CN106235954A - 一种自动清扫机器人及其充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及卫生清洁设备技术领域，尤其涉及一种自动清扫机器人，包括本体，所述本体上设置有用于清扫的片状软胶轮组件、与所述片状软胶轮组件相通的集尘盒、无刷风机系统、控制器、及根据所述控制器发送的指令执行旋转或直行动作的运动结构，所述本体的前挡组件上设置有避障系统，所述前挡组件上还设置有第一充电系统，所述第一充电系统包括顶灯及设置在所述顶灯两旁的第一回充信号接收灯、第二回充信号接收灯和接触片。具有避障效果好、去污能力好及噪音低等特点。本发明还提供了一种自动清扫机器人的充电系统，具有智能充电的功能。

Description

一种自动清扫机器人及其充电系统

技术领域

本发明涉及卫生清洁设备技术领域，尤其涉及一种自动清扫机器人及其充电系统。

背景技术

目前，随着人们生活水平提高，自动清扫机器人因使用方便获得了人们的青睐，市场对自动清扫机器人需求不断增加，吸引了不少厂商进入此行业，但是，现有的自动清扫机器人智能化程度低，具体具有如下缺点：(1)当自动清扫机器人的电能快用完之后，无法进行自动充电；(2)自动清扫机器人无法避免与障碍物碰撞；(3)当地面上脏污比较严重时，自动清扫机器人无法清扫干净；(4)对于需要安静的住居环境现有自动清扫机器人工作噪音偏高。

为此，应当提供一种自动清扫机器人来克服上述缺陷。

发明内容

本发明提供了一种自动清扫机器人，具有避障效果好、去污能力好及噪音低等特点。

为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种自动清扫机器人，包括本体，所述本体上设置有用于清扫的片状软胶轮组件、与所述片状软胶轮组件相通的集尘盒、无刷风机系统、控制器、及根据所述控制器发送的指令执行旋转或直行动作的运动结构，所述本体的前挡组件上设置有避障系统，所述前挡组件上还设置有第一充电系统，所述第一充电系统包括顶灯及设置在所述顶灯两旁的第一回充信号接收灯、第二回充信号接收灯和接触片。

优选地，所述避障系统包括设置在所述前挡组件上的电子侦测路径部件和机械侦测路径部件。

优选地，所述电子侦测路径部件包括至少一对的发射信号器件和接收信号器件；所述机械侦测路径部件包括：前挡板、前挡架、扭簧、推杆和机械开关，所述前挡板设于所述前挡组件的外围，所述前挡架设于所述前挡板内侧，所述扭簧一端与所述前挡架连接，所述扭簧另一端与所述推杆连接，所述推杆与所 述机械开关相对且间隔设置。

优选地，所述片状软胶轮组件包括胶轮上盖、片状软胶轮、胶轮下盖，所述片状软胶轮安装在所述胶轮上盖和所述胶轮下盖组成的空腔中。

优选地，所述片状软胶轮为一体成型的蜂窝状，所述片状软胶轮包括胶轮叶片、胶轮轴芯，所述胶轮叶片设置在所述胶轮轴芯周侧。

优选地，所述无刷风机系统包括风扇盖、离心风扇及风扇座，所述风扇盖和所述风扇座均设有渐开线空腔，所述离心风扇设置在所述渐开线空腔内，所述离心风扇包括上盖、下盖和设置在所述上盖和所述下盖之间的叶片，所述叶片为渐开线叶片，所述离心风扇进风口叶片对气流为正切入角。

优选地，所述本体还包括，设置在所述本体下端、用于避开凹坑或沟槽的踩空灯组件，所述踩空灯组件包括至少一组发射灯和至少一组接收灯，所述发射灯的光轴和所述接收灯的光轴相交。

优选地，所述本体下端转动连接有至少两个边刷；所述集尘盒内设置有初级滤网和过滤棉。

优选地，所述自动清扫机器人还包括可以无线遥控所述本体的遥控器。

本发明的所述自动清扫机器人，通过设置所述无刷风机系统按工作需求提供转速，通过所述无刷风机系统的气流切入角与本体组成特殊风道，从而降低本发明使用时发出的噪音。所述本体上设置的所述避障系统，具有电子避障和机械避障的双层避障功能，从而使得本发明具有更好的避障效果，另外，所述运动结构根据所述控制器发送的指令执行旋转或执行的动作，使得本发明具有去污范围比较全面、去污能力较好的特点。

相应地，本发明还提供了一种自动清扫机器人的充电系统，具有自动充电的功能、智能化程度较高，该充电系统的自动清扫机器人还具有避障效果好、去污能力强及噪音低等特点。

一种自动清扫机器人的充电系统，包括权利要求1的所述自动清扫机器人，及与所述自动清扫机器人连接的充电座，所述充电座上设置有第一信号发射灯，第二信号发射灯，及与所述第一信号发射灯形成第一信号带、和与所述第二信号发射灯形成第二信号带的灯架，所述充电座上还设置有充电弹片和识别灯。

本发明的一种自动清扫机器人的充电系统，通过形成所述第一信号带和所述第二信号带，所述自动清扫机器人的所述第一回充信号接收灯和所述第二回充信号接收灯分别搜索所述第一信号带和所述第二信号带，所述自动清扫机器人延所述第一信号带和所述第二信号带的交集范围内前行直至与所述充电座相交进而实现自动充电。本发明具有自动充电的功能、智能化程度较高，另外， 该充电系统的自动清扫机器人还具有避障效果好、去污能力强及噪音低等特点。

附图说明

图1是本发明一种自动清扫机器人的结构示意图。

图2是本发明一种自动清扫机器人的结构分解示意图。

图3是本发明片状软胶轮组件的结构分解示意图。

图4是本发明的无刷风机系统的结构示意图。

图5是本发明的无刷风机系统的结构分解示意图。

图6是本发明的前挡组件的结构示意图。

图7是本发明本体底部的结构示意图。

图8是图7中踩空灯组件的结构示意图。

图9是图8的工作原理图。

图10是本发明一种自动清扫机器人的另一实施例的结构示意图。

图11是本发明一种自动清扫机器人的充电系统的结构示意图。

图12是图11中的局部示意图。

图13是图12中沿A-A剖面线的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

实施例1：

请参考图1至图9，本发明的一种自动清扫机器人，包括：本体1，所述本体1上设置有片状软胶轮组件11、集尘盒12、无刷风机系统13、控制器14、运动结构15、避障系统16、第一充电系统17、踩空灯组件18及边刷19，其中，所述片状软胶轮组件11设置在所述本体1内、且设置在所述本体1的底端，所述集尘盒12设置在所述本体1内、且与所述片状软胶轮组件11相通，所述无刷风机系统13、所述控制器14和所述运动结构15均设置在所述本体1内，所述运动结构15根据所述控制器14发送的指令执行旋转或直行的动作，所述避障系统16和所述第一充电系统17均设置在所述本体1的前挡组件上，所述踩空灯组件18设置在所述本体1上且设置在所述本体1的下端，所述边刷19可转动地设置在所述本体1的下端，且所述边刷19不少于2个。

具体地，所述片状软胶轮组件11包括：胶轮上盖111、片状软胶轮112、胶轮下盖113，所述片状软胶轮112安装在所述胶轮上盖111和所述胶轮下盖 113组成的空腔中。所述片状软胶轮112为一体成型的蜂窝状，所述片状软胶轮112包括胶轮叶片1121、胶轮轴芯1122，所述胶轮叶片1121设置在所述胶轮轴芯1122周侧。进一步地，所述片状软胶轮112在转动时其所述胶轮叶片1121与所述空腔形成开、闭循环特殊工作机制。

所述集尘盒12内设置有初级滤网和过滤棉，能有效去除来自所述片状软胶轮组件11的灰尘。

所述无刷风机系统13包括风扇盖131、离心风扇132及风扇座133，所述风扇盖131和所述风扇座133均设有渐开线空腔a，所述离心风扇132设置在所述渐开线空腔a内，所述离心风扇132包括上盖1321、下盖1322和设置在所述上盖1321和所述下盖1322之间的叶片1323，所述叶片1323为渐开线叶片，所述离心风扇132进风口叶片对气流为正切入角。具体地，所述渐开线空腔a绕所述离心风扇132外圆形成以AB为起始点，按图示箭头C方向形成体积均匀递增的流道空间，以AB为起始点，所述离心风扇132的散风叶片数量按箭头C方向的递增幅度与流道体积的递增幅度相同，所述离心风扇132旋转时，进入流道空间的空气量随叶片数、流道体积等幅递增情况下，在流道内不同位置产生压强相等、流动方向相同的有序稳定气流，从而降低了所述叶片1323、风扇壳的风阻，最大程度减小背压、紊流，提高了所述离心风扇1323的效率，且降低了噪音和电池能耗。进一步地，所述无刷风机系统13置于所述本体1的上盖、下盖中，所述无刷风机系统13独立于所述集尘盒14外，所述无刷风机系统的排风口未外露于所述本体1的表面。

所述运动结构15包括用于驱动所述本体1行进或转弯的主动轮151，所述主动轮151与所述本体1之间设有用于使所述主动轮151凸出于所述本体1下部的弹性结构152。具体地，所述本体1前进或转弯由所述主动轮151和所述控制器14控制完成，所述主动轮151与齿轮箱受到所述弹性结构152的弹簧拉力，当提起机器时，所述主动轮151可弹出所述本体1的底壳，从而使得在非正常工作状态下，如当所述本体1底壳着地有如地面有台阶、凹坑等情况时，所述主动轮151仍可与地面接触，所述本体1能轻松脱离障碍，而在正常工作情况下，所述主动轮151及齿轮箱受到所述本体1的重力作用，所述主动轮151大部分被隐藏在所述本体1内。

所述避障系统16包括设置在所述前挡组件上的电子侦测路径部件161和机械侦测路径部件162，所述电子侦测路径部件161包括至少一对发射信号器件1611和接收信号器件1612；所述机械侦测路径部件162包括：前挡板1621、前 挡架1622、扭簧1623、推杆1624和机械开关1625，所述前挡板1621设于所述前挡组件的外围，所述前挡架1622设于所述前挡板1621内侧，所述扭簧1623一端与所述前挡架1622连接，所述扭簧1623另一端与所述推杆1624连接，所述推杆1624与所述机械开关1625相对且间隔设置。具体地，当所述本体1前进方向有障碍物时，由所述发射信号器件1611和所述接收信号器件1612组成一对灯组反馈单元检测障碍物，如果所述接收信号器件1612在一定距离内成功接收到所述发射信号器件1611所发出的信号，所述控制器14控制所述本体1停止前进并重新规划路径，从而避免所述本体1与障碍物碰撞；当障碍物反射的信号非常弱或存在信号干扰等原因时，所述接收信号器件1612在一定距离内未接收到所述发射信号器件1611所发出的信号，导致所述前挡组件外围的所述前挡板1621与障碍物碰撞，此时所述前挡板1621推动所述推杆1624，所述推杆1624触动所述机械开关1625，所述机械开关1625闭合后将碰撞信号反馈给所述控制器14，所述控制器14接收信号后重新规划所述本体1的路径。本发明的所述前挡组件通过所述电子侦测路径部件161和所述机械侦测路径部件162两种方式来避免所述本体1与障碍物碰撞，与单一防撞方式相比，提高了检测可靠性和效率，具有智能程度较高的特点。

所述第一充电系统17包括顶灯171及设置在所述顶灯171两旁的第一回充信号接收灯172、第二回充信号接收灯173和接触片174。

所述踩空灯组件18设置在所述本体1下端、用于避开凹坑或沟槽。具体地，所述踩空灯组件18包括至少一组发射灯181和至少一组接收灯182，所述发射灯181的光轴和所述接收灯182的光轴相交。进一步地，所述发射灯181的光轴和所述接收灯182的光轴相交所成的角度为θ，所述发射灯181的中心和所述接收灯182的中心之间的距离为L，所述发射灯181的信号范围角度和所述接收灯182的信号范围角度均为β，定义信号反馈高度H1和H2，H1＝(L/2)*[ctgθ/2-ctg(θ-β)/2]，H2＝(L/2)*ctg(θ-β)/2，其中，H1的高度小于所述发射灯181或所述接收灯182到所述本体1底面的高度，H2为能接收信号的极限高度；所述发射灯181和所述接收灯182组成反馈单元，所述发射灯181的发射信号在图8所示A1B1夹线范围内，所述接收灯182只能接收反射高度H1≤H2的C1D1夹线范围内信号；正常情况下，所述发射灯181距离地面的高度≤H2，所述接收灯182能持续接收到所述发射灯181所发且经地面反射的信号， 但当所述本体1前方地面出现凹坑或者沟槽时，所述发射灯181距离凹坑或沟槽底面的高度≥H2时，所述接收灯182接收不到反射信号，所述控制器14根据反馈指令控制所述本体1停止前进并重新规划路径避开凹坑或者沟槽，从而实现了所述本体1避开凹坑或沟槽的目的。

需要说明的是，所述无刷风机系统13与所述本体1组成特殊风道，所述自动清扫机器人清扫时，在所述离心风扇132做功下，空气依次流过所述片状软胶轮组件11、所述集尘盒12、所述无刷风机系统13、经所述本体1的上盖与面盖之间形成的空腔后排出，从而使得本发明的排风效果更好。

从以上描述可以看出，本发明的一种自动清扫机器人，通过设置所述无刷风机系统13按工作需求提供转速，通过所述无刷风机系统13的气流切入角与所述本体1组成特殊风道，从而降低本发明使用时发出的噪音。所述本体1上设置的所述避障系统16，具有电子避障和机械避障的双层避障功能，从而使得本发明具有更好的避障效果，另外，所述运动结构15根据所述控制器14发送的指令执行旋转或执行的动作，使得本发明具有去污范围比较全面、去污能力较好的特点，进一步地，使得本发明具有智能化程度高的特点。

实施例2：

请参考图1至图10，本发明的一种自动清扫机器人，包括：本体1，所述本体1上设置有片状软胶轮组件11、集尘盒12、无刷风机系统13、控制器14、运动结构15、避障系统16、第一充电系统17、踩空灯组件18、边刷19及遥控器20。

本实施例与实施例1的区别仅在于多设置所述遥控器20，所述遥控器20用于无线控制所述本体1，所述本体1的具体结构请参考实施例1的描述，此处不再赘述。

本发明的一种自动清扫机器人，通过设置所述无刷风机系统13按工作需求提供转速，通过所述无刷风机系统13的气流切入角与所述本体1组成特殊风道，从而降低本发明使用时发出的噪音。所述本体1上设置的所述避障系统16，具有电子避障和机械避障的双层避障功能，从而使得本发明具有更好的避障效果，另外，所述运动结构15根据所述控制器14发送的指令执行旋转或执行的动作，使得本发明具有去污范围比较全面、去污能力较好的特点，另外，通过设置所述遥控器20，使得本发明还具有无线控制、使用方便的特点，进一步地，使得本发明具有智能化程度更高的特点。

实施例3：

请参考图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图11、图12和图13，本发明的一种自动清扫机器人的充电系统，包括：自动清扫机器人0，及与所述自动清扫机器人0连接的充电座2，所述自动清扫机器人0包括本体1，所述本体1的结构请参考实施例1的描述，此处不再赘述。

所述充电座2上设置有第一信号发射灯21，第二信号发射灯22，及与所述第一信号发射21灯形成第一信号带M1、和与所述第二信号发射灯22形成第二信号带M2的灯架23，所述充电座2上还设置有充电弹片24和识别灯25。具体地，当所述充电座2接入电源适配器后，所述第一信号发射灯21、所述第二信号发射灯22分别发射不同编码的信号经所述灯架23遮挡后形成第一信号带M1和第二信号带M2；当所述自动清扫机器人0需充电时，所述自动清扫机器人0进入回充模式，在驱动装置的作用下，所述本体1每前进一段距离就旋转360°，以此通过所述第一回充信号接收灯12和所述第二回充信号接收灯13寻找所述充电座2发射的所述第一信号带M1和所述第二信号带M2，所述第一回充信号接收灯172找到第一信号带M1或第二回充信号接收灯173找到第二信号带M2后，再通过所述第一回充信号接收灯172或所述第二回充信号接收灯173调整所述本体1与第一信号带M1和第二信号带M2的方位角，具体引导原理为：当所述第一回充信号接收灯172接收到所述第一信号带M1的信号时，所述控制器14控制所述本体1向所述第二信号带M2区域前进，当所述第二回充信号接收灯173接收到所述第二信号带M2的信号时，所述控制器14控制所述本体1向所述第一信号带M1区域前进，当所述第一回充信号接收灯172接收到所述第一信号带M1的信号、同时所述第二回充信号接收灯173接收到所述第二信号带M2的信号时，所述控制器14控制所述本体1沿直线前进，即所述本体1的行驶范围限于所述第一信号带M1和所述第二信号带M2的交集范围内，引导所述本体1行驶至所述充电座2，此时所述接触片174和所述充电弹片24接触，从而实现所述本体1自动充电的目的，假如此过程失败所述本体1将重复上述程序，直至所述本体1行驶至所述充电座2进行充电。进一步地，当所述本体1处于清扫模式时，所述本体1的所述顶灯171识别到所述识别灯25发出的信号，此时，所述本体1不能进入所述充电座2四周设定的范围，比如半径为30cm的范围，其中，所述范围的具体数值可以根据需要随意设定，因此，当所述本体1处于清扫模式时，所述识别灯25可以防止所述本体1与所述充电座2发生碰撞，进而防止所述本体1在清扫模式时接触所述充电座2。当所述本体1处于回充模式时，所述本体1前进到所述第一信号带M1和所述第二信号带M2相交的M点时，由于M点后面的区域为信号盲区，此时所述识别灯25可以起到引导所述本体1继 续向前进的作用，直至所述本体1上的所述接触片174和所述充电座2上的充电弹片24接触。

从以上描述可以看出，本发明的一种自动清扫机器人的充电系统，通过在所述第一充电系统17和在所述充电座2上设置所述第一信号发射灯21，所述第二信号发射灯22，及与所述第一信号发射21灯形成第一信号带M1、和与所述第二信号发射灯22形成第二信号带M2的所述灯架23，所述第一充电系统17的所述第一回充信号接收灯172或所述第二回充信号接收灯173调整所述本体1与第一信号带M1和第二信号带M2的方位角，从而使得所述本体1在限定范围内前进至所述充电座2，再通过所述接触片174与所述充电弹片24接触实现自动充电的功能。进一步地，通过在所述充电座2上设置所述识别灯25，使得所述本体1能准确无误地与所述充电座2接触，另外，当所述本体1处于清扫模式时，所述识别灯25可以防止所述本体1与所述充电座2发生碰撞，进而防止所述本体1在清扫模式时接触所述充电座2。本发明具有自动充电的功能、智能化程度比较高，另外，该充电系统的自动清扫机器人还具有避障效果好、去污能力强及噪音低等特点。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种自动清扫机器人，包括本体，其特征在于，所述本体上设置有用于清扫的片状软胶轮组件、与所述片状软胶轮组件相通的集尘盒、无刷风机系统、控制器、及根据所述控制器发送的指令执行旋转或直行动作的运动结构，所述本体的前挡组件上设置有避障系统，所述前挡组件上还设置有第一充电系统，所述第一充电系统包括顶灯及设置在所述顶灯两旁的第一回充信号接收灯、第二回充信号接收灯和接触片。

2.如权利要求1所述的自动清扫机器人，其特征在于，所述避障系统包括设置在所述前挡组件上的电子侦测路径部件和机械侦测路径部件。

3.如权利要求2所述的自动清扫机器人，其特征在于，所述电子侦测路径部件包括至少一对的发射信号器件和接收信号器件；所述机械侦测路径部件包括：前挡板、前挡架、扭簧、推杆和机械开关，所述前挡板设于所述前挡组件的外围，所述前挡架设于所述前挡板内侧，所述扭簧一端与所述前挡架连接，所述扭簧另一端与所述推杆连接，所述推杆与所述机械开关相对且间隔设置。

4.如权利要求1所述的自动清扫机器人，其特征在于，所述片状软胶轮组件包括胶轮上盖、片状软胶轮、胶轮下盖，所述片状软胶轮安装在所述胶轮上盖和所述胶轮下盖组成的空腔中。

5.如权利要求4所述的自动清扫机器人，其特征在于，所述片状软胶轮为一体成型的蜂窝状，所述片状软胶轮包括胶轮叶片、胶轮轴芯，所述胶轮叶片设置在所述胶轮轴芯周侧。

6.如权利要求1所述的自动清扫机器人，其特征在于，所述无刷风机系统包括风扇盖、离心风扇及风扇座，所述风扇盖和所述风扇座均设有渐开线空腔，所述离心风扇设置在所述渐开线空腔内，所述离心风扇包括上盖、下盖和设置在所述上盖和所述下盖之间的叶片，所述叶片为渐开线叶片，所述离心风扇进风口叶片对气流为正切入角。

7.如权利要求1所述的自动清扫机器人，其特征在于，所述本体还包括，设置在所述本体下端、用于避开凹坑或沟槽的踩空灯组件，所述踩空灯组件包括至少一组发射灯和至少一组接收灯，所述发射灯的光轴和所述接收灯的光轴相交。

8.如权利要求1所述的自动清扫机器人，其特征在于，所述本体下端转动连接有至少两个边刷；所述集尘盒内设置有初级滤网和过滤棉。

9.如权利要求1所述的自动清扫机器人，其特征在于，所述自动清扫机器人还包括可以无线遥控所述本体的遥控器。

10.一种自动清扫机器人的充电系统，其特征在于，包括权利要求1的所述自动清扫机器人，及与所述自动清扫机器人连接的充电座，所述充电座上设置有第一信号发射灯，第二信号发射灯，及与所述第一信号发射灯形成第一信号带、和与所述第二信号发射灯形成第二信号带的灯架，所述充电座上还设置有充电弹片和识别灯。