一种用于室内清洁的智能机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域的清洗机器人，其是一种尤其涉及室内地面的清洗、清洁等工作的机器人。

背景技术：

针对目前市面现有清洁机器人不能实现拖地的功能，尤其像农村或是下雨天，室内地面，传统清洁机器人的清扫无法达到清洁的要求，人们设计了很多关于室内地面清洁的具有拖地功能的清洁机器人，例如专利201510054983.1公开了一种自动清洗抹布的拖地机器人包括具有内腔的壳体、抹布、主动轮、从动轮、循环水泵、抹布清洗轮、抹布挤干组件、污水过滤组件和主动电机。但是其抹布是通过抹布挤干组件进行挤干,这使得抹布除了经受地面的摩擦还要经受挤干组件的摩擦,很容易将抹布磨损掉，而一点的磨损也可能挤干组件挤干抹布时将抹布撕裂，从而降低上述机器的使用寿命。

其次，现有清扫机器人上的吸尘器通过铰接设置的单向阀防止吸附的脏物掉落，但是单向阀下落关闭需要时间，也容易被大的垃圾物阻隔导致密封不严，从而导致吸入吸尘器的垃圾掉落。

最后，其没有抹布烘干结构，使得抹布拖地之后，总处于潮湿状态，在南方潮湿的气候中容易发霉

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种可对室内进行清洁、拖洗，且实现水循环利用的智能机器人。

本发明解决上述技术问题所采取的的技术方案是：

一种用于室内清洁的智能机器人，包括支撑固定结构，支撑固定结构上安装有驱动结构、水循环结构和工况切换结构；

所述水循环结构包括水箱，水箱通过水泵连通有过滤腔，过滤腔的过滤腔入水口与水箱连通构成水循环结构；

所述工况切换结构包括拖把，拖把连接有拖把电机和升降机构；水箱底部设置有与拖把配合的水箱底部封盖；

拖把在水箱浸水清洗后，增压泵将水抽到过滤腔过滤并储存，拖把电机带动拖把旋转将拖把的水甩干，水箱底部封盖打开，升降机构将拖把下降至接触地面，拖把电机带动拖把旋转进行拖地工作；

拖把需要清洗时，升降机构带动拖把回到水箱，水箱底部封盖关闭，过滤腔中经过滤的水通过密封盖结构回到水箱，拖把电机带动拖把旋转将拖把清洗干净。

进一步的改进，所述升降机构包括与拖把电机连接的拖把电机支架，拖把电机支架连接有丝杠螺母，丝杠螺母连接有丝杆，丝杆与丝杠步进电机相连；拖把电机支架通过丝杠步进电机上座连接有步进电机立柱，过滤腔内成形有与步进电机立柱配合的导向限位槽。

进一步的改进，所述过滤腔处于水箱上方，水泵通过前置过滤器与过滤腔的过滤层入水口连通，过滤腔内安装有过滤层过滤网板；过滤层入水口处于过滤层过滤网板一侧，密封盖结构处于过滤层过滤网板另一侧；密封盖结构包括密封盖，水箱内固定有弹簧固定柱；弹簧固定柱上设有弹簧固定柱孔，弹簧固定柱孔通过弹簧与密封盖相连；拖把电机支架上设置有与密封盖配合的凸缘，密封盖的边缘为阶梯状结构，过滤腔开有与密封盖配合的阶梯孔；密封盖上固定有密封盖磁铁；阶梯孔的阶梯上固定有与密封盖磁铁配合的阶梯孔磁铁，阶梯孔的阶梯上还固定有与密封盖磁铁配合的密封盖导轨。

进一步的改进，所述驱动结构包括底板，底板前端左右两侧均安装有支座，支座固定有轮子驱动电机，轮子驱动电机连接有驱动轮；底板后端固定有万向轮。

进一步的改进，水箱底部铰接有水箱底部密封盖，水箱底部密封盖边缘为阶梯状，水箱底部开设有与水箱底部密封盖配合的阶梯孔，阶梯孔的阶梯上固定有防水材料，所述的水箱底部有铰链结构，所述的铰链结构与水箱底部密封盖连接在一起，所述的水箱底部设置成偏置的漏斗状。

进一步的改进，所述驱动结构上固定有推块导轨，推块导轨滑动连接有带齿条的推块，推块与水箱底部密封盖配合实现水箱底部密封盖的开合；推块上的齿条啮合有齿轮，齿轮连接有步进电机。

进一步的改进，所述驱动结构上可拆卸安装有干燥器。

进一步的改进，所述干燥器连接有湿度传感器。

进一步的改进，还包括吸尘清洁结构，所述的吸尘清洁结构包括吸尘器头部，吸尘器头部连通吸尘器中部结构，吸尘器中部结构包括吸尘器内腔，吸尘器中部结构的中部开有出尘开口，出尘开口处安装有出尘门，吸尘器内腔上部固定有网板，吸尘器内腔连通有负压装置；吸尘器内腔中部设置有转轴，转轴上固定有吸尘器内置叶片，转轴一端连接有吸尘器步进电机，另一端与连接有吸尘器端盖。

进一步的改进，所述驱动结构的后端安装有拖干筒。

进一步的改进，所述吸尘器中部结构可拆卸插接在吸尘器头部上，吸尘器头部固定在驱动结构上。

与现有技术相比，该发明的优点是通过丝杠步进电机等构成工况切换机构实现拖把清洗、拖地及甩干等工况切换，此外该智能清洁机器人具有洁净污水功能，能实现水的清洁循环利用水，同时该机器人还具备吸尘的传统功能，能有效的替代人的劳动。

附图说明

图1是本发明一种用于室内清洁的智能机器人的立体图；

图2是本发明一种用于室内清洁的智能机器人的主视图；

图3是本发明一种用于室内清洁的智能机器人的侧视图；

图4是本发明一种用于室内清洁的智能机器人的俯视图；

图5是本发明一种用于室内清洁的智能机器人的底板、支座、驱动结构的立体图；

图6是本发明一种用于室内清洁的智能机器人的水箱及底封结构立体图；

图7是本发明一种用于室内清洁的智能机器人的过滤腔立体图；

图8是本发明一种用于室内清洁的智能机器人的过滤腔主视图；

图9是本发明一种用于室内清洁的智能机器人的工况切换立体图；

图10是本发明一种用于室内清洁的智能机器人的吸尘器结构立体图；

图11是本发明一种用于室内清洁的智能机器人的吸尘器及固定座立体图；

图12是本发明一种用于室内清洁的智能机器人的吸尘器及固定座主视图；

图13为烘干器的结构示意图。

其中，1-拖干筒；2-轮子驱动电机；3-齿轮组；4-拖把出口；5-推块导轨；6-带有齿条的水箱底部推块；7-35型号步进电机；8-水箱底座；9-支座(固定电机及水箱)；10-驱动轮；11-牛眼轮(即万向轮)；12-过滤腔挡环；13-密封盖导轨；14-密封盖；15-密封盖磁铁；18-过滤网板；19-过滤腔入水口；20-丝杠步进电机上座；21-丝杠螺母；22-拖把电机支架；23-拖把电机；24-凸缘；25-拖把；26-联轴器；27-42型号丝杠步进电机；28步进电机立柱；29-负压装置，具体为高速大扭矩步进电机；30-吸尘器中部结构；32-吸尘器头部；33-水箱；34-水箱底部封盖；35-水箱出水口；37-弹簧固定柱；38-弹簧固定柱孔；39-铰接结构；40-过滤腔；41-烘干器；42-吸尘器出口；44-导向限位槽；45-密封盖下部小孔；46-负压装置固定架；47-底板；48-烘干器底座；50-吸尘器步进电机；51-吸尘器内腔；52-齿轮；53-吸尘器右端盖；54-吸尘器左端盖；55-防堵塞钢网；56-吸尘器内置叶片。57、转轴

具体实施方式

以下结合附图1-13对本发明作进一步详细描述。

如图5所示的底座立体图，底板47作为智能清洗机器人的重力主要承载对象，32是吸尘器头部，吸尘器头部固定在底板上，头部的扩大口伸入接近地面的地方，在高速大扭矩电机的带动下进行吸尘；2是驱动机器人前进的驱动电机，通过与齿轮组3啮合将动力传输到驱动轮10上，通过齿轮组避免驱动电机转轴直接承受径向载荷，两个驱动电机独立运转通过差速实现机器人转向；4是底板47上的拖把出口，丝杠步进电机27带动丝杠螺母21运动，实现拖把25的上下运动，在上下运动过程中会通过底板47上的拖把出口4，实现拖地跟拖把25清洗工况的切换；5是推块运动的导轨，其使能推块在前进后退过程始终保持直线，并且为水箱底盖密封时提供挤压力；6是带有齿条的能使水箱底盖实现开合的推块，通过步进电机7带动齿轮52，传到齿条上实现运动，采用步进电机7实现精确定位，避免超过导轨工作行程；8是水箱支座，主要支撑和固定水箱，防止水箱晃动；9是电机支座，总共有四块，两侧各两块，主要用于固定电机和支撑水箱，在其内部有轴承，实现减小电机轴转动的摩擦力。

如图6所示是水箱及其底封结构，水箱33主要作为清洗拖把时候水存放的容器；34是水箱底部封盖，结构是阶梯式，水箱底盖接口处布置防水材料，实现防止水箱漏水，通过铰接结构实现水箱底盖的开合；35是水箱的出水口，水泵将清洗拖把后的污水从该口抽到过滤腔40里面，污水经过前处理(购买的前置过滤器，先除去泥沙等大颗粒杂质)通过水泵进入到过滤腔，当过滤腔密封盖14打开时候，经过第一次处理的水通过打开的过滤腔密封盖进入到水箱中时，在通过过滤网板18时进行第二次净化，由此实现水的循环利用；46是吸尘器的固定座(负压装置固定架)，主要用于固定高速大扭矩电机29以及吸尘器中部结构30；37是弹簧固定座，主要用于在丝杠步进电机27带动拖把25向下动作进行拖地时候，过滤腔密封盖14在弹簧弹性力作用下复位，该水箱内侧壁有带小孔的支柱，用于固定复位弹簧，水箱内侧壁有较浅的阶梯，用于固定过滤腔。

如图7、8是过滤腔的立体及主视图，密封盖导轨13其确保密封盖14在拖把电机支架22的凸缘顶起或缩回时候，密封盖始终保持直线运动，最终能准确达到初始位置，确保装置密封性；15是密封盖磁铁，其主要是磁碰原理能保证过滤腔能够密封良好；18是过滤网板，右侧经过前置过滤器处理后的水通过它的时候，进行了二次洁净处理；19是过滤腔入水口，等到丝杠步进电机27上升到一定位置时候，密封盖14打开，过滤腔的洁净水进入水箱清洗拖把。

如图10、11是吸尘器及其固定座的立体及主视图，高速大扭矩电机29，在高速旋转时产生较大的真空度，通过吸尘器头部32的细小垃圾均被吸尘器吸走(吸尘器开口宽度等于机器人的宽度25cm,行驶过的地面全部覆盖)；吸尘器结构中部设置有一个开口，在里面放入防堵塞钢网，实现细小垃圾的拦截，等垃圾达到一定量，更换长方体防堵塞钢网即可。

其中，高速大扭矩电机29工作时，吸尘器步进电机50带动转轴57转动，进而使得吸尘器内置叶片56转动，让开吸气通道，从而使得灰尘顺利通过吸尘器内腔51并被防堵塞钢网拦截。当吸尘结束时，吸尘器步进电机50带动转轴57转动进而使得吸尘器内置叶片56将吸尘器内腔挡住，从而防止灰尘落回底面。然后打开吸尘器结构中部开口上的出尘门，将吸尘清洁结构中的尘土取出。优选的吸尘器内置叶片56将吸尘器内腔完全挡住时，吸尘器内置叶片56向外倾斜设置，这样只要打开出尘门，内部的垃圾受重力影响可自动流出。

如图9所示，丝杠步进电机上座20，通过丝杠步进电机27动作带动丝杠螺母21实现上下运动，从而带动与其连接的拖把驱动电机固定支架22上下移动到不同的位置，完成拖地与拖把清洗的两种工况切换；23直流减速电机(拖把电机)，在拖地时带动拖把25做回转运动，实现拖地功能，在清洗的时候，水箱中的水位高于拖把25的上表面，拖把25回转运动进行清洗，当增压泵(水泵)将水箱中的水抽到过滤腔40中时候，水位低于拖把的下表面，加快电机转速，通过离心力将拖把上多余的水分甩干；24是拖把驱动电机固定支架22上的凸缘，其主要作用是在螺母上升到一定位置以后，将过滤腔的密封盖顶开，使过滤后的清洁水顺利流入水箱下层用于拖把的再次清洗。过滤腔内设置有过滤腔挡环12，工况切换机构处于过滤腔挡环12成的腔中。

如图1、2、3、4的主体视图及总装图的三视图所示，驱动电机2带动驱动轮10动作，实现机器人前进，两边电机差速可以实现机器人转向，机器人前进的同时，丝杠步进电机27和丝杆螺母21处于拖地工况状态，电机23以75转/分钟的转速做回转运动来进行拖地，高速大扭矩电机29正常工作，吸收地面的灰尘等小杂质，此时，过滤腔40的密封盖14处于闭合状态，由于水的重力、弹簧拉力以及磁铁15的吸引力来实现密封，防止漏水，而水箱33的底盖处在打开状态，推块6处于使底部密封盖能打开的位置。

待机器人工作一段时间后，拖把达到一定的肮脏程度，轮子驱动电机2停转，高速大扭矩电机29停转，吸尘器暂停工作，丝杠步进电机27带动丝杠螺母21向上运动，上升10cm后，步进电机7动作，通过其输出轴上齿轮带动齿条运动，实现带有齿条结构的推块6向水箱底部中心靠拢，挤压水箱底部封盖34，通过挤压力、水箱底部及底部封盖34的阶梯开口以及阶梯开口里面的防水材料实现密封，达到不漏水的效果，随着丝杠步进电机螺母的上升，达到一定高度，拖把电机支架上的凸缘部分克服密封盖14上和水箱上连得弹簧弹性力及磁铁的吸引力作用，将密封盖14打开，过滤腔40里面存放的经过两次清洁处理的水流入到下层水箱中，浸没拖把25，拖把电机23调速以中速运动进行清洗，一定时间后，丝杠步进电机27向下运动1.5cm，在没有凸缘24的挤压作用下，密封盖14在弹簧拉力以及磁铁的吸引力作用下，经过导轨13的导向复位并密封过滤腔，水泵通过水箱上的出水口35将污水经过前置过滤器进行第一次处理，再进入到过滤腔储存，前处理过得水在过滤腔通过过滤网板进行第二次处理，待下层水箱中污水全部排尽，水泵停止工作，此时增大电机23的转速，通过离心力甩干拖把上多余的水分；一定时间后，电机23停转，步进电机7动作，齿轮带动齿条，实现带齿条的推块6复位，水箱底部封盖34在铰接结构39的固定下，向下转动，水箱底盖打开，步进电机27带动螺母实现拖把25向下运动，到达拖地的位置后，步进电机27停转，电机23、高速大扭矩电机29、轮子驱动电机2动作，开始拖地，吸收地面灰尘等杂质，走过一定路程后，进行以上工序循环。

当拖地完毕后，放上烘干器，对拖把及水箱进行烘干，以免拖把由于潮湿而发霉，也可防止水箱由于不透气且内部潮湿而发霉。烘干器可以可拆卸安装在与拖把出口4配合的烘干器底座48上,也可以固定在底座上倾斜对准拖把。

本拖地机器人通过控制系统实现智能拖地功能，控制系统由传感器探测子系统、控制芯片和执行机构子系统构成。拖地机器人通过超声波距离传感器、红外光电距离传感器实时检测周围环境信息并将信息反馈回控制芯片，控制芯片根据局部环境信息规划出拖地机器人的完全遍历路径，本机器人采用“犁”式路径规划方法，保证拖地机器人在工作区域内完全遍历时不会与障碍物产生碰撞，并且使拖地机器人在工作区域遍历能够达到最大覆盖率和最小重复率。拖地机器人在工作区域工作时，主控芯片根据机器人的实时状况控制其在适当的时候控制吸尘器、水泵的启停，控制水箱盖的开闭，控制拖把的工况切换，保证机器人高效的工作。在锂电池电量过低或者清扫工作完成时，拖地机器人通过红外光电传感器寻找充电桩的位置并且在控制系统作用下返回充电桩充电，自动冲洗水箱并换水。如果拖地机器人长期不使用，打开拖地机器人上的拖把烘干开关，拖地机器人通过充电桩上的外接电源自动将拖把烘干，防止发霉。以上全部过程都是拖地机器人自主实现。

最后应说明的是：以上实施例仅说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。