CN110123213A - 一种扫地机 - Google Patents

Abstract

扫地机，包括主体（50）、能够拆装于主体后端的集尘盒、位于主体前端的碰撞板（60），碰撞板可在远离和靠近主体前端的位置之间移动，扫地机还包括设置在主体用于检测碰撞板与主体前端之间相对移动的运动检测传感器，运动检测传感器包括可绕第一轴线（L1）旋转的转动件（20）和光电开关（10）。转动件具有致动端（28）和光电开关触发端（26）。致动端至少在碰撞板自远离主体前端的位置向靠近主体前端的位置移动的过程中与碰撞板接触，光电开关触发端在碰撞板自远离主体前端的位置向靠近主体前端的位置移动的过程中在致动端的带动下改变光电开关的开闭状态。扫地机遇到障碍物且产生碰撞后，通过运动检测传感器来检测碰撞过程。

Description

一种扫地机

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，尤其涉及一种扫地机。

背景技术

随着机器人技术的发展，尤其是扫地机的普及，越来越多的用户选用扫地机对室内进行清扫工作，以节省人力。在扫地机实际工作过程中，扫地机的工作环境中通常陈列着或多或少的物品。扫地机在构建导航地图过程中往往需要通过不断摸索、碰撞等，以实现导航地图的绘制。在后续扫地机按照导航地图进行清扫的过程中，也很可能受诸如宠物、新增物品等障碍物的影响，而给扫地机的工作造成阻碍。

为了解决上述各障碍物对扫地机绘制导航地图、进行清扫工作带来的阻碍，扫地机在工作过程中，需要对扫地机产生的碰撞进行检测，以使扫地机根据检测结果改变行进路径等。因此，目前亟需一种用于检测扫地机产生碰撞的技术方案。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种扫地机，其能够在扫地机前端遇到障碍物且与障碍物产生碰撞后，通过运动检测传感器来实现这一碰撞过程的检测。

本申请提供了一种扫地机，包括主体、能够拆装于主体后端的集尘盒和位于主体前端的碰撞板，碰撞板可在远离和靠近主体前端的位置之间移动，扫地机还包括设置在主体上用于检测碰撞板与主体前端之间相对移动的运动检测传感器，运动检测传感器包括一可绕第一轴线旋转的转动件和一光电开关。转动件具有致动端和位于主体内的光电开关触发端。致动端至少在碰撞板自远离主体前端的位置向靠近主体前端的位置移动的过程中与碰撞板接触，光电开关触发端在碰撞板自远离主体前端的位置向靠近主体前端的位置移动的过程中在致动端的带动下改变光电开关的开闭状态。其能够在扫地机前端遇到障碍物且与障碍物产生碰撞后，通过运动检测传感器来实现碰撞过程的检测。

在扫地机的一种示意性实施方式中，第一轴线垂直于扫地机的行进表面。转动件受碰撞板带来的压力作用，可以将接收到的压力最大化的传递给触发端，以在尽可能短的时间内改变广电开关的开闭状态。

在扫地机的一种示意性实施方式中，运动检测传感器数目为两个，分别设置在扫地机的前端部左右两侧。以确保扫地机能够准确对行进方向上是否产生碰撞进行有效检测，且便于扫地机区分产生碰撞的具体方向。

在扫地机的一种示意性实施方式中，扫地机还具有穿过其两个驱动轮的旋转中心的第二轴线，和与第二轴线垂直且过两个驱动轮旋转中心点连线的中点的第三轴线；两个运动检测传感器相对于第三轴线对称设置在扫地机上，两个驱动轮旋转中心连线的中点至第一轴线的垂线与第二轴线的夹角为30-60°。夹角α为30°至60°时，运动检测传感器的响应时间更小，从而缩短检测过程所耗费的时间，提升扫地机的工作效率。

在扫地机的一种示意性实施方式中，中点至第一轴线的垂线与第一轴线至致动端的端部连线呈90°至135°夹角且位于该第一轴线的后端。

在扫地机的一种示意性实施方式中，光电开关包括一个发射单元和一个获取单元。发射单元能够发射检测光。获取单元能够获取从发射单元发射的检测光。转动件的光电开关触发端一侧包括摆动长臂和遮挡部。摆动长臂垂直于第一轴线。遮挡部连接于摆动长臂的摆动端，且沿其转动路径上能够在一导通位置和一遮挡位置间移动，处于导通位置的遮挡部能够允许获取单元获取检测光，处于遮挡位置的遮挡部能够阻碍获取单元获取检测光。转动件的致动端一侧包括摆动短臂。摆动短臂垂直于第一轴线。在垂直于第一轴线的平面内，摆动短臂的延伸方向和摆动长臂的延伸方向具有夹角。摆动短臂和摆动长臂的配合，可以使摆动短臂移动较小距离就带动遮挡部移动较大的距离，提高了微动开关的灵敏性。且使摆动短臂的延伸方向和摆动长臂的延伸方向具有夹角，可以使摆动短臂具有较大的摆动空间，利于微动开关和碰撞板之间的布局。

在扫地机的一种示意性实施方式中，碰撞板自远离主体前端的位置向靠近主体前端的位置移动的过程中，致动端能够带动遮挡部从导通位置向遮挡位置移动。

在扫地机的一种示意性实施方式中，扫地机还包括一个壳体，壳体具有一个靠近碰撞板的防撞端和一个与防撞端相对的感测端，且壳体形成有一个容置腔，容置腔在防撞端一侧具有开口。光电开关设置于容置腔并位于感测端。转动件的第一轴线位于容置腔的开口处，使摆动长臂和遮挡部位于容置腔内，使摆动短臂位于容置腔外。

在扫地机的一种示意性实施方式中，碰撞微动开关还包括一个拉簧，其设置于容置腔内，且一端连接壳体，另一端连接摆动长臂，拉簧的弹性力能够通过摆动长臂带动遮挡部返回导通位置。上述结构，为了使扫地机产生碰撞后，且障碍物不在阻挡扫地机的情况下，能够使扫地机的运动检测传感器中的各部件及时复位、以及能够使碰撞板及时复位。

在扫地机的一种示意性实施方式中，壳体还包括一个第一阻挡部和一个第二阻挡部。第一阻挡部能够阻止转动至导通位置的摆动长臂继续转动。第二阻挡部能够限定摆动长臂的一个极限位置，沿摆动长臂的转动路径，遮挡位置位于极限位置和导通位置之间，且遮挡位置至极限位置的遮挡部能够始终阻碍获取单元获取检测光。上述结构可使摆动短臂和遮挡部在移动过程中能够遵循一定轨迹，使整个运动关系更稳定。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为本发明提供的一种扫地机的结构示意图；

图2为图1所示扫地机上的运动检测传感器的结构示意图一；

图3为图2所示运动检测传感器中光电开关的结构示意图；

图4为图1所示扫地机上的运动检测传感器的结构示意图二；

图5为图4所示运动检测传感器中光电开关的结构示意图；

图6为图1所示扫地机上的运动检测传感器的结构示意图三；

图7为图1所示扫地机上的运动检测传感器的结构示意图四。

标号说明：

50-主体；60-碰撞板；L1-第一轴线；L2-第二轴线；L3-第三轴线；20-转动件；26-光电开关触发端；28-致动端；262-摆动长臂；264-遮挡部；265-通孔；282-摆动短臂；10-光电开关；12-发射单元；14-获取单元；O1、O2-旋转中心；O-中点；30-壳体；32-防撞端；33-容置腔；34-感测端；35-第一阻挡部；36-第二阻挡部；40-拉簧。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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。

术语“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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

如图1所示，为本发明提供的一种扫地机的示例性结构示意图。扫地机可以包括主体50、能够拆装于主体50后端的集尘盒（图中未画出）、和位于主体50前端的碰撞板60。其中，主体50前端指的可以是主体50靠近扫地机行进方向的那一端。在本发明中，碰撞板60可在远离和靠近主体50前端的位置之间移动。

在一个优选实施例中，集尘盒固定在机架10上，集尘盒设有排灰口，当检测到灰尘超过预设量时控制扫地机返回充电座，并通过排灰口将尘盒中的灰尘转移到充电座的垃圾收集站中。

为了使扫地机能够有效掌握主体50靠近行进方向的一侧是否产生碰撞，比如，扫地机在行进过程中，主体50靠近行进方向的一侧触碰到障碍物，在本发明中，扫地机还可以包括设置在主体50上用于检测碰撞板60与主体50前端之间相对移动的运动检测传感器，以对扫地机的主体50前段是否触碰到障碍物进行检测。

在一种实现方式中，运动检测传感器可以包括：一可绕第一轴线L1旋转的转动件20和一光电开关10。

需要说明的是，图1仅示出了一种可能的实现结构，在本发明中，对于运动检测传感器的部署位置、部署的数量等不予限定，具体可以根据扫地机的使用需求等进行配置。

以图1所示的运动检测传感器为例，转动件20具有致动端28和位于主体50内的光电开关触发端26。

致动端28至少在碰撞板60自远离主体50前端的位置向靠近主体50前端的位置移动的过程中与碰撞板60接触。也就意味着，在扫地机行进过程中，若因前方有障碍物而导致碰撞板60与障碍物接触，而扫地机受行进惯性的影响，主体50继续会按照原先的移动速度行进，此时，致动端28与碰撞板60接触。

需要说明的是，在扫地机未产生碰撞的情况下，扫地机无论是停止工作或是行进过程中，致动端28往往与碰撞板60之间存在间隙，或是即便存在接触也通常是贴近但并不对彼此产生压力。然而，本发明所指的在诸如碰撞等引起的外力作用下，致动端28与碰撞板60接触的过程，指的是致动端28与碰撞板60之间从不接触到接触的过程，或是指的是致动端28与碰撞板60之间从贴近到对彼此产生压力的接触的过程。

此外，光电开关触发端26在碰撞板60自远离主体前端的位置向靠近主体前端的位置移动的过程中在致动端28的带动下改变光电开关10的开闭状态。也就意味着，触发端26受扫地机产生碰撞的影响，而改变相对于主体50所处的位置，并通过相对位置的改变，而改变光电开关10的开闭状态。

由此可见，本发明提供了一种扫地机，能够在扫地机前端遇到障碍物且与障碍物产生碰撞后，通过运动检测传感器来实现这一碰撞过程的检测。

并且，运动检测传感器设置在主体50上，受到扫地机前端的碰撞板60保护，因此，在扫地机碰撞到障碍物时，用于检测碰撞板60与主体50前端之间相对移动的运动检测传感器能够检测出这一相对移动过程，且通常不会受到碰撞带来的损害。

考虑到障碍物通常为墙壁、衣柜等陈列在扫地机行进表面的物体，或是诸如用户、动物等在扫地机行进表面移动的生物，为了确保运动检测传感器能够及时检测到碰撞板60与主体50前端之间的相对移动，在本发明中，第一轴线L1可以大致垂直于扫地机的行进表面。

在运动检测传感器的位置发生改变时，运动检测传感器的光电开关10会在转动件20的带动下，相对于垂直扫地机行进表面的平面转动。这样在扫地机碰撞障碍物时，由于第一轴线L1垂直于扫地机的行进表面，或是接近于垂直扫地机的行进表面，因此，转动件20受碰撞板60带来的压力作用，可以将接收到的压力最大化的传递给触发端26，以在尽可能短的时间内改变广电开关10的开闭状态。

为了确保扫地机能够准确对行进方向上是否产生碰撞进行有效检测，且便于扫地机区分产生碰撞的具体方向，在一种实现方式中，可以通过对左前、右前这两个大方向设置运动检测传感器，以对是否产生碰撞及产生碰撞的大方向进行有效检测。因此，参考图1，运动检测传感器的数目为两个，并分别设置在扫地机的前端部左右两侧。

需要说明的是，对于运动检测传感器部署的数量、设置的位置等，包括但不限于上述例举的情况，在本发明中，可以根据扫地机的工作需求等进行部署，在此不予限定。

在本发明中，扫地机还具有穿过其两个驱动轮的旋转中心O1、O2的第二轴线L2，和与第二轴线L2垂直且过两个驱动轮旋转中心点连线的中点O的第三轴线L3。

上述两个运动检测传感器相对于第三轴线L3对称设置在扫地机上，两个驱动轮旋转中心O1、O2连线的中点O至第一轴线L1的垂线与第二轴线L2的夹角α为30°至60°。

采用上述实现方式部署两个运动检测传感器，可以方便运动检测传感器识别出产生碰撞的方位为扫地机行进方向的左前方、右前方或是正前方，这样能够提高基于检测到的数据对障碍物的方位进行判别所得到处理结果的准确性。并且，在上述夹角α为30°至60°时，运动检测传感器的响应时间更小，从而缩短检测过程所耗费的时间，提升扫地机的工作效率。

在一种实现方式中，中点O至第一轴线L1的垂线与第一轴线L1至致动端28的端部连线呈90°至135°夹角且位于该第一轴线L1的后端。

在扫地机正常行进过程中，即在扫地机未碰撞到障碍物的情况下，中点O至第一轴线L1的垂线与第一轴线L1至致动端28的端部连线呈135°或是接近135°；在扫地机碰撞到障碍物的过程中，中点O至第一轴线L1的垂线与第一轴线L1至致动端28的端部连线之间的夹角从135°或是接近135°的角度缩小至90°或是接近90°的角度。

也就意味着，在扫地机的实际工作过程中，中点O至第一轴线L1的垂线与第一轴线L1至致动端28的端部连线之间的夹角通常会随着碰撞的产生而发生或多或少的变化。需要说明的是，扫地机可以根据角度的变化来判别产生碰撞的强度，以及障碍物相对于扫地机的位置关系等。

如图2所示，为本发明提供的一种部署在扫地机上的运动检测传感器的示例性结构示意图。如图3所示，为本发明提供的一种运动检测传感器中光电开关的示例性结构示意图。

参考图2和图3，光电开关10可以包括：一个发射单元12，其能够发射检测光，一个获取单元14，其能够获取从发射单元12发射的检测光。转动件20的光电开关触发端26一侧包括：摆动长臂262，其垂直于第一轴线L1，遮挡部264，其连接于摆动长臂262的摆动端，且沿其转动路径上能够在一导通位置和一遮挡位置间移动，处于导通位置的遮挡部264能够允许获取单元14获取检测光，处于遮挡位置的遮挡部264能够阻碍获取单元14获取检测光，转动件20的致动端28一侧包括摆动短臂282，摆动短臂282垂直于第一轴线L1，在垂直于第一轴线L1的平面内，摆动短臂282的延伸方向和摆动长臂262的延伸方向都具有夹角。

摆动短臂和摆动长臂的配合，可以使摆动短臂移动较小距离就带动遮挡部移动较大的距离，提高了微动开关的灵敏性。且使摆动短臂的延伸方向与摆动长臂的延伸方向具有夹角，可以使摆动短臂具有较大的摆动空间，利于微动开关和碰撞板之间的布局。

在扫地机的碰撞板60自远离主体前端的位置向靠近主体前端的位置移动的过程中，致动端28能够带动遮挡部264从导通位置向遮挡位置移动。参考图2和图4，也就意味着，在扫地机碰撞到障碍物之后，遮挡部264在致动端28的带动下，从图2所示的结构经摆动短臂282的移动，转换为图4所示的结构。参考图3和图5，由于上述移动过程中，部署在遮挡部264上的通孔265从图3所示的处于发射单元12和获取单元14之间的位置，移动到图5所示的位置，以使遮挡部264上未部署有通孔265的位置阻挡获取单元14获取发射单元12发射的检测光，因此，使运动检测传感器确定当前扫地机产生碰撞。

为了避免扫地机产生碰撞过程中，因遮挡部264移动幅度过大而碰到扫地机中其他部件，或是给运动检测传感器本身带来较大磨损，在本发明中，可以为运动检测传感器增加一个实现限位功能的部件，以限制遮挡部264的移动范围。

因此，在图2、图4所示结构的基础上，如图6、图7所示，扫地机的运动传感器还包括一个壳体30，壳体30具有一个靠近碰撞板60的防撞端32和一个与防撞端32相对的感测端34，且壳体30形成有一个容置腔33，容置腔33在防撞端32一侧具有开口；光电开关10设置于容置腔33并位于感测端34。其中，壳体30还对光电开关10进行了限位，以将光电开关10固定在容置腔33内。转动件20的第一轴线L1位于容置腔33的开口处，使摆动长臂262和遮挡部264位于容置腔33内，使摆动短臂282位于容置腔33外。

为了使扫地机产生碰撞后，且障碍物不在阻挡扫地机的情况下，能够使扫地机的运动检测传感器中的各部件及时复位、以及能够使碰撞板60及时复位，在本发明中，扫地机的运动传感器还包括一个拉簧40，其设置于容置腔33内，且一端连接壳体30，另一端连接摆动长臂262，拉簧40的弹性力能够通过摆动长臂262带动遮挡部264返回导通位置。

这样在扫地机产生碰撞后，障碍物不在阻挡扫地机的情况下，摆动长臂262受到拉簧40的拉力，可以在短时间内复位，此外，在摆动长臂262复位的过程中，也可以牵引扫地机的碰撞板60在短时间内复位。

为了使摆动短臂282和遮挡部264在移动过程中能够遵循一定轨迹，在一种实现方式中，壳体30还可以包括：一个第一阻挡部35，其能够阻止转动至导通位置的摆动长臂262继续转动；和一个第二阻挡部36，其能够限定摆动长臂262的一个极限位置，沿摆动长臂262的转动路径，遮挡位置位于极限位置和导通位置之间，且遮挡位置至极限位置的遮挡部264能够始终阻碍获取单元14获取检测光。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.扫地机，包括主体（50）、能够拆装于主体（50）后端的集尘盒和位于所述主体（50）前端的碰撞板（60），所述碰撞板（60）可在远离和靠近所述主体（50）前端的位置之间移动，其特征在于，所述扫地机还包括设置在所述主体（50）上用于检测所述碰撞板（60）与所述主体（50）前端之间相对移动的运动检测传感器，所述运动检测传感器包括：一可绕第一轴线（L1）旋转的转动件（20）和一光电开关（10）；所述转动件（20）具有致动端（28）和位于所述主体（50）内的光电开关触发端（26）；所述致动端（28）至少在所述碰撞板（60）自远离所述主体（50）前端的位置向靠近所述主体（50）前端的位置移动的过程中与所述碰撞板（60）接触，所述光电开关触发端（26）在所述碰撞板（60）自远离所述主体前端的位置向靠近所述主体前端的位置移动的过程中在所述致动端（28）的带动下改变所述光电开关（10）的开闭状态。

2.根据权利要求1所述的扫地机，其特征在于：所述第一轴线（L1）垂直于所述扫地机的行进表面。

3.根据权利要求1所述的扫地机，其特征在于：所述运动检测传感器数目为两个，分别设置在所述扫地机的前端部左右两侧。

4.根据权利要求3所述的扫地机，其特征在于：所述扫地机还具有穿过其两个驱动轮的旋转中心（O1、O2）的第二轴线（L2），和与所述第二轴线（L2）垂直且过所述两个驱动轮旋转中心点连线的中点（O）的第三轴线（L3）；所述两个运动检测传感器相对于所述第三轴线（L3）对称设置在所述扫地机上，所述两个驱动轮旋转中心（O1、O2）连线的中点（O）至所述第一轴线（L1）的垂线与所述第二轴线（L2）的夹角（α）为30至60°。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的扫地机，其特征在于：所述中点（O）至所述第一轴线（L1）的垂线与所述第一轴线（L1）至所述致动端（28）的端部连线呈90°至135°夹角且位于该第一轴线（L1）的后端。

6.根据权利要求1所述的扫地机，其特征在于，

所述光电开关（10）包括：

一个发射单元（12），其能够发射检测光，

一个获取单元（14），其能够获取从所述发射单元（12）发射的检测光；

所述转动件（20）的所述光电开关触发端（26）一侧包括：

摆动长臂（262），其垂直于所述第一轴线（L1），

遮挡部（264），其连接于所述摆动长臂（262）的摆动端，且沿其转动路径上能够在一导通位置和一遮挡位置间移动，处于导通位置的所述遮挡部（264）能够允许所述获取单元（14）获取所述检测光，处于遮挡位置的所述遮挡部（264）能够阻碍所述获取单元（14）获取所述检测光，

所述转动件（20）的所述致动端（28）一侧包括摆动短臂（282），其垂直于所述第一轴线（L1），在垂直于所述第一轴线的平面内，所述摆动短臂（282）的延伸方向和所述摆动长臂（262）的延伸方向具有夹角。

7.如权利要求6所述的扫地机，其特征在于，所述碰撞板（60）自远离所述主体前端的位置向靠近所述主体前端的位置移动的过程中，所述致动端（28）能够带动所述遮挡部（264）从所述导通位置向所述遮挡位置移动。

8.如权利要求7所述的扫地机，其特征在于，

还包括一个壳体（30），所述壳体（30）具有一个靠近所述碰撞板（60）的防撞端（32）和一个与所述防撞端（32）相对的感测端（34），且所述壳体（30）形成有一个容置腔（33），所述容置腔（33）在所述防撞端（32）一侧具有开口；

所述光电开关（10）设置于所述容置腔（33）并位于所述感测端（34）；

所述转动件（20）的第一轴线（L1）位于所述容置腔（33）的开口处，使所述摆动长臂（262）和所述遮挡部（264）位于所述容置腔（33）内，使所述摆动短臂（282）位于所述容置腔（33）外。

9.如权利要求8所述的扫地机，其特征在于，所述碰撞微动开关还包括一个拉簧（40），其设置于所述容置腔（33）内，且一端连接所述壳体（30），另一端连接所述摆动长臂（262），所述拉簧（40）的弹性力能够通过所述摆动长臂（262）带动所述遮挡部（264）返回所述导通位置。

10.如权利要求8所述的扫地机，其特征在于，所述壳体（30）还包括：

一个第一阻挡部（35），其能够阻止转动至所述导通位置的所述摆动长臂（262）继续转动；和一个第二阻挡部（36），其能够限定所述摆动长臂（262）的一个极限位置，沿所述摆动长臂（262）的转动路径，所述遮挡位置位于所述极限位置和所述导通位置之间，且所述遮挡位置至所述极限位置的所述遮挡部（264）能够始终阻碍所述获取单元（14）获取所述检测光。