CN211511671U - 伸缩式楼梯楼道清扫机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种伸缩式楼梯楼道清扫机器人，包括车体及安装在所述车体上的车轮和清扫模块；所述车轮的中心设置有中心齿轮，且所述车轮对应的车轴穿过所述中心齿轮，以带动所述中心齿轮转动；所述中心齿轮的外周侧均匀设置有四个离心齿轮，所述中心齿轮能够带动所述离心齿轮转动；所述车轮的外周侧由四个90°的圆弧结构组成，每个所述圆弧结构通过顶杆与一个离心齿轮连接，且所述顶杆穿过固定于所述车轮轮面上的滑槽；所述圆弧结构能够跟随顶杆运动，使得所述车轮的外观为圆形或棘轮形。本实用新型提供的伸缩式楼梯楼道清扫机器人，通过对车轮的特殊设计，使车轮的形状可变为棘轮状，从而能够实现在楼梯上运动，以方便对楼梯楼道的清扫。

Description

伸缩式楼梯楼道清扫机器人

技术领域

本实用新型涉及清扫机器人领域，具体涉及一种伸缩式楼梯楼道清扫机器人。

背景技术

目前，为了方便人们的生活，出现了自动清扫机器人。对于写字楼、教学楼、高层小区、大型商场等多层建筑，虽有方便的电梯，但是楼梯也需要清扫，对于现在有的这些清扫机器在一定程度上就受到了空间的限制，无法实现上下楼梯及其打扫工作。为实现整个楼层的清洁，需使用人力打扫，工作量大。若每一层都使用扫地机，一栋楼就需要多台机器。

现有的机器人上下楼梯的方式通常分为3种，分别为行星轮式、腿式与履带式。行星轮式爬楼机器人的工作原理主要是依靠两个普通轮作为星轮，一个轮毂电机作为星轮，三者均为行星轮，在平地时轮毂电机星轮用于动力，在爬楼梯时，三者交替滚动，使用轮毂电机进行驱动，三轮绕中心进行公转，从而完成攀爬楼梯的运动。在这个过程中，需要适用集流环设施来进行供电，因为轮毂电机是在不断绕轴公转的。而腿式爬楼梯机器人的工作原理主要是使用铰链杆件进行攀爬运动。其主要是进行了仿生学的设计，模仿人与动物的攀爬动作，使用机械腿进行支撑，并交替的爬行。履带式爬楼梯机器人是现在应用最为广泛的攀爬机器人，类似于坦克，其攀爬是使用履带，其产生的摩擦力使得机器人可以向上进行移动。

但是每一种结构都有缺点：行星轮式攀爬的楼梯尺寸与行星轮的公转半径是锁定的，所以要使得行星轮能稳定在不同高度的楼梯上进行攀爬是比较困难的，其只能在一定小范围的楼梯尺寸波动范围内进行攀爬楼梯，适应性小；腿式上下楼梯的结构比较复杂，使用铰链杆件，容易发生故障，且维修起来非常复杂，另外，称重能力也不强。履带式上下楼梯在平面的速度太慢，对楼梯会造成巨大的损伤。

因此，为了更好地实现楼梯楼道的清扫，需要设计一款新的清扫机器人。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的提供了一种伸缩式楼梯楼道清扫机器人，包括车体及安装在所述车体上的车轮和清扫模块；

所述车轮的中心设置有中心齿轮，且所述车轮对应的车轴穿过所述中心齿轮，以带动所述中心齿轮转动；

所述中心齿轮的外周侧均匀设置有四个离心齿轮，所述中心齿轮能够带动所述离心齿轮转动；

所述车轮的外周侧由四个90°的圆弧结构组成，每个所述圆弧结构通过顶杆与一个离心齿轮连接，且所述顶杆穿过固定于所述车轮轮面上的滑槽；

所述圆弧结构能够跟随所述顶杆运动，使得所述车轮的外观为圆形或棘轮形。

在一些实施例中，所述车轮通过车轴安装在所述车体上，所述车轴包括内部的主轴和外部的外套轴，所述主轴与所述外套轴之间能够相对运动或相对静止，所述外套轴能够带动所述中心齿轮转动。

在一些实施例中，所述清扫模块包括地面清扫装置、台阶边缘清扫装置、升降装置及角度调节装置；

所述地面清扫装置设置于所述清扫模块的底端，用于清扫地面；

所述台阶边缘清扫装置设置于所述地面清扫装置的侧面，且与所述地面清扫装置之间通过连杆连接；

所述升降装置设置于所述地面清扫装置的顶端；

所述角度调整装置设置于所述升降装置的顶端，且所述角度调节装置与所述车体连接，所述角度调节装置用于调节所述清扫模块相对于所述车体的角度。

在一些实施例中，所述地面清扫装置包括海绵垫、传送轮与对应的传送带，所述海绵垫设置于所述传送带的底部。

在一些实施例中，所述地面清扫装置还包括水箱和水泵，所述水箱内包括清水间与污水间；所述水箱和水泵用于放水至所述海绵垫或吸收所述海绵垫内的污水。

在一些实施例中，所述水箱的上方固定设置有毛刷，所述水泵包括冲水水泵与吸水水泵；所述海绵垫能够随所述传送带运动至所述水箱的上方。

在一些实施例中，所述台阶边缘清扫装置与所述地面清扫装置之间通过平行四连杆连接，且所述平行四连杆在所述地面清扫装置的一端设置有舵机，以控制所述平行四连杆的运动。

在一些实施例中，所述台阶边缘清扫装置包括螺旋滚筒刷和电机，所述电机能够带动所述螺旋滚筒刷旋转。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：本实用新型提供的伸缩式楼梯楼道清扫机器人，通过对车轮的特殊设计，使车轮的形状可变为棘轮状，从而能够实现在楼梯上运动，以方便对楼梯楼道的清扫。

附图说明

通过下文中参照附图对本实用新型所作的描述，本实用新型的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本实用新型有全面的理解。

图1为本实用新型提供的伸缩式楼梯楼道清扫机器人的示意图；

图2a-图2b为本实用新型提供的伸缩式楼梯楼道清扫机器人的车轮的示意图；

图3为本实用新型提供的伸缩式楼梯楼道清扫机器人的车轴的示意图；

图4a-图4b为本实用新型提供的伸缩式楼梯楼道清扫机器人的清扫模块的示意图。

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楚，下面将对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

参照图1，本实用新型提供的一种伸缩式楼梯楼道清扫机器人，包括车体10及安装在车体10上的车轮1和清扫模块2。其中，车体10的结构可为现有的清扫机器人的结构，只要其尺寸及形状与车轮1和清扫模块2相适应即可，本实用新型在此对车体10的结构不做限定。

参照图2a和图2b，分别为车轮1在不同状态下的结构示意图。可见，车轮1包括内部的圆形的轮面11，其中心设置有中心齿轮13，且车轮1对应的车轴穿过中心齿轮13，以带动中心齿轮13转动；中心齿轮13的外周侧均匀设置有四个离心齿轮14，中心齿轮13能够带动离心齿轮14转动；本实施例中，中心齿轮13的尺寸较小，离心齿轮14的尺寸较大。

进一步地，车轮1的外周侧由四个90°的圆弧结构12组成，每个圆弧结构12通过一个顶杆15与一个离心齿轮14连接，且顶杆15穿过固定于轮面11上的滑槽16。每个圆弧结构12能够跟随对应的顶杆15运动，使得车轮1的外观为圆形（如图2a所示）或棘轮形（如图2b所示）。

具体地，初始状态下，车轮1为圆形，使得该清扫机器人能够正常在平地行驶；当需要上下楼梯时，中心齿轮13的转动带动离心齿轮14转动，进而带动顶杆15运动，滑槽16能够限制顶杆15只能在二维平面内运动，顶杆15进一步推动圆弧结构12运动，从而使车轮1变为棘轮形，来卡着楼梯台阶角，一步一步地运动。同时当顶杆15顶起圆弧结构12时，因滑槽16的限制，使整个圆弧结构12处于较稳定的状态；这种运动轨迹符合了阿基米德螺线的原理。另外，车轮1的个数可以为图示的4个，也可以根据实际需要设置为其他个数，如6个或更多。

本实用新型提供的伸缩式楼梯楼道清扫机器人，通过对车轮的特殊设计，使车轮的形状可变为棘轮状，从而能够实现在楼梯上运动，以方便对楼梯楼道的清扫。

进一步地，车轮1通过车轴安装在车体10上。参照图3，车轴可包括内部的主轴31和外部的外套轴32，主轴31与外套轴32之间能够相对运动或相对静止，外套轴32能够带动中心齿轮13转动，进而可以实现车轮1的变形，以适应在楼梯和平面上进行两种不同运动方式。

具体地，如图3所示，外套轴32上可设置有接合齿圈33，花键毂35和主轴31固定连接到一起，外套轴32靠近车轮1的一端为能滑动的接合套36，接合套36能够与接合齿圈33相配合；在接合齿圈33和花键毂35之间有同步环34，同步环34和花键毂35之间可以相互转动，即同步环34不随花键毂35转动。若使主轴31旋转，移动接合套36使其与同步环34和接合齿圈33相嵌套，则主轴31带动花键毂35，即可实现车轮1在闭合（即图2a的状态）时的运动，此时因同步环34不随花键毂35旋转，则外套轴32整体不随主轴31旋转；当接合套36移动至与花键毂35和接合齿圈33相嵌套时，则接合套36随主轴31与花键毂35旋转，进而通过接合齿圈33可实现外套轴32整体的旋转，接合套36的另一端和车轮1的中心齿轮13相固定，因此能带动离心齿轮14和顶杆15的运动，从而实现车轮1的伸展（即图2b的状态）。

当然，该清扫机器人必然还包括控制模块，以控制该清扫机器人的各种运动，其中包括控制车轮1的形态切换；该清扫机器人的电路结构、软件结构均可通过现有技术实现，本实用新型要求保护的是机械结构，在此对电路结构、软件结构不做限定。

进一步地，参照图4a-图4b，分别为清扫模块2不同角度的示意图，清扫模块2包括地面清扫装置21、台阶边缘清扫装置22、升降装置23及角度调节装置24。地面清扫装置21设置于清扫模块2的底端，用于清扫地面；台阶边缘清扫装置22设置于地面清扫装置21的侧面，且与地面清扫装置21之间通过连杆连接；升降装置23设置于地面清扫装置21的顶端；角度调整装置24设置于升降装置23的顶端，且角度调节装置24与车体10连接，角度调节装置用于调节清扫模块2相对于车体10的角度。

优选地，地面清扫装置21包括海绵垫25、传送轮与对应的传送带26，海绵垫25设置于传送带26的底部，通过传送带26的运动能带动海绵垫25运动，从而自动清洁地面。地面清扫装置21还包括水箱和水泵，水箱内包括清水间与污水间；水箱和水泵用于放水至海绵垫25或吸收海绵垫25内的污水。另外，水泵也可分为冲水水泵和吸水水泵。

在一个具体实施例中，地面清扫装置21工作时，矩形的水箱中的清水间与污水间分别用来存放清水和污水，传送轮与水箱通过轴承和轴相连，传送带26与传送轮相配合，并且传送带26和海绵垫25相固定，通过步进电机带动传送轮运动，进而带动传送带26和海绵垫25；传送带26还能带动海绵垫25通过水箱的侧面空隙运动到上端，水箱上表面还可固定有小型的清扫毛刷，清扫毛刷与传送带26相接触，冲水水泵与清扫毛刷顶部相固定。当海绵垫25脏时，电机带动传送带26使海绵垫25运动到上端，冲水水泵放水，结合清扫毛刷的清扫来洗涤海绵垫25，保证海绵垫25的清洁状态，同时吸水水泵将污水收回污水间，防止机器在上下楼梯的过程污水洒落。这样便实现了海绵垫25对地面的清洗和海绵垫25的自清洗功能。

优选地，台阶边缘清扫装置22与地面清扫装置21之间通过平行四连杆连接，且平行四连杆在地面清扫装置21的一端设置有舵机，以控制平行四连杆的运动。利用舵机和平行四连杆，实现了台阶边缘清扫装置22相对于地面清扫装置21向外伸出的功能；台阶边缘清扫装置22可由螺旋滚筒刷和电机组成，通过电机带动螺旋滚筒刷旋转来清洁因为清扫机器人的体积而使得地面清扫装置21无法触及的楼梯的边缘区域。

另外，升降装置23包括图示的剪叉式伸缩架，且其伸缩动作可由螺杆、齿轮、步进电机等结构完成。通过设置升降装置23，使底部的地面清扫装置21可以在楼梯上调节与地面的相对高度，避免与台阶的磕碰。角度调节装置24可包括二连杆，其一端通过旋转轴与车体10连接，另一端通过轴与剪叉式伸缩架连接。通过设置角度调节装置24来调节角度，使地面清扫装置21能够时刻与地面或楼梯台阶面保持平行。

综上，本实用新型提供的伸缩式楼梯楼道清扫机器人，对其车轮1、车轴及清扫模块2均做出了改进，从而使得该清扫机器人能够更好地完成楼梯楼道的清扫。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种伸缩式楼梯楼道清扫机器人，其特征在于，包括车体及安装在所述车体上的车轮和清扫模块；

所述车轮的中心设置有中心齿轮，且所述车轮对应的车轴穿过所述中心齿轮；

所述中心齿轮的外周侧均匀设置有四个离心齿轮，所述中心齿轮能够带动所述离心齿轮转动；

所述车轮的外周侧由四个90°的圆弧结构组成，每个所述圆弧结构通过顶杆与一个离心齿轮连接，且所述顶杆穿过固定于所述车轮轮面上的滑槽；

所述圆弧结构能够跟随所述顶杆运动，使得所述车轮的外观为圆形或棘轮形。

2.根据权利要求1所述的伸缩式楼梯楼道清扫机器人，其特征在于，所述车轮通过车轴安装在所述车体上，所述车轴包括内部的主轴和外部的外套轴，所述主轴与所述外套轴之间能够相对运动或相对静止，所述外套轴能够带动所述中心齿轮转动。

3.根据权利要求1所述的伸缩式楼梯楼道清扫机器人，其特征在于，所述清扫模块包括地面清扫装置、台阶边缘清扫装置、升降装置及角度调节装置；

所述地面清扫装置设置于所述清扫模块的底端，用于清扫地面；

所述台阶边缘清扫装置设置于所述地面清扫装置的侧面，且与所述地面清扫装置之间通过连杆连接；

所述升降装置设置于所述地面清扫装置的顶端；

所述角度调节装置设置于所述升降装置的顶端，且所述角度调节装置与所述车体连接，所述角度调节装置用于调节所述清扫模块相对于所述车体的角度。

4.根据权利要求3所述的伸缩式楼梯楼道清扫机器人，其特征在于，所述地面清扫装置包括海绵垫、传送轮与对应的传送带，所述海绵垫设置于所述传送带的底部。

5.根据权利要求4所述的伸缩式楼梯楼道清扫机器人，其特征在于，所述地面清扫装置还包括水箱和水泵，所述水箱内包括清水间与污水间；所述水箱和水泵用于放水至所述海绵垫或吸收所述海绵垫内的污水。

6.根据权利要求5所述的伸缩式楼梯楼道清扫机器人，其特征在于，所述水箱的上方固定设置有毛刷，所述水泵包括冲水水泵与吸水水泵；所述海绵垫能够随所述传送带运动至所述水箱的上方。

7.根据权利要求3所述的伸缩式楼梯楼道清扫机器人，其特征在于，所述台阶边缘清扫装置与所述地面清扫装置之间通过平行四连杆连接，且所述平行四连杆在所述地面清扫装置的一端设置有舵机，以控制所述平行四连杆的运动。

8.根据权利要求7所述的伸缩式楼梯楼道清扫机器人，其特征在于，所述台阶边缘清扫装置包括螺旋滚筒刷和电机，所述电机能够带动所述螺旋滚筒刷旋转。

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