一种地面保洁机器人及其控制方法与流程

本发明涉及清扫地板、地毯、家具、墙壁或墙上覆盖物的机械的技术领域，特别涉及一种地面保洁机器人及其控制方法。

背景技术：

扫地机器人，是智能家用电器的一种，使用最为普及，其能凭借一定的人工智能自动在房间内完成地板清理工作，一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。

从功能上说，扫地机器人相当于具有简单路径规划和壁障功能的自动吸尘器，其扫地功能与吸尘器基本相同，由毛刷将灰尘聚拢至机体吸尘区域的开口处，强力风扇产生低压吸力将灰尘杂物吸入吸尘管道，随着机体的运动，将机体运动路径下的灰尘、杂物吸入机体内，过滤存留在储灰盒中。

然而，正如所描述的，现有技术的扫地机器人仅具有“扫地”的单一功能，很多人在扫地机器人完成清扫灰尘、杂物的工作后，需要再次对已经清扫过的区域进行拖抹，保证地面的光亮、清洁，对于一般的家庭来说，在敞开式的区域进行此后续作业并非难事，但是在家庭中往往存在很多阴暗的死角区域，如床底、沙发底、柜子底下等，单纯的扫除灰尘、杂物并没有从根本上解决打扫的难题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种优化的地面保洁机器人及其控制方法，机器人既能完成清扫灰尘、杂物的工作，亦能在特殊区域进行拖抹的作业，降低地面保洁难度，减轻打扫卫生的负担。

本发明所采用的技术方案是，一种地面保洁机器人，包括壳体和设于壳体内的控制器及电源，所述壳体内设有与控制器连接的清洁机构、行走机构、传感机构和充电机构，所述控制器、清洁机构、行走机构、充电机构与所述电源配合设置，所述清洁机构包括扫地单元和拖地单元；所述壳体内设有储水腔，所述储水腔朝向壳体外侧设有若干喷射头，所述储水腔内配合设有推杆，所述推杆通过第一电机与控制器连接；所述储水腔与所述拖地单元配合设置。

优选地，所述扫地单元包括与控制器连接的至少1个第二电机，所述第二电机的输出轴贯穿壳体底部，所述壳体下部的输出轴上设有毛刷，所述壳体内设有空腔，所述空腔的吸附口设于毛刷侧部的壳体底部，所述空腔内设有与控制器连接的微型吸风机。

优选地，所述空腔包括空间连通的主空腔和辅空腔，所述主空腔和辅空腔的内壁上均贴设有静电贴。

优选地，所述拖地单元包括铰接设于壳体底部的翻转板，所述翻转板的铰接侧的两端部设有金属片，所述翻转板两侧的壳体上设有与所述控制器连接的电磁盘，所述金属片与所述电磁盘配合设置；所述翻转板与壳体间设有气杆；所述翻转板的底部设有擦拭部；所述储水腔设于所述翻转板上部的壳体内。

优选地，所述行走机构包括万向轮，所述万向轮设于所述拖地单元的正前方的壳体底部边缘，所述拖地单元两侧的壳体底部分别设有行动轮，所述行动轮分别连接至第三电机和第四电机，所述第三电机和第四电机连接至控制器。

优选地，所述推杆包括顺次设置的密封部、密封座、杆体和连接部，所述密封部朝向储水腔内部设置，所述连接部连接至第一电机的输出端。

优选地，所述储水腔内设有内螺纹，所述密封座设有外螺纹，所述内螺纹和外螺纹配合设置。

优选地，所述喷射头处设有调节阀，所述调节阀与控制器连接。

优选地，所述传感机构包括距离传感器和光照传感器，所述壳体前侧设有与距离传感器配合设置的距离感应孔，所述壳体顶部前端设有与光照传感器配合设置的光照感应孔。

一种采用所述的地面保洁机器人的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

步骤1：储水腔取水、清空空腔，安装储水腔、空腔，启动机器人；控制器控制清洁机构的扫地单元、行走机构和传感机构开始工作；控制器控制第二电机带动毛刷转动，微型吸尘器工作将毛刷掸扫的灰尘通过吸附口扫入空腔；

步骤2：传感机构实时传输机器人与清扫路线前方障碍物的距离，当距离为0时，控制器控制第三电机和第四电机根据障碍物的位置进行转向操作，万向轮随行；传感机构实时传输机器人所处位置的光照强度；

步骤3：以1秒为单位，相邻1秒间传感机构获得的机器人所处位置的光照强度之差为△e；当△e大于等于阈值时，进行步骤4，否则保持当前工作状态或停机；

步骤4：控制器控制电磁盘断电消磁，拖地单元开始工作，扫地单元关闭；翻转板翻开，擦拭部着地，控制器控制第一电机作用于储水腔朝地面洒水，擦拭部将洒水后的地面擦净；

步骤5：传感机构实时传输机器人与清扫路线前方障碍物的距离，当距离为0时，控制器控制第三电机和第四电机根据障碍物的位置进行转向操作，万向轮随行；传感机构实时传输机器人所处位置的光照强度；进行步骤3。

本发明提供了一种优化的地面保洁机器人及其控制方法，通过在壳体内设置与控制器连接的电源、清洁机构、行走机构、传感机构和充电机构，完成机器人的基本清洁、行走功能，并通过传感机构反馈信息触发控制器；同时，将清洁机构设置为分开的扫地单元和拖地单元，并在壳体内设置带有若干喷射头的储水腔，以控制器通过信号控制第一电机进而控制推杆将储水腔内的水根据需求推出，与拖地单元配合完成拖抹作业，机器人在控制器的控制下，既能完成清扫灰尘、杂物的工作，亦能在特殊区域拖地，降低地面保洁难度，减轻打扫卫生的负担。

附图说明

图1为本发明的主视图结构示意图；

图2为本发明的翻转板合上时省略前侧壳体的主视图结构示意图；

图3为本发明的翻转板打开时省略壳体内部机构的主视图结构示意图；

图4为本发明的俯视图结构示意图；

图5为本发明的仰视图结构示意图；

图6为本发明的壳体内部机构的俯视图结构示意图，其中，虚线表示机构间的电连接或通信连接。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明涉及一种地面保洁机器人，包括壳体1和设于壳体1内的控制器2及电源3，所述壳体1内设有与控制器2连接的清洁机构、行走机构、传感机构和充电机构4，所述控制器2、清洁机构、行走机构、充电机构4与所述电源3配合设置，所述清洁机构包括扫地单元和拖地单元；所述壳体1内设有储水腔5，所述储水腔5朝向壳体1外侧设有若干喷射头6，所述储水腔5内配合设有推杆7，所述推杆7通过第一电机8与控制器2连接；所述储水腔5与所述拖地单元配合设置。

本发明中，机器人的主体包括一个壳体1，壳体1中设置有整个机器人的各种机构与控制器2交互信号，通过控制器2分派指示进行具体的动作，控制器2中一般还应当集成人机交互模块等更适于应用在现有环境需求中的模块。控制器2采用一般的单片机即能完成后续叙述的相应功能，非本发明主要解决的技术问题，本领域技术人员可以依据各自需求完成基础设置。

本发明中，清洁机构用于接收控制器2的控制，切换不同的模式对地面进行保洁作业；行走机构用于接收控制器2的控制，完成在路面的前进、转向、后退作业；传感机构用于朝控制器2发送相应的传感信息，进而触发控制器2控制其他机构的工作；充电机构4用于对机器人完成充电作业，一般情况下，控制器2中集成充电模块，通过充电机构4对电源3进行充电，其为本领域技术人员的公知技术，本领域技术人员可以依据需求自行设置。

本发明中，清洁机构、行走机构、充电机构4涉及到充放电，故与电源3连接。

本发明中，清洁机构包括扫地单元和拖地单元，其中扫地单元用于对地面进行灰尘杂物的清扫，而拖地单元用于对地面进行拖抹作业，考虑到机器人一般体积较小且耗电量大，拖地单元仅接收控制器2在特定情况下的触发信号进行工作。

本发明中，为了完成拖地单元对于地面的拖抹作业，在壳体1内设置带有若干喷射头6的储水腔5，以控制器2通过信号控制第一电机8进而控制推杆7将储水腔5内的水根据需求推出，需求包括出水量和出水时间，进而与拖地单元配合完成拖抹作业。

本发明中，机器人在控制器2的控制下，既能完成清扫灰尘、杂物的工作，亦能在特殊区域拖地，降低地面保洁难度，减轻打扫卫生的负担。

所述扫地单元包括与控制器2连接的至少1个第二电机9，所述第二电机9的输出轴贯穿壳体1底部，所述壳体1下部的输出轴上设有毛刷10，所述壳体1内设有空腔，所述空腔的吸附口11设于毛刷10侧部的壳体1底部，所述空腔内设有与控制器2连接的微型吸风机12。

所述空腔包括空间连通的主空腔13和辅空腔14，所述主空腔13和辅空腔14的内壁上均贴设有静电贴15。

本发明中，扫地单元包括至少1个第二电机9，即对应一个毛刷10，在实际的操作中，可以依据需求设置2组第二电机9和毛刷10的组合，增加清扫力度。

本发明中，以第二电机9的输出轴带动毛刷10转动，在毛刷10侧部的壳体1底部设置有吸附口11，毛刷10转动的过程中灰尘和杂物会有一定程度的扬起，在空腔中设置有微型吸风机12，灰尘和杂物随即通过吸附口11进入到空腔中。

本发明中，显而易见，在壳体1侧部设有风道配合微型吸风机12完成吸附灰尘和杂物的作业，此为本领域技术人员容易理解的内容。

本发明中，空腔包括空间连通的主空腔13和辅空腔14，设置2个腔体主要是为了存放足够多的灰尘和杂物；主空腔13和辅空腔14可以是两个并联的腔体，亦可以在主空腔13内包含设置辅空腔14。

本发明中，为了增加吸附能力，在主空腔13和辅空腔14的内壁上均贴设有静电贴15，对于吸附物进行进一步固定，空腔整体可拆卸、替换，或是至少更换静电贴15。

本发明中，在实际的作业中，主空腔13和辅空腔14间还可以设置过滤层16，过滤层16用于过滤体积较大的杂物，即一般情况下，主空腔13用于吸附较大的杂物，辅空腔14用于吸附灰尘等小颗粒物。

所述拖地单元包括铰接设于壳体1底部的翻转板17，所述翻转板17的铰接侧的两端部设有金属片18，所述翻转板17两侧的壳体1上设有与所述控制器2连接的电磁盘19，所述金属片18与所述电磁盘19配合设置；所述翻转板17与壳体1间设有气杆20；所述翻转板17的底部设有擦拭部21；所述储水腔5设于所述翻转板17上部的壳体1内。

所述推杆7包括顺次设置的密封部22、密封座23、杆体24和连接部25，所述密封部22朝向储水腔5内部设置，所述连接部25连接至第一电机8的输出端。

所述储水腔5内设有内螺纹，所述密封座23设有外螺纹，所述内螺纹和外螺纹配合设置。

所述喷射头6处设有调节阀26，所述调节阀26与控制器2连接。

本发明中，拖地单元实际上与储水腔5及关联结构配合设置，完成拖抹作业。

本发明中，拖地单元主要通过控制铰接设置在壳体1底部的翻转板17来进行操作，在翻转板17的底部设置有用于拖抹的擦拭部21，擦拭部21可拆卸设置，一般情况下为易于清洗的不织布或海绵。

本发明中，翻转板17的铰接侧的两端部设有金属片18，翻转板17两侧的壳体1上设有与控制器2连接的电磁盘19，金属片18与电磁盘19配合设置，当控制器2发出触发拖地单元的信号时，电磁盘19断电消磁，金属片18失去磁力，翻转板17打开，擦拭部21触地，同时设置在翻转板17上部的壳体1内的储水腔5洒水，打湿地面，由擦拭部21进行擦拭。

本发明中，在实际的操作过程中，为了保证擦拭部21能完全作用于地面，还可以在壳体1内部与翻转板17间设置小型气杆20，翻转板17翻开后，气杆20亦撑开，保证擦拭部21始终触地并对地面产生一定压力，当拖地单元停止工作后，气杆20首先解锁，将翻转板17拉起，收回。

本发明中，储水腔5配合设置推杆7，推杆7包括顺次设置的密封部22、密封座23、杆体24和连接部25，在实际工作的过程中，第一电机8带动连接部25往前或往后，进而顺次带动杆体24、密封座23和密封部22前进或后退，为了保证工作的顺利以及密封性能的优异，在储水腔5内设置内螺纹、密封座23外侧配合设置外螺纹。

本发明中，为了有效调节储水腔5的出水大小，且保证其不漏水，故在喷射头6处设有调节阀26，通过控制器2的控制调节阀26口的大小，进而调节出水量，有效保证了拖地单元的工作效率。

所述行走机构包括万向轮27，所述万向轮27设于所述拖地单元的正前方的壳体1底部边缘，所述拖地单元两侧的壳体1底部分别设有行动轮28，所述行动轮28分别连接至第三电机29和第四电机30，所述第三电机29和第四电机30连接至控制器2。

本发明中，控制器2控制第三电机29和第四电机30的不同输出进而带动行动轮28往不同的方向转向，通过万向轮27进行支撑和正常前进，当机器人触壁时，控制器2控制第三电机29和第四电机30的输出，进而带动机器人向其他路径进行清洁作业。此为本领域技术人员容易理解的内容，具体的行走机构的结构设置可以依据本领域技术人员的实际需求自行设置。

所述传感机构包括距离传感器31和光照传感器32，所述壳体1前侧设有与距离传感器31配合设置的距离感应孔33，所述壳体1顶部前端设有与光照传感器32配合设置的光照感应孔34。

本发明中，传感机构主要包括了距离传感器31和光照传感器32，距离传感器31用于与距离感应孔33配合实时获取机器人与障碍物间的距离，尽可能不产生碰撞，而光照传感器32用于与光照感应孔34配合实时获取机器人是否进入到不易进行保洁作业的区域，如床底、沙发底、柜子底下等，若是，则切换清洁机构到拖地单元对应的模式，直接对相应区域进行拖抹作业，取代传统的扫地作业，避免了二次清洁带来的困难。

本发明还涉及一种采用所述的地面保洁机器人的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

步骤1：储水腔5取水、清空空腔，安装储水腔5、空腔，启动机器人；控制器2控制清洁机构的扫地单元、行走机构和传感机构开始工作；控制器2控制第二电机9带动毛刷10转动，微型吸尘器12工作将毛刷10掸扫的灰尘通过吸附口11扫入空腔；

步骤2：传感机构实时传输机器人与清扫路线前方障碍物的距离，当距离为0时，控制器2控制第三电机29和第四电机30根据障碍物的位置进行转向操作，万向轮27随行；传感机构实时传输机器人所处位置的光照强度；

步骤3：以1秒为单位，相邻1秒间传感机构获得的机器人所处位置的光照强度之差为△e；当△e大于等于阈值时，进行步骤4，否则保持当前工作状态或停机；

步骤4：控制器2控制电磁盘19断电消磁，拖地单元开始工作，扫地单元关闭；翻转板17翻开，擦拭部21着地，控制器2控制第一电机8作用于储水腔5朝地面洒水，擦拭部21将洒水后的地面擦净；

步骤5：传感机构实时传输机器人与清扫路线前方障碍物的距离，当距离为0时，控制器控制第三电机29和第四电机30根据障碍物的位置进行转向操作，万向轮27随行；传感机构实时传输机器人所处位置的光照强度；进行步骤3。

本发明中，机器人的初始工作模式为利用扫地单元对地面的灰尘和杂物进行清扫，并适时进行转向操作；同时，传感机构获得的机器人所处位置的光照强度之差，当光照强度的差值过大直至大于等于阈值时，切换至拖地单元进行拖抹作业。

本发明中，由于每个清扫场合的需求不同，阈值的取值不同，一般情况下，阈值取300lx。

本发明通过在壳体1内设置与控制器2连接的电源3、清洁机构、行走机构、传感机构和充电机构4，完成机器人的基本清洁、行走功能，并通过传感机构反馈信息触发控制器2；同时，将清洁机构设置为分开的扫地单元和拖地单元，并在壳体1内设置带有若干喷射头6的储水腔5，以控制器2通过信号控制第一电机8进而控制推杆7将储水腔5内的水根据需求推出，与拖地单元配合完成拖抹作业，机器人在控制器的控制下，既能完成清扫灰尘、杂物的工作，亦能在特殊区域拖地，降低地面保洁难度，减轻打扫卫生的负担。