CN216317440U - 行走模组及自行走机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种行走模组，包括行走轮和越障件，越障件可活动地设置于行走轮上，行走模组还包括行走状态和越障状态，越障件随行走轮的转动可在行走状态和越障状态之间切换；当行走模组处于行走状态时，越障件未伸出于行走轮的外轮廓，行走轮支撑于工作面并于工作面上行走；当行走模组处于越障状态时，越障件伸出于行走轮的外轮廓，以支撑于凸出工作面上的障碍物，并在行走轮的转动下带动行走模组越过障碍物。本实用新型还提供一种自行走机器人。本实用新型的行走模组通过设置可伸出于行走轮的外轮廓的越障件，使得越障件转动到与工作面上障碍物接触时能抬高行走组件的高度，从而提升了行走模组的越障能力。

Description

行走模组及自行走机器人

技术领域

本实用新型涉及自行走机器人技术领域，特别是涉及一种行走模组及自行走机器人。

背景技术

随着人们的生活水平提高，各式各样的自行走机器人逐渐出现在人们的生活中，扫地机器人作为一种智能清洁机器人在人们的生活中做出了重要的作用。

目前大多数的扫地机的越障能力为15-18mm，面对更高的障碍物(例如20mm或以上的门槛)需要越过时，由于扫地机的底盘较为低，当扫地机越障的时候，扫地机会被门槛抬起来，此时因为轮子与地面之间的压力减小，所以轮子与地面之间的摩擦力随之减小，进而导致打滑现象的发生。

因此，扫地机在某些环境中进行清扫任务会存在两种情况，第一种：扫地机不能越过20mm的门槛，导致另一个房间不能被清洁；第二种：扫地机能越过20mm的门槛，但是容易在越槛过程中发生打滑被门槛卡住，从而影响扫地机的清扫进程。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种行走模组，具有较好的越障能力。

本实用新型的另一个目的在于提供一种具有上述行走模组的自行走机器人。

为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型提供一种行走模组，包括行走轮和越障件，所述越障件可活动地设置于所述行走轮上，所述行走模组还包括行走状态和越障状态，所述越障件随所述行走轮的转动可在所述行走状态和所述越障状态之间切换；

当所述行走模组处于所述行走状态时，所述越障件未伸出于所述行走轮的外轮廓，所述行走轮支撑于工作面并于所述工作面上行走；

当所述行走模组处于所述越障状态时，所述越障件伸出于所述行走轮的外轮廓，以支撑于凸出所述工作面上的障碍物，并在所述行走轮的转动下带动所述行走模组越过所述障碍物。

进一步地，所述越障件与所述行走轮同步转动，所述越障件沿平行于所述行走轮直径的方向伸出与收回。

进一步地，所述越障件的数量为多个，多个所述越障件分别沿所述行走轮中心轴的周向均匀间隔分布。

进一步地，所述越障件与所述行走轮之间设有复位机构，所述复位机构用于在所述行走模组处于所述越障状态越过所述障碍物时，使所述越障件复位回所述行走状态。

进一步地，所述复位机构为弹性件，所述弹性件一端连接所述越障件，另一端连接所述行走轮，所述越障件通过所述弹性件的弹性恢复力由伸出于所述行走轮外轮廓的状态复位至未伸出于所述行走轮外轮廓时的状态。

进一步地，所述行走轮上设有第一限位柱，所述越障件上设有供所述第一限位柱穿过的第一限位孔，所述第一限位孔的长度沿所述越障件的伸出与收回方向延伸设置，所述越障件通过所述第一限位柱与所述第一限位孔配合能相对所述行走轮活动设置。

进一步地，所述行走轮上设有第二限位柱，所述越障件上设有供所述第二限位柱穿过的第二限位孔，所述第二限位孔的长度沿所述越障件的伸出与收回方向延伸设置，并且所述第二限位柱与所述第一限位柱在所述行走轮同一直径的方向上间隔设置。

进一步地，所述越障件外周缘设有防滑层。

进一步地，所述行走轮包括可拆卸连接的第一轮体和第二轮体，所述越障件设置于所述第一轮体与所述第二轮体之间。

本实用新型还提供一种自行走机器人，包括主体和如上所述的行走模组，所述行走模组安装于所述主体底部，用于支撑所述主体于所述工作面上行走。

本实用新型的行走模组设置有可在行走状态和越障状态之间切换的越障件，并且越障件在越障状态时伸出于行走轮的外轮廓，使得越障件转动到与工作面上障碍物接触时，通过越障件伸出于行走轮的部位能搭扣住障碍物，借此支撑于凸出工作面上的障碍物，抬高行走模组的高度并在行走轮的转动下带动行走模组越过障碍物，从而提升了行走模组的越障能力。

本实用新型的自行走机器人由于具有前文所述的行走模组，使得该自行走机器人也能够提升越障性能，避免了越障时被障碍物卡住的风险。

附图说明

图1为本实用新型中行走模组的立体结构示意图；

图2为本实用新型中行走模组的拆分结构示意图；

图3为本实用新型中行走模组在行走状态时的剖视结构示意图；

图4为本实用新型中行走模组在越障状态时的剖视结构示意图；

图5为本实用新型中行走模组装配于自行走机器人上的结构示意图；

图6为本实用新型中自行走机器人在行走状态时的结构示意图；

图7为本实用新型中自行走机器人在越障状态时的结构示意图；

图8为本实用新型中自行走机器人的控制原理结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以依据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1至图4，本实用新型实施例中提供的一种行走模组100，包括行走轮10和越障件20，越障件20可活动地设置于行走轮10上，行走模组100还包括行走状态和越障状态，越障件20随行走轮10的转动可在行走状态和越障状态之间切换。

当行走模组100处于行走状态时，越障件20未伸出于行走轮10的外轮廓，行走轮10支撑于工作面并于工作面上行走。越障件20远离旋转中心一侧的外周缘与行走轮10中心轴线之间的间距小于或等于行走轮10的外周缘与行走轮10中心轴线的间距，从而在行走状态时不影响行走轮10在工作面上的正常转动及行走。

当行走模组100处于越障状态时，越障件20伸出于行走轮10的外轮廓，以支撑于凸出工作面上的障碍物300。越障件20远离旋转中心一侧的外周缘与行走轮10中心轴线之间的间距大于行走轮10的外周缘与行走轮10中心轴线的间距，从而使得越障件20伸出于行走轮10的外轮廓，并能搭扣支撑在障碍物300上，越障件20随着行走轮10的转动并在自身对障碍物300的支撑下抬高行走模组100的高度，从而带动行走模组100越过障碍物300。可以理解的，越障状态下的障碍物300指的是高度略高出平整工作面上且会影响行走轮10跨越的障碍，例如门槛或地垫等。

在外部驱动装置的驱动下将动力传输给行走轮10上的驱动轴123，以驱动行走轮10在工作面上转动进行行走。在本实施例中，越障件20与行走轮10同步转动，即越障件20在行走轮10的带动下一起绕驱动轴123轴线方向转动，越障件20沿平行于行走轮10直径的方向伸出与收回。

越障件20的数量可以为多个，在本实施例中，具体为三个，三个越障件20分别沿行走轮10中心轴的周向均匀间隔分布，但本实施例不以此为限。在其他实施例中，采用一个越障件20也可以实现在越障状态中搭扣在障碍物300上以越过。

具体地，越障件20的形状类似于三角形，但不以此为限。越障件20的尺寸由靠近旋转轴心的方向向外逐渐增大，其与工作面相接触的一侧为圆弧面，利于行走模组100行走时，越障件20也能相对工作面滚动。

优选地，将越障件20的外周缘进行包胶处理，增加防滑层(图未示)，例如在越障件20外周缘涂覆橡胶材料，这样在越障过程中能增大与障碍物300的摩擦力，更利于越障性能的提升。

在其他实施例中，越障件20也可以为其他形状，例如杆状，在越障状态下杆状越障件20伸出于行走轮10外轮廓，经过障碍物300时，杆状越障件20同样能起到支撑作用，转动到障碍物300处，在越障件20的支撑下，通过越障件20搭靠着障碍物300将行走模组100抬高，使得行走模组100能够越过障碍物300。

请结合图2，在本实施例中，行走轮10包括可拆卸连接的第一轮体11和第二轮体12，第一轮体11和第二轮体12分别为行走轮10行走方向上的左右两侧的轮体，越障件20设置于第一轮体11与第二轮体12之间，可以理解为越障件20夹设在第一轮体11和第二轮体12之间，共同组装成行走模组100，这样当越障件20伸出于行走轮10时，由于越障件20从行走轮10与工作面接触的行走表面的中部伸出，所以也避免了影响到行走模组100的行走平衡力。

在其他实施例中，行走轮10也可以为一体式轮体，在一体式轮体与工作面接触的行走表面上开设供越障件20伸出的孔，即越障件20设置于行走轮10内，以使越障件20从该孔伸出或收回于行走轮10；或者，越障件20设置于行走轮10的一侧，以使越障件20从行走轮10的一侧伸出或收回。

第一轮体11和第二轮体12通过螺丝13可拆卸地连接，第一轮体11包括盖板111和套设于盖板111外圆周的第一轮皮112，第二轮体12包括支架121和套设于支架121外圆周的第二轮皮122，盖板111和支架121的目的是将第一轮皮112和第二轮皮122包住以限位，使得轮皮固定在行走轮10上。

可以理解的，为了将第一轮皮112和第二轮皮与盖板111和支架121组装在一起防止移位及脱落，沿盖板111和/或支架121的圆周上设有多个第一限位柱14，多个第一限位柱14间隔布设，第一轮皮112和第二轮皮122的圆周上分别设有供第一限位柱14穿过的第一卡位孔113和第二卡位孔124；沿盖板111和/或支架121的圆周上设有多个限位块15，多个限位块15间隔布设，第一轮皮112和第二轮皮122的圆周上分别设有供限位块15穿过的第三卡位孔114和第四卡位孔125。

请结合图3和图4，在本实施例中，越障件20上设有供第一限位柱14穿过的第一限位孔21，第一限位孔21的长度沿越障件20的伸出与收回方向延伸设置，越障件20通过第一限位柱14与第一限位孔21配合能相对行走轮10活动设置，即能相对第一限位柱14滑动，并从行走轮10外轮廓伸出或收回。

进一步地，为增加第一轮体11和第二轮体12连接的稳固性，支架121上设有第二限位柱16，第二限位柱16朝盖板111方向延伸设置，盖板111上设有与第二限位柱16配合连接的固定孔(图未标)。第二限位柱16的位置相对于第一限位柱14，处于靠近旋转轴心的近端。

越障件20上设有供第二限位柱16穿过的第二限位孔22，第二限位孔22的长度沿越障件20的伸出与收回方向延伸设置，并且第二限位柱16与第一限位柱14在行走轮10同一直径的方向上间隔设置，即越障件20的第一限位孔21和第二限位孔22的长度方向位于同一轴线上。越障件20能相对第二限位柱16滑动，并从行走轮10外轮廓伸出或收回。通过设置位于同一轴线上的第一限位柱14和第二限位柱16穿设于第一限位孔21和第二限位孔22中，起到了对越障件20伸出和收回的限位导向作用，防止越障件20在行走状态和越障状态之间切换时发生移位。

其中，第二限位柱16的直径大于第一限位柱14，第一限位孔21和第二限位孔22连通设置，第一限位孔21和第二限位孔22的孔径大小匹配于各自对应的限位柱的直径，则表示越障件20相对行走轮10滑出的距离与第一限位孔21和第二限位孔22的长度有关。在本实施例中，当越障件20伸出极限距离时，第二限位柱16抵靠于第二限位孔22靠近旋转轴心的一端。越障件20伸出的长度可根据实际越障情况进行设计调整。

在其他实施例中，也可以在行走轮10上设置限定越障件20伸出和收回路径的限位槽(图未示)，即不用在越障件20上设置限位孔，也可减少对应限位孔的限位柱的数量。

值得一提的是，越障件20与行走轮10之间设有复位机构30，复位机构30用于在行走模组100处于越障状态越过障碍物300时，使越障件20复位回行走状态。

在本实施例中，复位机构30为弹性件，弹性件一端连接越障件20，另一端连接行走轮10，越障件20通过弹性件的弹性恢复力由伸出于行走轮10外轮廓的状态复位至未伸出于行走轮10外轮廓时的状态。

具体地，请参图3和图4，弹性件对应设置于第二限位孔22内，弹性件一端抵靠在越障件20靠近旋转轴心的一侧，另一端抵靠在第二限位柱16上，当越障件20伸出于行走轮10外轮廓时，弹性件处于压缩状态，在弹性件的弹性恢复力下，会拖动越障件20收回于行走轮10。在其他实施例中，可以将弹性件一端设置于越障件20靠近旋转轴心的一侧，另一端设置于靠近行走轮10轴心的位置，当越障件20伸出于行走轮10外轮廓时，弹性件处于拉伸状态，在弹性件的弹性恢复力下，也会拖动越障件20收回于行走轮10。

可以理解的，弹性件的具体设置位置可以灵活调整，以实现越障件20在越障状态复原回行走状态的目的即可，本实施例不限制弹性件在越障状态是处于压缩状态或是拉伸状态。其中，弹性件可以采用弹簧或拉簧等具有弹性恢复力的部件。

在其他实施例中，复位机构30还可以为气缸，越障件20在气缸的推力作用下伸出行走轮10外轮廓，在气缸的反向推力下收回至未伸出行走轮10外轮廓的状态。

综上所述，本实用新型的行走模组100设置有可在行走状态和越障状态之间切换的越障件20，并且越障件20在越障状态时伸出于行走轮10的外轮廓，使得越障件20转动到与工作面上障碍物300接触时，通过越障件20伸出于行走轮10的部位能搭扣住障碍物300，借此支撑于凸出工作面上的障碍物300，抬高行走模组100的高度并在行走轮10的转动下带动行走模组100越过障碍物300，从而提升了行走模组100的越障能力。

本实用新型还提供一种自行走机器人，自行走机器人为扫地机器人、拖地机器人或导航机器人等底盘较低的机器人，本实施例附图以扫地机器人举例说明。

请参图5至图7，自行走机器人包括主体200和上述的行走模组100，行走模组100安装于主体200底部，用于支撑主体200于工作面上行走。本实用新型的自行走机器人由于具有前文所述的行走模组100，使得该自行走机器人也能够提升越障性能，具体越障结构请参前文，在此不再赘述。

当自行走机器人越障时被卡在高度较高的障碍物300(例如高度超过20mm的门槛)上，采用该行走模块在过槛的瞬间将越障件20凸出于行走轮10外轮廓，越障件20的外周缘与行走轮10的外周缘形成高度差，所以越障件20能够扣住门槛，这样对摩擦力的要求就减少了，只要行走模组100输出的扭矩足够带动自行走机器人，自行走机器人即可越过门槛，避免扫地机器人工作中被门槛挂住影响清洁，间接提高了扫地机器人的清扫覆盖面积。

请结合图8，进一步地，为了提高自行走机器人的智能化，自行走机器人还包括：检测模块401和控制模块402，控制模块402与检测模块401和行走轮10连接，检测模块401用于检测自行走机器人是否卡在障碍物300上，控制模块402用于在检测模块401检测到卡在障碍物300上时，控制行走模组100切换到越障状态。

在本实施例中，自行走机器人的工作原理为：当自行走机器人过门槛时，如自行走机器人的检测模块401识别到过门槛被卡住悬空在门槛上时，自行走机器人的控制模块402会给行走模组100下达加速行走轮10的转速的指令，使得越障件20在加速旋转时的离心力克服弹性件的弹力，此时越障件20凸出于轮皮，越障件20搭扣到门槛上，越障件20随着行走轮10的转动并在自身对门槛的支撑下抬高行走模组100和自行走机器人的高度以使自行走机器人翻过门槛。

其中，检测模块401可以采用悬崖传感器，检测模块401和控制模块402的原理本领域技术人员可以根据本方案进行知晓，在此不做详解。

在其他实施例中，复位机构30采用气缸，控制模块402通过控制气缸的进气/放气时刻，实现气缸推杆在越障状态的伸出和行走状态的收回。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种行走模组，其特征在于，包括行走轮(10)和越障件(20)，所述越障件(20)可活动地设置于所述行走轮(10)上，所述行走模组(100)还包括行走状态和越障状态，所述越障件(20)随所述行走轮(10)的转动可在所述行走状态和所述越障状态之间切换；

当所述行走模组(100)处于所述行走状态时，所述越障件(20)未伸出于所述行走轮(10)的外轮廓，所述行走轮(10)支撑于工作面并于所述工作面上行走；

当所述行走模组(100)处于所述越障状态时，所述越障件(20)伸出于所述行走轮(10)的外轮廓，以支撑于凸出所述工作面上的障碍物，并在所述行走轮(10)的转动下带动所述行走模组(100)越过所述障碍物。

2.如权利要求1所述的行走模组，其特征在于，所述越障件(20)与所述行走轮(10)同步转动，所述越障件(20)沿平行于所述行走轮(10)直径的方向伸出与收回。

3.如权利要求1所述的行走模组，其特征在于，所述越障件(20)的数量为多个，多个所述越障件(20)分别沿所述行走轮(10)中心轴的周向均匀间隔分布。

4.如权利要求1所述的行走模组，其特征在于，所述越障件(20)与所述行走轮(10)之间设有复位机构(30)，所述复位机构(30)用于在所述行走模组(100)处于所述越障状态越过所述障碍物时，使所述越障件(20)复位回所述行走状态。

5.如权利要求4所述的行走模组，其特征在于，所述复位机构(30)为弹性件，所述弹性件一端连接所述越障件(20)，另一端连接所述行走轮(10)，所述越障件(20)通过所述弹性件的弹性恢复力由伸出于所述行走轮(10)外轮廓的状态复位至未伸出于所述行走轮(10)外轮廓时的状态。

6.如权利要求1所述的行走模组，其特征在于，所述行走轮(10)上设有第一限位柱(14)，所述越障件(20)上设有供所述第一限位柱(14)穿过的第一限位孔(21)，所述第一限位孔(21)的长度沿所述越障件(20)的伸出与收回方向延伸设置，所述越障件(20)通过所述第一限位柱(14)与所述第一限位孔(21)配合能相对所述行走轮(10)活动设置。

7.如权利要求6所述的行走模组，其特征在于，所述行走轮(10)上设有第二限位柱(16)，所述越障件(20)上设有供所述第二限位柱(16)穿过的第二限位孔(22)，所述第二限位孔(22)的长度沿所述越障件(20)的伸出与收回方向延伸设置，并且所述第二限位柱(16)与所述第一限位柱(14)在所述行走轮(10)同一直径的方向上间隔设置。

8.如权利要求1所述的行走模组，其特征在于，所述越障件(20)外周缘设有防滑层。

9.如权利要求1至8中任一项所述的行走模组，其特征在于，所述行走轮(10)包括可拆卸连接的第一轮体(11)和第二轮体(12)，所述越障件(20)设置于所述第一轮体(11)与所述第二轮体(12)之间。

10.一种自行走机器人，其特征在于，包括主体(200)和权利要求1至9中任一项所述的行走模组(100)，所述行走模组(100)安装于所述主体(200)底部，用于支撑所述主体(200)于所述工作面上行走。

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