以上信息参数，预训练机械臂清洁动作；3)固定脚本：通过以上预训练动作，生成固定的机械臂清洁动作脚本，定时完成清洁任务。
[0016]本专利技术的一种优选的具体实施方式，步骤3)中，在执行清洁任务过程中，根据电机的力矩反馈，适当调整摆臂角度，以达到清洁动作自适应的效果。
[0017]本专利技术的一种优选的具体实施方式，步骤3)中，实时通过电机旋转角度及伸缩臂的行程反馈的实际值与第二阈值比较，计算摆臂前端连接的清洁工具施加在清洁面的力度。
[0018]本专利技术的一种优选的具体实施方式，步骤3)中，所述机械臂以第一速度接近待清洁表面，以第二速度贴合待清洁表面，所述第一速度大于第二速度。
[0019]本专利技术提供了一种清洁设备，具有以下有益效果：
[0020]1.通过清洁工具的行程传感器实时反馈，以更低成本、更便捷的方式，有效解决现有机械臂力度反馈的精度差问题；
[0021]2.首次清洁任务时，所述机械臂根据预设的待清洁面参数进行训练清洁动作后，生成固定清洁动作脚本，通过固定软件脚本，执行自动清洁任务，保证机械臂动作统一、稳定和可靠；
[0022]3.所述控制器实时对电机旋转角度、力矩和清洁工具的行程进行监控，并实时调整摆臂的摆动角度，保证机械臂清洁过程具备动作自适应能力；
[0023]4.所述主机上设置有激光雷达，所述激光雷达实时检测与障碍物的距离，使所述主机行走时可以避开障碍物；
[0024]5.所述主机设置有机械臂，所述机械臂包括至少一个摆臂，所述摆臂前端滑动连接有伸缩臂，所述伸缩臂前端固定安装有转动件，所述转动件转动连接在清洁工具上，所述清洁工具绕所述转动件自由转动，可以使清洁工具与墙面或台面保持贴合，以达到有效清洁的目的；
[0025]6.所述行程传感器设置于清洁工具上，测量所述清洁工具轴线方向的伸缩量，所述行程传感器与控制器电连接，所述控制器根据伸缩量信息控制摆臂的摆动角度，从而控制清洁工具与墙面和/或台面的贴合力度，以达到有效清洁的目的。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的一种清洁机械臂的结构示意图。
[0027]附图标记说明：1、主机；2、第一电机；3、第一关节；4、第一摆臂；5、控制器；6、第二电机；7、第二关节；8、第三电机；9、第二摆臂；10、阻尼机构；11、行程传感器；12、伸缩臂；13、转动件；14、清洁工具。
具体实施方式
[0028]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0029]为便于对本申请实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本申请实施例的限定。
[0030]本具体实施方式提供的一种清洁设备是用于清洁商场和展馆等大型公共区域的清洁设备。清洁设备常常用来对地面进行清洁，现有的大部分清洁设备不能对墙面或台面进行清洁工作，需要手动清洁；具有清洁机械臂的清洁设备在清洁墙面或台面时，缺少力度反馈，不能进行有效清洁；另外，现有的机械臂通常采用电流反馈机制，误判发生频率高，产品的稳定性差。
[0031]本专利技术构思包括所述主机上设置有激光雷达和视觉传感器，所述视觉传感器与控制器信号连接，识别视觉区域为待清洁面或障碍物；控制器基于激光雷达和视觉传感器进行扫图和建图任务，并标定固定清洁点的起始坐标；首次清洁任务时，机械臂根据预设的待清洁面参数进行训练清洁动作后，生成固定清洁动作后，定时完成清洁工作；所述电机设置有角度传感器和力矩传感器，实时对电机旋转角度、力矩和清洁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种清洁机械臂，包括主机(1)，其特征在于：所述主机(1)设置有机械臂，所述机械臂可沿竖直和/或水平方向摆动；所述主机(1)或机械臂上还设置有视觉传感器和激光雷达，所述视觉传感器与控制器信号连接，用于识别待清洁面或障碍物；所述控制器被配置为基于激光雷达和视觉传感器进行扫图建图，并标定固定清洁点的起始坐标；首次清洁任务时，所述机械臂根据预设的待清洁面参数进行训练清洁动作后，生成固定清洁动作脚本，定时完成清洁工作。2.根据权利要求1所述的一种清洁机械臂，其特征在于：所述控制器被配置为控制机械臂以第一速度接近待清洁表面，以第二速度贴合待清洁表面，所述第一速度大于第二速度。3.根据权利要求2所述的一种清洁机械臂，其特征在于：所述机械臂的关节处设置有电机，所述电机上有力矩传感器，所述力矩传感器与所述控制器信号连接；以使得当在第二速度接近待清洁表面时，电机的转矩不大于预设转矩。4.根据权利要求3所述的一种清洁机械臂，其特征在于：所述机械臂的前端通过阻尼机构(10)伸缩地连接有清洁工具(14)，所述清洁工具(14)上设置有行程传感器(11)；所述控制器(5)基于力矩传感器和行程传感器(11)反馈信号计算所述清洁工具(14)施加至清洁面的力。5.根据权利要求1或3所述的一种清洁设备，其特征在于：所述机械臂包括至少一个摆臂，所述摆臂的后端与所述主机(1)可驱动地铰接，所述摆臂的前端滑动连接有伸缩臂(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏冠卿，
申请(专利权)人：北京云博仰信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：