CN106604671A - 驱动单元以及包括所述驱动单元的清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本文公开了一种清洁机器人，其包括改进的驱动单元，以从在各种驱动条件下发生的不可驱动状态脱离。所述清洁机器人包括本体、以及驱动本体的驱动单元。驱动单元包括产生驱动动力的第一驱动电机和第二驱动电机；驱动轮，当驱动动力从第一驱动电机传输至驱动轮时，驱动轮旋转；以及轮架，其支撑驱动轮以使其可旋转，且相对于第一驱动电机的电机轴在第一位置和第二位置之间旋转。当驱动动力从第二驱动电机传输至轮时，轮架在第一位置和第二位置之间的至少一个区段上旋转。

Description

驱动单元以及包括所述驱动单元的清洁机器人

技术领域

本发明的实施例涉及用于驱动清洁机器人的驱动单元，以及包括所述驱动单元的清洁机器人。

背景技术

通常来说，清洁机器人是在驱动通过区域时，从该区域的表面吸取异物(例如灰尘)来自动清洁该区域的装置，而无需用户的操作。

在清洁机器人中，一对驱动轮安装在本体的两个下部侧面以移动清洁机器人，且安装至少一个脚轮(caster)以支撑本体，使得清洁机器人的本体可以向前/向后移动，或在将要清洁的区域内旋转。

发明内容

技术问题

在清洁机器人驱动通过的将要清洁的区域中，可能存在障碍物，例如台阶、具有倾斜表面的物体和家具。机器人，例如本体的高度较低的清洁机器人，当清洁机器人进入障碍物下的狭窄间隙(例如床或沙发下)，从而清洁机器人的上部部分被俘获在狭窄的槽中(下文称为“俘获状态”)时，或当清洁机器人爬上障碍物，从而导致清洁机器人的驱动轮被提升(下文称为“提升状态”)时，机器人可能处于不可驱动状态(下文称为“卡住状态”)。

技术方案

因此，本发明的方面提供了一种清洁机器人，其包括改进的驱动单元，以脱离在各种驱动条件下发生的不可驱动状态。

根据本发明的一个方面，一种清洁机器人，包括本体，以及驱动所述本体的驱动单元。所述驱动单元包括产生驱动动力的第一驱动电机和第二驱动电机；驱动轮，当驱动动力从所述第一驱动电机传递至所述驱动轮时，所述驱动轮旋转；以及轮架，支撑所述驱动轮以使其可旋转，且相对于所述第一驱动电机的电机轴在第一位置和第二位置之间旋转。当驱动动力从所述第二驱动电机传递至所述轮架时，所述轮架在所述第一位置和所述第二位置之间的至少一个区段中旋转。

所述清洁机器人还包括：固定所述第一驱动电机和所述第二驱动电机的壳体；以及设置在所述壳体和所述轮架之间的弹性构件。通过所述弹性构件加压所述轮架，使其在区段中旋转，在所述区段中，驱动动力不从所述第二驱动电机传递至所述轮架。

通过所述弹性构件加压所述轮架，使其在所述第一位置和第三位置之间旋转，所述第三位置在所述第一位置和所述第二位置之间，且当驱动动力从所述第二驱动电机传递至所述轮架时，在所述第三位置和所述第二位置之间旋转。

所述驱动单元可以包括：包括在所述轮架中的至少一个第一动力传输齿轮，其将由所述第一驱动电机产生的驱动动力传递至所述驱动轮；以及设置在所述第二驱动电机和所述轮架之间的至少一个第二动力传输齿轮，其将由所述第二驱动电机产生的驱动动力传递至所述轮架。

所述轮架可以包括至少一个驱动齿轮，其设置在所述轮架的外表面上，以从所述第二动力传输齿轮接收驱动动力。

至少一个驱动齿轮可以在所述第一驱动电机的所述电机轴上旋转。

当所述轮架在所述第一位置和所述第三位置之间旋转时，所述至少一个驱动齿轮和所述第二动力传输齿轮可以彼此不接合。

所述第一驱动电机的电机轴和所述第二驱动电机的电机轴可以彼此平行。

根据本发明的另一方面，一种驱动单元可以包括：驱动轮；支撑所述驱动轮使其旋转的轮架；加压所述轮架的弹性构件；产生驱动动力以旋转所述驱动轮的第一驱动电机；以及产生驱动动力以旋转所述轮架的第二驱动电机。

所述弹性构件和所述第二驱动电机可以独立地旋转所述轮架。

所述轮架可以包括：设置在所述轮架中的齿轮存储单元；以及包括在所述齿轮存储单元中的第一动力传输齿轮，其将由所述第一驱动电机产生的驱动动力传输至所述驱动轮。

所述驱动单元还可以包括设置在所述第二驱动电机和所述轮架之间的第二动力传输齿轮，其将由所述第二驱动电机产生的驱动动力传输至所述将轮架。

所述驱动单元还可以包括支撑架，其支撑所述第二动力传输齿轮以使其可旋转。

所述轮架还可以包括设置在所述轮架的外表面上的驱动齿轮，其接收来自第二动力传输齿轮的驱动动力。

所述第二动力传输齿轮可以包括：与所述第二驱动电机的电机轴相接合的电机轴齿轮；设置为与所述驱动齿轮相接合的斜齿轮；以及设置在所述电机轴齿轮和所述斜齿轮之间的至少一个连接齿轮，其传输动力。

所述驱动单元还可以包括设置在所述驱动齿轮和所述斜齿轮中的一者的周界表面上的动力传输阻止单元，当通过所述弹性构件加压所述轮架使其旋转时，所述动力传输阻止单元不在所述驱动齿轮和所述斜齿轮之间传输动力。

所述驱动齿轮可以与所述轮架一体形成。

所述驱动单元还可以包括支撑所述第一驱动电机和所述第二驱动电机的壳体。

所述驱动单元还可以包括：第一肋部，其从所述壳体的内表面朝向所述壳体的内侧突出，以支撑所述弹性构件的一个端部；保持器，联接至所述轮架以使其可旋转，从而支撑所述弹性构件的另一端部；以及第二肋部，从所述轮架的外表面突出以支撑所述保持器。

所述轮架还可以包括引导孔，以引导所述轮架的旋转。所述保持器可以包括：联接至所述引导孔以使其可旋转的旋转单元；以及在所述旋转单元的半径的方向上从所述旋转单元突出的支撑单元，以支撑所述弹性构件的另一端部。

所述驱动单元还可以包括形成在所述壳体的内表面上的止动件，以限制所述保持器的旋转。

所述弹性构件可以在轨道的切线方向上加压所述支撑单元，所述轨道由所述支撑单元的一个端部形成。

所述弹性构件可以设置在相对于垂直线与所述驱动轮相对的位置，所述垂直线穿过所述轮架的旋转的中心。

根据本发明的又一方面，一种清洁机器人包括：本体；安装在所述本体中以驱动所述本体的驱动单元；以及控制器，通过确定所述本体的驱动状态来控制所述驱动单元。所述驱动单元包括：驱动轮；支撑所述驱动轮以使其可旋转的轮架；以及包括驱动电机的驱动单元，其产生驱动动力以旋转所述轮架。当确定本体处于阻止所述本体驱动的卡住状态时，所述控制器驱动所述驱动电机旋转轮架。

有益效果

如从上述说明显而易见的是，根据本发明的一个或多个实施例，通过控制驱动轮向下移动的长度，清洁机器人能够脱离由各种驱动条件导致的不可驱动状态。

附图说明

图1是示出了根据本发明的一个实施例的清洁机器人的结构的视图。

图2是根据本发明的一个实施例的清洁机器人的仰视图。

图3是根据本发明的一个实施例的驱动单元的透视图。

图4是根据本发明的一个实施例的驱动单元的分解透视图。

图5是图3的轮驱动单元的透视图。

图6是图3的轮架驱动单元的透视图。

图7A是示出了根据本发明的一个实施例的在清洁机器人的正常驱动状态中的驱动轮和轮架的移动的范围的视图。

图7B是示出了根据本发明的一个实施例的在清洁机器人的卡住状态中的驱动轮和轮架的移动的范围的视图。

图8是根据本发明的一个实施例的清洁机器人的控制框图。

图9是示出了根据本发明的一个实施例的清洁机器人的正常驱动状态。

图10是图9的侧视图。

图11A-11C是示出了根据本发明的一个实施例的过程，其中清洁机器人从由于提升现象(一种状态，其中清洁机器人的两个驱动轮被提升，从而阻止清洁机器人驱动)而发生的卡住状态脱离。

图12A-12C分别是图11A-11C的侧视图。

图13A-13C是示出了根据本发明的另一实施例的过程，其中清洁机器人从由于提升现象(一种状态，其中清洁机器人的其中一个驱动轮被提升，从而阻止清洁机器人驱动)而发生的卡住状态脱离。

图14A-14C分别是图13A-13C的侧视图。

图15A-15C是示出了根据本发明的另一实施例的过程，其中清洁机器人从由于俘获现象(一种状态，其中清洁机器人前表面被俘获，例如在间隙中，从而阻止清洁机器人驱动)而发生的卡住状态脱离。

图16A-16B是示出了根据本发明的另一实施例的过程，其中清洁机器人从由于俘获现象(一种状态，其中清洁机器人的侧表面被俘获，例如在间隙中，从而阻止清洁机器人驱动)而发生的卡住状态脱离。

图17是根据本发明的第一改进示例的轮架驱动单元的透视图。

图18A-18C是示出了操作图17的轮架驱动单元的过程的视图。

图19是根据本发明的第二改进示例的轮架驱动单元的透视图。以及

图20A-20C示出了操作图19的轮架驱动单元的过程的视图。

具体实施方式

现在将详细地参照本发明的实施例，在附图中示出了实施例的示例，其中在全文中相似的附图标记指代相似的元件。

图1是示出了根据本发明的一个实施例的清洁机器人1的结构的视图。图2是根据本发明的一个实施例的清洁机器人1的仰视图。

参照图1和图2，清洁机器人1包括形成清洁机器人1的内部的本体10、封盖本体10的上部部分的封盖20、在将要清洁的空间中扫除或驱散灰尘的刷单元30和40、提供驱动本体10的驱动动力的动力源50，以及驱动本体10的驱动单元100。

本体10不仅形成清洁机器人1的内部，而且还支撑安装在清洁机器人1中的各种部件。

刷单元30和40包括：主刷单元30，其安装在本体10的底部的进入口11处，以改善在本体10的底部吸入灰尘以及扫除或驱散灰尘的效率，以及侧刷单元40，安装在本体10的两个前下部部分处，以将清洁机器人1驱动的表面上的灰尘扫除至进入口11。

主刷单元30包括：卷筒(drum)型刷单元31，其长度对应于进入口11，且安装在进入口11处，并相对于底部表面旋转，从而扫除或驱散底部表面的灰尘，类似于滚筒；以及旋转刷单元31的刷电机32。

刷单元31包括滚筒33和刷34。滚筒33由刚性材料形成，联接至本体10以使其可旋转，且由刷电机32驱动。端部帽35安装在滚筒33的两个端部处，以防止异物移动至刷电机32。刷34由弹性材料形成，安置在滚筒33中，且与滚筒33一起被驱动，以抽打(whip)当清洁机器人1驱动时积累在底部表面上的灰尘或异物。

每个侧刷单元40包括一个刷41，其以预定的间隔安装在本体10的前表面的两个侧面处，并相对于底部表面水平地旋转，以将底部表面上不能被主刷单元30扫掠的灰尘扫除至进入口11。

动力源50包括电池，其电连接至每个驱动单元100的第一驱动电机150和第二驱动电机160(见图3)、旋转主刷单元30的刷电机32、以及用于驱动本体10的其他驱动单元，从而为它们供给驱动动力。电池设置为可充电的蓄电池，当清洁完成后，本体10被联接至扩展坞(未示出)时，由扩展坞供给电力以充电。

脚轮60安装在本体10的前部，使得其旋转角度根据清洁机器人1驱动的底部表面的状态而变化。脚轮60支撑清洁机器人1以稳定清洁机器人1的姿态，并防止清洁机器人1下落，且包括滚轮或脚轮型轮。

尽管本发明的实施例所描述的是脚轮60安装在本体10的前部的情况，但是本发明的实施例并不限于此。即使当脚轮60可能安装在本体10的后部、或者前部和后部两者，也可以实现本发明的相同的目的和效果。

驱动单元100分别设置在本体10的中心部分的两侧处，以允许本体10在清洁过程期间向前移动、向后移动或可以旋转。

驱动单元100可以根据来自控制器220(见图8)的指令在向前或向后方向上旋转(其将在下文描述)，以向前或向后移动清洁机器人1，或旋转清洁机器人1。例如，驱动单元100可以在向前或向后方向上旋转，以向前或向后移动清洁机器人1。另外，通过在向前方向上旋转右驱动单元100同时在向后方向上旋转左驱动单元100，使得清洁机器人1在其前部处在逆时针方向上旋转，以及通过在向前方向上旋转左驱动单元100同时在向后方向上旋转右驱动单元100，使得洁机器人1在其前部处在顺时针方向上旋转。

现在将参照位于本体10向前移动的方向的右边的驱动单元100来描述本发明的实施例。下述描述也适用于位于本体10向前移动的方向的左边的驱动单元100，除非另有规定。

图3是根据本发明的一个实施例的驱动单元100的透视图。图4是根据本发明的一个实施例的驱动单元100的分解透视图。图5是包括在图3的驱动单元100中的轮驱动单元170的透视图。图6是包括在图3的驱动单元100中的轮架驱动单元180的透视图。

如图3-图6所示，驱动单元100包括：壳体110、驱动本体10的驱动轮120、支撑驱动轮120以使其可旋转的轮架130、加压轮架130的弹性构件140、产生用于旋转驱动轮120的驱动动力的第一驱动电机150、以及产生用于旋转轮架130的驱动动力的第二驱动电机160。

壳体110包括：壳体本体111、联接至壳体本体111的侧面的壳体封盖112、由壳体本体111和壳体封盖112形成的存储单元113、支撑轮架130使其旋转的支撑凸起114、支撑弹性构件140的一端的第一支撑肋部116、以及限制保持器138的旋转的止动件118(见图7A)。

壳体110的下部部分敞开，使得驱动轮120和轮架130根据将要清洁的空间的底部表面的类型和状态垂直地移动。

在存储单元113中，包括有驱动轮120、轮架130、弹性构件140、第一驱动电机150、第二驱动电机160，以及诸如此类。

支撑凸起114从壳体封盖112的内表面朝向存储单元113突出。存储孔114a设置在支撑凸起114的中心，以存储轮架130的第一主轴132a，使得轮架130可以在支撑凸起114上旋转。

第一支撑肋部116从壳体本体111的内表面朝向存储单元113突出，以支撑弹性构件140的一个端部。

止动件118形成在壳体本体111的内表面，以限制保持器138的旋转。

驱动轮120包括：轮122，其与将要清洁的区域的底部表面直接接触，以移动本体10，以及驱动轴124，其固定在轮122上以驱动轮122旋转。驱动轴124在穿过轮架130的同时，联接至轮架130以使其可旋转。第一动力传输齿轮136之间的驱动轴齿轮136b固定在驱动轴124上。驱动轴124形成驱动轮120的旋转C2(见图7A)的中心。

轮架130包括：彼此联接以形成齿轮存储单元131的第一框架130a和第二框架130b、从第一框架130a的外表面和第二框架130b的内表面突出的框架主轴132，以及包括在齿轮存储单元131中的第一动力传输齿轮136，其将驱动动力从第一驱动电机150传输至驱动轮120。

第一通孔133形成在第一框架130a中，通过第一通孔133，驱动轴124穿过第一框架130a以包括在齿轮存储单元131中。支撑孔134形成在第二框架130b内表面中，以存储轴承137a，轴承137a联接至包括在齿轮存储单元131中的驱动轴124的端部部分，以在其中支撑驱动轴124以使其可旋转。支撑驱动轴124以使其可旋转的轴承137a可以被插入第一通孔133和支撑孔134中。第二通孔135形成在第二框架130b中，通过第二通孔135，第一驱动电机150的电机轴152穿过第二框架130b以包括在齿轮存储单元131中。

框架主轴132包括：从第一框架130a的外表面突出的第一主轴132a，从第二框架130b的外表面在与第一主轴132a突出的方向相反的方向上突出的第二主轴132b。第一主轴132a和第二主轴132b设置在相同的轴线上。第一主轴132a包括在支撑凸起114的存储孔114a中，以使其可旋转。第二主轴132b存储从第一驱动电机150的电机壳体151突出的支撑轴151a。支撑第二主轴132b以使其可旋转的轴承137b可以被插入在第二主轴132b和支撑轴151a之间。

第一动力传输齿轮136包括：与第一驱动电机150的电机轴152相接合的电机轴齿轮136a、固定在驱动轮120的驱动轴124上的驱动轴齿轮136b，以及连接电机轴齿轮136a和驱动轴齿轮136b的多个连接齿轮136c。当电机轴152穿过第一动力传输齿轮136时，电机轴152的旋转的速度降低。

此外，轮架130包括：支撑弹性构件140以及第一支撑肋部116的保持器138、从第一框架130a和第二框架130b的外表面突出以支撑保持器138的第二支撑肋部139a，以及引导保持器138旋转的引导孔139b。

保持器138包括：联接至引导孔139b以使其可旋转的旋转单元138a、在旋转单元138a的半径方向上从旋转单元138a突出以支撑弹性构件140的支撑单元138b，以及包括在轮架130中以防止旋转单元138a的分离的分离阻止单元138c。

在弹性构件140的拉伸强度范围内，通过弹性构件140加压支撑单元138b。当与第二支撑肋部139a接触时，通过弹性构件140加压的支撑单元138b在第二支撑肋部139a上施加压力，从而旋转轮架130。即是说，弹性构件140的拉伸强度经由保持器138的支撑单元138b和轮架130的第二支撑肋部139a传递至轮架130，从而旋转轮架130。与之相比，在本体10驱动时通过驱动轮120传递的冲击减少，这是由于该冲击通过轮架130、轮架130的第二支撑肋部139a，以及保持器138的支撑单元138b传递至弹性构件140。

驱动齿轮182设置在第二框架130b的外表面上。驱动齿轮182可以从第二框架130b的外表面突出，以与第二框架130b一体形成。由第二驱动电机160产生的驱动动力通过第二动力传输齿轮184和驱动齿轮182旋转轮架130。

弹性构件140包括可压缩的螺旋弹簧，且设置在壳体110的第一支撑肋部116和保持器138的支撑单元138b之间，以在一个方向上加压轮架130。

弹性构件140包括：由第一支撑肋部116支撑并固定在第一支撑肋部116上的固定端部142，以及由支撑单元138b支撑并固定在支撑单元138b上的加压端部144，以加压保持器138。

弹性构件140设置在相对于垂直线L与驱动轮120相对的位置上，所述垂直线穿过轮架130的旋转C1的中心，且设置为比驱动轮120(见图7A和图7B)更接近轮架130的旋转C1的中心。

弹性构件140设置为压缩状态，以在轨道T的切线方向上加压保持器138，轨道T由支撑单元138b的一个端部形成。由弹性构件140施加在保持器138上的压力通过第二支撑肋部139a和轮架130被传递至驱动轮120，驱动轮120与底部表面相接触。

第一驱动电机150包括：包括并固定在壳体110中的电机壳体151，以及从电机壳体151突出的支撑轴151a。支撑轴151a被包括在第二主轴132b中。

第一驱动电机150的电机轴152通过形成在第二框架130b中的第二通孔135被包括在齿轮存储单元131中，并与电机轴齿轮136a相接合。由第一驱动电机150产生的驱动动力，通过电机轴152、电机轴齿轮136a、多个连接齿轮136c和驱动轴齿轮136b被传递至驱动轴124，从而旋转轮122。

第二驱动电机160包括：包括并固定在壳体110中的电机壳体161和电机轴162。第二驱动电机160的电机轴162设置为与第一驱动电机150的电机轴152平行。

电机轴162与电机轴齿轮184a相接合。由第二驱动电机160产生的驱动动力通过电机轴162、电机轴齿轮184a、多个连接齿轮184c和斜齿轮184b传递至驱动齿轮182，从而旋转轮架130。

如图5所示，轮驱动单元170包括第一驱动电机150和第一动力传输齿轮136。由第一驱动电机150产生的驱动动力通过第一动力传输齿轮136来驱动驱动轮120。

如图6所示，轮架驱动单元180包括第二驱动电机160、驱动齿轮182、以及第二驱动电机160和驱动齿轮182之间的第二动力传输齿轮184。第二动力传输齿轮184包括：固定在第二驱动电机160的电机轴162上的电机轴齿轮184a、与驱动齿轮182相接合的斜齿轮184b、以及连接电机轴齿轮184a和斜齿轮184b的多个连接齿轮184c。第二动力传输齿轮184由固定至壳体本体111上的支撑架188支撑使得其可旋转。当电机轴162穿过第二动力传输齿轮184时，电机轴162的旋转的速度降低。

尽管上文已经描述了使用第一动力传输齿轮136和第二动力传输齿轮184在第一驱动电机150和驱动轮120之间以及在第二驱动电机160和轮架130之间传递动力的实施例，可以经由动力传输带(power transfer belt)来传递动力。

图7A是示出了根据本发明的一个实施例的在清洁机器人1的正常驱动状态中的驱动轮120和轮架130的移动的范围的视图。图7B是示出了根据本发明的一个实施例的在清洁机器人1的卡住状态中的驱动轮120和轮架130的移动的范围的视图。

如图7A所示，在清洁机器人1正常驱动的状态中，轮架130在第一位置P1和第三位置P3之间旋转，且驱动轮120在参考位置R和第一下落位置D1之间移动。当拉伸力施加在弹性构件140上时，轮架130的最大旋转位置是第三位置P3。在这种情况下，驱动轮120的最大下落位置是第一下落位置D1。

如图7B所示，当清洁机器人1处于卡住状态时，轮架130在第三位置P3和第二位置P2之间旋转，且驱动轮120在第一下落位置D1和第二下落位置D2之间移动。由于由第二驱动电机160产生的驱动动力，轮架130的最大旋转位置是第二位置P2。在这种情况下，驱动轮120的最大下落位置是第二下落位置D2。

图8是根据本发明的一个实施例的清洁机器人1的控制框图。

如图8所示，清洁机器人1包括输入单元200，经由输入单元200输入来自用户的移动命令；传感器单元210，其检测关于清洁机器人1驱动通过的将要清洁的区域的各种信息；控制器220，其基于经由输入单元200输入的移动信息和由传感器单元210检测到的传感器信息，来确定清洁机器人1的驱动状态(卡住状态)并控制第一驱动电机150和第二驱动电机160。

输入单元200包括本体10或遥控装置(未示出)上的多个按钮，以接收来自用户的关于清洁机器人1的移动命令或清洁指令，并将这些命令传输至控制器220。

传感器单元210包括：编码器211，其根据来自用户的移动命令来测量第一驱动电机140和第二驱动电机160的旋转运动量，位置传感器212，其测量清洁机器人1的实际移动距离，倾斜传感器213，其测量清洁机器人1实际移动的角度(方向)，以及电流传感器214，其测量流经第一驱动电机140和第二驱动电机160的电流。

只要清洁机器人1的实际移动的移动可以被测量，则至少一个位置传感器212可以安装在任何位置。

倾斜传感器213是指能够测量清洁机器人1的倾角的传感器模块。倾斜传感器213的示例不仅包括重力传感器，其基于重力的方向直接测量清洁机器人1的倾角，且还包括3轴加速传感器和3轴角速度传感器，其通过传感器融合(sensor fusion)测量清洁机器人1的倾角。另外，倾斜传感器213可以是2轴倾斜传感器，其通过测量清洁机器人1的倾角和倾角的变化，来检测卡住状态是否发生、产生卡住条件、并测量横摇/纵摇值(roll/pitchvalue)。

电流传感器214安装在电力供给电路(未示出)中，测量第一驱动电机150或第二驱动电机160上的负载，并将测量负载的结果传输至控制器220。

控制器220配置为控制清洁机器人1的全部操作，并根据经由输入单元200接收的移动命令来控制第一驱动电机150以移动清洁机器人1。此外，控制器220基于经由输入单元200输入的移动信息和由传感器单元210检测到的传感器信息，来确定清洁机器人1是否在不可驱动状态(卡住状态)，并控制第二驱动电机160，以使得清洁机器人1将其自身从不可驱动状态摆脱。

清洁单元230驱动主刷和侧刷(未示出)，以根据来自控制器220的驱动命令，通过吸收异物(例如来自清洁机器人1驱动经过的将要清洁的区域的底部表面的灰尘)执行清洁操作。

存储单元240存储根据来自清洁机器人1的清洁命令而预先确定的驱动模式和路径、在清洁机器人1的移动期间检测到的传感器信息，等等。存储单元240还可以存储将要清洁的区域的地图信息。

图9是示出了根据本发明的一个实施例的清洁机器人1的正常驱动状态。图10是图9的侧视图。

如图9和图10所示，当清洁机器人1正常驱动，轮架130在被弹性构件140加压或加压弹性构件140时，轮架130在第一位置P1和第三位置P3之间旋转。当轮架130旋转时，驱动轮120在参考位置R和第一下落位置D1之间移动。

驱动轮120和底部表面之间的牵引力(其对于清洁机器人1的正常驱动是必要的)可以通过弹性构件140向轮架130上施加压力使得轮架130旋转来确保。因此，控制器220不操作第二驱动电机160。

图11A-11C是示出了根据本发明的一个实施例的过程，其中清洁机器人1从由于提升现象(一种状态，其中清洁机器人1的两个驱动轮120被提升，从而阻止清洁机器人1驱动)而发生的卡住状态脱离。图12A-12C分别是图11A-11C的侧视图。

如图11A-11C以及图12A-12C所示，当清洁机器人1爬上障碍物A1时，如果清洁机器人1的后部表面与障碍物A1之间的距离d1大于最大下落向长度l1(清洁机器人1的后部表面与第一下落位置D1之间的距离)，驱动轮120由于弹性构件140施加的压力向下移动最大下落向长度l1，两个驱动轮120被提升(“提升状态”)，导致清洁机器人1处于阻止清洁机器人驱动的卡住状态。在这种情况下，两个驱动轮120的保持器138与止动器118相接触，从而限制驱动轮120的旋转，且弹性构件140不能额外地加压轮架130。

当确定清洁机器人1处于卡住状态时，控制器220操作两个驱动单元100的第二驱动电机160。由相应的第二驱动电机160产生的驱动动力通过第二动力传输齿轮184和驱动齿轮182传输至轮架130，从而旋转轮架130。当轮架130旋转时，驱动轮120朝向障碍物A1的底部表面向下移动。在这种情况下，轮架130可以从第三位置P3旋转至第二位置P2，且驱动轮120可以从第一下落位置D1移动至第二下落位置D2。

当驱动轮120接地至障碍物A1的底部表面以恢复足够的驱动动力来脱离卡住状态时，控制器220停止第二驱动电机160。

然后，在清洁机器人1脱离卡住状态以使得能够摆脱障碍物A1之后，清洁机器人1被控制以返回正常驱动状态以恢复其清洁功能。

然而，在第二驱动电机160由弹性构件140加压时，第二驱动电机160不总是独立于弹性构件140运行。例如，根据底部表面的材料，仅由弹性构件140施加压力而在驱动轮120和底部表面之间产生的牵引力可能是不足够的。在这种情况下，控制器220可以操作第二驱动电机160增加驱动轮120和底部表面之间的牵引力，从而恢复清洁机器人1的驱动功能。

图13A-13C是示出了根据本发明的另一实施例的过程，其中清洁机器人1从由于提升现象(一种状态，其中清洁机器人1的其中一个驱动轮120被提升，从而阻止清洁机器人1驱动)而发生的卡住状态脱离。图14A-14C分别是图13A-13C的侧视图。

如图13A-13C和图14A-14C所示，当清洁机器人1在曲折的底部表面A2上驱动时，如果清洁机器人1的底部表面和底部表面A2之间的距离d2大于最大下落向长度l1(清洁机器人1的后部表面与第一下落位置D1之间的距离)，驱动轮120由于弹性构件140施加的压力向下移动最大下落向长度l1，其中一个驱动轮120被提升(“提升状态”)，导致清洁机器人1处于阻止清洁机器人驱动的卡住状态。在这种情况下，提升的驱动轮120的保持器138与止动器118相接触，从而限制提升的驱动轮120的旋转，且弹性构件140不能额外地加压轮架130。

当确定清洁机器人1处于卡住状态时，控制器220操作位于与提升的驱动轮120相邻的驱动单元100的部分中的第二驱动电机160。由第二驱动电机160产生的驱动动力通过第二动力传输齿轮184和驱动齿轮182传输至轮架130，从而旋转轮架130。当轮架130旋转时，提升的驱动轮120朝向底部表面A2向下移动。在这种情况下，轮架130可以从第三位置P3旋转至第二位置P2，且提升的驱动轮120可以从第一下落位置D1移动至第二下落位置D2。

当驱动轮120接地至底部表面A2以恢复足够的驱动动力来脱离卡住状态时，控制器220停止第二驱动电机160。

然后，在清洁机器人1脱离卡住状态以使得能够摆脱底部表面A2之后，清洁机器人1被控制以返回正常驱动状态，以恢复其清洁功能。

图15A-15C是示出了根据本发明的另一实施例的过程，其中清洁机器人1从由于俘获现象(一种状态，其中清洁机器人1前表面被俘获，例如在间隙中，从而阻止清洁机器人1驱动)而发生的卡住状态脱离。

如图15A-15C所示，当清洁机器人1进入障碍物A3的狭窄的槽时，清洁机器人1的前表面的上部部分被俘获在狭窄的槽中(“上部部分俘获状态”)，导致阻止清洁机器人1驱动的卡住状态。在由于“上部部分俘获状态”而发生的卡住状态中，两个驱动轮120和两个第一驱动电机150处于受限状态。即是说，“上部部分俘获状态”是指由两个驱动单元100的驱动轮120产生的驱动动力不能仅由弹性构件140产生的弹性力来恢复的状态。

由于两个驱动单元100的两个驱动轮120不能旋转，过流(over-current)流经两个驱动单元100的第一驱动电机150。当卡住状态由于“上部部分俘获状态”而发生时，控制器220可以使用电流传感器214感测该状态并确定该状态。

当确定清洁机器人1处于由于“上部部分俘获状态”而发生的卡住状态时，控制器220操作两个驱动单元100的第二驱动电机160。由第二驱动电机160产生的驱动动力通过第二动力传输齿轮184和驱动齿轮182传递至轮架130，从而旋转轮架130。当轮架130旋转时，驱动轮120向下移动，且清洁机器人1的总高度H1相对地减小。

当由驱动轮120产生的驱动动力恢复到足以允许清洁机器人1脱离卡住状态时，控制器220停止第二驱动电机160。

然后，在清洁机器人1在与其进入障碍物A3的方向相反的方向上驱动从而脱离卡住状态并摆脱障碍物A3时，清洁机器人1被控制返回其正常驱动状态，以恢复其清洁功能。

图16A-16B是示出了根据本发明的另一实施例的过程，其中清洁机器人1从由于俘获现象(一种状态，其中清洁机器人1的侧表面被俘获，例如在间隙中，从而阻止清洁机器人1驱动)而发生的卡住状态脱离。

如图16A和16B所示，当清洁机器人1进入障碍物A4中的狭窄的槽时，清洁机器人1的侧表面被俘获在狭窄的槽中(“侧表面俘获状态”)，导致清洁机器人1处于阻止清洁机器人1驱动的卡住状态。在由于“侧表面俘获状态”而发生的卡住状态中，邻近驱动单元100的俘获侧的驱动轮120和第一驱动电机150处于束缚状态。即是说，“侧表面俘获状态”意味着由邻近驱动单元100的俘获侧的驱动轮120产生的驱动动力不能仅通过弹性构件140的弹性力来恢复的状态。

由于邻近驱动单元100的俘获侧的驱动轮120不能旋转，过流流经邻近驱动单元100的俘获侧的第一驱动电机150，当卡住状态由于“侧表面俘获状态”而发生时，控制器220可以使用电流传感器214感测该状态并确定该状态。

当确定清洁机器人1处于由于“侧表面俘获状态”而发生的卡住状态时，控制器220操作邻近驱动单元100的非俘获部分的第二驱动电机160。由第二驱动电机160产生的驱动动力通过第二动力传输齿轮184和驱动齿轮182传递至轮架130，从而旋转轮架130。当轮架130旋转时，驱动轮120向下移动，且清洁机器人1的总高度H2相对地减小。

当由驱动轮120产生的驱动动力恢复到足以脱离卡住状态时，控制器220停止第二驱动电机160。

然后，在清洁机器人1在与其进入障碍物A4的方向相反的方向上驱动从而脱离卡住状态并摆脱障碍物A4时，清洁机器人1恢复正常驱动状态以恢复其清洁功能。

现在将描述根据本发明的改进示例的轮架驱动单元。该轮架驱动单元的与根据前述基础实施例的轮架驱动单元180相同的部件，被分配相同的附图标记，且从而不在此赘述。

图17是根据本发明的第一改进示例的轮架驱动单元180的透视图。图18A-18C是示出了操作图17的轮架驱动单元180的过程的视图。

如图17和图18A-18C所示，动力传输阻止单元282a被包括在设置于轮架130的外表面上的驱动齿轮282的至少一个区段中，以防止动力在驱动齿轮282和斜齿轮184b之间传递。

动力传输阻止单元282a设置为平面周界表面，齿轮齿282b不形成在其上，以防止驱动齿轮282与斜齿轮184b相接合，且形成为对应于在驱动齿轮282的周向上的在轮架130上的第一位置P1和第三位置P3之间的角度α1。

如图18A和18B所示，在清洁机器人1正常驱动的状态下，轮架130通过由弹性构件140施加的压力在第一位置P1和第三位置P3之间旋转。在这种情况下，由于动力传输阻止单元282a，驱动齿轮282和斜齿轮184b彼此不相接合。因此，当轮架130通过由弹性构件140施加的压力旋转时，防止转矩通过驱动齿轮282和第二动力传输齿轮184传递至第二驱动电机160。

如图18B和18C所示，如果轮架130设置在第三位置P3(其为当清洁机器人1处于卡住状态时，通过弹性构件140的最大旋转位置)，驱动齿轮282和斜齿轮184b开始彼此相接合。随后，当第二驱动电机160被驱动时，由第二驱动电机160产生的驱动动力通过斜齿轮184b和驱动齿轮282传递至轮架130，从而旋转轮架130。

图19是根据本发明的第二改进示例的轮架驱动单元180的透视图。图20A-20C示出了操作图19的轮架驱动单元180的过程的视图.

如图19所示，动力传输阻止单元286被包括在斜齿轮284b的至少一个区段中，从而不在驱动齿轮182和斜齿轮284b之间传递动力。

动力传输阻止单元286设置为平面周界表面，齿轮齿288不形成在其上，以防止斜齿轮284b与驱动齿轮182相接合，且形成为对应于在斜齿轮284b的周向上的在轮架130上的第一位置P1和第三位置P3之间的角度α2。

如图20A和20B所示，在清洁机器人1正常驱动的状态下，轮架130通过由弹性构件140施加的压力在第一位置P1和第三位置P3之间旋转。在这种情况下，由于动力传输阻止单元286，驱动齿轮182和斜齿轮284b彼此不相接合。因此，当轮架130通过由弹性构件140施加的压力旋转时，防止转矩通过驱动齿轮282和第二动力传输齿轮184传递至第二驱动电机160。

如图20B所示，如果轮架130设置在第三位置P3(其为当清洁机器人1处于卡住状态时，通过弹性构件140的最大旋转位置)，驱动齿轮282和斜齿轮184b开始彼此相接合。随后，当第二驱动电机160被驱动时，由第二驱动电机160产生的驱动动力通过斜齿轮184b和驱动齿轮282传递至轮架130，从而旋转轮架130。

Claims (24)

1.一种清洁机器人，包括：

本体；以及

驱动所述本体的驱动单元；

其中，所述驱动单元包括：

产生驱动动力的第一驱动电机和第二驱动电机；

驱动轮，当驱动动力从所述第一驱动电机传递至所述驱动轮时，所述驱动轮旋转；以及

轮架，支撑所述驱动轮以使其可旋转，且相对于所述第一驱动电机的电机轴在第一位置和第二位置之间旋转，

其中，当驱动动力从所述第二驱动电机传递至所述轮架时，所述轮架在所述第一位置和所述第二位置之间的至少一个区段中旋转。

2.如权利要求1所述的清洁机器人，还包括：

固定所述第一驱动电机和所述第二驱动电机的壳体；以及

设置在所述壳体和所述轮架之间的弹性构件，

其中，所述轮架由所述弹性构件加压以在一区段中旋转，在所述区段中驱动动力不从所述第二驱动电机传递至所述轮架。

3.如权利要求2所述的清洁机器人，其中，所述轮架由所述弹性构件加压以在所述第一位置和第三位置之间旋转，所述第三位置在所述第一位置和所述第二位置之间，并且当驱动动力从所述第二驱动电机传递至所述轮架时，所述轮架在所述第三位置和所述第二位置之间旋转。

4.如权利要求3所述的清洁机器人，其中，所述驱动单元包括：

包括在所述轮架中的至少一个第一动力传输齿轮，其将由所述第一驱动电机产生的驱动动力传递至所述驱动轮；以及

设置在所述第二驱动电机和所述轮架之间的至少一个第二动力传输齿轮，其将由所述第二驱动电机产生的驱动动力传递至所述轮架。

5.如权利要求4所述的清洁机器人，其中，所述轮架包括至少一个驱动齿轮，所述至少一个驱动齿轮设置在所述轮架的外表面上以从所述第二动力传输齿轮接收驱动动力。

6.如权利要求5所述的清洁机器人，其中，所述至少一个驱动齿轮在所述第一驱动电机的所述电机轴上旋转。

7.如权利要求5所述的清洁机器人，其中，当所述轮架在所述第一位置和所述第三位置之间旋转时，所述至少一个驱动齿轮和所述第二动力传输齿轮彼此不接合。

8.如权利要求1所述的清洁机器人，其中，所述第一驱动电机的电机轴和所述第二驱动电机的电机轴彼此平行。

9.一种驱动单元，安装在清洁机器人中以驱动所述清洁机器人，所述驱动单元包括：

驱动轮；

轮架，支撑所述驱动轮以使其可旋转；

弹性构件，加压所述轮架；

第一驱动电机，产生驱动动力以旋转所述驱动轮；以及

第二驱动电机，产生驱动动力以旋转所述轮架。

10.如权利要求9所述的驱动单元，其中，所述弹性构件和所述第二驱动电机独立地旋转所述轮架。

11.如权利要求9所述的驱动单元，其中，所述轮架包括：

设置在所述轮架中的齿轮存储单元；以及

包括在所述齿轮存储单元中的第一动力传输齿轮，其将由所述第一驱动电机产生的驱动动力传输至所述驱动轮。

12.如权利要求11所述的驱动单元，还包括设置在所述第二驱动电机和所述轮架之间的第二动力传输齿轮，其将由所述第二驱动电机产生的驱动动力传输至所述轮架。

13.如权利要求12所述的驱动单元，还包括支撑架，其支撑所述第二动力传输齿轮以使其可旋转。

14.如权利要求12所述的驱动单元，其中，所述轮架包括设置在所述轮架的外表面上的驱动齿轮，其接收来自所述第二动力传输齿轮的驱动动力。

15.如权利要求14所述的驱动单元，其中，所述第二动力传输齿轮包括：

与所述第二驱动电机的电机轴相接合的电机轴齿轮；

设置为与所述驱动齿轮相接合的斜齿轮；以及

设置在所述电机轴齿轮和所述斜齿轮之间的至少一个连接齿轮，其传输动力。

16.如权利要求15所述的驱动单元，还包括设置在所述驱动齿轮和所述斜齿轮中的一者的周界表面上的动力传输阻止单元，当所述轮架由所述弹性构件加压以旋转时，所述动力传输阻止单元不在所述驱动齿轮和所述斜齿轮之间传输动力。

17.如权利要求14所述的驱动单元，其中，所述驱动齿轮与所述轮架一体形成。

18.如权利要求9所述的驱动单元，还包括支撑所述第一驱动电机和所述第二驱动电机的壳体。

19.如权利要求18所述的驱动单元，还包括：

第一肋部，其从所述壳体的内表面朝向所述壳体的内侧突出，以支撑所述弹性构件的一个端部；

保持器，联接至所述轮架以使其可旋转，从而支撑所述弹性构件的另一端部；以及

第二肋部，从所述轮架的外表面突出以支撑所述保持器。

20.如权利要求19所述的驱动单元，其中，所述轮架包括引导孔，以引导所述轮架的旋转，并且

所述保持器包括：

旋转单元，联接至所述引导孔以使其可旋转；以及

支撑单元，在所述旋转单元的半径的方向上从所述旋转单元突出，以支撑所述弹性构件的所述另一端部。

21.如权利要求20所述的驱动单元，还包括形成在所述壳体的内表面上的止动件，以限制所述保持器的旋转。

22.如权利要求20所述的驱动单元，其中，所述弹性构件在由所述支撑单元的一个端部形成的轨道的切线方向上加压所述支撑单元。

23.如权利要求9所述的驱动单元，其中，所述弹性构件设置在相对于穿过所述轮架的旋转的中心的垂直线与所述驱动轮相对的位置。

24.一种清洁机器人，包括：

本体；

驱动单元，安装在所述本体中以驱动所述本体，

其中，所述驱动单元包括：

驱动轮；

轮架，支撑所述驱动轮以使其可旋转；以及

包括驱动电机的驱动单元，其产生驱动动力以旋转所述轮架；以及

控制器，通过确定所述本体的驱动状态来控制所述驱动单元，

其中，当确定所述本体处于阻止所述本体驱动的卡住状态时，所述控制器驱动所述驱动电机旋转所述轮架。