CN106963297A - 一种清洁机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种清洁机器人，其包括：机身、清洁头、清洁组件、传感器组和控制器，其中：所述清洁头为至少两个，可拆卸式地安装在所述机身的底部，所述清洁头由独立驱动马达驱动转动；所述清洁组件为至少两个，分别通过可拆卸式连接件安装在清洁头上；所述传感器组和控制器均安装在所述机身内部的容纳空间内；所述传感器组用于感测所述清洁机器人的工作状态数据，并将得到的工作状态数据传送给控制器；所述控制器与传感器组和驱动马达连接，用于根据接收到的工作状态数据生成控制指令，发送给传感器组和驱动马达。本发明清洁机器人清洁效果好，不会造成污物残留，为用户的使用带来了极大的便利。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，尤其是一种清洁机器人。
背景技术
清洁机器人可以自动地完成清理工作，为人们节省了大量的时间和精力，因此清洁机器人越来越多地被生产并投用到人们的家居生活中。但现在市场上的清洁机器人，尤其是擦地机器人多采用双履带行走及转向方式，这种平推式的清洁方式清洁工作不彻底，容易造成污物残留。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提出一种清洁机器人。本发明清洁机器人采用旋转清洁头自身旋转清洁方式，在清洁擦洗的同时还实现了行走功能。
本发明提出的一种清洁机器人包括：机身、清洁头、清洁组件、传感器组和控制器，其中：
所述清洁头为至少两个，可拆卸式地安装在所述机身的底部，所述清洁头由独立驱动马达驱动转动；
所述清洁组件为至少两个，分别通过可拆卸式连接件安装在清洁头上；
所述传感器组和控制器均安装在所述机身内部的容纳空间内；
所述传感器组用于感测所述清洁机器人的工作状态数据，并将得到的工作状态数据传送给控制器；
所述控制器与传感器组和驱动马达连接，用于根据接收到的工作状态数据生成控制指令，发送给传感器组和驱动马达。
可选地，所述清洁头可正向旋转或者反向旋转。
可选地，所述传感器组包括避障传感器和悬空传感器，其中：
所述避障传感器安装在清洁机器人机身的周边，用于感测碰撞事件，并将感测到的数据传送给控制器；
所述悬空传感器安装在清洁机器人机身底部的周边和/或中心，用于识别机身悬空状态，并在机身处于悬空状态时将感测到的数据传送给控制器，控制器根据接收到的数据发出暂停和/或转向指令。
可选地，所述避障传感器为遮光型光电传感器。
可选地，所述传感器组还包括驱动马达转速传感器和驱动马达电流传感器，分别与相应的驱动马达连接，所述驱动马达转速传感器和驱动马达电流传感器用于感测相应驱动马达的转速信号和电流信号，并将感测得到的信号发送给控制器。
可选地，所述传感器组还包括环境光强度传感器，用于感测环境光的强弱，并将感测到的光强信号发送给控制器。
可选地，所述驱动马达可根据控制器的指令带动清洁头进而带动清洁组件上下移动。
可选地，所述清洁机器人还包括清洁液容器，所述清洁液容器安装在所述清洁头的顶部，所述清洁液容器的顶部设有密封盖，底部设置有可调节限流孔。
可选地，所述清洁机器人还包括供电装置，所述供电装置与需要电源的组件连接，以为其提供电源。
可选地，所述清洁机器人还包括人机交互装置，所述人机交互装置与控制器连接，用于接收外界指令传送给控制器，并将清洁机器人的工作状态反馈给用户。
本发明清洁机器人采用旋转清洁头自身旋转清洁方式，在清洁擦洗的同时还实现了行走功能，即在行走的过程中一直处于旋转擦洗状态；采用清洁头工作状态感知技术，实现实时调节和控制；采用自动地面识别分区对待的清洁方式；自动进行障碍方位识别及时进行转向控制，实现多种行走清洁工作模式。本发明清洁机器人清洁效果好，不会造成污物残留，为用户的使用带来了极大的便利。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的清洁机器人的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1是根据本发明一实施例的清洁机器人的结构示意图，如图1所示，所述清洁机器人包括：机身1、清洁头2、清洁组件3、传感器组4和控制器，其中：
所述清洁头2为至少两个，可拆卸式地安装在所述机身1的底部，所述清洁头2由独立驱动马达驱动转动；
所述清洁组件3为至少两个，分别通过可拆卸式连接件安装在清洁头2上；
所述传感器组4和控制器均安装在所述机身1内部的容纳空间内；
所述传感器组4用于感测所述清洁机器人的工作状态数据，并将得到的工作状态数据传送给控制器；
所述控制器与传感器组4和驱动马达连接，用于根据接收到的工作状态数据生成控制指令，发送给传感器组4和驱动马达。
其中，所述清洁头2均可正向旋转或者反向旋转，控制器通过控制驱动马达的转动方向和转动速度即可实现清洁机器人的直线行走和转向。
其中，所述清洁组件3的数量与清洁头2的数量相对应。
在本发明一实施例中，所述清洁头2以锁扣结构(比如弹性塑胶锁扣)或其他可拆卸结构安装在所述机身1的底部，这样能够很方便地对清洁头2进行拆卸，便于清理、维修和更换。
在本发明一实施例中，所述清洁机器人还包括清洁液容器，所述清洁液容器安装在所述清洁头的顶部，所述清洁液容器的顶部设有密封盖，底部设置有可调节限流孔。使用时，将所述清洁头从机身上拆卸下来，打开清洁液容器的密封盖，注入水或是其他清洁液，然后关闭密封盖，调节限流孔的大小，再将清洁头安装到机身上，清洁液容器中的水或其他清洁液就可以通过限流孔，以渗透的方式自动浸湿清洁组件，实现湿态擦洗的功能，从而可让清洁工作更高效更彻底。
在该实施例中，进一步地，所述清洁头包括：减速电机，联轴锁止座，清洁液容器密封盖，清洁液容器上壳和清洁液容器下壳，其中：
所述联轴锁止座一侧与减速电机可拆卸式连接，实现联轴器的作用，另一侧与清洁液容器上壳可拆卸式连接，实现清洁液容器等清洁部件的装卸；
所述清洁液容器上壳上设置有注液口；
所述注液口上安设有清洁液容器密封盖，清洁液容器密封盖与注液口可紧密结合；
所述清洁液容器上壳与清洁液容器下壳密封结合；
清洁液容器密封盖、清洁液容器上壳与清洁液容器下壳共同装配组成密封清洁液容器；
所述清洁液容器下壳上设置有一个或多个限流孔；
所述清洁组件3可拆卸式地装设在所述清洁液容器下壳上。
其中，所述减速电机可正向旋转也可反向旋转，这样就可驱动整个清洁头，进而带动清洁组件正向旋转或反向旋转。
在本发明一实施例中，所述联轴锁止座采用锁扣连接件与减速电机和清洁液容器上壳相扣连接，此时，所述联轴锁止座既是动力传输的联轴器又是各清洁部件的锁扣件。
在本发明一实施例中，所述联轴锁止座采用六边形棱柱卯榫结构。
在本发明一实施例中，所述清洁液容器密封盖采用橡胶件，耐开关弯拆且密封好；所述清洁液容器上壳与清洁液容器下壳采用超声波热压焊接工艺相焊接密封连接，确保清洁液容器密封不泄漏。
在本发明一实施例中，所述限流孔的尺寸可调节，在一个清洁头上，通常设置2～4个或是多个对称均等方位的限流孔。
在本发明一实施例中，所述限流孔处配备有封堵件，比如可以使用多孔渗水海绵来作为封堵件，以封堵限流孔，控制清洁液容器内部清洁液流出的速度；所述清洁液容器上壳上开设有尺寸可调节的通气孔。这样，利用海绵多孔吸水的特性，清洁液容器整体的气密性，以及通气孔的通气性，将限流孔和通气孔调节到适当的尺寸，就能够获得合适的清洁液流出速度，进而得到合适的清洁组件浸湿度，适合于擦洗和清洁。
在本发明一实施例中，所述清洁组件3，比如抹布，通过粘扣等可拆卸式连接件安装在清洁头2上，从而可方便地对于清洁组件3进行清洗或更换。
在本发明一实施例中，所述清洁组件3可采用易吸水，多层结构的擦布，其外层清洁面层可采用柔软材质的布料，内层可采用较硬材质的布料。所述清洁组件3既可以为整块擦布包覆在清洁头上，也可以为多个条状擦布，每个条状擦布的一端可拆卸地固定在清洁头上，本发明对于清洁组件3的具体实现形式不作具体限定，只要能够与清洁头连接，且能够承接清洁头限流孔流出的清洁液即可。
由上，本发明清洁机器人采用双旋转清洁头或多旋转清洁头，通过设定驱动马达不同的旋转方向和旋转速度来驱动整个清洁机器人朝着预定的方向行走，行走的同时旋转清洁头上的抹布以完成地面的清洁和擦洗。
在本发明一实施例中，所述传感器组4包括避障传感器和悬空传感器，其中：
所述避障传感器安装在清洁机器人机身的周边，用于感测碰撞事件，并将感测到的数据传送给控制器；
在本发明一实施例中，所述避障传感器为遮光型光电传感器，所述避障传感器将感知得到的碰撞事件数据发送给控制器，控制器根据接收到的数据发出转向指令，通过控制驱动马达的转动方向和转动速度实现避障转向并继续行走清洁的功能，从而能够在不影响清洁工作的前提下，实现全方位360角度的防碰撞。
进一步地，当所述避障传感器为一个或多个遮光型光电传感器时，所述清洁机器人还包括碰撞减震弹簧、遮光板和硅胶减震片，其中：
所述一个或多个遮光型光电传感器安装在所述清洁机器人机身的周围或底部，用于感测清洁机器人是否受到碰撞，并将感测信号发送给清洁机器人的控制器；
所述遮光板安装在所述清洁机器人机身的外围，用于在受到外界碰撞后改变所述遮光型光电传感器的入射光通路；
所述硅胶减震片安装在所述遮光板的外围，用于缓冲外界的碰撞。
在本发明一实施例中，所述清洁机器人还包括碰撞减震弹簧，所述碰撞减震弹簧安装在所述清洁机器人的机身与遮光板之间，用于进一步缓冲外界的碰撞。
所述悬空传感器安装在清洁机器人机身底部的周边和/或中心，比如清洁机器人机身底部的四个角和中心，用于识别机身悬空状态，并在机身处于悬空状态时将感测到的数据传送给控制器，控制器根据接收到的数据发出暂停和/或转向指令控制驱动马达，从而保护清洁机器人不会发生跌落损坏的情况，并能够在转向后继续行走清洁。
上述安装有悬空传感器的清洁机器人，能够识别任意一处的机身悬空状态，从而能够准确及时地做出暂停和/或转向反应。
在本发明一实施例中，所述悬空传感器为反光型光电传感器。
进一步地，当所述悬空传感器为一个或多个反光型光电传感器时，所述清洁机器人还包括反光板，其中：
所述反光板安装在清洁机器人机身的底部，同时也可作为清洁机器人的底壳，用于反射光线，构建反光型光电传感器的光反射通路；
所述一个或多个反光型光电传感器安装在清洁机器人机身的底部，比如清洁机器人机身底部的多个边角，用于根据反光板构建的光反射通路的变化产生感测信号，并将其发送给清洁机器人的控制器。
由上，通过上述避障传感器和悬空传感器可以感知清洁机器人机身运行过程中的各种状况，再通过处理器反馈控制处理就可有效实现避障行走及落空暂停转向防跌落的功能。
在本发明一实施例中，所述传感器组4还包括距离传感器，所述距离传感器安装在清洁机器人机身的周边，用于感测障碍物相对于清洁机器人的方位及障碍物与机身之间的距离，并将感测到的数据传送给控制器。
在本发明一实施例中，所述传感器组4还包括驱动马达转速传感器和驱动马达电流传感器，分别与相应的驱动马达连接。所述驱动马达转速传感器和驱动马达电流传感器用于感测相应驱动马达的转速信号和电流信号，并将感测得到的信号发送给控制器，所述控制器根据接收到的信号分析确定清洁机器人运行过程中是否受到来自外界的阻碍作用，若是，则会发出转向指令，调整驱动马达的转动方向和转动速度实现转向，使机器摆脱来自外界的阻碍。
在本发明一实施例中，所述传感器组4还包括环境光强度传感器，用于感测环境光的强弱，并将感测到的光强信号发送给控制器，控制器根据接收到的信号判断相应区域的干净程度，并据此选择相应的清洁模式，比如强力清洁模式或普通清洁模式，在强力清洁模式下，驱动马达的转动速度更快一些。
在本发明一实施例中，所述驱动马达包括：电机和减速箱，其中：
所述减速箱包括：减速箱上盖、第二级减速双联斜齿轮、输入斜齿轮、第一级减速双联斜齿轮、铜轴承、第三级减速斜齿轮和减速箱下盖；
所述第一级减速双联斜齿轮和第二级减速双联斜齿轮均包括通过齿轮轴连接的大齿轮和小齿轮；
所述电机通过连接件固定于减速箱上盖上；
所述输入斜齿轮紧固于电机的输出轴端；
所述输入斜齿轮与第一级减速双联斜齿轮的大齿轮啮合，实现第一级减速传动；
第一级减速双联斜齿轮的小齿轮与第二级减速双联斜齿轮的大齿轮啮合，实现第二级减速传动；
第二级减速双联斜齿轮的小齿轮与第三级减速斜齿轮的大齿轮啮合，实现第三级减速传动；
第三级减速斜齿轮穿过铜轴承和减速箱下盖与清洁头2联动，实现动力的联轴输出，同时所述清洁头2安装在清洁机器人的机身底壳上，最终驱动清洁头2工作。
其中，减速箱上盖、第二级减速双联斜齿轮、输入斜齿轮、第一级减速双联斜齿轮、铜轴承、第三级减速斜齿轮和减速箱下盖组成了一个展开式三级渐开线齿形圆柱斜齿轮减速箱。
通过上述各部件的联动连接，当所述电机变换转动方向时，相应地被清洁头2也会变换转动方向，其中，电机和清洁头2均可实现正反两个方向的旋转。
在本发明一实施例中，所述连接件为可拆卸连接件，比如螺丝。
在本发明一实施例中，电机为高转速小体积低成本的小功率电机，比如，转速为5000～15000RPM、体积为∮24mm*30mm、功率为4～15W的电机。
在本发明一实施例中，所述输入斜齿轮通过电机轴滚花后冷压紧固工艺紧固于电机的输出轴端。
在本发明一实施例中，所述第三级减速斜齿轮与被驱动组件通过六角卯榫结构联动。
在本发明一实施例中，所有齿轮都采用渐开线齿形。
在本发明一实施例中，所述齿轮为塑胶材质，比如POM塑料齿轮，这种塑胶材质的齿轮更易制造且成本更低。
在本发明另一实施例中，所述驱动马达可根据控制器的指令带动清洁头进而带动清洁组件上下移动，比如，在强力清洁模式下，控制器可控制驱动马达向下移动，在驱动马达的带动下，清洁头以及安装在清洁头上的清洁组件均向地面方向移动，这样清洁头和清洁组件在转动时，就能够增加清洁组件与地面之间的摩擦力，起到对地面强力清洁的效果。
经过研究发现，人类在地面上不同区域的活动频度与环境光强弱有关，通常环境光照度强的地面对应人类活动频度高的区域，而活动频度高的区域地面会因为人类的频繁活动会更脏一些。控制器根据当前区域的光强信号，结合机身当前的工作状态，来决策使用哪种清洁方式，从而实现对于地面清洁程序进行自动识别，并相应选择不同强度的地面清洁方式，最终实现高效全面彻底清洁的目的。
在本发明一实施例中，所述清洁机器人还包括供电装置，所述供电装置与驱动马达、传感器组4、控制器以及其他需要电源的组件连接，以为其提供电源。所述供电装置可以为可充电供电装置、可更换的蓄电池也可以两者兼有，用户可根据需要自行选用，当然，如果选用可充电供电装置，还需配备相应的充电装置和组件5。
在本发明一实施例中，所述清洁机器人还包括人机交互装置，所述人机交互装置与控制器连接，用于接收外界指令传送给控制器，并将清洁机器人的工作状态反馈给用户。
在本发明一实施例中，所述人机交互装置包括输入单元、颜色输出单元、声音输出单元以及通信单元，其中：
所述输入单元用于输入外界指令，并将其发送给控制器，包括开关按钮6、工作模式选择按钮等输入单元；
所述颜色输出单元用于通过比如指示灯的颜色来输出清洁机器人的工作状态或其他信息；
所述声音输出单元用于通过比如蜂鸣器的声音来输出清洁机器人的工作状态或其他信息；
所述通信单元包括红外线通信子单元、WIFI通信子单元、蓝牙通信子单元、NFC通信子单元、移动通信子单元等通信子单元，用于接收和处理来自外界的指令，并将其发送给控制器。
在该实施例中，用户可通过输入单元输入控制指令，比如定时指令、清洁方式的选择等等，清洁机器人可随时通过指示灯或声音提示清洁机器人目前的工作状态，还可通过通信单元近距离或者远距离接收用户发来的指令，从而实现用户不在家时也可对于清洁机器人进行控制。
在本发明一实施例中，所述清洁机器人还包括吸尘装置，所述吸尘装置安装在所述机身的底部，用于借助真空电机通过负压吸附技术对于擦地之前或之后的地面进行吸尘，所述吸尘装置与控制器连接，以根据控制器的指令进行工作。
本发明清洁机器人采用旋转清洁头自身旋转清洁方式，在清洁擦洗的同时还实现了行走功能，即在行走的过程中一直处于擦洗状态；采用清洁头工作状态感知技术，实现实时调节和控制；采用自动地面识别分区对待的清洁方式；自动进行障碍方位识别及时进行转向控制，实现多种行走清洁工作模式。本发明清洁机器人降低了生产成本，为用户带来了极大的便利。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人包括：机身、清洁头、清洁组件、传感器组和控制器，其中：
所述清洁头为至少两个，可拆卸式地安装在所述机身的底部，所述清洁头由独立驱动马达驱动转动；
所述清洁组件为至少两个，分别通过可拆卸式连接件安装在清洁头上；
所述传感器组和控制器均安装在所述机身内部的容纳空间内；
所述传感器组用于感测所述清洁机器人的工作状态数据，并将得到的工作状态数据传送给控制器；
所述控制器与传感器组和驱动马达连接，用于根据接收到的工作状态数据生成控制指令，发送给传感器组和驱动马达。
2.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁头可正向旋转或者反向旋转。
3.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述传感器组包括避障传感器和悬空传感器，其中：
所述避障传感器安装在清洁机器人机身的周边，用于感测碰撞事件，并将感测到的数据传送给控制器；
所述悬空传感器安装在清洁机器人机身底部的周边和/或中心，用于识别机身悬空状态，并在机身处于悬空状态时将感测到的数据传送给控制器，控制器根据接收到的数据发出暂停和/或转向指令。
4.根据权利要求3所述的清洁机器人，其特征在于，所述避障传感器为遮光型光电传感器。
5.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述传感器组还包括驱动马达转速传感器和驱动马达电流传感器，分别与相应的驱动马达连接，所述驱动马达转速传感器和驱动马达电流传感器用于感测相应驱动马达的转速信号和电流信号，并将感测得到的信号发送给控制器。
6.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述传感器组还包括环境光强度传感器，用于感测环境光的强弱，并将感测到的光强信号发送给控制器。
7.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述驱动马达可根据控制器的指令带动清洁头进而带动清洁组件上下移动。
8.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人还包括清洁液容器，所述清洁液容器安装在所述清洁头的顶部，所述清洁液容器的顶部设有密封盖，底部设置有可调节限流孔。
9.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人还包括供电装置，所述供电装置与需要电源的组件连接，以为其提供电源。
10.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人还包括人机交互装置，所述人机交互装置与控制器连接，用于接收外界指令传送给控制器，并将清洁机器人的工作状态反馈给用户。
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