拖地机的制作方法

本发明涉及清洁用机械技术领域，尤其涉及一种拖地机。

背景技术

日常生活中人们需要经常对房屋地面进行清扫、拖地等清洁工作。

由于拖地时需要将拖把浸水后对地面进行擦洗，因而难免残留大量水渍在地面上，对于瓷砖地板，沾水后极易打滑使人摔倒；对于木质地板，水渍长期残留会浸入地板致使地板被侵蚀、朽化，影响木质地板的使用寿命。

若使用传统的拖地方式，为了避免地面残留水渍还需要用干拖布对地面进行二次擦干，极大增加了清洁工作的工作量，不仅效率低下，而且使得清洁工作更加费时费力。

现在市面上，出现了扫地机器人，可以自行对地面进行清洁，大大解放了劳动力。但是此类扫地机器人，以吸尘为主，无法达到人工日常采用拖把拖地的效果，清洁度不够。市面上的擦地机器人则分为两种，一种不带水箱，直接由使用者将或干或湿的抹布固定在机器人底部，由机器人移动从而进行拖地，首先用干的抹布进行拖地，只能将灰尘吸附在抹布上，不能对地面进行有效地擦洗，其次，如果用湿的抹布，则需要使用者时刻注意抹布的带水量，不能太湿也不能太干，经常替换，非常麻烦；第二种带水箱，可以对抹布进行增湿，不需要使用者进行替换抹布，但是，通常无法实时得知拖地机的水箱内的水量大小，需要使用者凭经验和感觉去判断和加水，容易出现水箱内的水完全漏完却得不到补充的情况。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，提出了一种可以实时监测水箱内的水量大小并显示给使用者的拖地机。

本发明采取的技术方案如下：一种拖地机，包括壳体、水箱、液位检测装置和抹布固定装置，所述水箱设置在壳体上，用于储存拖地用水，所述液位检测装置包括液位显示模块和液位检测模块，所述液位检测模块设置在壳体内，用于实时监测水箱内的水位高低并反馈给液位显示模块，所述液位显示模块固定在壳体上，用于显示液位，所述抹布固定装置设置在壳体底部，用于固定抹布，所述水箱底部设有渗水装置，用于将水箱内的水导到壳体底部的抹布上。

进一步地，所述液位检测装置还包括液位柱，所述液位检测模块上设有液位检测端，所述液位柱与所述液位检测端连接；

所述液位柱包括导体芯，所述导体芯浸没于待测液体中与待测液体形成电容器，所述电容器的感应电容值随所述导体芯浸没于待测液体中的深度而变化，所述液位检测模块通过所述液位检测端对导体芯的感应电容值进行测量，根据测量的感应电容值获取所述导体芯浸没于所述待测液体的深度，进而获取到所述待测液体的液位高度。

进一步地，所述液位柱还包括绝缘层，所述绝缘层包裹于所述导体芯外壁上。

进一步地，所述液位检测模块上还设有显示控制端，所述显示控制端与所述液位显示模块连接，所述液位检测模块通过通过显示控制端向液位显示模块发送显示指令，所述液位显示模块对测得的液位高度进行显示。

进一步地，所述液位显示模块包括显示面板，所述显示面板上设有多个指示灯，各个指示灯均与所述显示控制端连接，所述液位检测模块通过控制所述显示面板上指示灯的点亮数量来指示不同的液位高度。

进一步地，所述液位显示模块包括显示屏，所述显示屏与所述显示控制端连接，所述液位检测模块通过所述显示控制端实时向所述显示屏发送显示指令，所述显示屏根据显示指令显示当前的液位值。

进一步地，还包括语音播报模块，所述液位检测模块与所述语音播报模块连接，当所述液位检测模块检测到待测的液位低于或高于预设阈值时，控制所述语音播报模块进行语音报警。

进一步地，还包括控制装置和行走装置，所述控制装置设置在壳体内，用于控制行走装置的动作，所述行走装置设置在壳体的底部，包括万向轮、驱动轮和驱动电机，所述驱动电机受控于控制装置，改变驱动轮运动状态。

进一步地，还包括环境检测装置，所述环境检测装置包括障碍物检测器和悬空检测器，且均与控制装置连接，用于将信号反馈给控制装置。

进一步地，还包括密封件，所述水箱包括箱体和箱盖，所述密封件设置在箱体和箱盖的相接处。

本发明的有益效果是：本发明通过液位检测模块和液位显示模块，实现对拖地机水箱内水量的监控，直观反应水箱内的水量多少，便于用户及时加水，防止水箱内的水漏完，抹布过干而影响拖地效果；其中液位检测模块用于实时监测水箱内的水位高低并通过液位显示模块将水量直观地反映给用户，便于用户做出相应的处理。

附图说明：

图1是本发明一实施例的整体结构示意图；

图2是本发明一实施例的爆炸结构示意图；

图3是本发明一实施例的检测装置的连接结构示意图；

图4是本发明一实施例的导线本身的电容等效原理图；

图5是本发明一实施例的导线浸没于待测液体中时的电容等效原理图；

图6是电平突变的原理示意图；

图7是基于电平突变的充电时间的曲线示意图；

图8是基于电平突变的放电时间的曲线示意图；

图9是本发明一实施例的底壳俯视结构示意图；

图10是图2中a处的局部放大结构示意图；

图11是图2中b处的局部放大结构示意图；

图12是图2中c处的局部放大结构示意图。

图中各附图标记为：1、壳体，11、底壳，12、上盖，2、水箱，21、蓄水箱，211、导孔，22、干湿度水箱，221、导柱，222、箱盖，223、添水口，3、液位检测装置，31、液位检测模块，32、液位显示模块，33、液位柱，34、语音播报模块，4、流量控制模块，5、密封件，6、位置检测装置，61、障碍物检测器，62、悬空检测器。

具体实施方式：

下面结合各附图，对本发明做详细描述。

参见图1-3，本实施例提供一种拖地机，包括壳体1、水箱2、液位检测装置3和抹布固定装置。

水箱2设置在壳体1上，用于储存拖地用水。液位检测装置3包括液位检测模块31和液位显示模块32，液位检测模块31设置在壳体1内，用于实时监测水箱2内的水位高低并反馈给液位显示模块32。液位显示模块32固定在壳体1上，用于显示液位。抹布固定装置设置在壳体1底部，用于固定抹布，水箱2底部设有渗水装置，用于将水箱2内的水导到壳体1底部的抹布上。

通过同时设置液位检测模块31和液位显示模块32，实现对拖地机的水箱2内的水量进行实时监控，便于用户简便明了地得知水箱2内的水量多少，以便及时加水，防止水箱2内的水漏完，抹布过干而影响拖地效果；其中液位检测模块31用于实时监测水箱2内的水位高低并反馈给液位显示模块32，而液位显示模块32在接收到液位检测模块31的信号反馈后，分析处理后显示给用户知晓，用户只需查看液位显示模块32的显示信息即可明了地得知水箱2内的水量情况，从而做出相应的处理。

参见图3，液位检测装置3还包括液位柱33和语音播报模块34。液位检测模块31上设有液位检测端。液位柱33与液位检测端连接，语音播报模块34与液位检测模块31连接。

液位柱33包括导体芯，液位柱33浸没于待测液体中的深度不同，其感应电容的大小也会随之变化，液位检测模块31通过液位检测端对液位柱33的感应电容大小进行测量，并根据测得的电容大小来获取液位柱33浸没于待测液体的深度，进而对待测液体的液位进行测量。在本实施例中，将液位柱33设置在水箱2内，从而对水箱2内的水量进行实时检测。

在其他实施例中，液位柱33还包括绝缘层，绝缘层包裹于所述导体芯外壁上。

液位显示模块32，对液位检测模块31测得的待测液体的液位值进行显示，具体的：液位检测模块31上设有液位检测端和显示控制端，液位检测端与液位柱33连接，显示控制端与液位显示模块32连接，液位检测模块31通过液位检测端检测液位高度，并通过显示控制端向液位显示模块32发送显示指令，对测得的液位高度进行显示。

参见图1，在本实施例中，液位显示模块32包括显示面板，显示面板上设有多个指示灯，各个指示灯均与显示控制端连接，液位检测模块31通过控制显示面板上指示灯的点亮数量来指示不同的液位高度。较佳的，多个指示灯在显示面板上均匀围成圆形，液位柱33浸没于待测液体中的长度越长，则点亮的指示灯的数量越多，为使得指示灯的指示结果更为直观，围成圆形的多个指示灯，随着液位柱33浸没于待测液体中的长度的增加，沿顺时针方向点亮。当整个圆形内所有指示灯均点亮时，所测液位处于最高值。当然，在本发明的其他实施方式中，多个指示灯还可以排成矩形、直线形等其他形状，其核心目的在于：直观的展现液位高度，因而本发明对此不作限定。此外，液位显示模块32还可以以显示屏的形式存在，显示屏与液位检测端连接，所述检测模块根据检测得到的液位值通过液位检测端实时向显示屏发送显示指令，显示屏根据显示指令显示当前的液位值，该显示屏可以为液晶显示屏，也可以为触摸屏等，其核心目的在于，对液位高度进行显示，因而，本发明对此液位显示模块32的具体形式不作限定。

语音播报模块34，当液位检测模块31检测到液位待测点的液位低于或高于预设阈值时，液位检测模块31控制语音播报模块34进行语音报警。

综上，根据液位柱33浸没于待测液体中的高度不同，其感应电容会随之发生变化的原理，采用液位检测模块31对液位检测端的电容值的大小进行测量，通过该电容值计算所述液位柱33的感应电容的大小，进而对液位测量点的液位高度，即水箱2内的水位进行测量，具体原理为：

参见图4、5，任何两个导电的物体之间都存在着感应电容，以一根常规的导线为例，其即与大地也可构成一个感应电容，如图4所示，在周围环境不变的情况下，该感应电容值是固定不变的微小值(等效为cs)。如图5所示，将该导线浸没于至弱导电性液体(以淡水为例)中，利用该导线的感应电容的大小计算其浸没于淡水中的长度。由于淡水具有微弱导电性，当导线浸没于淡水中时，待测液体中的寄生电容与导线耦合成了新的感应电容(等效为cx)，此时的感应电容(cx)为淡水的感应电容(δc)并联导线与大地构成的感应电容(cs)，会使总感应电容值增加，即cx＝δc+cs。而导线与淡水接触的感应电容cx会随着导线与淡水的接触面积(浸没于淡水中的长度)的增加而增加，具有一定的比例关系。根据这一特性，液位检测模块通过测量感应电容cx的微小变化，即可计算出导线浸没于淡水的长度。

此外，需要说明的是，本发明不仅可用于对具有微弱导电性的水的液位高度进行测量，还可以用于测量其他液体的高度。

液位检测方法，包括如下步骤：

s100、将液位柱的导体芯浸没于待测液体内，所述导体芯浸没于待测液体中与待测液体形成电容器；

s200、所述液位检测模块通过所述液位检测端对所述导体芯的感应电容值进行测量，得到感应电容值；

s300、通过所述感应电容值获取所述液位柱浸没于待测液体中的高度。

我们可以把导线的感应电容计算近似于同轴圆柱形电容器的电容计算，即：

c＝2πεl/ln(r1/r2)；

式中l为两筒相互重合部分的长度；r1为外筒电极的直径；r2为内筒电极的直径；ε为中间介质的电介常数；ln为自然对数。

在实际应用中r1、r2、ε是基本不变的，故推得电容c和长度成正比例关系，即：

c＝kl；

其中k＝2πε/ln(r1/r2)为常量。因此只要测得电容大小c即可知道液位的高低。

于其他实施例中，所述导体芯浸没于待测液体中与待测液体形成电容器，所述液位检测模块通过所述液位检测端对所述导体芯的感应电容值进行测量，得到感应电容值，具体包括：

对所述电容器进行电容充放电，并检测所述电容器充满电或放完电所消耗的时间t；

根据所述时间t计算所述液位柱的感应电容值。

在rc电路中，电容充放电时间的计算公式为：

t＝r*c*ln((v1-v0)/(v1-vt))；

其中，t为时间，r为电阻，c为电容，v0为电容上的初始电压，v1为电容最终可充到或放到的电压值，vt为t时刻电容上的电压值，ln是自然对数。

由此可知，当r、v1、v0、vt为常量时，电容充放电时间t与电容的大小c的也是正比例关系，即：

t＝mc；

其中m＝r*ln((v1-v0)/(v1-vt))为常量。

最终，可以推导出：

l＝t/(k*m)；

由此可以得出导线浸没于水中的长度与导线的感应电容的充放电时间成正比的关系。

通过上述公式转换得到：c＝t/r*ln((v1-v0)/(v1-vt))，根据这一公式计算获得电容c的值，在实际应用中，无需计算电容c，可直接由时间t计算长度l，l＝t/(k*m)。于其他实施例中，所述导体芯浸没于待测液体中与待测液体形成电容器，所述液位检测模块通过所述液位检测端对所述导体芯的感应电容值进行测量，得到感应电容值，还可以具体包括：

控制液位检测端发生电平突变，并检测所述液位检测端的电平值超过跳变门限值所消耗的时间t；

根据所述时间t计算所述液位柱的感应电容值。

更加具体地，在此实施例中，控制液位检测端发生电平突变具体为：使液位检测端为低电平，即使感应电容中的电荷为零，将所述液位检测端置为浮空输入中断并对感应电容进行充电使其达到高电平，请参考图7；或，

使所述液位检测端为高电平，即使感应电容中电荷为饱和状态，将所述液位检测端置为浮空输入中断并对感应电容进行放电使其达到低电平，请参考图8。

由于对电平突变的检测可以通过单片机完成，因此成本更低。

具体实现方法为：容器无水状态时，充电时间为tcs(基准时间)。当探测棒探测到水时，电容变大，充电时间t为tcx＝tδc+tcs。由于在待测液体不变的情况下，tcs是固定不变的，因而可以通过检测总体电容充放电时间，来判断水位的高低。t的时间越长，水位就越高，反之越低。

通过感应电容值的大小，计算液位柱浸没于待测液体中的高度的依据为：感应电容值的大小与所述液位柱浸没于待测液体中的高度成正相关，所述感应电容值越大，所述液位柱浸没于待测液体中的高度越高。

为使得控制液位检测端发生电平突变更为清楚，下面对此实现过程进行详细说明：

图6中，r1：探测电容的充电电阻。

r2：探测电容的充放电电阻。

cs：容器无水状态时，探测棒的基电容。

δc：当探测棒探测到水时，水与探测棒所形成的感应(寄生)电容。

cx：δc+cs。

单片机io口。图7中，tcs：基准时间，容器无水状态时，充电时间。

tcx：基准时间+变量时间，探测棒探测到水时，电容变大，其充电时间变长。

结合图6和图7所示，液位检测模块采用常规的单片机(当然，也可以采用带有触摸感应控制器功能的单片机或专用触摸感应控制器件，该类器件方法比较简单，只需参照器件的触摸感应功能使用方法应用即可)，将该单片机的一个引脚与液位柱连接作为液位检测端，并将该液位检测端设置为推挽输出。

一般的电平突变存在两种情况，即：低电平突变为高电平(上升沿突变)和高电平突变为低电平(下降沿突变)，下面分别针对上述的两种情况进行详细的说明：

检测水位过程(上升沿法)，请参考图7：

单片机引脚设置为推挽输出，输出0，实现电容放电到0；单片机引脚设置为浮空输入，电容cx开始充电，计时器开始计时；同时开启单片机引脚的输入捕获开始捕获；等待充电完成(充电到vth，检测到上升沿中断)，读取计时器时间；计算水位高度值。

检测水位过程(下降沿法)，请参考图8：

单片机引脚设置为推挽输出，输出1，实现电容充电到vc；单片机引脚设置为浮空输入，电容cx开始放电，计时器开始计时；同时开启单片机引脚的输入捕获开始捕获；等待放电完成(放电到vtl，检测到下降沿中断)，读取计时器时间；计算水位高度值。

此外，为提高测量精度，上述过程可均参与到实施方法中，对液位检测端依次上升沿及下降沿电压突变，往复多次，取平均值计算。

此外，需要说明的是，本申请可采用的检测方法不仅限于以上方法，还可采用其他检测方法，如：电流与电压相位差检测、由电容构成的振荡器频率检测、电容桥电荷转移检测等，这里我们是利用感应电容与电阻构成的rc回路。检测电容充放电时间的变化量。不需要专用检测电路，成本低廉。

参见图1、2，壳体1包括底壳11和上盖12，水箱2包括蓄水箱21和干湿度水箱22。蓄水箱21用于大量储存拖地用水，干湿度水箱22则用于分次分量地对抹布进行供水。在本实施例中，干湿度水箱22设置在壳体1上，与壳体1为一体式结构，抹布固定装置设置在壳体1底部即设置在干湿度水箱22底部。渗水装置设置在干湿度水箱22底部，用于将干湿度水箱22内的水导出到抹布上。在本实施例中，渗水装置为若干均布的出水孔，干湿度水箱22中的水通过出水孔即可漏出，直接漏到通过抹布固定装置固定在壳体1上的抹布上，对抹布进行加湿。

参见图2、9，蓄水箱21和干湿度水箱22之间设置流量控制模块4，用于控制蓄水箱21和干湿度水箱22之间的导通情况。流量控制模块4包括进水管、出水管、流量控制器和主控制器。进水管与蓄水箱21连通，出水管与干湿度水箱22连通。流量控制器与主控制器连接，用于控制进水管和出水管之间的导通情况。主控制器固定在底壳11上，通过控制流量控制器的工作状态来改变蓄水箱21和干湿度水箱22之间的连通时间长短、连通时间间隔和水流量大小。

液位柱33包括第一液位柱33和第二液位柱33，分别设置在蓄水箱21和干湿度水箱22内，对两个水箱2的水位进行实时检测并反馈给液位检测模块31。同时，流量控制模块4与液位检测模块31连接，可接收来自液位检测模块31的信号，从而相应地通过改变流量控制器的工作状态来改变蓄水箱21和干湿度水箱22之间的导通状态。

对干湿度水箱22的水位控制：当液位检测模块31监测到干湿度水箱22内的水位过低或即将漏完时，将信号反馈给流量控制模块4，流量控制模块4进行分析后，对干湿度水箱22进行补水；另一方面，还可通过流量控制模块4设置干湿度水箱22的最高水位值，当液位检测模块31监测到干湿度水箱22的水位高于该最高水位值时，随即将信号反馈给流量控制模块4，停止加水。

对蓄水箱21的水位控制：液位检测模块31对蓄水箱21内的水位进行实时检测，并反馈给液位显示模块32进行显示；同时，当液位检测模块31监测到干湿度水箱22内的水位高于或低于阈值时，将信号同时反馈给液位显示模块32和语音播报模块34，在将蓄水箱21内的水量通过液位显示模块32进行显示的同时，通过语音播报模块34进行语音报警，从而提醒用户不要添加过多的水或及时进行补水。

在本实施例中，蓄水箱21设置在干湿度水箱22内，且蓄水箱21底部与干湿度水箱22底部之间设有间距。即蓄水箱21的侧壁高度低于干湿度水箱22的侧壁高度，使得蓄水箱21可以完全设置在干湿度水箱22内，在不缩小干湿度水箱22与底下抹布的接触面积的情况下，减小了整个装置的整体体积，便于安装设置。在其他实施例中，对蓄水箱21和干湿度水箱22之间的相对位置不做限制。

参见2、10、11，干湿度水箱22底部设有若干导柱221，蓄水箱21上设有若干导孔211。蓄水箱21通过导孔211与导柱221的配合设置在干湿度水箱22内。通过导柱221和导孔211的配合，对蓄水箱21和干湿度水箱22的相对位置进行限位，使得蓄水箱21无法随意晃动，从而提高整体结构的稳定性。

导柱221底部设有限位台阶，限位台阶的外径大于导孔211的孔径。当蓄水箱21通过导孔211和导柱221配合固定在干湿度水箱22内时，由于限位台阶的设置，使得蓄水箱21底部卡在限位台阶上，从而使得蓄水箱21底部和干湿度水箱22底部之间存在间隙，用于干湿度水箱22的少量储水。

参见图2、12，干湿度水箱22上设置有箱盖222，箱盖222上设有添水口223。添水口223相对应地设置在蓄水箱21之上，用于对蓄水箱21进行添水。上盖12上设有添水盖。由于蓄水箱21设置在干湿度水箱22内部，因此在干湿度水箱22上设置箱盖222就可以将干湿度水箱22和蓄水箱21同时罩住，使得两个水箱2内部的水不易受到灰尘或其他杂物的污染，从而减小了装置堵塞的可能性。

同时，由于添水口223设置在蓄水箱21上方，因此在加水时，无需将整个箱盖222打开，只需打开添水盖，就可以通过添水口223对蓄水箱21进行加水。

添水盖一端与上盖12转动连接，另一端与上盖12卡接。在添水盖上还设有一个弹簧，使得添水盖可以在与上盖12的卡接断开之后，在弹簧的作用下被撑起，添水盖与上盖12之间形成夹角。

参见图2，本实施例还包括密封件5，密封件5设置在水箱2和箱盖222的相接处。蓄水箱21和干湿度水箱22的箱体顶部边缘相接，密封件5沿蓄水箱21和干湿度水箱22的边缘设置，从而减小干湿度水箱22和蓄水箱21内的水漏出来的可能性。

在本实施例中，箱盖222、密封件5均通过螺钉固定在蓄水箱21上。在其他实施例中也可以通过胶体粘接固定。

本实施例还包括行走装置，行走装置设置在底壳11的底部，包括万向轮和电机驱动轮。每个电机驱动轮均配有一个驱动电机，且驱动电机和主控制器连接，可在主控制器的控制下工作。

参见图9，本实施例还包括位置检测装置6，包括障碍物检测器61和悬空检测器62，均与主控制器连接，可将信号反馈给主控制器，从而使得主控制器做出相应的调整命令，下达给行走装置。障碍物检测器61设置在底壳11上，用于检测障碍物，在本实施例中，位置检测装置6为红外探测传感器，设置在底壳11的侧边，可以通过红外光线的反射来判断周围环境是否存在障碍物，从而避免拖地机撞壁。悬空检测器62设置在拖地机的壳体1的底部，用于检测前方是否悬空，从而避免拖地机不慎掉落。

本实施例还包括自动充电装置，自动充电装置包括充电座和搜索器。充电座上设有红外发射器，搜索器设置在壳体1上，可通过搜索充电座上的红外发射器发出的信号自动定位充电座的位置，并将信号反馈给主控制器，从而使得拖地机可自动进行充电。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。