CN106821136B - 一种用于市政工程的多功能扫地机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于市政扫地机器人技术领域，尤其涉及一种用于市政工程的多功能扫地机器人，它包括行走机构、吸尘机构、擦湿机构、抹平机构、行走轮，其中扫地机器人具有自动行走、自动吸尘、自动加湿和自动铲掉突起物的四大功能，通过圆环套的设计理念，将自动行走、自动吸尘、自动加湿等机构做成环形并嵌套在一起，并在环形机构中间设计了抹平机构，抹平机构通过差速器自动控制调节将发动机的功率全部输出到加速飞轮上，而使抹平转轴失去动力，即机器人不会反转，只是加速飞轮在自转，另外防止了抹平电机的损坏。整个发明结构紧凑功能多样，具有极好的使用效果。

Description

一种用于市政工程的多功能扫地机器人

技术领域

本发明属于市政扫地机器人技术领域，尤其涉及一种用于市政工程的多功能扫地机器人。

背景技术

目前市政领域中的马路清扫设备，常采用有人驾驶的扫地车来清扫路面，使用普通汽车底盘和增加扫地机械设备来实现扫地功能，对于路面上具有很难清理的垃圾时，需通过人为对难清理的垃圾清理，之后，再通过扫地车清理，工作效率很低，影响了扫地速度。而对于目前的自动扫地的设备而言，仅仅是通过清扫和洒水实现，对于很难清理的垃圾，自动扫地机器人无法做到，或者需要及其复杂的设备才能实现。

本发明设计一种用于市政工程的多功能扫地机器人解决如上问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种用于市政工程的多功能扫地机器人，它是采用以下技术方案来实现的。

一种用于市政工程的多功能扫地机器人，其特征在于：它包括行走机构、吸尘机构、擦湿机构、抹平机构、行走轮，其中行走机构、吸尘机构和擦湿机构均为圆环柱形状，抹平机构安装在擦湿机构内环面中，擦湿机构安装在吸尘机构内环面中，吸尘机构安装在行走机构内环面内，三个行走轮周向均匀地安装在行走机构底面。

上述行走机构内部具有驱动电机、伺服电机、电控系统和电池。

上述吸尘机构包括吸尘管、吸尘箱、吸尘环、吸尘箱底管、吸尘电机、吸尘泵、泵进出口、环形储尘通道、环形吸尘口、吸尘斜面，其中吸尘箱为环形中空结构且外环面安装在行走机构内环面上侧，吸尘箱底管安装在吸尘箱下侧且位于底面的圆孔处，吸尘环安装在行走机构内环面的下侧，吸尘环中开有环形储尘通道，环形储尘通道下侧开有环形吸尘口，环形吸尘口边缘两侧均具有吸尘斜面，吸尘泵两侧均开有一个泵进出口，吸尘泵安装在吸尘环上侧，吸尘电机安装在吸尘泵上侧，三个吸尘管周向均匀地安装在吸尘环上侧，且通过软管合成一个通道并与两个泵进出口中的一个相通，吸尘箱底管通过软管与另一个泵进出口相通。

上述擦湿机构包括储水箱、引水导环、擦湿环、输水孔、输水管、扩水环面，其中储水箱为环形中空机构且其外环面安装在吸尘箱内环面上，擦湿环安装在引水导环下侧，引水导环的外环面安装在吸尘环内环面上；六个输水管一端周向均匀安装在引水导环上的六个输水孔上，另一端安装在储水箱下侧；每个输水孔与擦湿环接触端具有扩水环面。

上述抹平机构包括抹平架杆、触发块、加速飞轮、飞轮转轴支撑、飞轮转轴、第二差速器、可控离合、旋转支撑、第一差速器、抹平转轴、抹平电机、触发弧板、固定底板、第一支撑板、第二左轴、第二右轴、限定轴、限定条、第二支撑板、第一转轴、第三支撑板、导条、第四支撑板、涡卷弹簧、第五支撑板、抹平电机底板、抹平电机支撑、第六支撑板、第二转轴、第七支撑板、第三转轴、第八支撑板、抹平电机转轴、第一主轴、导环槽、旋转导环、抹平转轴导槽、触发斜面、抹平转轴导环、限位块、限位触发块、限位滑套、限位孔、抹平刀片、第四转轴，其中固定底板安装在引水导环内缘面上，固定底板中间圆孔内具有抹平转轴导槽，固定底板上侧端面上开有导环槽，弧形触发块上具有触发斜面且安装在固定底板上侧且靠近固定底板外缘面；抹平转轴上安装有抹平转轴导环，抹平转轴通过抹平转轴导环与抹平转轴导槽的配合安装在固定底板中，抹平转轴底端对称安装有两个抹平架杆，每个抹平架杆顶端安装有抹平刀片，抹平架杆靠近抹平转轴连接处的架体距离地面高度大于抹平刀片与地面的距离；旋转支撑为圆环板，其下侧安装有旋转导环，旋转支撑通过旋转导环与导环槽的配合安装在固定底板上； 抹平电机底板安装在旋转支撑外缘面上；涡卷弹簧安装在旋转支撑内环内，且涡卷弹簧外端安装在旋转支撑的内环面上，内端安装在固定底板上；抹平电机通过抹平电机支撑安装在抹平电机底板上；第七支撑板安装在旋转支撑上侧且靠近抹平电机支撑，第六支撑板一端固定在第七支撑板侧面且与第七支撑板垂直，第八支撑板一端固定在第七支撑板顶端且与第七支撑板垂直，第六支撑板和第八支撑板同侧的一端共同安装有第五支撑板且第五支撑板与第七支撑板平行，第三支撑板安装在旋转支撑上且与第七支撑板对称分布；第四支撑板一端安装在第五支撑板侧面，另一端安装在第三支撑板侧面；第一支撑板底端安装在第四支撑板上且与第四支撑板垂直，第二支撑板一端固定在第三支撑板顶端，另一端安装在第一支撑板侧面；第一主轴安装在第五支撑板下侧，第四转轴安装在第四支撑板上，第一主轴通过第一差速器与抹平转轴和第四转轴连接，抹平转轴和第四转轴为第一差速器的两个差速轴；第二转轴安装在第六支撑板上，且第二转轴与第一主轴通过锥齿配合传动；抹平电机转轴安装在第七支撑板上，第三转轴安装在第八支撑板上，抹平电机转轴通过锥齿配合与第二转轴和第三转轴啮合；第二左轴安装在第五支撑板上侧，第三转轴通过可控离合与第二左轴连接；第二右轴安装在第一支撑板上侧；飞轮转轴支撑安装在储水箱内环侧上，飞轮转轴安装在飞轮转轴支撑上，加速飞轮安装在飞轮转轴上端；飞轮转轴通过第二差速器与第二右轴和第二左轴连接，第二左轴和第二右轴为第二差速器的两个差速轴；限定轴安装在第二支撑板上，第一转轴安装在第一支撑板上，限定轴一端与第二右轴通过锥齿配合，限定轴另一端与第一转轴通过锥齿配合；第一转轴一端与限定轴通过锥齿配合，第一转轴另一端与第四转轴通过锥齿配合；限位滑套安装在第一支撑板上，限位块两侧对称安装有两个限位触发块，每个限位触发块均通过限定条安装在触发弧板顶端两侧，限定轴上开有限位孔，限位块一端滑动于限位孔中，另一端滑动于限位滑套中；导条一端安装在触发弧板上，另一端穿过第三支撑板上的方孔；触发弧板下端与固定底板具有低于触发块高度的间隙。

作为本技术的进一步改进，上述抹平转轴底端开有环形的支撑底柱卡槽，支撑底柱上侧开有圆槽，圆槽底端安装有环形支撑底柱导环，支撑底柱通过支撑底柱导环与支撑底柱卡槽的配合而安装在抹平转轴底端。

作为本技术的进一步改进，上述抹平架杆下端两侧对称安装有两个摩擦块，且两个摩擦块位于两个抹平刀片之间。

作为本技术的进一步改进，上述涡卷弹簧内端通过弹簧固定块安装在固定底板上。

作为本技术的进一步改进，上述吸尘电机和抹平电机均通过行走机构中的电池供电。

相对于传统的市政扫地机器人技术，本发明中的扫地机器人具有自动行走、自动吸尘、自动加湿和自动铲掉突起物的四大功能，通过圆环套的设计理念，将自动行走、自动吸尘、自动加湿等机构做成环形并嵌套在一起，并在环形机构中间设计了抹平机构，整个发明结构紧凑功能多样，具有极好的使用效果。

本发明中的行走机构使用常规的技术将电机和电机控制系统安装在行走机构壳体内部，通过伺服控制三个轮子的行走和转向来达到控制整个扫地机器人的目的。吸尘机构设计在靠近行走机构内缘面上，吸尘机构通过吸尘电机提供动力将所吸收的尘土吸入到吸尘箱中。吸尘电机通过对环形储尘通道产生负压，使得尘土通过吸尘斜面和环形吸尘口进入到环形储尘通道中，尘土在环形储尘通道中流动并通过三个吸尘管进入到吸尘箱中，吸尘斜面的设计目的一方面是为了提供较宽吸气面积将尘土吸入，另一方面是为通过扩展通道减弱对尘土的吸力，减少空气流动对尘土的二次吹起。除湿机构上侧具有储水箱，储水箱中的水通过六根输水管依靠水的重力作用将水从储水槽中流入到擦湿环中，输水孔下侧具有扩水环面，扩水环面设计的目的在于能够将输水管中的水以较大的出口扩散到擦湿环中；能够让擦湿环最快的速度将水以合适的流量擦湿到地面上；抹平机构的设计一方面起到当抹平刀片切割突起时被卡住时对抹平电机的保护作用，另一方面通过加速飞轮的旋转加速度起到增加抹平刀片的切割扭矩的作用，抹平架杆上的抹平刀片对地面上的突起进行切割去除；这些突起包括湿土晾干后的土块、乱扔的口香糖等。在电机功率允许的情况下，抹平刀片切割突起的最大扭矩决定于扫地机器人与地面的静摩擦力，而对于机器人使用而言希望机器人越轻越好，越轻越容易搬运和使用；但是当扫地机器人的重量较轻时，其与地面的摩擦力会减小，这就大大削弱了抹平刀片的切割能力，当突起艰难被清理时，扫地机器人会因为无法提供切割扭矩而反作用力被突起作用反转，导致机器人对周边的家具产生碰撞破坏，所以发明中设计了加速飞轮，利用飞轮的加速旋转提供的加速力增加机器人的最大扭矩。在大扭矩下使得突起被切除。当凸块被清除的阻力大于电机的输入功率后，整个扫地机器人的摩擦力和飞轮的加速力共同作用下都无法提供可以清除突起的扭矩时，机器人肯定会不停的反转，发明中通过差速器自动控制调节将发动机的功率全部输出到加速飞轮上，而使抹平转轴失去动力，即机器人不会反转，只是加速飞轮在自转，另外防止了抹平电机的损坏。

本发明中抹平机构中第一主轴通过第一差速器与第四转轴和抹平转轴连接，第一差速器能够保证第一主轴传递的动力根据第四转轴与抹平转轴的阻力分配动力，阻力相对越小，被分配的动力越大，即当第四转轴和抹平转轴其中任意一个被卡死后，第一主轴的动力可以仅传递到没有被卡死的转轴上；第二左轴和第二右轴通过第二差速器与飞轮转轴连接，第二差速器的设计目的在于，第二左轴和第二右轴的动力均可以传递到飞轮转轴上，而且当第二左轴和第二右轴中任意一个被卡死后，没有被卡死的转轴能够将动力传递到飞轮转轴上；第三转轴通过可控离合与第二左轴连接，可控离合的设计在于这个抹平机构满足一定条件时第三转轴与第二左轴才会接通传递；触发弧板通过导条在第三支撑板上径向滑动，触发弧板随着旋转支撑的旋转会与触发块上的触发斜面接触，在触发斜面导向作用下触发弧板向第三支撑板方向运动。滑动中控制限位块可以在限位滑套和限位孔中滑动，限位块的滑动能够对限定轴进行限位；当限位块插入到限位孔中后，限定轴就会被限制转动；触发弧板通过限位条和限位触发块的传动控制限位块的运动，进而控制限定轴的限制与否。抹平机构的抹平架杆上两侧还具有摩擦块，摩擦块在抹平架杆旋转过程中与地面摩擦接触，保证抹平刀片与地面保持一定的小间隙，防止抹平刀片旋转时刮伤地面。抹平架杆安装在抹平转轴上，抹平转轴下侧具有支撑底柱，支撑底柱通过支撑底柱导环与支撑底柱卡槽的配合可以绕着抹平转轴转动，转动的目的在于一方面抹平架杆旋转过程中，旋转的抹平转轴和静止的地面通过支撑底柱过渡，另一方面和摩擦块共同起到保证抹平刀片与地面保持一定的小间隙的作用。

抹平机构的切割突起的实施方式如下：旋转支撑可以在固定底板上旋转，旋转中对涡卷弹簧进行压缩，同时带动抹平电机、各种转轴和支撑一起旋转。当突起较容易被清除时，触发弧板处于远离旋转支撑外缘面位置处，此时限位块卡入在限位孔中，限定轴被限制旋转，被限制旋转的限定轴通过与转轴之间的锥齿啮合限制了第二右轴和第一转轴的旋转；可控离合保持了第二左轴和第三转轴的分离，抹平电机仅能通过第二转轴和第一主轴将动力传递到抹平转轴上。被抹平电机带动的抹平刀片与突起碰撞接触时，突起对抹平刀片具有反作用力，反作用力经过抹平转轴传递到抹平电机上，之后带动旋转支撑旋转，压缩涡卷弹簧，较容易清除的突起的反作用力很小，涡卷弹簧被压缩较小的角度后就可以大于反作用，而此时机器人的地面摩擦力远大于涡卷弹簧恢复力，所以抹平刀片能够顺利地切除突起。当突起较难被清除时，抹平刀片会受到较大的反作用力，此时涡卷弹簧被压缩很大的角度，当被压缩的涡卷弹簧恢复力接近机器人所能提供的最大摩擦力时，机器人处于临界反转状态，在此状态下旋转支撑旋转到一定的设置角度，此角度处会激发可控离合对第三转轴和第二左轴的啮合，第二左轴通过第二差速器接通抹平电机带动飞轮旋转，当飞轮旋转产生的反作用力抵消抹平刀片的反作用力后，抹平刀片在飞轮加速反作用和机器人与地面的摩擦力共同作用下对突起进行清除。当突起很难被清除并且飞轮作用力无法抵消抹平刀片的反作用力后，涡卷弹簧会被压缩更大的角度，触发块会触发触发弧板运动，使得限位块从限位孔中退出，限定轴恢复旋转，此时抹平转轴被突起限制旋转，抹平电机通过第一差速器将抹平刀片的功率经过第一转轴、限定轴和第二左轴传递到飞轮上，飞轮在第二左轴和第二右轴两者的传动下高速旋转，而机器人停留在原地且没有反转情况，保护了抹平电机又防止机器人反转造成二次破坏的有益效果。

附图说明

图1是整体部件分布示意图。

图2是整体部件俯视图。

图3是整体部件剖视图。

图4是整体部件内部结构侧视图。

图5是行走机构结构示意图。

图6是吸尘机构结构示意图。

图7是擦湿机构结构示意图。

图8是抹平机构结构示意图。

图9是抹平机构结构侧视图。

图10是旋转支撑安装示意图。

图11是触发块安装示意图。

图12是抹平架杆相关结构示意图。

图13是限位块安装结构示意图。

图14是支撑底柱结构示意图。

图15是限定轴结构示意图。

图16是触发弧板与触发块配合示意图。

图17是吸尘箱和储水箱运行示意图。

图中标号名称：1、行走机构，2、吸尘机构，3、擦湿机构，4、抹平机构，5、抹平架杆，6、行走轮，7、输水孔，8、吸尘管，9、触发块，10、吸尘箱，11、储水箱，12、加速飞轮，13、飞轮转轴支撑，14、飞轮转轴，15、第二差速器，16、可控离合，17、吸尘环，18、引水导环，19、擦湿环，20、旋转支撑，21、第一差速器，22、抹平转轴，23、抹平电机，24、输水管，25、触发弧板，26、固定底板，27、吸尘箱底管，28、吸尘电机，29、吸尘泵，30、泵进出口，31、环形储尘通道，32、环形吸尘口，33、吸尘斜面，34、扩水环面，36、第一支撑板，37、第二左轴，38、第二右轴，39、限定轴，40、限定条，41、第二支撑板，42、第一转轴，43、第三支撑板，44、导条，45、第四支撑板，46、涡卷弹簧，47、第五支撑板，48、抹平电机底板，49、抹平电机支撑，50、第六支撑板，51、第二转轴，52、第七支撑板，53、第三转轴，54、第八支撑板，55、抹平电机转轴，56、支撑底柱，57、第一主轴，58、导环槽，59、旋转导环，60、弹簧固定块，61、抹平转轴导槽，62、触发斜面，63、抹平转轴导环，64、支撑底柱卡槽，65、摩擦块，66、抹平刀片，67、限位块，68、限位触发块，69、限位滑套，70、支撑底柱导环，71、限位孔，72、第四转轴。

具体实施方式

如图1、3、4所示，它包括行走机构1、吸尘机构2、擦湿机构3、抹平机构4、行走轮6，其中行走机构1、吸尘机构2和擦湿机构3均为圆环柱形状，抹平机构4安装在擦湿机构3内环面中，擦湿机构3安装在吸尘机构2内环面中，吸尘机构2安装在行走机构1内环面内，三个行走轮6周向均匀地安装在行走机构1底面。

如图5所示，上述行走机构1内部具有驱动电机、伺服电机、电控系统和电池。

如图6、2所示，上述吸尘机构2包括吸尘管8、吸尘箱10、吸尘环17、吸尘箱底管27、吸尘电机28、吸尘泵29、泵进出口30、环形储尘通道31、环形吸尘口32、吸尘斜面33，其中吸尘箱10为环形中空结构且外环面安装在行走机构1内环面上侧，吸尘箱底管27安装在吸尘箱10下侧且位于底面的圆孔处，吸尘环17安装在行走机构1内环面的下侧，吸尘环17中开有环形储尘通道31，环形储尘通道31下侧开有环形吸尘口32，环形吸尘口32边缘两侧均具有吸尘斜面33，吸尘泵29两侧均开有一个泵进出口30，吸尘泵29安装在吸尘环17上侧，吸尘电机28安装在吸尘泵29上侧，三个吸尘管8周向均匀地安装在吸尘环17上侧，且通过软管合成一个通道并与两个泵进出口30中的一个相通，吸尘箱底管27通过软管与另一个泵进出口30相通。

如图7所示，上述擦湿机构3包括储水箱11、引水导环18、擦湿环19、输水孔7、输水管24、扩水环面34，其中储水箱11为环形中空机构且其外环面安装在吸尘箱10内环面上，擦湿环19安装在引水导环18下侧，引水导环18的外环面安装在吸尘环17内环面上；六个输水管24一端周向均匀安装在引水导环18上的六个输水孔7上，另一端安装在储水箱11下侧；每个输水孔7与擦湿环19接触端具有扩水环面34。

如图8、9所示，上述抹平机构4包括抹平架杆5、触发块9、加速飞轮12、飞轮转轴支撑13、飞轮转轴14、第二差速器15、可控离合16、旋转支撑20、第一差速器21、抹平转轴22、抹平电机23、触发弧板25、固定底板26、第一支撑板36、第二左轴37、第二右轴38、限定轴39、限定条40、第二支撑板41、第一转轴42、第三支撑板43、导条44、第四支撑板45、涡卷弹簧46、第五支撑板47、抹平电机底板48、抹平电机支撑49、第六支撑板50、第二转轴51、第七支撑板52、第三转轴53、第八支撑板54、抹平电机转轴55、第一主轴57、导环槽58、旋转导环59、抹平转轴导槽61、触发斜面62、抹平转轴导环63、限位块67、限位触发块68、限位滑套69、限位孔71、抹平刀片66、第四转轴72，其中如图3所示，固定底板26安装在引水导环18内缘面上，如图11所示，固定底板26中间圆孔内具有抹平转轴导槽61，固定底板26上侧端面上开有导环槽58，弧形触发块9上具有触发斜面62且安装在固定底板26上侧且靠近固定底板26外缘面；如图12所示，抹平转轴22上安装有抹平转轴导环63，抹平转轴22通过抹平转轴导环63与抹平转轴导槽61的配合安装在固定底板26中，抹平转轴22底端对称安装有两个抹平架杆5，每个抹平架杆5顶端安装有抹平刀片66，抹平架杆5靠近抹平转轴22连接处的架体距离地面高度大于抹平刀片66与地面的距离；如图10所示，旋转支撑20为圆环板，其下侧安装有旋转导环59，旋转支撑20通过旋转导环59与导环槽58的配合安装在固定底板26上；如图8、9所示，抹平电机底板48安装在旋转支撑20外缘面上；如图8、10所示，涡卷弹簧46安装在旋转支撑20内环内，且涡卷弹簧46外端安装在旋转支撑20的内环面上，内端安装在固定底板26上；如图8、9所示，抹平电机23通过抹平电机支撑49安装在抹平电机底板48上；第七支撑板52安装在旋转支撑20上侧且靠近抹平电机支撑49，第六支撑板50一端固定在第七支撑板52侧面且与第七支撑板52垂直，第八支撑板54一端固定在第七支撑板52顶端且与第七支撑板52垂直，第六支撑板50和第八支撑板54同侧的一端共同安装有第五支撑板47且第五支撑板47与第七支撑板52平行，第三支撑板43安装在旋转支撑20上且与第七支撑板52对称分布；第四支撑板45一端安装在第五支撑板47侧面，另一端安装在第三支撑板43侧面；第一支撑板36底端安装在第四支撑板45上且与第四支撑板45垂直，第二支撑板41一端固定在第三支撑板43顶端，另一端安装在第一支撑板36侧面；第一主轴57安装在第五支撑板47下侧，第四转轴72安装在第四支撑板45上，第一主轴57通过第一差速器21与抹平转轴22和第四转轴72连接，抹平转轴22和第四转轴72为第一差速器21的两个差速轴；第二转轴51安装在第六支撑板50上，且第二转轴51与第一主轴57通过锥齿配合传动；抹平电机转轴55安装在第七支撑板52上，第三转轴53安装在第八支撑板54上，抹平电机转轴55通过锥齿配合与第二转轴51和第三转轴53啮合；第二左轴37安装在第五支撑板47上侧，第三转轴53通过可控离合16与第二左轴37连接；第二右轴38安装在第一支撑板36上侧；飞轮转轴支撑13安装在储水箱11内环侧上，飞轮转轴14安装在飞轮转轴支撑13上，加速飞轮12安装在飞轮转轴14上端；飞轮转轴14通过第二差速器15与第二右轴38和第二左轴37连接，第二左轴37和第二右轴38为第二差速器15的两个差速轴；限定轴39安装在第二支撑板41上，第一转轴42安装在第一支撑板36上，限定轴39一端与第二右轴38通过锥齿配合，限定轴39另一端与第一转轴42通过锥齿配合；第一转轴42一端与限定轴通过锥齿配合，第一转轴42另一端与第四转轴72通过锥齿配合；如图8、13所示，限位滑套69安装在第一支撑板36上，限位块67两侧对称安装有两个限位触发块68，每个限位触发块68均通过限定条40安装在触发弧板25顶端两侧，如图15所示，限定轴39上开有限位孔71，限位块67一端滑动于限位孔71中，另一端滑动于限位滑套69中；导条44一端安装在触发弧板25上，另一端穿过第三支撑板43上的方孔；触发弧板25下端与固定底板26具有低于触发块9高度的间隙。

如图14所示，上述抹平转轴22底端开有环形的支撑底柱卡槽64，支撑底柱56上侧开有圆槽，圆槽底端安装有环形支撑底柱导环70，支撑底柱56通过支撑底柱导环70与支撑底柱卡槽64的配合而安装在抹平转轴22底端。

如图12所示，上述抹平架杆5下端两侧对称安装有两个摩擦块65，且两个摩擦块65位于两个抹平刀片66之间。

如图10所示，上述涡卷弹簧46内端通过弹簧固定块60安装在固定底板26上。

上述吸尘电机28和抹平电机23均通过行走机构1中的电池供电。

综上所述，如图3、17所示，本发明中的扫地机器人具有自动行走、自动吸尘、自动加湿和自动铲掉突起物的四大功能，通过圆环套的设计理念，将自动行走、自动吸尘、自动加湿等机构做成环形并嵌套在一起，并在环形机构中间设计了抹平机构4，整个发明结构紧凑功能多样，具有极好的使用效果。

本发明中的行走机构1使用常规的技术将电机和电机控制系统安装在行走机构1壳体内部，通过伺服控制三个轮子的行走和转向来达到控制整个扫地机器人的目的。吸尘机构2设计在靠近行走机构1内缘面上，吸尘机构2通过吸尘电机28提供动力将所吸收的尘土吸入到吸尘箱10中。吸尘电机28通过对环形储尘通道31产生负压，使得尘土通过吸尘斜面33和环形吸尘口32进入到环形储尘通道31中，尘土在环形储尘通道31中流动并通过三个吸尘管8进入到吸尘箱10中，吸尘斜面33的设计目的一方面是为了提供较宽吸气面积将尘土吸入，另一方面是为通过扩展通道减弱对尘土的吸力，减少空气流动对尘土的二次吹起。除湿机构上侧具有储水箱11，储水箱11中的水通过六根输水管24依靠水的重力作用将水从储水槽中流入到擦湿环19中，输水孔7下侧具有扩水环面34，扩水环面34设计的目的在于能够将输水管24中的水以较大的出口扩散到擦湿环19中；能够让擦湿环19最快的速度将水以合适的流量擦湿到地面上；抹平机构4的设计一方面起到当抹平刀片66切割突起时被卡住时对抹平电机23的保护作用，另一方面通过加速飞轮12的旋转加速度起到增加抹平刀片66的切割扭矩的作用，抹平架杆5上的抹平刀片66对地面上的突起进行切割去除；这些突起包括湿土晾干后的土块、乱扔的口香糖等。在电机功率允许的情况下，抹平刀片66切割突起的最大扭矩决定于扫地机器人与地面的静摩擦力，而对于机器人使用而言希望机器人越轻越好，越轻越容易搬运和使用；但是当扫地机器人的重量较轻时，其与地面的摩擦力会减小，这就大大削弱了抹平刀片66的切割能力，当突起艰难被清理时，扫地机器人会因为无法提供切割扭矩而反作用力被突起作用反转，导致机器人对周边的家具产生碰撞破坏，所以发明中设计了加速飞轮12，利用飞轮的加速旋转提供的加速力增加机器人的最大扭矩。在大扭矩下使得突起被切除。当凸块被清除的阻力大于电机的输入功率后，整个扫地机器人的摩擦力和飞轮的加速力共同作用下都无法提供可以清除突起的扭矩时，机器人肯定会不停的反转，发明中通过差速器自动控制调节将发动机的功率全部输出到加速飞轮12上，而使抹平转轴22失去动力，即机器人不会反转，只是加速飞轮12在自转，另外防止了抹平电机23的损坏。

本发明中抹平机构4中第一主轴57通过第一差速器21与第四转轴72和抹平转轴22连接，第一差速器21能够保证第一主轴57传递的动力根据第四转轴72与抹平转轴22的阻力分配动力，阻力相对越小，被分配的动力越大，即当第四转轴72和抹平转轴22其中任意一个被卡死后，第一主轴57的动力可以仅传递到没有被卡死的转轴上；第二左轴37和第二右轴38通过第二差速器15与飞轮转轴14连接，第二差速器15的设计目的在于，第二左轴37和第二右轴38的动力均可以传递到飞轮转轴14上，而且当第二左轴37和第二右轴38中任意一个被卡死后，没有被卡死的转轴能够将动力传递到飞轮转轴14上；第三转轴53通过可控离合16与第二左轴37连接，可控离合16的设计在于这个抹平机构4满足一定条件时第三转轴53与第二左轴37才会接通传递；触发弧板25通过导条44在第三支撑板43上径向滑动，如图16所示，触发弧板25随着旋转支撑20的旋转会与触发块9上的触发斜面62接触，在触发斜面62导向作用下触发弧板25向第三支撑板43方向运动。滑动中控制限位块67可以在限位滑套69和限位孔71中滑动，限位块67的滑动能够对限定轴进行限位；当限位块67插入到限位孔71中后，限定轴就会被限制转动；触发弧板25通过限位条和限位触发块68的传动控制限位块67的运动，进而控制限定轴的限制与否。抹平机构4的抹平架杆5上两侧还具有摩擦块65，摩擦块65在抹平架杆5旋转过程中与地面摩擦接触，保证抹平刀片66与地面保持一定的小间隙，防止抹平刀片66旋转时刮伤地面。抹平架杆5安装在抹平转轴22上，抹平转轴22下侧具有支撑底柱56，支撑底柱56通过支撑底柱导环70与支撑底柱卡槽64的配合可以绕着抹平转轴22转动，转动的目的在于一方面抹平架杆5旋转过程中，旋转的抹平转轴22和静止的地面通过支撑底柱56过渡，另一方面和摩擦块65共同起到保证抹平刀片66与地面保持一定的小间隙的作用。

抹平机构4的切割突起的实施方式如下：旋转支撑20可以在固定底板26上旋转，旋转中对涡卷弹簧46进行压缩，同时带动抹平电机23、各种转轴和支撑一起旋转。当突起较容易被清除时，触发弧板25处于远离旋转支撑20外缘面位置处，此时限位块67卡入在限位孔71中，限定轴被限制旋转，被限制旋转的限定轴通过与转轴之间的锥齿啮合限制了第二右轴38和第一转轴42的旋转；可控离合16保持了第二左轴37和第三转轴53的分离，抹平电机23仅能通过第二转轴51和第一主轴57将动力传递到抹平转轴22上。被抹平电机23带动的抹平刀片66与突起碰撞接触时，突起对抹平刀片66具有反作用力，反作用力经过抹平转轴22传递到抹平电机23上，之后带动旋转支撑20旋转，压缩涡卷弹簧46，较容易清除的突起的反作用力很小，涡卷弹簧46被压缩较小的角度后就可以大于反作用，而此时机器人的地面摩擦力远大于涡卷弹簧46恢复力，所以抹平刀片66能够顺利地切除突起。当突起较难被清除时，抹平刀片66会受到较大的反作用力，此时涡卷弹簧46被压缩很大的角度，当被压缩的涡卷弹簧46恢复力接近机器人所能提供的最大摩擦力时，机器人处于临界反转状态，在此状态下旋转支撑20旋转到一定的设置角度，此角度处会激发可控离合16对第三转轴53和第二左轴37的啮合，第二左轴37通过第二差速器15接通抹平电机23带动飞轮旋转，当飞轮旋转产生的反作用力抵消抹平刀片66的反作用力后，抹平刀片66在飞轮加速反作用和机器人与地面的摩擦力共同作用下对突起进行清除。当突起很难被清除并且飞轮作用力无法抵消抹平刀片66的反作用力后，涡卷弹簧46会被压缩更大的角度，触发块9会触发触发弧板25运动，使得限位块67从限位孔71中退出，限定轴恢复旋转，此时抹平转轴22被突起限制旋转，抹平电机23通过第一差速器21将抹平刀片66的功率经过第一转轴42、限定轴和第二左轴37传递到飞轮上，飞轮在第二左轴37和第二右轴38两者的传动下高速旋转，而机器人停留在原地且没有反转情况，保护了抹平电机23又防止机器人反转造成二次破坏的有益效果。

Claims (5)

1.一种用于市政工程的多功能扫地机器人，其特征在于：它包括行走机构、吸尘机构、擦湿机构、抹平机构、行走轮，其中行走机构、吸尘机构和擦湿机构均为圆环柱形状，抹平机构安装在擦湿机构内环面中，擦湿机构安装在吸尘机构内环面中，吸尘机构安装在行走机构内环面内，三个行走轮周向均匀地安装在行走机构底面；

上述行走机构内部具有驱动电机、伺服电机、电控系统和电池；

上述吸尘机构包括吸尘管、吸尘箱、吸尘环、吸尘箱底管、吸尘电机、吸尘泵、泵进出口、环形储尘通道、环形吸尘口、吸尘斜面，其中吸尘箱为环形中空结构且外环面安装在行走机构内环面上侧，吸尘箱底管安装在吸尘箱下侧且位于底面的圆孔处，吸尘环安装在行走机构内环面的下侧，吸尘环中开有环形储尘通道，环形储尘通道下侧开有环形吸尘口，环形吸尘口边缘两侧均具有吸尘斜面，吸尘泵两侧均开有一个泵进出口，吸尘泵安装在吸尘环上侧，吸尘电机安装在吸尘泵上侧，三个吸尘管周向均匀地安装在吸尘环上侧，且通过软管合成一个通道并与两个泵进出口中的一个相通，吸尘箱底管通过软管与另一个泵进出口相通；

上述擦湿机构包括储水箱、引水导环、擦湿环、输水孔、输水管、扩水环面，其中储水箱为环形中空机构且其外环面安装在吸尘箱内环面上，擦湿环安装在引水导环下侧，引水导环的外环面安装在吸尘环内环面上；六个输水管一端周向均匀安装在引水导环上的六个输水孔上，另一端安装在储水箱下侧；每个输水孔与擦湿环接触端具有扩水环面；

上述抹平机构包括抹平架杆、触发块、加速飞轮、飞轮转轴支撑、飞轮转轴、第二差速器、可控离合、旋转支撑、第一差速器、抹平转轴、抹平电机、触发弧板、固定底板、第一支撑板、第二左轴、第二右轴、限定轴、限定条、第二支撑板、第一转轴、第三支撑板、导条、第四支撑板、涡卷弹簧、第五支撑板、抹平电机底板、抹平电机支撑、第六支撑板、第二转轴、第七支撑板、第三转轴、第八支撑板、抹平电机转轴、第一主轴、导环槽、旋转导环、抹平转轴导槽、触发斜面、抹平转轴导环、限位块、限位触发块、限位滑套、限位孔、抹平刀片、第四转轴，其中固定底板安装在引水导环内缘面上，固定底板中间圆孔内具有抹平转轴导槽，固定底板上侧端面上开有导环槽，弧形触发块上具有触发斜面且安装在固定底板上侧且靠近固定底板外缘面；抹平转轴上安装有抹平转轴导环，抹平转轴通过抹平转轴导环与抹平转轴导槽的配合安装在固定底板中，抹平转轴底端对称安装有两个抹平架杆，每个抹平架杆顶端安装有抹平刀片，抹平架杆靠近抹平转轴连接处的架体距离地面高度大于抹平刀片与地面的距离；旋转支撑为圆环板，其下侧安装有旋转导环，旋转支撑通过旋转导环与导环槽的配合安装在固定底板上； 抹平电机底板安装在旋转支撑外缘面上；涡卷弹簧安装在旋转支撑内环内，且涡卷弹簧外端安装在旋转支撑的内环面上，内端安装在固定底板上；抹平电机通过抹平电机支撑安装在抹平电机底板上；第七支撑板安装在旋转支撑上侧且靠近抹平电机支撑，第六支撑板一端固定在第七支撑板侧面且与第七支撑板垂直，第八支撑板一端固定在第七支撑板顶端且与第七支撑板垂直，第六支撑板和第八支撑板同侧的一端共同安装有第五支撑板且第五支撑板与第七支撑板平行，第三支撑板安装在旋转支撑上且与第七支撑板对称分布；第四支撑板一端安装在第五支撑板侧面，另一端安装在第三支撑板侧面；第一支撑板底端安装在第四支撑板上且与第四支撑板垂直，第二支撑板一端固定在第三支撑板顶端，另一端安装在第一支撑板侧面；第一主轴安装在第五支撑板下侧，第四转轴安装在第四支撑板上，第一主轴通过第一差速器与抹平转轴和第四转轴连接，抹平转轴和第四转轴为第一差速器的两个差速轴；第二转轴安装在第六支撑板上，且第二转轴与第一主轴通过锥齿配合传动；抹平电机转轴安装在第七支撑板上，第三转轴安装在第八支撑板上，抹平电机转轴通过锥齿配合与第二转轴和第三转轴啮合；第二左轴安装在第五支撑板上侧，第三转轴通过可控离合与第二左轴连接；第二右轴安装在第一支撑板上侧；飞轮转轴支撑安装在储水箱内环侧上，飞轮转轴安装在飞轮转轴支撑上，加速飞轮安装在飞轮转轴上端；飞轮转轴通过第二差速器与第二右轴和第二左轴连接，第二左轴和第二右轴为第二差速器的两个差速轴；限定轴安装在第二支撑板上，第一转轴安装在第一支撑板上，限定轴一端与第二右轴通过锥齿配合，限定轴另一端与第一转轴通过锥齿配合；第一转轴一端与限定轴通过锥齿配合，第一转轴另一端与第四转轴通过锥齿配合；限位滑套安装在第一支撑板上，限位块两侧对称安装有两个限位触发块，每个限位触发块均通过限定条安装在触发弧板顶端两侧，限定轴上开有限位孔，限位块一端滑动于限位孔中，另一端滑动于限位滑套中；导条一端安装在触发弧板上，另一端穿过第三支撑板上的方孔；触发弧板下端与固定底板具有低于触发块高度的间隙。

2.根据权利要求1所述的一种用于市政工程的多功能扫地机器人，其特征在于：上述抹平转轴底端开有环形的支撑底柱卡槽，支撑底柱上侧开有圆槽，圆槽底端安装有环形支撑底柱导环，支撑底柱通过支撑底柱导环与支撑底柱卡槽的配合而安装在抹平转轴底端。

3.根据权利要求1所述的一种用于市政工程的多功能扫地机器人，其特征在于：上述抹平架杆下端两侧对称安装有两个摩擦块，且两个摩擦块位于两个抹平刀片之间。

4.根据权利要求1所述的一种用于市政工程的多功能扫地机器人，其特征在于：上述涡卷弹簧内端通过弹簧固定块安装在固定底板上。

5.根据权利要求1所述的一种用于市政工程的多功能扫地机器人，其特征在于：上述吸尘电机和抹平电机均通过行走机构中的电池供电。