自动楼梯清洁机器人的制作方法
专利名称:自动楼梯清洁机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种自动楼梯清洁机器人，包括前工作箱体、后控制箱体、升降板、及吸尘器；升降板与后控制箱体固定；前工作箱体内部设置有爬升机构，爬升机构与升降板配合驱动前工作箱体沿升降板升降；前工作箱体上伸出设置有L型拖洗板，L型拖洗板上安装清洁用具；吸尘器的吸尘口与L型拖洗板的竖向板固定；前工作箱体的前面及侧面均设置有反射式红外传感器；后控制箱体和前工作箱体底部均设置有横向运动轮和自动升降轮，横向运动轮和自动升降轮均配有独立的电动机。该楼梯清洁机器人可以自动爬楼梯、稳定性强、清洁效率高、可自由在纵向和横向运动间转换，以方便楼梯台阶的清扫。
【专利说明】
自动楼梯清洁机器人
【技术领域】
[0001]本实用新型属于服务机器人领域，特别是家政清洁机器人领域，涉及一种自动楼梯清洁机器人。
【【背景技术】】
[0002]在现代社会中，相对于平坦地面的清洁，如楼梯台阶等复杂地面的清理仍然是一个难题，而现在也有一些针对此问题的相关专利产生。
[0003]专利一:智能楼梯拖地机(CN201420289782.0)，包括前机身和后机身，所述前机身和后机身通过支架连为一体，所述后机身下方安装有可升降的辅助支撑板，支架上安装有前机身驱动电机和支撑板驱动电机，所述前机身驱动电机和支撑板驱动电机分别通过前机身丝杠和支撑板丝杠连接前机身和辅助支撑板;该机器虽然实现了自动清洁楼梯，但未添加自动壁障，物体识别，垃圾收集等功能，使在实际使用中清洁效率降低。
[0004]专利二:平地和楼道两用转换机构轮子(CN201520252070.6)，一种平地和楼道两用转换机构轮子，包括轮胎，主要包括圆弧形组装轮胎和内部电机连杆机构，在运动中可改变轮胎外形结构，实现爬楼梯和平地运动的转换。其不足之处在于不能在楼梯上实现横向移动，且体积较大，运动不灵活。
[0005]专利三:楼梯清扫机(CN200720184487.9)，该机构主要由齿条，万向轮和电机组成，齿条竖直固定，通过与齿轮啮合的齿轮传动实现楼梯的爬升，其次电机驱动万向轮运动，清洁工具安装在机构底板，在运动过程中完成清洁任务。其不足之处在于，运动不精确，万向轮运动较难控制，且清洁效果不好，垃圾得不到及时的回收处。
[0006]然而以上的产品均不具有自动感应、吸尘拖洗一体和扩大楼梯适用范围，针对以上专利中未解决的自动感应、吸尘拖洗一体和扩大楼梯适用范围等问题进行了创新和完善，使该产品可以更加适应市场，发挥其作用，更好地为人类服务。
【【实用新型内容】】
[0007]本实用新型提供一种自动楼梯清洁机器人，解决现有家政机器人无法自动清洁楼梯台阶的问题。
[0008]为达到上述目的，本实用新型通过如下的技术方案予以实现。
[0009]—种自动楼梯清洁机器人，包括设有杂物收集抽屉的前工作箱体，与前工作箱体连接的后控制箱体，竖直设置在前工作箱体和后控制箱体之间的升降板，及设置在前工作箱体上且与所述的杂物收集抽屉连通的吸尘器；
[0010]所述的升降板与后控制箱体固定；
[0011]所述的前工作箱体内部设置有爬升机构，爬升机构与所述的升降板配合驱动前工作箱体沿升降板升降；前工作箱体上伸出设置有L型拖洗板，L型拖洗板上安装清洁用具;所述的吸尘器的吸尘口与L型拖洗板的竖向板固定;所述的前工作箱体的前面及侧面均设置有反射式红外传感器；
[0012]所述的后控制箱体和前工作箱体底部均设置有横向运动轮和自动升降轮，所述的横向运动轮和自动升降轮均配有独立的电动机。
[0013]所述的自动升降轮包括上方的电磁继电器、下方的车轮卡槽和外配独立电动机的车轮;所述的电磁继电器与车轮卡槽的连接轴上设置有弹簧，所述的车轮卡槽的上表面由铁磁性材料制成；电磁继电器通电时，电磁继电器磁力吸引车轮卡槽上升，弹簧收缩蓄能；电磁继电器断电时，弹簧回弹带动车轮卡槽下降。
[0014]所述的爬升机构包括啮合传动的齿条和爬升齿轮，所述的齿条设置在升降板上，所述的前工作箱体内设置所述的爬升齿轮和配有电动机的爬升齿轮传动齿，所述的爬升齿轮传动齿与爬升齿轮啮合提供爬升动力。
[0015]所述的升降板的上端设置有突出边沿，两侧设计用于和前工作箱体侧面的凹形导轨配合的凸形导轨，内侧两边设置有用于固定齿条的齿条卡槽，中间镂空设置走线槽。
[0016]所述的升降板的长度至少为两级台阶的高度。
[0017]所述的前工作箱体和后控制箱体内部分别设置有前箱体夹层和后箱体夹层用于分割区域同时固定自动升降轮;所述的横向运动轮固定于前工作箱体和后控制箱体的底座上。
[0018]所述的前工作箱体内部由前箱体夹层分为上下两层，上层安放杂物收集抽屉，下层安装爬升齿轮传动齿与爬升齿轮;所述的后控制箱体内部由后箱体夹层分为上下两层，上层安放电池、控制板及电路元件，下层底板上安装独立电动机与套件。
[0019]L型拖洗板的竖向板和水平板上分别设有前拖洗夹板和下拖洗夹板，前拖洗夹板和下拖洗夹板表面附着绒毛用于拖洗楼梯上的污渍。
[0020]所述的L型拖洗板的竖向板和水平板上均设有用于安装前拖洗夹板和下拖洗夹板的凹形卡槽;水平板上设有方形槽口，用于安装吸尘器的吸尘口。
[0021]相对于现有技术，本实用新型具有如下技术效果:
[0022]本实用新型由升降板分成前工作箱体和后控制箱体，爬升机构与升降板配合驱动前工作箱体沿升降板升降，实现升降运动;横向运动轮和自动升降轮分别用于进行横向纵向运动。L型拖洗板上安装清洁用具和吸尘器的吸尘口用于吸尘和清洁。该楼梯清洁机器人可以自动爬楼梯、稳定性强、清洁效率高、可自由在纵向和横向运动间转换，以方便楼梯台阶的清扫；其外型轻巧，运动灵活自如，并且在机器左右两侧和前方配有红外传感器，可以避免机器损坏、适应多种长短不一的楼梯，不妨碍行人走动，使服务更加人性化，配合优良的吸尘与清洗一体清洁，可使清洁效果更好。
[0023]进一步，自动升降轮由电磁继电器、车轮卡槽和外配独立电动机的车轮组成，通过电磁继电器的通断电实现车轮卡槽的升降，进而带动车轮升降。电磁控制准确度高，无延迟，整体上提高了机器人的工作效率。
[0024]进一步，齿条和爬升齿轮组成的爬升机构，机械传动稳定性好、可靠性高;爬升齿轮传动齿的使用，可以调整传动比，提高传动效率。
[0025]进一步，突出边沿防止爬升机构脱节，确保机器人的爬升的可靠性。
[0026]进一步，前工作箱体和后控制箱体均设置多层结构，设计合理，空间利用率高。
[0027]进一步，L型拖洗板的竖向板和水平板上均设有凹形卡槽，方便前拖洗夹板和下拖洗夹板的安装和拆卸，方便清洁工具的更换。【【附图说明】
】
[0028]图1是自动楼梯清洁机器人整体示意图；
[0029]图2是自动楼梯清洁机器人内部结构示意图；
[0030]图3是自动升降轮示意图；
[0031 ]图4是L型拖洗板不意图；
[0032]图5是升降板示意图；
[0033]图6是前工作箱体的一个侧面示意图。
【【具体实施方式】】
[0034]下面结合附图，对本实用新型的【具体实施方式】进行详细阐述，但在本实用新型的描述中，需要理解的是，本实用新型所描述的实施例是示例性的，描述中所出现的具体参数仅是为了便于描述本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0035]如图1所示中，本实用新型一种自动楼梯清洁机器人包括升降板1、吸尘器2、前工作箱体7和后控制箱体11，升降板I其长有315mm约是两级台阶的高度，在该升降板I的中心位置设有走线槽27，在走线槽27的两侧分别设有齿条限位槽26，用于安装齿条12，并在该升降板I的最边缘两侧，设计了两条凸出的轨道25，以方便后续运动的进行；吸尘器2，其吸尘口与L型拖洗板5固定，位于L型拖洗板5上方，其吸尘管直接与前工作箱体7连接，垃圾收入杂物收集抽屉10中；前拖洗夹板3和下拖洗夹板4，可直接插入L型拖洗板5，其表面附着绒毛可用于拖洗楼梯上的污渍;L型拖洗板5直接与前工作箱体7固定，设计为L型就可以使清洁效果更加完美;前面反射式红外传感器6和侧面反射式红外传感器9，以实时回传距离信息，为机器运动提供判断依据;前工作箱体7为一体成型结构，可以储存更多的杂物且稳定性较好，搭载着全部的清洁用具，防水性较好；自动升降轮8上配有独立的电动机为其提供动力(后续会做详细介绍)，用于完成楼梯的爬升和转向；杂物收集抽屉10可以自由拉出，方便机器在工作过程中杂物的集中收集和处理;后控制箱体11内部主要放置电池、电路板等控制装置;齿条12共两条，与爬升齿轮15组成爬升机构;前箱体夹层13和后箱体夹层14，用于分割区域同时固定自动升降轮8;爬升齿轮15与齿条12组成爬升机构;爬升齿轮传动齿16，同时配有电动机，以辅助实现爬升机构的工作;横向运动轮17直接固定于底座上，同样配有独立的电动机，主要完成清洁工作时的运动。
[0036]如图2所示，齿条12固定在升降板I的预留齿条卡槽中，升降板I通过螺钉和插销固定在后控制箱体11上，在其内部用后箱体14夹层分为上下两层，上层用于安放电池、控制板及其他电路元件，并将自动升降轮8固定在其上，使其可以在电动机的配合下纵向运动，在下层底板上安装独立电动机与套件将横向运动轮17固定在底板上，当自动升降轮8升起后，其与地面接触并转动使整体改变运动方向，开始清洁工作。与齿条12紧密配合的是爬升齿轮15，在两齿轮的中心有长轴穿过，在长轴的中间以键固定一齿轮与在前工作箱体7的底座上固定的爬升齿轮传动齿16紧密配合，将动力由电机传递到爬升齿15上，提供爬升楼梯的动力，同时穿过两齿轮的中心长轴两端与轴承连接固定在前工作箱体7的左右侧板下方，并且为保证稳定性，两侧板与升降板I两侧连接的部分设有凹形槽，与升降板I两侧的凸形导轨配合，使上升过程更加稳定高效。在前工作箱体7内横向与纵向车轮的安放完全一致，在前箱体13夹层上方左右侧面开槽将杂物收集抽屉10插入，并在其与夹层之间相隔等距离打孔，左右各安放反射式红外传感器三组，并在前工作箱体7的正前方打孔安放反射式红外传感器，用于实时测距收集信息为运动作出判断。在前工作箱体7上方前面边缘部位用螺丝紧固一L型拖洗板5，在其的前方外部和下方表面开槽，用于插放前拖洗夹板3和下拖洗夹板4同时也便于拆洗，在L型拖洗板5的前板上方做一个方形槽将吸尘器2的吸口固定在里面，其导管直接通入杂物收集抽屉10的杂物收集袋中，方便集中处理。
[0037]下面，对其中一些特殊机构进行详细说明。
[0038]图3是上述提到的自动升降轮8，其由三部分构成，上方的方形电磁继电器18，下方的车轮卡槽20和外配独立电动机的车轮21。其工作过程中，当需要上升时，电磁继电器18通电，产生磁性，吸引下方卡槽20的金属上表面，由于电磁继电器18已经固定，故车轮21随卡槽被一同吸引起来离开地面；当需要下降时，电磁继电器I8电流断开，磁性消失，车轮卡槽20被弹簧19向下压缩，使车轮与地面接触，实现车轮的下降。
[0039]图4是上述提到的L型拖洗板5，在其正前方和正下方的表面都设计有凹形卡槽23，方便前拖洗夹板3和下拖洗夹板4的安装和拆洗，其正前方上面设有方形槽口 22，可安放吸尘器2的吸尘口。
[0040]图5是上述提到升降板I，其最上方设计有突出边沿24以防止齿轮超出升降板，造成脱节，在两侧设计凸形导轨25，与凹形卡槽配合，限制上升下降的位置，使运动更加精确高效，在内侧两边设计齿条卡槽26用于安放固定齿条12，中间的镂空部分为走线槽27，使前工作箱体的运动也受到后控制箱体的统一控制，质量也可以分配得更加均匀。
[0041]图6是上述提到前工作箱体7的一个侧面，其独特的设计在于位于前方的凹形导轨28，可辅助完成整体爬楼梯的运动。
[0042]本实用新型的运动方式有以下三种:
[0043]—，纵向直线和转弯运动，依靠4个配有独立电机的升降轮8来完成，当其工作时，4个升降轮8降下，同速转动时，整体向前直线行走，当由位于前方的反射式红外传感器6判断需要转弯时，各电机转速相互配合，实现小半径快速转弯；
[0044]二，横向运动，依靠4个固定在前后箱体底座的轮子实现，当要开始清洁任务后，4个升降轮升起8，横向运动轮17与地面接触，车轮转动，开始横向运动，并且电机可实现正反转，保证可以左右移动；
[0045]三，爬升运动，由固定在升降板I上的齿条12，其他辅助齿轮和导轨等配合完成，当一层楼梯清洁完毕要爬升到上一个楼梯时，电机带动爬升齿轮逆时针转动将前箱体沿齿条爬升到预定高度，后箱体纵向车轮转动，整体向前运动，将刚刚抬起的前箱体放置于第二级台阶上以后，电机倒转带动齿轮顺时针转动，将后箱体升起，上升到一定高度后，继续纵向运动将后箱体也置于台阶面上，从而完成了爬升楼梯的运动。
[0046]本实用新型的工作运动路径如下:
[0047]首先，将开关启动，反射式红外传感器就会一直处于工作状态，首先分析的是前方传感器传回的数据，并对其做出分析，当距离大于1mm时，纵向运动就会开始，直到距离为1mm时就会停止纵向运动，自动升降轮升起，横向运动轮与地面接触，开始左右横向运动，吸尘器开始工作将上面第二级台阶的灰尘等杂物吸收干净，L型拖洗板拖洗第一级台阶的上表面污渍和第二级台阶前表面的污渍，当在横向清理过程中遇到行人与本机器距离较近时(< = 10cm)，机器会自动停下，等待3秒后，再次采集数据，若发现距离改变，则认为是行人，等障碍消除后按原路径继续进行工作;若发现距离不变时，默认为墙壁等障碍物，继续向前清理距离缩小至3mm后再反向横向运动进行二次清扫并回到起点，回到起点后，自动升降轮降下来，与地面接触，使横向运动轮与地面分离，爬升运动开始，待整体到达同一个台阶面后，自动升降轮升起，横向运动轮触地，继续进行楼梯清洁任务，当一个楼层清扫完成，到达楼梯转弯处，依据左右两侧及前方反射式红外传感器，调节轮子的转速，以不同的转速实现转弯，进入下一楼层的清洁任务。在清洁过程中依据楼梯的清洁程度可适当更换拖洗板布料，处理杂物收集抽屉中的杂物，以保证机器的正常运行和清洁效果良好。
[0048]以上，仅为本实用新型的较佳实施例，并非仅限于本实用新型的实施范围，凡依本实用新型范围的内容所做的等效变化和修饰，都应为本实用新型的技术范畴。
【主权项】
1.一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:包括设有杂物收集抽屉(10)的前工作箱体(7)，与前工作箱体(7)连接的后控制箱体(II)，竖直设置在前工作箱体(7)和后控制箱体(11)之间的升降板(I)，及设置在前工作箱体(7)上且与所述的杂物收集抽屉(10)连通的吸尘器(2); 所述的升降板(I)与后控制箱体(11)固定； 所述的前工作箱体(7)内部设置有爬升机构，爬升机构与所述的升降板(I)配合驱动前工作箱体(7)沿升降板(I)升降;前工作箱体(7)上伸出设置有L型拖洗板(5)，L型拖洗板(5)上安装清洁用具;所述的吸尘器(2)的吸尘口与L型拖洗板(5)的竖向板固定;所述的前工作箱体(7)的前面及侧面均设置有反射式红外传感器； 所述的后控制箱体(11)和前工作箱体(7)底部均设置有横向运动轮(I 7)和自动升降轮(8)，所述的横向运动轮(17)和自动升降轮(8)均配有独立的电动机。2.根据权利要求1所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:所述的自动升降轮(8)包括上方的电磁继电器(18)、下方的车轮卡槽(20)和外配独立电动机的车轮(21);所述的电磁继电器(18)与车轮卡槽(20)的连接轴上设置有弹簧(19 )，所述的车轮卡槽(20)的上表面由铁磁性材料制成；电磁继电器(18)通电时，电磁继电器(18)磁力吸引车轮卡槽(20)上升，弹簧(19)收缩蓄能；电磁继电器(18)断电时，弹簧(19)回弹带动车轮卡槽(20)下降。3.根据权利要求1所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:所述的爬升机构包括啮合传动的齿条(12)和爬升齿轮(15)，所述的齿条(12)固定在升降板(I)上，所述的前工作箱体(7)内设置所述的爬升齿轮(15)和配有电动机的爬升齿轮传动齿(16)，所述的爬升齿轮传动齿(16)与爬升齿轮(15)嗤合提供爬升动力。4.根据权利要求1、2或3所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:所述的升降板(I)的上端设置有突出边沿(24)，两侧设计用于和前工作箱体(7)侧面的凹形导轨(28)配合的凸形导轨(25)，内侧两边设置有用于固定齿条(12)的齿条卡槽(26)，中间镂空设置走线槽(27)。5.根据权利要求1、2或3所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:所述的升降板(I)的长度至少为两级台阶的高度。6.根据权利要求3所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:所述的前工作箱体(7)和后控制箱体(11)内部分别设置有前箱体夹层(13)和后箱体夹层(14)用于分割区域同时固定自动升降轮(8);所述的横向运动轮(17)固定于前工作箱体(7)和后控制箱体(11)的底盘上。7.根据权利要求6所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:所述的前工作箱体(7)内部由前箱体夹层(13)分为上下两层，上层安放杂物收集抽屉(10)，下层安装爬升齿轮传动齿(16)与爬升齿轮(15);所述的后控制箱体(11)内部由后箱体夹层(14)分为上下两层，上层安放电池、控制板及电路元件，下层底板上安装独立电动机与套件。8.根据权利要求1所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:L型拖洗板(5)的竖向板和水平板上分别设有前拖洗夹板(3)和下拖洗夹板(4)，前拖洗夹板(3)和下拖洗夹板(4)表面附着绒毛用于拖洗楼梯上的污渍。9.根据权利要求8所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:所述的L型拖洗板(5)的竖向板和水平板上均设有用于安装前拖洗夹板(3)和下拖洗夹板(4)的凹形卡槽(23);水 平板上设有方形槽口(22)，用于安装吸尘器(2)的吸尘口。
【文档编号】A47L11/204GK205697552SQ201620318330
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】樊红卫, 张旭辉, 杜永刚, 胡宝全, 陈永婧, 任立强
【申请人】西安科技大学
【专利摘要】本实用新型提供了一种自动楼梯清洁机器人，包括前工作箱体、后控制箱体、升降板、及吸尘器；升降板与后控制箱体固定；前工作箱体内部设置有爬升机构，爬升机构与升降板配合驱动前工作箱体沿升降板升降；前工作箱体上伸出设置有L型拖洗板，L型拖洗板上安装清洁用具；吸尘器的吸尘口与L型拖洗板的竖向板固定；前工作箱体的前面及侧面均设置有反射式红外传感器；后控制箱体和前工作箱体底部均设置有横向运动轮和自动升降轮，横向运动轮和自动升降轮均配有独立的电动机。该楼梯清洁机器人可以自动爬楼梯、稳定性强、清洁效率高、可自由在纵向和横向运动间转换，以方便楼梯台阶的清扫。
【专利说明】
自动楼梯清洁机器人
【技术领域】
[0001]本实用新型属于服务机器人领域，特别是家政清洁机器人领域，涉及一种自动楼梯清洁机器人。
【【背景技术】】
[0002]在现代社会中，相对于平坦地面的清洁，如楼梯台阶等复杂地面的清理仍然是一个难题，而现在也有一些针对此问题的相关专利产生。
[0003]专利一:智能楼梯拖地机(CN201420289782.0)，包括前机身和后机身，所述前机身和后机身通过支架连为一体，所述后机身下方安装有可升降的辅助支撑板，支架上安装有前机身驱动电机和支撑板驱动电机，所述前机身驱动电机和支撑板驱动电机分别通过前机身丝杠和支撑板丝杠连接前机身和辅助支撑板;该机器虽然实现了自动清洁楼梯，但未添加自动壁障，物体识别，垃圾收集等功能，使在实际使用中清洁效率降低。
[0004]专利二:平地和楼道两用转换机构轮子(CN201520252070.6)，一种平地和楼道两用转换机构轮子，包括轮胎，主要包括圆弧形组装轮胎和内部电机连杆机构，在运动中可改变轮胎外形结构，实现爬楼梯和平地运动的转换。其不足之处在于不能在楼梯上实现横向移动，且体积较大，运动不灵活。
[0005]专利三:楼梯清扫机(CN200720184487.9)，该机构主要由齿条，万向轮和电机组成，齿条竖直固定，通过与齿轮啮合的齿轮传动实现楼梯的爬升，其次电机驱动万向轮运动，清洁工具安装在机构底板，在运动过程中完成清洁任务。其不足之处在于，运动不精确，万向轮运动较难控制，且清洁效果不好，垃圾得不到及时的回收处。
[0006]然而以上的产品均不具有自动感应、吸尘拖洗一体和扩大楼梯适用范围，针对以上专利中未解决的自动感应、吸尘拖洗一体和扩大楼梯适用范围等问题进行了创新和完善，使该产品可以更加适应市场，发挥其作用，更好地为人类服务。
【【实用新型内容】】
[0007]本实用新型提供一种自动楼梯清洁机器人，解决现有家政机器人无法自动清洁楼梯台阶的问题。
[0008]为达到上述目的，本实用新型通过如下的技术方案予以实现。
[0009]—种自动楼梯清洁机器人，包括设有杂物收集抽屉的前工作箱体，与前工作箱体连接的后控制箱体，竖直设置在前工作箱体和后控制箱体之间的升降板，及设置在前工作箱体上且与所述的杂物收集抽屉连通的吸尘器；
[0010]所述的升降板与后控制箱体固定；
[0011]所述的前工作箱体内部设置有爬升机构，爬升机构与所述的升降板配合驱动前工作箱体沿升降板升降；前工作箱体上伸出设置有L型拖洗板，L型拖洗板上安装清洁用具;所述的吸尘器的吸尘口与L型拖洗板的竖向板固定;所述的前工作箱体的前面及侧面均设置有反射式红外传感器；
[0012]所述的后控制箱体和前工作箱体底部均设置有横向运动轮和自动升降轮，所述的横向运动轮和自动升降轮均配有独立的电动机。
[0013]所述的自动升降轮包括上方的电磁继电器、下方的车轮卡槽和外配独立电动机的车轮;所述的电磁继电器与车轮卡槽的连接轴上设置有弹簧，所述的车轮卡槽的上表面由铁磁性材料制成；电磁继电器通电时，电磁继电器磁力吸引车轮卡槽上升，弹簧收缩蓄能；电磁继电器断电时，弹簧回弹带动车轮卡槽下降。
[0014]所述的爬升机构包括啮合传动的齿条和爬升齿轮，所述的齿条设置在升降板上，所述的前工作箱体内设置所述的爬升齿轮和配有电动机的爬升齿轮传动齿，所述的爬升齿轮传动齿与爬升齿轮啮合提供爬升动力。
[0015]所述的升降板的上端设置有突出边沿，两侧设计用于和前工作箱体侧面的凹形导轨配合的凸形导轨，内侧两边设置有用于固定齿条的齿条卡槽，中间镂空设置走线槽。
[0016]所述的升降板的长度至少为两级台阶的高度。
[0017]所述的前工作箱体和后控制箱体内部分别设置有前箱体夹层和后箱体夹层用于分割区域同时固定自动升降轮;所述的横向运动轮固定于前工作箱体和后控制箱体的底座上。
[0018]所述的前工作箱体内部由前箱体夹层分为上下两层，上层安放杂物收集抽屉，下层安装爬升齿轮传动齿与爬升齿轮;所述的后控制箱体内部由后箱体夹层分为上下两层，上层安放电池、控制板及电路元件，下层底板上安装独立电动机与套件。
[0019]L型拖洗板的竖向板和水平板上分别设有前拖洗夹板和下拖洗夹板，前拖洗夹板和下拖洗夹板表面附着绒毛用于拖洗楼梯上的污渍。
[0020]所述的L型拖洗板的竖向板和水平板上均设有用于安装前拖洗夹板和下拖洗夹板的凹形卡槽;水平板上设有方形槽口，用于安装吸尘器的吸尘口。
[0021]相对于现有技术，本实用新型具有如下技术效果:
[0022]本实用新型由升降板分成前工作箱体和后控制箱体，爬升机构与升降板配合驱动前工作箱体沿升降板升降，实现升降运动;横向运动轮和自动升降轮分别用于进行横向纵向运动。L型拖洗板上安装清洁用具和吸尘器的吸尘口用于吸尘和清洁。该楼梯清洁机器人可以自动爬楼梯、稳定性强、清洁效率高、可自由在纵向和横向运动间转换，以方便楼梯台阶的清扫；其外型轻巧，运动灵活自如，并且在机器左右两侧和前方配有红外传感器，可以避免机器损坏、适应多种长短不一的楼梯，不妨碍行人走动，使服务更加人性化，配合优良的吸尘与清洗一体清洁，可使清洁效果更好。
[0023]进一步，自动升降轮由电磁继电器、车轮卡槽和外配独立电动机的车轮组成，通过电磁继电器的通断电实现车轮卡槽的升降，进而带动车轮升降。电磁控制准确度高，无延迟，整体上提高了机器人的工作效率。
[0024]进一步，齿条和爬升齿轮组成的爬升机构，机械传动稳定性好、可靠性高;爬升齿轮传动齿的使用，可以调整传动比，提高传动效率。
[0025]进一步，突出边沿防止爬升机构脱节，确保机器人的爬升的可靠性。
[0026]进一步，前工作箱体和后控制箱体均设置多层结构，设计合理，空间利用率高。
[0027]进一步，L型拖洗板的竖向板和水平板上均设有凹形卡槽，方便前拖洗夹板和下拖洗夹板的安装和拆卸，方便清洁工具的更换。【【附图说明】
】[0028]图1是自动楼梯清洁机器人整体示意图；
[0029]图2是自动楼梯清洁机器人内部结构示意图；
[0030]图3是自动升降轮示意图；
[0031 ]图4是L型拖洗板不意图；
[0032]图5是升降板示意图；
[0033]图6是前工作箱体的一个侧面示意图。
【【具体实施方式】】
[0034]下面结合附图，对本实用新型的【具体实施方式】进行详细阐述，但在本实用新型的描述中，需要理解的是，本实用新型所描述的实施例是示例性的，描述中所出现的具体参数仅是为了便于描述本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0035]如图1所示中，本实用新型一种自动楼梯清洁机器人包括升降板1、吸尘器2、前工作箱体7和后控制箱体11，升降板I其长有315mm约是两级台阶的高度，在该升降板I的中心位置设有走线槽27，在走线槽27的两侧分别设有齿条限位槽26，用于安装齿条12，并在该升降板I的最边缘两侧，设计了两条凸出的轨道25，以方便后续运动的进行；吸尘器2，其吸尘口与L型拖洗板5固定，位于L型拖洗板5上方，其吸尘管直接与前工作箱体7连接，垃圾收入杂物收集抽屉10中；前拖洗夹板3和下拖洗夹板4，可直接插入L型拖洗板5，其表面附着绒毛可用于拖洗楼梯上的污渍;L型拖洗板5直接与前工作箱体7固定，设计为L型就可以使清洁效果更加完美;前面反射式红外传感器6和侧面反射式红外传感器9，以实时回传距离信息，为机器运动提供判断依据;前工作箱体7为一体成型结构，可以储存更多的杂物且稳定性较好，搭载着全部的清洁用具，防水性较好；自动升降轮8上配有独立的电动机为其提供动力(后续会做详细介绍)，用于完成楼梯的爬升和转向；杂物收集抽屉10可以自由拉出，方便机器在工作过程中杂物的集中收集和处理;后控制箱体11内部主要放置电池、电路板等控制装置;齿条12共两条，与爬升齿轮15组成爬升机构;前箱体夹层13和后箱体夹层14，用于分割区域同时固定自动升降轮8;爬升齿轮15与齿条12组成爬升机构;爬升齿轮传动齿16，同时配有电动机，以辅助实现爬升机构的工作;横向运动轮17直接固定于底座上，同样配有独立的电动机，主要完成清洁工作时的运动。
[0036]如图2所示，齿条12固定在升降板I的预留齿条卡槽中，升降板I通过螺钉和插销固定在后控制箱体11上，在其内部用后箱体14夹层分为上下两层，上层用于安放电池、控制板及其他电路元件，并将自动升降轮8固定在其上，使其可以在电动机的配合下纵向运动，在下层底板上安装独立电动机与套件将横向运动轮17固定在底板上，当自动升降轮8升起后，其与地面接触并转动使整体改变运动方向，开始清洁工作。与齿条12紧密配合的是爬升齿轮15，在两齿轮的中心有长轴穿过，在长轴的中间以键固定一齿轮与在前工作箱体7的底座上固定的爬升齿轮传动齿16紧密配合，将动力由电机传递到爬升齿15上，提供爬升楼梯的动力，同时穿过两齿轮的中心长轴两端与轴承连接固定在前工作箱体7的左右侧板下方，并且为保证稳定性，两侧板与升降板I两侧连接的部分设有凹形槽，与升降板I两侧的凸形导轨配合，使上升过程更加稳定高效。在前工作箱体7内横向与纵向车轮的安放完全一致，在前箱体13夹层上方左右侧面开槽将杂物收集抽屉10插入，并在其与夹层之间相隔等距离打孔，左右各安放反射式红外传感器三组，并在前工作箱体7的正前方打孔安放反射式红外传感器，用于实时测距收集信息为运动作出判断。在前工作箱体7上方前面边缘部位用螺丝紧固一L型拖洗板5，在其的前方外部和下方表面开槽，用于插放前拖洗夹板3和下拖洗夹板4同时也便于拆洗，在L型拖洗板5的前板上方做一个方形槽将吸尘器2的吸口固定在里面，其导管直接通入杂物收集抽屉10的杂物收集袋中，方便集中处理。
[0037]下面，对其中一些特殊机构进行详细说明。
[0038]图3是上述提到的自动升降轮8，其由三部分构成，上方的方形电磁继电器18，下方的车轮卡槽20和外配独立电动机的车轮21。其工作过程中，当需要上升时，电磁继电器18通电，产生磁性，吸引下方卡槽20的金属上表面，由于电磁继电器18已经固定，故车轮21随卡槽被一同吸引起来离开地面；当需要下降时，电磁继电器I8电流断开，磁性消失，车轮卡槽20被弹簧19向下压缩，使车轮与地面接触，实现车轮的下降。
[0039]图4是上述提到的L型拖洗板5，在其正前方和正下方的表面都设计有凹形卡槽23，方便前拖洗夹板3和下拖洗夹板4的安装和拆洗，其正前方上面设有方形槽口 22，可安放吸尘器2的吸尘口。
[0040]图5是上述提到升降板I，其最上方设计有突出边沿24以防止齿轮超出升降板，造成脱节，在两侧设计凸形导轨25，与凹形卡槽配合，限制上升下降的位置，使运动更加精确高效，在内侧两边设计齿条卡槽26用于安放固定齿条12，中间的镂空部分为走线槽27，使前工作箱体的运动也受到后控制箱体的统一控制，质量也可以分配得更加均匀。
[0041]图6是上述提到前工作箱体7的一个侧面，其独特的设计在于位于前方的凹形导轨28，可辅助完成整体爬楼梯的运动。
[0042]本实用新型的运动方式有以下三种:
[0043]—，纵向直线和转弯运动，依靠4个配有独立电机的升降轮8来完成，当其工作时，4个升降轮8降下，同速转动时，整体向前直线行走，当由位于前方的反射式红外传感器6判断需要转弯时，各电机转速相互配合，实现小半径快速转弯；
[0044]二，横向运动，依靠4个固定在前后箱体底座的轮子实现，当要开始清洁任务后，4个升降轮升起8，横向运动轮17与地面接触，车轮转动，开始横向运动，并且电机可实现正反转，保证可以左右移动；
[0045]三，爬升运动，由固定在升降板I上的齿条12，其他辅助齿轮和导轨等配合完成，当一层楼梯清洁完毕要爬升到上一个楼梯时，电机带动爬升齿轮逆时针转动将前箱体沿齿条爬升到预定高度，后箱体纵向车轮转动，整体向前运动，将刚刚抬起的前箱体放置于第二级台阶上以后，电机倒转带动齿轮顺时针转动，将后箱体升起，上升到一定高度后，继续纵向运动将后箱体也置于台阶面上，从而完成了爬升楼梯的运动。
[0046]本实用新型的工作运动路径如下:
[0047]首先，将开关启动，反射式红外传感器就会一直处于工作状态，首先分析的是前方传感器传回的数据，并对其做出分析，当距离大于1mm时，纵向运动就会开始，直到距离为1mm时就会停止纵向运动，自动升降轮升起，横向运动轮与地面接触，开始左右横向运动，吸尘器开始工作将上面第二级台阶的灰尘等杂物吸收干净，L型拖洗板拖洗第一级台阶的上表面污渍和第二级台阶前表面的污渍，当在横向清理过程中遇到行人与本机器距离较近时(< = 10cm)，机器会自动停下，等待3秒后，再次采集数据，若发现距离改变，则认为是行人，等障碍消除后按原路径继续进行工作;若发现距离不变时，默认为墙壁等障碍物，继续向前清理距离缩小至3mm后再反向横向运动进行二次清扫并回到起点，回到起点后，自动升降轮降下来，与地面接触，使横向运动轮与地面分离，爬升运动开始，待整体到达同一个台阶面后，自动升降轮升起，横向运动轮触地，继续进行楼梯清洁任务，当一个楼层清扫完成，到达楼梯转弯处，依据左右两侧及前方反射式红外传感器，调节轮子的转速，以不同的转速实现转弯，进入下一楼层的清洁任务。在清洁过程中依据楼梯的清洁程度可适当更换拖洗板布料，处理杂物收集抽屉中的杂物，以保证机器的正常运行和清洁效果良好。
[0048]以上，仅为本实用新型的较佳实施例，并非仅限于本实用新型的实施范围，凡依本实用新型范围的内容所做的等效变化和修饰，都应为本实用新型的技术范畴。
【主权项】
1.一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:包括设有杂物收集抽屉(10)的前工作箱体(7)，与前工作箱体(7)连接的后控制箱体(II)，竖直设置在前工作箱体(7)和后控制箱体(11)之间的升降板(I)，及设置在前工作箱体(7)上且与所述的杂物收集抽屉(10)连通的吸尘器(2); 所述的升降板(I)与后控制箱体(11)固定； 所述的前工作箱体(7)内部设置有爬升机构，爬升机构与所述的升降板(I)配合驱动前工作箱体(7)沿升降板(I)升降;前工作箱体(7)上伸出设置有L型拖洗板(5)，L型拖洗板(5)上安装清洁用具;所述的吸尘器(2)的吸尘口与L型拖洗板(5)的竖向板固定;所述的前工作箱体(7)的前面及侧面均设置有反射式红外传感器； 所述的后控制箱体(11)和前工作箱体(7)底部均设置有横向运动轮(I 7)和自动升降轮(8)，所述的横向运动轮(17)和自动升降轮(8)均配有独立的电动机。2.根据权利要求1所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:所述的自动升降轮(8)包括上方的电磁继电器(18)、下方的车轮卡槽(20)和外配独立电动机的车轮(21);所述的电磁继电器(18)与车轮卡槽(20)的连接轴上设置有弹簧(19 )，所述的车轮卡槽(20)的上表面由铁磁性材料制成；电磁继电器(18)通电时，电磁继电器(18)磁力吸引车轮卡槽(20)上升，弹簧(19)收缩蓄能；电磁继电器(18)断电时，弹簧(19)回弹带动车轮卡槽(20)下降。3.根据权利要求1所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:所述的爬升机构包括啮合传动的齿条(12)和爬升齿轮(15)，所述的齿条(12)固定在升降板(I)上，所述的前工作箱体(7)内设置所述的爬升齿轮(15)和配有电动机的爬升齿轮传动齿(16)，所述的爬升齿轮传动齿(16)与爬升齿轮(15)嗤合提供爬升动力。4.根据权利要求1、2或3所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:所述的升降板(I)的上端设置有突出边沿(24)，两侧设计用于和前工作箱体(7)侧面的凹形导轨(28)配合的凸形导轨(25)，内侧两边设置有用于固定齿条(12)的齿条卡槽(26)，中间镂空设置走线槽(27)。5.根据权利要求1、2或3所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:所述的升降板(I)的长度至少为两级台阶的高度。6.根据权利要求3所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:所述的前工作箱体(7)和后控制箱体(11)内部分别设置有前箱体夹层(13)和后箱体夹层(14)用于分割区域同时固定自动升降轮(8);所述的横向运动轮(17)固定于前工作箱体(7)和后控制箱体(11)的底盘上。7.根据权利要求6所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:所述的前工作箱体(7)内部由前箱体夹层(13)分为上下两层，上层安放杂物收集抽屉(10)，下层安装爬升齿轮传动齿(16)与爬升齿轮(15);所述的后控制箱体(11)内部由后箱体夹层(14)分为上下两层，上层安放电池、控制板及电路元件，下层底板上安装独立电动机与套件。8.根据权利要求1所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:L型拖洗板(5)的竖向板和水平板上分别设有前拖洗夹板(3)和下拖洗夹板(4)，前拖洗夹板(3)和下拖洗夹板(4)表面附着绒毛用于拖洗楼梯上的污渍。9.根据权利要求8所述的一种自动楼梯清洁机器人，其特征在于:所述的L型拖洗板(5)的竖向板和水平板上均设有用于安装前拖洗夹板(3)和下拖洗夹板(4)的凹形卡槽(23);水 平板上设有方形槽口(22)，用于安装吸尘器(2)的吸尘口。
【文档编号】A47L11/204GK205697552SQ201620318330
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】樊红卫, 张旭辉, 杜永刚, 胡宝全, 陈永婧, 任立强
【申请人】西安科技大学
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