CN112681469A - 一种恒力自适应马桶清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本公开揭示了一种恒力自适应马桶清洁机器人，包括：旋转机构、摆杆机构、恒力刷头、伸缩机构、驱动机构、升降机构、控制机构和电滑环组件。本公开刷头部分为恒力设计，可使刷头与马桶内壁保持恒定接触力，保证了良好的清洁效果；另外，刷头部分的可折展设计，可使刷头对马桶内壁任意位置进行清洁，清洁范围较大。在展开状态下，刷板在接触马桶内壁不同位置时受力变形，以适合内壁形状的姿态贴合马桶内壁，在刷洗排水口时，刷板因受力可以完全收起，使其减小面积，伸入排水口进行清洁。

Description

一种恒力自适应马桶清洁机器人

技术领域

本公开属于马桶清洁技术领域，特别涉及一种恒力自适应马桶清洁机器人。

背景技术

目前，市场上虽然已经出现了马桶清洗机器人，但是，已知公开的马桶清洁机器人大多为模仿手动马桶刷的刷洗过程，在机器人执行末端加上一个刷子，控制刷子往复运动以达到清洁效果，由于马桶内壁形状复杂，该机器人刷洗时很难保证刷头与马桶壁面始终保持一定的接触力良好接触。此外，还存在一种较为智能的能够自动清洁的马桶，可通过内部喷射水射流达到对马桶内壁的清洁目的，但该类马桶仅为对传统马桶结构的改进，价格较为昂贵，且现阶段马桶清洁装置设计较少，大多清洁范围较窄，清洁效果一般。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种恒力自适应马桶清洁机器人，能够实现刷头与马桶壁面恒力接触，并且使刷头能自适应马桶曲面，从而达到对马桶内壁全方位清洁的目的。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种恒力自适应马桶清洁机器人，包括：旋转机构、伸缩机构、升降机构、驱动机构、恒力刷头和摆杆机构；其中，

所述旋转机构用于驱动恒力刷头在马桶内壁水平面内进行圆周运动；

所述伸缩机构用于驱动恒力刷头在马桶内壁轴向一定范围内进行俯仰运动；

所述升降机构用于调节恒力刷头与马桶内壁的接触高度；

所述驱动机构用于为旋转机构提供旋转驱动力，以及用于为伸缩机构提供伸缩驱动力和为恒力刷头提供自转驱动力；

所述恒力刷头包括恒力矩摆杆组件、主辅式恒力弹簧组件、曲柄滑块组件和刷板；

刷板与马桶内壁接触时，刷板自动向内旋转收缩，未与马桶内壁接触时，在恒力矩摆杆组件的作用下向外旋转展开；

在主辅式恒力弹簧组件作用下，刷板与马桶内壁不规则平面保持恒力接触，并在轴向位移内进行恒力伸缩和恒力移动；

在刷洗马桶底部排水口时，刷板在曲柄滑块组件作用下同时收缩，以与排水口相适应。

优选的，所述恒力矩摆杆组件包括恒力矩摆杆固定轴、恒力矩摆杆弹簧和摆杆，恒力矩摆杆弹簧的一端通过刷板旋转轴与刷板连接，另一端与摆杆连接，摆杆的另一端与恒力矩摆杆固定轴连接；刷板与马桶内部不接触时，在恒力矩摆杆弹簧的弹力作用下，摆杆产生使刷板向外旋转的力矩，刷板向外旋转并展开。

优选的，所述主辅式恒力弹簧组件包括弹簧底座，弹簧底座上设置有刀型凸轮和滑杆，滑杆外侧安装有主弹簧，刀型凸轮上安装有辅弹簧；在主弹簧和辅弹簧作用下，刷板与马桶内壁不规则平面保持恒力接触，并在轴向位移内进行恒力伸缩和恒力移动。

优选的，所述曲柄滑块组件包括滑环和连杆，滑环设置于主辅式恒力弹簧组件的外侧，连杆沿恒力矩摆杆固定轴圆周方向均匀分布且与刷板连接。

优选的，所述机器人还包括摆杆机构，所述摆杆机构包括舵机，舵机为刷板的展开或收缩提供恒定的摆动力矩，以与马桶内壁不规则平面自适应。

优选的，所述旋转机构包括摆杆机构连接件，所述摆杆机构连接件与摆杆机构连接，旋转机构在驱动机构作用下通过摆杆机构连接件驱动摆杆机构转动，进而驱动恒力刷头在水平面内进行圆周运动。

优选的，所述伸缩机构包括第一电动推杆和推杆驱动板，第一电动推杆的正负极与推杆驱动板的输出口相连；通过将第一电动推杆与推杆驱动板正接或反接，使得第一电动推杆伸长或收缩，进而控制恒力刷头在轴向范围内前后运动。

优选的，所述升降机构包括升降驱动板、第二电动推杆、连接杆、套筒和推杆限位件；套筒套接在连接杆的外侧且与升降驱动板相连，套筒由第二电动推杆驱动沿连接杆上下滑动并带动恒力刷头在马桶内上下运动。

优选的，所述驱动机构包括步进电机、步进电机驱动器和小电机；步进电机用于为旋转机构以及伸缩机构提供驱动力，小电机用于为恒力刷头提供自转驱动力，使恒力刷头在轴向范围内自转。

优选的，所述机器人还包括控制机构，所述控制机构包括第一单片机、第二单片机和压力传感器；第一单片机用于对步进电机提供驱动指令，第二单片机用于对舵机提供驱动指令，压力传感器用于将主辅式恒力弹簧机构的压力信号反馈至第二单片机，第二单片机根据压力信号通过伸缩机构调节恒力刷头与马桶内壁的间距。

与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：

1、刷头部分的恒力机构设计，可使刷头与马桶内壁保持恒定接触力，保证了良好的清洁效果；

2、刷头部分的可折展设计，可使刷头对马桶内壁任意位置进行清洁，清洁范围较大。在展开状态下，刷板在接触马桶内壁不同位置时受力变形，以适合内壁形状的姿态贴合马桶内壁，在刷洗排水口时，刷板因受力可以完全收起，使其减小面积，伸入排水口进行清洁。

3、本公开属于马桶外部设备，无需对马桶结构进行改造，使用时只需在马桶上安装一个固定槽即可正常工作，成本较低，使用方便。

附图说明

图1是本公开一个实施例提供的一种恒力自适应马桶清洁机器人的结构示意图；

图2(a)至图2(b)是本公开另一个实施例提供的旋转机构的结构示意图，其中，图2(a)为正视图，图2(b)为后视图；

图3是本公开另一个实施例提供的摆杆机构的结构示意图；

图4是本公开另一个实施例提供的恒力刷头整体结构示意图；

图5(a)是本公开另一个实施例提供的主辅式恒力弹簧机构结构示意图，图5(b)是刀型凸轮的结构示意图；

图6(a)是本公开另一个实施例提供的主辅式恒力弹簧机构外壳结构示意图，图6(b)是主辅式恒力弹簧机构内部结构示意图；

图7(a)至图7(b)是本公开另一个实施例提供的伸缩机构的结构示意图，其中，图7(a)为正视图，图7(b)为仰视图；

图8是本公开另一个实施例提供的升降机构的结构示意图；

图9是本公开另一个实施例提供的电滑环组件的结构示意图；

图10是本公开另一个实施例提供的马桶固定件的结构示意图；

附图中标记说明如下：

1、旋转机构；2、升降驱动板；3、摆杆机构；4、伸缩机构；5、恒力刷头；6、固定架；7、升降机构；8、支撑杆；9、步进电机；10、外盖；11、内盖；12、摆杆机构连接件；13、第一单片机；14、顶盖；15、步进电机驱动器；16、法兰联轴器；17、舵机固定U型架；18、舵机；19、舵机活动U型架；20、第二单片机；21、推杆驱动板；22、限位孔；23、上推杆支架；24、第一电动推杆；25、下推杆支架；26、恒力矩摆杆固定轴；27、连杆；28、刷板；29、固定卡扣；30、滑环；31、电滑环限位杆；32、电滑环套；33、前电滑环；34、后电滑环；35、电滑环限位环；36、小电机壳；37、小电机；38、弹簧外壳；39、恒力矩摆杆弹簧；40、摆杆；41、辅弹簧；42、弹簧底座；43、刀型凸轮；44、主弹簧；45、滑杆；46、第二电动推杆；47、连接杆；48、套筒；49、推杆限位件；50、连接插头；51、D型孔；52、圆柱形凸台；53、导向孔；54、压力传感器；55、马桶盖固定件；56、刷板旋转轴。

具体实施方式

下面将参照附图1至图10详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本公开实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本公开实施例的限定。

一个实施例中，如图1所示，本公开提供一种恒力自适应马桶清洁机器人，包括：旋转机构、伸缩机构、升降机构、驱动机构、恒力刷头和摆杆机构；其中，

所述旋转机构用于驱动恒力刷头在马桶内壁水平面内进行圆周运动；

所述伸缩机构用于驱动恒力刷头在马桶内壁轴向一定范围内进行俯仰运动；

所述升降机构用于调节恒力刷头与马桶内壁的接触高度；

所述驱动机构用于为旋转机构提供旋转驱动力，以及用于为伸缩机构提供伸缩驱动力和为恒力刷头提供自转驱动力；

所述恒力刷头包括恒力矩摆杆组件、主辅式恒力弹簧组件、曲柄滑块组件和刷板；

刷板与马桶内壁接触时，刷板自动向内旋转收缩，未与马桶内壁接触时，在恒力矩摆杆组件的作用下向外旋转展开；

在主辅式恒力弹簧组件作用下，刷板与马桶内壁不规则平面保持恒力接触，并在轴向位移内进行恒力伸缩和恒力移动；

在刷洗马桶底部排水口时，刷板在曲柄滑块组件作用下同时收缩，以与排水口相适应。

本实施例中，通过将恒力刷头的恒力机构设计，可使恒力刷头与马桶内壁保持恒定接触力，保证了良好的清洁效果；另外，本实施例还对恒力刷头进行可折展设计，可使恒力刷头对马桶内壁包括排水口等任意位置进行清洁，清洁范围较大。在展开状态下，刷头在接触马桶内壁不同位置时受力变形，以适合内壁形状的姿态贴合马桶内壁，在刷洗排水口时，刷板因受力可以完全收起，使其减小面积，伸入排水口进行清洁。

另一个实施例中，如图5(a)至图5(b)所示，所述恒力矩摆杆组件包括恒力矩摆杆固定轴26、恒力矩摆杆弹簧39和摆杆40，恒力矩摆杆弹簧39的一端通过刷板旋转轴56与刷板28连接，另一端与摆杆40连接，摆杆40的另一端与恒力矩摆杆固定轴26连接；刷板28与马桶内部不接触时，在恒力矩摆杆弹簧39的弹力作用下，摆杆40产生使刷板28向外旋转的力矩，刷板28向外旋转并展开。

本实施例中，在静止状态下，由于恒力矩摆杆弹簧39的弹力作用，摆杆在恒力矩摆杆固定轴中处于稳定位置，刷板呈展开状态；当刷板与马桶内壁接触时，刷板由于受力而被动向内旋转，呈收缩状态，根据受力情况不同刷板可以收缩至0-90°之间任意角度；当刷板与马桶内壁由接触变为不接触时，在恒力矩摆杆弹簧的弹力作用下，摆杆产生使刷板向外旋转的力矩，使刷板向外旋转，刷板呈展开状态。主辅式恒力弹簧组件能够使得刷头在轴向一定位移内恒力伸缩，在二者共同作用下，使得刷头与马桶壁面保持恒力接触，即使得刷头表面与马桶内壁表面的法向相互作用力保持恒定。

另一个实施例中，如图5(a)至图5(b)所示，所述主辅式恒力弹簧组件包括弹簧底座42，弹簧底座42上设置有刀型凸轮43和滑杆45，滑杆45外侧安装有主弹簧44，刀型凸轮43上设有孔位，辅弹簧41的一侧安装于刀型凸轮43的孔位中，另一侧设置于弹簧外壳38内部的圆柱形凸台上52；在主弹簧44和辅弹簧41作用下，刷板28与马桶内壁不规则平面保持恒力接触，并在轴向位移内进行恒力伸缩和恒力移动。

本实施例中，在刷洗排水口时，刷板顶端在收缩的同时使主弹簧受力变形，且辅弹簧为刀型凸轮提供侧向力，在刀形凸轮的作用下，辅弹簧的力作用方向和大小不断改变，从而实现恒力刷头在刷洗马桶内壁时在一定位移内恒力运动，从而取得良好的自适应效果，其自适应效果具体表现为：刷头在轴向一定位移内恒力运动从而与马桶内壁保持恒定接触，刷板能够做折展运动，因此能够与马桶内壁不同位置接触时受力变形，贴合内壁形状，并且通过恒力矩摆杆机构能够使刷板作旋转运动时受到恒定的转矩；由于马桶内壁形状的复杂性，单纯使用传感器不能使刷头很好地适应马桶壁面的形状，本发明中的恒力刷头能够达到很好的适应性，使清洁效果更好。

另一个实施例中，如图4所示，所述曲柄滑块组件包括滑环30和连杆27，滑环30设置于主辅式恒力弹簧组件的外侧，连杆27沿恒力矩摆杆固定轴26圆周方向均匀分布且与刷板连接。

本实施例中，在刷洗马桶排水口的时候，曲柄组件能够保证刷版同时收缩至与排水口的大小相适应，从而能够对排水口进行清洁。

另一个实施例中，如图3所示，所述机器人还包括摆杆机构，所述摆杆机构包括舵机，舵机为刷板的展开或收缩提供恒定的摆动力矩，以与马桶内壁不规则平面自适应。

本实施例中，摆杆机构还包括舵机固定U型架17和舵机活动U型架19；舵机18两侧对称分布若干螺纹孔，舵机固定U型架17的两侧与舵机18螺纹连接，舵机固定U型架17的顶端和摆杆机构连接件12连接，舵机活动U型架19与舵机18的舵机轴螺纹连接。通过舵机18，能够使得刷板在进行展开和收缩运动时的摆动力矩恒定，从而使得恒力刷头能够自适应马桶壁面的形状。

另一个实施例中，如图2(a)至图2(b)所示，所述旋转机构包括摆杆机构连接件12，所述摆杆机构连接件与摆杆机构连接，旋转机构在驱动机构作用下通过摆杆机构连接件驱动摆杆机构转动，进而驱动恒力刷头在水平面内进行圆周运动。

本实施例中，所述旋转机构还包括支撑杆8、外盖10、内盖11和顶盖14；顶盖14和外盖10上均设置有螺纹孔，支撑杆8的一端与顶盖14通过螺纹连接，另一端与外盖10螺纹通过连接；内盖11上开设有螺纹孔，和摆杆机构连接件12通过螺纹连接。

旋转机构通过驱动机构驱动摆杆机构连接件12转动，进而驱动恒力刷头5转动，旋转机构的转动使得恒力刷头5能够在水平面内做圆周运动，使恒力刷头5与处于同一平面内的马桶内壁的不同位置接触，进而达到对马桶内壁清洁的效果。

另一个实施例中，如图7(a)至图7(b)所示，所述伸缩机构包括第一电动推杆和推杆驱动板，第一电动推杆的正负极与推杆驱动板的输出口相连；通过将第一电动推杆与推杆驱动板正接或反接，使得第一电动推杆伸长或收缩，进而控制恒力刷头在轴向范围内前后运动。

本实施例中，伸缩机构还包括上推杆支架23和下推杆支架25，上推杆支架23的内部空腔与第一电动推杆24的外壳配合，且上推杆支架23和下推杆支架25的侧面开有螺纹孔，通过螺栓固定连接，上推杆支架23中设有用于容纳锂电池的限位孔22，如图7(b)所示；上推杆支架23上还设有凸台，所述推杆驱动板21位于所述凸台上，上推杆支架23上还设有螺纹孔，通过螺纹与舵机活动U型架19的底端连接。所述第一电动推杆24前端与恒力刷头连接，具体通过前端安装孔与小电机壳36的螺纹孔通过螺栓连接，第一电动推杆24的正负极与推杆驱动板21的输出口相连，推杆驱动板21的型号优选为L298n，可通过外接高低电平控制输出口的电压正负，外接高低电平端与第二单片机20相连，由第二单片机20的输出高低电平控制推杆驱动板21输出口的电压正负，从而控制第一电动推杆24的伸缩运动。当第一电动推杆24正接(正极接电源正极)时，第一电动推杆24伸长，此时，恒力刷头5在轴向一定范围内向前运动；反接(正极接电源负极)时，第一电动推杆24缩短，此时恒力刷头在轴向一定范围内向后运动，由于马桶内壁为不规则曲面，在旋转机构带动刷头做圆周运动时，恒力刷头5在伸缩机构的驱动下前后运动，进而调节恒力刷头5的旋转半径，使恒力刷头5与马桶内壁不规则曲面恒力接触。

另一个实施例中，如图8所示，所述升降机构包括升降驱动板2、第二电动推杆46、连接杆47、套筒48和推杆限位件49；套筒48套接在连接杆47的外侧且与升降驱动板2相连，套筒48由第二电动推杆46驱动沿连接杆47上下滑动并带动恒力刷头5在马桶内上下运动。

本实施例中，第二电动推杆46的前端与套筒48螺纹连接，第二电动推杆46固定在连接杆47上，第二电动推杆46做伸缩运动时，带动套筒48相对于连接杆47上下滑动，第二电动推杆46的伸缩运动驱动原理与第一电动推杆24相同，由于套筒48与顶盖14固定连接，套筒48的上下滑动可以直接驱动机器人整体上下运动，从而使恒力刷头5可以在不同深度的马桶内进行工作。

另一个实施例中，所述驱动机构包括步进电机9、步进电机驱动器15和小电机37；步进电机9用于为旋转机构以及伸缩机构提供驱动力，小电机37用于为恒力刷头提供自转驱动力，使恒力刷头在轴向范围内自转。

本实施例中，步进电机9和步进电机驱动器15通过紧固螺钉嵌入顶盖14内腔，且步进电机9通过法兰联轴器16与内盖11相连；小电机37包括小电机壳36和小电机本体，小电机本体的电机轴通过弹簧外壳38底部的D型孔51(如图6(a)所示)与主辅式恒力弹簧组件连接，小电机壳36的后端设置有通孔，通过螺栓与设置于第一电动推杆24前端的安装孔与第一电动推杆24连接。

步进电机9和小电机37的工作原理说明如下：步进电机9本身的转动需要对其各个极按照合适的时序通电，由于步进电机9不能直接接交流电源，通过步进电机驱动器15，可以在仅输入PWM信号的情况下，就可以让步进电机驱动器15对步进电机9各个极按照时序通电，进而使步进电机9转动。需要调速时，只需改变PWM信号的频率即可实现调速；小电机37无法调速，工作时在其正负极加上额定电压，即可使其按照一定的转速和扭矩进行转动。步进电机9为旋转机构提供驱动力，使旋转机构运动进而驱动恒力刷头5运动，小电机直接为恒力刷头5自转提供驱动力，使恒力刷头5在轴向范围内自转，为恒力刷头5与马桶内壁接触时额外提供了旋转的摩擦力，从而加强对马桶内壁的清洁能力。

另一个实施例中，所述机器人还包括控制机构，所述控制机构包括第一单片机13、第二单片机20和压力传感器54；第一单片机13用于对步进电机9提供驱动指令，第二单片机20用于对舵机18提供驱动指令，压力传感器54用于将主辅式恒力弹簧机构的压力信号反馈至第二单片机20，第二单片机20根据压力信号通过伸缩机构调节恒力刷头5与马桶内壁的间距。

本实施例中，第一单片机13粘连于顶盖14侧面的槽中，第二单片机20置于所述上推杆支架23的凸台上，压力传感器54位于等距分布于弹簧外壳38内的导向孔53的底部空隙。

第一单片机13、第二单片机20和压力传感器54的工作原理详述如下：

第一单片机13发出指令对步进电机驱动器15进行驱动，步进电机驱动器15发出PWM信号驱动步进电机9旋转，从而进一步驱动摆杆机构、伸缩机构和恒力刷头在水平方向360°范围内旋转，使得恒力刷头在马桶内沿水平面旋转，恒力刷头在水平面内旋转时，其轨迹为一个绕旋转中心的圆，配合伸缩机构的伸缩运动，可以使其运动轨迹为一个椭圆，使得恒力刷头能到达马桶内壁水平截面内的任意位置；第二单片机20发出指令驱动舵机18的舵机轴旋转，并带动与舵机轴连接的舵机活动U型架19同步旋转，进而通过与之相连的上推杆支架23驱动伸缩机构4进行竖直面内的俯仰运动，并进一步带动恒力刷头5在马桶内沿竖直平面进行俯仰运动，通过俯仰运动，可以使恒力刷头通过抬升或降低一定角度进而在不同水平截面内工作；俯仰运动主要目的为调整恒力刷头的工作的平面，水平旋转的主要目的是使刷头接触马桶壁面并完成清洁，二者相互配合，可以使刷头在马桶内壁范围内到达任意位置；另外，需要了解的是，由于本公开中使用的舵机受参数限制，恒力刷头5进行俯仰运动的范围为0-270°。

压力传感器54的作用端粘连于导向孔53底部，伸出端从弹簧外壳侧面的出线孔伸出并通过电线与电滑环运动部分的引出线连接(如图6(b)所示)，当主辅式恒力弹簧机构的压力超过恒力阈值时，压力传感器54将压力信号反馈至第二单片机20，第二单片机20接收到压力传感器54反馈的数据后，会根据压力信号的大小向推杆驱动板21发出不同控制信号，控制第一电动推杆24收缩或伸长，从而调节恒力刷头5与马桶内壁的间距，并配合步进电机驱动恒力刷头5在水平方向的转动及舵机驱动恒力刷头5在马桶竖直面内的俯仰运动，使得恒力刷头到达马桶内壁不同的位置且始终与马桶壁面保持恒力接触。

另外，需要了解的是，所述恒力表现为刷头与马桶壁面法向相互作用力在刷头轴向一定位移范围内保持恒定，所述压力阈值指在恒力位移区间内，接触力的最大值，当接触力超过最大值时，视为超过阈值；阈值的设定根据公式计算所得，在实际应用中，由于存在阻尼或其他干扰，需要根据实际情况进行调节。

另一个实施例中，如图9所示，所述机器人还包括电滑环组件，所述电滑环组件包括电滑环限位杆31、电滑环套32、作为运动部分的前电滑环33、作为静止部分的后电滑环34和电滑环限位环35，前电滑环33与后电滑环34通过电滑环限位环35压紧；前电滑环33与电滑环套32粘连，电滑环套32上设有安装孔，电滑环限位杆31的一侧通过安装孔与电滑环套32连接，另一侧通过固定卡扣29与弹簧外壳38连接，使前电滑环33轴向固定；后电滑环34上周向分布有安装孔，与电滑环限位环35上的凸台配合，电滑环限位环35的中心位置设置有与第一电动推杆24相配合的矩形孔，使后电滑环34周向固定；电滑环限位环35与小电机壳36的伸出部分配合并固定连接，使后电滑环34轴向固定。

本实施例中，前电滑环与弹簧外壳相连，当小电机驱动弹簧外壳转动时，前电滑环同步转动，此时后电滑环由于周向限位，不能发生转动，前、后电滑环上均有引出的引线，分别与压力传感器和第二单片机连接，压力传感器和第二单片机之间通过电滑环内部触点接触，在恒力刷头与马桶内壁接触并自转时，电滑环仍能保持良好的导通性，能够有效地避免因恒力刷头旋转带来的导线缠绕问题。

另一个实施例中，如图10所示，所述机器人还包括连接插头50和固定架6；连接插头50的一端与连接杆47连接，另一端插入固定架6；固定架6为平板结构，中间位置设置一个用于安装连接插头50的孔，两边设置一定长度的矩形孔，矩形孔上安装有马桶盖固定件55，马桶盖固定件55与马桶自身的安装孔位配合，将固定架6固定在马桶盖下方。

以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

Claims (10)

1.一种恒力自适应马桶清洁机器人，包括：旋转机构、伸缩机构、升降机构、驱动机构、恒力刷头和摆杆机构；其中，

所述旋转机构用于驱动恒力刷头在马桶内壁水平面内进行圆周运动；

所述伸缩机构用于驱动恒力刷头在马桶内壁轴向一定范围内进行俯仰运动；

所述升降机构用于调节恒力刷头与马桶内壁的接触高度；

所述驱动机构用于为旋转机构提供旋转驱动力，以及用于为伸缩机构提供伸缩驱动力和为恒力刷头提供自转驱动力；

所述恒力刷头包括恒力矩摆杆组件、主辅式恒力弹簧组件、曲柄滑块组件和刷板；

刷板与马桶内壁接触时，刷板自动向内旋转收缩，未与马桶内壁接触时，在恒力矩摆杆组件的作用下向外旋转展开；

在主辅式恒力弹簧组件作用下，刷板与马桶内壁不规则平面保持恒力接触，并在轴向位移内进行恒力伸缩和恒力移动；

在刷洗马桶底部排水口时，刷板在曲柄滑块组件作用下同时收缩，以与排水口相适应。

2.根据权利要求1所述的机器人，其中，优选的，所述恒力矩摆杆组件包括恒力矩摆杆固定轴、恒力矩摆杆弹簧和摆杆，恒力矩摆杆弹簧的一端通过刷板旋转轴与刷板连接，另一端与摆杆连接，摆杆的另一端与恒力矩摆杆固定轴连接；刷板与马桶内部不接触时，在恒力矩摆杆弹簧的弹力作用下，摆杆产生使刷板向外旋转的力矩，刷板向外旋转并展开。

3.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述主辅式恒力弹簧组件包括弹簧底座，弹簧底座上设置有刀型凸轮和滑杆，滑杆外侧安装有主弹簧，刀型凸轮上安装有辅弹簧；在主弹簧和辅弹簧作用下，刷板与马桶内壁不规则平面保持恒力接触，并在轴向位移内进行恒力伸缩和恒力移动。

4.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述曲柄滑块组件包括滑环和连杆，滑环设置于主辅式恒力弹簧组件的外侧，连杆沿恒力矩摆杆固定轴圆周方向均匀分布且与刷板连接。

5.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述机器人还包括摆杆机构，所述摆杆机构包括舵机，舵机为刷板的展开或收缩提供恒定的摆动力矩，以与马桶内壁不规则平面自适应。

6.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述旋转机构包括摆杆机构连接件，所述摆杆机构连接件与摆杆机构连接，旋转机构在驱动机构作用下通过摆杆机构连接件驱动摆杆机构转动，进而驱动恒力刷头在水平面内进行圆周运动。

7.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述伸缩机构包括第一电动推杆和推杆驱动板，第一电动推杆的正负极与推杆驱动板的输出口相连；通过将第一电动推杆与推杆驱动板正接或反接，使得第一电动推杆伸长或收缩，进而控制恒力刷头在轴向范围内前后运动。

8.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述升降机构包括升降驱动板、第二电动推杆、连接杆、套筒和推杆限位件；套筒套接在连接杆的外侧且与升降驱动板相连，套筒由第二电动推杆驱动沿连接杆上下滑动并带动恒力刷头在马桶内上下运动。

9.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述驱动机构包括步进电机、步进电机驱动器和小电机；步进电机用于为旋转机构以及伸缩机构提供驱动力，小电机用于为恒力刷头提供自转驱动力，使恒力刷头在轴向范围内自转。

10.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述机器人还包括控制机构，所述控制机构包括第一单片机、第二单片机和压力传感器；第一单片机用于对步进电机提供驱动指令，第二单片机用于对舵机提供驱动指令，压力传感器用于将主辅式恒力弹簧机构的压力信号反馈至第二单片机，第二单片机根据压力信号通过伸缩机构调节恒力刷头与马桶内壁的间距。

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