一种仿生蝎子式清洁机器人

摘要

本发明提供了一种仿生蝎子式清洁机器人，属于仿生机器人技术领域。本清洁机器人包括头部、躯干部、行走腿及前鳌，躯干部为壳体结构，头部与躯干部的前端相连；行走腿设置在躯干部两侧，前鳌对称转动连接在头部两侧，躯干部内置控制器和蓄电池，前鳌开设有扫把安装腔，扫把安装腔内设置有扫把机构，前鳌底部设置有垃圾回收槽，头部的底面中心处设置有电动喷嘴，躯干部内置有与电动喷嘴连通的储水壶，躯干部底部设置有升降机构和与升降机构连接的拖把组件，前鳌、行走腿、扫把机构、电动喷嘴和升降机构均分别与控制器电性连接。本发明移动灵活，能够跨越多种不同高度地面，且能同时实现了扫地、拖地、风干以及保养，清扫效果好。

说明书

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，特别是涉及一种仿生蝎子式清洁机器人。

背景技术

清洁机器人是为人类服务的特种机器人，主要从事家庭卫生的清洁、清洗等工作，目的是减轻人类家务负担。但目前家用清洁机器人多集中在地面清扫机器人一类，现在的机器人为了更好的打扫家里各个地方，所以它的底盘非常的低，这样他就可以出入更低的地方，但是这也造成一个麻烦就是行动不便，当遇到客厅、厨房等房子各部位的地面连接处高低不平，清洁机器人由于驱动轮小，在这些高低不平的地方时常会出现卡壳，跨越困难等现象，严重影响工作效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种仿生蝎子式清洁机器人，以提清洁机器人的行动便利性。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种仿生蝎子式清洁机器人，包括头部、躯干部、行走腿及前鳌，所述躯干部为壳体结构，头部与躯干部的前端相连；行走腿设置在躯干部两侧，前鳌对称转动连接在头部两侧，躯干部内置控制器和蓄电池，所述前鳌开设有具有朝向前鳌前方的开口的扫把安装腔，所述扫把安装腔内设置有扫把机构，所述前鳌底部设置有与所述扫把安装腔连通的垃圾回收槽，所述头部的底面中心处设置有电动喷嘴，所述躯干部内置有与电动喷嘴连通的储水壶，所述躯干部底部设置有升降机构和与升降机构连接的拖把组件，所述前鳌、行走腿、扫把机构、电动喷嘴和升降机构均分别与所述控制器电性连接。

在上述的仿生蝎子式清洁机器人中，还包括尾部，所述尾部由多个尾节首尾依次相连构成，位于首位次的尾节的端部与躯干部的后端连接，位于末位次的尾节的端部连接有风扇，所述风扇与控制器电性连接。通过在尾部设置风扇，可以实现对拖地后的地面或地板进行风干，避免水渍长时间侵蚀地面或者底板，实现对地面或地板的养护。

在上述的仿生蝎子式清洁机器人中，所述躯干部后端内设有伺服电机，所述躯干部后端的外部设有与伺服电机传动连接的旋转座，位于首位次的尾节的端部与旋转座连接。

在上述的仿生蝎子式清洁机器人中，所述躯干部左右两侧的行走腿均为三个且前后排列，且位于躯干部左侧的三个行走腿与其右侧的三个行走腿分别一一正向相对布置，各行走腿的一端均分别通过舵机与躯干部相连，每个行走腿均包括两个腿节，两个腿节之间通过舵机连接，所述舵机均分别与所述控制器电性连接。

在上述的仿生蝎子式清洁机器人中，位于躯干部左侧或者右侧的中间行走腿的总长度大于其他行走腿的总长度。在不需要时中间行走腿由控制器控制着向躯干部底部收缩，处于悬空状态，在进行跨越台阶、门槛、高低落差底面等情况下，由控制器控制伸出以抬高躯干部高度，完场跨越动作。

在上述的仿生蝎子式清洁机器人中，所述头部的前端至少设置有一种机器视觉获取组件，所述机器视觉获取组件为雷达和/或摄像头。

在上述的仿生蝎子式清洁机器人中，所述扫把机构包括第一驱动电机、第一转动轴和若干根毛刷，所述第一驱动电机与第一转动轴同轴连接，所述第一转动轴竖向转动连接在所述扫把安装腔内，若干根毛刷呈辐射状安装在所述第一转动轴上，所述第一驱动电机与控制器电性连接。

在上述的仿生蝎子式清洁机器人中，所述升降机构包括第二驱动电机、第二转动轴、摆杆、副杆、容纳槽和滑槽，所述第二驱动电机设置在躯干部内部且与控制器电性连接，所述容纳槽开设在躯干部下底面，所述滑槽开设在容纳槽两侧的槽壁上，所述第二传动轴设置在所述容纳槽的一端，所述第二驱动电机的输出轴与所述第二转动轴传动连接，所述摆杆一端固连在所述第二转动轴上，所述摆杆的另一端与所述拖把组件连接，所述副杆一端滑动连接在滑槽内，所述副杆的另一端铰接在所述摆杆的中部。

在上述的仿生蝎子式清洁机器人中，所述升降机构包括第二驱动电机、升降螺杆和传动齿轮，所述第二驱动电机设置在躯干部内部且与控制器电性连接，所述传动齿轮与所述第二驱动电机的输出轴连接，所述升降螺杆竖向滑动连接在躯干部的底部且与所述传动齿轮啮合。

在上述的仿生蝎子式清洁机器人中，所述拖把组件包括连接件和拖把盘，所述连接件上端与所述摆杆铰接，所述连接件下端与拖把盘固连，所述拖把盘的下底面上固连有拖布，所述拖布为带状拖布、条状拖布或者块状海绵拖布中的至少一种。

与现有技术相比，本仿生蝎子式清洁机器人具有以下优点：本发明采用不同长短行走腿配合移动的方式，具有较好的越障性能，能够适用于复杂多变的地面环境；同时本发明采用仿生蝎子的外形，具有一定的趣味性，可以在不工作时作为儿童的玩具。本发明实现清扫、拖地以及风干三步一条龙式清扫，在保证清扫效果的同时还避免水渍对地面的的侵蚀，具有一定的地面保养效果。。

附图说明

图1是实施例的仿生蝎子式清洁机器人收缩折叠时结构示意图。

图2是实施例的仿生蝎子式清洁机器人的正面结构示意图。

图3是实施例的扫把机构的结构示意图。

图4是实施例的升降机构和拖把组件的连接结构示意图。

图5是实施例的头部及躯干部的底部结构示意图。

图6是实施例的仿生蝎子式清洁机器人工作时的结构示意图。

图中，1、头部；2、躯干部；3、行走腿；4、前鳌；5、尾部；6、充电口；7、扫把安装腔；8、扫把机构；9、垃圾回收槽；10、电动喷嘴；11、升降机构；12、拖把组件；13、尾节；14、风扇；15、视觉孔；16、角须；17、舵机；18、旋转座；19、第一驱动电机；20、第一转动轴；21、毛刷；22、第二驱动电机；23、第二转动轴；24、摆杆；25、副杆；26、容纳槽；27、滑槽；28、连接件；29、拖把盘；30、拖布。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过各参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示，本发明提供了一种仿生蝎子式清洁机器人，其包括头部1、躯干部2、行走腿3、前鳌4和尾部5。躯干部2为壳体结构，头部1与躯干部2的前端相连为一体；行走腿3设置在躯干部2两侧，前鳌4对称转动连接在头部1两侧并通过电机控制转动。躯干部2内置控制器和蓄电池，蓄电池给控制器和其他部件供电，躯干部2的后端上侧设置充电口6，充电口6与蓄电池电性连接。前鳌4开设有具有朝向前鳌4前方的开口的扫把安装腔7，扫把安装腔7内设置有扫把机构8，前鳌4底部设置有与扫把安装腔7连通的垃圾回收槽9。头部1的底面中心处设置有电动喷嘴10，躯干部2内置有与电动喷嘴10连通的储水壶，躯干部2底部设置有升降机构11和与升降机构11连接的拖把组件12，利用电动喷嘴10对经过扫把机构8清扫的底面喷水/雾，使未被扫把机构8清扫的粉尘等垃圾易于被拖把组件12清除。尾部5由多个尾节13首尾依次相连构成，位于首位次的尾节13的端部与躯干部2的后端连接，位于末位次的尾节13的端部连接有风扇14，前鳌4的电机、行走腿3、扫把机构8、电动喷嘴10、升降机构11以及风扇14均分别与控制器电性连接。需要补充说明的是，本发明的储水壶还可以用于储存地面保养液，在清扫的同时通过电动喷嘴进行喷洒，并用拖布抹匀，实现对底面的保养功能。

具体的说，头部1的前端开设有四个视觉孔15，其中至少一个视觉孔15内安装有摄像头，此外在头部1前端还设置一对角须16，所述角须16内设置雷达。摄像头和雷达均分别与控制器连接，通过两者共同配合为本发明的仿生蝎子式清洁机器人提供机器视觉，从而使其能够更好的行走以及躲避障碍。

躯干部2左右两侧的行走腿3均为三个且前后排列，且位于躯干部2左侧的三个行走腿3与其右侧的三个行走腿3分别一一正向相对布置，各行走腿3的一端均分别通过舵机17与躯干部2相连，每个行走腿3均包括两个腿节，两个腿节之间通过舵机17连接，舵机17均分别与控制器电性连接。位于躯干部2左侧或者右侧的中间行走腿3的总长度大于其他行走腿3的总长度。在不需要时中间行走腿3由控制器控制着向躯干部2底部收缩，处于悬空状态，在进行跨越台阶、门槛、高低落差底面等情况下，由控制器控制伸出以抬高躯干部2高度，完场跨越动作。需要说明的是，躯干部2每侧的行走腿3的数量并不仅限于三个，也可以根据需要设置四个或者五个，只要两侧行走腿3的数量对称即可。

为了减少仿生蝎子式清洁机器人在不工作时的体积，使其便于收纳，在躯干部2后端内设有伺服电机，躯干部2后端的外部设有与伺服电机传动连接的旋转座18，位于首位次的尾节13的端部与旋转座18连接，且伺服电机与控制器电性连接。这样当本仿生蝎子式清洁机器人处于休息状态时，可以通过伺服电机将尾部5向前转动180°，从而使尾部5折叠到躯干部2上方，不再拖于躯干部2后，从而减少其体积，以便收纳。此外还能够对设置于尾部5端部的风扇14进行一定程度的保护，减少其被磕碰的可能。

扫把机构8包括第一驱动电机19、第一转动轴20和若干根毛刷21，第一驱动电机19与第一转动轴20同轴连接，第一转动轴20竖向转动连接在扫把安装腔7内，若干根毛刷21呈辐射状安装在第一转动轴20上，第一驱动电机19与控制器电性连接。采用旋转式扫把机构8，可以实现对大部分垃圾的清扫，并且稳定可靠。

升降机构11包括第二驱动电机22、第二转动轴23、摆杆24、副杆25、容纳槽26和滑槽27，第二驱动电机22设置在躯干部2内部且与控制器电性连接，容纳槽26开设在躯干部2下底面，滑槽27开设在容纳槽26两侧的槽壁上，第二传动轴设置在容纳槽26的一端，第二驱动电机22的输出轴与第二转动轴23传动连接，摆杆24一端固连在第二转动轴23上，摆杆24的另一端与拖把组件12连接，副杆25一端滑动连接在滑槽27内，副杆25的另一端铰接在摆杆24的中部。

拖把组件12包括连接件28和拖把盘29，连接件28上端与摆杆24铰接，连接件28下端与拖把盘29固连，拖把盘29的下底面上固连有拖布30，所述拖布30为带状拖布30、条状拖布30或者块状海绵拖布30中的至少一种，具体可以根据使用时的需要进行更换。

实施例二

本实施例是基于实施例一所进行的进一步改进，其与实施例一的区别在于：升降机构11包括第二驱动电机22、升降螺杆和传动齿轮，第二驱动电机22设置在躯干部2内部且与控制器电性连接，传动齿轮与第二驱动电机22的输出轴连接，升降螺杆竖向滑动连接在躯干部2的底部且与传动齿轮啮合。通过采用齿轮与升降螺杆啮合配合的方式，减少了传动部件，并且同时也保证了升降的稳定性，有利于传动效率的提升以及机器人整体重量的降低。

本发明的原理如下：

作为扫地机器人使用时，在平坦地面上，利用躯干部2侧面的前后两组行走腿3进行移动，中间行走腿3收缩与躯干部2下侧。控制器控制前鳌4放下使其贴靠地面。位于前鳌4内的扫把机构8通过旋转扫地的方式对前鳌4对应范围内的地面进行初步清理，然后电动喷嘴10对初步清理后的地面喷水或者喷雾，再控制升降机构11下降，利用拖把组件12对地面进行二次清理。随着机器人的移动，利用其尾部5的风扇14对地面进行风干，完成清洁工作。

当遇到高低不平的地面时，控制器控制中间行走腿3伸张，由于中间行走腿3的长度大于前后行走腿3，因此可以将整个机器人撑起并抬高，从而跨越不同高度底面，完成后控制器可以再次控制中间行走腿3收缩。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。