WO2019213970A1

WO2019213970A1 - 具有手势助力运动控制技术的清洁机器人

Info

Publication number: WO2019213970A1
Application number: PCT/CN2018/086610
Authority: WO
Inventors: 李洋
Original assignee: 深圳市赫兹科技有限公司
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2019-11-14
Also published as: JP2019195610A; CN110691541A; US10765287B2; US20190343362A1

Abstract

一种具有手势助力运动控制技术的清洁机器人（10），其包括清洁本体（20）及调节机构（30），清洁本体（20）包括手柄（100）及工作组件（200），工作组件（200）设于手柄（100）的一端，工作组件（200）包括滚筒（210）及第一驱动机构（220），第一驱动机构（220）能够驱动滚筒（210）相对于手柄（100）旋转；调节机构（30）与第一驱动机构（220）连接，当滚筒（210）的转速介于第一速度与第二速度之间时，调节机构（30）能够通过控制第一驱动机构（220）来调节滚筒（210）的转向及转速。通过上述结构，能够较为省力地控制清洁机器人动作。

Description

具有手势助力运动控制技术的清洁机器人

技术领域

本发明涉及一种具有手势助力运动控制技术的清洁机器人。

背景技术

随着科技水平的发展以及人们生活水平的日益提高，清洁机器人得到了越来越广泛地应用。在使用传统清洁机器人的过程中，人们都是握住清洁机器人的手柄并以推拉的方式实现清洁机器人的前进和后退。但是由于清洁机器人的滚筒与地面之间的摩擦力，人们在推拉清洁机器人时需要克服摩擦力做功，较为费力。

发明内容

基于此，有必要提供一种较为省力的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人。

一种具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，包括：

清洁本体，包括手柄及工作组件，所述工作组件设于所述手柄的一端，所述工作组件包括滚筒及第一驱动机构，所述第一驱动机构能够驱动所述滚筒相对于所述手柄旋转；以及

调节机构，与所述第一驱动机构连接，当所述滚筒的转速介于第一速度以及第二速度之间时，所述调节机构能够通过控制所述第一驱动机构来调节所述滚筒的转向及转速。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为第一实施例的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人的结构示意图；

图2为图1所示的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人中调节机构的结构示意图；

图3为图1所示的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人中局部结构的模块框图；

图4为第二实施例的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人的调节机构的结构示意图；

图5为第三实施例的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人的调节机构的结构示意图；

图6为图4所示的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人中局部结构的模块框图；

图7为第四实施例的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人中局部结构的模块框图；

图8为第五实施例的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人中局部结构的模块框图；

图9为图1所示的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人的滚筒与换向组件的结构示意图；

图10为图1所示的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人的滚筒、第一驱动机构及水箱的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”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”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，一实施方式的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人10包括清洁本体20及调节机构30，清洁本体20用于清洁地面，调节机构30能够调节清洁本体20的行走方向及行走速度，调节机构30可以设置在清洁本体20上，也可以通过遥控的形式与清洁本体20无线连接。

具体地，清洁本体20包括手柄100及设于手柄100一端的工作组件200，手柄100远离工作组件200的一端呈平直状，方便人手握持，中部具有一定的弧度，以使清洁本体20的设计更加符合人体工学。工作组件200包括滚筒210以及第一驱动机构220，滚筒210由海绵等柔性材质制成，具有良好的吸水性。第一驱动机构220能够驱动滚筒210相对于手柄100旋转，第一驱动机构220可以是无刷电机，也可以是有刷电机。

调节机构30与第一驱动机构220连接，调节机构30能够通过控制第一驱动机构220来调节滚筒210的转向及转速。

请结合图2及图3，调节机构30包括活动件300及控制器400，活动件300设于手柄100远离工作组件200的一端，活动件300能相对于手柄100滑动，且活动件300相对于手柄100滑动时，控制器400能对应活动件300与手柄100的相对位置来控制滚筒210的滚动状态，也即控制器400能控制滚筒210的转向及转速。

以使用具有手势助力运动控制技术的清洁机器人10的用户所在的方位为参照，将位于初始位置的活动件300向前推动时，滚筒210会正向旋转，也即清洁本体20会向前运动，且活动件300向前移动的距离越大，滚筒210的转速越大。反之，将位于初始位置的活动件300向后推动时，滚筒210会反向旋转，也即清洁本体20会向后运动，且活动件300向后移动的距离越大，滚筒210的转速越大。所以，在清洁地面时，用户只需要滑动活动件300便能调节清洁本体20的清洁方向和速度，方便省力。

一实施例中，活动件300包括相互连接的第一滑动部310及第二滑动部320，手柄100上开设有凹槽110，第一滑动部310穿设于凹槽110，第二滑动部320外置于凹槽110。

调节机构30还包括与控制器400连接的感应组件500，感应组件500包括感应头510及感应带520，感应头510设置在第一滑动部310上，感应带520位于凹槽110的底壁上。感应带520上设有多个间隔设置的节点522，活动件300相对于手柄100滑动时，感应头510能对应于不同的节点522，以使控制器400能改变滚筒210的滚动状态。

以图2所示为观察视角，感应带520上共设有8个节点，按照从左至右的顺序，假设8个节点分别对应+4、+3、+2、+1、-1、-2、-3、-4，感应头510位于+1节点与-1节点之间时，活动件300则位于初始位置，此时滚筒210并不转动。当感应头510位于+1至+4任意两个节点之间时，滚筒210都会顺时针转动，以实现清洁本体20的前进。而且，活动件300相对于初始位置越靠左，滚筒210的转速越大。当感应头510位于-1至-4任意两个节点之间时，滚筒210都会逆时针转动，以实现清洁本体20的后退。而且，活动件300相对于初始位置越靠右，滚筒210的转速越大。

可以理解的是，节点522的数目可以是偶数个，也可以是奇数个，当节点522为偶数个时，感应头510的初始位置则介于两个中间节点之间。当节点522为奇数个时，感应头510的初始位置则对应于中间的一个节点。

在本实施方式中，调节机构30还包括伸缩组件，伸缩组件与手柄100及活动件300连接，以助于复位活动件300。

具体地，伸缩组件包括第一弹簧610和第二弹簧620，第一弹簧610与第二弹簧620均容置于凹槽110内。第一弹簧610的一端与凹槽110的侧壁连接，另一端与第一滑动部310连接，第二弹簧620的一端与凹槽110的侧壁连接，另一端与第一滑动部310连接。第一滑动部310位于第一弹簧610与第二弹簧620之间，第一弹簧610被压缩时，第二弹簧620被拉长。

仍以图2所示为观察视角，当活动件300位于初始位置时，第一弹簧610与第二弹簧620均为原长。当活动件300向左滑动时，第一弹簧610被压缩，第二弹簧620被拉长，释放活动件300时，在第一弹簧610的推力以及第二弹簧620的拉力的作用下，活动件300能及时回复至初始位置。同理，当活动件300向右滑动时，在第一弹簧610和第二弹簧620的共同作用下，活动件300能及时回复至初始位置，从而能减少手动复位活动件300的动作。而且，第一弹簧610和第二弹簧620还能起到缓冲作用，以防止活动件300复位过猛超过初始位置，而导致滚筒210反转的情况。

可以理解，在该实施例中，第一弹簧610和第二弹簧620可以省略。

一实施例中，请参考图1以及图4至图6，还可以通过检测凹槽110的侧壁或第一滑动部310的受力情况来控制滚筒210的滚动状态。

具体地，调节机构30还包括第一力传感器530及第二力传感器540，第一力传感器530位于第一弹簧610的一端，第一力传感器530可以安装在第一弹簧610与凹槽110的侧壁之间，也可以安装在第一弹簧610与第一滑动部310之间。第二力传感器540设于第二弹簧620的一端，同样地，第二力传感器540可以安装在第二弹簧620与凹槽110的侧壁之间，也可以安装在第二弹簧620与第一滑动部310之间。第一力传感器530与第二力传感器540均与控制器400连接，控制器400能够根据第一力传感器530和第二力传感器540的检测结果确定滚筒210的转向和转速。

在本实施方式中，第一力传感器530和第二力传感器540均为压力传感器，或者，第一力传感器530和第二力传感器540均为拉力传感器。

以图1及图4所示为观察视角，当第一力传感器530和第二力传感器540均为压力传感器时，推动活动件300向左移动，由于第一弹簧610被压缩，所以第一力传感器530能检测到第一弹簧610的弹性力，而第二弹簧620被拉长，因而第二力传感器540的数值无变化。控制器400便能根据两者的检测结果，发出滚筒210需以对应的转速顺时针旋转的指令。推动活动件300向右移动，第一力传感器530、第二力传感器540与控制器400的工作原理与上述原理类似，这里便不再赘述。

当第一力传感器530和第二力传感器540均为拉力传感器时，推动活动件300向左移动，由于第一弹簧610被压缩，所以第一力传感器530的数值无变化，而第二弹簧620被拉长，因而第二力传感器540能检测到第二弹簧620的弹性力，控制器400便能根据两者的检测结果，发出滚筒210需以对应的转速顺时针旋转的指令。反之同理。

当然，可以理解，在其他实施方式中，第一弹簧610与第二弹簧620两者择其一即可。

例如，当仅有第一弹簧610时，第一力传感器530与第二力传感器540分别设于第一弹簧610的两端。此时，第一力传感器530为压力传感器时，第二力传感器540则为拉力传感器。推动活动件300向左移动，由于第一弹簧610被压缩，所以第一力传感器530能检测到第一弹簧610的弹性力，控制器400便能根据第一力传感器530的检测结果，发出滚筒210需以对应的转速顺时针旋转的指令。推动活动件300向右移动，由于第一弹簧610被拉长，所以第二力传感器540能检测到第一弹簧610的弹性力，控制器400便能根据第二力传感器540的检测结果，发出滚筒210需以对应的转速逆时针旋转的指令。

同理，当第一力传感器530为拉力传感器时，第二力传感器540则为压力传感器。

一实施例中，如图1及图7所示，还可以通过检测活动件300的位置来控制滚筒210的滚动状态。

具体地，调节机构30还包括位置传感器550，位置传感器550设置在活动件300上，且与控制器400连接。位置传感器550能够实时检测活动件300的位置，并将检测结果反馈给控制器400，控制器400便能根据位置传感器550的检测结果确定滚筒210的转向和转速。

一实施例中，如图1及图8所示，调节机构30还包括陀螺仪560及加速度计570，陀螺仪560与加速度计570均设置在活动件300上，且均与控制器400连接。陀螺仪550能检测活动件300方位的变化，加速度计570能够检测活动件300的加速度大小，控制器400能够根据陀螺仪560和加速度计570的检测结果确定滚筒210的转向和转速。在本实施例中，陀螺仪560可以与加速度计570相互独立，加速度计570也可以集成在陀螺仪560内。

进一步，活动件300除了能够相对于手柄100前后滑动外，活动件300还能相对于手柄100左右偏转，也即调节机构30除了能够控制清洁本体20在前后方向上的运动外，还能控制清洁本体20进行换向，比如活动件300相对于手柄100向左前方偏转时，清洁本体20便会向前左转弯等等。

具体地，一实施例中，请参考图1、图8及图9所示，清洁本体20还包括换向组件，换向组件包括第一方向轮710、第二方向轮720、第二驱动机构及第三驱动机构，滚筒210设置在第一方向轮710与第二方向轮720之间，第二驱动机构能够驱动第一方向轮710旋转，第三驱动机构能够驱动第二方向轮720旋转，第二驱动机构与第三驱动机构均与控制器400连接，控制器400会通过控制第二驱动机构来控制第一方向轮710，通过控制第三驱动机构来控制第二方向轮720，利用第一方向轮710与第二方向轮720的差速运转便能实现清洁本体20的转弯换向。对于本实施例的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人10来说，滚筒210提供清洁本体20前进后退的主动力，第一方向轮710和第二方向轮720提供前进后退的副动力，并且，第一方向轮710和第二方向轮720提供转弯所需的动力。

具体到本实施方式中，第一方向轮710与第二方向轮720同轴设置，第二驱动机构与第三驱动机构均为无刷电机。当活动件300直线移动时，控制器400也会控制清洁本体20直线移动，此时，第一方向轮710的转速等于第二方向轮720的转速。当活动件300向左前方偏转时，陀螺仪560与加速度计570会分别将活动件300的方位以及加速度发送给控制器400，控制器400会使得滚筒210、第一方向轮710及第二方向轮720均正向旋转，且第一方向轮710的转速小于第二方向轮720的转速，从而实现清洁本体20的朝前左转弯。当活动件300向右前方偏转时，控制器400便会使得第一方向轮710的转速小于第二方向轮720的转速，从而实现清洁本体20的朝前右转弯。同理，活动件300向左后方偏转时，滚筒210、第一方向轮710及第二方向轮720均反向旋转，且第一方向轮710的转速小于第二方向轮720的转速，清洁本体20便会朝后左转弯，活动件300向右后方偏转时，清洁本体20便会朝右后方转弯。

一实施例中，工作组件200还包括换向轮，清洁本体20直行时，换向轮的轴线平行于滚筒200的轴线，清洁本体20转弯时，换向轮的轴线与滚筒210的轴线之间成夹角设置。换向轮与活动件300连接，活动件300相对于手柄100偏转时，换向轮能随着活动件300一起偏转，以实现清洁本体20的转弯。换向轮与活动件300之间的连接主要为机械式连接，可以通过连杆将活动件300与换向轮的轮轴连接。

值得一提的是，对于本实施方式的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人10来说，第一驱动机构220的转速控制在第一速度与第二速度之间，其中第一速度为60转/秒，第二速度为154转/秒，在该范围内，具有手势助力运动控制技术的清洁机器人10能获得合理的清洁效能。

如图1及图10所示，在本实施方式中，工作组件200还包括水槽230、毛刷240及垃圾收集盒250，水槽230用于向滚筒210提供清水，并用于回收滚筒210吸收的污水，毛刷240设于滚筒210的一侧，且与滚筒210的表面接触，垃圾收集盒250用于收集毛刷240从滚筒210上分离出的垃圾。

水槽230的底壁上设有凸起232，凸起232与滚筒210抵接，且凸起232能使得滚筒210上与凸起232抵接的部位朝向滚筒210的轴线凹陷，从而凸起232能挤出滚筒210清洁地面时吸收的污水，污水被挤出后会进入水槽230中。

在本实施方式中，毛刷240也能够旋转，以更利于将滚筒210表面的垃圾扫入垃圾收集盒250内。驱动毛刷240旋转的机构可以是额外设置的电机，也可以为第一驱动机构220，第一驱动机构220可以通过齿轮副等传动机构与毛刷240连接。

为了提高清洁效果，工作组件200包括两个滚筒210，两个滚筒210的轴线相互平行，且两个滚筒210的旋转方向相同。也可以说，两个滚筒210沿前后方向间隔排布。当清洁本体20前进时，位于后方的滚筒210能够清洁前方的滚筒210经过后仍残留在地面上的垃圾，实现二次清洁的目的。相应地，毛刷240也设有两个，与滚筒210一一对应设置。两个毛刷240的轴线均位于两个滚筒210的轴线之间，且两个毛刷240的旋转方向相反。以图1所示为观察视角，无论两个滚筒210是顺时针旋转还是逆时针旋转，位于左侧的毛刷240都是逆时针旋转，位于右侧的毛刷240都是顺时针旋转。

在本实施方式中，工作组件200还包括承重辊260，承重辊260能够支撑垃圾收集盒250，以提高垃圾收集盒250的承重能力。

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

Claims

一种具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，包括：

清洁本体，包括手柄及工作组件，所述工作组件设于所述手柄的一端，所述工作组件包括滚筒及第一驱动机构，所述第一驱动机构能够驱动所述滚筒相对于所述手柄旋转；以及

调节机构，与所述第一驱动机构连接，当所述滚筒的转速介于第一速度以及第二速度之间时，所述调节机构能够通过控制所述第一驱动机构来调节所述滚筒的转向及转速。
根据权利要求1所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，所述调节机构包括活动件及控制器，所述活动件设于所述手柄远离所述工作组件的一端，所述活动件能相对于所述手柄滑动，所述活动件相对于所述手柄滑动时，所述控制器对应所述活动件与所述手柄的相对位置，控制所述滚筒的滚动状态。
根据权利要求2所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，所述调节机构还包括陀螺仪及加速度计，所述陀螺仪与所述加速度计均设置在所述活动件上，且均与所述控制器连接，所述陀螺仪与所述加速度计能够分别检测所述活动件的方位及加速度以产生一检测结果，所述控制器根据所述检测结果控制所述滚筒的滚动状态。
根据权利要求3所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，所述清洁本体还包括换向组件，所述换向组件包括第一方向轮、第二方向轮、第二驱动机构及第三驱动机构，所述滚筒设置在所述第一方向轮与所述第二方向轮之间，所述第二驱动机构能够驱动所述第一方向轮旋转，所述第三驱动机构能够驱动所述第二方向轮旋转，所述第二驱动机构与所述第三驱动机构均与所述控制器连接，所述滚筒提供前进后退的主动力，所述第一方向轮与所述第二方向轮提供前进后退的副动力以及转弯所需动力。
根据权利要求2所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，所述工作组件还包括换向轮，所述换向轮位于所述滚筒的后方，所述清洁本体直行时，所述换向轮的轴线平行于所述滚筒的轴线，所述清洁本体转弯时，所述换向轮的轴线与所述滚筒的轴线之间成夹角设置，以产生一偏向力，所述活动件还能相对于所述手柄偏转，所述换向轮与所述活动件连接，且能随着所述活动件一起偏转，以实现所述清洁本体的转弯。
根据权利要求2所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，所述活动件包括相互连接的第一滑动部及第二滑动部，所述手柄上开设有凹槽，所述第一滑动部穿设于所述凹槽，所述第二滑动部外置于所述凹槽。
根据权利要求6所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，所述调节机构还包括与所述控制器连接的感应组件，所述感应组件包括感应头及感应带，所述感应头设置在所述第一滑动部上，所述感应带位于所述凹槽的底壁上，所述感应带上设有多个间隔设置的节点，所述活动件相对于所述手柄滑动时，所述感应头能对应于不同的所述节点，以使所述控制器能改变所述滚筒的滚动状态。
根据权利要求6所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，所述调节机构还包括第一弹簧，所述第一弹簧容置于所述凹槽内，所述第一弹簧的一端与所述凹槽的侧壁连接，另一端与所述第一滑动部连接。
根据权利要求8所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，所述调节机构还包括第二弹簧，所述第二弹簧容置于所述凹槽内，所述第一滑动部位于所述第一弹簧与所述第二弹簧之间，所述第一弹簧被压缩时，所述第二弹簧被拉长。
根据权利要求9所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，所述调节机构还包括第一力传感器及第二力传感器，所述第一力传感器位于所述第一弹簧的一端，所述第二力传感器设于所述第二弹簧的一端，所述第一力传感器与所述第二力传感器均与所述控制器连接。
根据权利要求10所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，所述第一力传感器和所述第二力传感器均为压力传感器，或者，所述第一力传感器和所述第二力传感器均为拉力传感器。
根据权利要求8所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，所述调节机构还包括第一力传感器及第二力传感器，所述第一力传感器与所述第二力传感器分别设于所述第一弹簧的两端，所述第一力传感器与所述第二力传感器均与所述控制器连接，所述第一力传感器为压力传感器时，所述第二力传感器为拉力传感器，所述第一力传感器为拉力传感器时，所述第二力传感器为压力传感器。
根据权利要求2所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，所述调节机构还包括位置传感器，所述位置传感器设置在所述活动件上，且与所述控制器连接。
根据权利要求1所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，所述工作组件还包括水槽、毛刷及垃圾收集盒，所述水槽用于向所述滚筒提供清水，并用于回收所述滚筒吸收的污水，所述毛刷设于所述滚筒的一侧，且与所述滚筒的表面接触，所述垃圾收集盒用于收集所述毛刷从所述滚筒上分离出的垃圾。
根据权利要求14所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，所述水槽的底壁上设有凸起，所述凸起与所述滚筒抵接，且所述凸起能使得所述滚筒上与所述凸起抵接的部位朝向所述滚筒的轴线凹陷。
根据权利要求14所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，还包括承重辊，所述承重辊能够支撑所述垃圾收集盒。
根据权利要求14所述的具有手势助力运动控制技术的清洁机器人，其特征在于，设有两个所述滚筒，两个所述滚筒的轴线相互平行，且两个所述滚筒的旋转方向相同，所述毛刷与所述滚筒一一对应设置，两个所述毛刷的轴线均位于两个所述滚筒的轴线之间，且两个所述毛刷的旋转方向相反。