CN111067437A - 一种家用模块化清扫机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种家用模块化清扫机器人，其包括行走机构及洒拖功能模块。其中：隔板、底板按上下顺序固定在固定外壳上，驱动轮单元固定在底板上，以此构成了行走机构，该行走机构可通过搭载不同的功能模块，完成相应的功能，很好解决了当下清扫机器人功能单一、功能拓展能力不强的问题，在不降低清洁能力的情况下降低了占用空间和购机花费；水箱单元、水泵单元、喷嘴、模块接线端子、模块卡槽、凸轮拖地结构一并固定在模块底板上，构成了洒拖功能模块的主体，该功能模块模拟了人工拖地方式，避免了污水飞溅、有效处理了污水残留问题、对顽固污渍效果清洁效果较好，同时还可用作加湿除尘、移动消毒等移动喷洒装置，丰富了其功能。

Description

一种家用模块化清扫机器人
技术领域
本发明属于智能家电领域，具体涉及了一种家用模块化清扫机器人。
背景技术
清扫机器人是最贴近人们日常生活的家庭服务类机器人，随着技术进步，清扫地机器人拥有更多功能、具有更高的智能将成为未来的发展趋势。尽管最近几年清扫机器人领域取得了丰硕的成果，但仍存在一些问题。增强清扫机器人的清洁效果除了使用可靠的控制算法，还需要一个相对优秀的结构。
目前市面上的多数清扫机器人在结构上多为扫、拖分离的一体机，清洁能力强但是功能单一；也有部分一体机同时具有扫地、拖地功能，但无其他功能拓展能力，因此无法实现更多的功能，这类产品由于受限于一体机空间大小的限制，多数时候拖地功能的效果并不理想，对于开发其他功能更加无能为力。
对于拖地功能，当下批量化的清扫机器人产品多数采用通过控制其携带水箱的出水量润湿拖布，进行拖地的方法，同时尽可能减少地面的上的污水残留，以期达到较好的效果，虽然这种方法比较简单、拖地结构也易于设计，不存在污水飞溅造成二次污染的问题，但由于其仅靠自身重量将拖布压在地面上，所以面对一些较为顽固的污渍，清理效果并不理想。有个别产品，使用了振动马达，目的是使拖布上下抖动，以提高清洁效果，但是，如果功率过大震动会对机体产生不良影响，过小时则效果提升不大。
公告号为CN103393384A的中国专利，该专利公开了一种拖地模块以及清洁机器人，包括安装平台、以及安装在安装平台上的喷嘴、清洗辊、供水系统和动力系统，所述供水系统与所述喷嘴连接,用于喷嘴的供水，所述动力系统与所述清洗辊连接，用于清洗辊的旋转驱动，其中，所述拖地模块还包括安装在安装平台上的海绵辊和污水回收系统，所述海绵辊与动力系统连接，用于海绵辊的旋转驱动，所述污水回收系统与所述海绵辊连接，用于海绵辊的污水回收所述喷嘴位于安装平台前端，所述清洗辊和海绵辊分别位于安装平台底部，且所述清洗辊位于所述海绵辊的前方。首先该专利公布了一种以清洗辊结合供水系统先利用清洗辊与地面的摩擦力进行刷地、然后再通过海绵辊吸收污水的拖地模块。海绵辊由于为海绵材质，其自身就是一个极易损耗的部件，由于需要反复挤压变形，会大大缩短使用寿命短；其次海绵与其容纳的水量的关系会随着其磨损而发生变化，而海绵的磨损程度很难量化，当发生磨损之后，便无法保持一个较高的污水回收效率，所以只有通过比较频繁的进行更换，才能维持一个较高的污水回收效率；对于清洗辊，在清洗地面上顽固的垃圾时，如果其转速过低，会影响清洗效果，过高会使污水飞溅，造成二次污染；而且该模块只能完成单项拖地任务。对其所述的移动平台，其插销组件，没有防松设计，由于机器人大部分时间在进行运动，存在着插销松脱的问题，此时会导致模块松动或脱落，影响其正常工作；考虑到防水性：其通电接口，位于靠近清洗辊及液体喷洒一侧，这样设计并不利于防水，且该搭载平台也并未对电源、控制电路以及控制单元进行防水等隔离处理；同时其单一位置的通电接口设计不利于对不同功能模块识别，需要额外设计识别电路等，增加了成本。
因此，需要设计一种具有可拓展清扫机器人功能且实施效果较好的模块化行走机构及一种高效的洒拖功能模块的家用清扫机器人用以解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：家用清扫机器人功能单一，拖地效果不理想。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：设计了一种家用模块化清扫机器人的行走机构，并且可搭载与之匹配的功能模块，完成相应的功能，该行走机构包括了固定外壳、控制与显示单元、电池组单元、避障传感器单元、悬崖传感器单元、隔板、底板、驱动轮单元、模块接线端子、行走机构卡槽、易拆旋钮、万向轮。洒拖功能模块包括水箱单元、水泵单元、喷嘴、模块接线端子、凸轮拖地结构、模块底板、模块卡槽。
当使用该家用模块化清扫机器人的行走机构进行其洒拖作业时，首先将洒拖功能模块装入家用模块化清扫机器人的行走机构下面的空腔，并将行走机构卡槽与模块卡槽对齐，将易拆旋钮由外向内插入对齐的卡槽孔，并旋转90°，使尾部和位于行走机构卡槽孔内侧的凹槽贴合，完成防松脱固定。当固定后，洒拖模块上的模块接线端子会与隔板下面的模块接线端子对接，完成功能模块与行走机构中的控制单元的连接；特别的，当换用不同功能模块时，功能模块上的模块接线端子与隔板下面的模块接线端子接触的数量以及位置会发生相应变化，并以此来辨别各种功能模块，同时隔板可以作为一个隔层将隔板上的部分与下面的功能模块隔开，使其互不影响，尤其当下部功能模块装载液体时，可有效的进行防止液体对上部重要元器件的影响。当进行工作时所述的电池组单元为控制与显示单元、驱动轮单元、避障传感器单元、悬崖传感器单元以及洒拖功能模块供电。所述的凸轮拖地机构，包括电机架、凸轮电机、凸轮、拖布板。凸轮拖地机构在控制单元的控制下进行工作，工作时，洒拖功能模块中的水泵单元会将水箱单元中的水通过位于前部的喷嘴喷出向下的雾化水汽，打湿地面，随着家用模块化清扫机器人行走机构向前运动，拖布板会到达之前打湿的地面完成拖地作业；所述的拖布板在其拖地侧设有魔术贴可便捷完成拖布的拆装；拖布板除了随行走机构有一个沿运动方向的运动，同时在凸轮电机的作用下，会使位于凸轮两侧的拖布板沿着位于模块底板上的滑轨滑动，由连接在拖布板和模块底板上的弹簧提供回复力，形成一个垂直于行走机构前进方向的左右对称的往复直线运动，模拟了人工拖地的动作，提高了洒拖功能模块的拖地效果；特别的，当去掉位于拖布板上的拖布时，仅使用喷洒功能还可以实现水雾除尘，加湿的作用，也可以用于消毒液的喷洒。
本发明的优点：相比于一体式仅具单一功能的清扫机器人、拖地机器人，本设计通过一个行走机构匹配多个功能模块，实现了“一机多用”，不局限于某一个功能，同时并不降低清洁能力，降低了占用的空间并节省了购机花费；相比于兼具扫、拖功能的一体式清扫机器人，本结构在完成同样功能的前提下还能使用开发的其他功能匹配模块，而且单项清洁能力更强。对于洒拖功能模块，相对于普通的拖布拖地方式，加上了一个垂直于运动方向上的横向往复直线运动，模拟了人工拖地行为，拖地效果更好，相对于通过清洗辊进行刷地的方式可有效避免污水飞溅问题。当不使用拖布时，还可以通过携带不同液体，用作移动加湿除尘、移动消毒等装置。同时易于拆装的功能模块化的设计也使得后期的维修工作变得更加简单，而且当单个模块的损坏后，只需更换损坏模块即可，而不必报废整机。
附图说明
图1是家用模块化清扫机器人的行走机构示意图
图2是模块卡槽放大图
图3是易拆旋钮立体图
图4是隔板下面示意图
图5是洒拖功能模块立体图
图6是洒拖功能模块A向视图
图7是洒拖功能模块B向视图
图8是应用洒拖功能模块时示意图
图9是扫地功能模块立体图
图10是应用扫地功能模块时示意图
图中：1.避障传感器单元 2.控制与显示单元 3.隔板 4.电池组单元 5.悬崖传感器单元 6.万向轮 7.行走机构卡槽 8.驱动轮单元 9.底板 10.易拆旋钮 11.固定柱 12.固定外壳 13.通风口 14.固定螺栓 15.模块接线端子 16.通孔 17.水泵单元 18.水箱单元 19.模块底板 20.模块卡槽 21.模块接线端子 22.拖布板 23.滑轨 24.电机架 25.凸轮 26.凸轮电机 27.模块支撑轮 28.喷嘴 29.卡扣 30.弹簧 31.卡扣 32.魔术贴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述：
实施例一
当使用家用模块化清扫机器人的行走机构和洒拖功能模块时，可以完成喷洒、拖地相关功能。具体是先将洒拖功能模块装入家用模块化清扫机器人的行走机构下面对应的空腔，并将行走机构卡槽(7)与模块卡槽(20)对齐，其它位置同理；然后将易拆旋钮(10)由外向内插入对齐后的卡槽孔，并旋转90°使其尾部卡入行走机构卡槽(7)上的凹槽，完成防松固定。当固定完成后，洒拖功能模块上的模块接线端子(21)会与隔板(3)下面的模块接线端子(15)接合，完成该模块与位于行走机构中的控制与显示单元(2)的连接。特别的，当换用不同模块时，模块上的模块接线端子与隔板(3)下面的模块接线端子接触的数量以及位置会发生变化，并以此来辨别各种功能模块。当使用者进行操作后，位于隔板(3)上面的电池组单元(4)为控制与显示单元(2)、驱动轮单元(8)、避障传感器单元(1)、悬崖传感器单元(5)以及洒拖功能模块供电。凸轮拖地结构在控制与显示单元(2)的控制下进行工作，工作的同时，洒拖功能模块中的水泵单元(17)将水箱单元(18)中的水输送到位于前部的喷嘴(28)，并喷出向下的雾化水汽，打湿地面，随着行走机构向前运动，拖布板(22)会到达之前打湿的地面完成拖地作业，这里拖布板(22)除了随行走机构有一个沿运动方向的运动，同时在凸轮电机(26)的作用下，会使位于凸轮(25)两侧的拖布板沿着位于模块底板(19)上的滑轨(23)滑动，由连接在拖布板(22)和模块底板(19)上的弹簧(30)提供回复力，产生一个左右对称的往复直线运动，模拟了人工拖地的动作，提高了洒拖模块的拖地效果；特别的，当去掉通过魔术贴(32)贴于拖布板(22)上的拖布时，仅使用喷洒功能还可以实现水雾除尘，加湿的作用，也可以用于消毒液的喷洒。
实施例二
当使用家用模块化清扫机器人的行走机构和扫地功能模块时，可以完成室内清扫相关功能。其安装实施方法同实施例一。

Claims (10)

1.一种家用模块化清扫机器人，包括行走机构和洒拖功能模块，其特征在于：所述的洒拖功能模块通过易拆旋钮安装在行走机构上；所述的行走结构的隔板(3)、底板(9)按上下顺序固定在固定外壳(12)上，驱动轮单元(8)固定在底板(9)上。
2.如权利要求1所述的一种家用模块化清扫机器人的行走机构,其特征在于：隔板(3)分为上下面，其上面固定控制与显示单元(2)、电池组单元(4)、避障传感器单元(1)；其下面设置有模块接线端子(15)，且开有通孔(16)。
3.如权利要求1所述的一种家用模块化清扫机器人的行走机构，其特征在于：底板(9)前部设有万向轮(6)，且万向轮两侧设有悬崖传感器(5)；底板上开有与功能模块相适应的孔且在开孔轮廓线上设有行走机构卡槽(7)。
4.如权利要求3所述的一种家用模块化清扫机器人的行走机构，其特征在于：行走机构卡槽(7)孔内侧有一个与其孔垂直的凹槽，其外形同易拆旋钮(10)尾部相配匹；外侧有一个同功能模块卡槽相匹配的凹槽。
5.如权利要求1所述的一种家用模块化清扫机器人的行走机构，其特征在于：固定外壳(12)上部分即顶盖上设有操作界面和显示界面，可直接盖在下部上；下部分内侧设有固定柱(11)，且其后侧设有通风口(13)；隔板(3)、固定外壳(12)下部分与底板(9)通过固定螺栓(14)连接，螺栓依次穿过通孔(16)固定柱(11)最后头部固定在底板(9)对应位置预留好的螺纹孔上，其他位置同理。
6.如权利要求1所述的一种家用模块化清扫机器人的洒拖功能模块，其特征在于：供水洒水部分由水箱单元(18)、水泵单元(17)、喷嘴(28)组成，凸轮拖地结构由电机架(24)、凸轮电机(26)、凸轮(25)、拖布板(22)组成，且两个部分均固定在模块底板(19)上。
7.如权利要求6所述的一种家用模块化清扫机器人的洒拖功能模块，其特征在于：喷嘴(28)安装在洒拖功能模块前部，且两个喷嘴对称分布；喷水时，水箱单元(18)的水通过进水管进入水泵单元(17)，经由水泵后再由出水管给喷嘴(28)供水。
8.如权利要求6所述的一种家用模块化清扫机器人的洒拖功能模块，其特征在于：模块底板(19)外轮廓形状应能和底板(9)的开孔匹配，同时在相应位置应设有和行走机构卡槽(7)匹配的模块卡槽(20)；在模块底板(19)后部底面设有一个保证稳定的模块支撑轮(27)；在模块底板(19)后部上面设有与拖布板(22)匹配的滑轨(23)；同时还设有卡扣(31)。
9.如权利要求6所述的一种家用模块化清扫机器人的洒拖功能模块，其特征在于：凸轮(25)由通过电机架(24)固定在模块底板(19)后部的凸轮电机(26)驱动；凸轮的从动件为一对对心且同在一条直线上、对称放置的拖布板(22)；凸轮(25)设计为具有4个运动阶段，0°-90°为推程，90°-180°为回程，180°-270°为推程，270°-360°为回程，且推程回程行程大小均相等。
10.如权利要求6所述的一种家用模块化清扫机器人的洒拖功能模块，其特征在于：拖布板(22)的拖地侧设有魔术贴(32)；拖布板(22)上部分设有与滑轨(23)匹配的滑槽并设有安装弹簧的卡扣(29)；通过提供回复力的弹簧(30)、卡扣(29)、卡扣(31)以及滑轨(23)将拖布板(22)安装在模块底板(19)上。
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