本发明属于小家电制造技术领域， 涉及一种铅垂校验装置及其具有该铅垂校验装 置的擦玻璃机器人。 背景技术

现有的玻璃清洁机器人都是依靠履带或轮子实 现机器在垂直玻璃面上的移动， 为 提高清洁效率，机器的行进轨迹一般都是规划 成水平或竖直的轨迹（如图 8-图 9所示）。 目前， 玻璃清洁机器人主要有以下两种控制水平或竖 直运动的方法。

方案一： 绳索牵引玻璃清洁机器人竖直运动。 如 CN 201482774 U专利公开的技 术方案中， 卷扬机设置在待清洁玻璃或墙体顶端， 绳索一端与卷扬机相连， 另一端与 玻璃清洁机器人顶端连接， 通过卷扬机旋转实现绳索的收放， 从而带动玻璃清洁机器 人上下竖直运动。 然而在该方案中， 卷扬机通过绳索控制玻璃清洁机器人运动， 需要 各种机构的配合， 导致卷扬机结构复杂， 给安装和移动带来不便。 另外， 该机构只能 实现机器人的竖直运动， 对玻璃清洁机器人的水平运动控制有一定的约 束性。

方案二： 通过加速度传感器控制玻璃清洁机器人的水平 或竖直运动。 将加速度传 感器安装在玻璃清洁机器人上， 并与控制单元相连， 通过加速度传感器检测玻璃清洁 机器人的运动状态， 同时将检测结果反馈给控制单元， 如果出现倾斜或偏离预定路线 由控制单元发出指令进行相应的调整。 然而在该方案中， 玻璃清洁机器人的水平或竖 直状态是通过加速度传感器等电子元器件检测 ， 而电子元器件长时间使用会产生一定 的累积误差， 可能玻璃清洁机器人已经偏离原规划路径方向 的时候， 加速度传感器检 测出来的结果是认为玻璃清洁机器人还是处于 水平或竖直的状态， 从而玻璃清洁机器 人不能沿预定规划的路线行走， 对玻璃清洁机器人在玻璃面上的清洁效率存在 较大的 影响。 发明内容

针对以上问题， 本发明提供一种铅垂校验装置及其具有该铅垂 校验装置的擦玻璃 机器人， 通过铅垂校验装置可以辅助擦玻璃机器人中的 加速度传感器工作， 并验证其 检测结果的准确性， 使得擦玻璃机器人始终能够以较小的直线误差 水平或竖直移动。 本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方 案实现的：

本发明提供一种铅垂校验装置， 其包括壳体， 所述壳体内部设有一个轨道空间和 动作件， 所述动作件在轨道空间移动， 所述壳体内部设置感应元件， 感应动作件在轨 道空间的不同位置时的感应信号。

进一步地， 为便于运动件在轨道空间运动， 所述轨道空间为圆弧轨道， 所述动作 件为滚球。

所述感应元件为至少一个， 所述感应元件设置在轨道空间的侧壁、 底壁和 / 或顶壁。

为精确地反映水平位置或平面的水平状态， 所述铅垂校验装置完全水平放置时滑 行轨道的最低位置为最低处。 优选方案中， 所述感应元件为一个时， 所述感应元件设 置于轨道空间的最低处； 所述感应元件数量大于 1时， 在所述轨道空间的最低处设置 一个感应元件， 其余感应元件在所述最低处的两边均匀设置。

若感应元件为奇数个， 在所述轨道空间的最低处设置一个感应元件， 其余感应元 件在所述最低处的两边均匀对称设置； 若感应元件为偶数个， 在滑行轨道的最低处设 置一个， 其余的感应元件在最低处两边均匀设置， 在最低处两边有一边缺少一个感应 元件， 同样可以实现相应的功能。

一种实施方式， 所述的感应元件包含发射器和接收器， 发射器和接收器可以分别 是光发射器和光接收器。

另一种实施方式， 所述的感应元件为霍尔元件， 所述的运动件含有磁性元件。 进一步地， 为保证铅垂校验装置在翻转后仍保持有效的工 作状态， 所述的轨道空 间包含底部圆弧轨道和顶部圆弧轨道。 较佳地， 底部圆弧轨道和顶部圆弧轨道首尾相 接。

所述的感应元件与动作件对应设置， 所述感应元件感应动作件在底部圆弧轨道或 顶部圆弧轨道移动的感应信号。

本发明还提供一种具有上述铅垂校验装置的擦 玻璃机器人， 其包括主机体和控制 单元， 主机体的底部设有吸附单元和行走单元， 主机体通过吸附单元吸附在竖直玻璃 表面上， 所述铅垂校验装置内的感应元件与控制单元连 接， 根据感应元件的感应信号， 控制单元判断主机体是否处于竖直状态。

擦玻璃机器人的整个工作过程通常包括水平行 走和竖直行走， 较佳地， 所述擦玻 璃机器人包括两个所述的铅垂校验装置， 分别为第一铅垂校验装置和第二铅垂校验装 置， 第一铅垂校验装置与第二铅垂校验装置相互垂 直的设置在主机体上。 第一铅垂校验装置水平设置在竖直放置的主机 体上， 第二铅垂校验装置竖直设置 在主机体上， 擦玻璃机器人沿竖直路径工作时第一铅垂校验 装置起校验作用， 沿水平 路径工作时， 第二铅垂校验装置起校验作用。

主机体还包含与控制单元连接的加速度传感器 ， 控制单元依据感应元件的感应信 号， 判断加速度传感器是否处于正常工作状态。 若判断加速度传感器处于非正常工作 状态， 则对加速度传感器进行校正。

本发明铅垂校验装置结构简单， 可以精确地找到水平位置或者检测平面的水平 状 态， 并且可以将位置信息转化为电信号输出。 另外， 将铅垂校验装置用于擦玻璃机器 人可以辅助加速度传感器工作， 验证其检测结果的准确性， 使得擦玻璃机器人始终能 够以较小的直线误差水平或竖直移动。

下面结合附图和具体实施例， 对本发明技术方案进行详细地说明。 附图说明

图 1为本发明铅垂校验装置实施例一 （感应元件包含发射器和接收器） 分解图 图 2为本发明铅垂校验装置水平时状态示意图；

图 3为本发明铅垂校验装置倾斜时状态示意图；

图 4为本发明具有铅垂校验装置的擦玻璃机器人� �视示意图；

图 5为本发明铅垂校验装置实施例三 （感应元件为霍尔元件） 示意图： 图 6为本发明具有铅垂校验装置的擦玻璃机器人� �直向上行走示意图： 图 7为本发明具有铅垂校验装置的擦玻璃机器人� �平向右行走示意图： 图 8为擦玻璃机器人传统路径规划 （水平方向） 示意图；

图 9为擦玻璃机器人传统路径规划 （垂直方向） 示意图。

附图标记：

I.上盖 2.动作件 3.底座 4.接收器

5.发射器 6.滚球 7.轨道空间 8.霍尔元件

II.主机体 14.行走单元 17.顶部圆弧轨道

21.第一铅垂校验装置 22.第二铅垂校验装置

27.底部圆弧轨道 具体实施方式

铅垂校验装置 实施例一

如图 1-3所示， 本发明铅垂校验装置包括壳体， 壳体由上盖 1和底座 3组成， 上 盖 1与底座 3间设有一个轨道空间 7， 动作件 2可以在轨道空间 7移动， 壳体内部设 置感应元件， 感应动作件 2在轨道空间 7的不同位置时的感应信号。 感应元件为至少 一个， 其设置在轨道空间 7的侧壁、 底壁和 /或顶壁。

随着铅垂校验装置的倾斜， 动作件 2可以在轨道空间高低不同位置移动， 通常以 铅垂校验装置完全水平放置时滑行轨道的最低 位置设为最低处。 当感应元件仅设置一 个时， 所述感应元件设置于轨道空间 7的最低处； 当感应元件数量大于 1时， 较佳的， 感应元件为奇数个， 在所述轨道空间 7的最低处设置一个感应元件， 其余感应元件在 所述最低处的两边均匀对称设置。 当然， 感应元件也可以为偶数个， 此时， 在所述轨 道空间 7的最低处仍设置一个感应元件， 而在轨道空间最低处两边有一边相对少一个 感应元件， 也可以实现相应的功能。 特别地， 如图 1所示的铅垂校验装置的分解示意 图， 动作件 2采用滚球 6， 上盖 1内部和底座 3内都有圆弧轨道， 底部圆弧轨道 27和 顶部圆弧轨道 17首尾相接， 供滚球 6在顶部或底部圆弧轨道内滑动。用于检测信� �的 感应元件包含发射器 5和接收器 4， 发射器 5和接收器 4可以分别是光发射器和光接 收器。在顶部圆弧轨道 17和底部圆弧轨道 27侧壁分别设置 3对光发射器和光接收器， 在底部圆弧轨道 27最低处设置一对， 其余 2对以最低处为中心均匀对称设置， 顶部圆 弧轨道 17的感应元件与底部圆弧轨道 27的感应元件在上盖 1和底座 3的结合面对称 设置。 通过顶部圆弧轨道 17和底部圆弧轨道 27相接的方式， 铅垂校验装置可正用和 反用。 如铅垂校验装置正用时， 滚球 6在底部圆弧轨道 27运动； 如铅垂校验装置反用 时， 顶部圆弧轨道 17反而处于较低水平位置， 滚球 6在顶部圆弧轨道 17运动。 当然， 顶部圆弧轨道 17和底部圆弧轨道 27也可以分开使用，但顶部圆弧轨道 17和底部圆弧 轨道 27均需对应配置一个滚球 6。 如图 2所示， 铅垂校验装置完全水平放置， 滚球 6 位于底部圆弧轨道 27的最低处， 此处的光发射信号被滚球 6挡住， 说明铅垂校验装置 处于水平放置状态。 图 3为铅垂校验装置倾斜示意图， 如图 1、 3所示， 滚球 6位于圆 弧轨道的左侧， 左侧的光发射信号被滚球 6挡住， 说明铅垂校验装置往左倾斜， 同样 的道理， 右侧的光发射信号被挡住说明铅垂校验装置往 右倾斜。若铅垂校验装置翻转， 滚球 6落入顶部圆弧轨道 17， 可以起到同样的检测效果。 实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于感应元件 的设置数量。 与图 4对比可知， 在 实施例一中， 感应元件在顶部圆弧轨道和底部圆弧轨道分别 设置 3对发射接收光耦， 本实施例不同之处在于， 本实施例仅在顶部圆弧轨道和底部圆弧轨道最 低处分别设置 1 对光发射器和光接收光器。 若光发射信号被动作件挡住说明铅垂校验装置 处于水平 状态， 否则， 铅垂校验装置倾斜。

本实施例中的其他技术特征与实施例一相同， 具体内容参见实施例一， 在此不再 赘述。 实施例三

图 5为本发明实施例三的机构示意图， 如图 5所示， 本实施例与前述两个实施例 的不同之处在于感应元件以及动作件 2的类型。 与图 4对比可知， 前述两实施例中， 感应元件为光发射器和光接收器。 如图 5所示， 本实施例的不同之处在于， 本实施例 中的感应元件为霍尔元件 8， 对应地， 动作件 2中含有磁性元件。 当动作件 2处于圆 弧轨道 7的最低位置时， 霍尔元件 8感应到磁性元件的磁发射信号。 感应元件除了本 实施例中的霍尔元件配合磁性元件或实施例一 中的光发射器和光接收器以外， 还可以 采用其它各种感应元件， 如金属感应开关配合滚球内设有金属元件。

本实施例中的其他技术特征与前述两实施例相 同， 具体内容在此不再赘述。 擦玻璃机器人

本发明擦玻璃机器人包括主机体 11和控制单元， 主机体 11的底部设有吸附单元 和行走单元 14， 主机体 11通过吸附单元吸附在竖直玻璃表面上， 控制单元接收主机 体 11中铅垂校验装置中感应元件的感应信号， 擦玻璃机器人包括两个铅垂校验装置， 分别为第一铅垂校验装置 21和第二铅垂校验装置 22， 两铅垂校验装置相互垂直的设 置在主机体 11上。铅垂校验装置在擦玻璃机器人上的安装� ��式如图 6所示。擦玻璃机 器人吸附在竖直玻璃表面上时， 第一铅垂校验装置 21水平安装主机体 11的最下方， 铅垂校验机构 22与铅垂校验机构 21成 90° ， 竖直安装在主机体 11上。

如图 1-2、 6所示， 以具有铅垂校验装置的擦玻璃机器人竖直方向 行走为例， 对铅 垂校验装置的工作原理进行阐述。 具有铅垂校验装置的擦玻璃机器人开机放上玻 璃表 面， 此时第一铅垂校验装置 21起校验作用， 滚球 6在底座 3中的底部圆弧轨道 27内， 底座 3内的感应元件起校验作用。 如果擦玻璃机器人向下运动， 滚球 6在上盖 1中的 顶部圆弧轨道 17内， 此时， 上盖 1中的感应元件起校验作用。

擦玻璃机器人竖直向上行走时， 在第一铅垂校验装置 21中， 滚球 6在底座 3内部 的底部圆弧轨道 27上运动， 底座 3中的感应元件感应滚球 6在底部圆弧轨道 27不同 位置的感应信号。当擦玻璃机器人竖直状态时 ，滚球 6处于底部圆弧轨道 27的最低处， 对应设置在底部圆弧轨道 27的最低处的感应元件感应到信号（举例来说� ��应元件为霍 尔元件， 滚球 6内设有磁性元件）； 当擦玻璃机器人倾斜时， 最低处的感应元件感应不 到信号或者圆弧轨道其它位置的感应元件感应 到信号。

通常情况下， 擦玻璃机器人内设有判断水平或竖直方向的加 速度传感器， 而铅垂 校验装置可以判断加速度传感器是否处于正常 工作状态。 铅垂校验装置工作时， 如果 最低处的感应元件检测到感应信号， 表明擦玻璃机器人处于竖直状态， 如图 2所示； 否则， 表明擦玻璃机器人偏离竖直状态， 如图 3所示。 如图 6所示， 如果控制单元根 据感应单元的感应信号判断擦玻璃机器人处于 竖直状态时， 而加速度传感器判断擦玻 璃机器人处于倾斜状态， 则控制单元判断加速度传感器出现较大误差。 此时， 控制单 元对加速度传感器进行校正。

具体来说， 擦玻璃机器人实际工作时， 首先， 加速度传感器对擦玻璃机器人的方 向进行检测， 如果检测到擦玻璃机器人倾斜， 则调整擦玻璃机器人至竖直状态， 并由 第一铅垂校验装置 21对擦玻璃机器人是否真正竖直进行校验，确� ��擦玻璃机器人竖直 后， 擦玻璃机器人开始工作。 擦玻璃机器人向上运动的工作过程中， 如果加速度传感 器检测到擦玻璃机器人偏离预定的竖直方向， 则由加速度传感器调整擦玻璃机器人至 竖直方向。 每隔一段时间擦玻璃机机器人停止行走， 由铅垂校验机构对加速度传感器 进行校验， 如果加速度传感器与第一铅垂校验机构 21 均检测擦玻璃机器人为竖直状 态， 表明加速度传感器没有出现误差， 擦玻璃机器人继续运行。 如果加速度传感器并 没有检测到擦玻璃机器人偏离预定的竖直方向 ，而第一铅垂校验装置 21却检测到擦玻 璃机器人偏离预定的竖直方向， 则表明加速度传感器检测出现较大误差， 以铅垂校验 装置为基准， 将擦玻璃机器人的方向调整至竖直状态， 同时将加速度传感器恢复至正 确状态， 然后， 擦玻璃机器人继续前行。

如图 7所示， 当具有铅垂校验装置的擦玻璃机器人运行至水 平向右状态时， 第二 铅垂校验装置 22 代替第一铅垂校验装置 21开始作用， 工作原理同上述的竖直向上行 走状态。