一种多功能节能清扫装置的制作方法

本发明涉及清洁装置领域，具体地说，特别涉及到一种多功能节能清扫装置。

背景技术：

在生活中，每一个人都喜爱清洁卫生的环境，因此对环境的清扫是生活中必不可少的一件工作。在对环境的清洁过程中，对地面的清洁工作是一种较为常见情况，如擦除污垢、清扫地面等各种情况。人们通常采用人工清扫或吸尘器等手段对地面进行清洁。然而，这种方法往往需要人的操作或控制，需要消耗人们一定的时间或体力。随着科技的不断进步，扫地机器人的出现打破了这种单一选择的局面，伊莱克斯2001年首推出实用的商品化的自动吸尘系统Trilobite后，其他公司也不断向市场推出了各自的产品。不同型号、不同颜色、不同形状、不同品牌的扫地机器人成为了人们日常生活中清洁的好帮手。人们对其技术的专研主要集中于以下几点：首先是其最核心的技术，感知四周的环境，然后规划行走的路径，有效地遍历各个区域，完成各个区域的打扫；其次是在扫地机器人安装集成更多的功能模块，使其具有更强的通用性和更好的清扫效果；最后是更好的电池技术或充电技术，可以使装置续航使用更长的时间或更少的充电时间，从而适应更大的空间或可以为更多的功能模块提供电力支持。

虽然，市场上扫地机器人的种类异常繁多，但是其结构基本大同小异、变化不大。第一点，扫地机器人的智能化程度并不如想像中的那么先进，但它作为智能家居新概念的领跑者，将为机器人最终走进千家万户，注入前进的动力。在扫地机器人编辑工作路径的过程中装置首先发出红外信号，然后测量该信号被弹回到位于减震器的红外接收器需要多长时间。当装置确定了房间大小后，可计算出应花多少时间清扫房间。在清扫过程中，借助机器前下方的四个红外传感器避开楼梯(或任何其他有高低落差的区域。这些落差传感器不断地发出红外信号，而预期它们会马上弹回。如果吸尘器靠近地面下陷的区域，信号会突然丢失。因此，明白了该转向前进。当机器人吸尘器撞到其他物体，减震器会缩回，并激活机械物体传感器，告诉已遇到障碍物。然后，吸尘器依次执行(并重复)后退、旋转和前进动作，直到找到无阻碍的道路。另一个红外传感器叫做墙壁传感器。它位于减震器的右侧，指挥紧贴墙壁和物体(如家具)边缘前进，但不碰到它们。也就是说，吸尘器可以清扫很靠近这些障碍物的地方，但不会撞上它们。它还会借助所说的预定算法自行决定清扫路径，可打扫到地板的每个角落。

第二点，针对扫地机器人的电池性能。随着电池技术的不断发展，储电性能更强的电池不断被应用到扫地机器人上，但是储电性能更强的电池其价格往往会不成比例的提高，且其性能的稳定性也会有一定的下降，其增加的重量也会增加装置使用时的额外能耗。该技术点也不是本发明的技术重点所在，故在后文中不再对此进行详述。

第三点，由于扫地机器人又要自动行走又要自动清扫，有时还要拥有其它更多的机械功能，因此在装置中需要安装多个电动机作为驱动装置。每一个工作模块都需要独立的电动机对其进行驱动，这种结构首先会使装置的控制电路更为复杂；其次更多的驱动电机会消耗单位时间内更多的电能，使整个装置的续航工作时间缩短，使装置更为耗电；另外，由于电动机的成本较高，更多的驱动电机会导致更高的生产成本，不利于扫地机器人的普及；最后，更多的驱动电机会导致更高的故障率，使装置的可靠性进一步降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种多功能节能清扫装置，以解决现有技术中存在的问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种多功能节能清扫装置，包括底盘、以及安装于所述底盘上且与所述底盘构成腔体的外壳；

所述腔体分为位于腔体上部的控制腔体、以及位于腔体下部的装置腔体，在所述控制腔体内安装有电控元件，且所述电控元件与安装于控制腔体顶部的控制面板连接，在所述装置腔体的后方位置安装有转向组件，在所述装置腔体的内部安装有驱动组件；

所述转向组件包括开设于所述底盘中后部的矩形通槽，在所述矩形通槽上固定安装有转向支架，在所述转向支架上通过法兰安装有转向电机，且所述转向电机的输出轴穿过开设于转向支架的通孔，且通过万向联轴器与转向轮支架联动，在所述转向轮支架上安装有转向轮；

所述驱动组件包括安装于底盘上的电动机，在所述电动机的输出端设有第一齿轮和第一转轴，所述第一齿轮分别与第二齿轮和第三齿轮联动；

在所述第二齿轮的中间位置设有第一轴孔，且所述第二齿轮通过第一轴孔与第二转轴连接，所述第二转轴的两端具有向外穿出装置腔体的穿出端，在所述穿出端上分别安装有一滚轮；所述第二转轴还与减速齿轮箱的输入端联动，所述减速齿轮箱的输出端与第三转轴联动，在所述第三转轴的两端上设有第一带轮，所述第一带轮通过第一传动带与固定安装于第二转轴上的第二带轮联动；

在所述第三齿轮的中间位置设有第二轴孔，且所述第三齿轮通过第二轴孔与第四转轴连接，在所述第四转轴上固定安装有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮通过圆锥面与位于第一锥齿轮下方的第二锥齿轮齿合，所述第二锥齿轮通过第一锥齿轮轴与清扫转盘连接，所述清扫转盘的顶面与齿轮轴固定连接，清扫转盘的底面设有若干用于清洁地面的清扫毛刷；

在所述电动机输出端上设置的第一转轴上设有第三带轮，所述第三带轮通过第二传动带与清洁组件联动，所述清洁组件包括清洁转盘，在所述清洁转盘的中间位置设有第二锥齿轮轴，且通过所述第二锥齿轮轴与第三锥齿轮联动，所述第三锥齿轮通过圆锥面与第四锥齿轮齿合，在所述第四锥齿轮中间位置穿过有第五转轴，且在所述第五转轴上设有第四带轮，所述清洁组件通过第四带轮和第二传动带的作用，与第三带轮联动。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过所述机械结构使电动机可同时驱动移动组件、清扫组件和擦拭组件的工作，但是在功率和转速的输出路径上不完全叠加，从而不会由于重复的加速减速而带来功率的不必要损耗，使电动机的能耗比得到最大的发挥，使装置在同等条件下更为节能减耗，续航工作时间更长。

附图说明

图1为本发明所述的多功能节能清扫装置的示意图。

图2为本发明所述的多功能节能清扫装置的前视图。

图3为本发明所述的多功能节能清扫装置的侧视图。

图4为本发明所述的多功能节能清扫装置的内部结构示意图。

图5为本发明所述的多功能节能清扫装置的内部结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参见图1，本发明所述的一种多功能节能清扫装置，由外壳1、底盘2、控制面板3、电动机4、第一转轴5、第一齿轮6、第二齿轮7、减速齿轮箱8、第三转轴9、第一带轮10、第一传动带11、第二带轮12、第三转轴13、滚轮14、第三齿轮15、第四转轴16、第一锥齿轮17、第二锥齿轮18、清扫转盘19、清扫毛刷20、第四带轮21、第四传动带22、第四带轮23、第五转轴24、第三锥齿轮25、第四锥齿轮26、清洁转盘27、清洁海绵28、转向支架29、转向电动机30、转向轮支架31和转向轮32等部件组成(本发明的技术特征主要为装置的机械传动组件，装置的电子控制单元和红外线传感检测系统与其它产品相类似，故不在本专利内详述)。

本发明通过齿轮组将电动机4的输出分别传递到移动组件的驱动机构、清扫组件的驱动机构和擦拭组件的驱动机构处。在功率和运动传递的过程中，清扫转盘19和清洁转盘27的高速转动分别是依靠锥齿轮传动和带传动等方式将电动机4沿水平轴线方向的转动转化为垂直轴线方向的转动。移动组件中滚轮14的转动是由电动机4输出功率和转速后，经过减速齿轮箱8的减速传递至带传动组，最后传递至滚轮14。

如图1、图2和图3所示，本发明的外壳是由外壳1和底盘2组成，在外壳内上部安装有各类电控元器件和红外线传感检测系统，在外壳内下部则安装有装置的传动机械构件。控制面板3安装在外壳1的顶部中央，使用者可以通过控制面板3打开或关闭机器，并可以选择装置的工作模式。

如图3和图5所示，本发明的机械结构如下所述，电动机4安装在底盘2的机架上，电动机4的转轴通过万向联轴器与第一转轴5相互连接，第一齿轮6通过平键连接安装在第一转轴5上。在第一齿轮6的两侧分别是拥有相同齿数的第二齿轮7和第三齿轮15与其保持正常配合关系，第二齿轮7的中心轴连接减速齿轮箱8，在减速齿轮箱8的输出端是第三转轴9，在第三转轴9靠近两端处分别对称安装第一带轮10，在第三转轴13的对应位置上安装第二带轮12，在第一带轮10和第二带轮12外紧紧包裹第一传动带11，从而组成带传动机构，将电动机4的转速和功率可以传递到第三转轴13，在第三转轴13两端安装滚轮14，用以实现装置在地面上来回移动。

本发明中，清扫组件安装在滚轮14前，擦拭组件安装在滚轮14后。

本发明中在第一齿轮6另一侧的是第三齿轮15，第三齿轮15通过平键连接安装在第四转轴16上，第一锥齿轮17也通过平键连接安装在第四转轴16上与第三齿轮15保持同心，使第一锥齿轮17和第二锥齿轮18相互啮合，在底盘2上开有通孔，第二锥齿轮18安装在该处，依靠轴肩固定位置，在第二锥齿轮18的另一端通过螺钉连接固定安装清扫转盘19，在清扫转盘19上设计有搭扣，可任意拆卸安装清扫毛刷20、打蜡绒线转盘或其它清洁组件。

本发明中在第一转轴5上还安装有第四带轮21，第四带轮21与第一齿轮6同心，在第五转轴24的对应位置上安装第四带轮23，在第四带轮21和第四带轮23外紧紧包裹第四传动带22，从而组成带传动机构，将电动机4的转速和功率可以传递到第五转轴24。第三锥齿轮25通过平键连接安装在第五转轴24上与第四带轮23保持同心，使第三锥齿轮25和第四锥齿轮26相互啮合，在底盘2上开有通孔，第四锥齿轮26安装在该处，依靠轴肩固定位置，在第四锥齿轮26的另一端通过螺钉连接固定安装清洁转盘27，在清洁转盘27上设计有搭扣，可任意拆卸安装清洁海绵28、打蜡绒线转盘、拖把头或其它清洁组件。

在底盘2的中后部开有矩形通槽，在该通槽上固定转向支架29用以安装独立的转向机构。在转向支架29上开有通孔，使转向电动机30的转轴通过该通孔，通过法兰连接垂直固定转向电动机30，转向电动机30的转轴通过万向联轴器与转向轮支架31相互连接，在转向轮支架31上安装转向轮32。

本发明的工作原理如下：当电动机4工作时，带动第一齿轮6转动，第一齿轮6的转动可以同时带动第二齿轮7、第三齿轮15和第四传动带22开始工作转动，第二齿轮7会将功率和转速传递给移动组件，第三齿轮15会将功率和转速传递给清扫组件，第四传动带22会将功率和转速传递给擦拭组件。由于电动机4的转速较高，而装置在地面上需要的是缓慢移动，且整个装置的质量较重，移动时需要较大的转矩，所以第二齿轮7将功率和转速传递给减速齿轮箱8，从而使转速获得下降、转矩得到提高。从减速齿轮箱8中输出的运动将依靠带传动传递到滚轮14，从而实现装置在地面上来回移动。第三齿轮15会带动第四转轴16和安装其上的第一锥齿轮17在水平轴线上转动，通过锥齿轮组的传动可以使第二锥齿轮18在垂直轴线上转动，从而带动清扫转盘19的转动。第一锥齿轮17的齿数比第二锥齿轮18多，整个锥齿轮组组成一个加速机构，从而使清扫转盘19获得更高的转速，从而保证了良好的刷扫效果。第四传动带22会带动第五转轴24和安装其上的第三锥齿轮25在水平轴线上转动，通过锥齿轮组的传动可以使第四锥齿轮26在垂直轴线上转动，从而带动清洁转盘27的转动。锥齿轮24的齿数比锥齿轮轴25多，整个锥齿轮组组成一个加速机构，从而使清洁转盘27获得更高的转速，从而保证了良好的旋转擦拭效果。

转向机构安装在滚轮14的后部。当装置需要转向时，电脑芯片控制转向电动机30工作，使整个转向机构调整到所需方向即可。

本发明的控制电路、红外线传感检测系统、电动机4和转向电动机30均依靠内部蓄电池供电，内部蓄电池可由220V交流电对其进行充电。电动机4和转向电动机30的工作由控制电路进行控制，人们通过控制面板3可选择事先输入的工作模式。通过控制电路和红外线传感检测系统传递的信号使电动机4和转向电动机30驱动整个装置实现自动清扫的工作效果。

本发明可在各转轴和外壳机架的连接处安装轴承降低摩擦力，从而使装置的能耗比得到进一步的提高。

本发明中由于带轮组件传递的转矩较大，转速也较快，为避免产生打滑现象，各传动带可采用同步带结构。

为避免传动带长期使用后老化变长，导致带传动失效，造成整个装置的工作故障，本发明可在带传动组件中增加手动或自动张紧装置，从而保证了清扫组件工作的可靠性，并有效地延长了产品的使用寿命。

综上所述，本发明设计的一种多功能节能清扫机器，可以帮助人们自动地对地面上的污垢同时进行旋转扫除和擦拭，在更换不同功能的刷头后也可进行打蜡、拖地或其它各种工作。本发明依靠其自身的机械传动结构实现了利用一个电动机同时驱动移动模块、清扫模块和擦拭模块，并且在功率和转速的输出路径上不完全叠加，从而不会由于重复的加速减速而带来功率的不必要损耗，使电动机的能耗比得到最大的发挥，使装置在同等条件下更为节能减耗，续航工作时间更长。

本发明依靠新的机械传动结构减少了装置整体工作时所需的电动机数量，从而既可以使装置的单位能耗比降低，又可以极大地降低装置的生产成本，还可以进一步减少由于电机故障带来的装置故障发生情况。本发明依靠该结构大大降低了其制造费用，使普通居民随时随地都可以使用该发明，为居民的生活提供了卫生、便利与舒适，从而提高了人们的生活水平，并具有节能环保的效果，具有较好的市场价值和社会意义。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。