CN205849397U - 一种扫地机器人智能驱动自适应行走机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种扫地机器人智能驱动自适应行走机构，包括行走控制模块(6)和设置于扫地机器人本体(1)下表面的行走机构，行走机构包括至少四个子行走机构，各个子行走机构分别包括预设长度的差位杆(2)、转动电机(4)、速度传感器(5)、电机驱动电路(7)和两个电动轮(3)；基于本实用新型设计的技术方案，针对上述各装置进行连接，构成本实用新型设计的扫地机器人智能驱动自适应行走机构，大大提高了扫地机器人行走过程中的通过性，能够实现更大范围的清扫，有效保证了扫地机器人的清扫工作效率。

Description

一种扫地机器人智能驱动自适应行走机构

技术领域

本实用新型涉及一种扫地机器人智能驱动自适应行走机构，属于智能家居技术领域。

背景技术

随着科技技术水平的不断发展和人们生活水平的不断提高，越来越多的家用电器正朝着智能化的方向发展，诸如近些年来，越来越多的家庭中出现了扫地机器人，它可以在无需任何控制的情况下，自动针对地面进行清扫，并且随着扫地机器人使用率的不断提高，生产厂家也针对现有的扫地机器人不断做着改进与创新，诸如专利号：201320537462.8；公开了一种扫地机器人，包括主机和尘盒，主机上设有凹腔，尘盒嵌设在所述凹腔内，尘盒的进灰口和主机的灰尘通道出灰口对应设置，在凹腔的侧壁上、位于灰尘通道出灰口的两端处，分别设置一光信号发射器和用于输出灰尘浓度信号给控制单元的一第一光信号接收器；且尘盒为透明材质。上述技术方案设计的扫地机器人，将灰尘浓度传感器设置在凹腔侧壁上，用户清洁尘盒时即可同时清洁了灰尘传感器的光发射元件和光接收元件的透光板，解决了现有技术无法有效清洁灰尘传感器透光板的问题。

还有专利申请号：201410752789.6，公开了一种智能扫地机器人，包括：以预设间距设置的多个障碍传感器，且每个所述障碍传感器对应设置一转向角度，当障碍传感器被触发时，机器人进行转向的角度与该被触发的障碍传感器对应的转向角度关联。上述技术方案设计的扫地机器人，检测到障碍物时其转向的角度与被触发的障碍物传感器预设的转向角度关联，从而可以优化机器人运动路径，提高清洁效率。

不仅如此，专利号：201520042353.8，公开了一种扫地机器人，该扫地机器人包括：扫地机器人本体，所述扫地机器人本体包括外壳、边刷组件、驱动电机和弹性结构，所述边刷组件设在所述外壳的底部，所述驱动电机与所述边刷组件相连且用于驱动所述边刷组件绕所述边刷组件的旋转轴线转动，所述弹性结构设置成向下弹性地抵压所述边刷组件。上述技术方案设计的扫地机器人，其机器人本体能够延长边刷使用寿命，有效地对地面进行清洁，从而提高清扫效果。

由上述现有技术可知，现有扫地机器人的发展可谓是日新月异，功能也在不断改进与完善，操作也更加智能化，但是现有扫地机器人在实际的应用过程中，依旧存在着些许不足之处，诸如现有扫地机器人在不断追求精致小巧的方向上，将产品本身的体积不断做小，以便能适应更多的狭窄空间，这其中尤指贴地性，需要采用更小的行走轮实现产品的移动，但是此种设计方向，严重影响了现有扫地机器人的通过性，即一旦遇到一些相对高点的物体就无法通过，比如地毯等，现有的扫地机器人就很难通过，进而无法针对地毯表面进行清扫。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种扫地机器人智能驱动自适应行走机构，采用了全新行走机构的结构设计，并引入智能检测、智能控制结构，能够大大提高扫地机器人的通过性，保证扫地机器人的工作效率。

本实用新型为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本实用新型设计了一种扫地机器人智能驱动自适应行走机构，包括设置于扫地机器人本体下表面的行走机构；还包括行走控制模块；所述行走机构包括至少四个子行走机构，各个子行走机构阵列分布设置在扫地机器人本体的下表面，其中，各个子行走机构分别包括预设长度的差位杆、转动电机、速度传感器、电机驱动电路和两个电动轮；各个子行走机构中的转动电机分别经过经对应电机驱动电路与行走控制模块相连接，各个子行走机构中的速度传感器分别与行走控制模块相连接；行走控制模块与扫地机器人本体中的电源端相连接，电源端经行走控制模块后分别经各个子行走机构中的电机驱动电路为对应转动电机进行供电，同时，电源端经行走控制模块分别为各个子行走机构中的速度传感器进行供电；各个子行走机构中的电机驱动电路分别包括第一NPN型三极管Q1、第二NPN型三极管Q2、第三PNP型三极管Q3、第四PNP型三极管Q4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；其中，第一电阻R1的一端连接行走控制模块的正级供电端，第一电阻R1的另一端分别连接第一NPN型三极管Q1的集电极、第二NPN型三极管Q2的集电极；第一NPN型三极管Q1的发射极和第二NPN型三极管Q2的发射极分别连接在对应转动电机的两端上，同时，第一NPN型三极管Q1的发射极与第三PNP型三极管Q3的发射极相连接，第二NPN型三极管Q2的发射极与第四PNP型三极管Q4的发射极相连接；第三PNP型三极管Q3的集电极与第四PNP型三极管Q4的集电极相连接，并接地；第一NPN型三极管Q1的基极与第三PNP型三极管Q3的基极相连接，并经第二电阻R2与行走控制模块相连接；第二NPN型三极管Q2的基极经第三电阻R3与行走控制模块相连接；第四PNP型三极管Q4的基极经第四电阻R4与行走控制模块相连接；各个子行走机构中的各个电动轮与扫地机器人本体中的控制端相连接；各个子行走机构中转动电机驱动杆的端部与对应差位杆的中部相固定连接，且转动电机驱动杆所在直线与差位杆所在直线相垂直；各个子行走机构中转动电机固定设置在扫地机器人本体下表面对应子行走机构所在的位置，并且各个子行走机构中差位杆所在直线与扫地机器人本体行走方向所在直线共面，各个子行走机构中差位杆在对应所连转动电机的控制下进行摆动；各个子行走机构中的两个电动轮分别连接在对应差位杆的两端，且位于对应差位杆两端的下方，而且两个电动轮的所在面共面，该共面与扫地机器人本体行走方向所在直线相平行；沿扫地机器人本体行走方向，各个子行走机构中的速度传感器设置在后方的电动轮上。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述各个子行走机构中的转动电机为无刷转动电机。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述各个子行走机构中各个电动轮为无刷电机驱动轮。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述行走控制模块为单片机。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述各个子行走机构中差位杆的长度为电动轮直径的3倍至4倍。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述各个子行走机构中的差位杆采用铝合金材料制成。

本实用新型所述一种扫地机器人智能驱动自适应行走机构采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

(1)本实用新型设计的扫地机器人智能驱动自适应行走机构，针对现有扫地机器人本体下表面的各个子行走机构，设计了全新的电控结构，通过所设计的智能检测结构，针对扫地机器人行走方向地面上的障碍物实现智能检测，并结合具体设计的电机驱动电路，以及所设计的智能控制结构，智能控制各子行走机构中差位杆的摆动，利用各子行走机构中前后电动轮随差位杆摆动控制下高低位置差的设计，能够有效提高针对高低行走面的抓地效果，大大提高了扫地机器人行走过程中的通过性，能够实现更大范围的清扫，有效保证了扫地机器人的清扫工作效率；

(2)本实用新型设计的扫地机器人智能驱动自适应行走机构中，针对各个子行走机构中的转动电机，进一步设计采用无刷转动电机，以及针对各个子行走机构中的各个电动轮，进一步设计采用无刷电机驱动轮，使得本实用新型设计的扫地机器人智能驱动自适应行走机构在实际工作过程中，能够实现静音工作，既保证了所设计扫地机器人智能驱动自适应行走机构具有高通过性，又能保证其工作过程不对周围环境造成影响，体现了设计过程中的人性化设计；

(3)本实用新型设计的扫地机器人智能驱动自适应行走机构中，针对所设计的行走控制模块，进一步设计采用单片机，一方面能够适用于后期针对扫地机器人智能驱动自适应行走机构的扩展需求，另一方面，简洁的控制架构模式能够便于后期的维护；

(4)本实用新型设计的扫地机器人智能驱动自适应行走机构中，针对各个子行走机构中的差位杆，进一步设计采用铝合金材料制成，在保证差位杆高强度的同时，有效控制了差位杆的重量，保证了扫地机器人的轻便性。

附图说明

图1是本实用新型设计扫地机器人智能驱动自适应行走机构的结构示意图；

图2是本实用新型设计扫地机器人智能驱动自适应行走机构中子行走机构的侧视结构示意图；

图3是本实用新型设计扫地机器人智能驱动自适应行走机构中电机驱动电路的示意图。

其中，1.扫地机器人本体，2.差位杆，3.电动轮，4.转动电机，5.速度传感器，6.行走控制模块，7.电机驱动电路。

具体实施方式

下面结合说明书附图针对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型设计的一种扫地机器人智能驱动自适应行走机构，包括设置于扫地机器人本体1下表面的行走机构；还包括行走控制模块6；所述行走机构包括至少四个子行走机构，各个子行走机构阵列分布设置在扫地机器人本体1的下表面，其中，如图2所示，各个子行走机构分别包括预设长度的差位杆2、转动电机4、速度传感器5、电机驱动电路7和两个电动轮3；各个子行走机构中的转动电机4分别经过经对应电机驱动电路7与行走控制模块6相连接，各个子行走机构中的速度传感器5分别与行走控制模块6相连接；行走控制模块6与扫地机器人本体1中的电源端相连接，电源端经行走控制模块6后分别经各个子行走机构中的电机驱动电路7为对应转动电机4进行供电，同时，电源端经行走控制模块6分别为各个子行走机构中的速度传感器5进行供电；如图3所示，各个子行走机构中的电机驱动电路7分别包括第一NPN型三极管Q1、第二NPN型三极管Q2、第三PNP型三极管Q3、第四PNP型三极管Q4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；其中，第一电阻R1的一端连接行走控制模块6的正级供电端，第一电阻R1的另一端分别连接第一NPN型三极管Q1的集电极、第二NPN型三极管Q2的集电极；第一NPN型三极管Q1的发射极和第二NPN型三极管Q2的发射极分别连接在对应转动电机4的两端上，同时，第一NPN型三极管Q1的发射极与第三PNP型三极管Q3的发射极相连接，第二NPN型三极管Q2的发射极与第四PNP型三极管Q4的发射极相连接；第三PNP型三极管Q3的集电极与第四PNP型三极管Q4的集电极相连接，并接地；第一NPN型三极管Q1的基极与第三PNP型三极管Q3的基极相连接，并经第二电阻R2与行走控制模块6相连接；第二NPN型三极管Q2的基极经第三电阻R3与行走控制模块6相连接；第四PNP型三极管Q4的基极经第四电阻R4与行走控制模块6相连接；各个子行走机构中的各个电动轮3与扫地机器人本体1中的控制端相连接；各个子行走机构中转动电机4驱动杆的端部与对应差位杆2的中部相固定连接，且转动电机4驱动杆所在直线与差位杆2所在直线相垂直；各个子行走机构中转动电机4固定设置在扫地机器人本体1下表面对应子行走机构所在的位置，并且各个子行走机构中差位杆2所在直线与扫地机器人本体1行走方向所在直线共面，各个子行走机构中差位杆2在对应所连转动电机4的控制下进行摆动；各个子行走机构中的两个电动轮3分别连接在对应差位杆2的两端，且位于对应差位杆2两端的下方，而且两个电动轮3的所在面共面，该共面与扫地机器人本体1行走方向所在直线相平行；沿扫地机器人本体1行走方向，各个子行走机构中的速度传感器5设置在后方的电动轮3上。上述技术方案设计的扫地机器人智能驱动自适应行走机构，针对现有扫地机器人本体1下表面的各个子行走机构，设计了全新的电控结构，通过所设计的智能检测结构，针对扫地机器人行走方向地面上的障碍物实现智能检测，并结合具体设计的电机驱动电路7，以及所设计的智能控制结构，智能控制各子行走机构中差位杆3的摆动，利用各子行走机构中前后电动轮3随差位杆2摆动控制下高低位置差的设计，能够有效提高针对高低行走面的抓地效果，大大提高了扫地机器人行走过程中的通过性，能够实现更大范围的清扫，有效保证了扫地机器人的清扫工作效率。

基于上述设计扫地机器人智能驱动自适应行走机构技术方案的基础之上，本实用新型还进一步设计了如下优选技术方案：针对各个子行走机构中的转动电机4，进一步设计采用无刷转动电机，以及针对各个子行走机构中的各个电动轮3，进一步设计采用无刷电机驱动轮，使得本实用新型设计的扫地机器人智能驱动自适应行走机构在实际工作过程中，能够实现静音工作，既保证了所设计扫地机器人智能驱动自适应行走机构具有高通过性，又能保证其工作过程不对周围环境造成影响，体现了设计过程中的人性化设计；而且针对所设计的行走控制模块6，进一步设计采用单片机，一方面能够适用于后期针对扫地机器人智能驱动自适应行走机构的扩展需求，另一方面，简洁的控制架构模式能够便于后期的维护；除此之外，针对各个子行走机构中的差位杆2，进一步设计采用铝合金材料制成，在保证差位杆2高强度的同时，有效控制了差位杆2的重量，保证了扫地机器人的轻便性。

本实用新型设计的扫地机器人智能驱动自适应行走机构在实际应用过程当中，包括设置于扫地机器人本体1下表面的行走机构；还包括单片机；所述行走机构包括至少四个子行走机构，各个子行走机构阵列分布设置在扫地机器人本体1的下表面，其中，各个子行走机构分别包括预设长度的差位杆2、无刷转动电机、速度传感器5、电机驱动电路7和两个无刷电机驱动轮；各个子行走机构中差位杆2的长度为电动轮3直径的3倍至4倍；且差位杆2采用铝合金材料制成；各个子行走机构中的无刷转动电机分别经过经对应电机驱动电路7与单片机相连接，各个子行走机构中的速度传感器5分别与单片机相连接；单片机与扫地机器人本体1中的电源端相连接，电源端经单片机后分别经各个子行走机构中的电机驱动电路7为对应无刷转动电机进行供电，同时，电源端经单片机分别为各个子行走机构中的速度传感器5进行供电；各个子行走机构中的电机驱动电路7分别包括第一NPN型三极管Q1、第二NPN型三极管Q2、第三PNP型三极管Q3、第四PNP型三极管Q4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；其中，第一电阻R1的一端连接单片机的正级供电端，第一电阻R1的另一端分别连接第一NPN型三极管Q1的集电极、第二NPN型三极管Q2的集电极；第一NPN型三极管Q1的发射极和第二NPN型三极管Q2的发射极分别连接在对应无刷转动电机的两端上，同时，第一NPN型三极管Q1的发射极与第三PNP型三极管Q3的发射极相连接，第二NPN型三极管Q2的发射极与第四PNP型三极管Q4的发射极相连接；第三PNP型三极管Q3的集电极与第四PNP型三极管Q4的集电极相连接，并接地；第一NPN型三极管Q1的基极与第三PNP型三极管Q3的基极相连接，并经第二电阻R2与单片机相连接；第二NPN型三极管Q2的基极经第三电阻R3与单片机相连接；第四PNP型三极管Q4的基极经第四电阻R4与单片机相连接；各个子行走机构中的各个无刷电机驱动轮与扫地机器人本体1中的控制端相连接；各个子行走机构中无刷转动电机驱动杆的端部与对应差位杆2的中部相固定连接，且无刷转动电机驱动杆所在直线与差位杆2所在直线相垂直；各个子行走机构中无刷转动电机固定设置在扫地机器人本体1下表面对应子行走机构所在的位置，并且各个子行走机构中差位杆2所在直线与扫地机器人本体1行走方向所在直线共面，各个子行走机构中差位杆2在对应所连无刷转动电机的控制下进行摆动；各个子行走机构中的两个无刷电机驱动轮分别连接在对应差位杆2的两端，且位于对应差位杆2两端的下方，而且两个无刷电机驱动轮的所在面共面，该共面与扫地机器人本体1行走方向所在直线相平行；沿扫地机器人本体1行走方向，各个子行走机构中的速度传感器5设置在后方的无刷电机驱动轮上。实际应用过程当中，首先针对设置于扫地机器人本体1下表面各个子行走机构进行初始化，单片机经各个子行走机构中的电机驱动电路7控制对应无刷转动电机工作，使得各个子行走机构中的差位杆2在对应无刷转动电机的控制下，差位杆2上对应扫地机器人本体1行走方向的一端所在位置高于其另一端所在位置，进而使得各个子行走机构中分别位于差位杆2两端的两个无刷电机驱动轮之间的高度差为无刷电机驱动轮直径1/2，即各个子行走机构中位于前方和后方的两个无刷电机驱动轮之间的高度差为无刷电机驱动轮直径1/2，由此构成各个子行走机构中差位杆2的初始角度；应用中，设置于扫地机器人本体1下表面的各个子行走机构中的两个无刷电机驱动轮在扫地机器人本体1中控制端的控制下进行转动，同时，各个子行走机构中的速度传感器5实时检测子行走机构中对应无刷电机驱动轮的转动速度，并实时上传至单片机当中；当将扫地机器人放置在地面上时，此时，各个子行走机构中后方无刷电机驱动轮与地面相接触，扫地机器人本体1在各子行走机构中后方无刷电机驱动轮的转动下而沿行走方向进行移动，当扫地机器人前进方向的地面上存在障碍物，且障碍物相对地面的高度差为无刷电机驱动轮直径1/3至1/2，此时，扫地机器人继续沿其行走方向进行移动，由于各个子行走机构中分别位于差位杆2两端的两个无刷电机驱动轮之间的高度差为无刷电机驱动轮直径1/2，因此，沿扫地机器人本体1行走方向位于其下表面最前方各子行走机构中前方无刷电机驱动轮会随扫地机器人的移动，先移动至障碍物的上方，当该各子行走机构中后方无刷电机驱动轮与障碍物相接触时，在障碍物摩擦力的作用下，该各子行走机构中后方无刷电机驱动轮的转速会有所降低，该转速的降低会被所对应后方无刷电机驱动轮上设置的速度传感器5检测到，并上传至单片机当中，单片机针对降低转速所对应子行走机构，经其中的电机驱动电路7针对对应的无刷转动电机进行控制，使得该子行走机构中差位杆2在无刷转动电机的控制下转动，下压差位杆2对应扫地机器人行走方向的一端，即下压差位杆2的前端，使得该端部上的无刷电机驱动轮与障碍物的上表面相接触，这样，该各个子行走机构中的两个无刷电机驱动轮分别在障碍物表面和地面表面上进行移动，共同发力带动该各个子行走机构中的后方无刷电机驱动轮移动至障碍物表面上，继续沿扫地机器人行走方向进行移动，当该各个子行走机构中的后方无刷电机驱动轮移动至障碍物表面上后，该各个子行走机构中后方无刷电机驱动轮的转速随即恢复至初始转速，该转速的上升会被对应设置的速度传感器5所检测到的，并上传至单片机当中，此时单片机针对转速上升所对应子行走机构，经其中的电机驱动电路7针对对应的无刷转动电机进行控制，使得该各个子行走机构中的差位杆2在无刷转动电机的控制下恢复至初始角度；同样设置于扫地机器人1下表面的其余各个子行走机构均按上述移动过程移动至障碍物的表面进行移动，直至整个扫地机器人越过障碍物继续移动，大大提高了扫地机器人的通过性，能够实现更大范围的清扫，有效保证了扫地机器人的清扫工作效率。

上面结合说明书附图针对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种扫地机器人智能驱动自适应行走机构，包括设置于扫地机器人本体(1)下表面的行走机构；其特征在于：还包括行走控制模块(6)；所述行走机构包括至少四个子行走机构，各个子行走机构阵列分布设置在扫地机器人本体(1)的下表面，其中，各个子行走机构分别包括预设长度的差位杆(2)、转动电机(4)、速度传感器(5)、电机驱动电路(7)和两个电动轮(3)；各个子行走机构中的转动电机(4)分别经过经对应电机驱动电路(7)与行走控制模块(6)相连接，各个子行走机构中的速度传感器(5)分别与行走控制模块(6)相连接；行走控制模块(6)与扫地机器人本体(1)中的电源端相连接，电源端经行走控制模块(6)后分别经各个子行走机构中的电机驱动电路(7)为对应转动电机(4)进行供电，同时，电源端经行走控制模块(6)分别为各个子行走机构中的速度传感器(5)进行供电；各个子行走机构中的电机驱动电路(7)分别包括第一NPN型三极管Q1、第二NPN型三极管Q2、第三PNP型三极管Q3、第四PNP型三极管Q4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；其中，第一电阻R1的一端连接行走控制模块(6)的正级供电端，第一电阻R1的另一端分别连接第一NPN型三极管Q1的集电极、第二NPN型三极管Q2的集电极；第一NPN型三极管Q1的发射极和第二NPN型三极管Q2的发射极分别连接在对应转动电机(4)的两端上，同时，第一NPN型三极管Q1的发射极与第三PNP型三极管Q3的发射极相连接，第二NPN型三极管Q2的发射极与第四PNP型三极管Q4的发射极相连接；第三PNP型三极管Q3的集电极与第四PNP型三极管Q4的集电极相连接，并接地；第一NPN型三极管Q1的基极与第三PNP型三极管Q3的基极相连接，并经第二电阻R2与行走控制模块(6)相连接；第二NPN型三极管Q2的基极经第三电阻R3与行走控制模块(6)相连接；第四PNP型三极管Q4的基极经第四电阻R4与行走控制模块(6)相连接；各个子行走机构中的各个电动轮(3)与扫地机器人本体(1)中的控制端相连接；各个子行走机构中转动电机(4)驱动杆的端部与对应差位杆(2)的中部相固定连接，且转动电机(4)驱动杆所在直线与差位杆(2)所在直线相垂直；各个子行走机构中转动电机(4)固定设置在扫地机器人本体(1)下表面对应子行走机构所在的位置，并且各个子行走机构中差位杆(2)所在直线与扫地机器人本体(1)行走方向所在直线共面，各个子行走机构中差位杆(2)在对应所连转动电机(4)的控制下进行摆动；各个子行走机构中的两个电动轮(3)分别连接在对应差位杆(2)的两端，且位于对应差位杆(2)两端的下方，而且两个电动轮(3)的所在面共面，该共面与扫地机器人本体(1)行走方向所在直线相平行；沿扫地机器人本体(1)行走方向，各个子行走机构中的速度传感器(5)设置在后方的电动轮(3)上。

2.根据权利要求1所述一种扫地机器人智能驱动自适应行走机构，其特征在于：所述各个子行走机构中的转动电机(4)为无刷转动电机。

3.根据权利要求1所述一种扫地机器人智能驱动自适应行走机构，其特征在于：所述各个子行走机构中各个电动轮(3)为无刷电机驱动轮。

4.根据权利要求1所述一种扫地机器人智能驱动自适应行走机构，其特征在于：所述行走控制模块(6)为单片机。

5.根据权利要求1所述一种扫地机器人智能驱动自适应行走机构，其特征在于：所述各个子行走机构中差位杆(2)的长度为电动轮(3)直径的3倍至4倍。

6.根据权利要求1所述一种扫地机器人智能驱动自适应行走机构，其特征在于：所述各个子行走机构中的差位杆(2)采用铝合金材料制成。