CN207693529U - 吊扇清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及吊扇清洁机器人，包括用于检测吊扇扇叶位置的光电对管模块、用于检测清洁台与吊扇主轴相对位置的干簧管模块、用于驱动电机和舵机的驱动模块、用于下载程序的一键下载模块、用于接收红外信号的红外接收模块、用于检测电池电压的电压检测电路、用于产生不同信号提示声音的蜂鸣器模块、用于控制整个系统工作的主控模块、以及用于构成吊扇清洁机器人基本骨架的机械结构。本实用新型具有使用方便、效率高效等特点，可广泛用于学校、办公室、实验室等大量使用吊扇的场所。

Description

吊扇清洁机器人

技术领域

本实用新型涉及吊扇清洁技术，特别是吊扇清洁机器人。

背景技术

目前，吊扇的使用场合还是很多的，但是由于吊扇一般安装在屋顶这样的高空位置，并且下方还有陈列物的限制，造成吊扇扇叶长年得不到清洁。然而目前对吊扇扇叶清洁这方面的机器人技术几乎没有相关研发，因此大部分公共场合如：实验室、餐厅、办公室等地方的吊扇无法方便地进行清洁。加上长时间扇叶灰尘的集落，既不美观，又存在卫生问题，并且也一定程度上影响工作人员的办公心情。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于设计一种操作简单、效率高、并且能够不受高度的限制就可以轻松地悬挂到吊扇上对吊扇进行清洁的吊扇清洁机器人。其具有结构简单、原理清晰并且后期功能升级方法简单的特点。无论在效益上还是价格上都很好地满足了机器人广泛应用的需求。因此凭借其成本低廉且高效实用的优势可以预见有广阔的市场前景。

为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为：

吊扇清洁机器人，其特征在于：所述吊扇清洁机器人包括主控模块、光电对管模块、干簧管模块、驱动模块、红外接收模块、一键下载模块、电压检测模块、蜂鸣器模块、及机械结构；其中，

主控模块，用于接收各种传感器检测到的信号，并处理相关信号。同时发出不同的PWM给驱动模块从而控制电机和舵机的正确运转、并且在不同工作状态中控制蜂鸣器发出不同的信号提示声。所述主控模块由STM32系列单片机组成。

光电对管模块，用于检测清洁台是否移动到扇叶正下方以及当清洁台开始工作后是否运动到扇叶外边缘位置。

干簧管模块，用于检测清洁台支架及清洁台是否已靠近吊扇主轴。

驱动模块，用于接收主控发送的PWM控制信号，以驱动电机和舵机运转；

红外接收模块，用于接收红外遥控器发送的不同红外信号，然后把信号传送给主控模块，实现吊扇清洁机器人不同工作状态的设置。

一键下载模块，用于PC机给主控模块下载程序，并且方便后期使用者利用一根USB数据线就能简单的给吊扇清洁机器人升级优化功能。

电压检测电路，用于配合单片机的ADC模块实时检测电池的电压，当电池电压低于系统工作电压时，主控模块会控制蜂鸣器模块发出低电压报警声。

蜂鸣器模块，用于接收主控模块的控制信号，发出不同的信号提示声。如：主控模块成功接收红外遥控发出的红外信号时的提示声、电池低电压时的报警声以及机器人完成一次吊扇清洁工作时的提示声。

机械结构，用于构成整个吊扇清洁机器人的机械骨架，以及配合上述电路控制系统完成吊扇清洁工作。

所述机械结构包括清洁台、清洁台支架、滑臂、驱动滑块、齿条、电机齿轮、棘轮、棘齿、主盘、固定抓等零部件；其中，

清洁台用来放置清洁海绵以便对吊扇扇叶进行清洁；

清洁支架用来固定舵机和连接清洁台，其中舵机用来控制清洁台盖子的开合；

齿条嵌入在铝合金方管滑臂内，用来和电机齿轮咬合，由电机带动清洁台在齿条嵌入范围内运动实现清洁功能；

棘轮和主盘齿轮咬合，当电机齿轮咬合棘轮时可以带动主盘旋转，实现清洁台对扇叶的切换；

棘齿用来限制棘轮和主盘在电机带动下的旋转方向；

固定抓用来把吊扇清洁机器人固定在吊扇电机上，安全稳定地执行清洁工作。

综上所述，本实用新型所述吊扇清洁机器人的主控模块用于处理相关信号、控制驱动模块、检测电池电压信号以及控制蜂鸣器产生不同的信号提示声；光电对管模块用于检测清洁台和扇叶的相对位置；干簧管模块用于检测清洁台和吊扇主轴的相对位置；驱动模块用于给电机和舵机提供足够大的电流驱动使其正常运转；红外接收模块用于接收红外遥控器发出的不同的红外信号；电压检测电路用于配合单片机ADC模块实时检测电池电压，以保证整个系统稳定运行；蜂鸣器模块用于发出各种命令信号提示声，以告知用户吊扇清洁机器人将要切换到何种工作状态；一键下载模块用于方便程序的下载以及后期用户产品功能的升级优化；机械结构用来配合电路控制系统实现吊扇清洁功能。因此本实用新型具有结构简单，实用方便的特点。另外，本实用新型采用的主控模块、光电对管模块、干簧管模块、驱动模块、电压检测电路、红外接收模块、蜂鸣器模块、一键下载模块、机械结构可靠性均较高，故本实用新型具有较高的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型机械结构正视图。

图2为本实用新型机械结构俯视图。

图3为本实用新型机械结构装配图。

图4为本实用新型的传感器模块组成结构示意图。

图5为本实用新型的驱动模块组成示结构意图。

图6为本实用新型的一键下载模块组成结构示意图。

图7为本实用新型的电压检测电路组成结构示意图。

图8为本实用新型的整体电路系统组成框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清晰呈现，下面将结合附图及具体实施方式对实用新型作进一步详细描述。

请参阅图1、图2、图3，本实用新型所述吊扇清洁机器人的整体机械结构图及工作装配方案。

图1为本实用新型的机械结构正视图。如图1所示，部件1001为固定抓，一共有3个，用来把清洁机器人悬挂固定在吊扇电机主轴上，如图3所示；部件1002为主盘，它的齿轮型设计主要配合部件1004电机齿轮和图2部件2003棘轮在电机的旋转驱动下带动清洁台和滑臂进行逆时针旋转，进而使清洁台可以依次移动到每个扇叶下方进行清洁工作；部件1003为配重块，主要是为了平衡右侧电机及清洁台等零部件在清洁扇叶过程中的整体不平衡现象；部件1005为电机安装支架，是整个吊扇清洁机器人的主要动力部分；部件1006和部件1007是清洁台的上下台面，里面可以放入清洁海绵进行清洁工作；部件1008为舵机安装支架，用来安装舵机，从而控制部件1006清洁台上盘的打开和闭合，清洁扇叶时闭合，清洁完毕后打开；部件1009为主电路板安装盒和清洁台支架一体组合部件，清洁台支架用来支撑清洁台和舵机；部件1010为齿条，嵌入在部件1011滑臂中，是电机和清洁台运动的主轨道，得以使清洁台在固定轨道上清洁扇叶；部件1012为电池安装盒，内装电池为整个电路系统供电；部件1013为驱动滑块，用来连接清洁台支架并且减小它在滑臂上运动时的摩擦力。

图2为本实用新型的机械结构俯视图。如图2所示，部件2001为深沟球轴承，减小了主盘旋转过程中的摩擦力；部件2002为棘轮安装架，主要是为了固定部件2003棘轮，使电机带动主盘旋转，进而带动清洁台旋转切到不同扇叶下方进行清洁。

图3为本实用新型的机械结构装配图。如图3所示，为所述吊扇清洁机器人安装在吊扇上的机械示意图。其中部件3003为主轴，可以配合自主设计的传送杆把吊扇清洁机器人轻松悬挂到吊扇上，部件3004为吊扇电机，可以使清洁机器人悬挂固定在上面。

电路系统模块安装位置如下所述，其中主电路板安装在部件1009安装盒内，其中主电路板上集成有主控模块、一键下载模块、蜂鸣器模块、驱动模块、红外接收模块以及电压检测电路；光电对管模块安装在部件1007箭头所示位置，用来检测清洁台是否对准扇叶以及检测清洁台是否运动到扇叶边缘位置；干簧管模块中磁铁安装在如图3所示3001位置，干簧管安装在3002位置；电机安装在部件1005电机固定架内；舵机安装在部件1007舵机固定架内；到此组成完整的吊扇清洁机器人。

图4为本实用新型的传感器模块组成结构示意图。如图4所示，光电对管模块由一对光电对管和信号转换电路组成；干簧管模块由干簧管、信号转换电路以及磁铁组成；其中，

光电对管模块中的一对光电对管用来检测清洁台是否移动到扇叶正下方，检测到信号后经过信号转换电路将信号传送给主控模块；

干簧管模块中的磁铁安装在靠近吊扇电机主轴位置，干簧管安装在清洁台上，当清洁台靠近吊扇电机主轴时，干簧管吸合，然后由信号转换电路把清洁台靠近吊扇电机主轴的信号发送给主控模块。

图5为本实用新型的驱动模块组成结构示意图。如图5所示，驱动模块由NMOS单桥电路组成。其中电机由两路NMOS单桥电路驱动；主控模块通过向NMOS单桥电路发送两路PWM来控制电机的运转；舵机由一路NMOS单桥电路驱动；质控模块通过向NMOS单桥电路发送一路PWM来控制舵机的运转。

图6为本实用新型的一键下载模块组成结构示意图。如图6所示，一键下载模块由电平转换芯片和三极管、电阻、二极管组成的外部电路组成；其中，

PC机通过USB串口和电平转换芯片连接。电平转换芯片的TX和RX连接到单片机的RX和TX用来实现程序数据从PC机串口到单片机的传输；

由电阻R1、R2、R3、R4和三极管Q1、Q2以及二极管D1组成的外部电路在电平转换芯片DTR和RTS引脚电平控制下达到控制单片机的RESET和BOOT0引脚，从而可以使PC机给单片机下载程序时通过控制RESET和BOOT0电平自动进入单片机的下载区达到一键下载程序的效果。

图7为本实用新型的电压检测电路组成结构示意图。如图7所示，电压检测电路由电阻R5和R6组成；其中，

R5和R6串联连接在电池的正负极，用来构成分压电路，并且可以通过调节R5、R6的比值来适应主控模块的ADC模块可以从R6上检测到最大电压，以此来达到实时检测电池电压的功能。当主控模块的ADC模块检测电池电压低于电路系统最低工作电压时，向蜂鸣器模块发送信号产生低电压报警声。

图8为本实用新型的整体电路系统组成框图。如图8所示，为整个电路系统的运行框架。其中电池为整个电路系统供电、电压检测电路会配合单片机ADC模块实时检测电池电压、主控模块采集电池电压。当电池电压低于电路系统工作的最低电压时，主控模块向蜂鸣器模块发送信号使蜂鸣器发出低电压报警声。光电对管模块和干簧管模块把电机带动机械装置运动时从吊扇上采集到的信号传送给主控模块，然后主控模块将接收到的信号进行融合后，给驱动模块发送不同的PWM信号控制电机和舵机，从而使电机和舵机带动各个机械装置运动进行一系列的清洁工作。红外接收模块用来接收红外遥控发送的各种红外信号，然后根据NEC红外协议把信号送到主控模块中，之后主控模块根据不同红外信号控制吊扇清洁机器人进入不同的工作模式。后期功能升级及优化程序可通过一键下载模块从PC机的USB串口端下载到主控模块中。此为整体电路系统的工作框架。

综上所述，以上仅为本实用新型较佳实施方式而已，并非限于本实用新型的保护范围。凡在本实用新型精神和方案基础上所做的任何修改和改进等，都应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.吊扇清洁机器人，其特征在于，所述吊扇清洁机器人包括光电对管模块、干簧管模块、红外接收模块、驱动模块、电压检测电路、蜂鸣器模块、一键下载模块、主控模块、机械结构；其中，

光电对管模块，用于检测清洁装置与吊扇扇叶的相对位置，以实现清洁台精确移动到扇叶正下方；

干簧管模块，用于检测清洁台与吊扇主轴的相对位置，当清洁台靠近吊扇主轴时，干簧管吸合并通过信号转换电路向主控模块发出信号，辅助主控模块准确控制电机往复运动；

红外接收模块，用于接收红外遥控器发出的不同信号，然后发送给主控模块以实现吊扇清洁机器人的清洁模式设置；

驱动模块，用于接收主控模块发出的PWM信号，驱动电机和舵机运转；

电压检测电路，用于配合单片机ADC模块实时检测电池电压；

蜂鸣器模块，用于发出各种信号声音，如：主控模块成功接收到红外遥控器发出的红外信号的提示声、机器人开始工作的提示声以及电池电压低于电路系统最低工作电压的低电压报警声；

一键下载模块，用于从PC机下载程序到单片机；

主控模块，用于接收所述光电对管模块、干簧管模块、红外接收模块检测到的信号，以产生不同的PWM，对电机和舵机进行控制；

机械结构，用于支撑电机和舵机运动并且实现吊扇清洁工作以及构成吊扇清洁机器人的机械骨架。

2.根据权利要求1所述的吊扇清洁机器人，其特征在于，所述干簧管模块由磁铁和干簧管及信号转换电路组成。

3.根据权利要求1所述的吊扇清洁机器人，其特征在于，所述驱动模块是由NMOS管组成的NMOS桥驱动。

4.根据权利要求1所述的吊扇清洁机器人，其特征在于，所述一键下载模块是由电平转换芯片、三极管、二极管和电阻等组成。

5.根据权利要求1所述的吊扇清洁机器人，其特征在于，所述主控模块是STM32系列单片机。

6.根据权利要求1所述的吊扇清洁机器人，所述电压检测电路是由两个电阻串联分压所构成。

7.根据权利要求1所述的吊扇清洁机器人，其特征在于，所述的机械结构主要包括清洁台、清洁台支架、滑臂、驱动滑块、主盘、棘轮、棘齿、齿条、电机齿轮、固定爪、配重块；其中，

清洁台和清洁支架通过舵机连接起来，实现清洁台盖子的开合，齿条嵌入在滑臂内用来和电机齿轮配合实现清洁台的往复运动；

主盘配合电机齿轮以驱动清洁台旋转，以便清洁台切换扇叶，棘轮用来实现清洁台在主盘与齿条之间运动的切换，棘齿用来限制主盘的单向旋转；

驱动滑块用来减小清洁支架在滑臂上运动时的摩擦力；

固定爪用于将吊扇清洁机器人悬挂固定在吊扇电机上；

配重块用于平衡清洁台在往复运动过程中的不平衡现象。