CN106826865A - 浴缸清洗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浴缸清洗机器人，包括清洗部分、动力部分和感应部分；清洗部分包括壁洗机构、底洗机构、供水机构；壁洗机构为机械手，包括壁洗执行机构、前臂、后臂和机械手底座；壁洗机构与前臂之间有旋转自由度，前臂与后臂之间有俯仰自由度，后臂与机械手底座之间有俯仰自由度，机械手底座与底洗机构外壳有旋转自由度；壁洗机构与底洗机构都采用绒毛刷清洗，绒毛布干燥的清洗顺序，在清洗过程中，能对绒毛刷进行润湿；壁洗机构的绒毛刷与绒毛布由一个电机通过行星齿轮带动，底洗机构的绒毛刷由各自的电机带动。

Description

浴缸清洗机器人

技术领域

本发明涉及一种浴缸清洗机器人，属于智能家居领域。

背景技术

目前浴缸基本成为每个家庭必备品，自己可以泡澡，舒展身心。但是我们看到浴缸的利用率不高，浴缸成为了摆设。究其原因除了我们工作繁忙以外，浴缸清洁是困扰我们的大问题。现在普遍都是人工清洗，还没有针对浴缸的清洗机器人。由于浴缸面积大，清洗起来费时费力。当我们为了洗澡，不得不花费力气去清洗浴缸，泡澡的心情也就消耗尽了。我们需要一个能帮我们清洗浴缸的机器人。

发明内容

本发明的目的是设计一个能自动清洗浴缸的机器人，它能适合长方形、椭圆形等类型的浴缸。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种圆盘型机器人，每种形状的浴缸有自己特定的清洗数控程序。该机器人主要包括清洗部分、动力部分和感应部分。

清洗部分主要由三部分组成，分别是壁洗机构、底洗机构、供水机构。为了清洗浴缸省力，大家一般选用粗布、钢丝球、钢丝刷等清洗工具，但这些工具会对浴缸造成一定损坏。该机器人选用绒毛刷和绒毛布，前者负责刷洗，后者负责干燥。壁洗机构设计为机械手，机械手包括壁洗执行机构、前臂、后臂和机械手底座。壁洗执行机构相对于前臂能360度旋转，机械手前臂与后臂有第一俯仰自由度，俯仰范围为±60度；机械手后臂与底座有第二俯仰自由度，俯仰范围为±90度；机械手底座相对于底洗机构外壳能360度旋转。

动力部分包括直流电源、电机与行驶机构，电机包括壁洗电机、壁洗旋转电机、第一俯仰电机、第二俯仰电机、机械手旋转电机、底洗电机、驱动电机，行驶机构由万向轮与驱动轮组成。

感应部分包括壁洗机构距离传感器和底洗机构距离传感器。

所述壁洗执行机构是电机带动动齿轮，动齿轮带动四个行星齿轮，四个行星齿轮分别与四个带轮固定在各自的旋转轴上，旋转轴装有轴承。四个带轮通过传动带带动另外四个带轮，带轮通过旋转轴带动2个壁洗绒毛刷与2个壁洗绒毛布转动。

所述前臂通过壁洗旋转轴、轴承座及轴承与壁洗执行机构连接，两端由圆螺母锁紧。壁洗旋转轴通过轴上的同步带轮，再通过同步带与壁洗旋转电机相连，构成壁洗执行机构与前臂之间的旋转自由度。

所述后臂与前臂之间通过第一俯仰轴相连。前臂与第一俯仰轴通过圆螺母固定，第一俯仰轴与后臂之间通过轴承座及轴承相连，构成了第一俯仰自由度。第一俯仰轴通过齿轮与第一俯仰电机相连。

所述后臂通过第二俯仰轴与机械手底座相连。后臂与第二俯仰轴通过圆螺母固定，第二俯仰轴与机械手底座通过轴承座及轴承相连，构成了第二俯仰自由度。第二俯仰轴通过齿轮与第二电机相连。

所述机械手底座与底盘旋转自由度是由机械手底座通过旋转轴及圆锥滚子轴承与底盘相连而构成。机械手底座与旋转轴通过圆螺母固定，旋转轴轴承与固定在底洗机构外壳上，构成了旋转自由度。机械手旋转电机通过圆锥齿轮为旋转提供动力。

所述供水机构由水箱、水泵、换向阀及管道组成，为壁洗绒毛刷和底洗绒毛刷提供水。换向阀实现底洗机构与壁洗机构供水切换。

所述壁洗电机通过电机支座安装在壁洗机构支撑架，壁洗旋转电机、第一俯仰电机、第二俯仰电机通过支座分别安装在前臂、后臂与底洗机构外壳，底洗电机与驱动电机通过电机支座安装在底盘上，底盘万向轮由底盘万向轮轴和轴承座、深沟球轴承与底盘相连，驱动轮通过联轴器直接与驱动电机相连；

所述壁洗机构传感器由2个传感器组成，一个安装在壁洗机构支撑架的中间，另一个安装在壁洗机构支撑架的侧面靠近壁洗绒毛刷；底洗机构距离传感器安装在底洗机构外壳，靠近万向轮处。

附图说明

图1是浴缸清洗机器人一实施例视图；

图2是图1中的右视图；

图3是浴缸清洗机器人壁洗机构(去掉零件4)一实施例视图；

图4是图3的仰视图；

图5是浴缸清洗机器人底盘与底洗机构(去掉机械手)一实施例视图；

图6是图5的俯视图；

图7是图1的仰视图；

图8是一实施例轴向视图；

图9是清洗浴缸壁示意图；

图10是浴缸清洗机器人行驶路线及清洗浴缸底示意图；

其中1.壁洗绒毛布(2个)，2.壁洗机构距离感应器，3.壁洗绒毛刷(2个)，4.壁洗机构外壳，5.壁洗轴承座(2个)，6.壁洗旋转轴，7.同步带，8.壁洗输水管，9.机械手前臂，10.机械手后臂，11.第二俯仰动齿轮，12.机械手底座，13.机械手旋转动锥齿轮，14.机械手旋转电机，15.机械手旋转电机支撑座，16.底洗机构外壳，17.机械手旋转轴与轴承座，18.机械手旋转从动锥齿轮，19.壁洗旋转电机，20.同步带轮(2个)，21.第一俯仰动齿轮，22.第一俯仰电机，23.第一俯仰轴承座与轴承(2个)，24.第一俯仰从动齿轮，25.第一俯仰轴，26.前臂固定圆螺母(2个)，27.机械手后臂支撑杆(2个)，28.第二俯从动齿轮，29.第二俯仰电机，30.底洗机构距离传感器，31.底洗绒毛刷出水口，32.水箱进水口，33.第二俯仰轴，34.第二俯仰轴承座与轴承(2个)，35.壁洗带轮(8个)，36.壁洗机构支撑架，37.壁洗行星齿轮(4个)，38.壁洗传动带(4个)，39.壁洗电机，40.壁洗电机支座，41.壁洗绒毛旋转轴(4个)，42.壁洗动齿轮，43.壁洗行星齿轮轴，44.底盘万向轮转轴，45.底盘万向轮轴承座与轴承，46.底洗圆盘绒毛刷电机，47.底盘，48.底洗圆盘绒毛刷(2个)，49.底盘驱动轮(2个)，50.水箱，51.底洗大绒毛布，52.底洗小绒毛布(2个)，53.底洗绒毛刷出水管，54.底洗圆柱绒毛刷电机，55.底洗圆柱绒毛刷传动带，56.底盘驱动轮挡板(2个)，57.水箱出水管，58.电磁换向阀，59.水泵，60.底洗绒毛刷输水管，61.底洗圆柱绒毛刷挡板，62.壁洗绒毛刷出水管，63.底盘驱动轮电机(2个)，64.底盘驱动轮电机支座(2个),65.底洗圆柱绒毛刷带轮(2个)，66.底盘万向轮，67.底洗圆柱绒毛刷，68.底洗圆柱绒毛刷轴承座(2个)，69.水箱固定板，70.控制面板，71.起始位置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

浴缸机器人起始位置在浴缸是固定的，如图9所示。图9起始位置有三个标签，分别是浴缸清洗机器人三个轮子的位置。清洗开始时，将清洗机器人按轮子的标签放置。按图2控制面板70启动按钮。

图中直箭头代表工作方向，旋转箭头代表的是旋转自由度。清洗部分主要由三部分组成，分别是壁洗机构、底洗机构、供水机构。如图1所示壁洗机构设计为机械手，机械手分为壁洗执行机构、机械手前臂9、机械手后臂10和机械手底座12。

壁洗执行机构工作时，图3所示固定在壁洗电机支座40上的壁洗电机39为直流减速电机，壁洗电机支座40通过螺钉固定在壁洗机构支撑架36上。图4所示壁洗电机39与壁洗动齿轮42连接，壁洗动齿轮42带四个壁洗行星齿轮37转动，动力通过壁洗行星齿轮轴43上的壁洗带轮35、壁洗传动带38传到壁洗绒毛旋转轴41上的壁洗带轮35，壁洗绒毛刷41旋转并带动图1所示壁洗绒毛布1和壁洗绒毛刷3旋转。各旋转轴通过深沟球轴承与壁洗机构支撑架36相连。

图1所示壁洗机构外壳4与壁洗机构支撑架36通过螺钉固定。壁洗旋转轴6通过圆螺母与壁洗机构外壳4固定，两端由壁洗轴承座5里边的角接触轴承支撑。壁洗旋转电机19通过同步带轮20、同步带7为壁洗旋转轴6提供动力，壁洗执行机构实现转动。旋转电机19为带抱闸的伺服电机。

图2所示机械手前臂9与机械手后臂10通过第一俯仰轴25连接，有俯仰自由度。图1前臂9通过图2前臂固定圆螺母26固定在第一俯仰轴25上，第一俯仰轴25两端由第一轴承座23里边的深沟球轴承支撑并与机械手后臂10相连。第一俯仰电机22通过螺钉固定在机械手后臂10上，带动第一俯仰动齿轮21转动，第一俯仰从动齿轮24将动力传给第一俯仰轴25，实现机械手前臂9的俯仰。旋转电机22为带抱闸的伺服电机。

图2所示机械手后臂10由机械手后臂支撑杆27加固，提搞刚度。机械手后臂10与机械手底座12通过第二俯仰轴33相连。第二俯仰轴33由第二俯仰轴承座34里边的深沟球轴承支撑。机械手后臂10通过圆螺母与第二俯仰轴33固定。第二俯仰电机29通过第二俯仰动齿轮11与第二俯仰从动齿轮28将动力传到第二俯仰轴33实现机械手的俯仰。旋转电机29为带抱闸的伺服电机。

图1所示机械手旋转电机14通过机械手旋转电机支撑座15固定在机器人底洗机构外壳16上。旋转电机14为带抱闸的伺服电机。机械手旋转动锥齿轮13带动机械手旋转从动锥齿轮18转到，从动锥齿轮18与旋转轴和圆锥滚子轴承17相连，旋转轴与机械手底座12通过圆螺母固定。实现了机械手旋转自由度。

底洗机构工作时，图6所示两个底洗圆盘绒毛刷48分别由直流电机46驱动。图7底洗圆柱绒毛刷68由图6底洗圆柱绒毛刷电机54驱动，动力通过带轮65和传动带55传递。底洗圆柱绒毛刷两端由图7所示轴承座68，深沟球轴承支撑。为了防止水、灰尘进入内部，底洗圆柱绒毛刷68由挡板61隔离。

图7所示水箱50下的大绒毛布51和小绒毛布52对浴缸底部进行干燥。水箱50通过水箱固定板69固定在底盘47上。

浴缸清洗机器人移动时，图7底盘驱动轮电机63分别带动底盘驱动轮49转动。驱动电机63由电机支座64固定在底盘上。底盘万向轮66控制方向，万向轮由图5所示底盘万向轮轴44和轴承座45、深沟球轴承与底盘相连。为了防止水、灰尘进入内部，驱动轮由挡板56隔离。

壁洗机构与底洗机构工作时需要润湿绒毛刷图1的3、图7的48和66。通过图2的水箱注水口32加水，图6所示水经水箱输水管57经水泵59到达电磁换向阀58，水分别流向壁洗机构和底洗机构，从出水口62、31流出。电磁换向阀实现三个工况：1)同时往壁洗机构、底洗机构供水；2)只向壁洗机构供水；3)只向底洗机构供水。

浴缸清洗机器人主要由浴缸的清洗过程分为两部操作，首先对浴缸四周和底部清洗，然后对底部没有清洗到的地方进行清洗。

如图9所示为清洗浴缸壁示意图，先自上而下，壁洗绒毛刷3先进行清洗，壁洗绒毛布进行干燥，到距离传感器2监测到距离浴缸底一定距离后，壁洗执行机构旋转90度清洗，然后再旋转90度，壁洗绒毛刷3在前，壁洗绒毛布在后清洗，如此循环完成浴缸壁的清洗。清洗浴缸壁时图7出水管62持续润湿壁洗绒毛刷3。

如图10所示为清洗浴缸路线图，71为浴缸清洗机器人的起始位置，图7所示的底洗圆盘绒毛刷48先清洗，底洗圆柱绒毛刷67再清洗，绒毛布51、52进行干燥。当浴缸清洗机器人运动时，出水口31润湿绒毛刷。当清洗浴缸壁时底洗机构的出水口31不工作。当距离传感器30监测到离浴缸壁一定距离后进行转弯，并通过机械手的灵活操作，控制壁洗机构对浴缸的角落进行清洗。完成旋转后继续对浴缸壁和浴缸底清洗，最后回到起始位置71，壁洗机构停止工作，只对未清洗的浴缸底进行清洗。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (3)

1.一种浴缸清洗机器人，其特征在于包括清洗部分、动力部分和感应部分；清洗部分包括壁洗机构、底洗机构、供水机构，壁洗机构为机械手，包括壁洗执行机构、前臂、后臂和机械手底座，壁洗执行机构相对于前臂能360度旋转，前臂与后臂有第一俯仰自由度，俯仰范围为±60度，后臂与底座有第二俯仰自由度，俯仰范围为±90度；机械手底座相对于底洗机构外壳能360度旋转；动力部分包括直流电源、电机与行驶机构，电机包括壁洗电机、壁洗旋转电机、第一俯仰电机、第二俯仰电机、机械手旋转电机、底洗电机、驱动电机，行驶机构由万向轮与驱动轮组成；感应部分包括壁洗机构距离传感器和底洗机构距离传感器；

所述壁洗执行机构是电机带动动齿轮，动齿轮带动四个行星齿轮，四个行星齿轮分别与四个带轮固定在各自的旋转轴上，旋转轴装有轴承，四个带轮通过传动带带动另外四个带轮，带轮通过旋转轴带动壁洗绒毛刷与壁洗绒毛布转动；

所述前臂通过壁洗旋转轴、轴承座及轴承与壁洗执行机构连接，两端有圆螺母锁紧，壁洗旋转轴通过轴上的同步带轮，再通过同步带与壁洗旋转电机相连，构成壁洗执行机构与前臂之间的旋转自由度；

所述后臂与前臂之间通过第一俯仰轴相连，前臂与第一俯仰轴通过圆螺母固定，第一俯仰轴与后臂之间通过轴承座及轴承相连，构成了第一俯仰自由度，第一俯仰轴通过齿轮与第一俯仰电机相连；

所述后臂通过第二俯仰轴与机械手底座相连，后臂与第二俯仰轴通过圆螺母固定，第二俯仰轴与机械手底座通过轴承座及轴承相连，构成了第二俯仰自由度，第二俯仰轴通过齿轮与第二俯仰电机相连；

所述机械手底座与底盘旋转自由度是由机械手底座通过旋转轴及圆锥滚子轴承与底盘相连而构成，机械手底座与旋转轴通过圆螺母固定，旋转轴轴承与固定在底洗机构外壳上，构成了旋转自由度；

所述供水机构由水箱、水泵、电磁换向阀及管道组成，通过控制电磁换向阀实现为壁洗绒毛刷和底洗绒毛刷提供水；

所述壁洗电机通过电机支座安装在壁洗机构支撑架，壁洗旋转电机、第一俯仰电机、第二俯仰电机通过支座分别安装在前臂、后臂与底洗机构外壳，底洗电机与驱动电机通过电机支座安装在底盘上，底盘万向轮由底盘万向轮轴和轴承座、深沟球轴承与底盘相连，驱动轮通过联轴器直接与驱动电机相连；

所述壁洗机构传感器由2个传感器组成，一个安装在壁洗机构支撑架的中间，另一个安装在壁洗机构支撑架的侧面靠近壁洗绒毛刷；底洗机构距离传感器安装在底洗机构外壳，靠近万向轮处。

2.如权利要求1所述的浴缸清洗机器人，其特征是，机械手后臂由钢板组成，中间安装有支撑杆。

3.如权利要求1所述的浴缸清洗机器人，其特征是，机械手旋转电机与机械手底座通过锥齿轮进行动力传递。