掃地機器人的爬樓裝置的制作方法

本發(fā)明屬于環(huán)保機械領域，特別是掃地機器人的爬樓裝置。

背景技術：

現(xiàn)有的掃地機器人體積小，可以進入千家萬戶清掃地板，由于其高度矮，可以進入柜下、沙發(fā)下邊去清掃垃圾。但都不能上樓梯、下樓梯?，F(xiàn)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(yè)，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(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)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的爬樓裝置。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：掃地機器人的爬樓裝置，是一種與掃地機器人配套用于上、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、擋攔裝置、轉折機構、檢測器、蓄電池、控制系統(tǒng)。附機架后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。擋攔裝置的擋板鉸連在底板后端，能繞鉸鏈向上轉動收起、向下轉動著地。主爬行機構安裝在主機架上，附爬行機構安裝在附機架上。爬樓裝置與掃地機器人之間有相互配合的無線聯(lián)系功能。爬樓裝置有無線導航功能。掃地機器人要上、下樓梯時，擋板放下著地，掃地機器人經擋板爬到底板上，然后擋板轉動向上收起攔住掃地機器人，爬樓裝置承載掃地機器人上、下樓梯完成后，擋板放下，掃地機器人經擋板爬到地板上。附機架和主機架下方安裝有檢測器?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)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，經過處理后，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，減少占地空間。轉折機構包括轉銷、轉柄、支架、轉折電機，轉折電機安裝在主機架前端的支架上，轉柄一端連接在轉折電機的輸出軸上，另一端用轉銷固定連接在附機架后端。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。擋攔裝置由擋攔電機、絞輪、拉繩、支架、擋板、扭簧組成。掃地機器人的控制系統(tǒng)中有自動爬上底板、爬下底板的功能。

本發(fā)明是對現(xiàn)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(xiàn)有技術。附機架后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。轉折機構包括轉銷、轉柄、支架、轉折電機。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輸出軸中心同軸線。轉折電機的輸出軸上連接有轉柄，轉柄另一端用轉銷連接在附機架后端。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(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)即根據(jù)該信號經計算處理后，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(wěn)地上、下樓梯。用戶只需要把樓梯的級數(shù)、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，適當高于地面。擋攔裝置由擋攔電機、絞輪、拉繩、支架、擋板、扭簧組成。擋板鉸連在底板后端，擋板與底板的鉸鏈軸上安裝有扭簧，扭簧作用是向外推壓擋板。擋攔電機固定在主機架后端側邊連接的支架上，擋欄電機上安裝有絞輪。拉繩一端固定在絞輪上，另一端固定在擋板上。爬樓裝置與機器人之間有無線聯(lián)系的功能。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，爬樓裝置收到信號后即和機器人都到樓梯上或樓梯下面會合。隨后，爬樓裝置的擋攔電機轉動，使拉繩放松，擋板在扭簧作用下轉動著地。扭簧的彈力剛好推擋板著地。機器人自動經擋板爬到底板上。然后，擋攔電機反轉，絞輪拉動拉繩拉起擋板成直立狀態(tài)，擋住機器人。爬樓裝置上、下樓梯后，擋板放下著地，機器人經擋板爬到地板上。

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，可以靠近墻壁，占據(jù)空間較小。

爬樓裝置采用無線充電方式充電。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：1、在主機架中間下方安裝底板，底板后端設置擋攔裝置。擋板放下著地時，機器人能方便爬上底板、爬下底板。爬樓梯時，擋板收起可以擋住機器人，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、靠墻，大大減少占用空間。3、機器人的控制系統(tǒng)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(lián)系的功能和導航功能，能方便與機器人配合隨時上樓與下樓。解決了現(xiàn)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是附爬行機構向上轉動直立情況圖。

附圖中：樓梯1、支架2、轉折電機3、導輪4、驅動輪5、履帶6、驅動電機7、附機架8、輸入面板9、檢測器10、轉銷11、轉柄12、掃地機器人13、主機架14、底板15、擋板16、地面17、蓄電池18、扭簧19、擋攔電機20、絞輪21、拉繩22、墻壁23。

具體實施方式

圖1中，是掃地機器人的爬樓裝置的整體結構圖，也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。爬樓裝置是履帶式爬樓結構。附機架8兩邊后端鉸連在主機架14兩邊前端。主爬行機構與附爬行機構都由履帶6、導輪4、驅動輪5、驅動電機7組成。主機架14上安裝主爬行機構，附機架8上安裝附爬行機構，主、附機架兩邊前端或后端，安裝有驅動電機7。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6是橡膠履帶，安裝在導輪4和驅動輪5上。附機架8后端用轉銷11連接固定有轉柄12。轉折電機3的殼體安裝在曲形的支架2上。曲形的支架2固定在主機架14前方。轉折電機3輸出軸上安裝固定有轉柄12。

底板15安裝在主機架中間下方。底板15后端鉸連有擋板16。圖1中，掃地機器人13停放在底板15上，擋板16已直立擋住掃地機器人13。為圖面清晰，圖1中未顯示擋板相關收放裝置結構。

圖2中，是主、附機架結構和部分連接件安裝情況圖。主機架14、附機架8兩邊都有輪架，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7，并只畫出了一個導輪4。附機架兩邊的輪架后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。主機架兩邊的輪架前方固定有一根曲形的支架2。曲形支架兩頭固定在主機架兩邊輪架上，主要是讓出轉折電機位置。曲形支架上靠近輪架處安裝固定有轉折電機3，轉折電機3輸出軸上安裝有轉柄12。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。附機架兩邊的輪架后端內側固定有轉銷11。轉柄的另一端套在轉銷上。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15后端鉸連有擋板16，擋板16可以上、下轉動。底板前方靠近主機架輪架位置設置有蓄電池18。

主機架和附機架上安裝有檢測器10。圖2中的附機架上安裝有檢測器10和輸入面板9。主機架的輪架前方下方安裝有一個檢測器10，以下叫主檢測器，附機架輪架上的檢測器叫附檢測器。

主機架后端有擋欄裝置。底板15與擋板16之間的鉸鏈軸銷端頭安裝有扭簧19。扭簧19始終推壓擋板向外轉。主機架后方的上方安裝有支架2，支架2上方安裝一個擋攔電機20。擋攔電機20軸上安裝一個絞輪21。擋攔電機所在位置高于主爬行機構的履帶上方，不占據(jù)底板上方空間。拉繩22一端連接固定在絞輪21上，另一端連接在擋板16側邊。擋攔電機正轉，即拉擋板向上轉動。轉折電機反轉、放松，扭簧即推擋板向下轉動著地，扭簧彈力大小是使擋板剛好著地即可。

圖3、圖4、圖5、圖6中，是爬樓裝置上樓梯過程圖，同時結合圖1敘述。機器人要上樓梯時，先給爬樓裝置發(fā)出一個信號，爬樓裝置收到信號后即與機器人都在樓梯下面會合。爬樓裝置的擋板放下著地。機器人經擋板爬上底板。然后，擋攔裝置使底板向上轉動立起，擋住機器人。上樓時，附爬行機構先搭在第一級樓梯1的棱邊上，如圖1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后一級樓梯1時，如圖3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17上，爬樓裝置繼續(xù)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4所示。當主爬行機構完全爬上最后一級樓梯時，主爬行機構仍在地面上行走，如圖5所示。當爬樓裝置后端有適當空間，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(xù)向上轉動，如圖6所示。隨后擋板放下，機器人經過擋板爬到樓上的地面17上進行清掃工作。爬樓裝置處于待命狀態(tài)，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6、圖5、圖4、圖3、圖1的順序。

機器人要下樓梯時，先給爬樓裝置發(fā)出一個信號，爬樓裝置與機器人都在樓梯上面會合。爬樓裝置的擋板放下著地。機器人經擋板爬上底板。擋攔裝置使底板向上轉動立起，擋住機器人，如圖6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5位置，爬樓裝置向樓梯前進，爬下樓梯，如圖4所示。附爬行機構向上轉動，如圖3所示。爬樓裝置繼續(xù)爬下樓梯，最后到達樓梯下面的地面上，如圖1所示。下樓過程結束。

圖7中，是附爬行機構向上轉動直立情況圖。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，靠近墻壁23，占用空間很小。

爬樓裝置與機器人之間有無線聯(lián)系的功能。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。