CN1880146A - 具备攀越障碍装置的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具备攀越障碍装置的机器人，包括：机器人主体；支撑上述机器人主体，使得上述机器人主体与支撑面间隔一定距离悬空，并且可转动的设置于上述机器人主体上，从而能够使上述机器人主体移动的行走轮；驱动上述行走轮的行走轮驱动部；与支撑面间隔一定距离的设置于上述机器人主体的前面部位，并且突出形成于上述机器人主体上，与此同时能够对上述机器人主体相对旋转的攀越轮；给上述攀越轮提供动力的攀越轮驱动部。因此，本发明的具备攀越障碍装置的机器人具有如下特点：由于能够攀越门槛，因此能够自动移动到另外房间，从而能够连续作业。另外，还能够防止充电电池未能及时得到充电而引起的机器人主体的作业中断现象。

Description

具备攀越障碍装置的机器人

技术领域

本发明涉及：具备攀越障碍装置的机器人(ROBOT WITH THRESHOLDCLIMBING APPARATUS)。更为详细的说，本发明是涉及：由于能够攀越门槛，因此能够自动移动到另外房间，从而能够连续作业，并且还能够防止充电电池未能及时得到充电而引起的作业中断现象的具备攀越障碍装置的机器人。

背景技术

当今的机器人其先进程度远超过以往任何时期的技术水平，并且做出的动作也越来越接近于人类所做出的动作。上述意义上的机器人把自动控制技术及远程控制技术等尖端技术集于一身。另外，上述机器人根据用途可以分为以下几种不同的种类：在地球外的宇宙空间或者海底等极端环境下，能够代替人类完成人类所不能完成的任务的宇宙用及海底用机器人；在生产现场能够代替人类完成带有反复性的再生产作业的生产用机器人；能够辅助残疾人完成因残疾而不能正常完成的动作的机器手等医疗用机器人等。

在最近，随着科技的发展和人们生活水平的日益提高，出现了这样一类机器人。即，在家庭中能够代替主人完成清扫和除草等作业的清扫用机器人及除草用机器人等。

图1是依据以往技术的清扫用机器人的正面图。图2是图1的纵剖面图。图3是图1的底面图。如上述图中所示，机器人主要具备有如下几个部件：机器人主体101；设置于上述机器人主体101的底部，从而能够使机器人主体101移动的数个行走轮121。

机器人主体101一般以圆盘或椭圆形圆盘形态居多。上述机器人主体101的底部一般设置有数个行走轮121及数个小脚轮125。上述行走轮121起到如下作用：支撑上述机器人主体101，使得上述机器人主体101与支撑面间隔一定距离悬空，并且能够使上述机器人主体101移动。在这里，各行走轮121的一侧各自一体设置有能够独立驱动各自行走轮121的行走轮驱动电机123。

上述机器人主体101的前面部位各自设置有超声波产生部111及超声波接收部113，从而能够产生及接收超声波信号。另外，上述机器人主体101的后面部位设置有充电端子部115。详细的说，当机器人电能即将消耗殆尽时，机器人就能够自动移动到安装在固定位置上的充电部(图中未示)，并将上述充电端子部115与充电部连接，从而能够自行进行充电作业。

另外，上述机器人主体101的底部贯通形成有吸入口103。上述吸入口103能够连通上述机器人主体101的内部及外部空间。并且，上述机器人主体101的底部还设置有旋转电刷105。详细的说，由于电刷驱动电机106的作用，上述旋转电刷105与地面接触并旋转，从而促进通过吸入口103的异物的吸入。

但是，综上所述的依据以往技术的清扫用机器人存在如下不足之处。即，依据以往技术的清扫用机器人在指定的房间内部进行清扫作业的过程中，如果机器人主体101快要接触墙壁或者门槛时，上述超声波产生部111及超声波接收部113将探测上述外部情况，并且由图中未示的控制部来控制机器人主体101，使得机器人主体101改变方向。因此，机器人将无法越过门槛移动到别的空间而继续进行清扫作业。与此同时，使用者想不间断的连续清扫别的屋子或者另外的场所时，势必要将机器人主体101移动到想要进行清扫的屋子，再使机器人进行下一步工作，因此给使用者带来了不便。另外，清扫区域或者另外的屋子内安装有充电部的情况下，以往的机器人将无法自己找到充电部进行充电，因此常常出现充电电池未能及时得到充电，而引起的机器人主体101的作业中断现象。

发明内容

本发明是为了解决上述的问题而提出的。因此，本发明的目的是提供：能够攀越门槛，从而能够自动移动到另外房间，进而能够连续作业，并且还能够防止充电电池未能及时得到充电，而引起的作业中断现象的具备攀越障碍装置的机器人。

上述目的是由本发明的具备攀越障碍装置的机器人所实现。详细的说，本发明的具备攀越障碍装置的机器人，其特征是包括如下几个部分所构成：机器人主体；支撑上述机器人主体，使得上述机器人主体与支撑面间隔一定距离悬空，并且可转动的设置于上述机器人主体上，从而能够使上述机器人主体移动的行走轮；驱动上述行走轮的行走轮驱动部；与支撑面间隔一定距离的设置于上述机器人主体的前面部位，并且突出形成于上述机器人主体上，与此同时能够对上述机器人主体相对旋转的攀越轮；给上述攀越轮提供动力的攀越轮驱动部。

在这里，本发明的具备攀越障碍装置的机器人还包括如下几个部件：能够向前后方向滑动(sliding)的结合于上述机器人主体，从而可旋转的支撑上述攀越轮的框架；设置在上述框架的一侧的缓冲弹簧。在这里，上述缓冲弹簧顺着上述框架的移动方向弹性变形，从而能够向上述框架施加使上述框架向上述机器人主体的前方突出的弹性力。

上述机器人主体上最好是设置有能够引导(guide)上述框架的滑动动作的导向部。

上述机器人主体的底部还应包括：能够与上述行走轮一同支撑上述机器人主体的小脚轮。在这里，上述小脚轮以沿着上述机器人主体的上下方向设置的旋转轴为中心，可旋转的结合在上述机器人主体的底部。

上述攀越轮上还应设置有：沿着半径方向突出，并且沿着圆周方向间隔一定距离形成的锯齿部。

上述机器人主体的底部还应包括如下几个部分：与外部相连通的吸入口；设置于上述机器人主体的吸入风扇。在这里，上述吸入风扇的作用如下：产生吸入力，从而能够使异物通过上述吸入口吸入到上述机器人主体的内部。

上述吸入口区域还应设置有：能够相对上述机器人主体自由旋转的旋转电刷。

上述攀越轮驱动部应包括：配置于上述攀越轮一侧的攀越轮驱动电机。

上述攀越轮驱动部还应包括：将上述攀越轮驱动电机的驱动力传递到上述攀越轮的传动装置。

上述攀越轮驱动电机的旋转轴与上述攀越轮的旋转轴并排的设置，并且上述传动装置应包括传动皮带。在这里，上述传动皮带将同时结合于上述攀越轮驱动电机的旋转轴与上述攀越轮的旋转轴上。

依据本发明的具备攀越障碍装置的机器人还应包括如下几个部件所构成：以一定的高度设置于上述机器人主体上，并且探测上述机器人主体周边的物体的第1探测部；上述攀越轮接触到物体时启动，并且探测与上述攀越轮接触的物体的第2探测部；基于上述第1探测部及上述第2探测部的探测结果，来控制上述行走轮驱动部及上述攀越轮驱动部的控制部。

上述控制部，其特征描述如下：不是由上述第1探测部探测到上述机器人主体前方的物体，而是由上述第2探测部探测到物体的情况下，上述控制部将控制上述攀越轮驱动部，使得上述攀越轮旋转。

上述控制部还有另外一个特征。即，上述攀越轮在无负荷状态下旋转时，上述控制部将控制上述攀越轮驱动部，使得上述攀越轮停止旋转。

根据本发明提供的具备攀越障碍装置的机器人具有如下效果：由于能够攀越门槛，因此能够自动移动到另外的房间，从而能够连续作业。另外，还能够防止充电电池未能及时得到充电，而引起的机器人主体的作业中断现象。

附图说明

图1是依据以往技术的清扫用机器人的正面图；

图2是图1的纵剖面图；

图3是图1的底面图；

图4是依据本发明一实施例的具备攀越障碍装置的机器人的侧面图；

图5是图4的底面图；

图6是图5的攀越轮部位的部分截取剖面图；

图7是图6的重要部位放大剖面图；

图8是图4的侧剖面图；

图9至图11各自是为了说明机器人攀越门槛时的攀越轮作用的图面；

图12是图4的控制流程图。

主要部件附图标记说明

11：机器人主体(robot-body)            13：吸入口

15：集尘室                            17：过滤器(filter)

19：吸入风扇(fan)                     21：旋转电刷

23：电刷(brush)驱动电机               25：第1探测部

31：框架(frame)                       33：导向部

35：缓冲弹簧                          37：第2探测部

41：行走轮(wheel)                     43：行走轮驱动电机

45：攀越轮                            51：攀越轮驱动电机

55：小脚轮(caster)                    57：传动皮带(continuous-belt)

61：控制部

具体实施方式

下面，将参考附图，对本发明进行更为详细的说明。

图4是依据本发明一实施例的具备攀越障碍装置的机器人的侧面图。图5是图4的底面图。图6是图5的攀越轮部位的部分截取剖面图。图7是图6的重要部位放大剖面图。图8是图4的侧剖面图。图9至图11各自是为了说明机器人攀越门槛时的攀越轮作用的图面。图12是图4的控制流程图。

如上述图中所示，本发明的具备攀越障碍装置的机器人，其特征是包括如下几个部分所构成：机器入主体11；支撑上述机器人主体11，使得上述机器人主体11与支撑面5间隔一定距离，并且可转动地设置于上述机器人主体11上，从而能够使上述机器人主体11移动的行走轮41；驱动上述行走轮41的以行走轮驱动电机43形态体现的行走轮驱动部；与支撑面5间隔一定距离的设置于上述机器人主体11的前面部位，并且突出形成于上述机器人主体11上，与此同时能够对上述机器人主体11相对旋转的攀越轮45；给上述攀越轮45提供动力的以攀越轮驱动电机51的形态体现的攀越轮驱动部。

机器人主体11形成为薄圆盘形状，并且其底部设置有一对行走轮41。在这里，上述行走轮41的作用如下：支撑上述机器人主体11，使得上述机器人主体11与支撑面5间隔一定距离，并且可转动的设置于上述机器人主体11上，从而能够使上述机器人主体11移动。另外，各行走轮41的一侧各自设置有：能够独立的驱动相应行走轮41的行走轮驱动电机43。并且，在上述行走轮41的周边设置有：能够与上述行走轮41相互协调的支撑上述机器人主体11的数个小脚轮55。在这里，上述各小脚轮55不仅能够与地面5滚动接触，而且还能够以沿着机器人主体11上下方向的旋转轴线为中心，相对机器人主体11自由旋转的结合在机器人主体11上。

机器人主体11的底部面上贯通形成有吸入口13。在这里，上述吸入口13将连通机器人主体11的内部及外部空间。另外，在上述机器人主体11的内部形成有集尘室15。详细的说，通过上述吸入口13的外部的异物将吸入到上述集尘室15的内部。并且，上述集尘室15的一侧设置有：产生吸入力的吸入风扇19。另外，在上述集尘室15的内部设置有袋状过滤器17。并且，上述过滤器17能够方便的更换。上述过滤器17的作用是：能够收集吸入的异物。另外，上述吸入风扇19的一侧形成有排出口20。在这里，经由上述过滤器17的空气将通过上述排出20排出到外部。另外，上述吸入口13上设置有旋转电刷21。详细的说，上述旋转电刷21的作用如下：上述旋转电刷21的一侧通过吸入13与地面5接触并旋转，从而将促进外部异物的吸入。并且，上述旋转电刷21的一侧设置有：驱动上述旋转电刷21的电刷驱动电机23。

另外，上述机器人主体11的前面上部领域形成有数个第1探测部25，使得上述机器人主体11通过上述第1探测部25探测周边的物体。上述第1探测部25的下侧设置有：与地面5间隔一定距离设置，并且能够向前后方向滑动的结合于上述机器人主体，从而可旋转的支撑上述攀越轮45的框架31。另外，上述机器人主体11上形成有能够引导上述框架31的滑动动作的导向部33。

框架31的前方区域结合有攀越轮45。上述攀越轮45从主体的前面突出一定距离形成。在这里，上述攀越轮45是由具有弹性并摩擦性能良好的橡胶材料制成，并且呈现长筒状。在这里，上述攀越轮45的外周面上形成有：沿着半径方向突出，并沿着圆周方向间隔一定距离形成的数个锯齿部47。

框架31的一侧设置有数个缓冲弹簧35。在这里，上述缓冲弹簧35起到如下作用：攀越轮45与物体相接触的时候，上述缓冲弹簧35不仅可以缓冲冲击力，而且给上述攀越轮45及框架31施加弹性力，使得上述攀越轮45及框架31恢复到初始位置。详细的说，上述缓冲弹簧35体现为压缩线圈形态，因此可顺着框架31的移动方向伸长与压缩。另外，在上述框架31的上面设置有攀越轮驱动电机51。在这里，上述攀越轮驱动电机51能够独立的驱动上述攀越轮45。然后，上述攀越轮驱动电机51的旋转轴53与上述攀越轮45的旋转轴46间隔一定距离平行排列。详细的说，为了能够把上述攀越轮驱动电机51的驱动力传递给上述攀越轮45，上述攀越轮驱动电机51的旋转轴53与上述攀越轮45的旋转轴46上各自设置有滑轮(pulley)56与传动皮带57。另外，上述缓冲弹簧35的一侧设置有第2探测部37。在这里，攀越轮45与物体相接触，促使框架滑移时，上述第2探测部37能够探测出这一情况。

另外，内设有控制程序的体现为微处理器形态的控制部61上连接有第1探测部25；第2探测部37；行走轮驱动电机43；攀越轮驱动电机51。详细的说，上述机器人主体11移动到另外的房间时，上述控制部61将控制上述第1探测部25、第2探测部37、行走轮驱动电机43、攀越轮驱动电机51，使得探测门槛7、启动攀越轮45等动作顺利完成，进而使得上述机器人主体11顺利的攀越门槛7。

根据上述构成，上述机器人主体11能够在最初清扫区域内来回移动，进而进行清扫等作业。当完成清扫作业后需要移动到另一个清扫区域，或者在作业进行过程中，为了电池的充电而需移动到另一个场所时，第1探测部25首先将探测机器人主体11周边的物体。在这里，如果通过上述第1探测部25未能探测到任何物体，上述控制部61将控制上述各行走轮驱动电机43，使上述机器人主体11继续前进。

另外，在上述机器人主体11的移动过程中，在前进方向出现不被上述第1探测部25探测到的一定高度以下的物体(例如门槛7)时，如图9所示，由于惯性，攀越轮45将与门槛7相接触。在这里，若上述攀越轮45与门槛7相接触，框架31的缓冲弹簧35将被压缩，从而能够缓解冲击力。然后，当上述框架31滑移时，上述第2探测部37就能够探测到上述攀越轮45与门槛7已处于接触状态。

上述控制部61将基于上述第2探测部37的探测信号来控制攀越轮驱动电机51和行走轮驱动电机43，使得上述攀越轮45和行走轮41向同一方向旋转。因此，如图10所示，上述攀越轮45与门槛7接触后旋转，从而能够使上述机器人主体11攀越门槛7。然后，若上述攀越轮45及行走轮41继续旋转，如图11所示，上述行走轮41将攀越门槛7，从而能够使上述机器人主体11越过门槛7。

机器人主体11越过门槛7后，上述机器人主体11将被小脚轮55及行走轮41所支撑。与此同时，上述攀越轮45处于与地面5间隔一定距离的悬空状态下无负荷旋转。这时，上述控制部61将控制攀越轮驱动电机51，使得攀越轮45停止无负荷旋转。然后，上述控制部61将继续控制行走轮驱动电机43，使得上述机器人主体11移动到必要的场所。

本发明的权利不只局限于如上所述的实施例，而是由权利要求书中的记载而定。在不超出权利要求书中记载的本发明技术范围的情况下，相关行业的技术人员可对其进行多种变形和修改。

Claims (13)

1.一种具备攀越障碍装置的机器人，其特征在于，包括：

机器人主体；

支撑上述机器人主体，使得上述机器人主体与支撑面间隔一定距离悬空，并且可转动地设置于上述机器人主体上，从而能够使上述机器人主体移动的行走轮；

驱动上述行走轮的行走轮驱动部；

与支撑面间隔一定距离的设置于上述机器人主体的前面部位，并且突出形成于上述机器人主体上，与此同时能够对上述机器人主体相对旋转的攀越轮；

给上述攀越轮提供动力的攀越轮驱动部。

2.根据权利要求1所述的具备攀越障碍装置的机器人，其特征在于，还包括：

能够向前后方向滑动的结合于上述机器人主体，从而可旋转的支撑上述攀越轮的框架；

在上述框架的一侧设置有缓冲弹簧，上述缓冲弹簧能够顺着上述框架的移动方向弹性变形，从而能够向上述框架施加使上述框架向上述机器人主体的前方突出的弹性力。

3.根据权利要求2所述的具备攀越障碍装置的机器人，其特征在于：

上述机器人主体上最好是设置有能够引导上述框架的滑动动作的导向部。

4.根据权利要求1所述的具备攀越障碍装置的机器人，其特征在于：

上述机器人主体的底部还包括：能够与上述行走轮一同支撑上述机器人主体的小脚轮，上述小脚轮以沿着上述机器人主体的上下方向设置的旋转轴为中心，可旋转的结合在上述机器人主体的底部。

5.根据权利要求1所述的具备攀越障碍装置的机器人，其特征在于：

上述攀越轮上还设置有：沿着半径方向突出，并且沿着圆周方向间隔一定距离形成的锯齿部。

6.根据权利要求1所述的具备攀越障碍装置的机器人，其特征在于：

上述机器人主体的底部还包括：与外部相连通的吸入口；设置于上述机器人主体的吸入风扇，上述吸入风扇产生吸入力，从而能够使异物通过上述吸入口吸入到上述机器人主体的内部。

7.根据权利要求6所述的具备攀越障碍装置的机器人，其特征在于：

上述吸入口区域还设置有：能够相对上述机器人主体自由旋转的旋转电刷。

8.根据权利要求1至7中任何一项所述的具备攀越障碍装置的机器人，其特征在于：

上述攀越轮驱动部包括：配置于上述攀越轮一侧的攀越轮驱动电机。

9.根据权利要求8所述的具备攀越障碍装置的机器人，其特征在于：

上述攀越轮驱动部还包括：将上述攀越轮驱动电机的驱动力传递到上述攀越轮的传动装置。

10.根据权利要求9所述的具备攀越障碍装置的机器人，其特征在于：

上述攀越轮驱动电机的旋转轴与上述攀越轮的旋转轴并排的设置，并且上述传动装置应包括传动皮带，上述传动皮带同时结合于上述攀越轮驱动电机的旋转轴与上述攀越轮的旋转轴上。

11.根据权利要求8所述的具备攀越障碍装置的机器人，其特征在于，还包括：

以一定的高度设置于上述机器人主体上，并且探测上述机器人主体周边的物体的第1探测部；上述攀越轮接触到物体时启动，并且探测与上述攀越轮接触的物体的第2探测部；基于上述第1探测部及上述第2探测部的探测结果，来控制上述行走轮驱动部及上述攀越轮驱动部的控制部。

12.根据权利要求11所述的具备攀越障碍装置的机器人，其特征在于：

不是由上述第1探测部探测到上述机器人主体前方的物体，而是由上述第2探测部探测到物体的情况下，上述控制部将控制上述攀越轮驱动部，使得上述攀越轮旋转。

13.根据权利要求12所述的具备攀越障碍装置的机器人，其特征在于：

上述攀越轮在无负荷状态下旋转时，上述控制部将控制上述攀越轮驱动部，使得上述攀越轮停止其旋转。

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