一种扫地机器人的制作方法

本发明属于智能家居领域领域，具体涉及一种扫地机器人。

背景技术：

扫地机器人，又称自动打扫机、智能吸尘、机器人吸尘器等，是智能家用电器的一种，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。一般来说，将完成清扫、吸尘、擦地工作的机器人，也统一归为扫地机器人。

扫地机器人的机身为无线机器，以圆盘型为主。使用充电电池运作，操作方式以遥控器、或是机器上的操作面板。一般能设定时间预约打扫，自行充电。前方有设置感应器，可侦测障碍物，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯，并依每间不同厂商设定，而走不同的路线，有规划清扫地区，此外，扫地机器人还具有防跌落功能。(部分较早期机型可能缺少部分功能)，因为其简单操作的功能及便利性，现今已慢慢普及，成为上班族或是现代家庭的常用家电用品。

在现有的扫地机器人，一般是只能在一个凭平整的地面上工作，然而针对一些跃层、别墅等构造的房屋，扫地机器人无法对楼梯进行作业，只能通过人工作业。

技术实现要素：

鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种扫地机器人，在对平整地面进行清扫的同时，能够进行位面转移，从而实现对楼梯的清扫工作以及扫地机器人的工作平台转移，扫地机器人的应用范围更广，省时省力。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供了一种扫地机器人，所述扫地机器人包括机器人本体，所述扫地机器人还包括爬梯装置，所述爬梯装置固定于所述机器人本体的顶部，所述爬梯装置具有休眠状态和工作状态，所述机器人本体的顶面为参考面，所述爬梯装置处于所述休眠状态时，所述爬梯装置完全收起且位于所述参考面的正上方，所述爬梯装置在所述参考面的在平面上的投影位于所述参考面限定的区域内，所述爬梯装置处于所述工作状态时，所述爬梯装置展开至所述机器人本体的四周且带动所述机器人本体爬楼梯。

作为上述实施例的可选方案，所述爬梯装置包括固定架、驱动机构和四个爬升臂；

所述固定架固定于所述机器人本体的顶部，所述固定架上平行设置有两根翻转转轴，所述翻转转轴可转动的支撑于所述固定架，所述翻转转轴的端部为连接部，两根所述翻转转轴的四个连接部呈等腰梯形分布，四个所述爬升臂与四个所述连接部一一对应且相对固定；

四个所述爬升臂均采用履带式结构；

所述驱动机构包括行进电机和翻转电机，所述行进电机用于控制所述爬升臂的履带转动，所述翻转电机用于控制所述翻转转轴绕自身轴线转动，以使所述连接部翻转，两根所述翻转转轴相对独立；

所述爬梯装置处于所述休眠状态时，所述爬升臂翻转至所述参考面的正上方，所述爬梯装置处于所述工作状态时，所述爬升臂翻转至与楼梯接触且将所述机器人本体抬起。

作为上述实施例的可选方案，四个所述连接部与所述机器人本体的顶部边沿相邻，每根所述翻转转轴分别通过一个所述翻转电机带动旋转；

所述爬升臂包括爬升架、主动齿轮、第一皮带轮、从动齿轮、爬梯履带和多个滚轮，所述爬升架呈l形且分为相互垂直的翻转架和行走架，所述翻转架固定于所述翻转转轴，所述多个滚轮沿所述行走架分布，所述爬梯履带套设于所述多个滚轮，所述爬梯履带的外表面均匀设置有多个用于卡住台阶的凸条或凸起，所述主动齿轮和所述第一皮带轮同轴固定且均可转动的套设于所述翻转转轴，所述从动齿轮可转动的设置于所述行走架的一端，所述主动齿轮和所述从动齿轮之间传动配合，所述从动齿轮与其中一个所述滚轮同轴设置且同步转动，所述从动齿轮和所述滚轮位于所述爬升架的两侧；

其中两个所述爬升臂为第一爬升臂，另外两个所述爬升臂均为第二爬升臂，两个所述翻转转轴分别为第一翻转转轴和第二翻转转轴，两个所述第一爬升臂共用所述第一翻转转轴，两个所述第二爬升臂共用所述第二翻转转轴；

其中一个所述第一爬升臂和其中一个所述第二爬升臂为第一爬升组，另外一个所述第一爬升臂和另外一个所述第二爬升臂为第二爬升组，所述第一爬升组中的第一皮带轮和所述第二爬升组中的第一皮带轮分别通过传动皮带传动，每根所述传动皮带通过一个所述行进电机控制；

所述爬梯装置处于所述休眠状态时，所述行走架翻转至与所述参考面平行且所述翻转架与所述参考面垂直，所述行走架位于所述翻转架和所述参考面之间，四个所述第一爬升臂均位于所述第一翻转转轴和所述第二翻转转轴之间，两个所述第一爬升臂位于两个所述第二爬升臂之间且相互平行，所述爬梯装置处于所述工作状态时，所述爬升架相对于所述参考面的最大翻转角度为270°。

作为上述实施例的可选方案，所述翻转电机和所述行进电机分别通过所述机器人本体的控制系统控制。

作为上述实施例的可选方案，四个所述连接部与所述机器人本体的顶部边沿相邻，每根所述翻转转轴分别通过一个所述翻转电机带动旋转；

所述爬升臂包括爬升架、滑动电机、第一皮带轮、第二皮带轮、皮带轮组、滑动皮带、爬梯履带和多个滚轮，所述爬升架分为相互垂直的翻转架和行走架，所述行走架在所述滑动电机的作用下可滑动的设置于所述翻转架，所述翻转架固定于所述翻转转轴，所述多个滚轮沿所述行走架分布，所述爬梯履带套设于所述多个滚轮，所述爬梯履带的外表面均匀设置有多个用于卡住台阶的凸条或凸起，所述第二皮带轮和所述第一皮带轮同轴固定且均可转动的套设于所述翻转转轴，所述皮带轮组包括两个第三皮带轮和两个第四皮带轮，所述第三皮带轮设置于所述翻转架上，所述第四皮带轮分别位于所述行走架的两端，所述滑动皮带分别与所述第二皮带轮和所述第四皮带轮内切，所述滑动皮带与所述第三皮带轮外切，以使所述滑动皮带呈凸字形分布；

其中一个所述第四皮带轮与其中一个所述滚轮同轴设置且同步转动，所述第四皮带轮和所述滚轮位于所述爬升架的两侧；

其中两个所述爬升臂为第一爬升臂，另外两个所述爬升臂均为第二爬升臂，两个所述翻转转轴分别为第一翻转转轴和第二翻转转轴，两个所述第一爬升臂共用所述第一翻转转轴，两个所述第二爬升臂共用所述第二翻转转轴；

其中一个所述第一爬升臂和其中一个所述第二爬升臂为第一爬升组，另外一个所述第一爬升臂和另外一个所述第二爬升臂为第二爬升组，所述第一爬升组中的第一皮带轮和所述第二爬升组中的第一皮带轮分别通过传动皮带传动，每根所述传动皮带通过一个所述行进电机控制；

所述行走架相对于所述翻转架滑动过程中，所述爬升架交替呈l形和t形，所述行走架处于两个极端位置时所述爬升架均呈l形；

所述行走架的两个极端位置分别为第一极端位置和第二极端位置，所述爬梯装置还具有中转状态，所述爬梯装置处于所述休眠状态时，所述行走架处于所述第一极端位置，所述翻转架位于所述行走架和所述参考面之间，四个所述第一爬升臂均位于所述第一翻转转轴和所述第二翻转转轴之间，两个所述第一爬升臂位于两个所述第二爬升臂之间且相互平行；所述爬梯装置处于所述工作状态时，所述行走架处于所述第二极端位置，所述爬升架相对于所述参考面的最大翻转角度为270°；所述爬梯装置处于所述中转状态时，所述行走架处所述第一极端位置和所述第二极端位置之间。

作为上述实施例的可选方案，所述翻转架为u字形，所述行走架位于所述翻转架之间，所述行走架的一侧设置有齿条，所述翻转架上可转动的设置有滑动齿轮，所述滑动齿轮与所述齿条啮合，所述滑动齿轮通过所述滑动电机控制。

作为上述实施例的可选方案，所述机器人本体具有导向轮，所述导向轮包括支撑架和三个行走轮，所述支撑架可转动的支撑于所述本体，所述支撑架具有向外延伸的三个支撑部，所述支撑部绕所述支撑架的转动轴线均匀分布，所述行走轮与所述支撑部一一对应且所述行走轮可转动的支撑于所述支撑部；

所述行走轮包括轮架和至少两个辅轮组，每个所述辅轮组包括多个沿所述轮架的周向分布的辅轮，所述辅轮可转动的支撑于所述轮架，所述辅轮的其中一条母线为参考母线，在辅轮的所有母线中，所述参考母线距离所述轮架的轴线最远，所述辅轮组的所有参考母线均位于同一个圆上，每个所述辅轮组的所有辅轮轴线位于参考平面内，所述至少两个辅轮组的参考平面相互平行且不同的所述辅轮组中的辅轮错位设置。

本发明的有益效果是：

本发明提供的扫地机器人，在对平整地面进行清扫的同时，能够进行位面转移，从而实现对楼梯的清扫工作以及扫地机器人的工作平台转移，当机器人本体进行清洁作业时，爬梯装置不会影响其正常工作，扫地机器人的应用范围更广，省时省力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了本发明第一实施例提供的一种扫地机器人处于休眠状态的结构示意图；

图2示出了图1的扫地机器人处于工作状态的结构示意图；

图3示出了图1的俯视图；

图4示出了图1的仰视图；

图5示出了爬梯装置的结构示意图(去除爬梯履带后)；

图6示出了图5的局部放大示意图；

图7示出了爬升臂的结构示意图；

图8示出了图1的后视图；

图9示出了扫地机器人爬梯时的状态；

图10示出了扫地机器人爬梯时的状态；

图11示出了扫地机器人爬梯时的状态；

图12示出了扫地机器人爬梯时的状态；

图13示出了扫地机器人爬梯时的状态；

图14示出了扫地机器人爬梯时的状态；

图15示出了扫地机器人爬梯时的状态；

图16示出了第二实施例中的爬升臂的结构示意图。

附图标记：

10-扫地机器人；

11-机器人本体；12-爬梯装置；

120-固定架；121-驱动机构；122-爬升臂；130-翻转转轴；131-连接部；133-行进电机；134-翻转电机；136-爬升架；137-主动齿轮；138-第一皮带轮；139-从动齿轮；140-爬梯履带；141-滚轮；142-翻转架；143-行走架；144-第二皮带轮；145-第三皮带轮；146-第四皮带轮；147-滑动皮带；148-传动皮带。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

请参照图1-图3所示，本发明的实施例提供了一种扫地机器人10，该扫地机器人10可以对楼梯进行清洁，同时，由于该扫地机器人10具有爬楼梯功能，可以实现在不同工作平台之间的转移，适用范围更加广泛，省时省力。

具体的，扫地机器人10包括机器人本体11和爬梯装置12，机器人本体11用于对地面或楼梯面进行清洁，爬梯装置12作为一个辅助装置，在不需要使用时收起，需要使用时展开并带动机器人本体11运动。

请参照图4所示，机器人本体11可以采用现有技术，主要包含主机和重要零部件，其中，主机主要有处理器、面盖、机身、驱动轮等，重要零部件主要有边刷、吸口、滚刷、尘盒、电池、电机等，还可以有抹布、水箱等，此外机器人本体11还有防撞传感器、防跌传感器等。机器人本体11的连接方式及各部件的位置关系等均采用现有技术，在此不再赘述。

爬梯装置12固定于机器人本体11的顶部，爬梯装置12属于辅助装置，爬梯装置12与机器人本体11之间可以一体连接，也可以采用拆卸式的连接方式，例如采用吸盘连接、螺栓连接、焊接等各种连接方式。

爬梯装置12具有休眠状态和工作状态。

以机器人本体11的顶面为参考面，按照现有的机器人本体11构造，参考面可以是圆形区域。

请参照图1所示，爬梯装置12处于休眠状态时，爬梯装置12不工作，爬梯装置12完全收起且位于参考面的正上方，爬梯装置12在参考面的在平面上的投影位于参考面限定的区域内。

此时，机器人本体11与不加爬梯装置12的工作状态及工作范围一致，爬梯装置12不会与周边的腔体、台阶竖向面、栏杆等接触，使得机器人本体11所受影响较小，清扫更加彻底。

请参照图2所示，爬梯装置12处于工作状态时，爬梯装置12展开至机器人本体11的四周且带动机器人本体11爬楼梯。

此时，机器人本体11被抬起并脱离台阶面，由爬梯装置12带动机器人本体11行走。

请参照图5所示，在本实施例中，爬梯装置12的具体结构为：爬梯装置12包括固定架120、驱动机构121和四个爬升臂122。

具体的，固定架120可以为盒状，可以方便的将许多零部件进行收纳，整洁美观。固定架120固定于机器人本体11的顶部。

固定架120上平行设置有两根翻转转轴130，翻转转轴130可转动的支撑于固定架120，其中，固定架120上可以设置轴承座，轴承座内安装有轴承，翻转转轴130通过轴承安装于轴承座上，当然，没有轴承等也是可以的，只要能够实现翻转转轴130能够绕自身轴线转动即可。

翻转转轴130的端部为连接部131，两根翻转转轴130的四个连接部131呈等腰梯形分布，四个爬升臂122与四个连接部131一一对应且相对固定。

四个爬升臂122均采用履带式结构，履带式结构可以使爬梯装置12的抓地能力更强，不容易从楼梯上掉落。

驱动机构121包括行进电机133和翻转电机134，行进电机133用于控制爬升臂122的履带转动，翻转电机134用于控制翻转转轴130绕自身轴线转动，以使连接部131翻转。

两根翻转转轴130相对独立，即其中一根翻转转轴130的转动或静止，不影响另外一根翻转转轴130的转动或静止。

爬梯装置12处于休眠状态时，爬升臂122翻转至参考面的正上方，爬梯装置12处于工作状态时，爬升臂122翻转至与楼梯接触且将机器人本体11抬起。

爬升臂122的结构以及翻转角度不限，然而在实际工作中，由于楼梯的尺寸及机器人本体11的尺寸相对固定，并且爬梯过程中，需要将机器人本体11抬起，避免其与台阶的棱角相抵，因此需要控制爬升臂122的高度及翻转角度。

在本实施例中，爬升臂122的具体结构为：请结合图6-图8所示，四个连接部131与机器人本体11的顶部边沿相邻，每根翻转转轴130分别通过一个翻转电机134带动旋转。

爬升臂122包括爬升架136、主动齿轮137、第一皮带轮138、从动齿轮139、爬梯履带140和多个滚轮141。

爬升架136呈l形且分为相互垂直的翻转架142和行走架143，翻转架142固定于翻转转轴130。

多个滚轮141沿行走架143分布，爬梯履带140套设于多个滚轮141，爬梯履带140的外表面均匀设置有多个用于卡住台阶的凸条或凸起。

主动齿轮137和第一皮带轮138同轴固定且均可转动的套设于翻转转轴130，从动齿轮139可转动的设置于行走架143的一端，主动齿轮137和从动齿轮139之间传动配合，传动配合的方式，可以为直接啮合，也可以通过其他齿轮等传动。

从动齿轮139与其中一个滚轮141同轴设置且同步转动，从动齿轮139和滚轮141位于爬升架136的两侧。

为了描述方便，将四个爬升臂122和两个翻转转轴130分别进行定义：其中两个爬升臂122为第一爬升臂，另外两个爬升臂122均为第二爬升臂，两个翻转转轴130分别为第一翻转转轴和第二翻转转轴，两个第一爬升臂共用第一翻转转轴，两个第二爬升臂共用第二翻转转轴。

其中一个第一爬升臂和其中一个第二爬升臂为第一爬升组，另外一个第一爬升臂和另外一个第二爬升臂为第二爬升组，第一爬升组中的第一皮带轮138和第二爬升组中的第一皮带轮138分别通过传动皮带148传动，每根传动皮带148通过一个行进电机133控制。

爬梯装置12处于休眠状态时，行走架143翻转至与参考面平行且翻转架142与参考面垂直，行走架143位于翻转架142和参考面之间；四个第一爬升臂均位于第一翻转转轴和第二翻转转轴之间，两个第一爬升臂位于两个第二爬升臂之间且相互平行，这样可以最大限度的确保各个爬升臂122的长度。

两个第一爬升臂在行进路线的后方，两个第二爬升臂在行进路线的前方，第一爬升臂的长度会比较接近于扫地机器人10的直径，第二爬升臂的长度可以相对较小，比扫地机器人10的底面高出几公分即可。

爬梯装置12处于工作状态时，爬升架136相对于参考面的最大翻转角度为270°。此处所说的最大翻转角度是指，以参考面为基准面，爬梯装置12处于休眠状态时，行走架143与参考面之间的夹角为0°，行走架143转动过程中，能够翻转至270°，即行走架143呈竖向位于机器人本体11的四周。

翻转电机134和行进电机133分别通过机器人本体11的控制系统控制，即可以将翻转电机134和行进电机133的控制权交由机器人本体11的主板，当然，机器人本体11的控制和爬梯装置12的控制分开也是可行的，但是最好是能够实现二者的统一控制，以便于使扫地机器人10的运动更加协调。

在若采用现有的构造，楼梯的梯步宽度在25-30公分左右，高度在10-15公分左右，机器人本体11的直径在20-25公分左右，第一爬升臂的长度和第二爬升臂的长度需要小于机器人本体11的直径，因此，当第一爬升臂和第二爬升臂到达极限位置时，机器人本体11的离地高度会小于15公分。

请参照图8-图15所示，实际使用中，第一爬升臂和第二爬升臂分别翻转并抵住台阶，第二爬升臂会勾住上方台阶的边沿，第一爬升臂会抵住当前台阶的边沿或中间，将机器人本体11抬起，使机器人本体11脱离下方台阶的水平面，然后机器人本体11倾斜并越过上方台阶的边沿，第一爬升臂和第二爬升臂继续翻转并前进至一定位置，机器人本体11的底部会抵住上方台阶，由于第二爬升臂的长度较长，可以从机器人本体11底部伸出十公分左右，可以将倾斜的机器人本体11的大部分送至上方台阶的正上方，此时，第一爬升臂反向翻转，机器人本体11会在重力作用下，大部分落在上方台阶上，小部分悬空，此时，第一爬升臂仍然可以向前运动，直至机器人本体11的动力轮接触上方台阶，然后将第一爬升臂和第二爬升臂收起即可。

为了避免机器人本的前轮卡在上方台阶的边沿，本实施例提供了下列方案：机器人本体11具有导向轮，导向轮包括支撑架和三个行走轮，支撑架可转动的支撑于本体，支撑架具有向外延伸的三个支撑部，支撑部绕支撑架的转动轴线均匀分布，行走轮与支撑部一一对应且行走轮可转动的支撑于支撑部。

行走轮包括轮架和至少两个辅轮组，每个辅轮组包括多个沿轮架的周向分布的辅轮，辅轮可转动的支撑于轮架，辅轮的其中一条母线为参考母线，在辅轮的所有母线中，参考母线距离轮架的轴线最远，辅轮组的所有参考母线均位于同一个圆上，每个辅轮组的所有辅轮轴线位于参考平面内，至少两个辅轮组的参考平面相互平行且不同的辅轮组中的辅轮错位设置。

第二实施例

请参照图16所示，在第一实施例的基础上，本发明还提供了另外一种结构的扫地机器人10，与第一实施例相比，本实施例的扫地机器人10区别在于爬升臂122的结构，具体内容如下。

在操作过程中，由于楼梯的尺寸不统一，可能会存在第一爬升臂或第二爬升臂抵接到台阶竖向面、第二爬升臂无法翻转收回的情况，因此，本实施提供了如下改善方案。

需要说明的是，在本实施例中，四个爬升臂122都采用了下面的结构，在实际中，只有两个第二爬升臂采用下列结构，而另外两个第一爬升臂采用第一实施例中的结构也是完全可行的，因为在实际操作中，只有第二爬升臂会遇到因顶到台阶竖向面而导致的无法翻转的情况。

四个连接部131与机器人本体11的顶部边沿相邻，每根翻转转轴130分别通过一个翻转电机134带动旋转；

爬升臂122包括爬升架136、滑动电机、第一皮带轮138、第二皮带轮144、皮带轮组、滑动皮带147、爬梯履带140和多个滚轮141，爬升架136分为相互垂直的翻转架142和行走架143，行走架143在滑动电机的作用下可滑动的设置于翻转架142，翻转架142固定于翻转转轴130，多个滚轮141沿行走架143分布，爬梯履带140套设于多个滚轮141，爬梯履带140的外表面均匀设置有多个用于卡住台阶的凸条或凸起，第二皮带轮144和第一皮带轮138同轴固定且均可转动的套设于翻转转轴130，皮带轮组包括两个第三皮带轮145和两个第四皮带轮146，第三皮带轮145设置于翻转架142上，第四皮带轮146分别位于行走架143的两端，滑动皮带147分别与第二皮带轮144和第四皮带轮146内切，滑动皮带147与第三皮带轮145外切，以使滑动皮带147呈凸字形分布；

其中一个第四皮带轮146与其中一个滚轮141同轴设置且同步转动，第四皮带轮146和滚轮141位于爬升架136的两侧；

其中两个爬升臂122为第一爬升臂，另外两个爬升臂122均为第二爬升臂，两个翻转转轴130分别为第一翻转转轴和第二翻转转轴，两个第一爬升臂共用第一翻转转轴，两个第二爬升臂共用第二翻转转轴；

其中一个第一爬升臂和其中一个第二爬升臂为第一爬升组，另外一个第一爬升臂和另外一个第二爬升臂为第二爬升组，第一爬升组中的第一皮带轮138和第二爬升组中的第一皮带轮138分别通过传动皮带148传动，每根传动皮带148通过一个行进电机133控制；

行走架143相对于翻转架142滑动过程中，爬升架136交替呈l形和t形，行走架143处于两个极端位置时爬升架136均呈l形；

行走架143的两个极端位置分别为第一极端位置和第二极端位置，爬梯装置12还具有中转状态，爬梯装置12处于休眠状态时，行走架143处于第一极端位置，翻转架142位于行走架143和参考面之间，四个第一爬升臂均位于第一翻转转轴和第二翻转转轴之间，两个第一爬升臂位于两个第二爬升臂之间且相互平行；爬梯装置12处于工作状态时，行走架143处于第二极端位置，爬升架136相对于参考面的最大翻转角度为270°；爬梯装置12处于中转状态时，行走架143处第一极端位置和第二极端位置之间。

行走架143相对于翻转架142滑动的方式，可以为：翻转架142为u字形，行走架143位于翻转架142之间，行走架143的一侧设置有齿条，翻转架142上可转动的设置有滑动齿轮，滑动齿轮与齿条啮合，滑动齿轮通过滑动电机控制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。