自移动吸附机器人的制作方法
【专利摘要】一种自移动吸附机器人，包括机器人本体（100），本体内设有控制单元，本体底部设有吸附单元（200），工作单元（300）通过翻转装置（400）设置在本体上，自移动吸附机器人还设有感测单元，控制单元分别与感测单元和翻转装置相连，控制单元接收到感测单元的感测信号后，控制翻转装置带动所述工作单元翻转。当自移动吸附机器人的工作单元碰到障碍物时，进行翻转动作，机器人随后转向，有效减小了机器人旋转时的旋转半径，机器人不会因工作单元被障碍物卡住而无法转向，结构简单，运动灵活，可靠性强；本发明工作单元与机器人本体的分离设置结构，更有利于工作单元的模块化和更换，拆卸后包装占用空间小，给安装和运输都带来了方便。
【专利说明】自移动吸附机器人
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种自移动吸附机器人，属于小家电制造【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 现有小型家用擦玻璃机器人，机器人本体上设有驱动单元、吸附单元、行走单元、 清洁单元和控制单元几个主要部分，其体型通常较小，不适用于在大型玻璃幕墙的清洁中 使用。尤其是组成大型玻璃幕墙的玻璃之间是有缝隙的，需要在机体的不同位置设置多个 吸盘用来防止跌落。但是，如果在擦玻璃机器人的机体底部设置多个吸盘和行走单元后，就 没有更大的空间布置清洁单元。因此，现有擦玻璃机器人的这种结构使设备布置和防止跌 落两者之间在一定程度上产生了矛盾。另外，现有擦玻璃机器人的清洁单元通常设置为长 度超出机器人本体之外，当机器人在作业过程中需要转弯，如果清洁单元是固定在机器人 本体上的，就会使机器人的转弯半径很大，运动起来不但会占据很大空间，而且显得十分笨 拙。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种自移动吸附机器 人，工作单元通过翻转装置将工作单元设置在自移动吸附机器人的本体上，当自移动吸附 机器人的工作单元碰到障碍物时，进行翻转动作，机器人随后转向，有效减小了机器人旋转 时旋转半径，机器人不会因工作单元被障碍物卡住而无法转向，结构简单，运动灵活，可靠 性强。另外，采用本发明的这种工作单元与机器人本体分离设置的结构，更有利于工作单元 的模块化和更换，拆卸后包装占用空间小，给安装和运输都带来了方便。
[0004] 本发明的所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
[0005] -种自移动吸附机器人，包括机器人本体，本体内设有控制单元，本体底部设有吸 附单元，本体上设有工作单元，所述工作单元通过翻转装置设置在所述本体上，所述自移动 吸附机器人还设有感测单元，所述控制单元分别与所述感测单元和所述翻转装置相连，所 述控制单元接收到所述感测单元的感测信号后，控制所述翻转装置带动所述工作单元翻 转。
[0006] 为了使自移动吸附机器人稳定吸附在待作业表面且不易发生坠落，所述吸附单元 包含多个吸盘，多个所述吸盘不规则分布在本体底部，或者所述多个吸盘交错分布在本体 底部，或者所述多个吸盘中任意两个吸盘在坚直方向上的中心线均不共线。
[0007] 根据需要，所述感测单元可以设置在所述工作单元的前端部；或者，所述感测单元 也可以设置在所述机器人本体的外缘周上；或者，所述感测单元设置在所述翻转装置上。
[0008] 具体来说，所述翻转装置包括驱动电机、传动机构和连接杆，连接杆的末端与所述 工作单元相连，驱动电机输出的动力通过传动机构传递给连接杆，使连接杆摆动，并带动所 述工作单元翻转。
[0009] 所述传动机构可以采用不同的结构形式来实现，可以包括主动齿轮和从动齿轮， 从动齿轮与所述连接杆同步转动，所述驱动电机输出的动力经主动齿轮传递给与其啮合的 从动齿轮，并带动连接杆运动。
[0010] 所述传动机构也可以为卷线器，连接杆的一端与卷线器相连，另一端与所述工作 单元相连，驱动电机带动卷线器转动，卷线器拉动连接杆运动。
[0011] 为了有效调整驱动电机的速度，所述驱动电机和传动机构之间还设有减速器。 [0012] 为了方便清洁，使得工作单元贴合玻璃表面，所述工作单元为清洁机，包括清洁机 体、支架和清洁头，所述清洁头可旋转固定在支架上，所述支架可伸缩的固定在清洁机体 内，清洁机体与所述连接杆相连。
[0013] 为了在清洁的同时对待作业表面喷水，所述清洁头顶部还设有喷头，喷头通过软 管与设置在机器人本体上的水箱连接，控制单元控制喷头进行喷水作业。
[0014] 为了实现不同的用途，满足自移动吸附机器人的作业需要，所述清洁头上还可以 设有抹布、超声波发生装置、抛光机或喷涂装置。
[0015] 为了更便于待作业表面的清理，所述支架上还设有刮条架，所述刮条架朝向作业 表面设有开口，该开口的端部前侧突设有刮条，所述开口与风道相连。
[0016] 所述刮条架与支架通过弹簧连接，起到缓冲的作用。
[0017] 综上所述，本发明通过翻转装置将工作单元设置在自移动吸附机器人的本体上， 当自移动吸附机器人的工作单元碰到障碍物时，进行翻转动作，机器人随后转向，有效减小 了机器人旋转时旋转半径，机器人不会因工作单元被障碍物卡住而无法转向，结构简单，运 动灵活，可靠性强。
[0018] 下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细地说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为本发明自移动吸附机器人整体结构示意图；
[0020] 图2为本发明自移动吸附机器人底部吸盘布置位置示意图；
[0021] 图3为本发明自移动吸附机器人工作单元翻转位置示意图；
[0022] 图4为本发明传动机构结构示意图；
[0023] 图5为本发明工作单元结构示意图；
[0024] 图6为本发明自移动吸附机器人工作状态示意图。
【具体实施方式】
[0025] 图1为本发明自移动吸附机器人整体结构示意图；图2为本发明自移动吸附机器 人底部吸盘布置位置示意图。如图1所示，本发明提供一种自移动吸附机器人A，包括机器 人本体100,本体100内设有控制单元（图中未示出）。结合图2所示，本体100底部设有吸 附单元200。本体100上设有工作单元300,所述工作单元300通过翻转装置400设置在所 述本体100上。所述自移动吸附机器人还设有感测单元（图中未示出），所述控制单元分别 与所述感测单元和所述翻转装置400相连，所述控制单元接收到所述感测单元的感测信号 后，控制所述翻转装置400带动所述工作单元300翻转。
[0026] 如图2所示，当自移动吸附机器人的本体体积较大时，考虑到在移动过程中其底 部的吸盘可能会碰到凸起或裂缝导致失去真空度而产生坠落的风险，为了使自移动吸附机 器人稳定吸附在待作业表面且不易发生坠落，所述吸附单元200包含多个吸盘201，多个吸 盘201不规则分布在本体100的底部；或者，多个吸盘交错分布在本体底部。为了防止某一 个或某几个吸盘的失效而导致自移动吸附机器人跌落，较佳的，任意两个吸盘201在坚直 方向上的中心线均不共线。吸盘201为真空吸盘，与机器人内部的真空泵相连以产生真空 度。真空度产生的压力最终会传递到驱动轮上，驱动轮和待作业表面之间就会产生摩擦力， 以保证机器人被吸附在待作业表面上而不掉落。
[0027] 根据需要，所述感测单元可以设置在所述工作单元300的前端部；或者，所述感测 单元也可以设置在所述机器人本体100的外缘周上；或者，所述感测单元设置在所述翻转 装置上。通常情况下，自移动吸附机器人在工作过程中，工作单元300处于伸长状态，因此， 设置在工作单元300前端部的感测单元，可以采用接触式感测单元。而如果将感测单元设 置在机器人本体100上，则需要使用非接触式感测单元，根据工作单元300伸出于机器人本 100之外的长度尺寸，进行非接触式感测距离的预设，才能够在工作单元300与障碍物发生 碰撞之前及时感测到并发送感测信号给控制单元，控制翻转装置带动工作单元300翻转。 另外，当工作单元300碰到玻璃边框等障碍物时，工作单元300相对于翻转装置有一定的收 缩位移，此时，设置在翻转装置上的感测单元如行程开关等可将感测信号发送给控制单元， 从而控制翻转装置带动工作单元300翻转。
[0028] 图3为本发明自移动吸附机器人工作单元翻转位置示意图。如图3所示，具体来 说，所述翻转装置400包括驱动电机401、传动机构402和连接杆403。连接杆403的末端 与所述工作单元300相连，驱动电机401输出的动力通过传动机构402传递给连接杆403， 使连接杆403摆动，并带动所述工作单元300翻转。
[0029] 所述传动机构可以采用不同的结构形式来实现，图4为本发明传动机构结构示意 图。如图4所示，在本实施例中，传动机构402可以包括主动齿轮420和从动齿轮430,从动 齿轮430与所述连接杆403同步转动。所述驱动电机输出的动力经主动齿轮420传递给与 其啮合的从动齿轮430,并带动连接杆403运动，使连接杆403绕从动齿轮430的中心旋转， 以带动工作单元翻转一个角度处于被抬高的状态，这样就可以在机器人转向的时候减小其 旋转半径。为了有效调整驱动电机的速度，所述驱动电机和传动机构402之间还设有减速 器 440。
[0030] 当然，除了上述驱动机构的结构形式之外，传动机构还可以采用其他结构，比如： 卷线器，连接杆403的一端可以与一卷线器相连，另一端与所述工作单元300相连，驱动电 机带动卷线器转动，卷线器拉动连接杆403运动，同样可以实现工作单元300相对于本体 100的翻转。
[0031] 图5为本发明工作单元结构示意图。如图5所示，为了方便清洁，所述工作单元为 清洁机500,包括清洁机体501、支架502和清洁头503。所述清洁头503可旋转固定在支架 502上，所述支架502可伸缩的固定在清洁头503内，清洁机500与所述连接杆403相连。 为了更便于对待作业表面的清理，所述支架502上还设有刮条架504,所述刮条架504朝向 作业表面设有开口 505,该开口 505的端部前侧突设有刮条506,所述开口 505与风道相连， 当使用清洁机500对玻璃幕墙进行清洁作业时，可以一边刮洗一边通过风道将污水回收至 清洁机机体内的污水箱（图中未示出），防止玻璃表面留下水痕。为了增强清洁机500的灵 活性，且能够满足不同的动作需要，清洁头503与支架502之间还设置一限位结构，使得清 洁头503可相对于支架502进行一定角度的旋转并限位，以确保清洁头与玻璃面贴合，刮条 架504与支架502之间通过复位弹簧连接以确保刮条紧贴在玻璃面上，清洁机体501内开 设一凹槽，支架502设置在所述凹槽内，并可在凹槽内进行小幅滑动，使清洁头始终与玻璃 面接触。
[0032] 为了在清洁的同时对待作业表面喷水，还可以在清洁头503的顶部设有喷头，喷 头通过软管507与设置在机器人本体上的水箱连接，控制单元控制喷头进行喷水作业。
[0033] 再有，为了实现不同的用途，满足自移动吸附机器人的作业需要，所述清洁头503 上还可以设有抹布、超声波发生装置、抛光机或喷涂装置。也就是说，工作单元300可以采 用单一或多种功能的组合，例如：喷水、超声波清洁、刮条和吸水的组合；喷水、抹布和刮条 的组合；或者，喷水、抛光盘、刮条和吸水的组合等等。
[0034] 图6为本发明自移动吸附机器人工作状态示意图。在如图6所示的实施例中，所述 自移动吸附机器人A为一种玻璃幕墙的自动清洁吸附机器人。该机器人的机体通过安全绳 1000固定在大楼的天台B上，自移动吸附机器人A吸附在玻璃幕墙C的待清洁玻璃表面进 行清洁作业。如图6并结合图1所示，自移动吸附机器人A在玻璃幕墙C的待清洁玻璃表 面进行清洁作业，其行走轨迹是沿着玻璃幕墙C的左下角朝左上角方向运动的，且工作单 元300处于伸长状态，是贴合在玻璃幕墙C的待清洁玻璃表面进行作业的。随着机器人向 上行走，设置在工作单元300前端部的感测单元会接收到感测信号，告知控制单元该工作 单元300与玻璃幕墙C的上缘D发生碰撞。此时，控制单元输出信号给翻转装置400中的 驱动电机401，使其输出动力，经减速器440减速后，带动主动齿轮420转动，主动齿轮420 带动从动齿轮430转动。由于连接杆403固定在从动齿轮420上，因而与从动齿轮420同 步转动，连接杆403带动工作单元300由机器人本体100的前端位置转动到前上端位置，然 后控制机器人转向。显然，由于工作单元300的抬起动作，减小了机器人的转弯半径，避免 了机器人因工作单元被障碍物卡住而无法转向的问题的产生。
[0035] 综上所述，本发明所提供的自移动吸附机器人，其工作单元不是直接设置在机器 人本体上的，而是通过翻转装置将工作单元设置在自移动吸附机器人的本体的前端，当自 移动吸附机器人的工作单元碰到障碍物时，进行翻转动作，机器人随后转向，有效减小了机 器人旋转时旋转半径，机器人不会因工作单元被障碍物卡住而无法转向，结构简单，运动灵 活，可靠性强。另外，采用本发明的这种工作单元与机器人本体分离设置的结构，更有利于 工作单元的模块化和更换，拆卸后包装占用空间小，给安装和运输都带来了方便。
【权利要求】
1. 一种自移动吸附机器人，包括机器人本体（100)，本体内设有控制单元，本体底部设 有吸附单元（200)，本体上设有工作单元（300)，其特征在于，所述工作单元通过翻转装置 (400)设置在所述本体上，所述自移动吸附机器人还设有感测单元，所述控制单元分别与所 述感测单元和所述翻转装置相连，所述控制单元接收到所述感测单元的感测信号后，控制 所述翻转装置带动所述工作单元翻转。
2. 如权利要求1所述的自移动吸附机器人，其特征在于，所述吸附单元（200)包含多个 吸盘（201)，多个所述吸盘不规则分布在本体（100)底部； 或者，多个所述吸盘交错分布在本体底部； 或者，多个所述吸盘中的任意两个吸盘在坚直方向上的中心线均不共线。
3. 如权利要求1所述的自移动吸附机器人，其特征在于，所述感测单元设置在所述工 作单元（300)的前端部； 或者，所述感测单元设置在所述机器人本体（100)的外缘周上； 或者，所述感测单元设置在所述翻转装置（400 )上。
4. 如权利要求1所述的自移动吸附机器人，其特征在于，所述翻转装置（400)包括驱动 电机（401 )、传动机构（402 )和连接杆（403 )，连接杆的末端与所述工作单元（300 )相连，驱 动电机输出的动力通过传动机构传递给连接杆，使连接杆摆动，并带动所述工作单元翻转。
5. 如权利要求4所述的自移动吸附机器人，其特征在于，所述传动机构（402)包括主动 齿轮（420)和从动齿轮（440)，从动齿轮与所述连接杆（403)同步转动，所述驱动电机输出 的动力经主动齿轮传递给与其啮合的从动齿轮，并带动连接杆运动。
6. 如权利要求4所述的自移动吸附机器人，其特征在于，所述传动机构为卷线器，连接 杆的一端与卷线器相连，另一端与所述工作单元（300)相连，驱动电机带动卷线器转动，卷 线器拉动连接杆运动。
7. 如权利要求5或6所述的自移动吸附机器人，其特征在于，所述驱动电机（401)和传 动机构（402 )之间还设有减速器（430 )。
8. 如权利要求4所述的自移动吸附机器人，其特征在于，所述工作单元为清洁机 (500)，包括清洁机体（501)、支架（502)和清洁头（503)，所述清洁头可旋转固定在支架上， 所述支架可伸缩的固定在清洁机体内，清洁机体与所述连接杆相连。
9. 如权利要求8所述的自移动吸附机器人，其特征在于，所述清洁头（503)顶部还设有 喷头，喷头通过软管与设置在机器人本体上的水箱连接，控制单元控制喷头进行喷水作业。
10. 如权利要求8所述的自移动吸附机器人，其特征在于，所述清洁头（503)上设有抹 布、超声波发生装置、抛光机或喷涂装置。
11. 如权利要求8所述的自移动吸附机器人，其特征在于，所述支架（502)上还设有 刮条架（504)，所述刮条架朝向作业表面设有开口（505)，该开口的端部前侧突设有刮条 (506)，所述开口与风道相连。
12. 如权利要求11所述的自移动吸附机器人，其特征在于，所述刮条架（504)与支架 (502)通过弹簧连接。
【文档编号】A47L1/02GK104146649SQ201310175900
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年5月13日 优先权日:2013年5月13日
【发明者】冯勇兵 申请人:科沃斯机器人科技(苏州)有限公司