一種樓道清潔機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種樓道清潔機(jī)器人，包括機(jī)身、對(duì)稱分布于機(jī)身兩側(cè)的兩平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)、安裝于機(jī)身下方的清掃機(jī)構(gòu)和信號(hào)控制系統(tǒng)，所述機(jī)身上設(shè)置有轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)包括用于撐地的支撐腿、與所述支撐腿通過(guò)支撐軸鉸接的轉(zhuǎn)臂、設(shè)置于轉(zhuǎn)臂兩端的第一鏈輪、與所述第一鏈輪齒數(shù)、半徑相同的第二鏈輪、連接所述第一鏈輪和所述第二鏈輪的鏈條。通過(guò)鏈輪的同步轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)支撐腿相對(duì)機(jī)身的平動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，基于此結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平穩(wěn)上下樓。本發(fā)明的機(jī)器人能靈活地在樓梯臺(tái)階踏面上轉(zhuǎn)向和來(lái)回清潔，由帶有傳感器的控制系統(tǒng)保證機(jī)器人不出現(xiàn)踏空、碰撞，實(shí)現(xiàn)自主清掃樓梯，無(wú)需人的干預(yù)。
【專利說(shuō)明】一種樓道清潔機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種樓道清潔機(jī)器人，基于平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿式結(jié)構(gòu)上下樓，尤其涉及一種可清掃樓梯及其過(guò)道，且兼顧清掃平地的樓道清潔機(jī)器人，屬于機(jī)器人領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土地使用成本不斷升高，建筑向高層發(fā)展已成為一種趨勢(shì)。在林立的高樓中，如何有效、便捷地清掃樓梯是我們亟需解決的問(wèn)題。對(duì)于爬樓機(jī)器人的研究已有較長(zhǎng)的歷史，早在20世紀(jì)60年代，就已經(jīng)開(kāi)始了關(guān)于爬樓機(jī)器人的研究，按照爬樓機(jī)構(gòu)形式分類，可以分為行星輪式、履帶式、腿足式、平行四桿機(jī)構(gòu)式等。以上幾種形式的爬樓機(jī)器人的爬樓方式與自身機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，機(jī)構(gòu)龐大，缺少有效的空間安放清掃裝置。而近幾年開(kāi)始流行的室內(nèi)清掃機(jī)器人只能用于平面的清掃工作，應(yīng)此市場(chǎng)上還沒(méi)有能兼顧樓道清掃和平地清掃的廣品。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)清潔機(jī)器人進(jìn)行了大量的研究，并取得了一些成果。例如，哈爾濱工業(yè)大學(xué)在2008年上半年推出的樓梯清潔機(jī)器人受齒輪嚙合原路啟發(fā)，利用漸開(kāi)線輪型爬樓的方法，進(jìn)而設(shè)計(jì)了一種新型爬樓機(jī)，并在此基礎(chǔ)上增加了樓梯清掃功能，但其上采用的清掃裝置為定長(zhǎng)的刮板，用以刮除樓梯臺(tái)階上的垃圾，由此導(dǎo)致其適應(yīng)的樓梯寬度有限，而且不能在平地上清掃，實(shí)用范圍十分有限。
[0004]此外有的采用一種當(dāng)前較流行的八輪腳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)樓道清潔機(jī)器人，上下樓平穩(wěn)，可對(duì)樓梯進(jìn)行有限清掃；山東德州學(xué)院提出一種樓道清潔機(jī)器人利用平行四邊形形變的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)上下樓梯功能?；谶@些新型爬樓方法的樓道清潔機(jī)器人雖然體積相對(duì)履帶式等結(jié)構(gòu)有所減小，但仍然存在體積與占地面積較大的問(wèn)題，造成機(jī)器人不方便在樓梯踏步上靈活轉(zhuǎn)彎與來(lái)回行走進(jìn)行清掃，也難以做到像當(dāng)前室內(nèi)清潔機(jī)器人可工作于低矮、狹窄的空間。
[0005]如中國(guó)專利CN200910028019.6帶有導(dǎo)臂的履帶式移動(dòng)機(jī)器人的攀爬樓梯控制方法，帶有導(dǎo)臂的履帶式移動(dòng)機(jī)器人的樓梯攀爬方法，其特征在于:步驟1:機(jī)器人駛近樓梯，導(dǎo)臂向下旋轉(zhuǎn)，在與樓梯踏步接觸后機(jī)器人被抬起，并向前攀爬樓梯，當(dāng)機(jī)器人上的超聲、紅外測(cè)距傳感器測(cè)得機(jī)器人與前方物體距離大于樓梯踏步的寬度時(shí)，認(rèn)為機(jī)器人已攀爬至樓梯頂部，停止攀爬。步驟2:導(dǎo)臂向下旋轉(zhuǎn)，直到導(dǎo)臂前端與地面接觸，當(dāng)導(dǎo)臂的旋轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩M大于設(shè)定值時(shí)，導(dǎo)臂停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)器人繼續(xù)向上攀爬，導(dǎo)臂隨機(jī)器人的攀爬而與地面脫離，轉(zhuǎn)矩M消失，機(jī)器人停止攀爬。步驟3:重復(fù)步驟2，二維姿態(tài)傳感器測(cè)得的車體與水平面夾角Φ隨機(jī)器人攀爬而減小，機(jī)器人繼續(xù)攀爬至所述夾角Φ不再減小時(shí)，停止攀爬，導(dǎo)臂向后旋轉(zhuǎn)，與車體的夾角為45度時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。上述方法的機(jī)器人，由于采用履帶式結(jié)構(gòu)，對(duì)于救援中的快速爬樓有效，但龐大的體積對(duì)于樓梯清掃并不適合，具體表現(xiàn)為:1，機(jī)器人無(wú)法完成在樓梯臺(tái)階踏步面上的來(lái)回清掃任務(wù)，造成實(shí)用性能有限，僅僅只能爬樓；2，機(jī)器人的輔助相關(guān)打掃樓梯、抓取物品等操作使得機(jī)構(gòu)龐大，不能工作于狹小的空間，適用性范圍減?。?該機(jī)器人體積龐大，造成成本高，不利于向市場(chǎng)推廣。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種樓道清潔機(jī)器人，基于平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿式結(jié)構(gòu)上下樓，具有結(jié)構(gòu)緊湊、爬樓簡(jiǎn)潔方便，可清掃樓梯及其過(guò)道，且兼顧清掃平地。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種樓道清潔機(jī)器人，其創(chuàng)新點(diǎn)在于包括:機(jī)身、對(duì)稱分布于機(jī)身兩側(cè)的兩平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)、安裝于機(jī)身下方的清掃機(jī)構(gòu)和信號(hào)控制系統(tǒng)，所述機(jī)身上設(shè)置有轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)齒輪副相連的轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)軸，所述平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)包括用于撐地的支撐腿、與所述支撐腿通過(guò)支撐軸鉸接的轉(zhuǎn)臂、設(shè)置于轉(zhuǎn)臂兩端的第一鏈輪和第二鏈輪、連接所述第一鏈輪和所述第二鏈輪的鏈條，所述第一鏈輪與所述第二鏈輪的齒數(shù)、半徑相同，所述轉(zhuǎn)臂直連到所述轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)軸上，所述第一鏈輪位于所述轉(zhuǎn)臂與所述機(jī)身間且套在所述轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)軸上，且所述第一鏈輪與所述轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)軸間設(shè)置有第一軸承，所述第二鏈輪通過(guò)所述支撐軸固連到所述支撐腿上，且所述支撐軸與所述轉(zhuǎn)臂間設(shè)置有第二軸承，所述機(jī)身上固定設(shè)置有供所述轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)軸穿過(guò)的軸承座，所述軸承座與所述轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)軸間設(shè)置有第三軸承，且所述第一鏈輪固定安裝到所述軸承座上。
[0008]優(yōu)選地，所述機(jī)身上設(shè)置有輔助機(jī)身前進(jìn)的兩驅(qū)動(dòng)輪，且兩驅(qū)動(dòng)輪對(duì)稱分布在機(jī)身兩側(cè)下方；所述機(jī)身上還設(shè)置有分別分布在所述兩驅(qū)動(dòng)輪前方和后方的萬(wàn)向輪a和萬(wàn)向輪b。
[0009]優(yōu)選地，所述清掃機(jī)構(gòu)包括至少一組與驅(qū)動(dòng)裝置相連的旋轉(zhuǎn)毛刷、吸納盒、與所述吸納盒連通的離心吸塵器，所述吸塵盒上設(shè)置有與外界連通的吸塵口，且所述離心吸塵器與所述吸納盒間設(shè)置有過(guò)濾網(wǎng)。
[0010]優(yōu)選地，所述信號(hào)控制系統(tǒng)包括對(duì)稱安裝于機(jī)身兩側(cè)面的兩組測(cè)距傳感器、安裝于機(jī)身后方的接近傳感器a、安裝于機(jī)身前方的接近傳感器b、安裝于機(jī)身中部下方的接近傳感器c以及與測(cè)距傳感器信號(hào)反饋和接近傳感器信號(hào)反饋相連的單片機(jī)控制板。
[0011]優(yōu)選地,所述信號(hào)控制系統(tǒng)還包括安裝于機(jī)身前方的碰撞傳感器，該碰撞傳感器信號(hào)反饋與所述單片機(jī)控制板相連。
[0012]優(yōu)選地，所述軸承座與所述第一鏈輪間的固定連接為焊接或栓接。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:通過(guò)平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)能夠攀爬常見(jiàn)樓梯，并且能靈活地在樓梯臺(tái)階踏面上轉(zhuǎn)向和來(lái)回清潔。每完成一級(jí)臺(tái)階的清掃，可以自主爬上或爬下一級(jí)臺(tái)階，繼續(xù)清掃，無(wú)需人的干預(yù)。在完成爬樓動(dòng)作后，平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)收起放于機(jī)體兩側(cè)，爬樓機(jī)構(gòu)不外凸，整體體積小、高度低，可以完成與市售平地機(jī)器人相同的平地清掃任務(wù)，擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍，有利于向市場(chǎng)推廣。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0015]圖1是本發(fā)明一種樓道清潔機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明一種樓道清潔機(jī)器人中平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)的工作原理圖。
[0017]圖3是本發(fā)明一種樓道清潔機(jī)器人中平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明一種樓道清潔機(jī)器人中支撐腿與轉(zhuǎn)臂結(jié)合部分的結(jié)構(gòu)示意圖。[0019]圖5是本發(fā)明一種樓道清潔機(jī)器人中機(jī)身的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6是本發(fā)明一種樓道清潔機(jī)器人中機(jī)身與轉(zhuǎn)臂結(jié)合部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖7是本發(fā)明一種樓道清潔機(jī)器人中機(jī)身與平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖8是本發(fā)明一種樓道清潔機(jī)器人中清掃機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖9是本發(fā)明一種樓道清潔機(jī)器人中信號(hào)控制系統(tǒng)的俯視圖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖10是本發(fā)明一種樓道清潔機(jī)器人中信號(hào)控制系統(tǒng)的左視圖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖11是本發(fā)明一種樓道清潔機(jī)器人的上下樓過(guò)程中重心分布情況。
[0026]圖12是本發(fā)明一種樓道清潔機(jī)器人的上樓或下樓過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)示意圖。
[0027]圖中:1_機(jī)身、2-支撐腿、3-支撐軸、4-轉(zhuǎn)臂、5-第一鏈輪、6-第二鏈輪、7-鏈條、8-第二軸承、9-第一軸承、10-轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)軸、11-第三軸承、12-軸承座、13-驅(qū)動(dòng)電機(jī)、14-齒輪副、15-驅(qū)動(dòng)輪、16-萬(wàn)向輪a、17-萬(wàn)向輪b、18-旋轉(zhuǎn)毛刷、19-吸納盒、20-離心吸塵器、21-吸塵口、22-過(guò)濾網(wǎng)、23-測(cè)距傳感器、24-接近傳感器a、25_接近傳感器b、26_接近傳感器c、27-碰撞傳感器、28-單片機(jī)控制板。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明的樓道清潔機(jī)器人包括機(jī)身1、平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)、清掃機(jī)構(gòu)和信號(hào)控制系統(tǒng)，如圖1所示。
[0029]如圖3、圖4和圖6平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)包括用于撐地的支撐腿2、與支撐腿2通過(guò)支撐軸3鉸接的轉(zhuǎn)臂4、設(shè)置于轉(zhuǎn)臂4兩端的第一鏈輪5和第二鏈輪6、連接第一鏈輪5和第二鏈輪6的鏈條7，其中，第一鏈輪5與第二鏈輪6的齒數(shù)、半徑相同。轉(zhuǎn)臂4直連到轉(zhuǎn)臂4驅(qū)動(dòng)軸10上，第一鏈輪5位于轉(zhuǎn)臂4與機(jī)身I間且套在轉(zhuǎn)臂4驅(qū)動(dòng)軸10上，且第一鏈輪5與轉(zhuǎn)臂4驅(qū)動(dòng)軸10間設(shè)置有第一軸承9。第二鏈輪6通過(guò)支撐軸3固連到支撐腿2上，且支撐軸3與轉(zhuǎn)臂4間設(shè)置有第二軸承8，機(jī)身I上固定設(shè)置有供轉(zhuǎn)臂4驅(qū)動(dòng)軸10穿過(guò)的軸承座12，軸承座12與轉(zhuǎn)臂4驅(qū)動(dòng)軸10間設(shè)置有第三軸承11，且第一鏈輪5固定安裝到所述軸承座12上。
[0030]平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)中第一鏈輪5和第二鏈輪6分別鉸接在轉(zhuǎn)臂4上，構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，第一鏈輪5和第二鏈輪6在鏈條7的約束下形成鏈傳動(dòng)。在圖2中，齒數(shù)、半徑相同的第一鏈輪5和第二鏈輪6在鏈輪的約束下可以同步轉(zhuǎn)動(dòng)，第一鏈輪5與機(jī)身I及其軸承座12固連，而支撐腿2通過(guò)支撐軸3與第二鏈輪6固連，因此機(jī)身I相對(duì)于轉(zhuǎn)臂4的轉(zhuǎn)動(dòng)，可同步傳遞給支撐腿2相對(duì)轉(zhuǎn)臂4的轉(zhuǎn)動(dòng)，反之亦然。總之機(jī)身I與支撐腿2可保持時(shí)刻平行，見(jiàn)圖2a。利用這一現(xiàn)象，實(shí)際的上下樓動(dòng)作時(shí)，是機(jī)身I不動(dòng)，而轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臂4，即第一鏈輪5并未旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的是轉(zhuǎn)臂4。但這并不改變第一鏈輪5與轉(zhuǎn)臂4的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)系，因此上述原理在轉(zhuǎn)臂4旋轉(zhuǎn)時(shí)，仍然得以實(shí)現(xiàn)，支撐腿2與機(jī)身I保持平行關(guān)系。如圖2b，支撐腿24相對(duì)于機(jī)身I運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于支撐腿2并未發(fā)生相對(duì)于自身的轉(zhuǎn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)學(xué)上稱為“平動(dòng)”，但支撐腿2相對(duì)于機(jī)身I的運(yùn)動(dòng)軌跡卻是旋轉(zhuǎn)，形成一個(gè)圓，因此在上下樓的過(guò)程中，支撐腿2相對(duì)機(jī)身I做“平動(dòng)旋轉(zhuǎn)”。
[0031]如圖5所示，轉(zhuǎn)臂4驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)13、與驅(qū)動(dòng)電機(jī)13通過(guò)齒輪副14相連的轉(zhuǎn)臂4驅(qū)動(dòng)軸10，該轉(zhuǎn)臂4驅(qū)動(dòng)軸10直連到轉(zhuǎn)臂4上。通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)13帶動(dòng)齒輪副14，并利用齒輪副14傳力給與轉(zhuǎn)臂4直連的轉(zhuǎn)臂4驅(qū)動(dòng)軸10，帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂4驅(qū)動(dòng)軸10旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)臂4驅(qū)動(dòng)軸10分別穿過(guò)相應(yīng)側(cè)邊的軸承安裝在相應(yīng)的軸承座12上，轉(zhuǎn)臂4驅(qū)動(dòng)軸10分別與相應(yīng)側(cè)邊的平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)中的轉(zhuǎn)臂4固連，因此能保證兩側(cè)邊的兩轉(zhuǎn)臂4能在同一根轉(zhuǎn)臂4驅(qū)動(dòng)軸10的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，兩側(cè)的平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)同步動(dòng)作可保證機(jī)器人上下樓的平穩(wěn)可靠。
[0032]機(jī)身I上設(shè)置有輔助機(jī)身I前進(jìn)的兩驅(qū)動(dòng)輪15，且兩驅(qū)動(dòng)輪15對(duì)稱分布在機(jī)身I兩側(cè)下方。機(jī)身I上還設(shè)置有分別分布在兩驅(qū)動(dòng)輪15前方和后方的萬(wàn)向輪al6和萬(wàn)向輪bl7。通過(guò)控制兩驅(qū)動(dòng)輪15的聯(lián)動(dòng)與差動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行走、拐彎，萬(wàn)向輪al6和萬(wàn)向輪bl7起到支撐和輔助轉(zhuǎn)向作用，如圖7所示。
[0033]如圖8所示，清掃機(jī)構(gòu)包括至少一組與驅(qū)動(dòng)裝置相連的旋轉(zhuǎn)毛刷18、吸納盒19、與所述吸納盒19連通的離心吸塵器20，吸塵盒上設(shè)置有與外界連通的吸塵口 21，且離心吸塵器20與所述吸納盒19間設(shè)置有過(guò)濾網(wǎng)22。由于離心吸塵器20與收納盒相連，且接口處保持密封，在吸塵口 21形成負(fù)壓，從而將垃圾吸入收納盒中，且垃圾經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)22過(guò)濾后留在收納盒內(nèi)，實(shí)現(xiàn)清掃功能。
[0034]如圖9和圖10所示，圖信號(hào)控制系統(tǒng)包括對(duì)稱安裝于機(jī)身I兩側(cè)面的兩組測(cè)距傳感器23、安裝于機(jī)身I后方的接近傳感器a24、安裝于機(jī)身I前方的接近傳感器b25、安裝于機(jī)身I中部下方的接近傳感器c26、安裝于機(jī)身I前方的碰撞傳感器27以及與碰撞傳感器27信號(hào)反饋和測(cè)距傳感器23信號(hào)反饋以及接近傳感器信號(hào)反饋相連的單片機(jī)控制板28。碰撞傳感器27可以感測(cè)前方是否發(fā)生碰撞，使機(jī)器人避免與樓梯、休息平臺(tái)、平地上的障礙物碰撞、測(cè)距傳感器23可以探測(cè)3?80cm的直線距離，接近傳感器可以感測(cè)前方是否有遮擋?？刂葡到y(tǒng)包含以下幾個(gè)部分的任務(wù):
[0035]①控制清掃動(dòng)作:信號(hào)控制系統(tǒng)通過(guò)控制旋轉(zhuǎn)毛刷18和離心吸塵器20，控制機(jī)器人是否執(zhí)行清掃動(dòng)作。
[0036](勁防止跌落:位于機(jī)身I后方的兩接近傳感器a24、位于機(jī)身I正下方的接近傳感器d垂直向下探測(cè)、位于機(jī)身I前方的接近傳感器c26斜向下探測(cè)。通過(guò)四個(gè)接近傳感器檢測(cè)的信號(hào)，判斷機(jī)身I有無(wú)探出樓梯臺(tái)階踏面，若檢測(cè)到無(wú)遮擋，則驅(qū)動(dòng)機(jī)器人駛向安全區(qū)域。
[0037]③位置找正:機(jī)身I后方的兩接近傳感器a24用于判斷機(jī)身I后側(cè)兩角是否伸出踏面，并判斷機(jī)身I后部是否與臺(tái)階邊沿齊平，使機(jī)器人正對(duì)踏步邊緣。同時(shí)，當(dāng)兩角同時(shí)伸出踏面時(shí)，說(shuō)明機(jī)身I后部與樓梯邊沿齊平，信號(hào)控制系統(tǒng)以此為依據(jù)控制機(jī)器人執(zhí)行下樓操作。機(jī)身I前方的碰撞傳感器27，可以檢測(cè)障礙物，一方面用于機(jī)器人在向前行走時(shí)避開(kāi)障礙物，另一方面，保證執(zhí)行上樓動(dòng)作時(shí)，通過(guò)判斷上一級(jí)臺(tái)階踢面碰的方位，使機(jī)器人正對(duì)樓梯踢面，起到上樓時(shí)的找正作用。
[0038]④路線偏離校正:機(jī)器人在踏步左右方向上行走時(shí)，機(jī)器人會(huì)發(fā)生路線偏離現(xiàn)象，機(jī)器人通過(guò)安裝在機(jī)身I其中一側(cè)面的兩個(gè)測(cè)距傳感器23檢測(cè)與上一級(jí)臺(tái)階踢面的距離，若不等，通過(guò)信號(hào)控制系統(tǒng)調(diào)整機(jī)器人行進(jìn)路線，保證機(jī)器人沿平行于上一級(jí)臺(tái)階踢面的路線行進(jìn)。
[0039]另外，上下樓動(dòng)作時(shí)，接近傳感器c26判斷機(jī)身I有無(wú)可靠落在臺(tái)階踏面或地面上，即上樓過(guò)程中，若接近傳感c檢測(cè)到近處有遮擋，則信號(hào)控制系統(tǒng)由此控制平行旋轉(zhuǎn)腿式爬樓機(jī)構(gòu)的收回。機(jī)器人上下樓重心位置時(shí)刻變化，為保證機(jī)器人的穩(wěn)定運(yùn)行，重心始終落在萬(wàn)向輪bl7和驅(qū)動(dòng)輪15之間，如圖11。
[0040]具體的該樓道清潔機(jī)器人上下樓動(dòng)作如下，如圖12所示，上樓過(guò)程中，初始狀態(tài)時(shí)保證機(jī)身I與支撐腿2 —并回落到臺(tái)階踏步面上，控制機(jī)器人正對(duì)上一級(jí)臺(tái)階踢面，接著控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)13帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂4向上一級(jí)臺(tái)階踏步面的方向旋轉(zhuǎn)，使得機(jī)身I下方的萬(wàn)向輪al6落于上一級(jí)臺(tái)階上，通過(guò)接近傳感器a24，確保機(jī)身I下方的萬(wàn)向輪bl7處于上一級(jí)臺(tái)階踏步面上。繼續(xù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臂4旋轉(zhuǎn)，抬起支撐腿2離開(kāi)當(dāng)前臺(tái)階踏步面，直至支撐腿2與轉(zhuǎn)臂4回落到機(jī)身I所在的上一級(jí)臺(tái)階踏步面上，完成一個(gè)周期的樓梯爬樓，如此往復(fù)即可完成樓道的爬樓并輔以樓梯清潔。
[0041]下樓過(guò)程是上樓的逆過(guò)程，所以下樓過(guò)程剛開(kāi)始，使機(jī)器人萬(wàn)向輪后輪靠近并正對(duì)當(dāng)前臺(tái)階踏步邊緣后，轉(zhuǎn)臂4向下一級(jí)臺(tái)階方向旋轉(zhuǎn)，然后落在下一級(jí)臺(tái)階踏步面上，接著將機(jī)身I從當(dāng)前臺(tái)階踏步面撐起，轉(zhuǎn)臂4繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，至直至支撐腿2與轉(zhuǎn)臂4回落到機(jī)身I所在的上一級(jí)臺(tái)階踏步面上。
[0042]對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種樓道清潔機(jī)器人，其特征在于包括:機(jī)身、對(duì)稱分布于機(jī)身兩側(cè)的兩平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)、安裝于機(jī)身下方的清掃機(jī)構(gòu)和信號(hào)控制系統(tǒng)，所述機(jī)身上設(shè)置有轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、與所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)齒輪副相連的轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)軸，所述平動(dòng)旋轉(zhuǎn)腿機(jī)構(gòu)包括用于撐地的支撐腿、與所述支撐腿通過(guò)支撐軸鉸接的轉(zhuǎn)臂、設(shè)置于轉(zhuǎn)臂兩端的第一鏈輪和第二鏈輪、連接所述第一鏈輪和所述第二鏈輪的鏈條，所述第一鏈輪與所述第二鏈輪的齒數(shù)、半徑相同，所述轉(zhuǎn)臂直連到所述轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)軸上，所述第一鏈輪位于所述轉(zhuǎn)臂與所述機(jī)身間且套在所述轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)軸上，且所述第一鏈輪與所述轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)軸間設(shè)置有第一軸承，所述第二鏈輪通過(guò)所述支撐軸固連到所述支撐腿上，且所述支撐軸與所述轉(zhuǎn)臂間設(shè)置有第二軸承，所述機(jī)身上固定設(shè)置有供所述轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)軸穿過(guò)的軸承座，所述軸承座與所述轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)軸間設(shè)置有第三軸承，且所述第一鏈輪固定安裝到所述軸承座上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種樓道清潔機(jī)器人，其特征在于:所述機(jī)身上設(shè)置有輔助機(jī)身前進(jìn)的兩驅(qū)動(dòng)輪，且兩驅(qū)動(dòng)輪對(duì)稱分布在機(jī)身兩側(cè)下方；所述機(jī)身上還設(shè)置有分別分布在所述兩驅(qū)動(dòng)輪前方和后方的萬(wàn)向輪a和萬(wàn)向輪b。
3.如權(quán)利要求1所述的一種樓道清潔機(jī)器人，其特征在于:所述清掃機(jī)構(gòu)包括至少一組與驅(qū)動(dòng)裝置相連的旋轉(zhuǎn)毛刷、吸納盒、與所述吸納盒連通的離心吸塵器，所述吸塵盒上設(shè)置有與外界連通的吸塵口，且所述離心吸塵器與所述吸納盒間設(shè)置有過(guò)濾網(wǎng)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種樓道清潔機(jī)器人，其特征在于:所述信號(hào)控制系統(tǒng)包括對(duì)稱安裝于機(jī)身兩側(cè)面的兩組測(cè)距傳感器、安裝于機(jī)身后方的接近傳感器a、安裝于機(jī)身前方的接近傳感器b、安裝于機(jī)身中部下方的接近傳感器c以及與測(cè)距傳感器信號(hào)反饋和接近傳感器信號(hào)反饋相連的單片機(jī)控制板。
5.如權(quán)利要求4所述的一種樓道清潔機(jī)器人，其特征在于:所述信號(hào)控制系統(tǒng)還包括安裝于機(jī)身前方的碰撞傳感器，該碰撞傳感器信號(hào)反饋與所述單片機(jī)控制板相連。
6.如權(quán)利要求1所述的一種樓道清潔機(jī)器人，其特征在于:所述軸承座與所述第一鏈輪間的固定連接為焊接或栓接。
【文檔編號(hào)】A47L11/40GK103909992SQ201410146295
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】孫小剛, 曹鑫, 張磊, 王漢成, 凌俊, 胡金飛, 楊元 申請(qǐng)人:南通大學(xué)