CN106426083A - 扫地机器人的爬楼装置 - Google Patents

Abstract

扫地机器人的爬楼装置，包括主爬行机构、附爬行机构、主机架、附机架、底板、挡拦装置、转折机构、检测器、蓄电池、控制系统。附、主机架两边都安装有履带式爬行机构。附机架铰连在主机架前端。主机架中间下方安装有底板，底板后端铰连有挡板。机器人要上楼或下楼时，机器人和爬楼装置在楼梯上边或下边会合。挡板放下着地，机器人经挡板爬上底板，然后挡板向上转动直立挡住机器人。上、下楼以后，挡板放下着地，机器人经挡板爬行到地板上。附爬行机构根据上、下楼情况可以改变与主爬行机构之间的角度。爬楼装置与机器人之间有无线联系的功能。不使用时，附爬行机构向上转动直立靠拢墙壁，占据空间很小。解决了扫地机器人不能上、下楼梯的难题。

Description

扫地机器人的爬楼装置

技术领域

本发明属于环保机械领域，特别是扫地机器人的爬楼装置。

背景技术

现有的扫地机器人体积小，可以进入千家万户清扫地板，由于其高度矮，可以进入柜下、沙发下边去清扫垃圾。但都不能上楼梯、下楼梯。现在跃层式、错层式套房都有梯步。一台扫地机器人只能在同一层面的几个房间清扫作业，只能在楼上，或楼下清扫，不能对楼上楼下全部房间清扫。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有扫地机器人的不足，使扫地机器人能够上、下楼梯，能对楼上、楼下各房间进行清扫的扫地机器人的爬楼装置。

本发明是这样实现的：扫地机器人的爬楼装置，是一种与扫地机器人配套用于上、下楼梯的装置。爬楼装置包括主爬行机构、附爬行机构、主机架、附机架、底板、挡拦装置、转折机构、检测器、蓄电池、控制系统。附机架后端铰连在主机架前端，能绕铰连轴心转动。附机架与主机架之间安装有转折机构。底板安装在主机架下方。挡拦装置的挡板铰连在底板后端，能绕铰链向上转动收起、向下转动着地。主爬行机构安装在主机架上，附爬行机构安装在附机架上。爬楼装置与扫地机器人之间有相互配合的无线联系功能。爬楼装置有无线导航功能。扫地机器人要上、下楼梯时，挡板放下着地，扫地机器人经挡板爬到底板上，然后挡板转动向上收起拦住扫地机器人，爬楼装置承载扫地机器人上、下楼梯完成后，挡板放下，扫地机器人经挡板爬到地板上。附机架和主机架下方安装有检测器。控制系统根据爬楼装置上、下楼梯时检测器检测到的自身位置所经过的梯步序号，经过处理后，即指令转折电机调整附爬行机构与主爬行机构之间的角度。爬楼装置不使用时，附机架向上收起，停放到指定位置，减少占地空间。转折机构包括转销、转柄、支架、转折电机，转折电机安装在主机架前端的支架上，转柄一端连接在转折电机的输出轴上，另一端用转销固定连接在附机架后端。主爬行机构和附爬行机构由各自的履带、驱动轮、导轮、驱动电机组成。挡拦装置由挡拦电机、绞轮、拉绳、支架、挡板、扭簧组成。扫地机器人的控制系统中有自动爬上底板、爬下底板的功能。

本发明是对现有扫地机器人配套的一套专用爬楼装置，以下简称爬楼装置。扫地机器人以下简称机器人。爬楼装置的主框架由主机架、附机架组成，主机架和附机架两边各自安装有一套履带式爬行机构。履带式爬行机构本身是现有技术。附机架后端铰连在主机架前端。附机架与主机架之间安装有转折机构。转折机构包括转销、转柄、支架、转折电机。主机架前端的支架上安装有转折电机，主机架前端的铰链中心与转折电机输出轴中心同轴线。转折电机的输出轴上连接有转柄，转柄另一端用转销连接在附机架后端。当转折电机正反转，即使转柄转动带动整个附机架和附爬行机构上、下转动，可以改变附爬行机构与主爬行机构的角度。

附机架和主机架下方安装有检测器，通过图像或者测距检测，可以把检测器所在位置在上楼或下楼中经过的梯步序号传入控制系统。控制系统即根据该信号经计算处理后，指令转折电机调整附爬行机构与主爬行机构之间的角度，以保证该爬楼装置顺利平稳地上、下楼梯。用户只需要把楼梯的级数、梯步的高度和宽度输入爬楼装置上的输入面板就行。

底板安装在主机架中间下方，适当高于地面。挡拦装置由挡拦电机、绞轮、拉绳、支架、挡板、扭簧组成。挡板铰连在底板后端，挡板与底板的铰链轴上安装有扭簧，扭簧作用是向外推压挡板。挡拦电机固定在主机架后端侧边连接的支架上，挡栏电机上安装有绞轮。拉绳一端固定在绞轮上，另一端固定在挡板上。爬楼装置与机器人之间有无线联系的功能。爬楼装置有导航功能，即具有从其指定停放地点到楼梯处的路线识别功能。

机器人要上、下楼梯，先给爬楼装置一个无线信号，爬楼装置收到信号后即和机器人都到楼梯上或楼梯下面会合。随后，爬楼装置的挡拦电机转动，使拉绳放松，挡板在扭簧作用下转动着地。扭簧的弹力刚好推挡板着地。机器人自动经挡板爬到底板上。然后，挡拦电机反转，绞轮拉动拉绳拉起挡板成直立状态，挡住机器人。爬楼装置上、下楼梯后，挡板放下着地，机器人经挡板爬到地板上。

爬楼装置不使用时，移动到指定停放位置。附爬行机构向上转动收拢直立，可以靠近墙壁，占据空间较小。

爬楼装置采用无线充电方式充电。

本发明的优点在于：1、在主机架中间下方安装底板，底板后端设置挡拦装置。挡板放下着地时，机器人能方便爬上底板、爬下底板。爬楼梯时，挡板收起可以挡住机器人，机器人不会因主机架倾斜而掉下来。2、附机架可以绕主机架前端的铰链转动。爬楼梯时，可以改变附机架与主机架之间的角度，方便上、下楼梯。不使用时，附机架向上转动收起直立、靠墙，大大减少占用空间。3、机器人的控制系统有自动爬上、爬下楼梯的功能，机器人能自动爬上、爬下楼梯。4、爬楼装置具有与机器人相互无线联系的功能和导航功能，能方便与机器人配合随时上楼与下楼。解决了现有家用扫地机器人不能上、下楼的难题。

附图说明

图1是扫地机器人的爬楼装置的整体结构图。

图2是主、附机架结构和部分连接件安装情况图。

图3是爬楼装置上楼梯过程图。

图4是爬楼装置上楼梯过程图。

图5是爬楼装置上楼梯过程图。

图6是爬楼装置上楼梯过程图。

图7是附爬行机构向上转动直立情况图。

附图中：楼梯1、支架2、转折电机3、导轮4、驱动轮5、履带6、驱动电机7、附机架8、输入面板9、检测器10、转销11、转柄12、扫地机器人13、主机架14、底板15、挡板16、地面17、蓄电池18、扭簧19、挡拦电机20、绞轮21、拉绳22、墙壁23。

具体实施方式

图1中，是扫地机器人的爬楼装置的整体结构图，也是爬楼装置带着机器人刚开始爬楼，附爬行机构已经搭在第一级楼梯上的情况图。爬楼装置是履带式爬楼结构。附机架8两边后端铰连在主机架14两边前端。主爬行机构与附爬行机构都由履带6、导轮4、驱动轮5、驱动电机7组成。主机架14上安装主爬行机构，附机架8上安装附爬行机构，主、附机架两边前端或后端，安装有驱动电机7。主爬行机构与附爬行机构之间的角度可以调整。导轮4和驱动轮5都安装在主、附机架两边，履带6是橡胶履带，安装在导轮4和驱动轮5上。附机架8后端用转销11连接固定有转柄12。转折电机3的壳体安装在曲形的支架2上。曲形的支架2固定在主机架14前方。转折电机3输出轴上安装固定有转柄12。

底板15安装在主机架中间下方。底板15后端铰连有挡板16。图1中，扫地机器人13停放在底板15上，挡板16已直立挡住扫地机器人13。为图面清晰，图1中未显示挡板相关收放装置结构。

图2中，是主、附机架结构和部分连接件安装情况图。主机架14、附机架8两边都有轮架，轮架用来安装主、附爬行机构的驱动轮和导轮。附机架前端画出了驱动电机7，并只画出了一个导轮4。附机架两边的轮架后端铰连在主机架两边的轮架前端，铰连中心轴销分别固定在轮架前端两边。主机架两边的轮架前方固定有一根曲形的支架2。曲形支架两头固定在主机架两边轮架上，主要是让出转折电机位置。曲形支架上靠近轮架处安装固定有转折电机3，转折电机3输出轴上安装有转柄12。主机架和附机架的铰链中心与转折电机的输出轴中心同轴线。附机架两边的轮架后端内侧固定有转销11。转柄的另一端套在转销上。转折电机正反转，即带动转柄正反转，从而带动附机架转动一个角度。主机架两边的轮架下方安装固定有底板15，底板下方是两边轮架之间的连块，图2中未画出连块。底板15后端铰连有挡板16，挡板16可以上、下转动。底板前方靠近主机架轮架位置设置有蓄电池18。

主机架和附机架上安装有检测器10。图2中的附机架上安装有检测器10和输入面板9。主机架的轮架前方下方安装有一个检测器10，以下叫主检测器，附机架轮架上的检测器叫附检测器。

主机架后端有挡栏装置。底板15与挡板16之间的铰链轴销端头安装有扭簧19。扭簧19始终推压挡板向外转。主机架后方的上方安装有支架2，支架2上方安装一个挡拦电机20。挡拦电机20轴上安装一个绞轮21。挡拦电机所在位置高于主爬行机构的履带上方，不占据底板上方空间。拉绳22一端连接固定在绞轮21上，另一端连接在挡板16侧边。挡拦电机正转，即拉挡板向上转动。转折电机反转、放松，扭簧即推挡板向下转动着地，扭簧弹力大小是使挡板刚好着地即可。

图3、图4、图5、图6中，是爬楼装置上楼梯过程图，同时结合图1叙述。机器人要上楼梯时，先给爬楼装置发出一个信号，爬楼装置收到信号后即与机器人都在楼梯下面会合。爬楼装置的挡板放下着地。机器人经挡板爬上底板。然后，挡拦装置使底板向上转动立起，挡住机器人。上楼时，附爬行机构先搭在第一级楼梯1的棱边上，如图1所示。爬楼装置随即向上爬楼梯。当主检测器检测到所在位置经过最后一级楼梯1时，如图3所示，附爬行机构即向下转动，附爬行机构前方落在楼梯上方的地面17上，爬楼装置继续向前走，附爬行机构随主爬行机构的上升改变一个角度，如图4所示。当主爬行机构完全爬上最后一级楼梯时，主爬行机构仍在地面上行走，如图5所示。当爬楼装置后端有适当空间，这时附爬行机构向上转动，使主、附爬行机构全部着地，附爬行机构继续向上转动，如图6所示。随后挡板放下，机器人经过挡板爬到楼上的地面17上进行清扫工作。爬楼装置处于待命状态，供机器人下楼时使用，或爬楼装置可回到指定位置待命。

机器人下楼过程与上楼过程相反，是一个逆向过程。即其顺序是如图6、图5、图4、图3、图1的顺序。

机器人要下楼梯时，先给爬楼装置发出一个信号，爬楼装置与机器人都在楼梯上面会合。爬楼装置的挡板放下着地。机器人经挡板爬上底板。挡拦装置使底板向上转动立起，挡住机器人，如图6所示。下楼时，主爬行机构在前，倒退爬行。附爬行机构转动到图5位置，爬楼装置向楼梯前进，爬下楼梯，如图4所示。附爬行机构向上转动，如图3所示。爬楼装置继续爬下楼梯，最后到达楼梯下面的地面上，如图1所示。下楼过程结束。

图7中，是附爬行机构向上转动直立情况图。爬楼装置不使用时，停放在指定位置，附爬行机构向上转动直立，靠近墙壁23，占用空间很小。

爬楼装置与机器人之间有无线联系的功能。爬楼装置有自动导航功能，即有从楼梯到指定停放点之间路线的识别功能。

Claims (6)

1.扫地机器人的爬楼装置，是一种与扫地机器人配套用于上、下楼梯的装置，其特征在于：爬楼装置包括主爬行机构、附爬行机构、主机架、附机架、底板、挡拦装置、转折机构、检测器、蓄电池、控制系统；

附机架后端铰连在主机架前端，能绕铰连轴心转动；

附机架与主机架之间安装有转折机构；

底板安装在主机架下方；

挡拦装置的挡板铰连在底板后端，能绕铰链向上转动收起、向下转动着地；

主爬行机构安装在主机架上，附爬行机构安装在附机架上；

爬楼装置与扫地机器人之间有相互配合的无线联系功能；

爬楼装置有无线导航功能；

扫地机器人要上、下楼梯时，挡板放下着地，扫地机器人经挡板爬到底板上，然后挡板转动向上收起拦住扫地机器人，爬楼装置承载扫地机器人上、下楼梯完成后，挡板放下，扫地机器人经挡板爬到地板上；

附机架和主机架下方安装有检测器；

控制系统根据爬楼装置上、下楼梯时检测器检测到的自身位置所经过的梯步序号，经过处理后，即指令转折电机调整附爬行机构与主爬行机构之间的角度；爬楼装置不使用时，附机架向上收起，停放到指定位置，减少占地空间。

2.根据权利要求1所述的扫地机器人的爬楼装置，其特征在于：转折机构包括转销、转柄、支架、转折电机。

3.根据权利要求1或2所述的扫地机器人的爬楼装置，其特征在于：转折电机安装在主机架前端的支架上，转柄一端连接在转折电机的输出轴上，另一端用转销固定连接在附机架后端。

4.根据权利要求1所述的扫地机器人的爬楼装置，其特征在于：主爬行机构和附爬行机构由各自的履带、驱动轮、导轮、驱动电机组成。

5.根据权利要求1所述的扫地机器人的爬楼装置，其特征在于：挡拦装置由挡拦电机、绞轮、拉绳、支架、挡板、扭簧组成。

6.根据权利要求1所述的扫地机器人的爬楼装置，其特征在于：扫地机器人的控制系统中有自动爬上底板、爬下底板的功能。