CN114680757A - 一种自清洁装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于洗地机和清洁机器人的自清洁装置。该装置包括清水箱、水泵、装有多级过滤装置的污水箱及电控三通阀，上述构件通过管道连接，管道包括与两水箱的如水及出水口相连的水箱接。清水箱及污水箱内各自设置有液位传感器，以检测清水及污水液位。该装置还包括嵌入式控制单元，由嵌入式控制单元控制水泵及电控三通阀，以实现污水循环利用和污水箱自清洁的操作。本发明解决了单泵实现清洁机器人自清洁和污水循环利用的自动控制，智能化程度高、结构简单，操作简单便捷安全且环保。

Description

一种自清洁装置
技术领域
本发明涉及商用电器领域的洗地机和清洁机器人，特别是涉及一种用于洗地机和清洁机器人的自清洁装置。
背景技术
目前商用洗地机和清洁机器人越来越广泛地被应用于商场、机场、车站等公共场所的地面清洁。使用时，一般是向商用洗地机或清洁机器人的清水桶中注满清水，开启洗地机或清洁机器人，清水流出与洗涤剂混合后被导流到洗地机的刷盘上，旋转刷盘使污垢与地面分离，再通过泵吸装置将地面的污水回收到污水箱，达到清洁地面的效果。
此类洗地机、清洁机器人在地面清洁后，污水箱中往往会沉积一定量的污泥，排除污水后，需要人工用清水、刷子对污水箱进行清洁保养，该操作相对复杂，需要反复排污，增加人工工作量，并且由于污水箱有半米深且内部结构相对复杂，手动清洁时容易伤手，另外污水对操作人员的皮肤也可能有一定损伤。
有鉴于上述现有的洗地机存在的缺陷，本发明提供了一种适用于商用洗地机和清洁机器人的自清洁装置。
发明内容
本发明的目的及其技术问题的解决是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的自清洁装置，适用于洗地机和/或清洁机器人，所述洗地机和/或清洁机器人包括清水箱和污水箱，该自清洁装置包括水泵、水阀、控制单元及连接清水箱及污水箱的管路，所述水泵及水阀连接于所述管路上，并响应所述控制单元的控制信号，选择性连通所述清水箱及所述污水箱，以将所述清水箱中的水泵入所述污水箱进行污水箱自清洁。
在一个较佳实施例中，所述污水箱包括过滤器，用于过滤污水；所述清水箱和所述污水箱分别包括入水口及出水口；所述管路包括第一至第四水箱接口，第一及第二水箱接口分别连接所述清水箱的出水口及所述污水箱的入水口，第三及第四水箱接口分别连接所述污水箱的出水口及所述清水箱的入水口。所述水泵和所述水阀配置为响应所述控制单元的控制信号，使所述管路处于第一导通状态或第二导通状态。其中，在所述第一导通状态下，所述水泵和所述水阀接通所述第一及第二水箱接口，以使所述水泵将所述清水箱中的水泵入所述污水箱进行污水箱自清洁；在所述第二导通状态下，所述水泵和所述水阀接通所述第三及第四水箱接口，以使所述水泵将所述污水箱中的经过滤的水泵入所述清水箱中进行循环利用。
在另一较佳实施例中，所述水阀包括第一电控三通阀和第二电控三通阀，第一电控三通阀连接所述水泵的出水口、所述第二水箱接口及所述第四水箱接口，所述第二电控三通阀连接所述水泵的入水口、所述第一水箱接口及所述第三水箱接口。所述第一及第二电控三通阀和所述水泵配置为响应所述控制单元的控制信号，选择性导通所述第一至第四水箱接口，以使所述管路选择性处于所述第一导通状态或所述第二导通状态。
在另一较佳实施例中，所述清水箱内设置第一液位传感器，所述污水箱内设置第二液位传感器，所述第一液位传感器和所述第二液位传感器通过输入接口与所述控制单元连接，以使所述控制单元通过所述输入接口对所述第一液位传感器和所述第二液位传感器进行信号采集，检测所述清水箱及所述污水箱内的液位高度。所述控制单元配置为响应所述检测到的液位高度选择性向所述水泵和所述第一及第二电控三通阀发出控制信号，使所述水泵和所述第一及第二电控三通阀选择性连通所述清水箱及所述污水箱。具体地，所述控制单元配置为将所述第二液位传感器所检测到的液位高度与第一预设阈值进行比较，及将将所述第一液位传感器所检测到的液位高度与第二预设阈值进行比较。如所述第二液位传感器检测到的液位高度高于所述第一预设阈值，输出第一控制信号，控制所述水泵和所述第一及第二电控三通阀接通所述第三水箱接口及所述第四水箱接口，以使所述水泵将所述污水箱中的经过滤的水泵入所述清水箱中进行循环利用。如所述第一液位传感器检测到的液位高度高于所述第二预设阈值，输出第二控制信号，控制所述水泵和所述第一及第二电控三通阀接通所述第一水箱接口及所述第二水箱接口，以使所述水泵将所述清水箱中的水泵入所述污水箱进行污水箱自清洁。
前述控制单元可以包括嵌入式控制单元，所述嵌入式控制单元通过驱动接口连接并驱动所述水泵和水阀，以选择性连通所述清水箱和所述污水箱，其中所述驱动接口工作方式采用PWM脉宽调制驱动、晶闸管驱动、继电驱动、或GPIO驱动。所述嵌入式控制单元可以通过通信接口与显示控制装置连接，向用户提供人机接口，以向所述显示控制装置发送所述自清洁装置及工作状态信息，通过所述显示控制装置显示，供用户查看；所述嵌入式控制单元还可以接收所述显示控制装置发送的操作指令，响应所述操作指令控制所述自清洁装置作业。所述嵌入式控制单元还可以通过无线通信接口与服务器或云平台连接，所述嵌入式控制单元可以记录所述自清洁装置作业信息，并将所述作业信息发送至所述服务器或云平台，以便进行数据分析；所述嵌入式控制单元还可以接收所述服务器或云平台发送的控制指令，并响应所述操作指令控制所述自清洁装置作业。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。其至少具有下列优点：
1、本发明的自清洁装置，可以利用清水箱剩余清水，在自清洁时一键操作，不用手工清理污水箱，只要向清水箱添加清水或保证其中有足量的剩余清水，便可以进行污水箱清洁，降低了手动清洁污水箱的复杂度及操作人员手部损伤的风险。
2、本发明的自清洁装置利用单水泵加电控水阀便可实现水路转换，结构简洁，成本较低。
3、本发明的自清洁装置采用清水箱的液位传感器和污水箱的液位传感器检测液位，并基于液位自动判断是否可一执行污水过滤重复利用和污水箱自清洁的操作，提高了智能化程度。
上述说明仅是本发明技术方案及技术效果的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,对本发明进行详细说明。
附图说明
图1是本发明自清洁装置的组合结构示意图；
图2是本发明自清洁装置的控制系统结构示意图；
图3A是本发明自清洁装置的污水循环利用操作流程图；
图3B是本发明自清洁装置的污水箱自清洁操作流程图。
特征标号：
1：清水箱 2：污水箱
3：水泵 4：第一水阀
5：第二水阀 6：第一水箱接口
7：第四水箱接口 8：第三水箱接口
9：第二水箱接口 10：第一液位传感器
11：第二液位传感器
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种适用于洗地机及自清洁机器人的自清洁装置的具体实施方式、方法、特征及其功效详细说明如后。
参阅图1所示，本发明较佳实施例的一种洗地机和/或清洁机器人的自清洁装置包括控制单元(未在图1中示出)、水泵3、水阀及管路。
洗地机和/或清洁机器人包括清水箱1和污水箱2。清水箱1存放清水，用于地面降尘洗地或清洁污水箱2；污水箱2存放回收的污水，内置多级过滤器，可将过滤后的清水引入清水箱1实现污水循环利用。清水箱1内设置有第一液位传感器10，用于检测清水箱1内水位高度；污水箱内设置有第二液位传感器11，用于检测污水箱2内水位高度。控制单元可以对第一液位传感器10及第二液位传感器11进行信号采集，以确定清水箱1和污水箱2内的液位高度。
清水箱1通过管路和水阀、水泵3及污水箱2连接。所述管路包括第一水箱接口6、第二水箱接口9、第三水箱接口8和第四水箱接口7。所述水阀包括第一水阀4和第二水阀5，第一水阀4及第二水阀5均优选电控三通阀。
水泵3设置于管路中段，其入水口及出水口分别与第二水阀5和第一水阀4的一端连接。第一水阀4的另两端分别与第二水箱接口9及第四水箱接口7连接；第二水阀5的另两端分别与第一水箱接口6和第三水箱接口8连接。第一水箱接口6和第二水箱接口9分别连接清水箱1的出水口及入水口；第三水箱接口8和第四水箱接口7分别连接污水箱2的出水口及入水口。在一较佳实施例中，第一水箱接口6和清水箱出水口设置于清水箱1的下部；第二水箱接口9和清水箱入水口设置于清水箱1的上部；第三水箱接口8和污水箱出水口设置于污水箱2的下部；第四水箱接口7和污水箱入水口设置于污水箱2的上部。
本发明的自清洁装置的控制单元可以包括外置控制单元或嵌入式控制单元(图1中未示出)。如图2所示，嵌入式控制单元可以包括微控制单元(MCU)及串行通信接口、输入接口、驱动接口和无线通信接口。
微控制单元可以采用STM32系列芯片作为逻辑运算单元，并通过串行通信接口与一显示控制装置对接。
显示控制装置主要用于人机交互，为操作者显示设备信息、工作状态等，操作者可通过触控显示屏设定工作模式、控制参数等。该显示控制装置可以选用触控屏或显示屏与机械式控制组件的组合结构。
输入接口可采用GPIO或ADC等技术工作。第一液位传感器10和第二液位传感器11通过输入接口与MCU连接。MCU利用输入接口对液位传感器进行信号采集。在另外的实施例中，温度、压力等传感器也可以通过输入接口与MCU连接，使MCU可利用输入接口对温度、压力等传感器进行信号采集，以对自清洁装置的工作状态进行更多维度的检测及控制。
驱动接口可采用PWM脉宽调制、晶闸管驱动、继电驱动、GPIO驱动等技术。水泵和第一水阀4及第二水阀5连接于驱动接口，使微控制单元可通过驱动接口驱动水泵控制水流量，控制电控三通阀切换水路。
无线通信接口可以使微控制单元通过无线通信协议与远程显示控制系统，例如云平台，进行通信，以实现自清洁装置的远程控制和/或多台设备的集中控制。另外，嵌入式控制单元可以记录每次作业时间、水量和清洁面积数据，并将上述数据通过无线通信接口传递给云平台，以便进行数据分析，并方便用户远程查看清洁机器人的工作记录。
嵌入式控制单元、显示屏、液位传感器、水泵、电控三通阀、云平台等共同构成本发明的自清洁装置的控制系统。
图3A和3B显示了利用本发明的自清洁装置实现洗地机和/或清洁机器人，特别是洗地机和清洁机器人的污水箱的自清洁操作的基本流程。本发明的自清洁装置支持洗地机和清洁机器人在多种不同模式下工作，包括：污水循环利用模式和污水箱自清洁模式。
在设备默认状态下，水泵3关闭，清水箱1与污水箱2之间的水不互通。操作员可以通过触控屏设定启动污水循环功能或污水箱自清洁功能，使洗地机或清洁机器人进入污水循环利用模式或污水箱自清洁模式。
具体地，操作员可以通过触摸触控屏设定启动污水循环利用模式并通过串行通信接口将指令发给嵌入式控制单元的MCU，并由MCU启动污水循环利用模式。
在此种模式下，当洗地机或清洁机器人处于洗地作业时，嵌入式控制单元的MCU通过输入接口对污水箱2内的第二液位传感器11进行信号采集，以检测污水液位。当采样信号显示污水箱2内的污水液位达到或超过安全污水液位高度时，嵌入式控制单元的MCU通过驱动接口驱动第二电控三通阀5将水泵进水口接通第三水箱接口8，阻断水泵进水口与第一水箱接口6间的连接，通过驱动接口驱动第一电控三通阀4将水泵出水口接通第四水箱接口7，阻断水泵出水口与第二水箱接口9间的连接，并启动水泵，将污水箱2内设置的多级过滤装置过滤污水后得到的清水加入清水箱1，实现对污水箱2中的污水的循环利用。如采样信号显示污水箱2内的污水液位未达到安全污水液位高度时，嵌入式控制单元的MCU则通过驱动接口关闭水泵3和第二水阀5，防止污水循环利用模式被误开启。
上述安全污水液位高度的检测可以通过实际检测污水液位与第一预设阈值进行比较而实现。
类似地，当洗地机或清洁机器人处于排污状态时，操作员也可以通过触摸触控屏设定启动污水箱自清洁模式并通过串行通信接口将指令发给嵌入式控制单元的MCU，并由MCU启动污水箱自清洁模式。
在此种模式下，嵌入式控制单元的MCU通过输入接口对清水箱内的第一液位传感器10进行信号采集，以检测清水液位。当采样信号显示清水箱1内的清水液位达到或超过安全清水液位高度时，嵌入式控制单元的MCU通过驱动接口驱动第二电控三通阀5将水泵进水口接通第一水箱接口6，阻断水泵进水口与第三水箱接口8之间的连接，通过驱动接口驱动第一电控三通阀4将水泵出水口接通第二水箱接口9，阻断水泵出水口与第四水箱接口7之间的连接；并启动水泵，将清水喷入污水箱2，对污水箱2进行清洁，并完成排污。如采样信号显示清水箱1内的清水液位未达到安全清水液位高度时，嵌入式控制单元的MCU则通过驱动接口关闭水泵3和第二水阀5，防止污水箱自清洁模式被误开启，并通过串行通信接口向触控屏发送自清洁装置工作状态信息，提醒操作员向清水箱加水。
上述安全清水液位高度的检测可以通过实际检测清水液位与第二预设阈值进行比较而实现。
嵌入式控制单元记录每次作业时间、水量和清洁面积数据，并将上述数据通过无线通信接口传递给云平台，以便进行数据分析，并方便用户远程查看清洁机器人的工作记录。
采用本发明后，可以利用清水箱剩余清水，实现污水箱自清洁，不需手工清理，降低手动清洁污水箱的复杂度，并避免可能的手部损伤。设备结构上利用单水泵加电控水阀便可实现水路转换，结构上简洁，成本较低。同时可通过显示控制装置或云平台实现一键控制，提升了智能化程度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种自清洁装置，适用于洗地机和/或清洁机器人，所述洗地机和/或清洁机器人包括清水箱(1)和污水箱(2)，其特征在于，该自清洁装置包括：水泵(3)、水阀(4、5)、控制单元及连接清水箱(1)及污水箱(2)的管路，所述水泵(3)及水阀(4、5)连接于所述管路上，并响应所述控制单元的控制信号，选择性连通所述清水箱(1)及所述污水箱(2)，以将所述清水箱(1)中的水泵入所述污水箱(2)进行污水箱自清洁。
2.根据权利要求1所述的自清洁装置，其特征在于：
所述清水箱(1)和所述污水箱(2)分别包括入水口及出水口；
所述管路包括第一水箱接口(6)和第二水箱接口(9)，所述第一水箱接口(6)和第二水箱接口(9)分别连接所述清水箱(1)的出水口及所述污水箱(2)的入水口；
所述水泵(3)和所述水阀(4、5)配置为响应所述控制单元的控制信号，使所述管路处于第一导通状态，其中在所述第一导通状态下，所述水泵(3)和所述水阀(4、5)接通所述第一水箱接口(6)及所述第二水箱接口(9)，以使所述水泵(3)将所述清水箱(1)中的水泵入所述污水箱(2)进行污水箱自清洁。
3.根据权利要求2所述的自清洁装置，其特征在于：
所述污水箱(2)包括过滤器，用于过滤污水；
所述管路还包括第三水箱接口(8)和第四水箱接口(7)，所述第三水箱接口(8)和第四水箱接口(7)分别连接所述污水箱(2)的出水口及所述清水箱(1)的入水口；
所述水泵(3)和所述水阀(4、5)配置为响应所述控制单元的控制信号，使所述管路处于第二导通状态，其中在所述第二导通状态下，所述水泵(3)和所述水阀(4、5)接通所述第三水箱接口(8)及所述第四水箱接口(7)，以使所述水泵(3)将所述污水箱(2)中的经过滤的水泵入所述清水箱(1)中进行循环利用。
4.根据权利要求3所述的自清洁装置，其特征在于：
所述水阀(4、5)包括第一水阀(4)和第二水阀(5)，所述第一水阀(4)和所述第二水阀(5)均为电控三通阀，所述第一水阀(4)连接所述水泵(3)的出水口、所述第二水箱接口(9)及所述第四水箱接口(7)，所述第二水阀(5)连接所述水泵(3)的入水口、所述第一水箱接口(6)及所述第三水箱接口(8)；
所述第一水阀(4)、所述第二水阀(5)及所述水泵(3)配置为响应所述控制单元的控制信号，选择性导通所述第一至第四水箱接口(6、7、8、9)，以使所述管路选择性处于所述第一导通状态或所述第二导通状态。
5.根据前述任一权利要求所述的自清洁装置，其特征在于：
所述清水箱(1)内设置第一液位传感器(10)，所述污水箱(2)内设置第二液位传感器(11)，所述第一液位传感器(10)和所述第二液位传感器(11)通过输入接口与所述控制单元连接，以使所述控制单元通过所述输入接口对所述第一液位传感器(10)和所述第二液位传感器(11)进行信号采集，检测所述清水箱(1)及所述污水箱(2)内的液位高度；
所述控制单元配置为响应所述检测到的液位高度选择性向所述水泵(3)和所述水阀(4、5)发出控制信号，使所述水泵(3)和所述水阀(4、5)选择性连通所述清水箱(1)及所述污水箱(2)。
6.根据权利要求5所述的自清洁装置，其特征在于，所述控制单元配置为：
将所述第二液位传感器(11)所检测到的液位高度与第一预设阈值进行比较，如所检测到的液位高度高于所述第一预设阈值，输出第一控制信号，控制所述水泵(3)和所述水阀(4、5)接通所述第三水箱接口(8)及所述第四水箱接口(7)，以使所述水泵(3)将所述污水箱(2)中的经过滤的水泵入所述清水箱(1)中进行循环利用；和/或
将所述第一液位传感器(10)所检测到的液位高度与第二预设阈值进行比较，如所检测到的液位高度高于所述第二预设阈值，输出第二控制信号，控制所述水泵(3)和所述水阀(4、5)接通所述第一水箱接口(6)及所述第二水箱接口(9)，以使所述水泵(3)将所述清水箱(1)中的水泵入所述污水箱(2)进行污水箱自清洁。
7.根据权利要求5所述的自清洁装置，其特征在于，所述控制单元包括嵌入式控制单元，所述嵌入式控制单元通过驱动接口连接并驱动所述水泵(3)和所述水阀(4、5)，以选择性连通所述清水箱(1)和所述污水箱(2)，其中所述驱动接口工作方式采用PWM脉宽调制驱动、晶闸管驱动、继电驱动、或GPIO驱动。
8.根据权利要求7所述的自清洁装置，其特征在于，所述控制单元通过通信接口与显示控制装置连接，以向所述显示控制装置发送所述自清洁装置及工作状态信息，和/或接收所述显示控制装置发送的操作指令。
9.根据权利要求7所述的自清洁装置，其特征在于，所述控制单元通过无线通信接口与服务器连接，所述控制单元配置为：
记录所述自清洁装置作业信息，并将所述作业信息发送至所述服务器；和/或
接收所述服务器发送的控制指令，并响应所述操作指令控制所述自清洁装置作业。
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