一种灵活避障的泳池机器人及其换向方法与流程

本发明涉及泳池清洁机，特别涉及一种灵活避障的泳池机器人及其换向方法。

背景技术：

1、随着人们对健康的愈加重视，游泳作为一种非常好的健身锻炼方式受到了年轻人的追捧，为此越来越多的游泳池被建造了出来，但由于游泳池内的水储量比较大，若是经常对其进行更换所需成本太高，所以人们往往采用沉淀法对其进行杂质处理，这种方法使杂质形成沉淀积攒在游泳池底部，后续需要人工或者机器对游泳池底部沉淀进行清理，为此泳池清洁机器人被造就了出来，传统泳池清洁机器人大大节省了人工成本，其经过的地方碎屑沉淀被很好地清理干净，而且泳池清洁机器人可以在游泳池内进行持续性作业。

2、现有公告号为cn 219081148u的中国专利，公开了一种水池清洁机器人。该水池清洁机器人包括壳体和水压感应机构，水压感应机构设置在壳体的非负压区，且水压感应机构包括感应件，感应件位于壳体内部，感应件能够感应感应件所处位置的水压，以便于水池清洁机器人根据其在水中位置做出相应的智能操作；还包括地图规划模块，地图规划模块用于绘制水池底部地图并规划水池清洁机器人清洁过程当运动路径。

3、但上述的泳池清洁机器人存在以下缺点：该泳池清洁机器人在进行运作前，需要针对不同泳池的形状结构进行路径规划设计，后续若是需要对其他形状大小的泳池进行清洁，需要另外输入对应程序，此外，当泳池中有较大的外界掉落的物体挡住了清洁机器人的路线或触碰障碍时，清洁机器人无法自主实现转向，操作比较麻烦，降低了工作效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种灵活避障的泳池机器人及其换向方法，具有触碰障碍后自动转向、减少人工干涉、工作效率高的效果。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种灵活避障的泳池机器人，包括有清洁主体以及用于提供驱动力的驱动结构，所述清洁主体上转动连接有蜗壳，所述蜗壳开设有喷水口，所述蜗壳转动设有水阻转向片，所述水阻转向片与所述清洁主体之间设有转向控制结构，当所述驱动结构驱使清洁主体在水中前行时，所述水阻转向片受到水流阻力从静止状态向偏转状态转动，所述水阻转向片通过所述转向控制结构控制所述蜗壳相对所述清洁主体保持定位；所述水阻转向片设有复位结构，所述复位结构始终有驱使所述水阻转向片恢复至静止状态的运动趋势，当所述复位结构驱使所述水阻转向片处于静止状态时，所述驱动结构驱使所述蜗壳转向实现所述清洁主体的反推。

3、通过采用上述技术方案，当本发明放入泳池中时，驱动结构将水流吸入蜗壳中并从喷水口甩出，带动清洁主体前行，水阻转向片受到前行时水流的阻力从静止状态转动至偏转状态，当转动至预定角度时，转向控制结构作用水阻转向片与清洁主体相互卡紧固定，此时水阻转向片与蜗壳之间也保持不动，进而使蜗壳相对清洁主体的位置也保持不动，驱动结构驱使水流从蜗壳的喷水口喷出的方向保持一致，清洁主体保持前进且不会转向；当清洁主体碰壁时，水阻转向片受到前进水流的阻力消失，复位结构驱使水阻转向片转动至静止状态，此时驱动结构驱使蜗壳转向，从而改变喷水口相对清洁主体喷水的方向实现清洁主体在水中的转向，具有触碰障碍后自动转向、减少人工干涉、工作效率高的效果。

4、本发明的进一步设置为：所述转向控制结构包括卡凸和扇形槽，所述清洁主体设有连接部，所述连接部两侧对称设有所述卡凸，所述水阻转向片对应所述卡凸开设有扇形槽，当所述水阻转向片处于偏转状态时，所述扇形槽与所述卡凸限位止挡配合；当所述水阻转向片处于静止状态时，所述卡凸与所述扇形槽避让配合。

5、通过采用上述技术方案，清洁主体处于静止状态时，对称设置的卡凸对蜗壳的转动角度进行了限位，使蜗壳能够带动水阻转向片相对清洁主体旋转实现180°换向，当蜗壳旋转180°的角度后，喷水口的喷水方向发生换向，并反向推动清洁主体移动，同时当清洁主体反向移动时又会产生水阻，并作用水阻转向片从静止状态向偏转状态反向转动，当水阻转向片转动至偏转状态时，通过转向控制结构作用水阻转向片、蜗壳和清洁主体三者再次达到相对固定的状态，使驱动结构作用水流从喷水口喷出并推动清洁主体反向直行。

6、本发明的进一步设置为：所述水阻转向片设有转动连接部，所述清洁主体固设有复位柱，所述复位柱同轴设有转动轴，所述转动连接部转动连接于所述转动轴上，所述复位结构设于所述转动连接部与所述复位柱之间。

7、本发明的进一步设置为：所述复位结构设为套设于所述转动轴上的扭簧，所述扭簧一端固定连接于所述水阻转向片，所述扭簧另一端固定连接于所述蜗壳。

8、通过采用上述技术方案，清洁主体在水中移动时，水阻转向片受到水流阻力从静止状态转动至偏转状态，此时扭簧被压缩积攒弹性势能，当清洁主体碰壁后，水流阻力消失，扭簧释放弹性势能驱使水阻转向片恢复至静止状态。

9、本发明的进一步设置为：所述复位结构包括第一复位斜面和第二复位斜面，所述复位柱开设有所述第一复位斜面，所述水阻转向片对应所述第一复位斜面设有第二复位斜面，所述第一复位斜面与所述第二复位斜面导向配合，使所述水阻转向片可沿所述转动轴螺旋转动，当所述水阻转向片从静止状态沿所述转动轴转动时，所述转动连接部沿所述转动轴轴向远离所述复位柱。

10、通过采用上述技术方案，当清洁主体移动时，水阻转向片受到水的阻力沿转向轴有从静止状态向偏移状态转动，水阻转向片转动过程中，在第一复位斜面和第二复位斜面的导向作用下，两侧水阻转向片相对复位柱沿转动轴做螺旋向上的转向运动，当清洁主体触碰障碍后，前行的水阻消失，水阻转向片在自身重力的作用下沿着转动轴做螺旋向下的转动直至恢复至静止状态。

11、本发明的进一步设置为：所述复位柱以所述转动轴为中心对称开设有所述第一复位斜面，所述水阻转向片对应所述第一复位斜面对称开设有所述第二复位斜面。

12、通过采用上述技术方案，对称开设的第一复位斜面和第二复位斜面相配合，使得本发明无论前进还是后退的过程中触碰障碍都能实现自动转向的过程，且当所述水阻转向片相对所述复位柱处于静止状态时，第一复位斜面与第二复位斜面上下贴合，使复位柱的高位凹槽与转动连接部的高位凸起、复位柱的低位凹槽和转动连接部的低位凸起竖直对齐。

13、本发明的进一步设置为：所述水阻转向片连接有下压装置，所述下压装置始终有驱使所述水阻转向片向静止状态运动的趋势。

14、通过采用上述技术方案，下压装置可以弥补单纯依靠水阻转向片的重力不足的情况，使得当清洁主体停止移动时能够确保水阻转向片完全恢复至静止状态，从而实现控制板对滚轮组件的转向控制。

15、本发明的进一步设置为：所述下压装置设为套设于所述转动轴上的弹簧，所述弹簧一端与所述水阻转向片相抵，所述弹簧另一端与所述转动连接部相抵，所述弹簧始终有下压所述水阻转向片的运动趋势。

16、通过采用上述技术方案，清洁主体在水中移动时，水流阻力克服弹簧的弹性力驱使水阻转向片沿转动轴向上螺旋转动，此时弹簧积攒弹性势能，当清洁主体碰壁后，水流阻力消失，弹簧释放弹性势能下压转动连接部，使水阻转向片向下移动并复位至静止状态。

17、本发明的进一步设置为：所述驱动结构还包括驱动电机和叶轮，所述驱动电机的输出轴同轴固设有所述叶轮，所述叶轮置于所述蜗壳内，所述驱动电机驱使所述叶轮转动并带动水流从喷水口喷出。

18、通过采用上述技术方案，驱动电机作用叶轮在蜗壳中转动，依靠离心力将水流从喷水口甩出，能够实现水阻转向片处于静止状态下时，蜗壳依靠该水流的离心力能够实现自动转动的目的。

19、本发明的另一目的是提供一种灵活避障的泳池机器人的换向方法，包括如下步骤：

20、s1：将清洁主体放入水底；

21、s2：前行：驱动结构带动清洁主体在水中前行，清洁主体前行使水阻转向片受到水流阻力，水流阻力驱使处于静止状态的水阻转向片转动至偏转状态，且清洁主体前行过程中，转向控制结构控制水阻转向片与清洁主体保持定位，从而使喷水口的喷水方向始终保持一致；

22、s3：触碰障碍：当清洁主体触碰障碍物时，清洁主体停止前行，水阻转向片所受的水流阻力消失，复位结构驱使水阻转向片恢复至平衡位点；

23、s4：转向：当水阻转向片处于平衡位点时，驱动结构驱使蜗壳相对清洁主体旋转180度；

24、s5：反推：当蜗壳相对清洁主体旋转180度时，利用换向后的喷水口喷水实现对清洁主体的反推，清洁主体在水中反向行驶时再次受到成水流阻力，水流阻力使水阻转向片转动至偏转状态，同时转向控制结构控制蜗壳与清洁主体保持定位。

25、综上所述，本发明具有以下有益效果：

26、1.采用在清洁主体上转动设置水阻转向片，同时在水阻转向片与清洁主体之间设置转向控制结构，水阻转向片连接复位结构，清洁主体移动时，水阻转向片通过转向控制结构使蜗壳与清洁主体保持相对固定，使清洁主体的移动方向保持一致；当清洁主体碰壁后，转向控制结构的制动力消失，复位结构作用水阻转向片恢复至静止状态，同时驱动结构依靠蜗壳甩出的拥有离心力的水流推动蜗壳相对清洁主体转向，进而实现对清洁主体的反推，具有触碰障碍后自动转向、减少人工干涉、工作效率高的效果。

27、2.采用在清洁主体的连接部的两侧对称置卡凸，同时在一侧的水阻转向片的转动连接部的侧壁开设扇形槽，利用扇形槽和卡凸的止挡配合，同时当蜗壳带动水阻转向片同步转动180度后，喷水口喷出的水流反推清洁主体会使水阻转向片再次偏转，此时另一侧的卡凸能够与水阻转向片定位配合，具有防止水阻转向片过度转动导致无法正常运行的效果。