(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210735542.8 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 季华实验室 地址 528200 广东省佛山市南海区桂城街 道环岛南路28号 (72)发明人 张洊闻　邹雪丰　 (74)专利代理 机构 佛山市君创知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44675 专利代理师 张燕玲 (51)Int.Cl. A47L 1/02(2006.01) B25J 5/00(2006.01) B25J 9/16(2006.01) B25J 11/00(2006.01) B25J 15/04(2006.01) (54)发明名称 一种智能化窗户清洁机 器人及方法 (57)摘要 本发明涉及机器人清洁的技术领域， 并公开 了一种智能化窗户清洁机器人及方法， 机器人包 括AGV小车、 安装在AGV小车上的机械臂、 控制器、 力传感器、 相机模块、 机械爪、 刮窗器、 喷头、 快换 装置、 激光雷达； AGV小车内部安装清洁容器； 相 机模块、 激光雷达、 喷头安装在靠近机械臂的执 行末端处， 且喷头通过连接管与清洁容器连接； 机械臂的执行末端通过快换装置与机械爪或刮 窗器连接， 实现快速转换； 力传感器安装在机械 臂的执行末端； 控制器分别与力传感器、 相机模 块、 机械爪、 AGV小车、 机械臂、 激光雷达连接。 本 发明能避免出现人工进行高层玻璃清洁时的意 外情况， 同时清洁工作全程智 能化， 节约了人力 成本， 可以24小时工作。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 115067794 A 2022.09.20 CN 115067794 A 1.一种智能化窗户清洁机器人， 包括AGV小车、 安装在AGV小车上的机械臂， 其特征在 于， 还包括控制器、 力传感器、 相机模块、 机 械爪、 刮窗器、 喷头、 快 换装置、 激光雷达； 其中， 所述AGV小车内部安装有清洁容器； 所述相机模块、 喷头安装在靠近机械臂 的执行末端处， 且喷头通过连接管与清洁容器 连接； 所述机械臂的执行末端通过快换装置与机械爪或刮窗器连接， 实现机械爪或刮窗器的 快速转换； 所述力传感器安装在机 械臂的执 行末端； 所述激光雷达安装在AGV小车 上； 所述控制器分别与力传感器、 相机模块、 机 械爪、 AGV小车、 机 械臂、 激光雷达连接 。 2.根据权利要求1所述的一种智能化 窗户清洁机器人， 其特征在于， 所述清洁容器 内部 装有清洁剂和水， 并安装有换向阀； 所述换向阀与控制器连接， 从而控制清洁剂和水的切换。 3.根据权利要求1所述的一种智能化 窗户清洁机器人， 其特征在于， 所述机械臂的前端 包括可伸缩式碳纤维圆管。 4.根据权利要求1 ‑3任一所述的一种智能化窗户清洁机器人， 其特征在于， 所述控制器 内安装的系统包括定位与地图构建模块、 数据处 理模块、 路径规划模块、 运动规划模块。 5.一种智能化窗户清洁方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 控制权利要求4所述的智能化窗户清洁机器人在当前楼层运动， 在激光雷达的配合 下， 通过slam技术在定位与地图构建模块中构建出当前楼层的地图； 在建图过程中， 通过搭 载的相机模块在智能化窗户清洁机器人移动时对窗户进行识别， 并在地图中标记出来； 在 数据处理模块中对当前地图信息进行处理， 将每一个窗户位置作为途径点， 然后运用蚁群 算法从起 点规划出一条 经过各个途径点的最优路径； S2、 智能化窗户清洁机器人根据规划的路线移动到第一个窗户处， 通过相机模块对该 窗户进行识别， 识别窗框轮廓和把手的轮廓， 并判断此时窗户和把手所处的状态； S3、 如果窗户处于关闭状态， 并且把手处于横向状态， 则由运动规划模块规划机械臂和 机械爪配合执行关窗的动作， 将把手锁死； 如果把手处于纵向状态， 则此时把手已经锁死， 跳过此步； 如果窗户处于打开状态， 则通过相机模块判断出把手的位置， 通过把手距离机械臂末 端的距离判断窗户的种类， 然后由运动规划模块 规划机械臂关窗的动作， 将窗户关闭； S4、 根据窗框的高度、 位置、 玻璃的尺寸和刮窗器的尺寸， 由路径规划模块和运动规划 模块规划出AGV小车和机 械臂、 刮窗器协同清洁玻璃的路径； S5、 控制智能化窗户清洁机器人沿着规划出的路径进行清洁工作； S6、 内侧窗户清洁完成后， 通过快换装置， 将机械臂执行末端的刮窗器更换为机械爪， 将窗户打开； S7、 清洁窗户的外侧； S8、 控制智能化窗户清洁机器人移动到路径上下一个窗户处开始清洁工作， 直到路径 上所有的窗户均已清洁。 6.根据权利要求5所述的一种智能化 窗户清洁方法， 其特征在于， 识别窗框轮廓和把手权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115067794 A 2的轮廓包括： A、 对通过相机模块拍摄到的图片进行高斯滤波； B、 对滤波后的图片进行 灰度处理； C、 对灰度图片进行二 值化处理； D、 在二值化处理后的图片中绘制窗框轮廓和把手的轮廓。 7.根据权利要求5所述的一种智能化 窗户清洁方法， 其特征在于， 通过判断窗户把手的 位置和把手相对于窗框的位置， 判断窗户和把手所处的状态； 过程包括： 若把手处于纵向状态以及把手和窗框在相机模块中位于同一深度， 则窗户处于关闭状 态， 并且把手锁死； 若把手处于横向状态以及把手和窗框在相机模块中位于同一深度， 则窗户处于关闭状 态， 但是把手没有锁死； 若把手处于纵向状态以及把手和窗框在相机模块中位于不同深度， 则窗户处于打开状 态， 但是把手锁死； 若把手处于横向状态以及把手和窗框在相机模块中位于不同深度， 则窗户处于打开状 态， 并且把手没有锁死。 8.根据权利要求5所述的一种智能化 窗户清洁方法， 其特征在于， 如果 窗户处于打开状 态， 则通过相机模块判断出把手的位置， 通过把手距离机械臂末端的距离判断窗户的种类， 然后由运动规划模块 规划机械臂关窗的动作， 将窗户关闭， 包括： A)通过相机模块获取把手的点云图； B)通过匹配拍摄的点云图和预先内设的点云图， 估计出把手抓取点相对于机械臂执行 末端的机 械爪的位置； C)控制机 械臂执行末端的机 械爪运动到把手的抓取点； D)通过机械爪控制窗户进行关闭动作， 通过力传感器的力反馈得知窗户是否已经关 闭， 如果已经处于关闭状态， 控制机 械爪， 将把手顺时针旋转90 °， 将窗户锁死。 9.根据权利要求5所述的一种智能化窗户清洁方法， 其特 征在于， 所述 步骤S4包括： S4‑1、 规划机 械臂清洁工作的起 点； S4‑2、 根据窗框和把手的高度以及位置规划机 械臂需要躲避窗框的避障路径； S4‑3、 根据路径起点、 横向运行次数和局部避障路径， 规划出清洁整面玻璃需要运行的 路径。 10.根据权利要求5所述的一种智能化窗户清洁方法， 其特 征在于， 所述 步骤S5包括： S5‑1、 通过快换装置， 将机 械臂执行末端的机 械爪更换为刮窗器； S5‑2、 控制器控制清洁容器中的换向阀， 使得喷头与清洁剂端连通； S5‑3、 控制刮窗器与玻璃接触， 通过力传感器的反馈判断是否与玻璃接触， 并且设置接 触力的大小； 控制 智能化窗户清洁机器人沿着预设的路径运动， 通过喷头喷射清洁剂， 同时 通过刮窗器擦拭 玻璃； S5‑4、 控制器控制机 械臂返回起 点， 控制清洁容器中的换向阀处于水端； S5‑5、 控制刮窗器与玻璃接触， 通过力传感器的反馈判断是否与玻璃接触， 在刮窗器与 玻璃接触的情况 下， 控制机 械臂沿着规划的路径运动， 喷射水， 清洁掉残余的清洁剂。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115067794 A 3