CN108030444A - 一种智能楼道清理机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机器人技术领域，具体的说是一种智能楼道清理机器人，包括箱体、横向清扫模块、垃圾聚集模块、辅助下降模块、箱体拼接模块、吸附模块和垃圾收集模块，箱体的接触面之间设置有对应的锥形凸台和锥形凹槽，在锥形凹槽和锥形凸台的内部设置有电磁铁一；横向清扫模块用于实现台阶上垃圾的清理；垃圾聚集模块用于垃圾从上一台阶清理到下一台阶上；辅助升降模块用于使左边的箱体保持水平下落到下一台阶面上；箱体拼接模块用于使箱体组成一个整体；吸附模块用于使箱体吸附在台阶面上而不发生移动；垃圾收集模块用于将垃圾收集起来。本发明能够实现机器人在台阶之间的移动，提高了清扫的效率，减轻了劳动强度，同时实现了垃圾的自动收集。

Description

一种智能楼道清理机器人
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体的说是一种智能楼道清理机器人。
背景技术
随着经济的飞速发展，现代化高层办公大楼以及高层住宅楼数量骤增，在阶梯上清扫大采用人力清扫的话，不仅费事、费力，而且工作效率低，使我们迫切需求智能楼道清扫机器人。对于爬楼机器人的研究已经有了相当长的一段历史，目前存在的爬楼机器人主要分为以下四种类型：行星轮式、履带式、腿足式和平行四杆机构式。行星轮式:在满足一定地形适应性前提下,可充分发挥移动机器人移动灵活、控制简单等优点，但由于传统行星轮轮组结构不合理，爬楼时效率不高，运行时机器人的整体平稳性很难得到保证。履带式:履带式爬楼机构运用广泛,特别在各类防暴机器人制作中十分受欢迎。其主要特点是:越障能力强,且可以适应不同的楼梯，在上下楼梯过程中重心波动小,运动相当平稳。其最大不足是平地行走时阻力较大,运动不灵活,能耗高，在爬楼梯时,如果设计不当,履带也容易损坏楼梯梯沿。此外,在初下楼梯某一时刻,整个机构会突然倾斜。腿式机器人:地面适应性强,稳定性高,但机构及控制复杂，运行速度低且制造的成本也比较昂贵。平行四杆机构式：设计了升降与伸缩两个自由度的运动实现上下楼梯，该机器人结构合理,工作性能较好。但同样稳定性欠佳，机器人本身容易发生倾翻，较难于控制，运行效率不高。这四种爬楼机器人是当前最常见的类型，它们各自具有其特点，但亦均有所不足，这也在很大程度上限制了其在更广范围的应用。
鉴于此，本发明所述的一种智能楼道清理机器人，结构简单、清扫速度较快，能够实现楼道台阶的清洁，操作简单，能实现垃圾的自动收集，适用范围较广，其具体有益效果如下：
1.本发明所述的一种智能楼道清理机器人，本发明所箱体由三部分构成，通过箱体拼接模块利用双轴电机、尼龙绳、锥形凸台和锥形凹槽的相互配合实现箱体的拼接，箱体组合成一整体与台阶面宽度相等，沿着台阶面的长度方向实现清扫；当需要下台阶时，三个箱体实现分离，逐一完成下台阶的工作，结构简单，运动迅速、工作效率高；同时，考率到两层台阶之间的角落积攒泥土不易清理，通过设置刮泥模块，利用箱体向前清扫时，带动下方的刮板和刷子将台阶角落的泥土刮除，实现了台阶面的彻底清洁。
2.本发明所述的一种智能楼道清理机器人，所述横向清扫模块在横向行走轮的带动下实现了台阶面上垃圾的清扫，垃圾在横向清扫模块的带动下移动到墙角，再通过垃圾聚集模块将上一台阶面上的垃圾清理到下一台阶面上；当垃圾堆积较多时，垃圾收集模块通过电机将箱体内的铲斗转动到箱体前方，横向行走轮推动铲斗向前移动，铲斗借助墙壁将垃圾迅速铲入铲斗内，然后电机反向转动带动铲斗转动到箱体内的垃圾箱上方，垃圾在重力的作用下从倾斜的铲斗内落入垃圾箱，实现了垃圾的自动收集。
3.本发明所述的一种智能楼道清理机器人，所述辅助下降模块、箱体拼接模块和吸附模块相互配合，实现了三个箱体平稳下落到下一台阶面上，移动方式灵活、无需人工操作，自适应能力强。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种智能楼道清理机器人，本发明主要用于解决楼道清扫机器人价格昂贵、清扫效率低的问题。本发明通过设置箱体拼接模块、横向行走轮和横向清扫模块，能快速完成一个台阶面的清洁，提高了清扫的效率，结构简单；同时，箱体上设置的辅助下降模块、箱体拼接模块和吸附模块实现了将箱体逐一移动到下一台阶面上，无需人工操作、使用简单；清扫下来的垃圾通过垃圾收集模块铲入箱体内的垃圾箱，实现了垃圾的自动收集。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种智能楼道清理机器人，包括箱体、横向清扫模块、垃圾聚集模块、辅助下降模块、箱体拼接模块、吸附模块和垃圾收集模块，所述箱体数量为三，箱体上水平开设与贯通前后端面的通孔，箱体的前后端面上沿箱体底面设置有矩形凹槽，左边箱体的右端面中间位置开设有锥形凹槽，中间箱体的左端面上对应位置开设有锥形凸台，中间箱体的右端面上对称开设有相同的锥形凸台，右边箱体的左端面上对应位置开设有锥形凹槽，在锥形凹槽的底部和锥形凸台的头部均设置有电磁铁一，左右箱体的底面上各竖直开设有两个滑槽，左右箱体的底部各设置有四个横向行走轮，横向行走轮为麦克那姆轮，中间箱体的底部设置有两个纵向行走轮；所述横向清扫模块设置于三个箱体前端面的矩形凹槽内，横向清扫模块用于实现台阶上垃圾的清理；所述垃圾聚集模块设置于三个箱体后端面的矩形凹槽内，垃圾聚集模块用于将横向清扫模块扫到墙角的垃圾从上一台阶清理到下一台阶上；所述辅助升降模块设置于左边的箱体底部，辅助升降模块用于使左边的箱体保持水平状态下落到下一台阶面上；所述箱体拼接模块用于使三个箱体组成一个整体；所述吸附模块设置于左右箱体的底部，吸附模块用于使箱体吸附在地面上而不发生移动；所述垃圾收集模块设置于箱体的前端，垃圾收集模块用于将机器人清扫的垃圾收集起来。
所述横向清扫模块包括转轴一、毛刷和电机一，所述转轴一位于箱体前端面的矩形凹槽内，转轴一安装于箱体上,左边箱体上的转轴一右端面上沿着转轴一的圆周表面均匀设置有矩形凹槽，中间箱体上的转轴一两端面上沿着转轴一的圆周表面对应设置有矩形凸台，右边箱体上的转轴一左端面上沿着转轴一的圆周表面均匀设置有矩形凹槽，转轴一上均匀设置的矩形凹槽和矩形凸台之间可以实现相互配合；所述毛刷均匀布置于转轴一的圆周表面；所述电机一固定在箱体上，电机一与转轴一的一端相连接。工作时，电机一带动转轴一转动，毛刷在转轴一的带动下实现运动，从而顺利实现台阶面上垃圾的清洁。
所述垃圾聚集模块包括转轴二、螺旋刮片和电机二，所述转轴二位于箱体后端面上的矩形凹槽内，转轴二安装于箱体上,左边箱体上的转轴二右端面上沿着转轴二的圆周表面均匀设置有矩形凹槽，中间箱体上的转轴二两端面上沿着转轴二的圆周表面对应设置有矩形凸台，右边箱体上的转轴二左端面上沿着转轴二的圆周表面均匀设置有矩形凹槽，转轴二上均匀设置的矩形凹槽和矩形凸台之间可以实现相互配合；所述螺旋刮片呈螺旋状设置于转轴二的圆周表面；所述电机二固定在箱体上，电机二与转轴二的一端相连接。工作时，电机二带动转轴二转动，转轴二上的螺旋刮片随着转轴二的转动发生螺旋运动，将横向清扫模块聚集到墙角的垃圾推到下一台阶面上。
所述辅助下降模块包括外筒、活动座、连杆、扭簧和齿轮，所述外筒为长方体，外筒固定于左边箱体的下方，外筒内部沿长度方向水平开设有矩形通孔，外筒右端面上沿着底面开设有凹槽；所述活动座位于外筒的矩形通孔内，活动座为长方体，活动座的底面上开设有一段凹槽，凹槽位于活动座的右侧，凹槽与活动座的右端面相通，活动座的上端面设置有齿形结构；所述连杆位于活动座的凹槽内，连杆与活动座相铰接；所述扭簧设置于连杆与活动座的铰接部位；所述齿轮安装于箱体的底部，齿轮与活动座上的齿形结构相啮合。当左边箱体由上一台阶移动时下一台阶时，齿轮转动带动活动座向右移动，连杆在活动座的带动下同步向右移动，由于扭簧的存在，连杆移出外筒的凹槽后向下倾斜，齿轮继续转动使得连杆与台阶的竖直面相接触，这样在左边箱体的下降过程中就避免了箱体发生翻转。
所述箱体拼接模块包括双轴电机、卷轴和尼龙绳，所述双轴电机数量为二，双轴电机左右对称设置于中间箱体的通孔内；所述卷轴安装于双轴电机输出轴的两端；所述尼龙绳一端卷绕在卷轴上，尼龙绳另一端穿过中间箱体分别固定在左右箱体上的锥形凹槽的底部。当需要清扫时，三个箱体需组成一个整体来工作，三个箱体的宽度之和等于台阶面的宽度，从而在一次横向运动中完成一级台阶面的清扫工作；工作之前，中间箱体内部的双轴电机带动卷轴转动，卷轴上的尼龙绳卷绕在卷轴上，尼龙绳将两边的箱体向中间箱体拉近，由于箱体外侧锥形凸台和锥形凹槽的存在，使得箱体顺利完成拼接，电磁铁一通电将箱体牢牢吸在一起，从而将箱体组合成了一个整体。当需要下台阶时，电磁铁一断电，纵向行走轮将左边的箱体缓慢推向下一台阶面，当左边的箱体快要移出上一台阶面时，双轴电机带动卷轴反向转动，尼龙绳使得左边的箱体与中间箱体缓慢脱离，从而顺利将左边的箱体降到下一台阶面上。
所述吸附模块包括吸盘、支撑杆、电磁铁二、弹簧和真空泵，所述吸盘位于左右箱体的下方，吸盘上端固定在支撑杆上；所述支撑杆位于滑槽内，支撑杆顶端设置有电磁铁二，箱体滑槽的底部同样设置有电磁铁二；所述弹簧套在支撑杆上，弹簧位于吸盘与箱体之间；所述真空泵固定在箱体的底部，真空泵用于将吸盘内的空气抽出。在将左边的箱体移动到下一台阶面时，右边箱体底部的吸附模块需要牢牢吸附在地面，避免在左边箱体下降的过程中把其他两个箱体给拉下来；首先电磁铁二断电，吸盘在弹簧的作用下向下伸出与台阶面接触，然后真空泵工作将吸盘内的空气抽出，从而通过吸附模块将右边箱体牢牢吸附在台阶面上。
所述纵向行走轮通过传动轴安装在支板上；所述支板顶部设置有活动板，中间箱体的底部开设有导槽，导槽与箱体的通孔相连通；所述活动板位于中间箱体的导槽内，活动板上表面固定在气缸的活塞杆头部；所述气缸固定在中间箱体通孔的顶部。当横向行走轮驱动箱体实现清扫时，为了避免纵向行走轮与地面之间的产生摩擦，造成机器人清扫时阻力过大，需要使纵向行走轮与地面脱离接触；气缸带动活动板沿着中间箱体的导槽向上移动，从而带动纵向行走轮向上运动，顺利实现纵向行走轮与台阶面的分离。
所述垃圾收集模块包括支座、连接板、铲斗、滑块、摆杆、收集电机和垃圾箱，所述支座设置于箱体上表面，支座位于横向清扫模块上方，所述连接板为长方体，连接板左右两端与支座相铰接，连接板的左右端面上开设有滑槽；所述铲斗安装于连接板的底部；所述滑块位于连接板左右两端的滑槽内，滑块能沿着滑槽在连接板上实现移动；所述摆杆一端与滑块相铰接；所述收集电机安装在箱体的左右两侧，摆杆另一端固定在收集电机的输出轴上；所述垃圾箱通过箱体顶部的垃圾口放置于箱体的通孔内；所述挡板数量为二，挡板铰接在垃圾箱的开口处；所述压缩弹簧位于挡板的下方，压缩弹簧一端固定在挡板的下表面，压缩弹簧另一端固定在垃圾箱的侧壁上,压缩弹簧使得挡板处于水平状态实现了垃圾箱的封闭。当机器人完成台阶的清扫并通过垃圾聚集模块将垃圾堆到下方台阶上时，收集电机带动摆杆转动，由于摆杆与滑块相铰接，滑块在连接板上发生移动并推动连接板摆动，从而，铲斗随着连接板摆动到箱体前方，然后横向行走轮驱动箱体向前移动，铲斗同步向前移动将垃圾推到墙壁并借助墙壁使垃圾顺利进入铲斗内；然后收集电机带动摆杆反向转动，铲斗携带着垃圾在摆杆的带动下转到箱体内部的垃圾箱内，此时铲斗处于向下倾斜状态，铲斗向下压挡板使得挡板打开，垃圾在重力作用下落入垃圾箱内，实现了垃圾的收集。
所述右边箱体的右侧还设置有刮泥模块，所述刮泥模块包括立柱、刮板和刷子，所述立柱为圆柱体，立柱通过轴承悬挂在右边箱体的底部；所述刮板和刷子均匀设置在立柱的圆周表面上。考虑到台阶的水平面与竖直面之间的角落容易积攒泥土不便清理，当箱体向前运动时，刮板和刷子一边将台阶角落的泥土刮除实现清扫，由于立柱能在箱体底部绕着自身轴线转动，刮板和刷子在前进过程中也能发生转动，从而减轻了刮板和刷子的磨损，也避免了在台阶表面形成刮痕。
本发明的有益效果是：
1.本发明所述的一种智能楼道清理机器人，本发明所箱体由三部分构成，通过箱体拼接模块利用双轴电机、尼龙绳、锥形凸台和锥形凹槽的相互配合实现箱体的拼接，箱体组合成一整体与台阶面宽度相等，沿着台阶面的长度方向实现清扫；当需要下台阶时，三个箱体实现分离，逐一完成下台阶的工作，结构简单，运动迅速、工作效率高；同时，考率到两层台阶之间的角落积攒泥土不易清理，通过设置刮泥模块，利用箱体向前清扫时，带动下方的刮板和刷子将台阶角落的泥土刮除，实现了台阶面的彻底清洁。
2.本发明所述的一种智能楼道清理机器人，所述横向清扫模块在横向行走轮的带动下实现了台阶面上垃圾的清扫，垃圾在横向清扫模块的带动下移动到墙角，再通过垃圾聚集模块将上一台阶面上的垃圾清理到下一台阶面上；当垃圾堆积较多时，垃圾收集模块通过电机将箱体内的铲斗转动到箱体前方，横向行走轮推动铲斗向前移动，铲斗借助墙壁将垃圾迅速铲入铲斗内，然后电机反向转动带动铲斗转动到箱体内的垃圾箱上方，垃圾在重力的作用下从倾斜的铲斗内落入垃圾箱，实现了垃圾的自动收集。
3.本发明所述的一种智能楼道清理机器人，所述辅助下降模块、箱体拼接模块和吸附模块相互配合，实现了三个箱体平稳下落到下一台阶面上，移动方式灵活、无需人工操作，自适应能力强。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的主视图；
图2是图1中A-A剖视图；
图3是图1中左边箱体的放大图；
图4是图1中中间箱体的放大图；
图5是图2中左边箱体的放大图；
图6是图2中右边箱体的放大图；
图7是本发明的垃圾收集模块安装在箱体上的左视图；
图中：箱体1、横向清扫模块2、垃圾聚集模块3、辅助下降模块4、箱体拼接模块5、吸附模块6、垃圾收集模块7、锥形凸台11、电磁铁一12、横向行走轮13、纵向行走轮14、转轴一21、毛刷22、电机一23、转轴二31、螺旋刮片32、电机二33、外筒41、活动座42、连杆43、齿轮44、双轴电机51、卷轴52、尼龙绳53、吸盘61、支撑杆62、电磁铁二63、弹簧64、真空泵65、支板15、活动板16、气缸17、支座71、连接板72、铲斗73、滑块74、摆杆75、收集电机76、垃圾箱77、立柱81、刮板82、刷子83。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图7所示，本发明所述的一种智能楼道清理机器人，包括箱体1、横向清扫模块2、垃圾聚集模块3、辅助下降模块4、箱体拼接模块5、吸附模块6和垃圾收集模块7，所述箱体1数量为三，箱体1上水平开设与贯通前后端面的通孔，箱体1的前后端面上沿箱体1底面设置有矩形凹槽，左边箱体1的右端面中间位置开设有锥形凹槽，中间箱体1的左端面上对应位置开设有锥形凸台11，中间箱体1的右端面上对称开设有相同的锥形凸台11，右边箱体1的左端面上对应位置开设有锥形凹槽，在锥形凹槽的底部和锥形凸台11的头部均设置有电磁铁一12，左右箱体1的底面上各竖直开设有两个滑槽，左右箱体1的底部各设置有四个横向行走轮13，横向行走轮13为麦克那姆轮，中间箱体1的底部设置有两个纵向行走轮14；所述横向清扫模块2设置于三个箱体1前端面的矩形凹槽内，横向清扫模块2用于实现台阶上垃圾的清理；所述垃圾聚集模块3设置于三个箱体1后端面的矩形凹槽内，垃圾聚集模块3用于将横向清扫模块2扫到墙角的垃圾从上一台阶清理到下一台阶上；所述辅助升降模块设置于左边的箱体1底部，辅助升降模块用于使左边的箱体1保持水平状态下落到下一台阶面上；所述箱体拼接模块5用于使三个箱体1组成一个整体；所述吸附模块6设置于左右箱体1的底部，吸附模块6用于使箱体1吸附在地面上而不发生移动；所述垃圾收集模块7设置于箱体1的前端，垃圾收集模块7用于将机器人清扫的垃圾收集起来。
所述横向清扫模块2包括转轴一21、毛刷22和电机一23，所述转轴一21位于箱体1前端面的矩形凹槽内，转轴一21安装于箱体1上,左边箱体1上的转轴一21右端面上沿着转轴一21的圆周表面均匀设置有矩形凹槽，中间箱体1上的转轴一21两端面上沿着转轴一21的圆周表面对应设置有矩形凸台，右边箱体1上的转轴一21左端面上沿着转轴一21的圆周表面均匀设置有矩形凹槽,转轴一21上均匀设置的矩形凹槽和矩形凸台之间可以实现相互配合；所述毛刷22均匀布置于转轴一21的圆周表面；所述电机一23固定在箱体1上，电机一23与转轴一21的一端相连接。工作时，电机一23带动转轴一21转动，毛刷22在转轴一21的带动下实现运动，从而顺利实现台阶面上垃圾的清洁。
所述垃圾聚集模块3包括转轴二31、螺旋刮片32和电机二33，所述转轴二31位于箱体1后端面上的矩形凹槽内，转轴二31安装于箱体1上,左边箱体1上的转轴二31右端面上沿着转轴二31的圆周表面均匀设置有矩形凹槽，中间箱体1上的转轴二31两端面上沿着转轴二31的圆周表面对应设置有矩形凸台，右边箱体1上的转轴二31左端面上沿着转轴二31的圆周表面均匀设置有矩形凹槽，转轴二31上均匀设置的矩形凹槽和矩形凸台之间可以实现相互配合；所述螺旋刮片32呈螺旋状设置于转轴二31的圆周表面；所述电机二33固定在箱体1上，电机二33与转轴二31的一端相连接。工作时，电机二33带动转轴二31转动，转轴二31上的螺旋刮片32随着转轴二31的转动发生螺旋运动，将横向清扫模块2聚集到墙角的垃圾推到下一台阶面上。
所述辅助下降模块4包括外筒41、活动座42、连杆43、扭簧和齿轮44，所述外筒41为长方体，外筒41固定于左边箱体1的下方，外筒41内部沿长度方向水平开设有矩形通孔，外筒41右端面上沿着底面开设有凹槽；所述活动座42位于外筒41的矩形通孔内，活动座42为长方体，活动座42的底面上开设有一段凹槽，凹槽位于活动座42的右侧，凹槽与活动座42的右端面相通，活动座42的上端面设置有齿形结构；所述连杆43位于活动座42的凹槽内，连杆43与活动座42相铰接；所述扭簧设置于连杆43与活动座42的铰接部位；所述齿轮44安装于箱体1的底部，齿轮44与活动座42上的齿形结构相啮合。当左边箱体1由上一台阶移动时下一台阶时，齿轮44转动带动活动座42向右移动，连杆43在活动座42的带动下同步向右移动，由于扭簧的存在，连杆43移出外筒41的凹槽后向下倾斜，齿轮44继续转动使得连杆43与台阶的竖直面相接触，这样在左边箱体1的下降过程中就避免了箱体1发生翻转。
所述箱体拼接模块5包括双轴电机51、卷轴52和尼龙绳53，所述双轴电机51数量为二，双轴电机51左右对称设置于中间箱体1的通孔内；所述卷轴52安装于双轴电机51输出轴的两端；所述尼龙绳53一端卷绕在卷轴52上，尼龙绳53另一端穿过中间箱体1分别固定在左右箱体1上的锥形凹槽的底部。当需要清扫时，三个箱体1需组成一个整体来工作，三个箱体1的宽度之和等于台阶面的宽度，从而在一次横向运动中完成一级台阶面的清扫工作；工作之前，中间箱体1内部的双轴电机51带动卷轴52转动，卷轴52上的尼龙绳53卷绕在卷轴52上，尼龙绳53将两边的箱体1向中间箱体1拉近，由于箱体1外侧锥形凸台11和锥形凹槽的存在，使得箱体1顺利完成拼接，电磁铁一12通电将箱体1牢牢吸在一起，从而将箱体1组合成了一个整体。当需要下台阶时，电磁铁一12断电，纵向行走轮14将左边的箱体1缓慢推向下一台阶面，当左边的箱体1快要移出上一台阶面时，双轴电机51带动卷轴52反向转动，尼龙绳53使得左边的箱体1与中间箱体1缓慢脱离，从而顺利将左边的箱体1降到下一台阶面上。
所述吸附模块6包括吸盘61、支撑杆62、电磁铁二63、弹簧64和真空泵65，所述吸盘61位于左右箱体1的下方，吸盘61上端固定在支撑杆62上；所述支撑杆62位于滑槽内，支撑杆62顶端设置有电磁铁二63，箱体1滑槽的底部同样设置有电磁铁二63；所述弹簧64套在支撑杆62上，弹簧64位于吸盘61与箱体1之间；所述真空泵65固定在箱体1的底部，真空泵65用于将吸盘61内的空气抽出。在将左边的箱体1移动到下一台阶面时，右边箱体1底部的吸附模块6需要牢牢吸附在地面，避免在左边箱体1下降的过程中把其他两个箱体1给拉下来；首先电磁铁二63断电，吸盘61在弹簧64的作用下向下伸出与地面接触，然后真空泵65工作将吸盘61内的空气抽出，从而通过吸附模块6将右边箱体1牢牢吸附在地面上。
所述纵向行走轮14通过传动轴安装在支板15上；所述支板15顶部设置有活动板16，中间箱体1的底部开设有导槽，导槽与箱体1的通孔相连通；所述活动板16位于中间箱体1的导槽内，活动板16上表面固定在气缸17的活塞杆头部；所述气缸17固定在中间箱体1通孔的顶部。当横向行走轮13驱动箱体1实现清扫时，为了避免纵向行走轮14与地面之间的产生摩擦，造成机器人清扫时阻力过大，需要使纵向行走轮14与地面脱离接触；气缸17带动活动板16沿着中间箱体1的导槽向上移动，从而带动纵向行走轮14向上运动，顺利实现纵向行走轮14与台阶面的分离。
所述垃圾收集模块7包括支座71、连接板72、铲斗73、滑块74、摆杆75、收集电机76和垃圾箱77，所述支座71设置于箱体1上表面，支座71位于横向清扫模块2上方，所述连接板72为长方体，连接板72左右两端与支座71相铰接，连接板72的左右端面上开设有滑槽；所述铲斗73安装于连接板72的底部；所述滑块74位于连接板72左右两端的滑槽内，滑块74能沿着滑槽在连接板72上实现移动；所述摆杆75一端与滑块74相铰接；所述收集电机76安装在箱体1的左右两侧，摆杆75另一端固定在收集电机76的输出轴上；所述垃圾箱77通过箱体1顶部的垃圾口放置于箱体1的通孔内；所述挡板78数量为二，挡板78铰接在垃圾箱77的开口处；所述压缩弹簧79位于挡板78的下方，压缩弹簧79一端固定在挡板78的下表面，压缩弹簧79另一端固定在垃圾箱77的侧壁上,压缩弹簧79使得挡板处于水平状态实现了垃圾箱77的封闭。当机器人完成台阶的清扫并通过垃圾聚集模块3将垃圾堆到下方台阶上时，收集电机76带动摆杆75转动，由于摆杆75与滑块74相铰接，滑块74在连接板72上发生移动并推动连接板72摆动，从而，铲斗73随着连接板72摆动到箱体1前方，然后横向行走轮13驱动箱体1向前移动，铲斗73同步向前移动将垃圾推到墙壁并借助墙壁使垃圾顺利进入铲斗73内；然后收集电机76带动摆杆75反向转动，铲斗73携带着垃圾在摆杆75的带动下转到箱体1内部的垃圾箱77内，此时铲斗73处于向下倾斜状态，铲斗73向下压挡板78使得挡板78打开，垃圾在重力作用下落入垃圾箱77内，实现了垃圾的收集。
所述右边箱体1的右侧还设置有刮泥模块8，所述刮泥模块8包括立柱81、刮板82和刷子83，所述立柱81为圆柱体，立柱81通过轴承悬挂在右边箱体的底部；所述刮板82和刷子83均匀设置在立柱81的圆周表面上。考虑到台阶的水平面与竖直面之间的角落容易积攒泥土不便清理，当箱体1向前运动时，刮板82和刷子83一边将台阶角落的泥土刮除实现清扫，由于立柱81能在箱体1底部绕着自身轴线转动，刮板82和刷子83在前进过程中也能发生转动，从而减轻了刮板82和刷子83的磨损，也避免了在台阶表面形成刮痕。
具体工作流程如下：
清扫之前，首先将机器人放置到最高的台阶面上，机器人沿着台阶面向墙壁移动逐一完成每一台阶面的清扫。首先，需要将三个箱体1拼接成一个整体：中间箱体1内部的双轴电机51带动卷轴52转动，卷轴52上的尼龙绳53卷绕在卷轴52上，尼龙绳53将两边的箱体1向中间箱体1拉近，由于箱体1外侧锥形凸台11和锥形凹槽的存在，使得箱体1顺利完成拼接，电磁铁通电将箱体1牢牢吸在一起，从而将箱体1组合成了一个整体。电机一23带动转轴一21转动，毛刷22在转轴一21的带动下实现运动，同时箱体1底部的横向行走轮13推动箱体1沿着台阶面运动，从而顺利实现台阶面上垃圾的清洁。垃圾在在毛刷22的带动下逐渐相墙壁聚集，然后，电机二33带动转轴二31转动，转轴二31上的螺旋刮片32随着转轴二31的转动发生螺旋运动，将横向清扫模块2聚集到墙角的垃圾推到下一台阶面上。在横向行走轮13驱动箱体1实现清扫时，为了避免纵向行走轮14与地面之间的产生摩擦，造成机器人清扫时阻力过大，需要使纵向行走轮14与地面脱离接触：气缸17带动活动板16沿着中间箱体1的导槽向上移动，从而带动纵向行走轮14向上运动，顺利实现纵向行走轮14与台阶面的分离。
完成上一台阶面的清扫工作后，机器人需要移动到下一台阶面继续完成清扫：首先，左边箱体1和中间箱体1的电磁铁一12断电，纵向行走轮14将左边的箱体1缓慢推向下一台阶面，当左边的箱体1快要移出上一台阶面时，右边箱体1的电磁铁二63断电，吸盘61在弹簧64的作用下向下伸出与地面接触，然后真空泵65工作将吸盘61内的空气抽出，从而通过吸附模块6将右边箱体1牢牢吸附在地面上；接着，双轴电机51带动卷轴52反向转动，尼龙绳53使得左边的箱体1与中间箱体1缓慢脱离，同时，齿轮44转动带动活动座42向右移动，连杆43在活动座42的带动下同步向右移动，由于扭簧的存在，连杆43移出外筒41的凹槽后向下倾斜，齿轮44继续转动使得连杆43与台阶的竖直面相接触，然后齿轮44停止转动，这样在左边箱体1的下降过程中就避免了箱体1发生翻转，顺利将左边的箱体1降到下一台阶面上；当左边箱体1顺利下降到下一台阶面时，左边箱体1上的齿轮44继续转动，活动座42在齿轮44的带动下继续向右伸出，推动左边箱体1在下一台阶面上向左移动到下一台阶面的边缘，为中间箱体1和右边箱体1下降到下一台阶面腾出空间。然后，左边箱体1的电磁铁二63断电，吸盘61在弹簧64的作用下向下伸出与地面接触，然后真空泵65工作将吸盘61内的空气抽出，从而通过吸附模块6将左边箱体1牢牢吸附在下一台阶面上；这样左右两箱体1便吸附在了上下两个台阶面上，然后中间箱体1左侧的双轴电机51正向转动、右侧的双轴使得左边箱体1和中间箱体1之间的尼龙绳53处于收紧状态，右边箱体1与中间箱体1之间的尼龙绳53处于伸长状态，从而中间箱体1通过左右箱体1和尼龙绳53沿着斜线拉到下一台阶面上，然后右边箱体1底部的电磁铁二63通电使得吸盘61与地面脱离接触，从而右边箱体1处于可移动状态，再通过尼龙绳53将右边箱体1缓慢拉到下一台阶面上。这样机器人便顺利移动了下一台阶面，重复上述步骤逐一完成台阶面的清扫工作。
当机器人完成台阶的清扫并通过垃圾聚集模块3将垃圾堆到地面上时，收集电机76带动摆杆75转动，由于摆杆75与滑块74相铰接，滑块74在连接板72上发生移动并推动连接板72摆动，从而，铲斗73随着连接板72摆动到箱体1前方，然后横向行走轮13驱动箱体1向前移动，铲斗73同步向前移动将垃圾推到墙壁并借助墙壁使垃圾顺利进入铲斗73内；然后收集电机76带动摆杆75反向转动，铲斗73携带着垃圾在摆杆75的带动下转到箱体1内部的垃圾箱77内，此时铲斗73处于向下倾斜状态，铲斗73向下压挡板78使得挡板78打开，垃圾在重力作用下落入垃圾箱77内，实现了垃圾的收集。
考虑到台阶的水平面与竖直面之间的角落容易积攒泥土不便清理，当箱体1向前运动时，刮板82和刷子83一边将台阶角落的泥土刮除实现清扫，由于立柱81能在箱体1底部绕着自身轴线转动，刮板82和刷子83在前进过程中也能发生转动，从而减轻了刮板82和刷子83的磨损，也避免了在台阶表面形成刮痕。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种智能楼道清理机器人，其特征在于：包括箱体(1)、横向清扫模块(2)、垃圾聚集模块(3)、辅助下降模块(4)、箱体拼接模块(5)、吸附模块(6)和垃圾收集模块(7)，所述箱体(1)数量为三，箱体(1)上水平开设与贯通前后端面的通孔，箱体(1)的前后端面上沿箱体(1)底面设置有矩形凹槽，左边箱体(1)的右端面中间位置开设有锥形凹槽，中间箱体(1)的左端面上对应位置开设有锥形凸台(11)，中间箱体(1)的右端面上对称开设有相同的锥形凸台(11)，右边箱体(1)的左端面上对应位置开设有锥形凹槽，在锥形凹槽的底部和锥形凸台(11)的头部均设置有电磁铁一(12)，左右箱体(1)的底面上各竖直开设有两个滑槽，左右箱体(1)的底部各设置有四个横向行走轮(13)，横向行走轮(13)为麦克那姆轮，中间箱体(1)的底部设置有两个纵向行走轮(14),箱体(1)顶部开设有垃圾口，垃圾口与箱体(1)的通孔相通；所述横向清扫模块(2)设置于三个箱体(1)前端面的矩形凹槽内，横向清扫模块(2)用于实现台阶上垃圾的清理；所述垃圾聚集模块(3)设置于三个箱体(1)后端面的矩形凹槽内，垃圾聚集模块(3)用于将横向清扫模块(2)扫到墙角的垃圾从上一台阶清理到下一台阶上；所述辅助升降模块设置于左边的箱体(1)底部，辅助升降模块用于使左边的箱体(1)保持水平状态下落到下一台阶面上；所述箱体拼接模块(5)用于使三个箱体(1)组成一个整体；所述吸附模块(6)设置于左右箱体(1)的底部，吸附模块(6)用于使箱体(1)吸附在地面上而不发生移动；所述垃圾收集模块(7)设置于箱体(1)的前端，垃圾收集模块(7)用于将机器人清扫的垃圾收集起来。
2.根据权利要求1所述的一种智能楼道清理机器人，其特征在于：所述横向清扫模块(2)包括转轴一(21)、毛刷(22)和电机一(23)，所述转轴一(21)位于箱体(1)前端面的矩形凹槽内，转轴一(21)安装于箱体(1)上,左边箱体(1)上的转轴一(21)右端面上沿着转轴一(21)的圆周表面均匀设置有矩形凹槽，中间箱体(1)上的转轴一(21)两端面上沿着转轴一(21)的圆周表面对应设置有矩形凸台，右边箱体(1)上的转轴一(21)左端面上沿着转轴一(21)的圆周表面均匀设置有矩形凹槽；所述毛刷(22)均匀布置于转轴一(21)的圆周表面；所述电机一(23)固定在箱体(1)上，电机一(23)与转轴一(21)的一端相连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能楼道清理机器人，其特征在于：所述垃圾聚集模块(3)包括转轴二(31)、螺旋刮片(32)和电机二(33)，所述转轴二(31)位于箱体(1)后端面上的矩形凹槽内，转轴二(31)安装于箱体(1)上,左边箱体(1)上的转轴二(31)右端面上沿着转轴二(31)的圆周表面均匀设置有矩形凹槽，中间箱体(1)上的转轴二(31)两端面上沿着转轴二(31)的圆周表面对应设置有矩形凸台，右边箱体(1)上的转轴二(31)左端面上沿着转轴二(31)的圆周表面均匀设置有矩形凹槽；所述螺旋刮片(32)呈螺旋状设置于转轴二(31)的圆周表面；所述电机二(33)固定在箱体(1)上，电机二(33)与转轴二(31)的一端相连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能楼道清理机器人，其特征在于：所述辅助下降模块(4)包括外筒(41)、活动座(42)、连杆(43)、扭簧和齿轮(44)，所述外筒(41)为长方体，外筒(41)固定于左边箱体(1)的下方，外筒(41)内部沿长度方向水平开设有矩形通孔；所述活动座(42)位于外筒(41)的矩形通孔内，活动座(42)为长方体，活动座(42)的底面上开设有一段凹槽，凹槽位于活动座(42)的右侧，凹槽与活动座(42)的右端面相通，活动座(42)的上端面设置有齿形结构；所述连杆(43)位于活动座(42)的凹槽内，连杆(43)与活动座(42)相铰接；所述扭簧设置于连杆(43)与活动座(42)的铰接部位；所述齿轮(44)安装于箱体(1)的底部，齿轮(44)与活动座(42)上的齿形结构相啮合。
5.根据权利要求1所述的一种智能楼道清理机器人，其特征在于：所述箱体拼接模块(5)包括双轴电机(51)、卷轴(52)和尼龙绳(53)，所述双轴电机(51)数量为二，双轴电机(51)左右对称设置于中间箱体(1)的通孔内；所述卷轴(52)安装于双轴电机(51)输出轴的两端；所述尼龙绳(53)一端卷绕在卷轴(52)上，尼龙绳(53)另一端穿过中间箱体(1)分别固定在左右箱体(1)上的锥形凹槽的底部。
6.根据权利要求1所述的一种智能楼道清理机器人，其特征在于：所述吸附模块(6)包括吸盘(61)、支撑杆(62)、电磁铁二(63)、弹簧(64)和真空泵(65)，所述吸盘(61)位于左右箱体(1)的下方，吸盘(61)上端固定在支撑杆(62)上；所述支撑杆(62)位于滑槽内，支撑杆(62)顶端设置有电磁铁二(63)，箱体(1)滑槽的底部同样设置有电磁铁二(63)；所述弹簧(64)套在支撑杆(62)上，弹簧(64)位于吸盘(61)与箱体(1)之间；所述真空泵(65)固定在箱体(1)的底部，真空泵(65)用于将吸盘(61)内的空气抽出。
7.根据权利要求1所述的一种智能楼道清理机器人，其特征在于：所述纵向行走轮(14)通过传动轴安装在支板(15)上；所述支板(15)顶部设置有活动板(16)，中间箱体(1)的底部开设有导槽，导槽与箱体(1)的通孔相连通；所述活动板(16)位于中间箱体(1)的导槽内，活动板(16)上表面固定在气缸(17)的活塞杆头部；所述气缸(17)固定在中间箱体(1)通孔的顶部。
8.根据权利要求1所述的一种智能楼道清理机器人，其特征在于：所述垃圾收集模块(7)包括支座(71)、连接板(72)、铲斗(73)、滑块(74)、摆杆(75)、收集电机(76)、垃圾箱(77)、挡板(78)和压缩弹簧(79)，所述支座(71)设置于箱体(1)上表面，支座(71)位于横向清扫模块(2)上方，所述连接板(72)为长方体，连接板(72)左右两端与支座(71)相铰接，连接板(72)的左右端面上开设有滑槽；所述铲斗(73)安装于连接板(72)的底部；所述滑块(74)位于连接板(72)左右两端的滑槽内，滑块(74)能沿着滑槽在连接板(72)上实现移动；所述摆杆(75)一端与滑块(74)相铰接；所述收集电机(76)安装在箱体(1)的左右两侧，摆杆(75)另一端固定在收集电机(76)的输出轴上；所述垃圾箱(77)通过箱体(1)顶部的垃圾口放置于箱体(1)的通孔内；所述挡板(78)数量为二，挡板(78)铰接在垃圾箱(77)的开口处；所述压缩弹簧(79)位于挡板(78)的下方，压缩弹簧(79)一端固定在挡板(78)的下表面，压缩弹簧(79)另一端固定在垃圾箱(77)的侧壁上。
9.根据权利要求1所述的一种智能楼道清理机器人，其特征在于：所述右边箱体(1)的右侧还设置有刮泥模块(8)，所述刮泥模块(8)包括立柱(81)、刮板(82)和刷子(83)，所述立柱(81)为圆柱体，立柱(81)通过轴承悬挂在右边箱体的底部；所述刮板(82)和刷子(83)均匀设置在立柱(81)的圆周表面上。
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Effective date of registration: 20200430

Address after: 234000 room 11011, science and innovation center, Suma Park, Suzhou City, Anhui Province

Applicant after: Suzhou Huiteng Intellectual Property Consulting Co., Ltd. Suma Park Branch

Address before: 230601 Anhui University, 111 Jiulong Road, Hefei economic and Technological Development Zone, Anhui

Applicant before: Li Xialin

GR01 Patent grant
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