CN107080502B - 智能清洁机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的智能清洁机器人系统，包括机器人、控制单元、行走单元与清洁单元，控制单元分别与行走单元、清洁单元电连接，当机器人处于旋拖模式时，蓄水器、滚布的安装位置分别与尘盒、胶刷相对应。本发明提供的智能清洁机器人系统，改变原抹布黏贴在外挂水箱上的结构，采用旋转的滚布的形式，使抹布与地面的接触力度更大，抹布的去污能力显著增强。

Description

智能清洁机器人系统

技术领域

本发明属于智能清洁设备领域，尤其地，涉及一种智能清洁机器人系统。

背景技术

扫地机器人，又称为智能自动吸尘器或机器人吸尘器，因其具有自动清洁等效果正受到越来越多家庭的欢迎，尤其是对于忙碌的上班族，有一个智能的扫地机器人简直就是生活的″神器″，可以将人从难得的假期生活中解放出来。

市面上的扫地机器人产品，具有扫/吸/拖三种基本清洁功能，其中清扫功能是扫地机器人的基本功能，通过边扫和中扫将地面的脏物通过吸尘口收集到尘盒内部，与其同时，风机高速旋转将部分脏物通过吸尘口尘盒中。至于拖地功能，通常的做法是，在扫地机器人底部的驱动轮后方设置一个水箱和抹布，随着机器人根据预设路径规划行进，抹布即擦过地面，实现扫地机器人的拖地功能。

然而，针对具体环境下的地面做清洁，仅仅通过并非严密贴合地面的抹布无法实现有效清洁，也不能将部分脏污程度较高的区域清洁干净。

因此，虽然现有的扫地机器人具备拖地功能，但却无法对地面实现行之有效的清洁效果，拖地效果远差于人工拖地，消费者体验不好。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本发明提供的智能清洁机器人系统、控制方法及其工作方法，增加蓄水器和滚布的搭配使用，有效提高拖地效果，克服以往清洁机器人清洁效果欠佳的技术问题。

为实现上述目的和优点，本发明提供的智能清洁机器人系统，包括机器人、控制单元、行走单元与清洁单元，控制单元分别与行走单元、清洁单元电连接，其中：机器人包括顶盖和底盘，顶盖上表面开设有凹陷部，底盘下表面设置有吸尘口；行走单元包括安装在底盘下表面的驱动轮和至少一组万向轮，控制单元根据检测单元反馈之信号驱动行走单元前进/后退或转弯；清洁单元包括尘盒和胶刷，且当机器人处于清扫模式时，尘盒安装在凹陷部处与凹陷部形成配合关系，胶刷固定在吸尘口下部的底盘下表面；其特征在于，清洁单元还包括蓄水器和滚布，且当机器人处于旋拖模式时，蓄水器、滚布的安装位置分别与尘盒、胶刷相对应。

进一步地，滚布包括抹布和支撑架，支撑架为圆柱形结构，抹布全部或部分包覆在支撑架的弧形曲面。

进一步地，支撑架为环形中空结构，抹布通过设置在支撑架两边缘的环形接口与支撑架固定。

进一步地，蓄水器或尘盒安装在凹陷部时，蓄水器或尘盒与凹陷部相接触的部位均小于凹陷部对应部位的尺寸。

进一步地，蓄水器通过设置在机器人内部的水道将清水导流至吸尘口上部。

进一步地，蓄水器包括清水器和污水器，污水器位于清水器的底部或侧部，污水器通过吸尘口收集滚布旋转产生的污水。

进一步地，底盘的下表面相对于机器人行进方向上滚布的前部设置有挡板。

进一步地，蓄水器与水道连接处设置有电磁水泵。

进一步地，水道在吸尘口附近设置有分流器，清水器通过设置在机器人内部的水道与分流器相连，。

进一步地，分流器包括多个分水孔，分水孔均匀地设置在滚布的上部。

有益效果：

①本发明提供的智能清洁机器人系统、控制方法及其工作方法，改变原来水箱的装配位置和相应尺寸，将蓄水器安装在凹陷部，增大了水箱的容量，延长了机器人的续航时间，且相较于之前安装在底壳上的外挂水箱，也使机器人越障能力显著增强。

②本发明提供的智能清洁机器人系统、控制方法及其工作方法，改变原抹布黏贴在外挂水箱上的结构，采用旋转的滚布的形式，使抹布与地面的接触力度更大，抹布的去污能力显著增强。

③本发明提供的智能清洁机器人系统、控制方法及其工作方法，当机器人处于旋拖模式时，控制风机处于停转状态，避免风机空转，节省电量消耗，扩大扫地机器人的巡航时间且延长风机的使用寿命。

④本发明提供的智能清洁机器人系统，设置在吸尘口附近的分流器，通过分水孔能够将蓄水器内的清水均匀的导流至滚布上，可以使滚布浸湿均匀，拖地效果好。

⑤本发明提供的智能清洁机器人系统，其工作顺序为先清扫后旋拖，即先干后湿，干湿相对分离，清洁效果佳，同时也能最大限度保证滚刷和滚布本身的清洁。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明行走状态图，其中箭头方向为机器人行进方向；

图4为本发明的爆炸图；

图5为本发明局部结构示意图；

图6为分流器结构示意图；

图7分流器与滚布连接结构示意图；

图8为滚布局部剖视图；

图9为滚布装配示意图；

图10为滚布装配示意图；

图11为滚布装配示意图；

图12为蓄水器局部剖视图；

图13为重点清扫模式逻辑框图。

图14为往复式清扫示意图，其中为区别显示不同过程，将在同一路线的不同过程以实线与曲线分开；

图15为类拖地式清扫示意图，其中为区别显示不同过程，将在同一路线的不同过程以实线与曲线分开。

具体实施方式

本发明的一个目的，在于提供尘盒40与蓄水器40′互换的技术方案，较于现有技术中的水箱，蓄水器40′的水容量大幅提升，扫地机器人的拖地续航时间延长。

本发明的另一个目的，在于提供清扫和拖地两种工作模式的切换控制方法，控制风机43的合理启闭，避免风机43空转，节省电量消耗，扩大扫地机器人的巡航时间。

本发明的又一个目的，在于提供智能清洁机器人的工作方法，即先清扫后拖地，区别于以往的清扫、拖地同时进行而清洁效率较差。

本发明的又一个目的，在于提供滚布41′及旋拖模式，改变以往平面式抹布拖地的方式，能够有效清洁地面的脏污。

结合附图1-15，本发明提供的具体技术方案如下：

本发明提供的智能清洁机器人系统，包括机器人1、控制单元2、行走单元3与清洁单元4，控制单元2分别与行走单元3、清洁单元4电连接，控制单元2根据路径规划或者指令驱动行走单元3行进，控制单元2控制清洁单元4针对待工作空间开启清扫模式、旋拖模式等。

参考附图4，机器人1包括顶盖10和底盘11，顶盖10上表面开设有凹陷部100，凹陷部100上端被固定连接在顶盖10上的翻盖200覆盖，翻盖200一端固定在顶盖10上或者翻盖200可绕固定轴旋转而使凹陷部100露出或被覆盖。翻盖200一端固定在顶盖10上属于现有技术中常用的方案，优点是易于操作，结构简单，但空间需求较高，且打开翻盖200时，尘盒40或蓄水器40′或手部易于翻盖产生剐蹭。翻盖200可绕固定轴旋转而使凹陷部100露出或被覆盖时，结构简单，而操作难度也较低，且占用空间较小。蓄水器40′或尘盒10安装在凹陷部时，蓄水器40′或尘盒40与凹陷部100相接触的部位均小于凹陷部100对应部位的尺寸。

行走单元3包括安装在底盘11下表面的驱动轮30和至少一组万向轮31，控制单元2根据检测单元反馈之信号驱动行走单元前进、后退或转弯。当机器人1安装有两组万向轮31时，两组万向轮31应对称设置在机器人1行进方向的驱动轮30的前后两端。机器人1的前部位置设置有碰撞结构500、墙体检测模块600，当机器人1与障碍物碰撞时，碰撞结构500可以保护机器人1不受碰撞之损害，且墙体检测模块600可以检测工作空间内的障碍物，通过向控制单元2反馈对应信号，从而使控制单元2驱动行走单元3做出相应制动。机器人1的底部安装有多组悬崖检测模块(图中未示出)，避免机器人1从楼梯或类似结构中跌落，克服现实中因机器人1跌落产生的危险。

清洁单元4包括尘盒40和胶刷41，其中胶刷41可选用毛刷条和/或胶皮条，还包括边刷44，边刷44设置在底盘11下表面的前方侧部，电机马达带动其实现转动，为实现空间的合理利用，胶刷41和边刷44可以通过同一组电机马达带动，也可以分别由不同组电机马达带动。

参考附图3，清扫模式时，尘盒40安装在凹陷部100处与凹陷部100形成配合关系，底盘11设置有吸尘口110，胶刷40固定在吸尘口110下部的底盘11下表面，胶刷41与吸尘口110的位置配合关系应保证胶刷41旋转时带动的垃圾颗粒通过吸尘口110进入到尘盒40内部。

参考附图4，清洁单元4还包括蓄水器40′和滚布41′，且当机器人1处于旋拖模式时，蓄水器40′、滚布41′的安装位置分别与尘盒40、胶刷41相对应。参考附图9-11，滚布41′包括抹布410′和支撑架411′，支撑架411′为圆柱形结构，抹布410′全部或部分包覆在支撑架411′的弧形曲面，支撑架411′为环形中空结构，抹布410′通过设置在支撑架411′两边缘的环形接口420′与支撑架411′固定。抹布410′可以通过螺旋缠绕在支撑架411′上，也可以套筒的形式套装在支撑架411′上，或者抹布410′分为多组抹布块且通过支撑架411′上的限位固定在支撑架411′上。

参考图5-7，蓄水器40′与水道4000连接处设置有电磁水泵5000，电磁水泵5000根据机器人1旋拖模式的实际需要，控制蓄水器40′的出水量，水道4000在吸尘口110附近设置有分流器6000，分流器6000包括多个分水孔7000，分水孔7000均匀地设置在滚布41′的上部。因滚布41′在与机器人1行进方向的垂直的水平方向上具有一定长度，因此分流器6000与分水孔7000的设置就能够使滚布41′整体浸湿均匀，拖地效果好。

参考附图3，底盘11的下表面相对于机器人1行进方向上滚布41′的前部设置有挡板111。旋拖模式时，在清扫模式下未被扫净的垃圾颗粒挡在滚布41′之外，避免滚布41′因垃圾卡住或滚布41′变脏从而导致后续旋拖模式无法拖净工作空间的地面。

本发明提供的智能清洁机器人控制方法，包括两种工作模式，其中：机器人1处于清扫模式时，控制单元2驱动行走单元3按照预设路径规划行进，风机43处于开启状态，垃圾通过吸尘口110被吸入到尘盒40内部；机器人1处于旋拖模式时，风机43处于关闭状态，且蓄水器40′和滚布41′均安装在对应位置，控制单元2驱动行走单元3按照预设路径规划行进。当机器人1处于旋拖模式时，风机43关闭，因吸尘口110被蓄水器40′的侧壁遮挡，蓄水器40′替代尘盒40安装在对应位置，此时风机43无法通过尘盒40的内部区域、吸尘口110吸取垃圾颗粒，另外，风机43关闭能够有效降低拖地时机器人1发出的噪音，减少电量消耗，提高续航能力。

处于旋拖模式时，应保证蓄水器40′和滚布41′均在位，否则无法进行正常的工作，其具体方案为：蓄水器40′和/或滚布41′处设置在位检测装置(图中未示出)，在位检测装置包括微动开关、霍尔传感器、红外传感器等。

①蓄水器40′和/或滚布41′不在位时，在位检测装置向控制单元2反馈信号A，控制单元2向语音单元5发送报警指令，语音单元5发出不在位提示，当蓄水器40′和滚布41′均在位时，机器人1开启旋拖模式；

或②蓄水器40′和/或滚布41′不在位时，在位检测装置向控制单元2反馈信号A，控制单元2控制机器人1停止工作；蓄水器40′和滚布41′均在位时，在位检测装置向控制单元2反馈信号B，机器人1继续工作。

反馈信号A、B包括机械信号、电平信号、虚拟信号。

蓄水器40′内余水量低于预设值时，语音单元5发出缺水提示和/或控制单元2通过网络模块向关联移动设备发出缺水提示；蓄水器40′内余水量高于预设值时，机器人1恢复工作。当蓄水器40′内余水量低于预设值时，应及时向蓄水器40′内注水，否则会影响旋拖效果。蓄水器40′内部设置有水位检测装置(图中未示出)，对水量进行实时监测，当余水量过小时，控制单元2应控制电磁水泵5000停转，避免其空转。

蓄水器40′包括清水器400′和污水器401′，污水器401′通过吸尘口110收集滚布41′旋转产生的污水，污水器401′内部设置有脏污检测模块(图中未示出)。工作空间内会随机器人1的旋拖模式产生部分污水，而对此部分污水的合理回收对旋拖模式的整体清洁效果产生极大影响，本技术方案中，设置用于收集污水的污水器401′。当滚布41′旋转时，污水会随滚布41′的旋转方向，通过吸尘口110进入到污水器401′内。在污水器401′内设置脏污检测模块(图中未示出)的目的在于，对污水产生区域进行重点清洁，提高旋拖的整体清洁效果，并对工作空间的脏污程度进行有效监测。

脏污检测模块(图中未示出)每隔1-5秒向控制单元2反馈信号值X′；将X′与预设值X比较，控制单元2记录此时间段内机器人1的始末位(A，B)；当X′≥X，即实时脏污程度高于预设脏污程度时，控制单元2控制机器人1针对(A，B)位置区域进入重点清扫模式，清重点扫方式包括往复式清扫或螺旋式清扫或类拖地式清扫；当X′＜X，即实时脏污程度低于预设脏污程度时，机器人继续工作。

往复式清扫包括以下步骤：

①当实时脏污程度高于预设脏污程度时，机器人1在B位置原地旋转180度，按照原行走路线逆行至A位置；②机器人1在A位置原地旋转180度，按照原行走路线与方向行至B位置，脏污检测模块(图中未示出)每隔1-5秒向控制单元2反馈信号值X″，再次将(A，B)段实时脏污程度值与预设值比较，当X″＜X时，即实时脏污程度低于预设脏污程度时，(A，B)段重点清扫模式结束，机器人1继续工作；③当X″≥X时，即实时脏污程度高于预设脏污程度时，重复上述步骤。

螺旋式清扫以A，B间距离为最大直径，向内做螺旋运动，直至实时脏污程度低于预设脏污程度时，机器人1继续工作。

类拖把式清扫包括以下步骤：

①当实时脏污程度高于预设脏污程度时，机器人1在B位置原地旋转180度，按照原行走路线逆行至A位置，在此方向上机器人1执行前进距离L，后退距离S的预设操作，其中L＞S；②机器人1在A位置原地旋转180度，按照原行走路线与方向行至B位置，在此方向上机器人1执行前进距离L′，后退距离S′的预设操作，其中L′＞S′再次将(A，B)段实时脏污程度值与预设值比较，当X″＜X时，即实时脏污程度低于预设脏污程度时，(A，B)段重点清扫模式结束，机器人1继续工作；③当X″≥X时，即实时脏污程度高于预设脏污程度时，重复步骤①。

本发明提供的智能清洁机器人工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将机器人1置于待工作空间内，使机器人1处于开启状态；

(2)机器人1开启清扫模式，控制单元2驱动行走单元3按照预设路径规划行进，风机43处于开启状态，垃圾通过吸尘口110被吸入到尘盒40内部；

(3)机器人1清扫完毕后，人工将尘盒40、胶刷41对应替换为蓄水器40′、滚布41′；

(4)机器人1开启旋拖模式，风机43关闭，控制单元2驱动行走单元3按照预设路径规划行进，直至蓄水器40′内水量不足或电量不足。

当机器人1清扫完毕后、旋拖模式开启前，蓄水器40′和/或滚布41′不在位时，机器人1停止工作；蓄水器40′和滚布41′均在位时，机器人1开启旋拖模式。

区别于同类产品中同时进行清扫、拖地功能，本发明提供的技术方案为-先清扫后拖地，实际测试效果较好，避免滚布上黏附垃圾颗粒。

在本发明的技术方案中，需要理解，″上″、″下″、″左″、″右″、″内部″等指示的方位和位置关系是基于说明书附图所示的方位和位置关系，只是为了便于、简化描述，并非指示或暗示所指的装置的或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因.此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语″小于″、″大于″仅用于描述目的，其描述是基于所指装置或元件的特定形状，只是为了便于理解和描述，不能理解为对本发明的限制。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，但上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下载本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.智能清洁机器人系统，包括机器人、控制单元、行走单元与清洁单元，控制单元分别与行走单元、清洁单元电连接，其中：机器人包括顶盖和底盘，顶盖上表面开设有凹陷部，底盘下表面设置有吸尘口；行走单元包括安装在底盘下表面的驱动轮和至少一组万向轮，控制单元根据检测单元反馈之信号驱动行走单元前进/后退或转弯；清洁单元包括尘盒和胶刷，且当机器人处于清扫模式时，尘盒安装在凹陷部处与凹陷部形成配合关系，胶刷固定在吸尘口下部的底盘下表面；其特征在于，清洁单元还包括蓄水器和滚布，且当机器人处于旋拖模式时，蓄水器、滚布的安装位置分别与尘盒、胶刷相对应；

蓄水器通过设置在机器人内部的水道将清水导流至吸尘口上部，水道在吸尘口附近设置有分流器；

所述智能清洁机器人系统包括两种工作模式，其中：

机器人处于清扫模式时，控制单元驱动行走单元按照预设路径规划行进，风机处于开启状态，垃圾通过吸尘口被吸入到尘盒内部；

机器人处于旋拖模式时，风机处于关闭状态，且蓄水器和滚布均安装在对应位置，控制单元驱动行走单元按照预设路径规划行进；

处于旋拖模式时，蓄水器和/或滚布处设置在位检测装置，蓄水器和/或滚布不在位时，在位检测装置向控制单元反馈信号A，控制单元向语音单元发送报警指令，语音单元发出不在位提示，当蓄水器和滚布均在位时，机器人开启旋拖模式；或蓄水器和/或滚布不在位时，在位检测装置向控制单元反馈信号A，控制单元控制机器人停止工作；蓄水器和滚布均在位时，在位检测装置向控制单元反馈信号B，机器人继续工作；

蓄水器包括清水器和污水器，污水器位于清水器的底部或侧部，污水器通过吸尘口收集滚布旋转产生的污水；污水器内部设置有脏污检测模块，脏污检测模块每隔1-5秒向控制单元反馈信号值X′；将X′与预设值X比较，控制单元记录此时间段内机器人的始末位(A，B)；当X′≥X，即实时脏污程度高于预设脏污程度时，控制单元控制机器人针对(A，B)位置区域进入重点清扫模式，重点清扫方式包括往复式清扫或螺旋式清扫或类拖地式清扫；当X′＜X，即实时脏污程度低于预设脏污程度时，机器人继续工作；

往复式清扫包括以下步骤：

①当实时脏污程度高于预设脏污程度时，机器人在B位置原地旋转180度，按照原行走路线逆行至A位置；②机器人在A位置原地旋转180度，按照原行走路线与方向行至B位置，脏污检测模块每隔1-5秒向控制单元反馈信号值X″，再次将(A，B)段实时脏污程度值与预设值比较，当X″＜X时，即实时脏污程度低于预设脏污程度时，(A，B)段重点清扫模式结束，机器人继续工作；③当X″≥X时，即实时脏污程度高于预设脏污程度时，重复上述步骤；

螺旋式清扫以A，B间距离为最大直径，向内做螺旋运动，直至实时脏污程度低于预设脏污程度时，机器人继续工作；

类拖把式清扫包括以下步骤：

①当实时脏污程度高于预设脏污程度时，机器人在B位置原地旋转180度，按照原行走路线逆行至A位置，在此方向上机器人执行前进距离L，后退距离S的预设操作，其中L＞S；②机器人在A位置原地旋转180度，按照原行走路线与方向行至B位置，在此方向上机器人执行前进距离L′，后退距离S′的预设操作，其中L′＞S′再次将(A，B)段实时脏污程度值与预设值比较，当X″＜X时，即实时脏污程度低于预设脏污程度时，(A，B)段重点清扫模式结束，机器人继续工作；③当X″≥X时，即实时脏污程度高于预设脏污程度时，重复步骤①。

2.根据权利要求1所述的智能清洁机器人系统，其特征在于，滚布包括抹布和支撑架，支撑架为圆柱形结构，抹布全部或部分包覆在支撑架的弧形曲面。

3.根据权利要求2所述的智能清洁机器人系统，其特征在于，支撑架为环形中空结构，抹布通过设置在支撑架两边缘的环形接口与支撑架固定。

4.根据权利要求1所述的智能清洁机器人系统，其特征在于，蓄水器或尘盒安装在凹陷部时，蓄水器或尘盒与凹陷部相接触的部位均小于凹陷部对应部位的尺寸。

5.根据权利要求4所述的智能清洁机器人系统，其特征在于，底盘的下表面相对于机器人行进方向上滚布的前部设置有挡板。

6.根据权利要求1所述的智能清洁机器人系统，其特征在于，蓄水器与水道连接处设置有电磁水泵。

7.根据权利要求6所述的智能清洁机器人系统，其特征在于，清水器通过设置在机器人内部的水道与分流器相连。

8.根据权利要求7所述的智能清洁机器人系统，其特征在于，分流器包括多个分水孔，分水孔均匀地设置在滚布的上部。

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