CN214712361U - 清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种清洁机器人。该清洁机器人，用于清洁被清洁面，包括本体及传感模块。本体具有一中轴线，中轴线被构造为垂直于被清洁面。传感模块包括多个测距传感器，多个测距传感器依次间隔布设于本体，且位于与中轴线垂直的一扫描平面内。其中，每一测距传感器在扫描平面内对应具有一扫描视场，多个测距传感器的扫描视场共同覆盖本体周围360°范围，用于获取本体与周围障碍物之间的距离信息。本申请只需要在机体上布置多个测距传感器，且多个测距传感器的扫描视场之和覆盖机体周围360°范围，既能够全方位获得机体周围，还能够替代昂贵的机顶雷达，减少制造成本，同时省去复杂的旋转支撑结构，大大延长了设备的使用寿命。

Description

清洁机器人

技术领域

本申请涉及智能电器设备技术领域，特别是涉及一种清洁机器人。

背景技术

随着经济的发展与社会的进步，人们对生活的质量要求越来越高，因此一些能够解放人手的智能电器应运而生。其中，清洁机器人作为智能家用电器的一种，在人们的日常生活中发挥越来越重要的作用。

一般在清洁机器人的顶部设置有一雷达，用于获取周围环境信息以建立环境地图，用于指导清洁机器人的行动轨迹。现有清洁机器人的雷达需要旋转以全方位获取机身周围环境信息，雷达在运行时经常被卡死，而导致清洁机器人无法稳定可靠的感知环境信息，且缩短设备使用寿命。

实用新型内容

本申请针对现有雷达运行可靠性低引起的清洁机器人无法稳定可靠的感知环境信息且缩短设备寿命的问题，提出了一种清洁机器人，该清洁机器人具有结构简单、能够稳定感知环境信息且设备寿命使用寿命长的技术效果。

一种清洁机器人，包括：

本体，具有一中轴线，所述中轴线被构造为垂直于被清洁面；及，

传感模块，包括多个测距传感器，所述多个测距传感器依次间隔布设于所述本体，且位于与所述中轴线垂直的一扫描平面内；

其中，每一所述测距传感器在所述扫描平面内对应具有一扫描视场，所述多个测距传感器的所述扫描视场共同覆盖所述本体周围360°范围，用于获取所述本体与周围障碍物之间的距离信息。

在其中一个实施例中，每一所述测距传感器的扫描角度均相等。

在其中一个实施例中，所述多个测距传感器沿所述本体的周向侧壁布设。

在其中一个实施例中，所述本体的所述周向侧壁上具有凹槽，所述凹槽沿所述本体的周向延伸呈环状；

所述多个测距传感器沿所述本体的周向间隔布设于所述凹槽。

在其中一个实施例中，还包括罩体组件，所述罩体组件包括安装座和罩设于安装座上的罩盖，所述安装座和所述罩盖共同界定一安装腔，所述安装座位于所述本体内，所述罩盖部分凸出所述本体的顶壁；

所述多个测距传感器布设于所述安装座，且位于所述安装腔，每一所述测距传感器的检测端均凸出所述顶壁，所述罩盖的凸出所述顶壁的部分具有与每一所述测距传感器的所述检测端对应布设的避让孔。

在其中一个实施例中，所述测距传感器为激光测距传感器。

在其中一个实施例中，所述本体具有一中垂面，所述中轴线位于所述中垂面，所述中垂面的延伸方向指向所述本体的前进方向；

所述多个测距传感器的布置中心位于所述中垂面。

在其中一个实施例中，还包括摄像模块，所述摄像模块布设于所述本体的前进方向上的前侧，用于获取所述本体前方障碍物的图像信息。

在其中一个实施例中，所述摄像模块位于所述中垂面。

在其中一个实施例中，还包括行走机构和控制模块；

所述行走机构设于所述本体的下方，所述控制模块设于所述本体的内部，所述行走机构、所述摄像模块、所述传感模块均与所述控制模块电连接；

所述控制模块被配置为根据所述距离信息和所述图像信息计算获得障碍物识别结果，且根据所述障碍物识别结果控制所述行走机构运行。

上述清洁机器人，在实际作业时，每一测距传感器在扫描平面内具有一扫描视场，每一测距传感器能获取所对应的扫描视场内的障碍物距离信息，并通过布置在本体上的多个测距传感器，可以获取本体与周围360°范围内障碍物的距离信息，如此根据距离信息能够获知周围障碍物情况，本体在行动时能够规避障碍物。

与现有技术相比，只需要在机体上布置多个测距传感器，且多个测距传感器的扫描视场之和覆盖机体周围360°范围，既能够全方位获得机体周围，还能够替代昂贵的机顶雷达，减少制造成本，同时省去复杂的旋转支撑结构，大大延长了设备的使用寿命。

附图说明

图1为本申请一实施例中的清洁机器人的结构示意图；

图2为图1所示的清洁机器人的障碍物监测范围示意图；

图3为本申请另一实施例中的清洁机器人的结构示意图；

图4为图3所示的清洁机器人的障碍物监测范围示意图。

附图标记说明：

1、清洁机器人；11、本体；111、顶壁；112、周向侧壁；12、传感模块；121、测距传感器；122、扫描视场；α、扫描角度；13、罩体组件；14、摄像模块。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1、图2和图4，本申请一实施例中提供了一种清洁机器人1，用于清洁被清洁面，包括本体11及传感模块12。本体11具有一中轴线，中轴线被构造为垂直于被清洁面。传感模块12包括多个测距传感器121，多个测距传感器121依次间隔布设于本体11，且位于与中轴线垂直的一扫描平面内。其中，每一测距传感器121在扫描平面内对应具有一扫描视场122，多个测距传感器 121的扫描视场122共同覆盖本体11周围360°范围，用于获取本体11与周围障碍物之间的距离信息。

上述清洁机器人1，在实际作业时，每一测距传感器121在扫描平面内具有一扫描视场122，每一测距传感器121能获取所对应的扫描视场122内的障碍物距离信息，并通过布置在本体11上的多个测距传感器121，可以获取本体11与周围360°范围内障碍物的距离信息，如此根据距离信息能够获知周围障碍物情况，本体11在行动时能够规避障碍物。

与现有技术相比，只需要在机体上布置多个测距传感器121，且多个测距传感器121的扫描视场122共同覆盖机体周围360°范围，既能够全方位获得机体周围，还能够替代昂贵的机顶雷达，减少制造成本，同时省去复杂的旋转支撑结构，大大延长了设备的使用寿命。

需要说明的是，当被清洁面为地面时，扫描平面为水平面。多个测距传感器121布置于同一扫描平面内，有助于提清洁机器人1的检测精度。

其中，每一测距传感器121的扫描视场122均具有扫描角度α，以测距传感器121为中心，在扫描平面内扫描视场122以测距传感器121的中心为圆心呈扇形，扫描视场122所对应扇形的夹角即为扫描视场122的扫描角度α。

在一些实施例中，每一测距传感器121的扫描角度α均相等。在实际安装时，不需要辨别匹配安装测距传感器121位置和测距传感器121的扫描角度α，如此，不仅有助于加快装配过程，还能够避免错装。

优选地，测距传感器121为激光测距传感器，其具有测量精度高等优点，能够提高清洁机器人1的避障能力。

当然，测距传感器121还可以为毫米波测距传感器、超声波测距传感器、红外测距传感器等。

进一步地，测距传感器121为基于TOF测距方法测量距离的激光测距传感器。TOF(Time Of Flight，飞行时间)测距方法是一种通过测量光的飞行时间来实现精度的距离测定的技术，其误差影响小，测量精度高。

需要说明的是，本体11具有相对的底壁和顶壁111，以及连接底壁和顶壁 111的周向侧壁112。在实际作业时，底壁与被清洁面正对。

在一些实施例中，参见图1和图2，多个测距传感器121沿本体11的周向侧壁112布设。此时，将测距传感器121布设在周向侧壁112上，此时传感模块12不需要占用本体11的高度空间，有助于减小整机高度，使得清洁机器人1 适应于对沙发底、床底等狭小空间进行清洁，扩大了清洁机器人1的应用范围。

具体到实施例中，本体11的周向侧壁112具有凹槽，凹槽沿本体11的周向延伸呈环状，多个测距传感器121沿本体11的周向间隔布设于凹槽。

如此，将测距传感器121布设于凹槽内，利用凹槽来减少相邻两个测距传感器121之间的视觉盲区。如此，有利于提高障碍物识别准确性。

在其他实施例中，还可以在本体11的周向侧壁112具有贯通的多个避让孔，测距传感器121连接于周向侧壁112的内侧，多个测距传感器121与避让孔一一对应布置，避让孔被构造为能够在测距传感器121的检测方向上避让测距传感器121，以不会挡住测距传感器121，使得测距传感器121能够在其扫描视场 122内正常测距。

如此，将测距传感器121设置在本体11的内部，能够避免测距传感器121 与本体11外部的障碍物发生碰撞而被损坏的风险，有助于延长清洁机器人1的使用寿命。

可选地，本体11的周向侧壁112以中轴线为旋转中心呈回转结构。此时，周向侧壁112的横截面呈圆形，使得多个测距传感器121呈环形阵列布置，且多个传感器的布置中心位于中轴线上，使得传感模块12的扫描视场122也以中轴线呈轴对称布置，如此，有助于提高测量数据的处理速度，提高障碍物识别精度。

在其他实施例中，也可以将多个测距传感器121布置在本体11的顶壁111，只要能够实现本体11周围360°范围的障碍物测距即可。

在一些实施例中，参见图3，清洁机器人1还包括罩体组件13，罩体组件 13包括安装座和罩设于安装座上的罩盖，安装座和罩盖共同界定一安装腔，安装座位于本体11内，罩盖部分凸出本体11的顶壁111。多个测距传感器121布设于安装座，且位于安装腔，每一测距传感器121的检测端均凸出顶壁111，罩盖的凸出顶壁111的部分具有与每一测距传感器121的检测端对应布设的避让孔，避让孔被构造为供测距传感器121的检测端在各个角度上发出的光线穿设。此时，清洁机器人1的障碍物监测范围示意图如图4所示。

同时，多个测距传感器121相当于机顶雷达，但相比现有的机顶雷达，省去了雷达旋转支撑结构，使得雷达组件的结构大大简化，还降低了成本。

进一步地，罩体组件13沿与中轴线平行的第一方向可移动地连接于本体11，且在第一方向设置有第一开关和第一复位元件，第一开关设于本体11上，第一复位元件连接本体11和罩体组件13，罩体组件13在第一位置和第二位置之间移动，且在第一位置时罩体组件13与第一开关具有间隙且第一复位元件处于初始状态，当在第二位置时罩体组件13与第一开关抵接且第一复位元件处于作用状态，并向罩体组件13提供运动至第一位置的作用力。如此，当罩体组件13 在第一方向上碰到障碍物时，罩体组件13移动并触发第一开关产生避障信号，本体11根据避障信号进行避障，以防止罩体组件13及其内部的测距传感器121被损坏。

同理，罩体组件13还可以沿与中轴线垂直的第二方向移动地连接于本体11，且在第二方向设置有第二开关和第二复位元件，第二开关设于本体11上，第二复位元件连接本体11和罩体组件13，罩体组件13还能够在第一位置和第三位置之间移动，且在第一位置时罩体组件13与第二开关具有间隙且第二复位元件处于初始状态，当在第三位置时罩体组件13与第二开关抵接且第二复位元件处于作用状态，并向罩体组件13提供运动至第一位置的作用力。如此，当罩体组件13在第一方向上碰到障碍物时，罩体组件13移动并触发第二开关产生避障信号，本体11根据避障信号进行避障，以防止罩体组件13及其内部的测距传感器121被损坏。

在一些实施例中，本体11具有一中垂面，中轴线位于中垂面，中垂面的延伸方向指向本体11的前进方向，多个测距传感器121的布置中心位于中垂面上。如此，能够对本体11中垂面两侧的等距离范围内的障碍物进行测距，即传感模块12的扫描视场122以中垂面对称，如此有助于提高测量结果的处理速度，提高障碍物识别精度。

在一些实施例中，参见图1和图3，清洁机器人1还包括摄像模块14，摄像模块14布设于本体11的前进方向的前侧，用于获取本体11前方障碍物的图像信息。

在实际作业时，通过将摄像模块14与传感模块12结合，能够实现远近障碍物互补检测，提高障碍物识别结果的可靠性。

需要说明的是，参见图2和图4，多个测距传感器121的扫描视场122之和覆盖所述本体11周围360°范围，是指各个扫描视场122依次连续，且连续的扫描视场122围设形成一圆周。其中，相对本体11的近距离区域内可以存在一定区域的盲区，例如将测距传感器121设置于周向侧壁112时就存在盲区。

优选地，对应各个盲区设置有摄像模块14，以对盲区的障碍物检测进行补充。

优选地，摄像模块14基于广角摄像头或短焦摄像头获取清洁机器人1前方近距离区域的障碍物图像。

具体到实施例中，摄像模块14的中心位于中垂面。如此，摄像模块14获取的图像以中垂面对称，在结合图像信息和距离信息识别障碍物位置时，有助于提高测量结果的处理速度，提高障碍物识别精度。

另外，清洁机器人1还包括行走结构和控制模块，行走机构设于本体11的下方，用于驱动本体11运动，控制模块设于本体11的内部，行走机构、摄像模块14、传感模块12均与控制模块电连接，控制模块被配置为根据距离信息和图像信息获得障碍物识别结果，并根据障碍物识别结果控制行走机构运行。

其中，控制模块根据障碍物识别结果控制行走机构转向、前进或后退。

其中，控制模块可以采用现有的工控机来实现。或者，采用中央处理器、微处理等处理元件基于预存的程序对距离信息和图像信息进行分析、整合得到障碍物识别结果。

上述实施例中的清洁机器人1可以为扫地机器人、拖地机器人或扫拖一体式机器人。

本申请实施例中提供的清洁机器人1，在实际作业时，每一测距传感器121 在扫描平面内具有一扫描视场122，每一测距传感器121能获取所对应的扫描视场122内的障碍物距离信息，并通过布置在本体11上的多个测距传感器121，可以获取本体11与周围360°范围内障碍物的距离信息，如此根据距离信息能够获知周围障碍物情况，本体11在行动时能够规避障碍物。

与现有技术相比，只需要在机体上布置多个测距传感器121，且多个测距传感器121的扫描视场122共同覆盖机体周围360°范围，既能够全方位获得机体周围，还能够替代昂贵的机顶雷达，减少制造成本，同时省去复杂的旋转支撑结构，大大延长了设备的使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种清洁机器人，其特征在于，包括：

本体(11)，具有一中轴线，所述中轴线被构造为垂直于被清洁面；及，

传感模块(12)，包括多个测距传感器(121)，所述多个测距传感器(121)依次间隔布设于所述本体(11)，且位于与所述中轴线垂直的一扫描平面内；

其中，每一所述测距传感器(121)在所述扫描平面内对应具有一扫描视场(122)，所述多个测距传感器(121)的所述扫描视场(122)共同覆盖所述本体(11)周围360°范围，用于获取所述本体(11)与周围障碍物之间的距离信息。

2.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，每一所述测距传感器(121)的扫描角度(α)均相等。

3.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，所述多个测距传感器(121)沿所述本体(11)的周向侧壁(112)布设。

4.根据权利要求3所述的清洁机器人，其特征在于，所述本体(11)的所述周向侧壁(112)上具有凹槽，所述凹槽沿所述本体(11)的周向延伸呈环状；

所述多个测距传感器(121)沿所述本体(11)的周向间隔布设于所述凹槽。

5.根据权利要求1所述的清洁机器人，其特征在于，还包括罩体组件(13)，所述罩体组件(13)包括安装座和罩设于安装座上的罩盖，所述安装座和所述罩盖共同界定一安装腔，所述安装座位于所述本体(11)内，所述罩盖部分凸出所述本体(11)的顶壁(111)；

所述多个测距传感器(121)布设于所述安装座，且位于所述安装腔，每一所述测距传感器(121)的检测端均凸出所述顶壁(111)，所述罩盖的凸出所述顶壁(111)的部分具有与每一所述测距传感器(121)的所述检测端对应布设的避让孔。

6.根据权利要求1至5任一项所述的清洁机器人，其特征在于，所述测距传感器(121)为激光测距传感器(121)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的清洁机器人，其特征在于，所述本体(11)具有一中垂面，所述中轴线位于所述中垂面，所述中垂面的延伸方向指向所述本体(11)的前进方向；

所述多个测距传感器(121)沿所述中垂面对称布置。

8.根据权利要求7所述的清洁机器人，其特征在于，还包括摄像模块(14)，所述摄像模块(14)布设于所述本体(11)的前进方向上的前侧，用于获取所述本体(11)前方障碍物的图像信息。

9.根据权利要求8所述的清洁机器人，其特征在于，所述摄像模块(14)的中心位于所述中垂面。

10.根据权利要求9所述的清洁机器人，其特征在于，还包括行走机构和控制模块；

所述行走机构设于所述本体(11)的下方，所述控制模块设于所述本体(11)的内部，所述行走机构、所述摄像模块(14)、所述传感模块(12)均与所述控制模块电连接；

所述控制模块被配置为根据所述距离信息和所述图像信息计算获得障碍物识别结果，且根据所述障碍物识别结果控制所述行走机构运行。

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