专利名称：一种地面清洁机器人清洁工具顺序升降装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于地面清洗领域的地面清洁机器人的清洁工具，尤其是涉及 一种地面清洁机器人在执行地面清洁工作时依次提升或下降所需清洁工具的装置，属于机 器人技术领域。
背景技术：
随着城市化发展，写字楼、购物广场、机场、货运仓库等需要进行大面积地面清洁 和保洁的场所越来越多，而现今，地面清洁工作都是由人力或由人操控的清洁机械来完成， 在整个清洁过程中，都离不开人的劳动力，随着技术研究的不断深入，从人力成本和工作效 率等角度考虑，研究人员已提出由机器人替代人力进行大面积的地面清洗工作，首先机器 人不需要工资，可日夜工作，且能在有危险或污染的环境下使用，大大降低了人力成本，提 高了工作效率，解放了劳动力，且能够保护人们的生命及健康安全，因而让机器人代替人类 从事各类简单劳动，例如清洁工作是现代化社会发展的必然趋势。然而现今，国内市场上还没有适用于大面积地面清洁的机器人，其诸多关键技术 也尚不完善。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、能通过单个电 机实现多种清洁工具顺序升降，从而把机器人清洁地面的技术推向应用的一种地面清洁机 器人清洁工具顺序升降装置。本发明是通过以下技术方案来实现的
一种地面清洁机器人清洁工具顺序升降装置，其特征在于，包括单自由度动力组件、杠 杆组件、盘刷组件和吸水耙组件，其中
单自由度动力组件包括动力装置、推拉连杆横梁、推拉连杆和动力装置支架，其中，动 力装置支架设置在地面清洁机器人的底座上，动力装置固定在动力装置支架上部，动力装 置与推拉连杆横梁连接，而推拉连杆横梁的两端分别安装有推拉连杆，在推拉连杆下端部 位置还设置有一滑槽；
杠杆组件包括杠杆、支点连杆和拉簧，其中，支点连杆固定在底座上，杠杆通过其一侧 与支点连杆形状相配合的弯弧安装在支点连杆上，其中，杠杆一侧的弯弧并列设置有多个， 可以通过调节支点连杆与不同的弯弧之间的配合，实现杠杆长臂和短臂长度的变化，从而 改变杠杆所施加的压力或拉力大小，而杠杆的短臂端通过一弹簧提拉梁与拉簧连接，拉簧 固定在地面清洁机器人的本体上，而杠杆的长臂则穿过推拉连杆的滑槽，在其端部通过一 吸水耙安装梁与吸水耙组件连接；
上述的盘刷组件与推拉连杆的下端连接。上述的盘刷组件包括盘刷安装架、盘刷和盘刷驱动电机，其中，盘刷和盘刷驱动电 机相连接，且都安装在盘刷安装架上，盘刷安装架与上述的推拉连杆相连接。
而上述的动力装置为直线运动结构，如电动推杆、电机驱动的凸轮结构、电机驱动 的齿轮齿条机构、电机驱动的丝杠螺母机构、电机驱动的连杆机构等。此外，推拉连杆上的滑槽为U形口结构且开口位于推拉连杆的端部，U形口的开口 端通过螺杆横向安装有一套筒，可以通过更换不同厚度的套筒实现滑槽长度的调节，滑槽 与杠杆长臂的接触位置进而被调整，从而可以调整盘刷组件及吸水耙组件顺序提升时所间 隔的时间长短。本发明的有益效果是本发明结构简单、控制方面，利用单自由度动力组件即可实 现多种清洁工具的分步运动，节省了成本，方便驱动控制，且本发明在非工作状态时，将清 洁工具提起，可以有效的减少清洁工具和地面的磨损，有效地保护了清洁工具和地面，同时 能节省机器人运动时所需能量，节省了能源消耗，另外，本发明在清洁过程结束时，刷盘底 部会残留大量污水，通过分步提升清洁工具的方式，可以先将盘刷提起，用吸水耙将污水清 理干净后，再将吸水耙提起。这样最大程度减少了地面残留污水。
图1为本发明一实施例的结构简图； 图2为本发明一实施例的结构示意图； 图3为本发明所述的滑槽的结构示意图。图中主要附图标记含义为
1、动力装置2、推拉连杆横梁
31、滑槽32、套筒
4、动力装置支架 5、盘刷组件
7、杠杆
10、弹簧提拉梁 13、盘刷驱动电机
8、支点连杆 11、吸水耙安装梁 14、盘刷安装架
3、推拉连杆 33、螺杆 6、吸水耙组件 9、拉簧 12、盘刷 15、弯弧。
具体实施例方式下面将结合附图，详细说明本发明的
具体实施例方式
图1为本发明一实施例的结构简图；图2为本发明一实施例的结构示意图；图3为本发 明所述的滑槽的结构示意图。如图1至图3所示地面清洁机器人清洁工具顺序升降装置，包括单自由度动力组 件、杠杆组件、盘刷组件5和吸水耙组件6，其中，盘刷组件5及吸水耙组件6均为清洁工具， 且
单自由度动力组件包括动力装置1、推拉连杆横梁2、推拉连杆3和动力装置支架4，其 中，动力装置支架4设置在地面清洁机器人的底座上，动力装置1固定在动力装置支架4上 部，动力装置1与推拉连杆横梁2连接，在本实施方式中，动力装置1为电动推杆，其可作伸 缩运动，而动力装置1也可以为其他直线运动结构，如电机驱动的凸轮结构、电机驱动的齿 轮齿条机构、电机驱动的丝杠螺母机构、电机驱动的连杆机构等，而推拉连杆横梁2的两端 分别安装有推拉连杆3，在推拉连杆3下端部位置还设置有一滑槽31，用以提拉所述的杠杆 组件，其中，如图3所示推拉连杆3上的滑槽31为U形口结构且开口位于推拉连杆3的端部，U形口的开口端通过螺杆33横向安装有一套筒32，可以通过更换不同厚度的套筒32实 现滑槽31长度的调节，滑槽与杠杆长臂的接触位置进而被调整，从而可以调整盘刷组件5 及吸水耙组件6顺序提升时所间隔的时间长短。此外，推拉连杆3的下部还连接盘刷组件5，盘刷组件5包括盘刷安装架14、盘刷 12和盘刷驱动电机13，其中，盘刷12和盘刷驱动电机13相连接，且都安装在盘刷安装架14 上，在本实施方式中，盘刷安装架14与上述的推拉连杆3刚性连接，当电动推杆带动推拉连 杆3作提升运动时，盘刷组件5被整体抬离地面，反之，当电动推杆带动推拉连杆3作下压 运动时，盘刷组件5则被压紧在地面上。杠杆组件包括杠杆7、支点连杆8和拉簧9，其中，支点连杆8固定在底座上，杠杆7 通过其一侧与支点连杆8形状相配合的弯弧15安装在支点连杆8上，其中，杠杆7 —侧的 弯弧15并列设置有多个，可以通过调节支点连杆8与不同的弯弧15之间的配合，实现杠杆 7长臂和短臂长度的变化，从而改变杠杆7所施加的压力或拉力大小，而杠杆7的短臂端通 过一弹簧提拉梁10与拉簧9连接，拉簧9固定在地面清洁机器人的本体上，而杠杆7的长 臂则穿过推拉连杆3的滑槽31，在其端部通过一吸水耙安装梁13与吸水耙组件6连接；其 中，吸水耙安装梁13与吸水耙组件6通过螺纹连接，非常方便吸水耙组件6的拆卸，当电动 推杆带动推拉连杆3作提升运动时，杆杠7长臂可被推拉连杆3拉升，从而使吸水耙组件6 脱离地面，反之，当电动推杆带动推拉连杆3作下压运动时，杠杆7在拉簧9回复力的作用 下使吸水耙组件6压紧地面，同时，在杠杆7与拉簧9的连接端的上方还有一块钢板(图中 未示出)，其控制吸水耙组件6的下压距离，即对吸水耙组件6的下压距离做定位。本发明的工作过程为
电动推杆首先直接作用于与其固定连接的推拉连杆横梁2，推拉连杆横梁2带动推拉 连杆3运动，因而使得与推拉连杆3固定连接的盘刷组件5可与推拉连杆3保持同步升降 移动，而推拉连杆3通过滑槽结构作用于杠杆7，经过短暂延时，利用杠杆原理将杠杆7末端 的吸水耙组件6提起，达到单个驱动力分步提升多种清洁工具的目的，实现各系统的分步 运作。即当电动推杆做伸长运动时，与电动推杆活动端相连的推拉连杆横梁2带动推拉 连杆3作提升运动，从而与推拉连杆3另一端相连的盘刷组件5开始被抬离地面，与此同 时，在推拉连杆3滑槽中的杠杆7长臂仍在拉簧9的作用下紧压吸水耙组件6，使其贴紧地 面，而当电动推杆3继续伸长，使推拉连杆3滑槽的底端与杠杆7的长臂触碰，并开始提拉 杠杆7的长臂后，杠杆7的长臂才在推拉连杆3的提拉下把杠杆7的长臂末端的吸水耙组 件6抬离地面，从而实现盘刷组件5及吸水耙组件6的先后顺序提升；反之，电动推杆做缩 短运动时，与电动推杆活动端相连的推拉连杆横梁2带动推拉连杆3作下降运动，从而与推 拉连杆3另一端相连的盘刷组件5同步做下降运动，并压紧地面，与此同时，在推拉连杆3 滑槽中的杠杆7长臂失去推拉连杆3的支撑，其在拉簧9的回复力作用下下降，并使得吸水 耙组件6贴紧地面，在清洁过程结束时，盘刷12底部会残留大量污水，通过分步提升清洁工 具的方式，可以先将盘刷12提起，用吸水耙组件6将污水清理干净后，再将吸水耙组件6提 起，这样可最大程度地减少地面残留污水。此外，本发明所述的杠杆组件可以根据需要调整支点连杆8与不同的弯弧15相互 配合安装，调整杠杆长臂和端臂的长度，进而调整盘刷组件5及吸水耙组件6顺序提升时所间隔的时间长短。而推拉连杆上的滑槽长度也可以改变，滑槽与杠杆长臂的接触位置可以调整，从 而可以调整盘刷组件5及吸水耙组件6顺序提升时所间隔的时间长短。本发明通过顺序分步升降地面清洁机器人清洁工具的方式，有效地减少了地面污 水残留，保护了地面及清洁工具，节省了机器人能源，且本发明还具有控制简单，工作可靠 等特点，使地面清洁机器人向产业化要求迈进一大步，便于其推广应用。以上已以较佳实施例公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采用等同替换 或者等效变换方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种地面清洁机器人清洁工具顺序升降装置，其特征在于，包括单自由度动力组件、 杠杆组件、盘刷组件和吸水耙组件，其中单自由度动力组件包括动力装置、推拉连杆横梁、推拉连杆和动力装置支架，其中，动 力装置支架设置在地面清洁机器人的底座上，动力装置固定在动力装置支架上部，动力装 置与推拉连杆横梁连接，而推拉连杆横梁的两端分别安装有推拉连杆，在推拉连杆下端部 位置还设置有一滑槽；杠杆组件包括杠杆、支点连杆和拉簧，其中，支点连杆固定在底座上，杠杆通过其一侧 与支点连杆形状相配合的弯弧安装在支点连杆上，杠杆的短臂端通过一弹簧提拉梁与拉簧 连接，拉簧固定在地面清洁机器人的本体上，而杠杆的长臂则穿过推拉连杆的滑槽，在其端 部通过一吸水耙安装梁与吸水耙组件连接；上述的盘刷组件与推拉连杆的下端连接。
2.根据权利要求1所述的一种地面清洁机器人清洁工具顺序升降装置，其特征在于， 所述的盘刷组件包括盘刷安装架、盘刷和盘刷驱动电机，其中，盘刷和盘刷驱动电机相连 接，且都安装在盘刷安装架上，盘刷安装架与上述的推拉连杆相连接。
3.根据权利要求1所述的地面清洁机器人清洁工具顺序升降装置，其特征在于，所述 的动力装置为直线运动机构。
4.根据权利要求3所述的一种地面清洁机器人清洁工具顺序升降装置，其特征在于， 所述的直线运动机构为电动推杆、电机驱动的凸轮结构、电机驱动的齿轮齿条机构、电机驱 动的丝杠螺母机构、电机驱动的连杆机构中的任一种。
5.根据权利要求1所述的一种地面清洁机器人清洁工具顺序升降装置，其特征在于， 所述的推拉连杆上的滑槽为U形口结构且开口位于推拉连杆的端部，其两侧具有多组平行 设置的通孔，在U形口的开口端，螺杆穿过通孔横向安装有一套筒。
6.根据权利要求1所述的地面清洁机器人清洁工具顺序升降装置，其特征在于，所述 的杠杆一侧的弯弧并列设置有多个。
全文摘要
本发明公开了一种地面清洁机器人清洁工具顺序升降装置，包括单自由度动力组件、杠杆组件、盘刷组件和吸水耙组件，其中单自由度动力组件中的动力装置固定在动力装置支架上，与推拉连杆横梁连接，而推拉连杆横梁两端还安装有推拉连杆，推拉连杆下部位置连接盘刷组件，端部设置一滑槽，杠杆组件中的杠杆安装在支点连杆上，其短臂端与拉簧连接，而长臂则穿过推拉连杆的滑槽，在其端部与吸水耙组件连接。本发明结构简单、控制方面，实现了多种清洁工具的分步运动，节省了成本，方便驱动控制，可以有效减少清洁工具和地面的磨损，有效地保护了清洁工具和地面，最大程度减少了地面残留污水，同时能节省机器人运动时所需能量，节省了能源消耗。
文档编号A47L11/293GK102068222SQ201010557179
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者丁倩, 夏冰玉, 姚冲, 张建伟, 程胜, 鲁京立 申请人:昆山市工业技术研究院有限责任公司