CN110623608A - 清洁机器人底盘以及清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种清洁机器人底盘以及清洁机器人。清洁机器人底盘包括车体、设于车体两侧的主动轮模块、设于车体且位于主动轮模块的前方的从动轮。主动轮模块包括侧壁件、前主动轮和后主动轮，后主动轮和前主动轮设于侧壁件的两端，侧壁件铰接于车体，铰接轴线为所述车体的俯仰轴线。其中，在行走过程中，前主动轮和后主动轮同向转动且前主动轮和后主动轮的轴线平行且轴距固定。本申请提供的清洁机器人底盘以及清洁机器人具有良好的越障能力。

Description

清洁机器人底盘以及清洁机器人

技术领域

本申请涉及清洁机器人技术领域，具体而言，涉及一种清洁机器人底盘以及清洁机器人。

背景技术

现有的扫地机器人通常为低矮的盘状结构，为一个从动轮在前，两个主动轮在车身中部左右布置的三角接地方式。由于工作在家庭环境中，有扫地部件，所以底盘设计的非常低矮，几乎紧贴地面，以保证清洁效果。低矮的底盘也易于钻入沙发，床下进行深度清扫。

但是较低的底盘结构会降低机器人的越障能力，特别是在遇到较高的台阶的情况下，难以实现跨越，比如阳台，厨房，洗手间的门槛石，推拉门滑轨等。

发明内容

本申请提供了一种清洁机器人底盘以及清洁机器人，清洁机器人底盘以及清洁机器人具有良好的越障能力。

第一方面，本申请提供了一种清洁机器人底盘，包括车体、设于车体两侧的主动轮模块、设于车体且位于主动轮模块的前方的从动轮。主动轮模块包括侧壁件、前主动轮和后主动轮，后主动轮和前主动轮设于侧壁件的两端，侧壁件铰接于车体，铰接轴线为所述车体的俯仰轴线。其中，在行走过程中，前主动轮和后主动轮同向转动且前主动轮和后主动轮的轴线平行且轴距固定。

上述方案中，提供了一种能够保证平路紧贴地面，以及具有良好越障能力的清洁机器人底盘，具有该清洁机器人底盘的清洁机器人能够在保证清洁效果的同时，也具有良好的越障能力，以跨越较高的台阶等其他障碍物。主动轮模块为两个，每一个主动轮模块设于车体侧方，主动轮模块和从动轮共同支撑车体，且主动轮模块为车体提供前行的动力。主动轮模块包括侧壁件、前主动轮和后主动轮。其中，侧壁件铰接于车体，前主动轮和后主动轮各自同向转动。清洁机器人底盘在平路行进时，车体会呈低矮状行走。当遇障碍物时，由于侧壁件可相对于车体转动，前主动轮和后主动轮可发生相对的摆动，在后主动轮的推力下，从动轮和前主动轮能够轻易地越上障碍物，随后车体可在前主动轮的拉力上攀上障碍物，完成越障。其中，由于前主动轮和后主动轮轴线平行且轴距固定，故清洁机器人底盘结构简单可靠，故障率低。

在一种可能的实现方式中，侧壁件与车体的铰接轴线与前主动轮的转动轴线重合。

上述方案中，铰接轴线与前主动轮的转动轴线重合，能够使得当前主动轮在越过障碍物时，前主动轮能够直接承受车体的全部重力，为此，车体的重量不会产生对后主动轮造成偏转的扭力。

可选地，在一种可能的实现方式中，清洁机器人底盘还包括限位结构，限位结构设于车体且于侧壁件配合，以限定主动轮模块的转动范围；

其中，清洁机器人底盘在平路行走时，后主动轮在限位结构的作用下接触地面，且前主动轮悬空。

上述方案中，提供了一种能够在清洁机器人底盘处于平路时，前主动轮悬空，两个后主动轮和从动轮三点支撑车体的技术方案。清洁机器人底盘在转弯时，由于仅三点支撑，故减小了轮胎的横向磨损，同时也降低了功耗。

可选地，在一种可能的实现方式中，限位结构为弹性元件，弹性元件的一端设于车体，弹性元件的另一端设于侧壁件。

可选地，在一种可能的实现方式中，限位结构为限位块，限位块设于车体且可与侧壁件配合。

可选地，在一种可能的实现方式中，侧壁件与车体的铰接轴线位于前主动轮和后主动轮之间。

上述方案中，提供了一种能够在清洁机器人底盘处于平路时，两个后主动轮、两个前主动轮和从动轮五点支撑车体的状态。处于这种状态时，清洁机器人底盘能够稳定地在平路上行走。

可选地，在一种可能的实现方式中，后主动轮和前主动轮为轮毂电机结构。

可选地，在一种可能的实现方式中，清洁机器人底盘还包括驱动件，驱动件驱动后主动轮和前主动轮同向转动。

可选地，在一种可能的实现方式中，驱动件包括动力电机和减速齿轮组，动力电机连接减速齿轮组的输入端，减速齿轮组的两个输出端分别连接后主动轮和前主动轮。

可选地，在一种可能的实现方式中，清洁机器人底盘还包括尾部支撑件，尾部支撑件设于车体的后端。

上述方案中，尾部支撑件能够在清洁机器人底盘攀爬的时候提供尾部的支撑力，并减小摩擦阻力。

可选地，在一种可能的实现方式中，尾部支撑件为从动滚轮，从动滚轮的轮轴方向和后主动轮轴平行；

其中，在平路行驶时，从动滚轮不接触地面。

可选地，在一种可能的实现方式中，从动轮和/或车体的前部下端设有导向斜坡结构，以保证从动轮能够通过导向斜坡结构顺畅地被推上障碍物。

可选地，在一种可能的实现方式中，车体的中点与两个后主动轮的连线的中点重合。

上述方案中，提供了一种能够使得清洁机器人底盘在平路上绕车体的中心作原地转向的技术方案。

第二方面，本申请提供了一种清洁机器人，其包括了第一方面提供的任意一项的清洁机器人底盘。

清洁机器人的重心位于两个前主动轮的连线的中点和机器人底盘的从动轮之间。

其中，上述方案提供了一种清洁机器人，其具有清洁机器人底盘的特征，在保证清洁效果的同时，也具有良好的越障能力，以跨越较高的台阶等其他障碍物。同时，由于清洁机器人重心、前主动轮以及从动轮的位置分布，使得清洁机器人能够被稳定地支撑，且保证越障动作的顺畅。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实施例中清洁机器人底盘在第一视角下的立体图；

图2为本实施例中清洁机器人底盘在第二视角下的立体图；

图3为本实施例中主动轮模块的结构示意图；

图4为本实施例中主动轮模块在第一视角下的立体爆炸图；

图5为本实施例中主动轮模块在第二视角下的立体爆炸图；

图6为本实施例中清洁机器人底盘的立体爆炸图；

图7为本实施例中清洁机器人底盘在一种状态下的结构示意图；

图8为本实施例中清洁机器人底盘在另一种状态下的结构示意图；

图9为本实施例中清洁机器人底盘位于平路时的状态示意图；

图10-图15为本实施例中清洁机器人底盘由平路攀越过障碍物的过程中的过程示意图；

图16为本实施例中清洁机器人的立体示意图；

图17为本实施例中清洁机器人的仰视图。

图标：10-清洁机器人底盘；10A-障碍物；11-车体；11a-铰接槽；12-主动轮模块；13-从动轮；14-侧壁件；14a-安装部件；14b-铰接轴；15-前主动轮；16-后主动轮；17-驱动件；18-限位结构；20-清洁机器人；170-动力电机；171-减速齿轮组。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备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申请的限制。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

本实施例提供一种清洁机器人底盘10，该清洁机器人底盘10具有良好的越障能力。

请参见图1和图2，图1示出了本实施例中清洁机器人底盘10在第一视角下的立体结构，图2示出了本实施例中清洁机器人底盘10在第二视角下的立体结构。

清洁机器人底盘10包括车体11、设于车体11两侧的主动轮模块12、设于车体11且位于主动轮模块12的前方的从动轮13。主动轮模块12包括侧壁件14、前主动轮15和后主动轮16，后主动轮16和前主动轮15设于侧壁件14的两端，侧壁件14铰接于车体11。其中，在行走过程中，前主动轮15和后主动轮16同向转动且前主动轮15和后主动轮16的轴线平行且轴距固定。

上述实施方式提供了一种能够保证平路紧贴地面，以及具有良好越障能力的清洁机器人底盘10，具有该清洁机器人底盘10的清洁机器人能够在保证清洁效果的同时，也具有良好的越障能力，以跨越较高的台阶等其他障碍物。主动轮模块12为两个，每一个主动轮模块12设于车体11，主动轮模块12和从动轮13共同支撑车体11，且主动轮模块12为车体11提供前行的动力。主动轮模块12包括侧壁件14、前主动轮15和后主动轮16。

其中，侧壁件14铰接于车体11，前主动轮15和后主动轮16各自同向转动。在平路行进时，车体11通过主动轮模块12和从动轮13的支撑会呈低矮状行走。当遇障碍物时，由于侧壁件14可相对于车体11转动，前主动轮15和后主动轮16可发生相对的摆动，在后主动轮16的推力下，从动轮13和前主动轮15能够轻易地越上障碍物，随后车体11可在前主动轮15的拉力上攀上障碍物，完成越障。其中，由于前主动轮15和后主动轮16轴距固定，故清洁机器人底盘结构简单可靠，故障率低。

其中，需要说明的是，清洁机器人底盘10还包括驱动件17，驱动件17驱动后主动轮16和前主动轮15同向转动。请参见图3、图4以及图5，图3示出了本实施例中主动轮模块12的具体结构，图4示出了本实施例中主动轮模块12在第一视角下的立体爆炸图，图5示出了本实施例中主动轮模块12在第二视角下的立体爆炸图。

驱动件17包括动力电机170和减速齿轮组171。其中，侧壁件14包括两个安装部件14a，减速齿轮组171位于两个安装部件14a之间，动力电机170固定在其中一个安装部件14a，前主动轮15和后主动轮16安装于另一个安装部件14a。

动力电机170连接减速齿轮组171的输入端，减速齿轮组171的两个输出端分别连接后主动轮16和前主动轮15。

减速齿轮组171包括五个齿轮，其依次啮合，动力电机170驱动位于中间的齿轮，位于两端的齿轮分别向前主动轮15和后主动轮16输出动力，且使得前主动轮15和后主动轮16同向转动。同时，减速齿轮组171也可以起到减速的作用。

需要说明的是，本实施例中，动力电机170居中，其节约了空间且精简了结构。在其他具体实施方式中，动力电机170亦可以将动力传递给前主动轮15或后主动轮16，通过同步结构，再传递给后主动轮16或前主动轮15。同步结构可以为齿轮传动或皮带传动等。

需要说明的是，在其他具体实施方式中，驱动件17的数量可以为二，其可分别驱动前主动轮15和后主动轮16。

需要说明的是，在其他具体实施方式中，后主动轮16和前主动轮15为轮毂电机结构。通过在轮中内置电机以形成轮毂电机结构，能够有效地节省整体的结构空间。

请重新参见图3并结合图6，图6示出了本实施例中清洁机器人底盘10的立体爆炸图，侧壁件14设有铰接轴14b，车体11设有铰接槽11a，铰接轴14b与铰接槽11a配合，以使得侧壁件14能够与车体11转动连接，且铰接轴线为车体11俯仰方向的轴线，从而当清洁机器人底盘10遇到障碍物时，侧壁件14能够在俯仰方向方式转动，从而后主动轮16和前主动轮15分别做功，让清洁机器人底盘10顺利地越过障碍物。

需要说明的是，在其他具体实施方式中，侧壁件14与车体11可通过其他结构实现铰接，例如侧壁件14设有铰接槽11a，车体11设有铰接轴14b，或者侧壁件14和车体11之间安装有转动轴，或者采用柔性弹片，橡胶件等替代转轴作用。

其中，可选地，在一种可能实现的实施方式中，侧壁件14与车体11的铰接轴线与前主动轮15的转动轴线重合。

其中，铰接轴线与前主动轮15的转动轴线重合，能够使得当前主动轮15在越过障碍物时，前主动轮15能够直接承受车体11的全部重力，为此，车体11的重量不会产生对后主动轮16造成偏转的扭力。

需要说明的是，本实施例中车体11的铰接轴线与前主动轮15的转动轴线重合，在其他实施例中，铰接轴线可靠近前主动轮15的转动轴线，例如在竖直方向上，铰接轴线位于前主动轮15的转动轴线的上方或下方亦能起到当前主动轮15在越过障碍物时，承受车体11的全部重力的作用。

可选地，在一种可能实现的实施方式中，侧壁件14与车体11的铰接轴线位于前主动轮15和后主动轮16之间。

上述实施方式提供了一种能够在清洁机器人底盘10处于平路时，两个后主动轮16、两个前主动轮15和从动轮13五点支撑车体11的技术方案。处于五点支撑车体11的状态时，清洁机器人底盘10能够稳定地在平路上行走。

可选地，在一种可能实现的实施方式中，清洁机器人底盘10还包括限位结构18，限位结构18设于车体11且于侧壁件14配合，以限定主动轮模块12的转动范围。

其中，清洁机器人底盘10在平路行走时，后主动轮16在限位结构18的作用下接触地面，且前主动轮15悬空。

请参见图7和图8，图7示出了清洁机器人底盘10在一种状态下的具体结构，图8示出了清洁机器人底盘10在另一种状态下的具体结构。

其中，图7示出了主动轮模块12在与限位结构18配合时，后主动轮16被抬升的最高位置，图8示出了后主动轮16转动后，下降的最低位置。

其中，在清洁机器人底盘10处于平路时，前主动轮15悬空，如图9，图9示出了本实施例中，清洁机器人底盘10位于平路时的状态。两个后主动轮16和从动轮13三点支撑车体11。清洁机器人底盘10在转弯时，由于仅三点支撑，故可以减小了轮胎的横向磨损，同时也降低了功耗。

本实施例中，限位结构18为弹性元件，弹性元件的一端设于车体11，弹性元件的另一端设于侧壁件14。

可选地，在其他实施方式中，限位结构18还可以为限位块，限位块设于车体11且可与侧壁件14配合。

下文将结合附图说明本实施例中清洁机器人底盘10的越障方式。

其中，图10-图15表示了清洁机器人底盘10由在平路行走至越过障碍物的过程。

其中，以带有圆弧倒角的光滑台阶为障碍物10A(现有机器人在遇到带有圆弧状轮廓的台阶的时候，由于主动轮在攀爬过程中会出现在斜坡上压力降低的打滑问题，容易在这种情况下卡住无法通过。其中，带有圆弧倒角的光滑台阶为清洁机器人最难越过的障碍物10A，为此解决带有圆弧倒角的光滑台阶的越障问题，则基本上解决了清扫中的所有越障问题)。

图10，清洁机器人底盘10在水平路面行走，且接近一个圆弧台阶(障碍物10A)。

图11，清洁机器人底盘10通过主动轮模块12的推力，配合车体11前端的导向轮廓(车体11的前端和/或从动轮13的前方设有导向斜坡结构，以在越障时起导向的作用，以保证从动轮能够通过导向斜坡结构顺畅地被推上障碍物)，将从动轮13推至台阶上。此时，车体11后仰，前主动轮15腾空，依靠后主动轮16的推力继续前进。

图12，清洁机器人底盘10前进至前主动轮15接触台阶的圆弧面，由于圆弧面和车轮切线倾角较大，并且很光滑，仅仅靠前主动轮15是无法获得足够摩擦力攀越的。但是由于此时后主动轮16摆动，并接触地面以继续对车体11推动，所以仍有足够可靠的力将前主动轮15挤到台阶上。

图13，主动轮已经爬过台阶，到达台阶的上表面。清洁机器人底盘10爬越的一瞬间，从动轮13可能会抬起。但是当前主动轮15到达台阶上表面后，由于车体11重心的原因，会将从动轮13下压至地面且接触。此时整机已经恢复水平，整车重心已经完全通过台阶。

图14，清洁机器人底盘10主要依靠前主动轮15的动力带动车体11继续前进，直到后主动轮16接触台阶，此时后主动轮16也会在台阶的圆弧面上遇到压力不足，容易打滑的问题，但是依靠前主动轮15的拉力，可以使得后主动轮16被轻松地拉动，并爬上台阶。在这个过程中，由于车体11重心不再提升，后主动轮16的上移只会用来克服自身的重量和弹性元件的弹力(当清洁机器人底盘10存在的限位结构18，且其为弹性元件时)，所以这些力产生的前进阻力是非常小的，通过前主动轮15的拉力完全可以有效地完成越障。

图15，后主动轮16也爬上台阶，此时清洁机器人底盘10和图10中的状态完全一样，可以继续工作。

通过上述的描述，可以看到本实施例提供的清洁机器人底盘10在面对台阶障碍的时候，是不需要任何电路的探测和控制，完全依靠机械的原理，自动完成越障的过程，非常的简单，适用性广泛。

需要说明的是，前主动轮15和后主动轮16的大小和规格可以是完全一致的结构；也可以为前主动轮15大，后主动轮16小；或者后主动轮16大，前主动轮15小。只要在运行的时候，接触地面时基本保持一致的旋转线速度就可以，这样前主动轮15和后主动轮16之间不会出现能量内耗。

其中，需要说明的是，在一种可能实现的实施方式中，车体11的中点与两个后主动轮16的连线的中点重合。由于车体11的中心与后主动轮16的连线重合，在以后主动轮16为主要前进推力来源的实施方式中，可以使得清洁机器人底盘10在平路上绕车体11的中心做原地转向的动作。

需要说明的是，在其他具体实施方式中，清洁机器人底盘10还包括尾部支撑件，尾部支撑件设于车体11的后端。尾部支撑件能够在清洁机器人底盘10攀爬障碍物的时候提供尾部的支撑力，并减小摩擦阻力。其中，在一种可能实现的实施方式中，尾部支撑件为从动滚轮，从动滚轮的轮轴和后主动轮16的轮轴平行。在平路行驶时，从动滚轮不接触地面。

需要说明的是，本实施例还提供一种清洁机器人20，其包括清洁机器人底盘10，如图16和图17，图16示出了清洁机器人20的立体结构，图17示出了清洁机器人20的仰视图。

与现有清洁机器人一致或类似，清洁机器人20还包括在车体11内部搭载的控制系统，比如电池，控制板，传感器等。车体11还搭载有执行任务的工作模块，比如扫地的滚刷，吸尘器，拖地的抹布托板等。

清洁机器人20采用圆盘形的外轮廓，在平路行走时，后主动轮16着地，前主动轮15悬空。

如图17，以清洁机器人20的圆心为O点，后主动轮16分别为A、C点，前主动轮15为B、D点，从动轮13为F点，清洁机器人20重心为G，BD连接的中点为E点进行说明：

其中，A和C两点连接的中点刚好是圆心O点，保证了在清洁机器人20在平路上能够按照圆心原地转向。

在一种实施例中，在平路行驶的时候，仅依靠A、C和F(两个后主动轮16和从动轮13)三点着地。

在越障的时候，B和D两点(前主动轮15)着地，承载车体11主要重量，A和C两点(后主动轮16)起辅助推动的作用。

车体11重心位置被设计在E点之前，即，BD连线前。那么也就是说依靠B、D和F三点(前主动轮15和从动轮13)，已经可以对重心G(清洁机器人20)进行稳定的支撑。保证了越障动作的顺畅。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种清洁机器人底盘，其特征在于，包括：

车体；

设于车体两侧的主动轮模块，所述主动轮模块包括侧壁件、前主动轮和后主动轮，所述后主动轮和所述前主动轮设于所述侧壁件的两端，所述侧壁件铰接于所述车体，铰接轴线为所述车体的俯仰轴线；以及

从动轮，设于车体且位于主动轮模块的前方；

其中，在行走过程中，所述前主动轮和所述后主动轮同向转动且所述前主动轮和所述后主动轮的轴线平行且轴距固定。

2.根据权利要求1所述的清洁机器人底盘，其特征在于，

所述侧壁件与所述车体的铰接轴线与所述前主动轮的转动轴线重合。

3.根据权利要求2所述的清洁机器人底盘，其特征在于，

所述清洁机器人底盘还包括限位结构，所述限位结构设于所述车体且于所述侧壁件配合，以限定所述主动轮模块的转动范围；

其中，所述清洁机器人底盘在平路行走时，所述后主动轮在所述限位结构的作用下接触地面，且所述前主动轮悬空；

优选地，所述限位结构为弹性元件，所述弹性元件的一端设于所述车体，所述弹性元件的另一端设于所述侧壁件；

优选地，所述限位结构为限位块，所述限位块设于所述车体且可与所述侧壁件配合。

4.根据权利要求1所述的清洁机器人底盘，其特征在于，

所述侧壁件与所述车体的铰接轴线位于所述前主动轮和所述后主动轮之间。

5.根据权利要求1所述的清洁机器人底盘，其特征在于，

所述后主动轮和所述前主动轮为轮毂电机结构。

6.根据权利要求1所述的清洁机器人底盘，其特征在于，

所述清洁机器人底盘还包括驱动件，所述驱动件驱动所述后主动轮和所述前主动轮同向转动；

进一步地，所述驱动件包括动力电机和减速齿轮组，所述动力电机连接所述减速齿轮组的输入端，所述减速齿轮组的两个输出端分别连接所述后主动轮和所述前主动轮。

7.根据权利要求1所述的清洁机器人底盘，其特征在于，

所述清洁机器人底盘还包括尾部支撑件，所述尾部支撑件设于所述车体的后端；

进一步地，所述尾部支撑件为从动滚轮，所述从动滚轮的轮轴和所述后主动轮的轮轴平行，其中，在平路行驶时，所述从动滚轮不接触地面。

8.根据权利要求1所述的清洁机器人底盘，其特征在于，

所述从动轮和/或所述车体的前部下端设有导向斜坡结构，以保证所述从动轮能够通过所述导向斜坡结构顺畅地被推上障碍物。

9.根据权利要求1所述的清洁机器人底盘，其特征在于，

所述车体的中点与两个所述后主动轮的连线的中点重合。

10.一种清洁机器人，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述清洁机器人底盘；

所述清洁机器人的重心位于两个所述前主动轮的连线的中点和所述机器人底盘的从动轮之间。