CN108784532A - 一种智能扫地机器人的行走机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能扫地机器人的行走机构，属于智能家居技术领域。智能扫地机器人的行走机构包括机架、行走轮、动力源、控制器、第一传感器和跨障部，行走机构处于扫地状态时，若第一传感器检测到机架前方不存在障碍物，跨障部收起且行走轮带动机架行走，若第一传感器检测到机架前方存在障碍物，控制器控制跨障部工作，跨障部将机架举升且带动机架前进。将本发明提供的行走机构应用到扫地机器人上，能够使扫地机器人可以跨越一定高度的障碍物，进而对障碍物另外一侧或障碍物上方的工作面进行清洁，有效扩大扫地机器人的清洁范围。

Description

一种智能扫地机器人的行走机构

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种智能扫地机器人的行走机构。

背景技术

扫地机器人（robotcleaner）又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。一般来说，将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器人，也统一归为扫地机器人。

现有的扫地机器人，在遇到地毯等障碍物时，一般会改变行进路线，从而导致扫地机器人智能在一个工作面内进行清洁，清洁范围较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能扫地机器人的行走机构，使用该行走机构的扫地机器人可以跨越一定高度的障碍物，进而对障碍物另外一侧或障碍物上方的工作面进行清洁，有效扩大扫地机器人的清洁范围。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种智能扫地机器人的行走机构，包括机架、行走轮、动力源和控制器，行走轮可转动的设置于机架，行走轮的数量为三个且呈三角形分布，三个行走轮分别为两个动力轮和一个万向轮，两个动力轮的转动轴线重合，动力轮通过动力源带动，控制器用于控制动力源，行走机构还包括第一传感器和跨障部，第一传感器设置于机架且用于检测机架前方是否存在障碍物，跨障部设置于机架且通过控制器控制，行走机构处于扫地状态时，若第一传感器检测到机架前方不存在障碍物，跨障部收起且行走轮带动机架行走，若第一传感器检测到机架前方存在障碍物，控制器控制跨障部工作，跨障部将机架举升且带动机架前进。

进一步地，跨障部包括行走腿和传动件；行走腿的数量为六个且呈环形分布，行走腿包括连接头和活塞缸，连接头可转动的设置于机架，六个连接头的转动轴线均水平设置且相互平行，连接头的转动轴线与主动轮的转动轴线平行，连接头的一部分为齿轮部，活塞缸的一端固定连接于连接头，且活塞缸沿连接头的径向设置，活塞缸为气压缸或液压缸，动力源能够控制活塞缸伸缩；其中三个行走腿同步运动且为第一组，另外三个行走腿同步运动且为第二组，第一组的行走腿与第二组的行走腿间隔设置，第一组的三个行走腿呈三角形分布，第二组的三个行走腿呈三角形分布；传动件包括四个传动齿条、一个主动齿轮和两个从动齿轮，传动齿条沿自身的长度方向可滑动的连接于机架，四个传动齿条平行且等间隔设置，传动齿条的长度方向与连接头的转动轴线垂直，传动齿条位于连接头的顶部，其中中间的两个传动齿条为第一齿条，另外两个传动齿条为第二齿条，第一齿条的相邻的三个面均设置有啮合齿，第二齿条的相邻的两个面均设置有啮合齿，每个第一齿条分别与两个连接头的齿轮部啮合，每个第二齿条分别与一个连接头的齿轮部啮合；动力源能够带动主动齿轮正转和反转，主动齿轮位于两个第一齿条之间且分别与两个第一齿条啮合，从动齿轮位于第一齿条和第二齿条之间且分别与第一齿条和第二齿条啮合；行走机构包括工作状态和非工作状态，行走机构处于工作状态时，行走轮脱离工作面，主动齿轮包括依次循环进行的正转状态、第一停止状态、反转状态和第二停止状态，行走腿包括收缩状态、前进状态、伸长状态、后退状态和静止状态；主动齿轮处于正转状态时，第一组处于前进状态且第二组处于后退状态，主动齿轮处于第一停止状态时，第一组处于伸长状态且第二组处于静止状态，然后第一组处于静止状态且第二组处于收缩状态，主动齿轮处于反转状态时，第一组处于后退状态且第二组处于前进状态，主动齿轮处于第二静止状态时，第一组处于静止状态且第二组处于伸长状态，然后第一组处于收缩状态且第二组处于静止状态。

进一步地，活塞缸的底部设置有第二传感器，第二传感器与控制器通过电信号连接，第二传感器用于感应活塞缸的底端与工作面之间的距离；行走腿处于伸长状态时，若第二传感器检测到活塞缸的底端与工作面之间存在间距，则第二传感器向控制器发送信号，以使控制器控制对应的活塞缸继续伸长，若第二传感器检测到活塞缸的底端支撑于工作面，则第二传感器向控制器发送信号，以使控制器控制对应的活塞缸停止伸长并使行走腿处于静止状态。

进一步地，第一传感器还用于检测障碍物的高度与行走轮底部的最大举升高度之间的关系；在机架前方存在障碍物的情况下，若第一传感器检测到障碍物的高度低于行走轮底部的最大举升高度，则第一传感器向控制器发送信号，以使控制器做出障碍物能够跨越的指令且控制跨障部动作；若第一传感器检测到障碍物的高度高于行走轮底部的最大举升高度，则第一传感器向控制器发送信号，以使控制器做出障碍物无法跨越的指令并使行走机构改变行走路线。

进一步地，活塞缸完全收缩时，活塞的底端高度高于机架的底面高度。

进一步地，活塞缸的底部设置有球面体，球面体的底部为球面。

进一步地，球面体的底部具有防滑纹。

进一步地，行走机构还包括第三传感器，第三传感器用于检测机架前方是否具有凹陷区以及凹陷区的深度；若第三传感器检测到机架前方具有凹陷区且凹陷区的深度高于行走轮底部的最大举升高度时，第三传感器向控制器发送信号，以使控制器做出障碍物无法跨越的指令并使行走机构改变行走路线，若第三传感器检测到机架前方具有凹陷区且凹陷区的深度低于行走轮底部的最大举升高度，第三传感器向控制器发送信号，以使控制器控制跨障部运动且通过凹陷区。

本发明所达到的有益效果是：

本发明的一种智能扫地机器人的行走机构包括机架、行走轮、动力源、控制器、第一传感器和跨障部，行走机构处于扫地状态时，若第一传感器检测到机架前方不存在障碍物，跨障部收起且行走轮带动机架行走，若第一传感器检测到机架前方存在障碍物，控制器控制跨障部工作，跨障部将机架举升且带动机架前进。

将本发明提供的行走机构应用到扫地机器人上，能够使扫地机器人可以跨越一定高度的障碍物，进而对障碍物另外一侧或障碍物上方的工作面进行清洁，有效扩大扫地机器人的清洁范围。

附图说明

为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的智能扫地机器人的行走机构的结构示意图；

图2为图1的跨障部的结构示意图；

图3为图2的剖视图；

图4为图3的局部放大示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1为本发明实施例提供的智能扫地机器人的行走机构的结构示意图；图2为图1的跨障部的结构示意图；图3为图2的剖视图；图4为图3的局部放大示意图。

请参照图1所示，本发明实施例提供了一种智能扫地机器人的行走机构10，包括机架11、行走轮12、动力源、控制器、第一传感器和跨障部13参见图2。

机架11用于安装扫地机器人的其他部件，例如旋转清扫件、集尘筒等。

行走轮12可转动的设置于机架11，行走轮12的数量为三个且呈三角形分布，三个行走轮12分别为两个动力轮和一个万向轮，两个动力轮的转动轴线重合。

动力轮通过动力源带动，控制器用于控制动力源的开启或关闭、以及通过动力源的不同状态实现扫地机器人的各种工作状态。

第一传感器设置于机架11且用于检测机架11前方是否存在障碍物以及检测障碍物的高度与行走轮12底部的最大举升高度之间的关系。

跨障部13设置于机架11且通过控制器控制，跨障部13可以跨越障碍。

行走机构10处于扫地状态时，若第一传感器检测到机架11前方不存在障碍物，跨障部13收起且行走轮12带动机架11行走。

若第一传感器检测到机架11前方存在障碍物，则继续进行障碍物的高度检测，若第一传感器检测到障碍物的高度低于行走轮12底部的最大举升高度，则第一传感器向控制器发送信号，以使控制器做出障碍物能够跨越的指令且控制跨障部13动作；若第一传感器检测到障碍物的高度高于行走轮12底部的最大举升高度，则第一传感器向控制器发送信号，以使控制器做出障碍物无法跨越的指令并使行走机构10改变行走路线。

在本实施例中，提供了一种跨障部13的具体结构：请参照图2所示，该跨障部13包括行走腿14和传动件15。

行走腿14的数量为六个且呈环形分布，请参照图3、图4所示，行走腿14包括连接头131、活塞缸132、第二传感器和第三传感器。

连接头131可转动的设置于机架11，六个连接头131的转动轴线均水平设置且相互平行，连接头131的转动轴线与主动轮的转动轴线平行，连接头131的一部分为齿轮部。

活塞缸132的一端固定连接于连接头131，且活塞缸132沿连接头131的径向设置，活塞缸132为气压缸或液压缸，动力源能够控制活塞缸132伸缩；活塞缸132完全收缩时，活塞的底端高度高于机架11的底面高度。

活塞缸132的底部设置有球面体133，球面体133的底部为球面，球面体133的底部具有防滑纹。

其中三个行走腿14同步运动且为第一组，另外三个行走腿14同步运动且为第二组，第一组的行走腿14与第二组的行走腿14间隔设置，第一组的三个行走腿14呈三角形分布，第二组的三个行走腿14呈三角形分布。

传动件15包括四个传动齿条141、一个主动齿轮142和两个从动齿轮143，其中，主动齿轮142可以通过动力源控制正转和反转。

传动齿条141沿自身的长度方向可滑动的连接于机架11，四个传动齿条141平行且等间隔设置，传动齿条141的长度方向与连接头131的转动轴线垂直，传动齿条141位于连接头131的顶部。

其中中间的两个传动齿条141为第一齿条，另外两个传动齿条141为第二齿条，第一齿条的相邻的三个面均设置有啮合齿，第二齿条的相邻的两个面均设置有啮合齿，每个第一齿条分别与两个连接头131的齿轮部啮合，每个第二齿条分别与一个连接头131的齿轮部啮合。

动力源能够带动主动齿轮142正转和反转，主动齿轮142位于两个第一齿条之间且分别与两个第一齿条啮合，从动齿轮143位于第一齿条和第二齿条之间且分别与第一齿条和第二齿条啮合。

行走机构10包括工作状态和非工作状态。

行走机构10处于工作状态时，行走轮12脱离工作面，此时动力源控制主动齿轮142包括依次循环进行的正转状态、第一停止状态、反转状态和第二停止状态，行走腿14包括收缩状态、前进状态、伸长状态、后退状态和静止状态。

主动齿轮142处于正转状态时，第一组处于前进状态且第二组处于后退状态；主动齿轮142处于第一停止状态时，第一组处于伸长状态且第二组处于静止状态，然后第一组处于静止状态且第二组处于收缩状态；主动齿轮142处于反转状态时，第一组处于后退状态且第二组处于前进状态；主动齿轮142处于第二静止状态时，第一组处于静止状态且第二组处于伸长状态，然后第一组处于收缩状态且第二组处于静止状态。

收缩状态是指行走腿14逐渐收缩变短，前进状态是指行走腿14转动且向前运动，伸长状态是指行走腿14逐渐伸长，后退状态是指行走腿14转动且向后运动，静止状态是指行走腿14停止动作并保持原状。

第二传感器设置于活塞缸132的底部，第二传感器与控制器通过电信号连接，第二传感器用于感应活塞缸132的底端与工作面之间的距离；行走腿14处于伸长状态时，若第二传感器检测到活塞缸132的底端与工作面之间存在间距，则第二传感器向控制器发送信号，以使控制器控制对应的活塞缸132继续伸长，若第二传感器检测到活塞缸132的底端支撑于工作面，则第二传感器向控制器发送信号，以使控制器控制对应的活塞缸132停止伸长并使行走腿14处于静止状态。

第三传感器用于检测机架11前方是否具有凹陷区以及凹陷区的深度；若第三传感器检测到机架11前方具有凹陷区且凹陷区的深度高于行走轮12底部的最大举升高度时，第三传感器向控制器发送信号，以使控制器做出障碍物无法跨越的指令并使行走机构10改变行走路线，若第三传感器检测到机架11前方具有凹陷区且凹陷区的深度低于行走轮12底部的最大举升高度，第三传感器向控制器发送信号，以使控制器控制跨障部13运动且通过凹陷区。

本发明的一种智能扫地机器人的行走机构10包括机架11、行走轮12、动力源、控制器、第一传感器和跨障部13，行走机构10处于扫地状态时，若第一传感器检测到机架11前方不存在障碍物，跨障部13收起且行走轮12带动机架11行走，若第一传感器检测到机架11前方存在障碍物，控制器控制跨障部13工作，跨障部13将机架11举升且带动机架11前进。

将本发明提供的行走机构10应用到扫地机器人上，能够使扫地机器人可以跨越一定高度的障碍物，进而对障碍物另外一侧或障碍物上方的工作面进行清洁，有效扩大扫地机器人的清洁范围。

上面实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。

Claims (5)

1.一种智能扫地机器人的行走机构，包括机架（11）、行走轮（12）、动力源和控制器，行走轮（12）可转动的设置于机架（11），行走轮（12）的数量为三个且呈三角形分布，三个行走轮（12）分别为两个动力轮和一个万向轮，两个动力轮的转动轴线重合，动力轮通过动力源带动，控制器用于控制动力源，其特征在于：行走机构还包括第一传感器和跨障部（13），第一传感器设置于机架（11）且用于检测机架（11）前方是否存在障碍物，跨障部（13）设置于机架（11）且通过控制器控制，行走机构处于扫地状态时，若第一传感器检测到机架（11）前方不存在障碍物，跨障部（13）收起且行走轮（12）带动机架（11）行走，若第一传感器检测到机架（11）前方存在障碍物，控制器控制跨障部（13）工作，跨障部（13）将机架（11）举升且带动机架（11）前进；

跨障部（13）包括行走腿（14）和传动件（15）；行走腿（14）的数量为六个且呈环形分布，行走腿（14）包括连接头（131）和活塞缸（132），连接头（131）可转动的设置于机架（11），六个连接头（131）的转动轴线均水平设置且相互平行，连接头（131）的转动轴线与主动轮的转动轴线平行，连接头（131）的一部分为齿轮部，活塞缸（132）的一端固定连接于连接头（131），且活塞缸（132）沿连接头（131）的径向设置，活塞缸（132）为气压缸或液压缸，动力源能够控制活塞缸（132）伸缩；

活塞缸（132）的底部设置有第二传感器，第二传感器与控制器通过电信号连接，第二传感器用于感应活塞缸（132）的底端与工作面之间的距离；行走腿（14）处于伸长状态时，若第二传感器检测到活塞缸（132）的底端与工作面之间存在间距，则第二传感器向控制器发送信号，以使控制器控制对应的活塞缸（132）继续伸长，若第二传感器检测到活塞缸（132）的底端支撑于工作面，则第二传感器向控制器发送信号，以使控制器控制对应的活塞缸（132）停止伸长并使行走腿（14）处于静止状态；

行走机构还包括第三传感器，第三传感器用于检测机架（11）前方是否具有凹陷区以及凹陷区的深度；若第三传感器检测到机架（11）前方具有凹陷区且凹陷区的深度高于行走轮（12）底部的最大举升高度时，第三传感器向控制器发送信号，以使控制器做出障碍物无法跨越的指令并使行走机构改变行走路线，若第三传感器检测到机架（11）前方具有凹陷区且凹陷区的深度低于行走轮（12）底部的最大举升高度，第三传感器向控制器发送信号，以使控制器控制跨障部（13）运动且通过凹陷区。

2.根据权利要求1一种智能扫地机器人的行走机构，其特征在于：

其中三个行走腿（14）同步运动且为第一组，另外三个行走腿（14）同步运动且为第二组，第一组的行走腿（14）与第二组的行走腿（14）间隔设置，第一组的三个行走腿（14）呈三角形分布，第二组的三个行走腿（14）呈三角形分布；传动件（15）包括四个传动齿条（141）、一个主动齿轮（142）和两个从动齿轮（143），传动齿条（141）沿自身的长度方向可滑动的连接于机架（11），四个传动齿条（141）平行且等间隔设置，传动齿条（141）的长度方向与连接头（131）的转动轴线垂直，传动齿条（141）位于连接头（131）的顶部，其中中间的两个传动齿条（141）为第一齿条，另外两个传动齿条（141）为第二齿条，第一齿条的相邻的三个面均设置有啮合齿，第二齿条的相邻的两个面均设置有啮合齿，每个第一齿条分别与两个连接头（131）的齿轮部啮合，每个第二齿条分别与一个连接头（131）的齿轮部啮合；动力源能够带动主动齿轮（142）正转和反转，主动齿轮（142）位于两个第一齿条之间且分别与两个第一齿条啮合，从动齿轮（143）位于第一齿条和第二齿条之间且分别与第一齿条和第二齿条啮合；行走机构包括工作状态和非工作状态，行走机构处于工作状态时，行走轮（12）脱离工作面，主动齿轮（142）包括依次循环进行的正转状态、第一停止状态、反转状态和第二停止状态，行走腿（14）包括收缩状态、前进状态、伸长状态、后退状态和静止状态；主动齿轮（142）处于正转状态时，第一组处于前进状态且第二组处于后退状态，主动齿轮（142）处于第一停止状态时，第一组处于伸长状态且第二组处于静止状态，然后第一组处于静止状态且第二组处于收缩状态，主动齿轮（142）处于反转状态时，第一组处于后退状态且第二组处于前进状态，主动齿轮（142）处于第二静止状态时，第一组处于静止状态且第二组处于伸长状态，然后第一组处于收缩状态且第二组处于静止状态。

3.根据权利要求1一种智能扫地机器人的行走机构，其特征在于：第一传感器还用于检测障碍物的高度与行走轮（12）底部的最大举升高度之间的关系；在机架（11）前方存在障碍物的情况下，若第一传感器检测到障碍物的高度低于行走轮（12）底部的最大举升高度，则第一传感器向控制器发送信号，以使控制器做出障碍物能够跨越的指令且控制跨障部（13）动作；若第一传感器检测到障碍物的高度高于行走轮（12）底部的最大举升高度，则第一传感器向控制器发送信号，以使控制器做出障碍物无法跨越的指令并使行走机构改变行走路线。

4.根据权利要求1一种智能扫地机器人的行走机构，其特征在于：活塞缸（132）完全收缩时，活塞的底端高度高于机架（11）的底面高度。

5.根据权利要求1一种智能扫地机器人的行走机构，其特征在于：活塞缸（132）的底部设置有球面体（133），球面体（133）的底部为球面。