一种智能楼道清扫机的制作方法

[0001]
本实用新型涉及楼道清扫技术领域，具体而言是一种智能楼道清扫机。


背景技术：

[0002]
现今，市面上存在的智能清扫机均是平地清扫，二维平地上清扫难度较低，避障较容易，路径规划较简单，但是三维空间的楼梯清扫大都是靠人力完成的，未能实现智能化，多数处于实验室阶段，由于楼道清扫时，清洁人员在楼梯上下移动，不仅造成时间浪费，而且存在一定的风险性，因此设计一款智能化楼道清扫机尤为必要。楼梯清扫首先必须解决的问题是楼道爬升问题，而且还需要平移与调整，在爬升过程中需要对平面和台阶进行识别，保证清洁从下至上的清洁路径。楼梯不仅需要上下清扫，而且需要在横向左右进行清扫，同时需要对清扫范围进行识别，保证清扫全面。所有的识别控制、微调控制和爬升控制都需要控制核心。


技术实现要素：

[0003]
根据上述技术问题，而提供一种智能楼道清扫机。
[0004]
本实用新型采用的技术手段如下：
[0005]
一种智能楼道清扫机，包括车身，所述车身的底部头部和尾部的安装有行星轮爬升机构，所述车身的尾部安装有用于清扫楼梯的尾部横向清扫机构，所述车身内具有安装能源的能源室、设置在所述车身上部用于安装控制系统的控制室、设置在所述车身头部用于储存垃圾的垃圾存储室和设置在所述车身尾部的横扫收放室，且所述横扫收放室内安装有用于收放所述尾部横向清扫机构的收放机构；
[0006]
所述行星轮爬升机构包括中心轴，所述中心轴的两端分别固定有轮架，所述轮架具有三个一端与所述中心轴固定连接的固定杆，所述固定杆的另一端具有安装端，且三个所述安装端呈等边三角形分布，三个所述安装端的处侧均通过轮芯轴安装有与所述安装端转动连接的行星轮，
[0007]
所述中心轴上套有与所述中心轴转动连接的空芯外轴，且所述空芯外轴在靠近所述轮架内侧的一端固定安装有中心齿轮，所述固定杆的中部内侧转动连接有与所述中心齿轮相啮合的过渡轮，所述行星轮在所述安装端的内侧具有与所述过渡轮相啮合的内齿轮；所述中心轴连接有驱动所述中心轴转动的爬楼电机，所述空芯外轴连接有驱动所述空芯外轴转动的行走电机，
[0008]
且所述爬楼电机和所述行走电机均与所述能源室内的能源和所述控制系统电连接。
[0009]
所述车身的头部下沿铰接有重力锤ⅰ，且所述重力锤ⅰ上安装有测距传感器ⅰ，所述测距传感器ⅰ与所述控制系统和所述能源电连接；设置在所述车身头部的所述轮芯轴穿过所述行星轮的外侧，且所述轮芯轴上转动连接有转环，所述转环上连接有重力锤ⅱ和触碰传感器ⅰ，所述触碰传感器ⅰ和所述控制系统和所述能源电连接。
[0010]
所述尾部横向清扫机构包括与所述收放机构固定连接的固定轨道架，所述固定轨道架左右水平设置，且所述固定轨道架上安装有沿所述固定轨道架的延伸方向滑动的齿条，所述齿条的延伸方向与所述固定轨道架的延伸方向相同，所述固定轨道架的中部安装有齿轮驱动电机，且所述齿轮驱动电机的输出端上安装有与所述齿条相啮合的齿轮，所述齿条上安装有清扫臂，且所述清扫臂的底端通过万向节连接有吸尘头，所述吸尘头通过吸尘管与所述垃圾存储室连通，且所述吸尘管与所述清扫臂固定连接，所述齿轮驱动电机和所述吸尘头均与所述控制系统和所述能源电连接。
[0011]
所述齿条上加工有长条形通孔，所述齿条在所述长条形通孔的两端分别固定有主动链轮和从动链轮，且所述主动链轮连接有驱动所述主动链轮转动的链轮驱动电机，所述主动链轮和所述从动链轮通过链条连接，所述清扫臂的下端穿过所述长条形通孔，所述清扫臂的顶端固定有双联链轮，且所述双联链轮的上轮与所述链条相配合，所述双联链轮的下轮设置在所述长条形通孔内，并与所述长条形通孔的内壁摩擦连接，所述链轮驱动电机与所述控制系统和所述能源电连接。
[0012]
所述齿条的左右两端分别固定有与所述能源和所述控制系统电连接的测距传感器ⅱ和触碰传感器ⅱ电连接。
[0013]
所述收放机构包括分别固定在所述横扫收放室内底部左右两端的收放电机，所述收放电机的输出端与主动摇杆的一端固定连接，且所述收放电机的输出端的轴线与所述主动摇杆的轴线垂直，所述主动摇杆的另一端与竖直设置的连杆的底端铰接，且所述连杆的顶端穿过所述固定轨道架，并与所述固定轨道架固定连接后与从动摇杆的一端铰接，所述从动摇杆的另一端与固定在所述横扫收放室内顶部的铰接座铰接，所述收放电机与所述能源和所述控制系统电连接。
[0014]
所述车身在前后两个所述行星轮爬升机构之间设置有吸尘室，且所述吸尘室的底部设有吸尘器，所述吸尘器通过管路与所述吸尘室连接，所述吸尘器与所述能源和所述控制系统电连接。
[0015]
所述控制系统采用stm32f103r8t6单片机。
[0016]
使用状态下：所述控制系统控制所述行走电机转动，进而所述空芯外轴带动所述中心齿轮、所述过渡轮和所述内齿轮转动，从而实现行星轮的平地行走，当所述测距传感器ⅰ检测到楼梯时，所述控制系统控制所述行走电机停止转动，且同时所述爬楼电机转动，进而使所述轮架围绕所述中心轴转动，实现爬楼，当所述触碰传感器ⅰ触碰到前侧的楼梯时，所述控制系统控制所述收放电机运动，使所述车身尾部横向清扫机构放出，所述链轮驱动电机驱动所述主动链轮转动，进而实现了双联链轮在所述长条形通孔内运动，从而吸尘头进行吸尘，所述双联链轮运动到所述长条形通孔的端部，所述控制系统驱动所述齿轮电机运动，齿轮驱动齿条运动，从而实现吸尘头的继续运动，增加吸尘头的运动行程，当所述触碰传感器ⅱ触碰到阻碍物时或者测距传感器ⅱ检测到距离变化过大时(因为楼梯一侧是墙壁一侧是护栏，穿过护栏后检测到的距离明显突变增大)，所述控制系统控制所述齿轮驱动电机反转，之后链轮驱动电机反转，使所述吸尘头向另一个方向清扫，之后复位。
[0017]
由于车身在平地和台阶上倾斜角度不同，为了保证测量前方台阶水平距离，使用重力锤ⅰ保证测距传感器ⅰ水平。前方行星轮外端设置触碰传感器ⅰ，为了保证触碰传感器ⅰ一直指向前方也要使用重力锤ⅱ。当其中两个触碰传感器ⅰ触碰到前侧台阶时，尾部横向清
扫机构开始清扫，测距传感器ⅱ和触碰传感器ⅱ，可以识别清扫范围。
[0018]
较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
[0019]
(1)使用行星轮爬楼结构，较其他爬升方式效率高、稳定性好，通过行星轮的自转与公转，能够准确的实现爬升和平移动作。
[0020]
(2)使用尾部横向清扫机构，不需要整机进行移动，降低了能源损耗，减轻了清扫机重量，增强了清扫过程中的稳定性。
[0021]
(3)首部使用测距传感器识别台阶，使用触碰传感器识别车体以停靠完成，反映灵敏，智能化高，使用重力锤保证车身倾斜和水平时，传感器一直指向前方。
[0022]
(4)整体性能灵敏，智能化程度高，成本造价低。
[0023]
基于上述理由本实用新型可在楼道清扫等领域广泛推广。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]
图1为本实用新型具体实施方式中一种智能楼道清扫机结构示意图。
[0026]
图2为本实用新型具体实施方式中行星轮爬升机构结构示意图。
[0027]
图3为图2中a-a向剖视图。
[0028]
图4为本实用新型具体实施方式中车身结构示意图。
[0029]
图5为本实用新型具体实施方式中尾部横向清扫机构结构示意图。
[0030]
图6为本实用新型具体实施方式中尾部横向清扫机构俯视图。
[0031]
图7为本实用新型具体实施方式中收放机构结构示意图。
[0032]
图8为本实用新型具体实施方式中车身头部局部视图。
[0033]
图9为本实用新型具体实施方式中行星轮侧视图。
[0034]
图10为本实用新型具体实施方式中尾部横向清扫机构运动行程图。
[0035]
图中：1、车身；101、能源；102、能源室；103、控制系统；104、控制室；105、垃圾存储室；106、横扫收放室；2、行星轮爬升机构；201、中心轴；202、轮架；203、轮芯轴；204、行星轮；205、空芯外轴；206、中心齿轮；207、过渡轮；208、内齿轮；209、爬楼电机；210、行走电机；3、尾部横向清扫机构；301、固定轨道架；302、齿条；303、齿轮驱动电机；304、齿轮；305、清扫臂；306、万向节；307、吸尘头；308、吸尘管；309、长条形通孔；310、主动链轮；311、从动链轮；312、链轮驱动电机；313、链条； 314、双联链轮；4、重力锤ⅰ；401、测距传感器ⅰ；402、转环；403、重力锤ⅱ；404、触碰传感器ⅰ；405、测距传感器ⅱ；406、触碰传感器ⅱ；5、收放机构；501、收放电机；502、主动摇杆；503、连杆；504、从动摇杆； 505、铰接座；6、吸尘室；601、吸尘器。
具体实施方式
[0036]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0037]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0038]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0039]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。
[0040]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0041]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0042]
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
[0043]
如图1～10所示，一种智能楼道清扫机，包括车身1，所述车身1的底部头部和尾部的安装有行星轮爬升机构2，所述车身1的尾部安装有用于清扫楼梯的尾部横向清扫机构3，所述车身1内具有安装能源101的能源室102、设置在所述车身1上部用于安装控制系统103的控制室104、设置在所述车身1头部用于储存垃圾的垃圾存储室105和设置在所述车身1尾
部的横扫收放室106，且所述横扫收放室106内安装有用于收放所述尾部横向清扫机构3 的收放机构5；
[0044]
所述行星轮爬升机构2包括中心轴201，所述中心轴201的两端分别固定有轮架202，所述轮架202具有三个一端与所述中心轴201固定连接的固定杆，所述固定杆的另一端具有安装端，且三个所述安装端呈等边三角形分布，三个所述安装端的处侧均通过轮芯轴203安装有与所述安装端转动连接的行星轮204，
[0045]
所述中心轴201上套有与所述中心轴201转动连接的空芯外轴205，且所述空芯外轴205在靠近所述轮架202内侧的一端固定安装有中心齿轮206，所述固定杆的中部内侧转动连接有与所述中心齿轮206相啮合的过渡轮207，所述行星轮204在所述安装端的内侧具有与所述过渡轮207相啮合的内齿轮 208；所述中心轴201连接有驱动所述中心轴201转动的爬楼电机209，所述空芯外轴205连接有驱动所述空芯外轴205转动的行走电机210，
[0046]
且所述爬楼电机209和所述行走电机210均与所述能源室102内的能源 101和所述控制系统103电连接。
[0047]
所述车身1的头部下沿铰接有重力锤ⅰ4，且所述重力锤ⅰ4上安装有测距传感器ⅰ401，所述测距传感器ⅰ401与所述控制系统103和所述能源101 电连接；设置在所述车身1头部的所述轮芯轴203穿过所述行星轮204的外侧，且所述轮芯轴203上转动连接有转环402，所述转环402上连接有重力锤ⅱ403和触碰传感器ⅰ404，所述触碰传感器ⅰ404和所述控制系统103和所述能源101电连接。
[0048]
所述尾部横向清扫机构3包括与所述收放机构5固定连接的固定轨道架 301，所述固定轨道架301左右水平设置，且所述固定轨道架301上安装有沿所述固定轨道架301的延伸方向滑动的齿条302，所述齿条302的延伸方向与所述固定轨道架301的延伸方向相同，所述固定轨道架301的中部安装有齿轮驱动电机303，且所述齿轮驱动电机303的输出端上安装有与所述齿条 302相啮合的齿轮304，所述齿条302上安装有清扫臂305，且所述清扫臂305 的底端通过万向节306连接有吸尘头307，所述吸尘头307通过吸尘管308 与所述垃圾存储室105连通，且所述吸尘管308与所述清扫臂305固定连接，所述齿轮驱动电机303和所述吸尘头307均与所述控制系统103和所述能源 101电连接。
[0049]
所述齿条302上加工有长条形通孔309，所述齿条302在所述长条形通孔309的两端分别固定有主动链轮310和从动链轮311，且所述主动链轮310 连接有驱动所述主动链轮310转动的链轮驱动电机312，所述主动链轮310 和所述从动链轮311通过链条313连接，所述清扫臂305的下端穿过所述长条形通孔309，所述清扫臂305的顶端固定有双联链轮314，且所述双联链轮 314的上轮与所述链条313相配合，所述双联链轮314的下轮设置在所述长条形通孔309内，并与所述长条形通孔309的内壁摩擦连接，所述链轮驱动电机312与所述控制系统103和所述能源101电连接。
[0050]
所述齿条302的左右两端分别固定有与所述能源101和所述控制系统103 电连接的测距传感器ⅱ405和触碰传感器ⅱ406电连接。
[0051]
所述收放机构5包括分别固定在所述横扫收放室106内底部左右两端的收放电机501，所述收放电机501的输出端与主动摇杆502的一端固定连接，且所述收放电机501的输出端的轴线与所述主动摇杆502的轴线垂直，所述主动摇杆502的另一端与竖直设置的连杆503的底端铰接，且所述连杆503 的顶端穿过所述固定轨道架301，并与所述固定轨道架301
固定连接后与从动摇杆504的一端铰接，所述从动摇杆504的另一端与固定在所述横扫收放室106内顶部的铰接座505铰接，所述收放电机501与所述能源101和所述控制系统103电连接。
[0052]
所述车身1在前后两个所述行星轮爬升机构2之间设置有吸尘室6，且所述吸尘室6的底部设有吸尘器601，所述吸尘器601通过管路与所述吸尘室6连接，所述吸尘器601与所述能源101和所述控制系统103电连接。
[0053]
所述控制系统103采用stm32f103r8t6单片机。
[0054]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。