吸附式平面清洁机器人的制作方法

1.本发明涉及智能清洁设备技术领域，特别涉及一种吸附式平面清洁机器人。


背景技术：

2.中国专利文献cn105361786a公开了一种吸附式自移动装置，其在机座底部设置有与真空源相连通的腔体，在腔体的外周围设有活动支架，该活动支架通过支架弹簧与机座底部相接（通过支架弹簧连接机座的活动支架相当于一块能够上下移动的浮板），利用活动支架底部的清洁元件（抹布）与吸附表面形成密封，使得腔体构成真空室。
3.当前市面上销售的吸附式平面擦窗机器人普遍采用了与上述专利类似的结构，其在工作时，抹布施加于玻璃表面的压力（形成抹布与玻璃间摩擦力的正压力）中的一部分为由腔体内外气压差所形成的作用于活动支架的力，该部分力经由抹布传递至玻璃表面。另外，由于腔体形成于机座底部，故机座内外也会产生气压差，机座内外气压差形成作用于机座的力，由于活动支架和机座之间设置有支架弹簧，设置在活动支架底部的抹布传递至玻璃表面的第二部分作用力大小等于支架弹簧产生的弹力，综上，抹布施加于玻璃表面的总压力等于腔体内外气压差所形成的作用力加上支架弹簧的弹力。由于抹布与玻璃表面间的摩擦力较大，用户在实际使用过程中存在抹布易磨损失效及机器运行能耗偏高的问题。
4.为了解决抹布于玻璃表面间摩擦力偏大的问题，业内进行了大量的改进尝试，目前所采用的手段几乎全都集中在对同步带及抹布的材质/结构进行改良，例如通过改良同步带表层材质来增大同步带与玻璃表面的摩擦力（专利文献cn113386105a），以期在相对更低真空度（更低正压力）条件下既能够保证机器人不从玻璃表面掉落又可产生足够摩擦力带动机器人行走且不发生打滑，然而实际所取得的效果并不理想。


技术实现要素：

5.本发明旨在通过对清洁机器人的结构进行改进，以解决清洁元件与待清洁平面间的摩擦力大、清洁元件易磨损失效、机器运行能耗高的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种吸附式平面清洁机器人，通过抽吸模组形成负压以吸附在待清洁平面并通过驱动模组驱使其在待清洁平面上移动，包括：壳体，底部设有用于与待清洁平面接触以执行清洁功能的清洁元件；活动座，安装在所述壳体内，所述驱动模组安装在活动座上，所述活动座被配置为能够向待清洁平面侧移动以将驱动模组压靠在待清洁平面上以及向壳体施加指向于待清洁平面的作用力；密封件，设于所述活动座与壳体之间并与活动座一同于壳体内腔中构成气流隔离屏障；围挡部，连接于所述壳体和/或活动座并于气流隔离屏障一侧至少构造出一腔室，所述腔室与抽吸模组相连并能够籍由抽吸模组抽取其中的空气于气流隔离屏障两侧形成
压差以致使活动座往待清洁平面侧移动，使得所述围挡部的底端抵靠住待清洁平面并形成密封。
7.于本发明一实施例中，所述壳体底部设有进气腔，所述围挡部自进气腔的周缘往下延伸并超出壳体的底面，所述活动座覆盖进气腔的上方。
8.于本发明另一实施例中，所述壳体底部设有进气腔，所述围挡部位于进气腔中且其顶端与活动座连接成一体，所述活动座覆盖进气腔的上方。
9.于本发明另一实施例中，所述壳体底部设有进气腔，所述进气腔的周缘设置第一围挡部，所述第一围挡部自进气腔的周缘往下延伸并超出壳体的底面，所述进气腔中设有第二围挡部，所述第二围挡部的顶端与覆盖进气腔上方的活动座连接成一体，所述第一围挡部的底端与第二围挡部的底端平齐，所述抽吸模组连接于由第二围挡部构造出的腔室。
10.其中，所述活动座与壳体之间设置有弹性件，所述活动座往待清洁平面移动时致使弹性件产生弹性形变，并由所述弹性件形成的弹力作用于壳体以向其施加指向于待清洁平面的作用力。
11.优选地，所述弹性件及密封件为一设置在壳体与活动座之间的垫圈，所述垫圈被活动座压在壳体上且其能够在活动座施加的压力作用下产生弹性形变并在壳体与活动座之间形成密封。
12.于本发明的实施例中，所述清洁元件为粘贴在壳体底部的抹布，所述抹布中间开设有用于避让围挡部及腔室的第一避让口。
13.进一步地，所述驱动模组包括对称设置在围挡部外侧的同步带，所述抹布上开设有用于避让同步带的第二避让口，籍由所述活动座往待清洁平面移动以将同步带的下层带面压靠在待清洁平面上。
14.于本发明的实施例中，所述壳体的外周边缘处设有多个往外凸出的检测模组，所述检测模组用于检测待清洁平面的边界及其外围边框;所述检测模组包括传感器及用于致使传感器产生感应信号的触发机构，所述触发机构包括触抵部件、与所述触抵部件连接的弹性部件、活动设置在所述触抵部件外侧的碰触组件，所述触抵部件用以抵靠住待清洁平面且在其于待清洁平面边缘处滑落时导致弹性部件产生形变并触发传感器产生感应信号，所述碰触组件用以在与待清洁平面的边框发生碰触时触发传感器产生感应信号。
15.进一步地，所述传感器为反射式传感器或遮断式传感器，所述触抵部件包括杆状部以及设置在杆状部底端用以抵靠玻璃表面的探珠，所述弹性部件抵靠住杆状部的顶端或与其连接成一体，所述碰触组件包括活动套设在杆状部外侧的位移套，所述位移套的外部还套设有碰撞套，所述碰撞套的内周面与位移套的外周面间留有空隙且设有相互匹配并彼此抵靠住的斜推台阶，所述位移套与弹性部件均包括一挡片，所述位移套产生移动以及弹性部件产生变形能够致使对应挡片与传感器的相对位置发生变化以阻断或改变传感器原先的信号传输路径，进而触发所述传感器产生感应信号。
16.本发明通过活动座与密封件于壳体内形成气流隔离屏障，并通过围挡部构造出位于气流隔离屏障外侧的腔室，当抽取腔室内空气形成负压后，活动座两侧产生气压差，在压差作用下，活动座向待清洁平面移动并使得围挡部的底端抵靠住待清洁平面，由此实现负压腔室的密封。与现有的机器人不同，本发明不依赖于清洁元件（抹布）在腔室与吸附平面
（待清洁平面）间形成密封，清洁元件不受因腔室内外气压差所形成的力的作用，而仅仅受到来自于活动座施加于壳体的力的作用，与现有的吸附式平面清洁机器人相比，本发明中清洁元件施加于待清洁平面的压力大幅减小，从而使得清洁元件与待清洁平面间的摩擦力更小、机器运行能耗更低，清洁元件使用寿命也变得更长。
附图说明
17.图1为实施例1-3中擦窗机器人的整体结构示意图；图2为实施例1-3中擦窗机器人的内部结构示意图；图3为实施例1中擦窗机器人的底部结构示意图；图4为实施例1中擦窗机器人去除抹布后的底部结构示意图；图5为实施例1中擦窗机器人的爆炸结构图；图6为实施例1中擦窗机器人的横剖结构示意图；图7为实施例2中擦窗机器人的底部结构示意图；图8为实施例2中擦窗机器人去除抹布后的底部结构示意图；图9为实施例2中擦窗机器人的爆炸结构图；图10为实施例3中擦窗机器人的底部结构示意图；图11为实施例3中擦窗机器人去除抹布后的底部结构示意图；图12为实施例3中擦窗机器人的爆炸结构图；图13为实施例1-3中检测模组的整体结构示意图；图14为图12所示检测模组的内部结构剖视图。
18.图中：1——抽吸模组
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2——驱动模组3——壳体
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4——清洁元件5——活动座
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6——密封件7——围挡部
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8——腔室9——检测模组
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2a——同步带3a——进气腔
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4a——第一避让口4b——第二避让口
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7a——第一围挡部7b——第二围挡部
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9a——触抵部件9b——弹性部件
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9c——碰触组件9d——挡片
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9a1——杆状部9a2——探珠
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9c1——位移套9c2——碰撞套。
具体实施方式
19.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、
ꢀ“
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”等仅用于描述目的，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。
20.为了便于本领域技术人员更清楚地理解本发明的构思，下面以擦窗机器人为例来对本发明涉及的吸附式平面清洁机器人作进一步说明。
21.实施例1图1-6示出了本实施中擦窗机器人的外形及内部结构，与现有的擦窗机器人一样，该擦窗机器人也是通过抽吸模组1形成负压以吸附在待清洁平面并通过驱动模组2驱使其在玻璃表面移动且其也包括壳体3，并于壳体3的底部也设有用以与玻璃表面接触及执行清洁功能的清洁元件4，具体而言，该清洁元件4为粘贴在壳体3底部的抹布。与现有的擦窗机器人不同，本实施例并未在壳体3底部外侧设置类似于浮板的结构，而是在壳体3内安装有活动座5，驱动模组2被安装在活动座5上。该活动座5被配置为能够向玻璃侧移动以将驱动模组2压靠在玻璃表面上以及向壳体3施加指向于玻璃表面的作用力。在上述活动座5与壳体3之间设置有密封件6，结合图6可以看出，该密封件6与活动座5一同于壳体3内腔中构成了气流隔离屏障。在活动座5的底部设置有围挡部7，该围挡部7的顶端与活动座5连接成一体，从图6可以看出，围挡部7中间的腔室8位于气流隔离屏障的一侧并与抽吸模组1相连，如此一来，通过抽吸模组1抽取腔室8中的空气就可以使气流隔离屏障两侧形成压差（即在活动座5的两侧形成压差），如此一来，在气压作用下，活动座5将往玻璃侧移动，从而使得围挡部7的底端抵靠住玻璃表面并形成密封。另外，在本实施例中，壳体3底部设有进气腔3a，前述围挡部7处于进气腔3a中，活动座5覆盖进气腔3a的上方，相应地，抹布中间开设有用于避让围挡部7及腔室8的第一避让口4a。应当指出的是，图示壳体3底部设置进气腔3a及将围挡部7置于进气腔3a中仅为一种可选的结构，本领域技术人员应当明白，具体实施时，也可以选择在壳体3的底部设置一圈用以避让围挡部7的缺口（围挡部7能够经由该缺口从壳体3底部伸出即可），再于壳体3底壁上被缺口围绕的区域中开设与腔室8相通的进气孔（该进气孔不必与缺口连通），如此同样可以达到通过抽吸模组1抽取腔室8中的空气于气流隔离屏障两侧形成压差以使活动座5往玻璃侧移动并将围挡部7的底端抵靠住玻璃表面(形成密封)的目的。
22.为实现于活动座5向玻璃侧移动过程中向壳体3施加指向于待清洁平面的作用力，本实施例在活动座5与壳体3之间设置有弹性件，当活动座5往玻璃移动时致使弹性件产生弹性形变，再由弹性件形成的弹力作用于壳体3以向其施加指向于玻璃表面的作用力。值得一提的是，在本实施例中，上述弹性件与密封件6可以采用同一部件，例如可以是如图6中所示设置在壳体3与活动座5之间的橡胶/硅胶垫圈，该垫圈被活动座5压在壳体3上且其能够在活动座5施加的压力作用下产生弹性形变并在壳体3与活动座5之间形成密封。需要指出的是，在活动座5向玻璃侧移动过程中向壳体3施加作用力的结构并不局限于上述弹性件或者具有弹性的橡胶/硅胶垫圈，例如也可以在活动座5与壳体3之间设置相互配合的限位结构，当活动座5向玻璃侧移动至限定的位置时，该限位结构将活动座5与壳体3刚性连接，从而在后续活动座5继续向玻璃侧移动的过程中实现向壳体3施加指向于玻璃表面的作用力。此外，即便采用弹性件作为在活动座5与壳体3之间传递作用力的结构，也可以有多种不同的设置方式，例如通过活动座5将弹性件压靠在壳体3的底壁上（图中垫圈10的设置方式），这样活动座5在向玻璃侧移动的过程中压缩弹性件，弹性件发生弹性形变产生弹力并施加于壳体3。或者，可以将活动座5吊设在弹性件（例如弹簧）底端，弹性件的顶端连接壳体3，这
样活动座5在向玻璃侧移动的过程中拉伸弹性件，弹性件同样能够发生弹性形变产生弹力并施加于壳体3。
23.与现有的擦窗机器人类似，本实施例中驱动模组2也包括用于与玻璃表面接触以带动擦窗机器人在玻璃表面行走的同步带2a，不同的是，现有的擦窗机器人都是将同步带2a设置在负压腔室内，而本实施例将上述同步带2a对称设置在围挡部7的外侧（即位于负压腔的外侧，如图3和图4所示），相应地，本实施例在抹布上还开设有用于避让同步带2a的第二避让口4b。由于本实施例中驱动模组2被安装在活动座5上，当活动座5往玻璃移动时将带着驱动模组2一同往玻璃一侧移动，进而将同步带2a的下层带面压靠在待清洁平面上。相较于现有擦窗机器人将同步带2a设置在负压腔内，本实施例将同步带2a设置在负压腔外侧可以让两组同步带2a之间的距离（轴距）更大，由于擦窗机器人转弯/调头时都是以一组同步带2a为轴转动（一组同步带2a保持不动，另一组同步带2a转动），轴距更大将使得转弯时所需要的驱动力更小，有利于降低机器运行能耗。由于转弯时施加于转动的同步带2a的驱动力更小，同步带2a与同步轮之间的摩擦也会更小，从而使得同步带2a与同步轮磨损更小，同步带2a与同步轮的使用寿命更长。
24.见图1-4所示，本实施例还在壳体3的外周边缘处设有多个检测模组9。现有的擦窗机器人的外周边缘处通常也设有检测装置，按作用来区分，目前应用于擦窗机器人上的检测装置可分为以下两类：一类专门用于检测玻璃的边界以防止机器人移动过程中从玻璃的边缘处跌落（针对无边框的玻璃窗）。另一类专门用于检测机器人移动过程中是否与窗框发生碰撞（针对有框的玻璃窗），当检测到发生碰撞时，控制器将驱动机器人转弯/调头，而对于进行碰撞检测的检测装置，通常又有两种方案：一种是通过监测机器人的驱动电流变化来判断是否发生碰撞，例如当机器人碰到窗框时，受窗框阻挡，驱动模组的电流将变大。另一种是如中国专利文献cn208404404u一样在机器人的外侧设置防撞件以及用于检测防撞件位移的传感器组件。不同于现有擦窗机将两者检测装置分开设置的方式，本实施例中的检测模组9将两种检测装置集成到了一起，其既用于玻璃边界检测，又用于碰撞检测。见图13-14所示，该检测模组9包括传感器及用于致使传感器产生感应信号的触发机构，其中，触发机构包括触抵部件9a、与触抵部件9a连接的弹性部件9b、活动设置在触抵部件9a外侧的碰触变形部件9c，触抵部件9a用以抵靠住玻璃表面且在其于玻璃边缘处滑落时导致弹性部件9b产生形变并触发传感器产生感应信号，碰触变形部件9c用以在碰触玻璃窗的边框时产生形变并触发传感器产生感应信号。具体地，传感器可以选用反射式传感器或遮断式传感器，触抵部件9a包括一杆状部9a1以及设置在杆状部9a1底端用以抵靠玻璃表面的探珠9a2，弹性部件9b抵靠住杆状部9a1的顶端或与其连接成一体。碰触变形部件9c包括一活动套设在杆状部9a1外侧的位移套9c1，位移套9c1的外部套设一碰撞套9c2，碰撞套9c2的内周面与位移套9c1的外周面间留有空隙且设有相互匹配并彼此抵靠住的斜推台阶，并且位移套9c1与弹性部件9b均包含有挡片9d。上述检测模组9的工作原理为：清洁机器人吸附于玻璃面上后，探珠9a2抵靠住玻璃，玻璃作用于探珠9a2的力经杆状部9a1传递至弹性部件9b并使弹性部件9b产生弹性变形，当机器人行走至玻璃边缘处时，探珠9a2从玻璃边缘滑脱，此时，玻璃施加于探珠9a2的力撤消（即促使弹性部件9b产生弹性变形的力消失），弹性部件9b回弹（相较于之前产生变形）并使得挡片9d与传感器的相对位置发生变化以阻断或改变传感器原先的信号传输路径，从而触发传感器产生感应信号。而当清洁机器人工作于带边框的玻璃窗
并行走至玻璃边缘时，碰撞套9c2与窗框发生碰撞，碰撞套9c2碰撞到窗框后，其相对于位移套9c1产生水平位移，由于碰撞套9c2内周面的斜推台阶抵靠住位移套9c1外周面的斜推台阶，碰撞套9c2水平位移过程中将通过斜推台阶推动位移套9c1在竖直方向上位移，使得其挡片9d与传感器的相对位置发生变化以阻断或改变传感器原先的信号传输路径，从而触发传感器产生相应的感应信号。
25.实施例2图7-9示出了本实施例中擦窗机器人的具体结构，本实施例与实施例1中擦窗机器人的区别主要在于围挡部7设置在壳体3上而非活动座5的底部。从图8可以看出，在本实施例中，围挡部7被设置在进气腔3a的周缘且其自进气腔3a的周缘往下延伸并超出了壳体3的底面。与实施例1一样，本实施例中也是通过抽吸模组1抽取腔室8中的空气于气流隔离屏障两侧形成压差以使活动座5往玻璃侧移动，活动座5往玻璃侧移动的过程中，其施加于壳体3的作用力使得壳体3底部粘贴的抹布抵靠住玻璃表面以执行清洁功能，并使得围挡部7的底端抵靠住玻璃表面，形成对腔室8的密封。而驱动模组2在活动座5往玻璃侧移动的过程中的位置变化及受力情况与实施例1类似，在此不再赘述。
26.实施例3图10-12示出了本实施例中擦窗机器人的具体结构，本实施例与实施例1和实施例2中擦窗机器人的区别主要在于壳体3及活动座5的底部分别设置有第一围挡部7a和第二围挡部7b。其中，第一围挡部7a位于进气腔3a的周缘且其自进气腔3a的周缘往下延伸并超出了壳体3的底面，第二围挡部7b位于进气腔3a中且其顶端与活动座5连接成一体，上述第一围挡部7a和第二围挡部7b各形成一个腔室8。为便于表述，下面将第一围挡部7a形成的腔室8称为大腔室，将第二围挡部7b形成的腔室8称为小腔室，上述小腔室位于大腔室中，并且在第二围挡部7b的底端未抵靠住玻璃表面之前（即小腔室未形成密封），小腔室与大腔室彼此相通，抽吸模组1设计为与小腔室直接相连（与大腔室间接相连）。由于小腔室未形成密封之前与大腔室彼此相通，本实施例中通过抽吸模组1抽取小腔室的空气也能于气流隔离屏障两侧形成压差，在压差作用下，活动座5将往玻璃侧移动，与实施例2一样，其施加于壳体3的作用力将使得壳体3底部粘贴的抹布抵靠住玻璃表面并使得第一围挡部7a的底端抵靠住玻璃表面以对大腔室形成密封，而在活动座5向玻璃侧移动的过程中，第二围挡部7b的底端最终也会如实施例1一样抵靠住玻璃表面并对小腔室形成密封。本实施例中驱动模组2在活动座5往玻璃侧移动的过程中的位置变化及受力情况与实施例1-2类似，故不再赘述。有别于实施例1和实施例2，本实施例所涉擦窗机器人工作过程中能够通过两组围挡部7形成两个负压腔室，当处于小腔室外围的大腔室发生泄漏时，还能够依靠小腔室形成的负压保证机器人吸附在玻璃表面而不发生掉落。
27.最后，对现有擦窗机器人及上述实施例1-3所涉擦窗机器人工作过程中抹布对玻璃表面施加的作用力进行分析。假定实施例1-3中擦窗机器人与现有擦窗机器人工作时负压腔形成的真空度及受大气压作用的面积相同，并令二者在相同负压条件下产生的压差作用力均为f1。如背景技术中的分析结果，现有擦窗机器人抹布施加于玻璃表面的力为腔体内外气压差所形成的作用力加上支架弹簧的弹力，令支架弹簧的弹力为f2，则抹布施加于玻璃表面的总压力为f1+ f2。由于实施例1-3不依赖抹布密封，而是通过围挡部7抵靠住玻璃表面来实现对负压腔的密封，抹布不受因腔室8内外气压差所形成的力f1的作用，而仅仅受
到来自于活动座5施加于壳体3的力的作用，令活动座施加于壳体的力为f4，由于f4为f1的分力（f1作用于活动座5，活动座5将f1的一部分施加壳体3上，另一部分施加于驱动模组2），故f
4 《 f1，因此实施例1-3与现有的擦窗机器人相比，其抹布施加于玻璃表面的压力更小。
28.结合实施例1-3中对于擦窗机器人的结构描述以及上述抹布对玻璃作用力的分析结果可知，本发明与现有吸附式擦窗机器人在结构及工作原理上主要存在以下两方面的区别：1、本发明所涉擦窗机器人的壳体3底部无浮板结构，不依赖抹布进行密封。2、本发明所涉擦窗机器人的壳体3内部设置有可向待清洁平面移动的活动座5，驱动模组2安装在活动座5上，活动座5与壳体3间设置密封件6，利用活动座5与密封件6在壳体内形成气流隔离屏障，并在壳体3和/或活动座5上设置围挡部7构造出位于气流隔离屏障一侧的腔室8，通过于气流隔离屏障两侧形成压差致使活动座5在其两侧压差作用下向玻璃表面移动并向壳体3施加作用力，由此将围挡部7底端抵靠住玻璃表面实现对负压腔室的密封，并使得驱动模组2压靠在玻璃表面，从而将机器人吸附于待清洁平面并驱使其在待清洁平面行走，实现对待清洁平面的清洁。基于上述1、2两点结构上的区别，本发明可以通过控制活动座5施加于壳体3的力的大小（负压形成的下压力中，一部分通过活动座5施加于壳体3，另一部分通过活动座5施加于驱动模组2，可通过调整在活动座5与壳体3之间设置传递作用力的弹性件的弹性系数即可调控活动座5施加于壳体3的力的大小），使得驱动模组2对待清洁平面的压力较大（机器人可以通过驱动模组2与玻璃间的摩擦力附着于玻璃表面不掉落），而抹布对玻璃表面的压力较小，从而实现了降低机器运行能耗、减少清洁元件、提高清洁元件使用寿命的目的。
29.上述实施例为本发明较佳的实现方案，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
30.为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本技术文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。