一种清洁装置和清洁系统的制作方法

本发明涉及机器人自动化应用领域，尤其涉及一种清洁装置和清洁系统。

背景技术：

随着科技的发展和社会的进步，人们的生活变得越来越便捷。在清洁领域，扫地机器人得到了广泛应用，但现有的扫地机器人往往功能单一，只能对场所的地面或桌面进行清洗，由于两者对清洁程度指标要求不同，需要人为地对扫地机器人中的清洗部件(如布料、真空吸尘器等)进行及时更换，步骤繁琐，给使用者带来了不好的感官体验。

技术实现要素：

为此，需要提供一种清洁装置和清洁系统，用以解决现有的扫地机器人存在着功能单一、操作不便、用户体验差等问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种清洁装置，所述装置包括行走单元、本体、动力单元、控制单元、摄像单元、更换部和抓取部；所述本体设置于行走单元上方，所述动力单元分别与行走单元、抓取部连接，所述控制单元分别与摄像单元、动力单元连接；所述更换部包括第一更换部和第二更换部，所述本体上设置有能够安放第一更换部的第一容置区和能够安放第二更换部的第二容置区；所述抓取部包括转动部和固定部，所述转动部与固定部连接；

所述摄像单元用于捕捉图像信息，所述控制单元用于根据图像信息生成相应的控制信号发送至动力单元，并通过控制动力单元驱动所述转动部发生转动，以使得所述固定部活动至第一容置区或第二容置区上方；所述动力单元还用于驱动所述固定部上下往复运动，以使得固定部与第一更换部锁固或分离，或者使得固定部与第二更换部锁固或分离。

进一步地，所述第一更换部为清洁部，所述清洁部的一端设置有柔性面料，另一端与固定部活动连接。

进一步地，所述装置包括真空泵，所述真空泵与控制单元连接；所述第二更换部为吸尘部，所述吸尘部的一端设置有吸附口，另一端与固定部活动连接；所述吸附口与真空泵连接；所述控制单元用于在吸尘部与固定部锁固时，控制所述真空泵开启。

进一步地，所述装置包括第三更换部，所述第三更换部为夹持部；所述本体上设置有能够放置夹持部的第三容置区；所述夹持部的一端设置有夹具，另一端与固定部活动连接；所述本体上设置有回收箱体，所述控制单元还用于通过控制动力单元驱动所述转动部发生转动，以使得所述固定部活动至所述第三容置区上方，以及用于在固定部与夹持部锁固时，控制转动部转动至回收箱体上方。

进一步地，所述第一容置区内还设置有第一限位部，所述第一限位部用于对放置于第一容置区内的第一更换部进行限位；所述控制单元用于在第一更换部与固定部锁固后，通过控制限位部活动以使得第一更换部与第一容置区分离。

进一步地，所述第二容置区内还设置有第二限位部，所述第二限位部用于对放置于第二容置区内的第二更换部进行限位；所述控制单元用于在第二更换部与固定部锁固后，通过控制限位部活动以使得第二更换部与第二容置区分离。

进一步地，所述本体上还设置有三维激光传感器，所述三维激光传感器与控制单元连接。

进一步地，所述本体上还设置有声呐传感器和二维激光传感器，所述声呐传感器、二维激光传感器分别与控制单元连接。

进一步地，所述声呐传感器的数量为两个，包括第一声呐传感器和第二声呐传感器，所述第一声呐传感器和第二声呐传感器分别设置于本体相对的两侧。

发明人还提供了一种清洁系统，所述系统包括终端和清洁装置，所述清洁装置为前文所述的清洁装置，所述终端与清洁装置的控制单元连接，所述终端用于发送控制指令至所述控制单元。

本发明提供了一种清洁装置和清洁系统，所述清洁装置行走单元、本体、动力单元、控制单元、摄像单元、更换部和抓取部。所述本体上设置有能够安放第一更换部的第一容置区和能够安放第二更换部的第二容置区；所述抓取部包括转动部和固定部，所述转动部与固定部连接。控制单元可以根据图像信息控制动力单元驱动所述转动部发生转动，以使得固定部与第一更换部锁固或分离，或者使得固定部与第二更换部锁固或分离，从而实现对作业机构进行快速替换。相较于人工进行更换作业机构的方式，本发明具有操作简单、高效便捷、应用场景广泛等优点，降低了场地清洗过程中人工操作步骤，提升了用户体验。

附图说明

图1为本发明一实施例涉及的清洁装置的示意图；

图2为本发明另一实施例涉及的清洁系统的结构示意图；

附图标记：

1、回收箱体；

2、动力单元；

3、三维激光传感器；

4、摄像单元；

5、转动部；

6、固定部；

7、第三更换部；

8、第一更换部；

9、第二更换部；

10、二维激光传感器；

11、第一声呐传感器；

12、第二声呐传感器；

13、行走单元；

101、控制单元；

102、终端。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，为本发明一实施例涉及的清洁装置的示意图。所述装置包括行走单元13、本体、动力单元2、控制单元、摄像单元4、更换部和抓取部；所述本体设置于行走单元13上方，所述动力单元2分别与行走单元13、抓取部连接，所述控制单元分别与摄像单元4、动力单元2连接；所述更换部包括第一更换部8和第二更换部9，所述本体上设置有能够安放第一更换部8的第一容置区和能够安放第二更换部9的第二容置区；所述抓取部包括转动部5和固定部6，所述转动部5与固定部6连接。

在本实施方式中，行走单元包括4个行走轮，本体设置在行走轮上，通过行走轮的滚动进行移动。当然，在其他实施例中，行走轮的数量可以根据实际需要进行调整，如可以为2个或3个。所述动力单元用于提供动力。在本实施方式中，动力单元为电机及其驱动机构，例如行走单元包括4个行走轮时，电机的数量为两个，每个电机分别用于驱动两个行走轮，行走单元的转向采用双轮差动的方式进行。

所述控制单元为具有控制信号发送功能以及数据处理功能的电子元件，可以为cpu、mcu、plc控制器等。所述摄像单元4用于捕捉图像信息。在本实施方式中，所述摄像单元为智能相机，智能相机不仅可以对地面或桌面的灰尘位置进行识别，还能对垃圾桶的位置进行识别，并将识别出的图片信息传输至控制单元，以便后续处理。智能相机可以通过检测色彩对比度、反光亮度和鲁棒性等综合特征进行图像信息的采集判断。

所述控制单元用于根据图像信息生成相应的控制信号发送至动力单元，并通过控制动力单元驱动所述转动部发生转动，以使得所述固定部活动至第一容置区或第二容置区上方；所述动力单元还用于驱动所述固定部上下往复运动，以使得固定部与第一更换部锁固或分离，或者使得固定部与第二更换部锁固或分离。

在本实施方式中，所述固定部上设置有外螺纹，所述第一更换部和第二更换部上分别设置有与所述外螺纹相适配的内螺纹。当固定部在动力单元驱动作用下，向下运动至与第一更换部相接触时，动力单元此时可以再次接收控制单元发送的信号，驱动固定部沿轴线方向转动，使得固定部上的外螺纹与第一更换部上的内螺纹锁固。

在另一些实施例中，所述固定部上还设置有第一卡合件，所述第一更换部和第二更换部上分别设置有第二卡合件，第一卡合件与第二卡合件相互卡合配合。当固定部在动力单元驱动作用下，向下运动至与第一更换部相接触时，固定部上的第一卡合件与第一更换部的第二卡合件相互卡合，从而使得固定部与第一更换部锁固。所述第二更换部与固定部配合的方式与第一更换部类似，此处不再赘述。控制单元根据图像信息发送不同控制信号至动力单元，可以实现对作业机构进行快速替换。相较于人工进行更换作业机构(包括第一更换部和第二更换部)的方式，本发明具有操作简单、高效便捷、应用场景广泛等优点。

在某些实施例中，所述第一更换部为清洁部，所述清洁部的一端设置有柔性面料，另一端与固定部活动连接。当清洁部与固定部锁固后，控制单元可以通过动力单元驱动固定部在待擦拭的区域表面(如桌面或地面区域)往复运动，使得清洁部对准积水位置往复运动，以达到清洁的目的。所述待擦拭的区域可以根据摄像单元采集的图像信息确定的，优选的，当摄像单元采集的图像信息包括较多的积水(超过预设区域范围)时，则判定摄像单元采集图像的区域为待擦拭的区域。

在某些实施例中，所述装置包括真空泵，所述真空泵与控制单元连接；所述第二更换部为吸尘部，所述吸尘部的一端设置有吸附口，另一端与固定部活动连接；所述吸附口与真空泵连接；所述控制单元用于在吸尘部与固定部锁固时，控制所述真空泵开启。当吸尘部与固定部锁固后，控制单元开启真空泵，并通过动力单元驱动固定部在待除尘的区域表面往复运动，使得吸尘部对准积水位置往复运动，以达到除尘的目的。所述待除尘的区域可以根据摄像单元采集的图像信息确定的，优选的，当摄像单元采集的图像信息包括较多的灰尘(在图像区域占比超过预设占比)时，则判定摄像单元采集图像的区域为待除尘的区域。对于灰尘的识别可以根据相应的色彩对比度、反光亮度等参数进行判断。

在某些实施例中，所述装置包括第三更换部7，所述第三更换部7为夹持部；所述本体上设置有能够放置夹持部的第三容置区；所述夹持部的一端设置有夹具，另一端与固定部活动连接；所述本体上设置有回收箱体1，所述控制单元还用于通过控制动力单元驱动所述转动部发生转动，以使得所述固定部活动至所述第三容置区上方，以及用于在固定部与夹持部锁固时，控制转动部转动至回收箱体1上方。优选的，所述夹持部可用于夹紧垃圾桶。当摄像单元拍摄到图像信息中存在垃圾桶时(判断依据可以根据垃圾桶的形状、长宽高等进行综合确定)，控制单元通过动力单元控制固定部与夹持部锁固，并通过夹持部夹紧垃圾桶，而后通过转动部旋转将夹持的垃圾桶移动至回收箱体上方，而后通过动力单元驱动夹持部倾斜相应的角度，从而将夹持部所夹持的垃圾桶内的垃圾倾倒入回收箱体中。

本发明提出的清洁装置具有清洁机器人的功能，可以替代保洁人员对待清洁区域的地面、桌面等位置进行擦拭清洁，以及对室内垃圾进行清理。清洁机器人通过动力装置的驱动作用以及转动部的转动，快速更换与固定部相配合的更换部(即作业机构)。当摄像单元采集到图像信息中包含较多灰尘时，清洁机器人可以将作业机构自动更换为吸尘部，实现对地面灰尘进行吸附；当摄像单元采集到图像信息中包含有垃圾桶时，清洁机器人可以将作业机构自动更换为夹持部，通过抓取垃圾桶并将其移动至回收箱体上方，并把垃圾桶内的垃圾倒入回收箱体内，实现对垃圾的统一回收。

在另一些实施例中，第一更换部、第二更换部、第三更换部的选择可以根据实际需要进行调整，例如第三更换部可以为吸尘部、第一更换部可以为夹持部、第二更换部为清洁部，工作原理如前所述，此处不再赘述。

在某些实施例中，所述第一容置区内还设置有第一限位部，所述第一限位部用于对放置于第一容置区内的第一更换部进行限位；所述控制单元用于在第一更换部与固定部锁固后，通过控制限位部活动以使得第一更换部与第一容置区分离。以固定部与第一更换部之间为螺纹配合为例，当固定部的外螺纹与第一更换部的内螺纹相互接触时，此时需要对第一更换部进行限位，防止其发生移动，以便固定部通过自身转动，使得外螺纹与内螺纹相互配合。当固定部与第一更换部锁固后(即内螺纹与外螺纹锁紧后)，此时不需要再对第一更换部进行限位，以便第一更换部可以随着固定部的移动而移动，因而控制单元通过控制限位部活动(即不再对第一更换部进行限位)以使得第一更换部与第一容置区分离。同理，所述第二容置区内还设置有第二限位部，所述第二限位部用于对放置于第二容置区内的第二更换部进行限位；所述控制单元用于在第二更换部与固定部锁固后，通过控制限位部活动以使得第二更换部与第二容置区分离。

进一步地，当清洁装置包括第三更换部时，第三容置区内还设置有第三限位部，第三限位部起到的功能与第一限位部、第二限位部类似，此处不再赘述。

在某些实施例中，所述本体上还设置有三维激光传感器3，所述三维激光传感器3与控制单元连接。三维激光传感器3的作用是对清洁机器人的工作环境地图进行立体扫描，控制单元对扫描出的地图进行重组构建，从而模拟出清洁机器人工作的真实环境。

在某些实施例中，所述本体上还设置有声呐传感器和二维激光传感器10，所述声呐传感器、二维激光传感器10分别与控制单元连接。优选的，所述声呐传感器的数量为两个，包括第一声呐传感器11和第二声呐传感器12，所述第一声呐传感器11和第二声呐传感器12分别设置于本体相对的两侧。清洁机器人通过二维激光和声呐传感器对周围环境进行感知，实现行走过程中避障的功能。

如图2所示，本发明还提供了一种清洁系统，所述系统包括终端102和清洁装置，所述清洁装置为如前文所述的清洁装置，所述终端与清洁装置的控制单元101连接，所述终端102用于发送控制指令至所述控制单元101，控制单元101可以根据终端发送的操作指令，开始在指定区域进行工作，操作简单便捷，简化了用户操作步骤，提升了用户体验。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。