CN1257779C - 用于机器人清洁器的驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种用于机器人清洁器的驱动装置，该装置能够使驱动轮与地板始终接触。机器人清洁器的驱动装置包括机器人清洁器主体；驱动电机，所述驱动电机安装在机器人清洁器主体中，并且用于将动力传送到驱动轮；驱动电机外壳，所述驱动电机外壳与机器人清洁器主体铰接在一起，并且用于在其中容纳驱动电机；及压力元件；所述压力元件设置在机器人清洁器主体和驱动电机外壳之间，并且用于按压驱动电机外壳。因此，驱动电机外壳的安装使得该驱动电机外壳能够围绕转动铰链的中心转动，从而驱动轮始终与地板接触，防止了由于地板的弯曲部分或障碍物而使驱动轮被举起到地板之上并且出现失转。

Description

用于机器人清洁器的驱动装置

技术领域

本发明涉及一种机器人清洁器，尤其是涉及一种具有能够应付门槛或障碍的驱动单元的用于机器人清洁器的驱动装置。

背景技术

一般来说，机器人清洁器不需要用户的指令而单独执行清洁工作。这种机器人清洁器主要用于室内，因此该机器人常常遇到诸如门槛，地毯等障碍。对于这些情况，设置减震单元，该单元具有与地板始终接触的驱动轮并且降低了传送到机器人清洁器的振动。

图1至3是PCT WO 02/067744中披露的用于机器人清洁器的驱动装置的视图，其中提供了减震单元。

如图1至图3所示，机器人清洁器密封在圆形外壳10中。过滤器容器(图中未示出)安装在外壳10的内部，用于容纳收集到其中的诸如灰尘等垃圾。此外，两个驱动轮12完全彼此相对地安装在机器人清洁器内。每一个驱动轮12可转动地安装在驱动轮轴13上，并且在前部和后部安装了两个支撑部件，即后辊14和前辊15。后辊14与地板接触，协助机器人清洁器操作，并且安装在沿机器人清洁器的运动方向的中心轴的每一侧。此外，前辊15安装在驱动轮轴13的前面。设有前辊14和后辊15的支撑部件在地板和机器人清洁器的底部表面之间形成间隙，从而防止机器人清洁器的底部表面与地板直接接触。

两个驱动轮12由高摩擦系数材料制成，并且如图2和3所示安装在驱动轮支撑部件16上。驱动轮支撑部件16连接到电极17和传动装置18上。

驱动轮支撑部件16减小了外壳10的垂直运动，其中朝上的部件20通过螺钉或螺纹连接与滑动轴承21接合，用于沿垂直方向支撑轮12，并且滑动轴承21能够沿上下方向通过滑轨22往复运动。

滑动轴承21和滑轨22设置在上壁部件23和下壁部件24之间，并且定位销(dowel)25限制滑动轴承21和滑轨22，连接到簧圈26和轴环27上的定位销28的上端放置在设置在上壁部件23中的座29中，以便定位销28能够起减震作用。

同时，传动装置18设有伸出臂34，并且可滑动地与支架36连接，在支架36上安装有连接到下壁部件24上的两个微动开关(microswitch)35。当轮12由于地板的形状或障碍变得与地板相间隔时微动开关35致动，通知某控制单元是否轮12与地板接触。

然而，如图1至3所示，当机器人清洁器遇到障碍或门槛时设置到驱动轮12上的驱动轮支撑部件16仅仅提供小范围的升降运动。因此，当一个驱动轮12滚过地板上的凹处或倾斜的地方时，另一个驱动轮12升起在地板之上，而不是与地板接触。因此，当一个驱动轮升起以至在空中转动时，机器人清洁器不能在没有用户的帮助下独自返回到其正常位置。

此外，传统的机器人清洁器具有以下问题，即由于电机17的动力通过齿轮系，即传动装置18传送，因此会由于齿轮产生噪音和产生动力损失，并且由于额外需要支撑传动装置18的壁件，因此结构变得复杂，具有组装不良的可能并且增加了制造成本。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，因此本发明的一方面是提供一种用于机器人清洁器的驱动装置，该驱动装置具有改进的结构，该结构使驱动轮能够与地板始终接触。

本发明的另一方面是提供一种用于机器人清洁器的驱动装置，该驱动装置具有简化的用于驱动电机和驱动轮的传动单元，传动单元改进了组装并且降低了制造成本。

为了实现本发明的上述方面和/或特征，一种用于机器人清洁器的驱动装置，包括：机器人清洁器主体；驱动电机，所述驱动电机安装在机器人清洁器主体中，并且用于将动力传送到驱动轮；驱动电机外壳，所述驱动电机外壳与机器人清洁器主体铰接在一起，并且用于在其中容纳驱动电机；及压力元件；所述压力元件插入在机器人清洁器主体和驱动电机外壳之间，并且用于按压驱动电机外壳。

根据本发明的优选方式，机器人清洁器主体包括：下部框架，所述下部框架形成机器人清洁器的底部部件；及

支架；所述支架与下部框架连接，并且用于可转动地支撑驱动电机外壳。

此时，优选方式是，支架包括铰链支撑件，所述铰链支撑件形成在与在驱动电机外壳上伸出的铰链元件相应的位置，用于朝向所述底部部件支撑铰链元件。

此外，驱动电机可以与移动机器人清洁器主体的驱动轮连接，并且此时，驱动轮的外周表面可以形成为锯齿状。

此外，驱动电机外壳每一个可以由上部外壳和下部外壳形成，并且优选方式是，上部外壳和下部外壳每一个都具有转动铰链，所述转动铰链分别相对于驱动轮沿垂直方向并且与底部部件平行伸出。

此外，转动铰链可以是圆柱形的凸起，所述圆柱形的凸起由两个半圆形的凸起形成，所述半圆形的凸起分别形成在上部外壳和下部外壳上并且彼此结合。

此外，优选方式是，压力元件可以是螺旋弹簧，并且，优选方式是，螺旋弹簧的一端固定到形成在支架的下侧上的第一支座部件上，并且螺旋弹簧的另一端容纳在形成在驱动电机外壳的外周表面上的第二支座部件中。

此时，优选方式是，第一支座部件每一个都具有：导槽，所述导槽以圆筒形形成，其间有一个空间并且用于防止螺旋弹簧脱开；及连接凸起，所述连接凸起在导槽的一定部分上突出并且具有与螺旋弹簧内周表面相应的尺寸的外周表面。

此外，第二支座部件每一个都以空心圆筒形形成，并且具有支座槽，所述支座槽具有与螺旋弹簧外周表面相应的尺寸的内周表面。

附图说明

下面结合附图详细描述本发明，其中相同的标号表示相同的元件，其中：

图1是传统的机器人清洁器的局部剖去的视图；

图2是图1中的驱动轮轴的侧视图；

图3是图2中的俯视图；

图4是根据本发明实施例的机器人清洁器的驱动装置的透视图；

图5是根据本发明实施例的机器人清洁器的驱动装置的分解组装前视图；

图6是根据本发明实施例的机器人清洁器在平坦地板上操作的驱动装置的前视图；及

图7是根据本发明实施例的机器人清洁器在不平坦地板上操作的驱动装置的前视图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施例。

如图4和5所示，根据本发明的用于机器人清洁器的驱动装置具有机器人清洁器主体100，安装在机器人清洁器主体100中并且用于驱动机器人清洁器的驱动电机110，与机器人清洁器主体100通过铰链铰接在一起并且用于在其中容纳驱动电机110的驱动电机外壳120，用于按压驱动电机外壳120上侧并且支撑铰链铰接的驱动电机110的压力元件130，以及驱动轮140。

机器人清洁器主体100具有形成机器人清洁器的底部部件的下部框架101，和与下部框架101接合或啮合并且可转动地支撑驱动电机外壳120的支架102。在下部框架101的上侧安装有驱动电机外壳120，驱动电机110安装在驱动电机外壳120中，并且在下部框架101的上侧安装有垃圾收集单元和控制单元(图中两者均未示出)。

支架102可转动地支撑安装在下部框架101上的驱动电机外壳120。支架102设有铰链支撑件102a。铰链支撑件102a形成在与驱动电机外壳120上伸出的转动铰链123相应的位置，并且可转动地支撑转动铰链123。后面将与驱动电机外壳120一起描述铰链支撑件102a。

驱动电机110提供移动机器人清洁器必须的动力。在驱动电机110的中心连接或设有输出动力的驱动轴111。驱动电机110利用直接连接到驱动轮140的驱动轴111传送动力，而不是利用诸如传动装置的额外的传动单元。即，由于驱动电机110的动力直接传送到驱动轮140，因此，能够提供具有较少功率损失并且由于驱动单元体积较小而尺寸较小的机器人清洁器。

同时，驱动电机110设有连接件112，用于连接驱动轴111和驱动轮140。驱动轴111连接到连接件112的中心，以具有一定厚度或直径的圆柱形的形状形成。一对固定槽113彼此相对地形成在连接件112中的每一个的周围，并且固定槽113与固定凸出142a接合或连接，其中固定凸出142a在内轮142相应的位置伸出，从而驱动电机110和驱动轮140能够一起转动，而不会相互之间发生滑动。虽然图中没有示出，固定槽113可以不必成对地设置，而是能够设置为多个彼此相对的固定槽113。后面将描述驱动轮140。

驱动电机外壳120每一个都形成有上部外壳121和下部外壳122。上部外壳121和下部外壳122每一个都具有一个转动铰链123，转动铰链123相对于驱动轮140的驱动轴111沿垂直方向并且与底部或底部部件平行伸出。转动铰链123以圆柱形凸出的形式形成，为此形成在与上部外壳121和下部外壳122的连接端部相应的位置的半圆形凸出123a和123b结合。形成有圆柱形凸出的转动铰链123优选沿驱动电机外壳120向前和向后一个接一个地伸出，如图4和5所示。

铰链支撑件102a支撑转动铰链123的上部。铰链支撑件102a的端部具有内周表面并且形成与转动铰链123相对应，由此围绕转动铰链123的外周表面。优选铰链支撑件102a具有半圆形的接触端部，以便与转动铰链123的外周表面相对应。通过如上形成的铰链支撑件102a支撑转动铰链123，从而驱动电机外壳120能够围绕转动铰链123转动。

压力元件130优选由螺旋弹簧形成，螺旋弹簧插入下部框架101和支架120之间。螺旋弹簧的一端固定到第一支座部件131上，第一支座部件131形成在支架102的下侧，并且螺旋弹簧的另一端容纳在第二支座部件132中，在驱动电机外壳120的外周表面上与第一支座部件131相对的位置形成第二支座部件132。

第一支座部件131以空心圆筒形形成，且每一个具有配合或连接在一个螺旋弹簧的内周表面上的连接凸起131a和防止螺旋弹簧被释放或脱开的导槽131b。此时，连接凸起131a围绕导槽131b的中心部分伸出。

第二支座部件132以圆筒形形成，其间限定有一个空间。此时，第二支座部件132的底部表面132a形成与螺旋弹簧的外周表面相对应，并且第二支座部件132的支座槽132b形成具有沿底部表面132a在一定高度延伸的壁。

因此，螺旋弹簧插入在第一支座部件131和第二支座部件132之间，通过导槽131b防止螺旋弹簧释放或脱开，并且螺旋弹簧朝向底部表面按压驱动电机外壳120。

驱动轮140直接连接到驱动电机110上。如上所述，驱动电机110具有驱动轴111，驱动轴111直接连接到驱动轮140，而没有利用额外齿轮系的传动装置。驱动轮140每一个具有直接与地板接触的外轮141和连接到一个驱动电机110上的内轮142。外轮141优选由具有高摩擦系数的材料制成并且外轮141的外周表面是以锯齿状凸凹形的。由于这种外轮141的材料和形状，能够增加驱动轮140与地板接触的接地压力(groundcontact pressure)。因此，驱动轮140的接地压力的增加防止了驱动轮140失转(lost rotation)或打滑。

同时，内轮142和外轮141可以一体形成，或以单独的元件制成，再将外轮141结合在内轮142的外周表面上。

例如，具有高摩擦系数的橡胶或树脂材料的外驱动轮141能够装配在圆形内轮142的外周表面上。

下面参照附图描述根据本发明的用于机器人清洁器的驱动装置的操作。

图6和图7是描述根据本发明实施例的用于机器人清洁器的驱动装置操作的视图。

图6是平面图，图中描述了根据本发明实施例的在平坦地板上操作的部分剖去的具有驱动装置的机器人清洁器。

如图6和7所示，在平坦地板的情况下，机器人清洁器主体100的所有安装在两侧的驱动轮140与地板接触。即，压力元件130施加力矩，使驱动电机外壳120围绕转动铰链123转动。然而，该力矩值小于施加到驱动轮140上的重力(即，机器人清洁器自重所施加的力)的垂直阻力，因此，驱动电机外壳120不转动，而是处于与地板平行的位置。

然而，如图7所示，当由于地板的弯曲部分或障碍物而使驱动轮一侧被举起在地板之上时，被举起的驱动轮140仅仅具有压力元件130施加的力矩。因此，容纳驱动电机110的驱动电机外壳120围绕转动铰链123转动，直到驱动轮140与地板接触。

因此，即使由于地板的弯曲部分或障碍物而使机器人清洁器的主体被举起在地板之上，驱动轮140也能够始终与地板接触，防止了驱动轮失转(lost rolling/rotations)，由此使机器人清洁器能够稳定操作。

如上所述，在根据本发明的用于机器人清洁器的驱动装置中，驱动电机外壳的安装使得该驱动电机外壳能够围绕转动铰链的中心转动，从而驱动轮始终与地板接触，防止了由于地板的弯曲部分或障碍物而使驱动轮被举起到地板之上并且出现失转。

此外，在根据本发明的用于机器人清洁器的驱动装置中，由于驱动电机和驱动轮直接连接，不需要额外的任何传动单元，由此减少了部件的数目，增强了可装配性(assembleability)，并且降低了制造成本，从而增强了产品的竞争力。

尽管参照一定的优选实施例图示和描述了本发明，但在不偏离权利要求和其等同原则所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出形式上和细节上的各种修改，这对本领域的普通技术人员来说是可以理解的。

Claims (12)

1.一种用于机器人清洁器的驱动装置，包括：

机器人清洁器主体；

驱动电机，所述驱动电机安装在机器人清洁器主体中，并且用于将动力传送到驱动轮；

驱动电机外壳，所述驱动电机外壳与机器人清洁器主体铰接在一起，并且用于在其中容纳驱动电机；及

压力元件；所述压力元件设置在机器人清洁器主体和驱动电机外壳之间，并且用于按压驱动电机外壳。

2.根据权利要求1所述的用于机器人清洁器的驱动装置，其中机器人清洁器主体包括：

下部框架，所述下部框架形成机器人清洁器的底部部件；及

支架；所述支架与下部框架连接，并且用于可转动地支撑驱动电机外壳。

3.根据权利要求2所述的用于机器人清洁器的驱动装置，其中所述支架包括铰链支撑件，所述铰链支撑件形成在与在驱动电机外壳上伸出的铰链元件相应的位置，用于朝向所述底部部件支撑铰链元件。

4.根据权利要求1所述的用于机器人清洁器的驱动装置，其中驱动电机与移动机器人清洁器主体的驱动轮连接。

5.根据权利要求4所述的用于机器人清洁器的驱动装置，其中每一个驱动轮的外周都是锯齿状的。

6.根据权利要求1所述的用于机器人清洁器的驱动装置，其中驱动电机外壳每一个都包括上部外壳和下部外壳。

7.根据权利要求6所述的用于机器人清洁器的驱动装置，其中机器人清洁器主体包括下部框架，该下部框架形成机器人清洁器的底部部件；并且其中设有转动铰链，所述转动铰链分别相对于驱动轮沿垂直方向从上部外壳和下部外壳伸出并且与底部部件平行。

8.根据权利要求7所述的用于机器人清洁器的驱动装置，其中转动铰链是圆柱形的凸起，所述圆柱形的凸起由两个半圆形的凸起形成，所述半圆形的凸起分别形成在上部外壳和下部外壳上并且彼此结合。

9.根据权利要求2所述的用于机器人清洁器的驱动装置，其中压力元件是螺旋弹簧。

10.根据权利要求9所述的用于机器人清洁器的驱动装置，其中螺旋弹簧的一端固定到形成在支架的下侧上的第一支座部件上，并且螺旋弹簧的另一端容纳在形成在驱动电机外壳的外周表面上的第二支座部件中。

11.根据权利要求10所述的用于机器人清洁器的驱动装置，其中第一支座部件每一个都具有：

导槽，所述导槽形成为圆筒形，其内限定有一个空间并且用于防止螺旋弹簧脱开；及

连接凸起，所述连接凸起在导槽的一定部分上突出并且具有与螺旋弹簧内周表面相应的尺寸的外周表面。

12.根据权利要求10所述的用于机器人清洁器的驱动装置，其中第二支座部件每一个都形成为空心圆筒形，并且具有支座槽，所述支座槽具有与螺旋弹簧外周表面相应的尺寸的内周表面。

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