CN109730594A - 一种扫地机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种扫地机器人，包括机身；机身的底部设置有可升降的滚动组件和蠕动组件，滚动组件用于带动机身以滚动方式行进，蠕动组件用于带动机身以蠕动方式行进。机身的外壁上设置有压力传感器，以检测机身与障碍物碰撞挤压产生的压力，扫地机器人还包括控制器，控制器分别连接压力传感器、滚动组件以及蠕动组件。在实际应用中，控制器接收压力传感器检测到的障碍物的大小和体积，判断该障碍物能否被推开，在遇到体积较小、质量较轻的障碍物时能够准确判断，并将体积较小、质量较轻的障碍物推开，同时清理体积较小、质量较轻的障碍物周围区域，能够有效的防止清洁不到位的情况，显著提高清洁覆盖率和清洁效率。

Description

一种扫地机器人

技术领域

本申请涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种扫地机器人。

背景技术

扫地机器人是一种能对地面进行自动吸尘的智能家用电器。因为它能对房间大小、家具摆放、地面清洁度等因素进行检测，并依靠内置的程序，制定合理的清洁路线，具备一定的智能，所以被称之为机器人。扫地机器人通过电动机的高速旋转，在主机内形成真空，利用由此产生的高速气流，从吸入口吸进垃圾。吸入扫地机的垃圾，被积蓄在布袋机，被过滤网净化过的空气则边冷却电动机，边被排出扫地机。扫地机器人是现代家庭环境设计的新型地板、地毯的新型清洁用具，使用可充电电池作为电源，集打扫、吸尘功能于一身，适用于写字楼，会议室，家庭等地方。

现有的扫地机器人的前障探测通常采用的是红外加前杠碰撞装置，以感应前方障碍物，为机器的转向提供依据。但是由于扫地机器人采用的是红外探测障碍物的方式，所以在碰到一些体积较小、质量较轻的障碍物，扫地机器人也会选择避开，但是这种体积较小、质量较轻的障碍物可能是放置在房间的中央位置，扫地机器人避开之后可能会造成这种体积较小、质量较轻的障碍物的周围清洁不到位。甚至，如果这种障碍物较多时，最终会导致清洁覆盖率低，清洁效率低下。

发明内容

本申请提供了一种扫地机器人，以解决现有扫地机器人容易避开体积较小、质量较轻的障碍物导致清洁不到位甚至清洁覆盖率低、清洁效率低下的问题。

本申请提供的一种扫地机器人，包括机身；所述机身的底部设置有可升降的滚动组件和蠕动组件，所述滚动组件用于带动所述机身以滚动方式行进，所述蠕动组件用于带动所述机身以蠕动方式行进；

所述机身的外壁上设置有压力传感器，以检测机身与障碍物碰撞挤压产生的压力，所述扫地机器人还包括控制器，所述控制器分别连接所述压力传感器、所述滚动组件以及所述蠕动组件，所述控制器通过接收所述压力传感器检测的压力值，判断所述压力值与预设压力值的大小关系，控制所述滚动组件的升降和所述蠕动组件的开启，如果所述压力值小于所述预设压力值，则控制所述滚动组件升起以使所述蠕动组件接触地面，开启蠕动组件以使蠕动组件带动所述机身行进。

由以上技术方案可知，本申请提供的扫地机器人在实际使用时，初始状态为滚动组件带动机身以滚动方式行进，机身遇到障碍物时，机身的外壁与障碍发生挤压，如果障碍物体积较大、重量较重时，压力传感器检测到压力较大，控制器控制滚动组件仍保持原有的状态。

如果障碍物体积较小、重量较轻时，压力传感器检测到压力较小，控制器控制滚动组件升起直至蠕动组件接触地面，开启所述蠕动组件以使所述蠕动组件带动所述机身行进。

本申请能够通过一个控制器，接收检测到的障碍物的大小和体积，判断该障碍物能否被推开，在遇到体积较小、质量较轻的障碍物时能够准确判断，并将体积较小、质量较轻的障碍物推开，同时清理体积较小、质量较轻的障碍物周围区域，能够有效的防止清洁不到位的情况，显著提高清洁覆盖率和清洁效率。

附图说明

图1为本申请扫地机器人的正面立体结构示意图；

图2为本申请扫地机器人的底面立体结构示意图；

图3为本申请扫地机器人的俯视结构示意图；

图4为本申请扫地机器人的A-A剖面局部放大示意图；

图5为本申请扫地机器人的底面立体结构示意图；

图6为本申请扫地机器人的蠕动过程简化示意图；

图7为本申请扫地机器人的B-B剖面局部放大示意图；

图8为本申请扫地机器人的控制器的构成图。

具体实施方式

参见图1和图2，均为本申请一种扫地机器人的结构示意图，由图1和图2可知，本申请提供的扫地机器人，包括机身1，机身1的底部设置有滚动组件11和蠕动组件12，滚动组件11对称设置于蠕动组件12的两侧。滚动组件11用于带动机身1在正常情况下行进，蠕动组件12用于带动机身1在遇到障碍物的情况下行进。

机身1的外壁上设置有压力传感器21，以检测机身与障碍物碰撞挤压产生的压力，扫地机器人还包括控制器22，控制器22分别连接压力传感器21、滚动组件11以及蠕动组件12，控制器22通过接收压力传感器21检测的压力值，判断压力值与预设压力值的大小关系，控制滚动组件11的升降和蠕动组件12的开启，如果压力值小于预设压力值，则控制滚动组件11升起以使蠕动组件12接触地面，开启蠕动组件12以使蠕动组件12带动机身1行进。

在实际使用时，初始状态为滚动组件11带动机身1以滚动方式行进，机身1遇到障碍物时，机身1的外壁与障碍物发生挤压，如果障碍物体积较大、重量较重时，压力传感器21检测到压力较大，控制器22控制滚动组件11仍保持原有的状态。如果障碍物体积较小、重量较轻时，压力传感器21检测到压力较小，控制器22控制滚动组件11升起直至蠕动组件12接触地面，开启所述蠕动组件12以使所述蠕动组件12带动所述机身1行进。从而实现在遇到体积较小、质量较轻的障碍物时能够准确判断，并将体积较小、质量较轻的障碍物推开，同时清理体积较小、质量较轻的障碍物周围区域，能够有效的防止清洁不到位的情况，显著提高清洁覆盖率和清洁效率。

通常，机身1为圆柱体结构，实际应用时，机身的底部还设置有清扫装置、充电装置等扫地机器人常用的部件(说明书附图中均未示出)。

本申请提供的技术方案中，如图3和图4所示，机身1的底部设置有第一容置槽13，滚动组件11包括升降机构111和行走机构112，升降机构111设置于第一容置槽13的内部，行走机构设置于第一容置槽13外部，升降机构111与行走机构112相连接，升降机构111升降工作时能够同时带动行走机构112升降，从而调整行走机构112的的高度。行走机构112又可以包括滚轮和行走驱动装置，行走驱动装置驱使滚轮转动，行走机构112还可以包括转向机构使得整个扫地机器人能够转向。正常工作时，行走机构112的滚轮与底面接触，由行走机构112带动机身行进。

机身1的外壁上设置有压力传感器21，以检测机身1与障碍物碰撞挤压产生的压力，机身1与大型障碍物比如沙发、餐桌等重量较重的障碍物时，扫地机器人并不能推动这些大型且重量较重的障碍物，压力传感器21检测到的压力较大，此时压力传感器21将检测到压力传送给控制器22，同时控制器22的内部存储器存储有预设压力值，控制器22将检测到的压力值与预设压力值相比较判断之后，发现大于预设压力值，控制器即可控制转向机构转向，防止强行推动这些大型且重量较重的障碍物而对扫地机器人本身造成损害。压力传感器21可以是设置在机身外部的一整圈环状的传感器，扫地机器人在工作工程中很容易发生转向，机身1与障碍物碰撞的部位有可能发生改变，所以在机身外部设置以一整圈环状的传感器，可以避免发生转向后，压力传感器21失去检测的效果。

具体的，如图5所示，机身1的底部还设置有第二容置槽15，蠕动组件12设置于第二容置槽15的中，蠕动组件12包括固定块121和移动块122，固定块121与机身1固定连接，同时机身的底部设置有滑道14，移动块122可沿滑道14滑动，滑道14可以是燕尾槽滑轨，移动块122的底部可以设置燕尾槽滑轨的相匹配的形状。移动块122的在工作过程中可被第二容置槽15固定住，具体的可以将移动块122的材质设置为形状记忆合金，在移动块122的内部设置加热装置，移动块122可以根据温度改变自身的体积大小，从而实现滑动和在第二容置槽15内部的固定。还可以将移动块122的材质设置为磁性金属材质，在第二容置槽15的内部设置电磁器，电磁器通电后即将移动块122固定住。

移动块122的移动方向与机身1正常的行进方向相平行。固定块121和移动块122之间设置有推动机构123，推动机构123的一端与固定块121相连接，推动机构123的另一端与移动块122相连接。推动机构123用于推动移动块122沿滑道14移动，同时推动机构123不仅可以推动移动块122向与固定块121相背的方向移动，也可以拉动移动块122向与固定块121相向的方向移动。

固定块121和移动块122的底部均设置有吸附装置124，吸附装置124可将扫地机器人吸附固定在地面上。行走机构112在升降时的最低处到机身1底部的距离大于吸附装置124最低处到机身1底部的距离，行走机构112在升降的的最高处到机身1底部的距离小于吸附装置124最低处到机身1底部的距离，即正常工作时，行走机构112的最低点与底面接触，此时行走机构112工作，当遇到障碍物时，升降机构111带动行走机构112向与底面向相背的方向移动，从而使得吸附装置124逐渐靠近地面，最终使得吸附装置124与地面接触，吸附装置124开始工作，此时扫地机器人以蠕动的方式向前移动，同时推开障碍物。

吸附装置124带动机身蠕动的具体方式，参见图6。

初始状态S1为：推动机构123为伸展状态，固定块121和移动块122距离最远。

中间状态S2为：推动机构123开启后开始收缩，此时固定块121的底部的吸附装置124停止工作，移动块122底部的吸附装置124继续工作，同时移动块122与第二容置槽15的内部处于非固定状态，移动块122保持吸附在地面上，推动机构123收缩时带动固定块121移动，由于固定块121与机身1固定连接所以能够同时带动机身1向前蠕动。

还原状态S3为：推动机构123收缩到最短极限时，移动块122底部的吸附装置124停止工作，固定块121底部的吸附装置124开启工作，固定块121吸附在地面上，同时移动块122与第二容置槽15的内部处于固定状态，推动机构123伸缩时同时带动移动块122沿着滑道14回到初始位置。经过初始状态、中间状态以及还原状态，机身1即完成一次完整的蠕动过程，通过循环几次蠕动的过程可以使得机身1移动一定的距离，同时推开碰到的体积较小、质量较轻的障碍物。

为了实现上述的控制过程，在本申请中，控制器22可以是能够满足上述计算要求的数据处理芯片，如单片机、PLC等。控制器22分别连接压力传感器21、升降机构111、推动机构123、吸附装置124以及移动块122与第二容置槽15相固定的控制装置。控制器22获取到压力传感器21测得机身与障碍物碰撞产生的压力值，分析该压力值与预设压力值的大小关系，如果该压力值大于预设压力值，则不启动升降机构111、推动机构123、吸附装置124以及移动块122与第二容置槽15固定的控制装置，如果该压力值小于预设压力值，则首先启动升降机构111将行走机构112提升直至吸附装置124与底面接触，接着通过内部设置的程序控制推动结构123和吸附装置124，实现机身的向前蠕动，从而将碰撞的障碍物推开。

如图8所示，为本申请一种扫地机器人中控制器22的构成图，为了配置控制器22实现控制功能，所述控制器包括信号接收单元221，滚动组件控制单元222以及蠕动组件控制单元223。信号接收单元221，用于接收传感器比如本申请的压力传感器21传送的压力信号。滚动组件控制单元222用于根据接收的压力信号控制滚动组件11，具体为控制升降机构111的升降动作。蠕动组件控制单元223用于根据接收的压力信号控制蠕动组件12，具体为控制推动机构123的推动动作，以及控制吸附装置124的开启。

扫地机器人使用的环境的地面通常是比较光滑的瓷砖或地板，如果直接利用行走机构112向前行进的推力来推动障碍物，往往会造成打滑的现象，不仅不能将障碍物推开，还容易损坏机器，所以采用本申请的蠕动行进方式不仅能够很好的将障碍物推开，并且瓷砖、地板等光滑的地面也比较适合本申请的吸附装置124的使用。进一步地，还可以在扫地机器人的表面设置操作面板，可以通过操作面板根据使用环境的不同更改预设压力值，比如家中有小孩的房间容易有比较多的玩具在地面上，就可以根据玩具大概的重量设定预设压力值，也可以在扫地机器人的内部设置障碍物库，用户可以直接在障碍物库中选定类型相同或者相似的障碍物，通过内置的预设压力值来控制整个扫地机器人。

本申请提供的技术方案中，机身1的底部设置有滚动组件11和蠕动组件12，滚动组件11对称设置于蠕动组件12的两侧。滚动组件11包括升降机构111和行走机构112，蠕动组件12包括固定块121、移动块122、推动机构123以及吸附装置124。

机身的外部设置有压力传感器21，本申请提供的扫地机器人在实际使用时，机身1遇到障碍物时，机身1的外壁与障碍发生挤压，如果障碍物体积较大、重量较重时，压力传感器21检测到压力较大，控制器22控制升降机构111、推动机构123以及吸附装置124的关闭。如果障碍物体积较小、重量较轻时，压力传感器21检测到压力较小，控制器22控制升降机构111开启，升降机构111将正在工作的行走机构112向上提升，扫地机器人即停止向前行进，同时开启推动机构123和吸附装置124。在推动机构123和吸附装置124的作用下，扫地机器人推动障碍物向前蠕动。本申请能够通过一个控制器22，接收检测到的障碍物的大小和体积，判断该障碍物能否被推开，在遇到体积较小、质量较轻的障碍物时能够准确判断，并将体积较小、质量较轻的障碍物推开，同时清理体积较小、质量较轻的障碍物周围区域，能够有效的防止清洁不到位的情况，显著提高清洁覆盖率和清洁效率。

进一步地，机身的顶部还设置有高度测量传感器23，高度测量传感器23用于检测障碍物的高度，高度测量传感器23与控制器22相连接。扫地机器人在进行清扫时，有可能会遇到比如纸壳箱等虽然体积大但是重力较轻的物品，扫地机器人在于此类特殊障碍物碰撞时产生的压力会比较小，这种障碍物通常不需要被推开，所以此时如果仅仅通过压力传感器来判断是否要将此类障碍物推开，很容易造成失误的操作。

具体的，可以将高度测量传感器23设置在扫地机器人的顶部，通过高度测量传感器23获得障碍物的高度，同时也可以获取障碍物的宽度，最终获得障碍物的体积。同样的在扫地机器人的内部预设高度预设值或者体积预设值，如果测量的障碍物的高度或者体积超过了高度预设值和体积预设值，则可以判断不将该障碍物推开。

在本申请的一个示意的实施例中，如图4所示，升降机构111包括设置于第一容置槽13内部的齿轮支撑块113和齿条支撑块114，齿轮支撑块113连接有齿轮115和驱动电机116，驱动电机116用于驱动齿轮115转动，齿条支撑块114连接有齿条117，齿条支撑块114的两侧外壁上可以开设两条滑轨，齿条117可沿齿条支撑块114的侧壁的滑轨滑动，齿轮115和齿条117相互啮合，齿条117的底部与行走机构112相连接，驱动电机116与控制器22相连接，以使控制器22控制驱动电机116的开启。

当获得与障碍物碰撞时压力小于预设压力时，控制器22控制驱动电机116转动，齿轮115即与齿条117发生相对滚动，如图4所示，齿轮115发生顺时针的转动时，齿条117即向第一容置槽13的顶部移动，同时带动行走机构112向第一容置槽13的顶部移动，从而使得机身1整体下降，直至吸附装置124与地面接触。当推动障碍物的动作结束时，控制器22可以控制驱动电机116反方向转动，从而使得齿条117作远离第一容置槽13的顶部的移动，使得行走机构112作远离第一容置槽13的顶部的移动，使得机身1整体升高，直至吸附装置124脱离里面，行走机构112又再一次带动机身1行进。另外齿条117与齿条支撑块114可以通过连接块118相连接，齿条支撑块114的侧壁上设置有限位块119，限位块119用于限制齿条117的滑动，以防止齿条117与齿轮115脱离啮合状态。

在本申请的一个示意的实施例中，如图3所示，推动机构123包括汽缸125和推动杆126，汽缸125的一端与固定块121相连接，汽缸125另一端与推动杆126相连接，推动杆126的另一端与移动块122相连接，汽缸125用于推动推动杆126，汽缸125与控制器22相连接，以使控制器控制汽缸125的开启。控制器22通过控制汽缸125的开启和关闭来控制蠕动装置的进行，汽缸125在带动推动杆126作往复运动。具体的，在蠕动的具体方式中，初始状态，汽缸为非压缩状态，此时推动杆126伸长；中间状态时，汽缸为压缩状态，此时推动杆126收缩，还原状态时汽缸又为非压缩状态，推动杆126有伸长，通过这种汽缸的往复来推动固定块121和移动块122，实现整个蠕动运动的过程。另外，推动杆126和移动块122之间还可以设置推动板127，能够在一定程度上增加推力。

在本申请的一个示意的实施例中，如图7所示，吸附装置124包括设置于固定块121和移动块122底部的吸附槽128，吸附槽128的内部设置有抽真空泵129和盛放托架130，盛放托架130的内部盛放有磁性金属球131，磁性金属球131将吸附槽128的内部与外界空气相隔离，吸附槽128的内部还设置有电磁装置132，吸附装置124的底部设置有吸盘133，吸盘133与吸附槽128相连通，电磁装置132用于吸附磁性金属球131，抽真空泵129用于抽取吸盘133内部的空气，以使吸盘133吸附固定在地面上，电磁装置132与控制器22相连接，控制器22用于控制电磁装置132和抽真空泵129的开启。实际使用时，控制器22控制电磁装置132开启，电磁装置132将磁性金属球131吸附上去后，使得吸附槽128的内部与与外界空气相连通，同时控制器22控制抽真空泵129开启，将吸盘133的内部空气抽出，使得吸盘133的内部达到真空状态，从而使得吸盘133与底面紧密的结合，实现吸附装置124将固定块121或移动块122固定在地面上的目的。另外为了进一步的增强固定块121或移动块122与地面的紧固程度，可以在固定块121和移动块122的底部均设置多个吸附装置124。

Claims (10)

1.一种扫地机器人，其特征在于，所述扫地机器人包括：机身(1)；所述机身(1)的底部设置有可升降的滚动组件(11)和蠕动组件(12)，所述滚动组件(11)用于带动所述机身(1)以滚动方式行进，所述蠕动组件(12)用于带动所述机身(1)以蠕动方式行进；

所述机身(1)的外壁上设置有压力传感器(21)，以检测机身与障碍物碰撞挤压产生的压力，所述扫地机器人还包括控制器(22)，所述控制器(22)分别连接所述压力传感器(21)、所述滚动组件(11)以及所述蠕动组件(12)，所述控制器(22)通过接收所述压力传感器(21)检测的压力值，判断所述压力值与预设压力值的大小关系，控制所述滚动组件(11)的升降和所述蠕动组件(12)的开启，如果所述压力值小于所述预设压力值，则控制所述滚动组件(11)升起以使所述蠕动组件(12)接触地面，开启所述蠕动组件(12)以使所述蠕动组件(12)带动所述机身(1)行进。

2.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，所述机身(1)的底部设置有第一容置槽(13)，所述滚动组件(11)包括设置于所述第一容置槽(13)内部的升降机构(111)和设置于所述机身(1)外部的行走机构(112)，所述升降机构(111)用于控制所述行走机构(112)的升降，所述行走机构(112)用于驱动所述机身(1)行进。

3.根据权利要求2所述的扫地机器人，其特征在于，所述升降机构(111)包括设置于所述第一容置槽(13)内部的齿轮支撑块(113)和齿条支撑块(114)，所述齿轮支撑块(113)连接有齿轮(115)和驱动电机(116)，所述驱动电机(116)用于驱动所述齿轮(115)转动，所述齿条支撑块(113)连接有齿条(117)，所述齿条(115)可沿所述齿条支撑块(113)的侧壁滑动，所述齿轮(115)和所述齿条(117)相互啮合，所述齿条(117)的底部与所述行走机构(112)相连接，所述驱动电机(116)与所述控制器(22)相连接，以使所述控制器(22)控制所述驱动电机(116)的开启。

4.根据权利要求3所述的扫地机器人，其特征在于，所述齿条(117)与所述齿条支撑块(113)通过连接块(118)相连接，所述齿条支撑块(113)的侧壁上设置有限位块(119)，所述限位块(119)用于限制所述齿条(117)的滑动，以防止所述齿条(117)与所述齿轮(115)脱离啮合状态。

5.根据权利要求2所述的扫地机器人，其特征在于，所述机身(1)的底部还设置有第二容置槽(15)，所述蠕动组件(12)设置于所述第二容置槽(15)的内部，所述蠕动组件(12)包括固定块(121)和移动块(122)，所述固定块(121)与所述机身(1)固定连接，所述第二容置槽(15)的底部设置有滑道(14)，所述移动块(122)可沿滑道(14)移动，所述移动块(122)的移动方向与所述机身(1)的行进方向相平行，所述第二容置槽(15)可将所述移动块(122)固定，所述固定块(121)和所述移动块(122)之间设置有推动机构(123)；

所述固定块(121)和所述移动块(122)的底部均设置有吸附装置(124)，所述吸附装置(124)可将所述扫地机器人吸附固定在地面上，所述行走机构(112)降低到最低处时的底面到所述机身(1)底面的距离大于所述吸附装置(124)底面到所述机身(1)底面的距离，所述行走机构(112)升高到最高处时的底面到所述机身(1)底面的距离小于所述吸附装置(124)底面到所述机身(1)底面的距离。

6.根据权利要求5所述的扫地机器人，其特征在于，所述推动机构(123)包括汽缸(125)和推动杆(126)，所述汽缸(125)的一端与所述固定块(121)相连接，所述汽缸(125)另一端与所述推动杆(126)相连接，所述推动杆(126)的另一端与所述移动块(122)相连接，所述汽缸(125)用于推动所述推动杆(126)，所述汽缸(125)与所述控制器(22)相连接，以使所述控制器(22)控制所述汽缸(125)的开启。

7.根据权利要求6所述的扫地机器人，其特征在于，所述推动杆(126)与所述移动块(122)之间还设置有推动板(127)，所述推动板(127)与所述推动杆(126)相连接。

8.根据权利要求5所述的扫地机器人，其特征在于，所述吸附装置(124)包括设置于所述固定块(121)和所述移动块(122)底部的吸附槽(128)，所述吸附槽(128)的内部设置有抽真空泵(129)和盛放托架(130)，所述盛放托架(130)的内部盛放有磁性金属球(131)，所述磁性金属球(131)将所述吸附槽(128)的内部与外界空气相隔离，所述吸附槽(128)的内部还设置有电磁装置(132)，所述吸附装置(124)的底部设置有吸盘(133)，所述吸盘(133)与所述吸附槽(128)相连通，所述电磁装置(132)用于吸附所述磁性金属球(131)，所述抽真空泵(129)用于抽取所述吸盘(133)内部的空气，以使所述吸盘(133)吸附固定在地面上，所述电磁装置(132)与所述控制器(22)相连接，所述控制器(22)用于控制所述电磁装置(132)和所述抽真空泵(129)的开启。

9.根据权利要求5至8任意一项权利要求所述的扫地机器人，其特征在于，所述固定块(121)和所述移动块(122)的底部均设置有多个所述吸附装置(124)。

10.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，所述机身的顶部还设置有高度测量传感器(23)，所述高度测量传感器(23)用于检测障碍物的高度，所述高度测量传感器(23)与所述控制器(22)相连接。