CN110251001B - 一种智能清洁楼梯机器人及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能清洁楼梯机器人及其工作方法，属于智能机器人技术领域，一种智能清洁楼梯机器人，由机架、旋转装置、折叠清扫装置三部分组成。通过在机架本体的底部设置旋转装置，并且在所述升降组件的上面设置第一清扫机，在所述第一清扫机的另一端转动连通第二清扫机，第一清扫机和第二清扫机的侧面分别同时安装了电动推杆，当电动推杆推出时，折叠清扫装置呈180°呈平面状态，第一清洁器和第二清洁器组成一个大的面积的清扫器，增大了清洁器的清洁面积，提高了机器人的工作效率；当电动推杆回缩时，第一清洁器和第二清洁器构成一个90度，对楼梯的脚踏面和楼梯的侧壁同时进行清扫和清洁，清扫的区域更加广泛。

Description

一种智能清洁楼梯机器人及其工作方法

技术领域

本发明属于智能机器人技术领域，具体涉及一种智能清洁楼梯机器人及其工作方法。

背景技术

社会的发展使越来越多的智能系统开始代替人类的体力劳动，而且越来越自动化、智能化。楼道清洁机器人就是利用机器人的人工智能来实现楼道的清洁工作，代替楼道清洁工人的劳动，它的使用价值逐渐被人们接受与认可。

传统的楼梯清洁机器人，清洁结构大都采用平面式的，只能对地面和楼梯的踏面处进行清扫，对垂直于地面楼梯的侧壁没有办法进行清扫，因此清扫的区域具有一定的局限性，同时由于清洁结构的限制，一次性清扫的区域也具有局限性，如果清洁较大的区域时，需要机器人来回多次运动才能将清洁工作完成，降低了机器人的工作效率。

发明内容

发明目的：提供一种智能清洁楼梯机器人及其工作方法及其工作方法，解决了现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种智能清洁楼梯机器人，包括；

机架，包括设计呈圆形的机架本体，设置在所述机架本体两侧，用于行走的驱动臂，安装在所述驱动臂内部的驱动电机，所述驱动臂的连接处设有机械关节，以及设置在所述驱动臂的端部用于支撑作用的梯形底座；

旋转装置，包括设置在所述机架本体底部的旋转支架，设置在所述旋转支架上面的升降组件，以及设置在所述升降组件一端的折叠清扫装置；

所述折叠清扫装置，包括设置在所述旋转支架第一清扫机，设在在所述第一清扫机一端的第一固定座，安装在所述第一固定座上面的电动推杆，安装在所述电动推杆凌另一端的第二固定座，安装在所述第二固定座上面的第二清扫机，以及所述电动推杆的固定端和伸缩端设有的倾角。

在进一步实例中，所述机架的顶部设有打开/封闭的储灰室的尘盖，所述尘盖的下方，机架的腰部处设有用于采集环境信用的视觉单元，能够实时监测工作区域环境实时将环境信息反馈给机器人。

在进一步实例中，所述第一清扫机以及第二清扫机内部设有清扫叶片。

在进一步实例中，所述机架呈中空设计，并且所述机架的内部设有污水室，且所述污水室底部、机架的内侧壁并与吸尘口相联通的负压抽风机。

在进一步实例中，所述梯形底座的外围包裹着橡胶材料，能够增加了机器人的静态摩擦系数，同时具有较好的弹性。

在进一步实例中，所述机架的内部设有集成CPU,所述集成CPU与视觉单元电性连接。

在进一步实例中，所述第一清扫机和第二清扫机的外表面设有若干个用于吸收灰尘的吸尘口，所述吸尘口相通的吸尘通道，以及设在所述吸尘通道一端，并位于所述机架内部的储灰室，若干个吸尘口能够方便灰尘和垃圾方便的进入储灰室。

在进一步实例中，所述折叠清扫装置内部集成有无线通讯模块、电动推杆与集成CPU以及视觉单元电性连接，机器人的工作状态能够通过无线通讯模块传递出去，实现远程监控。

在进一步实例中，所述第二清扫机的侧面设有定位镶块，所述定位镶块的上面开设有圆孔；第二固定座固定安装在定位镶块的圆孔中；所述定位镶块开设有凹槽，第一清扫机的一端滑动配合安装在所述定位镶块的凹槽内。

在进一步实例中，一种智能清洁楼梯机器人的工作方法，其特征在于，包括如下步骤；

S1、按机器人启动按钮；

S2、视觉单元系统工作，同时机架两侧的驱动臂开始工作，机器人走向楼梯；

S3、视觉单元控制机器人，沿着楼梯一侧进行楼道清洁；

S4、当视觉单元判断机器人是否到达一个台阶，当机器人到达第一个台阶后，机架底部的升降组件工作，缓慢方向折叠清扫装置；

S5、当折叠清扫装置接触到地面楼梯后，折叠清扫装置上面的电动推杆启动工作将第一清洁机和第二清扫机启动成90°状态；

S6、第一清洁机和第二清洁机中的清扫叶片工作，正反转对楼梯的底部和侧壁进行清洁工作，以完成楼梯的清洁工作；

S7、同时第一清扫机和第二清扫机的外表面处的吸尘口，将楼梯上的灰尘或者污水通过吸尘通道进入储灰室；

S8、然后折叠清洁器抬起同时清洁刷前移，使机器人的重心前移，机器人的后脚提起并前移，使机器人上升一个台阶，然后重复S3至S7动作；

S9、当机器人爬至楼道转弯处，视觉单元得知，这时机器人缓慢前行，电动推杆将第一清洁机和第二清扫机启动成180°状态换成平面状，完成对转弯处的清洁工作，并通过视觉单元判断机器人是否到达墙脚，到达后机器人转弯，并继续清扫，当机器人完成对转弯处的清洁工作后，机器人重复先前的动作继续对楼道台阶清扫。

有益效果：一种智能清洁楼梯机器人及其工作方法，通过在机架本体的底部设置旋转装置，并且在所述升降组件的上面设置第一清扫机，在所述第一清扫机的另一端转动连通第二清扫机，第一清扫机和第二清扫机的侧面分别同时安装了电动推杆，当电动推杆推出时，折叠清扫装置呈180°呈平面状态，第一清洁器和第二清洁器组成一个大的面积的清扫器，增大了清洁器的清洁面积，提高了机器人的工作效率；当电动推杆回缩时，第一清洁器和第二清洁器构成一个90度，对楼梯的脚踏面和楼梯的侧壁同时进行清扫和清洁，清扫的区域更加广泛。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的右视图。

图3为本发明的主视图。

图4为本发明中的剖视图。

图5为本发明中的折叠清扫装置的俯视图。

图6为本发明中的折叠清扫装置展开180°时的俯视图。

图7为本发明中的折叠清扫装置展开180°时的侧视图。

图8为本发明中的折叠清扫装置90度状态的侧视图。

图中各附图标记为：机架1、驱动臂101、机械关节102、驱动电机103、梯形底座104、尘盖105、橡胶材料106、旋转装置2、旋转支架201、升降组件202、折叠清扫装置3、第一清扫机301、第二清扫机302、第一固定座303、第二固定座304、电动推杆305、清扫叶片306、定位镶块307、圆孔308、凹槽309、视觉单元4、污水室5、吸尘口6、负压抽风机7、吸尘通道8、储灰室9。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图8所示，一种智能清洁楼梯机器人，由机架1、旋转装置2、折叠清洁装置部分组成。

如图1所示，机架1，包括机架1本体、驱动臂101、机械关节102、驱动电机103、梯形底座104、视觉单元4、污水室5、储灰室9、吸尘通道8、负压抽风机7、尘盖105和橡胶材料106，机架1本体设计成圆形，驱动臂101设置在所述机架1本体的两侧，驱动电机103固定安装在所述驱动臂101的内部，机械关节102设置在所述驱动臂101的连接处，梯形底座104安装在所述驱动臂101的端部，橡胶材料106包裹在所述梯形底座104的外表面，尘盖105设置在所述机架1的顶部，由于机架1本体是中空设计的，储灰室9和污水室5同时安装在机架1本体的内部，且储灰室9位于所述污水室5的上方，储灰室9卡接安置在机架1本体的内部，为方便灰尘进入到储灰室9，与并且储灰室9坐落在所述污水室5的上面，储灰室9的底部设有吸尘通道8，且所述吸尘通道8穿过污水室5，联通到每个吸尘口6，视觉单元4设置在所述尘盖105的下方，并位于所述机架1本体的腰部位置，负压抽风机7固定安装在所述机架1的内部且位于所述污水室5底部、机架1的内侧壁并与吸尘口6和吸尘通道8相联通，集成CPU设置在所述机架1的内部,且视觉单元4与集成CPU和驱动电机103电性连接。

在进一步实例中，当机器人启动工作时，负压抽风机7提供动力，将折叠清洁装置区域的灰尘通过吸尘口6，进入吸尘通道8，最终全部进入储灰室9，当储灰室9的灰尘较多时，由于储灰室9是卡接在机架1本体的内部，将尘盖105打开，即可将储灰室9取出，将储灰室9里的灰尘清理干净，卡接式的安装方式，安装拆取方便，且有利于清理储灰室9中的灰尘。

在进一步实例中，机架1设计成圆柱状，为了合理的立体机架1本体的内部空间，其机架1设计成中空状，同理安装在所述机架1本体两侧的驱动臂101，其驱动臂101同为中空结构，其驱动电机103安装在所述驱动臂101的内部，为了控制驱动臂101行走，其驱动臂101与集成CPU、视觉单元4电性连接。为了机器人行走时的增加摩擦系数，将橡胶材料106包裹在所述梯形底座104的底部。

在进一步实例中，将视觉单元4设计在机架1的腰部外置，有利于增加视觉单元4的视线的范围，其安装视觉单元4的高度越高，视线的范围就越广，但是由于机架1本体的顶部安装了尘盖105，不便于安装视觉单元4，同时由于尘盖105是一个半球形的设计，将视觉单元4安装在一个半球形的结构上面，安装困难，而且即使将视觉单元4安装在了尘盖105上面，由于尘盖105特殊的球形，对视觉单元4的视线也有一定影响，不利于观测底面的环境信息，因此将视觉单元4安装在机架1的腰部外置是最合理的位置，且安装方便，不影响视觉单元4的视线。便于视觉单元4实时采集环境信息，实时监测工作区域环境实时将环境信息反馈给机器人。

旋转装置2，包括旋转支架201和升降组件202，旋转支架201设置在所述机架1本体的底部，升降组件202设置在所述旋转支架201的上面。升降组件202采用传统的伺服电机控制的升降模组，伺服电机控制的升降模式，可以控制速度，且位置非常精确，能够快速反应，在这里不做详细的阐述。

如图7和图8所示，折叠清扫装置3，包括第一清扫机301、第二清扫机302、第一固定座303、第二固定座304、电动推杆305、定位镶块307、凹槽309、圆孔308和清扫叶片306；第一清扫机301设置在所述旋转支架201的底部，第一固定座303设在在所述第一清扫机301的一端，电动推杆305安装在所述第一固定座303的上面，第二固定座304安装在所述电动推杆305凌的另一端，第二清扫机302安装在所述第二固定座304的上面，第一固定座303和第二固定座304分别同时安装在第一清扫机301和第二清扫机302的两侧，电动推杆305一端与第一固定座303相连，另一端与第二固定座304相连，定位镶块307设置在所述第二清扫机302的侧面，并且所述定位镶块307的上面开设有圆孔308；第二固定座304固定安装在定位镶块307的圆孔308中；所述定位镶块307开设有凹槽309，第一清扫机301的一端滑动配合安装在所述定位镶块307的凹槽309内，且所述电动推杆305的固定端和伸缩端设有的倾角。

同时折叠清扫装置3内部集成有无线通信块，且无线通讯模块、电动推杆305与集成CPU以及视觉单元4电性连接，机器人的工作状态能够通过无线通讯模块传递出去，实现远程监控。

在进一步实例中，当视觉单元4监测到楼梯，折叠清扫装置3中的无线通信模块将信号传送给集成CPU,集成CPU将信号反馈给电动推杆305，由于第二清洗机为一个固定部，电动推杆305将第一清洁机拉至90度，形成一个L型的折叠清洁装置，第一清扫机301和第二清洁机形成一个L型的折叠清洁装置，当变成L型时，能够同时清洁楼梯的对楼梯的脚踏面和楼梯的侧壁同时进行清扫和清洁，同时清洁两个面，清扫的区域更加广泛，同时为了不费力的将折叠清洁装置能够推拉成90度，其所述电动推杆305的固定端和伸缩端设有的倾角，同时第一清扫机301的一端滑动配合安装在所述定位镶块307的凹槽309内部，由于滑动配合的方式同时由于固定端和伸缩端设有倾角，减少了电动推杆305的受力，也增加了电动推杆305的寿命。

在进一步实例中，当清扫广大的平面区域时，视觉单元4给集成CPU反馈信号，电动推杆305推出，将第一清洁机推出和第二清洁机平行，第一清扫机301的清扫面和第二清扫机302的清扫面在同一平面上呈180度的平面，第一清洁器和第二清洁器组成一个大的面积的清扫器，增大了清洁器的清洁面积，提高了机器人的工作效率。

为了清洁力度加大，在所述第一清扫机301以及第二清扫机302内部设置了清扫叶片306。所述第一清扫机301和第二清扫机302的外表面设有若干个用于吸收灰尘的吸尘口6，且吸尘口6与吸尘通道8相通，同时所述吸尘通道8一端与储灰室9相同，若干个吸尘口6能够方便灰尘和垃圾方便的进入储灰室9。

折叠清扫装置3内部集成有无线通信块，所述无线通讯模块与集成CPU以及视觉单元4电性连接和电动推杆305电性连接，机器人的工作状态能够通过无线通讯模块传递出去，实现远程监控。

在进一步实例中，一种智能清洁楼梯机器人的工作方法，包括如下步骤；按机器人启动按钮；视觉单元4系统工作，同时机架1两侧的驱动臂101开始工作，机器人走向楼梯；S3、视觉单元4控制机器人，沿着楼梯一侧进行楼道清洁；当视觉单元4判断机器人是否到达一个台阶，当机器人到达第一个台阶后，机架1底部的升降组件202工作，缓慢方向折叠清扫装置3；当折叠清扫装置3接触到地面楼梯后，折叠清扫装置3上面的电动推杆305启动工作将第一清洁机和第二清扫机302启动成90°状态；第一清洁机和第二清洁机中的清扫叶片306工作，正反转对楼梯的底部和侧壁进行清洁工作，以完成楼梯的清洁工作；同时第一清扫机301和第二清扫机302的外表面处的吸尘口6，将楼梯上的灰尘或者污水通过吸尘通道8进入储灰室9； S8、然后折叠清洁器抬起同时清洁刷前移，使机器人的重心前移，机器人的后脚提起并前移，使机器人上升一个台阶，然后重复以上动作；当机器人爬至楼道转弯处，视觉单元4得知，这时机器人缓慢前行，电动推杆305将第一清洁机和第二清扫机302启动成180°状态换成平面状，完成对转弯处的清洁工作，并通过视觉单元4判断机器人是否到达墙脚，到达后机器人转弯，并继续清扫，当机器人完成对转弯处的清洁工作后，机器人重复先前的动作继续对楼道台阶清扫。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (10)

1.一种智能清洁楼梯机器人，其特征在于，包括

机架，包括设计呈圆形的机架本体，设置在所述机架本体两侧，用于行走的驱动臂，安装在所述驱动臂内部的驱动电机，所述驱动臂的连接处设有机械关节，以及设置在所述驱动臂的端部用于支撑作用的梯形底座；

旋转装置，包括设置在所述机架本体底部的旋转支架，设置在所述旋转支架上面的升降组件，以及设置在所述升降组件一端的折叠清扫装置；

所述折叠清扫装置，包括设置在所述升降组件上面的第一清扫机，设在在所述第一清扫机一端的第一固定座，安装在所述第一固定座上面的电动推杆，安装在所述电动推杆另一端的第二固定座，安装在所述第二固定座上面的第二清扫机，以及所述电动推杆的固定端和伸缩端设有的倾角。

2.根据权利要求1所述的一种智能清洁楼梯机器人，其特征在于：所述机架的顶部设有打开/封闭的储灰室的尘盖，所述尘盖的下方，机架的腰部处设有用于采集环境信息的视觉单元。

3.根据权利要求1所述的一种智能清洁楼梯机器人，其特征在于：所述第一清扫机以及第二清扫机内部设有清扫叶片。

4.根据权利要求3所述的一种智能清洁楼梯机器人，其特征在于：所述机架呈中空设计，并且所述机架的内部设有污水室，且所述污水室底部、机架的内侧壁固定安装有与吸尘口相联通的负压抽风机。

5.根据权利要求1所述的一种智能清洁楼梯机器人，其特征在于：所述梯形底座的外围包裹着橡胶材料。

6.根据权利要求1所述的一种智能清洁楼梯机器人，其特征在于：所述机架的内部设有集成CPU,所述集成CPU与视觉单元电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种智能清洁楼梯机器人，其特征在于：所述第一清扫机和第二清扫机的外表面设有若干个用于吸收灰尘的吸尘口，所述吸尘口相通的吸尘通道，以及设在所述吸尘通道一端，并位于所述机架内部的储灰室。

8.根据权利要求1所述的一种智能清洁楼梯机器人，其特征在于：所述折叠清扫装置内部集成有无线通讯模块、电动推杆与集成CPU以及视觉单元电性连接。

9.根据权利要求1所述的一种智能清洁楼梯机器人，其特征在于：所述第二清扫机的侧面设有定位镶块，所述定位镶块的上面开设有圆孔；第二固定座固定安装在定位镶块的圆孔中；所述定位镶块开设有凹槽，第一清扫机的一端滑动配合安装在所述定位镶块的凹槽内。

10.一种智能清洁楼梯机器人的工作方法，其特征在于，包括如下步骤；

S1、按机器人启动按钮；

S2、视觉单元系统工作，同时机架两侧的驱动臂开始工作，机器人走向楼梯；

S3、视觉单元控制机器人，沿着楼梯一侧进行楼道清洁；

S4、当视觉单元判断机器人是否到达一个台阶，当机器人到达第一个台阶后，机架底部的升降组件工作，缓慢反向折叠清扫装置；

S5、当折叠清扫装置接触到地面楼梯后，折叠清扫装置上面的电动推杆启动工作将第一清洁机和第二清扫机启动成90°状态；

S6、第一清洁机和第二清洁机中的清扫叶片工作，正反转对楼梯的底部和侧壁进行清洁工作，以完成楼梯的清洁工作；

S7、同时第一清扫机和第二清扫机的外表面处的吸尘口，将楼梯上的灰尘或者污水通过吸尘通道进入储灰室；

S8、然后折叠清洁器抬起同时清洁刷前移，使机器人的重心前移，机器人的后脚提起并前移，使机器人上升一个台阶，然后重复S3至S7动作；

S9、当机器人爬至楼道转弯处，视觉单元得知，这时机器人缓慢前行，电动推杆将第一清洁机和第二清扫机启动成180°状态换成平面状，完成对转弯处的清洁工作，并通过视觉单元判断机器人是否到达墙脚，到达后机器人转弯，并继续清扫，当机器人完成对转弯处的清洁工作后，机器人重复先前的动作继续对楼道台阶清扫。

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