變胞原理的家用掃地機器人的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種變胞原理的家用掃地機器人，其包括殼體、按鍵開關、集塵盒、微型攝像頭、紫外線殺菌燈、USB接口、髖關節、膝關節、踝關節、車輪、微型清潔布、滾輪、弧形毛刷等，集塵盒位于按鍵開關上面且位于殼體一側，微型攝像頭和紫外線殺菌燈以及USB接口都在側邊殼體上，髖關節、膝關節、踝關節、車輪、滾輪連接形成輪腿，髖關節以及膝關節和踝關節連接處都裝有直流伺服電機，踝關節帶有微型清潔布，殼體的另一側上安裝了球型六桿機構，球型六桿機構外側兩端分別裝有弧形毛刷和探障傳感器，高清潔度擦布位于球型六桿機構內側，吸塵孔下面依次裝有驅動電機和清掃電機。本發明能夠完成對樓梯的清掃任務，提高其工作效率，使之更加有效。
【專利說明】
變胞原理的家用掃地機器人
技術領域
[0001]本發明涉及一種機器人，特別是涉及一種變胞原理的家用掃地機器人。
【背景技術】
[0002]隨著掃地機器人的普及，掃地機器人可以代替人們完成室內的清潔工作，減輕了人們的家務負擔，現在市面上的掃地機器人只能完成對于平面的清潔，對于復式樓和別墅內的樓梯，卻存在著清潔死角，不能有效完成清掃任務。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種變胞原理的家用掃地機器人，其能夠完成其對樓梯的清掃任務，提高其工作效率，使之更加有效。
[0004]本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的:一種變胞原理的家用掃地機器人，其特征在于，其包括殼體、按鍵開關、集塵盒、微型攝像頭、紫外線殺菌燈、USB接口、髖關節、膝關節、踝關節、車輪、微型清潔布、滾輪、弧形毛刷、高清潔度擦布、吸塵孔、驅動電機、清掃電機、球型六桿機構、探障傳感器、直流伺服電機，集塵盒位于按鍵開關上面且位于殼體一側，微型攝像頭和紫外線殺菌燈以及USB接口都在側邊殼體上，髖關節、膝關節、踝關節、車輪、滾輪連接形成輪腿，髖關節以及膝關節和踝關節連接處都裝有直流伺服電機，踝關節帶有微型清潔布，殼體的另一側上安裝了球型六桿機構，球型六桿機構外側兩端分別裝有弧形毛刷和探障傳感器，高清潔度擦布位于球型六桿機構內側，吸塵孔下面依次裝有驅動電機和清掃電機。
優選地，所述髖關節、膝關節、踝關節、車輪、直流伺服電機構成一個走行機構。
[0005]優選地，所述殼體的形狀為圓形。
[0006]本發明的積極進步效果在于:本發明能夠將變胞機構和輪腿式走行機構進行結合，完成其對樓梯的清掃任務，提高其工作效率，使之更加有效。本發明通過應用變胞原理以及輪腿式爬樓機器人走行機構，可以使家用機器人完成由原來只能對樓梯等落差較大的平面的蔽障繞行到完成對落差較大平面的平穩清潔工作，使其得到更加廣泛的應用，提高工作效率。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明裝置的結構示意圖。
[0008]圖2是本發明裝置頂部的示意圖。
[0009]圖3是本發明裝置底部的示意圖。
[0010]圖4是本發明裝置變胞機構四輪腿態示意圖。
[0011]圖5是本發明輪腿機構結構圖。
[0012]圖6是本發明裝置變胞機構三輪腿態示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。
[0014]如圖1至圖6所示，本發明變胞原理的家用掃地機器人包括殼體1、按鍵開關2、集塵盒3、微型攝像頭4、紫外線殺菌燈5、USB接口 6、髖關節7、膝關節8、踝關節9、車輪10、微型清潔布11、滾輪12、弧形毛刷13、高清潔度擦布14、吸塵孔15、驅動電機16、清掃電機17、球型六桿機構18、探障傳感器19、直流伺服電機20，集塵盒3位于按鍵開關2上面且位于殼體I 一側，微型攝像頭4和紫外線殺菌燈5以及USB接口 6都在側邊殼體I上，髖關節7、膝關節8、踝關節
9、車輪10、滾輪12連接形成輪腿，髖關節7以及膝關節8和踝關節9連接處都裝有直流伺服電機20，踝關節9帶有微型清潔布11，殼體I的另一側上安裝了球型六桿機構18，球型六桿機構18外側兩端分別裝有弧形毛刷13和探障傳感器及電路19，高清潔度擦布14位于球型六桿機構18內側，吸塵孔15下面依次裝有驅動電機16和清掃電機17。
[0015]如圖1，按下按鍵開關2，機器人利用微型攝像頭4和探障傳感器19對工作環境進行識別，通過集成電路對其進行控制，紫外線殺菌燈5用于完成地面消毒工作。
[0016]如圖2，若位于平面時，輪腿機構處于收縮狀態，依靠四個輪子完成位置變化。
[0017]如圖3，利用高清潔度擦布14完成對地面的拖地工作，利用弧形毛刷13和兩個清掃電機17對灰塵和小型雜物進行清掃，利用吸塵孔15對雜物進行吸附，吸塵孔由驅動電機16控制，吸附后的雜物位于集塵盒3中，此外還可利用紫外線殺菌燈5完成地面消毒。
[0018]如圖4，當微型攝像頭4和探障傳感器19測量到如樓梯一樣約20cm的高度差時，通過電路對位于球型六桿機構18電機的控制，實現其姿態的改變，從而實現自由度的變化。當其靠近高度差變化時，位于變胞機構上的電機運轉，實現輪式機構向走行機構的轉換，所述髖關節、膝關節、踝關節、車輪、直流伺服電機構成一個走行機構，髖關節7安裝有直流伺服電機20，膝關節8和踝關節9接頭處安裝直流伺服電機20。本發明通過球型六桿機構減小了工作空間，避免殼體的磕碰，此時利用踝關節自帶的微型清潔布完成對樓梯的清潔，此外還可以在樓梯上實現紫外線殺菌燈殺菌，吸塵孔及驅動電機完成吸塵和小顆粒雜質、清掃電機清掃雜物類聚功能。
[0019]如圖5為輪腿機構細節圖。如圖6，微型攝像頭4和探障傳感器19以及內部控制電路對高度差進行識別，控制膝關節8和踝關節9間電機轉向變換實現輪腿個數的變換，完成高度差的變換。
[0020]本發明在現有球形六桿變胞機構的基礎上，通過應用變胞原理以及輪腿式爬樓機器人走行機構，可以使家用機器人完成由原來只能對樓梯等落差較大的平面的蔽障繞行到完成對落差較大平面的平穩清潔工作，使其得到更加廣泛的應用，提高工作效率。
[0021]本發明利用變胞原理，采用球形六桿機構作為底架，利用其遇到障礙物構態變化導致其自由度發生變化，完成掃地機器人上下樓以及對樓梯的清掃工作。
[0022]當微型攝像頭和探障傳感器測量到如樓梯一樣約20cm的高度差之前以及在樓梯面上，通過電路對位于變胞球型六桿機構電機的控制，實現其姿態的改變，從而實現自由度的變化。當其高度差變化時，位于變胞機構上的電機運轉，實現輪式機構向腿式機構的轉換，該結構輪腿由髖關節，膝關節，踝關節和車輪組成，其工作通過直流伺服電機正轉驅動而完成。第一個姿態是四個腿工作狀態，腿式髖關節有兩個旋轉自由度，縱擺和橫擺，膝關節有一個自由度縱擺，踝關節與車輪鎖定自由度為零，車輪與地面之間點接觸，有一個轉動副三個自由度，一個腿具有六個自由度，以此四桿在樓梯進行平移時，連桿高度提升了機器人高度，相對圓盤減小了運動空間，避免機器人磕碰，此時通過電路控制仍能完成吸塵小顆粒雜質，擦拭地面，紫外線殺菌功能。
[0023]在樓梯相接處，通過髖關節電機運轉以及膝關節和踝關節處一電機反轉三電機正轉，實現由四桿向三桿過度，其中一桿先到達下面一階臺階并向前移動，另兩桿完成高度差移動，此后膝關節和踝關節之間所有電機正轉，連桿機構恢復四桿運行狀態。
[0024]本發明的工作原理如下:根據變胞原理，采用對電機控制，使機構的拓撲結構加以變化，以實現機構的自由度的變化，主要利用探障傳感器和微型攝像頭對高度差的測量，傳遞到主板，通過對電機控制，改變其構態變化，從而實現輪式工作，四腿工作，三腿工作三種構態變化。本發明機器人利用側置的USB接孔完成充電，按下開關，機器人利用微型攝像頭和測障傳感器對工作環境進行識別，通過集成電路對其進行控制，若位于平面時，變胞球型六桿機構的輪腿機構處于收縮狀態，依靠四個輪子完成位置變化。利用高清潔度擦布完成對地面的拖地工作，利用弧形毛刷和清掃電機對灰塵和小型雜物進行清掃在利用吸塵風扇對雜物進行吸附，吸附后的雜物位于集塵盒中，此外還可利用紫外線燈完成地面消毒。
[0025]本發明可以用于室內樓梯的清掃，改善了現有家用清潔機器人無法打掃樓梯等跨度較大位置的缺陷，減少室內清掃死角，提高工作效率，在進行樓梯清潔時通過四桿對機器人高度增加，減小運行空間從而避免機器人磕碰，在實際應用中更為廣泛。綜上所述，本發明能夠將變胞機構和輪腿式走行機構進行結合，完成其對樓梯的清掃任務，提高其工作效率，使之更加有效。
以上所述的具體實施例，對本發明的解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種變胞原理的家用掃地機器人，其特征在于，其包括殼體、按鍵開關、集塵盒、微型攝像頭、紫外線殺菌燈、USB接口、髖關節、膝關節、踝關節、車輪、微型清潔布、滾輪、弧形毛刷、高清潔度擦布、吸塵孔、驅動電機、清掃電機、球型六桿機構、探障傳感器、直流伺服電機，集塵盒位于按鍵開關上面且位于殼體一側，微型攝像頭和紫外線殺菌燈以及USB接口都在側邊殼體上，髖關節、膝關節、踝關節、車輪、滾輪連接形成輪腿，髖關節以及膝關節和踝關節連接處都裝有直流伺服電機，踝關節帶有微型清潔布，殼體的另一側上安裝了球型六桿機構，球型六桿機構外側兩端分別裝有弧形毛刷和探障傳感器，高清潔度擦布位于球型六桿機構內側，吸塵孔下面依次裝有驅動電機和清掃電機。2.如權利要求1所述的變胞原理的家用掃地機器人，其特征在于，所述髖關節、膝關節、踝關節、車輪、直流伺服電機構成一個走行機構。3.如權利要求1所述的變胞原理的家用掃地機器人，其特征在于，所述殼體的形狀為圓形。
【文檔編號】A47L11/40GK106073640SQ201610433668
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月18日
【發明人】孫欣, 薛曉剛, 劉樹林, 張宏利
【申請人】上海大學