一种智能楼梯清洁机器人的制作方法

本发明涉一种智能楼梯清洁机器人，属机器人技术领域。

背景技术：

目前在进行室内外环境清理活动中，由于楼梯均为多级台阶结构，台阶数量多，距离长，从而一方面造成楼梯清扫时无法像在平地上使用拖把等工具进行快速连续清理作业，需要工作人员逐级台阶进行清理，另一方面也导致楼梯结构存在大量的拐角和不易清理的竖直表面，从而在导致清理工作难度大的同时，还造成了当前无论是传统的清理工具还是基于人工智能技术的清理机器人均不能有效满足对楼梯结构进行日常清理作业的需要，从而导致当前的楼梯清理工作劳动强度大及工作效率及质量差等现状，此外，当前在进行楼梯清扫时，极易造成楼梯表面因积水、水膜等导致楼梯表面湿滑，从而造成行人滑倒等安全事故，因此，针对这一现状迫切需要开发一种针对台阶结构的全新的清理机器人设备，以满足实际使用的需要。

技术实现要素：

为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种智能楼梯清洁机器人。

为了实现上面提到的效果，提出了一种智能楼梯清洁机器人，其包括以下内容：

一种智能楼梯清洁机器人，包括承载柱、升降驱动机构、托架、水平驱动机构、滑块、竖直导向杆、水平导向杆、清洁机体、测距装置、位移传感器、行走机构及控制电路，其中承载柱为轴线与水平面垂直分布的槽状结构，升降驱动机构和竖直导向杆均嵌于承载柱内，其中升降驱动机构与承载柱同轴分布，竖直导向杆至少两条，对称分布在升降驱动机构两侧并与升降驱动机构平行分布，滑块后端面分别与升降驱动机构、竖直导向杆滑动连接，前端面分别与水平驱动机构及水平导向杆连接，其中水平驱动机构轴线与升降驱动机构轴线相会垂直并相交，水平导向杆至少两条，以水平驱动机构轴线对称分布在水平驱动机构两侧并与水平驱动机构平行分布，托架包括防护盖板、定位基体及定位块，防护盖板与定位基体上端面连接并同轴分布，定位基体轴线与水平驱动机构垂直分布并分别与水平驱动机构和水平导向杆滑动连接，定位块至少两个，环绕定位基体轴线均布在定位基体下端面，且托架通过定位块与清洁机体上端面相互连接，清洁机体与托架同轴分布，且清洁机体轴线与承载柱轴线平行分布，清洁机体后侧面与承载柱前端面相抵并相互滑动连接，且清洁机体与承载柱构成密闭腔体结构，位移传感器至少两个，分别位于滑块和托架的定位基体上，测距装置至少两个，分别位于清洁机体前端面及清洁机体下端面，行走机构分别位于承载柱和清洁机体下端面，且各行走机构均分别环绕承载柱和清洁机体轴线均布，控制电路嵌于清洁机体侧表面，并分别与升降驱动机构、水平驱动机构、测距装置、位移传感器、行走机构电气连接。

进一步的，所述的清洁机体包括连接室、承载室、清洁室、伸缩机械臂、圆周旋转清洁扫把、喷雾管、拖地杆、垃圾吸入口、可卸垃圾盒、喷淋水泵、水箱、吸风扇叶、清扫刷、拖壁刷、吸尘电机、清洁电机及作业电机，其中所述连接室、承载室、清洁室均为横断面为矩形的腔体结构，且连接室、承载室、清洁室沿清洁机体轴线方向自上而下分布，且连接室、承载室、清洁室间相互连接并同轴分布，其中所述连接室上端面与托架的防护盖板相抵，连接室侧壁内表面与托架的定位块相互连接，所述连接室下端面和承载室上端面均设定位槽，且连接室和承载室的定位槽共同构成横断面为矩形的闭合腔体结构，所述伸缩机械臂嵌于定位槽内并与定位槽同轴分布，且所述伸缩机械臂轴线与清洁机体轴线垂直并相交，所述伸缩机械臂前端面位于连接室、承载室外侧，并通过定位架与清扫刷、拖壁刷相互连接，所述清扫刷、拖壁刷均分别与一个清洁电机相互连接，所述清洁电机与定位架相互连接，所述控制电路嵌于承载室内，所述控制电路对应的承载室侧表面设操作口，且控制电路分别与伸缩机械臂、喷淋水泵、吸尘电机、清洁电机及作业电机电气连接，所述清洁室侧表面设导向槽，并通过导向槽与可卸垃圾盒相互滑动连接，所述可卸垃圾盒与导向槽同轴分布并与清洁机体轴线垂直并相交，所述可卸垃圾盒嵌于清洁室内，且可卸垃圾盒前端面通过导流管与吸风扇叶相互连通，所述吸风扇叶嵌于清洁室下端面且吸风扇叶对应的清洁室下端面设垃圾吸入口，且所垃圾吸入口与清洁室同轴分布，所述圆周旋转清洁扫把至少三个，环绕清洁室轴线均布在清洁室下端面外侧，且所述拖地杆通过机架与清洁室底部外表面相互连接，所述拖地杆轴线与水平面平行分布并位于圆周旋转清洁扫把后侧，且所述圆周旋转清洁扫把和拖地杆均分别与至少一个作业电机相互连接，所述喷雾管至少两条，与清洁室底部外表面相互连接，位于拖地杆后侧并与拖地杆间相互平行分布，所述喷雾管通过喷淋水泵与水箱相互连通，所述喷淋水泵、水箱、吸尘电机及作业电机均嵌于清洁室内。

进一步的，所述的定位槽与伸缩机械臂之间及导向槽与可卸垃圾盒间均通过至少一条滑槽相互滑动连接。

进一步的，所述的清扫刷、拖壁刷均为圆柱状结构，且清扫刷、拖壁刷所连接的定位架为“凵”字型槽状结构，定位架通过转台机构与伸缩机械臂相互铰接，且所述转台机构与控制电路电气连接。

进一步的，所述的圆周旋转清洁扫把中，各圆周旋转清洁扫把均分别在以清洁室轴线为圆心，弧长不大于清洁室周长3/4并位于清洁室前端面一侧的同一圆弧方向上。

进一步的，所述的承载室内另设辅助驱动蓄电池，且所述辅助驱动蓄电池与控制电路间通过充放电控制电路电气连接。

进一步的，所述的承载柱与清洁机体接触面间通过至少两条导向滑轨相互滑动连接，且所述导向滑轨以承载柱轴线对称分布并与承载柱轴线相互平行。

进一步的，所述的升降驱动机构、水平驱动机构及伸缩机械臂均为丝杠机构、电动伸缩杆机构、齿轮齿条机构及直线电动机机构中的任意一种。

进一步的，所述的测距装置为激光测距装置、超声波测距装置中的任意一种或两种共用。

进一步的，所述的控制电路为基于工业计算机为基础的电路系统，且所述控制电路中另设无线数据通讯模块及至少一个串口通讯端子。

本发明结构简单，使用灵活，运行自动化程度高，一方面可有效满足各类不同结构类型台阶结构的自动清扫作业，从而有效的提高楼梯清扫作业的自动化程度，在提高工作效率和质量的同时，有效的降低劳动强度和成本，另一方面在有效清洁台阶，减少灰尘的同时还降低台阶面的湿滑度，避免出现意外事故，从而极大的提高了台阶清理作业的安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明结构示意图；

图2为托架与水平驱动机构连接关系局部结构示意图；

图3为清洁机体结构示意图；

图4为伸缩机械臂与定位槽连接关系局部结构示意图；

图5为可卸垃圾盒与清洁室连接关系俯视局部结构示意图；

图6为清洁室拆除可卸垃圾盒及水箱后俯视局部结构示意图；

图7为清洁室底部外表面结构局部示意图；

图8为承载室内部连接关系局部结构示意图。

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施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1—8所述的一种智能楼梯清洁机器人，包括承载柱1、升降驱动机构2、托架3、水平驱动机构4、滑块5、竖直导向杆6、水平导向杆7、清洁机体8、测距装置9、位移传感器10、行走机构11及控制电路12，其中承载柱1为轴线与水平面垂直分布的槽状结构，升降驱动机构2和竖直导向杆6均嵌于承载柱1内，其中升降驱动机构2与承载柱1同轴分布，竖直导向杆6至少两条，对称分布在升降驱动机构2两侧并与升降驱动机构2平行分布，滑块5后端面分别与升降驱动机构2、竖直导向杆6滑动连接，前端面分别与水平驱动机构4及水平导向杆7连接，其中水平驱动机构4轴线与升降驱动机构2轴线相会垂直并相交，水平导向杆7至少两条，以水平驱动机构4轴线对称分布在水平驱动机构4两侧并与水平驱动机构4平行分布。

本实施例中，所述托架3包括防护盖板31、定位基体32及定位块33，防护盖板31与定位基体32上端面连接并同轴分布，定位基体32轴线与水平驱动机构4垂直分布并分别与水平驱动机构4和水平导向杆7滑动连接，定位块33至少两个，环绕定位基体32轴线均布在定位基体32下端面，且托架3通过定位块33与清洁机体8上端面相互连接。

本实施例中，所述清洁机体8与托架3同轴分布，且清洁机体8轴线与承载柱2轴线平行分布，清洁机体8后侧面与承载柱1前端面相抵并相互滑动连接，且清洁机体8与承载柱1构成密闭腔体结构，位移传感器10至少两个，分别位于滑块5和托架3的定位基体32上，测距装置9至少两个，分别位于清洁机体8前端面及清洁机体8下端面，行走机构11分别位于承载柱1和清洁机体8下端面，且各行走机构11均分别环绕承载柱1和清洁机体8轴线均布，控制电路12嵌于清洁机体8侧表面，并分别与升降驱动机构2、水平驱动机构4、测距装置9、位移传感器10、行走机构11电气连接。

需要特备指出的，所述的清洁机体8包括连接室810、承载室811、清洁室812、伸缩机械臂813、圆周旋转清洁扫把814、喷雾管815、拖地杆816、垃圾吸入口817、可卸垃圾盒818、喷淋水泵819、水箱820、吸风扇叶821、清扫刷822、拖壁刷823、吸尘电机824、清洁电机825及作业电机826，其中所述连接室810、承载室811、清洁室812均为横断面为矩形的腔体结构，且连接室810、承载室812、清洁室813沿清洁机体8轴线方向自上而下分布，且连接室810、承载室811、清洁室812间相互连接并同轴分布，其中所述连接室810上端面与托架3的防护盖板31相抵，连接室810侧壁内表面与托架3的定位块33相互连接，所述连接室810下端面和承载室811上端面均设定位槽827，且连接室810和承载室811的定位槽827共同构成横断面为矩形的闭合腔体结构，所述伸缩机械臂813嵌于定位槽827内并与定位槽827同轴分布，且所述伸缩机械臂813轴线与清洁机体8轴线垂直并相交，所述伸缩机械臂813前端面位于连接室810、承载室811外侧，并通过定位架828与清扫刷822、拖壁刷823相互连接，所述清扫刷822、拖壁刷823均分别与一个清洁电机825相互连接，所述清洁电机825与定位架828相互连接，所述控制电路12嵌于承载室811内，所述控制电路12对应的承载室811侧表面设操作口829，且控制电路12分别与伸缩机械臂813、喷淋水泵819、吸尘电机824、清洁电机825及作业电机826电气连接，所述清洁室812侧表面设导向槽830，并通过导向槽830与可卸垃圾盒818相互滑动连接，所述可卸垃圾盒818与导向槽830同轴分布并与清洁机体8轴线垂直并相交，所述可卸垃圾盒818嵌于清洁室812内，且可卸垃圾盒818前端面通过导流管831与吸风扇叶821相互连通，所述吸风扇叶821嵌于清洁室812下端面且吸风扇叶821对应的清洁室812下端面设垃圾吸入口817，且所垃圾吸入口817与清洁室812同轴分布，所述圆周旋转清洁扫把814至少三个，环绕清洁室812轴线均布在清洁室812下端面外侧，且所述拖地杆816通过机架832与清洁室812底部外表面相互连接，所述拖地杆816轴线与水平面平行分布并位于圆周旋转清洁扫814把后侧，且所述圆周旋转清洁扫把814和拖地杆816均分别与至少一个作业电机826相互连接，所述喷雾管815至少两条，与清洁室812底部外表面相互连接，位于拖地杆816后侧并与拖地杆816间相互平行分布，所述喷雾管815通过喷淋水泵819与水箱820相互连通，所述喷淋水泵819、水箱820、吸尘电机824及作业电机826均嵌于清洁室内。

其中，所述的定位槽827与伸缩机械臂813之间及导向槽830与可卸垃圾盒818间均通过至少一条滑槽833相互滑动连接。

同时，所述的清扫刷822、拖壁刷823均为圆柱状结构，且清扫刷822、拖壁刷823所连接的定位架828为“凵”字型槽状结构，定位架828通过转台机构834与伸缩机械臂813相互铰接，且所述转台机构834与控制电路12电气连接。

除此之外，所述的圆周旋转清洁扫把814中，各圆周旋转清洁扫814把均分别在以清洁室812轴线为圆心，弧长不大于清洁室814周长3/4并位于清洁室184前端面一侧的同一圆弧方向上。

进一步优化的，所述的承载室811内另设辅助驱动蓄电池835，且所述辅助驱动蓄电池835与控制电路12间通过充放电控制电路电气连接。

进一步优化的，所述的承载柱1与清洁机体8接触面间通过至少两条导向滑轨13相互滑动连接，且所述导向滑轨13以承载柱1轴线对称分布并与承载柱1轴线相互平行。

本实施例中，所述的升降驱动机构2、水平驱动机构4及伸缩机械臂813均为丝杠机构、电动伸缩杆机构、齿轮齿条机构及直线电动机机构中的任意一种。

本实施例中，所述的测距装置9为激光测距装置、超声波测距装置中的任意一种或两种共用。

本实施例中，所述的控制电路12为基于工业计算机为基础的电路系统，且所述控制电路中另设无线数据通讯模块及至少一个串口通讯端子。

本发明在进行楼梯清理过程中，由行走机构满足本发明在水平方向上灵活运动，并通过测距装置对台阶的位置、台阶的高度进行检测，并将检测结果反馈至控制电路中，在需要进行攀爬台阶作业时，首先由承载柱为支点，由控制电路驱动升降驱动机构运行，实现将清洁机体抬升至上一级台阶位置，然后驱动水平驱动机构运行，使清洁机体通过行走机构在上一级台阶上定位，并在完成清洁机体在上一级台阶上定位后，由清洁机体为支点，再次驱动升降驱动机构运行，将承载柱进行提升至与清洁机体同一台阶面上，从而完成本发明实现台阶攀爬的目的。

此外，本发明在沿台阶向下运行时，以与攀爬台阶驱动方式反向驱动即可。

在对台阶水平面进行清理作业时，一方面首先由清洁机体下端面的圆周旋转清洁扫把对台阶水平面上的杂物进行清扫并使清扫的杂物汇集在垃圾吸入口处，然后通过垃圾吸入口和吸尘电机行程的负压气流将杂物通过垃圾吸入口输送至可卸垃圾盒中，从而完成杂物初步清理，另一方面在圆周旋转清洁扫把清理作业的同时，由喷雾管对台阶表面进行水雾喷淋降尘作业，由拖地杆对台阶表面的粉尘和积水再进行清理，从而达到降低清理作业粉尘污染和独具台阶因积水导致地滑引发滑倒事故发生。

在对台阶垂直面进行清理作业时，可单独对台阶垂直面进行清理也可与台阶水平面进行清理作业同步进行，在清理时，首先驱动伸缩机械臂运行，使得伸缩机械臂前端的清扫刷、拖壁刷直接与台阶垂直面接触，然后由清洁电机驱动清扫刷、拖壁刷旋转，从而实现对台阶垂直面清理作业的需要，且台阶垂直面进行清理时产生的粉尘等杂物则通过与台阶水平面进行清理作业进行清理，从而满足台阶全面清理作业的需要。

该发明较传统同类设别具有以下优势：

1、结构方面：该发明通过两组丝杠滑块结构,使其能够完成自动上楼梯的动作,机器人采用三轮车身结构，后轮分别利用两个直流电机驱动以控制方向和速度,前轮为万向轮,相较于一般的四轮机器来说不仅三轮起到了平衡作用，而且也减小了机器人面积，可以提供更大的可以自由支配的安装传感器和清扫装置的空间。同时该结构可以方便地实现对机器人的控制，最大的特点是可以通过两个车轮转向和转速的不同来实现原地转向,灵活且效率高。

2、清扫方面：可拆卸的集尘盒使垃圾与灰尘的清除更便捷，喷雾管喷出的水雾可降低该装置在工作过程中扬起的灰尘，第二层自动伸出的机械臂能够清扫台阶的竖直侧面和死角位置，解决掉经常被人忽略的地方，同时机械臂还可根据楼梯高度利用舵机驱动自行调节清扫的竖直高度，通过机器人本身的灵活变向，对楼梯侧面及竖直面更加全面的清扫进一步加强了该机器人的清扫能力，机械臂使用的是红外测距传感器，gp2y0a21yk0f测距传感器单元,由(位置敏感探测器)、(红外发射二极管)和信号处理电路。对各种楼梯侧面距离检测,使机械臂不易受到环境温度和楼梯高度的影响，从而提高其准确度和清扫效率。该机器人的底部不仅有圆周旋转清扫装置还有旋转拖地杆，在有效清洁台阶，减少灰尘的同时还降低台阶面的湿滑度，避免出现意外事故。该装置能够独立完成楼梯的清扫工作,可有效节省人力并且简单、安全、高效。

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。