CN113261877A - 清洁机器人 - Google Patents

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谢明健
张士松
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Abstract

本发明涉及一种清洁机器人，包括：机身；行走模块，支撑所述机身并带动所述清洁机器人在工作表面移动；清洁模块，用于安装在所述机身底部，对工作表面执行清洁工作；控制模块，控制所述行走模块带动所述清洁机器人移动；所述清洁模块与所述机身底部之间设置枢转部，所述清洁模块通过枢转部相对于所述机身可枢转；所述枢转部包括第一枢转轴，所述第一枢转轴大致平行与所述机身的纵向轴线，所述清洁模块在外力作用下可绕所述第一枢转轴摆动；所述机身底部形成收容所述清洁模块的腔体，所述腔体的开口朝向工作面，从所述开口方向至少部分的收容所述清洁模块。

Description

清洁机器人
技术领域
本发明涉及机器人领域，特别是涉及清洁机器人。
背景技术
随着科学技术的发展，智能的清洁机器人为人们所熟知。不仅如此，智能清扫机、智能拖地机等类似的家庭服务机器人，以其清洁方便、省时省力的特点，使人们摆脱了繁琐的家务劳动而步入了寻常百姓的家庭生活。
目前的智能拖地机或者智能扫拖一体机具备拖布以对地面进行擦拭，提升地面的清洁度。清洁机器人常常由于整机装配误差或工作面的不平坦，容易导致拖地板的一边与工作面接触，另一边与工作面不接触，使得拖地板与工作面产生的摩擦力分布不均，进而影响左右驱动轮的抓地力不均衡。因此清洁机器人容易出现跑歪现象，导致清洁不彻底。尤其当清洁机器人处于湿拖状态时，清洁机器人的驱动轮更容易出现打滑现象，增加清洁机器人在行走过程中出现跑歪的概率，使得清洁机器人无法按照设定的清洁路径执行清洁任务，容易造成重复工作或漏拖现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种清洁机器人机身包括容纳清洁模块的腔体，在外力作用下清洁模块为保持平衡可在腔体内摆动。使得清洁模块与工作面的接触更均匀，驱动轮的抓地力更加平衡，避免产生跑歪造成清洁不均匀的问题。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
一种清洁机器人，包括：
机身；
行走模块，支撑所述机身并带动所述清洁机器人在工作表面移动；
清洁模块，用于安装在所述机身底部，对工作表面执行清洁工作；
控制模块，控制所述行走模块带动所述清洁机器人移动；
其特征在于，所述清洁模块与所述机身底部之间设置枢转部，所述清洁模块通过枢转部相对于所述机身可枢转；
所述枢转部包括第一枢转轴，所述第一枢转轴大致平行于所述机身的纵向轴线，所述清洁模块在外力作用下可绕所述第一枢转轴摆动；
所述机身底部形成收容所述清洁模块的腔体，所述腔体的开口朝向工作面，从所述开口方向至少部分的收容所述清洁模块。
在其中一个实施例中，所述枢转部包括第二枢转轴，所述第二枢转轴与所述机身横向轴线大致平行，所述清洁模块在外力作用下可绕所述第二枢转轴摆动。
在其中一个实施例中，所述枢转部将所述清洁模块铰接在所述腔体内。
在其中一个实施例中，所述腔体具有供所述清洁模块活动的空间，用以允许清洁模块在腔体内的摆动。
在其中一个实施例中，还包括安装于所述机身的供电模块和所述控制模块，所述供电模块和所述控制模块通过电连接线经由所述腔体与所述清洁模块连接。
在其中一个实施例中，所述清洁模块包括抬升机构，所述抬升机构在所述控制模块的控制下带动清洁组件在高度方向上移动。
在其中一个实施例中，所述清洁组件包括拖地板，所述拖地板用以可拆卸的安装擦拭件。
在其中一个实施例中，所述清洁组件与所述抬升机构可拆卸连接。
在其中一个实施例中，所述清洁模块包括枢转支架，用以安装枢转部，所述枢转支架与所述抬升机构固定连接。
在其中一个实施例中，还包括安装于所述机身内的液体箱，所述液体箱通过柔性导管经由所述腔体与所述清洁模块连接，所述清洁模块执行湿式清洁时，所述液体箱向所述清洁模块提供液体。
在其中一个实施例中，所述腔体与所述机身内部之间设置通孔，所述机身内部的线束可穿过所述通孔与所述清洁模块连接。
在其中一个实施例中，所述清洁模块包括拖地板，所述腔体顶部设置安装拖地板的承接板，所述拖地板通过吸附件可拆卸的安装于所承接板底部。
在其中一个实施例中，所述拖地板与承接板接两个接触端面之间，所述其中之一端面上沿机身纵向轴线设置弧形凹槽，所述其中另一端面固定第三枢转轴，所述弧形凹槽与所述第三枢轴配接。
在其中一个实施例中，所述承接板设置容纳所述吸附件的卡槽，所述吸附件可随着所述拖地板的摆动在卡槽内上下移动。
本发明的有益效果为：清洁机器人的清洁模块在机身的腔体内可摆动，工作面对清洁模块的反作用力使得清洁模块维持平衡状态，因此清洁组件与工作面之间的摩擦力分布均匀。避免因清洁模块与地面接触不均匀导致一侧驱动轮打滑跑偏的现象；并且清洁组件与工作面的压力分布均匀使得清洁更充分，避免出现漏拖现象。
附图说明
以上所述的本发明的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面附图实现：
图1为本发明清洁机器人的立体结构示意图。
图2为本发明清洁机器人的俯视方向示意图。
图3为本发明第一实施例的清洁模块结构示意图。
图4为本发明第一实施例的清洁模块摆动过程示意图。
图5为本发明第一实施例沿图2中清洁机器人A-A线的剖视图。
图6为本发明第一实施例清洁模块的装配图。
图7为本发明第一实施例机身主体与腔体之间设置的通孔示意图。
图8为本发明第二实施例清洁模块结构示意图。
附图中的相关元件对应编号如下：
100.清洁机器人 110.机身 111.驱动轮
112.腔体 113.通孔 120.清洁模块
130.枢转支架 131.第一安装孔 140.抬升机构
141.升降电机 142.升降支架 143.承接板
150.枢转部 151.第一枢转轴 152.第二枢转轴
153.十字节 154.第三枢转轴 160.拖地板
161.弧形凹槽 162.吸附件 170.供电模块
171.电连接线 180.液体箱 181.导管
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合附图，说明清洁机器人的较佳实施方式。
实施例一
如图1至图7是本发明第一实施例。参照图1和图5，清洁机器人100包括机身110。行走模块，支撑机身110并带动清洁机器人100在工作面移动，包括驱动马达和多个行走组件，本实施例中，行走组件可选的包括两个驱动轮111。控制模块，具有连接和控制各功能模块的集成电路板，可以控制清洁机器人100在预设的工作区域内行走，并控制清洁模块120执行清洁任务。机身110底部设置腔体112，腔体112的开口方向朝向工作面，从清洁模块120的上方至少部分的收容清洁模块120。清洁模块120，用以对工作表面执行清洁工作，清洁模块120包括枢转支架130，枢转支架130通过枢转部150安装在腔体112内，与机身110主体可拆卸连接。枢转部150包括第一枢转轴151，第一枢转轴151与机身110的纵向轴线大致平行，枢转部150的连接位置大致位于清洁模块120的几何中心。清洁模块120在与工作面接触产生的反作用力下可绕第一枢转轴151摆动，从而保持清洁模块120为适应相对机身不同高度的工作面，通过绕第一枢转轴151摆动自行调整第一枢转轴151两侧的平衡，保证清洁模块120与工作面充分的接触。清洁模块120包括抬升机构140，用于连接清洁组件并在控制模块的控制下带动清洁组件上下移动。可选的清洁组件为拖地板160，拖地板160可拆卸的安装擦拭件，通过改变擦拭件的湿度，实现湿拖功能。例如可以在机身110内设置液体箱180向擦拭件供水，也可以更换湿度不同的擦拭件，以实现清洁模块120干拖和湿拖；清洁组件也可以为滚刷，用以执行清扫任务，不以此作为对本发明的限制。本发明实施例中，以清洁模块120执行拖地功能为例展开。
清洁机器人100的清洁模块120包括枢转支架130，通过枢转支架130上的枢转部150与机身110底盘连接。参照图2和图3，枢转支架130沿清洁机器人100的横向布置，大致与清洁机器人100的横向轴线平行，横向轴线与清洁机器人的行进方向大致垂直。枢转支架130的中心位置设置枢转部150，以保证清洁模块120在自由状态下处于平衡状态。枢转部150包括第一枢转轴151，第一枢转轴151与清洁机器人100的纵向轴线大致重合，清洁机器人100的纵向轴线与其行进方向大致平行。沿枢转支架130的纵向轴线上布置两个第一安装孔131，用于安装第一枢转轴151，枢转支架130的纵向轴线与清洁机器人100的纵向轴线大致重合。枢转部150还包括第二枢转轴152，第二枢转轴152与第一枢转轴151大致位于同一水平面且相互垂直，第一枢转轴151与第二枢转轴152通过十字节153套接组合形成枢转部150。参照图6，枢转部150对应的腔体112的顶部，即机身110底盘上设置安放第一枢转轴151和第二枢转轴152的凹槽，枢转轴相对于凹槽可转动，清洁模块120通过枢转部150铰接在机身110底盘上，以实现清洁模块120与机身110底盘的枢转连接，清洁模块120可以绕第一枢转轴151枢转。清洁机器人100在执行拖地作业时常常由于驱动力不能克服拖布阻力，从而导致轮子打滑，机器人出现跑歪的现象。出现这种现象的原因大多由于整机装配的制造误差很容易导致拖地板160仅一边接触工作面，拖地板160接触工作面的一边由于压力大产生的摩擦阻力大，相同一边的驱动力大，驱动轮111提供的驱动力不能驱动拖地板160时，驱动轮出现打滑现象；而拖地板160与工作面接触不好的一边所需驱动轮111的驱动力小，驱动力大于拖布板摩擦阻力，不会出现打滑问题，因此当一侧驱动轮111打滑，而另一侧驱动轮111不打滑，就容易导致机器跑歪的现象。因此清洁模块120相对于底盘可以左右枢转能克服因装配误差导致拖地板160与工作面左右接触不平衡，导致的跑歪问题。此外，清洁模块120可以绕第二枢转轴152摆动，以保证在清洁机器人100行进方向上，清洁模块120前后平衡，实现清洁均匀的效果。通过枢转连接取代刚性连接，增加清洁模块120在工作状态的灵活性，可以根据工作面的状况实时调整自身的平衡力，达到清洁模块120保持与工作面接触的动态平衡。
本实施例中，清洁机器人100的清洁模块120呈矩形，设置在机身110底部前侧，与两个驱动轮111的旋转轴线大致平行。参照图4，清洁模块120还包括抬升机构140，用于带动清洁组件上下移动，清洁组件与抬升机构140可拆卸连接，本实施例中清洁组件为拖地板160。枢转支架130承载抬升机构140，与抬升机构140固定连接，抬升机构140在控制模块的控制下带动清洁组件从相对于工作表面的第一位置抬升至第二位置。确保清洁机器人100在遇到障碍物或不需要执行清洁任务时通过改变清洁组件的高度提升清洁机器人100的通过性，以及避免出现二次污染。枢转支架130与清洁模块120的抬升机构140固定连接，其中抬升机构140包括升降电机141和传动机构，升降电机141驱动传动机构带动清洁组件在高度方向上移动。传动机构包括升降支架142，枢转支架130的两端与升降支架142的运行导轨固定连接。升降支架142的下端为承接板143，用于安装拖地板160，拖地板160与承接板143可拆卸连接，可选的连接方式通过吸附件162吸附。升降电机141通过电连接线171与机身110主体内的供电模块170连接，或经由控制模块与供电模块连接，可选的电连接线171可包括多种线束用于将机身主体与清洁模块连接。抬升机构140工作时，控制模块控制供电模块170向升降电机141供电。清洁机器人机身110主体内还包括液体箱180，控制模块控制液体箱180在清洁模块120执行湿式清洁时，向清洁模块120供给液体，液体箱180安装在机身110主体内，通过柔性导管181与清洁模块120连接。
为实现清洁模块120具备清洁组件的抬升功能和湿拖功能，清洁模块120与机身110主体需要通过电连接线171和导管181连接以实现向清洁模块120的供电和供水工作。参照图7，在腔体112与机身110内部之间设置通孔113，通孔113的数量不做限制。机身110内部的线束和导管181可穿过通孔113经由腔体112连接到清洁模块120上，实现机身110主体对清洁模块120的控制，以完成多种功能的清洁工作。同时为实现清洁模块120可相对机身110主体灵活摆动的功能，电连接线171和导管181采用柔性材料，柔性的电连接线171和导管181可以随着清洁模块120的摆动发生形变，而不会限制清洁模块120在腔体112内的活动。枢转支架130和抬升机构140的结合使得清洁组件既能根据工况主动升降，又能通过与工作面接触产生的反作用力做出小范围的调整，提高清洁机器人100的自适应功能。
清洁机器人100机身110底部包括收容清洁模块120的腔体112，从腔体112的开口方向至少部分的收容清洁模块120，可选的清洁模块120可以完全嵌入腔体112中，或者清洁模块120的底部凸出于腔体112的开口。清洁模块120与腔体11的四周间隔一定的空间，以保证清洁模块120在发生枢转过程中不被腔体112的空间范围限制。腔体112与清洁模块120产生接触的部位布置柔性材料，可选的柔性材料为柔性垫圈，既能允许清洁模块120的枢转，又能闭合间隙。柔性垫圈在缓冲独立腔体112与清洁模块120的撞击的同时，减小清洁机器人100的噪音，降低发生故障的概率，并且间隙的可闭合性能够在一定程度上阻止灰尘和污渍进入独立腔体112中，保持机身110内部的清洁。
本实施例中，清洁组件包括拖地板160和安装在拖地板160上的擦拭件，拖地板160与擦拭件通过魔术贴连接，拖地板160与抬升机构140底部的承接板143之间通过吸附件162可分离的吸附连接，可选的吸附件162为磁块，控制模块通过控制抬升机构140的传动机构的运行，将承接板143与拖地板160分离，以实现拖地板160的更换。也可在承接板143上直接设置固定擦拭件的固定夹，控制模块可控制固定夹对擦拭件的固定和分离，当擦拭件需要更换时固定夹在控制模块的控制下松开旧擦拭件，擦拭件从承接板143上脱落，然后通过固定夹抓取新擦拭件，以实现清洁机器人100对擦拭件的自动更换。
实施例二
实施例二与实施例一的区别在于清洁模块120的结构以及枢转部150的结构不同。参照图8，清洁模块120包括拖地板160。而负责升降拖地板的抬升机构140与机身110底部固定连接成为一体，抬升机构包括升降电机141和传动机构，传动机构的升降支架与拖地板160可拆卸连接，升降支架在升降电机141的驱动下可相对机身底部上下移动。抬升机构140还包括安装拖地板160的承接板143，与升降支架底部固定连接，位于腔体112的顶部。承接板143在抬升机构140的升降电机141的驱动下通过传动机构带动拖地板160上下移动。承接板143与拖地板160通过两侧吸附件162可分离的吸附连接，吸附件162可选为磁块。抬升机构140底部承接板143与拖地板160之间设置枢转部150，枢转部150包括第三枢转轴154，第三枢转轴154的轴线大致与清洁机器人100的纵向轴线重合。可选的第三枢转轴154与承接板143底部固定连接且至少部分凸出于承接板143下端面，拖地板160的上端面设置弧形凹槽，弧形凹槽161的轴线与第三枢转轴154的轴线大致重合，弧形凹槽161部分包裹第三枢转轴154的轴面。此外，第三枢转轴154也可固定于拖布板的上端面，至少部分的凸出拖布板上端面，对应的承接板的下端面设置弧形凹槽，弧形凹槽部分包裹第三枢转轴154。因此第三枢转轴154形成拖地板160上端面的支撑面，该支撑面相当于杠杆原理的支点，在外力作用下拖地板160可以绕第三枢转轴154摆动，从而保持拖地板160的平衡。自由状态下，拖地板160通过两侧吸附件162与承接板143吸附连接，承接板143上端设置安放磁块的卡槽，磁块的底部可以部分穿过卡槽口与拖地板160上的磁片吸附在一起。当拖地板160受到工作面的反作用力向上移动时，与拖地板160吸附在一起的磁块可以在凹槽内向上运动。当拖地板160与工作面接触不平衡时，拖地板160接触工作面的一侧在反作用力下可以绕第三枢转轴154向上摆动，重新回归平衡状态，以保持拖地板160与工作面的均匀接触。本实施方式的有益效果为，拖地板160可以绕第三枢转轴154枢转，以实现左右两部分的摆动，从而保持第三枢转轴154两侧的清洁模块120的平衡，避免因拖地板160两侧摩擦力分布不均，导致两侧驱动轮111打滑，进而产生的跑偏问题。并且保证拖地板160与工作面之间的压力分布均匀，清洁效果一致。此外，可选的承接板143上设置出水孔，机身110内部液体箱180导出的液体可以通过抬升机构140下端承接板143上的出水孔滴落到拖地板160上，以润湿擦拭件，执行湿式清洁工作。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述各实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种清洁机器人，包括：
机身；
行走模块，支撑所述机身并带动所述清洁机器人在工作表面移动；
清洁模块，用于安装在所述机身底部，对工作表面执行清洁工作；
控制模块，控制所述行走模块带动所述清洁机器人移动；
其特征在于，所述清洁模块与所述机身底部之间设置枢转部，所述清洁模块通过枢转部相对于所述机身可枢转；
所述枢转部包括第一枢转轴，所述第一枢转轴大致平行于所述机身的纵向轴线，所述清洁模块在外力作用下可绕所述第一枢转轴摆动；
所述机身底部形成收容所述清洁模块的腔体，所述腔体的开口朝向工作面，从所述开口方向至少部分的收容所述清洁模块。
2.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述枢转部包括第二枢转轴，所述第二枢转轴与所述机身横向轴线大致平行，所述清洁模块在外力作用下可绕所述第二枢转轴摆动。
3.根据权利要求2所述的清洁机器人，其特征在于，所述枢转部将所述清洁模块铰接在所述腔体内。
4.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述腔体具有供所述清洁模块活动的空间，用以允许清洁模块在腔体内的摆动。
5.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，还包括安装于所述机身的供电模块和所述控制模块，所述供电模块和所述控制模块通过电连接线经由所述腔体与所述清洁模块连接。
6.根据权利要求5所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁模块包括抬升机构和清洁组件，所述抬升机构在所述控制模块的控制下带动所述清洁组件在高度方向上移动。
7.根据权利要求6所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁组件包括拖地板，所述拖地板用以可拆卸的安装擦拭件。
8.根据权利要求6所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁组件与所述抬升机构可拆卸连接。
9.根据权利要求6所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁模块包括枢转支架，用以安装枢转部，所述枢转支架与所述抬升机构固定连接。
10.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，还包括安装于所述机身内的液体箱，所述液体箱通过柔性导管经由所述腔体与所述清洁模块连接，所述清洁模块执行湿式清洁时，所述液体箱向所述清洁模块提供液体。
11.根据权利要求1～10任一项所述的清洁机器人，其特征在于，所述腔体与所述机身内部之间设置通孔，所述机身内部的线束可穿过所述通孔与所述清洁模块连接。
12.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁模块包括拖地板，所述腔体顶部设置安装拖地板的承接板，所述拖地板通过吸附件可拆卸的安装于所承接板底部。
13.根据权利要求12所述的清洁机器人，其特征在于，所述拖地板与承接板接两个接触端面之间，所述其中之一端面上沿机身纵向轴线设置弧形凹槽，所述其中另一端面固定第三枢转轴，所述弧形凹槽与所述第三枢轴配接。
14.根据权利要求12所述的清洁机器人，其特征在于，所述承接板设置容纳所述吸附件的卡槽，所述吸附件可随着所述拖地板的摆动在卡槽内上下移动。
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