用於清潔的智能車的製作方法
2023-06-05 06:04:31
本發明涉及機器人領域的用於清潔的智能車，尤其涉及室內地面的清洗、清潔等工作的機器人
背景技術：
市面現有用於清潔的智能車不能實現拖地的功能，尤其像農村或是下雨天，室內地面或是下雨後的室內籃球場通過傳統清潔機器人的清掃無法達到清潔的要求，所以我們針對此類情況，設計了關於室內地面清潔的具有拖地功能的清潔智能車，它不但具有市面上現有的機器具有清掃的功能，同時其還具有拖地功能，該功能目前市面清潔的機器很少具備。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種可對室內進行清潔拖洗、實現水循環的智能清潔車。
本發明解決上述技術問題所採取的的技術方案是：
用於清潔的智能車，其特徵在於：包括底板，所述底板上安裝有驅動結構，底板前端安裝有吸塵清潔結構，底板中部安裝有水循環結構和用於拖地的工況切換結構，底板中部後端安裝有拖乾結構；
所述吸塵清潔結構包括吸塵器頭部，吸塵器頭部連通吸塵器中部結構，吸塵器中部結構包括吸塵器內腔，吸塵器中部結構的中部開有出塵開口，出塵開口處安裝有出塵門或塵土收集箱，吸塵器內腔上部固定有網板，吸塵器內腔連通有負壓裝置；吸塵器內腔中部設置有轉軸，轉軸上固定有吸塵器內置葉片，轉軸連接有吸塵器步進電機。
進一步的改進，所述水循環結構包括水箱，水箱通過水泵連通有過濾腔，過濾腔的過濾腔入水口與水箱連通構成水循環結構；
所述工況切換結構包括拖把，拖把連接有拖把電機和升降機構；水箱底部設置有與拖把配合的水箱底部封蓋；
拖把在水箱浸水清洗後，增壓泵將水抽到過濾腔過濾並儲存，拖把電機帶動拖把旋轉將拖把的水甩幹，水箱底部封蓋打開，升降機構將拖把下降至接觸地面，拖把電機帶動拖把旋轉進行拖地工作；
拖把需要清洗時，升降機構帶動拖把回到水箱，水箱底部封蓋關閉，過濾腔中經過濾的水通過密封蓋結構回到水箱，拖把電機帶動拖把旋轉將拖把清洗乾淨。
進一步的改進，所述升降機構包括與拖把電機連接的拖把支架，拖把支架連接有絲槓螺母，絲槓螺母連接有絲杆，絲杆與絲槓步進電機相連；絲杆上端軸接有絲槓步進電機上座，絲槓步進電機上座與絲槓步進電機電機之間固定有步進電機立柱，臨近拖把支架的步進電機立柱與拖把支架緊貼設置防止拖把支架發生旋轉。
進一步的改進，所述過濾腔處於水箱上方，水泵通過前置過濾器與過濾腔的過濾腔入水口連通，過濾腔入水口處於過濾腔上部，過濾腔內安裝有過濾網擋板；過濾腔入水口處於過濾網擋板一側，密封蓋結構處於過濾網擋板另一側。
進一步的改進，所述密封蓋結構包括密封蓋，拖把支架上設置有與密封蓋配合的凸緣，凸緣上設置有彈簧孔，彈簧孔通過彈簧與密封蓋相連；密封蓋為階梯狀結構，過濾腔開有與密封蓋配合的階梯孔；階梯孔的階梯上固定有密封蓋導軌，密封蓋上固定有與密封蓋導軌配合的密封蓋磁鐵，階梯孔的階梯上固定有與密封蓋磁鐵配合的階梯孔磁鐵。
進一步的改進，所述凸緣為兩個，兩個凸緣分別固定在拖把支架兩側；所述密封蓋導軌為兩個，密封蓋導軌分別處於密封蓋的兩側。
進一步的改進，所述水箱底部鉸接有水箱底部密封蓋，水箱底部密封蓋邊緣為階梯狀，水箱底部開設有與水箱底部密封蓋配合的階梯孔，階梯孔的階梯上固定有防水材料，所述的水箱底部設置成偏置的漏鬥狀；所述驅動結構上固定有推塊導軌，推塊導軌滑動連接有帶齒條的推塊，推塊與水箱底部密封蓋配合實現水箱底部密封蓋的開合；推塊上的齒條嚙合有齒輪，齒輪連接有步進電機。
進一步的改進，所述驅動結構包括底板，底板前端左右兩側均安裝有支座，支座固定有驅動輪電機，驅動輪電機連接有驅動輪；底板後端固定有牛眼輪。
進一步的改進，所述拖乾結構包括幹拖支座，幹拖支座用於固定幹拖塊。
進一步的改進，所述底板上安裝有烘乾器，烘乾器上安裝有溼度傳感器。
與現有技術相比，該發明的優點是通過絲槓步進電機等構成工況切換機構實現拖把清洗、拖地及甩乾等工況切換，此外該智能清潔機器人具有潔淨汙水功能，能實現水的清潔循環利用水，同時該機器人還具備吸塵的傳統功能，能有效的替代人的勞動。
附圖說明
圖1是本發明用於清潔的智能車的立體圖；
圖2是本發明用於清潔的智能車的主視圖；
圖3是本發明用於清潔的智能車的右側視圖；
圖4是本發明用於清潔的智能車的俯視圖；
圖5a是本發明用於清潔的智能車的底板、支座、驅動結構的立體圖一；
圖5b是本發明用於清潔的智能車的底板、支座、驅動結構的立體圖二；
圖6是本發明用於清潔的智能車的過濾腔俯視圖；
圖7是本發明用於清潔的智能車的過濾腔立體圖；
圖8是本發明用於清潔的智能車的工況切換立體圖；
圖9是本發明用於清潔的智能車的工況切換側視圖
圖10是本發明用於清潔的智能車的吸塵器結構主視圖；
圖11是本發明用於清潔的智能車的吸塵器結構立體圖；
圖12是本發明用於清潔的智能車的水箱立體圖；
圖13是本發明用於清潔的智能車的水箱的上視圖。
其中，1-吸塵器出口；2-驅動輪電機；3-齒輪組；4-拖把出口；5-推塊導軌；6-推塊；7-步進電機；8-步進電機座；9-水箱支座；10-支座(可以固定齒輪以及驅動輪軸軸承等的部件)；11-驅動輪；12-牛眼輪；13-密封蓋導軌；14-密封蓋；15-密封蓋磁鐵；16-過濾網擋板；17-過濾腔入水口；18-電機軸輸出孔；19-立柱孔；21-絲槓步進電機上座；22-絲槓螺母；23-拖把支架；24-拖把電機；25-凸緣；26-拖把；27-聯軸器；28-42型號絲杆步進電機；29-步進電機立柱；30-彈簧孔；31-電機防水箱；32-水箱底部封蓋；33-水箱出水口；34-水箱；35-鉸接結構；36-高速大扭矩電機；37-吸塵器中部；38-出塵開口；39-吸塵器支柱；40-吸塵器頭部；41-吸塵器內置擋板；42-底板；43-過濾腔；44-步進電機密封箱固定孔；45-過濾腔環壁；46-過濾腔封蓋；47-幹拖支座；48-乾燥器；49-吸塵器左端蓋；50-吸塵器右端蓋；51-吸塵器步進電機；52-吸塵器內置葉片；53-吸塵器內腔。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
如圖1、2、3、4所示，該方案由兩個拖把電機2通過齒輪組3嚙合將動力傳遞到驅動輪11上，驅動機器人前進；過濾循環結構由水箱34與過濾腔43構成，水箱主要用於清洗拖把26，同時也用於間歇性存儲水，當清洗乾淨拖把後，增壓泵將水箱中存儲的髒水經過前置過濾器抽到過濾腔43，其中有部分第一次潔淨水通過過濾網進行了第二次清潔，待水箱中不存有汙水時候，水箱底蓋32打開，絲槓步進電機28帶動拖把26到達拖地工位進行拖地，待絲槓步進電機28帶動拖把26達到清洗工位，過濾腔封蓋14打開，清潔水進入水箱34進行清洗，由此實現水循環與工況切換。此外大扭矩步進電機36通過前部擴大口，實現對地面的灰塵及小狀髒物的清潔，吸塵器中部有繞軸轉動的過濾網板41，可避免大扭矩暫停工作時候，灰塵及小狀贓物落下。
如圖5a和5b是底板、支座、驅動結構立體圖，底板42作為智能清潔車的重力承載的主要對象，吸塵器出口1，吸塵器頭部固定在底板上，頭部的擴大口伸入接近地面的地方，在高速大扭矩電機的帶動下進行吸塵；驅動機器人前進的驅動電機2，通過與齒輪組3嚙合將動力傳輸到驅動輪11上，通過齒輪組嚙合到輪子軸上，避免驅動電機轉軸直接承受徑向載荷，兩個驅動電機獨立運轉通過差速實現機器人轉向；4是拖把出口，絲槓步進電機28帶動絲槓螺母22動作，實現拖把26的上下運動，在上下運動過程中會通過底板上的拖把出口4，實現拖地跟拖把清洗工況的切換；5是推塊運動的導軌，使推塊前進後退始終保持直線，並且為水箱底蓋密封時提供擠壓力；6是帶有齒條的使水箱底蓋實現開合的推塊，通過步進電機7帶動齒輪，傳到齒條上實現直線運動，採用步進電機7實現精確定位，避免超過導軌工作行程；8是步進電機固定的l型支架，能起到固定固定步進電機的作用，9是水箱支座，主要支撐和固定水箱，防止水箱晃動；10是電機支座，總共有四塊，兩側各兩塊，主要用於固定電機和支撐水箱，在其內部有軸承，實現減小電機軸轉動的摩擦力。
如圖6、7所示是過濾腔的俯視及立體視圖，密封蓋導軌13其確保密封蓋14在拖把支架22的凸緣頂起或縮回，密封蓋始終保持直線運動，最終能準確達到初始位置，確保裝置密封性；15是磁鐵，其主要是磁碰原理能保證過濾腔能夠密封良好；18是絲槓步進電機28軸的輸出孔；19是立柱固定的支座，同時也能固定電機；16是過濾網板，右側經過前置過濾器處理後的水通過它的時候，進行了二次潔淨處理；17是過濾腔入水口，等到絲槓步進電機28上升到一定位置時候，密封蓋14打開，過濾腔的潔淨水進入水箱清洗拖把。過濾腔環壁圍城一個安裝升降機構的隔水腔。
如圖11、12是水箱立體視圖，密封蓋導軌13其確保密封蓋14在拖把支架22的凸緣頂起或縮回，密封蓋始終保持直線運動，最終能準確達到初始位置，確保裝置密封性；15是磁鐵，其主要是磁碰原理能保證過濾腔能夠密封良好；18是絲槓步進電機28軸的輸出孔；19是立柱固定的支座，同時也能固定電機；16是過濾網板，右側經過前置過濾器處理後的水通過它的時候，進行了二次潔淨處理；17是過濾腔入水口，等到絲槓步進電機28上升到一定位置時候，密封蓋14打開，過濾腔的潔淨水進入水箱清洗拖把，水箱內側壁有較深的階梯，用於固定過濾腔，採用較深的階梯可有效的降低裝置的高度與重心，使結構更可靠。
如圖8是工況切換立體圖，絲槓步進電機上座21，通過步進電機28動作帶動絲槓螺母22實現上下運動，從而帶動與其連接的拖把驅動電機固定支架23上下移動到不同的位置，完成拖地與拖把清洗的兩種工況切換；24拖把電機，在拖地時通過聯軸器27帶動拖把26做迴轉運動，實現拖地功能，在清洗的時候，水箱中的水位高於拖把26的上表面，拖把26作迴轉運動進行清洗，當增壓泵將水箱中的水抽到過濾腔中時候，水位低於拖把的下表面，調速加快電機轉速，通過離心力將拖把上多餘的水分甩幹；25是將拖把電機固定的拖把支架23上的凸緣，其主要作用是在螺母上升到一定位置以後，將過濾腔的密封蓋頂開，使過濾後的清潔水順利流入水箱下層用於拖把的再次清洗。30是固定彈簧的孔，其與過濾腔密封蓋上孔的配合，可以將過濾腔更好的密封，防止漏水；31是絲槓步進電機防水箱，其放置在步進電機外圍，可以防止步進電機浸水，採用該結構，可以縮小機器人空間上的高度，而且水箱裝水量保持不變。
如圖9、10是吸塵器立體機結構主視圖，高速大扭矩電機36，在高速旋轉時產生較大的真空度，通過吸塵器頭部40的細小垃圾均被吸塵器吸走(吸塵器開口寬度等於機器人的寬度25cm,行駛過的地面全部覆蓋)；38是吸塵器結構中部的一個開口即吸塵雜質吸收口(除塵開口)，在裡面放入長方體網狀過濾網，實現細小垃圾的攔截，等垃圾達到一定量，更換長方體灰塵過濾網即可,41是過濾口的吸塵器內置擋板，可以繞軸做迴轉運動，當大扭矩電機運動，，吸塵器內置擋板讓開通道，開出吸塵通道，等大扭矩電機停轉，吸塵器內置擋板，吸收的灰塵落到吸塵器內置擋板上，可以防止灰塵再次落到地面。優選的吸塵器內置擋板將吸塵器內腔完全擋住時，吸塵器內置葉片向外傾斜設置，這樣只要打開出塵門，內部的垃圾受重力影響可自動流出，從而流入垃圾收集簍或進入塵土收集箱，這樣只要拆下塵土收集箱扔掉垃圾即可。
上述實施例中，整個機器人的工作過程為:驅動電機2帶動驅動輪11動作，實現機器人前進，兩邊電機差速可以實現機器人轉向，機器人前進的同時，帶絲槓的步進電機28帶動螺母22，使其處於拖地工況狀態，電機24以75轉/分鐘的轉速做迴轉運動來進行拖地，高速大扭矩電機36正常工作，吸收地面的灰塵等小雜質，此時，過濾腔的密封蓋14處於閉合狀態，由於水的重力、彈簧拉力以及磁鐵15的吸引力來實現密封，防止漏水，而水箱34的底蓋處於打開狀態，推塊6處於使底部密封蓋能打開的位置。
待機器人工作一段時間後，拖把達到一定的骯髒程度，驅動輪驅動電機2停轉，高速大扭矩電機36停轉，吸塵器暫停工作，絲槓步進電機28帶動絲槓螺母22向上運動，上升130mm後，步進電機7動作，通過其輸出軸上齒輪帶動齒條運動，實現帶有齒條結構的推塊6向水箱底部中心靠攏，擠壓水箱底部封蓋32，通過擠壓力、水箱底部階梯開口以及階梯開口裡面的防水材料實現密封，達到不漏水的要求，隨著絲槓步進電機螺母的上升，達到一定高度，拖把支架上的凸緣部分25克服密封蓋14上和水箱上連得彈簧彈性力及磁鐵的吸引力作用，將密封蓋14打開，過濾腔裡面存放的經過兩次清潔處理的水流入到水箱下層中，浸沒拖把26，拖把電機24調速以中速運動進行清洗，一定時間後，步進電機2向下運動15mm，在沒有凸緣25的擠壓作用下，密封蓋14在彈簧拉力以及磁鐵的吸引力作用下，經過導軌13的導向復位並密封過濾腔，水泵通過水箱上的出水口33將汙水經過前置過濾器進行第一次處理，再進入到過濾腔儲存，前處理過得水在過濾腔通過過濾網板進行第二次處理，待下層水箱中汙水全部排盡，水泵停止工作，此時增大電機24的轉速，通過離心力甩幹拖把上多餘的水分；一定時間後，電機24停轉，步進電機7動作，齒輪帶動齒條，實現推塊6的復位，水箱底部封蓋35在鉸接結構的固定下，向下轉動，水箱底蓋打開，步進電機28帶動螺母實現拖把26向下運動，到達拖地的位置後，步進電機28停轉，電機24、高速大扭矩電機36、驅動輪電機2動作，開始拖地，吸收地面灰塵等雜質，走過一定路程後，進行以上工序循環。當拖地完畢後，放上烘乾器，對拖把及水箱進行烘乾，以免拖把由於潮溼而發黴，且烘乾後，也可防止水箱由於不透氣且內部潮溼而發黴，通過溼度傳感器使得其自動斷電。
本清潔車通過控制系統實現智能拖地功能，控制系統由傳感器探測子系統、控制晶片和執行機構子系統構成。拖地機器人通過超聲波距離傳感器、紅外光電距離傳感器實時檢測周圍環境信息並將信息反饋回控制晶片，控制晶片根據局部環境信息規劃出拖地機器人的完全遍歷路徑，本機器人採用「犁」式路徑規劃方法，保證拖地機器人在工作區域內完全遍歷時不會與障礙物產生碰撞，並且使拖地機器人在工作區域遍歷能夠達到最大覆蓋率和最小重複率。拖地機器人在工作區域工作時，主控晶片根據機器人的實時狀況控制其在適當的時候控制吸塵器、水泵的啟停，控制水箱蓋的開閉，控制拖把的工況切換，保證機器人高效的工作。在鋰電池電量過低或者清掃工作完成時，拖地機器人通過紅外光電傳感器尋找充電樁的位置並且在控制系統作用下返回充電樁充電，自動衝洗水箱並換水。烘乾器可以固定在底座上傾斜對準拖把，如果拖地機器人長期不使用，打開拖地機器人上的拖把烘乾開關，拖地機器人通過充電樁上的外接電源自動將拖把烘乾，防止發黴。以上全部過程都是拖地機器人自主實現。
最後應說明的是：以上實施例僅說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的精神和範圍。