一种升降式台阶清扫机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及一种升降式台阶清扫机器人。

背景技术：

纵观扫地机器人十几年的发展时间，可以发现扫地机器人的技术更迭经历了两大阶段：第一阶段：扫地功能完善阶段，扫地机器人的最本质工作就是完成地面清洁工作，因而早期扫地机器人的主要是为了完善清扫系统而工作的。早期的扫地机器人一直致力于提高它的智能化，更新改善其感应系统及清洁路径等功能。第二阶段：清扫智能化阶段，扫地机器人是要替代人进行工作的，需要对家庭环境进行识别感知，因此扫地机器人开始增加一些附加的智能化技术，比如增加智能回充、爬坡越障、防跌落功能、APP远程控制功能等。虽然扫地机器人与吸尘器有着密不可分的渊源，但是在某些地方，经过多年的技术沉淀、革新，扫地机器人更是有着比吸尘器更加创新的特点，更能适应现代社会人们高效忙碌的生活。随着扫地机器人行业的不断进步和发展，扫地机器人逐步获得用户的认可。近几年，扫地机器人正在以惊人的速度普及，市场发展十分迅猛。但是，现在的扫地机器人只是可以在一个平面内工作，进行一些简单的障碍躲避，连一个小小的坡度便无法逾越。然而，当前的绝大多数的小区楼层，办公楼，学校等地方的楼梯还仅仅是人工清扫，面对如此浩大的楼梯台阶清洁工程，只能是雇佣员工来进行清扫，这种清洁方式不仅效率低下，而且还浪费了大量的人力、物力、财力。

例如申请号为CN201710871203.1的专利公开了一种智能扫地机器人，本发明包括壳体、行走装置、清扫装置和控制检测装置，所述的壳体上通过铰接装置连接有拖地装置，所述的拖地装置包括若干支撑辊、传送带、清洁盒、加湿盒和电机，所述的传送带上均匀间隔设置有拖布，所述的拖布的一个侧边连接在传送带上，所述的支撑辊包括第一支撑辊、第二支撑辊、第三支撑辊、第四支撑辊、第五支撑辊、第六支撑辊和挤压辊，所述的所有支撑辊的均相互平行设置，所述的第二支撑辊的直径与第六支撑辊的直径相同且第二支撑辊的中心轴线与第六支撑辊的中心轴线位于同一水平面。该专利的机器人仅具备在在一个平面内工作的功能，无法实现跨台阶清扫作业。

技术实现要素：

为了克服现有技术中清扫机器人无法跨越台阶作业的缺陷，本实用新型设计了一种升降式台阶清扫机器人，满足了当前阶段各大公司、学校、公寓等楼层对台阶进行清扫的需求，具有很大的应用价值。

本实用新型解决前述技术问题所采用的技术方案是：一种升降式台阶清扫机器人，包括底盘、多个全向轮、吸尘模块、吸尘片、多个电机，还包括升降组件，所述升降组件包括丝杠、丝杠螺母、同步轮和法兰轴承，所述丝杠上部与丝杠螺母配合，一组升降组件包括两个同步轮，其中一个同步轮与丝杠螺母连接，另一个同步轮与升降电机连接。

优选的是，同步轮进行攻丝处理，与丝杠螺母之间固定连接。

上述任一方案优选的是，两个同步轮外包覆同步带。

上述任一方案优选的是，同步轮与同步带设置于底盘上方，同步轮与同步带上方设置支撑板，支撑板与底盘之间设置支撑柱。

上述任一方案优选的是，升降电机固定在支撑板上方，支撑板上设置通孔作为丝杠穿过的通道。

上述任一方案优选的是，丝杠下端通过固定件固定在玻纤板上，玻纤板两端上表面分别与直角板固定连接；玻纤板两端下表面分别与电机安装板固定连接，电机安装板内连接的驱动电机控制其对应的全向轮转动。

上述任一方案优选的是，底板四角设置滑轨滑块，滑轨上端穿过滑轨滑块，下端与玻纤板两端的直角板连接。

上述任一方案优选的是，底盘下方设置六个全向轮，包括两组竖排全向轮组和一组横排全向轮组，每组全向轮组包括两个全向轮及其对应的驱动电机，驱动电机驱动全向轮转向实现机器人的全方位移动。

上述任一方案优选的是，升降组件为两组，每组分别控制一组竖排全向轮组。

上述任一方案优选的是，横排全向轮组固定于底盘下方，通过电机安装板与底盘固定连接。

上述任一方案优选的是，底盘四周设置红外线传感器，用于识别机器人四周的环境。

上述任一方案优选的是，在底盘上方设置单片机作为控制核心，单片机与升降电机、吸尘模块、驱动电机通过驱动电路电连接.

上述任一方案优选的是，单片机与电源模块和时钟模块通过外部电路电连接。

本实用新型实现了清扫机器人的全方位移动、升降底盘、翻越台阶及清扫功能，填补了台阶机器人清扫的空白，可以实现对台阶机械化、智能化、自动化的清扫，这适应了现代工业社会的需求，具有很大的研究前景。

附图说明

图1 为按照本实用新型的升降式台阶清扫机器人的一优选实施例的示意图。

图2 为按照本实用新型的升降式台阶清扫机器人的底盘的一实施例的仰视图。

图3 为按照本实用新型的升降式台阶清扫机器人的水平地面的一实施例的工作状态图。

图4 为按照本实用新型的升降式台阶清扫机器人的全向轮分布的一优选实施例的示意图。

图5 为按照本实用新型的升降式台阶清扫机器人的升降组件的一优选实施例的示意图。

图6 为按照本实用新型的升降式台阶清扫机器人的丝杠螺母与同步轮装配的一实施例的示意图。

图7 为按照本实用新型的升降式台阶清扫机器人的一实施例的台阶翻越步骤一示意图。

图8 为按照本实用新型的升降式台阶清扫机器人的如图7所示的实施例的台阶翻越步骤二示意图。

图9 为按照本实用新型的升降式台阶清扫机器人的如图7所示的台阶翻越步骤三的示意图。

图10 为按照本实用新型的升降式台阶清扫机器人的如图7所示实施例的台阶翻越步骤四的示意图。

图11 为按照本实用新型的升降式台阶清扫机器人的控制系统的一实施例的框图。

图示说明：

1、全向轮，2、吸尘模块，3、吸尘片，4、丝杠，5、丝杠螺母，6、同步轮，7、法兰轴承，8、同步带，9、支撑板，10、支撑柱，11、固定件，12、玻纤板，13、滑轨，14、滑轨滑块，15、红外线传感器。

具体实施方式

为了更进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
，下面将结合具体实施例对本实用新型作更为详细的描述，实施例只对本实用新型具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用；任何本领域技术人员在本实用新型的基础上作出的非实质性修改，都应属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种升降式台阶清扫机器人，包括底盘、多个全向轮1、吸尘模块2、吸尘片3、多个电机，还包括升降组件，如图5所示，所述升降组件包括丝杠4、丝杠螺母5、同步轮6和法兰轴承7，所述丝杠4上部与丝杠螺母5配合，一组升降组件包括两个同步轮6，其中一个同步轮6与丝杠螺母5连接，另一个同步轮6与升降电机连接。可以实现机构直线运动的机械结构有好多种，包括齿轮齿条机构、丝杠螺母5机构、凸轮机构、曲柄滑块机构、带传动或链传动以及液压气压传动。结合本实用新型中产品的机械结构以及实际需求，本实施例采用了丝杠螺母5搭配同步带8同步轮6的机械结构进行升降运动的实现。实际应用过程中，也可根据不同的需求采用齿轮齿条机构、凸轮机构、曲柄滑块机构、带传动或链传动以及液压气压传动。

如图6所示，在本实施例中，同步轮6进行攻丝处理，与丝杠螺母5之间固定连接。丝杠螺母5与同步轮6通过四个孔安装螺栓进行连接。

在本实施例中，两个同步轮6外包覆一个同步带8。

如图1和图5所示，在本实施例中，同步轮6与同步带8设置于底盘上方，同步轮6与同步带8上方设置支撑板9，支撑板9与底盘之间设置支撑柱10。

在本实施例中，升降电机固定在支撑板9上方，支撑板9上设置通孔作为丝杠4穿过的通道。

在本实施例中，丝杠4下端通过固定件11固定在玻纤板12上，玻纤板12两端上表面分别与直角板固定连接；玻纤板12两端下表面分别与电机安装板固定连接，电机安装板内连接的驱动电机控制其对应的全向轮1转动。本实施例中采用的玻纤板，可以根据实际需要替换成其他材质的板材。

在本实施例中，底板四角设置滑轨滑块14，滑轨13上端穿过滑轨滑块14，下端与玻纤板12两端的直角板连接。

电机通过同步轮6同步带8从而带动螺母旋转，而丝杠4却与底盘的轮子相连，属于固定不动状态，不发生旋转，所以丝杠4会带动玻纤板12以及两个全向轮1升高或者降低，实现底盘的升降运动。

如图2、图3和图4所示，在本实施例中，底盘下方设置六个全向轮1，包括两组竖排全向轮组和一组横排全向轮组，每组全向轮组包括两个全向轮1及其对应的驱动电机，驱动电机驱动全向轮1转向实现机器人的全方位移动。图2底盘的全向轮组布局图，当机器人在平面上工作时，如图3，六个全向轮1在同一水平面上。底盘上前四个两两垂直的全向轮组电机工作，只需控制不同电机的转向及转速便可以实现底盘的全向移动。

在本实施例中，升降组件为两组，每组分别控制一组竖排全向轮组。

在本实施例中，横排全向轮组固定于底盘下方，通过电机安装板与底盘固定连接。

在本实施例中，底盘四周设置红外线传感器15，用于识别机器人四周的环境。

在本实施例中，如图11所示，在底盘上方设置STM32单片机作为控制核心，STM32单片机与升降电机、吸尘模块2、驱动电机通过驱动电路电连接.

在本实施例中，STM32单片机与电源模块和时钟模块通过外部电路电连接。

在本实施例中，吸尘模块2设置在底盘上方，采用现有技术家用的普通吸尘器结构设计，利用电动机带动叶片高速旋转，在密封的壳体内产生真空，吸取尘屑，之后通过吸尘片3再存入积尘室内部。

在本实施例中，电源模块采用现有技术普通充电电源，时钟模块可以实现时间显示功能和定时清扫功能，上述功能对应的程序存储在STM32单片机中。STM32单片机还设置红外传感器检测电路和遥控电路，可以接受红外传感器信号，对机器人周围环境进行识别，还可以接受用户端无线遥控器发出的信号，对指令作出回应。机器人的各个模块在单片机的控制下，相互协调工作，确保机器人各种功能的实现。

本实施例的升降式台阶清扫机器人，主要通过玻纤板12和底盘的升降以及移动来实现台阶的翻越，其进行台阶翻越主要包括以下四个步骤：

步骤一：如图7所示，两个丝杠螺母5驱动电机工作，使机器人底盘整体上升，达到红外线传感器15所识别的高度之后，驱动四个全向轮1使机器人向前移动，从而使第一个横排的全向轮1处于二级台阶上。

步骤二：如图8所示，只将靠近二级台阶的一组（共两个）竖直方向上的竖排全向轮组进行升高，直至轮子与二级台阶水平面相切。

步骤三：如图9所示，电机驱动全向轮1，带动机器人向前移动，达到图9所示效果，由于有前四个轮子（两个横排全向轮1以及两个竖排全向轮1）的支撑作用，机器人不会向一级台阶倾斜或掉落。之后，机器人升降电机运行，开始升高最后的一组竖排全向轮组。

步骤四：如图10所示，最后的一组竖排全向轮组升高后，机器人稍微前行使6个全向轮1都登上台阶，进行台阶清扫。

在平地上工作时，由于该机器人四周装有红外线传感器15，可以自动识别周围障碍，所以能自动进行地面清扫；在楼梯上工作时，机器人前置的红外传感器会识别与台阶距离，从而判断是否需要翻越台阶。需要翻越台阶时，机器人会自动抬升进行台阶翻越；之后机器人开始对台阶平面进行清扫，此时，机器人安装的两个横排全向轮1开始转动，实现水平移动，对台阶进行无死角清扫。

本实施例通过丝杠螺母5的升降方式，电机驱动同步轮6同步带8结构以及丝杠螺母5与滑轨滑块14的结合实现机器人的平稳升降，方便快捷平稳的进行楼梯台阶翻越。本实用新型实现了清扫机器人的全方位移动、升降底盘、翻越台阶及清扫功能，填补了台阶机器人清扫的空白，可以实现对台阶机械化、智能化、自动化的清扫，这适应了现代工业社会的需求，具有很大的研究前景，满足了当前阶段各大公司、学校、公寓等楼层对台阶进行清扫的需求，具有很大的应用价值。

实施例2

实施例2与实施例1相似，所不同的是，本实施例中的升降式台阶清扫机器人尺寸为250mm长×230mm宽×180mm高。实际生产制作过程中，依据用户需求和实际应用工况的尺寸限制，可以制作多种不同尺寸的升降式台阶清扫机器人。

实施例3

实施例3与实施例1相似，所不同的是，本实施例中的丝杠螺母5与同步轮6之间采用焊接方式固定连接。

实施例4

实施例4与实施例1相似，所不同的是，本实施例中的丝杠螺母5与同步轮6之间采用铆接方式固定连接。

尽管具体地参考其优选实施例来示出并描述了本实用新型，但本领域的技术人员可以理解，可以作出形式和细节上的各种改变而不脱离所附权利要求书中所述的本实用新型的范围。以上结合本实用新型的具体实施例做了详细描述，但并非是对本实用新型的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本实用新型技术方案的范围。