擦窗機(jī)器人PCBA工作原理

銘迪科技 ꄲ 技術(shù)支持 ꄲ 擦窗機(jī)器人PCBA工作原理

傳感器系統(tǒng)
- 懸崖傳感器：擦窗機(jī)器人 PCBA（Printed Circuit Board Assembly，印刷電路板組件）中的懸崖傳感器是保障機(jī)器人安全工作的關(guān)鍵部分。這些傳感器通?；诩t外線或超聲波原理。以紅外線懸崖傳感器為例，它會(huì)向機(jī)器人底部下方發(fā)射紅外線信號(hào)，當(dāng)機(jī)器人靠近窗戶邊緣（即 “懸崖”）時(shí)，紅外線反射回來的信號(hào)強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化。因?yàn)樵诓Ａн吘壨鉀]有反射面或者反射距離發(fā)生突變，傳感器檢測(cè)到這種變化后，會(huì)將信號(hào)發(fā)送給控制電路，控制電路則會(huì)發(fā)出指令，阻止機(jī)器人繼續(xù)前進(jìn)，從而避免機(jī)器人掉落。
- 壓力傳感器：壓力傳感器主要用于檢測(cè)機(jī)器人與窗戶表面的接觸壓力。當(dāng)機(jī)器人開始工作時(shí)，壓力傳感器會(huì)感知機(jī)器人的吸附力和自身重量對(duì)窗戶產(chǎn)生的壓力。其工作原理是基于壓阻效應(yīng)或電容變化。例如，壓阻式壓力傳感器在受到壓力時(shí)，其內(nèi)部的電阻材料會(huì)發(fā)生形變，導(dǎo)致電阻值改變，這種電阻變化會(huì)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)變化。通過監(jiān)測(cè)這個(gè)電信號(hào)，PCBA 中的控制單元可以判斷機(jī)器人是否與窗戶表面緊密貼合。如果壓力過大，可能會(huì)對(duì)窗戶造成損傷，或者影響機(jī)器人的移動(dòng)；壓力過小則可能導(dǎo)致吸附不牢。控制單元會(huì)根據(jù)壓力傳感器的反饋，調(diào)節(jié)吸附裝置的吸附力，使機(jī)器人保持合適的工作壓力。
- 污垢?jìng)鞲衅鳎ú糠指叨水a(chǎn)品有）：污垢?jìng)鞲衅髂軌驒z測(cè)窗戶表面的臟污程度。它可能利用光學(xué)原理，通過發(fā)射特定波長(zhǎng)的光并檢測(cè)反射光的特性來判斷污垢情況。例如，當(dāng)窗戶表面比較臟時(shí)，反射光的強(qiáng)度、顏色等參數(shù)會(huì)與干凈玻璃有所不同。傳感器將這些光學(xué)信號(hào)變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳輸給 PCBA 上的微控制器。微控制器根據(jù)污垢程度來調(diào)整清潔模式，比如在污垢較重的區(qū)域，適當(dāng)增加清潔布的擦拭力度或者清潔液的噴灑量。
吸附系統(tǒng)
- 真空吸附方式：擦窗機(jī)器人主要有兩種吸附方式，真空吸附是其中之一。其 PCBA 控制真空電機(jī)（或氣泵）的工作。當(dāng)機(jī)器人啟動(dòng)吸附功能時(shí)，PCBA 向真空電機(jī)發(fā)送指令，電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，將機(jī)器人與窗戶之間的空氣抽出，形成負(fù)壓區(qū)。這樣，在外界大氣壓的作用下，機(jī)器人就能夠牢固地吸附在窗戶表面。例如，一個(gè)典型的擦窗機(jī)器人內(nèi)部的真空度可以達(dá)到一定的負(fù)壓值（如 - 20kPa 至 - 30kPa 左右），確保足夠的吸附力。PCBA 還會(huì)通過壓力傳感器的反饋來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以保持穩(wěn)定的吸附力。
- 磁吸式吸附方式：對(duì)于磁吸式擦窗機(jī)器人，PCBA 主要控制電磁體的磁性。當(dāng)機(jī)器人啟動(dòng)時(shí)，PCBA 給電磁體通電，使電磁體產(chǎn)生強(qiáng)大的磁性。如果是雙面磁吸式機(jī)器人，它會(huì)通過兩側(cè)的電磁體分別吸附在窗戶的內(nèi)外表面。通過控制電流的大小可以調(diào)節(jié)電磁體的磁性強(qiáng)度。例如，在開始吸附時(shí)，提供較大的電流以產(chǎn)生較強(qiáng)的磁性，快速吸附在窗戶上；在工作過程中，根據(jù)壓力傳感器等反饋信息，適當(dāng)調(diào)整電流，保持穩(wěn)定吸附。
清潔系統(tǒng)
- 擦拭動(dòng)作控制：擦窗機(jī)器人的清潔系統(tǒng)主要是通過電機(jī)和機(jī)械結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)擦拭動(dòng)作。PCBA 上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制清潔電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。清潔電機(jī)通過齒輪、皮帶等傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)清潔布或清潔刷進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、往復(fù)等擦拭動(dòng)作。例如，清潔電機(jī)以一定的轉(zhuǎn)速（如每分鐘 30 - 60 轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)動(dòng)，使清潔布能夠有效地擦拭窗戶表面的污垢。PCBA 中的控制單元可以根據(jù)不同的清潔模式（如快速清潔、深度清潔）調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速和擦拭方向。
- 清潔液噴灑控制（部分產(chǎn)品有）：對(duì)于配備清潔液噴灑功能的擦窗機(jī)器人，PCBA 上有專門的電路來控制清潔液噴灑泵。當(dāng)需要噴灑清潔液時(shí)，PCBA 會(huì)發(fā)送信號(hào)給噴灑泵，啟動(dòng)噴灑功能。噴灑泵的工作可以通過定時(shí)器電路進(jìn)行控制，例如，每隔一定時(shí)間（如每 5 - 10 分鐘）噴灑一次清潔液，或者根據(jù)污垢?jìng)鞲衅鞯姆答?，在污垢較重的區(qū)域適當(dāng)增加噴灑頻率。同時(shí)，PCBA 還可以控制噴灑量，通過調(diào)節(jié)噴灑泵的工作時(shí)間或者流量閥來控制每次噴灑清潔液的多少。
運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)
- 電機(jī)驅(qū)動(dòng)：擦窗機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)主要依靠電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。PCBA 中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路負(fù)責(zé)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速。通常采用直流電機(jī)，通過控制電機(jī)兩端的電壓極性來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)需要機(jī)器人向上移動(dòng)時(shí)，PCBA 會(huì)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)送正向電壓信號(hào)，使電機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)機(jī)器人的輪子或履帶向上運(yùn)動(dòng)。電機(jī)的轉(zhuǎn)速則可以通過脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)來控制。通過改變 PWM 信號(hào)的占空比，可以調(diào)節(jié)電機(jī)的平均電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。例如，占空比為 50% 時(shí)電機(jī)以中等速度運(yùn)轉(zhuǎn)，占空比增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速加快。
- 路徑規(guī)劃：在運(yùn)動(dòng)過程中，擦窗機(jī)器人需要進(jìn)行路徑規(guī)劃，以確保能夠全面覆蓋窗戶表面。PCBA 中的微控制器會(huì)根據(jù)機(jī)器人的初始位置（通過傳感器定位或者用戶設(shè)定）、窗戶的尺寸（部分產(chǎn)品可以通過傳感器測(cè)量或者用戶輸入）等信息，規(guī)劃出合理的清潔路徑。例如，采用 “Z” 字形或螺旋形路徑。在機(jī)器人移動(dòng)過程中，通過懸崖傳感器和其他位置傳感器不斷修正路徑，防止機(jī)器人碰撞邊緣或者遺漏清潔區(qū)域。