一种自主表面清洁设备的制作方法

1.本实用新型涉及清洁工具领域技术领域，尤其涉及一种自主表面清洁设备。


背景技术：

2.表面清洁设备用于为用户提供良好的清洁效率和清洁体验。在清洁设备的运作过程中，与地面或者毛毯等接触的毛刷很容易缠上毛发等丝状缠绕物。筒体由于运作过程是作旋转滚动状的运动，更容易缠上毛发等丝状缠绕物，如果缠绕物不彻底消除，筒体的刷毛会被缠绕，清洁效率会大大降低，用户清理起来需要专门的额外配件进行手动切割清理。特别是对于筒体位于设备机架底部，取出和清理都是费力的，清理缠绕的毛发对于用户体验很差。
3.目前，现有的清洁设备通过在刷毛附近设置沟壑，或者增大筒体本身的直径，以减少毛发被缠绕的几率。虽然在诸如毛刷或筒体的防缠绕能力方面已经有明显的改进，但是现有的防缠绕结构在毛发防缠绕能力上仍然是有限制的。这些防缠绕结构，旨在降低缠绕物所缠绕的几率，并不能彻底解决缠绕问题。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种自主表面清洁设备，其解决了筒体缠绕效果不彻底的技术问题。
6.(二)技术方案
7.为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
8.本实用新型实施例提供一种自主表面清洁设备，包括：机架，设置在机架上的驱动模块、抽吸模块、控制模块和清洁头子系统；
9.清洁头子系统包括由驱动模块提供动力以在清洁操作期间清扫颗粒的主刷组件；
10.主刷组件包括筒体和设置在筒体上的刷毛，筒体具有能够绕其转动的中心轴线，筒体上设置有两个以上的切刀，切刀沿筒体的中心轴线延伸，切刀错开设置且其长度之和等于筒体的长度；
11.驱动模块包括第一动力子系统，第一动力子系统驱动切刀往复运动。
12.可选地，机架包括底盘；
13.第一动力子系统包括线性电机，线性电机设置于筒体的一端部并固定连接于底盘上，并驱动切刀往复运动，以切割筒体上所缠绕的毛发。
14.可选地，清洁头子系统还包括用于安装主刷组件的主刷架，主刷架与第一动力子系统组合安装；
15.主刷架与线性电机在底盘上邻接设置；
16.第一动力子系统还包括主刷电机，主刷电机位于主刷架后方的马达支架上，通过驱动皮带带动筒体转动。
17.可选地，主刷架相对于底盘连接，主刷架上设置有线性电机保护壳，当主刷架安装于底盘内时，线性电机保护壳与底盘共同构成线性电机保护罩。
18.可选地，驱动模块还包括第二动力子系统，第二动力子系统为抽吸模块提供动力，以在清洁操作期间使得自主表面清洁设备在清洁表面上吸取颗粒。
19.可选地，线性电机具有动力输出接头，筒体的端部具有动力输入口，筒体通过动力输入口与动力输出接头相配合，以驱动切刀的刀片沿筒体的轴线方向做往复直线运动。
20.可选地，主刷架上开设有真空吸入口；
21.当筒体安装在自主表面清洁设备上的主刷架内时，真空吸入口距离筒体的动力输入口所在第一端的距离小于等于第一端相对的第二端的距离。
22.可选地，在主刷架的真空吸入口一侧设置有梳齿结构，梳齿结构与筒体安装在底盘上时的纵向方向对应设置，梳齿结构相对于真空吸入口的中心点非对称设置。
23.可选地，筒体上依次设置有第一切刀、第二切刀和第三切刀；
24.第一切刀和筒体的中心轴线位于第一平面，第二切刀和筒体的中心轴线位于第二平面，第三切刀和筒体的中心轴线位于第三平面，且第一平面、第二平面和第三平面两两之间的夹角范围在90
°
～180
°
。
25.可选地，第三切刀的长度和第一切刀的长度以及第二切刀的长度之和小于或者等于筒体的长度。
26.(三)有益效果
27.本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种自主表面清洁设备通过切刀的数量及其切刀在筒体上的位置关系，使得缠绕物可以从未设置切刀的位置通过从而被吸入自主表面清洁设备内部，能够有效的避免缠绕物卡在切刀与筒体外壳之间，更加有利于切断缠绕物，进一步提高清洁效果。同时通过第一动力系统的线性电机驱动切刀上的刀片沿滚筒主体的轴向方向上做往复运动，以使切刀的刀片彻底的切断缠绕物。
附图说明
28.图1为本实用新型的自主表面清洁设备的整体结构示意图；
29.图2为本实用新型的自主表面清洁设备的主刷架及筒体的安装结构示意图；
30.图3为图2未设置主刷架的立体结构示意图；
31.图4为图3的第一动力子系统结构示意图；
32.图5为图2未设置主刷的立体结构示意图。
33.【附图标记说明】
34.1：机架；
35.11：底盘；
36.2：线性电机；21：动力输出接头；
37.3：主刷架；31：真空吸入口；32：梳齿结构；
38.4：主刷电机；
39.5：线性电机保护壳；
40.6：第一切刀；
41.8：第三切刀；
42.10：筒体。
具体实施方式
43.为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”、“左”和“右”等方位名词以图1的定向为参照。
44.参见图1-图4所示，一种自主表面清洁设备，包括：主体结构和清洁系统，另外还包括感知系统、控制系统、驱动系统、能源系统和人机交互系统。下面将对表面清洁设备的各主要部分进行详细说明。
45.其中，主体结构包括机架1、前部、后部和底盘等。主体结构具有近似圆形形状(前后都为圆形)，也可具有其他形状，包括但不限于前方后圆的近似d形形状。
46.感知系统包括位于主体结构上方的位置传感器、位于主体结构的前部分的缓冲器、避障传感器、红外传感器、磁力计、加速度计、陀螺仪、里程计等传感装置。这些传感装置向控制系统提供机器的各种位置信息和运动状态信息。在一个优选实施方式中，位置传感器包括但不限于激光发射器、视觉摄像器、动态视觉传感器、激光测距装置(lds)。
47.清洁系统包括干清洁部和湿清洁部。其中，湿清洁部为第一清洁部，其主要作用是通过含有清洁液的清洁布对被清洁表面(如地面)进行擦拭。干清洁部为第二清洁部，其主要作用是通过清扫刷等结构清扫被清洁表面的固体颗粒污染物。
48.作为干清洁部，主要的清洁功能源于清洁头子系统、尘盒、风机(图中未示出)、出风口以及四者之间的连接部件所构成的第二清洁部。与地面具有一定干涉的清洁头子系统将地面上的颗粒扫起并卷带到清洁头子系统与尘盒之间的吸尘口(图中未示出)前方，然后被风机产生并经过尘盒的有吸力的气体吸入尘盒。扫地机的除尘能力可用垃圾的清扫效率dpu(dust pick up efficiency)进行表征，清扫效率dpu受清洁头子系统中主刷组件的结构和材料影响，受吸尘口、尘盒、风机、出风口以及四者之间的连接部件所构成的风道的风力利用率影响，受风机的类型和功率影响。干清洁部还可以包含具有旋转轴的边缘刷，旋转轴相对于地面成一定角度，以用于将碎屑移动到第二清洁部的主刷组件的清扫区域中。
49.作为湿清洁部，第一清洁部主要包括液体容置箱和清洁布等。液体容置箱作为承载第一清洁部的其他部件的基础。清洁布可拆地设置在液体容置箱上。液体容置箱内的液体流向清洁布，清洁布对主刷组件等清扫后的底面进行擦拭。
50.驱动系统用以驱动主体结构及其上的部件移动，以进行自动行走和清扫。驱动系统包括驱动轮模块，驱动系统可基于距离和角度信息，发出驱动命令而操纵机器人跨越地面行驶。驱动轮模块可以同时控制左轮和右轮，为了更为精确地控制机器的运动，优选驱动轮模块分别包括左驱动轮模块和右驱动轮模块。左、右驱动轮模块沿着由主体结构界定的横向轴对置(对称设置)。为了使机器人能够在地面上更为稳定地运动或者具有更强的运动能力，机器人可以包括一个或者多个从动轮，从动轮包括但不限于万向轮。
51.驱动轮模块包括行走轮和驱动马达以及控制驱动马达的控制电路，驱动轮模块还可以连接测量驱动电流的电路和里程计。驱动轮模块可以可拆卸地连接到主体结构上，方便拆装和维修。驱动轮可具有偏置下落式悬挂系统，以可移动方式紧固，例如以可旋转方式附接，到主体结构上，且接受向下及远离主体结构偏置的弹簧偏置。弹簧偏置允许驱动轮以
一定的着地力维持与地面的接触及牵引，同时表面清洁设备的清洁元件(如主刷组件等)也以一定的压力接触地面。
52.驱动系统还包括驱动模块，驱动模块中包括第一动力子系统和第二动力子系统。
53.主体结构的前部分可承载缓冲器，在清洁过程中驱动轮模块推进机器人在地面行走时，缓冲器经由系列触发原理，例如光折断原理，检测机器人的行驶路径中的一个或多个事件，表面清洁设备可通过由缓冲器检测到的事件，例如障碍物、墙壁，而控制驱动轮模块使机器人来对事件做出响应，例如远离障碍物。
54.一般在使用表面清洁设备的过程中，为了防止表面清洁设备进入家庭中的禁区(例如有易碎物品摆放处区域、卫生间等地面含水区域)，优选地，清洁用表面清洁设备中还包括禁区探测器。禁区探测器包括虚拟墙传感器，虚拟墙传感器会根据用户的设定设置虚拟墙从而限定禁区，当虚拟墙传感器检测到虚拟墙时可控制驱动轮模块，以限制清洁用机器人越过禁区的边界(也就是虚拟墙)而进入禁区。
55.此外，在使用表面清洁设备的过程中，为了防止表面清洁设备在例如室内楼梯、较高的台阶等处掉落，禁区探测器还包括悬崖传感器，悬崖传感器会根据用户的设定设置边界从而限定禁区，当悬崖传感器检测到禁区边界(也就是悬崖边缘)时可控制驱动轮模块，以限制清洁用机器人越过禁区的边界，从而避免机器人从台阶上掉落下去。
56.控制系统设置在主体结构内的电路主板上，包括与非暂时性存储器，例如硬盘、快闪存储器、随机存取存储器，通信的计算处理器，例如中央处理单元、应用处理器，应用处理器根据激光测距装置反馈的障碍物信息利用定位算法，例如slam，绘制表面清洁设备所在环境中的即时地图。并且结合缓冲器、悬崖传感器和超声传感器、红外传感器、激光传感器、磁力计、加速度计、陀螺仪、里程计等传感装置反馈的距离信息、速度信息综合判断扫地机当前处于何种工作状态，如过门槛，上地毯，位于悬崖处，上方或者下方被卡住，尘盒满，被拿起等等，还会针对不同情况给出具体的下一步动作策略，使得机器人的工作更加符合主人的要求，有更好的用户体验。进一步地，控制系统能基于slam绘制的即时地图信息规划最为高效合理的清扫路径和清扫方式，大大提高机器人的清扫效率。
57.能源系统包括充电电池，例如锂电池和聚合物电池。充电电池可以连接有充电控制电路、电池组充电温度检测电路和电池欠压监测电路，充电控制电路、电池组充电温度检测电路、电池欠压监测电路再与单片机控制电路相连。主机通过设置在机身侧方或者下方的充电电极与充电系统中的充电设备连接进行充电。如果裸露的充电电极上沾附有灰尘，会在充电过程中由于电荷的累积效应，导致电极周边的塑料机体融化变形，甚至导致电极本身发生变形，无法继续正常充电。
58.表面清洁设备在前端设置了信号接收器，以用于接收充电设备发出的信号，该信号通常为红外信号，在一些更先进的技术中，该信号可以为图形信号。正常来说，当表面清洁设备从充电设备出发时，系统会记住充电设备的位置，因此，在机器人打扫完毕，或者电量不足时，会控制驱动轮系统往其内存中存储的充电桩位置处驱动，进而上桩充电。
59.人机交互系统包括主机面板上的按键，按键供用户进行功能选择；还可以包括显示屏和/或指示灯和/或喇叭，显示屏、指示灯和喇叭向用户展示当前机器所处状态或者功能选择项；还可以包括手机客户端程序。对于路径导航型清洁设备，在移动可以向用户展示设备所在环境的地图，以及机器所处位置，可以向用户提供更为丰富和人性化的功能项。
60.为了更加清楚地描述表面清洁设备的行为，进行如下方向定义：表面清洁设备可通过相对于由主体结构界定的如下三个相互垂直轴的移动的各种组合在地面上行进：前后轴x(即沿主体结构的前部和后部方向的轴线)、横向轴y(即垂直于轴x且与轴x在同一水平面的轴)及中心垂直轴z(垂直于轴x和轴y所组成的平面的轴)。沿着前后轴x的前向驱动方向标示为“前向”，且沿着前后轴x的向后驱动方向标示为“后向”。横向轴y实质上是沿着由驱动轮模块的中心点界定的轴心在机器人的右轮与左轮之间延伸。
61.表面清洁设备可以绕y轴转动。当表面清洁设备的前向部分向上倾斜，后向部分向下倾斜时为“上仰”，且当表面清洁设备的前向部分向下倾斜，后向部分向上倾斜时为“下俯”。另外，表面清洁设备可以绕z轴转动。在表面清洁设备的前向方向上，当表面清洁设备向x轴的右侧倾斜为“右转”，当表面清洁设备向x轴的左侧倾斜为“左转”。
62.尘盒以机械扣手卡接的方式安装在表面清洁设备的主体部分后部的容纳腔中，扣手被扣住时卡件收缩，扣手放开时卡件伸出卡在容纳腔中容纳卡件的凹槽中。
63.其中，本文所指的湿清洁部可以是拖地清洁部、洗地清洁部等用清洁液来清洁待清洁表面的清洁部。表面清洁设备可以是图示实施例中的清洁机器人，或者也可以是洗地机、拖地机等。
64.参见图1-图4所示，一种自主表面清洁设备，包括：机架1，设置在机架1上的驱动模块、抽吸模块、控制模块和清洁头子系统。
65.其中，清洁头子系统包括由驱动模块提供动力以在清洁操作期间清扫颗粒的主刷组件。
66.主刷组件包括筒体10和设置在筒体10上的刷毛，筒体10具有能够绕其转动的中心轴线，筒体10上设置有两个以上的切刀，切刀沿筒体10的中心轴线延伸，切刀错开设置且其长度之和等于筒体10的长度。
67.其中，筒体10的周向侧壁由两个半圆的扇形壳体拼接而成。在筒体10的周向侧壁两端分别设置有第一筒体端盖(图中未示出)和第二筒体端盖图中未示出，且第一筒体端盖和第二筒体端盖互相平行设置，以形成具有内部空腔的筒体10。其中，两个扇形壳体可以用螺钉等紧固件锲合，也可以用超声波或者胶水粘合。
68.驱动模块包括第一动力子系统，第一动力子系统驱动切刀往复运动。
69.本实用新型提供一种自主表面清洁设备通过切刀的数量及其切刀在筒体10上的位置关系，使得缠绕物可以从未设置切刀的位置通过从而被吸入吸尘器内部，能够有效的避免缠绕物卡在切刀与筒体10的外壳之间，更加有利于切断缠绕物，进一步提高清洁效果。同时通过线性电机2驱动切刀上的刀片沿滚筒主体的轴向方向上做往复运动，以使切刀的刀片彻底的切断缠绕物。
70.进一步地，自主表面清洁设备还包括电力系统。其中，电力系统用于为自主表面清洁设备提供动力。动力系统(即驱动装置)，用于为自主表面清洁设备进行清洁操作提供推力。
71.进一步地，机架1包括底盘11。
72.第一动力子系统包括线性电机2，线性电机2设置于筒体10的一端部且固定连接于底盘11上，并驱动切刀往复运动，以切割筒体10上所缠绕的毛发。线性电机2为外置于筒体10的端部，并且将将线性电机2设置在机架1的内部，提高维护便利性，降低筒体10的更换成
本。
73.进一步地，清洁头子系统还包括用于安装主刷组件的主刷架3，主刷架3与第一动力子系统组合安装。
74.主刷架3与线性电机2在底盘11上邻接设置。
75.第一动力子系统还包括主刷电机4，主刷电机4位于主刷架3后方的马达支架上，通过驱动皮带带动筒体10以轴线为旋转轴转动。
76.需要说明的是，线性电机2和主刷电机4可以共用一套供电系统，也可以分别通过两套供电系统进行供电。
77.进一步地，主刷架3相对于底盘11连接，主刷架3上设置有线性电机保护壳5，当主刷架3安装于底盘11内时，线性电机保护壳5与底盘11共同构成线性电机2保护罩。达到了有效保护线性电机2的效果，以使线性电机2在使用过程中不被损伤，进而增加了自主表面清洁设备的使用寿命。
78.进一步地，驱动模块还包括第二动力子系统，第二动力子系统为抽吸模块提供动力，以在清洁操作期间使得自主表面清洁设备在清洁表面上吸取颗粒。确保清洁表面设备的功能性。
79.进一步地，线性电机2具有动力输出接头21，筒体10的端部具有动力输入口(图中未示出)，筒体10通过动力输入口与动力输出接头21相配合，以驱动切刀的刀片沿筒体10的轴线方向做往复直线运动。在线性电机2使用时，将线性电机2的输出动力通过动力输出接头21传输至动力输入口，以使动力输入口更好地将动力传输至切刀的刀片，以使其往复运动，进而彻底切断缠绕物。
80.进一步地，参见图5所示，主刷架3上开设有真空吸入口31。
81.当筒体10安装在自主表面清洁设备上的主刷架3内时，真空吸入口31距离筒体10的动力输入口所在第一端的距离小于等于第一端相对的第二端的距离。一旦距离筒体10的动力输入口所在第一端(即驱动端)被毛发等缠绕物所缠绕时，会导致主刷产生不能转动的风险，因此，真空吸入口在主刷架3上的位置相对偏移(即靠近动力输入口所在第一端)，减少驱动端被缠绕的几率。
82.进一步地，在主刷架3的真空吸入口31一侧设置有梳齿结构32，梳齿结构32与筒体10安装在底盘11上时的纵向方向对应设置，梳齿结构32相对于真空吸入口31的中心点非对称设置。确保梳齿结构32布设与整个筒体10的长度方向，进而确保在筒体10上的刷毛收集缠绕物时，均能到的良好的梳理，便于切割缠绕物。
83.需要说明的是，梳齿结构32由多个梳齿等间隔排布形成。梳齿的侧面呈弧形。
84.进一步地，筒体10上依次设置有第一切刀6、第二切刀和第三切刀8。
85.第一切刀6和筒体10的中心轴线位于第一平面，第二切刀和筒体10的中心轴线位于第二平面，第三切刀8和筒体10的中心轴线位于第三平面，且第一平面、第二平面和第三平面两两之间的夹角范围在90
°
～180
°
。
86.采用分段式的第一切刀6和第二切刀，通过改变切毛段的布局，即第一切刀6和第二切刀平面上错位布置，且第一切刀6与第二刀7与筒体10的长度关系使得沿筒体10的轴线方向，缠绕物在相邻错位布置的切刀上形成拉力预紧，将其拉向切刀，更加有利于切断缠绕物，进一步地提高清洁效果。此外，第一切刀6和第二切刀上的刀片未贯穿整个筒体10一侧
边，缠绕物可以从未设置刀片的位置通过从而被吸入自主表面清洁设备内部，能够有效的避免缠绕物卡在刀片与筒体外壳之间。
87.进一步地，第三切刀8的长度和第一切刀6的长度以及第二切刀的长度之和小于或者等于筒体10的长度。
88.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
89.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
90.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
91.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
92.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。