CN205197914U - 一种多功能清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能清洁机器人，包括安装在机器人机身上的外部环境信息探测系统、电机驱动模块、速度传感器、主控制系统以及电源，外部环境信息探测系统用于探测外部环境信息；电机驱动模块连接机器人的车轮和用于清洁的动力刷；速度传感器用于分别获取车轮和动力刷的实时速度；电源用于给主控制系统和电机驱动模块供电；主控制系统用于获取外部环境信息，判断机器人是否需要拐弯；并获取实时速度，与设定速度进行比较，在实时速度与设定速度不一致时，通过电机驱动模块调节机器人的车轮或动力刷的转速，直至实时速度与设定速度一致。本实用新型能够实现拐弯，速度实时调整，并判断实时速度与设定速度是否一致，具有多功能，使用方便。

Description

一种多功能清洁机器人

【技术领域】

本实用新型属于机器人领域，具体涉及一种多功能清洁机器人。

【背景技术】

目前，公知的扫地机器的机身为无线机器，以圆盘型为主。使用充电电池为电源运作，操作方式以遥控器、机器上的操作面板为主。一般能设定时间预约打扫，自行充电。机器人前方设置有传感器，可侦测障碍物、充电基座等外部环境信息，如侦测到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，依据不同厂商设定，而按不同的判断机制行驶，有规划的清扫地区，但不同机型可能缺少其中部分功能，或功能单一，如只能以某一设定速度行驶，无法实时调整；或者无法判断设定速度与实际速度是否一致，造成使用不方便。

【发明内容】

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种多功能清洁机器人，该机器人在能够探测外部环境信息的同时，能够判断设定速度与实际速度是否一致，并进行速度大小的实时调整。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

包括安装在机器人机身上的外部环境信息探测系统、电机驱动模块、速度传感器、主控制系统以及电源，其中：外部环境信息探测系统用于探测外部环境信息；电机驱动模块连接机器人的车轮和用于清洁的动力刷；速度传感器用于分别获取机器人车轮和动力刷的实时速度；电源用于给主控制系统和电机驱动模块供电；外部环境信息探测系统、速度传感器、电机驱动模块和电源均连接主控制系统；

主控制系统用于获取外部环境信息，判断机器人是否需要拐弯；并获取实时速度，与设定速度进行比较，在实时速度与设定速度不一致时，通过电机驱动模块调节机器人的车轮或动力刷的转速，直至实时速度与设定速度一致。

进一步地，外部环境信息探测系统包括均匀布置在机器人机身前侧的若干个红外反射传感器，以及均匀布置在机身顶部的若干个超声波测距传感器。

进一步地，超声波测距传感器还与机器人的充电基座相配合。

进一步地，机器人的机身侧面安装有用来检测障碍的避障传感器，以及用于记录突发碰撞情况的碰撞传感器。

进一步地，机器人的机身底部安装有用于判断是否脱离地面的红外近距传感器。

进一步地，电机驱动模块包括与主控制系统相连的驱动电路，驱动电路同时连接第一无刷直流电机和第二无刷直流电机，第一无刷直流电机连接车轮，第二无刷直流电机连接动力刷。

进一步地，主控制系统还与人机交互部分相连。

进一步地，人机交互部分包括无线通信模块、按键、显示屏、蜂鸣器和LED。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型机器人能够凭借着多传感器信息融合，获取外部环境信息，判断机器人是否需要拐弯；并获取实时速度，与设定速度进行比较，以在两者不一致时迅速调整，因此本实用新型也能够根据实际情况调整设定速度，从而进行速度大小的实时调节；本实用新型机器人能够实现自动拐弯，速度实时调整，并判断实时速度与设定速度是否一致，是一种多功能的清洁机器人，使用方便。

进一步地，本实用新型通过设置红外反射传感器，以及时获取前方障碍信息，通过设置超声波测距传感器，获取机器人与障碍之间的距离信息，便于主控制系统判断机器人是否需要拐弯。

进一步地，本实用新型中超声波测距传感器还与机器人的充电基座相配合，便于判断其自身相对充电基座的位置，以及时回到充电基座充电；而且无需设置单独的传感器，节省空间，简化结构。

进一步地，本实用新型通过设置红外近距传感器，有效起到保护作用。

【附图说明】

图1为本实用新型的系统总框图。

图2为本实用新型的硬件结构图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

图1为本实用新型系统的总框图，整个系统划分为4个主要部分：传感器部分，控制部分，人机交互部分和电机驱动模块。控制部分中的主控制系统控制智能清洁机器人的两个用于运动的第一无刷直流电机与两个用于清洁的第二无刷直流电机，并利用多传感器信息融合技术不断调整智能清洁机器人的运行模式和行驶速度，实现智能清洁机器人的实时调整与控制。再通过人机交互部分可以实现对智能清洁机器人工作状态和性能的显示，并通过wifi技术可以完成智能清洁机器人的遥控与预约功能。本实用新型还包括电源，电源用于给主控制系统和电机驱动模块供电；传感器部分、电机驱动模块和电源均连接主控制系统；主控制系统还与人机交互部分相连，人机交互部分包括无线通信模块、按键、显示屏、蜂鸣器和LED。

本实用新型机器人的机体呈扁圆形，其底部呈三角分布两个动力轮与一个万向轮，动力轮和万向轮用于行驶；万向轮位于前部，且其左右两侧分布用于清理的动力刷。底部中部设置进污口，机体上方分布按键与取放垃圾装置。机器人内部布置小型真空吸尘器和集尘盒。

参见图2，本实用新型的电机驱动模块包括与主控制系统相连的驱动电路、信号检测电路和系统保护电路等，其中驱动电路同时连接第一无刷直流电机和第二无刷直流电机，第一无刷直流电机连接机器人的车轮，第二无刷直流电机连接机器人的动力刷。

传感器部分包括安装在机器人机身上的外部环境信息探测系统和速度传感器。外部环境信息探测系统用于探测外部环境信息，包括均匀布置在机器人机身前侧的十一个红外反射传感器、均匀布置在机身顶部的四个超声波测距传感器、安装在机器人的机身侧面的避障传感器和碰撞传感器以及安装在机器人机身底部的红外近距传感器，其中，红外反射传感器和超声波测距传感器用于检测前方障碍并测出与前方障碍之间的距离；超声波测距传感器互成九十度夹角，还与机器人的充电基座相配合，便于机器人回到充电基座；避障传感器用来检测侧面障碍，碰撞传感器用来记录突发碰撞情况；红外近距传感器用于获取机器人的机身与地面之间的距离。速度传感器用于分别获取机器人车轮和动力刷的实时速度。

主控制系统以STM32为核心芯片，配备完善的外围电路；用于获取外部环境信息，判断机器人是否需要拐弯；并获取实时速度，与设定速度进行比较，在实时速度与设定速度不一致时，通过电机驱动模块调节机器人的车轮或动力刷的转速，直至实时速度与设定速度一致。

机身内设置有开关，以判断车体内的集尘盒安装状态，在集尘盒安装上后，会压住开关使开关闭合使电路导通，此时该电路将高电平信号传给主控制系统，使主控制系统收到集尘盒已安装的信息，若主控制系统没有接收到高电平信号则故障灯亮。

本实用新型主要的工作过程及原理如下：

本实用新型利用充电基座发出的超声波信号，和机器人顶部布置在四角的超声波测距传感器，确定充电基座的位置并能在电量不足的时候自动回充电基座充电。本实用新型以圆盘机身为载体，通过布置在机身前侧圆弧的红外反射传感器和机身上部的四个超声波测距传感器感知机器人的前方障碍，并测出与前方障碍之间的距离，主控制系统接收该障碍及距离信息，判断机器人是否需要拐弯。主控制系统接收速度传感器获取的机器人车轮和动力刷的实时速度信息，并与设定速度进行对比，如果实时速度和设定速度不一致，则通过驱动电路调节第一无刷直流电机或第二无刷直流电机的转速，从而调节机器人的车轮或动力刷的转速大小，直至实时速度与设定速度一致；在行驶过程中，主控制系统还接收红外近距传感器获取的机器人机身与地面之间的距离信息，判断车体是否离开地面，若机身底部和地面之间的距离超过阈值，则表明车体离开地面，此时机器人停止所有功能进入待机状态。

人机交互部分中的无线通信实现手机与主控制系统进行信息传输；按键可以供用户选择模式，可以选择清扫模式，比如自动清扫模式，快速清扫模式，选择速度等等，实现全区域的清洁，避免漏扫；当机器人处于不同模式或工作状态时，点亮不同的LED灯，提醒用户；将电池电量，当前清扫完成度等信息显示在显示屏上。

机器人行驶过程中，通过机器人内部布置的真空吸尘器和前侧底部设置的双扫动力刷将地面杂物先吸纳进入自身的集尘盒，从而完成地面清理功能。

Claims (8)

1.一种多功能清洁机器人，其特征在于，包括安装在机器人机身上的外部环境信息探测系统、电机驱动模块、速度传感器、主控制系统以及电源，其中：外部环境信息探测系统用于探测外部环境信息；电机驱动模块连接机器人的车轮和用于清洁的动力刷；速度传感器用于分别获取机器人车轮和动力刷的实时速度；电源用于给主控制系统和电机驱动模块供电；外部环境信息探测系统、速度传感器、电机驱动模块和电源均连接主控制系统；

主控制系统用于获取外部环境信息，判断机器人是否需要拐弯；并获取实时速度，与设定速度进行比较，在实时速度与设定速度不一致时，通过电机驱动模块调节机器人的车轮或动力刷的转速，直至实时速度与设定速度一致。

2.根据权利要求1所述的一种多功能清洁机器人，其特征在于，外部环境信息探测系统包括均匀布置在机器人机身前侧的若干个红外反射传感器，以及均匀布置在机身顶部的若干个超声波测距传感器。

3.根据权利要求2所述的一种多功能清洁机器人，其特征在于，超声波测距传感器还与机器人的充电基座相配合。

4.根据权利要求1或2所述的一种多功能清洁机器人，其特征在于，机器人的机身侧面安装有用来检测障碍的避障传感器，以及用于记录突发碰撞情况的碰撞传感器。

5.根据权利要求1或2所述的一种多功能清洁机器人，其特征在于，机器人的机身底部安装有用于判断是否脱离地面的红外近距传感器。

6.根据权利要求1所述的一种多功能清洁机器人，其特征在于，电机驱动模块包括与主控制系统相连的驱动电路，驱动电路同时连接第一无刷直流电机和第二无刷直流电机，第一无刷直流电机连接车轮，第二无刷直流电机连接动力刷。

7.根据权利要求1所述的一种多功能清洁机器人，其特征在于，主控制系统还与人机交互部分相连。

8.根据权利要求7所述的一种多功能清洁机器人，其特征在于，人机交互部分包括无线通信模块、按键、显示屏、蜂鸣器和LED。