专利名称：全自动清扫机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能自动定时启动、行走、清扫、吸尘并具有备忘提醒，留言的全自动清扫机器人。
现有单位、家庭中室内清扫、吸尘大都依靠人工完成，这不仅消耗人们许多精力，而且还浪费了许多宝贵的时间，中国专利(申请号93223038)公开了一种自动清扫机，它包括车架底盘，前后轮，主刷等，其特征在于原动机和真空吸尘系统并列地装在底盘中部的上平面，垃圾箱位于底盘的前端，灰尘过滤器装在底盘右端上面。主刷总成装在底盘的下腹部内，边刷位于清扫机右侧，并向前悬伸，其回转轴与地面相垂直。
本实用新型的目的是提出一种由计算机智能控制的，能实现自动定时启动、清扫、吸尘，并具有备忘提醒、留言，也可采用红外摇控器手控的全自动清扫机器人。
实现本实用新型的技术方案如下它包括一个吸尘器，以及用于驱动该吸尘器移动的行走装置，和电控部分组成，所述的行走装置是由行走轮、行走轮驱动电机、及用于支撑吸尘器和电控部分的支架组成，其特征在于，上述电控部分包括一个能探测行走装置前方障碍物的超声波探测头，用于处理输入输出信号的驱动电路和微处理器控制单元，和用于定时启动所述的全自动清扫机器人工作的定时启动电路，及以人机对话方式控制机器人工作的红外摇控发射和接收电路，其电连接关系是，由定时启动电路、红外摇控发射和接收电路，将启动信号送至微处理器控制单元，同时，超声波探测头将机器人前方的障碍物信号送至微处理器控制单元，由微处理器控制单元将信号处理后输出，其输出信号经驱动电路放大后，接行走轮驱动电机的信号输入端。
本实用新型的积极效果如下该全自动清扫机器人能自动定时启动吸尘器，使之在自动行走的同时，能清扫、吸尘，并自动避开障碍物，直至清扫、吸尘室内所能清扫的全部面积，同时该机具有备忘提醒、留言、报时等功能。
全自动清扫机器人的使用，将减轻了人们烦索的家务劳动，节省宝贵的时间，提高了人们的生活质量。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明
图1是本实用新型的外形图图2是本实用新型吸尘器的外形图图3是本实用新型图2的侧视图图4是本实用新型图2的俯视剖示图图5是本实用新型图2的俯视图图6是本实用新型带校正直线行走的万向轮主视图，图7是本实用新型图6的俯视剖示图，图8是本实用新型红外自动导向充电器示意图，图9是本实用新型超声波探测防撞示意图，
图10是本实用新型的电控部分的方框图，
图11是本实用新型电控部分的电连接原理图。
如
图1所示，本实用新型是由它包括一个吸尘器(
图1中1)，以及用于驱动该吸尘器移动的行走装置，和电控部分组成，所述的行走装置是由行走轮、行走轮驱动电机、及用于支撑吸尘器和电控部分的支架组成，上述吸尘器分别包括图2、图3、图4、图5中的上盖1、壳体2、电瓶门3、清扫轮风叶4、吸尘电机8、吸尘风叶16、吸尘盒17、吸尘盒门18、过滤层13、风门14、过滤窗口24，左、右清扫轮7、9组成，上述行走轮、行走轮驱动电机分别包括图2、图3、图4、图5中的左、右行走电机12、19，左、右行走轮10、20，减速器11，万向轮5组成，上述电控部分包括图2、图3、图4、图5中的电控板15、超声波探测头22、红外导向发光头23、显示屏25、开关26、指示灯27、导电刷21组成本实用新型的特点是，由组成其电控部分的微处理器控制单元来实现金自动清扫机器人所进行的各种动作，并最终实现清扫工作。
为了实现人机对话，上述电控部分还包括一个红外遥控发射电路和接收电路，使全自动清扫机器人可按人的意志进行各种动作。
为了能自动向全自动清扫机器人充电，它还可包括一个充电器(
图1中2)，为使全自动清扫机器人在直线行走时不发声偏离，上述行走装置万向轮上设有霍尔自动对中信号输出集成块HR1(图7中3、4)。
本实用新型的工作原理是当机器人中定时启动电路，发出一个启动信号，输入微处理器控制单元的计算机输入端口，计算机立即发出指令，同时，超声波探测头(图3中2 2)发出探测信号，探测全自动清扫机器人正前方是否有障碍物？若无在计算机控制下，左、右行走轮(图4中10、20)和万向轮(图4中5)旋转，使机器人向前行走，同时启动吸尘电机(图4中8)旋转，带动吸尘风叶(图2中16)旋转，进行吸尘，过滤层13将灰尘、杂物挡在吸尘盒(图4中17)内，过滤后的空气经风门(图4中14)流向清扫轮风叶(图2中4)使之旋转，带动左、右清扫盘(图4中7、9)旋转实施清扫工作。
当机器人遇到障碍物时，机器人通过超声波探测头(图3中22)，得到超声波反射信号，送入计算机输入口，经计算机运行后输出信号，驱动左、右行走电机(图4中12、19)旋转或停转或倒转，通过万向轮(图6中2)使机器人绕过障碍物继续行走实施清扫，直至清扫完室内所有可清扫面积。
清扫完毕后机器人可自动回到充电器旁，待机。
在本实用新型中，同时可操作红外遥控器进行报时、备忘提醒、留言动作，当机器人工作中或工作后，机器人中电瓶(图2中2)电压过低时，机器人(
图1中1)会自动寻找充电器(
图1中2)，通过红外导向信号由计算机控制输出信号，驱动机器人行走，自动靠拢充电器，直至接通充电导电环(图8中4)导电刷(图8中3)，由充电器向机器人充电，当充电结束，机器人会自动脱离充电机，处于待机状态，其实现方式见对后面的电路图的描述，其电路部分见
图10、
图11其工作过程如下1、由单片机IC14、晶振JZ、电容C15、C16、及电阻R24、R25、C17组成计算机中心电路。
当接通开关K1后，电瓶E2将电压送至机器人内各部电路，由晶振JZ7，电容C15、C16产生时钟信号送至计算机IC14，由电阻R24、R26、C17组成复位电路，使计算机复位处于待机状态。
2、定时启动，显示及语音电路工作过程，由单片机IC4输出时钟信号，经驱动器IC2使液晶显示屏显示时钟信号，由单片机IC14输出信号，控制编码器IC5向单片IC4输入指令，由单片机IC4将定时启动信号送入单片机IC14输入口，使机器人启动进行清扫、吸尘工作。
IC3语音芯片，可记录十段总长度为20S的语音信号，YS1为扬声器，HV1拾音器其工作过程为，由手控红外遥控器信号或备忘定时启动信号控制单片机IC14发出各种控制指令，送入编码器IC5，，经单片机IC4控制使语音芯片IC3输出语言信号，经驱动器IC6、扬声器YS1，拾声器HV1，进行录音、放音、备忘提醒。
3、左、右行走电机驱动系统由电机M2、M3、三极管N6-N13及周围编置元件组成机器人行走电路当计算机要求电机M2、M3电机同时正转时，IC14单片机输出信号使三极管N6、N8、N11、N13导通，N7、N9、N10、N11截止，使电机M2、M3接通正转电压，使机器人向正前方行走，若要求电机M2、M3同时倒转时，IC4输出信号使N7、N9、N10、N12导通，N6、N8、N11、N13截止，使电机M2、M3接通反转电压，使电机M2、M3反转，使机器人倒退行走。
若需电机M2正转，电机M3停转时、IC4输出信号使N8、N6导通，N7、N9截止，使电机M正转，N10、N11、N12、N13截止，电机M3停转，使机器人，向右转弯行走若需电机M3正转，电机M2停转时，IC4输出信号使N11、N13导通N10、N12截止，使电机M3、正转，N8、N9、N6、N7截止使电机M2停转，使机器人向左转弯行走。
4、保持机器人直线行走电路由霍尔探头HR1，磁铁CT1、CT2，电位器WS3及三极管N18、N19和偏置电阻组成。
工作过程为磁铁CT1、CT2按图示磁极方向固定万向轮上，霍尔探头HR1固定在机器人底座上，当机器人直线行走不发生偏斜时HR1霍尔集成电路无输出信号，当机器人行走偏斜时，HR1与CT1、CT2、发生位移，HR1霍尔集成电路输出高低不同的电位，该电位控制N18、N19导通或截止，使N1、N2发出高、低电位输入到单片机IC14输入口，经计算机运行IC14输出相应的信号，使机器人向左或右转弯行走，使机器人自动回到原直接线行走轨迹上5、机器人行走轨迹记忆在计算机IC14控制下通过机器人单片机内部定时器可自动记忆机器人行走轨迹，当清扫、吸尘完毕，机器人会自动按原行走轨迹退回到初始位置，使计算机处于待机状态。
6、机器人吸尘器电路由三极管N16、N17电机M1保护二极管D3及偏置电阻组成。
当单片机IC14发出吸尘信号后，由单片机IC14输出口向三极管N16输入高电位，使N16、N17导通，使电机M1旋转，带动吸尘风叶旋转，产生真空吸力进行吸尘。
若需停止时，IC14发出停止的吸尘指令，N16、N17截止，使电机M1停转、停止吸尘。
7、红外遥控器工作过程由集成块IC1、三极管N5、按键K6-K24、红外发射管LED8、电池E4、晶振JZ5、及偏置元件组成红外遥控发射电路。
其工作过程为当某一按键被接通后，由IC12通过红外发射管LED8，发射出相应的红外调制信号由集成电路IC13、红外接收探头HD1及各偏置元件组成红外接口电路，工作过程为LED8发出红外信号由红外接收探头HD1接收，经IC13解调后，由二极管D5-D13将控制信号，送入单片机IC14输入口，使机器人按人的指令进行各种动作。
8、超声波防撞电路由集成电路IC1、三极管N4、超声波发送器JZ1-JZ4、电容C1、C、电位器WS1及偏置元件组成发射电路，由超声波接收探头JZ8、JZ7、三极管N18-N23、集成电路IC10、IC11及偏置元件组成接收电路，其工作过程为，集成电路IC1及电容C1、C2、电位器WS1及偏置元件组成555时基电路，产生40KHZ脉冲波，经三极管N4放大后，由超声波发射器JZ1、JZ2、JZ3、JZ4发出超声波探测信号。
若机器人行走前方无障碍物时，超声波接探测头JZ7、JZ8，未收到信号，机器人向前行走，若机器人行走前方有障碍物时，超声波探测头，JZ8、(安装在机器人壳体正前方)接收到JZ1、JZ2发出的超声波反射信号，经三极管N20放大、N21、IC10整形后，由三极管N22向单片机IC14送入指令，经计算机运行发出指令让电机M2、M3或反转，或停转，使机器人绕过障碍物继续行走，若机器人前方为墙壁时，机器人掉转180。后，沿下行清扫轨迹继续行走。
同样，超声波探测头JZ7(安装在机器人壳体左侧方)，也可收到机器人左侧方JZ3、JZ4发出的超声波障碍物反射信号，送入单片机IC14，使计算机IC14发出指令，使机器人向右转弯绕过障碍物，继续行走，为使机器人在任何情况下都能正常运转，在机器人壳体四周安装了微动开关K2、K3、K4、K5，其中K2、K4放在前方，K3放在左边，K5放在右边，当机器人前方撞到障碍物时，K2、K4同时被接通，使三极管N1、N2导通，向计算机IC14送入低电位，计算机IC14立即发出指令，使电机M2、M3倒转，使机器人后退，掉转180。后继续在下一行行走轨迹上行走，若K2、K4中只有一只开关接通，计算机IC14便使机器人向左或向右绕过障碍物继续行走。
同样若机器人左、或右边碰到障碍物时，K3或K5微动开关接通，向计算机IC14输入信号、单片机IC14输出指令使机器人向左转弯或向右转弯后继续行走。
9、自动充电电路由集成电路IC6三极管N3红外发光管LED1～LED4组成红外发射电路，由IC15及周围偏置电阻组成电压监测电路，由红外接收器LED6、LED7、三极管N1、N2及偏置元件组成红外接收电路，由导电环、导电刷XS1。1\XP1。1，XS2。1\XP2。1，继电器J3，电位器WS2三极管N15及偏置元件组成自动充电电路。
其工作过程为接通开关BK1，将市电220V 50HZ电压送入变压器B1，降压后经桥堆ZL2整流、三端稳压器IC7调整输出+5V电压，使555时基电路和振荡产生红外脉冲信号经三极管N3放大后，由红外发射管LED1、LED2、LED3、LED4发出红外自动充电引导波。充电器此时处于待充电状态。当电瓶压E2电压降至11V时，集成电路IC15比较器输入端电压降至11V时，使IC15比较器向单片机IC14发出需充电指令，计算机IC14，立即发出指令，关闭吸尘电机，沿原行走轨迹自动退回，当机器人靠近充电器时，在红外接收管LE6、LED7引导下，机器人导电刷与充电器导电环自动对接，使导电环与导电刷导通，将市电220V 50HZ电压送入变压器B1，降压后经桥堆ZL2整流后，使继电器J3吸合，J3的触点J3-1常闭、常开点互换，使充电器直流电压对电瓶E2充电，当电瓶E2上充电电压达到额定值后，WS2上电压降低使继电器J3释放，触点J3-1恢复未充电前状态，使机器人继续行走，脱离充电器继续进行清扫、吸尘工作。
电路中三极管N15电容、C14二极管D3组成保护电路防峰值脉冲损坏继电器、J3、电瓶E2。
权利要求1.一种全自动清扫机器人，它包括一个吸尘器，以及用于驱动该吸尘器移动的行走装置，和电控部分组成，所述的行走装置是由行走轮、行走轮驱动电机、及用于支撑吸尘器和电控部分的支架组成，其特征在于，上述电控部分包括一个能探测行走装置前方障碍物的超声波探测头，用于处理输入输出信号的驱动电路和微处理器控制单元，和用于定时启动所述的全自动清扫机器人工作的定时启动电路，及以人机对话方式控制机器人工作的红外摇控发射和接收电路，其电连接关系是，由定时启动电路、红外摇控发射和接收电路，将启动信号送至微处理器控制单元，同时，超声波探测头将机器人前方的障碍物信号送至微处理器控制单元，由微处理器控制单元将信号处理后输出，其输出信号经驱动电路放大后，接行走轮驱动电机的信号输入端。
专利摘要本实用新型涉及一种全自动清扫机器人,它包括一个吸尘器,以及用于驱动该吸尘器移动的行走装置,和电控部分组成,其主要结构特征在于,通过一个能探测行走装置前方障碍物的超声波探测头,用于处理输入输出信号的驱动电路和微处理器控制单元,及以人机对话方式控制机器人工作的红外摇控发射和接收电路,来实现自动定时启动(或红外摇控)全自动清扫机器人完成其清扫、吸尘等工作,全自动清扫机器人的使用,将极大减轻人们繁琐的家务劳动,节省宝贵的时间,提高了人们的生活质量。
文档编号B25J11/00GK2389761SQ9923496
公开日2000年8月2日 申请日期1999年9月15日 优先权日1999年9月15日
发明者叶明 申请人:叶明