专利名称：驱动轮总成及具有该驱动轮总成的机器人吸尘器的制作方法
技术领域：
下面的描述涉及一种驱动机器人吸尘器的驱动轮总成及具有该驱动轮总成的机器人吸尘器。
背景技术：
通常，机器人吸尘器是这样一种设备，其在待清洁区域周围自主地行进的同时，从地面吸入外物(诸如，灰尘)以对待清洁区域进行清洁，而无需用户操纵。这样的机器人吸尘器包括用于驱动机器人吸尘器的主体的驱动轮，驱动轮利用在驱动轮和接触驱动轮的地面之间产生的摩擦力来驱动机器人吸尘器的主体。
为了使机器人吸尘器在各种地面状况(举例来说，诸如硬地面或地毯)下具有一致的行进性能，在驱动轮和接触驱动轮的地面之间产生的摩擦力需要保持一致，而不考虑地面的状态或状况。为此，需要沿着朝向地面的方向将压力施加到驱动轮。通常，使用拉伸螺旋弹簧沿着朝向地面的方向将压力施加到驱动轮。然而，拉伸螺旋弹簧会根据驱动轮的位移而将大范围的压力施加到驱动轮。此外，为了缩小施加的压力的这种范围，增加拉伸螺旋弹簧的长度。结果，用于安装拉伸螺旋弹簧的安装空间增加。
发明内容
因此，下面的描述涉及一种具有改进结构的驱动轮总成及具有该驱动轮总成的机器人吸尘器，所述驱动轮总成稳定地行进，而不考虑地面的状态或状况。所述驱动轮总成包括这样的结构，在该结构中，压缩螺旋弹簧的长度变化小于驱动轮的对应的位移。因此，可设计一种在各种类型的地面上具有提高的可动性且尺寸紧凑的机器人吸尘器。本发明的其他方面将在下面的描述中进行部分阐述，部分将通过描述而显而易见，或者可通过实施本发明而了解。根据一方面，一种机器人吸尘器包括主体和驱动轮总成，所述驱动轮总成包括驱动轮，用于驱动所述主体；外壳；驱动电机，连接到外壳的一侧，以产生用于使驱动轮旋转的旋转力；旋转构件，围绕驱动电机的旋转轴旋转，其中，所述旋转构件包括第一单元和第二单元，驱动轮连接到所述第一单元，所述第二单元设置在关于驱动电机的旋转轴与驱动轮相对的位置；压缩螺旋弹簧，设置在外壳和第二单元之间，以将压力施加到第二单元，其中，压缩螺旋弹簧和第二单元接触的接触点与驱动电机的旋转轴之间的距离比驱动轮的旋转轴和驱动电机的旋转轴之间的距离短。压缩螺旋弹簧可沿着在旋转构件旋转的过程中由第二单元和驱动电机的旋转轴形成的轨迹的切线方向将压力施加到第二单元。压缩螺旋弹簧和驱动轮可设置在驱动电机的旋转轴的相对两侧的位置。压缩螺旋弹簧可设置在关于第一直线与驱动轮相对的位置，所述第一直线经过第一单元围绕其旋转的第一旋转点并垂直于第二直线，所述第二直线连接第一单元围绕其旋转的第一旋转点和可旋转地连接到第一单元的驱动轮围绕其旋转的第二旋转点。
可在压缩螺旋弹簧与压缩螺旋弹簧向其施加压力的第二单元接触的位置形成压迫点，第二单元可在连接第一单元围绕其旋转的第一旋转点和压迫点的第三直线与第一单元相交之处从第一单元的一侧沿着在压迫点旋转的过程中形成的轨迹的径向方向突出。压迫点与第一旋转点之间的距离可比第一旋转点与可旋转地连接到第一单元的驱动轮围绕其旋转的第二旋转点之间的距离短。所述驱动轮总成还可包括支撑肋，所述支撑肋靠近驱动电机的旋转轴从外壳的一侧突出到外壳的内部，并支撑压缩螺旋弹簧的一端。第一单元、第二单元和支撑肋可形成容纳压缩螺旋弹簧的容纳部分。第一单元可包括功率传递齿轮，所述功率传递齿轮将驱动电机的旋转力传递到驱 动轮。根据另一方面，一种机器人吸尘器包括主体和用于驱动所述主体的驱动轮总成，其中，所述驱动轮总成包括外壳；驱动电机，连接到外壳的一侧；旋转构件，包括第一单元和第二单元，所述第一单元连接到外壳以围绕驱动电机的旋转轴旋转，所述第二单元从所述第一单元的一侧突出；驱动轮，可旋转地连接到第一单元；压缩螺旋弹簧，设置在支撑肋和第二单元之间并沿着在旋转构件旋转的过程中由第二单元和驱动电机的旋转轴形成的轨迹的切线方向将压力施加到第二单元，所述支撑肋靠近驱动电机的旋转轴从外壳的一侧突出到外壳的内部。压缩螺旋弹簧可被设置为比驱动轮更加靠近驱动电机的旋转轴。压缩螺旋弹簧可包括固定端，与支撑肋接触；压迫端，与第二单元接触并将压力施加到第二单元。支撑肋可包括支撑所述固定端的第一支撑表面，第二单元可包括支撑所述压迫端的第二支撑表面。压缩螺旋弹簧可设置在关于第一直线与驱动轮相对的位置，所述第一直线经过第一单元围绕其旋转的第一旋转点并垂直于第二直线，所述第二直线连接第一单元围绕其旋转的第一旋转点和驱动轮围绕其旋转的第二旋转点。可在压迫端与第二单元接触的位置形成压迫点，第二单元可在连接第一单元围绕其旋转的第一旋转点和压迫点的第三直线与第一单元相交之处从第一单元的一侧沿着在压迫点旋转的过程中形成的轨迹的径向方向突出。第一单元可包括功率传递齿轮，所述功率传递齿轮将驱动电机的旋转力传递到驱动轮。根据又一方面，一种驱动轮总成安装在机器人吸尘器的主体上，以驱动机器人吸尘器，所述驱动轮总成包括外壳；驱动电机，连接到外壳的一侧；第一单元和第二单元，所述第一单元连接到外壳，以围绕驱动电机的旋转轴旋转，所述第二单元从所述第一单元的一侧突出；驱动轮，可旋转地连接到第一单元；至少一个压缩螺旋弹簧，设置在关于经过驱动电机的旋转轴的直线与驱动轮相对的位置，并沿着在第一单元旋转的过程中由第二单元和驱动电机的旋转轴形成的轨迹的切线方向将压力施加到第二单元。根据另一方面，一种驱动轮总成包括驱动电机，包括电机旋转轴；连接总成，连接到电机旋转轴并围绕电机旋转轴旋转；驱动轮，包括驱动轮旋转轴，并设置在连接总成的第一端；螺旋弹簧，沿旋转方向设置在将切向压力施加到连接总成的第二端的位置，其中，连接总成的第一端和第二端设置在电机旋转轴的相对两侧，连接总成的旋转使得驱动轮旋转轴的位移比螺旋弹簧的对应的长度变化大。
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的这些和/或其他方面将变得清楚和更加容易理解，在附图中图I是示出根据一个实施例的机器人吸尘器的构造的透视图；图2是示出从图I中提取的根据实施例的驱动轮总成的透视图；图3是图2中示出的驱动轮总成的分解透视图；图4是示出从图2中示出的驱动轮总成中提取的感测体和被感测体的透视图； 图5A和图5B是示出驱动轮根据地面的变化的操作状态的视图。
具体实施例方式现在，将详细说明本发明的实施例，其示例在附图中示出，附图中，相同的标号始终指示相同的元件。图I是示出根据一个实施例的机器人吸尘器的构造的透视图。如图I中所示，机器人吸尘器I包括主体10，形成机器人吸尘器I的外观；盖20，覆盖主体10的上部；刷单元30，从待清洁空间扫除或分散灰尘；功率单元40，供应驱动功率以驱动主体10 ;驱动轮总成IOOa和100b，驱动主体10。主体10形成机器人吸尘器I的外观，并支撑安装于主体10内的各个部件。盖20包括传播窗口 25,传播窗口 25传播由上部相机单兀(未不出)产生的光，所述上部相机单元垂直于主体10的行进方向拍摄上部图像。刷单元30包括主刷35，安装在形成于主体10的下部的入口(未示出)处；主刷电机(未示出)，使主刷35旋转；灰尘容器38，收集由主刷35聚集的外物(诸如，灰尘)。主刷35从主体10下方的地面扫除或分散灰尘，从而提高吸尘效率。这样的主刷35具有鼓形，并包括滚轴和刷。刷单元30还可包括侧刷(未示出)，所述侧刷设置在主刷35的两侧，以从主刷35无法接近的区域扫除灰尘，从而提高清洁效率。功率单元40包括驱动电机130 (参见图2)，使驱动轮120 (参见图2)旋转；电池42，电连接到使主刷35旋转的主刷电机(未示出)以及驱动主体10的各个驱动单元，并供应驱动功率。电池42是可再充电的二次电池，如果主体10完成清洁过程然后被连接到对接站(未示出)，则可利用从对接站(未示出)供应的电力给电池42充电。驱动轮总成IOOa和IOOb分别设置在主体10的中央的两侧，并允许主体10在主体10的清洁过程期间执行运动操作(举例来说，诸如前进运动、后退运动或旋转)。以下，将示例性地描述在主体10的前进运动方向上位于右侧的驱动轮总成100a，除非另有提及，否则下面的描述可适用于在主体10的前进运动方向上位于左侧的驱动轮总成100b。图2是示出从图I中提取的根据实施例的驱动轮总成的透视图，图3是图2中示出的驱动轮总成的分解透视图，图4是示出从图2中示出的驱动轮总成中提取的感测体和被感测体的透视图。
如图2至图4所示，驱动轮总成IOOa包括外壳110 ;驱动轮120，驱动主体10 ;驱动电机130，连接到外壳110的一侧并使驱动轮120旋转；旋转构件101，连接到外壳110，以围绕驱动电机130的旋转轴132可旋转；感测单元150，检测驱动轮120的位移。外壳110包括容纳部分112，容纳驱动轮120和旋转构件101 ;第一连接孔114，驱动电机130连接到第一连接孔114 ;第一连接突起116，连接到旋转构件101 ;支撑肋118，支撑压缩螺旋弹簧170的一端。容纳部分112的下部敞开，从而连接到外壳110的旋转构件101以及连接到旋转构件101的驱动轮120可根据待清洁空间的地面的类型和状态而向上和向下运动。第一连接孔114形成在外壳110的一个侧表面IlOb上，并允许驱动电机130的旋转轴132在外壳110内连接到旋转构件101。第一连接突起116从外壳110的与驱动电机130连接至其上的所述侧表面IlOb 相对的另一侧表面IlOa的内平面向外壳110的内部突出指定长度。容纳孔116a设置在第一连接突起116的中央，容纳孔116a可旋转地容纳旋转构件101的第二连接突起146，以允许旋转构件101围绕第一连接突起116旋转。此外，第一连接突起116可与第一连接孔114以及驱动电机130的穿过第一连接孔114的旋转轴132同轴设置。支撑肋118从外壳110的驱动电机130连接至其上的侧表面IlOb的内平面向外壳Iio的内部突出指定长度，并支撑将压力施加到旋转构件101的第一单元140的压缩螺旋弹簧170的一端。驱动轮120包括轮部分122，与待清洁空间的地面直接接触，以执行主体10的行进；驱动轴124，在驱动轴124固定到轮部分122的条件下连接到旋转构件101的第一单元140，以使轮部分122旋转。驱动电机130连接到外壳110的设置有第一连接孔114的侧表面IlOb的外平面，驱动电机130的旋转轴132穿过第一连接孔114并在外壳110内连接到第一单元140。驱动电机130的驱动力通过旋转轴132和连接到旋转轴132的功率传递齿轮144传递到驱动轴124，从而使驱动轮120旋转。第一单元140包括凹壳142 ;多个功率传递齿轮144，彼此啮合并可旋转地设置在凹壳142内；第二连接突起146，将第一单元140连接到外壳110。凹壳142可旋转地支撑设置在凹壳142中的多个功率传递齿轮144。多个功率传递齿轮144在所述多个功率传递齿轮144彼此啮合的条件下被凹壳142可旋转地支撑，并将驱动电机130的旋转轴132与驱动轮120的驱动轴124连接，以将驱动电机130的驱动力传递到驱动轴124。旋转轴132可穿过形成在凹壳142的一个侧表面142b上的第二连接孔141，并可连接到所述多个功率传递齿轮144中的一个，驱动轴124可穿过形成在凹壳142的另一侧表面142a上的第三连接孔147,并可连接到未被连接到旋转轴132的其余功率传递齿轮144中的一个。第二连接突起146从凹壳142的侧表面142a沿着朝向第一连接突起116的方向突出指定长度，并被可旋转地连接到形成在第一连接突起116上的容纳孔116a。与第一单元140 —起围绕驱动电机130的旋转轴132旋转的第二单元160设置在凹壳142的一侧。第二单元160可设置在关于驱动电机130的旋转轴132与驱动轮120相对的位置。第二单元160可与第一单元140 —体地形成。
第一单元140通过第二连接突起146可旋转地连接到外壳110,并通过第二单元160和压缩螺旋弹簧170被外壳110弹性地支撑。检测驱动轮120的位移的感测单元150包括被感测体152，设置在第一单元140上；感测体154，对被感测体152进行感测；支架156，将感测体154固定到外壳110。被感测体152包括突出肋152a，从凹壳142的侧表面142b沿着朝向外壳110的侧表面IlOb的方向突出；磁体152b，连接到突出肋152a的一端。容纳驱动电机130的驱动电机容纳部分111设置在外壳110的一侧，支撑并固定感测体154的支架156连接到驱动电机容纳部分111。感测体154固定到支架156的一侧，在驱动电机容纳部分111内通过与随第一单元140 —起运动的磁体152b的磁相互作用来感测感测体154与被感测体152的间距，并将 感测到的感测体154与被感测体152的间距转换成诸如电压的标准化参数，以检测驱动轮120的位移。以下，将详细描述将压力施加到驱动机器人吸尘器I的驱动轮120的结构和原理。图5A和图5B是示出驱动轮根据地面的变化的操作状态的视图。图5A示出了当机器人吸尘器的主体在硬地面周围行进时驱动轮的操作状态，图5B示出了当机器人吸尘器的主体在软地面(举例来说，诸如地毯)周围行进时驱动轮的操作状态。如图2至图5B所示，压缩螺旋弹簧170容纳于由第一单元140、第二单元160和支撑肋118形成的容纳部分182中，并将压力施加到第二单元160。压缩螺旋弹簧170包括固定端172，通过与设置在支撑肋118上的第一支撑表面118a接触而被固定；压迫端174，通过与第二单元160的第二支撑表面160a接触而压迫第二单元160。固定点P2形成在与固定端172接触的第一支撑表面118a上，压迫点Pl形成在与压迫端174接触的第二支撑表面160a上。处于压缩状态的压缩螺旋弹簧170容纳于容纳部分182中，并沿着在第二单元160的旋转过程中由驱动电机130的旋转轴132和压迫点Pl形成的轨迹T的切线方向将压力施加到第二单元160，由压缩螺旋弹簧170施加到第二单元160的压力通过第一单元140被传递到与地面接触的驱动轮120。如图5A中所示，当机器人吸尘器I的主体10在硬地面周围行进时，压缩螺旋弹簧170设置在关于第一直线LI与驱动轮120相对的位置，第一直线LI从与驱动轮120接触的地面沿竖直方向延伸并经过驱动电机130的旋转轴132。换句话说，压缩螺旋弹簧170设置在关于第一直线LI与驱动轮120相对的位置，第一直线LI经过第一单元140围绕其旋转的第一旋转点Cl并垂直于第二直线L2，第二直线L2连接第一单元140围绕其旋转的第一旋转点Cl和可旋转地连接到第一单元140的驱动轮120围绕其旋转的第二旋转点C2。此夕卜，如图5B中所示，当机器人吸尘器I的主体10在软地面(举例来说，诸如地毯)周围行进时，压缩螺旋弹簧170设置在关于第三直线L3与驱动轮120相对的位置，第三直线L3经过第一单元140围绕其旋转的第一旋转点Cl并垂直于第二直线L2，第二直线L2连接第一单元140围绕其旋转的第一旋转点Cl和可旋转地连接到第一单元140的驱动轮120围绕其旋转的第二旋转点C2，压缩螺旋弹簧170设置在比驱动轮120更加靠近驱动电机130的旋转轴132的位置。第二单元160在连接第一旋转点Cl和压迫点Pl的第四直线L4与第一单元140相交之处从第一单元140的一侧沿着在压迫点Pl的旋转过程中形成的轨迹T的径向方向突出，第二单元160包括与压缩螺旋弹簧170的压迫端174接触的第二支撑表面160a。如上所述，压迫点Pl形成在与压迫端174接触的第二支撑表面160a上，压迫点Pl和第一旋转点Cl之间的距离比第一旋转点Cl和第二旋转点C2之间的距离短。支撑肋118靠近第一旋转点Cl从外壳110的侧表面IlOb的内平面突出到外壳110的内部，支撑肋118包括与压缩螺旋弹簧170的固定端172接触的第一支撑表面118a。固定点P2形成在与固定端172接触的第一支撑表面118a上。第二单元160和支撑肋118设置在关于第一直线LI和第三直线L3与驱动轮120和第二旋转点C2相对的方向。归因于如图5A和图5B中示出的这样的结构，根据地面的材料或状态，压缩螺 旋弹簧170的长度变化D2比驱动轮120的位移Dl小。由于施加到驱动轮120的压力根据驱动轮120的位移的变化与压缩螺旋弹簧170的长度变化一样小，因此机器人吸尘器I的主体10可稳定地行进。此外，由于将压力施加到驱动轮120的结构(即，第一单元140、第二单元160和支撑肋118)在外壳110中的容纳部分112中占用的空间小，并且压缩螺旋弹簧170的长度被最小化，因此可设计尺寸紧凑的机器人吸尘器I。通过以上描述清楚的是，驱动轮总成及具有该驱动轮总成的机器人吸尘器将压力稳定地施加到驱动轮，而不考虑驱动轮根据地面的各种状态或状况而产生的位移，从而可提高机器人吸尘器的行进性能。此外，用于将压力施加到驱动轮的结构在机器人吸尘器的主体内占用的空间减小，从而可设计尺寸紧凑的机器人吸尘器。尽管已经示出并描述了本发明的一些实施例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变。
权利要求
1.一种机器人吸尘器，包括 主体；以及 驱动轮总成，所述驱动轮总成包括 驱动轮，用于驱动所述主体； 夕卜壳; 驱动电机，连接到外壳的一侧，以产生用于使驱动轮旋转的旋转力； 旋转构件，围绕驱动电机的旋转轴旋转，其中，所述旋转构件包括第一单元和第二单元，驱动轮连接到所述第一单元，所述第二单元设置在关于驱动电机的旋转轴与驱动轮相对的位置；以及 压缩螺旋弹簧，设置在外壳和第二单元之间，以将压力施加到第二单元， 其中，压缩螺旋弹簧和第二单元接触的接触点与驱动电机的旋转轴之间的距离比驱动轮的旋转轴和驱动电机的旋转轴之间的距离短。
2.根据权利要求I所述的机器人吸尘器，其中，压缩螺旋弹簧沿着在旋转构件旋转的过程中由第二单元和驱动电机的旋转轴形成的轨迹的切线方向将压力施加到第二单元。
3.根据权利要求2所述的机器人吸尘器，其中，压缩螺旋弹簧和驱动轮设置在驱动电机的旋转轴的相对两侧的位置。
4.根据权利要求I所述的机器人吸尘器，其中，压缩螺旋弹簧设置在关于第一直线与驱动轮相对的位置，所述第一直线经过第一单元围绕其旋转的第一旋转点并垂直于第二直线，所述第二直线连接第一单元围绕其旋转的第一旋转点和可旋转地连接到第一单元的驱动轮围绕其旋转的第二旋转点。
5.根据权利要求I所述的机器人吸尘器，其中 在压缩螺旋弹簧与压缩螺旋弹簧向其施加压力的第二单元接触的位置形成压迫点， 第二单元在连接第一单元围绕其旋转的第一旋转点和压迫点的第三直线与第一单元相交之处从第一单元的一侧沿着在压迫点旋转的过程中形成的轨迹的径向方向突出。
6.根据权利要求5所述的机器人吸尘器，其中，压迫点与第一旋转点之间的距离比第一旋转点与可旋转地连接到第一单元的驱动轮围绕其旋转的第二旋转点之间的距离短。
7.根据权利要求I所述的机器人吸尘器，其中，所述驱动轮总成还包括支撑肋，所述支撑肋靠近驱动电机的旋转轴从外壳的一侧突出到外壳的内部，并支撑压缩螺旋弹簧的一端。
8.根据权利要求7所述的机器人吸尘器，其中，第一单元、第二单元和支撑肋形成容纳压缩螺旋弹簧的容纳部分。
9.根据权利要求I所述的机器人吸尘器，其中，第一单元包括功率传递齿轮，所述功率传递齿轮将驱动电机的旋转力传递到驱动轮。
10.一种驱动轮总成，所述驱动轮总成安装在机器人吸尘器的主体上，以驱动机器人吸尘器，所述驱动轮总成包括 夕卜壳; 驱动电机，连接到外壳的一侧； 第一单元和第二单元，所述第一单元连接到外壳，以围绕驱动电机的旋转轴旋转，所述第二单元从所述第一单元的一侧突出；驱动轮，可旋转地连接到第一单元； 压缩螺旋弹簧，设置在关于经过驱动电机的旋转轴的直线与驱动轮相对的位置，并沿着在第一单元旋转的过程中由第二单元和驱动电机的旋转轴形成的轨迹的切线方向将压力施加到第二单元。
全文摘要
本发明提供一种驱动轮总成及具有该驱动轮总成的机器人吸尘器。所述机器人吸尘器包括主体和驱动轮总成，所述驱动轮总成包括驱动轮、外壳、驱动电机、旋转构件和压缩螺旋弹簧，旋转构件围绕驱动电机的旋转轴旋转，其中，旋转构件包括第一单元和第二单元，第二单元设置在关于驱动电机的旋转轴与驱动轮相对的位置，压缩螺旋弹簧设置在外壳和第二单元之间，以将压力施加到第二单元，其中，压缩螺旋弹簧和第二单元接触的接触点与驱动电机的旋转轴之间的距离比驱动轮的旋转轴和驱动电机的旋转轴之间的距离短。
文档编号A47L9/28GK102961086SQ20121032221
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月3日 优先权日2011年9月1日
发明者李秉仁, 章晖撰, 丁玄守, 金东元 申请人:三星电子株式会社