一种喷水量自动调节的洗地机器人的制作方法

1.本实用新型涉及公共设施清洗技术领域，特别涉及一种喷水量自动调节的洗地机器人。


背景技术：

2.随着科学技术的不断进步，机器人系统在各行各业中都得到了广泛的应用和发展，其丰富的功能、简洁的操作和高效的工作为人们的生活和研究带来极大的便利和影响。
3.在地下停车场等面积较大的场景下采用人工清扫的方式会导致效率低、浪费大量人力物力以及时间成本，因此，洗地机器人在智能化大背景下得到了迅速发展。其中，如何调节洗地机器人的喷水量较为关键，这个问题对最终的地面清洁效果有着重要影响，但就目前来看，对喷水量调节的方法大多依据经验确定，这种方法对不同材质的地面适应性较差，同时，没有将清污水水量的变化情况考虑在内，导致效率低、自动化程度低。
4.因此，现在需要一种喷水量自动调节的洗地机器人。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种喷水量自动调节的洗地机器人，解决可洗地机器人在不同材质路面上进行洗地作业时因水量调节造成的效率低下问题，同时避免出现污水水满溢出或清水水量空的问题，所述技术方案如下：
6.本实用新型提供了一种喷水量自动调节的洗地机器人，包括车体，其具有车轮；以及设置在所述车体上的以下部件：
7.刷头，其设置在所述车体底部，用于对地面进行清洁；
8.清水箱，用于存储用于洗地的水，所述清水箱上还设有喷水电磁阀，所述喷水电磁阀用于使所述清水箱内的水喷射到所述刷头上；
9.污水收集装置，其包括污水箱和吸风电机，所述吸风电机用于将地面污水吸入所述污水箱；
10.过滤抽吸装置，其包括串联设置的过滤单元和泵单元，所述过滤抽吸装置的入口通过管路与所述污水箱连通，其出口通过管路与所述清水箱连通；
11.所述洗地机器人还设有控制器和地面粗糙度探测器，所述地面粗糙度探测器用于探测地面的粗糙度，所述地面粗糙度探测器与所述控制器的输入端电连接，所述喷水电磁阀与所述控制器的输出端电连接。
12.进一步地，所述喷水电磁阀设有第一喷水量档位和第二喷水量档位，所述第一喷水量档位的喷水量大于第二喷水量档位的喷水量，所述控制器包括第一比较器电路，所述第一比较器电路的第一输入端与所述地面粗糙度探测器连接，其第二输入端预设有第一基准阈值，所述第一比较器电路的输出端控制所述喷水电磁阀以第一喷水量档位或第二喷水量档位进行工作。
13.进一步地，所述喷水电磁阀设有第三喷水量档位，所述第三喷水量档位的喷水量
小于第二喷水量档位的喷水量，所述清水箱内还设有第一水位传感器，所述控制器包括第二比较器电路，所述第二比较器电路的第一输入端与所述第一水位传感器连接，其第二输入端预设有第二基准阈值，所述第二比较器电路的输出端控制所述喷水电磁阀以第三喷水量档位或第二喷水量档位或第一喷水量档位进行工作。
14.进一步地，所述污水箱内还设有第二水位传感器，所述控制器包括第三比较器电路，所述第三比较器电路的第一输入端与所述第二水位传感器连接，其第二输入端预设有第三基准阈值，所述第三比较器电路的输出端控制所述吸风电机工作或停止工作。
15.进一步地，所述第二比较器电路的输出端还与所述过滤抽吸装置的泵单元连接，所述泵单元设有第一抽吸功率档位和第二抽吸功率档位，所述第一抽吸功率档位的抽吸功率大于第二抽吸功率档位的抽吸功率。
16.进一步地，所述第三比较器电路的输出端还与所述过滤抽吸装置的泵单元连接，所述泵单元设有第一抽吸功率档位和第二抽吸功率档位，所述第一抽吸功率档位的抽吸功率大于第二抽吸功率档位的抽吸功率。
17.进一步地，所述洗地机器人还设有用于驱动所述车体的车轮转动的驱动机构。
18.进一步地，所述洗地机器人的车体上设有人工操作推把。
19.进一步地，所述洗地机器人还设有用于驱动所述刷头上下移动的升降装置及用于驱动所述刷头旋转的转动机构。
20.进一步地，所述地面粗糙度探测器的探头向下设置，该探头的探测方向与水平面的角度范围为45
°
至90
°
。
21.本实用新型提供的技术方案带来的有益效果如下：
22.a.能够根据路面的材质自动调节相应的喷水量，因地制宜地制订合适的清洗方案；
23.b.通过将清污水水量反馈至控制器来自动调节洗地机器人的喷水量，防止出现清水水量不足或污水水满溢出的问题。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本实用新型实施例提供的洗地机器人系统的结构示意图。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，更清楚地了解本实用新型的目的、技术方案及其优点，以下结合具体实施例并参照附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基
于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。除此，本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
27.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种洗地机器人系统，如图1所示，所述系统包括具有车轮的车体以及设置在所述车体上的刷头、清水箱、污水箱、吸风电机、过滤抽吸装置、控制器和地面粗糙度探测器。其中，所述车体底部设有刷头，相应地，所述洗地机器人还设有用于驱动所述刷头上下移动的升降装置及用于驱动所述刷头旋转的转动机构；所述清水箱优选在底部设有喷水电磁阀，所述刷头可以设置在所述喷水电磁阀的出口处，这样使得所述清水箱中的清水或者清洗液可以通过喷水电磁阀喷出至所述刷头上；所述吸风电机优选设置在所述污水箱的下方，用于将地面上的水吸至所述污水箱中，所述清水箱通过所述过滤抽吸装置与所述污水箱相连，这样使得构成清水箱、地面、污水箱再回到清水箱的水回路，所述地面粗糙度探测器、所述喷水电磁阀、所述吸风电机均与所述控制器电连接。
28.所述地面粗糙度探测器的探头向下设置，该探头的探测方向与水平面的角度范围为45
°
至90
°
。在所述车体开始启动行进在待清洗路面上，或者在所述车体开始启动之前，所述地面粗糙度探测器探测待清洗路面的粗糙度并将粗糙度探测值发送至所述控制器，所述控制器根据所述粗糙度探测值来控制所述喷水电磁阀的工作情况。总体来说，检测到地面越粗糙，则所述控制器控制所述喷水电磁阀喷的水流或喷速越大，具体可以通过所述喷水电磁阀的通断时间、开度大小、工作功率等参数来调节所述喷水电磁阀的工作情况，举例来说，相比于光滑的瓷砖地，在水泥地上时控制所述喷水电磁阀的开度会更大，通断时间比例会更大，具体的调节方式如下：
29.第一种调节方式为控制所述喷水电磁阀的通断时间，若所述地面粗糙度探测器探测到的路面由粗糙变化至光滑，所述控制器将控制所述喷水电磁阀的导通时间变短，例如，当处于粗糙的水泥路面时，所述喷水电磁阀的通断时间为通三秒、断一秒，如此循环，而当所述车体行进至相对光滑的瓷砖路面时，所述控制器将调节所述喷水电磁阀的通断时间为通一秒、断三秒，如此循环，这样使得所述洗地机器人时刻根据地面的粗糙度匹配适合的洗地用水量；若所述地面粗糙度探测器探测到的路面由光滑变化至粗糙，所述控制器将控制所述喷水电磁阀的使用时间反之相对变长，具体不再赘述。需要说明的是，此处的“一秒”、“三秒”均为举例说明，不作为保护范围的具体限定。
30.第二种调节方式为控制所述喷水电磁阀的开度大小，若所述地面粗糙度探测器探测到的路面由粗糙变化至光滑，所述控制器将控制所述喷水电磁阀的开度大小变小，例如，当处于粗糙的水泥路面时，所述喷水电磁阀的开度大小为80％，而当所述车体行进至相对光滑的瓷砖路面时，所述控制器将调节所述喷水电磁阀的开度大小为40％；若所述地面粗糙度探测器探测到的路面由光滑变化至粗糙，所述控制器将控制所述喷水电磁阀的开度大小反之相对变大，具体不再赘述。需要说明的是，此处的“80％”、“40％”均为举例说明，不作为保护范围的具体限定。
31.需要注意的是，所述喷水电磁阀的通断时间、开度大小、工作功率等参数调节方式可以独立使用，也可以结合使用，不作具体限定，结合实际情况选择。
32.除了通过比较预设的粗糙度阈值来相应调节所述喷水电磁阀的工作情况，所述控制器还可以将所述地面粗糙度探测器的探测值输入预建立的数学模型，并根据所述数学模型的输出结果调节所述喷水电磁阀的通断时间、开度大小、工作功率等参数，具体调节方式如上述类似，不再赘述。需要注意的是，无论是预设的粗糙度阈值，还是预建立的数学模型，均可以独立使用或综合使用，当两者综合使用时，对于所述喷水电磁阀的参数调节幅度选最优方案，并且，除上述两种调节依据以外，还可选用其他依据作为参考，不作具体限定。
33.所述系统还设有第一水位传感器、第二水位传感器，所述第一水位传感器设置于所述清水箱内，并与所述控制器电连接，所述第二水位传感器设置于所述污水箱内，并与所述控制器电连接。
34.当所述喷水电磁阀将所述清水箱内的清水喷射到所述刷头上，刷头开始清洁作业时，清水变为污水，所述吸风电机将地面污水吸入所述污水箱中，所述第一水位传感器将将检测到的清水箱内的水位检测值发送至所述控制器中，所述控制器将所述第一水位传感器的水位检测值与预设的第一水位阈值作比较，并根据比较结果调节所述喷水电磁阀的通断时间、开度大小等相关参数，现以通断时间为例，具体说明：
35.当所述水位检测值小于或等于预设的第一水位阈值时，所述控制器将下达调整通断时间的指令于所述喷水电磁阀，收到指令前的所述喷水电磁阀的通断时间为通三秒、断一秒，收到指令后，所述喷水电磁阀的通断时间变为通一秒、断三秒，通过减小喷水时间来减缓清水箱的消耗水的速度，防止清水箱内的水量不足。在本实用新型的一个实施例中，还需要设有高于第一水位阈值的第一安全水位阈值，由于经所述过滤抽吸装置过滤的水会进入清水箱，若水位逐渐升高至达到第一安全水位阈值，则需要恢复由所述粗糙度探测值匹配的喷水电磁阀的通断时间的工作状态。
36.需要注意的是，检测到清水箱水位低于第一水位阈值时，调节所述喷水电磁阀的开度变小与调节其通断时间同理，目的均为减缓清水箱的消耗水的速度，不再赘述。除上述两种参数以外，还可选用其他相关参数来调节，不作具体限定。
37.另一方面，所述第二水位传感器将检测到的污水箱内的水位检测值发送至所述控制器中，所述控制器将所述水位检测值与预设的第二水位阈值作比较，并根据比较结果调节所述吸风电机的通断时间、功率大小等相关参数，现以调节功率为例，具体说明：
38.当所述水位检测值大于或等于预设的第二水位阈值时，所述控制器将下达调整功率的指令于所述吸风电机，收到指令前的所述吸风电机的功率为1500w，收到指令后，所述吸风电机的功率调整为900w，通过减小吸水功率来减缓污水箱的进水速度，防止污水箱内的污水不会水满溢出。在本实用新型的一个实施例中，还需要设有低于第二水位阈值的第二安全水位阈值，若水位逐渐降低至第二安全水位阈值，则可以恢复初始的吸风电机的功率参数。
39.需要注意的是，检测到污水箱水位高于第二水位阈值时，调节所述吸风电机通断时间比例值变小与调节功率变小同理，目的均为减缓污水箱的进水速度，不再赘述。除上述两种参数以外，还可选用其他相关参数来调节，不作具体限定。
40.所述污水箱内的水位变化不仅取决于所述吸风电机的工作情况，还取决于所述过
滤抽吸装置，其包括串联设置的过滤单元和泵单元，所述过滤抽吸装置的入口通过管路与所述污水箱连通，其出口通过管路与所述清水箱连通，所述过滤抽吸装置与所述控制器电连接。所述控制器根据水位传感器检测到的清水箱和污水箱内的水位值，控制所述过滤抽吸装置的通断时间、开度大小等参数来调节其工作情况。比如，当污水箱内的水位大于或等于预设的第二水位阈值，或清水箱内的水位小于预设的第一水位阈值时，所述控制器将下达指令以调节所述过滤抽吸装置中水泵的通断时间，比如将原先的“通两秒、断一秒”调节为“通三秒、断一秒”，或者调大所述水泵的工作功率来加快过滤抽吸效率，使得污水箱内的水不会水满溢出，同时保证清水箱内水量充足，清洗效率高。
41.所述洗地机器人系统还包括用于驱动所述车体的车轮转动的驱动机构、所述车体上设有人工操作推把。当驱动机构不足以维持所述车体自动行进时，可以通过所述人工操作推把进行清洗作业。
42.在本实用新型的一个实施例中，所述喷水电磁阀设有第一喷水量档位和第二喷水量档位，所述第一喷水量档位的喷水量大于第二喷水量档位的喷水量，所述控制器包括第一比较器电路，所述第一比较器电路的第一输入端与所述地面粗糙度探测器连接，其第二输入端预设有第一基准阈值，所述第一比较器电路的输出端控制所述喷水电磁阀以第一喷水量档位或第二喷水量档位进行工作，具体地，比如地面越粗糙，地面粗糙度探测器的探测值(模拟量)越大，当探测值大于所述第一基准阈值时，调节喷水电磁阀到第一喷水量档位，否则调节喷水电磁阀到第二喷水量档位。
43.在一个实施例中，所述喷水电磁阀设有第三喷水量档位，所述第三喷水量档位的喷水量小于第二喷水量档位的喷水量，所述清水箱内还设有第一水位传感器，所述控制器包括第二比较器电路，所述第二比较器电路的第一输入端与所述第一水位传感器连接，其第二输入端预设有第二基准阈值，所述第二比较器电路的输出端控制所述喷水电磁阀以第三喷水量档位或第二喷水量档位或第一喷水量档位进行工作。具体地，比如清水箱水位越高，第一水位传感器的检测值越大，当检测值小于第二基准阈值时，说明清水箱快空了，则调节喷水电磁阀由当前的喷水量档位(有可能是第一喷水量档位，也有可能是第二喷水量档位)调节至第三喷水量档位，所述第三喷水量档位的喷水量可以设置得很小。需要说明的是，若所述地面粗糙度探测器的探测值大于所述第一基准阈值，同时，第一水位传感器的检测值小于第二基准阈值时，则优先将喷水电磁阀调节至第三喷水量档位，以防止清水箱内亏空。
44.在一个实施例中，所述污水箱内还设有第二水位传感器，所述控制器包括第三比较器电路，所述第三比较器电路的第一输入端与所述第二水位传感器连接，其第二输入端预设有第三基准阈值，所述第三比较器电路的输出端控制所述吸风电机工作或停止工作。具体地，比如污水箱水位越高，第二水位传感器的检测值越大，当检测值大于第三基准阈值时，说明污水箱快满了，则调节吸风电机停止工作，否则控制吸风电机保持工作。
45.除了通过调节喷水电磁阀的喷水量来控制清水箱的水位以外，本实施例中的所述第二比较器电路的输出端还与所述过滤抽吸装置的泵单元连接，所述泵单元设有第一抽吸功率档位和第二抽吸功率档位，所述第一抽吸功率档位的抽吸功率大于第二抽吸功率档位的抽吸功率；当第一水位传感器的检测值小于第二基准阈值时，则调节所述泵单元至较大的第一抽吸功率档位，否则调节至较小的第二抽吸功率档位。
46.除了通过调节吸风电机来控制污水箱的水位以外，本实施例中的所述第三比较器电路的输出端还与所述过滤抽吸装置的泵单元连接，所述泵单元设有第一抽吸功率档位和第二抽吸功率档位，所述第一抽吸功率档位的抽吸功率大于第二抽吸功率档位的抽吸功率；当第二水位传感器的检测值大于第三基准阈值时，调节所述泵单元至较大的第一抽吸功率档位，否则调节至较小的第二抽吸功率档位。
47.在所述洗地机器人系统中，硬件装置与所述控制器之间的对应关系为：
48.(1)清水箱与污水箱为储水装置，清水箱中的清水经喷水电磁阀放出，并由吸风电机将污水吸回至污水箱，污水箱中的污水经过滤后流至清水箱；
49.(2)清污水箱各置有水位监测装置，水位检测的模拟量/开关量信号输入至控制器，经控制器换算后得到水位状态信息；
50.(3)地面粗糙度探测装置为任何型号的能感受物体表面粗糙度并转换成可用输出信号的传感器，将信号输入至控制器。
51.(4)控制器综合各传感器的输入信号，处理运算后得到当前喷水量，并通过控制喷水电磁阀的开闭调整喷水量。
52.所述控制器主要实现以下两项功能：
53.(1)在不同材质(粗糙度)的地面自动计算并执行不同的喷水量；
54.首先，在程序中固化不同粗糙度范围所使用的喷水量，其具体数值由反复试验并取最理想状态下的喷水量得到；
55.其次，在工作状态下由地面粗糙度探测装置检测当前地面粗糙度，控制器得到粗糙度数值后根据提前固化好的喷水量规则查询得到喷水量；
56.最后，控制器通过控制喷水电磁阀的通断时间来保证喷水量。
57.(2)随着清污水水量的变化及时调整喷水量，保证清扫任务不会中断；
58.为了保证清污水的水量均在合理范围之内，避免因污水满或清水空的出现而导致洗地作业停止，需要控制器在发现这种趋势后及时调整喷水量。
59.首先，不断循环检测水量，根据水位检测装置的信号判断清污水水箱的水量；
60.其次，当污水箱水量接近满时或清水箱水量接近空时及时减少喷水量，等两个水箱水位均处在安全值范围内时再将喷水量恢复至正常。
61.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。