CN209331930U - 一种基于可变直径轮的可变径机构及清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于可变直径轮的可变径机构及清洁机器人，该可变径机构还包括可变直径轮202、可动卡扣201、运动杆组件、伸缩杆组件和固定卡扣205；其中，运动杆组件包括预设数量的运动连杆，伸缩杆组件包括预设数量的伸缩连杆。所述预设数量的运动连杆的一端均匀分布在可变直径轮202内侧的轮架上，可动卡扣201与所述运动连杆的另一端连接，用于带动所述运动杆组件在转轴204上滑动，进而改变可变直径轮202的直径；所述预设数量的伸缩连杆的一端均匀分布在可变直径轮202外侧的轮架上，所述伸缩连杆的另一端都连接在固定卡扣205上，用于通过伸缩运动来配合所述运动杆组件进行可变直径轮202的直径调节。

Description

一种基于可变直径轮的可变径机构及清洁机器人

技术领域

本实用新型属于智能家用电器领域，特别涉及一种基于可变直径轮的可变径机构及清洁机器人。

背景技术

清洁机器人在路面行走过程中，当驱动轮转一圈，则其清扫面积是一定的，又由于房间的面积是不变的，所以清洁机器人在清扫房间所做的功是一定的，机器人消耗的电池电量也是一定的。目前市面上清洁机器人清扫过程中驱动轮转一圈所走过的面积是一定的，无论室内环境是地面比较干净的情况还是跟地面情况比较脏，清洁机器人清扫完同一间屋子所用的电量都是相同的，这样会大大增加扫地机的功耗，不能提升扫地机的扫地效果。

实用新型内容

为了克服上述技术问题，本实用新型提供一种基于可变直径的可变径机构及清洁机器人，其技术方案如下：

一种基于可变直径轮的可变径机构，该可变径机构包括主控单元、牵引单元、转轴204和传动单元；主控单元分别与牵引单元和传动单元连接，用于控制所述清洁机器人进行清扫作业；该可变径机构还包括可变直径轮202、可动卡扣201、运动杆组件、伸缩杆组件和固定卡扣205；其中，运动杆组件包括预设数量的运动连杆，伸缩杆组件包括预设数量的伸缩连杆；所述可变径机构内部的装配关系为：可变直径轮202套设在转轴204的基准固定位置上，可动卡扣201套设于转轴204的可变直径轮202内侧方向上，固定卡扣205套设于转轴204的可变直径轮202外侧方向上；转轴204与传动单元连接，用于在所述传动单元的控制作用下带动可变直径轮202转动；所述预设数量的运动连杆的一端均匀分布并连接在可变直径轮202内侧的轮架上，可动卡扣201与所述预设数量的运动连杆的另一端连接，用于根据所述牵引单元的控制信号带动所述运动杆组件在转轴204的变径范围内滑动，进而改变可变直径轮202的直径大小，使得可变直径轮202转动一圈的清洁面积改变；所述预设数量的伸缩连杆的一端均匀分布并连接在可变直径轮202外侧的轮架上，所述预设数量的伸缩连杆的另一端都连接在固定卡扣205上，用于通过伸缩运动来支撑可变直径轮202在所述基准固定位置上配合所述运动杆组件进行直径调节；其中，所述变径范围为可动卡扣201在转轴204上的滑动范围。

进一步地，运动杆组件在转轴204的变径范围内滑动过程中，可动卡扣201、转轴204、所述运动连杆和可变直径轮202对应的半径围成的三角形的面积保持不变，使得可动卡扣201带动所述运动杆组件往靠近所述基准固定位置的方向滑动时，所述运动杆组件用于支撑可变直径轮202的直径变大，而可动卡扣201带动所述运动杆组件往远离所述基准固定位置的方向滑动时，所述运动杆组件用于支撑可变直径轮202的直径变小。

进一步地，所述运动连杆在转轴204的变径范围内滑动过程中，所述运动连杆与转轴204的夹角范围：大于30度，且小于60度。

进一步地，所述预设数量设置为3的倍数。

进一步地，可变直径轮202外围的制作材料是弹性材料。

一种清洁机器人，该清洁机器人装设有所述可变径机构。

相对于现有技术，本实用新型技术方案采用一种基于可变直径的可变径机构，通过所述运动杆组件、所述伸缩杆组件、可动卡扣201和固定卡扣205的配合来改变可变直径轮的轮径大小，使得在灰尘量大的区域内减小轮径而增加同一区域内的吸尘时间和吸尘量，而在灰尘量小的区域内增大轮径而减小同一区域内的吸尘时间，从而在不影响清扫工作效率的前提下，减少清洁机器人的工作能耗，完成相同效果的清扫工作。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的清洁机器人的清扫区域面积；

图2为本实用新型实施例提供的一种基于可变直径轮的可变径机构的正面结构示意图；

图3为可变直径轮202的轮径变大的实施例提供的所述可变径机构的正面结构示意图；

图4为可变直径轮202的轮径变小的实施例提供的所述可变径机构的正面结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的可变直径轮202、可动卡扣201、转轴204和支撑杆203A所构建的数学几何模型示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细描述。应当理解，下面所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型设计适用于扫地机器人，扫地机器人的两个驱动轮的周长L=2πH，其中，驱动轮当前半径为H。扫地机器人的两个清扫圆刷所扫过的面积，这里近似为扫地机器人的机身面积的一半，其中扫地机器人的机身半径为R。当扫地机器人的驱动轮转动一周时，扫地机器人清扫过的面积为驱动轮走过的距离长度与扫地机器人的机身直径的乘积与机身面积的一半的和，即扫地机器人的清扫面积为

其中，当扫地机器人的驱动轮转动一周时，所述驱动轮走过的距离长度等于所述驱动轮的周长L=2πH。为了实现扫地机器人的清扫面积扩大，节省扫地机器人所消耗的时间和功耗，需要控制驱动轮转一圈的周长，故本实用新型实施例提出一种基于可变直径轮的可变径机构，通过调节驱动轮的周长来控制扫地机器人的驱动轮转一圈所扫过的面积，以适应在不同清洁环境下快速、节能清洁作业。

如图2所示，所述可变径机构包括主控单元、牵引单元、转轴204、传动单元、可变直径轮202、可动卡扣201、运动杆组件、伸缩杆组件和固定卡扣205。如图2所示，在所述可变径机构的正面结构示意图中，运动杆组件包括运动连杆203A、运动连杆203B、运动连杆203C和运动连杆203D，伸缩杆组件包括伸缩连杆206A和伸缩连杆206B，但所述可变径机构不仅限于上述数量的运动连杆和伸缩连杆，所述运动杆组件包括预设数量的所述运动连杆，所述伸缩杆组件包括预设数量的所述伸缩连杆，在本实用新型实施例下，所述预设数量设置为3的倍数。

在本实用新型实施例中，所述可变径机构内部的装配关系为：可变直径轮202套设在转轴204的基准固定位置O处；可动卡扣201套设于转轴204的可变直径轮202内侧方向上，对应于图2中可变直径轮202的右侧；固定卡扣205套设于转轴204的可变直径轮202外侧方向上，对应于图2中可变直径轮202的左侧。所述主控单元与所述传动单元连接，转轴204与传动单元连接，用于在所述传动单元的控制作用下带动可变直径轮202转动。所述主控单元与所述牵引单元连接，所述预设数量的运动连杆的一端均匀分布并连接在可变直径轮202内侧的轮架上，即对应图2中，运动连杆203A、运动连杆203B、运动连杆203C和运动连杆203D的一端均匀分布并连接在可变直径轮202右侧的轮架上，可动卡扣201与所述预设数量的运动连杆的另一端连接，图2中，运动连杆203A、运动连杆203B、运动连杆203C和运动连杆203D的另一端都连接在可动卡扣201上，可动卡扣201根据所述牵引单元的控制信号带动所述运动杆组件在转轴204的变径范围内滑动，进而改变可变直径轮202的直径大小，使得可变直径轮202转动一圈的清洁面积改变。其中，所述变径范围为可动卡扣201在转轴204上的滑动范围，该滑动范围限定于转轴204的可变直径轮202的右侧方向。所述预设数量的伸缩连杆的一端均匀分布并连接在可变直径轮202外侧的轮架上，即对应图2中，伸缩连杆206A和伸缩连杆206B的一端均匀分布并连接在可变直径轮202左侧的轮架上，所述预设数量的伸缩连杆的另一端都连接在固定卡扣205上，伸缩连杆206A和伸缩连杆206B的另一端都连接在固定卡扣205上，伸缩连杆206A和伸缩连杆206B通过伸缩运动来实现可变直径轮202在基准固定位置O处配合所述运动杆组件进行直径调节，即可动卡扣201带动所述运动杆组件在所述变径范围内滑动过程，进而实现可变直径轮202的直径调节，其中，固定卡扣205与基准固定位置O的相对位置保持不变。

具体地，运动杆组件在转轴204上所述变径范围内滑动过程中，如图5所示，所述运动杆组件中的运动连杆203A、可动卡扣201、转轴204和可变直径轮202在竖直方向上的半径围成的三角形的面积保持不变。

作为本实用新型中可变直径轮202的轮径变大的实施例，当可动卡扣201带动运动连杆203A往靠近基准固定位置O的方向滑动时，即可动卡扣201带动运动连杆203A在转轴204上从距离基准固定位置O的水平长度为D的位置移动到距离基准固定位置O的水平长度为D1的位置时，由于所述三角形的面积不变，伸缩连杆206A和伸缩连杆206B都伸长以配合运动连杆203A支撑可变直径轮202的半径变大，结合图3和图5所示，可变直径轮202的半径由H变大为H1，而运动连杆203A与转轴204的夹角a1为60度。

作为本实用新型中可变直径轮202的轮径变小的实施例，当可动卡扣201带动运动连杆203A往远离基准固定位置O的方向滑动时，即可动卡扣201带动运动连杆203A在转轴204上从距离基准固定位置O的水平长度为D的位置移动到距离基准固定位置O的水平长度为D2的位置时，由于所述三角形的面积不变，伸缩连杆206A和伸缩连杆206B都缩短以配合运动连杆203A支撑可变直径轮202的半径减小，结合图4和图5所示，可变直径轮202的半径由H变小为H2，而运动连杆203A与转轴204的夹角a2为30度。

综合图3和图4的实施例，所述变径范围为距离基准固定位置O的水平长度为D1的位置与距离基准固定位置O的水平长度为D2的位置之间的距离范围，即大于D1而小于D2，使得运动连杆203A在转轴204的所述变径范围内滑动过程中，运动连杆203A与转轴204的夹角范围为大于30度，且小于60度。

在本实用新型实施例中，可变直径轮202外围的制作材料是弹性材料，又由于所述运动杆组件和所述伸缩杆组件相对放置在可变直径轮202的内外两侧，并与转轴204形成三角形稳定结构。如图2所示，位于可变直径轮202左侧的固定卡扣205连接所述伸缩杆组件，位于可变直径轮202右侧的可动卡扣201连接所述运动杆组件，当可动卡扣201向右侧滑动时支撑可变直径轮202的轮径由大变小，当可动卡扣201向左侧滑动时支撑可变直径轮202的轮径由小变大，使得所述运动杆组件、所述伸缩杆组件和可变直径轮202形成一个伞状结构，所述可变径机构借助所述伞状结构实现可变直径轮202及所述运动杆组件的张开或合拢。

此外，本实用新型实施例提出一种清洁机器人，该清洁机器人装设有前述可变径机构，用于根据同一清洁区域的吸尘时间间隔的变化而调整可变直径轮202的轮径，进而改变可变直径轮202转动一圈的清扫面积。

本实用新型实施例还提出一种基于所述清洁机器人的控制方法，包括如下步骤：

步骤S1：所述主控单元设置所述清洁机器人的起点位置，然后控制所述清洁机器人从所述起点位置开始在预设清洁区域进行弓字形清扫吸尘；当所述主控单元检测到所述清洁机器人遍历完所述预设清洁区域时，则控制所述清洁机器人在所述预设清洁区域内沿边行走返回所述起点位置，然后开始启动计时，将所述清洁机器人返回所述起点位置的时刻记为第一清洁时刻，然后进入步骤S2。由于刚启动吸尘时，所述清洁机器人不能稳定的工作，所以需要从所述起点位置开始在预设清洁区域内遍历一次再开始计时，用于后续步骤判断所述预设清洁区域内的灰尘量。

步骤S2：在所述第一清洁时刻之后，所述主控单元控制所述清洁机器人再一次从所述起点位置出发在所述预设清洁区域进行弓字形清扫吸尘；当检测到所述清洁机器人遍历完所述预设清洁区域时，则控制所述清洁机器人在所述预设清洁区域内沿边行走返回所述起点位置，必要时候得回到所述起点位置进行回座充电，然后将所述清洁机器人再次返回所述起点位置的时刻记为第二清洁时刻，然后进入步骤S3。

步骤S3：判断所述第二清洁时刻与所述第一清洁时刻的时间间隔是否大于预设时间间隔，是则进入步骤S4，否则进入步骤S5；其中，所述预设时间间隔与所述预设清洁区域的灰尘密度成正相关关系。

步骤S4：确定所述预设清洁区域内的积尘量比较多，则所述牵引单元控制可动卡扣201带动所述运动杆组件往远离基准固定位置O的方向滑动，减小所述清洁机器人的可变直径轮202的直径，如图4的实施例所示，在所述主控单元的控制下，配合所述牵引单元和所述传动单元，可动卡扣201带动运动连杆203A、运动连杆203B、运动连杆203C和运动连杆203D往远离基准固定位置O的方向滑动到距离基准固定位置O的水平长度为D2的位置，运动连杆203A、运动连杆203B、运动连杆203C和运动连杆203D共同支撑可变直径轮202的半径减小变为H2，同时伸缩连杆206A和伸缩连杆206B通过收缩来支撑可变直径轮202的半径的值保持为H2，然后返回步骤S1。所述清洁机器人的圆刷工作效率一定的情况下，可变直径轮202的转过一圈时，所述清洁机器人的清扫面积就会减小，那么在下一次清洁所述预设清洁区域时所述清洁机器人使用的吸尘时间增加，所述清洁机器人在所述预设清洁区域内的吸尘量增加，从而提高清洁效果。其中，基准固定位置O是所述可变径机构的可变直径轮202在转轴204上的固定的位置。所述牵引单元控制可动卡扣201带动所述运动杆组件在转轴204的所述变径范围内滑动，使得可动卡扣201、转轴204、所述运动杆组件中任一根所述运动连杆和可变直径轮202对应的半径围成的三角形的面积保持不变。

步骤S5：确定所述预设清洁区域内的积尘量比较少，则所述牵引单元控制可动卡扣201带动所述运动杆组件往靠近基准固定位置O的方向滑动，增大所述清洁机器人的可变直径轮202的直径，如图3的实施例所示，在所述主控单元的控制下，配合所述牵引单元和所述传动单元，可动卡扣201带动运动连杆203A、运动连杆203B、运动连杆203C和运动连杆203D往靠近基准固定位置O的方向滑动到距离基准固定位置O的水平长度为D1的位置，运动连杆203A、运动连杆203B、运动连杆203C和运动连杆203D共同支撑可变直径轮202的半径增大变为H1，同时伸缩连杆206A和伸缩连杆206B通过伸长来支撑可变直径轮202的半径的值保持为H1，然后返回步骤S1。所述清洁机器人的圆刷工作效率一定的情况下，可变直径轮202的转过一圈时，所述清洁机器人的清扫面积就会增大，那么在下一次清洁所述预设清洁区域时所述清洁机器人使用的吸尘时间减小，提高所述清洁机器人的整体清扫速度，节省能耗。其中，基准固定位置O是所述可变径机构的可变直径轮202在转轴204上的固定的位置。所述牵引单元控制可动卡扣201带动所述运动杆组件在转轴204的所述变径范围内滑动，使得可动卡扣201、转轴204、所述运动杆组件中任一根所述运动连杆和可变直径轮202对应的半径围成的三角形的面积保持不变。

优选地，所述预设清洁区域的范围大小与所述清洁机器人的用电量相关，可以将所述起点位置设置为充电座的位置，当所述清洁机器人完成所述预设清洁区域的遍历清扫后，可沿边返回所述起点位置进行充电。故所述预设清洁区域的范围大小会根据所述清洁机器人的用电量而设置，当所述清洁机器人在所述预设清洁区域清扫过程中的剩余电量刚好满足返回所述起点位置时，当前位置可记为所述预设清洁区域的边界位置，从而形成所述预设清洁区域中其中一个方向的边界范围。

一种芯片，该芯片内置于所述清洁机器人中，存储有前述的控制方法对应的程序代码。该芯片用于控制所述可变径机构在灰尘密度大的区域内减小可变直径轮202的直径，从而增加所述清洁机器人在同一区域内的吸尘时间和吸尘量，提高清洁效果；该芯片还用于控制所述可变径机构在灰尘密度小的区域内增大可变直径轮202的直径，从而减小所述清洁机器人在同一区域内的吸尘时间，提高清洁速度，节省能耗；从而在不影响清扫工作效率的前提下，减少清洁机器人的工作能耗，完成相同效果的清扫工作。其中，灰尘密度可以通过判断所述第二清洁时刻与所述第一清洁时刻的时间间隔与预设时间间隔的大小，即通过同一清洁区域所使用的清扫时间来判断灰尘密度大小。

以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种基于可变直径轮的可变径机构，该可变径机构包括主控单元、牵引单元、转轴(204)和传动单元；主控单元分别与牵引单元和传动单元连接，用于控制清洁机器人进行清扫作业，其特征在于，该可变径机构还包括可变直径轮(202)、可动卡扣(201)、运动杆组件、伸缩杆组件和固定卡扣(205)；其中，运动杆组件包括预设数量的运动连杆，伸缩杆组件包括预设数量的伸缩连杆；

所述可变径机构内部的装配关系为：可变直径轮(202)套设在转轴(204)的基准固定位置上，可动卡扣(201)套设于转轴(204)的可变直径轮(202)内侧方向上，固定卡扣(205)套设于转轴(204)的可变直径轮(202)外侧方向上；转轴(204)与传动单元连接，用于在所述传动单元的控制作用下带动可变直径轮(202)转动；

所述预设数量的运动连杆的一端均匀分布并连接在可变直径轮(202)内侧的轮架上，可动卡扣(201)与所述预设数量的运动连杆的另一端连接，用于根据所述牵引单元的控制信号带动所述运动杆组件在转轴(204)的变径范围内滑动，进而改变可变直径轮(202)的直径大小，使得可变直径轮(202)转动一圈的清洁面积改变；所述预设数量的伸缩连杆的一端均匀分布并连接在可变直径轮(202)外侧的轮架上，所述预设数量的伸缩连杆的另一端都连接在固定卡扣(205)上，用于通过伸缩运动来支撑可变直径轮(202)在所述基准固定位置上配合所述运动杆组件进行直径调节；其中，所述变径范围为可动卡扣(201)在转轴(204)上的滑动范围。

2.根据权利要求1所述可变径机构，其特征在于，运动杆组件在转轴(204)的变径范围内滑动过程中，可动卡扣(201)、转轴(204)、所述运动连杆和可变直径轮(202)对应的半径围成的三角形的面积保持不变，使得可动卡扣(201)带动所述运动杆组件往靠近所述基准固定位置的方向滑动时，所述运动杆组件用于支撑可变直径轮(202)的直径变大，而可动卡扣(201)带动所述运动杆组件往远离所述基准固定位置的方向滑动时，所述运动杆组件用于支撑可变直径轮(202)的直径变小。

3.根据权利要求2所述可变径机构，其特征在于，所述运动连杆在转轴(204)的变径范围内滑动过程中，所述运动连杆与转轴(204)的夹角范围：大于30度，且小于60度。

4.根据权利要求1所述可变径机构，其特征在于，所述预设数量设置为3的倍数。

5.根据权利要求1至权利要求4任一所述可变径机构，其特征在于，可变直径轮(202)外围的制作材料是弹性材料。

6.一种清洁机器人，其特征在于，该清洁机器人装设有权利要求1至权利要求5任一项所述可变径机构。