清洁设备、行走装置及清洁系统的制作方法

文档序号:33280559发布日期:2023-02-24 20:52阅读:20来源:国知局
清洁设备、行走装置及清洁系统的制作方法

1.本技术涉及清洁技术领域,特别涉及一种清洁设备、行走装置及清洁系统。


背景技术:

2.随着人们生活水平的提高,越来越多的家庭开始借助各种清洁设备,例如扫地机器人、自动洗地机等设备来减少劳动强度,提高生活质量。
3.以扫地机器人为例,随着用户需求的提高,提升扫地机器人的核心性能已成为整个行业的必然趋势,其中越障能力是衡量扫地机器人优劣的一个核心性能。越障能力包括回充越障和清洁越障,现有技术通过增加后轮来提高扫地机器人的回充越障能力,但是这种方案会导致扫地机器人在进行清洁越障时,机体的末端同样被后轮顶高,致使驱动轮悬空,驱动轮不能产生足够的抓地力,最终影响扫地机器人的清洁越障能力。


技术实现要素:

4.本技术的目的在于提供一种清洁设备、行走装置及清洁系统,可以兼顾回充越障能力和清洁越障能力。
5.为实现上述目的,本技术一方面提供一种清洁设备,所述清洁设备至少包括机体、驱动组件和越障组件,其中,所述驱动组件位于所述机体的底部,用于驱动所述机体运动;所述机体具有前后方位,所述机体后端的底部边缘位置处设置有避障空间,所述越障组件可伸缩的设置于所述避障空间内;当所述机体静置于水平地面上时,所述越障组件至少部分的外露于所述避障空间,并且所述越障组件不与地面接触;当所述机体倾斜时,所述越障组件向所述机体的倾斜方向移动,以使得所述越障组件部分的进入所述避障空间内。
6.为实现上述目的,本技术另一方面还提供一种行走装置,所述行走装置至少包括机体、驱动组件和越障组件,其中,所述驱动组件位于所述机体的底部,用于驱动所述机体运动;所述机体在地面上的投影为轴对称图形,在所述机体的对称轴上并靠近所述机体底部的一侧边缘位置处设置有避障空间;所述越障组件可伸缩的设置于所述避障空间内,当所述机体静置于水平地面上时,所述越障组件至少部分的外露于所述避障空间,并且所述越障组件不与地面接触。
7.为实现上述目的,本技术另一方面还提供一种清洁系统,包括基站和清洁设备,其中,所述基站具有供所述清洁设备行走的回充坡道;所述清洁设备至少包括机体、驱动组件和越障组件,其中,所述驱动组件位于所述机体的底部,用于驱动所述机体运动;所述机体具有前后方位,所述机体后端的底部边缘位置处设置有避障空间,所述越障组件可伸缩的设置于所述避障空间内;当所述机体静置于水平地面上时,所述越障组件至少部分的外露于所述避障空间,并且所述越障组件不与地面接触;当所述机体倾斜时,所述越障组件向所述机体的倾斜方向移动,以使得所述越障组件部分的进入所述避障空间内。
8.由此可见,本技术提供的技术方案,清洁设备至少由机体、驱动组件和越障组件组成,其中,驱动组件设置在机体的底部,用于驱动机体运动;越障组件可伸缩的设置在机体
的内部,用于对清洁设备的回充越障和清洁越障提供帮助。当清洁设备静置在水平地面上时,越障组件的部分结构收缩位于机体底部的避障空间内,从而使得越障组件不与地面接触,如此,当清洁设备在水平地面上运动时,越障组件不会对行走装置的运动造成干扰。当清洁设备进行回充越障或者清洁越障时,机体会产生倾斜,越障组件在自身重力的作用下会向机体的倾斜方向移动,从而使得越障组件部分的进入避障空间内。通过越障组件在避障空间中的位置变化,机体的倾斜角度可以得到修正,从而提高清洁设备的回充越障能力和清洁越障能力。
附图说明
9.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案,下面将对实施例描述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技术的一些实施例,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。
10.图1是本技术提供的一种实施方式中清洁设备的仰视示意图;
11.图2是本技术提供的一种实施方式中清洁设备的局部剖面图;
12.图3是本技术提供的一种实施方式中越障组件的结构爆炸图;
13.图4是本技术提供的一种实施方式中清洁设备的侧视图;
14.图5是本技术提供的一种实施方式中清洁设备进行清洁越障时的示意图;
15.图6是本技术提供的一种实施方式中清洁设备进行回充越障时的示意图。
具体实施方式
16.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。本技术使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”、“第一端”、“第二端”、“一端”、“另一端”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如,如果将图中的设备翻转,则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此,示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向),并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。
17.此外,术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“滑动连接”、“固定”、“套接”应做广义理解。例如,“连接”可以是固定连接,可拆卸连接,或整体式构造;可以是机械连接,或电连接;可以是直接相连,或者是通过中间媒介间接相连,又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
18.随着人们生活水平的提高,越来越多的家庭开始借助各种清洁设备,例如扫地机器人、自动洗地机等设备来减少劳动强度,提高生活质量。以扫地机器人为例,随着用户需求的提高,提升扫地机器人的核心性能已成为整个行业的必然趋势,其中越障能力是衡量扫地机器人优劣的一个核心性能。越障能力包括回充越障(即通过基站的回充坡道回到基站)和清洁越障(即在清洁过程中进行越障),目前市面上的产品大多通过增加后轮来提高
扫地机器人的回充越障能力,后轮始终与地面接触,当扫地机器人进行回充时,后轮首先接触回充坡道,此时后轮将抬升机器的后端,以减少机身或者拖地模组(如抹布盘或地拖等)与回充坡道的过盈干涉,从而避免因过度过盈干涉导致机器动力不足而无法爬高至回充高度。
19.上述方案虽然提高了扫地机器人的回充越障能力,但是扫地机器人在正常清洁过程中进行越障爬坡时,机体的末端同样会被后轮顶高,这就会导致机体的前端和后端同时被抬升,机体作用在地面上的压力将减下,致使驱动轮不能产生足够的抓地力,最终影响扫地机器人的清洁越障能力。
20.因此,如何改进行走装置的结构,以同时提高行走装置的回充越障能力和清洁越障能力,便成为本领域亟需解决的课题。
21.下面将结合附图,对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,本技术所描述的实施方式仅仅是本技术一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式,本领域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方式,都属于本技术保护的范围。
22.请一并参见图1至图3,在一种可实现的实施方式中,清洁设备1至少包括机体11、驱动组件12和越障组件13。需要特别指出的是,机体11具有前后方位,本技术将如图1中箭头所指示的方向定义为机体11的前进方向,当定义前进方向后,以该前进方向为参考,便可以确定“前”、“后”、“左”、“右”的位置关系,即前方为朝着前进方向的方向,而后方与前方相对。相应的,以该前进方向为参考,便可以确定机体11的机体前端、机体后端、机体末端、机体前半部分、机体后半部分等结构位置。
23.在本实施方式中,驱动组件12位于机体11的底部,驱动组件12用于驱动机体11运动。在实际应用中,驱动组件12至少包括两个主驱动轮121和导向轮123,导向轮123可以安装在机体11的底部。具体的,导向轮123安装在靠近机体11前端的底部边缘位置,同时,导向轮123可以通过转向轴承与机体11连接,从而使得导向轮123可以在机体11的底部转动。在机体11后端的底部边缘位置处设置有避障空间111,越障组件13可伸缩的设置于避障空间111内,并且越障组件13可以在避障空间111内部活动。
24.当机体11静置于水平地面上时,越障组件13的部分结构收缩位于避障空间111的内部,部分结构则位于避障空间111的外部,并且当机体11静置在水平地面上时,越障组件13不与地面进行接触,即越障组件13与地面之间存在间隙。如此,当清洁设备1在水平地面上运动时,越障组件13将不与地面接触,越障组件13不会对清洁设备1的水平运动造成干扰。当机体11倾斜时,越障组件13在自身重力的作用下,将向机体11的倾斜方向移动,从而使得越障组件13在避障空间111的内部发生位移,这样越障组件13原来位于避障空间111外部的结构将至少部分的进入避障空间111的内部。
25.例如,当清洁设备1进行清洁工作时,假设在其前进方向上存在障碍物,清洁设备1如果需要越过障碍物,那么清洁设备1需要进行清洁越障。在攀爬障碍物的过程中,机体11将向后端方向倾斜,即机体11的前端将高于机体11的后端,此时,越障组件13在自身重力的作用下,亦将向机体11的后端方向移动。随着越障组件13的移动,越障组件13外露于避障空间111的结构也将部分地进入避障空间111内部。又如,当清洁设备1需要回基站进行充电、加注清水等操作时,清洁设备1将通过基站的回充坡道回到基站,那么清洁设备1需要进行
回充越障。在攀爬回充坡道的过程中,机体11将向前端方向倾斜,即机体11的后端将高于机体11的前端,此时,越障组件13在自身重力的作用下,亦将向机体11的前端方向移动。随着越障组件13的移动,越障组件13外露于避障空间111的结构也将部分地进入避障空间111内部。
26.进一步的,机体11的底部设置有多个避障空间111,以及与避障空间111的数量相对应的多个越障组件13。每一个避障空间111内部都设置有一个越障组件13,当机体11发生倾斜时,越障组件13在自身重力的作用下可以向机体11的倾斜方向移动,从而使得越障组件13部分的进入避障空间111内部。通过越障组件13在避障空间111中的位置变化,机体11的倾斜角度可以得到修正,从而提高清洁设备1的回充越障能力和清洁越障能力。
27.在一种可实现的实施方式中,如图3所示,越障组件13至少包括滚轮131、支架132、第一轴133和第二轴134,其中,支架132具有第一穿孔1321和第二穿孔1322。在装配越障组件13时,第一轴133可以穿过第一穿孔1321,从而使得支架132套设在第一轴133上。当第一轴133穿过第一穿孔1321后,可以将第一轴133的两端可转动的连接在避障空间111的内部,如此,支架132便可以通过第一轴133活动连接在避障空间111的内部。同时,第二轴134依次穿过第二穿孔1322、滚轮131的中心孔1311,从而将滚轮131套设在第二轴134上,并使得滚轮131通过第二轴134可转动的连接在支架132上。
28.需要特别指出的是,滚轮131的直径、支架132的尺寸,以及第一轴133和第二轴134之间的距离等参数可以参考避障空间111的尺寸来设定,以保证当越障组件13安装至避障空间111内部时,滚轮131至少部分的外露于避障空间111,并保证当机体1静置于水平地面上时,滚轮131不与地面接触。
29.在实际应用中,由于滚轮131可以随着支架132的摆动而在避障空间111内部移动,在极端情况下,滚轮131可能会与避障空间111的内壁接触,从而干扰滚轮131的转动。为避免滚轮131与避障空间111的内壁直接接触,在一种可实现的实施方式中,支架132还设置有轮拱罩1323。具体的,轮拱罩1323位于第一穿孔1321和第二穿孔1322之间,轮拱罩1323呈弧形,其弧形开口朝向第二穿孔1322方向。当滚轮131连接在支架132上时,滚轮131至少部分的位于轮拱罩1323内,即滚轮131被轮拱罩1323部分的包裹住。此时,轮拱罩1323可以作为滚轮131和避障空间111之间的过渡结构,避免滚轮131与避障空间111的内壁直接接触。
30.在一种可实现的实施方式中,可以自机体11的底部表面向内凹陷形成避障空间111,避障空间11的腔壁上设有内凹固定槽,第一轴133的两端可以卡接在上述内凹固定槽中,从而使得第一轴133可以在上述内凹固定槽中转动。当越障组件13安装至避障空间111内部时,越障组件13可以视为悬挂在避障空间111的内部,滚轮131可以随着支架132的摆动而伸出或者缩回避障空间111。
31.可选的,机体11的后端可以设置一机壳缺口,该机壳缺口与避障空间111相贯通,从而使得在朝向机体11的后端方向上避障空间111具有开口。当滚轮131和支架132向避障空间111的上半部分运动时,滚轮131和支架132的一部分结构可以从上述机壳缺口中露出。上述结构设置,可以在不增加避障空间111在机体11中所占空间的前提下,尽量增加收放滚轮131和支架132的空间。
32.关于滚轮131的运动状态,本技术提供两种具体的实施例,但并不以此为限。
33.实施例一,如图5所示,以图5视角为参考系,假设机体11的前进方向上存在障碍
物。当机体11向前运动时,导向轮123首先与障碍物接触,随着两个主驱动轮121继续向前运动,导向轮123将攀爬到障碍物上,此时机体11由前端向后端倾斜,即机体11的前半部分高于机体11的后半部分。随着导向轮123的进一步攀爬,滚轮131将与地面接触,在地面的压迫下,滚轮131将受到垂直于接触面(即地面)向上的作用力,在该作用力的作用下,滚轮131将向上方运动。同时,由于滚轮131连接在支架132上,而支架132通过第一轴133活动连接在避障空间111的内部,因此滚轮131将带动支架132绕第一轴133做顺时针旋转,即滚轮131驱动支架132绕第一轴133向机体11的后端旋转。换而言之,滚轮131和支架132将向避障空间111的上半部分运动,从而使得滚轮131的一部分结构进一步缩入避障空间111的内部。
34.当滚轮131缩入避障空间111的内部后,滚轮131将无法抬高机体11的后半部分,两个主驱动轮121可以正常与地面接触,两个主驱动轮121的抓地力也不会受到影响,这就保证了机体11的清洁越障能力不会受到影响。
35.实施例二,如图6所示,以图6视角为参考系,假设机体11的后退方向上存在斜坡。当机体11后退爬坡(例如机体11回基站进行充电)时,滚轮131首先与斜坡接触,随着两个主驱动轮121继续向上述后退方向运动,滚轮131将沿着斜坡向斜坡上方移动,此时机体11由后端向前端倾斜,即机体11的后半部分高于机体11的前半部分。随着滚轮131继续向斜坡上方移动,在斜坡的压迫下,滚轮131将受到垂直于接触面(即斜坡)向上的作用力,该作用力可以分解为垂直于水平地面向上的分力,以及与上述后退方向相反的分力。在与上述后退方向相反的分力的作用下,滚轮131将向机体11的前端移动。由于滚轮131连接在支架132上,而支架132通过第一轴133活动连接在避障空间111的内部,因此滚轮131将带动支架132绕第一轴133做逆时针旋转,即滚轮131驱动支架132绕第一轴133向机体11的前端旋转。
36.进一步的,随着支架132向机体11的前端移动,支架132上的轮拱罩1323将与避障空间111的内壁抵接。当轮拱罩1323与避障空间111的内壁抵接后,支架132将停止绕第一轴133旋转,而随着两个主驱动轮121继续向上述后退方向运动,滚轮131将围绕第二轴134做圆周运动,并且滚轮131将抬高机体11的后半部分,以减少机体11的底部与斜坡之间的摩擦力,从而帮助机体11向斜坡上方移动,提高了机体11的回充越障能力。
37.为保证当机体11越障结束后,滚轮131可以快速复位,在一种可实现的实施方式中,越障组件13还包括扭簧135。扭簧135可以套接在第一轴133上,同时扭簧135的转臂分别与避障空间111和支架132卡接,并且扭簧132的旋转中心与第一轴133重合。当支架132绕第一轴133做顺时针旋转时,支架132相当于绕着扭簧132的旋转中心顺时针旋转,扭簧132将产生形变进而产生扭矩,该扭矩作用在支架132上,可以使支架132具有回到初始旋转位置的趋势。当机体11结束越障后,滚轮131与地面脱离接触,滚轮131将不受到垂直于地面向上的作用力。因此,支架132在扭簧132的作用下将回到初始旋转位置,支架132亦将驱动滚轮131回到初始位置。
38.需要特别指出的是,在制作扭簧132时,可以通过调整扭簧132的材质、螺旋直径、力臂长度等参数控制扭簧132的扭矩,从而使得扭簧132仅用于实现滚轮131的复位动作。
39.如前文所述,当机体11进行后退爬坡运动时,在斜坡的压迫下,滚轮131将受到垂直于斜坡向上的作用力,该作用力可以分解为垂直于水平地面向上的分力,以及与上述后退方向相反的分力,然而,垂直于水平地面向上的分力将使滚轮131具有向避障空间111的上半部分运动的趋势。在某些场景下,例如,当滚轮131悬吊于避障空间111内部时,滚轮131
的圆心并不与滚轮131的重力线重合,此时,在垂直于水平地面向上的分力的作用下,滚轮131将向偏向于圆心的一侧移动。
40.如果滚轮131的圆心靠近机体11的末端,那么当机体11进行后退爬坡运动时,滚轮131将向机体11的后端旋转,并缩入避障空间111的内部。此时,滚轮131将无法抬高机体11的后半部分,也就无法减少机体11的底部与斜坡之间的摩擦力,滚轮131将无法起到帮助机体11向斜坡上方移动的作用。因此,为保证当机体11进行后退爬坡运动时,滚轮131可以向机体11的前端移动,在一种可实现的实施方式中,如图2所示,扭簧132可以被构造为:当滚轮131不与地面接触时,在扭簧132的作用下,滚轮131的圆心在地面上的投影a位于第一轴133在地面上的投影b的前方。此种结构下,当机体11进行后退爬坡运动时,滚轮131将向偏向于圆心的一侧(即机体11的前端)移动,这样滚轮131便可以抬高机体11的后半部分,从而减少机体11的底部与斜坡之间的摩擦力,提高机体11的爬坡能力。
41.在一种可实现的实施方式中,滚轮131的内部可以设置轮毂电机,该轮毂电机与机体11内部的电池组电连接。当轮毂电机工作时,该轮毂电机可以驱动滚轮131围绕第二轴134转动,转动的滚轮131可以为清洁设备1提供辅助动力,从而提高清洁设备1的攀爬能力。在实际应用中,清洁设备1可以通过视觉传感器、ai算法等方式识别障碍物或者回充坡道,然后控制轮毂电机的工作状态,以对滚轮131施加驱动力。轮毂电机与两个主驱动轮121配合,可以进一步提高清洁设备1的清洁越障能力和回充越障能力。关于轮毂电机的具体结构可以参考现有技术,此处不作赘述。
42.在一种可实现的实施方式中,清洁设备1还包括包括拖地模组2,拖地模组2可以设置在机体11的底部,并设置在驱动组件12和越障组件13之间。进一步的,拖地模组2可以与驱动机构连接,在上述驱动机构的作用下,拖地模组2可以在机体11的底部做圆周运动或者直线往复运动,以提高对地面的清洁效果。
43.在实际应用中,当清洁设备1进行清洁工作时,拖地模组2需要与地面接触,此时越障组件13与地面之间的距离需大于零(即越障组件13不与地面接触),从而保证越障组件13在自由状态下不会影响拖地模组2的工作。当清洁设备1进行后退爬坡运动时,拖地模组2与斜坡的干涉量会越来越大,拖地模组2的压缩量亦随之增加,相应的,拖地模组2与斜坡之间的摩擦力也越来越大。假设当拖地模组2的压缩量达到β时,拖地模组2与斜坡之间的摩擦力等于驱动组件12所能产生的最大驱动力。为保证清洁设备1可以正常移动,越障组件13与地面之间的距离需小于β,即在拖地模组2与斜坡之间的摩擦力大于驱动组件12所能产生的最大驱动力之前,越障组件13就必须与斜坡接触,以避免因驱动组件12动力不足,导致清洁设备1无法正常爬坡。为便于叙述,本技术将越障组件13与地面之间的间距记为gap,gap的取值范围需满足0<gap<β。
44.在一种可实现的实施方式中,拖地模组2至少包括两个抹布托盘21,两个抹布托盘21分布在机体11底部的两侧,并且越障组件13位于两个抹布托盘21之间。可选的,抹布托盘21的形状为圆形,抹布托盘21可以在机体11的底部旋转,并且两个抹布托盘21之间存在间隙,该间隙可以防止两个抹布托盘21旋转时产生干涉。避障空间111可以设置在上述间隙区域中,从而使得机体11的结构更加紧凑。
45.需要特别指出的是,在另一个实施方式中,拖地模组2也可以仅包括一个抹布托盘21,或者三个以及更多个抹布托盘21,本技术对抹布托盘21的数量不作限制。
46.在一种可实现的实施方式中,机体11在地面上具有投影区域,两个抹布托盘21在地面上的投影至少部分的位于上述投影区域之外。也就是说,两个抹布托盘21的结构至少部分的外露于机体11的外轮廓,如此,在不增加机体11体积的前提下,抹布托盘21的有效清洁面积可以得到增大。
47.可选的,拖地模组2还包括升降构件22,其中,升降构件22设置于机体11的内部,抹布托盘21与升降构件22连接。升降构件22可以在机体11的内部伸缩,从而调整抹布托盘21与地面之间的距离。升降构件22可以采用剪叉式升降结构、螺旋升降结构、曲臂升降结构等,本技术对此不作限制。在实际应用中,当清洁设备1进行攀爬时,清洁设备1可以控制升降构件22向机体11的内部进行收缩,从而增加抹布托盘21与地面之间的距离,以减小机体11与地面之间的摩擦力。通过在清洁设备1中设置升降构件22,可以进一步提高清洁设备1的清洁越障能力和回充越障能力。
48.可选的,在一种可实现的实施方式中,清洁设备1中还可以设置倾角传感器,倾角传感器用于检测机体11的水平角度变化,以控制升降构件22的伸缩量。
49.本技术还提供一种行走装置,请一并参考图1至图2,行走装置至少包括机体11、驱动组件12和越障组件13。驱动组件12位于机体11的底部,驱动组件12用于驱动机体11运动。机体11的外部轮廓被构造为轴对称图形,从而使得机体11在地面上的投影为轴对称图形。在机体11的对称轴上并靠近机体11底部的一侧边缘位置处设置有避障空间111。越障组件13可伸缩的设置于避障空间111内,当机体11静置于水平地面上时,越障组件13至少部分的外露于避障空间111,并且此时越障组件13不与地面接触。需要特别指出的是,行走装置可以作为清洁设备1的一部分而存在,越障组件13的具体结构可以参考上述实施方式中的内容,此处不作赘述。
50.在实际应用中,机体11的外部轮廓可以被构造为圆形、矩形或者圆角矩形等轴对称图形。为便于理解,后文以机体11的外部轮廓为圆角矩形为例进行说明。机体11具有前进方向,机体11的对称轴如图1中a-a’所示,在机体11的底部边缘处可以设置一避障空间111,具体的,可以自机体11的底部表面向内凹陷形成避障空间111,该避障空间111用于容纳越障组件13。为保证机体11运动时的稳定性,避障空间111可以设置在机体11的对称轴a-a’上,即避障空间111的中心线与机体11的对称轴a-a’重合。
51.当越障组件13安装在避障空间111的内部时,越障组件13的部分结构可以从避障空间111中露出,即越障组件13并不完全被避障空间111包裹。同时,在力的作用下,越障组件13可以在避障空间111内部活动,从而伸出或者缩回避障空间111。换而言之,当越障组件13受到外部作用力时,越障组件13外露于避障空间111的结构将会增加或者减少。需要特别指出的是,当行走装置静止放置在水平地面上时,行走装置的重力线与水平地面垂直,此时行走装置处于平衡状态,行走装置所受合力为零,越障组件13的部分结构收缩位于机体11底部的避障空间111内,此时越障组件13并不与地面接触,即越障组件13与地面之间存在间隙。如此,当行走装置在水平地面上运动时,越障组件13将不与水平地面接触,越障组件13不会对行走装置的水平运动造成干扰。
52.在一种可实现的实施方式中,驱动组件12至少包括驱动电机(未示出)、减速器(未示出)和两个主驱动轮121。具体的,驱动电机和减速器可以设置在机体11的内部,并且驱动电机与减速器传动连接,减速器可以采用行星减速机。在机体11的底部对称设置两个安装
座112,两个主驱动轮121分别安装在上述两个安装座112内。减速器的输出轴122的两端分别与两个主驱动轮121连接,并且输出轴122大致与机体11的对称轴a-a’垂直,从而使得两个主驱动轮121之间的连线大致与机体11的对称轴a-a’垂直。如此,两个主驱动轮121产生的驱动力将大致与机体11的对称轴a-a’平行,从而减小行走装置运动时的方向偏差。
53.由于在实际应用场景中,行走装置需要具有多种运动状态,例如爬坡、直线往复、绕点旋转等,而不同的运动状态需要主驱动轮121具有不同的转速及扭矩。因此,主驱动轮121和驱动电机之间通过减速器连接,可以通过减速器调整驱动电机的输出转速及扭矩,进而控制主驱动轮121的转速及扭矩。需要特别指出的是,主驱动轮121可以为履带轮、辐条式车轮,或其它承载行走装置行走的装置,本技术对主驱动轮121的形式不作限制。
54.为进一步提高行走装置运动时的稳定性,可以调整机体11内部器件的安放位置,从而使得机体11的几何中心r与机体11的重心p大致重合。当机体11的几何中心r与机体11的重心p大致重合时,行走装置移动时产生的俯仰运动可以得到抑制。进一步的,减速器在机体11底部的位置可以被构造为:机体11的重心p在地面上的投影,与输出轴122在地面的投影之间存在预设距离。上述预设距离可以根据经验值进行设定,例如将预设距离设置为1cm。将减速器的输出轴122贴近机体11的重心p设置,可以使得两个主驱动轮121之间的连线尽量靠近机体11的重心p,如此既可以减少行走装置的俯仰运动,也可以减轻减速器工作时的负载。
55.可选的,在一种可实现的实施方式中,机体11的重心p在地面上的投影位于输出轴122在地面的投影上,即重心p在地面上的投影与输出轴122在地面的投影之间的预设距离为零。此时,机体11的重力线(即机体11的重心p在地面上的投影)与两个主驱动轮121之间的连线相交。这样,当机体11静置于水平地面上时,机体11可以在水平面上保持大体平衡状态。也就是说,以两个主驱动轮121之间的连线为分界线,机体11可以划分为前半部分和后半部分,当机体11静置于水平地面上时,机体11可以通过两个主驱动轮121保证前半部分和后半部分大致处于同一水平线上。当重心p在地面上的投影位于输出轴122在地面的投影之上时,机体11在水平地面上可以保持自平衡状态,上述结构布置既可以保证机体11在水平地面上运动时,越障组件13不与地面接触,也可以尽量减少行走装置的俯仰运动,并减轻减速器的工作负载。
56.在一种可实现的实施方式中,驱动组件12还包括导向轮123,导向轮123可以水平360度旋转,从而引导机体11的运动方向。在实际应用中,导向轮123可以安装在机体11的底部,具体的,导向轮123安装在靠近机体11的底部边缘位置。同时,导向轮123可以通过转向轴承与机体11连接,从而使得导向轮123可以在机体11的底部转动。进一步的,可以将导向轮123的安装位置设置在机体11的对称轴上a-a’上,并且导向轮123的安装位置与越障组件13的安装位置(即避障空间111)分布在机体11底部的两侧,亦即导向轮123与越障组件13相对设置在机体11的底部。
57.可选的,在一种可实现的实施方式中,驱动组件12还包括转向电机(未示出)。转向电机可以设置在机体11的内部,并与导向轮123连接。在实际应用中,转向电机可以基于中央控制器发送的信号调整导向轮123的转动方向,进而控制机体11的的运动方向。进一步的,导向轮123到两个主驱动轮121的距离相等,导向轮123与两个主驱动轮121大致呈三角形布置在机体11的底部。当机体1位于水平地面上时,导向轮123和两个主驱动轮121同时与
地面接触,从而将机体1稳定的支撑在地面上,而当机体1在地面上运动时,上述三角形结构也可以保证机体1的运动更加稳定。
58.需要特别指出的是,在一种可实现的实施方式中,驱动组件12中也可以不设置转向电机,而通过两个主驱动轮121之间的差速运动来控制机体11的运动方向,此时导向轮123的转向动作由两个主驱动轮121共同驱动。当然,此种场景下需要在两个主驱动轮121之间引入差速器。关于双轮差速运动的具体结构可以参考现有技术,此处不作赘述。
59.本技术还提供一种清洁系统,上述清洁系统包括基站(未示出)和清洁设备1,其中,基站具有供清洁设备1行走的回充坡道,清洁设备1可以通过上述回充坡道与基站对接,从而完成充电、加注清水、排放污水等操作。清洁设备1至少包括机体11、驱动组件12和越障组件13。驱动组件12位于机体11的底部,驱动组件12用于驱动机体11运动。机体11具有前后方位,在机体11后端的底部边缘位置处设置有避障空间111,越障组件13可伸缩的设置于避障空间111内,并且越障组件13可以在避障空间111内部活动。当机体11静置于水平地面上时,越障组件13的部分结构收缩位于避障空间111的内部,部分结构则位于避障空间111的外部,并且当机体11静置在水平地面上时,越障组件13不与地面进行接触,即越障组件13与地面之间存在间隙。如此,当清洁设备1在水平地面上运动时,越障组件13将不与地面接触,越障组件13不会对清洁设备1的水平运动造成干扰。当机体11倾斜时,越障组件13在自身重力的作用下,将向机体11的倾斜方向移动,从而使得越障组件13在避障空间111的内部发生位移,这样越障组件13原来位于避障空间111外部的结构将至少部分的进入避障空间111的内部。清洁设备1的具体结构可以参考上述实施方式中的内容,此处不作赘述。
60.以下结合具体的应用场景,以清洁设备为扫地机器人为例,进行详细的说明。
61.应用场景一
62.小明使用扫地机器人对地面进行清扫,当扫地机器人完成清扫后,扫地机器人需要返回基站排放污水。扫地机器人首先通过基站定位运动到基站附近,然后通过视觉传感器移动到基站的回充坡道处,之后扫地机器人进行回充爬坡运动。
63.当扫地机器人进行回充爬坡运动时,扫地机器人末端的滚轮将首先与回充坡道接触,从而避免扫地机器人的底部直接与回充坡道接触,这就提高了扫地机器人的回充越障能力。同时,随着扫地机器人向回充坡道上方移动,在回充坡道的压迫下,滚轮向扫地机器人的前端移动,并被推出扫地机器人的底部,这样滚轮将进一步抬升扫地机器人的后半部分,从而减轻扫地机器人与回充坡道之间的过度过盈接触情况,最终提升扫地机器人的回充越障能力。
64.应用场景二
65.小明离开房屋时,开启了扫地机器人的自动清扫模式。扫地机器人开始对房屋进行清扫,在清扫过程中,扫地机器人不断的利用视觉传感器、激光传感器对房屋进行建模,并利用ai算法识别楼梯、斜坡等地形,以及桌腿、花盆等障碍物。当扫地机器人行走到楼梯附近时,扫地机器人首先通过传感器采集楼梯的数据,然后利用ai算法进行计算,最终判断自身可以翻越楼梯。于是扫地机器人向楼梯前进,扫地机器人的导向轮首先与楼梯接触,随着主驱动轮继续向前运动,导向轮攀爬到楼梯上,此时扫地机器人由前端向后端倾斜,滚轮与地面接触,在地面的压迫下,滚轮的一部分结构缩入避障空间的内部,当滚轮达到最大压缩行程时,扫地机器人控制轮毂电机启动,以驱动滚轮旋转。转动的滚轮可以为扫地机器人
提供辅助动力,从而提高扫地机器人的攀爬能力。在主驱动轮和轮毂电机的共同作用下,扫地机器人最终翻越了楼梯,之后扫地机器人控制轮毂电机停止工作,主驱动轮则继续工作以驱动扫地机器人行走,扫地机器人一边行走一边对地面进行清扫。
66.由此可见,本技术提供的技术方案,清洁设备至少由机体、驱动组件和越障组件组成,其中,驱动组件设置在机体的底部,用于驱动机体运动;越障组件可伸缩的设置在机体的内部,用于对清洁设备的回充越障和清洁越障提供帮助。当清洁设备静置在水平地面上时,越障组件的部分结构收缩位于机体底部的避障空间内,从而使得越障组件不与地面接触,如此,当清洁设备在水平地面上运动时,越障组件不会对行走装置的运动造成干扰。当清洁设备进行清洁越障时,清洁设备在障碍物的作用下将由机体前端向机体后端倾斜,从而使得越障组件与地面接触。在地面的压迫下,越障组件将进一步缩入避障空间内,这就使得越障组件无法抬高机体的后端,驱动组件可以正常与地面接触,保证了驱动组件可以产生足够的抓地力,清洁设备的清洁越障能力不会受到影响。当清洁设备进行回充越障时,越障组件可以与回充坡道接触,从而避免清洁设备的底部直接与回充坡道接触,提高了清洁设备的回充越障能力。同时,随着清洁设备向回充坡道上方移动,越障组件在回充坡道的压迫下将被推出避障空间,这样越障组件将抬升机体的后端,从而减轻机体与回充坡道之间的过度过盈接触情况,最终进一步提升清洁设备的回充越障能力。通过越障组件在避障空间中的位置变化,机体的倾斜角度可以得到修正,从而提高清洁设备的回充越障能力和清洁越障能力。
67.进一步的,越障组件只需要利用机体的倾斜角度,便可以在重力的作用下自动伸出或者缩回机体,相较于依靠外部动力源驱动的伸缩结构,既可以减少行走装置的制作成本,也可以提高行走装置的可靠性。
68.以上所述仅为本技术的较佳实施例,并不用以限制本技术,凡在本技术的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本技术的保护范围之内。
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