一种触壁自动转向的泳池机器人及其使用方法与流程

本发明涉及泳池机器人，特别涉及一种触壁自动转向的泳池机器人及其使用方法。

背景技术：

1、随着人们对健康的愈加重视，游泳作为一种非常好的健身锻炼方式受到了年轻人的追捧，为此越来越多的游泳池被建造了出来，但由于游泳池内的水储量比较大，若是经常对其进行更换所需成本太高，所以人们往往采用沉淀法对其进行杂质处理，这种方法使杂质形成沉淀积攒在游泳池底部，后续需要人工或者机器对游泳池底部沉淀进行清理，为此泳池清洁机器人被造就了出来，传统泳池清洁机器人大大节省了人工成本，其经过的地方碎屑沉淀被很好地清理干净，而且泳池清洁机器人可以在游泳池内进行持续性作业。

2、现有公告号为cn 115951663a的中国专利，公告了一种感应开关控制方法，它包括泳池机器人，泳池机器人上设有浮动件及霍尔元件，浮动件内置与霍尔元件配合的磁体，其特征是泳池机器人内包含控制器，所述控制器包含三轴加速度传感器、处理器及计时器，并执行如下步骤：

3、a.泳池机器人入水，霍尔元件、三轴加速度传感器、计时器及处理器通电；

4、b.泳池机器人开始运动，浮动件在惯性和水力作用下摆向运动的反方向，处理器检测到霍尔元件的运动信号；在启动加速时，三轴加速度传感器检测到与运行方向一致的加速度，当速度稳定后，采样到加速度值为零；

5、c.泳池机器人持续运行至触碰池壁，此时加速度值与方向发生突变，处理器采样到加速度方向与当前运行方向相反，判断泳池机器人碰到障碍物，泳池机器人执行步骤f；

6、d.与步骤c同时，浮动件在泳池机器人触碰池壁时发生摆动，处理器检测到霍尔元件的运动信号变化，泳池机器人执行步骤f；

7、e.泳池机器人的计时器在泳池机器人开始运动或转向后进行计时，当机器人单方向运行时间超过最大预设时长，泳池机器人自动执行步骤f；

8、f.泳池机器人转变运动方向继续运动，计时器重置并重新开始计时，并重复步骤b至f。

9、但上述的感应开关控制方法存在以下缺点：该控制方法完全采用程序算法进行换向，这会导致对应的电路板需要处理的数据量较大，特别在处于复杂地形时，高负荷的数据处理会导致电路板超温，而一般电路板为了达到较好的防水性能，采用密闭的存储系统，导致其散热性能较差，若是不能较快地将电路板的热量散发出去，电路板有超温损坏的可能性，故现在亟待研发一种能够适应复杂地形且不易超温损坏的泳池机器人。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种避障自动转向的泳池机器人及其使用方法及其使用方法，具有有效降低控制板的散热量、延长使用寿命的效果。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种避障自动转向的泳池机器人及其使用方法，包括有清洁主体、驱动组件和蜗壳，所述驱动组件包括驱动电机和叶轮，所述清洁主体设有流道和进水口，所述蜗壳设有喷水口，所述驱动电机带动叶轮转动，并驱使水流从所述进水口吸入所述流道后从所述喷水口甩出，且所述清洁主体在所述进水口的出水端设有柔性翻转挡片；

3、所述蜗壳浮动设于所述清洁主体上且两者转动连接，所述蜗壳的材料密度小于水的密度；

4、所述蜗壳与所述清洁主体之间设有定位结构，当所述蜗壳下沉并转动至使喷水口的出水方向与所述清洁主体长度方向相平行时，所述蜗壳通过所述定位结构与所述清洁主体定位配合；

5、所述清洁主体设有感应控制组件和若干滚轮，所述感应控制组件通过感应所述滚轮的转动控制所述驱动电机的启停。

6、通过采用上述技术方案，当本泳池机器人沉入水底后，驱动电机带动叶轮高速转动，从而将水流从进水口吸入清洁主体内并经过流道从蜗壳的喷水口甩出，在伯努利原理的作用下，喷水口附近的水压相对其周围的水压较低，位于蜗壳上端的水压将蜗壳向下压紧在清洁主体上，此时清洁主体受到水流的反作用力利用滚轮向前移动；当清洁主体遇障后，滚轮停止转动，感应控制组件感应到滚轮止转的信号并控制驱动电机停止运行，蜗壳喷水口不再喷出水流，此时喷水口无水流喷出，利用蜗壳自身密度比水轻的特性，蜗壳向上浮起并使定位结构解除定位，当定位结构解除定位后，感应控制组件在程序控制下控制驱动电机自启，驱动电机带动叶轮转动再次将水流从蜗壳的喷水口甩出，由于叶轮转动时将水流甩出导致的离心力，蜗壳相对清洁主体发生自转，同时由于喷水口再次出水，喷水口附近的水压再次降低，位于蜗壳上方的水压再次下压蜗壳使其快速下沉直至抵紧于清洁主体上，当蜗壳相对清洁主体转动180°后，蜗壳通过定位结构与清洁主体定位止转，如此，实现本泳池机器人的反推，区别于市场上完全通过算法程序控制泳池机器人换向的方式，本发明采用机械与程序控制相结合的方式，减少了感应控制组件的工作计算强度，从而降低感应控制组件的散热量，防止感应控制组件升温过快导致超温损坏，可延长使用寿命，另外进水口设有柔性翻转挡片，当叶轮停止转动时，柔性翻转挡片自动复位并将进水口封堵住，防止吸入清洁主体内的杂质从进水口脱出的情况，且设备运行过程中巧妙利用了水的浮力和压力对蜗壳进行配合控制，具有结构设计巧妙、有效降低感应控制组件的散热量、延长使用寿命的效果。

7、本发明的进一步设置为：所述定位结构包括第一定位凸起和第二定位凸起，所述第二定位凸起设于所述蜗壳上，所述第一定位凸起对应所述第二定位凸起设于所述清洁主体上，所述第一定位凸起与所述第二定位凸起定位止转配合。

8、通过采用上述技术方案，当清洁主体无障碍正常前行时，由于离心力的作用使得蜗壳有旋转的趋势，此时第一定位凸起与第二定位凸起相抵，使第一蜗壳相对清洁主体保持止转状态；清洁主体遇障后叶轮停止转动，此时蜗壳上浮至使第一定位凸起与第二定位凸起相脱离，然后控制板控制驱动电机自启使得蜗壳再次转动，在伯努利原理的作用下，蜗壳受到向下的水压再次下沉并发生自转，直至蜗壳转动180°后，蜗壳的第二定位凸起与清洁主体上的第一定位凸起再次止转配合实现定位，即可使蜗壳进行180°反转实现反推。

9、本发明的进一步设置为：所述第一定位凸起设有导向斜面，当所述蜗壳转动并下沉靠近所述清洁主体时，所述第一定位凸起通过所述导向斜面与第二定位凸起导向配合。

10、通过采用上述技术方案，导向斜面起到导向和平缓的作用，使得蜗壳相对清洁主体从最高点转动下沉的过程中，蜗壳可以利用该导向斜面更加平稳的滑移至与清洁主体相抵的状态，防止蜗壳快速下沉与清洁主体撞击导致偏移产生扰流，影响本发明中泳池机器人运行的平稳性。

11、本发明的进一步设置为：所述感应控制组件包括霍尔传感器和控制板，所述滚轮设有磁性件，所述霍尔传感器与所述磁性件感应配合，所述控制板与所述霍尔传感器、所述驱动组件电性连接。

12、通过采用上述技术方案，霍尔传感器通过感应磁性件的磁通量变化来判断滚轮是否在滚动，然后将滚轮的运行状态反馈给控制板，再利用控制板控制驱动电机的启停，实现程序控制的过程。

13、本发明的进一步设置为：蜗壳包括转动连接部，清洁主体开设有安装孔，蜗壳通过转动连接部转动连接于安装孔内，转动连接部固定连接有止挡件，清洁主体上端与蜗壳止挡配合，清洁主体下端与止挡件止挡配合，且清洁主体与止挡件之间形成浮动间隙。

14、通过采用上述技术方案，转动连接部活动穿设于安装孔内，使清洁主体的安装孔侧壁活动设于蜗壳与止挡件之间，利于蜗壳在清洁主体上的安装，止挡件可有效防止蜗壳相对清洁主体发生脱离。

15、本发明的进一步设置为：所述清洁主体固设有防水密封座，所述防水密封座开设有容置腔，所述感应控制组件包括霍尔传感器和控制板，所述驱动电机和所述控制板置于所述容置腔内，所述防水密封座与所述清洁主体之间留有所述流道。

16、通过采用上述技术方案，防水密封座将驱动电机和控制板包裹其内，使驱动电机和控制板处于相对密闭的空间，极大地提高了本发明电气元件的防水性能。

17、本发明的进一步设置为：所述蜗壳上固定连接有防护壳，所述防护壳的材料密度小于水的密度，所述防护壳设有与所述喷水口相连通的排水孔。

18、通过采用上述技术方案，当驱动电机停止运行时，蜗壳喷水口不再喷出水流，防护壳可以与蜗壳一起向上自动浮起，防护壳可以对蜗壳起到保护作用，防止蜗壳在泳池中移动时受到撞击导致损坏的情况。

19、本发明的进一步设置为：所述防护壳通过螺钉与所述蜗壳固定连接，所述防护壳可拆卸设有装饰件，所述防护壳对应所述装饰件开设有嵌槽，所述装饰件嵌于所述嵌槽内并与所述螺钉遮挡配合。

20、通过采用上述技术方案，装饰件将螺钉隐藏式连接于防护壳内，提高了本发明的美观度。

21、本发明的进一步设置为：所述清洁主体设有电池组以及供所述电池组充电的充电接口，且所述充电接口内设有封堵塞。

22、通过采用上述技术方案，可以利用充电接口给电池组充电，使得本泳池机器人工作时无需连接电线进行作业，提高了本泳池机器人的运行的方便性，封堵赛可以在充电完毕后对充电接口进行封堵密封，防止本发明入水后水流通过充电接口流入清洁主体内导致短路的情况。

23、本发明的另一技术目的是提供一种避障自动转向的泳池机器人及其使用方法的使用方法：包括以下步骤：

24、前行：s0：清洁主体无障碍正常前行，由于蜗壳的喷水口的流速高，在伯努利原理作用下，位于清洁主体上方的水压向下克服蜗壳的浮力将蜗壳抵紧于清洁主体上，并通过定位结构使蜗壳与清洁主体保持止转的状态；

25、遇障：s1：清洁主体遇障停止前行，滚轮随之停止转动；

26、调节：s2：感应控制组件接收滚轮停止转动的信号，并控制驱动电机停止运行，蜗壳喷水口不再喷出水流；

27、上浮：s3：蜗壳缺少向下的水压力，且由于蜗壳自身密度相对水小，蜗壳缓慢上浮，蜗壳与清洁主体之间的定位结构解除定位，两者可相对自由转动；

28、换向：s4：当蜗壳上浮至定位结构解除定位后，感应控制组件程序控制驱动电机自启，蜗壳在叶轮产生的水流离心力作用下发生自转，同时在伯努利原理的作用下，蜗壳受到向下的水压驱使逐渐靠近清洁主体；

29、反推；s5：当蜗壳旋转180°后，蜗壳通过定位结构与清洁主体止转配合实现反推。

30、综上所述，本发明具有以下有益效果：

31、1.采用在清洁主体上开设安装孔，将蜗壳浮动连接于清洁主体上，同时在清洁主体之间设置定位结构，在本泳池机器人正常前行时或在触壁后蜗壳相对清洁主体旋转180°后，蜗壳与清洁主体均可以通过定位结构止转定位，实现本泳池机器人触壁换向的目的，本发明采用机械与程序控制相结合的方式，区别于采用单一的复杂程序算法控制滚轮换向的方式，可以有效降低生产研发成本，且设备运行过程中巧妙利用了水的浮力和压力对蜗壳进行配合控制，具有结构设计巧妙、有效降低感应控制组件的散热量、延长使用寿命的效果。

32、2.采用将控制板和驱动电机密封设置于防水密封座的容置腔内，具有提高本泳池机器人防水密封性的效果。

33、3.采用在蜗壳上端加设防护壳，该防护壳的材料密度也小于水的密度，将防护壳通过螺钉固定连接于清洁主体上，同时在防护壳上嵌设装饰件，利用装饰件对螺钉进行遮盖，具有提高本发明整体美观度的效果。