CN114955297B - 垃圾箱举升结构及具有其的智能清洁机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能清洁机器人技术领域，尤其是涉及一种垃圾箱举升结构及具有其的智能清洁机器人，以缓解倾倒垃圾时垃圾箱需要较大的举升力，使伸缩构件的使用寿命缩减，同时在伸缩构件故障时维修设备难度大的问题。本发明提供的垃圾箱举升结构包括垃圾箱和车架，垃圾箱包括本体和四个摆臂，本体两侧面各设置有两个摆臂，沿行进方向依次设置的两个摆臂分别为第一臂和第二臂，位于本体同侧的第一臂、第二臂、车架和本体形成平行四边形结构；车架上设置有伸缩构件，伸缩构件的伸缩端与第一臂相连且伸缩构件与第一臂呈角度布置；车架上还设置有弹性构件，弹性构件的伸缩端与第一臂相连，弹性构件与第一臂交叉布置且位于伸缩构件靠近垃圾箱的一侧。
Description
技术领域
本发明涉及智能清洁机器人技术领域，尤其是涉及一种垃圾箱举升结构及具有其的智能清洁机器人。
背景技术
随着自动化技术和人工智能的发展，智能机器人的需求越来越广泛。机器人时代的到来，将变革现有生产制造模式及人类生活方式。智能扫地机器人，适用于各种室外环境，例如：景区、工业园、公园、厂区道路等。
电池和垃圾箱的容量影响到智能扫地机器人的续航能力，因此增大垃圾箱容量可以充分发挥电池的续航能力。但增加垃圾箱的容量也会影响垃圾倾倒时的垃圾箱所需的举升力，从而缩短了电机的使用寿命，尤其是电机出现问题时，垃圾箱需要人工抬起，增加了维修难度。
发明内容
本发明提供了一种垃圾箱举升结构及具有其的智能清洁机器人，以缓解倾倒垃圾时垃圾箱需要较大的举升力，使伸缩构件的使用寿命缩减，同时在伸缩构件故障时维修设备难度大的问题。
为了缓解上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：
本发明提供的垃圾箱举升结构，包括：垃圾箱和车架，所述垃圾箱包括本体和四个摆臂，所述本体两侧面各设置有两个所述摆臂，沿行进方向依次设置的两个所述摆臂分别为第一臂和第二臂，位于所述本体同侧的所述第一臂、所述第二臂、所述车架和所述本体形成平行四边形结构；
所述车架上设置有伸缩构件，所述伸缩构件的伸缩端与所述第一臂相连且所述伸缩构件与所述第一臂呈角度布置；
所述车架上还设置有弹性构件，所述弹性构件的伸缩端与所述第一臂相连，所述弹性构件与所述第一臂交叉布置且位于所述伸缩构件靠近所述垃圾箱的一侧。
在可选的实施方式中，
所述垃圾箱举升结构可执行举升程序和下降程序；
所述垃圾箱举升结构在执行举升程序运动至最高位置时，所述弹性构件配置为做正功以减少所述伸缩构件的最大推力；
以及，
所述垃圾箱举升结构在执行下降程序运动至最低位置时，所述弹性构件配置为做正功以减少所述伸缩构件的最大推力。
在可选的实施方式中，
以所述第一臂与所述车架的旋转中心建立坐标系，以所述旋转中心为原点O，建立(Ox，Oy)坐标系，以所述垃圾箱自重，所述伸缩构件和所述弹性构件对所述摆臂的作用力分别为G1、G3、G4，并计算各自在(Ox，Oy)坐标系中x，y方向的分力；
所述垃圾箱举升结构执行举升程序，在所述垃圾箱处于最高位置时，
G3y＝G1y-G4y，其中，G1y为所述垃圾箱在y方向的分力，G3y为伸缩构件在y方向的分力，G4y为所述弹性构件在y方向的分力。
在可选的实施方式中，
所述垃圾箱举升结构执行举升程序过程中，在所述垃圾箱处于最低位置时，
G3y＝G1y+G4y，其中，G1y为所述垃圾箱在y方向的分力，G3y为所述伸缩构件在y方向的分力，G4y为所述弹性构件在y方向的分力，
此时所述弹性构件做负功。
在可选的实施方式中，
所述垃圾箱举升结构执行举升程序过程中，在所述弹性构件处于死点位置时，
所述弹性构件对所述第一臂的力指向O点，此时所述弹性构件的推力对所述第一臂不做功，G3y＝G1y。
在可选的实施方式中，
以所述第一臂与所述车架的旋转中心建立坐标系，以旋转中心为原点O，建立(Ox，Oy)坐标系，以所述垃圾箱自重，所述伸缩构件和所述弹性构件对所述摆臂的作用力分别为G1、G3、G4，并计算各自在(Ox，Oy)坐标系中x，y方向的分力；
在所述垃圾箱举升结构执行下降程序运动至最低位置时，
G3y＝G1y+G4y，其中，G1y为所述垃圾箱在y方向的分力；G3y为所述伸缩构件；G4y为所述弹性构件在y方向的分力。
在可选的实施方式中，
所述垃圾箱举升结构执行下降程序过程中，在所述垃圾箱处于最高位置时，G3y＝G1y-G4y，其中，G1y为所述垃圾箱在y方向的分力，G4y为所述弹性构件在y方向的分力，
此时所述弹性构件做负功以减少所述伸缩构件的推力。
在可选的实施方式中，
所述垃圾箱举升结构执行下降程序过程中，在所述弹性构件处于死点位置时，
所述弹性构件对所述第一臂的力G4指向O点，此时弹性构件的推力对所述第一臂不做功，G3y＝G1y。
在可选的实施方式中，
所述第一臂上设置有第一连接件和第二连接件，所述第一连接件与所述伸缩构件的输出轴的端部铰接，所述第二连接件与所述弹性构件的输出端铰接；
所述车架上设置有第一连接座和第二连接座，所述第一连接座与所述伸缩构件的下部铰接，所述第二连接座与所述弹性构件的下部铰接。
第二方面，本发明提供的智能清洁机器人，包括所述垃圾箱举升结构。
本发明中垃圾箱举升结构的有益效果分析如下：
垃圾箱举升结构包括车架以及具有本体和四个摆臂的垃圾箱，本体前进方向的两侧各具有两个摆臂，沿行进方向依次设置的两个摆臂分别为第一臂和第二臂，位于本体同侧的两个摆臂、本体和车架围设形成平行四边形结构，车架上设置有伸缩构件和弹性构件，伸缩构件的伸缩端与第一臂连接，并与第一臂交叉布置，弹性构件伸缩端与第一臂连接，并与第一臂交叉布置，当需要倾倒垃圾时，启动伸缩构件，弹性构件可以辅助伸缩构件通过摆臂抬升或者降低本体，以减小垃圾箱举升所需要的举升力，缓解了倾倒垃圾时垃圾箱需要较大的举升力，使伸缩构件的使用寿命缩减，同时在伸缩构件故障时维修设备难度大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明实施方式提供的垃圾箱举升结构的整体结构示意图；
图2本发明实施方式提供的垃圾箱举升结构中垃圾箱的结构示意图；
图3本发明实施方式提供的垃圾箱举升结构中垃圾箱处于最低位置收缩状态的结构示意图；
图4本发明实施方式提供的垃圾箱举升结构中弹性构件死点状态的结构示意图；
图5本发明实施方式提供的垃圾箱举升结构中垃圾箱处于最高位置举升状态的结构示意图。
图标：100-垃圾箱；110-本体；120-摆臂；121-第一臂；122-第二臂；200-车架；300-伸缩构件；310-第一连接件；320-第一连接座；400-弹性构件；410-第二连接件；420-第二连接座。
具体实施方式
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。
目前，电池和垃圾箱的容量影响到智能扫地机器人的续航能力，因此增大垃圾箱容量可以充分发挥电池的续航能力。但增加垃圾箱的容量也会影响垃圾倾倒时的垃圾箱所需的举升力，从而缩短了电机的使用寿命，尤其是电机出现问题时，垃圾箱需要人工抬起，增加了维修难度。
有鉴于此，本发明提供了一种垃圾箱举升结构，包括：垃圾箱100和车架200，垃圾箱100包括本体110和四个摆臂120，本体110的两侧面各设置有两个摆臂120，沿行进方向依次设置的两个摆臂120分别为第一臂121和第二臂122，位于本体110同侧的第一臂121、第二臂122、车架200和本体110形成平行四边形结构；车架200上设置有伸缩构件300，伸缩构件300的伸缩端与第一臂121相连且伸缩构件300与第一臂121呈角度布置；车架200上还设置有弹性构件400，弹性构件400的伸缩端与第一臂121相连，弹性构件400与第一臂121交叉布置且位于伸缩构件300靠近垃圾箱100的一侧。
垃圾箱100举升结构包括车架200以及具有本体110和四个摆臂120的垃圾箱100，本体110前进方向的两侧各具有两个摆臂120，沿行进方向依次设置的两个摆臂120分别为第一臂121和第二臂122，位于本体110同侧的两个摆臂120、本体110和车架200围设形成平行四边形结构，车架200上设置有伸缩构件300和弹性构件400，伸缩构件300的伸缩端与第一臂121连接，并与第一臂121交叉布置，弹性构件400伸缩端与第一臂121连接，并与第一臂121交叉布置，当需要倾倒垃圾时，启动伸缩构件300，弹性构件400可以辅助伸缩构件300通过摆臂120抬升或者降低本体110，以减小垃圾箱100举升所需要的举升力，缓解了倾倒垃圾时垃圾箱100需要较大的举升力，使伸缩构件300的使用寿命缩减，同时在伸缩构件300故障时维修设备难度大的问题。
如图1所示，箭头方向为前进方向，即行进方向。
关于垃圾箱100的形状和结构，详细而言：
如图2所示，垃圾箱100包括本体110和四个摆臂120，本体110位于垃圾箱举升结构中车架200前进方向的前侧，本体110前进方向的两侧面各连接有两个摆臂120，沿行进方向依次设置的两个摆臂120分别为第一臂121和第二臂122，并且位于本体110同侧的第一臂121、第二臂122、本体110和车架200共同围设形成有平行四边形结构，构成平行四边形结构的目的在于保证本体110在运动过程中始终保持不旋转的状态。
如图1所示，为了抬升或者降低垃圾箱100，车架200上设置有伸缩构件300，伸缩构件300的下部通过第一连接座320铰接于车架200上，伸缩构件300的输出轴的端部通过第一连接件310铰接于里侧的摆臂120，伸缩构件300与里侧的摆臂120交叉布置。伸缩构件300可以具体设置为推杆电机。
车架200上还设置有弹性构件400，弹性构件400的下部通过第二连接座420铰接于车架200上，弹性构件400的输出端通过第二连接件410铰接于里侧的摆臂120，同时弹性构件400与里侧的摆臂120交叉布置。弹性构件可以具体设置为气弹簧。
垃圾箱举升结构能够执行举升程序和下降程序。以下阐述垃圾箱的举升以及下降过程。
垃圾箱举升过程：当垃圾箱收集完垃圾，需要倾倒垃圾时，开始执行举升程序，也就是将垃圾箱从最低位置收缩状态抬升到最高位置。图3、图4和图5分别为垃圾箱举升过程中的三个状态，图3是垃圾箱最低位置收缩状态，图2是弹性构件400死点状态，图5是垃圾箱最高位置举升状态。举升过程顺序为图3-图4-图5。以第一臂121与车架200的旋转中心建立坐标系，以旋转中心为原点O，建立(Ox，Oy)坐标系，以垃圾箱自重、伸缩构件300和弹性构件400对第一臂121的作用力分别为G1、G3、G4，并计算各自在(Ox，Oy)坐标系中x，y方向的分力。
具体的，当垃圾箱处于最低位置收缩状态时，G3y＝G1y+G4y，其中，G1y为垃圾箱在y方向的分力，G3y为伸缩构件300在y方向的分力，G4y为弹性构件400在y方向的分力，垃圾箱在x方向的分力主要由O点作用力和弹性构件400提供,y方向的分力不大，伸缩构件300对第一臂121的y方向作用力G3y需要克服G1y和G4y，此时弹性构件400做负功。
具体的，垃圾箱举升结构在执行举升程序的过程中，当垃圾箱处于弹性构件400死点状态时，弹性构件400对第一臂121的力G4指向O点，此时G3y需要克服G1y，即G3y＝G1y，此时弹性构件400的推力G4对第一臂121不做功。
具体的，当垃圾箱到达最高位置举升状态时，G3y＝G1y-G4y，
其中，G1y为垃圾箱在y方向的分力，G3y为伸缩构件300在y方向的分力，G4y为弹性构件400在y方向的分力。在最高位置时，垃圾箱自重的分力G1y较大，伸缩构件300所需要的推理也最大，由伸缩构件300对第一臂121的作用分力G3y和弹性构件400对第一臂121的作用分力G4y一起克服，由于倾倒垃圾前，G1为恒量，故G1于y方向的分力G1y也是恒量，结合G3y＝G1y-G4y，故此时弹性构件400做正功，可减小伸缩构件300的推力。因此，垃圾箱举升结构在执行举升程序运动至最高位置时，弹性构件400做正功以减少伸缩构件300的最大推力。
垃圾箱下降过程：当垃圾箱达到最高位置后，倾倒完垃圾，需要下降回到最低位置，此时可以执行下降程序。下降过程顺序为图3-图4-图5。以第一臂121与车架200的旋转中心建立坐标系，以旋转中心为原点O，建立(Ox，Oy)坐标系，以垃圾箱自重，伸缩构件300和弹性构件400对第一臂121的作用力分别为G1、G3、G4，并计算各自在(Ox，Oy)坐标系中x，y方向的分力。
具体的，在垃圾箱举升结构执行下降程序过程中，当垃圾箱处于最高位置举升状态时，G3y＝G1y-G4y，其中，G1y为垃圾箱在y方向的分力，G4y为弹性构件400在y方向的分力，此时弹性构件400做负功以减少伸缩构件300的推力。也就是说，垃圾箱从最高位置下降时，G1y分力较大，由伸缩构件300的分力G3y和弹性构件400的分力G4y一起克服，此时弹性构件400做负功，从而减小了伸缩构件300的推力。
具体的，垃圾箱举升结构在执行下降程序的过程中，当垃圾箱处于弹性构件400死点状态时，G3y＝G1y，弹性构件400对第一臂121的力G4指向O点，此时G3y需要克服G1y，此时弹性构件400的推力对第一臂121不做功。
具体的，垃圾箱举升结构执行下降程序运动至最低位置时，G3y＝G1y+G4y，其中，G1y为垃圾箱在y方向的分力，G3y为伸缩构件300，G4y为弹性构件400在y方向的分力，垃圾箱x向分力主要由O点作用力和弹性构件400提供，y方向分力不大，由于垃圾箱需要被压紧，G4y和G1y做正功，由于弹性构件400需要做正功，所以伸缩构件300所需要分力减小。因此，垃圾箱举升结构在执行下降程序运动至最低位置时，弹性构件400做正功以减少伸缩构件300的最大推力。
更进一步地，弹性构件400在垃圾箱举升过程中，减少最高点的伸缩构件300在y方向的最大的力，此力也是全程伸缩构件300需要消耗的最大的力；弹性构件400在垃圾箱下降过程中，减少最低点的伸缩构件300在y方向的最大的力，因此，可使得伸缩构件300最大的输出力得以减少，弹性构件400如此而助力。
综上，通过在垃圾箱举升或下降过程中，改变弹性构件400做工状态，实现垃圾箱的举升助力和收缩助力，即在垃圾箱举升或者下降的过程中，弹性构件400都可以减小伸缩构件300所需要的力，因此，本实施例可以降低伸缩构件300的最大推力，延长伸缩构件300的使用寿命，尤其是当伸缩构件300故障以及设备需要维修时，弹性构件400可助力人工举升垃圾箱。
另外，本实施例中的垃圾箱，可采用大容量垃圾箱，在增大垃圾箱容量的同时，增加弹性构件400来实现助力效果，以减少垃圾箱举升所需要的举升力，能够提升智能扫地机器人的工作时间，也降低了垃圾箱维修难度。
由于本实施例提供的智能清洁机器人的技术效果与上述实施例提供的垃圾箱举升结构的技术效果相同，此处不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种垃圾箱举升结构，其特征在于，包括：垃圾箱(100)和车架(200)，所述垃圾箱(100)包括本体(110)和四个摆臂(120)，所述本体(110)的两侧面各设置有两个所述摆臂(120)；
以垃圾箱的同侧的两个所述摆臂(120)分别为第一臂(121)和第二臂(122)，所述第一臂(121)和所述第二臂(122)沿行进方向依次设置的；位于所述本体(110)同侧的所述第一臂(121)、所述第二臂(122)、所述车架(200)和所述本体(110)形成平行四边形结构；
所述车架(200)上设置有伸缩构件(300)，所述伸缩构件(300)的伸缩端与所述第一臂(121)相连且所述伸缩构件(300)与所述第一臂(121)呈角度布置；
所述车架(200)上还设置有弹性构件(400)，所述弹性构件(400)的伸缩端与所述第一臂(121)相连，所述弹性构件(400)与所述第一臂(121)交叉布置且位于所述伸缩构件(300)靠近所述垃圾箱(100)的一侧；
所述垃圾箱举升结构可执行举升程序和下降程序；
所述垃圾箱举升结构在执行举升程序运动至最高位置时，所述弹性构件(400)配置为做正功以减少所述伸缩构件(300)的最大推力；
以及，
所述垃圾箱举升结构在执行下降程序运动至最低位置时，所述弹性构件(400)配置为做正功以减少所述伸缩构件(300)的最大推力。
2.根据权利要求1所述的垃圾箱举升结构，其特征在于，
以所述第一臂(121)与所述车架(200)的旋转中心建立坐标系，以所述旋转中心为原点O，建立(Ox，Oy)坐标系，以所述垃圾箱(100)自重，所述伸缩构件(300)和所述弹性构件(400)对所述摆臂(120)的作用力分别为G1、G3、G4，并计算各自在(Ox，Oy)坐标系中x，y方向的分力；
所述垃圾箱举升结构执行举升程序，在所述垃圾箱(100)处于最高位置时，
G3y＝G1y-G4y，其中，G1y为所述垃圾箱(100)在y方向的分力，G3y为伸缩构件(300)在y方向的分力，G4y为所述弹性构件(400)在y方向的分力。
3.根据权利要求2所述的垃圾箱举升结构，其特征在于，
所述垃圾箱举升结构执行举升程序过程中，在所述垃圾箱(100)处于最低位置时，
G3y＝G1y+G4y，其中，G1y为所述垃圾箱(100)在y方向的分力，G3y为所述伸缩构件(300)在y方向的分力，G4y为所述弹性构件(400)在y方向的分力，
此时所述弹性构件(400)做负功。
4.根据权利要求3所述的垃圾箱举升结构，其特征在于，
所述垃圾箱举升结构执行举升程序过程中，在所述弹性构件(400)处于死点位置时，
所述弹性构件(400)对所述第一臂(121)的力指向O点，此时所述弹性构件(400)的推力对所述第一臂(121)不做功，G3y＝G1y。
5.根据权利要求4所述的垃圾箱举升结构，其特征在于，
以所述第一臂(121)与所述车架(200)的旋转中心建立坐标系，以旋转中心为原点O，建立(Ox，Oy)坐标系，以所述垃圾箱(100)自重，所述伸缩构件(300)和所述弹性构件(400)对所述摆臂(120)的作用力分别为G1、G3、G4，并计算各自在(Ox，Oy)坐标系中x，y方向的分力；
在所述垃圾箱举升结构执行下降程序运动至最低位置时，
G3y＝G1y+G4y，其中，G1y为所述垃圾箱(100)在y方向的分力；G3y为所述伸缩构件(300)在y方向的分力；G4y为所述弹性构件(400)在y方向的分力。
6.根据权利要求5所述的垃圾箱举升结构，其特征在于，
所述垃圾箱举升结构执行下降程序过程中，在所述垃圾箱(100)处于最高位置时，G3y＝G1y-G4y，其中，G1y为所述垃圾箱(100)在y方向的分力，G4y为所述弹性构件(400)在y方向的分力，
此时所述弹性构件(400)做负功以减少所述伸缩构件(300)的推力。
7.根据权利要求6所述的垃圾箱举升结构，其特征在于，
所述垃圾箱举升结构执行下降程序过程中，在所述弹性构件(400)处于死点位置时，
所述弹性构件(400)对所述第一臂(121)的力G4指向O点，此时弹性构件(400)的推力对所述第一臂(121)不做功，G3y＝G1y。
8.根据权利要求7所述的垃圾箱举升结构，其特征在于，
所述第一臂(121)上设置有第一连接件(310)和第二连接件(410)，所述第一连接件(310)与所述伸缩构件(300)的输出轴的端部铰接，所述第二连接件(410)与所述弹性构件(400)的输出端铰接；
所述车架(200)上设置有第一连接座(320)和第二连接座(420)，所述第一连接座(320)与所述伸缩构件(300)的下部铰接，所述第二连接座(420)与所述弹性构件(400)的下部铰接。
9.一种智能清洁机器人，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的垃圾箱举升结构。
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- 2022-06-13 CN CN202210664985.2A patent/CN114955297B/zh active Active
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