CN107953347B - 一种平地及台阶两用省力车及基于该省力车的清洁机器人 - Google Patents

一种平地及台阶两用省力车及基于该省力车的清洁机器人 Download PDF

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Abstract

一种平地及台阶两用省力车及基于该省力车的清洁机器人,清洁机器人包括平地及台阶两用省力车,平地及台阶两用省力车包括平地行走机构、台阶行走机构和车体,车体包括至少四个机架,台阶行走机构包括四个台阶攀爬杆以及用于同步驱动四个台阶攀爬杆的传动装置,传动装置包括传动电机、主动链轮链条机构和从动链轮链条机构,平地行走机构包括四个行走轮和两个平地行走电机;清洁机器人还包括安装在车体最外侧的两个机架上的清洁铲机构,每个清洁铲机构均包括清洁铲、固定架、安装杆、第一连杆、第二连杆、滑杆、套杆以及带动清洁铲工作的清洁铲电机。本发明能够实现平地行走、攀爬台阶,并能够通过清洁铲对顽固污渍进铲除。

Description

一种平地及台阶两用省力车及基于该省力车的清洁机器人
技术领域
本发明涉及一种平地及台阶两用省力车及基于该省力车的清洁机器人。
背景技术
目前,国内在清洁机器人领域展开了大量的研发工作,特别是在移动机器人的运动与导航方面取得了可观的成绩,为研究开发清洁机器人奠定了坚实的技术基础。但只局限于室内家居平面清洁,不能运用到台阶等复杂地面的清洁,在日常生活中,人们经常会见到台阶上有被人们随地扔掉的口香糖等能够粘附在地面的顽固污渍,这些顽固污渍粘附在地面,经长时间的氧化和吸附灰尘,影响美观和楼道卫生。现有清洁地面的顽固污渍一般依靠人力进行铲除工作,耗时耗力。
发明内容
本发明的目的是提供一种平地及台阶两用省力车及基于该省力车的清洁机器人,提高楼道中口香糖的清洁效率。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案为:一种平地及台阶两用省力车,包括平地行走机构、台阶行走机构和车体,车体包括至少四个机架,每个机架由两根呈一定角度的支撑杆固定连接组成,车体通过依次固定连接四个机架的车体连接轴构成整体结构;台阶行走机构包括四个台阶攀爬杆以及用于同步驱动四个台阶攀爬杆的传动装置,四个台阶攀爬杆设在车体下端的四个外侧壁上;传动装置包括传动电机、主动链轮链条机构和从动链轮链条机构,主动链轮链条机构包括主动链轮、从动链轮和一个传动轴Ⅰ,传动电机和传动轴Ⅰ安装在机架上,传动电机的驱动轴安装在主动链轮的中心,主动链轮和从动链轮外闭环绕有传动链条,从动链轮的中心固定安装在传动轴Ⅰ的中部;从动链轮链条机构包括四个传动链轮Ⅰ、四个传动链轮Ⅱ以及与传动轴Ⅰ平行设置的四个传动轴Ⅱ,四个传动轴Ⅱ转动安装在最外侧的两个机架的下端,四个台阶攀爬杆分别安装四个传动轴Ⅱ上;每两个传动链轮Ⅰ固定安装在传动轴Ⅰ的一端,每个传动链轮Ⅱ对应固定安装在每个传动轴Ⅱ上;传动轴Ⅰ每端的两个传动链轮Ⅰ分别与同一端部的两个传动轴Ⅱ上的两个传动链轮Ⅱ的外部闭环绕有传动链条,使传动电机驱动主动链轮链条机构带动从动链轮链条机构工作,进而使四个台阶攀爬杆同步同向攀爬;平地行走机构包括四个行走轮和两个平地行走电机,四个行走轮设在车体下端的四个内侧壁上,两个平地行走电机位于车体的一端,且两个平地行走电机用于驱动其中的两个行走轮。
其中,台阶攀爬杆包括攀爬杆本体以及通过螺栓和螺母固定安装在攀爬杆本体两端的两个橡胶头,攀爬杆本体的中部设有紧固孔,紧固孔内设有与传动轴Ⅱ上连接的刚性联轴器连接的紧固螺栓,位于攀爬杆本体外侧的紧固螺栓上套设有螺母。
本发明中,四个机架中,每个支撑杆上对应设有多个车体装配孔,车体连接轴对应装配安装在四个机架中的车体装配孔中,且各车体连接轴均平行设置,且车体连接轴与支撑杆垂直设置。
其中,行走轮包括车轮轮辐和转动安装在车轮轮辐中心的转动轴,四个行走轮中的转动轴的端部固定在位于内侧的两个机架的四个下端,两个平地行走电机分别安装在该两个机架的位于车体同一端部的下端的侧壁上,两个平地行走电机的驱动轴分别与与其位于同一端部的两个行走轮的转动轴传动连接。
一种清洁机器人,所述的清洁机器人包括如上任一项所述的一种平地及台阶两用省力车;所述的清洁机器人还包括安装在车体最外侧的两个机架上的清洁铲机构,每个清洁铲机构均包括清洁铲、固定架、安装杆、第一连杆、第二连杆、滑杆、套杆以及带动清洁铲工作的清洁铲电机;每个清洁铲机构中,固定架通过螺钉或螺母组件可拆卸安装在机架上,清洁铲固定安装在安装杆的下端,安装杆的上端与固定架的一端通过销钉铰接,第一连杆的一端通过销钉与固定架的另一端通过销钉铰接,第一连杆的另一端、第二连杆的一端、滑杆的一端三者共同通过同一个销钉铰接,第二连杆的另一端与安装杆通过销钉铰接,滑杆的另一端能够在套杆限制的路径内滑动且不脱出,套杆的另一端部固定有动力轴,清洁铲电机的驱动轴与动力轴传动连接。
进一步地,所述的清洁机器人还包括安装在车体上的水箱、与水箱连通的两个水管,每个水管的末端均连通有雾化喷头,雾化喷头安装在车体最外侧的两个机架上。
进一步地,车体上还设有红外线探测器以及与红外线探测器、清洁铲电机、平地行走电机和传动装置连接的控制器。
有益效果:本发明的省力车既有平地行走功能,还具有攀爬台阶功能,本发明通过主电机驱动主动链轮链条机构带动从动链轮链条机构工作,进而使四个台阶攀爬杆同步同向攀爬;适用于各种楼道、平地的切换行走,该省力车可以负载需要托运的物品,工作过程节省了大量的人力、物力,具有良好的现实意义和推广价值。
进一步地,台阶攀爬杆包括攀爬杆本体以及通过螺栓和螺母固定安装在攀爬杆本体两端的两个橡胶头,当橡胶头磨损后,可以很方便的更换橡胶头;且避免划伤楼道。
本发明的清洁机器人包括清洁铲机构,能够通过清洁铲电机带动清洁铲对类似口香糖之类的顽固污渍进铲除。
附图说明
图1为本发明的示意图;
图2为本发明的清洁铲在工作时的状态图;
图3为本发明的清洁铲在收纳时的状态图;
图4为图1中机架的示意图;
图5为图1中台阶攀爬杆的示意图;
图6为图1中传动装置的示意图;
图7为图6的左视图;
图8为本发明中传动链条的部分示意图。
图中:1、机架,2、支撑杆,3、车体连接轴,4、车体装配孔,5、台阶攀爬杆,6、攀爬杆本体,7、橡胶头,8、紧固孔,9、行走轮,10、平地行走电机,11、车轮轮辐,12、转动轴,13、传动电机,14、主动链轮,15、从动链轮,16、传动轴Ⅰ,17、传动链条,170、链条内结,171、链条外部挡片,172、链条钉,18、传动链轮Ⅰ,19、传动链轮Ⅱ,20、传动轴Ⅱ,21、刚性联轴器,22、螺栓,23、螺母,24、紧固螺栓,25、水箱,26、水管,27、雾化喷头,28、清洁铲,29、清洁铲电机,30、固定架,31、安装杆,32、第一连杆,33、第二连杆,34、滑杆,35、套杆,36、动力轴。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征以及达成的目的便于理解,下面结合示意图,进一步阐述本发明,但本发明所要求保护的范围并不局限于具体实施方式中所描述的范围。
一种清洁机器人,如图1所示,清洁机器人包括一种平地及台阶两用省力车,一种平地及台阶两用省力车,包括平地行走机构、台阶行走机构和车体,车体包括至少四个机架1,如图4所示,每个机架1由两根呈一定角度的支撑杆2固定连接组成的类似“∧”型结构,车体通过依次固定连接四个机架1的车体连接轴3构成整体结构;四个机架1中,每个支撑杆2上对应设有多个车体装配孔4,车体连接轴3对应装配安装在四个机架1中的车体装配孔4中,且各车体连接轴3均平行、均匀间隔设置,且车体连接轴3与支撑杆2垂直设置。
其中,台阶行走机构包括四个台阶攀爬杆5以及用于同步驱动四个台阶攀爬杆5的传动装置,四个台阶攀爬杆5设在车体的四个机架1下端的四个外侧壁上;如图5所示,台阶攀爬杆5包括攀爬杆本体6以及通过螺栓22和螺母23固定安装在攀爬杆本体6两端的两个橡胶头7,攀爬杆本体6的中部设有紧固孔8,紧固孔8内设有与图4中的传动轴Ⅱ上连接的刚性联轴器21连接的紧固螺栓24,位于攀爬杆本体6外侧的紧固螺栓上套设有螺母。当橡胶头磨损后,可以很方便的更换橡胶头。
其中,平地行走机构包括四个行走轮9和两个强扭力的平地行走电机10,四个行走轮9设在车体的中间两个机架1下端的四个内侧壁上,两个平地行走电机10位于车体的同一端,且两个平地行走电机10用于驱动其中的两个行走轮9。行走轮9包括车轮轮辐11和转动安装在车轮轮辐11中心的转动轴12,四个行走轮9中的转动轴12的端部固定在位于内侧的两个机架1的四个下端的外侧壁上,两个平地行走电机10分别安装在该两个机架1的位于车体同一端部的下端的侧壁上,两个平地行走电机10的驱动轴分别与与其位于同一端部的两个行走轮9的转动轴12传动连接。在行走时,要求机器人具有一个相对稳定且中速的工作环境,因此,两个平地行走电机提供的两驱动力以其简单的构造提供足够动力的同时,也能达到很好的节能功效。
如图1、图6和图7所示,传动装置包括传动电机13、主动链轮链条机构和从动链轮链条机构,其中,主动链轮链条机构包括主动链轮14、从动链轮15和一个传动轴Ⅰ16,传动电机13和传动轴Ⅰ16安装在机架1上,传动电机13安装在其中一个机架上,车体中位于最外侧的两个机架之间固定连接有固定杆,传动轴Ⅰ16的两端通过轴承安装在车体的两个固定杆上,传动电机13的驱动轴安装在主动链轮14的中心,主动链轮14和从动链轮15外闭环绕有传动链条,从动链轮15的中心固定安装在传动轴Ⅰ16的中部。
其中,如图1、图6和图7所示,从动链轮链条机构包括四个传动链轮Ⅰ18、四个传动链轮Ⅱ19以及与传动轴Ⅰ16平行设置的四个传动轴Ⅱ20,四个传动轴Ⅱ20转动安装在车体中位于最外侧的两个机架的下端,四个台阶攀爬杆5分别安装四个传动轴Ⅱ20上;每两个传动链轮Ⅰ18固定安装在传动轴Ⅰ16的一端,每个传动链轮Ⅱ19对应固定安装在每个传动轴Ⅱ20上;传动轴Ⅰ16每端的两个传动链轮Ⅰ18分别与同一端部的两个传动轴Ⅱ20上的两个传动链轮Ⅱ19的外部闭环绕有传动链条,使传动电机13驱动主动链轮链条机构带动从动链轮链条机构工作,进而使四个台阶攀爬杆5同步同向攀爬。
本发明中,车体连接轴3、传动轴Ⅰ16、传动轴Ⅱ20均平行设置。其中,如图8所示,本发明的传动链条包括若干个链条内结170,相邻链条内结170的两端的外部设有两个链条外部挡片171,链条外部挡片171与链条内结170通过链条钉172铰接。
本发明中,台阶攀爬系统主体是四根台阶攀爬杆及相关传动装置,四根台阶攀爬杆由一个传动电机搭配链条、链轮构成一个同步链轮传动系统,该系统可以使四根攀爬杆在攀爬台阶时或是不工作时都能具有很好的同步性。
如图1所示,清洁机器人还包括安装在车体最外侧的两个机架1上的清洁铲机构,如图2和图3所示,每个清洁铲机构均包括清洁铲28、固定架30、安装杆31、第一连杆32、第二连杆33、滑杆34、套杆35以及带动清洁铲28工作的清洁铲电机29;每个清洁铲机构中,固定架30通过螺钉或螺母组件可拆卸安装在机架1上,清洁铲28固定安装在安装杆31的下端,安装杆31的上端与固定架30的一端通过销钉铰接,第一连杆32的一端通过销钉与固定架30的另一端通过销钉铰接,第一连杆32的另一端、第二连杆33的一端、滑杆34的一端三者共同通过同一个销钉铰接,第二连杆33的另一端与安装杆31通过销钉铰接,滑杆34的另一端能够在套杆35限制的路径内滑动且不脱出,套杆35的另一端部固定有动力轴36,清洁铲电机29的驱动轴与动力轴36传动连接。车体上还设有红外线探测器以及与红外线探测器、清洁铲电机29、平地行走电机10和传动装置中的传动电机13连接的控制器。本发明中的各部件在工作时互不干涉。
如图1所示,清洁机器人还包括安装在车体上的水箱25、与水箱25连通的设有控制阀的两个水管26,每个水管26的末端均连通有雾化喷头27,雾化喷头27安装在车体最外侧的两个机架1上。
机器人在平地行走:四根台阶攀爬杆5由控制器控制传动电机29通过主动链轮链条机构带动从动链轮链条机构工作,将四根台阶攀爬杆5转动至与地面水平位置后停止运动;控制器进一步控制两个行走轮9的平地行走电机10运动,机器人往前推进或后退,来回往返。
机器人在台阶行走:控制器控制行走轮9的平地行走电机10停止驱动,控制器控制传动电机29通过主动链轮链条机构带动从动链轮链条机构工作,与行走轮9同轴的四根台阶爬梯杆5转动,通过与台阶边沿接触攀爬台阶。
机器人转弯:机器在工作时需要转弯时,台阶攀爬杆5处于与地面水平且不工作状态,两个行走轮9的平地行走电机10分别正反转,实现转弯功能。
机器人对顽固污渍等(口香糖之类)的清洁:当红外线探测器感知地面有顽固污渍时,位于机器两边的清洁铲开始工作,实现清除顽固污渍的效果。具体过程为:当红外线探测器检测到地面有类似口香糖之类的顽固污渍时,通过雾化喷头27向污渍喷水,使其湿润;然后,控制器控制清洁铲电机29正转,带动套杆35旋转,通过第一连杆31和第二连杆32让清洁铲28到达如图2所示的工作位置,其后,行走轮前后运动,模仿人类用清洁铲清洁污渍,当污渍清洁干净后,与套杆35相连的清洁铲电机29反转,通过第一连杆32和第二连杆33让清洁铲28恢复到如图3所示的收纳位置。清洁过程中,红外线探测器始终处于收集传输信息状态,确保将地面彻底清理干净。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“外侧边”、“内侧边”、“外侧壁”、“内侧壁”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置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。此外,术语“Ⅰ”、“Ⅱ”、“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明其他未述内容属于现有技术。
以上实施例使为了说明本发明的技术方案,其目的是在于使本领域技术人员能够了解本发明的内容并予以实施,但并不以此限制本发明的保护范围。凡是依据本发明的实质内容所做出的等效的变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种平地及台阶两用省力车,其特征在于:包括平地行走机构、台阶行走机构和车体,车体包括至少四个机架,每个机架由两根呈一定角度的支撑杆固定连接组成,车体通过依次固定连接四个机架的车体连接轴构成整体结构;台阶行走机构包括四个台阶攀爬杆以及用于同步驱动四个台阶攀爬杆的传动装置,四个台阶攀爬杆设在车体下端的四个外侧壁上;传动装置包括传动电机、主动链轮链条机构和从动链轮链条机构,主动链轮链条机构包括主动链轮、从动链轮和一个传动轴Ⅰ,传动电机和传动轴Ⅰ安装在机架上,传动电机的驱动轴安装在主动链轮的中心,主动链轮和从动链轮外闭环绕有传动链条,从动链轮的中心固定安装在传动轴Ⅰ的中部;从动链轮链条机构包括四个传动链轮Ⅰ、四个传动链轮Ⅱ以及与传动轴Ⅰ平行设置的四个传动轴Ⅱ,四个传动轴Ⅱ转动安装在最外侧的两个机架的下端,四个台阶攀爬杆分别安装四个传动轴Ⅱ上;每两个传动链轮Ⅰ固定安装在传动轴Ⅰ的一端,每个传动链轮Ⅱ对应固定安装在每个传动轴Ⅱ上;传动轴Ⅰ每端的两个传动链轮Ⅰ分别与同一端部的两个传动轴Ⅱ上的两个传动链轮Ⅱ的外部闭环绕有传动链条,使传动电机驱动主动链轮链条机构带动从动链轮链条机构工作,进而使四个台阶攀爬杆同步同向攀爬;平地行走机构包括四个行走轮和两个平地行走电机,四个行走轮设在车体下端的四个内侧壁上,两个平地行走电机位于车体的一端,且两个平地行走电机用于驱动其中的两个行走轮;
所述的台阶攀爬杆包括攀爬杆本体以及通过螺栓和螺母固定安装在攀爬杆本体两端的两个橡胶头,攀爬杆本体的中部设有紧固孔,紧固孔内设有与传动轴Ⅱ上连接的刚性联轴器连接的紧固螺栓,位于攀爬杆本体外侧的紧固螺栓上套设有螺母;
所述的行走轮包括车轮轮辐和转动安装在车轮轮辐中心的转动轴,四个行走轮中的转动轴的端部固定在位于内侧的两个机架的四个下端,两个平地行走电机分别安装在该两个机架的位于车体同一端部的下端的侧壁上,两个平地行走电机的驱动轴分别与与其位于同一端部的两个行走轮的转动轴传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种平地及台阶两用省力车,其特征在于:四个机架中,每个支撑杆上对应设有多个车体装配孔,车体连接轴对应装配安装在四个机架中的车体装配孔中,且各车体连接轴均平行设置,且车体连接轴与支撑杆垂直设置。
3.一种清洁机器人,其特征在于:所述的清洁机器人包括如权利要求1-2任一项所述的一种平地及台阶两用省力车;
所述的清洁机器人还包括安装在车体最外侧的两个机架上的清洁铲机构,每个清洁铲机构均包括清洁铲、固定架、安装杆、第一连杆、第二连杆、滑杆、套杆以及带动清洁铲工作的清洁铲电机;每个清洁铲机构中,固定架通过螺钉或螺母组件可拆卸安装在机架上,清洁铲固定安装在安装杆的下端,安装杆的上端与固定架的一端通过销钉铰接,第一连杆的一端通过销钉与固定架的另一端通过销钉铰接,第一连杆的另一端、第二连杆的一端、滑杆的一端三者共同通过同一个销钉铰接,第二连杆的另一端与安装杆通过销钉铰接,滑杆的另一端能够在套杆限制的路径内滑动且不脱出,套杆的另一端部固定有动力轴,清洁铲电机的驱动轴与动力轴传动连接。
4.根据权利要求3所述的一种清洁机器人,其特征在于:所述的清洁机器人还包括安装在车体上的水箱、与水箱连通的两个水管,每个水管的末端均连通有雾化喷头,雾化喷头安装在车体最外侧的两个机架上。
5.根据权利要求3所述的一种清洁机器人,其特征在于:车体上还设有红外线探测器以及与红外线探测器、清洁铲电机、平地行走电机和传动装置连接的控制器。
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