一种洗车机器人的制作方法

本发明涉及洗车设备技术领域，尤其涉及一种洗车机器人。

背景技术：

传统的洗车方式大都是通过人工清洗的作业方式，清洗过程中，操作工人需要手持着水枪对车辆的表面进行冲刷，当冲刷完后还需要操作工人手持抹布对车表面的水渍进行清理，整个洗车过程中费时费力。特别是近年来随着社会的不断发展，我国人均车的占有量也大幅提升，上述人工洗车方式由于人力成本较高以很难适应日益增加的洗车需求。此外，虽然现有技术中也存在一些专门用于洗车的设备，但是这些设备在洗车过程中不能有序的对整个车身进行全面清洗，并且洗车过程中还存在耗水严重的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种洗车机器人，用于解决现有技术中的洗车设备在洗车的过程中不能有序进行清洗作业切耗水严重的技术问题。

本发明的洗车机器人采用如下的技术方案：

一种洗车机器人包括行走底盘、设置在行走底盘上方的升降平台、设置在升降平台上的机械手以及设置在机械手操作端的洗刷组件，还包括图像采集装置、距离监测装置以及控制装置；

所述图像采集装置用于拍摄待洗车的外部轮廓并将采集的图像信息传送至控制装置；

所述距离监测装置包括用于监测与待洗车间距的第一距离监测装置，还包括用于监测洗刷组件与待洗车间距的第二距离监测装置，第一距离监测装置和第二距离监测装置均与控制装置数据传输连接；

在清洗作业前，所述控制装置用于接收第一距离监测装置所采集的数据以修正洗车机器人的绕行轨迹；还用于对图像采集装置6所拍摄的图像信息进行分析判断、以获取待洗车尺寸信息并规划出洗刷组件的运行轨迹；

在清洗作业时，所述控制装置用于统筹控制行走底盘、升降平台、机械手、洗刷组件的动作方式以进行清洗作业；还用于接收第一距离监测装置和第二距离监测装置所发送的距离数据、以确认是否存在障碍物。

有益效果：通过采用本发明的洗车机器人，实现了洗车作业的自动化，降低了洗车作业的劳动强度，此外，本发明的洗车机器人在清洗作业前能够对待洗车的尺寸大小进行分析并规划出洗刷组件的运行轨迹，这样一方面提高了洗车机器人的清洗效率，避免了洗车机器人运行杂乱无序的情况，另一方面由于洗刷组件的运行轨迹得到提前规划，洗刷组件在运行过程中能够极大的减少对同一区域的清洗次数，这样缩短了清洗过程中洗刷组件的整体运行轨迹长度，从而降低了对水的消耗，使得洗车机器人的清洗作业更佳高效绿色。

进一步地，还包括报警装置，所述报警装置用于在发现障碍物时发出警报。其有益效果是：能够及时的向车主报警，使得车主能够及时的处理出现障碍物的情况，降低了洗车过程中的事故率。

进一步地，还包括用于向远端设备发送情况信息并接受远端设备相应操控指令的信号收发装置。其有益效果是：方便了车主从远处查看清洗作业情况，并能够远程指挥清洗作业的进程。

进一步地，所述行走底盘包括两个转向轮，两个转向轮分别通过一个转动件转动装配在行走底盘上，两个转动件之间连接有驱动杆，驱动杆的两端分别转动装配在对应的转动件上，行走底盘上还设置有用于驱动驱动杆沿着轴向运动的第一驱动电机。其有益效果是：结构简单且机动性较高，方便了对行走底盘的转弯操作。

进一步地，所述机械手包括第一机械臂和第二机械臂，第一机械臂和第二机械臂在运动时既能进行绕轴线的自转，也能以相应的端部为中心进行摆动。其有益效果是：提高了机械手的灵活性，使得机械手能够充分满足洗刷组件各角度的调节。

进一步地，所述洗刷组件包括洗刷座，洗刷座上安装有喷水器、清洗刷、干燥刷以及用于吹干干燥刷的暖气喷管，洗刷组件还包括用于驱动清洗刷和干燥刷转动的第八驱动电机。其有益效果是：清洗刷能够对车表面进行清洁，而干燥刷能够对清洗后的水渍及时清除，从而避免了水渍沾灰而造成车表面再次受污的问题，暖气喷管的设置提高了干燥效率。

进一步地，所述洗刷组件还包括与清洗刷和干燥刷连接的调节板，所述调节板和洗刷座之间设置有用于缓冲对应清洗刷与待洗车表面压力、干燥刷与待洗车表面压力的弹性件，调节板和洗刷座之间还设置有用于调整调节板位置、以调整弹性件伸缩量的螺纹调节机构。其有益效果是：实现了清洗刷与待洗车表面压力、干燥刷与待洗车表面压力的调节，通过对清洗刷与车表面压力、干燥刷与车表面压力的调节实现了不同污渍附着强度的作业要求。

进一步地，所述行走底盘上设置有用于向洗刷组件供水的储水罐。其有益效果是：方便了水的供应，使得车主可以随时随地的清洗。

进一步地，所述储水罐配置有用于监测水位高度的水位监测装置。其有益效果是：使得车主能够及时了解储水罐中的水量情况。

进一步地，所述升降平台为剪叉式升降平台。其有益效果是：升降过程比较平稳，提高了清洗作业的稳定性。

附图说明

图1是本发明的洗车机器人的实施例1的整体结构立体图；

图2是本发明的洗车机器人的实施例1的俯视图；

图3是本发明的洗车机器人的实施例1的仰视图；

图4是本发明的洗车机器人的实施例1的后向示意图；

图5是本发明的洗车机器人的实施例1的侧向示意图；

图6是本发明的洗车机器人的实施例1的洗刷组件的整体结构立体图；

图7是本发明的洗车机器人的实施例1的洗刷组件的侧向示意图；

图8是本发明的洗车机器人的实施例1的洗刷组件的仰视示意图；

图9是本发明的洗车机器人的实施例1的控制系统示意图；

图10是本发明的洗车机器人的实施例1的清洗车顶状态示意图；

图11是本发明的洗车机器人的实施例1的清洗车侧状态示意图；

图12是本发明的洗车机器人的实施例1的清洗车底状态示意图。

附图标记说明如下：

1-行走底盘，101-第一驱动电机，102-驱动杆，103-转动件，104-第二驱动电机，2-升降平台，201-第三驱动电机，3-储水罐，4-机械手，401-第一机械臂，402-第二机械臂，403-第四驱动电机，404-第五驱动电机，405-第六驱动电机，406-第七驱动电机，407-第八驱动电机，5-洗刷组件，501-洗刷座，502-喷水器，503-调节螺杆，504-弹性件，505-清洗刷，506-调节板，507-分隔胶布，508-干燥刷，509-第九驱动电机，510-暖气喷管，6-图像采集装置，7-第一距离监测装置，8-第二距离监测装置。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的洗车机器人的实施例1：

如图1至图12所示，洗车机器人包括行走底盘1、设置在行走底盘1上方的升降平台2、设置在升降平台2上的机械手4以及设置在机械手4操作端的洗刷组件5，还包括图像采集装置6、距离监测装置以及控制装置；所述图像采集装置6用于拍摄待洗车的外部轮廓并将采集的图像信息传送至控制装置；所述距离监测装置包括用于监测与待洗车间距的第一距离监测装置7，还包括用于监测洗刷组件与待洗车间距的第二距离监测装置8，第一距离监测装置7和第二距离监测装置8均与控制装置数据传输连接；在清洗作业前，所述控制装置用于接收第一距离监测装置7所采集的数据以修正洗车机器人的绕行轨迹；还用于对图像采集装置6所拍摄的图像信息进行分析判断、以获取待洗车尺寸信息并规划出洗刷组件5的运行轨迹；在清洗作业时，所述控制装置用于统筹控制行走底盘1、升降平台2、机械手4、洗刷组件5的动作方式以进行清洗作业；还用于接收第一距离监测装置7和第二距离监测装置所发送的距离数据、以确认是否存在障碍物。本实施例中洗车机器人还包括报警装置和信号收发装置，其中报警装置用于在发现障碍物时发出警报，信号收发装置用于向远端设备发送情况信息并接受远端设备相应操控指令。

具体而言，本实施例中行走底盘1整体为平板车状，行走底盘1包括一块起承载作用的底盘板，底盘板的下方安装有车轮，本实施例中车轮共设置有四个，四个车轮分别设置在底盘板的四个边角位置，这四个车轮的其中两个为转向轮，转向轮主要起到转向的作用。如图3所示，底盘板上转动转动装配有两个转动件103，转动件103包括摆动杆，摆动杆为长方体状，摆动杆的两端分别设置有一个安装轴，两个安装轴空间垂直。各转动件103的其中一个安装轴通过轴承转动装配在底盘板上、另一个安装轴的端部转动安装有一个转动轮。本实施例中两个转动件103对称分布在底盘板上，两个转动件103之间连接有驱动杆102，本实施例中驱动杆102的两端均转动装配在对应转动件103的摆动杆上。本实施例中驱动杆102能够沿着轴向方向(即底盘板的宽度方向)进行移动，底盘板的下方设置有用于驱动驱动杆102轴向移动的第一驱动电机101，第一驱动电机101通过一块u型槽板固定在底盘板的底面上，第一驱动电机101的驱动轴和驱动杆102之间通过齿轮传动连接，第一驱动电机101的驱动轴上安装有驱动齿轮，驱动杆102上设置有与驱动齿轮啮合传动的条齿结构。本实施例中另外两个车轮为非转向轮，底盘板上还设置有用于驱动两个非转向轮的第二驱动电机104，第二驱动电机104有两个并分别对应一个非转向轮。

本实施例中行走底盘1上安装有升降平台2，具体的，升降平台2为剪叉式升降平台2，升降平台2包括操作面板、设置在操作面板下侧的剪叉支撑架以及用于驱动剪叉支撑架升降的丝杆驱动机构。本实施例中剪叉支撑架有两个，两个剪叉支撑架平行布置，两个剪叉支撑架之间通过多个连接杆连接在一起，这样能够加强剪叉支撑架的结构强度，提高升降的稳定性。如图5所示，各剪叉支撑架均的两端均具有两个剪叉点(即对应杆件的端点)，当同一端的两个剪叉点相互靠近时，剪叉支撑架即升高，当同一端的两个剪叉点相互远离时，剪叉支撑架即下降。

为了驱动同一端两个剪叉点的相互运动，本实施例中操作面板的下侧安装有丝杆驱动机构，丝杆驱动机构包括丝杠、螺纹装配在丝杠上的丝杠螺母以及驱动丝杠转动的第三驱动电机201，本实施例中丝杠的两端均通过轴承转动装配在操作面板上，操作面板的底面上设置有用于固定丝杠两端的安装座。本实施例中各剪叉支撑架上端的两个剪叉点的其中一个铰接在操作面板的底面上，另一个剪叉点铰接在丝杠螺母上；本实施例中各剪叉支撑架下端的两个剪叉点的其中一个铰接在底盘板上，另一个通过滑动装配在对应的滑槽中，需要说明的是，本实施例中底盘上固定有两个平行设置的立板，两个立板上均设置有一个滑槽，两个剪叉支撑架下端的两个剪叉点的其中一个即是滑动装配在对应立板的滑槽中。本实施例中第三驱动电机201设置在操作面板上，第三驱动电机201的驱动轴与丝杠之间通过传动带传动连接，操作面板上设置有供传动带穿过的通孔。

本实施例中行走底盘1上还安装有用于存放水的储水罐3，储水罐3为圆柱型，储水罐3的顶部设置有罐盖，本实施例中储水罐3配置有用于监测水位高度的水位监测装置。具体的，本实施例中水位监测装置为超声波监测装置，水位监测装置固定在储水罐3的罐盖上，水位监测装置能够实时的测量罐盖与水表面的距离，当测量的距离超过一定数值后即会向控制装置发送相关信号，以提醒储水罐3内水量不足的问题。

本实施例中第一距离监测装置7、第二距离监测装置8均为超声波监测装置，图像采集装置6为摄像头。本实施例中第一距离监测装置7有多个，行走底盘1和操作面板的周向边沿均安装有第一距离监测装置7，这样洗车机器人的各个侧面均能够对洗车机器人与待洗车的间距进行测量。本实施例中图像采集装置6安装在操作面板上。

机械手4包括第一机械臂401和第二机械臂402，本实施例中第一机械臂401和第二机械臂402在运动时既能进行绕轴线的自转，也能以相应的端部为中心进行摆动。具体而言，本实施例中第一机械臂401与操作面板的连接位置处设置有第四驱动电机403和第五驱动电机404，其中第四驱动电机403固定在操作面板上，第四驱动电机403的驱动轴与第一机械臂401的延伸方向相同。操作面板上设置有四根铜柱，四根铜柱的顶端通过螺钉连接有压板，第四驱动电机403即固定在四根铜柱和压板所围成的空间内，压板上设置供第四驱动电机403的驱动轴穿出的通孔。第四驱动电机403的驱动轴的端部通过法兰盘连接有支撑板，支撑板为长方形板，支撑板可以随着第四驱动电机403驱动轴的转动而转动，支撑板的两端分别固定有一个第五驱动电机404，两个第五驱动电机404对称布置，两个第五驱动电机404的驱动轴均固定在第一机械臂401的底端，并且本实施例中两个第五驱动电机404的驱动轴是同步同向运行的，当两个第五驱动电机404转动时即会带动第一机械臂401的摆动。

本实施例中第一机械臂401和第二机械臂402的连接处设置有第六驱动电机405和第七驱动电机406，第六驱动电机405安装在第一机械臂401的顶部，第六驱动电机405的驱动轴与第二机械臂402垂直设置，第七驱动电机406连接在第六驱动电机405的驱动轴位置处，第七驱动电机406的驱动轴与第二机械臂402延伸方向相同，第六驱动电机405的驱动轴通过法兰盘与第七驱动电机406的外壳固定连接。当第六驱动电机405电机转动时即可驱动第二机械臂402摆动，当第七驱动电机406转动时即可驱动第二机械臂402自转。本实施例中第二机械臂402的端部安装有第八驱动电机407，第八驱动电机407的驱动轴与第二机械臂402相垂直。第八驱动电机407的驱动轴直接固定在洗刷组件5上，第八驱动电机407能够驱动洗刷组件5转动。

如图6至图8所示，本实施例中洗刷组件5包括洗刷座501，洗刷座501上安装有清洗刷505、干燥刷508、第二距离监测装置8、喷水器502以及暖气喷管510。具体的，本实施例中，清洗刷505有六个，干燥刷508也有六个，洗刷座501的中间位置设置有隔板，隔板具体为分隔胶布507，六个清洗刷505均位于隔板的同一侧并成线性排布，六个干燥刷508均位于隔板的另一侧并成线性布置。本实施例中喷水器502有两个，两个喷水器502均布置在清洗刷505的一侧，喷水器502直接与储水罐3的内腔连通，喷水器502的端部设置有花洒喷头，花洒喷头为半球型，喷水器502与储水罐3之间通过水泵进行水的供给。本实施例中第二距离监测装置8设置在干燥刷508一侧。本实施例中暖气喷管510也设置在干燥刷508一侧，暖气喷管510外接暖气供应管并喷出暖气，喷出的暖气能够起到吹干干燥刷508的作用。需要说明的是，用于向暖气喷管510供应暖气的设备可以直接设置在行走底盘1上，也可以是外接的供暖气设备。本实施例中暖气喷管510设置有两根。

需要说明的是，本实施例中干燥刷508和清洗刷505均为转动作业的盘刷。干燥刷508和清洗刷505上均连接有旋转轴。本实施例中六个干燥刷508两两一组、分为三组，同一组中的两个干燥刷508均转动装配在一块连接板上，连接板上设置有供两个干燥刷508的旋转轴穿过的通孔，各旋转轴的另一端均设置有一个弹性件504，弹性件504为弹簧，弹簧的一端固定在洗刷座501上，洗刷座501上设置有供弹簧插入固定的插槽，弹簧的另一端设置有夹层，夹层由两块圆形夹板组成，旋转轴的端部设置有夹片，夹片夹持固定在两个夹板之间，夹层用于朝向旋转轴的夹板上设置有供对应的旋转轴穿过的通孔。这样当旋转轴转动时，夹板会在夹层中转动，避免了旋转轴转动时弹性件504发生转动的情况。

本实施例中同一组的两个干燥刷508均通过第九驱动电机509驱动转动，第九驱动电机509的驱动轴通过传动带与同一组的两个干燥刷508传动连接。为了限制传动带的位置，连接板上设置有用于圈围传动带的外环围起。本实施例中为了保证三组干燥刷508的动作一致性，三组干燥刷508所对应的连接板之间均通过卡槽连接在一起，卡槽固定在任意相邻两个连接板的其中一个上，另一个连接板上设置有用插入卡槽内的卡销，通过卡销与卡槽内壁的挡止作用实现了相邻两个连接板的串联连接。

本实施例中清洗刷505的结构布置与上述干燥刷508的结构布置方式相同，此处不再赘述。本实施例中述洗刷组件5还包括与清洗刷505和干燥刷508连接的调节板506，所述调节板506和洗刷座501之间设置有用于缓冲对应清洗刷505与待洗车表面压力、干燥刷508与待洗车表面压力的弹性件504，调节板506和洗刷座501之间还设置有用于调整调节板506位置、以调整弹性件504伸缩量的螺纹调节机构。

本实施例中控制装置为单片机，报警装置为蜂鸣器，信号收发装置为wify路由设备或蓝牙设备。本实施例中信号收发装置直接与控制装置电路连接。

具体而言，本实施例中洗刷组件5的两端分别设置有一块调节板506，调节板506上设置有两个固定插槽，两个固定插槽分别用于与对应的连接板(包括清洗刷505的连接板和干燥刷508的连接板)插接固定。本实施例中螺纹调节机构有两个并分别固定在对应的调节板506上，螺纹调节结构包括调节螺杆503和螺母，其中调节螺母的一端固定在调节板506上，另一端穿过洗刷座501并通过螺母进行固定。当需要调整弹性件504的伸缩量时，通过旋拧螺母对调节板506和洗刷座501之间的调节螺杆503长度进行调节即可。

需要说明的是，本实施例中各距离监测装置、图形采集装置、各驱动电机、水泵、升降平台2、行走底盘1的驱动均通过控制装置统筹控制，具体如图9所示。

本发明的洗车机器人的使用过程如下：在清洗之前，控制装置会驱动行走底盘1绕着待洗车运动一圈，运动的过程中第一距离监测装置7会向控制装置实时的发送洗车机器人与待洗车的间距数据，控制装置的内部会提前存储设定范围的阈值，当间距数据介于该阈值内时，控制装置会操控行走底盘1继续前行，当间距数据超过或小于该阈值时，控制装置会操控行走底盘1转向，从而及时的纠正洗车机器人的行进轨迹。在绕行的过程中，图像采集装置6会拍摄待洗车的图像信息并将图像信息反馈给控制装置，控制装置会从采集的图像信息中分析判断出待洗车的尺寸大小并根据待洗车的相应尺寸规划出洗刷组件5较优的运动轨迹。因为不同类型的车的车身轮廓不一样，并且洗刷组件5相对于车身而言是比较小的，所以刷子在清洗各个区域的过程中需要进行往复运动，而往复运动的轨迹很有可能会相互重合一定的区域。因此，洗车机器人会根据采集的图像信息来规划清洗组件的运动轨迹，例如当对车顶进行清洗时，根据车顶的面积尺寸，洗车机器人会分析出一条较优的运动轨迹，从而达到洗刷组件5在划过区域重合最小的情况下完成对车顶的清洗，提高了洗车效率。

当数据采集完成后，控制装置会统筹控制各距离监测装置、图形采集装置、各驱动电机、水泵、升降平台2、行走底盘1进行清洗作业。本实施例中的洗车机器人的洗车顺序是自上而下的洗车顺序，即按照车顶、车窗、车盖、车底侧的顺序进行清洗。控制装置设置在行车底盘上或者独立设置。

清洗时如图10所示，洗车机器人首先从靠近洗车机器人一侧的车顶进行清洗，当这一侧车顶清洗完之后洗车机器人会移动到另一侧以清洗另一侧的车顶。车顶清洗前，控制装置会通过调整升降平台2将洗刷组件5调至与车顶相适配的高度，然后控制装置会在第二距离监测装置8的监控下将洗刷组件调至与车顶相平，车顶清洗时，第三驱动电机201转动或者第六电机转动，从而实现洗刷组件5的摆动，从而实现对车顶的清洗。需要说明的是，车顶清洗的过程中，控制装置也会根据第二距离监测装置8传送的数据及时的调整升降平台2的升降、以保持洗刷组件5始终处于合适的高度位置处。当车顶面积较大时，在清洗的过程中控制装置还会控制行走底盘1配合行走、以扩大洗刷组件5的清洗范围。

当对车侧(包括车前窗、车后窗以及车侧窗)清洗时，如图11所示，此时，控制装置会通过调整机械手4将洗刷组件5调至与相应车侧平面相适配的倾斜角度，然后控制装置会通过调整第五驱动电机404的转动来实现洗刷组件5的摆动，通过控制行走底盘1运动实现洗刷组件5的平移。

随后将会清洗车盖，车盖的清洗方式与车顶的方式相同，此处不再赘述。

最后会清洗车辆底侧面，如图12所示，清洗前，控制装置会首先通过下调升降平台2并驱动第五驱动电机404转动的方式将洗刷组件5调至相应高度位置处，然后通过控制行走底盘1行走或者通过控制第七驱动电机406转动进行清洗，作业方式与上述清洗车侧的作业方式相同，此处不再赘述。

需要说明的是，上述清洗过程中，各超声波监测装置会将实时的测量数据传送给控制装置，以确认机械手4的周围和洗车机器人的周围是否存在障碍物，当存在障碍物时，控制装置会控制报警装置报警，报警的同时，控制装置也会通过信号收发装置将相应的信号传送至车主的手机app(即远端设备)上，从而提醒车主存在障碍物，保证洗车机器人的安全运行。

洗刷组件5在清洗的过程中，喷水器502会在控制装置的控制下首先喷水，然后控制装置会控制各清洗刷505对喷水后的车表面进行清洗，而干燥刷508会对留在车表面的水渍进行清除。清洗过程中控制装置还会控制暖气喷管510喷出暖气，从而加快水渍的清除。

本发明洗车机器人的实施例2，与实施例1的区别技术特征在于：剪叉式升降平台可以替换为电动推杆升降平台或液压升降平台。

本发明洗车机器人的实施例3，与实施例1的区别技术特征在于：机械手可以采用六轴机械手。

以上实施例主要描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。