本發(fā)明涉及機器人應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種機器人在矩形斜坡上行駛的路徑導(dǎo)航控制方法。

背景技術(shù)：

在化石燃料日趨減少的情況下，作為一種新興的可再生能源的太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，近十年來，太陽能應(yīng)用技術(shù)在世界各國都得到迅猛發(fā)展。太陽能面板是指利用半導(dǎo)體材料在光照條件下發(fā)生的光生伏特效應(yīng)(photovoltaic)將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的器件。有太陽光的地方就能發(fā)電，因此太陽能面板適用于從大型發(fā)電站到小型便攜式充電器等多種場合，近年來得到飛速發(fā)展。

太陽能面板的工作環(huán)境只能是戶外，影響其工作的最大問題并不是風(fēng)雨雷電，而是常年累積的灰塵。太陽能面板上附著有灰塵或其它附著物，會影響面板板的透光率，阻礙光電效率，從而會嚴(yán)重影響面板直接獲取陽光的效率，降低面板的能量吸收和轉(zhuǎn)換效率，降低發(fā)電效率?，F(xiàn)有技術(shù)的太陽能面板在使用中只能依靠人工定期完成清理工作，由于太陽能面板面積較大、大型電站同時使用的面板較多，而灰塵會反復(fù)累積，需要反復(fù)清洗；因此人力成本很高、清理效率低、清理效果較差。在很多場合，為了提高空間利用率，太陽能面板都是利用支架設(shè)置在高處，這就給清理工作帶來更大的難度和風(fēng)險。很多太陽能面板的用戶為了降低清理成本只能選擇不清理，這樣只能被迫承擔(dān)灰塵導(dǎo)致的電能損耗。這樣，就需要有一個新的自動清理設(shè)備，對太陽能面板進行自動清理。

現(xiàn)有技術(shù)的清掃機器人一般都只能應(yīng)用于水平地面上，不能適用于太陽能面板這樣的斜坡平面。如果將現(xiàn)有的清掃機器人直接用在太陽能面板上，會導(dǎo)致以下問題。

（1）清掃機器人動力不足、不能自由行進、清掃效果差；由于太陽能面板的傾斜角度一般在10度~40度之間，現(xiàn)有清掃機器人在斜坡平面上不能自由行進，即使能勉強行進，很快就會將電量耗盡。

（2）清掃機器人會從太陽能面板上滑落；由于太陽能面板比較光滑，現(xiàn)有清掃機器人重量和車輪摩擦系數(shù)都比較小，摩擦力也比較小，行進困難，很容易滑落。

（3）清掃機器人不能按照規(guī)定路線行駛，行進中覆蓋面積小，會從太陽能面板邊緣處落下；現(xiàn)有清掃機器人一般是設(shè)置為遇到障礙物自動轉(zhuǎn)向，由于太陽能面板上沒有任何障礙物，自動行駛的清掃機器人只能在單一路徑上行進，其行進過程中的覆蓋面積小，必然會從太陽能面板邊緣處落下。即使預(yù)先規(guī)劃好路徑，現(xiàn)有的清掃機器人在行進中容易受到重力及面板附著物的影響，也會很容易偏離路徑，很難保證直線行駛；而且清掃機器人自身無法察覺，不能走遍整個面板，會留下大量清掃不到的空間。

（4）清掃機器人充電困難；由于太陽能面板高度比較高、面積較大，一旦將清掃機器人送上去之后，將其取下會比較困難，現(xiàn)有技術(shù)需要人工將清掃機器人搬離現(xiàn)場或人工取出電池，繼而對其進行充電，從而不能長時間持續(xù)進行現(xiàn)場作業(yè)，而且由于很多太陽能面板都是用支架設(shè)置在高處，因此其充電操作非常麻煩，浪費大量人力。

（5）清掃機器人工作狀態(tài)監(jiān)控困難，由于太陽能面板可能會設(shè)置在高處，地面上的工作人員無法對其工作過程做到全程監(jiān)控，即使清掃機器人發(fā)生故障，停止運行或者路線走偏，工作人員也無法及時得知。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種機器人在矩形斜坡上行駛的路徑導(dǎo)航控制方法，以解決傳統(tǒng)的清掃機器人在斜坡上不能按照規(guī)定路線行駛、行進中覆蓋面積小、容易從斜坡邊緣處落下的技術(shù)問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種機器人在矩形斜坡上行駛的路徑導(dǎo)航控制方法，包括如下步驟：步驟S301）設(shè)定所述矩形斜坡的左下角為導(dǎo)航起點；步驟S302）控制所述機器人從所述導(dǎo)航起點向所述矩形斜坡的左上角直線行駛；步驟S303）檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第一角落；若所述機器人未到達所述第一角落，返回步驟S302）；若所述機器人到達所述第一角落，控制所述機器人向右進行U字回轉(zhuǎn)；步驟S304）檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第二角落；若所述機器人未到達所述第二角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第二角落，檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第三角落；若所述機器人未到達所述第三角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第三角落，控制所述機器人停止行駛；步驟S305）檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的邊緣處，若所述機器人到達所述矩形斜坡的一邊緣處；控制所述機器人向左進行U字回轉(zhuǎn)；步驟S306）檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第二角落；若所述機器人未到達所述第二角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第二角落，檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第三角落；若所述機器人未到達所述第三角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第三角落，控制所述機器人停止行駛；步驟S307）檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的邊緣處，若所述機器人到達所述矩形斜坡的一邊緣處；控制所述機器人向右進行U字回轉(zhuǎn)；返回步驟S304）。

進一步地，檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的一角落或一邊緣處，具體包括如下步驟：步驟S1011）在所述機器人的左前部、右前部、左后部及左后部分別設(shè)置一距離傳感器，所述距離傳感器延伸至所述機器人的外部，所述距離傳感器朝向所述太陽能面板；步驟S1012）依次為四個距離傳感器編號，將所述機器人的左前部、右前部、左后部及左后部設(shè)置的距離傳感器分別定義為傳感器N1、傳感器N2、傳感器N3及傳感器N4；步驟S1013）所述機器人根據(jù)任一時刻同時獲取的傳感器信號判斷所述機器人的位置；當(dāng)所述機器人同時獲取傳感器N3信號和傳感器N4信號時，判定所述機器人到達所述矩形斜坡的一邊緣處；當(dāng)所述機器人只能獲取傳感器N4信號時，判定所述機器人到達所述矩形斜坡的第一角落或第二角落；當(dāng)所述機器人只能獲取傳感器N3信號時，判定所述機器人到達所述矩形斜坡的第三角落或第四角落。

進一步地，控制所述機器人直線行駛，具體包括如下步驟：步驟S1021）判斷一機器人是否沿著預(yù)設(shè)的直線路徑行駛；若所述機器人偏離預(yù)設(shè)的直線路徑，執(zhí)行步驟S1022）；步驟S1022）控制所述機器人在行駛過程中向所述Tm方向偏轉(zhuǎn)；步驟S1023）控制所述機器人在所述斜坡平面上沿著Tm方向直線行駛；返回步驟S1021）。

本發(fā)明優(yōu)點在于，本發(fā)明為在矩形斜坡上行駛的機器人提供一種路徑導(dǎo)航方法，可以使機器人在最短時間內(nèi)走完矩形斜坡的每一個角落，實現(xiàn)行駛路徑對矩形斜坡的全覆蓋，既不會從矩形斜坡的邊緣或角落里滑落，也不會發(fā)生路線偏移，有所遺漏。太陽能面板清掃機器人采用本發(fā)明的路徑導(dǎo)航方法，即可按照最佳方案的優(yōu)化路徑行駛，可以不重復(fù)地覆蓋面板的全部空間，工作效率高，清掃效果好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中清掃機器人的整體外觀示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中清掃機器人內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中清掃機器人的分解結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例中動力系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例中動力系統(tǒng)去除履帶外殼后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例中第一種履帶張緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例中第一種履帶張緊裝置去除履帶側(cè)板后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例中第一種履帶張緊裝置去除履帶后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明實施例中第二種履帶張緊裝置去除履帶側(cè)板后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明實施例中第三種履帶張緊裝置去除履帶側(cè)板后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明實施例中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖12為本發(fā)明實施例中在機器人上建立三維坐標(biāo)系的示意圖；

圖13為機器人用第一種路徑導(dǎo)航方法在矩形斜坡上行駛的一種行駛路徑示意圖；

圖14為機器人用第一種路徑導(dǎo)航方法在矩形斜坡上行駛的另一種行駛路徑示意圖；

圖15為機器人用第二種路徑導(dǎo)航方法在矩形斜坡上行駛的一種行駛路徑示意圖；

圖16為機器人用第二種路徑導(dǎo)航方法在矩形斜坡上行駛的另一種行駛路徑示意圖；

圖17為機器人用第三種路徑導(dǎo)航方法在矩形斜坡上行駛的一種行駛路徑示意圖；

圖18為機器人用第三種路徑導(dǎo)航方法在矩形斜坡上行駛的另一種行駛路徑示意圖；

圖19為機器人用第四種路徑導(dǎo)航方法在矩形斜坡上行駛的一種行駛路徑示意圖；

圖20為機器人用第四種路徑導(dǎo)航方法在矩形斜坡上行駛的另一種行駛路徑示意圖。

圖中部件編號如下：

100太陽能面板清掃機器人/清掃機器人/機器人，300斜坡平面，400服務(wù)器；

1車體，2清掃裝置，3動力系統(tǒng)，4控制系統(tǒng)，5電力系統(tǒng)；11車身；

31左前輪，32右前輪，33左后輪，34右后輪，35、左驅(qū)動電機，36右驅(qū)動電機，37履帶，38輪轂輪齒，39履帶張緊裝置；

41數(shù)據(jù)采集單元，42處理器，43存儲單元，44報警單元，45無線通信單元；51電池盒；

311左前輪轂，312左前輪軸，321右前輪轂，322右前輪軸，331左后輪轂， 341右后輪轂；

371履帶外殼，372履帶內(nèi)齒，373防滑塊，374上傳動帶，375下傳動帶；

391上張緊部，392下壓緊部，393彈性支撐部，394履帶側(cè)板，395履帶頂板，396腰型孔，397安裝軸，398齒輪支架；

411加速度傳感器，412磁傳感器，413距離傳感器，414計數(shù)器，415影像傳感器；

3911 “V”形架，3912張緊傳動輪，3913張緊齒輪，3914“V”形平板，3915橫梁，3916圓柱齒輪，3917圓柱聯(lián)動部；

3921張緊壓板，3931 “∧”形彈性件；

3971齒輪安裝軸，3972傳動輪安裝軸。

具體實施方式

以下參考說明書附圖介紹本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，證明本發(fā)明可以實施，所述實施例可以向本領(lǐng)域中的技術(shù)人員完整介紹本發(fā)明，使其技術(shù)內(nèi)容更加清楚和便于理解。本發(fā)明可以通過許多不同形式的實施例來得以體現(xiàn)，本發(fā)明的保護范圍并非僅限于文中提到的實施例。

在附圖中，結(jié)構(gòu)相同的部件以相同數(shù)字標(biāo)號表示，各處結(jié)構(gòu)或功能相似的組件以相似數(shù)字標(biāo)號表示。附圖所示的每一部件的尺寸和厚度是任意示出的，本發(fā)明并沒有限定每個組件的尺寸和厚度。為了使圖示更清晰，附圖中有些地方適當(dāng)夸大了部件的厚度。

本發(fā)明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內(nèi)」、「外」、「側(cè)面」等，僅是附圖中的方向，只是用來解釋和說明本發(fā)明，而不是用來限定本發(fā)明的保護范圍。

當(dāng)某些部件被描述為“在”另一部件“上”時，所述部件可以直接置于所述另一部件上；也可以存在一中間部件，所述部件置于所述中間部件上，且所述中間部件置于另一部件上。當(dāng)一個部件被描述為“安裝至”或“連接至”另一部件時，二者可以理解為直接“安裝”或“連接”，或者一個部件通過一中間部件間接“安裝至”、或“連接至”另一個部件。

如圖1~圖3所示，本實施例提供一種太陽能面板清掃機器人100（以下簡稱清掃機器人或機器人），包括一車體1，車體1可以在至少一太陽能面板上行駛；車體1內(nèi)部或外部設(shè)有一清掃裝置2、一動力系統(tǒng)3、一控制系統(tǒng)4以及一電力系統(tǒng)5。

清掃裝置2用以在車體行進過程中清掃太陽能面板；動力系統(tǒng)3用以調(diào)整車體1在太陽能面板上的行進方向和行駛速度，控制車體1行駛、停止或轉(zhuǎn)向；控制系統(tǒng)4分別連接至動力系統(tǒng)3及清掃裝置2，用以向動力系統(tǒng)3及清掃裝置2發(fā)出各種控制信號。電力系統(tǒng)5分別連接至動力系統(tǒng)3、清掃裝置2、控制系統(tǒng)4，用以為動力系統(tǒng)3、清掃裝置2、控制系統(tǒng)4提供電力。

本實施例太陽能面板清掃機器人100在太陽能面板上正常工作中，當(dāng)電力系統(tǒng)5啟動時，控制系統(tǒng)4發(fā)出至少一行進控制指令和至少一清掃控制指令，動力系統(tǒng)3根據(jù)該行進控制指令，控制車體1沿著一事先規(guī)劃的路徑行駛；同時，清掃裝置2根據(jù)該清掃控制指令啟動清掃裝置2，開始清掃太陽能面板。在車體1行駛過程中，控制系統(tǒng)4對動力系統(tǒng)3發(fā)出多個行進控制指令，如校偏指令、轉(zhuǎn)彎指令、調(diào)頭指令，等等，從而命令車體1在直線行進路線發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況下回到原路線上，也即進行校偏處理；或者在一定條件下或一定位置轉(zhuǎn)彎或者進行U字回轉(zhuǎn)（調(diào)頭），使得車體1可以根據(jù)事先規(guī)劃的優(yōu)化路徑行駛。具體的導(dǎo)航方法、校偏方法、控制車體轉(zhuǎn)彎或進行U字回轉(zhuǎn)（調(diào)頭）方法，在下文中有詳細描述。在整個行駛過程中，無論車體1是何種行進方式，如直行、偏轉(zhuǎn)、校偏、轉(zhuǎn)彎或回轉(zhuǎn)，清掃裝置2始終保持工作狀態(tài)。當(dāng)控制系統(tǒng)4基于某些工作參數(shù)（如事先規(guī)劃的路徑全部走完或者電力系統(tǒng)5電量不足）發(fā)出停止行進的行進控制指令時，車體1停止行駛；同時控制系統(tǒng)4發(fā)出一清掃控制指令，關(guān)閉清掃裝置2，停止清掃。

如圖4、圖5所示，在本實施例中，動力系統(tǒng)3設(shè)置于在車體1底部，用以帶動車體1行進，包括一左前輪31、一右前輪32、一左后輪33、一右后輪34、一左驅(qū)動電機35、一右驅(qū)動電機36及兩個履帶37。

左前輪31安裝在所述車體底面前部的左側(cè)，包括一左前輪轂311及一左前輪軸312，左前輪軸312設(shè)置于左前輪轂311中心處；右前輪32安裝在所述車體底面前部的右側(cè)，包括一右前輪轂321及一右前輪軸322，右前輪軸322設(shè)置于右前輪轂321中心處；左后輪33安裝在所述車體底面后部的左側(cè)，包括一左后輪轂331及一左后輪軸332（圖未示），左后輪轂331與左前輪轂311設(shè)于同一直線上，所述左后輪軸設(shè)置于左后輪轂331中心處；右后輪34安裝在所述車體底面后部的右側(cè)，包括一右后輪轂341及一右后輪軸（圖未示），右后輪轂341與右前輪轂321設(shè)于同一直線上；所述右后輪軸設(shè)置于右后輪轂341中心處。所述右后輪軸直接連接或通過一傳動裝置（圖未示）連接至所述左后輪軸。左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36通過一固定裝置固定連接至車體1上，通過至少一導(dǎo)線連接至電力系統(tǒng)5，通過至少一信號線連接至控制系統(tǒng)4。左驅(qū)動電機35直接連接或通過一傳動裝置（圖未示）連接至左前輪軸312，右驅(qū)動電機36直接連接或通過一傳動裝置（圖未示）連接至右前輪軸322。兩個履帶37皆為一柔性鏈環(huán)，其中一履帶37包覆在左前輪轂311、左后輪轂331的環(huán)形側(cè)壁外部；另一履帶37包覆在右前輪轂321、右后輪轂341的環(huán)形側(cè)壁外部。每一履帶37外部設(shè)有一個履帶外殼371，用以保護履帶及輪轂，防止有雜物進入履帶或輪轂中，影響車體1正常行進。

本實施例中，控制系統(tǒng)4根據(jù)事先規(guī)劃的優(yōu)化路徑向左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36發(fā)出至少一行進控制信號，使得左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36同步調(diào)整左前輪31、右前輪32的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向，進而調(diào)整車體1的行進方向和行進速度，使車體實現(xiàn)直行、校偏、90度轉(zhuǎn)彎、U字回轉(zhuǎn)（調(diào)頭）等動作。

當(dāng)需要車體直線前進時，控制系統(tǒng)4同時向左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36發(fā)出一直線行進控制指令，控制指令中包括相同的電機轉(zhuǎn)速（例如左驅(qū)動電機、右驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速都是60轉(zhuǎn)/分鐘）和驅(qū)動電機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動方向（如左驅(qū)動電機順時針轉(zhuǎn)、右驅(qū)動電機逆時針轉(zhuǎn)），這樣就會帶動左前輪31、右前輪32同步向前轉(zhuǎn)動，左后輪33、右后輪34為從動輪，在履帶37的帶動下也與左前輪31、右前輪32同步向前轉(zhuǎn)動，使得整個車體1前進。

當(dāng)需要車體1向右偏轉(zhuǎn)時，控制系統(tǒng)4同時向左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36發(fā)出一校偏行進控制指令，左驅(qū)動電機35收到的控制指令中的電機轉(zhuǎn)速比右驅(qū)動電機36收到的控制指令中的電機轉(zhuǎn)速偏大，轉(zhuǎn)速的差值取決于需要調(diào)整的偏差角度，偏差角度越小，轉(zhuǎn)速差值也就越小。類似地，當(dāng)需要車體1向左偏轉(zhuǎn)時，左驅(qū)動電機35收到的控制指令中的電機轉(zhuǎn)速比右驅(qū)動電機36收到的控制指令中的電機轉(zhuǎn)速偏小。當(dāng)車體1回到原來預(yù)設(shè)的行進方向后，控制系統(tǒng)4重新再發(fā)出直線行進控制指令，左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36的轉(zhuǎn)速再次變?yōu)橄嗤?，使得車體1繼續(xù)直線行進。

當(dāng)需要車體做90度轉(zhuǎn)彎時，控制系統(tǒng)4根據(jù)預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)彎半徑的大小計算出左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動方向，如果轉(zhuǎn)彎半徑較大，其驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動方向可以相反（一個順時針、一個逆時針），左前輪31、右前輪32同步向前轉(zhuǎn)動，或者設(shè)置成一個輪停止轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)行進中轉(zhuǎn)彎的效果；如果轉(zhuǎn)彎半徑較小或者原地轉(zhuǎn)彎，左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36的轉(zhuǎn)動方向可以設(shè)計為相同，同為順時針或同為逆時針，這樣左前輪31、右前輪32就會一個向前轉(zhuǎn)動、一個向后轉(zhuǎn)動，車體1的一側(cè)前進，另一側(cè)后退，從而形成小半徑轉(zhuǎn)彎或原地轉(zhuǎn)彎的效果。

當(dāng)需要車體進行U字回轉(zhuǎn)（也稱為調(diào)頭）時，需要車體在180度轉(zhuǎn)彎后行駛至與原車道相鄰的車道上；此時有一次性回轉(zhuǎn)或者分階段回轉(zhuǎn)的技術(shù)方案。控制系統(tǒng)4根據(jù)預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)彎半徑的大小計算出左驅(qū)動電機35、右驅(qū)動電機36的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動方向。在一次性回轉(zhuǎn)的方案中，轉(zhuǎn)彎半徑等同于車體寬度的一半，轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)的前輪停止轉(zhuǎn)動或極慢速度向前轉(zhuǎn)動（若向左進行U字回轉(zhuǎn)，則左前輪停止轉(zhuǎn)動；若向右進行U字回轉(zhuǎn)，則右前輪停止轉(zhuǎn)動），轉(zhuǎn)彎外側(cè)的前輪快速向前轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)向左或向右的U字回轉(zhuǎn)。分階段回轉(zhuǎn)的方案中，可以根據(jù)具體情況計算處不同的方案，本實施例中優(yōu)選如下方案：先控制車體1先在原地向左或向右做90度轉(zhuǎn)彎，然后再控制車體向前行駛一個車身寬度的距離，最后再控制車體在原地向左或向右做90度轉(zhuǎn)彎，既可以實現(xiàn)向左或向右的U字回轉(zhuǎn)，而且U字回轉(zhuǎn)后剛好行駛在與前一車道相鄰的車道上，從而使得本實施例的機器人行駛過的空間可以實現(xiàn)不重復(fù)、無死角的效果。

動力系統(tǒng)3還包括至少一輪轂輪齒38，均勻設(shè)置在左前輪轂311、左后輪轂331、右前輪轂321、右后輪轂341的環(huán)形側(cè)壁外部表面；以及至少一履帶內(nèi)齒372，均勻設(shè)置在履帶37的內(nèi)側(cè)壁表面，履帶內(nèi)齒372與輪轂輪齒38嚙合，確保在兩個前輪31、32轉(zhuǎn)動時，履帶37可以與兩個輪轂相配合，得以正常使用。

由于太陽能面板相對比較光滑，而且還有一定的傾斜度，因此清掃機器人車體在行駛過程中容易滑落。為解決這一問題，如圖4所示，動力系統(tǒng)3還包括至少一防滑塊373，突出于兩個履帶37的外側(cè)壁，防滑塊373可以排列成有序的陣列，平均分布在整條履帶37上。本實施例的車體1采用履帶式結(jié)構(gòu)、在履帶外壁加裝防滑塊373，都是為了增大摩擦系數(shù)，增強抓地力，防止車體1在行進中滑落。類似地，本實施例的履帶37上也可以設(shè)置至少一一防滑花紋（圖未示），下凹于兩個履帶的外側(cè)壁，平均分布在整條履帶上，其效果與防滑塊相同。

本實施例中，動力系統(tǒng)3的技術(shù)效果在于，采用履帶及防滑塊結(jié)構(gòu)使得清掃機器人的車體可以在太陽能面板上自由行動而不會滑落；左右前輪用雙電機分別驅(qū)動，可以對車體的行進狀況實現(xiàn)精確控制，使車體可以根據(jù)需要更靈活地調(diào)整行進方向和實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎，可以盡量增大行駛路徑的覆蓋范圍。

如圖4、圖5所示，動力系統(tǒng)3還包括兩個履帶張緊裝置39，每一履帶張緊裝置39分別設(shè)置在一個履帶37內(nèi)。履帶在安裝后，具有一定的松弛度，因此需要對該柔性鏈環(huán)進行張緊調(diào)節(jié)，以保證履帶可以正常前進?，F(xiàn)有技術(shù)是在履帶前方加裝誘導(dǎo)輪，誘導(dǎo)輪上配置分離機構(gòu)和兩個渦桿，通過調(diào)節(jié)分離機構(gòu)和蝸桿來實現(xiàn)張緊。這種調(diào)節(jié)的方式和結(jié)構(gòu)比較繁瑣，且只能一次性的調(diào)整完畢，而不能在履帶運行過程中進行實時調(diào)整。

本實施例提供以下三種履帶張緊裝置，如圖6~圖8所示，第一種履帶張緊裝置39包括一上張緊部391、一下壓緊部392以及一彈性支撐部393。

履帶37為一柔性鏈環(huán)，其內(nèi)側(cè)面設(shè)有均勻分布的履帶內(nèi)齒372。履帶37包括一上傳動帶374、一下傳動帶375；上傳動帶374為履帶37的上部，下傳動帶375為履帶37的下部，上傳動帶374下表面與下傳動帶375上表面皆設(shè)有至少一履帶內(nèi)齒372。

上張緊部391上端與上傳動帶374下表面相切或嚙合，用以張緊上傳動帶374，在履帶運行中，上張緊部391與上傳動帶374滑動或滾動式連接。下壓緊部下端與下傳動帶375上表面相切，用以壓緊下傳動帶375；彈性支撐部393的一端連接至上張緊部391，其另一端連接至下壓緊部392，用以支撐所述上張緊部及所述下壓緊部。

如圖6所示，履帶張緊裝置39可以包括兩個履帶側(cè)板394，分別設(shè)置于履帶37的兩側(cè)，兩個履帶側(cè)板394可以通過一個履帶頂板395連接在一起，組成一體化的履帶外殼371，履帶外殼371通過至少一螺栓固定連接至車體1的輪軸處。每一履帶側(cè)板394的上部設(shè)有至少一個豎直式的腰型孔396。履帶張緊裝置39還包括至少一安裝軸397，其兩端上下滑動式設(shè)置于兩個相對的腰型孔396內(nèi)，兩個腰型孔396分別位于兩個履帶側(cè)板394上。安裝軸397及裝配在安裝軸397上的部件可以在腰型孔396所限制的范圍內(nèi)上下移動。履帶張緊裝置39還可以只包括一個履帶側(cè)板394，設(shè)置于機器人履帶37的外側(cè)；該履帶側(cè)板的上部設(shè)有豎直式的至少一腰型孔，安裝軸397只有一端上下滑動式設(shè)置于一腰型孔396內(nèi)。本實施例中優(yōu)選在一個履帶側(cè)板設(shè)置三個腰型孔的方案，三個腰型孔呈“品”字形排列。

安裝軸397包括至少一齒輪安裝軸3971和至少一傳動輪安裝軸3972；本實施例優(yōu)選一個齒輪安裝軸3971和兩個傳動輪安裝軸，齒輪安裝軸3971與兩個傳動輪安裝軸3972呈“品”字形排列。上張緊部391包括一“V”形架3911、至少一張緊傳動輪3912以及至少一張緊齒輪3913，本實施例優(yōu)選一個張緊齒輪3913和兩個張緊傳動輪3912，張緊齒輪3913與兩個張緊傳動輪312呈“品”字形排列。

“V”形架3911上部的兩端分別設(shè)有一傳動輪安裝軸3972；“V”形架3911包括彼此平行設(shè)置的兩片“V”形平板3914及兩根橫梁3915，每一橫梁3915兩端分別固定連接至兩片“V”形平板3914；傳動輪安裝軸3972垂直于“V”形平板3914。齒輪安裝軸3971設(shè)置于“V”形架3911上方，正對兩個傳動輪安裝軸3972中間。

張緊傳動輪3912通過一滾動軸承（圖未示）安裝至所述傳動輪安裝軸3972上；每一張緊齒輪通過一滾動軸承（圖未示）安裝至一齒輪安裝軸3971上，其上端與上傳動帶374下表面嚙合。

兩個張緊傳動輪3912設(shè)于張緊齒輪3913兩側(cè)的下方。張緊傳動輪3912與所述張緊齒輪3913相切或嚙合，二者可以實現(xiàn)傳動；張緊齒輪3913、張緊傳動輪上3912可以有齒輪面也可以有無齒輪面，若有齒輪面則二者嚙合，若無齒輪面則二者相切。

本實施例中，張緊齒輪3913為雙聯(lián)直齒圓柱齒輪，具體包括兩個圓柱齒輪3916和一圓柱聯(lián)動部3917。兩個圓柱齒輪3916與上傳動帶374下表面嚙合；圓柱聯(lián)動部3917設(shè)于兩個圓柱齒輪3916之間；兩個圓柱齒輪3916的直徑相同；聯(lián)動部3917直徑小于圓柱齒輪3916的直徑，每一張緊傳動輪3912與張緊齒輪3913的聯(lián)動部相切。

下壓緊部392為至少一個張緊壓板3921，優(yōu)選兩個，張緊壓板3921與下傳動帶375上表面相切；彈性支撐部393包括一“∧”形彈性件3931，其上部的彎角處連接至上壓緊部391下端，也即“V”形架3911下部的彎角處；其下部的兩端分別連接至一個張緊壓板3921。

“V”形架3911下端的彎角處有一弧形孔，“∧”形彈性件3931上部的彎角為一半圓角；帶有半圓角的“∧”形彈性件3931的上部組接于該弧形孔內(nèi)。 “∧”形彈性件3931下部的兩端分別連接有一圓形鉤環(huán)，分別連接至兩個張緊壓板3921上表面；具體地說，每一張緊壓板3921上表面設(shè)有一凹槽，在凹槽內(nèi)設(shè)有一張緊壓板3921連接軸，每一圓形鉤環(huán)對應(yīng)連接至一張緊壓板3921連接軸。

本實施例的履帶在運行中，由于履帶37為一柔性鏈環(huán)，其內(nèi)表面的履帶內(nèi)齒與前后兩個輪轂側(cè)壁嚙合，同時張緊齒輪3913也與上傳動帶374下表面嚙合，履帶37向前滾動時，帶動張緊齒輪3913轉(zhuǎn)動。

上述各部件組裝在一起之前，“∧”形彈性件3931在不發(fā)生形變的情況下，其張角較?。粚⑸鲜龈鞑考M裝好后，“∧”形彈性件發(fā)生形變，張開的角度增大，使得履帶37處于張緊狀態(tài)。此時，“∧”形彈性件具有恢復(fù)原先形狀（張角較小狀態(tài)）的趨勢。

當(dāng)帶輪轂的履帶前后運動時，履帶37作用于張緊齒輪3913，帶動張緊齒輪3913轉(zhuǎn)動，即相當(dāng)于受到履帶3931的作用力，該作用力產(chǎn)生一向下的分力，推動張緊齒輪3913沿腰型孔396向下移動，此時，張緊傳動輪3912與張緊齒輪3913相切，并受張緊齒輪3913的作用了向下移動，進一步壓縮“∧”形彈性件3931，此時，“∧”形彈性件3931的張角繼續(xù)增大，“∧”形彈性件3931形變加大，產(chǎn)生的彈力進一步增大。

當(dāng)履帶與張緊齒輪3913相離，或者張緊齒輪3913與傳動輪相離時，“∧”形彈性件3931釋放一部分被壓縮的彈性勢能，張角變小，再次將履帶37張緊。如此往復(fù)循環(huán)，根據(jù)履帶37的運動狀態(tài)，彈性支撐部393可以實時調(diào)整張緊力，減少了部件之間的剛性摩擦，有利于增強部件的使用壽命。

如圖9所示，本實施例還提供第二種履帶張緊裝置，其大部分技術(shù)方案與第一種履帶裝置相同，其區(qū)別技術(shù)特征在于，第二種履帶張緊裝置中，安裝軸只包括至少一齒輪安裝軸3971，而不包括傳動輪安裝軸3972，優(yōu)選兩個平行排列的齒輪安裝軸3971。上張緊部391包括一“V”形架及至少一張緊齒輪3913，本實施例優(yōu)選兩個張緊齒輪3913，兩個張緊齒輪3913呈品字排列。“V”形架3911上部的兩端分別設(shè)有一齒輪安裝軸3971，齒輪安裝軸3971垂直于“V”形平板3914。下壓緊部392為至少一張緊壓板3921，與下傳動帶375上表面相切。彈性支撐部393為一個彈簧或多個彈簧組成的彈簧支架，也可以為橡膠墊，其一端連接至“V”形架3911下部的彎角處，其另一端連接至張緊壓板3921。第二種履帶張緊裝置結(jié)構(gòu)比較簡單，成本較低，但張緊效果稍差，對彈性支撐部393的材質(zhì)要求較高；其工作原理與第一種履帶張緊裝置類似，在此不作贅述。

如圖10所示，本實施例還提供第三種履帶張緊裝置，其大部分技術(shù)方案與第二種履帶裝置相同，其區(qū)別技術(shù)特征在于，上張緊部391包括至少一張緊齒輪3913，優(yōu)選一個，每一張緊齒輪3913通過一滾動軸承安裝至一齒輪安裝軸3971上；第三種履帶張緊裝置還包括一齒輪支架398，用以取代“V”形架，其上端安裝有齒輪安裝軸3971，其下端連接至彈性支撐部393。下壓緊部392為至少一張緊壓板3921，彈性支撐部393為一個彈簧或多個彈簧組成的彈簧支架，也可以為橡膠墊，其一端連接至齒輪支架398下端，其另一端連接至張緊壓板3921。第三種履帶張緊裝置結(jié)構(gòu)比較簡單，成本較低，但張緊效果稍差，對彈性支撐部393及齒輪支架398的材質(zhì)要求較高；其工作原理與第二種履帶張緊裝置類似，在此不作贅述。

本實施例中，履帶張緊裝置的技術(shù)效果在于，采用一種“滑動裝配設(shè)計”，即在上張緊部391與下壓緊部392之間加裝一彈性支撐部393，通過腰型孔實現(xiàn)該張緊裝置的上下滑動，已達到實時調(diào)整的目的；這種調(diào)整為柔性調(diào)整，是根據(jù)履帶自身運行而實現(xiàn)的實時調(diào)整，能夠改善剛性調(diào)整的部件磨損，降低部件之間的摩擦力，增加履帶的使用壽命；調(diào)整后的履帶，能夠及時適應(yīng)路面，具有該履帶張緊裝置的機器人，能夠達到省電的目的；而且結(jié)構(gòu)簡單，組裝方便。

如圖11所示，本實施例中，控制系統(tǒng)4包括一數(shù)據(jù)采集單元41、一處理器42及至少一存儲單元43。數(shù)據(jù)采集單元41包括多種傳感器，用以采集車體1行進過程中的至少一工作參數(shù)；處理器42連接至數(shù)據(jù)采集單元41，根據(jù)所述工作參數(shù)向動力系統(tǒng)3發(fā)出至少一行進控制指令，根據(jù)所述工作參數(shù)向清掃裝置2發(fā)出至少一清掃控制指令。存儲單元43連接至處理器42，用以存儲車體1行進過中的工作參數(shù)及預(yù)先計算或設(shè)置的其他參數(shù)。所述工作參數(shù)包括車體1的實時加速度數(shù)據(jù)、實時行進方向數(shù)據(jù)、液體分發(fā)容器實時液位數(shù)據(jù)、每一距離傳感器與太陽能面板之間的距離、車體前方的影像等參數(shù)。預(yù)先計算或設(shè)置的其他參數(shù)包括工作人員預(yù)設(shè)的各種工作數(shù)據(jù)，如預(yù)先計算和規(guī)劃好的清掃機器人行駛路徑（優(yōu)化路徑），液體分發(fā)容器25內(nèi)的液位數(shù)據(jù)報警閾值（達到此閾值時，報警單元報警）、液位數(shù)據(jù)停工閾值（達到此閾值時，抽水泵28停止運行），等等。

工作人員預(yù)先將規(guī)劃好的優(yōu)化路徑錄入至控制系統(tǒng)4，為清掃機器人車體提供路徑導(dǎo)航，控制系統(tǒng)4根據(jù)所述優(yōu)化路徑進行運算和規(guī)劃，并將何時啟動、何時停止、何時直線行駛、何時向左或向右90度轉(zhuǎn)彎、何時向左或向右90度進行U字回轉(zhuǎn)等控制信息，以各種控制指令的方式發(fā)送給動力系統(tǒng)，以控制車體在行進中的動作。

在車體控制技術(shù)中，如何判斷車體在斜坡平面上是否直線行駛、如何控制車體在斜坡平面上直線行駛是最基本的問題，如果車體在直線行駛過程中缺乏監(jiān)管，一旦車體因為某些因素（如路面局部不平、路面上有障礙物等）發(fā)生偏轉(zhuǎn)，就會發(fā)生越走越偏的現(xiàn)象，在本發(fā)明中，會導(dǎo)致機器人偏離既有的導(dǎo)航路徑，不能在最短時間內(nèi)走遍整個斜坡平面。在本實施例中，會導(dǎo)致清掃機器人作業(yè)完成后，太陽能面板上還有很多地方?jīng)]有及時清理干凈。

為了解決如何判斷本實施例的機器人是否在斜坡上直線行駛的技術(shù)問題，本實施例提供了如下技術(shù)方案。

在控制系統(tǒng)4中，數(shù)據(jù)采集單元41包括至少一加速度傳感器411，用以實時采集機器人100（或車體1）的加速度數(shù)據(jù)；加速度傳感器411連接至處理器42，將車體1的加速度數(shù)據(jù)傳送給處理器42，處理器42分析動態(tài)加速度數(shù)據(jù)，可以分析出在車體行駛過程中車體的受力方向及行進方向等。處理器42將機器人100的加速度數(shù)據(jù)建立三維坐標(biāo)系并分解計算，定義機器人100行進方向為Y軸正方向，定義垂直于所述斜坡平面的方向為Z軸方向；所述X軸與所述Y軸所處平面與所述斜坡平面平行。根據(jù)加速度數(shù)據(jù)在X軸方向的向量，判斷車體1是否有向左或向右偏離，若發(fā)生偏離，所述處理器向動力系統(tǒng)3發(fā)出至少一方向調(diào)整指令，使得車體1回到其原本的直線路線上；若沒有偏離，處理器42判定車體1為直線行駛。

進一步地，為了保證直線行駛判斷的精確性，除了用加速度傳感器判定之外，還可以采用磁傳感器技術(shù)對加速度傳感器判定發(fā)現(xiàn)偏離路線的情況，再次進行判定，也就是磁傳感器二次判定。為此，在控制系統(tǒng)4中，數(shù)據(jù)采集單元41還可以包括一磁傳感器412，連接至處理器42，磁傳感器412以感應(yīng)磁場強度來測量電流、位置、方向等物理參數(shù)。本實施例中，磁傳感器412用以實時采集行進方向數(shù)據(jù)，與根據(jù)優(yōu)化路徑數(shù)據(jù)預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)行進方向?qū)Ρ群筮M行判斷，以確認車體是否為直線行駛，使得車體是否直線行駛的判斷更加精確。

為了解決如何判斷本實施例所述的太陽能面板清掃機器人（以下簡稱機器人）是否為直線行駛的技術(shù)問題，本實施例提供了一種清掃機器人100在斜坡平面300上直線行駛判定方法，由于太陽能面板為一斜坡平面，因此本判定方法可以用于判斷太陽能面板清掃機器人是否為直線行駛。

步驟S1）如圖12所示，在所述機器人上建立三維坐標(biāo)系，定義所述機器人行進方向為Y軸正方向，定義垂直于所述斜坡平面的方向為Z軸方向；所述X軸與所述Y軸所處平面與所述斜坡平面平行。

步驟S2）定義所述機器人行進方向為Ts時，重力加速度g在所述三維坐標(biāo)系三個方向上的標(biāo)準(zhǔn)分向量g_xs0、g_ys0、g_zs0。

步驟S3）生成一標(biāo)準(zhǔn)方向參數(shù)庫；具體包括如下步驟：步驟S31）控制所述機器人在所述斜坡平面上沿著預(yù)設(shè)的一圓環(huán)路徑做勻速圓周運動，所述勻速圓周運動的角速度為0.1~1.0度/秒；步驟S32）在所述機器人做圓周運動過程中，每隔一定時間間隔t₀實時采集并記錄至少一組標(biāo)準(zhǔn)方向參數(shù)，所述時間間隔t₀為0.1-5.0秒；每一組標(biāo)準(zhǔn)方向參數(shù)包括所述機器人的一行進方向Ts及對應(yīng)該行進方向的標(biāo)準(zhǔn)分向量g_xs0、g_ys0、g_zs0；以及步驟S33）根據(jù)至少一組標(biāo)準(zhǔn)方向參數(shù)生成一標(biāo)準(zhǔn)方向參數(shù)庫。以角速度0.1度/秒，采集時間間隔t₀=1秒為例，機器人100在斜坡平面300上完成一次勻速圓周運動，大概需要3600秒，每隔1秒采集一次機器人的行進方向Ts及相應(yīng)的加速度標(biāo)準(zhǔn)分向量g_xs0、g_ys0、g_zs0，這樣就可以得到3600組不同方向的參數(shù)，將其記錄為3600組標(biāo)準(zhǔn)方向參數(shù)。

步驟S4）控制所述機器人在所述斜坡平面上沿著預(yù)設(shè)的一直線路徑向任一方向Tm直線行駛。

步驟S5）從所述標(biāo)準(zhǔn)方向參數(shù)庫中調(diào)取對應(yīng)該行進方向Tm的標(biāo)準(zhǔn)分向量g_xm0、g_ym0、g_zm0數(shù)據(jù)。

步驟S6）每隔一定時間間隔t實時采集一組實時方向參數(shù)，所述實時方向參數(shù)包括重力加速度g在所述三維坐標(biāo)系三個方向上的實時分向量g_xm1、g_ym1、g_zm1，所述時間間隔t為0.1-1.0秒。

步驟S7）計算重力加速度g在所述X軸方向上的實時分向量與標(biāo)準(zhǔn)分向量的分向量差值g_xd=g_xm1 -g_xm0 。

步驟S8）判定所述機器人是否沿著預(yù)設(shè)的直線路徑行駛；當(dāng)g_xd等于0時，判定所述機器人沿著預(yù)設(shè)的直線路徑行駛，返回步驟S6）；當(dāng)g_xd不等于0時，判定所述機器人偏離預(yù)設(shè)的直線路徑。

由于機器人100在斜坡平面300上的重力加速度g是一個定值，當(dāng)機器人100在斜坡平面300上運行時，行進方向Ts及該方向加速度分向量數(shù)據(jù)g_xs、g_ys、g_zs應(yīng)該是與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)方向參數(shù)是一致的。在本實施例中，判斷機器人是否直線行駛，本質(zhì)上就是判斷機器人是否相對于直線行進路線發(fā)生向左或向右的微小偏離，因此只需要判斷重力加速度g在所述X軸方向上的實時分向量與標(biāo)準(zhǔn)分向量與是否相同即可，相同就沒有偏離，不同就發(fā)生偏離，進一步地，可以根據(jù)分向量差值g_xd=g_xm1 -g_xm0是正數(shù)還是負數(shù)來判斷是向左偏離還是向右偏離。

進一步地，本實施例還提供了另一種機器人在斜坡平面上直線行駛判定方法，在上述步驟S8）判定所述機器人偏離預(yù)設(shè)的直線路徑之后還可以包括如下步驟：步驟S9）利用一磁傳感器獲取實時行進方向Tn；步驟S10）比對所述實時行進方向Tn與所述行進方向Tm，如果二者一致，判定所述機器人沿著預(yù)設(shè)的直線路徑行駛，返回步驟S6）；如果二者不一致，判定所述機器人偏離預(yù)設(shè)的直線路徑。在前次判定機器人偏離直線路徑的情況下，對其進行二次判定，以避免出現(xiàn)意外，使得判斷結(jié)果更加精確。

控制系統(tǒng)4發(fā)現(xiàn)機器人行駛路線發(fā)生偏移后，必須第一時間將其糾正過來，使得機器人可以盡早回到應(yīng)有路線，這一過程可以稱為校偏處理。為了解決如何控制所述機器人在斜坡平面上直線行駛的技術(shù)問題，本實施例提供了一種機器人在斜坡平面上直線行駛控制方法，可以包括如下步驟。

步驟S11）根據(jù)前文中步驟S1）-S8）或者步驟S1）-S10）所述的機器人在斜坡平面上直線行駛判定方法來判斷一機器人是否沿著預(yù)設(shè)的直線路徑行駛；若所述機器人偏離預(yù)設(shè)的直線路徑，執(zhí)行步驟S12）。

步驟S12）控制所述機器人在行駛過程中向所述Tm方向偏轉(zhuǎn)；具體包括如下步驟：步驟S121）在標(biāo)準(zhǔn)方向參數(shù)庫調(diào)取與所述實時方向參數(shù)對應(yīng)的實際行進方向Tn；步驟S122）計算所述機器人需要調(diào)整的偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)角度；所述偏轉(zhuǎn)角度為所述實際行進方向Tn與預(yù)設(shè)行進方向Tm的夾角角度；步驟S123）根據(jù)所述機器人需要調(diào)整的偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)角度，向動力系統(tǒng)3發(fā)出一方向調(diào)整指令，控制所述機器人向左或向右發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

步驟S13）控制所述機器人在所述斜坡平面上沿著Tm方向直線行駛；返回步驟S11）。

其中，所述機器人在斜坡平面上直線行駛的判定方法，如步驟S1）-S8），或步驟S1）-S10），可以在極短時間內(nèi)根據(jù)一組加速度數(shù)據(jù)（及磁傳感器數(shù)據(jù)）快速判斷出車體在斜坡上是否直線行駛；由于加速度傳感器可以實時采集數(shù)據(jù)，每隔一段時間就會采集一組數(shù)據(jù)；因此，上述的判定過程也是每隔一段時間就會定期判定一次。無論何時發(fā)現(xiàn)機器人（車體）在斜坡平面上過程中，偏離了直線路線，都可以判定此時機器人發(fā)生偏離。

其中，所述機器人在斜坡平面上直線行駛的控制方法，如步驟S11）~步驟S13），是基于前述的機器人在斜坡平面上直線行駛判定技術(shù)，當(dāng)確認機器人發(fā)生偏離之后，第一時間調(diào)整機器人的行進方向，使其回復(fù)到原有方向的路徑上來。

在本發(fā)明中，所述機器人在斜坡平面上直線行駛的判定方法與所述機器人在斜坡平面上直線行駛的控制方法配合使用，可以確保清掃機器人在直線行駛過程中不會發(fā)生偏離，從而可以確保清掃機器人可以沿著預(yù)先設(shè)定的優(yōu)化導(dǎo)航路徑，在最短時間內(nèi)走遍整個太陽能面板，又快又好地將整個太陽能面板清掃干凈。

根據(jù)時間最短、行駛路徑最短的原則，機器人在一矩形斜坡上的優(yōu)化導(dǎo)航路徑很容易就可以規(guī)劃和計算出來，如何使機器人可以沿著預(yù)先設(shè)定的優(yōu)化導(dǎo)航路徑行駛，本實施例提供一系列的控制方案和導(dǎo)航方法，導(dǎo)航方法是指使得機器人沿著導(dǎo)航路徑行駛的控制方法。

在本實施例中，數(shù)據(jù)采集單元41還可以包括至少一距離傳感器413，包括但不限于超聲波傳感器及光脈沖傳感器。距離傳感器413設(shè)置于機器人100（車體1）外部邊緣處，具體地說，可以設(shè)置在車體1（車身11）的四個角上，如圖2所示，當(dāng)機器人100在一矩形斜坡上行駛時，距離傳感器413前端朝向矩形斜坡方向。距離傳感器413連接至處理器42；用以實時采集距離傳感器413與矩形斜坡的距離數(shù)據(jù)；處理器42根據(jù)距離傳感器413與所述矩形斜坡的距離數(shù)據(jù)，判斷車體1是否位于所述矩形斜坡的邊緣處或角落處。

在本實施例中，距離傳感器413數(shù)目為四個，分別設(shè)置于機器人（車體）的四個角落處；當(dāng)只有兩個距離傳感器413能采集到所述距離數(shù)據(jù)時，處理器42判定機器人（車體）位于矩形斜坡300的邊緣處，向動力系統(tǒng)3發(fā)出至少一轉(zhuǎn)向指令（U字回轉(zhuǎn)）；當(dāng)只有一個距離傳感器采集到所述距離數(shù)據(jù)時，所述處理器判定機器人（車體）位于矩形斜坡300的某一角落處，向動力系統(tǒng)3發(fā)出至少一轉(zhuǎn)向指令（90度轉(zhuǎn)彎或U字回轉(zhuǎn)）。四個距離傳感器413也可以分別設(shè)置于車體1每一側(cè)邊的中部，處理器發(fā)現(xiàn)某一側(cè)邊上的距離傳感器413無法采集到距離數(shù)據(jù)時，就可以判斷這一側(cè)邊位于矩形斜坡的邊緣處；如果有兩個相鄰的側(cè)邊皆位于矩形斜坡邊緣處，就可以判斷車體1位于太陽能面板的某一角落處。距離傳感器413數(shù)目也可以為八個，分別設(shè)置于車體1的四個角落處或車體1四個方向側(cè)邊的中部。

控制系統(tǒng)4還可以包括一計數(shù)器414，用以計算車體1在斜坡平面行駛中經(jīng)過的角落，在機器人的一次工作中，每當(dāng)處理器42判斷出車體到達某一角落時，就在計數(shù)器上加一。處理器42通過計數(shù)器414反饋的技術(shù)結(jié)果可以清楚地知道車體1到達的角落的順序（第幾個角落）。

工作人員預(yù)先將規(guī)劃好的優(yōu)化路徑錄入至控制系統(tǒng)4的存儲器，所述處理器并根據(jù)所述導(dǎo)航路徑和機器人（車體）的實時位置向動力系統(tǒng)3發(fā)送控制指令，包括啟動、停止、直行、向左或向右90度轉(zhuǎn)彎、向左或向右U字回轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)到相鄰車道上的180度轉(zhuǎn)彎），以控制車體在行進中按照導(dǎo)航路徑行駛。

本實施例中公開四種機器人在矩形斜坡上行駛的路徑導(dǎo)航控制方法，其詳細內(nèi)容詳見下文。太陽能面板也是一種矩形斜坡，清掃機器人在太陽能面板上的行駛路徑導(dǎo)航方法也適用于下文所述的機器人在矩形斜坡上行駛的路徑導(dǎo)航控制方法。

本實施例中公開的第一種機器人在矩形斜坡上行駛的路徑導(dǎo)航控制方法，包括如下步驟：步驟S101）設(shè)定所述矩形斜坡的左下角為導(dǎo)航起點；步驟S102）控制所述機器人從所述導(dǎo)航起點向所述矩形斜坡的左上角直線行駛； 步驟S103）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第一角落；若所述機器人未到達所述第一角落，返回步驟S102）；若所述機器人到達所述第一角落，控制所述機器人向右轉(zhuǎn)向90度；步驟S104）控制所述機器人直線行駛；步驟S105）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第二角落；若所述機器人未到達所述第二角落，返回步驟S104）；若所述機器人到達所述第二角落，控制所述機器人向右進行U字回轉(zhuǎn)；步驟S106）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第三角落；若所述機器人未到達所述第三角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第三角落，控制所述機器人直線行駛，并實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第四角落；若所述機器人未到達所述第四角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第四角落，控制所述機器人停止行駛；步驟S107）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的邊緣處，若所述機器人到達所述矩形斜坡的一邊緣處；控制所述機器人向左進行U字回轉(zhuǎn)；步驟S108）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第三角落；若所述機器人未到達所述第三角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第三角落，實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第四角落；若所述機器人未到達所述第四角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第四角落，控制所述機器人停止行駛；步驟S109）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的邊緣處，若所述機器人到達所述矩形斜坡的一邊緣處；控制所述機器人向右進行U字回轉(zhuǎn)；返回步驟S106）。

采用第一種路徑導(dǎo)航方法的機器人在矩形斜坡上的行駛路徑可以有很多種，由于矩形斜坡的長度、寬度與機器人長度、寬度的比例各不相同，所以機器人行駛路徑的長短也各不相同，機器人停止行駛的位置也各不相同（停在左下角或右下角）。如圖13、圖14所示為機器人100使用第一種路徑導(dǎo)航方法在矩形斜坡300上行駛的兩種可能的行駛路徑。

本實施例中公開的第二種機器人在矩形斜坡上行駛路徑導(dǎo)航方法，包括如下步驟：步驟S201）設(shè)定所述矩形斜坡的右下角為導(dǎo)航起點；步驟S202）控制所述機器人從所述導(dǎo)航起點向所述矩形斜坡的右上角直線行駛； 步驟S203）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第一角落；若所述機器人未到達所述第一角落，返回步驟S202）；若所述機器人到達所述第一角落，控制所述機器人向左轉(zhuǎn)向90度；步驟S204）控制所述機器人直線行駛；步驟S205）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第二角落；若所述機器人未到達所述第二角落，返回步驟S204）；若所述機器人到達所述第二角落，控制所述機器人向左進行U字回轉(zhuǎn)；步驟S206）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第三角落；若所述機器人未到達所述第三角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第三角落，控制所述機器人直線行駛，并實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第四角落；若所述機器人未到達所述第四角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第四角落，控制所述機器人停止行駛；步驟S209）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的邊緣處，若所述機器人到達所述矩形斜坡的一邊緣處；控制所述機器人向右進行U字回轉(zhuǎn)；返回步驟S206）。

采用第二種路徑導(dǎo)航方法的機器人在矩形斜坡上的行駛路徑可以有很多種，由于矩形斜坡的長度、寬度與機器人長度、寬度的比例各不相同，所以機器人行駛路徑的長短也各不相同，機器人停止行駛的位置也各不相同（停在左下角或右下角）。如圖15、圖16所示為機器人100使用第二種路徑導(dǎo)航方法在矩形斜坡300上行駛的兩種可能的行駛路徑。

本實施例中公開的第三種機器人在矩形斜坡上行駛路徑導(dǎo)航方法，包括如下步驟：步驟S301）設(shè)定所述矩形斜坡的左下角為導(dǎo)航起點；步驟S302）控制所述機器人從所述導(dǎo)航起點向所述矩形斜坡的左上角直線行駛；步驟S303）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第一角落；若所述機器人未到達所述第一角落，返回步驟S302）；若所述機器人到達所述第一角落，控制所述機器人向右進行U字回轉(zhuǎn)；步驟S304）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第二角落；若所述機器人未到達所述第二角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第二角落，控制所述機器人直線行駛，并實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第三角落；若所述機器人未到達所述第三角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第三角落，控制所述機器人停止行駛；步驟S305）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的邊緣處，若所述機器人到達所述矩形斜坡的一邊緣處；控制所述機器人向左進行U字回轉(zhuǎn)；步驟S306）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第二角落；若所述機器人未到達所述第二角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第二角落，控制所述機器人直線行駛，并實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第三角落；若所述機器人未到達所述第三角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第三角落，控制所述機器人停止行駛；步驟S307）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的邊緣處，若所述機器人到達所述矩形斜坡的一邊緣處；控制所述機器人向右進行U字回轉(zhuǎn)；返回步驟S304）。

采用第三種路徑導(dǎo)航方法的機器人在矩形斜坡上的行駛路徑可以有很多種，由于矩形斜坡的長度、寬度與機器人長度、寬度的比例各不相同，所以機器人行駛路徑的長短也各不相同，機器人停止行駛的位置也各不相同（停在左下角或右下角）。如圖17、圖18所示為機器人100使用第三種路徑導(dǎo)航方法在矩形斜坡300上行駛的兩種可能的行駛路徑。

本實施例中公開的第四種機器人在矩形斜坡上行駛路徑導(dǎo)航方法，包括如下步驟：步驟S401）設(shè)定所述矩形斜坡的右下角為導(dǎo)航起點；步驟S402）控制所述機器人從所述導(dǎo)航起點向所述矩形斜坡的右上角直線行駛；步驟S403）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第一角落；若所述機器人未到達所述第一角落，返回步驟S402）；若所述機器人到達所述第一角落，控制所述機器人向左進行U字回轉(zhuǎn)；步驟S404）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第二角落；若所述機器人未到達所述第二角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第二角落，控制所述機器人直線行駛，并實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第三角落；若所述機器人未到達所述第三角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第三角落，控制所述機器人停止行駛；步驟S405）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的邊緣處，若所述機器人到達所述矩形斜坡的一邊緣處；控制所述機器人向右進行U字回轉(zhuǎn)；步驟S406）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第二角落；若所述機器人未到達所述第二角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第二角落，控制所述機器人直線行駛，并實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的第三角落；若所述機器人未到達所述第三角落，控制所述機器人直線行駛；若所述機器人到達所述第三角落，控制所述機器人停止行駛；步驟S407）實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的邊緣處，若所述機器人到達所述矩形斜坡的一邊緣處；控制所述機器人向左進行U字回轉(zhuǎn)；返回步驟S404）。

采用第四種路徑導(dǎo)航方法的機器人在矩形斜坡上的行駛路徑可以有很多種，由于矩形斜坡的長度、寬度與機器人長度、寬度的比例各不相同，所以機器人行駛路徑的長短也各不相同，機器人停止行駛的位置也各不相同（停在左下角或右下角）。如圖19、圖20所示為機器人100使用第四種路徑導(dǎo)航方法在矩形斜坡300上行駛的兩種可能的行駛路徑。

在上述四種機器人在矩形斜坡上行駛路徑導(dǎo)航方法中，判定所述機器人是否為直線行駛，或者控制所述機器人直線行駛，其具體方法在前文中已有詳細描述，在此不作贅述?？刂扑鰴C器人向左或向右90度轉(zhuǎn)彎，在前文動力系統(tǒng)介紹中已有詳細描述，在此不作贅述。

在上述四種機器人在矩形斜坡上行駛路徑導(dǎo)航方法中，實時檢測所述機器人是否行進至所述矩形斜坡的一角落或一邊緣處，具體包括如下步驟：步驟S1011）在所述機器人的左前部、右前部、左后部及右后部分別設(shè)置一距離傳感器413，距離傳感器413延伸至所述機器人的外部，距離傳感器413朝向太陽能面板；步驟S1012）依次為四個距離傳感器413編號，將所述機器人的左前部、右前部、左后部及右后部設(shè)置的距離傳感器413分別定義為傳感器N1、傳感器N2、傳感器N3及傳感器N4；步驟S1013）所述機器人根據(jù)任一時刻同時獲取的傳感器信號判斷所述機器人的位置；當(dāng)所述機器人同時獲取傳感器N3信號和傳感器N4信號時，判定所述機器人到達所述矩形斜坡的一邊緣處；當(dāng)所述機器人只能獲取傳感器N4信號時，判定所述機器人到達所述矩形斜坡的第一角落或第二角落；當(dāng)所述機器人只能獲取傳感器N3信號時，判定所述機器人到達所述矩形斜坡的第三角落或第四角落；步驟S1014）當(dāng)判定所述機器人到達所述矩形斜坡的一角落，讀取計數(shù)器的計數(shù)結(jié)果，以判斷該角落的順序（第幾個角落）。

在上述四種機器人在矩形斜坡上行駛路徑導(dǎo)航方法中，控制所述機器人向左進行U字回轉(zhuǎn)，具體包括如下步驟：步驟S1031）控制所述機器人原地向左轉(zhuǎn)向90度；步驟S1032）控制所述機器人直線行駛一定距離，所述一定距離等于所述機器人的寬度；以及步驟S1033）控制所述機器人原地向左轉(zhuǎn)向90度。

在上述四種機器人在矩形斜坡上行駛路徑導(dǎo)航方法中，控制所述機器人向右進行U字回轉(zhuǎn)，具體包括如下步驟：步驟S1041）控制所述機器人原地向右轉(zhuǎn)向90度；步驟S1042）控制所述機器人直線行駛一定距離，所述一定距離等于所述機器人的寬度；步驟S1043）控制所述機器人原地向右轉(zhuǎn)向90度。

上述四種機器人在矩形斜坡上行駛路徑導(dǎo)航方法，其技術(shù)效果在于，可以讓機器人在最短時間內(nèi)，無間斷、不重復(fù)地以最短路徑走遍矩形斜坡的每一個角落，實現(xiàn)對矩形斜坡的全面覆蓋。在本實施例中，清掃機器人利用上述四種導(dǎo)航方法中的任一種都可以在短時間內(nèi)走遍太陽能面板的每一個角落，對其進行有效清掃。由于清掃過程中會產(chǎn)生污水，可能會沿著太陽能面板向下滑落，因此，第三種、第四種導(dǎo)航方法的清理效果可能會比較差，優(yōu)選第一種、第二種導(dǎo)航方法。

控制系統(tǒng)4還包括至少一報警單元44，連接至處理器42，報警單元44可以為設(shè)置在車體外部的一紅燈或蜂鳴器。當(dāng)某一工作參數(shù)超過設(shè)定閾值時，所述報警單元發(fā)出報警信號，例如，當(dāng)電力系統(tǒng)5電力不足時，或者當(dāng)所述清掃機器人發(fā)出故障時，報警單元44都可以發(fā)出報警信號以提醒用戶。

數(shù)據(jù)采集單元41包括至少一影像傳感器415或攝像頭，連接至處理器42，設(shè)置于車體1前端（如圖2、圖3所示），用以采集車體1行進過程中車體1前方的影像，這些影像可以存儲至所述存儲單元以便于工作人員查看機器人的工作狀態(tài)。

本實施例中，控制系統(tǒng)4的技術(shù)效果在于，提供多種清潔機器人在太陽能面板上行進的優(yōu)化路徑以及機器人在斜坡平面直線行進的控制方法，確保機器人可以不重復(fù)地走過太陽能面板的全部空間，覆蓋面積大，不會從太陽能面板邊緣處落下，既可以保證了清潔效果，又可以保證工作效率。

太陽能面板清掃機器人100還可以包括至少一無線通信單元45，無線連接至一服務(wù)器400，用于在太陽能面板清掃機器人100與服務(wù)器400之間建立通信。車體1前方的影像可以實時發(fā)送至服務(wù)器400，以便于工作人員實現(xiàn)清掃機器人在工作進程中的有效查看，有效解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽能面板位于高處時，清掃機器人在面板上工作狀態(tài)監(jiān)控困難的技術(shù)問題。

在本實施例中，如圖3所示，電力系統(tǒng)5為一個或一組設(shè)置在電池盒51內(nèi)的一次性電池或可充電電池（圖未示），需要工作人員定期將所述清掃機器人從太陽能面板上取下，對其進行更換電池處理或充電處理，使其可以繼續(xù)工作。

實施例提供一種太陽能面板清掃機器人，可以在太陽能面板上自由運行，有效去除面板上的灰塵及其他附著物，去污效果良好；本發(fā)明的清掃機器人在太陽能面板上運行過程中，按照設(shè)定的優(yōu)化路徑行駛，可以不重復(fù)地覆蓋面板的全部空間，工作效率高；本發(fā)明的清掃機器人可以根據(jù)程序自動轉(zhuǎn)彎或調(diào)頭，實現(xiàn)自動控制，操作方便。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。