CN108209755B - 一种室内智能清洁机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种室内智能清洁机器人，包括清洗结构和拖地结构；所述拖地结构包括底板，底板上安装有行走机构和拖地机构，所述底板顶部成形有导轨，所述拖地机构包括与导轨滑动连接的平移架，平移架连接有平移结构和升降结构。本发明结构简单，使用方便，占地面积小，实现了拖地结构的伸缩，能够快速干净的清洁墙角和收起。

Description

一种室内智能清洁机器人
技术领域
本专利属于机械领域，尤其涉及一种室内智能清洁机器人。
背景技术
现有的室内智能清洁机器人，在拖把结构将地面清洁完毕后，通常会将拖把结构收回壳体内，以免拖把长期暴漏在外导致拖把变脏。此外，现有的拖把常用的是一种清洁地面效果很好平板拖把，其使用的是胶棉，而需要长期保持较为湿润的状态，长时间干燥会导致胶棉变硬，从而失去效果。这样为了将拖把结构收回壳体内，拖把的宽度需要设计的小于壳体的宽度，这导致机器拖地时，即使壳体紧贴墙面行走，拖把结构也拖不到墙角结构，导致地面清洁不完全。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种室内智能清洁机器人。本发明结构简单，使用方便，占地面积小，实现了拖地结构的伸缩，能够快速干净的清洁墙角和收起。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种室内智能清洁机器人，包括清洗结构和拖地结构；所述拖地结构包括底板，底板上安装有行走机构和拖地机构，所述底板顶部成形有导轨，所述拖地机构包括与导轨滑动连接的平移架，平移架连接有平移结构和升降结构；所述升降结构包括抬升步进电机，抬升步进电机通过第一丝杆螺纹连接电机大支架；平移架通过端座支撑杆连接有固定提升步进电机的端座，第一丝杆穿过固定提升步进电机的端座连接有绕线滚子；电机大支架外凸成形有与端座支撑杆配合的导向凸起；电机大支架固定连接有直流电机，直流电机连接有空心杆轴，空心杆轴连接有T型架，T型架两侧套接有空心的伸缩杆；所述绕线滚子缠绕有第一绳体；第一绳体穿过空心杆轴和T型架后分为两股，分别与T型架两端伸缩杆的外端连接；伸缩杆分别铰接连接有用于安装拖把的拖把架，两个拖把架相互铰接连接；端座支撑杆固定连接有第二绳体 ，第二绳体穿过空心杆轴和T型架与两个拖把架的铰接处固定连接；T型架上成形有与第二绳体配合的通孔。拖把优选为胶棉制成。
进一步的改进，所述清洗结构包括清洗结构水箱外框，清洗结构水箱外框前端开口并固定有翻转板支架；清洗结构水箱外框内中部固定有水箱盖，水箱盖上成形有清洗通孔、水箱盖底部为水箱，水箱盖突出水箱成形有凸沿；翻转板支架上铰接翻转板中部，翻转板支架两端螺纹连接有第二丝杆，第二丝杆连接有丝杠步进电机。
进一步的改进，所述水箱通过前置过滤器和水泵连通过滤层入水口，过滤层入水口连通过滤层，过滤层连通水箱连通形成水循环；过滤层顶部安装有过滤层封盖。
进一步的改进，所述翻转板上安装有充电桩。
进一步的改进，所述行走机构包括驱动轮和牛眼轮，驱动轮通过驱动轮减速器连接有驱动轮电机，驱动轮为两个。
进一步的改进，所述底板上还安装有吸尘机构，所述吸尘机构包括吸尘器扩大头，吸尘器扩大头连通有吸尘器中部接口，吸尘器中部接口连通有风机。
进一步的改进，所述平移结构包括固定在底板上的平移步进电机端座，平移步进电机端座螺纹连接有第三丝杆，第三丝杆连接有平移步进电机，平移步进电机固定连接有平移架。
进一步的改进，所述空心杆轴上固定有锥齿轮，锥齿轮啮合有与直流电机连接的齿轮。
所述第一绳体和第二绳体均为弹性绳。
进一步的改进，所述空心杆轴通过联轴器与T型架相连。
附图说明
图1为本发明的整体立体结构示意图一；
图2为本发明的整体立体结构示意图二；
图3为拖地结构进入清洗结构时的示意图；
图4为拖地结构进入清洗结构后的示意图；
图5为清洗结构的正面结构示意图；
图6为清洗结构的立体结构示意图；
图7为翻转板翻开的结构示意图；
图8为拖地结构的侧面结构示意图；
图9为拖地结构内部的侧面结构示意图；
图10为拖地结构内部的立体结构示意图一；
图11为拖地结构内部的俯视结构示意图；
图12为拖地结构内部的立体结构示意图二；
图13为拖地机构的侧面结构示意图；
图14为拖地机构的俯视结构示意图；
图15为拖地机构的立体结构示意图；
图16为为拖地机构的正面结构示意图；
图17为吸尘机构的立体结构示意图；
图18为吸尘机构的内部结构示意图；
图19为本发明的正面结构示意图；
图20为过滤层的立体结构示意图。
其中，1-翻转板支架；2-清洗结构水箱外框；3-丝杠步进电机；4-水箱盖；5-过滤层；6-过滤层封盖；7-拖地结构外壳；8-吸尘器扩大头；9-过滤层入水口；10-导轨；11-T型架；12-联轴器；13-伸缩杆；14-拖把架；15-第一绳体；16-第二绳体；17-直流电机；18-平移步进电机；19-平移架；20-固定提升步进电机的端座；21-绕线滚子；22-端座支撑杆；23-底板；24-驱动轮减速器；25-驱动轮电机；26-吸尘器中部接口；27-风机；28-风机固定座；29-牛眼轮；30-平移步进电机端座；31-驱动轮；32-空心杆轴；33-电机大支架；34-锥齿轮35-清洗结构顶盖；36-充电口；37-风机固定底座底部封口；38-水泵；39-前置过滤器；40-翻转板；41-抬升步进电机；42-吸尘器收纳盒；43-充电桩；44-水箱；45-电磁开关；46-清洗结构前盖；47-第一丝杆；48-导向凸起；49-清洗通孔；50-第二丝杆；51-第三丝杆。
实施例
实施例1
本发明专利具体结构如图1-20所示：
1、总体方案
该方案的结构分为清洗结构和拖地结构两大部分，该方案能够缩减拖地机的体积，使得其能够满足家庭清洁的工况。
当机器不进行拖地吸尘时，整个机器（如图 2 所示）放入到清洗水循环结构（如图3所示），可以有效的减少机器所占的室内空间。
2、清洗结构的水循环及拖把清洗方案
该部分主要用于拖把的清洗与水循环利用，该结构中水管将水泵38、前置过滤器39、过滤层5、水箱44等连接为一体，拖把在水箱44里面清洗并甩干后，脏水经过前置过滤器39进入水泵38并被送入过滤层5，在过滤层进行清洁后，待拖地吸尘机再次清洗时，电磁阀门45打开，将水释放到水箱里面供拖把清洗使用。丝杠步进电机3通过其螺母带动翻转板支架1上下运动，从而实现拖地吸尘机拖把的清洗与脱水。
过滤部分主要有过滤层5（上带有入水口9，下面开有出水口）、过滤网板47组成，脏水通过水泵38从入水口9抽入过滤层，通过过滤网板进行二次过滤，并储存在过滤层里面，待拖把要进行清洗的时候，电磁开关45打开将水放到水箱44里面进行拖把清洗，从而实现水的循环利用。
3、拖地结构方案
该方案中，驱动轮31驱动机器进行行走，通过差速可以进行转弯等，大扭矩的风机27通过风机座连接转接口26再连到吸尘器头部8上，其中大扭矩风机27下面的固定座里面有一个存储垃圾的吸尘器收纳盒42，待其盛放垃圾到一定程度可以将其取出来将垃圾清理掉。平移支架通过螺母固定在导轨10上，步进电机通过其丝杠带动螺母，螺母带动平移支架进行前后运动，在遇到比较脏的地方以及墙角等死角的地方可以通过其带动拖把直线运动进行清洁。提升步进电机上座20用于固定提升电机，提升电机用于切换工况（不工作、拖把清洗、甩干、拖地）。直流电机17通过一对锥齿轮啮合将动力传输到空心杆轴32上面，空心杆轴32通过联轴器12将带小孔的空心“T”型架与空心杆轴32连接，伸缩杆13通过过渡配合套在“T”型架里面，伸缩杆13通过铰接连到拖把伸缩架14上。通过伸缩杆13裸露长度变化以及拖把伸缩架之间的角度变化，实现拖把不同长度的变化，这种变化可以用于墙角的清洁，使清洁效果更好。充电口36可以和清洗水循环结构（清洗结构）中的翻转板40上的充电桩43配合给机器进行充电。
4、拖把长度伸缩变化方案
拖把长度变化主要由伸缩杆13、拖把伸缩架14、需绕线的第一绳体15、固定设置的第一绳体16、绕线滚轮21、联轴器12、电机支架33、抬升步进电机41、端座支撑棒22等组成。第一绳体15另一端固定在伸缩杆13与拖把伸缩架14铰接轴的地方，第二绳体16的另一端固定拖把伸缩架铰接轴的地方，当步进电机41带动支架33向下运动时候，绕在滚轮21上的第一绳体15的裸露长度逐渐边长、而第二绳体16长度不变，在电机41向下运动时候，它逐渐变紧，从而带动拖把伸缩架14构成的半个”平行四边“聚拢收缩，从而导致拖把变长，便于大面积清洁与墙角，提升清洁效率与清洁效果。相反，不仅电机41带动支架33向上运动时候，第二绳体16逐渐变松，而第一绳体15逐渐绕在滚轮21上，第一绳体15长度变短，从而带动伸缩杆13缩回“T”型架，“平行四边形“发散，拖把长度变短，便于缩回到拖地吸尘机壳里面，外观上更美观，在不工作时候能够将吸尘拖地机放入到清洗水循环结构里面，不占家庭空间。
5、拖地吸尘工作流程
当拖地吸尘机要进行拖把清洗时候，大扭矩风机27停转，驱动轮31带动机器到达图1所示的位置，驱动轮31停止运动，丝杠步进电机3通过其螺母带动翻转支架运动，到达图2所示的位置时，驱动轮31运动，到达图3所示的位置时，驱动轮31停止运动，此时抬升步进电机41通过螺母带动电机大支架33运动，拖把架14逐渐伸长并进入水箱44，进入水箱一定深度后，电磁开关45打开将过滤层存储的脏水放入到水箱44中，直流电机17运动，通过锥齿轮带动拖把旋转运动，实现对拖把的清洗，此时拖地吸尘机上的充电口36与充电桩43接触，给机器进行充电。一定时间后，抽水泵将脏水抽入过滤层中，电机17进行调速，离心运动将拖把上的水甩干，甩干后，抬升步进电机41向上运动缩回拖地吸尘机外壳里面，驱动轮31运动，拖地吸尘机到达图12所示的位置时，丝杠步进电机3运动，带动拖地吸尘机到达图1所示的位置，驱动轮31运动，再返回原来的地点进行拖地吸尘。
拖地吸尘机正常的拖地以回转运动方式进行拖地，在边线尤其是拐角的地方，电机17停止运动，带动支架平移的步进电机18往复直线运动进行拖地。
6、智能控制
该室内智能清洁机器人采用的是红外线传感器，考虑到红外线的探测范围和清扫环境的未知性，采用了一种沿边学习的方式，能自动的对陌生环境进行熟悉，从而对其进行路径规划，达到遍历且重复最小的效果。
该室内智能清洁机器人在清扫过程中，传感器提供的障碍物信息包括机身左、中、右方向上的红外线传感器和机身前方左右两侧的碰撞传感器信号，以得到障碍物相对于清洁机器人的位置以及清洁机器人是否和障碍物相碰撞，从而判断机器人的转向条件。
该室内智能清洁机器人上的摄像头可以对地面的肮脏程度的不同进行判断，对比较脏的地方进行多次拖洗，使其达到较好的效果。机器内部的时钟模块设定可以实现机器对地面的定时清洁。
7、为了防止第一绳体15和第二绳体16单端转动导致的绳体拧紧打结，直流电机采用一会正转，一会反转的方式运行。另一种方案为第一绳体15和第二绳体16均分为上段绳体和下段绳体，上段绳体连接上转轴，下段绳体连接下转轴，上转轴和下转轴旋转连接，从而释放旋转过程中产生的扭力。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种室内智能清洁机器人，包括清洗结构和拖地结构；所述拖地结构包括底板，底板上安装有行走机构和拖地机构，其特征在于，所述底板顶部成形有导轨，所述拖地机构包括与导轨滑动连接的平移架，平移架连接有平移结构和升降结构；所述升降结构包括抬升步进电机，抬升步进电机通过第一丝杆螺纹连接电机大支架；平移架通过端座支撑杆连接有固定提升步进电机的端座，第一丝杆穿过固定提升步进电机的端座连接有绕线滚子；电机大支架外凸成形有与端座支撑杆配合的导向凸起；电机大支架固定连接有直流电机，直流电机连接有空心杆轴，空心杆轴连接有T型架，T型架两侧套接有空心的伸缩杆；所述绕线滚子缠绕有第一绳体；第一绳体穿过空心杆轴和T型架后分为两股，分别与T型架两端伸缩杆的外端连接；伸缩杆分别铰接连接有用于安装拖把的拖把架，两个拖把架相互铰接连接；端座支撑杆固定连接有第二绳体，第二绳体穿过空心杆轴和T型架与两个拖把架的铰接处固定连接；T型架上成形有与第二绳体配合的通孔；
所述平移结构包括固定在底板上的平移步进电机端座，平移步进电机端座螺纹连接有第三丝杆，第三丝杆连接有平移步进电机，平移步进电机固定连接有平移架；
平移步进电机通过第三丝杆带动平移架进行前后运动，在遇到脏的地方以及墙角的地方通过带动拖把直线运动进行清洁；直流电机通过一对锥齿轮啮合将动力传输到空心杆轴上面，空心杆轴通过联轴器将T型架与空心杆轴连接，伸缩杆通过过渡配合套在T型架里面，伸缩杆通过铰接连到拖把架上，通过伸缩杆裸露长度变化以及拖把架之间的角度变化，实现拖把不同长度的变化，用于墙角的清洁；
智能清洁机器人采用沿边学习的方式，自动的对陌生环境进行熟悉，从而对进行路径规划，达到遍历且重复最小的效果；
室内智能清洁机器人在清扫过程中，传感器提供的障碍物信息包括机身左、中、右方向上的红外线传感器和机身前方左右两侧的碰撞传感器信号，以得到障碍物相对于清洁机器人的位置以及清洁机器人是否和障碍物相碰撞，从而判断机器人的转向条件。
2.如权利要求1所述的室内智能清洁机器人，其特征在于，所述清洗结构包括清洗结构水箱外框，清洗结构水箱外框前端开口并固定有翻转板支架；清洗结构水箱外框内中部固定有水箱盖，水箱盖上成形有清洗通孔、水箱盖底部为水箱，水箱盖突出水箱成形有凸沿；翻转板支架上铰接翻转板中部，翻转板支架两端螺纹连接有第二丝杆，第二丝杆连接有丝杠步进电机。
3.如权利要求2所述的室内智能清洁机器人，其特征在于，所述水箱通过前置过滤器和水泵连通过滤层入水口，过滤层入水口连通过滤层，过滤层连通水箱连通形成水循环；过滤层顶部安装有过滤层封盖。
4.如权利要求2所述的室内智能清洁机器人，其特征在于，所述翻转板上安装有充电桩。
5.如权利要求1所述的室内智能清洁机器人，其特征在于，所述行走机构包括驱动轮和牛眼轮，驱动轮通过驱动轮减速器连接有驱动轮电机，驱动轮为两个。
6.如权利要求1所述的室内智能清洁机器人，其特征在于，所述底板上还安装有吸尘机构，所述吸尘机构包括吸尘器扩大头，吸尘器扩大头连通有吸尘器中部接口，吸尘器中部接口连通有风机。
7.如权利要求1所述的室内智能清洁机器人，其特征在于，所述空心杆轴上固定有锥齿轮，锥齿轮啮合有与直流电机连接的齿轮。
8.如权利要求1所述的室内智能清洁机器人，其特征在于，所述第一绳体和第二绳体均为弹性绳。
9.如权利要求1所述的室内智能清洁机器人，其特征在于，所述空心杆轴通过联轴器与T型架相连。
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