CN113349684A - 一种基于物联网的家用智能打扫装置及其使用方法 - Google Patents

一种基于物联网的家用智能打扫装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的家用智能打扫装置及其使用方法，包括机翼机构和清扫机构，机翼机构包括四个臂展，第一和第三臂展为同一水平对向展开，第二和第四臂展为同一水平对向展开，对角的两个臂展依靠连接杆连接，每个臂展包括收放机构、收放转动轴、内壁和电调座，所述转动轴和所述收放机构通过所述内壁连接，所述内壁下方固定有所述电调座，利用电调内部的功率管，所述清扫机构包括清扫云台机构、清扫转布、转动电机、固定螺口、安装底盘、转轴和吸风口，所述固定螺口设置在所述安装底盘和所述转轴之间，所述清扫转布固定在所述吸风口外沿，本发明清扫装置快速实现在复杂地形下进行建图和切换空中和地面清扫模式。

Description

一种基于物联网的家用智能打扫装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及智能家居设备技术领域，具体为一种基于物联网的家用智能打扫装置及其使用方法。
背景技术
智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境，智能家居首先以扫地机器人为主。
随着社会的发展，网络通信实现智能家居的物联网设计的需求越来越强烈,提高家居生活品质,智能扫地机器人作为智能家居生活的重要组成部分,在进行智能扫地机器人设计和应用过程中,智能扫地机器人控制设计是整个机器人稳定性操控的关键，但是目前的清扫装置无法进行无死角的清扫，并且也无法实现对全屋的三维进行打扫，无法实现对墙壁桌面和每个角落进行彻底的清扫，所以急需一种基于物联网的家用智能打扫装置及其使用方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的家用智能打扫装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于物联网的家用智能打扫装置，包括机翼机构和清扫机构，为了方便两栖活动，扩展了活动范围，参照图5，机翼机构包括四个臂展，第一和第三臂展为同一水平对向展开，第二和第四臂展为同一水平对向展开，对角的两个臂展依靠连接杆连接，在平衡状态下，系统受到某个干扰后，经过一段时间其被控量可以达到某一稳定状态，每个臂展包括收放机构、收放转动轴、内壁和电调座，所述转动轴和所述收放机构通过所述内壁连接，利用收放机构对四个臂展进行收放，大大节省了空间，所述内壁下方固定有所述电调座，利用电调内部的功率管，电流输入电调,内部电路接收来自接收机的信号,根据信号,把电流作出合适的控制,然后把控制后的电流输出到电机，从而控制电机的启停及转速。所述清扫机构包括清扫云台机构、清扫转布、转动电机、固定螺口、安装底盘、转轴和吸风口，所述固定螺口设置在所述安装底盘和所述转轴之间，所述清扫转布固定在所述吸风口外沿，方便进行清扫转布的更换和地面和墙面的清扫。
优选的，所述转动电机末端固定在云台固定座外侧，且所述云台固定座包括固定口、连接壁和对接盘，所述连接壁依靠所述固定口和所述对接盘上下两侧固定连接，利用云台固定座进行对转动电机的角度进行控制，连接壁连接对接盘实现了上下调控。
优选的，所述转动电机末端固定在电机固定座上，且所述电机固定座包括凹口、套座和电机紧固盘，所述套座固定在所述凹口和所述电机紧固盘之间，保证了内部电机的稳定性。
优选的，所述清扫机构4前后两侧均安装有若干个所述转动轮，且转动轮的高度大于等于所述清扫机构4的高度，方便进行清扫。
优选的，所述转动轮上方内部安装有控制箱，且所述控制箱上方固定有收集箱，所述收集箱前后均设置有超声波和避障雷达，保证了清扫装置避开障碍物进行打扫。
优选的，所述收集箱顶部固定有建图雷达，所述建图雷达的信号线连接在所述控制箱内部，slam算法对激光雷达等传感器数据进行计算，对清扫装置与周围环境的相对位置进行定位计算，并增量地构建出周围环境的地图。
优选的，所述收集箱左右两侧均固定有展开壁，第一臂展和第二臂展固定在左侧的所述展开壁内侧，第三臂展和第四臂展固定在右侧的所述展开壁内侧，方便地面模式的时候进行收入，当控制模式的时候进行展开，节约了空间。
优选的，每个所述收放机构末端连接有无刷电机转动座。
优选的，所述无刷电机转动座末端固定有机翼无刷电机座，且所述机翼无刷电机座上方安装有无刷电机和螺旋桨，为控制模式的时候提供了动能保障。
本发明还提供上述任一项的基于物联网的家用智能打扫装置使用方法，包括以下步骤：
S1、用户在手机APP上进行操控，手机APP通过TCP/IP完成socket套接字的建立，移动终端的APP通过Eclipse和ADT进行开发，移动终端APP检测用户的操作事件，用户的操作事件会触发对应的编码指令，编码指令通过TCP/IP发送至云终端，云终端收到编码指令后对编码指令进行协议转换和数据处理，然后发给清洗装置后台的LOT通信模组，随后完成对控制箱内部的控制器的控制，从而实现对每个外设的控制。
S2、首先控制箱与清洗装置后台通过LORA进行终端连接，LoRa工作于半双工模式，控制箱端为发送端，清洗装置后台端为接收端，利用USART发送AT命令进行设置，清洗装置后台可以通过上位机进行设置。LoRa上电默认为透传模式，将控制箱和清洗装置后台端的LoRa设置成相同的参数，然后进行点对点通信，更加方便清洗清扫转布和更换清扫机构。
S3、初始化完成后，建图雷达采用激光三角测距技术。通过旋转可对周围环境进行360度扫描测距检测，首先进行全地图构建，完成后，首先进入地面清扫模式，转动电机带动清扫转布完成扫地拖地任务，吸风口完成吸尘任务，当进入飞行模式的时候，左侧的展开壁内侧的第一臂展和第二臂展分别通过收放机构展开，同时右侧的展开壁内侧的第三臂展和第四臂展也分别通过收放机构展开，无刷电机转动座进行位置转动，调节PID参数，增加机翼的稳定性并提高它的控制品质，进一步的控制它的角速度，将内外环PID归0，适当增加内环的P参数，调整P参数至装置从正面朝上自然转动到正面朝下时能感受到阻力，且没有抖动，有抖动相应的减小P参数，当P参数减小到无抖动或者轻微抖动，保证装置的稳定性。
S4、当进入墙壁打扫模式的时候，三四臂展同时加速，进行装置反转，转动轮紧贴墙壁，随后四个螺旋桨同时同速转动，贴紧墙壁，清扫转布和吸风口配合完成工作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明清扫装置可以进行无死角的清扫，实现对全屋的三维进行打扫，实现对墙壁桌面和每个角落进行彻底的清扫，利用物联网进行远程终端的控制，实现了远程操控，可以复用在平地中使用的同步定位与建图算法,在地面上完成建图任务，该方法实现简单、成本低廉,可快速应用于现有的智能家居系统中,快速实现其在复杂地形下进行建图和切换空中和地面清扫模式。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明清扫云台结构图；
图3为本发明清扫机构结构图；
图4为本发明电机座机构结构图；
图5为本发明机翼展开结构图；
图6为本发明运行流程图。
图中：1-收集箱；2-转动轮；3-建图雷达；4-清扫机构；5-清扫云台机构；6-清扫转布；7-转动电机；8-固定螺口；9-安装底盘；10-转轴；11-云台固定座；12-固定口；13-连接壁；14-对接盘；15-电机固定座；16-凹口；17-套座；18-电机紧固盘；19-展开壁；20-连接杆；21-收放机构；22-收放转动轴；23-内壁；24-无刷电机转动座；25-无刷电机；26-螺旋桨；27-电调座；28-机翼无刷电机座；29-控制箱；30-吸风口。
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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，一种基于物联网的家用智能打扫装置，包括机翼机构和清扫机构4，为了方便两栖活动，扩展了活动范围，参照图5，机翼机构包括四个臂展，第一和第三臂展为同一水平对向展开，第二和第四臂展为同一水平对向展开，对角的两个臂展依靠连接杆20连接，在平衡状态下，系统受到某个干扰后，经过一段时间其被控量可以达到某一稳定状态，每个臂展包括收放机构21、收放转动轴22、内壁23和电调座27，所述转动轴22和所述收放机构21通过所述内壁23连接，利用收放机构21对四个臂展进行收放，大大节省了空间，所述内壁23下方固定有所述电调座27，利用电调内部的功率管，电流输入电调,内部电路接收来自接收机的信号,根据信号,把电流作出合适的控制,然后把控制后的电流输出到电机，从而控制电机的启停及转速。所述清扫机构4包括清扫云台机构5、清扫转布6、转动电机7、固定螺口8、安装底盘9、转轴10和吸风口30，所述固定螺口8设置在所述安装底盘9和所述转轴10之间，所述清扫转布6固定在所述吸风口30外沿，方便进行清扫转布6的更换和地面和墙面的清扫。
所述转动电机7末端固定在云台固定座11外侧，且所述云台固定座11包括固定口12、连接壁13和对接盘14，所述连接壁13依靠所述固定口12和所述对接盘14上下两侧固定连接，利用云台固定座11进行对转动电机的角度进行控制，连接壁13连接对接盘14实现了上下调控。所述转动电机7末端固定在电机固定座15上，且所述电机固定座15包括凹口16、套座17和电机紧固盘18，所述套座17固定在所述凹口16和所述电机紧固盘18之间，保证了内部电机的稳定性。所述清扫机构4前后两侧均安装有若干个转动轮2，且所述转动轮2的高度大于等于所述清扫机构4的高度，方便进行清扫。所述转动轮2上方内部安装有控制箱29，且所述控制箱29上方固定有收集箱1，所述收集箱1前后均设置有超声波和避障雷达，保证了清扫装置避开障碍物进行打扫。所述收集箱1顶部固定有建图雷达3，所述建图雷达3的信号线连接在所述控制箱29内部，slam算法对激光雷达等传感器数据进行计算，对清扫装置与周围环境的相对位置进行定位计算，并增量地构建出周围环境的地图。所述收集箱1左右两侧均固定有展开壁19，第一臂展和第二臂展固定在左侧的所述展开壁19内侧，第三臂展和第四臂展固定在右侧的所述展开壁19内侧，方便地面模式的时候进行收入，当控制模式的时候进行展开，节约了空间。每个所述收放机构21末端连接有无刷电机转动座24。所述无刷电机转动座24末端固定有机翼无刷电机座28，且所述机翼无刷电机座28上方安装有无刷电机25和螺旋桨26，为控制模式的时候提供了动能保障。
基于物联网的家用智能打扫装置使用方法的步骤如下：
S1、用户在手机APP上进行操控，手机APP通过TCP/IP完成socket套接字的建立，移动终端的APP通过Eclipse和ADT进行开发，移动终端APP检测用户的操作事件，用户的操作事件会触发对应的编码指令，编码指令通过TCP/IP发送至云终端，云终端收到编码指令后对编码指令进行协议转换和数据处理，然后发给清洗装置后台的LOT通信模组，随后完成对控制箱29内部的控制器的控制，从而实现对每个外设的控制。
S2、首先控制箱29与清洗装置后台通过LORA进行终端连接，LoRa工作于半双工模式，控制箱29端为发送端，清洗装置后台端为接收端，利用USART发送AT命令进行设置，清洗装置后台可以通过上位机进行设置。LoRa上电默认为透传模式，将控制箱29和清洗装置后台端的LoRa设置成相同的参数，然后进行点对点通信，更加方便清洗清扫转布6和更换清扫机构4。
S3、初始化完成后，建图雷达3采用激光三角测距技术。通过旋转可对周围环境进行360度扫描测距检测，首先进行全地图构建，完成后，首先进入地面清扫模式，转动电机7带动清扫转布6完成扫地拖地任务，吸风口30完成吸尘任务，当进入飞行模式的时候，左侧的展开壁19内侧的第一臂展和第二臂展分别通过收放机构21展开，同时右侧的展开壁19内侧的第三臂展和第四臂展也分别通过收放机构21展开，无刷电机转动座24进行位置转动，调节PID参数，增加机翼的稳定性并提高它的控制品质，进一步的控制它的角速度，将内外环PID归0，适当增加内环的P参数，调整P参数至装置从正面朝上自然转动到正面朝下时能感受到阻力，且没有抖动，有抖动相应的减小P参数，当P参数减小到无抖动或者轻微抖动，保证装置的稳定性。
S4、当进入墙壁打扫模式的时候，三四臂展同时加速，进行装置反转，转动轮2紧贴墙壁，随后四个螺旋桨26同时同速转动，贴紧墙壁，清扫转布6和吸风口30配合完成工作。
工作原理：用户在手机APP上进行操控，手机APP通过TCP/IP完成socket套接字的建立，移动终端的APP通过Eclipse和ADT进行开发，移动终端APP检测用户的操作事件，用户的操作事件会触发对应的编码指令，编码指令通过TCP/IP发送至云终端，云终端收到编码指令后对编码指令进行协议转换和数据处理，然后发给清洗装置后台的LOT通信模组，随后完成对控制箱29内部的控制器的控制，从而实现对每个外设的控制。首先控制箱29与清洗装置后台通过LORA进行终端连接，LoRa工作于半双工模式，控制箱29端为发送端，清洗装置后台端为接收端，利用USART发送AT命令进行设置，清洗装置后台可以通过上位机进行设置。LoRa上电默认为透传模式，将控制箱29和清洗装置后台端的LoRa设置成相同的参数，然后进行点对点通信，更加方便清洗清扫转布6和更换清扫机构4，初始化完成后，建图雷达3采用激光三角测距技术。通过旋转可对周围环境进行360度扫描测距检测，首先进行全地图构建，完成后，首先进入地面清扫模式，转动电机7带动清扫转布6完成扫地拖地任务，吸风口30完成吸尘任务，当进入飞行模式的时候，左侧的展开壁19内侧的第一臂展和第二臂展分别通过收放机构21展开，同时右侧的展开壁19内侧的第三臂展和第四臂展也分别通过收放机构21展开，无刷电机转动座24进行位置转动，调节PID参数，增加机翼的稳定性并提高它的控制品质，当进入墙壁打扫模式的时候，三四臂展同时加速，进行装置反转，转动轮2紧贴墙壁，随后四个螺旋桨26同时同速转动，贴紧墙壁，清扫转布6和吸风口30配合完成工作，可以随时进行陆地和控制模式的切换。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于物联网的家用智能打扫装置，其特征在于：包括机翼机构和清扫机构(4)，机翼机构包括四个臂展，第一和第三臂展为同一水平对向展开，第二和第四臂展为同一水平对向展开，对角的两个臂展依靠连接杆(20)连接，每个臂展包括收放机构(21)、收放转动轴(22)、内壁(23)和电调座(27)，所述转动轴(22)和所述收放机构(21)通过所述内壁(23)连接，所述内壁(23)下方固定有所述电调座(27)。所述清扫机构(4)包括清扫云台机构(5)、清扫转布(6)、转动电机(7)、固定螺口(8)、安装底盘(9)、转轴(10)和吸风口(30)，所述固定螺口(8)设置在所述安装底盘(9)和所述转轴(10)之间，所述清扫转布(6)固定在所述吸风口(30)外沿。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的家用智能打扫装置，其特征在于：所述转动电机(7)末端固定在云台固定座(11)外侧，且所述云台固定座(11)包括固定口(12)、连接壁(13)和对接盘(14)，所述连接壁(13)依靠所述固定口(12)和所述对接盘(14)上下两侧固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的家用智能打扫装置，其特征在于：所述转动电机(7)末端固定在电机固定座(15)上，且所述电机固定座(15)包括凹口(16)、套座(17)和电机紧固盘(18)，所述套座(17)固定在所述凹口(16)和所述电机紧固盘(18)之间。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的家用智能打扫装置，其特征在于：所述清扫机构(4)前后两侧均安装有若干个转动轮(2)，且所述转动轮(2)的高度大于等于所述清扫机构(4)的高度。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的家用智能打扫装置，其特征在于：所述转动轮(2)上方内部安装有控制箱(29)，且所述控制箱(29)上方固定有收集箱(1)，所述收集箱(1)前后均设置有超声波和避障雷达。
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的家用智能打扫装置，其特征在于：所述收集箱(1)顶部固定有建图雷达(3)，所述建图雷达(3)的信号线连接在所述控制箱(29)内部。
7.根据权利要求5所述的一种基于物联网的家用智能打扫装置，其特征在于：所述收集箱(1)左右两侧均固定有展开壁(19)，第一臂展和第二臂展固定在左侧的所述展开壁(19)内侧，第三臂展和第四臂展固定在右侧的所述展开壁(19)内侧。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的家用智能打扫装置，其特征在于：每个所述收放机构(21)末端连接有无刷电机转动座(24)。
9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的家用智能打扫装置，其特征在于：所述无刷电机转动座(24)末端固定有机翼无刷电机座(28)，且所述机翼无刷电机座(28)上方安装有无刷电机(25)和螺旋桨(26)。
10.一种基于物联网的家用智能打扫装置使用方法，其特征在于，包括使用权利要求1-9任一项的家用智能打扫装置步骤：
S1、用户在手机APP上进行操控，手机APP通过TCP/IP完成socket套接字的建立，移动终端的APP通过Eclipse和ADT进行开发，移动终端APP检测用户的操作事件，用户的操作事件会触发对应的编码指令，编码指令通过TCP/IP发送至云终端，云终端收到编码指令后对编码指令进行协议转换和数据处理，然后发给清洗装置后台的LOT通信模组，随后完成对控制箱29内部的控制器的控制，从而实现对每个外设的控制；
S2、首先控制箱29与清洗装置后台通过LORA进行终端连接，LoRa工作于半双工模式，控制箱29端为发送端，清洗装置后台端为接收端，利用USART发送AT命令进行设置，清洗装置后台可以通过上位机进行设置。LoRa上电默认为透传模式，将控制箱29和清洗装置后台端的LoRa设置成相同的参数，然后进行点对点通信，更加方便清洗清扫转布6和更换清扫机构4；
S3、初始化完成后，建图雷达3采用激光三角测距技术。通过旋转可对周围环境进行360度扫描测距检测，首先进行全地图构建，完成后，首先进入地面清扫模式，转动电机7带动清扫转布6完成扫地拖地任务，吸风口30完成吸尘任务，当进入飞行模式的时候，左侧的展开壁19内侧的第一臂展和第二臂展分别通过收放机构21展开，同时右侧的展开壁19内侧的第三臂展和第四臂展也分别通过收放机构21展开，无刷电机转动座24进行位置转动，调节PID参数，增加机翼的稳定性并提高它的控制品质，进一步的控制它的角速度，将内外环PID归0，适当增加内环的P参数，调整P参数至装置从正面朝上自然转动到正面朝下时能感受到阻力，且没有抖动，有抖动相应的减小P参数，当P参数减小到无抖动或者轻微抖动，保证装置的稳定性；
S4、当进入墙壁打扫模式的时候，三四臂展同时加速，进行装置反转，转动轮2紧贴墙壁，随后四个螺旋桨26同时同速转动，贴紧墙壁，清扫转布6和吸风口30配合完成工作。
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