CN115381337B - 一种扫拖机器人和越障方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种扫拖机器人和的越障方法，其中扫拖机器人包括底盘，底盘的下侧设有转向轮、变径行走组件和顶升装置；变径行走组件包括行走轮和变径件，当扫拖机器人需要越过障碍时，变径件可向行走轮的外侧伸出；顶升装置包括下伸件，当需要越过障碍时，下伸件可向下伸出并把底盘的后侧顶起；扫拖机器人还包括运动检测组件，运动检测组件用于检测扫拖机器人是否越过障碍。当扫拖机器人不能越过障碍时，变径驱动装置可驱动变径件向行走轮的外侧伸出，相当于增大了行走轮的外径，顶升装置中的下伸驱动装置可带动下伸件向下伸出并把底盘顶起，调整底盘的角度姿态，可以增加行走轮与地面接触、底盘摆脱障碍的可能性，提高扫拖机器人的越障能力。

Description

一种扫拖机器人和越障方法
技术领域
本发明涉及行走机器人技术领域，特别涉及一种扫拖机器人和越障方法。
背景技术
随着智能家居的发展，人们对扫拖机器人在室内环境的越障能力要求越来越高，希望扫拖机器人能越过更多的障碍物，适应更多的场地环境，提高自动清扫能力。
在现有技术中，扫拖机器人遇到接近底盘高度的障碍物时，底盘可能会被卡住，行走轮可能处于悬空状态而无法驱动扫拖机器人前行，行走轮也可能由于无法与障碍物紧密接触而导致摩擦力小，进而无法有效驱动扫拖机器人继续前行，大大降低了扫拖机器人的清扫效率，扫拖机器人的越障能力还有待进一步提高。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种扫拖机器人和一种越障方法，旨在解决现有技术中的扫拖机器人的越障能力较低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种扫拖机器人，包括底盘，所述底盘的下侧设有转向轮、变径行走组件和顶升装置，所述转向轮设于所述变径行走组件的前侧，所述顶升装置设于所述变径行走组件的后侧；
所述变径行走组件包括行走轮、行走电机、变径件和变径驱动装置，所述行走轮与所述底盘转动连接，所述行走电机可带动所述行走轮转动，所述变径件与所述行走轮周向固定，所述变径件与所述行走轮活动连接，所述变径驱动装置可带动所述变径件相对于所述行走轮做伸出或收缩运动，当所述扫拖机器人正常行走时，所述变径件处于收缩状态，当所述扫拖机器人需要越过障碍时，所述变径件可向所述行走轮的外侧伸出；
所述顶升装置包括下伸件和下伸驱动装置，所述下伸驱动装置可带动所述下伸件沿上下方向活动，当所述扫拖机器人正常行走时，所述下伸件处于向上收缩的状态，当所述扫拖机器人需要越过障碍时，所述下伸件可向下伸出并把所述底盘的后侧顶起；
所述扫拖机器人还包括运动检测组件，所述运动检测组件用于检测所述扫拖机器人是否越过障碍，所述行走电机、所述变径驱动装置和所述下伸驱动装置均与所述运动检测组件通信连接。
变径行走组件用于驱动扫拖机器人行走，行走电机带动行走轮转动来驱动扫拖机器人行走，运动检测组件用于检测扫拖机器人是否越过障碍。
当扫拖机器人向前行走，转向轮越过障碍后，障碍卡住底盘的转向轮和行走轮之间的位置导致行走轮无法驱动扫拖机器人前行时，变径驱动装置可驱动变径件向行走轮的外侧伸出，相当于增大了行走轮的外径，提高了行走轮与地面接触的可能性，使扫拖机器人更容易地摆脱障碍。顶升装置中的下伸驱动装置可带动下伸件向下伸出并把底盘顶起，调整底盘的角度姿态，可以增加行走轮与地面接触、底盘摆脱障碍的可能性。
本技术方案通过设置变径行走组件和顶升装置，当遇到障碍卡住底盘时可以增加扫拖机器人摆脱障碍的可能性，从而提高扫拖机器人的越障能力。
优选地，所述变径件的数量为多个，多个所述变径件周向设置于所述行走轮上，所述变径件可沿所述行走轮的径向方向滑动。
优选地，所述变径驱动装置包括变径凸轮和变径电机，所述变径凸轮与所述行走轮共轴设置，多个所述变径件设于所述变径凸轮的外周，所述变径凸轮的外周设有多个凸部，多个所述凸部与多个所述变径件位置一一对应设置，所述变径件与所述行走轮之间连接有弹性件，所述变径电机可带动所述变径凸轮相对于所述行走轮转动，所述凸部可带动对应的所述变径件向外伸出运动，所述弹性件可带动所述变径件向内收缩，所述变径电机与所述运动检测组件通信连接；
当所述扫拖机器人正常行走时，所述凸部与所述变径件错位设置，所述变径凸轮与所述行走轮同步转动；
当所述变径件向外扩时，所述变径凸轮与所述行走轮相对转动，所述凸部向所述变径件靠近，使得所述凸部把所述变径件向外推，并使所述弹性件产生向内回缩的弹力；
当所述变径件向内收缩时，所述变径凸轮与所述行走轮反向相对转动，所述凸部远离所述变径件，所述弹性件的弹力把所述变径件向内拉。
变径电机可带动变径凸轮转动，变径件在变径凸轮和弹性件的作用下实现向外伸出或向内收缩。
优选地，所述行走轮上设有多个滑槽，多个所述变径件一一对应地设于多个所述滑槽内，所述弹性件为可伸缩的折叠弹片，所述折叠弹片的沿伸缩方向的两端分别固定连接于所述变径件的侧壁和所述滑槽的内侧壁上，所述变径件的两个相对的侧面上均设有所述折叠弹片。
折叠弹片的两端连接变径件和行走轮，当变径件向外伸出时拉长折叠弹片，使折叠弹片延展并产生使变径件向内缩的弹力，折叠弹片的体积较小，可缩小变径行走组件的体积，结构更紧凑。
优选地，所述变径行走组件还包括密封膜，所述密封膜包裹于所述行走轮的外周，所述密封膜可随所述变径件向外扩展或向内收缩。
在行走轮和变径件的外侧包裹密封膜，使行走轮在轮径正常的状态以及轮径变大状态下都有良好的密封性，避免了灰尘进入行走轮内部造成污染和故障。
优选地，所述密封膜包括弹性内膜和耐磨外膜，所述弹性内膜和所述耐磨外膜从内向外依次设于所述行走轮的外周，所述弹性内膜的内侧粘接于所述行走轮的外周面，所述耐磨外膜的内侧与所述弹性内膜的外侧在正对于所述行走轮的位置粘接，所述耐磨外膜的内侧与所述弹性内膜的外侧在正对于所述变径件的位置部分地粘接。弹性内膜具有较好的弹性，耐磨外膜的耐磨性较好，当变径件向外伸出使弹性内膜延展和使耐磨外膜向外伸，当回缩时可依靠弹性内膜使密封膜回缩，耐磨外膜可延长使用寿命。
优选地，所述下伸件的伸出方向为后下侧。这样下伸件在下伸时可以为底盘提供向前的力，有利于底盘越过障碍。
优选地，所述下伸驱动装置包括下伸电机和下伸齿轮，所述下伸电机与所述底盘固定连接，所述下伸齿轮与所述下伸电机传动连接，所述下伸件与所述底盘滑动连接，所述下伸件上设有下伸齿条，所述下伸齿条与所述下伸齿轮啮合连接。下伸电机带动下伸齿轮转动，下伸齿轮带动下伸齿条和下伸件向下运动，结构较简单。
优选地，所述运动检测组件包括匹配设置的红外线发射器和红外线接收器，所述红外线发射器和所述红外线接收器均固定连接于所述底盘上，所述行走轮上设有多个周向均布的通光孔，所述通光孔与所述行走轮的轴线平行设置，所述红外线发射器和所述红外线接收器分别设于所述行走轮的两侧，所述红外线发射器和所述红外线接收器均与所述通光孔位置对应设置；
所述运动检测组件还包括计算单元和判断单元，所述计算单元可根据所述红外线接收器接收红外线的时间和所述通光孔在所述行走轮的周向方向上的宽度计算所述行走轮的速度，所述计算单元可根据所述速度计算所述行走轮的加速度，所述判断单元根据所述速度和所述加速度判断所述扫拖机器人是否越过障碍。
红外线发射器和红外线接收器分别设置在行走轮的两侧，红外线发射器发射红外线可穿过通光孔到达红外线接收器，两个通光孔之间的行走轮部分会遮挡红外线，计算单元根据红外线接收器接收红外线的时间，以及根据通光孔的宽度，可以计算出行走轮的速度和加速度，判断单元根据速度和加速度判断是否越过障碍，结构较简单。
本发明另一方面，还提出一种应用于上述扫拖机器人的越障方法，包括以下步骤：
S1：所述行走电机带动所述行走轮转动，所述运动检测组件检测所述扫拖机器人是否越过障碍；
S2：当所述运动检测组件检测到所述扫拖机器人未能越过障碍时，所述变径驱动装置带动所述变径件向外伸出，所述行走电机带动所述行走轮转动来尝试越过障碍，所述运动检测组件检测所述扫拖机器人是否越过障碍；
S3：当所述运动检测组件检测到所述扫拖机器人仍未能越过障碍时，所述下伸驱动装置带动所述下伸件向下伸出并顶起所述底盘的后侧，所述行走电机带动所述行走轮转动来尝试越过障碍。
在正常工作状态和可顺利越过障碍情况下，变径出处于收缩状态；只有当运动检测组件检测到未能越过障碍时，变径件才向外伸出。当扫拖机器人未能越过障碍时，首先变径件向外伸出，行走轮转动尝试越过障碍；当仍然未能越过障碍时，下伸件向下伸出并把底盘顶起，调整底盘的姿态，行走轮再转动尝试越过障碍。
通过以上的步骤，变径件和下伸件先后动作，增加扫拖机器人摆脱障碍的可能性，提高扫拖机器人的越障能力，并且也根据是否越过障碍的情况进行动作，可减少越障所需的平均时间，提高工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明扫拖机器人的底部，在正常行走时的结构示意图；
图2为本发明扫拖机器人的底部，当遇到障碍时，变径件伸出行走轮和下伸件向下伸出时的结构示意图；
图3为本发明的行走轮和变径凸轮与底盘连接、红外线发射器和红外线接收器的结构示意图；
图4为本发明的变径行走组件中，变径件处于收缩状态时的结构示意图；
图5为本发明的变径行走组件中，变径件处于伸出状态时的结构示意图；
图6为图5中A的局部放大图；
图7为本发明中，行走轮的外侧包裹密封膜，且变径件处于收缩状态时的结构示意图；
图8为图7中B，且变径件处于伸出状态时的局部放大图。
图9为本发明的变径凸轮与变径电机连接的结构示意图；
图10为本发明的行走轮与行走电机连接的结构示意图；
图11为本发明的伸出件的结构示意图；
图12为本发明的越障方法的流程示意图。
附图中：1-底盘、11-吸尘口、2-转向轮、3-变径行走组件、31-行走轮、311-滑槽、312-通光孔、313-第一轴、314-限位凸起、32-行走电机、33-变径件、341-变径凸轮、3411-第二轴、3412-凸部、342-变径电机、3421-齿轮组、343-弹性件、35-密封膜、41-下伸件、411-下伸齿条、51-红外线发射器、52-红外线接收器。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，诸如上、下、左、右、前、后等，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1至图11所示，一种扫拖机器人，包括底盘1，底盘1的下侧设有转向轮2、变径行走组件3和顶升装置，转向轮2设于变径行走组件3的前侧，顶升装置设于变径行走组件3的后侧。
变径行走组件3包括行走轮31、行走电机32、变径件33和变径驱动装置，行走轮31与底盘1转动连接，行走电机32可带动行走轮31转动，变径件33与行走轮31周向固定，变径件33与行走轮31活动连接，变径驱动装置可带动变径件33相对于行走轮31做伸出或收缩运动，当扫拖机器人正常行走时，变径件33处于收缩状态，参照图4，当扫拖机器人需要越过障碍时，变径件33可向行走轮31的外侧伸出，参照图5。变径行走组件3的数量为两组，分别位于底盘1的左侧和右侧，在两组变径行走组件3之间设有吸尘口11和扫拖部件用于清扫。
顶升装置包括下伸件41和下伸驱动装置，下伸驱动装置可带动下伸件41沿上下方向活动，当扫拖机器人正常行走时，下伸件41处于向上收缩的状态，当扫拖机器人需要越过障碍时，下伸件41可向下伸出并把底盘1的后侧顶起。
扫拖机器人还包括运动检测组件，运动检测组件用于检测扫拖机器人是否越过障碍，行走电机32、变径驱动装置和下伸驱动装置均与运动检测组件通信连接。
变径行走组件3用于驱动扫拖机器人行走，行走电机32带动行走轮31转动来驱动扫拖机器人行走，运动检测组件用于检测扫拖机器人是否越过障碍。
当扫拖机器人向前行走，转向轮2越过障碍后，障碍卡住底盘1的转向轮2和行走轮31之间的位置导致行走轮31无法驱动扫拖机器人前行时，变径驱动装置可驱动变径件33向行走轮31的外侧伸出，相当于增大了行走轮31的外径，提高了行走轮31与地面接触的可能性，使扫拖机器人更容易地摆脱障碍。顶升装置中的下伸驱动装置可带动下伸件41向下伸出并把底盘1顶起，调整底盘1的角度姿态，可以增加行走轮31与地面接触、底盘1摆脱障碍的可能性。
本技术方案通过设置变径行走组件3和顶升装置，当遇到障碍卡住底盘1时可以增加扫拖机器人摆脱障碍的可能性，从而提高扫拖机器人的越障能力。
在一些具体实施例中，变径件33的数量为多个，多个变径件33周向设置于行走轮31上，变径件33可沿行走轮31的径向方向滑动。
在一些具体实施例中，参照图3至图6，变径驱动装置包括变径凸轮341和变径电机342，变径凸轮341与行走轮31共轴设置，多个变径件33设于变径凸轮341的外周，变径凸轮341的外周设有多个凸部3412，多个凸部3412与多个变径件33位置一一对应设置，变径件33与行走轮31之间连接有弹性件343，变径电机342可带动变径凸轮341相对于行走轮31转动，凸部3412可带动对应的变径件33向外伸出运动，弹性件343可带动变径件33向内收缩，变径电机342与运动检测组件通信连接。
当扫拖机器人正常行走时，凸部3412与变径件33错位设置，变径凸轮341与行走轮31同步转动；
当变径件33向外扩时，变径凸轮341与行走轮31相对转动，以两者相对转动的方向为第一方向，凸部3412向变径件33靠近，使得凸部3412把变径件33向外推，并使弹性件343产生向内回缩的弹力；
当变径件33向内收缩时，变径凸轮341与行走轮31反向相对转动，即第一方向的反方向，凸部3412远离变径件33，弹性件343的弹力把变径件33向内拉。
变径电机342可带动变径凸轮341转动，变径件33在变径凸轮341和弹性件343的作用下实现向外伸出或向内收缩。
进一步地，行走轮31的内侧设置空腔，变径凸轮341设于行走轮31的空腔内，行走轮31上设有多个滑槽311，多个变径件33一一对应地设于多个滑槽311内。参照图9和图10，行走轮31的两的端面上均设有第一轴313，第一轴313与底盘1转动连接，行走电机32与底盘1固定，行走电机32与第一轴313传动连连接，具体可通过齿轮组3421、同步带等传动。变径凸轮341的两个端面上均设有第二轴3411，第二轴3411同轴穿过第一轴313的内侧，第二轴3411与第一轴313转动连接，使变径凸轮341与行走轮31可相对转动。至少一个第二轴3411的端部凸出于第一轴313的端部，优选为远离行走电机32所连接的第一轴313的一侧，变径电机342与底盘1固定，变径电机342与凸出于第一轴313的第二轴3411传动连接。这样变径电机342和行走电机32可分别控制变径凸轮341和行走轮31的转动，结构较紧凑，变径电机342和行走电机32的转速相同时，变径凸轮341和行走轮31同步转动，当需要变径时，变径电机342和行走电机32的转速匹配调整，使行走轮31和变径凸轮341相对转动，使变径件33做对应的活动。
进一步地，行走轮31的内腔的侧壁上周向设置有多个限位凸起314，多个限位凸起314与多个凸部3412位置一一对应设置，对应的一个变径件33、一个凸部3412和一个限位凸起314在行走轮31的前进方向上从前向后依次排列。这样在行走轮31行走时，限位凸起314可以与凸部3412抵接，限位凸起314可以把凸部3412向行进方向推，使得行走轮31和变径凸轮341同步运动，在行走时变径电机342可以不主动驱动变径凸轮341转动，减少行走电机32和变径电机342的转动同步要求。
在一些具体实施例中，行走轮31上设有多个滑槽311，多个变径件33一一对应地设于多个滑槽311内，弹性件343为可伸缩的折叠弹片，折叠弹片呈波浪状，折叠弹片的沿伸缩方向的两端分别固定连接于变径件33的侧壁和滑槽311的内侧壁上，变径件33的两个相对的侧面上均设有折叠弹片。
折叠弹片的两端连接变径件33和行走轮31，当变径件33向外伸出时拉长折叠弹片，使折叠弹片延展并产生使变径件33向内缩的弹力，折叠弹片的体积较小，可缩小变径行走组件3的体积，结构更紧凑。
在一些具体实施例中，参照图7和图8，变径行走组件3还包括密封膜35，密封膜35包裹于行走轮31的外周，密封膜35可随变径件33向外扩展或向内收缩。
在行走轮31和变径件33的外侧包裹密封膜35，使行走轮31在轮径正常的状态以及轮径变大状态下都有良好的密封性，避免了灰尘从变径件33与行走轮31之间的缝隙中进入行走轮31内部造成污染和故障。
在一些实施例中，密封膜35上正对于变径件33的位置与变径件33固定连接。密封膜35与行走轮31的远离变径件33的部位粘接，密封膜35与行走轮31的粘接部位和与变径件33的粘接部位之间具有自由区。自由区可适应变径件33的运动，密封膜35的远离变径件33的部位与行走轮31粘接，使密封膜35更贴合行走轮31，减少在正常行走时的影响。
在另一些实施例中，密封膜35包括弹性内膜和耐磨外膜，弹性内膜和耐磨外膜从内向外依次设于行走轮31的外周，弹性内膜的内侧粘接于行走轮31的外周面，耐磨外膜的内侧与弹性内膜的外侧在正对于行走轮的位置粘接，耐磨外膜的内侧与弹性内膜的外侧在正对于变径件的位置部分地粘接，弹性内膜的内侧在正对于变径件的位置不与变径件粘接。耐磨外膜的内侧与弹性内膜的外侧在正对于变径件的位置部分地粘接，使耐磨外膜和弹性内膜之间有一定的形变空间。
弹性内膜具有较好的弹性，耐磨外膜的耐磨性较好，当变径件向外伸出使弹性内膜延展和使耐磨外膜向外伸，当回缩时可依靠弹性内膜使密封膜回缩，耐磨外膜可延长使用寿命。耐磨外膜可采用聚酰亚胺材料薄膜，具有较好的防水耐磨性，弹性内膜可采用TPE材料薄膜，具有高弹性。
在一些具体实施例中，下伸件41的伸出方向为后下侧。这样下伸件41在下伸时可以为底盘1提供向前的力，有利于底盘1越过障碍。
在一些具体实施例中，下伸驱动装置包括下伸电机和下伸齿轮，下伸电机与底盘1固定连接，下伸齿轮与下伸电机传动连接，下伸件41与底盘1滑动连接，下伸件41上设有下伸齿条411，参照图11，下伸齿条411与下伸齿轮啮合连接。底盘1上设有开口朝向下侧的内孔，下伸件41可在内孔内上下滑动。下伸电机带动下伸齿轮转动，下伸齿轮带动下伸齿条411和下伸件41向下运动，结构较简单。在另一些实施例中，下伸电机还可通过丝杆模组等驱动下伸件41。
在一些具体实施例中，运动检测组件包括匹配设置的红外线发射器51和红外线接收器52，红外线发射器51和红外线接收器52均固定连接于底盘1上，行走轮31上设有多个周向均布的通光孔312，通光孔312与行走轮31的轴线平行设置，红外线发射器51和红外线接收器52分别设于行走轮31的两侧，红外线发射器51和红外线接收器52均与通光孔312位置对应设置；
运动检测组件还包括计算单元和判断单元，计算单元可根据红外线接收器52接收红外线的时间和通光孔312在行走轮31的周向方向上的宽度计算行走轮31的速度，计算单元可根据速度计算行走轮31的加速度，判断单元根据速度和加速度判断扫拖机器人是否越过障碍。
红外线发射器51和红外线接收器52分别设置在行走轮31的两侧，红外线发射器51发射红外线可穿过通光孔312到达红外线接收器52，两个通光孔312之间的行走轮31部分会遮挡红外线，即每个通光孔312通光孔312具有一段连续通光时间，计算单元根据红外线接收器52接收红外线的时间，以及根据通光孔312的宽度，可以计算出行走轮31的速度和加速度，判断单元根据速度和加速度判断是否越过障碍，结构较简单。
另一方面，一种应用于上述扫拖机器人的越障方法，包括以下步骤：
S1：行走电机32带动行走轮31转动，运动检测组件检测扫拖机器人是否越过障碍；
S2：当运动检测组件检测到扫拖机器人未能越过障碍时，变径驱动装置带动变径件33向外伸出，行走电机32带动行走轮31转动来尝试越过障碍，运动检测组件检测扫拖机器人是否越过障碍；
S3：当运动检测组件检测到扫拖机器人仍未能越过障碍时，下伸驱动装置带动下伸件41向下伸出并顶起底盘1的后侧，行走电机32带动行走轮31转动来尝试越过障碍。
在正常工作状态和可顺利越过障碍情况下，变径件33处于收缩状态；只有当运动检测组件检测到未能越过障碍时，变径件33才向外伸出。当扫拖机器人未能越过障碍时，首先变径件33向外伸出，行走轮31转动尝试越过障碍；当仍然未能越过障碍时，下伸件41向下伸出并把底盘1顶起，调整底盘1的姿态，行走轮31再转动尝试越过障碍。
通过以上的步骤，变径件33和下伸件41先后动作，增加扫拖机器人摆脱障碍的可能性，提高扫拖机器人的越障能力，并且也根据是否越过障碍的情况进行动作，可减少越障所需的平均时间，提高工作效率。
参照图12，本扫拖机器人的控制方法具体如下：
红外线接收器52接收每个通光孔312的通光时间为t，定义行走轮31的速度为v，t时刻的瞬时速度v＝L/t(L为每个通光孔312所对应的行走轮31的轮缘长度)。t1的速度为v1，t2时刻的速度为v2，t1到t2的加速度为a，a＝(v2－v1)/(t2－t1)。
步骤一：
正常工作的扫拖机器人保持匀速前进，红外接收器持续测量行走轮31的瞬时速度vt，当vt＜vc(vc为扫拖机器人万向轮越过障碍后，行走轮31将要接触障碍物时刻多次测算取的行走轮31速度的平均值)，行走轮31速度开始减速，此时判断到扫拖机器人遇到障碍，然后根据以下三种情况判断是否越过障碍：
1.1：从行走轮31开始减速的瞬间时刻为t0，经过Δtd时间，行走轮31减速到某一时刻速度不再降低的瞬间时刻为t0+Δtd。
t0到t0+Δtd的加速度为ad，此时ac＜ad＜0(ac为行走轮31能直接越过障碍物的减速过程而多次测量取得的加速度平均值)，从t0+Δtd时刻行走轮31的速度开始加速，并一直加速到t0+Δtd+Δta1时刻开始速度不变，Δtd+Δta1时间内行走轮31的加速度aa1＞0，于是判断行走轮31直接顺利越过了障碍。
1.2：从行走轮31开始加速的瞬间时刻为t0，经过Δta2时间行走轮31速度不变时刻为t0+Δta2，t0到t0+Δta2时间内加速度aa2＞0，t0+Δta2时刻的速度v1＜v0(v0为行走轮31空转时的速度)，于是判断行走轮31没有与障碍物紧密接触，行走轮31无法越过障碍。
1.3：从行走轮31开始加速的瞬间时刻为t0，经过Δta3时间行走轮31速度不变时刻为t0+Δta3，t0到t0+Δta3时间内加速度aa3＞0，t0+Δta2时刻的速度v1＝v0(v0为行走轮31空转时的速度)，于是判断行走轮31处于悬空状态，行走轮31无法越过障碍。
步骤二：
当运动检测组件检测到扫拖机器人未能越过障碍时，变径电机342驱动变径凸轮341与行走轮31相对转动，进而变径凸轮341的每个凸部3412挤推变径件33的底部，于是推着变径件33沿着滑槽311朝着行走轮31的外缘运动并伸出，然后使行走轮31的轮径变大，而密封膜35也被变径件33顶出变得膨胀，避免了灰尘进入行走轮31的内部造成污染。
行走轮31内部的变径件33伸出后，运动检测组件持续检测行走轮31的瞬时速度。
2.1：对于行走轮31不能紧密接触障碍物的状态。
2.1.1：运动检测组件检测从轮径最小值dmin变成最大值dmax的瞬间时刻t1，t1到t1+Δtwd1时刻内减速，加速度awd1＜0，t1+Δtwd1瞬时时刻为速度不再变小的时刻。红外接收器检测到在t1+Δtwd1到t1+Δtwd1+Δtwa1时间内加速，加速度awa1＞0，于是判断不能与障碍物紧密接触的行走轮31成功越过障碍。
接着行走电机32使行走轮31停止转动，然后变径电机342驱动变径凸轮341反向转动，接着变径凸轮341的每个凸部3412与变径件33的底部脱离，最后变径件33在折叠弹片的拉力作用下沿着径向朝着行走轮31的中心运动收缩，而密封膜35跟随变径件33收缩。最后行走电机32驱动行走轮31继续正常转动工作。
2.1.2：运动检测组件检测到从轮径最小值dmin开始变大的瞬间时刻t1，t1到t1+Δtwd2时间内减速，加速度awd2＜0，t1+Δtwd2时刻为速度不再变小的瞬时时刻。在t1+Δtwd2到t1+Δtwd2+Δtwu2加速度awu1＝0。于是判断不能与障碍物紧密接触的行走轮31依旧处于与障碍物不能紧密接触状态，行走轮31无法越过障碍。
2.2：对于行走轮31处于空转状态。
2.2.1：从轮径最小值dmin开始变大的瞬间时刻t1开始，awu2＝0。于是判断行走轮31依旧依旧处于悬空状态，行走轮31无法越过障碍。
2.2.2：从轮径最小值dmin开始变大的瞬间时刻t1到t1+Δtwd3时间内减速，加速度awd3＜0，在t1+Δtwd3瞬时时刻为速度不再变小时刻。从t1+Δtwd3瞬时时刻开始，加速度awu3＝0。于是判断处于空转状态的行走轮31转变成与不能障碍物紧密接触状态，行走轮31无法越过障碍。
2.2.3：从轮径最小值dmin开始变大的瞬间时刻t1到t1+Δtwd4时间内减速，加速度awd4＜0，在t1+Δtwd4瞬时时刻为速度不再变小的瞬时时刻。t1+Δtwd4到t1+Δtwd4+Δtwa4的加速度awa4＞0，t1+Δtwd4+Δtwa4瞬时时刻为行走轮31速度增加到速度不变的瞬时时刻。于是判断处于空转状态的行走轮31在轮径变大后越过了障碍物。
接着行走电机32使行走轮31停止转动，然后变径电机342驱动变径凸轮341反向转动，接着变径凸轮341的每个凸部3412与变径件33的底部脱离，最后变径件33在折叠弹片的拉力作用下沿着径向朝着行走轮31的中心运动收缩，而密封膜35跟随变径件33收缩。最后行走电机32驱动行走轮31继续正常转动工作。
步骤三：
当运动检测组件检测到行走轮31的轮径变大后依旧不能越过障碍物时，下伸电机驱动下伸齿条411运动，下伸件41向着扫拖机器人的底盘1的斜后方伸出并与地面接触，于是扫拖机器人的后部分底盘1被下伸件41顶起，处于轮径变大状态的行走轮31继续进行越障。
3.1：当下伸杆从最短值Lmin开始伸出的瞬时时刻t2到t2+Δted时间内减速，加速度aed＜0，t2+Δted时刻为速度不再变小的瞬时时刻。
在t2+Δted到t2+Δted+Δtea时间内加速，aea＞0，t2+Δted+Δtea为行走轮31速度增加到速度不变的瞬时时刻。于是判断通过下伸件41辅助轮径变大的行走轮31越障，使得扫拖机器人顺利越过障碍。
接着下伸电机驱动下伸件41回缩到底盘1内，行走电机32使行走轮31停止转动，然后变径电机342驱动变径凸轮341反向转动，接着变径凸轮341的每个凸部3412与变径件33的底部脱离，最后变径件33在折叠弹片的拉力作用下沿着径向朝着行走轮31的中心运动收缩，而密封膜35跟随变径件33收缩。最后行走电机32驱动行走轮31继续正常转动工作。
3.2：当下伸件41从最短值Lmin开始伸出的瞬时时刻t2开始，运动检测组件测得行走轮31的加速度ae≤0，并且减速以后未能检测到加速，于是判断通过伸缩杆辅助轮径变大的行走轮31越障，扫拖机器人行走轮31也未能越过障碍，接着运动检测组件将行走轮31未能越过障碍信息反馈到报警器，启动报警模式，提醒用户目前扫拖机器人不能越过当前障碍。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种扫拖机器人，其特征在于，包括底盘（1），所述底盘（1）的下侧设有转向轮（2）、变径行走组件（3）和顶升装置，所述转向轮（2）设于所述变径行走组件（3）的前侧，所述顶升装置设于所述变径行走组件（3）的后侧；
所述变径行走组件（3）包括行走轮（31）、行走电机（32）、变径件（33）和变径驱动装置，所述行走轮（31）与所述底盘（1）转动连接，所述行走电机（32）可带动所述行走轮（31）转动，所述变径件（33）与所述行走轮（31）周向固定，所述变径件（33）与所述行走轮（31）活动连接，所述变径驱动装置可带动所述变径件（33）相对于所述行走轮（31）做伸出或收缩运动，当所述扫拖机器人正常行走时，所述变径件（33）处于收缩状态，当所述扫拖机器人需要越过障碍时，所述变径件（33）可向所述行走轮（31）的外侧伸出；
所述顶升装置包括下伸件（41）和下伸驱动装置，所述下伸驱动装置可带动所述下伸件（41）沿上下方向活动，当所述扫拖机器人正常行走时，所述下伸件（41）处于向上收缩的状态，当所述扫拖机器人需要越过障碍时，所述下伸件（41）可向下伸出并把所述底盘（1）的后侧顶起；
所述扫拖机器人还包括运动检测组件，所述运动检测组件用于检测所述扫拖机器人是否越过障碍，所述行走电机（32）、所述变径驱动装置和所述下伸驱动装置均与所述运动检测组件通信连接；
当所述运动检测组件检测到所述扫拖机器人未能越过障碍时，所述变径驱动装置带动所述变径件（33）向外伸出，所述行走电机（32）带动所述行走轮（31）转动来尝试越过障碍，所述运动检测组件检测所述扫拖机器人是否越过障碍，当所述运动检测组件检测到所述扫拖机器人仍未能越过障碍时，所述下伸驱动装置带动所述下伸件（41）向下伸出并顶起所述底盘（1）的后侧，所述行走电机（32）带动所述行走轮（31）转动来尝试越过障碍。
2.如权利要求1所述的扫拖机器人，其特征在于，所述变径件（33）的数量为多个，多个所述变径件（33）周向设置于所述行走轮（31）上，所述变径件（33）可沿所述行走轮（31）的径向方向滑动。
3.如权利要求2所述的扫拖机器人，其特征在于，所述变径驱动装置包括变径凸轮（341）和变径电机（342），所述变径凸轮（341）与所述行走轮（31）共轴设置，多个所述变径件（33）设于所述变径凸轮（341）的外周，所述变径凸轮（341）的外周设有多个凸部（3412），多个所述凸部（3412）与多个所述变径件（33）位置一一对应设置，所述变径件（33）与所述行走轮（31）之间连接有弹性件（343），所述变径电机（342）可带动所述变径凸轮（341）相对于所述行走轮（31）转动，所述凸部（3412）可带动对应的所述变径件（33）向外伸出运动，所述弹性件（343）可带动所述变径件（33）向内收缩，所述变径电机（342）与所述运动检测组件通信连接；
当所述扫拖机器人正常行走时，所述凸部（3412）与所述变径件（33）错位设置，所述变径凸轮（341）与所述行走轮（31）同步转动；
当所述变径件（33）向外扩时，所述变径凸轮（341）与所述行走轮（31）相对转动，所述凸部（3412）向所述变径件（33）靠近，使得所述凸部（3412）把所述变径件（33）向外推，并使所述弹性件（343）产生向内回缩的弹力；
当所述变径件（33）向内收缩时，所述变径凸轮（341）与所述行走轮（31）反向相对转动，所述凸部（3412）远离所述变径件（33），所述弹性件（343）的弹力把所述变径件（33）向内拉。
4.如权利要求3所述的扫拖机器人，其特征在于，所述行走轮（31）上设有多个滑槽（311），多个所述变径件（33）一一对应地设于多个所述滑槽（311）内，所述弹性件（343）为可伸缩的折叠弹片，所述折叠弹片的沿伸缩方向的两端分别固定连接于所述变径件（33）的侧壁和所述滑槽（311）的内侧壁上，所述变径件（33）的两个相对的侧面上均设有所述折叠弹片。
5.如权利要求3所述的扫拖机器人，其特征在于，所述变径行走组件（3）还包括密封膜（35），所述密封膜（35）包裹于所述行走轮（31）的外周，所述密封膜（35）可随所述变径件（33）向外扩展或向内收缩。
6.如权利要求5所述的扫拖机器人，其特征在于，所述密封膜（35）包括弹性内膜和耐磨外膜，所述弹性内膜和所述耐磨外膜从内向外依次设于所述行走轮（31）的外周，所述弹性内膜的内侧粘接于所述行走轮（31）的外周面，所述耐磨外膜的内侧与所述弹性内膜的外侧在正对于所述行走轮的位置粘接，所述耐磨外膜的内侧与所述弹性内膜的外侧在正对于所述变径件的位置部分地粘接。
7.如权利要求1所述的扫拖机器人，其特征在于，所述下伸件（41）的伸出方向为后下侧。
8.如权利要求1所述的扫拖机器人，其特征在于，所述下伸驱动装置包括下伸电机和下伸齿轮，所述下伸电机与所述底盘（1）固定连接，所述下伸齿轮与所述下伸电机传动连接，所述下伸件（41）与所述底盘（1）滑动连接，所述下伸件（41）上设有下伸齿条（411），所述下伸齿条（411）与所述下伸齿轮啮合连接。
9.如权利要求1所述的扫拖机器人，其特征在于，所述运动检测组件包括匹配设置的红外线发射器（51）和红外线接收器（52），所述红外线发射器（51）和所述红外线接收器（52）均固定连接于所述底盘（1）上，所述行走轮（31）上设有多个周向均布的通光孔（312），所述通光孔（312）与所述行走轮（31）的轴线平行设置，所述红外线发射器（51）和所述红外线接收器（52）分别设于所述行走轮（31）的两侧，所述红外线发射器（51）和所述红外线接收器（52）均与所述通光孔（312）位置对应设置；
所述运动检测组件还包括计算单元和判断单元，所述计算单元可根据所述红外线接收器（52）接收红外线的时间和所述通光孔（312）在所述行走轮（31）的周向方向上的宽度计算所述行走轮（31）的速度，所述计算单元可根据所述速度计算所述行走轮（31）的加速度，所述判断单元根据所述速度和所述加速度判断所述扫拖机器人是否越过障碍。
10.一种越障方法，其特征在于，应用于权利要求1至9任意一项所述的扫拖机器人，包括以下步骤：
S1：所述行走电机（32）带动所述行走轮（31）转动，所述运动检测组件检测所述扫拖机器人是否越过障碍；
S2：当所述运动检测组件检测到所述扫拖机器人未能越过障碍时，所述变径驱动装置带动所述变径件（33）向外伸出，所述行走电机（32）带动所述行走轮（31）转动来尝试越过障碍，所述运动检测组件检测所述扫拖机器人是否越过障碍；
S3：当所述运动检测组件检测到所述扫拖机器人仍未能越过障碍时，所述下伸驱动装置带动所述下伸件（41）向下伸出并顶起所述底盘（1）的后侧，所述行走电机（32）带动所述行走轮（31）转动来尝试越过障碍。
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