扫地机器人配套的爬楼装置的制作方法

本发明属于环保机械领域，特别是扫地机器人配套的爬楼装置。

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配套的爬楼装置。

本发明是这样实现的：扫地机器人配套的爬楼装置，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、栏杆装置、转折机构、检测器、蓄电池、控制系统；附机架后端铰连在主机架前端，能绕铰连轴心转动；附机架与主机架之间安装有转折机构。底板安装在主机架下方；主爬行机构安装在主机架上，附爬行机构安装在附机架上；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；栏杆装置由栏杆电机、栏杆、支架组成，栏杆电机安装在主机架后端的支架上，栏杆安装在栏杆电机上；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；扫地机器人要上、下楼梯时，扫地机器人经底板后面的斜面爬到底板上，然后栏杆向下转动卡进主机架上的支架内挡住扫地机器人，爬楼装置承载扫地机器人上、下楼梯完成后，栏杆向上转动直立，扫地机器人经底板后面的斜面爬到地板上；附机架上安装有输入面板；附机架和主机架下方安装有检测器；控制系统根据爬楼装置上、下楼梯时检测器检测到的自身位置所经过的梯步序号，经过处理后，即指令转折电机调整附爬行机构与主爬行机构之间的角度；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。转折机构包括转销、转柄、支架、转折电机。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。履带式爬行机构本身是现有技术。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。转折机构由转销、转柄、支架、转折电机组成。主机架前端的支架上安装有转折电机，主机架前端的铰链中心与转折电机的输出轴中心同轴线。转柄一端与转折电机的输出轴连接，另一端用转销连接固定在附机架后端。当转折电机正、反转，即使转柄转动带动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。

附机架和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。底板后方制成斜面，方便扫地机器人爬上、爬下底板。底板前方中间部分向上弯折，形成一个竖直的前挡板，可以挡住机器人。栏杆装置由栏杆电机、栏杆、支架组成。主机架后端一边侧面上设置有支架，支架上安装有栏杆电机，栏杆电机的轴上安装有栏杆。栏杆电机转动即带动栏杆转动。与栏杆对应位置的主机架后端另一侧边设置有带有凹槽的支架。栏杆向下转动到位后，即被卡在支架的凹槽内。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。随后，爬楼装置的栏杆电机转动，栏杆向上直立，机器人自动经底板后方的斜面爬到底板上。然后，栏杆电机反转，栏杆向下转并卡在相应支架上，挡住机器人。爬楼装置上、下楼梯后，栏杆向上直立，机器人经底板后方的斜面爬到地板上。

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，底板后方设置斜面，主机架后端设置栏杆装置。栏杆向上收起直立时，机器人能方便爬上底板、爬下底板。爬楼梯时，放下栏杆可以挡住机器人，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、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。4、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。

附图说明

图1是扫地机器人配套的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、前挡板2、履带3、导轮4、驱动轮5、墙壁6、检测器7、驱动电机8、输入面板9、扫地机器人10、栏杆电机11、主机架12、支架13、栏杆14、底板15、地面16、转销17、转柄18、转折电机19、蓄电池20、楼梯21。

具体实施方式

图1中，是扫地机器人配套的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。爬楼装置是履带式爬楼结构。附机架1两边后端铰连在主机架12两边前端。主爬行机构与附爬行机构都由履带3、导轮4、驱动轮5、驱动电机8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、附机架两边前端或后端，安装有驱动电机8。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3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。图1中转折机构被挡住未画出。

底板15安装在主机架中间下方，适当高于地面。底板后方制成斜面，方便扫地机器人爬上、爬下底板。底板15前方中间部分向上弯折，形成一个竖直的前挡板2，可以挡住机器人。同时参看图2。主机架后方设置有栏杆装置。栏杆装置由栏杆电机11、栏杆14、支架13组成。主机架后端一边侧面上设置有支架13，支架13上安装有栏杆电机11，栏杆电机11的轴上安装有栏杆14。栏杆电机转动即带动栏杆转动。与栏杆对应位置的主机架后端另一侧边设置有带有凹槽的支架13。栏杆向下转动到位后，即被卡在支架的凹槽内。图1中，扫地机器人10停放在底板15上，栏杆14已放下挡住扫地机器人10。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8，并只画出了一个导轮4。附机架两边的轮架后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轮架前端两边。转折电机19的壳体安装在主机架两边的轮架前方固定的支架13上，转折电机19输出轴上安装有转柄18。主机架和附机架的铰链中心与转折电机的输出轴中心同轴线。附机架两边的轮架后端内侧固定有转销17。转柄18的另一端套在转销17上。转折电机正、反转，即带动转柄正、反转，从而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15，底板下方是两边轮架之间的连块，图2中未画出连块。底板前方靠近主机架轮架位置设置有蓄电池20。

主机架和附机架上安装有检测器7。附机架上安装有输入面板9。主机架的轮架前方下方安装有一个检测器7，以下叫主检测器，附机架轮架上的检测器叫附检测器。

图3、图4、图5、图6、图7中，是爬楼装置上楼梯过程图。图3中，是爬楼装置带着机器人刚开始爬楼，附爬行机构已经搭在第一级楼梯上的情况图。

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。爬楼装置的栏杆向上直立。机器人经底板后方的斜面爬上底板。然后，栏杆放下，挡住机器人。上楼时，附爬行机构先搭在第一级楼梯21的棱边上，如图3所示。爬楼装置随即向上爬楼梯。当主检测器检测到所在位置经过最后一级楼梯21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面16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，主爬行机构仍在地面上行走，如图6所示。当爬楼装置后端有适当空间，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。随后栏杆向上转动直立，机器人经过底板后方斜面爬到楼上的地面16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。爬楼装置的栏杆向上转动直立，机器人经底板后方斜面爬上底板。栏杆向下转动卡在相应支架上，挡住机器人，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面上，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，即有从楼梯到指定停放点之间路线的识别功能。