墙面处理机器人的制作方法

本发明涉及自动化控制领域，特别是涉及可自动对墙面进行处理的墙面处理机器人。

背景技术：

一般对墙面进行涂装处理包括三个步骤：清洗、打磨、涂漆，传统的墙面涂装处理都是由人工作业完成，油漆内含有对身体有害的化学物质，这样对工作人员身体有害，人力成本也相对较高。

另一方面，在工业应用中存在喷漆机械手，但这种喷漆机械手体积较大，使用不灵活，而且成本较贵，一般只用于大型的车间作业中，不适合在家庭墙面等环境使用。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述对墙面的涂装处理需要人工、工业应用中的涂漆机械手过于庞大，造成的家庭等小型的作业环境中的涂装作业不够智能的问题，提供一种小型的、自动的、无需人为现场作业的墙面处理机器人。

一种墙面处理机器人，可用于在墙面上自动对墙面进行处理，其特征在于，包括作业系统与控制系统，所述控制系统用于控制所述作业系统进行工作，所述作业系统包括：保持模块，用于将所述墙面处理机器人保持贴近墙面；驱动模块，具有第一驱动装置，所述控制系统控制所述第一驱动装置，使所述第一驱动装置驱动所述作业系统在墙面上移动；工作模块，具有工作部件，用以对墙面进行处理。

上述的墙面处理机器人可利用保持模块成功的贴附在墙面上，并由控制系统控制驱动模块及工作模块完成对墙面工作区域的工作，实现了墙面处理的自动化与智能化。

在其中一实施例中，所述保持模块为吸附装置，所述吸附装置可使所述墙面处理机器人吸附于墙面上。

在其中一实施例中，所述吸附装置具有第一电机与第一风扇，所述第一电机驱动所述风扇转动，使所述墙面处理机器人因风扇转动产生的第一风力的第一反作用力吸附在墙面上。

在其中一实施例中，所述保持模块包括第二电机与第二风扇，所述第二电机驱动所述第二风扇转动，使所述第二风扇产生与竖直向下的方向呈一定夹角的第二风力，保持模块利用所述第二风力的第二反作用力使作业系统贴附在墙面上。

在其中一实施例中，所述第二风力的方向与竖直向下的方向所呈的夹角为小于90°。

在其中一实施例中，所述第一驱动装置为万向轮，所述驱动模块可通过所述万向轮驱动所述作业系统在墙面上移动。

在其中一实施例中，所述保持模块包括：壳体，内部设置有所述工作模块；移动装置，可位于接近墙面的地面上，并沿墙面进行移动；连接杆，连接于所述壳体与所述移动装置之间，用于支撑所述壳体，并使所述壳体贴附于墙面。

在其中一实施例中，所述驱动模块具有滑动机构，所述滑动机构设置于所述壳体与所述连接杆之间，所述驱动模块可通过所述滑动机构驱动所述壳体沿所述连接杆的长度方向进行移动。

在其中一实施例中，所述驱动模块具有第二驱动装置，所述第二驱动装置驱动所述移动装置沿墙面进行移动。

在其中一实施例中，还包括第一储存模块，设置于所述移动装置内，用于储存油漆原料，所述工作部件为第一涂布装置，所述第一涂布装置用以向墙面涂布油漆，所述连接杆为中空管，所述第一储存模块可通过所述连接杆向所述第一涂布装置提供油漆原料。

在其中一实施例中，所述工作部件为清洁装置或打磨装置，所述清洁装置用于对墙面作清洁处理，所述打磨装置用于对墙面打磨处理。

在其中一实施例中，所述工作部件为第二涂布装置，所述第二涂布装置用于对墙面作喷漆处理。

在其中一实施例中，还包括第二储存模块，用以储存油漆原料，并将油漆原料供应至第二涂布装置。

在其中一实施例中，所述控制系统具有环境识别模块与路径规划模块，所述墙面处理机器人通过所述环境识别模块识别所述墙面处理机器人所处的位置与工作区域，所述路径规划模块根据所述环境识别模块所检测到位置与工作区域，规划所述作业系统的行走路径。

在其中一实施例中，所述环境识别模块具有摄像装置，所述摄像装置通过拍摄周边的图像确定所述作业系统的位置及工作区域。

在其中一实施例中，所述摄像装置设置于所述作业系统的顶部，以拍摄所述墙面处理机器人的四周的图像，所述路径规划模块通过所述摄像装置拍摄到的图像，规划所述墙面处理机器人行走的路线。

在其中一实施例中，所述摄像装置与所述作业系统分离设置，所述摄像装置用以拍摄墙面的图像并确定所述作业系统的工作区域，所述路径规划模块设置于所述摄像装置内，控制所述墙面处理机器人在所述摄像装置确定的工作区域内，按照规划的路径进行移动。

在其中一实施例中，所述路径规划模块还包括第一信号发送端与第一信号接收端，所述第一信号发送端设置于所述摄像装置内；所述第一信号接收端设置于所述作业系统内，所述路径规划模块通过所述第一信号发送端发送控制信号至所述作业系统的第一信号接收端，所述作业系统通过接收到的控制信号确定行走路径。

在其中一实施例中，所述环境识别模块为激光扫描装置，所述激光扫描装置可通过激光扫描确定所述墙面处理机器人的位置与工作区域。

在其中一实施例中，所述激光扫描装置设置于所述作业系统内，所述激光扫描装置可向四周进行激光扫描，通过检测墙面的边界确定所述墙面处理机器人的位置及工作区域，所述路径规划模块根据所述激光扫描装置确定所述工作系统的位置及工作区域，规划所述工作系统行走路径。

在其中一实施例中，所述激光扫描装置可通过扫描墙面的边界确定所述作业系统的位置及工作区域，所述路径规划模块设置于激光扫描装置内，所述路径规划模块根据所述扫描装置确定的位置及工作区域，规划所述墙面处理机器人行走的路线。

在其中一实施例中，第二信号发送端，设置于所述扫描装置内；第二信号接收端，设置于所述墙面处理机器人内，所述路径规划模块通过所述第二信号发送端发送控制信号至第二信号接收端，所述工作系统通过接收到的控制信号确定行走路径。

在其中一实施例中，所述路径规划模块具有微处理器，所述微处理器可根据输入至所述微处理器的路径规划的程序，控制所述作业系统的行走路径。

在其中一实施例中，所述路径规划模块具有加速度感应控制器与电子罗盘控制器，所述加速度感应控制器控制所述作业系统在竖直方向进行移动，所述电子罗盘控制器控制所述墙面处理机器人改变移动方向并记录转向角度。

在其中一实施例中，所述控制系统为能够通过网络接收远程控制指令以控制作业系统在墙面上移动的远程控制模块。

附图说明

图1为本发明的墙面处理机器人的模块示意图；

图2为本发明的墙面处理机器人的作业系统结构示意图；

图3为本发明的墙面处理机器人的保持模块的第一优选实施方式结构示意图；

图4为本发明墙面处理机器人的保持模块的第二优选实施方式结构示意图；

图5为本发明墙面处理机器人的保持模块的第三优选实施方式结构示意图；

图6为本发明墙面处理机器人的控制系统模块示意图；

图7为本发明的墙面处理机器人的环境识别模块第一优选实施方式结构示意图；

图8为本发明的墙面处理机器人的环境识别模块第二优选实施方式结构示意图。

其中：10.墙面处理机器人 100.作业系统

200.控制系统 110.保持模块

120.驱动模块 130.工作模块

111.第一电机 112.第一风扇

113.第二电机 114.第二风扇

115.壳体 116.移动装置

117.连接杆 121.第一驱动装置

122.滑动机构 123.第二驱动装置

131.第一涂布装置 132.第二涂布装置

141.第一储存模块 142.第二储存模块

210.环境识别模块 220.路径规划模块

211.第一摄像装置 212.第二摄像装置

具体实施方式

下面结合附图，对本发明具体实施方式进行详细描述。

请参阅图1，图1为本实施例中墙面处理机器人10的模块示意图。该墙面处理机器人10主要是用于自动对墙面进行处理，例如对墙面进行清洁、打磨、涂漆等，该墙面处理机器人10具有作业系统100与控制系统200，控制系统200用于控制作业系统100进行工作，详细的控制方式会在后续的内容进行论述，作业系统100包括：保持模块110、驱动模块120与工作模块130，其中保持模块110主要用于将所述作业系统100保持贴近墙面。驱动模块120具有第一驱动装置(或第二驱动装置)，第一驱动装置(或第二驱动装置)可作业系统100在墙面上进行移动。工作模块130具有一个工作部件，该工作部件可以是清洁装置，所述清洁装置可以应作业要求对墙面进行清洁；工作部件也可以是打磨装置，打磨装置可以应作业要求对墙面进行打磨，工作部件也可以是涂布装置，涂布装置可根据作业要求，对墙面进行涂漆处理，这样，上述保持模块110、驱动模块120与工作模块130相互配合，便可实现墙面处理机器人10在墙面上移动并按作业要求进行作业，为更好的体现墙面处理机器人的工作过程及效果， 下面以工作部件为涂布装置为例，结合具体地实施例，对墙面处理机器人进行具体地描述。

本发明第一优选实施例提供了墙面处理机器人10，请参阅图2，图2为本发明的墙面处理机器人的作业系统结构示意图，墙面处理机器人10具有作业系统100，所述作业系统100包括：保持模块110、驱动模块120与工作模块130，其中所述保持模块110主要用于将作业系统100贴附于墙面。驱动模块120具有第一驱动装置121，第一驱动装置121可驱动作业系统100在墙面上进行移动，工作模块130具有第一涂布装置131(或第二涂布装置132)，该第一涂布装置131(或第二涂布装置132)用于向墙面进行涂布油漆，为了更详细的说明本实施例墙面处理机器人10的工作方式与效果，下面对各模块作进一步的说明。

具体地，请参阅图3，上述保持模块110可以具有第一电机111与第一风扇112，第一风扇112安装于第一电机111上，并且第一风扇112贴近墙面设置，第一电机111可驱动第一风扇112进行转动，使其产生背离墙面的第一风力F1，墙面处理机器人10因第一风力F1的反作用F1＇产生对墙面的压力，墙面处理机器人10因自身重力产生竖直向下的运动趋势，由于墙面处理机器人10对墙面具有压力，且墙面为非光滑平面，墙面对墙面处理机器人10产生竖直向上的摩擦力，当摩擦起与墙面处理机器人的重力相互抵消时，墙面处理机器人10便静止于墙面上。

上述保持模块110还具有另一种结构，请参与图4，即保持模块具有第二电机113与第二风扇114，第二风扇114安装于第二电机113上，并且第二电机113驱动第二风扇114转动使其产生第二风力F2，第二风力F2的方向向下，且与墙面所在的竖直平面呈一定的夹角a，该夹角a的角度小于90°。墙面处理机器人10因第二风力F2的反作用力F2＇使其贴附于墙面上，当反作用F2＇在竖直方向的分力能够抵消墙面处理机器人10自身的重力时，墙面处理机器人10便可贴附于墙面上。

上述驱动模块120具有第一驱动装置121，该第一驱动装置121设置在墙面处理机器人10的底部，可为万向轮，驱动模块120可通过万向轮驱动所述作业 系统在墙面上移动。作业系统100可在墙面上进行移动，只需要转动万向轮，而无需转动作业系统100的本体，便于作业系统100的工作。第一驱动装置121也可以为履带式驱动或其他形式的驱动轮，上述第一驱动装置121只要可以驱动墙面处理机器人10在墙面上移动即可，具体结构在此不作限定。

上述工作模块130具有第二涂布装置132，用于向墙面涂布油漆，为了使第二涂布装置132有足够的油漆原料，墙面处理机器人10还包括第二储存模块142，第二储存模块142用以储存油漆原料，并将油漆原料供应至第二涂布装置132，第二涂布装置132设置在墙面处理机器人10的底部或边缘，结构可以为滚筒式滚轮，第二储存模块142将油漆原料涂抹在滚筒式滚轮的表面，滚筒式滚轮便随墙面处理机器人10的移动而进行滚动，进而将油漆原料涂布在墙面上；第二涂布装置132也可以为喷洒机构，第二储存模块142将油漆原料供应至喷洒机构，经过该喷洒机构喷洒在墙面上，上述第二涂布装置132的两种结构只为将原料涂布至墙上的两种实现方式，但本发明不限于此，只要实现将涂布装置132内的油漆涂布至墙面上即可，具体结构在此不作限定。

为使上述墙面处理机器人10贴附墙面进行工作，提出了第二优选实施例，请参阅图5，在该实施例中重点公开保持模块另一种实现方式，并描述保持模块配合其他工作模块的工作方法：保持模块110包括壳体115，第一涂布装置131的设置在壳体115内，并向墙面进行涂布油漆，移动装置116位于壳体115下方的地面上，并且移动装置116可沿着墙面进行移动，连接杆117连接壳体115与移动装置116之间，用于支撑壳体115，并使壳体115贴附在墙面上，驱动模块120具有一滑动机构122，设置在壳体115与连接杆117之间，该滑动机构122可以为齿轮导轨、也可为滑动导轨、液压导轨等，该滑动机构122可驱动壳体115沿连接杆117长度方向上下移动，该驱动模块120还具有第二驱动装置123，该第二驱动装置123可驱动移动装置116沿着墙面进行移动。

进一步说，墙面处理机器人10还具有第一储存模块141位于移动装置116内，用于储存油漆原料，连接杆117为一中空杆，储存在所述第一储存模块141内的油漆原料由真空泵(图未示)，通过连接杆117向第一涂布装置131提供 油漆原料。这样，本实施例保持模块110与驱动模块120及工作模块130相配合，墙面处理机器人10便可实现对墙面的涂漆处理。

实质上，上述第一涂布装置131与第二涂布装置131为结构与功效均相同，对应的第一储存模块141与第二储存模块142的结构与功效也相同，只是设置的位置不同而已，本发明在此不再赘述。

为了使墙面处理机器人10能够应作业要求更智能的在指定的工作区域内工作，请参阅图6，墙面处理机器人10还包括控制系统200，该控制系统200具有环境识别模块210与路径规划模块220，墙面处理机器人10可通过环境识别模块210识别墙面处理机器人10的工作环境(包括位置、工作区域等)，路径规划模块220根据环境识别模块210识别的工作环境，规划墙面处理机器人10的行走路径。

具体地，请参阅图7，识别模块210具有第一摄像装置211，该第一摄像装置211设置在墙面处理机器人10的顶部，并且可以拍摄到墙面处理机器人10的四周的图像，例如整个墙面的图像，并储存在识别模块210内，该路径规划模块220可根据摄像装置211拍摄到的图像规划墙面处理机器人10的行走路径，并控制墙面处理机器人10按已规划好的行走路径行走。这样，控制系统200配合作业系统100便可实现墙面处理机器人10对整个墙面应作业要求进行处理。

上述第一摄像装置211可以用激光扫描装置替代，激光扫描装置用激光扫描其要工作的范围，其工作过程与第一摄像装置211的工作过程类似，因此本发明在此不再赘述。

另一种，请参阅图8，识别模块210具有第二摄像装置212，该第二摄像装置212与作业系统100分离设置，且第二摄像装置212面对墙面设置以拍摄墙面，这时，第二摄像装置212通过所拍摄到的墙面的图像确定作业系统100的工作区域，例如设想装置212拍摄的图像为整个墙面，那么作业系统100的工作区域便为整个墙面，作业系统100也位于第二拍摄装置212的拍摄范围内，第二拍摄装置212通过拍摄到作业系统100在墙面上的图像，便可以确定作业系统100在墙面上的位置，路径规划模块220设置在第二摄像装置212内，该路径规划模块220可根据第二摄像装置212确定作业系统100的工作区域与位 置规划作业系统100的行走路径，具体地，该摄像装置212内具有第一信号发射端(图未示)，对应的第一信号接收端(图未示)设置在作业系统100内，路径规划模块220通过第一信号发送端发送控制信号至作业系统100的第一信号接收端，作业系统100通过接收到的控制信号确定作业系统100的行走路径。

上述的第二摄像装置212可以用激光扫描装置来代替，与上述不同的是，该激光扫描装置设置可以设置在墙面的某一角落，激光扫描装置通过扫描墙面的边界确定作业系统100的位置与工作区域，路径规划模块220设置在激光扫描装置内，并且同样可根据激光扫描装置确定的作业系统100的位置与工作区域规划作业系统100的行走路径，具体地，该激光扫描装置内具有第二信号发射端，对应的第二信号接收端设置在作业系统100内，路径规划模块220通过第二信号发送端发送控制信号至作业系统100的第二信号接收端，作业系统100通过接收到的控制信号确定作业系统100的行走路径。

上述路径规划模块220可以具有一微处理器，工作人员可以事先将规划好的程序输入到微处理器内，例如，该程序规定作业系统先直行，若作业系统100到达已处理过的区域或工作区域的边界的话，执行右转后直行，直至将规定区域内的墙面都处理完。

上述路径规划模块也220可以具有加速度感应控制器与电子罗盘控制器，加速度感应控制器可以控制作业系统在竖直方向上进行移动，这里以作业系统100位于墙面的一角落，且进行竖直向上移动为例，当作业系统100到达工作区域的边界时，电子罗盘控制器控制作业系统100进行向右转向调头，并记录作业系统的转向角度，当电子罗盘控制器记录的转向角度为180度，说明作业系统100已完全调头，然后接着在竖直向下进行移动，当作业系统100再次到达工作区域边界，电子罗盘控制器控制作业系统100向左转向调头，并记录作业系统的转向角度，当电子罗盘控制器记录的转向角度为180度，说明作业系统100已完全调头，然后接着在竖直向上进行移动，这样直至作业系统100处理完整个墙面工作区域。

除了上述路径规划模块220的实现方式以外，该路径规划模块220还可以包括远程控制模块，工作人员可通过所述远程控制模块直接作业系统100在墙面上移动。

以上所述的实施例仅对工作部件为第一涂布装置131(或第二涂布装置132)的实施方式作出详细说明，但上述墙面处理机器人10的工作部件也可以为清洁装置或打磨装置等，只要将上述墙面处理机器人10的工作部件更换为清洁装置或打磨装置，其他模块保持不变，墙面处理机器人10便可以按相应的作业要求在墙面上进行清洁作业或打磨作业，实现多样化的操作功能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。