清洁机器人及用于清洁机器人的缓冲组件
技术领域
本申请涉及清洁机器人领域,特别是涉及一种清洁机器人及其缓冲组件。
背景技术
随着科技的发展和生活水平的提高,清洁机器人得到了广泛的应用。清洁机器人,又名自动扫地机、智能吸尘器、自主清洁器等,是智能家用电器的一种,能完成清洁、吸尘、擦地等工作。清洁机器人可受人控制(操作人员手持遥控器)或按照一定的设定规则自行在房间内完成地面清洁工作,其可以清洁地面上的毛发、灰尘、碎屑等地面杂物。
现有清洁机器人的前端一般设有缓冲组件,用于避免因清洁机器人与清洁环境中的周边物体碰撞而产生损毁。当清洁机器人碰撞到障碍物时,所述缓冲组件用于吸收并消解碰到障碍物的冲击力,从而实现保护清洁机器人的主体。为了保证机器人与墙始终保持一段安全距离,清洁机器人的至少一侧通常设置有沿墙传感器和红外传感器,所述沿墙传感器和红外传感器设置在缓冲组件的内侧的清洁机器人主体上,缓冲组件相对清洁机器人主体的运动对其测量精度会产生影响,为了保证沿墙传感器和红外传感器的测量精度,现有清洁机器人在缓冲组件上与清洁机器人主体的沿墙传感器和红外传感器相对应的位置开设很大的窗口用于透射沿墙传感器和红外传感器发送或接收的感应信号,使得工艺复杂,也不便于沿墙传感器和红外传感器的安装、拆卸和维修。
发明内容
鉴于以上所述相关技术的缺点,本申请的目的在于提供一种清洁机器人及用于清洁机器人的缓冲组件,用于解决现有技术中将沿墙传感器和红外传感器设置在清洁机器人主体上并在缓冲组件开设较大窗口而带测量精度低且不便维护的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本申请的第一方面提供一种用于清洁机器人的缓冲组件,包括:缓冲支架,活动地设置在所述清洁机器人的主体前侧;包括左侧安装区及右侧安装区;二电路板,分别固定在所述缓冲支架上的左侧安装区及右侧安装区,各电路板包括至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器,其中,所述ToF传感器设置于所述左侧安装区的电路板的左端和设置于所述右侧安装区的电路板的右端;透窗,固定在所述缓冲支架上,用于透射所述至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器发送或接收的感应信号。
在本申请第一方面提供的某些实施例中,所述缓冲组件还包括一固定在所述缓冲支架底部的托架,辅助将所述缓冲支架活动地设置在所述清洁机器人的主体前侧。
在本申请第一方面提供的某些实施例中,所述托架包括:至少一个固定部,用于与所述缓冲组件固定;至少一个连接部,用于连接所述清洁机器人的主体。
在本申请第一方面提供的某些实施例中,所述缓冲组件及所述托架通过卡勾和卡槽的配合活动地设置在所述清洁机器人的主体前侧。
在本申请第一方面提供的某些实施例中,所述缓冲支架的内侧顶部与所述清洁机器人的主体之间通过折边结构和限位块的配合将所述缓冲支架活动地设置在所述清洁机器人的主体前侧。
在本申请第一方面提供的某些实施例中,所述缓冲支架的外表面底部设有凸出的缓冲条。
在本申请第一方面提供的某些实施例中,所述清洁机器人的主体前端设有一传感器,所述缓冲支架及透窗的中部设有一开孔,用以暴露所述清洁机器人的主体前端的传感器。
在本申请第一方面提供的某些实施例中,所述缓冲支架上对应所述至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器的位置分别设有开孔,用以透过所述至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器发送或接收的感应信号。
在本申请第一方面提供的某些实施例中,所述左侧安装区和右侧安装区内分别设有一用于固定所述电路板的电路安装板。
在本申请第一方面提供的某些实施例中,所述左侧安装区的电路板上从右至左按照预设间隔距离分别设有第一光电传感器、第二光电传感器、第一红外接收器、第三光电传感器、第四光电传感器、第二红外接收器和ToF传感器;所述右侧安装区的电路板上从左至右按照预设间隔距离分别设有第一光电传感器、第二光电传感器、第一红外接收器、第三光电传感器、第四光电传感器、第二红外接收器和ToF传感器。
在本申请第一方面提供的某些实施例中,所述左侧安装区及右侧安装区内各设有一个ToF传感器,两个ToF传感器到所述清洁机器人的主体中心之间连线的夹角为142~162°。
在本申请第一方面提供的某些实施例中,所述透窗的背面通过卡扣或螺丝或胶接或热熔固定在所述缓冲支架上。
本申请的第二方面提供一种清洁机器人,包括:清洁机器人主体,包括壳体;动力系统,包括设置在所述清洁机器人主体上相对两侧用于驱动所述清洁机器人主体移动的驱动轮;控制系统,设置在所述壳体内用于控制所述驱动轮;清洁系统,设置在所述清洁机器人主体上用于依据所述控制系统的控制指令执行清洁作业;集尘系统,设置在所述壳体内用于收集所述清洁系统在清洁作业中收集的灰尘;如上述第一方面所述的缓冲组件,设置在所述清洁机器人主体的前侧,用于在检测所述清洁机器人与障碍物之间的距离、接收红外信号以及在碰撞时起到缓冲作用。
综上所述,本申请通过在缓冲组件上设置缓冲支架、二电路板和透窗,并通过在各电路板上设置至少一个ToF传感器、至少一组红外接收器以及至少一组光电传感器,使ToF传感器、红外接收器以及光电传感器便于装配和维修;并且将ToF传感器、红外接收器以及光电传感器固定到缓冲组件上,使各该传感器不会因缓冲组件相对运动而影响其感应信号的发射或接收,使ToF传感器的测量精度更加准确。
附图说明
图1显示为本申请的缓冲组件在一实施例中在一视角下的整体结构示意图。
图2显示为本申请的缓冲组件在一实施例中在另一视角下的整体结构示意图。
图3显示为图2中A部分的局部放大图。
图4显示为本申请的缓冲组件在一实施例中的分解示意图。
图5显示为本申请的缓冲组件在一实施例中设置在清洁机器人主体的示意图。
图6显示为本申请的缓冲组件的缓冲支架在一实施例中的整体结构示意图。
图7显示为图6中B部分的局部放大图。
图8显示为本申请的缓冲组件的托架在一实施例中的整体结构示意图。
图9显示为本申请的缓冲组件的电路安装板在一实施例中的整体结构示意图。
图10显示为本申请的缓冲组件的ToF传感器在一实施例中设置在清洁机器人主体的示意图。
图11显示为本申请的缓冲组件的透窗在一实施例中的示意图。
图12显示为本申请的清洁机器人在一实施例中的仰视示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。
在下述描述中,参考附图,附图描述了本申请的若干实施例。应当理解,还可使用其他实施例,并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的,并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例,而并非旨在限制本申请。空间相关的术语,例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等,可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
虽然在一些实例中术语第一、第二等在本文中用来描述各种元件或参数,但是这些元件或参数不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个或参数件与另一个或参数进行区分。例如,第一光电传感器可以被称作第二光电传感器,并且类似地,第二光电传感器可以被称作第一光电传感器,而不脱离各种所描述的实施例的范围。第一光电传感器和第二光电传感器均是在描述一个光电传感器,但是除非上下文以其他方式明确指出,否则它们不是同一个光电传感器。相似的情况还包括第一红外接收器与第二红外接收器,或者第三光电传感器与第四光电传感器。
再者,如同在本文中所使用的,单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式,除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解,术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组,但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的,或意味着任一个或任何组合。因此,“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个:A;B;C;A和B;A和C;B和C;A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时,才会出现该定义的例外。
本申请提供一种用于清洁机器人的缓冲组件,包括:缓冲支架,活动地设置在所述清洁机器人的主体前侧;包括左侧安装区及右侧安装区;二电路板,分别固定在所述缓冲支架上的左侧安装区及右侧安装区,各电路板包括至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器,其中,所述ToF传感器设置于所述左侧安装区的电路板的左端和设置于所述右侧安装区的电路板的右端;透窗,固定在所述缓冲支架上,用于透射所述至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器发送或接收的感应信号。
本申请通过在缓冲组件上设置缓冲支架、二电路板和透窗,并通过在各电路板上设置至少一个ToF传感器、至少一组红外接收器以及至少一组光电传感器,使ToF传感器、红外接收器以及光电传感器便于装配和维修;并且将ToF传感器、红外接收器以及光电传感器固定到缓冲组件上,使各该传感器不会因缓冲组件相对运动而影响其感应信号的发射或接收,使ToF传感器的测量精度更加准确。
下面结合图1至图11对实施例中所述的用于清洁机器人的缓冲组件进行详细阐述。
请参阅图1至图4,图1显示为本申请的缓冲组件在一实施例中在一视角下的整体结构示意图,图2显示为本申请的缓冲组件在一实施例中在另一视角下的整体结构示意图,图3显示为图2中A部分的局部放大图,图4显示为本申请的缓冲组件在一实施例中的分解示意图,如图所示,用于清洁机器人的缓冲组件20包括缓冲支架21、二电路板22以及透窗24。
本申请提供一种应用于清洁机器人的缓冲组件20,在有些实施例中,所述清洁机器人又称之为扫地机器人、智能机器人、移动机器人、自动扫地机、智能吸尘器等,是智能家用电器的一种,能完成清扫、吸尘、或/及拖地等清洁工作。具体地,清洁机器人可受人控制(操作人员手持遥控器)或按照一定的设定规则自行在房间内完成地面清洁工作。
在清洁机器人实际工作过程中,所述缓冲组件20用于吸收并消解碰到障碍物的冲击力,从而实现保护清洁机器人的主体。本申请通过在缓冲组件20的缓冲支架21上设置二电路板22和透窗24,并在每个电路板22上分别设置至少一个ToF传感器222,并将缓冲组件20活动设置在清洁机器人的主体上,使得ToF传感器222的安装和维修更加方便,将ToF传感器222与缓冲组件20固定使ToF传感器222不会相对缓冲组件20运动,增强了ToF传感器222测量的准确性。本申请的缓冲组件20可用于在检测所述清洁机器人与障碍物之间的距离、接收红外信号以及在碰撞时起到缓冲作用。
请参阅图5和图6,图5显示为本申请的缓冲组件在一实施例中设置在清洁机器人主体的示意图,图6显示为本申请的缓冲组件的缓冲支架在一实施例中的整体结构示意图,如图所示,所述缓冲支架21包括左侧安装区214及右侧安装区215,所述缓冲支架21活动地设置在所述清洁机器人的主体前侧。
在本申请的实施方式中,将所述清洁机器人前进的方向定义为前向(即图5中虚线箭头所示的方向),对应的,所述清洁机器人前进的方向的相反方向定义为后向。应理解的,所述清洁机器人前进的方向的清洁机器人的一侧定义为前侧,远离所述前侧的相反方向的清洁机器人的一侧定义为后侧。
在本申请的实施方式中,所述清洁机器人主体包括壳体10,所述壳体包括底盘和上壳体100。在某些实施例中,底盘可以由诸如塑料的材料整体成型,其包括多个预先形成的槽、凹陷、卡位或类似结构,用于将相关装置或部件安装或集成在底盘上。在某些实施例中,上壳体100也可以由诸如塑料的材料整体成型,上壳体100可包括顶部面板和侧部面板。
在实际应用中,由于塑料材质具有弹性、韧性、重量轻、优良的化学稳定性、防震等性能特点。为了使缓冲组件20在所述清洁机器人与障碍物发生碰撞时对所述清洁机器人起到缓冲作用,并且降低所述缓冲组件20的重量和所述清洁机器人的整体重量便于所述清洁机器人的移动,在本申请的实施方式中,所述缓冲支架21可以由塑料的材料整体成型,塑料材质包括聚氯乙烯(PVC),聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚苯乙烯(PS),聚碳酸酯(PC),丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS),聚氨酯、聚酰胺、热塑性弹性体、聚砜合聚醚醚酮等,但并不以此为限。所述缓冲支架21的形状和尺寸与所述清洁机器人主体前侧的形状和尺寸相配合,在本申请的实施方式中,因为所述清洁机器人主体整体呈扁圆柱形结构,所以所述缓冲支架21为圆弧片状,所述缓冲支架21可以包括预先设置的卡位、槽、开孔等结构用于将所述缓冲支架21活动地设置在所述清洁机器人主体的前侧,同时也可以用于将所述二电路板22分别固定到所述缓冲支架21的内侧,将所述透窗24固定到所述缓冲支架21的外侧。
在本申请的实施方式中,所述缓冲支架21的内侧顶部与所述清洁机器人的主体之间通过折边结构210和限位块(未图示)的配合将所述缓冲支架21活动地设置在所述清洁机器人的主体前侧。
所述清洁机器人上壳体100顶部面板的前侧边缘包括至少一个限位块,在本申请的实施方式中,所述清洁机器人上壳体100顶部面板的前侧边缘包括四个限位块,用于与所述缓冲支架21的折边结构210相配合活动地设置所述缓冲支架21。所述限位块为突起于所述顶部面板的块状结构,所述限位块在所述顶部面板的位置和尺寸以及具体形状与所述缓冲支架21的折边结构210相关。
请参阅图1至图6,如图所示,所述缓冲支架21内侧顶部有一折边结构210,容易理解的是,通常所述缓冲支架21的内侧是与所述清洁机器人主体接近的一侧,所述缓冲支架21的外侧是与清洁环境接近的一侧;所述顶部为远离地面的缓冲支架21的最上部,所述底部为接近地面的缓冲支架21的最下部。所述缓冲支架21的折边结构210包括与所述缓冲支架外侧表面相接的第一面板2100和垂直于地面且与所述缓冲支架外侧表面平行的第二面板2101,所述第一面板2100和第二面板2101相交构成折边结构210。具体地,在本申请的实施方式中,所述折边结构210的第一面板2100上表面的切面与所述缓冲支架21的外侧表面成一锐角α(如图6所示的α的角度)。在某些实施方式中所述角度α也可以是直角,所述角度α和所述清洁机器人上壳体100的形状和尺寸相关。所述第一面板2100的上表面可以是平面也可以是曲面。
在某些实施方式中,所述折边结构210与所述限位块配合可将所述缓冲支架21活动设置在所述清洁机器人主体的前侧,通过所述限位块和所述折边结构210可以限制所述缓冲支架21相对于所述清洁机器人主体在下、前、后三个方向在固定范围内移动,实现将所述缓冲支架21活动设置在所述清洁机器人的主体前侧。前后方向的移动范围与所述第一面板2100前后方向上的宽度有关。
在某些实施方式中,为了进一步限制所述缓冲支架21相对于所述清洁机器人主体在左方向和右方向在固定范围内移动,在所述缓冲支架21内侧包括至少一个左右限位装置。请参阅图6和图7,图7显示为图6中B部分的局部放大图,如图所示,所述左右限位装置为四个,所述四个左右限位装置分别与所述清洁机器人上壳体100顶部面板的前侧边缘的4个限位块相配合,用以限制所述缓冲支架21在左、右方向的移动。所述左右限位装置包括在左右方向上呈固定距离设置的左限位块2102和右限位块2103。所述左限位块2102与所述折边结构210的第一面板2100和第二面板2101以及所述缓冲支架21的内侧表面相连,所述右限位块2103在所述左限位块2102右方向上呈固定距离设置,所述右限位块2103同样与所述折边结构210的第一面板2100和第二面板2101以及所述缓冲支架21的内侧表面相连。所述固定距离与所述清洁机器人上壳体100顶部面板的前侧边缘的限位块的尺寸有关。通过所述折边结构210内侧的左右限位装置与所述清洁机器人上壳体100顶部面板的前侧边缘的限位块相配合可以实现进一步限制所述缓冲支架21相对于所述清洁机器人主体在左限位块2102和右限位块2103之间移动。
请参阅图7,如图所示,在本申请的实施方式中,所述左限位块2102和右限位块2103之间还设有导向装置2104,所述导向装置2104用于引导所述清洁机器人上壳体100顶部面板的前侧边缘的限位块在所述折边结构210内的移动。所述导向装置2104包括四个导向块,其中,每个导向块分别连接所述缓冲支架21第一面板2100与所述缓冲支架21内侧表面,且四个导向块的形状和尺寸相同,并且小于所述左限位块2102和右限位块2103的尺寸,这样既起到了导向作用,又不影响所述清洁机器人上壳体100顶部面板的前侧边缘的限位块在所述折边结构210内的移动。
当所述缓冲支架21安装在所述清洁机器人的主体前侧时,在缓冲支架的折边结构210和缓冲支架的左右限位装置与所述清洁机器人主体前侧的限位块的共同作用下,可以限制缓冲支架21在前、后、左、右、下五个方向在固定范围内移动。在本申请的实施方式中,缓冲组件20还包括一固定在所述缓冲支架21底部的托架25,辅助将所述缓冲支架21活动地设置在所述清洁机器人的主体前侧。所述托架25可以由塑料的材料整体成型,塑料材质包括聚氯乙烯(PVC),聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚苯乙烯(PS),聚碳酸酯(PC),丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS),聚氨酯、聚酰胺、热塑性弹性体、聚砜合聚醚醚酮等,但并不以此为限。所述托架25的形状和尺寸与所述清洁机器人底盘和缓冲支架21的形状和尺寸相关。如图4所示,所述托架25为圆弧片状。所述缓冲支架21的底部为接近地面的缓冲支架21的最下部,所述清洁机器人的底盘通过托架25与所述缓冲支架21的底部相连,所述托架25可以通过螺丝锁付、卡合、粘合等方式固定在所述缓冲支架21的底部。在托架25的作用下使缓冲支架21相对清洁机器人主体前侧在前、后、左、右、上、下六个方位上都只能在固定范围内移动,所述托架25实现了辅助地将缓冲支架21活动地设置在所述清洁机器人的主体前侧。
在某些实施方式中,所述托架25包括至少一个用于与所述缓冲组件20固定的固定部;至少一个用于连接所述清洁机器人的主体的连接部。请参阅图8,图8显示为本申请的缓冲组件的托架在一实施例中的整体结构示意图,如图所示,所述至少一个固定部为螺孔250,相应地,所述缓冲组件20上设有与所述固定部的个数相对应的螺孔,所述托架25与所述缓冲组件20之间通过螺丝固定。所述至少一个连接部为卡勾251,相应地,所述清洁机器人底盘上设有与所述连接部个数相对应的卡槽(未图示)。在本申请的实施方式中,所述缓冲组件20及所述托架25通过卡勾251和卡槽的配合活动地设置在所述清洁机器人的主体前侧。所述卡槽位于所述清洁机器人底盘前侧边缘,所述卡槽是从所述底盘接近地面的一面朝向所述清洁机器人顶部面板凹陷的凹陷结构。所述缓冲组件20及所述托架25与所述清洁机器人主体之间通过卡勾251和卡槽固定,在所述托架25的作用下限制了所述缓冲支架21相对于所述清洁机器人向上的移动范围,实现将缓冲组件21活动地固定在所述清洁机器人主体的前侧。
请参阅图1和图3,如图所示,所述缓冲支架21的外侧表面底部设有凸出的缓冲条211。由于橡胶在受外力后可产生形变并且在去除外力后能恢复原状,所以,所述缓冲条211由橡胶材质制成,例如:天然橡胶、丁苯橡胶、合成天然胶、顺丁橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶等。在某些实施方式中,也可以使用兼具塑料的工艺加工性能和橡胶的物理机械性能的TPE材料。所述缓冲条211凸出于所述缓冲支架21外侧表面,当所述清洁机器人与清洁地面上的障碍物发生碰撞时或者在所述清洁机器人的缓冲组件20与地面发生碰撞时,所述缓冲条211用于最先与障碍物和地面相接触来吸收并消解碰撞过程中的冲击力,既可以起到保护清洁机器人主体的作用,又起到保护缓冲支架21及固定在缓冲支架21上的电路板22和透窗24的作用。
在本申请的实施方式中,所述缓冲条211可以通过热熔连接的方式固定在所述缓冲支架21上,所述热熔连接是指非金属与非金属之间经过加热升温至液态熔点后在常温状态下冷却的一种连接方式。在某些实施方式中,所述缓冲条211可以通过粘合的方式固定在所述缓冲支架21上。因为塑料胶水对塑料、橡胶、海绵、竹木、金属等材料都具有很好的粘接性能,所以可通过分别在缓冲条211与所述缓冲支架21相接触的表面上涂抹塑料胶水的方式将所述缓冲条211粘合到所述缓冲支架21上,也可以通过其他的粘合剂进行固定。
请参阅图6,如图所示,所述缓冲支架21包括左侧安装区214及右侧安装区215,所述左侧安装区214及右侧安装区215分别对称地位于所述缓冲支架21内侧表面的两侧。所述左侧安装区214和右侧安装区215内分别设有一用于固定所述电路板22的电路安装板23。请参阅图4和图9,图9显示为本申请的缓冲组件的电路安装板在一实施例中的整体结构示意图,如图所示,所述电路安装板23为圆弧片状,所述电路安装板23为塑料的材料整体成型。在某些实施方式中,所述电路板22可以通卡合、螺丝锁付等可拆卸的方式固定到所述电路安装板23。所述电路安装板23也可以通过卡合、螺丝锁付等可拆卸的方式分别安装到所述缓冲支架21的左侧安装区214和右侧安装区215,所述电路板22通过所述电路安装板23的作用可以使电路板22可拆卸地固定在所述缓冲支架21的左侧安装区214和右侧安装区215,采用可拆卸的方式将所述电路板22固定到缓冲支架21上,既使电路板22安装稳固,使发生碰撞时电路板22不易松动,从而保持良好的信号收发功能,又便于所述电路板22的拆卸、安装和维修。
如图9所示,所述电路安装板23左右边缘分别设有第一限位条230,所述电路安装板23与所述电路板22相接触表面的上下边缘分别设有第二限位条231,所述第一限位条230和第二限位条231用于对所述电路板22在上、下、左、右方向进行限位。所述第二限位条231上设有限位块(未图示),用以对所述电路板22在前、后方向上进行限位。所述电路安装板23上开设有方孔233,用以暴露所述电路板22的插口221和容纳所述电路板上的凸出的部件。
在本申请的实施方式中,所述二电路板22分别固定在所述缓冲支架上的左侧安装区214及右侧安装区215,每个电路板22上包括至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器222。请参阅图10,图10显示为本申请的缓冲组件的ToF传感器在一实施例中设置在清洁机器人主体的示意图,如图所示,所述ToF传感器222设置于所述左侧安装区214的电路板22的左端和设置于所述右侧安装区215的电路板22的右端。如图4所示,所述二电路板22均为圆弧片状,所述缓冲支架21的左侧安装区214及右侧安装区215分别固定一个电路板22,所述电路板22通过所述电路安装板23固定到所述缓冲支架21上。所述光电传感器用于对所述清洁机器人工作环境中的障碍物进行检测,通过对所述障碍物的检测来实现清洁机器人的避障。所述光电传感器包括光发射单元和光接收单元,所述光发射单元用于发射光信号,所述光接收单元用于接收被障碍物反射的光信号。所述光电传感器将反射的光信号转换为电压信号,基于电压信号的高低来判断所述清洁机器人行进方向上是否存在障碍物。所述红外接收器用于接收充电桩发射的红外信号以及所述清洁机器人的遥控器发射的红外信号,所述红外接收器接收充电桩发射的红外信号可实现与所述充电桩对接,所述红外接收器接收所述遥控器发射的红外信号用于响应用户的远程操控。所述ToF传感器222为测距传感器的一种,所述ToF传感器222用于确定所述清洁机器人与障碍物之间的距离,ToF(Time of Flight)即飞行时间技术,所述ToF传感器222通过给障碍物连续发射经调制的近红外光线,遇障碍物后反射,所述ToF传感器222接收反射的光线,通过计算光线发射和反射时间差或相位差,计算得出清洁机器人与障碍物之间的距离。
在本申请的实施方式中,所述左侧安装区214的电路板22的ToF传感器222设置在所述电路板22的左端,所述右侧安装区215的电路板22的ToF传感器222设置在所述电路板22的右端,用于测量所述清洁机器人与墙之间的距离。如图4所示,所述电路板22的内侧还设有一插口221,用于与所述清洁机器人主体实现电连接。本申请中在所述清洁机器人的相对称的两侧设置作为沿墙检测的传感器,即ToF传感器222,使得清洁机器人在实际的清扫作业中,可以灵活地选择沿墙路径,比如清洁机器人沿墙朝第一方向(例如为去向)移动时,可以实时地获取到沿墙信号以便和所述墙保持一个合适的距离,当机器人返回时,沿墙朝第一方向的反方向(例如为第二方向或来向)也可以实时地获取到沿墙信号以便和所述墙保持一个合适的距离。
在某些实施方式中,所述左侧安装区214及右侧安装区215内各设有一个ToF传感器222,两个ToF传感器222到所述清洁机器人的主体中心之间连线的夹角θ(如图10所示的θ的角度)为142°~162°,例如:142°,143°,144°,145°,146°,147°,148°,149°,150°,151°,152°,153°,154°,155°,156°,157°,158°,159°,160°,161°,162°。所述清洁机器人右侧安装区215的ToF传感器222到所述清洁机器人的主体中心之间连线与所述清洁机器人水平中线的夹角γ(如图10所示的γ的角度)为9°~19°,例如:9°,10°,11°,12°,13°,14°,15°,16°,17°,18°,19°。所述清洁机器人左侧安装区214的ToF传感器222到所述清洁机器人的主体中心之间连线与所述清洁机器人水平中线的夹角γ′(如图10所示的γ′的角度)为9°~19°,例如:9°,10°,11°,12°,13°,14°,15°,16°,17°,18°,19°。
在某些实施方式中,所述缓冲支架21上对应所述至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器的位置分别设有开孔,用以透过所述至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器发送或接收的感应信号。请参阅图6,如图所示,所述开孔为位于缓冲支架左侧安装区214和右侧安装区215的第一开孔213。所述第一开孔213尺寸、开孔位置以及开孔数量与所述至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器222的尺寸与位置有关。在某些实施方式中,所述第一开孔213数量等于光电传感器、ToF传感器和红外接收器的总数量。在某些实施方式中,一个所述第一开孔213也可以用于透过一个以上所述光电传感器、红外接收器或ToF传感器的感应信号,所以,所述第一开孔213数量也可以少于光电传感器、ToF传感器和红外接收器的总数量。
在本申请的实施方式中,所述左侧安装区214的电路板22上从右至左按照预设间隔距离分别设有第一光电传感器、第二光电传感器、第一红外接收器、第三光电传感器、第四光电传感器、第二红外接收器和ToF传感器222;所述右侧安装区215的电路板22上从左至右按照预设间隔距离分别设有第一光电传感器、第二光电传感器、第一红外接收器、第三光电传感器、第四光电传感器、第二红外接收器和ToF传感器222。左侧安装区214和右侧安装区215分别设置四个光电传感器使得障碍物检测更加准确、快速。左侧安装区214和右侧安装区215分别设置两个红外接收器使所述清洁机器人可以实现全方位的接收充电桩或者清洁机器人的遥控器的红外信号,进而实现精准快述地到达所述充电桩和灵活地响应用户的远程遥控。两个ToF传感器222分别设置在左侧安装区214的电路板22的左端和设置于所述右侧安装区215的电路板22的右端,通过这样设置可以实现精确地测量所述清洁机器人与墙之间的距离。
在本申请的实施方式中,所述缓冲组件20还包括透窗24,固定在所述缓冲支架21上,用于透射所述至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器222发送或接收的感应信号。所述透窗24由塑料制成,采用塑料制成的透窗24具有较好的耐磨性能,使用寿命更长。所述透窗24外侧表面还设有保护膜,例如:AR材质保护膜、OCA材质保护膜等,设置保护膜可以避免透窗24被刮花而影响所述电路板22收发信号。
请参阅图4、图6和图11,图11显示为本申请的缓冲组件的透窗在一实施例中的示意图,如图所示,所述透窗24也为弧形片状,所述缓冲支架21、电路板22、电路安装板23以及透窗24均为弧形片状,使得缓冲组件20呈弧形片状结构,这样有利于减少缓冲组件的整体重量,更便于拿取安装,而且采用弧形的形状,也有利于安装到所述清洁机器人主体的前侧,装配更方便。所述电路安装板23与电路板22层叠于缓冲支架的内侧,所述透窗24设置在缓冲支架21的外侧,缓冲支架21上设有第一开孔213,电路板22发射的信号先后穿过所述第一开孔213和透窗24以向缓冲组件20外侧发射。所述透窗24的背面通过卡扣或螺丝或胶接或热熔固定在所述缓冲支架21的外侧上。
在一个示例性的实施例中,所述透窗24的背面通过卡扣240固定在所述缓冲支架的外侧上。如图6所示,所述缓冲支架上侧和下侧分别设有卡槽212,透窗24的背面上的相应位置具有对应卡合至所述卡槽212的卡扣240,所述透窗24的背面通过设有与所述卡槽212卡合的卡扣240固定在所述缓冲支架21的外侧。
在一个示例性的实施例中,所述透窗24的背面通过螺丝固定在所述缓冲支架21的外侧上。请参阅图4、图9和图11,透窗24上设有四个内螺纹柱241,每个电路安装板23上设有两个定位孔232,每个电路板22上设有两个连接孔220,螺丝依次穿过定位孔232、连接孔220后旋紧在内螺纹柱241上,以实现电路安装板23与透窗24的固定连接。通过设置内螺纹柱241,并且分别在电路安装板23和电路板22上设置对应的定位孔232和连接孔220,通过螺丝与内螺纹柱241的配合实现电路安装板23与透窗24的固定连接,连接稳固,装配时只需将电路安装板23和电路板22一起置于缓冲支架21的内侧,再将透窗24贴紧在缓冲支架21外侧,然后将螺丝穿过定位孔232、连接孔220后旋入内螺纹柱241上,整个缓冲组件20就装配完毕,安装简单快速,生产效率高。
在一个示例性的实施例中,所述透窗24的背面通过胶接固定在所述缓冲支架21的外侧上,可通过分别在透窗24的背面与所述缓冲支架21外侧表面上涂抹塑料胶水的方式将所述透窗24胶接到所述缓冲支架21上。
在一个示例性的实施例中,所述透窗24的背面通过热熔固定在所述缓冲支架21的外侧上。所述热熔是指非金属与非金属之间经过加热升温至液态熔点后在常温状态下冷却的一种连接方式。
在某些实施方式中,所述清洁机器人的主体前端设有一传感器,所述传感器是用于检测机器人与障碍物之间距离的传感器,例如:ToF摄像装置(ToF摄像头)、超声测距传感器等。如图6和图11所示,所述缓冲支架21及透窗24的中部设有一开孔,所述开孔包括位于缓冲支架21中部的第一开孔213和位于透窗24中部的第二开孔242,用以暴露所述清洁机器人的主体前端的传感器。
在本实施例中,ToF摄像装置基于ToF技术。ToF技术属于光学非接触式三维深度测量感知方式中的一种,通过给目标连续发送光脉冲,然后用传感器接收从物体返回的光,通过探测这些发射和接收光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离。ToF的照射单元都是对光进行高频调制之后再进行发射,一般采用LED或激光(包含激光二极管和VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,垂直腔面发射激光器))来发射高性能脉冲光,本申请的实施例中,采用激光来发射高性能脉冲光。脉冲可达到100MHz左右,主要采用红外光。ToF摄像装置应用的原理有以下两类,1)基于光学快门的方法;主要实现方式为:发射一束脉冲光波,通过光学快门快速精确获取照射到三维物体后反射回来的光波的时间差t,由于光速c已知,只要知道照射光和接收光的时间差,来回的距离可以通过公示d=t/2·c;2)基于连续波强度调制的方法;主要实现方式为:发射一束照明光,利用发射光波信号与反射光波信号的相位变化来进行距离测量。其中,照明模组的波长一般是红外波段,且需要进行高频率调制。ToF感光模组与普通手机摄像模组类似,由芯片,镜头,线路板等部件构成,ToF感光芯片每一个像元对发射光波的往返相机与物体之间的具体相位分别进行记录,通过数据处理单元提取出相位差,由公式计算出深度信息。ToF测量装置的体积小,可以直接输出被探测物体的深度数据,且ToF测量装置的深度计算结果不受物体表面灰度和特征的影响,可以非常准确的进行三维探测。
以下结合图1至图12,对实施例中所述的一种清洁机器人进行详细阐述。
本申请的清洁机器人包括清洁机器人主体,动力系统,控制系统,清洁系统,集尘系统以及缓冲组件20。
请参阅图5和图12,图12显示为本申请的清洁机器人在一实施例中的仰视示意图,如图所示,本申请的清洁机器人主体包括壳体10,所述壳体10包括底盘101和上壳体100。在某些实施例中,底盘101可以由诸如塑料的材料整体成型,其包括多个预先形成的槽、凹陷、卡位或类似结构,用于将相关装置或部件安装或集成在底盘101上。在某些实施例中,上壳体100可包括顶部面板和侧部面板,上壳体100也可以由诸如塑料的材料整体成型,并且被构造为与底盘101互补,能为安装到底盘101的各个相关装置或部件提供保护。底盘101和上壳体100可以通过各种合适的装置(例如螺丝、卡扣等)可拆卸地组合在一起,并且在结合在一起之后,底盘101和上壳体100可形成一封装结构,该封装结构具有一定的容纳空间,所述容纳空间可用于容设所述动力系统、所述控制系统、所述清洁系统、所述集尘系统、所述缓冲组件20和其他的相关装置或部件。
本实施例清洁机器人中的机器人主体整体呈扁圆柱形结构:底盘101为圆形,上壳体100的顶部面板为圆形,上壳体100的侧部面板自圆形的顶部面板的周缘向下延伸形成外圆周侧壁,所述侧部面板也可开设有多个凹槽、开口等。当所述清洁机器人进行移动(所述移动包括前进、后退、转向、以及旋转中的至少一种组合)时,扁圆柱形结构的机器人主体具有更好的环境适应性,例如,在移动时会减少与周边物件(例如家具、墙壁等)发生碰撞的几率或者减少碰撞的强度以减轻对清洁机器人本身和周边物件的损伤,更有利于转向或旋转。但并不以此为限,在其他实施例中,机器人主体还可以采用例如为矩形体结构、三角柱结构、或半椭圆柱结构(也可称为D字型结构)等。
一般地,上壳体100的顶面还设有按键区,所述按键区布设有一个或多个功能按键,例如:电源按键、充电按键、清洁模式选择按键等。在某些实施例中,所述这些按键还配置有状态显示灯,显示这些按键的状态,以提供更佳的人机用户体验。在具体实现上,所述状态显示灯可在显示颜色及显示方式上有不同的选择,例如,所述状态显示灯可根据不同的状态(例如:正常、待机、故障等)而显示不同的灯光颜色,所述状态显示灯也可根据不同的功能(例如:电源、充电、清洁模式等)而显示不同的灯光颜色,所述状态显示灯也可根据不同的状态(例如:正常、待机、故障等)或不同的功能(例如:电源、充电、清洁模式等)而采用不同的显示方式(例如:常亮、呼吸灯方式、闪烁等)。
上壳体100的顶面还可设有其他装置。例如,在某些实施例中,在上壳体100的顶面可设有拾音器,用于采集来自清洁机器人在清洁操作过程中的环境声音或者来自使用者的语音指令。在某些实施例中,在上壳体100的顶面可设有麦克风,用于播放语音信息。在某些实施例中,在上壳体100的顶面可设有触控显示屏,实现良好的人机体验。
请参阅图1至图4,如图所示,用于清洁机器人的缓冲组件20包括缓冲支架21、二电路板22以及透窗24。
在清洁机器人实际工作过程中,所述缓冲组件20用于吸收并消解碰到障碍物的冲击力,从而实现保护清洁机器人的主体。本申请通过在缓冲组件20的缓冲支架21上设置二电路板22和透窗24,并在每个电路板22上分别设置至少一个ToF传感器222,并将缓冲组件20活动设置在清洁机器人的主体上,使得ToF传感器222的安装和维修更加方便,将ToF传感器222与缓冲组件20固定使ToF传感器222不会相对缓冲组件20运动,增强了ToF传感器222测量的准确性。本申请的缓冲组件20可用于在检测所述清洁机器人与障碍物之间的距离、接收红外信号以及在碰撞时起到缓冲作用。
请参阅图5和图6,图5显示为本申请的缓冲组件在一实施例中设置在清洁机器人主体的示意图,图6显示为本申请的缓冲组件的缓冲支架在一实施例中的整体结构示意图,如图所示,所述缓冲支架21包括左侧安装区214及右侧安装区215,所述缓冲支架21活动地设置在所述清洁机器人的主体前侧。
在本申请的实施方式中,将所述清洁机器人前进的方向定义为前向(即图5中虚线箭头所示的方向),对应的,所述清洁机器人前进的方向的相反方向定义为后向。应理解的,所述清洁机器人前进的方向的清洁机器人的一侧定义为前侧,远离所述前侧的相反方向的清洁机器人的一侧定义为后侧。
在本申请的实施方式中,所述清洁机器人主体包括壳体10,所述壳体包括底盘101和上壳体100。在某些实施例中,底盘101可以由诸如塑料的材料整体成型,其包括多个预先形成的槽、凹陷、卡位或类似结构,用于将相关装置或部件安装或集成在底盘101上。在某些实施例中,上壳体100也可以由诸如塑料的材料整体成型,上壳体100可包括顶部面板和侧部面板。
在实际应用中,由于塑料材质具有弹性、韧性、重量轻、优良的化学稳定性、防震等性能特点。为了使缓冲组件20在所述清洁机器人与障碍物发生碰撞时对所述清洁机器人起到缓冲作用,并且降低所述缓冲组件20的重量和所述清洁机器人的整体重量便于所述清洁机器人的移动,在本申请的实施方式中,所述缓冲支架21可以由塑料的材料整体成型,塑料材质包括聚氯乙烯(PVC),聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚苯乙烯(PS),聚碳酸酯(PC),丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS),聚氨酯、聚酰胺、热塑性弹性体、聚砜合聚醚醚酮等,但并不以此为限。所述缓冲支架21的形状和尺寸与所述清洁机器人主体前侧的形状和尺寸相配合,在本申请的实施方式中,因为所述清洁机器人主体整体呈扁圆柱形结构,所以所述缓冲支架21为圆弧片状,所述缓冲支架21可以包括预先设置的卡位、槽、开孔等结构用于将所述缓冲支架21活动地设置在所述清洁机器人主体的前侧,同时也可以用于将所述二电路板22分别固定到所述缓冲支架21的内侧,将所述透窗24固定到所述缓冲支架21的外侧。
在本申请的实施方式中,所述缓冲支架21的内侧顶部与所述清洁机器人的主体之间通过折边结构210和限位块(未图示)的配合将所述缓冲支架21活动地设置在所述清洁机器人的主体前侧。
所述清洁机器人上壳体100顶部面板的前侧边缘包括至少一个限位块,在本申请的实施方式中,所述清洁机器人上壳体100顶部面板的前侧边缘包括四个限位块,用于与所述缓冲支架21的折边结构210相配合活动地设置所述缓冲支架21。所述限位块为突起于所述顶部面板的块状结构,所述限位块在所述顶部面板的位置和尺寸以及具体形状与所述缓冲支架21的折边结构210相关。
请参阅图1至图6,如图所示,所述缓冲支架21内侧顶部有一折边结构210,容易理解的是,通常所述缓冲支架21的内侧是与所述清洁机器人主体接近的一侧,所述缓冲支架21的外侧是与清洁环境接近的一侧;所述顶部为远离地面的缓冲支架21的最上部,所述底部为接近地面的缓冲支架21的最下部。所述缓冲支架21的折边结构210包括与所述缓冲支架外侧表面相接的第一面板2100和垂直于地面且与所述缓冲支架外侧表面平行的第二面板2101,所述第一面板2100和第二面板2101相交构成折边结构210。具体地,在本申请的实施方式中,所述折边结构210的第一面板2100上表面的切面与所述缓冲支架21的外侧表面成一锐角α(如图6所示的α的角度)。在某些实施方式中所述角度α也可以是直角,所述角度α和所述清洁机器人上壳体100的形状和尺寸相关。所述第一面板2100的上表面可以是平面也可以是曲面。
在某些实施方式中,所述折边结构210与所述限位块配合可将所述缓冲支架21活动设置在所述清洁机器人主体的前侧,通过所述限位块和所述折边结构210可以限制所述缓冲支架21相对于所述清洁机器人主体在下、前、后三个方向在固定范围内移动,实现将所述缓冲支架21活动设置在所述清洁机器人的主体前侧。前后方向的移动范围与所述第一面板2100前后方向上的宽度有关。
在某些实施方式中,为了进一步限制所述缓冲支架21相对于所述清洁机器人主体在左方向和右方向在固定范围内移动,在所述缓冲支架21内侧包括至少一个左右限位装置。请参阅图6和图7,图7显示为图6中B部分的局部放大图,如图所示,所述左右限位装置为四个,所述四个左右限位装置分别与所述清洁机器人上壳体100顶部面板的前侧边缘的4个限位块相配合,用以限制所述缓冲支架21在左、右方向的移动。所述左右限位装置包括在左右方向上呈固定距离设置的左限位块2102和右限位块2103。所述左限位块2102与所述折边结构210的第一面板2100和第二面板2101以及所述缓冲支架21的内侧表面相连,所述右限位块2103在所述左限位块2102右方向上呈固定距离设置,所述右限位块2103同样与所述折边结构210的第一面板2100和第二面板2101以及所述缓冲支架21的内侧表面相连。所述固定距离与所述清洁机器人上壳体100顶部面板的前侧边缘的限位块的尺寸有关。通过所述折边结构210内侧的左右限位装置与所述清洁机器人上壳体100顶部面板的前侧边缘的限位块相配合可以实现进一步限制所述缓冲支架21相对于所述清洁机器人主体在左限位块2102和右限位块2103之间移动。
请参阅图7,如图所示,在本申请的实施方式中,所述左限位块2102和右限位块2103之间还设有导向装置2104,所述导向装置2104用于引导所述清洁机器人上壳体100顶部面板的前侧边缘的限位块在所述折边结构210内的移动。所述导向装置2104包括四个导向块,其中,每个导向块分别连接所述缓冲支架21第一面板2100与所述缓冲支架21内侧表面,且四个导向块的形状和尺寸相同,并且小于所述左限位块2102和右限位块2103的尺寸,这样既起到了导向作用,又不影响所述清洁机器人上壳体100顶部面板的前侧边缘的限位块在所述折边结构210内的移动。
当所述缓冲支架21安装在所述清洁机器人的主体前侧时,在缓冲支架的折边结构210和缓冲支架的左右限位装置与所述清洁机器人主体前侧的限位块的共同作用下,可以限制缓冲支架21在前、后、左、右、下五个方向在固定范围内移动。在本申请的实施方式中,缓冲组件20还包括一固定在所述缓冲支架21底部的托架25,辅助将所述缓冲支架21活动地设置在所述清洁机器人的主体前侧。所述托架25可以由塑料的材料整体成型,塑料材质包括聚氯乙烯(PVC),聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚苯乙烯(PS),聚碳酸酯(PC),丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS),聚氨酯、聚酰胺、热塑性弹性体、聚砜合聚醚醚酮等,但并不以此为限。所述托架25的形状和尺寸与所述清洁机器人底盘101和缓冲支架21的形状和尺寸相关。如图4所示,所述托架25为圆弧片状。所述缓冲支架21的底部为接近地面的缓冲支架21的最下部,所述清洁机器人的底盘101通过托架25与所述缓冲支架21的底部相连,所述托架25可以通过螺丝锁付、卡合、粘合等方式固定在所述缓冲支架21的底部。在托架25的作用下使缓冲支架21相对清洁机器人主体前侧在前、后、左、右、上、下六个方位上都只能在固定范围内移动,所述托架25实现了辅助地将缓冲支架21活动地设置在所述清洁机器人的主体前侧。
在某些实施方式中,所述托架25包括至少一个用于与所述缓冲组件20固定的固定部;至少一个用于连接所述清洁机器人的主体的连接部。请参阅图8,图8显示为本申请的缓冲组件的托架在一实施例中的整体结构示意图,如图所示,所述至少一个固定部为螺孔250,相应地,所述缓冲组件20上设有与所述固定部的个数相对应的螺孔,所述托架25与所述缓冲组件20之间通过螺丝固定。所述至少一个连接部为卡勾251,相应地,所述清洁机器人底盘上设有与所述连接部个数相对应的卡槽(未图示)。在本申请的实施方式中,所述缓冲组件20及所述托架25通过卡勾251和卡槽的配合活动地设置在所述清洁机器人的主体前侧。所述卡槽位于所述清洁机器人底盘前侧边缘,所述卡槽是从所述底盘接近地面的一面朝向所述清洁机器人顶部面板凹陷的凹陷结构。所述缓冲组件20及所述托架25与所述清洁机器人主体之间通过卡勾251和卡槽固定,在所述托架25的作用下限制了所述缓冲支架21相对于所述清洁机器人向上的移动范围,实现将缓冲组件21活动地固定在所述清洁机器人主体的前侧。
请参阅图1和图3,如图所示,所述缓冲支架21的外侧表面底部设有凸出的缓冲条211。由于橡胶在受外力后可产生形变并且在去除外力后能恢复原状,所以,所述缓冲条211由橡胶材质制成,例如:天然橡胶、丁苯橡胶、合成天然胶、顺丁橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶等。在某些实施方式中,也可以使用兼具塑料的工艺加工性能和橡胶的物理机械性能的TPE材料。所述缓冲条211凸出于所述缓冲支架21外侧表面,当所述清洁机器人与清洁地面上的障碍物发生碰撞时或者在所述清洁机器人的缓冲组件20与地面发生碰撞时,所述缓冲条211用于最先与障碍物和地面相接触来吸收并消解碰撞过程中的冲击力,既可以起到保护清洁机器人主体的作用,又起到保护缓冲支架21及固定在缓冲支架21上的电路板22和透窗24的作用。
在本申请的实施方式中,所述缓冲条211可以通过热熔连接的方式固定在所述缓冲支架21上,所述热熔连接是指非金属与非金属之间经过加热升温至液态熔点后在常温状态下冷却的一种连接方式。在某些实施方式中,所述缓冲条211可以通过粘合的方式固定在所述缓冲支架21上。因为塑料胶水对塑料、橡胶、海绵、竹木、金属等材料都具有很好的粘接性能,所以可通过分别在缓冲条211与所述缓冲支架21相接触的表面上涂抹塑料胶水的方式将所述缓冲条211粘合到所述缓冲支架21上,也可以通过其他的粘合剂进行固定。
请参阅图6,如图所示,所述缓冲支架21包括左侧安装区214及右侧安装区215,所述左侧安装区214及右侧安装区215分别对称地位于所述缓冲支架21内侧表面的两侧。所述左侧安装区214和右侧安装区215内分别设有一用于固定所述电路板22的电路安装板23。请参阅图4和图9,图9显示为本申请的缓冲组件的电路安装板在一实施例中的整体结构示意图,如图所示,所述电路安装板23为圆弧片状,所述电路安装板23为塑料的材料整体成型。在某些实施方式中,所述电路板22可以通卡合、螺丝锁付等可拆卸的方式固定到所述电路安装板23。所述电路安装板23也可以通过卡合、螺丝锁付等可拆卸的方式分别安装到所述缓冲支架21的左侧安装区214和右侧安装区215,所述电路板22通过所述电路安装板23的作用可以使电路板22可拆卸地固定在所述缓冲支架21的左侧安装区214和右侧安装区215,采用可拆卸的方式将所述电路板22固定到缓冲支架21上,既使电路板22安装稳固,使发生碰撞时电路板22不易松动,从而保持良好的信号收发功能,又便于所述电路板22的拆卸、安装和维修。
如图9所示,所述电路安装板23左右边缘分别设有第一限位条230,所述电路安装板23与所述电路板22相接触表面的上下边缘分别设有第二限位条231,所述第一限位条230和第二限位条231用于对所述电路板22在上、下、左、右方向进行限位。所述第二限位条231上设有限位块(未图示),用以对所述电路板22在前、后方向上进行限位。所述电路安装板23上开设有方孔233,用以暴露所述电路板22的插口221和容纳所述电路板上的凸出的部件。
在本申请的实施方式中,所述二电路板22分别固定在所述缓冲支架上的左侧安装区214及右侧安装区215,每个电路板22上包括至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器222。请参阅图10,图10显示为本申请的缓冲组件的ToF传感器在一实施例中设置在清洁机器人主体的示意图,如图所示,所述ToF传感器222设置于所述左侧安装区214的电路板22的左端和设置于所述右侧安装区215的电路板22的右端。如图4所示,所述二电路板22均为圆弧片状,所述缓冲支架21的左侧安装区214及右侧安装区215分别固定一个电路板22,所述电路板22通过所述电路安装板23固定到所述缓冲支架21上。所述光电传感器用于对所述清洁机器人工作环境中的障碍物进行检测,通过对所述障碍物的检测来实现清洁机器人的避障。所述光电传感器包括光发射单元和光接收单元,所述光发射单元用于发射光信号,所述光接收单元用于接收被障碍物反射的光信号。所述光电传感器将反射的光信号转换为电压信号,基于电压信号的高低来判断所述清洁机器人行进方向上是否存在障碍物。所述红外接收器用于接收充电桩发射的红外信号以及所述清洁机器人的遥控器发射的红外信号,所述红外接收器接收充电桩发射的红外信号可实现与所述充电桩对接,所述红外接收器接收所述遥控器发射的红外信号用于响应用户的远程操控。所述ToF传感器222为测距传感器的一种,所述ToF传感器222用于确定所述清洁机器人与障碍物之间的距离,ToF(Time of Flight)即飞行时间技术,所述ToF传感器222通过给障碍物连续发射经调制的近红外光线,遇障碍物后反射,所述ToF传感器222接收反射的光线,通过计算光线发射和反射时间差或相位差,计算得出清洁机器人与障碍物之间的距离。
在本申请的实施方式中,所述左侧安装区214的电路板22的ToF传感器222设置在所述电路板22的左端,所述右侧安装区215的电路板22的ToF传感器222设置在所述电路板22的右端,用于测量所述清洁机器人与墙之间的距离。如图4所示,所述电路板22的内侧还设有一插口221,用于与所述清洁机器人主体实现电连接。本申请中在所述清洁机器人的相对称的两侧设置作为沿墙检测的传感器,即ToF传感器222,使得清洁机器人在实际的清扫作业中,可以灵活地选择沿墙路径,比如清洁机器人沿墙朝第一方向(例如为去向)移动时,可以实时地获取到沿墙信号以便和所述墙保持一个合适的距离,当机器人返回时,沿墙朝第一方向的反方向(例如为第二方向或来向)也可以实时地获取到沿墙信号以便和所述墙保持一个合适的距离。
在某些实施方式中,所述左侧安装区214及右侧安装区215内各设有一个ToF传感器222,两个ToF传感器222到所述清洁机器人的主体中心之间连线的夹角θ(如图10所示的θ的角度)为142°~162°,例如:142°,143°,144°,145°,146°,147°,148°,149°,150°,151°,152°,153°,154°,155°,156°,157°,158°,159°,160°,161°,162°。所述清洁机器人右侧安装区215的ToF传感器222到所述清洁机器人的主体中心之间连线与所述清洁机器人水平中线的夹角γ(如图10所示的γ的角度)为9°~19°,例如:9°,10°,11°,12°,13°,14°,15°,16°,17°,18°,19°。所述清洁机器人左侧安装区214的ToF传感器222到所述清洁机器人的主体中心之间连线与所述清洁机器人水平中线的夹角γ′(如图10所示的γ′的角度)为9°~19°,例如:9°,10°,11°,12°,13°,14°,15°,16°,17°,18°,19°。
在某些实施方式中,所述缓冲支架21上对应所述至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器的位置分别设有开孔,用以透过所述至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器发送或接收的感应信号。请参阅图6,如图所示,所述开孔为位于缓冲支架左侧安装区214和右侧安装区215的第一开孔213。所述第一开孔213尺寸、开孔位置以及开孔数量与所述至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器222的尺寸与位置有关。在某些实施方式中,所述第一开孔213数量等于光电传感器、ToF传感器和红外接收器的总数量。在某些实施方式中,一个所述第一开孔213也可以用于透过一个以上所述光电传感器、红外接收器或ToF传感器的感应信号,所以,所述第一开孔213数量也可以少于光电传感器、ToF传感器和红外接收器的总数量。
在本申请的实施方式中,所述左侧安装区214的电路板22上从右至左按照预设间隔距离分别设有第一光电传感器、第二光电传感器、第一红外接收器、第三光电传感器、第四光电传感器、第二红外接收器和ToF传感器222;所述右侧安装区215的电路板22上从左至右按照预设间隔距离分别设有第一光电传感器、第二光电传感器、第一红外接收器、第三光电传感器、第四光电传感器、第二红外接收器和ToF传感器222。左侧安装区214和右侧安装区215分别设置四个光电传感器使得障碍物检测更加准确、快速。左侧安装区214和右侧安装区215分别设置两个红外接收器使所述清洁机器人可以实现全方位的接收充电桩或者清洁机器人的遥控器的红外信号,进而实现精准快述地到达所述充电桩和灵活地响应用户的远程遥控。两个ToF传感器222分别设置在左侧安装区214的电路板22的左端和设置于所述右侧安装区215的电路板22的右端,通过这样设置可以实现精确地测量所述清洁机器人与墙之间的距离。
在本申请的实施方式中,所述缓冲组件20还包括透窗24,固定在所述缓冲支架21上,用于透射所述至少一组光电传感器、至少一组红外接收器以及至少一个ToF传感器222发送或接收的感应信号。所述透窗24由塑料制成,采用塑料制成的透窗24具有较好的耐磨性能,使用寿命更长。所述透窗24外侧表面还设有保护膜,例如:AR材质保护膜、OCA材质保护膜等,设置保护膜可以避免透窗24被刮花而影响所述电路板22收发信号。
请参阅图4、图6和图11,图11显示为本申请的缓冲组件的透窗在一实施例中的示意图,如图所示,所述透窗24也为弧形片状,所述缓冲支架21、电路板22、电路安装板23以及透窗24均为弧形片状,使得缓冲组件20呈弧形片状结构,这样有利于减少缓冲组件的整体重量,更便于拿取安装,而且采用弧形的形状,也有利于安装到所述清洁机器人主体的前侧,装配更方便。所述电路安装板23与电路板22层叠于缓冲支架的内侧,所述透窗24设置在缓冲支架21的外侧,缓冲支架21上设有第一开孔213,电路板22发射的信号先后穿过所述第一开孔213和透窗24以向缓冲组件20外侧发射。所述透窗24的背面通过卡扣或螺丝或胶接或热熔固定在所述缓冲支架21的外侧上。
在一个示例性的实施例中,所述透窗24的背面通过卡扣240固定在所述缓冲支架的外侧上。如图6所示,所述缓冲支架上侧和下侧分别设有卡槽212,透窗24的背面上的相应位置具有对应卡合至所述卡槽212的卡扣240,所述透窗24的背面通过设有与所述卡槽212卡合的卡扣240固定在所述缓冲支架21的外侧。
在一个示例性的实施例中,所述透窗24的背面通过螺丝固定在所述缓冲支架21的外侧上。请参阅图4、图9和图11,透窗24上设有四个内螺纹柱241,每个电路安装板23上设有两个定位孔232,每个电路板22上设有两个连接孔220,螺丝依次穿过定位孔232、连接孔220后旋紧在内螺纹柱241上,以实现电路安装板23与透窗24的固定连接。通过设置内螺纹柱241,并且分别在电路安装板23和电路板22上设置对应的定位孔232和连接孔220,通过螺丝与内螺纹柱241的配合实现电路安装板23与透窗24的固定连接,连接稳固,装配时只需将电路安装板23和电路板22一起置于缓冲支架21的内侧,再将透窗24贴紧在缓冲支架21外侧,然后将螺丝穿过定位孔232、连接孔220后旋入内螺纹柱241上,整个缓冲组件20就装配完毕,安装简单快速,生产效率高。
在一个示例性的实施例中,所述透窗24的背面通过胶接固定在所述缓冲支架21的外侧上,可通过分别在透窗24的背面与所述缓冲支架21外侧表面上涂抹塑料胶水的方式将所述透窗24胶接到所述缓冲支架21上。
在一个示例性的实施例中,所述透窗24的背面通过热熔固定在所述缓冲支架21的外侧上。所述热熔是指非金属与非金属之间经过加热升温至液态熔点后在常温状态下冷却的一种连接方式。
在某些实施方式中,所述清洁机器人的主体前端设有一传感器,所述传感器是用于检测机器人与障碍物之间距离的传感器,例如:ToF摄像装置(ToF摄像头)ToF、超声测距传感器等。如图6和图11所示,所述缓冲支架21及透窗24的中部设有一开孔,所述开孔包括位于缓冲支架21中部的第一开孔213和位于透窗24中部的第二开孔242,用以暴露所述清洁机器人的主体前端的传感器。
在本实施例中,ToF摄像装置基于ToF技术。ToF技术属于光学非接触式三维深度测量感知方式中的一种,通过给目标连续发送光脉冲,然后用传感器接收从物体返回的光,通过探测这些发射和接收光脉冲的飞行(往返)时间来得到目标物距离。ToF的照射单元都是对光进行高频调制之后再进行发射,一般采用LED或激光(包含激光二极管和VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,垂直腔面发射激光器))来发射高性能脉冲光,本申请的实施例中,采用激光来发射高性能脉冲光。脉冲可达到100MHz左右,主要采用红外光。ToF摄像装置应用的原理有以下两类,1)基于光学快门的方法;主要实现方式为:发射一束脉冲光波,通过光学快门快速精确获取照射到三维物体后反射回来的光波的时间差t,由于光速c已知,只要知道照射光和接收光的时间差,来回的距离可以通过公示d=t/2·c;2)基于连续波强度调制的方法;主要实现方式为:发射一束照明光,利用发射光波信号与反射光波信号的相位变化来进行距离测量。其中,照明模组的波长一般是红外波段,且需要进行高频率调制。ToF感光模组与普通手机摄像模组类似,由芯片,镜头,线路板等部件构成,ToF感光芯片每一个像元对发射光波的往返相机与物体之间的具体相位分别进行记录,通过数据处理单元提取出相位差,由公式计算出深度信息。ToF测量装置的体积小,可以直接输出被探测物体的深度数据,且ToF测量装置的深度计算结果不受物体表面灰度和特征的影响,可以非常准确的进行三维探测。
如图12所示,所述清洁机器人还包括动力系统,所述动力系统包括设置在所述机器人主体上相对两侧用于驱动所述机器人主体移动的驱动轮11。所述驱动轮11沿着底盘的任一侧安装,通常所述驱动轮11位于所述滚刷结构13两侧用于驱动所述清洁机器人按照规划的移动轨迹进行前后往复运动、旋转运动或曲线运动等,或者驱动所述清洁机器人进行姿态的调整,并且提供所述主体与地板表面的两个接触点。所述驱动轮11可具有偏置下落式悬挂系统,以可移动方式紧固,例如以可旋转方式安装到所述主体上,且接收向下及远离所述主体偏置的弹簧偏置。所述弹簧偏置允许驱动轮11以一定的着地力维持与地面的接触及牵引,以确保所述驱动轮11的轮胎面与地面充分地接触。在本申请中,在清洁机器人需要转弯或曲线行走时,通过调整器驱动所述主体移动的两侧的驱动轮11的转速差来实现转向。
所述主体上还可以设置至少一个从动轮12(在某些实施例中,所述从动轮12也被称为:辅轮、脚轮、滚轮、万向轮等)以稳定地支撑主体。例如,在所述主体上设置至少一个从动轮12,并与所述主体两侧的驱动轮11一并保持所述主体在运动状态的平衡。所述从动轮12可以设置在所述主体的前部分,具体而言,呈如图12所示的状态,所述从动轮12为一个,设置在所述驱动轮11的前侧,并与所述主体两侧的驱动轮11一并保持所述主体在运动状态的平衡。
为了驱动所述驱动轮11和从动轮12运转,所述动力系统还包括驱动电机。清洁机器人还可以包括至少一个驱动单元,例如用于驱动左侧驱动轮11的左轮驱动单元以及用于驱动右侧驱动轮11的右轮驱动单元。所述驱动单元可以包含专用于控制驱动电机的一个或多个处理器(CPU)或微处理单元(MCU)。例如,所述微处理单元用于将处理装置所提供的信息或数据转化为对驱动电机进行控制的电信号,并根据所述电信号控制所述驱动电机的转速、转向等以调整清洁机器人的移动速度和移动方向。所述信息或数据如所述处理装置所确定的偏角。所述驱动单元中的处理器可以和所述处理装置中的处理器共用或可独立设置。例如,所述驱动单元作为从处理设备,所述处理装置作为主设备,驱动单元基于处理装置的控制进行移动控制。或者所述驱动单元与所述处理装置中的处理器相共用。驱动单元通过程序接口接收处理装置所提供的数据。所述驱动单元用于基于所述处理装置所提供的移动控制指令控制所述驱动轮11。
所述控制系统设置在所述壳体内用于控制所述驱动轮11,控制系统设置在机器人壳体内的电路主板上,包括存储器(例如硬盘、快闪存储器、随机存取存储器)和处理器(例如中央处理单元、应用处理器)等。所述存储器和处理器之间直接或间接地电性连接,以实现数据的传输或交互。例如,存储器和处理器相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述控制系统还可以包括至少一个以软件或固件(Firmware)的形式存储在所述存储器中软件模块。所述软件模块用于存储以供清洁机器人执行的各种程序,例如,清洁机器人的路径规划程序。所述处理器用于执行所述程序,从而控制清洁机器人进行清洁作业。
在一些实施例中,所述处理器包括集成电路芯片,具有信号处理能力;或通用处理器,例如,可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件,可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤。所述通用处理器可以是微处理器或者任何常规处理器等。在一些实施例中,所述存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、只读存储器(Read Only Memory,ROM)、可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory,PROM)、可擦可编程序只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory,EPROM)、电可擦编程只读存储器Electric ErasableProgrammable Read-Only Memory,EEPROM)等。存储器用于存储程序,处理器在接收到执行指令后,执行该程序。
所述控制系统还可设置有感知系统,所述感知系统用于感测相关信号和物理量以确定清洁机器人的位置信息和运动状态信息等。在某些实施例中,所述感知系统可包括摄像装置、激光测距装置(Laser Direct Structuring,LDS)以及各类传感装置等,其中,这些装置可根据产品需求而作不同的组合。例如,在某些实施例中,所述感知系统可包括摄像装置和各类传感装置。在某些实施例中,所述感知系统可包括激光测距装置和各类传感装置。在某些实施例中,所述感知系统可包括摄像装置、激光测距装置以及各类传感装置。在上述各实施例中,所述摄像装置可以是一个也可以是多个。
在某些实施例中,所述主体的顶部面板(例如,顶部面板的中央区域、顶部面板中相对中央区域的前端、顶部面板中相对中央区域的后端)、侧部表面或顶部面板和侧部表面的交接处可设置至少一个摄像头,且,所述至少一个的摄像头的光学轴与顶部面板所形成的平面成一锐角或接近于直角,用于摄取清洁机器人的操作环境的图像,以利于后续的VSLAM(Visual Simultaneous Localization and Mapping,视觉同时定位与地图创建)和物体识别。例如,在某些实施例中,所述主体的顶部面板可设有单目摄像头,所述单目摄像头可以通过临近图像匹配计算出摄像头位姿的变换,在两个视角上进行三角测距又可以得出对应点的深度信息,通过迭代过程可以实现定位及建图。在某些实施例中,所述主体的顶部面板可设有双目摄像头,所述双目摄像头可以通过三角方法计算出深度信息,通过迭代过程可以实现定位及建图。在某些实施例中,所述主体的顶部面板可设有鱼眼摄像头,所述鱼眼摄像头凸出于主体的顶部面板,通过所述鱼眼摄像头可获得全景图像。
所述感知系统可包括多种不同用途的各类传感器,这些传感器包括但不限于压力传感器、重力感应器、测距传感器、悬崖传感器、跌落传感器、碰撞检测传感器等中的任一或多个组合。
在某些实施例中,压力传感器可设置在驱动轮11的减震装置上,通过检测减震装置压力变化来确定清洁机器人是否经过清洁区域的凹凸表面,当清洁机器人经过凹凸表面时,减震装置的减震运动使得所述压力传感器输出不同于在平坦地面压力信号的压力信号。
在某些实施例中,重力感应器可设置在所述主体的任意位置处,通过检测清洁机器人的重力值来确定移动装置是否经过清洁区域的凹凸表面,当清洁机器人经过凹凸表面时,清洁机器人的重力值也随之发生变化。
在某些实施例中,所述主体的前端的周缘设置有多个障碍物检测器。所述障碍物检测器包括但不限于悬崖传感器、测距传感器、碰撞检测传感器等,用于清洁机器人对清洁环境的周边物体进行检测,从而根据接收到的反馈信号实现对自身移动方向或移动姿态的调整,避免与障碍物碰撞或跌落悬崖。在某些实施例中,所述主体至少一边侧设置有所述悬崖传感器,所述悬崖传感器位于前端并靠近清洁机器人边缘的底部。在某些实施例中,悬崖传感器的数量为多个,例如为四个,分别设置于所述主体底部的前端,用于向地面发射感知信号并利用反射而接收的信号来感知悬崖。悬崖传感器还称为悬空传感器,悬崖传感器是主要利用多种形态的光传感器,在某些实施例中,悬崖传感器可采用红外线传感器,具有红外信号发射器和红外信号接收器,如此,可通过发射红外光线和接收反射的红外光线来感知悬崖,更进一步地,能够分析悬崖的深度。
在某些实施例中,还可以设置测距传感器,以检测清洁机器人的底盘101与地面之间的垂向距离变化,和/或检测清洁机器人与周边物体之间的距离变化。测距传感器可设置在清洁机器人的缓冲组件20上,用于在清洁机器人行进时,测量所述清洁机器人与障碍物之间的距离。测距传感器能够检测到清洁机器人与清洁环境中其他物体的距离变化。如前所述,测距传感器可为ToF传感器。
当然,在某些实施例中,测距传感器也可设置在清洁机器人的底盘101,通过检测清洁机器人的底盘与地板表面之间的距离来确定清洁机器人是否经过清洁区域的凹凸表面,当清洁机器人经过凹凸表面时,测距传感器能够检测到清洁机器人底盘101与地面之间的距离变化。
当然,在某些实施例中,所述传感装置还可包括其他传感器,例如,磁力计、加速度计、陀螺仪、里程计等。在实际应用中,上述各类传感器也可组合使用,以达到更好的检测和控制效果。
在某些实施例中,所述控制系统还设置有定位及导航系统,所述处理器根据感知系统中例如激光测距装置反馈的物体信息利用定位算法(例如SLAM)来绘制清洁机器人所在环境中的即时地图,或者,所述处理器根据感知系统中的摄像装置所拍摄的图像信息利用定位算法(例如VSLAM)来绘制清洁机器人所在环境中的即时地图,从而基于绘制的即时地图信息规划最为高效合理的清洁路径和清洁方式,大大提高清洁机器人的清洁效率。并且,结合感知系统中的其他传感器(例如:压力传感器、重力感应器、测距传感器、悬崖传感器、跌落传感器、碰撞检测传感器、磁力计、加速度计、陀螺仪、里程计等)反馈的距离信息、速度信息、姿态信息等综合判断清洁机器人当前处于何种工作状态,从而能针对不同情况给出具体的下一步动作策略,向清洁机器人发出相应的控制指令。
在某些实施例中,所述控制系统还设置有里程计算系统。所述处理器获取到达目标预定位置的指令,并根据目标预定位置和所述清洁机器人当前所在的初始位置,计算获得清洁路径。在清洁机器人开始工作后,所述处理器根据电机反馈的速度数据、加速度数据、时间数据,从而实时计算所述清洁机器人的里程。
在某些实施例中,所述控制系统还设置有物体识别系统。所述处理器根据感知系统中的摄像装置所拍摄的图像信息,与存储在所述存储器的已知图像数据库中的物体图像进行比对,实时获得周围物体的类别信息和位置信息,从而实现更加准确的地图构建和导航功能等。在某些实施例中,所述清洁机器人内置有预先通过深度学习获取的物体识别模型,在清洁机器人工作的过程中,通过将通过所述摄像装置所拍摄的图像输入到所述物体识别模型中,计算输入的图像中存在的物体信息(例如位置信息、形状信息等),识别出所述图像中的物体类别。其中,所述物体识别模型可通过卷积神经网络训练得到的。卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)是深度神经网络的一种体系结构,其与图像处理有着密切的关系。卷积神经网络的权值共享网络结构使之更类似于生物神经网络,这样的结构不但降低了网络模型的复杂度,而且减少了权值的数量,这种网络结构对平移、比例缩放、倾斜或者其他形式的变形具有高度不变性。卷积神经网络可以将图像直接作为网络的输入,避免了传统识别算法中复杂的特征提取和数据重建过程。
在某些实施例中,所述控制系统还设置有视觉测量系统。与所述物体识别系统和所述定位及导航系统类似,视觉测量系统同样基于SLAM或VSLAM,通过感知系统中的摄像装置对清洁环境进行测量,识别所述清洁环境中的标志物体及主要特征,并通过例如三角定位等原理绘制出所述清洁环境的地图并进行导航,从而确认清洁机器人当前所在位置,以及确认已清洁区域和未清洁区域。
在某些实施例中,所述控制系统还设置有语音识别系统。通过所述语音识别系统,用户可以向音频媒体设备发出语音命令以控制所述清洁机器人,由此使得用户能够控制清洁机器人,即使用户没有可用手来操作可与清洁机器人一起操作的手动输入设备;或者,用户还可以接收关于清洁机器人的状态的通知,而不必在物理上靠近清洁机器人。所述语音识别系统还可以定位成向用户提供可听通知,并且可以在清洁机器人器围绕家庭自主地导航时(在某些情形下远离用户附近)向用户提供这些通知。由于语音识别系统可以发出可听通知,所以可以向用户通知清洁机器人的状态,而不必转移用户的视觉注意。
所述清洁系统设置在所述机器人主体上用于依据所述控制系统的控制指令执行清洁作业。所述清洁系统可包括中扫组件和边扫组件。
所述中扫组件设于底盘101的底部中央区域。在某些实施例中,所述中扫组件可包括上壳体、下壳体、中扫部件和驱动马达,其中,所述上壳体和所述下壳体经合体可形成一腔体,所述中扫部件设置于上壳体和下壳体之间的腔体内。
在图12所示的实施例中,所述中扫部件可例如为滚刷结构13。
在某些实施例中,滚刷结构13可包括中扫转动辊和设置在中扫转动辊上的中扫毛刷,中扫部件安装在上壳体与下壳体之间的腔体内,且在下壳体的下部设有毛刷清扫腔口(也可称为吸尘口),中扫毛刷凸出清扫腔口与需清扫地面接触。在实际应用中,驱动马达用于驱动中扫部件中的中扫转动辊及其上的中扫毛刷转动进行清扫工作,将垃圾由清洁地面扫入并通过收集入口输送到吸尘组件内。
在某些实施例中,滚刷结构13可包括中扫转动辊和设置在中扫转动辊上的中扫毛刷及中扫胶刷,这样可以兼顾地板、毛毯等多种清洁环境。中扫胶刷、中扫毛刷的生长方向与中扫转动辊的径向基本一致,且中扫胶刷的胶条宽度、中扫毛刷的宽度要适配于毛刷清扫腔口,中扫胶刷和中扫毛刷并非采取平行或接近平行的设置方式,而是两者之间具有较大的夹角,以确保中扫胶刷和中扫毛刷能够各自实现自身的应用功能。
由于中扫毛刷上的毛刷簇之间存在较大缝隙,使得风很容易从缝隙之间流失,对形成真空环境形成的帮助比较小。因此,通过设置中扫胶刷,可以形成兜风效果,并且当兜风强度达到预设强度时,即可协助实现对清洁对象的扫动,使得清洁垃圾可以在滚刷结构13的扫动和风的吹动下,更方便地被输送至所述集尘系统内。
其他地,中扫毛刷的刷毛设置为V型或U型螺旋结构,且“V”字形的尖端位于滚刷结构13的中部位置,在滚刷结构13滚扫过程中,由V型或U型螺旋结构相对两侧的毛刷将垃圾从两侧的向中部位置聚集,使部分灰尘,尤其是大颗粒的垃圾更容易吸入集尘系统中,结构简单却大大提高了清扫效率。
在某些实施例中,所述上壳体可例如浮动系统支架或固定框架,所述底盘可例如滚刷盖。
以浮动系统支架为例,浮动系统支架更可包括固定支架和浮动支架,且在所述浮动系统支架上还可安装有用于驱动所述中扫部件的驱动马达等。所述浮动支架的一侧可通过轴转结构轴接于所述固定支架,从而可使得所述浮动支架的另一侧相对所述固定支架实现上下浮动。另外,在浮动系统支架中,所述浮动支架的后端开设有进尘开口,所述固定支架的后端开设有对应的进尘开口,且所述浮动支架的进尘开口与所述固定支架的进尘开口之间通过可伸缩的柔性进风通道连通。所述柔性进风通道可在所述浮动支架相对所述固定支架相对上下浮动时实现伸缩运动,具体地,当所述浮动支架相对所述固定支架远离时,所述浮动支架和所述固定支架之间的柔性进风通道伸展,当所述浮动支架相对所述固定支架靠近时,所述浮动支架和所述固定支架之间的柔性进风通道收缩。当清洁机器人处于正常的清洁过程时,所述浮动系统支架中的浮动支架在重力作用下浮动至最低位置,无论在地板、地毯或者其他不光滑清洁表面上,安装在所述浮动系统支架内的滚刷结构13都可以紧贴于被清洁地面,以实现最高效率的贴地清扫,同时,针对不同类型清洁地面上都具有较好的贴地效果,这样,对风道的密封性贡献明显。另外,当清洁地面高低起伏或清洁地面上存在障碍物时,通过所述浮动支架的上下浮动,可以降低滚刷结构13等与障碍物之间的相互作用,从而协助清洁机器人完成越障操作,也能保护滚刷结构13及驱动马达等,延长其使用寿命。
值得注意的是,一般地,作为中扫部件的滚刷结构13,其宽度越宽则清洁覆盖范围越大,单次清洁宽度越宽,而集尘系统作为垃圾收纳部件,其与行走轮等部件共同设置在壳体内,宽度受限,而且为了增加真空净压以将垃圾抽吸到集尘盒内,集尘盒的进尘口也不能很宽,因此,浮动支架中对应滚刷结构13的毛刷清扫腔口至浮动支架的进尘开口之间的截面是减缩。
所述滚刷盖可拆卸地盖合于浮动系统支架或固定框架的底部。当所述滚刷盖盖合于浮动系统支架或固定框架时,两者之间形成一可容纳滚刷结构13的腔体并将滚刷结构13限定于所述腔体内。所述滚刷盖设有与滚刷结构13对应以能显露出滚刷结构13中的中扫毛刷及中扫胶刷的开口。在某些实施例中,在所述滚上盖的开口的后边缘上设有刮条(即,所述刮条沿清洁机器人上是位于滚刷结构13的后方),所述挂条与滚刷结构13之间保持一定间距(例如1毫米至3毫米),并通过贴合于清扫地面,使其可以将一小部分未被滚刷结构13直接卷起的垃圾拦截并撮起,从而使其在滚刷结构13的扫动和风机的抽吸下被卷入。所述刮条的位置和角度的选择使得垃圾始终位于最佳的清扫和抽吸位置,避免在胶条之后还有遗留。在实际应用中,所述刮条可采用软胶材料制作,并可拆卸式地安装在所述滚刷盖上。
边扫组件设于底盘101底部的边缘,在某些实施例中,所述边扫组件可包括清洁边刷14和用于控制所述清洁边刷14的边刷电机。在图12所示的实施例中,清洁边刷14的数量可为至少一个,设置于机器人主体前部的相对边侧(若所述清洁边刷14的数量可为至少两个,则这至少两个清洁边刷14分别对称设置于机器人主体前端的相对两侧),清洁边刷14可采用旋转式清洁边刷14,可在所述边刷电机的控制下作旋转。在某些实施例中,旋转式清洁边刷14中的旋转轴相对于地面(所述地面可以设定为与机器人主体的底盘地面平行)成一定角度,例如,所述设置角度可确保清洁边刷14处于外侧的刷毛要低于处于内侧的刷毛,使得外侧的刷毛更贴近地面,更有利于将垃圾碎屑等清扫到滚刷结构13的区域中。
所述集尘系统设置在所述壳体内用于收集所述清洁系统在清洁作业中收集的灰尘,可包括集尘盒、风机组件、消音组件。
所述集尘盒可安装在底盘101的集尘盒容槽中,该集尘盒容槽开设于底盘101的中央区域,该集尘盒容槽的大小可以根据所安装的集尘盒来定制。集尘盒可以通过常规的方式安装在所述集尘盒容槽中,例如弹簧闩或者直接放置。在某些实施例中,集尘盒设有把手或握手结构(例如凹槽、凸块等),以便于握持。所述把手可采用抽拉式把手或翻转式把手。
集尘盒可至少包括集尘腔以及与所述集尘腔连通的进尘口和出风口,在集尘盒的出风口处还设有滤芯或类似的过滤网结构,所述滤芯或类似的过滤网结构为可拆卸式设计,并可重复利用,例如,通过毛刷清理或水洗。集尘盒的进尘口处设有密封条或密封圈,所述集尘盒的进尘口与所述浮动系统支架中固定支架的进尘开口对应,这样,集尘盒的进尘口就通过所述固定支架和所述浮动支架之间的进风通道与所述浮动支架连通。集尘盒的出风口设有密封条或密封圈。
另外,集尘盒为可开合设计,在某些实施例中,集尘盒可分为盒本体和盒盖,所述盒本体具有集尘腔,且所述出风口及所述出风口处的滤芯或类似的过滤网结构设于所述盒本体上,所述盒盖上则开设有进尘口,所述盒盖可以例如转轴等方式轴接于所述盒本体,并可通过例如卡扣等方式盖合于所述盒本体上。
所述风机组件具有进风口和出风口,风机组件的进风口通过连接通道与集尘盒的出风口的连通,风机组件的出风口与消音组件连接。在所述清洁机器人实际清扫过程中,风机组件中的风机马达驱动风扇旋转产生吸力,在所述风机组件产生的吸力作用与所述滚刷结构13的扫动作用下可将清洁地面上滚刷区域中的垃圾、碎屑等随气流被卷入所述集尘盒的集尘腔中,气流经过集尘盒的出风口处设置的类似的过滤网结构过滤后,从所述风机组件的进风口进入所述风机组件,从所述风机组件的出风口进入消音组件,气流经所述消音组件的出风口排出所述清洁机器人的排风口103。由于风机组件中的风扇在旋转过程与气流相互作用会产生风噪并且风机马达自身也存在工作噪音,通过设置所述消音组件可以实现有效降低风机组件产生的噪音。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效,而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本申请的权利要求所涵盖。