CN109760642A - 一种洗车机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于洗车设备技术领域，具体涉及一种洗车机器人，包括左右对称设置的两个支架，所述两个支架的上端均连接有水平移动机构，在两个水平移动机构的内侧均连接有转动机构，在两个转动机构上均连接有伸缩机构，在两个伸缩机构之间连接有由矩形管制成的喷洗臂，所述喷洗臂内安装有相互平行的泡沫管、清水管和压缩空气管，所述喷洗臂的内侧壁上安装有至少五个喷射单元，其中每个喷射单元又包括泡沫喷头、高压水喷头和压缩空气喷头，所述泡沫喷头与泡沫管连通，所述高压水喷头与清水管连通，所述压缩空气喷头与压缩空气管连通。本发明能够提高洗车效率，降低经营成本。

Description

一种洗车机器人

技术领域

本发明属于洗车设备技术领域，具体涉及一种洗车机器人。

背景技术

近年来，随着经济的稳定发展和人民生活水平的提高，我国汽车销量每年保持稳定增速，汽车保有量不断攀升。2017年，我国汽车销量达到2888万辆，同比增长3%。其中乘用车销量为2472万辆，同比增长1.4%。我国汽车保有量也节节攀升，截止2016年底，全国汽车保有量为1.94亿辆，同比增长13%，其中私家车保有量达到1.46亿辆，同比增长18%，占全部汽车保有量的75%。中国汽车市场无比的庞大，汽车数量的增多无疑有着更多配套服务的刚需，洗车业也随之而拥有者巨大的市场。虽然中国汽车市场无比的庞大，但是传统洗车业却面临着严峻的挑战，例如传统的洗车业一般是工人使用泡沫机、高压水枪和毛巾等工具对汽车进行清洗，不仅费时费力，并且人工成本也较高，限制了洗车业的发展。

发明内容

基于背景技术中存在的问题，本发明提供了一种洗车机器人，以提高洗车效率，降低经营成本。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种洗车机器人，包括左右对称设置的两个支架，两个支架的上端均连接有水平移动机构，在两个水平移动机构的内侧均连接有转动机构，在两个转动机构上均连接有伸缩机构，在两个伸缩机构之间连接有n形喷洗臂，喷洗臂由矩形管制成，喷洗臂内安装有相互平行的泡沫管、清水管和压缩空气管，喷洗臂的内侧壁上安装有至少五个喷射单元，其中每个喷射单元又包括泡沫喷头、高压水喷头和压缩空气喷头，泡沫喷头与泡沫管连通，高压水喷头与清水管连通，压缩空气喷头与压缩空气管连通。

进一步限定，水平移动机构又包括水平移动架，转动机构安装在水平移动架内侧壁上，水平移动架内还安装有水平移动电机，水平移动电机的输出轴上连接有第一齿轮，两个支架的上端均连接有第一齿条，两个水平移动机构中的第一齿轮分别连接在对应的第一齿条上。当需要进行水平移动时，启动水平移动电机，水平移动电机带动第一齿轮在第一齿条上滚动，从而带动喷洗臂沿着水平方向移动。

进一步限定，第一齿轮的外侧连接有卡盘，卡盘的内侧壁与支架上端的外侧壁接触。两个卡盘卡在支架的外侧，能够防止第一齿轮发生偏移，保证第一齿轮在第一齿条上正常滚动。

进一步限定，转动机构又包括转动架，转动架连接在水平移动架的内侧壁上，水平移动架内还安装有转动电机，转动架与转动电机的输出轴连接。当需要转动喷洗臂的角度时，启动转动电机，转动电机带动转动架转动合适的角度，从而达到转动喷洗臂的目的。

进一步限定，伸缩机构又包括伸缩电机，伸缩电机安装在转动架的外侧壁上，伸缩电机的输出轴上连接有第二齿轮，喷洗臂的外壁上连接有第二齿条，第二齿轮与第二齿条连接。当需要调节喷洗臂的高度时，启动伸缩电机，伸缩电机带动第二齿轮转动，第二齿轮带动第二齿条移动，从而达到调节喷洗臂高度的目的。

进一步限定，喷洗臂的外侧壁上开设有滑槽，转动架的内侧壁上连接有滑轮，滑轮滑动连接在滑槽内。通过滑轮和滑槽的设置，能够方便喷洗臂在转动架内滑动。

作为优选方案，泡沫管、清水管和压缩空气管为相互平行的并排式高压管，高压管内径小于12mm，比传统洗车管更细更轻，运动控制更为灵活。

进一步限定，水平移动电机、转动电机和伸缩电机为高精度步进电机、闭环直流电机或者伺服电机，优选伺服电机，伺服电机具有体积小、精度高、控制方便等优点，方便洗车机器人的工作。

本发明的工作原理为：洗车过程中，当需要喷洗臂从车头向车尾方向进行水平移动时，启动水平移动电机，水平移动电机带动第一齿轮在第一齿条上滚动，从而带动喷洗臂沿着水平方向移动；在清洗车头过渡到清洗车顶，或者清洗车顶过渡到清洗车尾时，需要转动喷洗臂的角度，此时启动转动电机，转动电机带动转动架转动合适的角度，从而达到转动喷洗臂角度的目的；在清洗过程中，根据汽车的外形轮廓，启动伸缩电机，伸缩电机带动第二齿轮转动，第二齿轮带动第二齿条移动，从而使喷射单元与车身之间基本保持在合适的距离不变，达到更好的清洗效果；通过三个电机的配合工作，使喷洗臂在汽车车身外侧来回工作，达到洗车的目的；

喷洗臂在汽车车身外侧来回工作时，首先启动高压水清洗机，清水通过清水管后从高压水喷头喷向车身，使车身湿润；然后启动泡沫机，泡沫通过泡沫管后从泡沫喷头喷向车身，使车身表面覆盖适量的泡沫；再启动高压水清洗机，清水通过清水管后从高压水喷头喷向车身，将泡沫和污水冲洗干净；最后启动空气压缩机，压缩空气被压缩空气加热器加热后通过压缩空气管后从压缩空气喷头喷出，将车身表面的水分吹干，完成洗车。

本发明的优点主要有：

1、相互平行的并排式内径小于12mm的高压细管，分别为泡沫管、清水管和压缩空气管，比传统洗车管更轻，体积更小，减少了洗车占用面积。

2、该洗车机器人采用了新的更加紧凑的水平运动、旋转运动、伸缩运动机构，可通过测距传感器根据待洗车身尺寸实时快速调节，清洗效果更好；

3、采用自动控制的方式，代替了人工清洗的方式，节约了人力成本。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本发明实施例工作时的结构示意图；

图2为图1中A处的结构示意图；

图3为本发明实施例的右视结构示意图；

图4为图3中B处的结构示意图；

图5为图3中C-C处的剖视结构示意图；

图6为本发明实施例中两个支架与水平移动机构连接的结构示意图；

主要元件符号说明如下：

支架1、喷射单元11、喷洗臂2、泡沫管21、清水管22、压缩空气管23、泡沫喷头24、高压水喷头25、压缩空气喷头26、水平移动架31、水平移动第一齿轮32、第一齿条33、卡盘34、水平移动电机35、转动架41、转动电机42、滑轮43、伸缩电机51、第二齿轮52、第二齿条53、测距传感器6。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1至图6所示，本发明的一种洗车机器人，包括左右对称设置的两个支架1，两个支架1之间的距离为2.5米，以适应绝大部分尺寸的汽车，支架1有支腿和横梁组成，两个支架1的上端均连接有水平移动机构，在两个水平移动机构之间连接有由矩形管制成的喷洗臂2，喷洗臂2整体上呈n形或倒置的U形，其中水平移动机构又包括水平移动架31，水平移动架31内还安装有水平移动电机35，水平移动电机35的输出轴上连接有第一齿轮32，两个支架1的上端均连接有第一齿条33，两个第一齿轮32分别连接在对应的第一齿条33上。

在上述实施例中，为了防止第一齿轮32在第一齿条33上滚动时发生偏移，第一齿轮32的外侧连接有卡盘34，卡盘34的内侧壁与支架1上端的外侧壁接触。两个卡盘34卡在支架1的外侧，能够防止第一齿轮32发生偏移，保证第一齿轮32在第一齿条33上正常滚动。

洗车前，先将汽车停放在两个支架1中间、喷洗臂2的下方的合适的位置，洗车过程中，当需要喷洗臂2从车头向车尾方向或者从车尾向车头方向进行水平来回移动时，启动水平移动电机35，水平移动电机35带动第一齿轮32在第一齿条33上滚动，从而带动喷洗臂2沿着水平方向移动。

为了简化清洗设备，将多种功能集于喷洗臂2上，喷洗臂2内安装有相互平行的泡沫管21、清水管22和压缩空气管23。安装时，泡沫管21与外界的泡沫机连接，清水管22与外界的高压水清洗机连接，压缩空气管23与外界的空气压缩机连接，并在压缩空气的管路上安装压缩空气加热器。

喷洗臂2的内侧壁上安装有至少五个喷射单元11，实际中，喷射单元11的数量可以根据具体情况而定，其中每个喷射单元11又包括泡沫喷头24、高压水喷头25和压缩空气喷头26，泡沫喷头24与泡沫管21连通，高压水喷头25与清水管22连通，压缩空气喷头26与压缩空气管23连通。

当喷洗臂2第一次从车头运动到车尾时，启动高压水清洗机，清水通过清水管22后从高压水喷头25喷向车身，使车身湿润；当喷洗臂2从车尾返回到车头的过程中，启动泡沫机，泡沫通过泡沫管21后从泡沫喷头24喷向车身，使车身表面覆盖适量的泡沫；当喷洗臂2第二次从车头运动到车尾时，启动高压水清洗机，清水通过清水管22后从高压水喷头25喷向车身，将泡沫和污水冲洗干净；冲洗时，喷洗臂2在车身外侧来回运行的次数可以根据车身的清洁程度而定，车身越脏，则来回运行的次数越多，以达到冲洗干净的目的；冲洗结束后，启动空气压缩机，压缩空气被压缩空气加热器加热后通过压缩空气管23后从压缩空气喷头26喷出，将车身表面的水分吹干，吹干时，喷洗臂2在车身外侧来回运行的次数也可以根据具体情况而定，直到车身基本被吹干为止，完成洗车。

由于汽车的车头和车尾为竖直或者倾斜平面，而车顶为水平面，所以为了使喷射单元的喷射方向与汽车的车头、车顶和车尾基本保持垂直，在两个水平移动机构的内侧均连接有转动机构，转动机构又包括转动架41，转动架41连接在水平移动架31的内侧壁上，水平移动架31内还安装有转动电机42，转动架41与转动电机42的输出轴连接，水平移动架31优选为圆形，这样转动架41绕其转动时，可以减小干涉。

在清洗车头过渡到清洗车顶，或者清洗车顶过渡到清洗车尾时，启动转动电机42，转动电机42带动转动架41转动合适的角度，从而使喷洗臂2转动合适角度，使得在整个洗车的过程中，喷射单元11的喷射方向与汽车的车头、车顶和车尾基本保持垂直，从而达到更好的清洗效果。

在清洗过程中，例如从车头到车顶，或者车尾到车顶时，转动架41转动合适角度后，喷射单元11离车顶的距离对于不同车型尺寸需要进行调节，为了使喷射单元11与车身之间基本保持在合适的距离不变，在两个转动机构上均连接有伸缩机构，通过位于转动架41上端的测距传感器6进行距离感知，通过伸缩机构进行调节，达到更好的清洗效果，伸缩机构又包括伸缩电机51，伸缩电机51安装在转动架41的外侧壁上，伸缩电机51的输出轴上连接有第二齿轮52，喷洗臂2的外壁上连接有第二齿条53，第二齿轮52与第二齿条53连接，喷洗臂2的外侧壁上开设有滑槽，转动架41的内侧壁上连接有滑轮43，滑轮43滑动连接在滑槽内。

启动伸缩电机51，伸缩电机51带动第二齿轮52转动，第二齿轮52带动第二齿条53移动，从而带动喷洗臂2在转动架41内移动，使喷射单元11与车身之间基本保持在合适的距离不变，达到更好的清洗效果。同样地，在清洗引擎盖、后备箱盖和车顶时，由于三个部位高度不同，也需要通过伸缩机构调节喷射单元11的高度，使喷射单元11与车身之间基本保持在合适的距离不变，达到更好的清洗效果。通过三个电机的配合工作，使喷洗臂2在汽车车身外侧来回工作，达到洗车的目的。

在上述实施例中，为了在洗车过程中，对喷洗臂2的控制更加准确，水平移动电机35、转动电机42和伸缩电机51可选择高精度步进电机、闭环直流电机或者伺服电机，本实施例选择为防水伺服电机。

本发明还提供一种洗车机器人的控制方法，包括：

人机交互模块，用以显示车主洗车信息及个人支付信息；

支付模块，用以远程通信连接加密支付终端；

测距传感器6，包括至少一个，防水设置在喷洗臂2上，用以检测喷洗臂2与车身的距离；

电机控制器，用以控制水平移动电机35、转动电机42、伸缩电机51；

流量控制模块，用以控制泡沫喷头24、高压水喷头25和压缩空气喷头26的阀门控制；

微控制器，储存洗车程序，用以控制人机交互模块、支付模块、测距传感器6、电机控制器、流量控制模块；

包括以下步骤：

A待洗车辆进入洗车区后通过距离传感器6判断车辆停车是否到位；

B支付模块显示支付信息，并与支付终端通信扣费；

C检测车主扣费成功后，微控制器启动洗车程序，通过电机控制模块调节喷洗臂2的位置，通过阀门控制模块分别控制并排式的泡沫管21、清水管22和压缩空气管23的泡沫喷头24、高压水喷头25和压缩空气喷头26对车身进行清洗。

上述步骤C中的清洗包括以下流程：电机控制模块调节喷洗臂2绕车身长度方向前后旋转一到二次，同时阀门控制模块控制清水管22上的高压水喷头25对全车进行喷湿，喷湿完成后阀门控制模块关闭高压水阀门，并等待0-10s；然后电机控制器调节喷洗臂2绕车身长度方向旋转一次，同时阀门控制模块控制泡沫管21上的阀门开启，直至对全车泡沫喷涂完成，间隔0-10s，电机控制器再调节喷洗臂2反向绕车身长度方向旋转一次，同时阀门控制模块控制清水管22上的高压水喷头25对全车进行冲洗；最终电机控制器调节喷洗臂2绕车身长度方向旋转一次，同时压缩空气管23中的空气经过加热后，阀门控制模块控制压缩空气管23上的压缩空气喷头26对全车进行干燥。

为了对车身冲洗得更加干净，上述步骤C中，阀门控制模块控制清水管22上的高压水喷头25对全车进行脉冲式冲洗，脉冲的间隔为0.1-0.5s。

在上述实施例中，测距传感器6朝向车身方向，分别设置在喷洗臂2的顶部以及两侧，以对车身的高、长、宽进行距离判断，在车辆进入洗车区的过程中，支架1前方安装有提醒装置，两侧的测距传感器6实时监测车身两侧与两个支架1之间的距离，并将参数传递给提醒装置，提醒司机车身两侧与两个支架1之间的距离，方便司机将汽车停放在洗车区较为正中的位置，方便洗车；旋转过程中测距传感器6实时监测喷洗臂2与车身的距离，并反馈微控制器，微控制器将调节参数传递给电机控制模块，电机控制模块调节水平移动电机35、转动电机42和伸缩电机51，进而实现喷洗臂2与车身保持设定距离。

以上对本发明提供的一种洗车机器人进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应 当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种洗车机器人，其特征在于：包括左右对称设置的两个支架（1），所述两个支架（1）的上端均连接有水平移动机构，在两个水平移动机构的内侧均连接有转动机构，在两个转动机构上均连接有伸缩机构，在两个伸缩机构之间连接有n形喷洗臂（2），所述喷洗臂（2）内安装有相互平行的泡沫管（21）、清水管（22）和压缩空气管（23），所述喷洗臂（2）的内侧壁上安装有至少五个喷射单元（11），其中每个喷射单元（11）又包括泡沫喷头（24）、高压水喷头（25）和压缩空气喷头（26），所述泡沫喷头（24）与泡沫管（21）连通，所述高压水喷头（25）与清水管（22）连通，所述压缩空气喷头（26）与压缩空气管（23）连通。

2.根据权利要求1所述的一种洗车机器人，其特征在于：所述水平移动机构又包括水平移动架（31），所述转动机构安装在水平移动架（31）内侧壁上，所述水平移动架（31）内还安装有水平移动电机（35），所述水平移动电机（35）的输出轴上连接有第一齿轮（32），所述两个支架（1）的上端均连接有第一齿条（33），两个水平移动机构中的第一齿轮（32）分别连接在对应的第一齿条（33）上。

3.根据权利要求2所述的一种洗车机器人，其特征在于：所述第一齿轮（32）的外侧连接有卡盘（34），所述卡盘（34）的内侧壁与支架（1）上端的外侧壁接触。

4.根据权利要求2所述的一种洗车机器人，其特征在于：所述转动架（41）连接在水平移动架（31）的内侧壁上，所述水平移动架（31）内还安装有转动电机（42），所述转动架（41）与转动电机（42）的输出轴连接。

5.根据权利要求4所述的一种洗车机器人，其特征在于：所述伸缩机构又包括伸缩电机（51），所述伸缩电机（51）安装在转动架（41）的外侧壁上，所述伸缩电机（51）的输出轴上连接有第二齿轮（52），所述喷洗臂（2）的外壁上连接有第二齿条（53），所述第二齿轮（52）与第二齿条（53）连接。

6.根据权利要求5所述的一种洗车机器人，其特征在于：所述喷洗臂（2）的外侧壁上开设有滑槽，所述转动架（41）的内侧壁上连接有滑轮（43），所述滑轮（43）滑动连接在滑槽内。

7.根据权利要求1所述的一种洗车机器人，其特征在于：所述泡沫管（21）、清水管（22）和压缩空气管（23）为相互平行的并排式高压管，高压管内径小于12mm。

8.根据权利要求1到7任意一项所述的一种洗车机器人，其特征在于：所述水平移动电机（35）、转动电机（42）和伸缩电机（51）为高精度步进电机、闭环直流电机或者伺服电机。