一種具有高層樓宇清潔功能的智能飛行機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及機器人清潔領域，具體涉及一種用于高層樓宇樓面清潔的智能飛行機器人。
【背景技術】
[0002]當前社會高樓林立然而如何清潔這些摩天大樓一直以來是讓人頭痛的問題，現在的解決辦法主要是人工清潔，即由所謂的“蜘蛛人”完成這樣的高危工作，由此導致的意外墜樓等悲劇也不斷上演。盡管現在也存在少量的玻璃清潔機器人但普遍存在以下缺點無法被大規模應用。現有的清潔機器人主要采用負壓真空吸盤的方式貼在高樓的玻璃面上清潔，其缺點是墻面結構適應性差只能清潔純平的表面，對于非玻璃材質的粗糙墻面無法吸附從而無法完成清潔工作。如申請號:201220509775.8的發明。也有部分高層樓宇清潔機器人采用拉繩或輔助支撐桿的形式讓機器人完成視距范圍內清潔工作，其缺點除了無法應對有邊框結構的墻面外還存在不能清潔超高樓宇的問題。如申請號:200910058652.X的發明。因此現有的清潔機器人存在適用能力差、操作復雜、效率較低、對于像迪拜或者國際金融中心大廈這樣的建筑無法完成清潔工作等缺點。
【發明內容】
[0003]為解決現有技術存在的問題，本發明公開了一種采用飛行器結構的高空智能清潔機器人，通過地面控制中心設定好需要清潔的高層建筑后，自動飛行至目標建筑配合自身傳感器自動完成墻面清潔工作，自動返航待命，同時地面監控中心也可以遠程實時監控清潔機器人，對于特別復雜的被清潔面可由工作人員協助完成清潔工作。本發明解決了現有機器人墻面適應性差、越障能力有限、超高樓宇無法清潔、操作不便等問題。
[0004]本發明的所要解決的技術問題是通過如下技術方案實現的:
本發明的一種具有高層樓宇清潔功能的智能飛行機器人，包括主機體和監控端，所述主機體主要包含傳感控制模塊、以及與傳感控制模塊相連接的清潔機模塊、飛行器系統、無線通訊模塊。所述傳感控制模塊主要用于智能識別目標清潔面、自動規劃清潔軌跡、控制清潔機模塊；所述清潔機模塊用于對工作面污垢進行清潔；所述飛行器系統用于負載主機體到工作面，執行傳感控制模塊發出的飛行命令；所述無線通訊模塊用于將主機體的狀態參數信息如坐標位置信息、傳感控制模塊中攝像頭采集的圖像信息發送到監控中心。
[0005]所述監控端用于監視主機體的工作狀態，為主機體設定需要清潔的目標，當主機體有突發情況時，監控端可人為操控主機體，避免主機體發生意外。監控端的拓撲結構靈活多樣，可根據實際需要搭建。可以是直接與無線通訊模塊相連的地面站監控主機；也可以是服務器客戶端架構，主機體通過無線通訊模塊傳輸信息至云端服務器，經授權可訪問所述云端服務器的電腦或者手機均可以作為監控終端來使用，極大的方便了對清潔機器人的監控。
[0006]本發明具有以下有益效果: 本發明一種具有高層樓宇清潔功能的智能飛行機器人，由于采用飛行器結構基本可以實現對任意高度任意墻面的清潔，替代“蜘蛛人”完成高空危險工作。與現有的樓宇墻面清潔機器人相比，便捷性:只要監控中心確定目標大樓的地理坐標，剩下的清潔工作全自動完成。清潔范圍:相比拉繩、設輔助支撐桿等現有清潔機器人，本發明除了能完成對較矮樓層，表面較簡單的樓層進行清潔工作外，還可以對超高樓宇，表面有窗戶、有邊框、有弧面等復雜表面進行清潔。被清潔表面適應性:與只能清潔玻璃等光滑表面的真空吸附式原理的高空機器人相比，本樓宇清潔機器人幾乎可以清潔任何材質的墻面，同時通過攝像頭傳感器識別墻面材質信息可以進一步采用最佳的清潔方式完成清潔工作。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明一種用于高層樓宇樓面清潔的智能飛行機器人具體實施例一示意原理結構框圖；
圖2為本發明監控端另一種拓撲結構示意原理框圖；
圖3為本發明主機體一種實例的正視圖；
圖4為本發明主機體一種實例的側視圖；
圖5為本發明主機體一種實例的俯視圖；
圖6為本發明主機體一種實例的立體示意圖；
圖7為本發明主機體上的攝像頭識別目標建筑特征角點側視示意圖；
圖8為本發明主機體上的攝像頭識別目標建筑特征角點正視示意圖；
圖9為本發明主機體攝像頭成像面板用于引導飛行器的導航邏輯區示意圖；
附圖標記:
1.傳感控制模塊 2.飛行器系統 3.清潔機模塊 4.無線通訊模塊。
【具體實施方式】
[0008]下面結合附圖并用最佳的實施例對本發明作詳細的說明。
[0009]參閱圖1-圖9，一種具有高層樓宇清潔功能的智能飛行機器人，包括主機體和監控端，所述主機體主要包含傳感控制模塊、以及與傳感控制模塊相連接的清潔機模塊、飛行器系統、無線通訊模塊。
[0010]所述傳感控制模塊主要包含核心控制器，以及與核心控制器相連接觸式傳感器以及非接觸式傳感器，所述非接觸式傳感器可以是攝像頭傳感器、超聲波傳感器。所述攝像頭傳感器用于圖像采集、被清潔表面材質的識別以及目標建筑特征角點識別。被清潔表面材質識別支持擴展，在清潔機器人內部已經存儲部分常見的樓宇表面材質信息，當清潔機器人工作時，由攝像頭采集的圖像信息經過內部對比分析后判斷當前材質是否與已經識別的材質一致，如果一致則由核心控制器輸出相應清潔方式的信號，如果不一致則回饋信息至監控中心，由操作人員設定對應的清潔方式并存入材質樣本庫，從而實現被清潔表面材質識別的擴展。目標建筑特征角點識別用于確定被清潔面需要最先開始清潔的起始位置，為后期的貼墻面按設定路徑清潔做準備。具體過程如下:當清潔飛行機器人抵達目標大樓附近時，攝像頭開始對周圍環境掃描，當匹配到目標大樓后，確認目標大樓位置并控制飛行器系統飛至合適位置以獲取目標大樓一面的輪廓信息，通過圖像處理獲取大樓表面左上角頂點為特征點，下面的任務就是飛行到該特征點為后面的具體清潔做準備。飛行器系統根據圖像處理的結果控制飛行器姿態使大樓特征點X成像到飛行器的成像面板導航邏輯區的X區域內。所述導航邏輯區為便于描述可參閱圖9所示，當飛行器系統向目標大樓逼近時，如果飛行偏離，將會導致特征點X在攝像頭內對應的像點超出導航邏輯區X范圍，像點可能會跑到A、B、C、D、E、F、G、H區域。當像點移到A區域時，核心控制器給出飛行器系統向左飛行的信號，使飛行器回到正確的位置；當像點移到B區域時，核心控制器給出飛行器系統向上飛行的信號，使飛行器回到正確的位置；當像點移到F區域時，核心控制器給出飛行器系統向左上角飛行的信號，使飛行器回到正確的位置；類似的，當像點飛至C、D等其他區域時，核心控制器給出對應控制信號使飛行器回到正確的位置。通過這樣的閉環系統控制清潔機器人飛行至樓面左上角特征點開啟清潔器模塊準備清潔。當清潔機器人貼近墻壁開始清潔作業時，所述超聲波傳感器用于精確測量兩者間的距離，核心控制器接受傳感器傳來的信號，經內部處理后輸出有效信號控制飛行器按設定的軌跡進行飛行。
[0011]作為優選，所述飛行器系統可以是多軸飛行器主要包含飛控、電調、電機、槳葉、機架。所述飛控內部集成常用傳感器如:三軸加速度計、三軸陀螺儀、電子羅盤、氣壓計等，用于控制飛行器各電機協調工作保證飛行系統平穩正常工作。核心控制器具體的說是與飛行器系統中的飛控相連，給出飛行姿態信號。
[0012]所述清潔機模塊，其特征在于清潔