CN208481266U - 一种房屋死角自主清洁装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种房屋死角自主清洁装置，该装置包括支撑装置、移动装置、吸尘装置、感知装置、控制系统和供电电源。移动装置、吸尘装置、感知装置、控制系统均与供电电源连接，供电电源为整个自主清洁装置进行供电。下层支撑板、中层支撑板、上层支撑板由下到上依次布置。将自动控制技术和清洁技术有机地融合起来，能够很好的实现自动测距、避障和自主清洁等功能，从而实现了房屋内边角处和隐蔽处的死角清洁。本实用新型能够很好的实现自动测距、避障和自主吸尘等功能，能比较具体地体现了多项关键技术融合，做到了机、电很好的结合，具有较强的代表性，大大降低人工劳动强度，提高劳动效率，提高居家生活质量。

Description

一种房屋死角自主清洁装置

技术领域

本实用新型涉及一种房屋死角自主清洁装置，适用于人们能在无人看守情况下轻松地完成房屋内边角与隐蔽处的清洁工作。

背景技术

人们在日常生活中，为了保持房屋的清洁，需要经常进行房屋的打扫。在清洁的过程中，最容易遇到的问题就是房屋边角处和隐蔽处的清洁问题，但现在的清洁装置由于体积较大、动作不够灵敏，很难有效地发挥清洁作用，从而造成屋内清洁的死角，给人们的生活带来困扰。于是，一种小型的、动作敏捷、能够很好的完成家庭内死角清洁工作的装置成为人们的迫切需求。

针对市场的需求，本实用新型提出了一种房屋死角自主清洁装置。该装置将自动化技术和清洁技术有机地融合起来，能够很好的实现自动测距、避障和自主吸尘等功能，从而实现了房屋内死角的自动清洁。

从技术方面讲，它能比较具体地体现了多项关键技术融合，做到了机、电很好的结合，具有较强的代表性。从市场角度讲，它将给我们日常家庭中清洁工作带来极大地便利，大大降低人工劳动强度，提高劳动效率，提高居家生活质量。

实用新型内容

针对目前存在的问题，本实用新型提出了一种房屋死角自主清洁装置，它将自动控制技术和清洁技术有机地融合起来，能够很好的实现自动测距、避障和自主清洁等功能，从而实现了房屋内边角处和隐蔽处的死角清洁。

本实用新型采用的技术方案为一种房屋死角自主清洁装置，该装置包括支撑装置、移动装置、吸尘装置、感知装置4、控制系统和供电电源1。

移动装置、吸尘装置、感知装置4、控制系统均与供电电源1连接，供电电源1为整个自主清洁装置进行供电。

支撑装置为整个装置提供支撑和定位，包括下层支撑板12、中层支撑板6、上层支撑板2、中下层支撑杆8和上中层支撑杆3。下层支撑板12、中层支撑板6、上层支撑板2由下到上依次布置，下层支撑板12、中层支撑板6之间通过四根中下层支撑杆8连接，中层支撑板6、上层支撑板2之间通过四根上中层支撑杆3连接。供电电源1设置在中层支撑板6和上层支撑板2之间。

移动装置包括左电机减速装置9、右电机减速装置13、左车轮7和右车轮15和万向轮11。左车轮7和右车轮15分别设置在下层支撑板12的两侧，万向轮11通过螺钉固定在下层支撑板12的底部中间。

左电机减速装置9和右电机减速装置13通过电机固定板分别固定在下层支撑板12上，左电机减速装置9与左车轮7连接，用以驱动左车轮7；右电机减速装置13与右车轮15连接，用以驱动右车轮15。

左电机减速装置9和右电机减速装置13的结构相同；左电机减速装置9包括直流电动机902和齿轮轮系多级减速器901，直流电动机902的输出轴通过齿轮轮系多级减速器901的输入轴连接，齿轮轮系多级减速器901的输出轴与左车轮7连接。左车轮7和右车轮15和万向轮11三者组成移动装置的三轮调节结构。

吸尘装置安装在下层支撑板12上。吸尘装置包括吸嘴1001、中通管1002、三通管1003、集尘盒1004、滤尘网1005、直流电机1008、电机外罩1007和涡流扇叶1006。涡流扇叶1006与直流电机1008的输出轴连接，直流电机1008安装在电机外罩1007中，涡流扇叶1006安装在三通管1003的一端，三通管1003的另一端与中通管1002连接，中通管1002与吸嘴1001连接；三通管1003的中间设有滤尘网1005，三通管1003的外侧穿过下层支撑板12的通孔后与集尘盒1004连接。

感知装置4通过传感器支撑板5被固定安装在中层支撑板6上。感知装置4包括超声波发射器401、超声波接收器402、传感器安装板403和传感器支撑板5，超声波发射器401、超声波接收器402并列布置在传感器安装板403上，传感器安装板403安装在传感器支撑板5上。

控制系统为模块结构，控制系统被固定在上层支撑板2上，控制系统包括开关按键、超声波测距模块、单片机最小系统模块、数码距离显示模块、蜂鸣器报警模块、直流电动机驱动模块、自动避障模块以及LED转向指示灯模块；单片机最小系统模块为控制系统的核心单元，开关按键、超声波测距模块、数码距离显示模块、蜂鸣器报警模块、直流电动机驱动模块、自动避障模块以及LED转向指示灯模块均与单片机最小系统模块连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

第一，本实用新型能够自主寻找房屋内死角，并自动完成清洁工作，涡流扇叶自动反转可以清理滤尘网上的纸屑与灰尘；

第二，本实用新型采用超声波传感器，其体积小、反应速度快、测量精度高而且它不易受光线、粉尘等因素的影响，提高了本实用新型在工作过程中自动避障的灵敏性能；

第三，本实用新型采用可充电干电池供电，外围有相应的充电接口，方便充电，同时保证了清洁工作环境的适应性；

第四，本实用新型结构简单，成本低，占用空间小，操作方便，适用于家庭和公共场馆的室内死角的清洁，不仅能大大降低劳动强度、提高劳动效率而且有具有广阔的市场前景。

附图说明

图1为本实用新型的总体结构三维造型图。

图2为本实用新型的下层支撑板安装配合俯视图。

图3为本实用新型的下层支撑板安装配合俯视图的反面

图4为本实用新型的吸尘装置三维造型图。

图5为本实用新型的感知装置三维造型图。

图6为本实用新型的齿轮轮系多级减速传动原理图。

图7为本实用新型的控制系统总体框图。

图8为本实用新型的部分零件三维造型图1。

图9为本实用新型的部分零件三维造型图2。

图10为本实用新型的部分零件三维造型图3。

图11为本实用新型的部分零件三维造型图4。

图12为本实用新型的部分零件三维造型图5。

图13为本实用新型的部分零件三维造型图6。

图14为本实用新型的部分零件三维造型图7。

图15为本实用新型的部分零件三维造型图8。

图16为本实用新型的部分零件三维造型图9。

具体实施方式

本实用新型以超声波传感器为“视觉”器官，采用单片机AT89S51芯片作为控制核心，从而发送指令控制直流电动机的运转情况来实现装置自主行走与寻死角行为，继而完成清洁工作。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明：

根据图1和图16，一种房屋死角自主清洁装置，该装置包括支撑装置、移动装置、吸尘装置、感知装置4、控制系统和供电电源1。

移动装置、吸尘装置、感知装置4、控制系统均与供电电源1连接，供电电源1为整个自主清洁装置进行供电。

支撑装置是为整个装置提供支撑和定位，包括下层支撑板12、中层支撑板6、上层支撑板2、中下层支撑杆8和上中层支撑杆3。下层支撑板12、中层支撑板6、上层支撑板2由下到上依次布置，下层支撑板12、中层支撑板6之间通过四根中下层支撑杆8连接，中层支撑板6、上层支撑板2之间通过四根上中层支撑杆3连接。供电电源1设置在中层支撑板6和上层支撑板2之间。

根据图1、图2、图3、图6和图8，移动装置包括左电机减速装置9、右电机减速装置13、左车轮7和右车轮15和万向轮11。左车轮7和右车轮15分别设置在下层支撑板12的两侧，万向轮11通过螺钉固定在下层支撑板12的底部中间。

左电机减速装置9和右电机减速装置13通过电机固定板分别固定在下层支撑板12上，左电机减速装置9与左车轮7连接，用以驱动左车轮7；右电机减速装置13与右车轮15连接，用以驱动右车轮15。

左电机减速装置9和右电机减速装置13的结构相同；左电机减速装置9包括直流电动机902和齿轮轮系多级减速器901，直流电动机902的输出轴通过齿轮轮系多级减速器901的输入轴连接，齿轮轮系多级减速器901的输出轴与左车轮7连接。左车轮7和右车轮15和万向轮11三者组成移动装置的三轮调节结构，因为移动装置重心比较低，载荷稳定且中心位置基本不发生变化，所以能够满足本实用新型的要求。

根据图2、图3、图4和图8，吸尘装置安装在下层支撑板12上。吸尘装置包括吸嘴1001、中通管1002、三通管1003、集尘盒1004、滤尘网1005、直流电机1008、电机外罩1007和涡流扇叶1006。

涡流扇叶1006与直流电机1008的输出轴连接，直流电机1008安装在电机外罩1007中，涡流扇叶1006安装在三通管1003的一端，三通管1003的另一端与中通管1002连接，中通管1002与吸嘴1001连接；三通管1003的中间设有滤尘网1005，三通管1003的外侧穿过下层支撑板12的通孔后与集尘盒1004连接。

该吸尘装置采用真空吸尘原理，由高速旋转的涡流扇叶1006在吸尘装置内形成真空从而产生强大的气流，将尘埃和脏物通过吸嘴1001吸入三通管1003内的滤尘网1005内，吸尘装置的吸尘能力取决于直流电机1008转速的大小。涡流扇叶1006在高速旋转的电动机带动下，能自动正反转，气体沿扇叶周围排除，在涡流扇叶前部将形成低压涡流，而且使气体在吸嘴1001处形成漩涡，有利于吸收灰尘。吸尘装置的吸嘴1001独特设计，和中通管1002通过螺纹连接，能够安装不同形式的吸嘴，中通管1002的另一端和三通管1003也是通过螺纹连接，以满足不同场合的需求。

根据图5和图8，感知装置4通过传感器支撑板5被固定安装在中层支撑板6上。感知装置4包括超声波发射器401、超声波接收器402、传感器安装板403和传感器支撑板5，超声波发射器401、超声波接收器402并列布置在传感器安装板403上，传感器安装板403安装在传感器支撑板5上。本实用新型的感知装置是利用超声波传感器向目标发射超声波脉冲，根据声波往返时间来计算距离，从而判断前方是否存在障碍物的。超声波传感器体积小、反应速度快、测量精度高而且它不易受光照、粉尘等因素的影响。

根据图7，控制系统为模块结构，控制系统被固定在上层支撑板2上，控制系统包括开关按键、超声波测距模块、单片机最小系统模块、数码距离显示模块、蜂鸣器报警模块、直流电动机驱动模块、自动避障模块以及LED转向指示灯模块；单片机最小系统模块为控制系统的核心单元，开关按键、超声波测距模块、数码距离显示模块、蜂鸣器报警模块、直流电动机驱动模块、自动避障模块以及LED转向指示灯模块均与单片机最小系统模块连接。

在本实施例中，清洁装置的自主行走是建立在对环境认知情况之上，何时前进，何时转向，每一刻都需要机器人来探测前方道路是否存在障碍物。如果探测到前方有障碍物就及时进入寻死角方案。寻死角方案为：超声波测距开始，如果所测得距离大于设置的障碍物安全距离值，清洁装置前进；如果所测得距离小于设置的障碍物安全距离值，然后对左右方向进行测距以判断是否存在死角，如果任何一个方向存在死角，本清洁装置则进入死角内停留，进行自主吸尘，以实现对死角处灰尘和纸屑的清理，完成一次清洁工作。

本实用新型在自主行走过程中采用双直流电动机差速控制，其电动机驱动芯片为L293b。实现清洁装置前进只需使双直流电动机所带动轮子同向旋转即可，而实现装置右转情况，可以使右侧电动机驱动的轮子向后旋转，左侧轮子向前旋转，此时机器人会以两个轮子所在的轴中心为圆心向右旋转。这种转向方式的好处是转向速度快，转向所需空间小。

对于吸尘装置的工作情况，为了节省电量，当清洁装置寻找到死角后便开始启动吸尘器。为了防止所吸进的纸屑和灰尘在强劲的风力作用下黏在滤尘网上面，当判断出死角而且吸尘嘴深入到死角后，吸尘器开始工作，当吸尘工作结束后，机器人倒退出死角，而且吸尘器做短暂的反转工作，以便于把黏在滤尘网上的灰尘和纸屑吹落到集尘盒里面。

本实用新型包括支撑装置、移动装置、吸尘装置、感知装置、控制系统和供电电源。所述的支撑装置是为整个装置提供支撑和定位的，分为上中下三层支撑板，每一层之间都用四根支杆支撑，下层支撑板刻有一个通孔。所述供电电源是一块可充电的10V干电池，安装在中层支撑板上。

所述的移动装置包括电动机减速装置和轮式移动机构。所述的电机减速装置包括了120型直流电动机和体积很小的齿轮轮系多级减速器。所述的电动机为HC01-120型直流电动机，最大转速为11500r/min，最大功率为0.9W。所述的齿轮轮系多级减速器采用齿轮轮系多级减速，减速比为120。所述的轮式移动机构采用三轮结构，包括左右车轮、前面的一个万向轮及电机固定板。通过两个电机减速装置为左右两轮提供驱动，两个电机减速装置通过电机固定板固定在下层支撑板上。所述的万向轮通过螺钉固定在下层支撑板上。

所述的吸尘装置包括吸嘴、中通管、三通管、集尘盒、滤尘网、直流电机、电机外罩和涡流扇叶。所述的吸嘴和中通管通过螺纹连接，以适应不同形式的吸嘴安装。尘埃和脏物通过吸嘴吸入装置内的集尘盒内。所述的涡流扇叶有高速旋转的直流电动机带动，并能自动反转。吸尘装置采用真空吸尘原理，安装在下层支撑板上。所述的三通管的下端穿过下层支撑板的通孔，用于安装集尘盒。

所述的感知装置包括超声波传感器检测装置和传感器支撑板。所述的超声波传感器检测装置包括超声波发射器、超声波接收器很传感器安装板。超声波传感器检测装置通过传感器支撑板被固定安装在中层支撑板上。

所述的控制系统采用模块化设计，被固定在上层支撑板上，包括开关按键、超声波测距模块、单片机最小系统模块、数码距离显示模块、蜂鸣器报警模块、直流电动机驱动模块、自动避障模块以及LED转向指示灯模块，各模块即可组合联调也可以单独使用。

Claims (1)

1.一种房屋死角自主清洁装置，该装置包括支撑装置、移动装置、吸尘装置、感知装置(4)、控制系统和供电电源(1)；

移动装置、吸尘装置、感知装置(4)、控制系统均与供电电源(1)连接，供电电源(1)为整个自主清洁装置进行供电；

支撑装置为整个装置提供支撑和定位，包括下层支撑板(12)、中层支撑板(6)、上层支撑板(2)、中下层支撑杆(8)和上中层支撑杆(3)；下层支撑板(12)、中层支撑板(6)、上层支撑板(2)由下到上依次布置，下层支撑板(12)、中层支撑板(6)之间通过四根中下层支撑杆(8)连接，中层支撑板(6)、上层支撑板(2)之间通过四根上中层支撑杆(3)连接；供电电源(1)设置在中层支撑板(6)和上层支撑板(2)之间；

移动装置包括左电机减速装置(9)、右电机减速装置(13)、左车轮(7)、右车轮(15)和万向轮(11)；左车轮(7)和右车轮(15)分别设置在下层支撑板(12)的两侧，万向轮(11)通过螺钉固定在下层支撑板(12)的底部中间；

左电机减速装置(9)和右电机减速装置(13)通过电机固定板分别固定在下层支撑板(12)上，左电机减速装置(9)与左车轮(7)连接，用以驱动左车轮(7)；右电机减速装置(13)与右车轮(15)连接，用以驱动右车轮(15)；

左电机减速装置(9)和右电机减速装置(13)的结构相同；左电机减速装置(9)包括直流电动机(902)和齿轮轮系多级减速器(901)，直流电动机(902)的输出轴通过齿轮轮系多级减速器(901)的输入轴连接，齿轮轮系多级减速器(901)的输出轴与左车轮(7)连接；左车轮(7)和右车轮(15)和万向轮(11)三者组成移动装置的三轮调节结构；

吸尘装置安装在下层支撑板(12)上；吸尘装置包括吸嘴(1001)、中通管(1002)、三通管(1003)、集尘盒(1004)、滤尘网(1005)、直流电机(1008)、电机外罩(1007)和涡流扇叶(1006)；涡流扇叶(1006)与直流电机(1008)的输出轴连接，直流电机(1008)安装在电机外罩(1007)中，涡流扇叶(1006)安装在三通管(1003)的一端，三通管(1003)的另一端与中通管(1002)连接，中通管(1002)与吸嘴(1001)连接；三通管(1003)的中间设有滤尘网(1005)，三通管(1003)的外侧穿过下层支撑板(12)的通孔后与集尘盒(1004)连接；

感知装置(4)通过传感器支撑板(5)被固定安装在中层支撑板(6)上；感知装置(4)包括超声波发射器(401)、超声波接收器(402)、传感器安装板(403)和传感器支撑板(5)，超声波发射器(401)、超声波接收器(402)并列布置在传感器安装板(403)上，传感器安装板(403)安装在传感器支撑板(5)上；

控制系统为模块结构，控制系统被固定在上层支撑板(2)上，控制系统包括开关按键、超声波测距模块、单片机最小系统模块、数码距离显示模块、蜂鸣器报警模块、直流电动机驱动模块、自动避障模块以及LED转向指示灯模块；单片机最小系统模块为控制系统的核心单元，开关按键、超声波测距模块、数码距离显示模块、蜂鸣器报警模块、直流电动机驱动模块、自动避障模块以及LED转向指示灯模块均与单片机最小系统模块连接。