CN112842141B - 一种具备边刷自清洁功能的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备边刷自清洁功能的机器人，该机器人的清洁部位包括边刷组件，该边刷组件包括清理腔、刷毛、刷臂、转轴基部和升降杆，在清理腔的内部，升降杆的第一端连接于机器人的本体，升降杆的第二端连接于转轴基部，转轴基部固定连接刷臂，刷臂通过止锁件与刷毛连接；在升降杆抬升边刷组件的转轴基部的过程中，止锁件被清理腔的底部边缘按压解锁，刷毛相对于刷臂下垂摆动，使得升降杆带动刷臂和刷毛缩进清理腔；其中，清理腔的内侧面布置有刮落刷毛的缠绕杂物的结构；在升降杆落下边刷组件的转轴基部的过程中，止锁件被机器人接触的地面抵挡锁定以实现刷臂和刷毛突露出机器人的前端缘。及时有效地处理机器人的边刷被杂物缠绕的问题。

Description

一种具备边刷自清洁功能的机器人

技术领域

本发明属于自动清洁技术领域，特别涉及一种具备边刷自清洁功能的机器人。

背景技术

智能扫地机通常设有两个边刷，将地面的杂物向扫地机中心方向扫动。目前市场上现有智能扫地机产品，在清扫过程中，边刷经常会缠绕上毛发，容易造成边刷的刷毛被缠绕一团，影响清扫效果和正常清扫程序，严重时毛发会缠绕进边刷的传动机构，造成机器损坏。现有技术条件下，一般通过更换边刷头的方式去解决上述问题，这一种方式不能有及时有效地处理处于清洁状态的机器人被杂物缠绕的问题，降低清洁效率，更换步骤繁琐，浪费清洁套件，也不利于提高机器人的智能化程度。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明提出一种支持边刷自动回腔清理杂物的结构的机器人，该机器人还支持边刷伸出清理腔后恢复正常清洁作业，其具体技术方案如下：

一种具备边刷自清洁功能的机器人，该机器人的清洁部位包括边刷组件，该边刷组件包括清理腔、刷毛、刷臂和转轴基部，该边刷组件还包括升降杆，在清理腔的内部，升降杆的第一端连接于机器人的本体，升降杆的第二端连接于转轴基部，转轴基部固定连接刷臂，刷臂通过止锁件与刷毛连接；在升降杆抬升边刷组件的转轴基部的过程中，止锁件被清理腔的底部边缘按压解锁，刷毛相对于刷臂下垂摆动，使得升降杆带动刷臂和刷毛缩进清理腔；其中，清理腔的内侧面布置有刮落刷毛的缠绕杂物的结构；在升降杆落下边刷组件的转轴基部的过程中，止锁件被机器人接触的地面抵挡锁定以实现刷臂和刷毛突露出机器人的前端缘；与现有技术相比，在机器人的边刷组件中增加清理腔和升降杆，让缠绕垃圾杂物的边刷组件在清洁工作过程中也能缩进清理腔进行自清洁，不需要在边刷组件的洁净度降低的情况下更换边刷，及时有效地处理处于清洁状态的机器人的边刷被杂物缠绕的问题，提高清洁效率，提高机器人自清洁的智能化程度。

进一步地，所述清理腔的内侧面布置的用于刮落刷毛的缠绕杂物的结构为毛发清除凸起，毛发清除凸起沿竖直方向设置在不同层中，不同层的毛发清除凸起交替填充所述清理腔的内侧面与所述升降杆之间的缝隙，形成台阶式弯曲通道。该技术方案有效刮落缠绕在边刷上的毛发，避免了机器在使用过程中被毛发缠绕、卡死。

进一步地，所述毛发清除凸起在所述清理腔内按照竖直方向分为三层时，所述毛发清除凸起设置在所述清理腔的内侧面预设位置处，使得所述升降杆抬升所述转轴基部过程中，所述刷毛扫过内侧面预设位置；这三层所述毛发清除凸起的一端固定在内侧面预设位置处，这三层所述毛发清除凸起的另一端朝向所述升降杆，使得所述毛发清除凸起交替填充所述清理腔的内侧面与所述升降杆之间的缝隙，其中，这三层所述毛发清除凸起的朝向之间形成角度相等。该技术方案实现三层所述毛发清除凸起扫过上升所述刷毛的不同部位，也使得三层所述毛发清除凸起多次扫过螺旋上升的所述刷毛的同一部位，多次刮动增强防缠绕效果。

进一步地，所述边刷组件设置有三个所述刷臂均匀分布在所述转轴基部的外侧，所述刷臂、所述刷毛与所述升降杆固定连接且支持同步转动，所述清理腔连同其内侧面的所述毛发清除凸起也支持同步转动。当所述升降杆与所述清理腔相对转动时，一方面实现所述毛发清除凸起对所述刷毛的甩动清理，不会因为收缩刷毛而停止边刷甚至整个机器人的正常运转；另一方面阻止毛发等清洁对象由该缝隙进入所述清理腔，避免造成所述边刷组件损坏。

进一步地，所述止锁件是可扣合的弹性限位元件，包括顶盖骨位和扣合槽位；在所述升降杆抬升所述边刷组件的转轴基部的过程中，设置在所述刷臂上的顶盖骨位被所述清理腔的底部边缘按压松动时，所述止锁件的顶盖骨位在按压作用力下脱离扣合槽位；在所述升降杆落下所述边刷组件的转轴基部的过程中，设置在所述刷臂上的顶盖骨位被机器人接触的地面抵挡时，连接所述刷毛的扣合槽位重新扣合所述止锁件的顶盖骨位。该技术方案为边刷自动回缩到机体内提供结构支持，有利于机器人执行自动清洁作业。

进一步地，所述机器人的清洁部位还包括弹性组件，该弹性组件安装在所述升降杆的第一端上，沿竖直高度方向夹置于所述机器人的主体与所述升降杆之间，弹性组件利用其弹力将所述刷毛沿轴向全部缩进所述清理腔内部，或者将所述刷毛沿轴向全部伸出所述清理腔外部，其中，所述清理腔套设到弹性组件和所述升降杆上，且留有环形缝隙足以让不同层的所述毛发清除凸起在跟随所述升降杆同步旋转过程中交替填充。提高升降所述边刷组件的可靠性和稳定性。

进一步地，所述升降杆的第二端与所述边刷组件的转轴基部的连接部位设置有微型摄像头，微型摄像头朝向止锁件设置的方位上，用于采集刷毛的杂物缠绕图像信息，并传输给机器人的主控系统，再由主控系统基于该图像信息的变化情况发出控制升降杆的指令。

进一步地，所述微型摄像头的通信线路通过所述弹性组件和所述升降杆内部连接到所述机器人的主控系统；所述机器人的主控系统，用于检测所述微型摄像头采集的相邻帧的刷毛缠绕杂物图像的特征点之间的像素差值是否超过预设阈值，是则根据所述弹性组件当前施力情况调整给所述升降杆的第一端施加的作用力，否则不调整所述弹性组件当前施力情况。所述根据所述弹性组件当前施力情况调整给所述升降杆的第一端施加的作用力的方法为：当所述弹性组件当前施加给所述升降杆的第一端的作用力是弹性压力时，将施加给所述升降杆的第一端的力改变为弹性拉力；当所述弹性组件当前施加给所述升降杆的第一端的作用力是弹性拉力时，增大施加给所述升降杆的第一端的弹性拉力。该技术方案采用视觉手段检测边刷缠绕杂物的情况，更加准确地控制边刷自动回腔清理杂物，提高机器人自清洁技术的智能化水平。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种具备边刷自清洁功能的机器人的边刷组件执行抬升操作状态下的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种具备边刷自清洁功能的机器人的边刷组件执行下落操作状态下的结构示意图。

附图标记：

101、清理腔；102、刷臂；103、刷毛；104、止锁件；105、升降杆；106、转轴基部；107、微型摄像头；108、毛发清除凸起；109、弹性组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细描述。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

本发明实施例提供的一种具备边刷自清洁功能的机器人为具备自清洁功能的扫地机器人、拖地机器人、抛光机器人或者打蜡机器人等清洁类智能机器人。这些智能机器人在行走过程中，会依靠自身的驱动轮码盘、陀螺仪、摄像头和激光雷达等传感器，实时确定和记录自己的位置和方向，从而可以实现机器人的自主的，有目的性的移动和导航。

执行清洁操作时，清洁对象大致可分重质颗粒与轻质碎屑两类；其中，轻质碎屑包括人和动物的毛发、细绳、线丝、地毯纤维等，其易被拉伸而对清洁系统中的刷体形成缠绕，且累积的轻质碎屑能以各种方式降低刷体的性能。例如，轻质碎屑可能会覆盖且紧紧地包裹在边刷的刷毛上、与刷毛缠结在一起，从而形成额外的摩擦力而阻碍刷体转动；并且，如果不将这些轻质碎屑及时移除，还可能导致其积聚至刷体与安置该刷体的刷架的结合处，并进而卷入齿轮箱等区域，损坏齿轮箱或发生其他非预期的情形；此外，刷体上积聚的轻质碎屑可能引起刷体内部失衡，使其在旋转时产生噪音或振动。

为了避免多次更换清洁组件，及时有效地处理边刷组件被杂物缠绕的问题，本发明实施例提出一种支持边刷自动回腔清理杂物的结构的机器人，该机器人还支持边刷伸出清理腔后恢复正常清洁作业。参阅图1和图2可知，本发明实施例提出一种具备边刷自清洁功能的机器人，该机器人的清洁部位包括边刷组件，该边刷组件包括清理腔101、刷毛103、刷臂102、转轴基部106和升降杆105，在清理腔101的内部，升降杆105的第一端（图1和图2中升降杆105的顶端）是间接地连接于机器人的本体（图中未表示出），升降杆105的第二端（图1和图2中升降杆105的底端）连接于边刷组件的转轴基部106，转轴基部106固定连接刷臂102，刷臂102通过止锁件104与刷毛103连接。在升降杆105抬升边刷组件的转轴基部106的过程中，边刷组件的转轴基部106被提拉至呈离地状态，止锁件104被清理腔101的底部边缘按压解锁，刷臂102和刷毛103不保持锁定状态下的固定形状，刷毛103相对于刷臂102下垂摆动，从而方便升降杆105带动刷臂102和刷毛103缩进清理腔101，清理腔101的内侧面布置有刮落刷毛103的缠绕杂物的结构；在升降杆105下落边刷组件的转轴基部106的过程中，带动升降杆105沿轴向位移，也即带动刷臂102和刷毛103向下运动，让刷臂102和刷毛103处于着地状态，所述边刷组件的刷臂102和刷毛103向下抵压于待清洁物体表面（例如地面），所述刷头103及基部211被地面向上推挤，止锁件104被机器人接触的地面抵挡锁定，实现所述刷臂102和所述刷毛103保持固定的形状突露出机器人的前端缘。与现有技术相比，本发明实施例在机器人的边刷组件中增加清理腔101和升降杆105，让缠绕垃圾杂物的边刷组件在清洁工作过程中也能缩进清理腔进行自清理洁，不需要在边刷组件的洁净度降低的情况下更换边刷，及时有效地处理处于清洁状态的机器人被杂物缠绕的问题，提高清洁效率，提高机器人自清洁的智能化程度。

在上述实施例中，所述清理腔101的内侧面布置的用于刮落刷毛的缠绕杂物的结构为毛发清除凸起108，毛发清除凸起108沿着所述清理腔101的竖直方向设置在不同层中，不同层的毛发清除凸起108交替填充所述清理腔101的内侧面与所述升降杆105之间的缝隙，形成台阶式弯曲通道，如图1的环形虚线所示，其中，该缝隙是确保所述转轴基部106连同所述升降杆105顺利转动所不可缺少和避免的，所以需要在所述清理腔101的内侧面布置用于刮落刷毛的缠绕杂物的结构。在本实施例中，即便少量垃圾杂物通过当前一层的毛发清除凸起，但在所述边刷组件旋转工作的过程中（机器人执行清洁地面操作的过程中），它很快被另一层的毛发清除凸起阻挡下来，又由于不同层的毛发清除凸起108交替填充所述清理腔101的内侧面与所述升降杆105之间的缝隙，所以，被另一层的毛发清除凸起阻挡下来的垃圾杂物落至地面，并被所述刷毛103扫至机器人的吸尘口附近，使得进入所述清理腔101的垃圾杂物不会被堆积于所述清理腔101的内侧面与所述升降杆105之间的缝隙中，有效刮落缠绕在边刷上的毛发，避免了机器在使用过程中被毛发缠绕、卡死。

优选地，如图1和图2所示，所述毛发清除凸起108在所述清理腔101内按照竖直方向上的三层时，所述毛发清除凸起108设置在所述清理腔101内侧面预设位置上，在所述升降杆105抬升所述边刷组件的转轴基部106的过程中，所述刷毛103扫过内侧面预设位置，与所述毛发清除凸起108产生接触；所述刷毛103在抬升过程中不发生旋转，同一所述毛发清除凸起108自上而下地扫过所述刷毛103；所述刷毛103在所述清理腔101中螺旋式旋转上升的过程中，三层所述毛发清除凸起108多次扫过螺旋上升的所述刷毛103的同一部位，从而通过多次刮动来增强所述边刷组件的防缠绕效果。

如图1和图2所示，本实施例中，这三层所述毛发清除凸起108的一端固定在所述清理腔101内侧面预设位置处，所述毛发清除凸起108的另一端朝向所属层在所述清理腔的中心，即所述毛发清除凸起108的另一端朝向所述升降杆105，使得不同层的所述毛发清除凸起108交替填充所述清理腔101的内侧面与所述升降杆105之间的缝隙，其中，这三层所述毛发清除凸起108的朝向之间形成角度相等，即接近互成120度。

优选地，所述边刷组件设置有三个所述刷臂102均匀分布在所述转轴基部106的外侧，图1和图2的视角下只是展示两个刷臂。升降杆105下落边刷组件的转轴基部106后，所述刷毛103在平行于机器人的底面所在平面内旋转。左边刷和右边刷的旋转方向相反，左边刷和右边刷旋转时将机器人行走方向前方的杂物向中间扫动，有滚刷将杂物清除。当所述止锁件104锁定所述刷臂102和所述刷毛103时，所述刷臂102、所述刷毛103与所述升降杆105固定连接且支持同步转动，同时，所述清理腔101连同其内侧面的所述毛发清除凸起108也支持同步转动；当所述升降杆105与所述清理腔101相对转动时，所述毛发清除凸起108相对于所述升降杆105相对转动，形成对上述缝隙的遮挡，以阻止毛发等清洁对象由该缝隙进入所述清理腔101，以避免对所述升降杆105造成缠绕而影响所述边刷组件的正常转动，防止对相关转轴及其相关的轴承区域造成损坏；当所述止锁件104没有锁定所述刷臂102和所述刷毛103时，所述刷臂102、所述刷毛103与所述升降杆105固定连接且支持同步转动，但所述刷臂102和所述刷毛103会跟随所述升降杆105上升进入所述清理腔101内部，又由于所述清理腔101连同其内侧面的所述毛发清除凸起108也支持同步转动，所以，当所述毛发清除凸起108相对于所述升降杆105相对转动时，实现所述毛发清除凸起108对所述刷毛103的甩动清理，不会因为收缩刷毛103而停止所述边刷组件甚至整个机器人的正常运转。提高清洁效率。

在上述实施例中，所述止锁件是可扣合的弹性限位元件，包括顶盖骨位和扣合槽位（图中的104未表示出）；在所述升降杆抬升所述边刷组件的转轴基部的过程中，设置在所述刷臂上的顶盖骨位被所述清理腔的底部边缘按压松动，所述止锁件的顶盖骨位被按压出所述刷毛的扣合槽位，使得顶盖骨位和扣合槽位不再扣合，所述刷臂与所述刷毛处于解锁状态，所述刷毛相对于所述刷臂下垂摆动。在所述升降杆落下所述边刷组件的转轴基部的过程中，设置在所述刷臂上的顶盖骨位被机器人接触的地面抵挡，连接所述刷毛的扣合槽位在地面抵挡力的作用下重新扣合所述止锁件的顶盖骨位，使得所述刷臂与所述刷毛处于锁定状态，此时，所述刷毛和所述刷臂保持固定形状。本实施例为边刷自动回缩到机体内提供可靠的结构支持，有利于机器人执行自动清洁作业。

优选地，如图1和图2所示，所述机器人的清洁部位还包括弹性组件109，该弹性组件109安装在所述升降杆105的第一端上（即升降杆105的顶端），沿竖直高度方向夹置于所述机器人的主体与所述升降杆105之间，可以认为所述弹性组件109是所述机器人的本体伸出至所述清理腔101中的一部分驱动机构。等到所述刷臂102与所述刷毛103在清理腔101的底部边缘作用力下进入解锁状态时，弹性组件109利用其弹力将所述刷毛103沿轴向全部缩进所述清理腔101内部，以接受所述毛发清除凸起108对所述刷毛103上缠绕杂物的刮除；等到所述刷臂102与所述刷毛103在机器人接触的地面抵挡作用力下进入锁定状态时，弹性组件109利用其弹力将所述刷毛103沿轴向全部伸出所述清理腔101外部，以开始对地面进行清洁工作；在本实施例中，所述清理腔101套设到弹性组件109和所述升降杆105上，且留有环形缝隙足以让不同层的所述毛发清除凸起108在跟随所述升降杆105同步旋转过程中交替填充。从而利于所述弹性组件109提高升降所述边刷组件的可靠性和稳定性。

作为一种实施例，升降杆105的第二端与边刷组件的转轴基部106的连接部位设置有微型摄像头107，微型摄像头107朝向止锁件104设置的方位上，用于采集刷毛103的杂物缠绕图像信息，并传输给机器人的主控系统，再由主控系统基于该图像信息的变化情况生成控制信号，触发升降杆105升落或改变所述升降杆105的受力情况，再通过清理腔101的内侧面的缠绕杂物的结构及时有效地处理处于清洁状态的机器人的边刷上缠绕的杂物。

具体地，所述微型摄像头107的通信线路通过所述弹性组件109和所述升降杆105内部连接到所述机器人的主控系统；所述机器人的主控系统，用于检测所述微型摄像头109采集的相邻帧的刷毛缠绕杂物图像的特征点之间的像素差值是否超过预设阈值；当所述微型摄像头109采集的相邻帧的刷毛缠绕杂物图像的特征点之间的像素差值超过预设阈值，表示所述刷毛103缠绕杂物足够多以致于影响到所述边刷组件的正常清洁作业，甚至在清洁地面产生二次污染，此时根据所述弹性组件109当前施力情况调整给所述升降杆105的第一端施加的作用力，如果所述弹性组件109当前施加给所述升降杆105的第一端的是弹性压力，则将施加给所述升降杆105的第一端的力改变为弹性拉力，以便于在前述实施例的结构支持下将所述刷毛103拉回所述清理腔101刮除缠绕的杂物；如果所述弹性组件109当前施加给所述升降杆105的第一端的是弹性拉力，则将施加给所述升降杆105的第一端的弹性拉力增大，以便于在前述实施例的结构支持下加速将所述刷毛103拉回所述清理腔101刮除缠绕的杂物。当所述微型摄像头109采集的相邻帧的刷毛缠绕杂物图像的特征点之间的像素差值没有超过预设阈值时，不调整所述弹性组件当前施力情况，以维持所述机器人执行正常的清洁作业。本实施例采用视觉手段检测边刷缠绕杂物的情况，更加准确地控制边刷自动回腔清理杂物，提高机器人自清洁技术的智能化水平。

对于上述实施方式，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施方式并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施方式，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施方式均属于优选实施方式，所涉及的动作并不一定是本发明实施方式所必须的。

Claims (8)

1.一种具备边刷自清洁功能的机器人，该机器人的清洁部位包括边刷组件，该边刷组件包括清理腔、刷毛、刷臂和转轴基部，其特征在于，该边刷组件还包括升降杆，在清理腔的内部，升降杆的第一端连接于机器人的本体，升降杆的第二端连接于转轴基部，转轴基部固定连接刷臂，刷臂通过止锁件与刷毛连接；

在升降杆抬升边刷组件的转轴基部的过程中，止锁件被清理腔的底部边缘按压解锁，刷毛相对于刷臂下垂摆动，使得升降杆带动刷臂和刷毛缩进清理腔；其中，清理腔的内侧面布置有刮落刷毛的缠绕杂物的结构；

在升降杆落下边刷组件的转轴基部的过程中，止锁件被机器人接触的地面抵挡锁定以实现刷臂和刷毛突露出机器人的前端缘；

所述升降杆的第二端与所述边刷组件的转轴基部的连接部位设置有微型摄像头，微型摄像头朝向止锁件设置的方位上，用于采集刷毛的杂物缠绕图像信息，并传输给机器人的主控系统，再由主控系统基于该图像信息的变化情况发出控制升降杆的指令。

2.根据权利要求1所述机器人，其特征在于，所述清理腔的内侧面布置的用于刮落刷毛的缠绕杂物的结构为毛发清除凸起，毛发清除凸起沿竖直方向设置在不同层中，不同层的毛发清除凸起交替填充所述清理腔的内侧面与所述升降杆之间的缝隙，形成台阶式弯曲通道。

3.根据权利要求2所述机器人，其特征在于，所述毛发清除凸起在所述清理腔内按照竖直方向分为三层时，所述毛发清除凸起设置在所述清理腔的内侧面预设位置处，使得所述升降杆抬升所述转轴基部过程中，所述刷毛扫过内侧面预设位置；

这三层所述毛发清除凸起的一端固定在内侧面预设位置处，这三层所述毛发清除凸起的另一端朝向所述升降杆，使得所述毛发清除凸起交替填充所述清理腔的内侧面与所述升降杆之间的缝隙，其中，这三层所述毛发清除凸起的朝向之间形成角度相等。

4.根据权利要求3所述机器人，其特征在于，所述边刷组件设置有三个所述刷臂均匀分布在所述转轴基部的外侧，所述刷臂、所述刷毛与所述升降杆固定连接且支持同步转动，所述清理腔连同其内侧面的所述毛发清除凸起也支持同步转动。

5.根据权利要求4所述机器人，其特征在于，所述止锁件是可扣合的弹性限位元件，包括顶盖骨位和扣合槽位；

在所述升降杆抬升所述边刷组件的转轴基部的过程中，设置在所述刷臂上的顶盖骨位被所述清理腔的底部边缘按压松动时，所述止锁件的顶盖骨位在按压作用力下脱离扣合槽位；

在所述升降杆落下所述边刷组件的转轴基部的过程中，设置在所述刷臂上的顶盖骨位被机器人接触的地面抵挡时，连接所述刷毛的扣合槽位重新扣合所述止锁件的顶盖骨位。

6.根据权利要求3所述机器人，其特征在于，所述机器人的清洁部位还包括弹性组件，该弹性组件安装在所述升降杆的第一端上，沿竖直高度方向夹置于所述机器人的主体与所述升降杆之间，其中，所述清理腔套设到弹性组件和所述升降杆上，且留有环形缝隙足以让不同层的所述毛发清除凸起在跟随所述升降杆同步旋转过程中交替填充。

7.根据权利要求6所述机器人，其特征在于，所述微型摄像头的通信线路通过所述弹性组件和所述升降杆内部连接到所述机器人的主控系统；所述机器人的主控系统，用于检测所述微型摄像头采集的相邻帧的刷毛缠绕杂物图像的特征点之间的像素差值是否超过预设阈值，是则根据所述弹性组件当前施力情况调整给所述升降杆的第一端施加的作用力，否则不调整所述弹性组件当前施力情况。

8.根据权利要求7所述机器人，其特征在于，所述根据所述弹性组件当前施力情况调整给所述升降杆的第一端施加的作用力的方法为：

当所述弹性组件当前施加给所述升降杆的第一端的作用力是弹性压力时，将施加给所述升降杆的第一端的力改变为弹性拉力；

当所述弹性组件当前施加给所述升降杆的第一端的作用力是弹性拉力时，增大施加给所述升降杆的第一端的弹性拉力。