CN112842148A - 一种智能楼梯清扫机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能楼梯清扫机器人，包括底盘、支撑机构、升降机构、伸缩机构、清扫机构、检测机构及主控机构；所述支撑机构包括前支撑架、主支撑架及后支撑架；所述后支撑架在主支撑架的后端的两侧均设有后支撑腿；所述升降机构包括第一升降单元及第二升降单元，所述第一升降单元设置在前支撑架与主支撑架之间，所述第一升降单元设置在后支撑架与主支撑架之间；所述伸缩机构设置在前支撑架上，所述伸缩机构设置在主支撑架的前端；所述后支撑腿的底部、伸缩机构的底部及底盘的底部均设有行走机构；所述清扫机构设置在底盘上；所述检测机构包括楼梯检测传感器。对楼梯的清扫不但省时省力，不易出现打滑的情况。

Description

一种智能楼梯清扫机器人

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，特别涉及一种智能楼梯清扫机器人。

背景技术

扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，能凭借一定的人工智能，自动在房间内完成地板清理工作。而现有的扫地机器人主要是针对平地进行清扫，无法对楼梯进行清扫，通常需要通过人工对楼梯进行清扫，而人工清扫费时费力，而虽然现有也有一些楼梯清扫机器人，如专利201410146501.0公布了一种平动旋转腿式楼梯清洁机器人及上下楼方法、专利201520290572.8公布的一种梯级结构的楼梯清扫的保洁机器人等，虽然可以实现对楼梯进行清扫，但是这些机器人在爬升的时候，重心不稳，极易发生打滑情况，不利于对楼梯进行清扫。

发明内容

为此，需要提供一种智能楼梯清扫机器人，解决现有通过人工方式对楼梯清扫费时费力及现有的楼梯清扫机器人的爬升时极易打滑的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种智能楼梯清扫机器人，包括底盘、支撑机构、升降机构、伸缩机构、清扫机构、检测机构及主控机构；

所述支撑机构包括前支撑架、主支撑架及后支撑架；

所述前支撑架主支撑架的两侧分别设有前支撑腿；

所述后支撑架在主支撑架的后端的两侧均设有后支撑腿；

所述升降机构包括第一升降单元及第二升降单元，所述第一升降单元设置在前支撑架与主支撑架之间，所述第一升降单元设置在后支撑架与主支撑架之间；

所述伸缩机构设置在前支撑架上，所述伸缩机构设置在主支撑架的前端；

所述底盘设置在主支撑架的底部；

所述后支撑腿的底部、伸缩机构的底部及底盘的底部均设有行走机构，所述行走机构的控制端连接于主控机构；

所述清扫机构设置在底盘上；

所述检测机构包括楼梯检测传感器，所述楼梯检测传感器设置在伸缩机构的底部，所述楼梯检测传感器连接于主控机构，所述楼梯检测传感器检用于测前方是否有楼梯。

进一步优化，所述第一升降单元包括第一升降电机及第一抬升丝杆，所述第一升降电机设置在主支撑架的顶部，所述第一抬升丝杆上设有外螺纹，所述第一抬升丝杆的顶部通过滚动轴承活动设置在主支撑架的顶部，所述第一抬升丝杆的底部通过滚动轴承活动设置在主支撑架的底部，所述前支撑架上设有丝杆通孔，所述第一抬升丝杆与前支撑架的丝杆通孔螺纹连接；

所述第二升降单元包括第二升降电机及第二抬升丝杆，所述第一升降电机设置在主支撑架的顶部，所述第二抬升丝杆上设有外螺纹，所述第二抬升丝杆的顶部通过滚动轴承活动设置在主支撑架的顶部，所述第二抬升丝杆的底部通过滚动轴承活动设置在主支撑架的底部，所述后支撑架上设有丝杆通孔，所述第二抬升丝杆与后支撑架的丝杆通孔螺纹连接。

进一步优化，所述第一抬升丝杆为两个，分别设置在主支撑架两侧，所述前支撑架的丝杆通孔为两个；

所述第二抬升丝杆为两个，分别设置在主支撑架两侧，所述后支撑架的丝杆通孔为两个。

进一步优化，所述伸缩机构为两个，分别设置在前支撑架的前端两侧。

进一步优化，所述伸缩机构包括伸缩电机、伸缩丝杆、法兰盘、法兰盘撑板、立式轴承座

所述伸缩电机固定设置在前支撑架上；

所述立式轴承座为两个，分别设置在伸缩丝杆的两端，所述立式轴承座固定安装在前支撑架上；

所述伸缩丝杆与伸缩电机传动连接，所述伸缩丝杆上设有外螺纹；

所述法兰盘与伸缩丝杆螺纹连接，所述法兰盘设置在法兰盘撑板上；

所述法兰盘撑板底部设有用于安装行走机构的行走支架。

进一步优化，所述伸缩结构还包括导向柱，所述导向柱安装在支撑架上，所述法兰盘撑板上设有导向孔，所述法兰盘撑板通过导向孔活动设置在导向柱上。

进一步优化，所述前支撑架与主支撑架之间及后支撑架与主支撑架之间均设有导向机构。

进一步优化，所述前支撑架与主支撑架之间的导向机构及后支撑架与主支撑架之间的导向机构均为两个。

进一步优化，所述导向机构包括光轴及滑块，所述光轴的一端固定设置在主支撑架的顶部，另一端固定设置在主支撑架的底部，所述滑块滑动设置在光轴上，所述滑块固定安装在前支撑架或者后支撑架上。

进一步优化，所述清扫机构包括毛刷、清扫电机及负压吸尘装置；

所述毛刷与清扫电机传动连接；

所述清扫电机的控制端及负压吸尘装置的控制端连接于主控机构。

区别于现有技术，上述技术方案，当通过智能楼梯清扫机器人对楼梯进行清扫时，通过检测机构中的楼梯检测传感器检测机器人前方的楼梯，主控机构控制后支撑腿底部及伸缩机构底部的行走机构将机器人带到楼梯前，当通过楼梯检测传感器检测到清扫机器人已经到达楼梯边缘时，控制伸缩机构抬升，使伸缩机构底部的行走机构达到清扫机器人前面一阶楼梯的高度，然后驱动后支撑腿底部的行走机构前进，使得伸缩机构底部的行走机构与前面一阶楼梯接触，然后控制第一升降单元工作，通过前支撑架的前支撑腿及伸缩机构的支撑，使主支撑架底部的底盘抬升至清扫机器人前面一阶楼梯的高度，然后驱动伸缩机构底部的行走机构前进，使伸缩机构底部的行走机构前进至第二阶楼梯的竖直侧壁前，使主支撑架的底盘与第一阶梯接触，然后通过伸缩机构抬升伸缩机构底部的行走机构至第二阶梯的高度，驱动后支撑腿底部的行走机构，使主支撑架底部的底盘完全位于第一阶梯上，此时前支撑腿落在第一阶梯上，驱动第二升降单元工作，抬升后支撑架，使得后支撑架的后支撑腿抬升至第一阶楼梯高度，然后驱动底盘底部的行走机构，使底盘沿着第一阶梯行走，同时控制底盘上的清扫机构对第一阶梯进行打扫，打扫后完成后，对第二阶梯进行清扫，使前支撑架前端的伸缩机构的底部行走机构接触至第二阶梯，控制第一升降单元工作，抬升主支撑架底部的底盘至第二阶梯的高度，驱动伸缩机构底部的行走机构前进，通过前支撑腿底部的行走轮配合，使主支撑架的底盘与第二阶梯接触，然后抬升伸缩机构，使伸缩机构底部的行走机构至第三阶楼梯的高度，控制后支撑腿底部的行走机构在第一阶楼梯往第二阶楼梯行走，使得主支撑架的底盘完全落在第二阶梯上，开始对第二阶梯清扫，如此完成对楼梯的清洁，对楼梯的清扫不但省时省力，通过前支撑架及后支撑架的配合，使得在清扫机器人对楼梯清扫的过程中更加平稳，不易出现打滑的情况。

附图说明

图1为具体实施方式所述智能楼梯清扫机器人的一种结构示意图；

图2为具体实施方式所述智能楼梯清扫机器人的另一种结构示意图；

图3为具体实施方式所述伸缩机构的另一种结构示意图。

附图标记说明：

110、主支撑架，

120、前支撑架；

121、前支撑腿；

130、后支撑架；

131、后支撑腿；

141、第一升降电机；

142、第一抬升丝杆；

143、第二升降电机；

144、第二抬升丝杆；

150、行走机构；

161、毛刷；

162、清扫电机；

163、负压吸尘装置；

170、底盘；

180、光轴；

190、滑块；

310、伸缩电机；

320、伸缩丝杆；

330、法兰盘；

340、法兰盘撑板；

350、立式轴承座；

360、行走支架；

370、导向柱；

380、轴联器。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1-2，本实施例提供了一种智能楼梯清扫机器人，包括底盘170、支撑机构、升降机构、伸缩机构、清扫机构、检测机构及主控机构；

所述支撑机构包括前支撑架120、主支撑架110及后支撑架130；

所述前支撑架120主支撑架110的两侧分别设有前支撑腿121；

所述后支撑架130在主支撑架110的后端的两侧均设有后支撑腿131；

所述升降机构包括第一升降单元及第二升降单元，所述第一升降单元设置在前支撑架120与主支撑架110之间，所述第一升降单元设置在后支撑架130与主支撑架110之间；

所述伸缩机构设置在前支撑架120上，所述伸缩机构设置在主支撑架110的前端；

所述底盘170设置在主支撑架110的底部；

所述后支撑腿131的底部、伸缩机构的底部及底盘170的底部均设有行走机构150，所述行走机构150的控制端连接于主控机构；

所述清扫机构设置在底盘170上；

所述检测机构包括楼梯检测传感器，所述楼梯检测传感器设置在伸缩机构的底部，所述楼梯检测传感器连接于主控机构，所述楼梯检测传感器检用于测前方是否有楼梯。

当通过智能楼梯清扫机器人对楼梯进行清扫时，通过检测机构中的楼梯检测传感器检测机器人前方的楼梯，主控机构控制后支撑腿131底部及伸缩机构底部的行走机构150将机器人带到楼梯前，当通过楼梯检测传感器检测到清扫机器人已经到达楼梯边缘时，控制伸缩机构抬升，使伸缩机构底部的行走机构150达到清扫机器人前面一阶楼梯的高度，然后驱动后支撑腿131底部的行走机构150前进，使得伸缩机构底部的行走机构150与前面一阶楼梯接触，然后控制第一升降单元工作，通过前支撑架120的前支撑腿121及伸缩机构的支撑，使主支撑架110底部的底盘170抬升至清扫机器人前面一阶楼梯的高度，然后驱动伸缩机构底部的行走机构150前进，使伸缩机构底部的行走机构150前进至第二阶楼梯的竖直侧壁前，使主支撑架110的底盘170与第一阶梯接触，然后通过伸缩机构抬升伸缩机构底部的行走机构150至第二阶梯的高度，驱动后支撑腿131底部的行走机构150，使主支撑架110底部的底盘170完全位于第一阶梯上，此时前支撑腿121落在第一阶梯上，驱动第二升降单元工作，抬升后支撑架130，使得后支撑架130的后支撑腿131抬升至第一阶楼梯高度，然后驱动底盘170底部的行走机构150，使底盘170沿着第一阶梯行走，同时控制底盘170上的清扫机构对第一阶梯进行打扫，打扫后完成后，对第二阶梯进行清扫，使前支撑架120前端的伸缩机构的底部行走机构150接触至第二阶梯，控制第一升降单元工作，抬升主支撑架110底部的底盘170至第二阶梯的高度，驱动伸缩机构底部的行走机构150前进，通过前支撑腿121底部的行走轮配合，使主支撑架110的底盘170与第二阶梯接触，然后抬升伸缩机构，使伸缩机构底部的行走机构150至第三阶楼梯的高度，控制后支撑腿131底部的行走机构150在第一阶楼梯往第二阶楼梯行走，使得主支撑架110的底盘170完全落在第二阶梯上，开始对第二阶梯清扫，如此完成对楼梯的清洁，对楼梯的清扫不但省时省力，通过前支撑架120及后支撑架130的配合，使得在清扫机器人对楼梯清扫的过程中更加平稳，不易出现打滑的情况。

在本实施中，所述第一升降单元包括第一升降电机141及第一抬升丝杆142，所述第一升降电机141设置在主支撑架110的顶部，所述第一抬升丝杆142上设有外螺纹，所述第一抬升丝杆142的顶部通过滚动轴承活动设置在主支撑架110的顶部，所述第一抬升丝杆142的底部通过滚动轴承活动设置在主支撑架110的底部，所述前支撑架120上设有丝杆通孔，所述第一抬升丝杆142与前支撑架120的丝杆通孔螺纹连接；

所述第二升降单元包括第二升降电机143及第二抬升丝杆144，所述第一升降电机141设置在主支撑架110的顶部，所述第二抬升丝杆144上设有外螺纹，所述第二抬升丝杆144的顶部通过滚动轴承活动设置在主支撑架110的顶部，所述第二抬升丝杆144的底部通过滚动轴承活动设置在主支撑架110的底部，所述后支撑架130上设有丝杆通孔，所述第二抬升丝杆144与后支撑架130的丝杆通孔螺纹连接。

当需要控制前支撑架120进行升降时，通过第一升降电机141带动第一抬升丝杆142进行转动，通过前支撑架120上的丝杆通孔与第一抬升丝杆142之间的螺纹连接，随着第一抬升丝杆142转动时，可以带动前支撑架120进行抬升或者下降，而需要后支撑架130进行升降时，通过第二升降电机143带动第二抬升丝杆144进行转动，通过后支撑架130上的丝杆通孔与第二抬升丝杆144之间的螺纹连接，随着第二抬升丝杆144转动时，可以带动前支撑架120进行抬升或者下降，本实施例中，第一升降电机141及第二升降电机143通过传动皮带及传动轮进行带动第一抬升丝杆142或第二抬升丝杆144进行转动。其中在其他实施例中，第一升降单元及第二升降单元也可以采用液压缸、气缸或者电动推杆结构进行控制前支撑架120或后支撑架130进行抬升或者下降。

在本实施例中，为了更加平稳控制前支撑架120或者后支撑架130进行升降，所述第一抬升丝杆142为两个，分别设置在主支撑架110两侧，所述前支撑架120的丝杆通孔为两个；

所述第二抬升丝杆144为两个，分别设置在主支撑架110两侧，所述后支撑架130的丝杆通孔为两个。通过设置两个第一抬升丝杆142及两个第二抬升丝杆144，分别设置在主支撑架110的两侧，用于控制前支撑架120或后支撑架130的升降，使得前支撑架120及后支撑架130升降过程中更加平稳。

请参阅图3，在本实施例中，所述伸缩机构为两个，分别设置在前支撑架120的前端两侧。其中，所述伸缩机构包括伸缩电机310、伸缩丝杆320、法兰盘330、法兰盘撑板340及立式轴承座350；

所述伸缩电机310固定设置在前支撑架120上；

所述立式轴承座350为两个，分别设置在伸缩丝杆320的两端，所述立式轴承座350固定安装在前支撑架120上；

所述伸缩丝杆320与伸缩电机310传动连接，所述伸缩丝杆320上设有外螺纹；

所述法兰盘330与伸缩丝杆320螺纹连接，所述法兰盘330设置在法兰盘撑板340上；

所述法兰盘撑板340底部设有用于安装行走机构150的行走支架360。

通过立式轴承座350将伸缩丝杆320安装在前支撑架120上，同时实现伸缩丝杆320自由转动，当需要控制伸缩机构工作时，驱动伸缩电机310带动伸缩丝杆320转动，由于法兰盘330与伸缩丝杆320螺纹连接，随着伸缩丝杆320的转动，法兰盘330沿着伸缩丝杆320进行运动，进而带动法兰盘撑板340进行运动，而随着法兰盘撑板340的运动进而带动行走支架360伸缩，进而实现伸缩机构底部的行走机构150的升降。本实施例中，伸缩电机310通过轴联器380与伸缩丝杆320进行传动连接。

为了进一步使得法兰盘330在升降过程中更加平稳，所述伸缩结构还包括导向柱370，所述导向柱370安装在支撑架上，所述法兰盘撑板340上设有导向孔，所述法兰盘撑板340通过导向孔活动设置在导向柱370上。通过导向柱370与导向孔的配合，使得法兰盘撑板340在升降的过程中只能沿着导向柱370进行升降，进而使得法兰盘330在升降过程中更加平稳。

在本实施例中，为了使得前支撑架120及后支撑架130升降过程更加平稳，所述前支撑架120与主支撑架110之间及后支撑架130与主支撑架110之间均设有导向机构。通过导向机构对前支撑架120或者后支撑架130进行导向，使得前支撑架120或者后支撑架130在升降过程中，不会发生偏移，进而使得前支撑架120及后支撑架130升降过程更加平稳，其中，所述前支撑架120与主支撑架110之间的导向机构及后支撑架130与主支撑架110之间的导向机构均为两个。其中，所述导向机构包括光轴180及滑块190，所述光轴180的一端固定设置在主支撑架110的顶部，另一端固定设置在主支撑架110的底部，所述滑块190滑动设置在光轴180上，所述滑块190固定安装在前支撑架120或者后支撑架130上，通过光轴180和滑块190的配合，当前支撑架120或者后支撑架130在升降的过程中，沿着光轴180进行升降，不会出现位置偏移，进而实现前支撑架120及后支撑架130升降过程更加平稳。

在本实施例中，为了对楼梯清扫更加干净，所述清扫机构包括毛刷161、清扫电机162及负压吸尘装置163；

所述毛刷161与清扫电机162传动连接；

所述清扫电机162的控制端及负压吸尘装置163的控制端连接于主控机构。

当通过清扫机构对楼梯进行清扫时，通过清扫电机162带动毛刷161转动对楼梯进行清扫，通过负压吸尘装置163对楼梯上的垃圾进行吸入垃圾收集腔内，通过毛刷161和负压吸尘装置163共同配合对楼梯进行清扫，使得楼梯清扫更加干净。

其中，检测机构还包括悬空检测传感器及垃圾检测传感器，悬空检测传感器用于检测机器人是否处于悬空，当检测到机器人处于悬空状态时，则发出警报；垃圾检测传感器用于检测楼梯上是否由垃圾，根据楼梯上的垃圾情况进行控制清扫机构对楼梯进行清扫，如未检测到楼梯上有垃圾，则开启负压吸尘装置163进行吸尘，而无需毛刷161工作，而当检测到楼梯上有垃圾，则同时开启毛刷161及吸尘负压装置163，对垃圾进行清扫及对楼梯进行吸尘。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能楼梯清扫机器人，其特征在于，包括底盘、支撑机构、升降机构、伸缩机构、清扫机构、检测机构及主控机构；

所述支撑机构包括前支撑架、主支撑架及后支撑架；

所述前支撑架在主支撑架的两侧分别设有前支撑腿；

所述后支撑架在主支撑架的后端的两侧均设有后支撑腿；

所述升降机构包括第一升降单元及第二升降单元，所述第一升降单元设置在前支撑架与主支撑架之间，所述第一升降单元设置在后支撑架与主支撑架之间；

所述伸缩机构设置在前支撑架上，所述伸缩机构设置在主支撑架的前端；

所述底盘设置在主支撑架的底部；

所述后支撑腿的底部、伸缩机构的底部及底盘的底部均设有行走机构，所述行走机构的控制端连接于主控机构；

所述清扫机构设置在底盘上；

所述检测机构包括楼梯检测传感器，所述楼梯检测传感器设置在伸缩机构的底部，所述楼梯检测传感器连接于主控机构，所述楼梯检测传感器用于测前方是否有楼梯。

2.根据权利要求1所述智能楼梯清扫机器人，其特征在于，所述第一升降单元包括第一升降电机及第一抬升丝杆，所述第一升降电机设置在主支撑架的顶部，所述第一升降电机与第一抬升丝杆传动连接，所述第一抬升丝杆上设有外螺纹，所述第一抬升丝杆的顶部通过滚动轴承活动设置在主支撑架的顶部，所述第一抬升丝杆的底部通过滚动轴承活动设置在主支撑架的底部，所述前支撑架上设有丝杆通孔，所述第一抬升丝杆与前支撑架的丝杆通孔螺纹连接；

所述第二升降单元包括第二升降电机及第二抬升丝杆，所述第二升降电机设置在主支撑架的顶部，所述第二升降电机与第二抬升丝杆传动连接，所述第二抬升丝杆上设有外螺纹，所述第二抬升丝杆的顶部通过滚动轴承活动设置在主支撑架的顶部，所述第二抬升丝杆的底部通过滚动轴承活动设置在主支撑架的底部，所述后支撑架上设有丝杆通孔，所述第二抬升丝杆与后支撑架的丝杆通孔螺纹连接。

3.根据权利要求2所述智能楼梯清扫机器人，其特征在于，所述第一抬升丝杆为两个，分别设置在主支撑架两侧，所述前支撑架的丝杆通孔为两个；

所述第二抬升丝杆为两个，分别设置在主支撑架两侧，所述后支撑架的丝杆通孔为两个。

4.根据权利要求1所述智能楼梯清扫机器人，其特征在于，所述伸缩机构为两个，分别设置在前支撑架的前端两侧。

5.根据权利要求1或4任一所述智能楼梯清扫机器人，其特征在于，所述伸缩机构包括伸缩电机、伸缩丝杆、法兰盘、法兰盘撑板、立式轴承座所述伸缩电机固定设置在前支撑架上；

所述立式轴承座为两个，分别设置在伸缩丝杆的两端，所述立式轴承座固定安装在前支撑架上；

所述伸缩丝杆与伸缩电机传动连接，所述伸缩丝杆上设有外螺纹；

所述法兰盘与伸缩丝杆螺纹连接，所述法兰盘设置在法兰盘撑板上；

所述法兰盘撑板底部设有用于安装行走机构的行走支架。

6.根据权利要求5所述智能楼梯清扫机器人，其特征在于，所述伸缩机构还包括导向柱，所述导向柱安装在支撑架上，所述法兰盘撑板上设有导向孔，所述法兰盘撑板通过导向孔活动设置在导向柱上。

7.根据权利要求1所述智能楼梯清扫机器人，其特征在于，所述前支撑架与主支撑架之间及后支撑架与主支撑架之间均设有导向机构。

8.根据权利要求7所述智能楼梯清扫机器人，其特征在于，所述前支撑架与主支撑架之间的导向机构及后支撑架与主支撑架之间的导向机构均为两个。

9.根据权利要求7所述智能楼梯清扫机器人，其特征在于，所述导向机构包括光轴及滑块，所述光轴的一端固定设置在主支撑架的顶部，另一端固定设置在主支撑架的底部，所述滑块滑动设置在光轴上，所述滑块固定安装在前支撑架或者后支撑架上。

10.根据权利要求1所述智能楼梯清扫机器人，其特征在于，所述清扫机构包括毛刷、清扫电机及负压吸尘装置；

所述毛刷与清扫电机传动连接；

所述清扫电机的控制端及负压吸尘装置的控制端连接于主控机构。

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