一种自适应楼梯清洁机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种自适应楼梯清洁机器人，可以实现对住宅区高层建筑的楼梯台阶的高效率清洁。此自适应楼梯清洁机器人主要由楼梯攀爬机构、底盘传动机构、四轮换向机构、清扫机构、拖洗机构、传感器与工控机系统；其中楼梯攀爬机构为穿插式机构，可以平稳地攀爬楼梯；四轮换向机构可以快速精确地在正常移动与清扫楼梯间切换，从而实现在台阶上横向清洁操作；清扫与拖洗机构采用干湿分离的结构，拖洗机构具有自清洁功能，清扫拖洗可以同时进行，大幅提高清洁效率。机器人通过传感器实现防跌落、防撞等环境感知功能，传感器连接在工控机系统上；此自适应楼梯清洁机器人具有小巧、高效、稳定、智能的优点。智能的优点。智能的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应楼梯清洁机器人


[0001]本专利技术属于清扫机器人
，特别是一种自适应楼梯清洁机器人。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的发展，机器人的应用领域越来越广。在许多居民住宅小区，清洁工有限的体力耐力可能无法胜任繁重的高层楼梯清洁工作。不仅工作质量和效率会大幅下降，繁重的清扫工作还会增加清洁工身体的风险。具有清洁楼梯功能的机器人还未广泛普及，若将机器人技术充分运用在楼梯清扫工作中，可以大幅度减小人力物力的投入，节约清洁成本，提高清洁效率，提高居民生活质量。
[0003]目前国内外对楼梯清洁机器人的设计多采用履带式或多箱体式设计，其攀爬楼梯的机构稳定性不足，另外履带会对台阶面造成损伤。对清洁机构的设计有的采用了单一的负压吸尘清洁方式，没有加入对台阶的拖洗，清洁效果难以保证；有的采用了和街道垃圾清扫车相同的“先扬尘再吸尘”的方案，不仅清洁效果不好，还会降低密闭的楼梯间的空气质量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种自适应楼梯清洁机器人，以实现对住宅区(高层)居民楼的楼梯台阶的稳定、高效率、干湿俱备的清洁。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：
[0006]一种自适应楼梯清洁机器人，包括：
[0007]清扫机构，能够在传动机构带动下上下移动，用于对高一级台阶进行清扫；
[0008]拖洗机构，用于对低一级台阶进行拖洗；
[0009]楼梯攀爬机构，设有前端的万向轮和后端两个的攀爬机构驱动轮，能够相对机器人底盘上下移动；前端的万向轮用于支撑在高一级台阶上，攀爬机构驱动轮用于支撑在第一级台阶上；
[0010]楼梯攀爬机构下行时对机器人进行抬升动作，实现清扫机构、拖洗机构、四轮换向机构与地面分离，并能够在台阶上向前移动，带动机器人向台阶内侧移动，将四轮换向机构移动至高一级台阶上；楼梯攀爬机构上行时带动对机器人进行下降动作，实现清扫机构、拖洗机构、四轮换向机构与地面的接触；
[0011]四轮换向机构，设置在机器人底盘下端，能够在楼梯攀爬机构下行后实现90度转向，在楼梯攀爬机构上行时带动机器人横向移动，带动清扫机构和拖洗机构左右横移；完成清洗清扫后清洗动作后，带动机器人前进，实现楼梯攀爬机构向高一级台阶前进。
[0012]本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：
[0013](1)穿插式攀爬楼梯台阶的机构，配合万向轮与两轮驱动机构可以平稳地攀爬标准住宅区楼梯，同时对于一定限度的非标准台阶也可自适应攀爬。
[0014](2)丝杠多连杆式的底盘换向机构，可以快速精确地在正常移动与清扫楼梯间切
换，其中正常移动状态下，四个驱动轮旋转至前后方向，可以平稳地前后行驶，需要清扫楼梯时，四个驱动轮在丝杠与多连杆的控制下旋转90
°
，从而在台阶上横向移动以配合进行清洁操作。
[0015](3)干湿分离的清洁机构，采用螺旋状毛刷与吸尘器结合以实现清扫，采用具有自清洁功能的拖洗机构，并且清扫与拖洗可以同时进行，大幅提高清洁效率。
附图说明
[0016]图1是本专利技术一种自适应楼梯清洁机器人的整体结构示意图；
[0017]图2是整体剖面结构示意图；
[0018]图3是楼梯攀爬机构结构示意图；
[0019]图4是底盘传动机构结构示意图；
[0020]图5是四轮换向机构结构示意图；
[0021]图6是清扫机构结构示意图；
[0022]图7是拖洗机构外部结构示意图；
[0023]图8是拖洗机构内部结构示意图；
[0024]图9是拖洗机构中的拖地带缠绕方式示意图。
[0025]图10为清洁机器人在楼梯清扫过程状态示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的介绍。
[0027]如图1
‑
10图所示，本专利技术的一种自适应楼梯清洁机器人，包括：楼梯攀爬机构、底盘传动机构、四轮换向机构、清扫机构、拖洗机构、传感器与工控机系统；
[0028]所述楼梯攀爬机构由第一轴承座101、第一升降丝杠102、升降导轨103、升降导轨滑块104、攀爬臂105、第一驱动电机106、第一同步带轮107、第一轴承108、第二驱动电机109、支撑板110、直角减速机111、攀爬机构驱动轮112、第一同步带114、导轨座115、第一电机支架116、万向轮117组成；
[0029]如图1
‑
3所示，所述楼梯攀爬机构中，第一轴承座101分别固定于外壳001的内侧顶部和机器人底盘113上，第一轴承108安装在第一轴承座101中；第一升降丝杠102的上下两端安装在两个第一轴承108中；导轨座115固定于机器人底盘113上；升降导轨103安装在升降导轨底座115上；升降导轨滑块104与第一升降丝杠102螺纹配合，并与升降导轨103滑动配合，升降导轨103对升降滑块104的上下滑动进行导向；升降滑块104通过孔轴配合安装在攀爬臂105上；支撑板110固定在攀爬臂105的后部下端；两个第二驱动电机109以攀爬臂105为中心，对称固定在支撑板110的方形孔中；两个直角减速机111分别安装于两个第二驱动电机109上；两个攀爬机构驱动轮112分别安装在两个直角减速机111的输出轴端；第一驱动电机支架116固定于机器人底盘113上；第一驱动电机106安装在第一电机支架116上；第一同步带轮107固定在第一升降丝杠102上且靠近机器人底盘113的一端(下端)；第一驱动电机106的输出轴和第一同步带轮107通过第一同步带114连接；万向轮117安装在攀爬臂105的前部下端。位于后部的两个攀爬机构驱动轮112处于同一高度，位于前部的万向轮117高于两个攀爬机构驱动轮112，以适应楼梯的台阶。
[0030]所述底盘传动机构由第二轴承座201、第二升降丝杠202、清洁机构导轨203、第三驱动电机204、清洁导轨滑块205、第二电机支架206、第二轴承207、第二同步带208、第二同步带轮209、清扫机构固定板210、清洁导轨固定板211组成；
[0031]如图1、2、4所示，所述底盘传动机构中，四个第二轴承座201分别固定于外壳001的内侧顶部和机器人底盘113上；四个第二轴承207分别安装在四个第二轴承座201中；两个第二升降丝杠202分别安装在四个第二轴承207中；第二驱动电机支架206固定于机器人底盘113；第三驱动电机204安装在第二驱动电机支架206上；其中一个第二升降丝杠202的底部设有两个第二同步带轮209(同轴)，另一个第二升降丝杠202的底部设有一个第二同步带轮209，第三驱动电机204的输出轴通过第二同步带208与设有两个第二同步带轮209中的一个连接，同轴设置的另一个第二同步带209通过第二同步带208与另一个丝杠202上的第二同步带轮209连接。清洁导轨203固定于外壳001内侧；清洁导轨滑块205安装在清洁导轨203上，清洁导轨203用于清洁导轨滑块205上下滑动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应楼梯清洁机器人，其特征在于，包括：清扫机构，能够在传动机构带动下上下移动，用于对高一级台阶进行清扫；拖洗机构，用于对低一级台阶进行拖洗；楼梯攀爬机构，设有前端的万向轮和后端两个的攀爬机构驱动轮，能够相对机器人底盘上下移动；前端的万向轮用于支撑在高一级台阶上，攀爬机构驱动轮用于支撑在第一级台阶上；楼梯攀爬机构下行时对机器人进行抬升动作，实现清扫机构、拖洗机构、四轮换向机构与地面分离，并能够在台阶上向前移动，带动机器人向台阶内侧移动，将四轮换向机构移动至高一级台阶上；楼梯攀爬机构上行时带动对机器人进行下降动作，实现清扫机构、拖洗机构、四轮换向机构与地面的接触；四轮换向机构，设置在机器人底盘下端，能够在楼梯攀爬机构下行后实现90度转向，在楼梯攀爬机构上行时带动机器人横向移动，带动清扫机构和拖洗机构左右横移；完成清洗清扫后清洗动作后，带动机器人前进，实现楼梯攀爬机构向高一级台阶前进。2.根据权利要求1所述的自适应楼梯清洁机器人，其特征在于，所述楼梯攀爬机构包括第一升降丝杠、升降导轨滑块、攀爬臂、第一驱动电机、第一同步带轮、第二驱动电机、减速机、攀爬机构驱动轮、第一同步带、万向轮；所述第一升降丝杠支撑在机器人壳体内，第一驱动电机固定在机器人底盘上，并通过第一同步带与第一同步带轮相连，第一同步带轮与第一升降丝杠相连；升降导轨滑块1与第一升降丝杠螺纹配合；机器人底盘上设有导向结构，用于对升降导轨滑块的上下移动进行导向；所述攀爬臂与升降导轨滑块相连，攀爬臂的前端设有万向轮，后端设有两个攀爬机构驱动轮，攀爬机构驱动轮通过第二驱动电机、减速机驱动。3.根据权利要求1所述的自适应楼梯清洁机器人，其特征在于，所述四轮换向机构包括蜗轮蜗杆减速电机、联轴器、传动连杆、左旋丝杠、电机连杆、减速电机、换向机构驱动轮、四轮换向机构底盘、右旋丝杠；所述蜗轮蜗杆减速电机、左旋丝杠、右旋丝杠均设置在四轮换向机构底盘上，四轮换向机构底盘连接在机器人底盘下端，蜗轮蜗杆减速电机的两个输出轴分别通过联轴器与左旋丝杠、右旋丝杠相连；左旋丝杠、右旋丝杠上均设有丝杠螺母座，丝杠螺母座上转动连接有两个传动连杆，传动连杆与电机连杆转动连接，电机连杆转动连接在四轮换向机构底盘上，换向机构驱动轮与电机连杆相连，并通过减速电机驱动。4.根据权利要求1所述的自适应楼梯清洁机器人，其特征在于，所述传动机构包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡正远，刘宏科，吴昊，陶卫军，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：