扫地机器人的专用爬楼装置的制作方法

本发明属于环保机械领域，特别是扫地机器人的专用爬楼装置。

背景技术：

现有的扫地机器人体积小，可以进入千家万户清扫地板，由于其高度矮，可以进入柜下、沙发下边去清扫垃圾。但都不能上楼梯、下楼梯。现在跃层式、错层式套房都有梯步。一台扫地机器人只能在同一层面的几个房间清扫作业，只能在楼上，或楼下清扫，不能对楼上楼下全部房间清扫。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有扫地机器人的不足，使扫地机器人能够上、下楼梯，能对楼上、楼下各房间进行清扫的扫地机器人的专用爬楼装置。

本发明是这样实现的：扫地机器人的专用爬楼装置，是一种与扫地机器人配套用于上、下楼梯的装置。爬楼装置包括主爬行机构、附爬行机构、主机架、附机架、底板、挡板、转折机构、检测器、控制系统。附机架与主机架之间安装有转折机构，附机架后端铰连在主机架前端，能绕铰连轴心转动。主机架下方安装有底板，底板后端连接固定有挡板。主爬行机构安装在主机架上，附爬行机构安装在附机架上。转折机构包括传动链轮、附链轮、主齿轮、附齿轮、支架、转折电机、链条。主齿轮安装固定在主机架前端，附齿轮安装在附机架后端，主齿轮与附齿轮啮合。传动链轮安装在转折电机上，转折电机安装在附机架后方的支架上，附链轮与附齿轮同轴线连接固定成一体，附链轮与传动链轮上安装有链条。扫地机器人要上、下楼梯时，附机架向上转动，扫地机器人经附机架下方中间空置空间爬到底板上到位，爬楼装置承载扫地机器人上、下楼梯完成后，附机架向上转动，扫地机器人经附机架下方中间空间爬到地板上。主机架下方安装有检测器。爬楼装置不使用时，附机架向上收起，停放到指定位置，减少占地空间。主爬行机构和附爬行机构由各自的履带、驱动轮、导轮、驱动电机组成。爬楼装置与扫地机器人之间有相互配合的无线联系功能。爬楼装置有无线导航功能。扫地机器人的控制系统中有自动爬上底板、爬下底板的功能。

本发明是对现有扫地机器人配套的一套专用爬楼装置，以下简称爬楼装置。扫地机器人以下简称机器人。爬楼装置的主框架由主机架、附机架组成，主机架和附机架两边各自安装有一套履带式爬行机构。附机架后端铰连在主机架前端。附机架与主机架之间安装有转折机构。转折机构由传动链轮、附链轮、主齿轮、附齿轮、支架、转折电机、链条组成。主机架前端安装固定有主齿轮，主齿轮与主机架之间不能转动。主机架前端的铰链中心与主齿轮中心同轴线。附机架后端安装有附齿轮，附齿轮可以与附机架相互转动。附齿轮与主齿轮啮合。与附齿轮同轴的附链轮和附齿轮固定成一体。附机架后端的支架上安装有转折电机。转折电机上安装有传动链轮。附链轮与传动链轮由链条传动。当转折电机正反转，带动附链轮及附齿轮转动，在主齿轮的反作用力下使整个附机架和附爬行机构上、下转动，可以改变附爬行机构与主爬行机构的角度。

主机架下方安装有检测器，通过图像或者测距检测，可以把检测器所在位置在上楼或下楼中经过的梯步序号传入控制系统。控制系统即根据该信号经计算处理后，指令转折电机调整附爬行机构与主爬行机构之间的角度，以保证该爬楼装置顺利平稳地上、下楼梯。用户只需要把楼梯的级数、梯步的高度和宽度输入爬楼装置上的输入面板就行。

底板安装在主机架中间下方，适当高于地面。底板前端制成斜面，方便机器人爬上、爬下底板。底板后端连接固定有挡板。

爬楼装置与机器人之间有无线联系的功能。爬楼装置有导航功能，即具有从其指定停放地点到楼梯处的路线识别功能。

机器人要上、下楼梯，先给爬楼装置一个无线信号，爬楼装置收到信号后即和机器人都到楼梯上或楼梯下面会合。附机架向上转动一定角度。机器人自动经附机架下方中间空间爬到底板上。然后，上楼装置承载机器人上、下楼梯后，附机架上转，机器人经附机架下方中间空间爬到地板上。

爬楼装置不使用时，移动到指定停放位置。附爬行机构向上转动收拢直立，可以靠近墙壁，占据空间较小。

爬楼装置采用无线充电方式充电。

本发明的优点在于：1、在主机架中间下方安装底板，底板后端设置挡板。爬楼梯时，挡板可以挡住机器人，机器人不会因主机架倾斜而掉下来。2、附机架可以绕主机架前端的铰链转动。爬楼梯时，可以改变附机架与主机架之间的角度，方便上、下楼梯。不使用时，附机架向上转动收起直立、靠墙，大大减少占用空间。3、爬楼装置具有与机器人相互无线联系的功能和导航功能，能方便与机器人配合随时上楼与下楼。解决了现有家用扫地机器人不能上、下楼的难题。4、机器人的控制系统有自动爬上、爬下楼梯的功能，机器人能自动爬上、爬下楼梯。

附图说明

图1是扫地机器人的专用爬楼装置的整体结构图。

图2是主、附机架结构和部分连接件安装情况图。

图3是爬楼装置上楼梯过程图。

图4是爬楼装置上楼梯过程图。

图5是爬楼装置上楼梯过程图。

图6是爬楼装置上楼梯过程图。

图7是爬楼装置上楼梯过程图。

附图中：附机架1、履带2、蓄电池3、导轮4、驱动轮5、墙壁6、驱动电机7、输入面板8、扫地机器人9、底板10、挡板11、主机架12、地板13、支架14、传动链轮15、转折电机16、链条17、主齿轮18、检测器19、附齿轮20、附链轮21、楼梯22。

具体实施方式

图1中，是扫地机器人的专用爬楼装置的整体结构图，也是附爬行机构向上转动直立情况图。爬行机构的是履带式爬行机构。图1中，附机架1两边下端铰连在主机架12两边前端。主爬行机构与附爬行机构都由履带2、导轮4、驱动轮5、驱动电机7组成。主机架12上安装主爬行机构，附机架1上安装附爬行机构。主、附机架上两边都安装有导轮4。主机架后端、附机架上端两边安装有驱动电机7。主爬行机构与附爬行机构之间的角度可以调整。导轮4和驱动轮5都安装在主、附机架两边，履带2是橡胶履带，安装在导轮4和驱动轮5上。主机架与附机架之间安装有转折机构。为图面清晰，图1中转折机构未画出。

底板10安装在主机架中间下方。底板10后端连接有挡板11。图1中，扫地机器人9停放在底板10上。

图1中的情况是爬楼装置不使用时，停放在指定位置，附爬行机构向上转动直立，靠近墙壁6，占用空间很小。

图2中，是主、附机架结构和部分连接件安装情况图。主机架12、附机架1两边都有轮架，轮架用来安装主、附爬行机构的驱动轮和导轮。附机架前端画出了驱动电机7，并只画出了一个导轮4。附机架两边的轮架后端即图1中的下端铰连在主机架两边的轮架前端，铰连中心轴销分别固定在主机架轮架前端两边。主机架12前端安装固定有主齿轮18，主齿轮轴心与主、附机架的铰链中心同轴线。主齿轮与主机架不能相互转动。附机架后端安装有附齿轮20，附齿轮可以与附机架相互转动。主齿轮18与附齿轮20啮合。附齿轮20与附链轮21连接固定成一体，安装在附机架上固定的同一轴销上。附机架后方侧边的轮架上固定的支架14上安装有转折电机16，转折电机16上安装有传动链轮15。传动链轮15和附链轮21之间安装有链条17。转折电机正反转，即带动附机架转动一个角度。主机架两边的轮架下方安装固定有底板10，底板把两边的轮架连接成一体。底板10后端连接有挡板11。附机架上设置有蓄电池3和输入面板8。图2中，主机架的轮架前方下方安装有一个检测器19。

图3、图4、图5、图6、图7中，是爬楼装置上楼梯过程图。为图面清晰，图3至图7中均未画出转折电机。机器人要上楼梯时，先给爬楼装置发出一个信号，爬楼装置收到信号后即与机器人都在楼梯下面会合。附机架向上转动，现出下方空间。机器人经附机架下方中间空间爬上底板。机器人爬进底板到位，被挡板挡住。上楼时，附爬行机构先搭在第一级楼梯22的棱边上，如图3所示。爬楼装置随即向上爬楼梯。当检测器检测到所在位置经过最后一级楼梯22时，如图4所示，附爬行机构即向下转动，附爬行机构前方落在楼梯上方的地板13上，爬楼装置继续向前走，附爬行机构随主爬行机构的上升改变一个角度，如图5所示。当主爬行机构完全爬上最后一级楼梯时，主爬行机构仍在地板上行走一段距离，如图6所示。这时附爬行机构向上转动，使主、附爬行机构全部着地，附爬行机构继续向上转动，如图7所示。机器人经过附机架下方中间空间爬到楼上的地板13上进行清扫工作。爬楼装置处于待命状态，供机器人下楼时使用，或爬楼装置可回到指定位置待命。

机器人下楼过程与上楼过程相反，是一个逆向过程。即其顺序是如图7、图6、图5、图4、图3的顺序。

机器人要下楼梯时，先给爬楼装置发出一个信号，爬楼装置与机器人都在楼梯上面会合。附机架上转，机器人经附机架下方中间空间爬上底板，如图7所示。下楼时，主爬行机构在前，倒退爬行。附爬行机构转动到图6位置，爬楼装置向楼梯前进，爬下楼梯，如图5所示。附爬行机构向上转动，如图4所示。爬楼装置继续爬下楼梯，最后到达楼梯下面的地板上，如图3所示。下楼过程结束。

爬楼装置与机器人之间有无线联系的功能。爬楼装置有自动导航功能，即从楼梯到指定停放点之间路线的识别功能。