CN105030165B - 清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种清洁机器人，包括清扫机构、垃圾收集装置、主动轮、从动轮、底座、上盖，两个主动轮分别设置在底座后部两侧下面，从动轮为万向轮，从动轮安装在底座的前部下面，所述清扫机构由前方小刷子、后方大刷子以及电机驱动装置组成，两个前方小刷子分别竖向置于底座前部下面，后方大刷子横向安装在底座中部下面，两个前方小刷子和后方大刷子连接电机驱动装置，其中，两个前方小刷子转向相反，所述垃圾收集装置装在后方大刷子后面的底座内。本发明与现有技术相比具有不同的传动机构与不同结构的垃圾收集装置，相对应的便有不同的垃圾处理方式。相对于现有技术的产品能够有效清洁地面，并且维护简单，拆装方便，也不易对室内的人或物造成伤害。

Description

清洁机器人

技术领域

本发明涉及一种清洁机器人，适用于室内地面的清洁。

背景技术

室内环境清洁的自动化是一个必然的趋势，人口迈向老龄化，人们工作繁忙，室内清洁这一类的繁琐、机械劳动能够由机械代替，帮助提高人们的生活质量。

市场上有多种清洁机器人，或称扫地机器人。目前公开的专利主要有：

1）专利号：2014207039309，，清洁机器人；

2）专利号：2014304600392，清洁机器人；

3）专利号：2014206603120，清洁机器人；

4）专利号：201430410811X，清洁机器人；

5）专利号：2014206164138，清洁机器人；

6） 201420223664X，清洁机器人。

但上述专利技术的清洁机器人，功能单一、结构复杂、维护不方便，尤其无法满足室内清洁的需求。

发明内容

本发明是要提供一种清洁机器人，用于满足室内清洁室的需求，降低家中劳作的强度，并且能适应不同的室内环境。另外，相对于其他的产品能够有效清洁地面，并且维护简单，拆装方便，也不易对室内的人或物造成伤害。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种清洁机器人，包括清扫机构、垃圾收集装置、主动轮、从动轮、底座、上盖，两个主动轮分别设置在底座后部两侧下面，从动轮为万向轮，从动轮安装在底座的前部下面，所述清扫机构由前方小刷子、后方大刷子以及电机驱动装置组成，两个前方小刷子分别竖向置于底座前部下面，后方大刷子横向安装在底座中部下面，两个前方小刷子和后方大刷子连接电机驱动装置，其中，两个前方小刷子转向相反，所述垃圾收集装置装在后方大刷子后面的底座内。

所述电机驱动装置包括电机、一级带传动机构、二级带传动机构、蜗轮蜗杆传动组、同步带，所述电机通过一级带传动机构连接两组蜗杆旋向相反的蜗轮蜗杆组和二级带传动机构，每组蜗轮蜗杆组通过同步带传动连接一个前方小刷子，二级带传动机构传动连接后方大刷子。

所述垃圾收集装置包括风扇、隔尘罩、垃圾箱档板、集尘板、垃圾入口挡板、垃圾箱，垃圾箱上面装有风扇，垃圾箱与风扇之间设有隔尘罩，垃圾箱进口处设有集尘板和垃圾入口挡板，垃圾箱出口设有垃圾箱档板。

所述底座上设有用于安装电机驱动装置、前方小刷子和后方大刷子转动轴的突起圆台，底座离地高度为8mm，底座通过沉头螺栓固定连接上盖。

所述主动轮通过其左边的固定架和螺栓固定在底座上。所述上盖在位于风扇顶部开有用于增大风扇吸尘力的三道槽。

所述电机输出轴以及一级带传动机构、二级带传动机构、蜗轮蜗杆传动组、前方小刷子和后方大刷子的转动轴均通过角接触球轴承与底座连接，角接触球轴承内径为10mm。

本发明的有益效果是：

本发明各部件可加工性高，制造加工成本低，能够方便进行生产，对于室内清洁效率能够有有效的提高。

垃圾收集装置在入口处能够使垃圾单向通过，进入垃圾箱的垃圾不会再出来，在后部有方便倾倒垃圾的类似于抽屉的机构，通过大螺栓与机构的型锁合保持连接。

清扫机构通过不同的传动机构，使复前方小刷子与后方大刷子获得差距较大的转速，能够使机器进行恰到好处的工作速度，能够更有效的清洁地面。

对于应对重复机械性的室内地板清洁，本发明是一项集合多种功能的清洁机器人结构。能够有效清洁地面，降低人类劳动强度。

本发明与现有技术相比具有不同的传动机构与不同结构的垃圾收集装置，相对应的便有不同的垃圾处理方式。相对于现有技术的产品能够有效清洁地面，并且维护简单，拆装方便，也不易对室内的人或物造成伤害。

附图说明

图1是本发明的清洁机器人的结构主剖视图；

图2是本发明的清洁机器人的结构内部俯视图；

图3是图1中沿C-C的从动轮结构剖视图；

图4是图2中沿A-A的主动轮结构剖视图；

图5是图4中沿B-B的剖视图；

图6是清扫机构传动结构示意图；

图7是垃圾收集装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图7所示，一种清洁机器人，包括清扫机构24、垃圾收集装置23、主动轮27、从动轮22、底座20、上盖21等。

两个主动轮27分别设置在底座20后部两侧下面，用于增大变向角度，使机器实现灵活的转向，从动轮22为万向轮，从动轮22安装在底座20的前部下面，清扫机构24由前方小刷子7、后方大刷子3以及电机驱动装置组成，两个前方小刷子7分别竖向置于底座20前部下面，后方大刷子3横向安装在底座20中部下面，两个前方小刷子7和后方大刷子3连接电机驱动装置，其中，两个前方小刷子7转向相反，所述垃圾收集装置23装在后方大刷子3后面的底座20内。底座20上设有用于安装电机驱动装置、前方小刷子7和后方大刷子3转动轴的突起圆台，底座20离地高度为8mm，底座20通过沉头螺栓固定连接上盖21。

主动轮27通过其左边的固定架26和螺栓固定在底座20上。上盖21在位于风扇顶部开有用于增大风扇吸尘力的三道槽25。

电机1输出轴以及一级带传动机构2、二级带传动机构4、蜗轮蜗杆传动组5、前方小刷子7和后方大刷子3的转动轴均通过角接触球轴承与底座20连接，角接触球轴承内径为10mm。

如图6所示，电机驱动装置包括电机1、一级带传动机构2、二级带传动机构4、蜗轮蜗杆传动组5、同步带6，所述电机1通过一级带传动机构2连接两组蜗杆旋向相反的蜗轮蜗杆组5和二级带传动机构4，每组蜗轮蜗杆组5通过同步带6传动连接一个前方小刷子7，二级带传动机构4传动连接后方大刷子3。

如图7所示，垃圾收集装置包括风扇11、隔尘罩12、垃圾箱档板13、集尘板14、垃圾入口挡板15、垃圾箱16，垃圾箱16上面装有风扇11，垃圾箱16与风扇11之间设有隔尘罩12，垃圾箱16进口处设有集尘板14和垃圾入口挡板15，垃圾箱16出口设有垃圾箱档板13。

本发明的清洁机器人结构主要由底盘支撑，并且与上盖结合成一个整体，其中包括主动轮，从动轮，清扫机构，垃圾收集装置等（图1）。每个部分承担相应的任务从而使机器正常工作。在结构上可以将其分为上盖与底盘两个部分。

底座与上盖的连接面设计在机器下方，也就是将底座设计为一个开有洞和有突出部分的圆盘型，相对应的将上盖设计为一个“碗型”的结构。机器下方有若干个部位突出底盘，底座离地高度设计为8mm，底座与上盖的连接螺栓均设计为沉头螺栓。

底座设计为圆盘型，两个主动轮的分别设计在靠近底座半径稍靠后的位置。这样可以使其在转动时能够更加容易的获得较大的变向角度，使机器能够实现更灵活的转向。

前方的从动轮设计为万向轮，其作用只是使机器保持平衡。从动轮机构通过螺栓固定的方式安装在底座上，为保证其连接刚度设计有肋板，上盖上与其配合的一段内表面设计为平面，以方便安装与加工。从动轮在摆向前方时。主动轮通过其左边的固定架使用螺栓固定在底座上，将底座上的固定架设置在前方也有利于配重。安装前方刷子的轴与其相对应的大带轮的轴的轴承安装在底座上突起的轴承座上，这样的突起虽有浪费材料，但是同时也实现了在前方配重。由于轴是的竖直安装的，上方的轴承需要使用上盖来定位、安装。轴承的安装需要有比较高的精度 ，故上盖与底座仅靠螺栓的定位是不够的。在定位时有时可以使用沉头孔螺栓来定位，但是为实现较高精度的定位，需要有定位销钉帮助定位，加工时销钉孔需要配作。这样上下的轴承孔在加工时根据销钉孔来作为加工基面，以获得比较高的精度。

机器后方的刷子尺寸较大，与一级带传动的大带轮会相互干扰，由于前后的距离有限，需要交错放置，这样就导致了机器纵向尺寸稍大，但是也在可接受的范围内。后方的刷子需要接触地面，位置较低，前方的小带轮位置较高，这样使他们的轴承座的高低也有区别，同样能够使前部的重量大于后部的重量，达到配重的目的。

清扫机构中的两个蜗杆旋向相反。电机逆时针旋转时，从图中看，上方的蜗杆为右旋，下方的蜗杆为左旋。相反的旋向会使其相对应的涡轮产生相反的旋转运动，并且产生的轴向力也能够相互抵消。在三个刷子前的传动中都设有带轮，这与一级带传动的作用不同。一级带传动是为了利用带传动是挠性传动的特点来使运动更平稳、缓冲吸振，降低对后续传动机构的冲击，机器传动机构的尺寸较小，较小的冲击也会产生额外的疲劳破坏，降低机器的使用寿命。而三个刷子前都需要用带传动来保证安全，外部工作情况并不确定，可能会遇到突发状况，需要带传动在卡死时产生打滑保护机器。

机器中所选用的轴承均为角接触球轴承，角接触球轴承的接触角越大，其轴向载荷能力越强。机器中的轴的直径均不大，都将其圆整到直径为10mm，相对应的选用内径为10mm的角接触球轴承，角接触球轴承能够同时承受轴向力与径向力。两对轴承是机器里受力较大也比较复杂的，并较重要的两对轴承，因其主要承受径向力，选用的是小锥角的轴承。机器中其他轴承由于都是受径向力也均选用小锥角的轴承，在工作中同时也能够承受一定的轴向力。

上盖在位于风扇顶部的地方开有三道槽，其作用是释放风扇造成的压力，尽量使风扇产生较大的吸尘力以进行更有效的吸尘，这样的结构加工比较方便。机器虽然不是密封的，如果没有这三道槽也能够正常工作，但是这样的设计能够更有利于排风，使得垃圾收集装置获得更加大的“吸尘力”，并能够使清洁效果更好。

从整体上来看机器的结构设计的比较紧凑，但在计算上还是将其零部件都设计得比计算值适当大一些，以确保机器具有适当的安全性。机器在工作过程中会遇到许多设计中无法预料的情况，用户在使用时也会有一些不当心的地方。例如家中养宠物的话，猫、狗会坐到清洁机器人上，机器要能够在这种情况下也能够工作，人会不小心踩中，也有可能在倒垃圾或者拿起来的时候摔落，一些可能的损坏甚至会对人造成伤害。考虑到诸多情况，机器不能仅仅按照正常工作中需要的动力、强度来设计。必须要保证一定的安全性，这样不仅能够提高机器的寿命也能够保证机器不至于损坏伤害人类。

本发明的工作过程：

在机器工作时，前方处于两个前方小刷子旋转范围内的垃圾随着刷子的旋转运动会被扫到机器中间，随后被后方的大刷子刷起，经过与集尘板的共同作用进而被垃圾收集装置吸入垃圾箱中。前方的两个刷子通过蜗轮蜗杆传动的较大的传动比，从而获得比较慢的转速，这样可以防止灰尘在被刷子刷入中间后又因为其速度太快而被甩出去，这样会降低清洁效果。而后方的刷子转速较快，与集尘板相配合能够把灰尘扬起，从而更方便垃圾收集装置把灰尘吸进去。由于灰尘被前方的刷子刷到较中间的部位，所以垃圾箱与后方的刷子的横向尺寸不需要太大，这样也有利于使后方的质量尽量减轻从而小于前方的质量，以防止机器倾倒。机器设计离地高度为8毫米，这样的高度能够避免垃圾箱入口高度太大而使灰尘难以被吸入，并且使最后面的垃圾箱档板下方的大螺栓能够有足够的高度。垃圾需要定时倾倒，所以大螺栓在倒垃圾时需要经常拆装，但其本身受力非常小，不需要有规定的预紧力，只需要“拧牢”不至于使档板因自身重力落下就可以，并且高度并不大。为方便使用，在拆装时需要能够实现徒手就能够方便拆装，故其需要有较大的直径，所以将其设计为塑料材料。

Claims (5)

1.一种清洁机器人，包括清扫机构(24)、垃圾收集装置(23)、主动轮(27)、从动轮(22)、底座(20)、上盖(21)，两个主动轮(27)分别设置在底座(20)后部两侧下面，从动轮(22)为万向轮，从动轮(22)安装在底座(20)的前部下面，其特征在于：所述清扫机构(24)由前方小刷子(7)、后方大刷子(3)以及电机驱动装置组成，两个前方小刷子(7)分别竖向置于底座(20)前部下面，后方大刷子(3)横向安装在底座(20)中部下面，两个前方小刷子(7)和后方大刷子(3)连接电机驱动装置，其中，两个前方小刷子(7)转向相反，所述垃圾收集装置(23)装在后方大刷子(3)后面的底座(20)内；所述电机驱动装置包括电机(1)、一级带传动机构(2)、二级带传动机构(4)、蜗轮蜗杆传动组(5)、同步带(6)，所述电机(1)通过一级带传动机构(2)连接两组蜗杆旋向相反的蜗轮蜗杆组(5)和二级带传动机构(4)，每组蜗轮蜗杆组(5)通过同步带(6)传动连接一个前方小刷子(7)，二级带传动机构(4)传动连接后方大刷子(3)；所述垃圾收集装置(23)包括风扇(11)、隔尘罩(12)、垃圾箱档板(13)、集尘板(14)、垃圾入口挡板(15)、垃圾箱(16)，垃圾箱(16)上面装有风扇(11)，垃圾箱(16)与风扇(11)之间设有隔尘罩(12)，垃圾箱(16)进口处设有集尘板(14)和垃圾入口挡板(15)，垃圾箱(16)出口设有垃圾箱档板(13)。

2.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于：所述底座(20)上设有用于安装电机驱动装置、前方小刷子(7)和后方大刷子(3)转动轴的突起圆台，底座(20)离地高度为8mm，底座(20)通过沉头螺栓固定连接上盖(21)。

3.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于：所述主动轮(27)通过其左边的固定架(26)和螺栓固定在底座(20)上。

4.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于：所述上盖(21)在位于风扇顶部开有用于增大风扇吸尘力的三道槽(25)。

5.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于：所述电机(1)输出轴以及一级带传动机构(2)、二级带传动机构(4)、蜗轮蜗杆传动组(5)、前方小刷子(7)和后方大刷子(3)的转动轴均通过角接触球轴承与底座连接，角接触球轴承内径为10mm。