一种刷柄、刷杆的控制方法及机器人与流程

2021-01-10 12:01:37|

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本发明实施例涉及自动化领域，特别涉及一种刷柄、刷杆的控制方法及机器人。

背景技术：

通常人们采用清洁刷清洁脏的区域，例如，窗户、马桶等地方。清洁刷包括清洁刷柄和清洁刷头，不同的待清洁场景采用不同的清洁刷。

发明人发现相关技术中存在如下问题：目前随着科技的不断提高，出现各种不同类型的机器人，机器人在使用的普通的清洁刷清理时，对待清洁场景的清洁效率低、功耗大。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种刷柄、刷杆的控制方法及机器人，使得该刷柄在机器人的控制指令下实现自主运动，减少机器人手臂的运动，提高刷柄的洗刷作业的效率。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种刷柄，包括：刷杆，刷杆的第一端用于安装刷头；握持部，设置于刷杆的第二端，用于供机器人握持；通信组件，设置于握持部，且用于接收机器人发送的控制指令；控制组件，分别连接通信组件和刷杆，且用于根据控制指令控制刷杆运动，以带动安装在刷杆上的刷头运动。

本发明的实施方式还提供了一种刷杆的控制方法，包括：应用于上述的刷柄，该刷杆的控制方法包括：接收机器人发送的控制指令；根据控制指令，控制刷杆运动，以带动安装在刷杆上的刷头运动。

本发明的实施方式还提供了一种机器人，包括：握持部件和机器人主控单元；机器人主控单元用于向被握持部件握住的刷柄发送控制指令；其中，被握持部件握住的刷柄为上述刷柄。

本发明实施方式相对于现有技术而言，该刷柄中设置有通信组件和控制组件，控制组件通过通信组件接收机器人发送的控制指令，并根据该控制指令控制刷杆运动，以带动安装在刷杆上的刷头运动。因此，该刷柄可以在机器人的控制指令下实现自主运动，无需如现有技术中那样，通过机器人自身的手臂运动带动刷柄运动，导致消耗机器人过多的运算资源；同时，刷柄自动化控制刷杆运动相对于机器人手臂更加灵活，减少了机器人的运动，从而可以提高刷柄的洗刷作业的效率。

另外，控制组件包括：主控单元、驱动单元和传动单元；主控单元连接驱动单元，驱动单元与传动单元连接，传动单元与刷杆的第二端连接；主控单元用于根据控制指令控制驱动单元驱动传动单元运转，以带动刷杆运动。主控单元控制驱动单元，通过驱动单元可以精准的控制传动单元运转，从而精准地带动刷杆运动，实现控制组件的自主控制。

另外，驱动单元包括：伸缩驱动器和/或旋转驱动器；伸缩驱动器用于驱动与伸缩驱动器连接的传动单元运转，以带动刷杆进行伸缩运动；旋转驱动器用于驱动与旋转驱动器连接的传动单元运转，以带动刷杆进行旋转运动。驱动单元包括伸缩驱动器和/或旋转驱动器，通过伸缩驱动器驱动传动单元运转，以带动刷杆进行伸缩运动，从而使得机器人在握持该刷柄后，该刷柄可以在一定范围内实现自动清洗，而无需通过机器人手臂运动更换刷柄清洗的位置；通过旋转驱动器驱动传动单元运转，以带动刷杆进行旋转运动，刷杆旋转可以带动安装在刷杆上的刷头旋转，通过旋转的刷头可以大大提高清洗效率。

另外，刷柄还包括：电源和电源管理单元；电源与电源管理单元连接，电源管理单元分别连接通信组件和所述控制组件；电源管理单元用于管理与电源管理单元连接的各组件的供电。设置电源管理单元，通过电源管理单元可以合理的管理于该电源管理单元连接的各组件的供电，减少不必要的电量消耗，提高电源的使用效率。

另外，刷柄还包括无线充电单元，无线充电单元与电源连接，且用于为电源充电。设置无线充电单元，为该电源进行无线充电，无线充电的方式方便刷柄进行充电。

另外，握持部设置有触发模块，触发模块在机器人握住该握持部时被触发；通信组件在检测到触发模块被触发时，与机器人建立通信连接。设置触发模块，通过触发模块产生的触发信号，指示通信组件与机器人建立通信连接，使得该刷柄在被机器人握住时与机器人进行通信，可以减少电量的消耗以及减少对机器人通信资源的占用。

另外，通信组件用于：接收机器人发送的启动信号；电源管理单元在检测到启动信号时，为控制组件上电。在机器人未发送启动信号前，控制组件不上电，在检测到启动信号时，为控制组件上电，可以减少整个刷柄的功耗。

另外，通信组件还用于：向机器人上报刷柄的状态信息，状态信息至少包括电源的电量信息。向机器人上报刷柄的状态信息，该状态信息中至少包括电源的电量信息，使得机器人可以根据该状态信息，及时为该刷柄供电，如无线充电或有线充电。

另外，传动单元包括：电机和连接结构；电机与驱动单元连接，连接结构连接电机和刷杆。

另外，刷杆包括：伸缩部和旋转部；伸缩部的第一端与旋转部连接，将旋转部作为刷杆的第一端，将伸缩部的第二端作为刷杆的第二端；伸缩驱动器驱动与伸缩驱动器连接的传动单元运转，以带动伸缩部进行伸缩运动；旋转驱动器驱动与旋转驱动器连接的传动单元运转，以带动旋转部进行旋转运动。刷杆包括伸缩部和旋转部，通过带动伸缩部进行伸缩运动以及通过带动旋转部旋转，伸缩和旋转分别由不同的部分完成，使得刷柄的实现更加简单，更加灵活。

另外，状态信息还包括：驱动单元的故障信息和/或传动单元的故障信息。丰富该刷柄的状态信息。

另外，通信组件为低功耗蓝牙模块。低功耗蓝牙模块功耗小，可以减少该刷柄的功耗。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式提供的一种刷柄的具体结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式提供的一种刷杆的连接部件的结构示意图；

图3是根据本发明第一实施方式提供的一种刷柄中控制组件具体结构示意图；

图4～图6是根据本发明第一实施方式提供的控制组件各部件的连接示意图；

图7是根据本发明第一实施方式提供的一种刷柄的另一种结构示意图；

图8是根据本发明第二实施方式提供的一种刷柄的具体结构示意图；

图9～图10是根据本发明第二实施方式提供的一种刷柄的电路连接图示意图；

图11是根据本发明第三实施方式提供的一种刷杆的控制方法的具体流程图；

图12是根据本发明第四实施方式提供的一种机器人的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

发明人发现目前的机器人可以使用清洁刷对指定位置进行清洗，机器人使用的清洁刷通常为人类所使用的清洁刷，例如，机器人可以握持刷子对马桶进行清洗。虽然机器人的智能化程度很高，但是机器人的手臂运动依然不如人类手臂灵活，这导致机器人在利用清洁刷时，清洁效率不高，同时大量手臂的运动也将消耗机器人过多的运算资源，导致机器人对指定位置清洗的效率低，成本高。

本发明的第一实施方式涉及一种刷柄。该刷柄1的具体结构如图1所示，包括：刷杆10、握持部20、通信组件30以及控制组件40。

该刷杆10的第一端101用于安装刷头2；握持部20，设置于该刷杆10的第二端102，用于供机器人握持；通信组件30，设置于握持部20，且用于接收机器人发送的控制指令；控制组件40，分别连接通信组件30和刷杆10，且用于根据控制指令控制刷杆10运动，以带动安装在刷杆10上的刷头2运动。

具体的说，该刷杆10的第一端101可以设置用于固定刷头的连接部件103，连接部件103可以是卡扣，例如，如图2所示的可伸缩卡扣，卡扣受力后缩回刷杆10内，受力结束后恢复原始状态，在刷头2上设置与卡扣对应的凹槽，通过凹槽和卡扣的配合，使得该刷杆10可以固定刷头2。该刷杆10的第二端102设置有握持部20，握持部20用于供机器人握持。该握持部20的表面可以设置防滑部件，如：防滑橡胶，防止刷杆10在运动过程中握持部20滑出机器人的手掌。

通信组件30设置于握持部20，例如可以设置在握持部20的壳体内部，避免通信组件30暴露在外面而导致损坏的问题。该通信组件30可以采用无线通信模块，例如，蓝牙模块、无线保真模块等。本实施方式中，为了减少该刷柄的功耗，以低功耗蓝牙模块作为通信组件30。

控制组件40可以设置于握持部20的壳体内部，控制组件40中各部件的具体结构如图3所示，包括：主控单元401、驱动单元402和传动单元403；主控单元401连接驱动单元402，驱动单元402与传动单元403连接，传动单元403与刷杆10的第二端102连接(图3未示出)。主控单元401用于根据控制指令控制驱动单元402驱动传动单元403运转，以带动刷杆10运动。

主控单元401可以为微处理器，获取通信组件30接收的控制命令，并用于根据该控制命令控制驱动单元402驱动传动单元403运转，以带动刷杆10运动。

该驱动单元402可以包括：伸缩驱动器4021和/或旋转驱动器4022，伸缩驱动器4021用于驱动与伸缩驱动器4021连接的传动单元403运转，以带动刷杆进行伸缩运动；旋转驱动器用4022于驱动与旋转驱动器4022连接的传动单元403运转，以带动刷杆10进行旋转运动。

在一个例子中，传动单元403包括：电机和连接结构；电机与驱动单元402连接，连接结构连接电机和刷杆10。

下面结合图4、图5以及图6详细说明控制组件40中各单元的连接结构。

驱动单元402以伸缩驱动器4021为例进行说明，如图4所示，该伸缩驱动器4021与电机4031-1连接，该电机4031-1与连接结构4032-1连接，该连接结构连接刷杆10的第二端，该连接结构用于将电机4031-1的旋转力转化为推力，例如，该连接结构4032-1可以为丝杆4032-1。连接结构4032-1将电机4031-1产生的旋转力转换为推力，从而推动与该连接结构4032-1连接的刷杆10进行伸缩运动。由于主控单元401需要精准控制刷杆的伸长的长度，故需要设置伸缩驱动器4021，由伸缩驱动器4021产生驱动电机的驱动信号，驱动信号可以包括转速，转动时长等信息。

图5是以驱动单元402为旋转驱动器4022为例，该旋转驱动器4022与电机4031-2连接，该电机4031-2与连接结构4032连接，该连接结构4032连接刷杆10的第二端102连接，该连接结构可以将电机4031-2固定在刷杆内，电机4031-2产生的旋转力带动刷杆10旋转。

图6中驱动单元402包括伸缩驱动器4021和旋转驱动器4022，伸缩驱动器4021与电机4031-1连接，旋转驱动器4022与电机4031-2连接，其中，主控单元401分别连接该伸缩驱动器4021和旋转驱动器4022，主控单元401与通信组件30连接。

在另一个例子中，刷杆10包括：伸缩部10-1和旋转部10-2；该刷柄的结构如图7所示，伸缩部10-1的第一端与旋转部10-2连接，将旋转部10-2作为刷杆10的第一端，将伸缩部10-1的第二端作为刷杆10的第二端。

结合图6、图7介绍刷杆运动的原理，伸缩驱动器4021与电机4031-1连接，旋转驱动器4022与电机4031-2连接，电机4031-1通过连接结构(如丝杆)4032-1与伸缩部10-1连接，电机4031-2通过连接结构4032-2固定于旋转部10-2的壳体内，电机4031-2的转轴暴露在该旋转部10-2的壳体外，刷头2与该电机4031-2的转轴连接，固定于该旋转部10-2上，当旋转驱动器4022驱动电机4031-2转动，电机4031-2带动该旋转部10-2转动，同时也带动刷头2转动；当伸缩驱动器4021驱动电机4031-1转动，连接结构4032-1将电机4031-1产生的旋转力转换为推力，从而推动与该连接结构4032-1连接的伸缩部10-1进行伸缩运动。

需要说明的是，该刷柄可以通过外接电源为刷柄供电。

为了便于理解该刷柄与机器人之间的工作，下面以具体的例子说明。

机器人与刷柄的通信组件30建立通信连接后，向该刷柄的通信组30件发送控制指令，刷柄的通信组件30获取到该控制指令后，将该控制指令传输至主控单元401，若控制指令中包括有旋转命令；主控单元401根据该控制指令，控制伸缩驱动器4021产生驱动信号，驱动与该伸缩驱动器4021连接的电机4031-1，该电机4031-1转动带动连接结构4032-1产生推力，推动刷杆进行伸缩运动。若控制指令中包括有旋转命令，则该主控单元401还控制旋转驱动器4022产生旋转的驱动信号，驱动与该旋转驱动器4022连接的电机4031-2，该电机4031-2旋转带动齿轮4032-2，齿轮4032-2带动该刷杆10旋转，进而带动刷杆10上的刷头2旋转。

本发明的第二实施方式涉及一种刷柄。第二实施方式是对第一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，该刷柄还包括：电源50和电源管理单元60，通过电源50和电源管理单元60为该刷柄供电，而无需通过外接电源为该刷柄供电，该刷柄的电路连接结构如图8所示。

在一个例子中，电源50与电源管理单元60连接，电源管理单元60分别连接通信组件30和控制组件40；电源管理单元60用于管理与电源管理单元60连接的各组件的供电。

具体的说，如图8所示，电源50可以是锂电池，可以在该电源50上设置用于充电的充电接口，该充电接口可以用于为该电源50进行有线充电。还可以在该刷柄内设置无线充电单元70，该无线充电单元70与电源50连接，且用于为电源50充电，该刷柄的电路连接结构如图9所示。无线充电单元70通过接收无线充电信号，为该电源50进行充电。图10为该刷柄的详细电路连接图，其中，驱动单元包括伸缩驱动器4021和旋转驱动器4022。

值得一提的是，通过设置无线充电单元70，该刷柄无需插入充电线进行充电，简化了该刷柄充电的步骤；同时由于是无线充电，可以无需使用充电线，增大了该刷柄的使用场景。

需要说明的是，用于发送无线充电信号的无线信号发送单元，可以设置在工具车内。还可以设置在距离该刷柄0～20cm的范围内，例如，可以将无线信号发送单元设置在机器人手掌内，使得机器人在实用该刷柄的过程中，可以实现边充电边清洗的作业方式。

在一个例子中，握持部20还设置有触发模块，触发模块在机器人握住握持部20时被触发；通信组件30在检测到触发模块被触发时，与机器人建立通信连接。

具体的说，触发模块可以是传感器，例如，按压传感器、接近传感器等，传感器可以设置在握持部20的壳体内部，也可以设置在握持部20的壳体表面。触发模块201还可以是按键，按键可以设置在握持部20的壳体外表面，便于机器人握持该握持部时，触发该按键。该通信组件30可以通过检测是否有触发信号确定该触发模块是否被触发，若检测到触发信号，则确定该触发模块被触发，若未检测到触发信号，则确定该触发模块未被触发；当确定该触发模块201被触发时，通信组件30与机器人建立通信连接。

当机器人检测到与该刷柄的通信组件30建立连接后，向该刷柄1发送启动信号，该刷柄的通信组件30接收机器人发送的启动信号；电源管理单元60在检测到启动信号时，为控制组件40上电。

具体的说，通信组件30将接收到的启动信号传输至电源管理单元60，该电源管理单元60在检测到该启动信号时，为控制组件40上电，其中，该控制组件40包括：主控单元、驱动单元和传动单元。

值得一提的是，通过触发模块产生的触发信号，指示通信组件与机器人建立通信连接，使得该刷柄在被机器人握住时与机器人进行通信，可以减少电量的消耗以及减少对机器人通信资源的占用。在机器人未发送启动信号前，控制组件不上电，而在接收到机器人的启动信号后，为控制组件上电，减少了整个刷柄的功耗。

在一个例子中，该通信组件30还用于向机器人上报刷柄的状态信息，状态信息至少包括电源的电量信息。

具体的说，电源管理单元60可以实时监控电源的电量信息，并将该电源的电量信息传输至通信组件30，由通信组件向机器人上报电源的电量信息。该状态信息可以以预设间隔时长上报，或者，当电源的剩余电量达到预设阈值后，由通信组件上报机器人。机器人在接收到该刷柄的状态信息后，根据该状态信息，执行对应的操作。例如，若电量已达到预设阈值后，机器人将回到无线充电区域，以便该刷柄可以进行无线充电。可以理解的是，该状态信息还可以包括：驱动单元的故障信息和/或传动单元的故障信息。驱动单元的故障信息由驱动单元传输至主控单元，传动单元的故障信息由传动单元传输至主控单元，主控单元将获取的驱动单元的故障信息和/或传动单元的故障信息传输至通信组件，由通信组件将状态信息上报机器人，机器人可以根据故障信息，通报响应的处理人员，以对该刷柄进行修理。

本实施方式提供的刷柄，通过设置无线充电单元，为该电源进行无线充电，无线充电的方式方便刷柄进行充电，也延长了该刷柄带电使用的时长。

本发明第三实施方式涉及一种刷杆的控制方法，应用于刷柄，该刷杆的控制方法具体流程如图11所示。

步骤s301：检测到机器人握持刷柄时，建立与机器人的通信连接。

具体的说，该刷柄上设置有触发模块，在机器人握持该刷柄时，触发模块被触发，产生触发信号，该触发信号将被发送至通信组件，通信组件检测到该触发信号后，建立与机器人的通信连接。

步骤s302：接收机器人发送的启动信号，为该刷柄中的控制组件上电。

具体的说，机器人在检测到与该刷柄的通信组件建立通信连接后，向该刷柄发送启动信号，刷柄中的通信组件将该启动信号传输至电源管理单元，电源管理单元在检测到该启动信号后，为与该电源管理单元连接的控制组件上电。

值得一提的是，当清扫结束后，机器人还可以向该刷柄发送停止信号，在停止信号发送之后，机器人可以主动断开与刷柄之间的通信连接。该刷柄中的通信组件可以将该停止信号传输至控制组件以及电源管理单元，控制组件停止控制刷杆的运动，电源管理单元将控制组件下电。

步骤s303：接收机器人发送的控制指令。

步骤s304：根据控制指令，控制刷杆运动，以带动安装在刷杆上的刷头运动。

刷柄中的通信组件将控制命令传输至控制组件，控制组件根据该控制命令，控制刷杆运动，以带动刷杆上的刷头运动。

步骤s305：向机器人上报刷柄的状态信息，状态信息至少包括所述刷柄中电源的电量信息。

具体的说，电源管理单元可以实时监控电源的电量信息，并将该电源的电量信息传输给通信组件，由通信组件向机器人上报电源的电量信息。该状态信息可以以预设间隔时长上报，或者，当电源的剩余电量达到预设阈值后，由通信组件上报机器人。机器人在接收到该刷柄的状态信息后，根据该状态信息，执行对应的操作。例如，若电量已达到预设阈值后，机器人将回到无线充电区域，以便该刷柄可以进行无线充电。可以理解的是，该状态信息还可以包括：驱动单元的故障信息和/或传动单元的故障信息。驱动单元的故障信息由驱动单元传输至主控单元，传动单元的故障信息由传动单元传输至主控单元，主控单元将获取的驱动单元的故障信息和/或传动单元的故障信息传输至通信组件，由通信组件将状态信息上报机器人，机器人可以根据故障信息，通报响应的处理人员，以对该刷柄进行修理。

本发明第四实施方式涉及一种机器人，该机器人的具体结构如图12所示，包括：握持部件31和机器人主控单元32；机器人主控单元32用于向被握持部件31握住的刷柄发送控制指令；其中，被握持部件31握住的刷柄第一实施方式或第二实施方式中的刷柄。

该机器人主控单元包括至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路链接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。

处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

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