CN106073640A - 变胞原理的家用扫地机器人 - Google Patents

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刘树林
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Abstract

本发明公开了一种变胞原理的家用扫地机器人，其包括壳体、按键开关、集尘盒、微型摄像头、紫外线杀菌灯、USB接口、髋关节、膝关节、踝关节、车轮、微型清洁布、滚轮、弧形毛刷等，集尘盒位于按键开关上面且位于壳体一侧，微型摄像头和紫外线杀菌灯以及USB接口都在侧边壳体上，髋关节、膝关节、踝关节、车轮、滚轮连接形成轮腿，髋关节以及膝关节和踝关节连接处都装有直流伺服电机，踝关节带有微型清洁布，壳体的另一侧上安装了球型六杆机构，球型六杆机构外侧两端分别装有弧形毛刷和探障传感器，高清洁度擦布位于球型六杆机构内侧，吸尘孔下面依次装有驱动电机和清扫电机。本发明能够完成对楼梯的清扫任务，提高其工作效率，使之更加有效。

Description

变胞原理的家用扫地机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种变胞原理的家用扫地机器人。
背景技术
随着扫地机器人的普及，扫地机器人可以代替人们完成室内的清洁工作，减轻了人们的家务负担，现在市面上的扫地机器人只能完成对于平面的清洁，对于复式楼和别墅内的楼梯，却存在着清洁死角，不能有效完成清扫任务。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种变胞原理的家用扫地机器人，其能够完成其对楼梯的清扫任务，提高其工作效率，使之更加有效。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种变胞原理的家用扫地机器人，其特征在于，其包括壳体、按键开关、集尘盒、微型摄像头、紫外线杀菌灯、USB接口、髋关节、膝关节、踝关节、车轮、微型清洁布、滚轮、弧形毛刷、高清洁度擦布、吸尘孔、驱动电机、清扫电机、球型六杆机构、探障传感器、直流伺服电机，集尘盒位于按键开关上面且位于壳体一侧，微型摄像头和紫外线杀菌灯以及USB接口都在侧边壳体上，髋关节、膝关节、踝关节、车轮、滚轮连接形成轮腿，髋关节以及膝关节和踝关节连接处都装有直流伺服电机，踝关节带有微型清洁布，壳体的另一侧上安装了球型六杆机构，球型六杆机构外侧两端分别装有弧形毛刷和探障传感器，高清洁度擦布位于球型六杆机构内侧，吸尘孔下面依次装有驱动电机和清扫电机。
优选地，所述髋关节、膝关节、踝关节、车轮、直流伺服电机构成一个走行机构。
优选地，所述壳体的形状为圆形。
本发明的积极进步效果在于：本发明能够将变胞机构和轮腿式走行机构进行结合，完成其对楼梯的清扫任务，提高其工作效率，使之更加有效。本发明通过应用变胞原理以及轮腿式爬楼机器人走行机构，可以使家用机器人完成由原来只能对楼梯等落差较大的平面的蔽障绕行到完成对落差较大平面的平稳清洁工作，使其得到更加广泛的应用，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
图2是本发明装置顶部的示意图。
图3是本发明装置底部的示意图。
图4是本发明装置变胞机构四轮腿态示意图。
图5是本发明轮腿机构结构图。
图6是本发明装置变胞机构三轮腿态示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1至图6所示，本发明变胞原理的家用扫地机器人包括壳体1、按键开关2、集尘盒3、微型摄像头4、紫外线杀菌灯5、USB接口6、髋关节7、膝关节8、踝关节9、车轮10、微型清洁布11、滚轮12、弧形毛刷13、高清洁度擦布14、吸尘孔15、驱动电机16、清扫电机17、球型六杆机构18、探障传感器19、直流伺服电机20，集尘盒3位于按键开关2上面且位于壳体1一侧，微型摄像头4和紫外线杀菌灯5以及USB接口6都在侧边壳体1上，髋关节7、膝关节8、踝关节9、车轮10、滚轮12连接形成轮腿，髋关节7以及膝关节8和踝关节9连接处都装有直流伺服电机20，踝关节9带有微型清洁布11，壳体1的另一侧上安装了球型六杆机构18，球型六杆机构18外侧两端分别装有弧形毛刷13和探障传感器及电路19，高清洁度擦布14位于球型六杆机构18内侧，吸尘孔15下面依次装有驱动电机16和清扫电机17。
如图1，按下按键开关2，机器人利用微型摄像头4和探障传感器19对工作环境进行识别，通过集成电路对其进行控制，紫外线杀菌灯5用于完成地面消毒工作。
如图2，若位于平面时，轮腿机构处于收缩状态，依靠四个轮子完成位置变化。
如图3，利用高清洁度擦布14完成对地面的拖地工作，利用弧形毛刷13和两个清扫电机17对灰尘和小型杂物进行清扫，利用吸尘孔15对杂物进行吸附，吸尘孔由驱动电机16控制，吸附后的杂物位于集尘盒3中，此外还可利用紫外线杀菌灯5完成地面消毒。
如图4，当微型摄像头4和探障传感器19测量到如楼梯一样约20cm的高度差时，通过电路对位于球型六杆机构18电机的控制，实现其姿态的改变，从而实现自由度的变化。当其靠近高度差变化时，位于变胞机构上的电机运转，实现轮式机构向走行机构的转换，所述髋关节、膝关节、踝关节、车轮、直流伺服电机构成一个走行机构，髋关节7安装有直流伺服电机20，膝关节8和踝关节9接头处安装直流伺服电机20。本发明通过球型六杆机构减小了工作空间，避免壳体的磕碰，此时利用踝关节自带的微型清洁布完成对楼梯的清洁，此外还可以在楼梯上实现紫外线杀菌灯杀菌，吸尘孔及驱动电机完成吸尘和小颗粒杂质、清扫电机清扫杂物类聚功能。
如图5为轮腿机构细节图。如图6，微型摄像头4和探障传感器19以及内部控制电路对高度差进行识别，控制膝关节8和踝关节9间电机转向变换实现轮腿个数的变换，完成高度差的变换。
本发明在现有球形六杆变胞机构的基础上，通过应用变胞原理以及轮腿式爬楼机器人走行机构，可以使家用机器人完成由原来只能对楼梯等落差较大的平面的蔽障绕行到完成对落差较大平面的平稳清洁工作，使其得到更加广泛的应用，提高工作效率。
本发明利用变胞原理，采用球形六杆机构作为底架，利用其遇到障碍物构态变化导致其自由度发生变化，完成扫地机器人上下楼以及对楼梯的清扫工作。
当微型摄像头和探障传感器测量到如楼梯一样约20cm的高度差之前以及在楼梯面上，通过电路对位于变胞球型六杆机构电机的控制，实现其姿态的改变，从而实现自由度的变化。当其高度差变化时，位于变胞机构上的电机运转，实现轮式机构向腿式机构的转换，该结构轮腿由髋关节，膝关节，踝关节和车轮组成，其工作通过直流伺服电机正转驱动而完成。第一个姿态是四个腿工作状态，腿式髋关节有两个旋转自由度，纵摆和横摆，膝关节有一个自由度纵摆，踝关节与车轮锁定自由度为零，车轮与地面之间点接触，有一个转动副三个自由度，一个腿具有六个自由度，以此四杆在楼梯进行平移时，连杆高度提升了机器人高度，相对圆盘减小了运动空间，避免机器人磕碰，此时通过电路控制仍能完成吸尘小颗粒杂质，擦拭地面，紫外线杀菌功能。
在楼梯相接处，通过髋关节电机运转以及膝关节和踝关节处一电机反转三电机正转，实现由四杆向三杆过度，其中一杆先到达下面一阶台阶并向前移动，另两杆完成高度差移动，此后膝关节和踝关节之间所有电机正转，连杆机构恢复四杆运行状态。
本发明的工作原理如下：根据变胞原理，采用对电机控制，使机构的拓扑结构加以变化，以实现机构的自由度的变化，主要利用探障传感器和微型摄像头对高度差的测量，传递到主板，通过对电机控制，改变其构态变化，从而实现轮式工作，四腿工作，三腿工作三种构态变化。本发明机器人利用侧置的USB接孔完成充电，按下开关，机器人利用微型摄像头和测障传感器对工作环境进行识别，通过集成电路对其进行控制，若位于平面时，变胞球型六杆机构的轮腿机构处于收缩状态，依靠四个轮子完成位置变化。利用高清洁度擦布完成对地面的拖地工作，利用弧形毛刷和清扫电机对灰尘和小型杂物进行清扫在利用吸尘风扇对杂物进行吸附，吸附后的杂物位于集尘盒中，此外还可利用紫外线灯完成地面消毒。
本发明可以用于室内楼梯的清扫，改善了现有家用清洁机器人无法打扫楼梯等跨度较大位置的缺陷，减少室内清扫死角，提高工作效率，在进行楼梯清洁时通过四杆对机器人高度增加，减小运行空间从而避免机器人磕碰，在实际应用中更为广泛。综上所述，本发明能够将变胞机构和轮腿式走行机构进行结合，完成其对楼梯的清扫任务，提高其工作效率，使之更加有效。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种变胞原理的家用扫地机器人，其特征在于，其包括壳体、按键开关、集尘盒、微型摄像头、紫外线杀菌灯、USB接口、髋关节、膝关节、踝关节、车轮、微型清洁布、滚轮、弧形毛刷、高清洁度擦布、吸尘孔、驱动电机、清扫电机、球型六杆机构、探障传感器、直流伺服电机，集尘盒位于按键开关上面且位于壳体一侧，微型摄像头和紫外线杀菌灯以及USB接口都在侧边壳体上，髋关节、膝关节、踝关节、车轮、滚轮连接形成轮腿，髋关节以及膝关节和踝关节连接处都装有直流伺服电机，踝关节带有微型清洁布，壳体的另一侧上安装了球型六杆机构，球型六杆机构外侧两端分别装有弧形毛刷和探障传感器，高清洁度擦布位于球型六杆机构内侧，吸尘孔下面依次装有驱动电机和清扫电机。
2.如权利要求1所述的变胞原理的家用扫地机器人，其特征在于，所述髋关节、膝关节、踝关节、车轮、直流伺服电机构成一个走行机构。
3.如权利要求1所述的变胞原理的家用扫地机器人，其特征在于，所述壳体的形状为圆形。
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