CN213216758U - 清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种清洁机器人。清洁机器人包括本体、驱动组件、激光测距组件与控制组件；本体为柱状结构，柱状结构的轴线沿竖直方向延伸；驱动组件设置于本体的底部，用于驱动清洁机器人在地面上行走；激光测距组件设置于本体的侧面，用于测量清洁机器人与障碍物之间的距离；控制组件设置于本体的内部，用于根据激光测距组件的测量结果绘制清洁机器人周围环境的地图或控制驱动组件。由此，激光测距组件设置在本体的侧面，本体直接支撑激光测距组件，机器人的结构简单；由于激光测距组件设置在本体的侧面，这样机器人在行进的过程中，在本体上方的障碍物不会卡住激光测距组件，并可以通过激光测距组件感测高度低于本体的上表面的障碍物。

Description

清洁机器人

技术领域

本实用新型涉及清洁机器人领域，具体而言涉及清洁机器人。

背景技术

随着技术的发展，出现了各种各样的具有智能系统的机器人，比如扫地机器人、拖地机器人、吸尘器、除草机等。这些机器人可以在无使用者操作的情况下，在某一区域自动行进并进行清洁或清除操作。机器人中通常安装有LDS(Laser Distance Sensor，激光测距传感器)，机器人通过激光测距传感器测量其与所在区域中的各种障碍物之间的距离，从而绘制其所在区域的地图、躲避其所在区域内的障碍物以及在其所在区域中定位自身的位置等。

目前，大多数激光测距传感器以可旋转的方式安装在机器人本体的上方，通过旋转激光测距传感器，可以测量机器人与其周围的障碍物之间的距离。

由于激光测距传感器在工作过程中需要进行高速旋转，从而对用于支撑激光测距传感器的激光测距传感器支架的稳定性有较高要求。另外，由于激光测距传感器设置在机器人的本体的上方，则低于机器人的本体的障碍物难以被激光测距传感器检测到，并且由于激光测距传感器的设置突出机器人的本体，因此在机器人的工作过程中激光测距传感器容易被卡住。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本实用新型实施例提供了一种清洁机器人，包括：本体，本体为柱状结构，柱状结构的轴线沿竖直方向延伸；驱动组件，驱动组件设置于本体的底部，用于驱动清洁机器人在地面上行走；激光测距组件，激光测距组件设置于本体的侧面，用于测量清洁机器人与障碍物之间的距离；控制组件，控制组件设置于本体的内部，用于根据激光测距组件的测量结果绘制清洁机器人周围环境的地图或控制驱动组件。

可选地，激光测距组件包括第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，第一激光测距传感器和第二激光测距传感器形成的圆心角α在60度-120度的范围内。

可选地，第一激光测距传感器设置为朝向清洁机器人的前进方向。

可选地，第一激光测距传感器和第二激光测距传感器设置为相对于清洁机器人的前进方向对称。

可选地，第一激光测距传感器和前进方向形成的圆心角β1小于或等于45度。

可选地，激光测距组件包括第三激光测距传感器，第三激光测距传感器设置为朝向和清洁机器人的前进方向相反的方向。

可选地，清洁机器人通过激光测距组件采用TOF测距、结构光测距或双目测距。

可选地，激光测距组件的光源为线光源。

可选地，清洁机器人为扫地机器人、拖地机器人、地面抛光机器人或除草机器人。

根据本实用新型实施例所提供的清洁机器人，激光测距组件设置在本体的侧面，本体直接支撑激光测距组件，无需另外设置用于支撑激光测距组件的支架，机器人的结构简单；由于激光测距组件设置在本体的侧面，这样机器人在行进的过程中，在本体上方的障碍物不会阻挡激光测距组件，进而不会卡住激光测距组件，并且可以通过激光测距组件感测高度低于本体的上表面的障碍物。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型实施例的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。

附图中：

图1为根据本实用新型的一个可选实施例的清洁机器人的立体示意图；

图2为图1的仰视示意图；

图3为图1的俯视示意图；以及

图4为根据本实用新型的另一个可选实施例的清洁机器人的结构示意图。

附图标记说明

110：本体 111：侧面

112：上表面 113：下表面

120：第一激光测距传感器 130：第二激光测距传感器

140：第三激光测距传感器 150：驱动组件

151/152：驱动轮 153：导向轮

160：主刷 170、红外传感器

180：超声传感器 210：本体

220：第一激光测距传感器 230：第二激光测距传感器

240：第三激光测距传感器

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本实用新型的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本实用新型的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。

第一可选实施方式

本实用新型实施例提供了一种清洁机器人。该清洁机器人可以是扫地机器人、拖地机器人、地面抛光机器人或除草机器人。为了便于描述，本实施方式以扫地机器人为例来描述本公开的技术方案。

图1和图2是本实用新型各示例性实施例涉及的扫地机器人的示意图。图1示例性地示出了该扫地机器人的立体示意图，图2示例性地示出了该扫地机器人的仰视示意图。

如图1和图2所示，该扫地机器人包括：本体110、感知系统、驱动组件150、控制组件(图中未示出)、存储组件(图中未示出)、主刷160和电池组件(图中未示出)。

本体110形成扫地机器人的外壳，并且容纳其它部件。如图1和图3所示，本体110可以为柱状结构，柱状结构的轴线沿竖直方向延伸。可选地，本体110可以是呈扁平的圆柱结构。本体110包括沿其轴线方向延伸的侧面111、位于侧面111上方的上表面112，以及位于侧面111下方的下表面113。

感知系统用于对扫地机器人的周侧环境进行检测，从而发现障碍物、墙面、台阶和用于对扫地机器人进行充电的充电桩等环境物体。感知系统还用于向控制组件提供扫地机器人的各种位置信息和运动状态信息。感知系统可包括测距装置、悬崖传感器、充电桩检测器(例如红外传感器170)、缓冲器(图中未示出)、障碍物检测器(例如超声传感器180)、磁力计、三轴加速度计、陀螺仪、里程计、超声波传感器、摄像头(例如深度摄像头)、霍尔传感器等。

测距装置用于测量扫地机器人与环境物体(障碍物、墙面与台阶等)之间的距离。例如，测距装置可以包括激光测距组件。关于测距装置的细节，随后可以参考图3。

本体110的前部(图3中本体110的轴线位置的前侧部分)可承载缓冲器、充电桩检测器与障碍物检测器。在扫地机器人清扫的过程中，在驱动组件150驱动扫地机器人在地面上行走时，缓冲器经由充电桩检测器和障碍物检测器检测扫地机器人的行驶路径中的一或多个物体(例如障碍物或墙壁)，扫地机器人可通过由缓冲器检测到物体，控制驱动组件150使扫地机器人对物体做出响应，例如使扫地机器人远离障碍物。

在图1所示的例子中，充电桩检测器包括两个红外传感器170，用于检测对扫地机器人进行充电的充电桩所发射的红外光，基于检测到的红外光来确定充电桩的位置，从而实现扫地机器人与充电桩的对接。

驱动组件150用于驱动扫地机器人的前进或后退。在一些实施例中，驱动组件150包括一对安装在本体110的底部的中间两侧的驱动轮151和152，驱动轮151和152用于驱动扫地机器人前进或后退。在一些实施例中，驱动组件150还可以包括设置在本体110前部的导向轮153，导向轮153用于改变扫地机器人在行进过程中的行驶方向。

控制组件设置在本体110内的电路板上，包括处理器，处理器可以根据测距装置确定的距离信息(扫地机器人与环境物体之间的距离)，绘制扫地机器人所处环境的即时地图，并确定扫地机器人所处的位置。处理器还可以根据悬崖传感器、超声传感器、红外传感器、磁力计、加速度计、陀螺仪、里程计等装置反馈的距离信息和速度信息综合判断扫地机器人当前所处的工作状态。处理器还可以控制扫地机器人按照一定的路径执行清扫任务。

存储组件设置在本体110内的电路板上，存储组件包括存储器，存储器可以存储扫地机器人的位置信息和速度信息以及处理器绘制出的即时地图。存储器还可以存储用于控制扫地机器人执行各种任务的指令。

主刷160安装在本体110底部，是扫地机器人的主要清洁部件。在一些实施例中，主刷160是以滚轮型相对于接触面转动的鼓形转刷。在扫地机器人前进过程中，主刷160将位于其前方的垃圾清扫到尘盒入口，位于尘盒入口处的垃圾进一步通过设置在尘盒后方的风机所产生的吸力而进入尘盒内。

电池组件包括充电电池、与充电电池连接的充电电路、设置在扫地机器人机身侧面或底部的充电电极。在一些实施例中，充电电路包括充电控制电路、充电温度检测电路、充电电压检测电路。在一些实施例中，充电电极为条状，共有两条充电电极。

需要说明的是，扫地机器人还可以包括图1和图2未示出的其他模块或组件，或者，可以仅包括上述部分模块或组件，本实用新型的实施例对此不作限定，仅以上述扫地机器人为例进行说明。

如前所述，清洁机器人可以包括激光测距组件。在本实用新型中，激光测距组件设置在本体110的侧面，以感测本体110周边的障碍物，进而确定本体110和障碍物之间的距离，以及绕开障碍物，以避免和障碍物碰撞。在本体110的高度方向上，激光测距组件低于本体110的上表面。这样，在清洁机器人行进的过程中，略高于本体110的障碍物不能卡住激光测距组件。

请参考图3，在本实施方式中，激光测距组件包括第一激光测距传感器120、第二激光测距传感器130。在本实用新型其他实施例中，还可以在本体110上设置多于两个的激光测距传感器。其中，激光测距传感器的个数和激光测距传感器之间的圆心角可以根据具体使用场景等因素确定，本实施例不做限制。在本实施例中，可以将第一激光测距传感器120和第二激光测距传感器130的圆心角α设置在60度至120度之间(图3中所示为90度)。另外，应当了解，该圆心角α为在水平方向上的第一连线和第二连线之间的夹角，其中，第一连线为第一激光测距传感器120的中心和本体110的轴线之间的连线。第二连线为第二激光测距传感器130的中心和本体110的轴线之间的连线。

为便于说明，本实用新型中以字符A表示清洁机器人的前进方向，以B表示在水平面中与前进方向A垂直的方向，以C表示水平面中与前进方向A相反的方向。

可选地，第一激光测距传感器120设置在本体110的前部。这样，第一激光测距传感器120设置为朝向清洁机器人的前进方向A，以在其感测范围内感测位于本体110的前侧的障碍物。第二激光测距传感器130位于本体110的右部。这样，第二激光测距传感器130在其感测范围内可以感测位于本体110的右侧的障碍物，进而检测位于本体的右侧的障碍物与清洁机器人之间的距离。在本实用新型其他实施例中，还可以将第二激光测距传感器130设置于本体110的左侧，用于检测位于本体的左侧的障碍物与清洁机器人之间的距离。在本实用新型的某一实施例中，还可以在与第二激光测距传感器130相对的一侧设置沿墙传感器，用于清洁机器人在执行沿墙清扫模式时检测墙壁的位置。其中，沿墙传感器可以是红外测距传感器等，本实用新型实施例不做限制。另外，通常情况下，清洁机器人会首先执行沿墙清扫模式，当将沿墙传感器设置于与第二激光测距传感器130相对的另外一侧时，清洁机器人在执行沿墙清扫模式时会第一次创建地图，在这种情况下，沿墙传感器可以感知自身所处一侧的外部环境，从而辅助第一激光测距传感器120和第二激光测距传感器130完成地图绘制。

在本实施例中，第一激光测距传感器120和第二激光测距传感器130正交设置，且第一激光测距传感器120设置于清洁机器人本体前部，这种设置方式可以使第一激光测距传感器120和第二激光测距传感器130的测量盲区(测量盲区位于第一激光测距传感器120的感测范围外，并且位于第二激光测距传感器130的感测范围外)位于图3中本体110的右前方，避免清洁机器人在前进过程中无法准确感知前方障碍物。

如图3所示，第一激光测距传感器120的感测区域位于本体110的前侧。第二激光测距传感器130的感测区域位于本体110的右侧。在本实用新型实施例中，第一激光测距传感器120和第二激光测距传感器130的水平视场可以在90～120°之间，更进一步可以在100～110°之间，该项参数可以根据激光测距传感器的位置设置进行选择，本实用新型实施例不做限制；另外，第一激光测距传感器120和第二激光测距传感器130的垂直视场可以在10～20°之间，更进一步可以为15°，该项参数可以根据清洁机器人机身高度等因素进行选择，本实用新型实施例不做限制。

另外，应当了解，激光测距传感器的水平视场可以为在水平方向上的第三连线和第四连线之间的夹角。其中，第三连线为激光测距传感器的中心和左极限位置之间的连线在水平方向上的投影。第四连线为激光测距传感器的中心和右极限位置之间的连线在水平方向上的投影。激光测距传感器能够感测到的区域包括左极限位置，并且左极限位置位于该区域的在B方向上的最左端。激光测距传感器能够感测到的区域包括右极限位置，并且右极限位置位于该区域的在B方向上的最右端。

激光测距传感器的垂直视场可以为在垂直面(垂直面和前述的B方向垂直)上的第五连线和第六连线之间的夹角。其中，第五连线为激光测距传感器的中心和上极限位置之间的连线在垂直面上的投影。第六连线为激光测距传感器的中心和下极限位置之间的连线在垂直面上的投影。激光测距传感器能够感测到的区域包括上极限位置，并且上极限位置位于该区域的最上端。激光测距传感器能够感测到的区域包括下极限位置，并且下极限位置位于该区域的最下端。

可选地，本体110上还设置有第三激光测距传感器140，该第三激光测距传感器140设置在本体110的后部(图3中本体110的下侧部分)。这样，第三激光测距传感器140设置为朝向清洁机器人的前进方向A的相反的C方向，以在其感测范围内感测位于本体110的后侧的障碍物。

需要说明的是，第一激光测距传感器120、第二激光测距传感器130与第三激光测距传感器140在本体110的高度方向上的位置可以一样，也可以不一样，本实用新型对此不作限制。

本实施方式中，激光测距传感器的感测光源为线光源。机器人通过激光测距传感器感测障碍物的位置，进而采用TOF测距原理、结构光测量原理或双目测距原理确定障碍物和本体110之间的距离。由此，可以准确确定障碍物和本体110之间的距离。本实施方式采用TOF测距原理确定障碍物和本体110之间的距离。

可以理解，清洁机器人也可以在本体的侧面设置其他的激光测距传感器，以感测位于本体的多个方向上的障碍物。

本实施方式中，激光测距组件设置在本体110的侧面，本体110直接支撑激光测距组件，无需另外设置用于支撑激光测距组件的支架，机器人的结构简单；由于激光测距组件设置在本体的侧面，激光测距组件低于本体110的上表面，这样机器人在行进的过程中，在本体110上方的障碍物不会阻挡激光测距组件，进而不会卡住激光测距组件，并且可以通过激光测距组件感测高度低于本体的上表面的障碍物。

第二可选实施方式

图4示意性地示出了根据本实用新型的第二实施方式的清洁机器人。根据第二实施方式的清洁机器人具有与根据第一实施方式的清洁机器人大致相同的构造，其中具有相似功能的结构被赋予相似的附图标记。

如图4所示，在本实施方式中，第一激光测距传感器220和第二激光测距传感器230均位于本体210的前部(图4中本体的上部)。可选地，第一激光测距传感器220和第二激光测距传感器230相对于前进方向A方向对称。

第一激光测距传感器220和前进方向A形成的圆心角β1小于或等于45度(图4中示出了圆心角β1为45度的情形)，并位于本体210在B方向上的左部，以感测位于本体210的左前方的障碍物。类似地，第二激光测距传感器230和前进方向A形成的圆心角β2小于或等于45度(图4中示出了圆心角β2为45度的情形)，并位于本体210在B方向上的右端，以感测位于本体210的右前方的障碍物。应当了解，圆心角β1为在水平方向上的第一连线和前进方向A之间的夹角，其中，第一连线为第一激光测距传感器220的中心和本体110的轴线之间的连线。圆心角β2为在水平方向上的第二连线和前进方向A之间的夹角，其中，第二连线为第二激光测距传感器230的中心和本体110的轴线之间的连线。根据本实施例激光测距传感器的设置方式，第一激光测距传感器220和第二激光测距传感器230均可以检测清洁机器人左右两侧较大范围内障碍物，因此在清洁机器人执行沿墙清扫模式时，该两个激光测距传感器可以起到沿墙传感器的作用。因此，在本实施例所提供方案中，可以无需单独设置沿墙传感器。

清洁机器人同样包括第三激光测距传感器240，为了简洁起见，此处不再进行详细的描述。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (9)

1.一种清洁机器人，其特征在于，包括：

本体，所述本体为柱状结构，所述柱状结构的轴线沿竖直方向延伸；

驱动组件，所述驱动组件设置于所述本体的底部，用于驱动所述清洁机器人在地面上行走；

激光测距组件，所述激光测距组件设置于所述本体的侧面，用于测量所述清洁机器人与障碍物之间的距离；

控制组件，所述控制组件设置于所述本体的内部，用于根据所述激光测距组件的测量结果绘制所述清洁机器人周围环境的地图或控制所述驱动组件。

2.如权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述激光测距组件包括第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，所述第一激光测距传感器和所述第二激光测距传感器形成的圆心角α在60度-120度的范围内。

3.如权利要求2所述的清洁机器人，其特征在于，所述第一激光测距传感器设置为朝向所述清洁机器人的前进方向。

4.如权利要求2所述的清洁机器人，其特征在于，所述第一激光测距传感器和所述第二激光测距传感器设置为相对于所述清洁机器人的前进方向对称。

5.如权利要求4所述的清洁机器人，其特征在于，所述第一激光测距传感器和所述前进方向形成的圆心角β1小于或等于45度。

6.如权利要求2所述的清洁机器人，其特征在于，所述激光测距组件包括第三激光测距传感器，所述第三激光测距传感器设置为朝向和所述清洁机器人的前进方向相反的方向。

7.如权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人通过激光测距组件采用TOF测距、结构光测距或双目测距。

8.如权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述激光测距组件的光源为线光源。

9.如权利要求1至8中任一项所述的清洁机器人，其特征在于，所述清洁机器人为扫地机器人、拖地机器人、地面抛光机器人或除草机器人。

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