CN114233063A - 一种泳池清洁机器人及转向方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于泳池清洁技术领域，尤其为一种泳池清洁机器人及转向方法，包括清洁机器人主体、及设置在清洁机器人主体内部的角度传感器、陀螺仪传感器、加速度传感器，还包括固定在清洁机器人主体前进一侧的声呐一和声呐二。本发明中解决了传统的清洁机器人随机清理效率低下的问题，且不需要对清洁的路线进行规划，可以直接在泳池内使用，且刮扫组件可以将泳池底部脏污刮起，然后便于吸污口的吸收，对于一些黏在泳池底部难以吸起的脏污有着较强的清洁效果。

Description

一种泳池清洁机器人及转向方法
技术领域
本发明涉及泳池清洁技术领域，尤其涉及一种泳池清洁机器人及转向方法。
背景技术
为人们提供游泳活动的泳池，必须保持清洁卫生。通常是定期更换池水，采用人工方法对泳池进行清洗。近些年来，一些发达国家和地区采取用自动化机械设备——泳池自动清洁机，可在不排放池水的情况下，自动对泳池进行清洗，既节约了宝贵水资源，又代替了人工清洗泳池的繁重劳动。
现有的泳池清洁机器人的工作方式有两种：1、将机器人置于泳池内，机器人随机向一个方向移动，在碰撞到泳池壁后掉头，机器人在泳池内无规则运动，不能对泳池内进行很好的清理；2、要让泳池清洁机器人能够自主的对池底的每一片区域进行清理，就必须让其按照一定行路线规则进行行走，为此就需要对机器人的实时位置和姿态进行测量，以使得其能够根据当前的信息自主发出合理的运动指令。在泳池清洁机器人中所采用的加速度传感器和陀螺仪相结合的惯性测量方式，能够通过机器人运动的加速度及转动的角度获取运动时的速度、位置信息。从而让机器人自身能够根据系统设定的路线行走规则和当前测量信息，发出正确的运动控制命令，以调节下一步运动的方向和速度，最终保证泳池机器人运动线路与预设线路一致，这种机器人需要对行进其路线进行规划，操作起来比较麻烦，需要专业人员进行操作。另外，机器人在实现范围较差的泳池中很容易碰撞到泳池壁上而出现损坏的情况；并且泳池底部一些粘附较强的脏污，普通的机器人也无法将其清洁掉。
因此，我们提出了一种泳池清洁机器人及转向方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种泳池清洁机器人及转向方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种泳池清洁机器人转向方法，包括清洁机器人主体、及设置在清洁机器人主体内部的角度传感器、陀螺仪传感器、加速度传感器，还包括固定在清洁机器人主体前进一侧的声呐一和声呐二，包括以下步骤：
S1，清洁机器人主体在泳池内沿任意方向移动；
S2，判断行进方向与泳池壁之间的角度；
S3，清洁机器人主体与泳池壁接触，并向垂直于行进方向与泳池壁呈非锐角的一侧移动；
S4，清洁机器人主体掉头，并沿上一次行进方向的反方向移动；
S5，重复S2并向垂直于行进方向移动，当清洁机器人主体与泳池壁呈锐角时，清洁机器人主体在距离泳池壁一定距离后提前转向，当清洁机器人主体与泳池壁呈直角时，清洁机器人主体与泳池壁接触后以S3相同的方法转向；
S6，清洁机器人主体掉头，并沿上一次行进方向的反方向移动。
优选的，S2-S3的具体步骤如下：
声呐一和声呐二之间的距离为X1，清洁机器人主体初次入水时，声呐一和声呐二发出超声波，超声波碰到泳池壁之后将会回弹，从而能够检测出声呐一和声呐二距泳池壁的距离为A和B，B和A的之间的距离差为X2，通过角度传感器可以判断清洁机器人主体转动的角度，且通过陀螺仪传感器可以判断清洁机器人主体的方位，通过加速度传感器检测清洁机器人主体运动的加速度；
当B长于A的时候，通过计算出A与泳池壁壁之间的∠a，∠a＝tana+90°，tana＝X2/X1，则机器人在碰到泳池壁后向垂直B的方向进行一定距离[≤清洁机器人主体的清扫范围]的移动,之后再往反方向移动，清洁机器人主体的两次行进路线存在局部的交汇；
S5-S6的具体步骤如下：
清洁机器人主体掉头一次之后，计算出B与A之间的∠b，tanb＝X1/X2，行进一段距离之后，清洁机器人主体与泳池壁之间的距离为清洁机器人主体机身半径的1.2-1.5倍时，清洁机器人主体直接朝垂直A的方向进行一定距离[≤清洁机器人主体的清扫范围]的移动,之后再往反方向移动，清洁机器人主体的两次行进路线存在局部的交汇，至此，清洁机器人主体便完成一个行程的清扫，重复上述行程的操作便能够对泳池的整个底部进清洁；
一种泳池清洁机器人，适用于上述任意一条所述的一种泳池清洁机器人转向方法，包括转动安装在清洁机器人主体底部的驱动轮以及转向轮，所述清洁机器人主体的顶部固定安装有保护清洁机器人主体的防撞导向组件，所述清洁机器人主体的底部设有吸污口以及清洁刮扫泳池的刮扫组件。
优选的，所述清洁机器人主体的底部固定安装有两个倾斜设置的导流板，所述刮扫组件和吸污口均位于两个导流板之间。
优选的，所述防撞导向组件包括和清洁机器人主体顶部固定连接在一起的安装板，所述安装板的前侧固定安装有两个回弹阻尼杆，两个回弹阻尼杆上均铰接有铰接杆，两个铰接杆上铰接有同一个矩形板，所述矩形板的前侧固定安装有弧形板。
优选的，所述刮扫组件包括两个和清洁机器人主体底部固定连接在一起的固定板，两个固定板上转动安装有同一个转轴，所述转轴上固定安装有刮板一和刮板二。
优选的，所述弧形板上开设有弧形孔，所述弧形孔内转动安装有多个等间距分布的导轮，所述导轮贯穿弧形孔，所述矩形板和两个铰接杆之间呈等腰梯形分布。
优选的，所述转轴贯穿固定板并和固定板转动连接在一起，所述转轴上固定安装有两个竖板，所述竖板上设有导杆，所述导杆贯穿竖板并和竖板滑动连接在一起，所述导杆的两端固定安装有圆盘和固定块，所述固定块和固定板固定连接在一起，所述圆盘和竖板相互靠近的一侧固定安装有同一个弹簧，所述弹簧滑动套设在导杆上。
优选的，所述竖板上开设有矩形孔，所述导杆贯穿矩形孔并和矩形孔滑动连接在一起。
优选的，所述刮板一靠近吸污口的一侧固定安装有刮板三，所述刮板三的长度大于刮板一和刮板二之间的间距。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过声呐一和声呐二能够带动清洁机器人主体在完全无法查看周围环境的泳池内进行清洁，清洁机器人主体在泳池内有规律的移动可以对泳池底部进行很好的清理，解决了传统的清洁机器人随机清理效率低下的问题，且不需要对清洁的路线进行规划，可以直接在泳池内使用。
2、本发明清洁机器人主体快接触到泳池内壁时，防撞导向组件首先和内壁接触，能够避免清洁机器人主体撞击到泳池壁上而出现损坏，能够对行进过程中的清洁机器人主体起到一定的防护；
3、本发明中的清洁机器人主体在行进过程中，刮扫组件可以将泳池底部脏污刮起，然后便于吸污口的吸收，对于一些黏在泳池底部难以吸起的脏污有着较强的清洁效果。
附图说明
图1为本发明提出的一种泳池清洁机器人转向方法的系统图；
图2为本发明提出的一种泳池清洁机器人的向右倾斜行进示意图；
图3为本发明提出的一种泳池清洁机器人的向左倾斜行进示意图；
图4为本发明提出的一种泳池清洁机器人的垂直行进示意图
图5为本发明提出的一种泳池清洁机器人的整体轴侧图；
图6为本发明提出的一种泳池清洁机器人中防撞导向组件的整体结构示意图；
图7为本发明提出的一种泳池清洁机器人整体的俯视结构示意图；
图8为本发明提出的一种泳池清洁机器人中刮扫组件的整体结构示意图；
图9为图8中A部分的放大结构示意图。
图中：1、清洁机器人主体；2、驱动轮；3、转向轮；4、声呐一；5、声呐二；6、防撞导向组件；61、安装板；62、回弹阻尼杆；63、铰接杆；64、矩形板；65、弧形板；66、弧形孔；67、导轮；7、刮扫组件；71、固定板；72、转轴；73、刮板一；74、刮板二；75、刮板三；76、竖板；77、导杆；78、圆盘；79、固定块；710、弹簧；8、吸污口；9、导流板。
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。
实施例1
参考图1-4，本实施例中提出了一种泳池清洁机器人转向方法，包括清洁机器人主体1、及设置在清洁机器人主体1内部的角度传感器、陀螺仪传感器、加速度传感器，还包括固定在清洁机器人主体1前进一侧的声呐一4和声呐二5，包括以下步骤：
S1，清洁机器人主体1在泳池内沿任意方向移动；
S2，判断行进方向与泳池壁之间的角度；
S3，清洁机器人主体1与泳池壁接触，并向垂直于行进方向与泳池壁呈钝角的一侧移动；
S4，清洁机器人主体1掉头，并沿上一次行进方向的反方向移动；
S5，重复S2并向垂直于行进方向移动，当清洁机器人主体1与泳池壁呈锐角时，清洁机器人主体1在距离泳池壁一定距离后提前转向；
S6，清洁机器人主体1掉头，并沿上一次行进方向的反方向移动。
S2-S3的具体步骤如下：
声呐一4和声呐二5之间的距离为X1，清洁机器人主体1初次入水时，声呐一4和声呐二5发出超声波，超声波碰到泳池壁之后将会回弹，从而能够检测出声呐一4和声呐二5距泳池壁的距离为A和B，B和A的之间的距离差为X2，通过角度传感器可以判断清洁机器人主体1转动的角度，且通过陀螺仪传感器可以判断清洁机器人主体1的方位；
当B长于A时，通过计算出A与泳池壁之间的∠a，∠a＝tana+90°，tana＝X2/X1，则机器人在碰到泳池壁后向垂直B的方向进行一定距离[≤清洁机器人主体1的清扫范围]的移动,之后再往反方向移动，清洁机器人主体1的两次行进路线存在局部的交汇；
S5-S6的具体步骤如下：
清洁机器人主体1掉头一次之后，计算出B与A之间的∠b，tanb＝X1/X2，行进一段距离之后，清洁机器人主体1与泳池壁之间的距离为清洁机器人主体1机身半径的1.2-1.5倍时，清洁机器人主体1直接朝垂直A的方向进行一定距离[≤清洁机器人主体1的清扫范围]的移动,之后再往反方向移动，清洁机器人主体1的两次行进路线存在局部的交汇，至此，清洁机器人主体1便完成一个行程的清扫，重复上述行程的操作便能够对泳池的整个底部进清洁。
实施例2
与实施例1的区别在于落水方向相反，即声呐一4和声呐二5探测距泳池壁的距离为B＜A，通过S2中计算∠a的方式计算出B与泳池壁之间的∠c，∠c＞90°时，则机器人在前行过程中碰到泳池壁后向垂直B的方向进行一定距离[≤清洁机器人主体1的清扫范围]的移动,之后再往反方向移动，清洁机器人主体1的两次行进路线存在局部的交汇；
清洁机器人主体1掉头一次之后，通过S3中计算∠b的方式计算出泳池壁与A之间的∠d，∠d＜90°时，清洁机器人主体1行进一段距离之后，清洁机器人主体1与泳池壁之间的距离为清洁机器人主体1机身半径的1.2-1.5倍时，清洁机器人主体1直接朝垂直A的方向进行一定距离[≤清洁机器人主体1的清扫范围]的移动,之后再往反方向移动，清洁机器人主体1的两次行进路线存在局部的交汇，至此，清洁机器人主体1便完成一个行程的清扫，重复上述行程的操作便能够对泳池的整个底部进清洁。
实施例3
与实施例1、实施例2的区别在于落水方向与泳池壁垂直，具体步骤如下：
S1，清洁机器人主体1在泳池内沿任意方向移动；
S2，判断行进方向与泳池壁之间的角度；
S3，清洁机器人主体1与泳池壁接触，并向垂直于行进方向与泳池壁呈直角的一侧移动；
S4，清洁机器人主体1掉头，并沿上一次行进方向的反方向移动；
S5，重复S2并向垂直于行进方向移动，清洁机器人主体1与泳池壁接触后以S3相同的方法转向；
S6，清洁机器人主体1掉头，并沿上一次行进方向的反方向移动，即声呐一4和声呐二5探测距泳池壁的距离为A＝B，清洁机器人主体1在垂直泳池壁的方向上来回移动。
参照图5-9，一种泳池清洁机器人，包括转动安装在清洁机器人主体1底部的驱动轮2以及转向轮3，清洁机器人主体1的顶部固定安装有保护清洁机器人主体1的防撞导向组件6，清洁机器人主体1的底部设有吸污口8以及清洁刮扫泳池的刮扫组件7。
具体的，通过声呐一4和声呐二5能够精准的测量清洁机器人主体1和泳池内壁之间的间距和角度，从而对清洁机器人主体1的行进路线进行控制，当清洁机器人主体1快接触到泳池内壁的时候，防撞导向组件6首先和内壁接触，能够避免清洁机器人主体1撞击到泳池壁上而出现损坏，能够对行进过程中的清洁机器人主体1起到一定的防护，清洁机器人主体1行进过程中，刮扫组件7可以将泳池底部脏污刮起，然后便于吸污口8的吸收，对于一些黏在泳池底部难以吸起的脏污有着较强的清洁效果。
清洁机器人主体1的底部固定安装有两个倾斜设置的导流板9，刮扫组件7和吸污口8均位于两个导流板9之间。
具体的，两个倾斜设置的导流板9能够将刮扫组件7刮起的脏污完全聚拢起来，使脏污能够完全被刮扫组件7吸收掉，提高了清洁机器人主体1的清洁效果。
防撞导向组件6包括和清洁机器人主体1顶部固定连接在一起的安装板61，安装板61的前侧固定安装有两个回弹阻尼杆62，两个回弹阻尼杆62上均铰接有铰接杆63，两个铰接杆63上铰接有同一个矩形板64，矩形板64的前侧固定安装有弧形板65。
具体的，防撞导向组件6对清洁机器人主体1起到防护的时候，弧形板65首先与泳池壁接触，同时弧形板65的直径大于两个转向轮3之间的间距，确保清洁机器人主体1无论是以何种角度前进的视乎，弧形板65首先都是和泳池壁接触的，因此能够起到较强的防护效果，在弧形板65遇到撞击的时候，矩形板64将发生倾斜，并通过两个铰接杆63带动两个回弹阻尼杆62进行不同程度的收缩和拉伸，能够对弧形板65受到的撞击力进行缓冲，同时回弹阻尼杆62的回弹阻尼效果，能够避免弧形板65在撞击偏转弧形板65剧烈的复位时而造成清洁机器人主体1的猛烈回弹，使得清洁机器人主体1的行进路线不受影响。
刮扫组件7包括两个和清洁机器人主体1底部固定连接在一起的固定板71，两个固定板71上转动安装有同一个转轴72，转轴72上固定安装有刮板一73和刮板二74。
具体的，两个刮板一73能够将泳池底部的脏污完全刮起，方便吸污口8将这些脏污完全吸收掉。
弧形板65上开设有弧形孔66，弧形孔66内转动安装有多个等间距分布的导轮67，导轮67贯穿弧形孔66，矩形板64和两个铰接杆63之间呈等腰梯形分布。
具体的，多个导轮67能够避免弧形板65和泳池壁直接摩擦，在起到保护弧形板65的时候还能够对清洁机器人主体1的前进起到导向的作用，呈等腰梯形分布矩形板64和两个铰接杆63之间具有稳定性，能够确保防撞导向组件6在行进过程当中始终和清洁机器人主体1保持垂直。
转轴72贯穿固定板71并和固定板71转动连接在一起，转轴72上固定安装有两个竖板76，竖板76上设有导杆77，导杆77贯穿竖板76并和竖板76滑动连接在一起，导杆77的两端固定安装有圆盘78和固定块79，固定块79和固定板71固定连接在一起，圆盘78和竖板76相互靠近的一侧固定安装有同一个弹簧710，弹簧710滑动套设在导杆77上。
具体的，当刮板二74和刮板一73遇到泳池底部凸起的时候将以转轴72为圆心进行偏转并远离泳池的底部，此时，固定块79、导杆77和圆盘78将带动弹簧710被压缩，当刮板一73和刮板一73越过凸起的时候，在两个弹簧710的复位弹力下，转轴72将带动刮板一73和刮板二74的底部始终和泳池底部接触，因此能够持续对泳池的底部进行清洁。
竖板76上开设有矩形孔，导杆77贯穿矩形孔并和矩形孔滑动连接在一起。
具体的，通过设置矩形孔能够确保导杆77在竖板76内滑动的时候还能够进行一定位移的上下移动。
刮板一73靠近吸污口8的一侧固定安装有刮板三75，刮板三75的长度大于刮板一73和刮板二74之间的间距。
具体的，能通过刮板二74和刮板一73之间的间距脏污是能够被吸污口8吸收掉的，无法通过这间距的脏污将一直停留在刮板一73和刮板二74内，而刮板三75能够将刮板二74和刮板一73之间的间距无法刮除的脏污完全刮除掉。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种泳池清洁机器人转向方法，包括清洁机器人主体(1)、及设置在清洁机器人主体(1)内部的角度传感器、陀螺仪传感器、加速度传感器，其特征在于，还包括固定在清洁机器人主体(1)前进一侧的声呐一(4)和声呐二(5)，包括以下步骤：
S1，清洁机器人主体(1)在泳池内沿任意方向移动；
S2，判断行进方向与泳池壁之间的角度；
S3，清洁机器人主体(1)与泳池壁接触，并向垂直于行进方向与泳池壁呈非锐角的一侧移动；
S4，清洁机器人主体(1)掉头，并沿上一次行进方向的反方向移动；
S5，重复S2并向垂直于行进方向移动，当清洁机器人主体(1)与泳池壁呈锐角时，清洁机器人主体(1)在距离泳池壁一定距离后提前转向，当清洁机器人主体(1)与泳池壁呈直角时，清洁机器人主体(1)与泳池壁接触后以S3相同的方法转向；
S6，清洁机器人主体(1)掉头，并沿上一次行进方向的反方向移动。
2.根据权利要求1所述的一种泳池清洁机器人转向方法，其特征在于，S2-S3的具体步骤如下：
声呐一(4)和声呐二(5)之间的距离为X1，清洁机器人主体(1)初次入水时，声呐一(4)和声呐二(5)发出超声波，超声波碰到泳池壁之后将会回弹，从而能够检测出声呐一(4)和声呐二(5)距泳池壁的距离为A和B，B和A的之间的距离差为X2，通过角度传感器可以判断清洁机器人主体(1)转动的角度，且通过陀螺仪传感器可以判断清洁机器人主体(1)的方位；
当B长于A的时候，通过计算出A与泳池壁壁之间的∠a，∠a＝tana+90°，tana＝X2/X1，则机器人在碰到泳池壁后向垂直B的方向进行一定距离[≤清洁机器人主体(1)的清扫范围]的移动,之后再往反方向移动，清洁机器人主体(1)的两次行进路线存在局部的交汇；
S5-S6的具体步骤如下：
清洁机器人主体(1)掉头一次之后，计算出B与A之间的∠b，tanb＝X1/X2，行进一段距离之后，清洁机器人主体(1)与泳池壁之间的距离为清洁机器人主体(1)机身半径的1.2-1.5倍时，清洁机器人主体(1)直接朝垂直A的方向进行一定距离[≤清洁机器人主体(1)的清扫范围]的移动,之后再往反方向移动，清洁机器人主体(1)的两次行进路线存在局部的交汇，至此，清洁机器人主体(1)便完成一个行程的清扫，重复上述行程的操作便能够对泳池的整个底部进清洁。
3.一种泳池清洁机器人，适用于权利要求1-2中任意一条所述的一种泳池清洁机器人转向方法，其特征在于，包括转动安装在清洁机器人主体(1)底部的驱动轮(2)以及转向轮(3)，所述清洁机器人主体(1)的顶部固定安装有保护清洁机器人主体(1)的防撞导向组件(6)，所述清洁机器人主体(1)的底部设有吸污口(8)以及清洁刮扫泳池的刮扫组件(7)。
4.根据权利要求3所述的一种泳池清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人主体(1)的底部固定安装有两个倾斜设置的导流板(9)，所述刮扫组件(7)和吸污口(8)均位于两个导流板(9)之间。
5.根据权利要求3所述的一种泳池清洁机器人，其特征在于，所述防撞导向组件(6)包括和清洁机器人主体(1)顶部固定连接在一起的安装板(61)，所述安装板(61)的前侧固定安装有两个回弹阻尼杆(62)，两个回弹阻尼杆(62)上均铰接有铰接杆(63)，两个铰接杆(63)上铰接有同一个矩形板(64)，所述矩形板(64)的前侧固定安装有弧形板(65)。
6.根据权利要求3所述的一种泳池清洁机器人，其特征在于，所述刮扫组件(7)包括两个和清洁机器人主体(1)底部固定连接在一起的固定板(71)，两个固定板(71)上转动安装有同一个转轴(72)，所述转轴(72)上固定安装有刮板一(73)和刮板二(74)。
7.根据权利要求5所述的一种泳池清洁机器人，其特征在于，所述弧形板(65)上开设有弧形孔(66)，所述弧形孔(66)内转动安装有多个等间距分布的导轮(67)，所述导轮(67)贯穿弧形孔(66)，所述矩形板(64)和两个铰接杆(63)之间呈等腰梯形分布。
8.根据权利要求6所述的一种泳池清洁机器人，其特征在于，所述转轴(72)贯穿固定板(71)并和固定板(71)转动连接在一起，所述转轴(72)上固定安装有两个竖板(76)，所述竖板(76)上设有导杆(77)，所述导杆(77)贯穿竖板(76)并和竖板(76)滑动连接在一起，所述导杆(77)的两端固定安装有圆盘(78)和固定块(79)，所述固定块(79)和固定板(71)固定连接在一起，所述圆盘(78)和竖板(76)相互靠近的一侧固定安装有同一个弹簧(710)，所述弹簧(710)滑动套设在导杆(77)上。
9.根据权利要求8所述的一种泳池清洁机器人，其特征在于，所述竖板(76)上开设有矩形孔，所述导杆(77)贯穿矩形孔并和矩形孔滑动连接在一起。
10.根据权利要求6所述的一种泳池清洁机器人，其特征在于，所述刮板一(73)靠近吸污口(8)的一侧固定安装有刮板三(75)，所述刮板三(75)的长度大于刮板一(73)和刮板二(74)之间的间距。
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