CN104586324A - 实现自动导航、擦地、充电和抹布清洗的智能清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了实现自动导航、擦地、充电和抹布清洗的智能清洁机器人，智能清洁机器人，包括清洁机器人本体和具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站，自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站为L形固定装置，清洁机器人与具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站相互分离，清洁机器人与基站分离式自由活动，自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站前方设有自动充电接触端头，内部设有水过滤吸尘系统及过滤水系统，具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站底部设有自动清洗抹布的水槽，清洁机器人设有导航组件，导航组件为三坐标数字陀螺仪模组。本发明具有使用方便、定位精确、控制反应灵敏、成本低廉和体积小等特点。

Description

实现自动导航、擦地、充电和抹布清洗的智能清洁机器人

技术领域

本发明涉及清洁机器人技术领域，具体是指一种自动导航、擦地、充电和抹布清洗功能的智能清洁机器人。

背景技术

随着社会经济的发展，家居清洁也逐步进入智能化、机器化的时代，清洁机器人的出现进一步解放了人们在家居清洁方面的沉重工作量和缓解人们在进行家居清洁的劳累程度。但是，目前清洁机器人由于清洁需要，体积设置过且大多数为圆形，中间采用滚刷后部采用小风机进行吸尘，众多机器采用电池进行供电，中间采用滚刷后部采用小风机进行吸尘前部两边还使用两个边刷，这样扫地续航能力较差，在日常使用中需要频繁进行充电和多频率倾倒垃圾，采用滚刷、边刷扫的形式时容易造成室内二次空气污染使用十分不便。

发明内容

本发明针对目前清洁机器人能耗过大需要频繁充电和清扫过程中易造成室内二次空气污染及多频率倾倒垃圾带来的烦恼，本机器人发明充分利用数字陀螺仪定位系统精准定位，实现不重复清扫、清扫无遗漏、需要充电时无需要反复找寻充电站，有效降低了能耗损失，具有使用方便、定位精确、控制反应灵敏等优点。 本发明采用最有效的清洁方法，无边刷、无中间滚刷、不会造成室内空气二次污染，直接用抹布对地面进行清理而且内置配重块就有效地对地面难以清理的灰尘进行清除（配重块就好似人工用力擦地一样）、本发明采用水过滤装置对垃圾进行了收集，在收集过程中因为是通过水过滤所有灰尘都能能过水沉淀在水中不会对室内空气造成二次污染。而且有效降低了垃圾倾倒次数及人工清洗抹布的时间，实现了全自动化清洁的优点。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

实现自动导航、擦地、充电和抹布清洗的智能清洁机器人，所述智能清洁机器人包括自动擦地及充电的清洁机器人本体和与清洁机器人本体相配套的完成充电及抹布清洗的基站，所述自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站为L形，基站包括清洁机器人本体进出横向设置的停放座和竖向设置的充电座，所述清洁机器人本体与具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站相互分离，所述自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站前方设有自动充电接触端头，所述自动充电接触头设置在充电座内侧，所述自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站内部设有水过滤吸尘系统及过滤水系统，所述具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站停放座底部设有自动清洗抹布的水槽，所述清洁机器人本体设有导航组件，所述导航组件为三坐标数字陀螺仪模组。所述清洁机器人本体通过导航组件实现低耗能、高效、快速地找到具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站并对机器人的抹布进行清洗、脱水，垃圾的储存及进行电量补充。 本发明具有自动充电、自动清洗抹布功能的智能清洁机器人本体，具有使用更方便、清洁更高效，人工辅助倾倒垃圾次数更少。所利用的三坐标数字陀螺仪模组因其定位精确度高而且不受室内家具墙壁所限制，有效地提高了电池的使用效率及减少了反复充电的次数，使控制系统反应更灵活、成本更低廉、体积更小等特点。

所述清洁机器人本体包括机器人主体及安装在机器人主体前端的清洁组件，所述数字陀螺仪模组安装在机器人主体内部，所述清洁组件与机器人主体通过旋转球组件活动连接。

所述清洁机器人本体还包括红外感应组件，所述红外感应组件包括前感应组、后感应组、左感应组、右感应组、左前侧感应组和右前侧感应组，所述前感应组、后感应组、左感应组、右感应组、左前侧感应组和右前侧感应组对应设置在机器人主体的前端、后端、左端、右端、左前侧和右前侧。

所述清洁机器人本体还包括防碰撞组件，所述碰撞组件包括断路器和设置在清洁组件前端的碰块，所述碰块与清洁组件通过设置在清洁组件左右两侧的碰撞感应弹簧将防撞组件向前推出，机器人运行中前端防撞组件碰到物体时向后移动无碰到时向前移动，所述断路器通过碰撞组件的动作感应来切换控制程序。

所述清洁机器人本体还包括防跌落组件，所述防跌落组件包括悬空探测部件，所述悬空探测部件设置在所述清洁组件底部左右两侧，所述悬空探测部件与断路器连接，而且与碰撞块感应组件共用断路器。

所述清洁机器人本体还包括驱动组件，所述驱动组件包括驱动轮和电机，所述驱动轮安装在机器人主体的底部下方，所述电机安装在机器人主体内部底部上方。

所述清洁组件包括拖架和设置在拖架前端的拖板，所述拖板与拖架通过磁铁磁性活动连接。

所述拖板包括干抹布拖板和湿抹布拖板，所述干抹布拖板或湿抹布拖板在底部可安放对应类型的抹布。

所述具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站内部设有水过滤吸尘装置，所述水过滤吸尘装置包括增压水泵和过滤桶，所述水过滤装置通过设置在自动充电基站底部的抹布清洗口与拖布板底部的抹布相互接触后用水泵增压原理对抹布进行清洗，清洗完成后垃圾和脏水被水过滤吸尘装置吸走，并同时吸走抹布上多余水分。

所述清洁机器人本体还包括电源盒，所述电源盒，通过卡扣连接在所述机器人主体的后端。电源盒的内部设有电池组，当电源盒电压不足时清洗抹布的同时也可以对电源盒进行补充。在电源盒的外部设有电源开关和手动充电端口可以自由选择手动和自动充电的方式。

所述清洁机器人本体还包括减速组件，所述减速组件包括驱动减速模组和驱动防滑轮，所述驱动减速模组和驱动防滑轮设置在所述机器人主体内部的左右两侧。减速组件可以和导航组件进行连接，在导航组件感知速度信息、加速度信息后在遇到障碍物后进行减速控制，进一步减轻清洁机器人本体对家具碰撞造成的损伤，另可延长机器使用的寿命。

本发明自动导航、擦地、充电和抹布清洗功能的智能清洁机器人，与现有的清洁机器人相比，具有如下的有益效果：

第一、操作简单，使用更方便，通过具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站实现自动清洁机器人前端的抹布，解决人工频繁清洗抹布的事情，无需人工辅助清理垃圾，清洗抹布给抹布脱水等相关问题。而且基站在收集垃圾和清洗抹布时不会对室内空气产生二次污染；

第二、定位精确，采用三轴陀螺仪技术作为导航组件充分利用导航系统，通过发挥陀螺仪的定轴性和进动性对清洁机器人的具体清扫位置和具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站的位置进行实时定位，有效保证机器人返回充电和清洗抹布的高效精准性；

第三、反应灵敏，导航组件的数字陀螺仪同时具有授时准确和定位精确的特点，可以实时反馈清扫位置信息及时做出反应控制调整，对清理地面不会产生遗漏。加上红外感应组件的加入也可以保证清扫障碍物反应的灵敏度；

第四、成本低廉，导航组件采用数字陀螺仪，有效降低传统的采用GPS定位系统高昂的成本支出，降低清洁机器人的制造成本；

第五、体积小，采用自动充电、自动清洗擦地抹布的基站，清洁机器人体积设计更加灵活和小巧，且导航组件采用数字陀螺仪，占据的空间体积小，有效保证清洁机器人的小型化设计，对于边角的清扫更具有便捷性。

附图说明

附图1为本发明自动导航、擦地、充电和抹布清洗功能的智能扫地机器人的组成结构示意图；

附图2为本发明清洁机器人本体的组成结构示意图；

附图3为本发明清洁机器人本体面壳的外部结构示意图；

附图4为本发明清洁机器人本体面壳的内部结构示意图；

附图5为本发明清洁机器人本体的清洁组件与机器人主体的连接结构示意图；

附图6为本发明清洁机器人本体的红外感应组件分布示意图；

附图7为本发明清洁机器人本体电源盒的内部结构示意图一；

附图8为本发明清洁机器人主体电源盒的内部结构示意图二；

附图9为本发明清洁机器人主体减速组件的分布示意图图；

附图10为本发明清洁机器人主体碰撞组件和防跌落组件的设置示意图；

附图11为本发明清洁机器人主体减速组件的设置示意图；

附图12为本发明清洁机器人主体驱动组件和清洁组件设置示意图；

附图13为本发明清洁机器人主体清洁组件（干抹布拖板）连接示意图图；

附图14为本发明清洁机器人主体清洁组件（湿抹布拖板）连接示意图图；

附图15为本发明清洁机器人主体的剖面结构示意图；

附图中标记包括：1、机器人主体，2、清洁组件，3、驱动组件，4、主板，5、面壳，6、导航组件，7、电机，8、驱动减速模组，9、驱动防滑轮，10、电源盒，11、平衡弹片，12、模式显示面板，13、触摸面板，14、驱动轮，15、断路器，16、前感应组，17、后感应组，18、左感应组，19、右感应组，20、配重块，21、左前侧感应组，22、右前侧感应组，23、跌落感应弹簧，24、碰撞感应弹簧，25、设置电路板，26、电源开关，27、悬空探测部件，28、拖架，29、拖板，30、注水口，31、磁铁，32、充电端口，33、电池组，34、碰块，35、旋转球组件，36、基站，37、抹布清洁接口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明产品作进一步详细的说明。

 如图1～图15所示，实现自动导航、擦地、充电和抹布清洗的智能清洁机器人，所述智能清洁机器人包括自动擦地及充电的清洁机器人本体和与清洁机器人本体相配套的完成充电及抹布清洗的基站36，所述自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站36为L形，基站36包括清洁机器人本体进出横向设置的停放座和竖向设置的充电座，所述清洁机器人本体与具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站36相互分离，所述自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站36前方设有自动充电接触端头，所述自动充电接触头设置在充电座内侧，所述自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站内部设有水过滤吸尘系统及过滤水系统，所述具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站停放座底部设有自动清洗抹布的水槽，所述清洁机器人本体设有导航组件6，所述导航组件6为三坐标数字陀螺仪模组。所述清洁机器人本体通过导航组件6实现低耗能、高效、快速地找到具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站36并对机器人的抹布进行清洗、脱水，垃圾的储存及进行电量补充。

如图1～图15所示，所述清洁机器人本体包括机器人主体1及安放在机器人主体1前端的清洁组件2所述机器人主体1上还设置有可移动打开的面壳5，揭开面壳5，在机器人主体1内部设有主板4，主板4内部集成整个清洁机器人本体的控制电路，主板4还设有连接相应程序的驱动减速模组8，所述驱动减速模组8用于控制整个清洁机器人本体的前进和后退。所述导航组件6为数字陀螺仪模组，所述数字陀螺仪模组安放在机器人主体1内部，所述导航组件6设置在机器人主体1内部的主板4上。在清洁机器人的面壳5上，面壳5的内侧设有设置电路板25，设置电路板25在面壳5的外侧为模式显示面板12和触摸面板13，通过模式显示面板12和触摸面板13进行显示和设置，具体的显示和设置内容包括电源、模式、定时、清扫动作开启控制等。

如图15所示，所述清洁组件2与机器人主体1通过旋转球组件35活动连接，旋转球组件35的一端连接在清洁组件2后端的中部上，旋转球组件35的另一端连接机器人主体1内部的前端，具体在机器人主体1前端的中部。

如图6所示，所述清洁机器人本体还包括红外感应组件，所述红外感应组件包括前感应组16、后感应组17、左感应组18、右感应组19、左前侧感应组21和右前侧感应组22，所述前感应组16、后感应组17、左感应组18、右感应组19、左前侧感应组21和右前侧感应组22对应设置在机器人主体1的前端、后端、左端、右端、左前侧和右前侧。同时，为了与红外感应组件配合，在机器人主体1内部还设有配重块20，配重块20分布在机器人主体1内部，具体在机器人主体1临近后端位置的左右两侧。

如图9、图15所示，所述清洁机器人本体还包括防碰撞组件，所述碰撞组件包括断路器15和设置在清洁组件2前端的碰块34，所述碰块34与清洁组件2通过设置在清洁组件2左右两侧的碰撞感应弹簧24将防撞组件向前推出，机器人运行中前端防撞组件碰到物体时向后移动无碰到时向前移动，所述断路器15通过碰撞组件的动作感应来切换控制程序。

如图9所示，所述清洁机器人本体还包括防跌落组件，所述防跌落组件包括悬空探测部件27，所述悬空探测部件27设置在所述清洁组件2底部左右两侧，所述悬空探测部件27与断路器15连接， 悬空探测部件27竖直悬空设置在机器人主体1底部，机器套好抹布与断路器15连通，当机器人悬空时通过跌落感应弹簧23将悬空探测部件弹开，断路器15断开时清洁机器人本体后退，套好抹布在跌落感应器23与地面相平时，跌落感应弹簧23被压缩，清洁机器人会进行正常清扫；在清洁机器本体人有跌落风险时，跌落感应弹簧23处于悬空状态，断路器15会迅速断开，控制清洁机器人本体停止向前运动并调整角度开始进行后退。

如图2、图6所示，所述清洁机器人本体还包括驱动组件3，所述驱动组件3包括驱动轮14和电机7，所述驱动轮14设置在机器人主体1的底部下方，所述电机7设置在机器人主体1内部底部上方。

如图12、图13、图14所示，所述清洁组件2包括拖架28和设置在拖架28前端的拖板29，所述拖板29与拖架28通过磁铁31活动连接。所述磁铁31分别设置拖架28后端的左右两侧和拖板29前殿的左右两侧，拖架28和拖板29的磁铁31位置相互对应，通过磁铁31的作用进行相互吸合进行固定，通过分离磁体更换拖板29。在所述拖板29包括干抹布拖板和湿抹布拖板。所述湿抹布拖板内部设有储水槽，湿抹布拖板的外侧设有注水口30，通过注水口30进行水量添加。

如图2、图7和图8所示，所述清洁机器人本体还包括电源盒10，所述电源盒10，通过卡扣连接在所述机器人主体1的后端。电源盒10的内部设有电池组33，当电源盒10电压不足时，进入具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站对抹布进行清洗的同时也可以对电源盒进行补充。而且在电源盒10的外部设有电源开关26和手动充电端口32，用户可以自由选择手动和自动充电的方式。

如图11所示，所述清洁机器人本体还包括减速组件，所述减速组件包括驱动减速模组8和驱动防滑轮9，所述驱动减速模组8和驱动防滑轮9设置在所述机器人主体1内部的左右两侧。减速组件可以和导航组件进行连接，在导航组件6感知速度信息、加速度信息后在遇到障碍物后进行减速控制，进一步减轻清洁机器人本体对家具碰撞造成的损伤，延长机器使用的寿命。同时，为了清洁机器人本体与地面保持平衡，在机器人主体1内部同时设有平衡弹片11，当清洁机器人本体当端清洁组件接触到不平地面时，驱动减速模组8可和地面保持平衡，不会产生悬空。

如图1所示，所述具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站36内部设有水过滤吸尘装置，所述水过滤吸尘装置包括增压水泵和过滤桶，所述水过滤装置通过设置在具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站36底部的抹布清洁接口37与拖布板29底部的抹布相互接触后用水泵增压原理吸取过滤桶内的水，过滤桶内设有过滤装置，对抹布进行清洗，清洗完成后垃圾和脏水被水过滤吸尘装置吸走，并同时吸走抹布上多余水分，实现过滤系统内部水循环重复利用。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.实现自动导航、擦地、充电和抹布清洗的智能清洁机器人，其特征在于：所述智能清洁机器人，包括自动擦地及充电的清洁机器人本体和与清洁机器人本体相配套的完成充电及抹布清洗的基站（36），所述自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站（36）为L形，基站（36）包括清洁机器人本体进出横向设置的停放座和竖向设置的充电座，所述清洁机器人本体与具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站（36）相互分离，所述自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站（36）前方设有自动充电接触端头，所述自动充电接触头设置在充电座内侧，所述自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站（36）内部设有水过滤吸尘系统及过滤水系统，所述具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站（36）停放座底部设有自动清洗抹布的水槽，所述清洁机器人本体设有导航组件（6），所述导航组件（6）为三坐标的数字陀螺仪模组。

2.根据权利要求1所述的实现自动导航、擦地、充电和抹布清洗的智能清洁机器人，其特征在于：所述清洁机器人本体包括机器人主体（1）及设置在机器人主体（1）前端的清洁组件（2），所述清洁组件（2）与机器人主体（1）通过旋转球组件（35）活动连接。

3.根据权利要求2所述的实现自动导航、擦地、充电和抹布清洗的智能清洁机器人，其特征在于：所述清洁机器人本体还包括红外感应组件，所述红外感应组件包括前感应组（16）、后感应组（17）、左感应组（18）、右感应组（19）、左前侧感应组（21）和右前侧感应组（22），所述前感应组（16）、后感应组（17）、左感应组（18）、右感应组（19）、左前侧感应组（21）和右前侧感应组（22）对应设置在机器人主体（1）的前端、后端、左端、右端、左前侧和右前侧。

4.根据权利要求3所述的实现自动导航、擦地、充电和抹布清洗的智能清洁机器人，其特征在于：所述清洁机器人本体还包括碰撞组件，所述碰撞组件包括断路器（15）和设置在清洁组件（2）前端的碰块（34），所述碰块（34）与清洁组件（2）通过设置在清洁组件（2）左右两侧的碰撞感应弹簧（24）感应来切换控制程序。

5.根据权利要求4所述的实现自动导航、擦地、充电和抹布清洗的智能清洁机器人，其特征在于：所述清洁机器人本体还包括防跌落组件，所述防跌落组件包括悬空探测部件，所述悬空探测部件设置在所述清洁组件（2）底部左右两侧，所述悬空探测部件与断路器（15）连接。

6.根据权利要求5所述的实现自动导航、擦地、充电和抹布清洗的智能清洁机器人，其特征在于：所述清洁机器人本体还包括驱动组件（3），所述驱动组件（3）包括驱动轮（14）和电机（7），所述驱动轮（14）设置在机器人主体（1）的底部下方，所述电机（7）设置在机器人主体（1）内部。

7.根据权利要求8所述的实现自动导航、擦地、充电和抹布清洗的智能清洁机器人，其特征在于：所述清洁组件（2）包括拖架（28）和设置在拖架（28）前端的拖板（29），所述拖板（29）与拖架（28）通过磁铁（31）磁性活动连接。

8.根据权利要求7所述的实现自动导航、擦地、充电和抹布清洗的智能清洁机器人，其特征在于：所述拖布板（29）包括干抹布拖板和湿抹布拖板，所述干抹布拖板底部设置有干抹布，所述湿抹布拖板底部设置有湿抹布。

9.根据权利要求8所述的实现自动导航、擦地、充电和抹布清洗的智能清洁机器人，其特征在于：所述具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站（36）内部设有水过滤吸尘装置，所述水过滤吸尘装置包括增压水泵和过滤桶，所述水过滤装置通过设置在具有自动擦地、充电和抹布清洗功能的基站（36）底部的抹布清洁接口（37）与拖布板（29）底部的抹布相互接触实现抹布自动清洗。

10.根据权利要求9所述的实现自动导航、擦地、充电和抹布清洗的智能清洁机器人，其特征在于：所述清洁机器人本体还包括电源盒（10），所述电源盒（10）通过卡扣连接在所述机器人主体（1）的后端，所述电源盒（10）内部设有电池组（33），所述电源盒（10）的外部设有电源开关（26）和手动充电端口（32）。