清洁机器人的制作方法

1.本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种清洁机器人。


背景技术：

2.清洁机器人，例如扫地机器人等通常设置有激光雷达，以扫描清洁机器人前方障碍，示例性技术中，激光雷达设于清洁机器人的顶部，且需使得激光雷达的出射口高于清洁机器人，这种设置方式使得清洁机器人的高度增高，导致清洁机器人无法进入床底或柜底等较矮的空间，无法对待清洁区域全面清洁。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提供一种清洁机器人，旨在降低清洁机器人的高度。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的一种清洁机器人，包括：
5.壳体，壳体内设有容置空间，所述容置空间具有出光口；
6.激光雷达，所述激光雷达设置于所述容置空间，且所述激光雷达的出射口低于所述出光口；以及
7.光学结构，所述光学结构设于所述激光雷达的出射口一侧，以引导所述激光雷达发出的激光经由所述出光口射出。
8.在本实用新型清洁机器人的一实施例中，所述光学结构包括折射结构，所述激光雷达射出的光经由所述折射结构折射之后经由所述出光口射出。
9.在本实用新型清洁机器人的一实施例中，所述折射结构包括出射透镜，所述出射透镜设于所述出光口，所述出射透镜具有第一折射面和第二折射面，所述激光雷达发出的激光依次经由所述第一折射面和所述第二折射面折射后经由所述出光口射出。
10.在本实用新型清洁机器人的一实施例中，所述折射结构包括直面折射镜或曲面折射镜。
11.在本实用新型清洁机器人的一实施例中，所述出射透镜罩设于所述出光口。
12.在本实用新型清洁机器人的一实施例中，所述光学结构还包括反射结构，所述激光雷达射出的光经由所述折射结构折射和所述反射结构反射之后经由所述出光口向所述出射口的前方射出。
13.在本实用新型清洁机器人的一实施例中，所述光学结构包括反射结构，所述反射结构包括出射反射镜，所述出射反射镜高于所述激光雷达的出射口，且所述出射反射镜的反射面自上而下向靠近所述激光雷达的方向倾斜设置，以将激光反射之后经由所述出光口向所述出射口的前方射出。
14.在本实用新型清洁机器人的一些实施中，所述反射结构还包括调光反射镜，所述调光反射镜设于所述激光雷达的激光光路上，以将所述激光雷达出射的激光反射至所述出射反射镜。
15.在本实用新型清洁机器人的一实施例中，所述出光口沿所述清洁机器人的周向环
绕设置，所述激光雷达可转动设置，所述光学结构沿所述激光雷达的周向环绕设置。
16.在本实用新型清洁机器人的一实施例中，所述壳体包括：
17.壳主体，所述壳主体的顶部开设有容置槽；和
18.盖体，所述盖体包括顶壁和侧壁，所述侧壁沿所述顶壁的周向环绕设置，所述侧壁开设有出光口，所述盖体盖设于所述容置槽的槽口，以与所述容置槽围合形成所述容置空间。
19.本实用新型的技术方案，通过设置光学结构以将激光雷达射出的激光引导至高于激光雷达出射口的位置，便可以降低激光雷达在清洁机器人中的安装位置，无需使得激光雷达的出射口凸出清洁机器人的顶部设置，以此降低了清洁机器人的高度，使其可以进入床底或柜底等高度较低的区域，实现全面清洁。
附图说明
20.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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
21.图1为本实用新型清洁机器人第一实施例的结构图；
22.图2为本实用新型清洁机器人第二实施例的结构图；
23.图3为本实用新型清洁机器人第三实施例的结构图；
24.图4为本实用新型清洁机器人第四实施例的结构图；
25.图5为本实用新型清洁机器人第五实施例的结构图；
26.图6为本实用新型清洁机器人第六实施例的结构图；
27.图7为本实用新型清洁机器人第七实施例的结构图；
28.图8为本实用新型清洁机器人第八实施例的结构图。
29.附图标号说明：
30.标号名称标号名称100清洁机器人31折射结构10壳体311出射透镜11壳主体3111第一折射面12盖体3112第二折射面121顶壁32反射结构122侧壁321出射反射镜13容置空间322调光反射镜14出光口40驱动件20激光雷达50传动结构30光学结构
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31.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
32.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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
33.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
34.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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，除非另有明确的限定。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。
35.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
36.本实用新型提出一种清洁机器人100。
37.请参照图1至图8，在本实用新型清洁机器人100的一些实施例中，所述清洁机器人100包括：
38.壳体10，壳体10内设有容置空间13，所述容置空间13具有出光口14；
39.激光雷达20，所述激光雷达20设置于所述容置空间13，且所述激光雷达20的出射口低于所述出光口14；以及
40.光学结构30，所述光学结构30设于所述激光雷达20的出射口一侧，以引导所述激光雷达20发出的激光经由所述出光口14射出。
41.本技术提出的清洁机器人100中，可以是扫地机器人、拖地机器人或扫-拖一体机器人等，在此不做限定。清洁机器人100包括作为安装基础的壳体10，壳体10内设有容置空间13，可用于安装激光雷达20以及控制组件等元器件，容置空间13具有可向外界透光的出光口14。清洁机器人100中还设置有光学结构30，激光雷达20发出的激光经由光学结构30引导，使激光从高于激光雷达20出射口的出光口14位置射出，比如，从出光口14位置朝向激光雷达20出射口的前方射出，其最终出射光路大致呈水平射出，此时，便可以将激光雷达20下沉式安装，即是使得激光雷达20的出射口低于壳体10上的出光口14设置，从而降低清洁机器人100的整体高度；需要说明的是，光学结构30可以是但不限于反射结构32、折射结构31或前述二者的组合，需要说明的是，本实施例中，激光雷达20可以朝向任意方向射出，仅需适配合适的光学结构30即可；本技术提出的激光雷达20具体实施方式和光路参照下述实施例，在此不做赘述。
42.因此，通过设置光学结构30以将激光雷达20射出的激光引导至高于激光雷达20出
射口的位置，便可以降低激光雷达20在清洁机器人100中的安装位置，无需使得激光雷达20的出射口凸出清洁机器人100的顶部设置，以此降低了清洁机器人100的高度，使其可以进入床底或柜底等高度较低的区域，实现全面清洁。
43.请参照图1至图3，在本实用新型清洁机器人100的一些实施例中，所述光学结构30包括折射结构31，从而使得激光雷达20出射的激光经由折射结构31折射之后射出。在一些实施例中，所述折射结构31包括直面折射镜或曲面折射镜，以使得激光雷达20出射的激光经由折射结构31折射之后射出。本实施例中，折射结构31为直面折射镜。
44.本实施例中，光学结构30包括折射结构31，折射结构31可以是单一的折射镜，例如棱镜或透镜，也可以是多个折射镜的组合镜组，以通过光的折射原理起到调校激光光路的作用，使得激光雷达20出射的激光可以经由折射结构31折射之后从壳体10的出光口14向激光雷达20出射口的前方射出。
45.进一步的，在本实用新型清洁机器人100的一些实施例中，所述折射结构31包括出射透镜311，所述出射透镜311设于所述出光口14，所述出射透镜311具有背对设置的第一折射面3111和第二折射面3112，所述第一折射面3111和所述第二折射面3112均自下而上朝向所述激光雷达20一侧倾斜设置，所述激光雷达20发出的激光依次经由所述第一折射面3111和所述第二折射面3112折射后从壳体10的出光口14射出。
46.本实施例中，折射结构31中至少包括出射透镜311，出射透镜311具有相对设置的第一折射面3111和第二折射面3112，第一折射面3111和第二折射面3112均自下而上向靠近激光雷达20一侧倾斜，且第一折射面3111位于激光雷达20出射的激光光路上，此时，射入出射透镜311的激光经由第一折射面3111和第二折射面3112的两次折射之后，使得激光的光路提高，并从壳体10的出光口14出射。
47.需要说明的是，激光可以是沿水平方向射入出射透镜311，也可以是斜向上射入出射透镜311，仅需根据入射激光的角度调整出射透镜311中第一折射面3111和/或第二折射面3112的角度即可。例如，参照图1和图2，射向第一折射面3111的激光光路可以是水平设置，此时，第一折射面3111和第二折射面3112的倾角大致相同，以在抬高激光光路的同时不改变激光的出射角度；参照图3，射向第一折射面3111的激光光路可以是斜向上设置，此时，第一折射面3111和第二折射面3112的倾角不同，第一折射面3111的倾斜角度大于第二折射面3112的倾斜角度，以在抬高激光光路的同时使得从第二折射面3112出射的激光大致呈水平出射。
48.还需要说明的是，射向出射透镜311的激光可以是由激光雷达20直接出射，也可以是在折射结构31中设置至少一个调光透镜，调光透镜设置在激光雷达20的激光光路上，以使激光经过调光透镜的折射之后射向出射透镜311，调光透镜的设置，可以在不改变出射透镜311的情况下，调整激光管路使射向第一折射面3111的激光满足预设角度，也可以通过调光透镜抬高激光的光路，以进一步降低激光雷达20的安装高度。
49.当然，在一些实施例中，光学结构30中还可以设置反射结构32，使得激光雷达20出射的激光先通过反射结构32反射后再射向透镜，反射结构32也可以起到调校光路的作用。
50.例如，请参照图4至图6，在本实用新型清洁机器人100的一些实施例中，所述光学结构30还包括调光反射镜322，所述调光反射镜322的反射面自下而上向远离所述激光雷达20的方向倾斜设置，所述调光反射镜322位于所述激光雷达20出射的激光光路上，且位于所
述透镜的上游，以将所述激光雷达20射出的激光反射至所述透镜。
51.本实施例中，光学结构30中还包括调光反射镜322，调光反射镜322沿激光的光路位于出射透镜311的上游，用于将激光雷达20射出的激光引导至出射透镜311，经由出射透镜311折射后射出。具体的，参照图4，调光反射镜322的反射面可以是朝向斜上方设置，该反射面自下而上向远离激光雷达20的方向倾斜，此时，激光雷达20的激光出射光路大致呈水平设置，以使激光出射至调光反射镜322的反射面，继而反射至出射透镜311，可以理解的，激光经由调光反射镜322发射时，初步提高了激光光路，再由出射透镜311对激光光路进行调整，以使激光光路大致呈水平设置向激光雷达20的前方射出，且在出射透镜311第二次提高了激光光路。参照图5，调光反射镜322的反射面可以是朝向斜下方设置，该反射面自下而上向远离激光雷达20的方向倾斜，此时，激光雷达20向斜上方出射激光，经由调光反射镜322反射后射向出射透镜311，可以理解的，激光雷达20朝向斜上方出射激光，经由调光反射镜322反射以调整激光光路，使激光大致呈水平状态射向出射透镜311，经由出射透镜311第二次提高激光光路后向激光雷达20的侧方射出。如此设置，可以进一步抬高激光雷达20的光路，满足使用需求；当激光雷达20组件应用至清洁机器人100时，也可以以此增加激光雷达20的安装设置方式，适用于更多的安装位置。
52.需要说明的是，调光反射镜322可以设置一个也可以设置多个，调光反射镜322的设置数量和设置位置仅需根据激光雷达20的激光出射角度和出射透镜311的设置位置进行相应设置，以使激光雷达20射出的激光按预设角度射向出射透镜311。
53.例如，请参照图6，在本实用新型清洁机器人100的一些实施例中，光学结构中设置有两个调光反射镜322，以将激光雷达20射出的激光按预设角度射向出射透镜311。定义两个调光反射镜322为第一调光反射镜322和第二调光反射镜322。所述第一调光反射镜322的反射面朝向斜下方设置，所述第二调光反射镜322位于所述第一调光反射镜322的下方，所述第二调光反射镜322的反射面自下而上向远离所述激光雷达20的方向倾斜，且朝向斜上方设置，所述激光雷达20发出的激光依次经由所述第二调光反射镜322和所述第一调光反射镜322反射后射向所述出射透镜311。
54.请参照图3和图4，在本实用新型清洁机器人100的一些实施例中，所述第一折射面3111的倾角大于所述第二折射面3112的倾角。
55.前述实施例的技术方案，激光雷达20射出的激光经由第一折射面3111和第二折射面3112的两次折射之后，使得激光的光路提高。本实施例使得第一折射面3111的倾角大于第二折射面3112的倾角，通过增大第一折射面3111的倾角，可以使得入射第一折射面3111的激光经由第一折射面3111折射之后的偏角更大，从而使得激光光路向更高位置抬升，便可以使得激光雷达20可以安装在更低位置，降低清洁机器人100的高度。
56.请参照图4至图6，在本实用新型清洁机器人100的一些实施例中，所述光学结构30还包括反射结构32，所述激光雷达20射出的光经由所述折射结构31折射和所述反射结构32反射之后经由所述出光口14向所述出射口的前方射出。
57.本实施例中，激光雷达20同时包括折射结构31和反射结构32，折射结构31包括至少一个折射镜，折射镜可以是棱镜或透镜；反射结构32包括至少一个反射镜，以使激光雷达20出射的激光经由折射结构31折射和反射结构32反射之后从出光口14射出。
58.需要说明的是，本实施例中，激光雷达20出射的激光可以是先由折射镜折射，使得
激光折射至反射镜再由反射镜反射后从出光口14出射，也可以是如图4至图6所示，激光雷达20出射的激光先由反射镜反射，使得激光反射至折射镜再由折射镜折射后从出光口14射出；或者是，激光雷达20出射的激光经过多次折射后射向反射镜，也可以是经过多次反射后射向折射镜，又或者是使得激光交替地折射和反射之后从出光口14向清洁机器人100前方射出，本实施例中并不限定激光雷达20出射的激光在光学结构30中折射和反射的次数，也不限定折射和反射的先后次序，使得激光折射和反射仅是为了调校激光光路，以使激光从出光口14射出，用户可以根据需求自行排布折射结构31和反射结构32，如此设置，可以使得激光雷达20的安装位置具有较高的灵活性。
59.请参照图7和图8，在本实用新型清洁机器人100的一些实施例中，所述光学结构30包括反射结构32，所述反射结构32包括出射反射镜321，所述出射反射镜321高于所述激光雷达20的出射口，且所述出射反射镜321的反射面自上而下向靠近所述激光雷达20的方向倾斜设置，以将所述激光雷达20射出的激光反射之后经由所述出光口14向所述出射口的前方射出。
60.本实施例中，光学结构30包括反射结构32，反射结构32中至少包括出射反射镜321，出射反射镜321高于激光雷达20设置，且出射反射镜321的反射面自上而下向靠近激光雷达20的方向倾斜，且朝向斜下方设置，此时，激光向上射向出射反射镜321，经由出射反射镜321反射后从激光雷达20的前方射出。可以理解的，激光向上出射至出射反射镜321的反射面，此过程中，激光光路逐渐抬升，经由出射反射镜321反射后便使得激光大致呈水平状态从出光口14向激光雷达20的前方射出。
61.需要说明的是，本实施例中，射向出射反射镜321的激光可以是由激光雷达20直接射出，即是使得激光雷达20向斜上方射出激光，出射反射镜321的发射面的倾角根据入射激光的光路角度进行调整即可，以反射激光使激光从出光口14水平射出；也可以设置至少一个调光反射镜322，以使激光经由调光反射镜322反射后射向出射反射镜321；或者是光学结构30中还设置折射结构31，使得激光雷达20射出的激光先由折射结构31折射后射向出射反射镜321，也可以起到调校激光光路的作用。
62.请参照图8，在本实用新型清洁机器人100的一些实施例中，所述光学结构30还包括调光反射镜322，所述调光反射镜322设于所述激光雷达20的激光光路上，以将所述激光雷达20出射的激光反射至所述出射反射镜321。
63.本实施例中，反射结构32包括调光反射镜322和出射反射镜321，出射反射镜321用于将激光从出光口14向清洁机器人100的前方射出，调光透镜用于调整激光雷达20射出的激光光路，调光反射镜322可以设置一个也可以设置多个，调光反射镜322的设置数量和设置位置仅需根据激光雷达20的激光出射角度和出射反射镜321的设置位置进行相应设置，以使激光雷达20射出的激光按预设角度射向出射反射镜321。
64.例如，所述反射结构32设有一调光反射镜322时，所述调光反射镜322位于出射反射镜321的下方，所述调光反射镜322的反射面自下而上向远离所述激光雷达20的方向倾斜，且朝向斜上方设置，所述激光雷达20发出的激光依次经由所述调光反射镜322和所述出射反射镜321反射后从壳体10的出光口14朝所述激光雷达20的前方射出。如此设置，可以进一步降低激光雷达20的安装位置。
65.在本实用新型清洁机器人100的一些实施例中，所述出光口14沿所述清洁机器人
100的周向环绕设置，所述激光雷达20可转动设置，所述光学结构30沿所述激光雷达20的周向环绕设置。
66.本实施例中，激光雷达20可转动设置，同时使得光学结构30环绕激光雷达20设置；如此设置，当激光雷达20转动时，无论激光雷达20的出射口朝向任一方向时，均具有光学结构30以调校激光光路，使得激光光路抬升并可以朝向激光雷达20的前方射出；此时，在清洁机器人100中应用该激光雷达20组件时，便可以驱使激光雷达20转动从而扫描清洁机器人100各个方向的障碍物，实现对待清洁区域障碍物的全方位检测。
67.在一些实施例中，激光雷达20可转动设置，同时设置驱动件40与激光雷达20传动连接，以通过驱动件40驱使激光雷达20转动，提高自动化程度。其中，驱动件40可以是但不限于电机或气缸，驱动件40与激光雷达20之间的传动结构50，可以是但不限于带传动、齿轮传动、链传动或连杆传动，也可以是任意两种或两种以上传动方式的组合，当然，也可以是如图示实施例中，将驱动件40设置为电机，并使得激光雷达20直接连接于电机的输出轴，以在电机运行时随输出轴转动；驱动件40与激光雷达20的具体驱动方式，在此不做限定。
68.请参照图7和图8，在本实用新型清洁机器人100的一些实施例中，所述壳体10包括：
69.壳主体11，所述壳主体11的顶部开设有容置槽；和
70.盖体12，所述盖体12包括顶壁121和侧壁122，所述侧壁122沿所述顶壁121的周向环绕设置，所述侧壁122开设有出光口14，所述盖体12盖设于所述容置槽的槽口，以与所述容置槽围合形成所述容置空间13。
71.本实施例中，清洁机器人100的壳体10包括壳主体11和盖体12，壳主体11的顶部开设有容置槽，盖体12罩盖于容置槽上以闭合容置槽形成容置空间13，盖体12包括顶壁121和侧壁122，顶壁121与容置槽的槽口相对设置，侧壁122沿顶壁121的周向环绕设置，且侧壁122开设有用于出射激光的出光口14，此时，激光雷达20发出的激光经由所述光学结构30引导后从所述出光口14向所述清洁机器人100的侧方射出。盖体12的设置，可以对安装于容置空间13中的激光雷达20组件起保护作用，避免刮伤或碰伤激光雷达20。
72.在一些实施例中，激光雷达20可转动地设于容置空间13中，此时，需在激光雷达20的出射口转向不同方向时侧壁122上均有对应的出光口14以供激光射出，此时，可以使得盖体12可转动地设于壳主体11上，使得盖体12随激光雷达20同步转动，也可以是在侧壁122上开设环绕设置的出光口14，并设置支撑杆以支撑顶壁121；当然，也可以如下实施例中，光学结构30设置透镜，使得透镜罩盖于出光口14，并连接盖体12和壳主体11。
73.在一些实施例中，光学结构30设有出射透镜311，以对射入出射透镜311的激光进行折射，使激光的光路相对提高，并朝向清洁机器人100的前方射出。此时，出射透镜311罩盖于盖体12侧壁122的出光口14上，即可以固定出射透镜311，使结构更为简洁，也可以使出射透镜311闭合容置空间13，避免外界杂物进入清洁机器人100内部，起到防尘防水的作用。
74.进一步地，在一些实施例中，激光雷达20可转动地设于容置空间13中，出射透镜311和侧壁122上的出光口14沿激光雷达20的周向环绕设置，即使得激光雷达20的出射口转至任意方向时均有透镜出射调校激光光路，也起到支撑盖体12的作用，优选的实施例中，将出射透镜311作为盖体12侧壁122，减少在侧壁122开口的加工操作，提高加工效率。
75.在一些实施例中，光学结构30还设有调光反射镜322，用于将激光雷达20射出的激
光反射至出射透镜311，参照图4至图6，调光反射镜322可以设置在盖体12顶壁121的朝向容置槽的表面，结构简单，无需设置其他支撑结构用于安装调光反射镜322。
76.参照图7和图8，在一些实施例中，光学结构30设有出射反射镜321，通过出射反射镜321将激光反射后从出光口14向清洁机器人100的前方射出，此时，出射反射镜321可以设置在盖体12顶壁121的朝向容置槽的表面，结构简单，无需设置其他支撑结构用于安装出射反射镜321。
77.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。