掃地機器人配套的爬樓裝置的製作方法

2023-10-06 18:05:34 2

本發明屬於環保機械領域，特別是掃地機器人配套的爬樓裝置。

背景技術：

現有的掃地機器人體積小，可以進入千家萬戶清掃地板，由於其高度矮，可以進入櫃下、沙發下邊去清掃垃圾。但都不能上樓梯、下樓梯。現在躍層式、錯層式套房都有梯步。一臺掃地機器人只能在同一層面的幾個房間清掃作業，只能在樓上，或樓下清掃，不能對樓上樓下全部房間清掃。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服現有掃地機器人的不足，使掃地機器人能夠上、下樓梯，能對樓上、樓下各房間進行清掃的掃地機器人配套的爬樓裝置。

本發明是這樣實現的：掃地機器人配套的爬樓裝置，是一種與掃地機器人配套用於上、下樓梯的裝置。爬樓裝置包括主爬行機構、附爬行機構、主機架、附機架、底板、欄杆裝置、轉折機構、檢測器、蓄電池、控制系統；附機架後端鉸連在主機架前端，能繞鉸連軸心轉動；附機架與主機架之間安裝有轉折機構。底板安裝在主機架下方；主爬行機構安裝在主機架上，附爬行機構安裝在附機架上；主爬行機構和附爬行機構由各自的履帶、驅動輪、導輪、驅動電機組成；欄杆裝置由欄杆電機、欄杆、支架組成，欄杆電機安裝在主機架後端的支架上，欄杆安裝在欄杆電機上；爬樓裝置與掃地機器人之間有相互配合的無線聯繫功能；爬樓裝置有無線導航功能；掃地機器人要上、下樓梯時，掃地機器人經底板後面的斜面爬到底板上，然後欄杆向下轉動卡進主機架上的支架內擋住掃地機器人，爬樓裝置承載掃地機器人上、下樓梯完成後，欄杆向上轉動直立，掃地機器人經底板後面的斜面爬到地板上；附機架上安裝有輸入面板；附機架和主機架下方安裝有檢測器；控制系統根據爬樓裝置上、下樓梯時檢測器檢測到的自身位置所經過的梯步序號，經過處理後，即指令轉折電機調整附爬行機構與主爬行機構之間的角度；爬樓裝置不使用時，附機架向上收起，停放到指定位置，減少佔地空間。轉折機構包括轉銷、轉柄、支架、轉折電機。掃地機器人的控制系統中有自動爬上底板、爬下底板的功能。

本發明是對現有掃地機器人配套的一套專用爬樓裝置，以下簡稱爬樓裝置。掃地機器人以下簡稱機器人。爬樓裝置的主框架由主機架、附機架組成，主機架和附機架兩邊各自安裝有一套履帶式爬行機構。履帶式爬行機構本身是現有技術。附機架後端鉸連在主機架前端。附機架與主機架之間安裝有轉折機構。轉折機構由轉銷、轉柄、支架、轉折電機組成。主機架前端的支架上安裝有轉折電機，主機架前端的鉸鏈中心與轉折電機的輸出軸中心同軸線。轉柄一端與轉折電機的輸出軸連接，另一端用轉銷連接固定在附機架後端。當轉折電機正、反轉，即使轉柄轉動帶動整個附機架和附爬行機構上、下轉動，可以改變附爬行機構與主爬行機構的角度。

附機架和主機架下方安裝有檢測器，通過圖像或者測距檢測，可以把檢測器所在位置在上樓或下樓中經過的梯步序號傳入控制系統。控制系統即根據該信號經計算處理後，指令轉折電機調整附爬行機構與主爬行機構之間的角度，以保證該爬樓裝置順利平穩地上、下樓梯。用戶只需要把樓梯的級數、梯步的高度和寬度輸入爬樓裝置上的輸入面板就行。

底板安裝在主機架中間下方，適當高於地面。底板後方製成斜面，方便掃地機器人爬上、爬下底板。底板前方中間部分向上彎折，形成一個豎直的前擋板，可以擋住機器人。欄杆裝置由欄杆電機、欄杆、支架組成。主機架後端一邊側面上設置有支架，支架上安裝有欄杆電機，欄杆電機的軸上安裝有欄杆。欄杆電機轉動即帶動欄杆轉動。與欄杆對應位置的主機架後端另一側邊設置有帶有凹槽的支架。欄杆向下轉動到位後，即被卡在支架的凹槽內。爬樓裝置與機器人之間有無線聯繫的功能。爬樓裝置有導航功能，即具有從其指定停放地點到樓梯處的路線識別功能。

機器人要上、下樓梯，先給爬樓裝置一個無線信號，爬樓裝置收到信號後即和機器人都到樓梯上或樓梯下面會合。隨後，爬樓裝置的欄杆電機轉動，欄杆向上直立，機器人自動經底板後方的斜面爬到底板上。然後，欄杆電機反轉，欄杆向下轉並卡在相應支架上，擋住機器人。爬樓裝置上、下樓梯後，欄杆向上直立，機器人經底板後方的斜面爬到地板上。

爬樓裝置不使用時，移動到指定停放位置。附爬行機構向上轉動收攏直立，可以靠近牆壁，佔據空間較小。

爬樓裝置採用無線充電方式充電。

本發明的優點在於：1、在主機架中間下方安裝底板，底板後方設置斜面，主機架後端設置欄杆裝置。欄杆向上收起直立時，機器人能方便爬上底板、爬下底板。爬樓梯時，放下欄杆可以擋住機器人，機器人不會因主機架傾斜而掉下來。2、附機架可以繞主機架前端的鉸鏈轉動。爬樓梯時，可以改變附機架與主機架之間的角度，方便上、下樓梯。不使用時，附機架向上轉動收起直立、靠牆，大大減少佔用空間。3、機器人的控制系統有自動爬上、爬下樓梯的功能，機器人能自動爬上、爬下樓梯。4、爬樓裝置具有與機器人相互無線聯繫的功能和導航功能，能方便與機器人配合隨時上樓與下樓。解決了現有家用掃地機器人不能上、下樓的難題。

附圖說明

圖1是掃地機器人配套的爬樓裝置的整體結構圖。

圖2是主、附機架結構和部分連接件安裝情況圖。

圖3是爬樓裝置上樓梯過程圖。

圖4是爬樓裝置上樓梯過程圖。

圖5是爬樓裝置上樓梯過程圖。

圖6是爬樓裝置上樓梯過程圖。

圖7是爬樓裝置上樓梯過程圖。

附圖中：附機架1、前擋板2、履帶3、導輪4、驅動輪5、牆壁6、檢測器7、驅動電機8、輸入面板9、掃地機器人10、欄杆電機11、主機架12、支架13、欄杆14、底板15、地面16、轉銷17、轉柄18、轉折電機19、蓄電池20、樓梯21。

具體實施方式

圖1中，是掃地機器人配套的爬樓裝置的整體結構圖，也是附爬行機構向上轉動直立情況圖。爬樓裝置是履帶式爬樓結構。附機架1兩邊後端鉸連在主機架12兩邊前端。主爬行機構與附爬行機構都由履帶3、導輪4、驅動輪5、驅動電機8組成。主機架12上安裝主爬行機構，附機架1上安裝附爬行機構，主、附機架兩邊前端或後端，安裝有驅動電機8。主爬行機構與附爬行機構之間的角度可以調整。導輪4和驅動輪5都安裝在主、附機架兩邊，履帶3是橡膠履帶，安裝在導輪4和驅動輪5上。主機架與附機架之間安裝有轉折機構。圖1中轉折機構被擋住未畫出。

底板15安裝在主機架中間下方，適當高於地面。底板後方製成斜面，方便掃地機器人爬上、爬下底板。底板15前方中間部分向上彎折，形成一個豎直的前擋板2，可以擋住機器人。同時參看圖2。主機架後方設置有欄杆裝置。欄杆裝置由欄杆電機11、欄杆14、支架13組成。主機架後端一邊側面上設置有支架13，支架13上安裝有欄杆電機11，欄杆電機11的軸上安裝有欄杆14。欄杆電機轉動即帶動欄杆轉動。與欄杆對應位置的主機架後端另一側邊設置有帶有凹槽的支架13。欄杆向下轉動到位後，即被卡在支架的凹槽內。圖1中，掃地機器人10停放在底板15上，欄杆14已放下擋住掃地機器人10。爬樓裝置不使用時，停放在指定位置，附爬行機構向上轉動直立，靠近牆壁6，佔用空間很小。

圖2中，是主、附機架結構和部分連接件安裝情況圖。主機架12、附機架1兩邊都有輪架，輪架用來安裝主、附爬行機構的驅動輪和導輪。附機架前端畫出了驅動電機8，並只畫出了一個導輪4。附機架兩邊的輪架後端鉸連在主機架兩邊的輪架前端，鉸連中心軸銷分別固定在輪架前端兩邊。轉折電機19的殼體安裝在主機架兩邊的輪架前方固定的支架13上，轉折電機19輸出軸上安裝有轉柄18。主機架和附機架的鉸鏈中心與轉折電機的輸出軸中心同軸線。附機架兩邊的輪架後端內側固定有轉銷17。轉柄18的另一端套在轉銷17上。轉折電機正、反轉，即帶動轉柄正、反轉，從而帶動附機架轉動一個角度。主機架兩邊的輪架下方安裝固定有底板15，底板下方是兩邊輪架之間的連塊，圖2中未畫出連塊。底板前方靠近主機架輪架位置設置有蓄電池20。

主機架和附機架上安裝有檢測器7。附機架上安裝有輸入面板9。主機架的輪架前方下方安裝有一個檢測器7，以下叫主檢測器，附機架輪架上的檢測器叫附檢測器。

圖3、圖4、圖5、圖6、圖7中，是爬樓裝置上樓梯過程圖。圖3中，是爬樓裝置帶著機器人剛開始爬樓，附爬行機構已經搭在第一級樓梯上的情況圖。

機器人要上樓梯時，先給爬樓裝置發出一個信號，爬樓裝置收到信號後即與機器人都在樓梯下面會合。爬樓裝置的欄杆向上直立。機器人經底板後方的斜面爬上底板。然後，欄杆放下，擋住機器人。上樓時，附爬行機構先搭在第一級樓梯21的稜邊上，如圖3所示。爬樓裝置隨即向上爬樓梯。當主檢測器檢測到所在位置經過最後一級樓梯21時，如圖4所示，附爬行機構即向下轉動，附爬行機構前方落在樓梯上方的地面16上，爬樓裝置繼續向前走，附爬行機構隨主爬行機構的上升改變一個角度，如圖5所示。當主爬行機構完全爬上最後一級樓梯時，主爬行機構仍在地面上行走，如圖6所示。當爬樓裝置後端有適當空間，這時附爬行機構向上轉動，使主、附爬行機構全部著地，附爬行機構繼續向上轉動，如圖7所示。隨後欄杆向上轉動直立，機器人經過底板後方斜面爬到樓上的地面16上進行清掃工作。爬樓裝置處於待命狀態，供機器人下樓時使用，或爬樓裝置可回到指定位置待命。

機器人下樓過程與上樓過程相反，是一個逆向過程。即其順序是如圖7、圖6、圖5、圖4、圖3的順序。

機器人要下樓梯時，先給爬樓裝置發出一個信號，爬樓裝置與機器人都在樓梯上面會合。爬樓裝置的欄杆向上轉動直立，機器人經底板後方斜面爬上底板。欄杆向下轉動卡在相應支架上，擋住機器人，如圖7所示。下樓時，主爬行機構在前，倒退爬行。附爬行機構轉動到圖6位置，爬樓裝置向樓梯前進，爬下樓梯，如圖5所示。附爬行機構向上轉動，如圖4所示。爬樓裝置繼續爬下樓梯，最後到達樓梯下面的地面上，如圖3所示。下樓過程結束。

爬樓裝置與機器人之間有無線聯繫的功能。爬樓裝置有自動導航功能，即有從樓梯到指定停放點之間路線的識別功能。