CN106320237B - 垃圾清扫机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及垃圾清扫设备技术领域，提供一种垃圾清扫机器人，包括主体、驱动装置、路面清扫系统以及导航系统，路面清扫系统设于主体的底部，导航系统包括用于拟定主体于指定区域内行经路线的路径设定模块以及用于实现主体按拟定行经路线运动的定位模块，路径设定模块和驱动装置均电连接于定位模块。通过增设一导航系统，其工作原理如下：首先，将指定区域内的地图输入路径设定模块内，路径设定模块根据地图拟定初步的行经路线，其次，定位模块根据拟定的行经路线，向驱动装置传输信号，使得主体沿该行经路线运动，从而提高垃圾清扫机器人的自主化控制功能，实现无人操作的目的。

Description

垃圾清扫机器人

技术领域

本发明涉及垃圾清扫设备技术领域，尤其涉及一种垃圾清扫机器人。

背景技术

目前，用于清洁地面的垃圾清扫设备多种多样，根据使用场地的不同，可分为用于清扫街道地面的大型扫地车和用于清扫指定区域，如公园、广场等的中型电瓶式扫地车。以上两种清扫设备均可实现机械化清扫路面垃圾，效率高于人工清扫，但是该两种清扫设备均需要专业的人员操控，自主化控制功能低，无法实现无人操作。

发明内容

综上所述，本发明的目的在于提供一种垃圾清扫机器人，旨在解决现有的垃圾清扫设备自主化控制功能低，使其无法实现无人操作的问题。

本发明是这样实现的，垃圾清扫机器人，包括主体、用于向所述主体提供动力的驱动装置以及用于将路面垃圾收集于所述主体内的路面清扫系统，所述路面清扫系统设于所述主体的底部，还包括用于实现所述主体于指定区域内完成自主运行的导航系统，所述导航系统包括用于拟定所述主体于指定区域内行经路线的路径设定模块以及用于实现所述主体按拟定行经路线运动的定位模块，所述路径设定模块和所述驱动装置均电连接于所述定位模块。

进一步地，还包括避障模块，所述避障模块发出障碍提示信号至所述路径设定模块，所述避障模块电连接于所述路径设定模块，所述路径设定模块重新拟定新的行经路线，所述主体通过所述定位模块导向于新的行经路线内运动。

进一步地，所述路面清扫系统包括至少两个用于收集地面垃圾的清扫装置以及用于将各所述清扫装置所收集的垃圾传输至所述主体内的吸取装置，沿所述主体的前进运动方向，各所述清扫装置和所述吸取装置依次设于所述主体的底部上，各所述清扫装置于所述主体前进运动时将地面垃圾汇聚于所述吸取装置处。

进一步地，所述吸取装置包括于竖直平面内转动且用于收集地面垃圾的滚动件以及用于向所述滚动件提供转动动力的第一驱动电机，所述滚动件包括枢接于所述主体底部的杆体以及多个设于所述杆体外侧的导向件，各所述导向件于所述杆体绕其轴线转动时将收集后的垃圾转移至所述主体内。

进一步地，各所述清扫装置包括设于所述主体底部外侧的清扫件以及连接于所述清扫件且用于驱动所述清扫件转动的第二驱动电机，所述第二驱动电机设于所述主体内。

具体地，所述清扫件包括连接于所述第一驱动电机的连接部以及设于所述连接部上且用于清扫地面垃圾的清扫部。

优选地，所述连接部为一转动轴，所述清扫部为一刷头，所述转动轴一端连接于所述第二驱动电机，所述转动轴的另一端连接于所述刷头，所述刷头在所述转动轴的带动下于水平平面内转动打扫地面垃圾。

进一步地，所述主体包括底盘以及盖设于所述底盘上的外壳，各所述清扫装置设于所述底盘的前端部，所述吸取装置设于所述底盘的中部。

进一步地，驱动装置包括第一主动轮、第二主动轮以及若干起辅助支撑作用的从动轮，所述第一主动轮和所述第二主动轮并列设于所述底盘的后端，各所述从动轮设于所述底盘的前端。

进一步地，其特征在于，还包括用于将收集于所述主体内的垃圾进行打包的垃圾处理系统，所述垃圾处理系统包括用于储存和集中处理垃圾的自动打包装置以及用于将所述路面清扫系统处的垃圾传输至所述自动打包装置处的自动传输装置，所述自动打包装置和所述自动传输装置均设于所述主体内。

与现有技术相比，本发明提供的垃圾清扫机器人，在主体内增设一导航系统，实现主体在指定区域内完成自主运行，该导航系统包括路径设定模块以及定位模块，其工作原理如下：首先，将指定区域内的地图输入路径设定模块内，路径设定模块根据地图拟定初步的行经路线，其次，定位模块根据拟定的行经路线，向驱动装置传输信号，使得主体沿该行经路线运动，从而提高垃圾清扫机器人的自主化控制功能，实现无人操作的目的。

附图说明

图1是本发明实施例提供的导航系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的垃圾清扫机器人的剖面图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是本发明实施例提供的垃圾清扫机器人的仰视图；

图5是本发明实施例提供的清扫装置的爆炸图；

图6是本发明实施例提供的滚动件的机构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者间接在另一个元件上。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者间接连接至该另一个元件上。

还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

请参考图1、图3和图4，本发明实施例提供的垃圾清扫机器人，包括主体1、用于向主体提供动力的驱动装置2、用于将路面垃圾收集于主体内的路面清扫系统3以及用于实现主体于指定区域内完成自主运行的导航系统5，路面清扫系统3设于主体1的底部，导航系统5包括用于拟定主体于指定区域内行经路线的路径设定模块51以及用于实现主体1按拟定行经路线运动的定位模块52，路径设定模块51和驱动装置2均电连接于定位模块52。

本发明实施例提供的垃圾清扫机器人，在主体1内增设一导航系统5，实现主体1在指定区域内完成自主运行，该导航系统5包括路径设定模块51以及定位模块52，其工作原理如下：首先，将指定区域内的地图输入路径设定模块51内，路径设定模块51根据地图拟定初步的行经路线，其次，定位模块52根据拟定的行经路线，向驱动装置2传输信号，使得主体1沿该行经路线运动，从而提高垃圾清扫机器人的自主化控制功能，实现无人操作的目的。

进一步地，请参考图1和图2，在本实施例中，还包括避障模块53，避障模块53发出障碍提示信号至路径设定模块51，避障模块53电连接于路径设定模块51，路径设定模块51重新拟定新的行经路线，定位模块52则再次将驱动信号传输至驱动装置2，使主体1在新的行经路线内运动。这样，避免因遇到障碍物而使主体1停滞不前，提高主体1在运行过程中的稳定性。具体地，请参考图2，避障模块53为红外线传感器和/或超声波传感器，并且，红外线传感器和/或超声波传感器设于主体的外侧。优选地，在主体1上有一红外线传感器以及若干超声波传感器，这样，主体1在行经过程中，对周围环境实时监控，并可根据具体的路况，更新行经路线，提高运行过程中的稳定性。

进一步地，请参考图2、图4、图5和图6，在实施例中，路面清扫系统3包括至少两个用于收集地面垃圾的清扫装置32以及吸取装置31，该吸取装置31将各清扫装置32所收集的垃圾传输至主体1内，各清扫装置32和吸取装置31沿主体1的前进方向，依次设于主体1的底部上，即当驱动装置2驱动主体1前进时，各清扫装置32将地面的垃圾汇聚于吸取装置31处。这样，主体1在驱动装置2的驱动前行中，先利用各清扫装置32清扫地面并收集垃圾，再利用吸取装置31将收集后的垃圾传输至主体1内，将垃圾清扫与垃圾收集的结合，实现一次性完成同一区域内的地面垃圾清除工作，大大地提高清扫效率。

进一步地，请参考图2、图4、图5和图6，在本实施例中，吸取装置31包括滚动件311以及驱动滚动件311于竖直平面内绕其轴线转动的第一驱动电机312，即主体1于水平地面上前行时，滚动件311在垂直于水平地面的竖直平面绕其轴线自转，并将由清扫装置32收集的垃圾集中传输至主体1内，滚动件311包括枢接于主体1底部的杆体31a以及多个设于杆体31a外侧的导向部31b，各导向部31b在杆体31a绕其轴线转动时产生的离心作用力，并将由清扫装置32收集的垃圾集中传输至主体1内，即各导向部31b穿过主体1的底部，并导向部31b的部分伸出至主体1外部，该部分以能够实现将垃圾传输至主体1内即可，具体尺寸未做限定。

具体地，请参考图2、图4、图5和图6，在本实施例中，导向部31b为导向筋，导向筋沿杆体31a的轴向方向呈螺旋状设于杆体31a的外侧。这样，当杆体31a高速绕其轴向发生自转时，导向筋远离杆体31a的端侧可利用转动产生离心力将质量较轻的垃圾甩至主体1内，同时，导向筋形成的螺旋间距可将质量较重的垃圾通过螺旋导向的方式传输至主体1，避免出现垃圾遗漏的现象，从而提高清扫效率，避免对同一待清扫区域进行多次清扫动作。优选地，请参考图4，杆体31a上设有两导向筋，各导向筋分别由杆体31a的两端部向中部旋转形成，并且，两导向筋的螺旋方向是一致的，即，通过螺旋导向后，质量较重的垃圾先汇聚于滚动件311的中部，然后传输至主体1内。当然，导向部31b也为其他形状，直板状等，同样地，可利用杆体31a转动过程中形成的离心力传输垃圾。

进一步地，请参考图2、图4、图5和图6，在本实施例中，清扫装置32包括多个设于主体1底部外侧的清扫件321以及连接于对应的清扫件321且驱动清扫件321转动的第二驱动电机322，第二电机设于主体1内。由于垃圾清扫机器人先收集垃圾，再集中处理，因此，在沿主体1前进的运动方向上，将主体1设有各清扫件321的一端定义为前端，吸取装置31的滚动件311则位于各清扫件321之后，从而达到先收集垃圾，再集中处理的目的。

具体地，请参考图2、图4、图5和图6，在本实施例中，清扫件321包括连接于第二驱动电机322的连接部32a以及设于连接部32a上的清扫部32b。这样，当第二驱动电机322通过连接部32a输出扭矩时，带动设于连接部32a上的清扫部32b转动，实现转动清扫的效果。优选地，连接部32a为一转动轴，清扫部32b为一刷头，转动轴一端连接于第二驱动电机322，转动轴的另一端连接于刷头，此时，转动轴垂直于水平地面沿其轴线转动，刷头则在转动轴的带动下于水平平面内转动打扫地面垃圾。根据实际情况，刷头也可沿转动轴的径向方向设有转动轴的外侧，这样，当转动轴平行于水平地面沿其轴线转动时，刷头则在转动轴的带动下垂直于水平平面内滚动打扫地面垃圾。

进一步地，请参考图2、图4、图5和图6，在本实施例中，主体1包括底盘11，并且，各清扫装置32设于底盘11的前端部，吸取装置31设于底盘11的中部。这里，底盘11沿主体1前进方向设定为前端部，这样，设于底盘11前端部的各清扫装置32可先将地面的垃圾收集起来，便于设于底盘11中部的吸取装置31集中处理，传输至主体1内。

具体地，请参考图2、图4、图5和图6，在本实施例中，底盘11的前端部设有容置清扫装置32的外延壳体111，外延壳体111的部分水平凸伸至底盘11的外侧，其中，外延壳体111的部分可以理解为外延壳体111与底盘11有部分重合，而未重合的部分水平凸伸至底盘11的外侧，当主体1在清扫靠近墙面的垃圾时，凸伸至底盘11外侧的外延壳体111增加底盘11与墙体之间的距离，可贴靠于墙体进行清扫工作，同时，也增加了底盘11相对壳体的转动半径，底盘11上还设有容置吸取装置31的集料口112，并且，该集料口112位于底盘11的中部，由各清扫装置32收集的垃圾从该集料口112进入主体1内。优选地，请参考图2，在底盘11前端的两侧分别设有一外延壳体111，将清扫装置32的清扫件321设于外延壳体111内，并且，两清扫件321的转动方向不同，即实现路面上的垃圾经过两清扫件321水平转动清扫后，集中于两清扫件321之间，并由设于集料口112的吸取装置31集中处理。

进一步地，请参考图2、图4、图5和图6，在本实施例中，还包括用于防止垃圾遗留于地面的第一挡板113，第一挡板113平行于吸取装置31且设于集料口112的外缘。当有未及时被吸取装置31的滚动件311传输至主体1内的垃圾时，该垃圾会第一挡板113所阻挡，防止其遗留于地面，等待滚动件311二次离心作用，这是用于针对体积较大且质量较重的垃圾。

进一步地，请参考图2、图4、图5和图6，在本实施例中，还包括用于防止粉尘遗留于地面的第二挡板114，第二挡板114平行于第一挡板113且设于底盘11的底部的外侧，底盘11在相对挡板的处还开设有若干吸风孔115，可将堆积于第二挡板114处的粉尘吸入主体1内。

进一步地，请参考图2、图4、图5和图6，在本实施例中，驱动装置2包括第一主动轮21、第二主动轮22以及若干起辅助支撑作用的从动轮23，第一主动轮21和第二主动轮22并列设于底盘11的后端，各从动轮23设于底盘11的前端，这里，将底盘11朝向垃圾清洗机器人前进方向定义为前端，其另一端则为后端。通过第一主动轮21和第二主动轮22不同的配速实现主体1前进和转向，而各从动轮23起到稳定支撑和导向的作用。优选地，请参考图4，将三个从动轮23呈三角状设于底盘11的前端部，第一主动轮21和第二主动轮22则分别设于底盘11后端的两侧，与各从动轮23支撑其整个底盘11，实现平稳运行。

进一步地，请参考图2至图6，在本实施例中，垃圾处理系统4包括用于集中打包垃圾并推送至主体1外的自动打包装置41以及用于将路面清扫系统3处的垃圾传输至自动打包装置41处的自动传输装置42，自动打包装置41和自动传输装置42均设于主体1内。当主体1处于正常工作状态时，路面清扫系统3将地面上的垃圾收集，并集中传输至主体1内，再由自动传输装置42将垃圾传输至打自动打包装置41内，当自动打包装置41内垃圾积累至一定量时，将其打包并送至主体1外侧，从而可自主化排放集中于主体1内的垃圾，实现整个清扫过程的连贯性。

进一步地，请参考图2至图6，在本实施例中，自动打包装置41包括装载筒体411、若干套袋412、感应器413、锁口装置414、推送机构415以及控制系统(图中未示)，锁口装置414包括设于装载筒体411开口端上方的固定机构41a以及可沿装载筒体411的轴线方向于装载筒体411内上下移动的锁扣机构41b，感应器413设于装载筒体411开口的上方，其工作原理如下：套袋412呈圆柱状收纳于装载筒体411底部，当需要使用套袋412时，锁扣机构41b沿装载筒体411的轴向方向下行至装载筒体411的底部，并夹持呈圆柱状套袋412的一端，将套袋412上提至固定机构41a予以固定，锁扣机构41b再次下行至装载套筒的底部，沿装载筒体411的径向方向向其中心处靠拢，从而将套袋412的底端部封口，完成套袋412底部封口动作后，锁定部再次上升至固定机构41a的下方，当感应器413检测到套袋412内的垃圾装载到预设量时，则向锁扣机构41b发出信号，使得锁扣机构41b将套袋412的顶端部封口完成垃圾打包动作，并且锁扣机构41b向推送机构415发出信号，推送机构415将穿过装载套筒的侧壁将打包好的套袋412从装载筒体411内推送至主体外部，完成一次垃圾打包周期，从而实现自主处理垃圾的打包工作。

具体地，请参考图2至图6，在本实施例中，固定机构41a包括设于装载筒体411内且截面呈“T”型的固定架41a1以及设于固定外侧的固定套41a2，固定套41a2可相对固定架41a1沿装载筒体411的径向方向移动，锁扣机构41b包括锁紧阀41b1以及多个导向杆(图中未示)，各导向杆垂直立设于装载筒体411的底部内侧，锁紧阀41b1则穿设于各导向杆上，其工作原理如下：当锁紧阀41b1加紧套袋412的顶端部时，在各导向杆的限位作用下，沿装载筒体411的轴向方向上至固定架41a1处，此时，固定套41a2沿装载筒体411的径向方向朝固定架41a1移动，加紧套袋412的顶端部，锁紧阀41b1在沿导向杆下行至套袋412的底端部，进行锁口动作，当套袋412内满载垃圾时，锁紧阀41b1再次于套袋412的顶端部进行锁口动作，完成打包动作。

具体地，请参考图2至图6，在实施例中，推送机构415包括若干穿设于装载筒体411侧壁的推送杆41c以及驱动各推送杆41c完成推送动作的气缸(图中未示)，该气缸电连接于锁紧阀41b1，当锁紧阀41b1完成第二锁口动作时，将推送信号传输至气缸驱动各推送杆41c推顶打包完毕的套袋412。具体地，装载筒体411上设供套袋412送出的转向门4111，转向门4111可沿装载筒体411的周向滑动打开，即在装载筒体411上形成推送套袋412的出口。

进一步地，请参考图2至图6，在本实施例中，自动传输装置42包括传输管道421以及于传输管道421内进行垃圾传输的传送机构422，传输管道421的一端连通于路面清扫系统3，传输管道421的另一端连通于自动打包装置41。这样，在垃圾传输过程中，有效地防止垃圾在主体内飞溅，实现传输过程中的稳定性。

具体地，请参考图2至图6，在本实施例中，传送机构422包括设于传输管道421内且靠近路面清扫系统一端的主动转动轴42a、设于传输管道421内且靠近自动打包装置41一端的从动转动轴42b以及套设于主动转动轴42a和从动转动轴42b之间的传送带42c。通过传送带42c传送，传输效率高，且占用空间小。优选地，请参考图2，在传送带42c上还具有若干平行间隔设置的隔板42d，各隔板42d的作用是防止传输过程中，垃圾从传送带42c上滑落。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.垃圾清扫机器人，包括主体、用于向所述主体提供动力的驱动装置以及用于将路面垃圾收集于所述主体内的路面清扫系统，所述路面清扫系统设于所述主体的底部，其特征在于，还包括用于实现所述主体于指定区域内完成自主运行的导航系统，所述导航系统包括用于拟定所述主体于指定区域内行经路线的路径设定模块以及用于实现所述主体按拟定行经路线运动的定位模块，所述路径设定模块和所述驱动装置均电连接于所述定位模块，还包括用于将收集于所述主体内的垃圾进行打包的垃圾处理系统，所述垃圾处理系统包括用于储存和集中处理垃圾的自动打包装置以及用于将所述路面清扫系统处的垃圾传输至所述自动打包装置处的自动传输装置，所述自动打包装置和所述自动传输装置均设于所述主体内，所述自动打包装置包括装载筒体、设于所述装载筒体底部的套袋、用于检测所述套袋内是否装满垃圾的感应器、用于将所述套袋的袋口锁紧并打包的锁口装置、用于将打包完毕的所述套袋移至所述主体外的推送机构以及控制系统，所述锁口装置包括设于所述装载筒体开口上方的固定机构以及可沿所述装载筒体的轴向方向于所述装载筒体内上下移动的锁扣机构，所述感应器和所述推送机构均电信号连接于所述锁扣机构，所述固定机构位于所锁扣机构的上方，所述推送机构穿设于所述装载筒体的侧壁上，所述感应器设于所述装载筒体开口的上方，所述固定机构包括设于所述装载筒体内且截面呈“T”型的固定架以及设于所述固定架外侧的固定套，所述固定套可相对所述固定架沿所述装载筒体的径向方向移动，所述锁扣机构包括锁紧阀以及多个导向杆，各所述导向杆垂直立设于所述装载筒体的底部内侧，所述锁紧阀穿设于各所述导向杆上。

2.如权利要求1所述的垃圾清扫机器人，其特征在于，还包括避障模块，所述避障模块电连接于所述路径设定模块，所述避障模块发出障碍提示信号至所述路径设定模块，所述路径设定模块重新拟定新的行经路线，所述主体通过所述定位模块导向于新的行经路线内运动。

3.如权利要求1所述的垃圾清扫机器人，其特征在于，所述路面清扫系统包括至少两个用于收集地面垃圾的清扫装置以及用于将各所述清扫装置所收集的垃圾传输至所述主体内的吸取装置，沿所述主体的前进运动方向，各所述清扫装置和所述吸取装置依次设于所述主体的底部上，各所述清扫装置于所述主体前进运动时将地面垃圾汇聚于所述吸取装置处。

4.如权利要求3所述的垃圾清扫机器人，其特征在于，所述吸取装置包括于竖直平面内转动且用于收集地面垃圾的滚动件以及用于向所述滚动件提供转动动力的第一驱动电机，所述滚动件包括枢接于所述主体底部的杆体以及多个设于所述杆体外侧的导向件，各所述导向件于所述杆体绕其轴线转动时将收集后的垃圾转移至所述主体内。

5.如权利要求4所述的垃圾清扫机器人，其特征在于，各所述清扫装置包括设于所述主体底部外侧的清扫件以及连接于所述清扫件且用于驱动所述清扫件转动的第二驱动电机，所述第二驱动电机设于所述主体内。

6.如权利要求5所述的垃圾清扫机器人，其特征在于，所述清扫件包括连接于所述第一驱动电机的连接部以及设于所述连接部上且用于清扫地面垃圾的清扫部。

7.如权利要求6所述的垃圾清扫机器人，其特征在于，所述连接部为一转动轴，所述清扫部为一刷头，所述转动轴一端连接于所述第二驱动电机，所述转动轴的另一端连接于所述刷头，所述刷头在所述转动轴的带动下于水平平面内转动打扫地面垃圾。

8.如权利要求3所述的垃圾清扫机器人，其特征在于，所述主体包括底盘以及盖设于所述底盘上的外壳，各所述清扫装置设于所述底盘的前端部，所述吸取装置设于所述底盘的中部。

9.如权利要求8所述的垃圾清扫机器人，其特征在于，驱动装置包括第一主动轮、第二主动轮以及若干起辅助支撑作用的从动轮，所述第一主动轮和所述第二主动轮并列设于所述底盘的后端，各所述从动轮设于所述底盘的前端。