一种辊式清洁机器人的制作方法

1.本发明属于保洁设备领域，具体涉及一种辊式清洁机器人。


背景技术：

2.清洁机器人是一种实用的家庭清洁电器，该设备能够代替人工自动完成地面清扫工作。目前，最常规的清洁机器人方案就是各类商用的扫地机，这类产品主要采用刷扫和真空吸附相结合的方式工作，通过刷扫的方式将污物聚集到进污口，然后通过高速电机产生负压将进污口处的污物收集到垃圾盒内，从而完成地面清理的功能。也存在直接通过真空方式工作的清洁机器人，如各类吸尘器，这类产品也是依靠安装在机器内的风机产生较大吸力，将来自吸尘口的灰尘和垃圾吸入垃圾盒。这两种产品运行过程中电机需要高速旋转，因此会产生较大噪音，这会导致用户的体验感较差。此外，刷扫和真空的方式在设备的设计中需要的零部件类型较多，机身整体结构庞大，使用时会占用较大的空间，造成带来诸多不便。
3.此外，还有一类清洁机器人是通过抹布对地面进行擦拭实现清洁效果的，如各类擦地机器人。这类机器人底部通常具有一个水平设置的转盘，转盘上安装有抹布，进而通过转盘转动实现底面清洁。这类产品的缺点是只能进行灰尘擦洗，对于大颗粒污物、包装袋等非灰尘性污物不具有收集效果；同时，该设备的抹布更换也非常麻烦，会给用户的使用造成不便。
4.一些新型的高端清洁机器人中还会同时设计扫地机和擦地机的功能模块，进而可以同时进行污物收集和地面擦拭。但是，这种设备由于需要设计两套独立的清洁机构，因而会存在设备体积庞大，生产成本高昂的问题。同时，该类产品也会存在上述两类产品的一些弊端，因此，这种设备通常都作为商业产品出售，用于进行商场、企业和工厂等大型场所的底面清洁，并不适合家用。


技术实现要素：

5.为了解决现有各类清洁机器人噪音大、结构复杂、成本高昂、操作不便的问题，本发明提供一种辊式清洁机器人。
6.本发明采用以下技术方案实现：一种辊式清洁机器人，该清洁机器人包括可行走的机身，机身中设置垃圾桶和至少一组清扫装置；以机身的行走方向为基准，垃圾桶位于清扫装置的前侧。每组清扫装置包括支架、卷辊、驱动机构，以及可更换的清洁巾。卷辊安装在支架上，卷辊的表面间隔布置有弹性层。卷辊表面还设置用于固定清洁巾的紧固件。清洁巾通过紧固件可更换地缠绕在卷辊表面。卷辊水平放置并与机身的行走方向垂直。驱动装置用于驱动卷辊转动；卷辊在工作状态下与地面接触并压紧。
7.垃圾桶为含有收纳腔的壳体，垃圾桶的底面与待清洁的地面间具有供污物通过的间隙；垃圾桶中靠近清洁装置一侧的壳壁呈与卷筒随形的弧面状。所述卷辊缠绕清洁巾后
与垃圾桶的弧形壳壁靠近但不接触。垃圾桶的弧形壳壁的顶部设有与卷辊延伸方向平行的条状进污口。
8.作为本发明进一步的改进，清扫装置中还设有一组升降机构，升降机构用于驱动卷辊及其驱动机构沿竖直方向升降。
9.作为本发明进一步的改进，弹性层为分布于卷辊的辊身上的毛刷面或间隔分布在卷辊的辊身上的柔性垫片。
10.作为本发明进一步的改进，毛刷面或柔性垫片呈条状，毛刷面或柔性垫片沿辊身的轴向延伸，并在径向上间隔分布。
11.作为本发明进一步的改进，紧固件采用沿卷辊的轴向延伸的条形夹或采用贴敷于所述弹性层外表面的魔术贴。
12.作为本发明进一步的改进，机身中还设置有清洁巾的供料装置，供料装置安装在清洁装置的支架上，供料装置中存储有待抽取的清洁巾。
13.作为本发明进一步的改进，垃圾桶的条状进污口的上边沿处设有向所述卷辊一侧伸出的可动挡板，可动挡板与卷辊的间距可调。可动挡板用于刮除清洁巾表面沾染的污物或用于切断待更换的清洁巾。
14.作为本发明进一步的改进，垃圾桶的底面还设有用于评估地面洁净程度的检测装置。检测结构的检测结果发送到辊式清洁机器人的控制器，并作为控制器调整清洁巾更换频率的参考数据。
15.作为本发明进一步的改进，检测装置通过静电吸附地面污物，并通过传感器检测吸附的污染物含量，进而输出一个用于表征地面洁净度的检测结果。
16.作为本发明进一步的改进，垃圾桶的上方包括一个可开合的透明上盖。
17.且/或机身中还设有喷淋装置，喷淋装置用于向清洁巾或待清洁的地面喷涂液态的清洁剂、消毒剂或润湿剂。
18.本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：本发明提供的清洁机器人通过一组简单的清洁机构和垃圾桶实现了污物清扫、收集，以及擦地等多重功能，在提高产品性能的基础上大幅降低了扫地机器人的生产制造成本。
19.该清洁机器人在垃圾收集过程中无需利用高速电机产生负压，因此可以有效降低设备运行过程噪音。本发明的方案中利用可更换的清洁巾进行清扫和擦地，并可实现清洁巾自动更换；因而可以实现刷头免清洗；这些都大幅提升了用户的使用体验。
20.本发明提供的清洁机器人中，核心的清洁机构设计巧妙，机械零部件较少也很简单，只需单个电机就可实现全部的驱动任务；因而非常适于进行小型化。该产品的技术方案既适合作为商业的大型设备安装应用，也可以设计为家用的小型设备；具有极高的推广应用价值。
附图说明
21.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明实施例1中提供的一种辊式清洁机器人底面的结构示意图。
22.图2为图1的辊式清洁机器人拆除底盖后的内部结构示意图。
23.图3为本发明实施例1中辊式清洁机器人采用的卷辊和垃圾桶的装配示意图。
24.图4为本发明实施例1中辊式清洁机器人中采用清洁装置的结构示意图。
25.图5为本发明实施例1的辊式清洁机器人中垃圾桶和清洁装置的工作原理简图。
26.图6为本发明实施例1中条形夹与卷辊的装配示意图。
27.图7为本发明实施例1提供的一种典型的条形夹的结构示意图。
28.图8为安装在垃圾桶上的可动挡板的结构示意图。
29.图9为采用抽拉式的清洁巾更换方式的供料装置的装配示意图。
30.图10为采用采用卷收存储方式清洁巾的供料装置的装配示意图。
31.图11为安装有检测装置的清洁装置和垃圾桶的组合体的结构示意图。
32.图12为采用两个清洁装置的清洁机器人的结构示意图。
33.图中标记为：1、机身；2、清洁装置；3、垃圾桶；4、供料装置；5、检测装置；21、支架；22、卷辊；23、驱动机构；24、清洁巾；31、条状进污口；32、挡板；220、弹性层；221、紧固件。
具体实施方式
34.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
35.实施例1本实施例提供一种辊式清洁机器人，如图1和图2所示，该清洁机器人包括可行走的机身1，机身1中设置垃圾桶3和至少一组清扫装置。如各图所示，本实施例中提供的清洁机器人和常规的所有扫地一样，具有一个可以在地面上行走的机身1。该机身1内还可以内置地图、雷达和控制器等，进而实现自动的路径规划和避障功能，使得清洁机器人可以不依赖人实现全自动清扫。在其它方案中，机身1也可以采用手扶式或其它模式由人工控制行走，进而实现半自动清扫。
36.本实施例清洁机器人的设计方案和现有大多数方案的区别主要在垃圾桶3和清扫机构上。如图3所示，以机身1的行走方向为基准，垃圾桶3位于清扫装置的前侧。
37.其中，清扫装置的结构如图4所示，每组清扫装置包括支架21、卷辊22、驱动机构23，以及可更换的清洁巾24。卷辊22安装在支架21上，卷辊22的表面间隔布置有弹性层220。卷辊22表面还设置用于固定清洁巾24的紧固件221。清洁巾24通过紧固件221可更换地缠绕在卷辊22表面。卷辊22水平放置并与机身1的行走方向垂直。驱动装置用于驱动卷辊22转动；卷辊22在工作状态下与地面接触并压紧。
38.垃圾桶3为含有收纳腔的壳体，垃圾桶3的底面与待清洁的地面间具有供污物通过的间隙；垃圾桶3中靠近清洁装置2一侧的壳壁呈与卷筒随形的弧面状。所述卷辊22缠绕清洁巾24后与垃圾桶3的弧形壳壁靠近但不接触。垃圾桶3的弧形壳壁的顶部设有与卷辊22延伸方向平行的条状进污口31。
39.以下结合图5对本实施例提供的清洁装置2和垃圾桶3方案的工作原理进行说明：以图5中方向为例，机身1在工作中向左行走，然后依次清洁所经路径上的污物。由于垃圾桶3的高度要高于地面，因此污物会从垃圾桶3与地面的间隙通过，并到达卷辊22处。
卷辊22在工作状态下会缠绕一张清洁巾24，本实施例中采用的清洁巾24通常由织物或纸巾等富含纤维的材料制备而成。由于卷辊22在工作时是与地面接触的，此时地面上的污物将无法通过卷辊22。卷辊22在工作过程中是沿顺时针方向旋转的，此时，被阻挡导热污物还会被卷辊22向前向拨动，达到卷辊22与垃圾桶3弧形壁面的间隙处。
40.由于本实施例的卷辊22上缠绕了一张清洁巾24，所以卷辊22转动过程中通常会具有两种工作效果：（1）清洁巾24相当于一张抹布，会将底面上的灰尘、水渍等污染物擦拭干净。（2）由于清洁巾24表面富含纤维，因此清洁巾24会对一些颗粒状或片状的污物，如米粒、果皮、果壳、包装纸等产生粘连效果。同时，结合卷辊22的挤压作用，卷辊22和清洁巾24的组合体会将污物带起，被卷入到卷辊22和垃圾桶3弧形壳壁的间隙中。
41.当沾染污物的卷辊22继续转动时，污物经过垃圾桶3处的条状进污口31处，污物在此处不再受到挤压，因此会从卷辊22表面脱落并落入到垃圾桶3的内腔中。为了保证污物会被准确截留到条状进污口31处而不会继续向前运动，本实施还可以在垃圾桶3的条状进污口31的上边沿处设有向卷辊22一侧伸出的挡板32。
42.本实施例中卷辊22表面时具有弹性层220，弹性层220可以采用毛刷面或柔性垫片呈条状，毛刷面或柔性垫片沿辊身的轴向延伸，并在径向上间隔分布。这些弹性层220在执行“清扫”动作中会被坚硬的污物如果核、石子类挤压变形，并在卷辊22和垃圾桶3的弧形壁面间以“挤压”状态输送污物。这使得当污物达到条状进污口31处时会被弹性层220的形变恢复作用力“弹”进行垃圾箱内。无需对污物进行真空吸附就可以有效收集非粉尘类污物。
43.本实施例中的弹性层220在卷辊22上是间隔布置的，可以采用各种不规则的布局方式，如在卷辊22表面按照多种布局方式植入刷毛，或是在卷辊22表面按照深纹轮胎的方式设置大量不规则的条状“棱”。这种不规则的沟道在清扫过程中也可以产生使得污物“卡住”的效果，提高对污物的“清扫”效果。需要强调的时：本实施例的污物在清扫（指从底面到被卷辊22阻挡阶段）和输送状态（指位于卷辊22和垃圾桶3弧形壁面间隙的阶段）虽然是卡入到卷辊22空隙间的，但是由于卷辊22表面缠绕了一条清洁巾24，卷辊22的转动会使得清洁巾24时刻处于绷紧状态；所以当污物到达条状进污口31位置时，清洁巾24也会产生将污物弹出的作用力。
44.此外，在实际的产品生产和应用过程中，当卷辊22上的棱或刷毛沿卷辊22的轴线呈条带状分布时，清洁效果最佳，且当棱或刷毛按照波浪曲线布局时会比直线式布局的方式产生更好的清洁效果。例如本实施例给出的各图示方案中均采用曲线条带状的弹性层220。
45.对比本实施例提供的方案和其它常规方案可知：本实施例提供的产品仅通过一组简单的清洁装置2，就实现了同时收集较大的颗粒状或片状污物，并对地面上的污渍和灰尘进行清洁的功能。清洁效果更好且设备成本大幅降低。同时，本方案中的清洁巾24非常便于更换，脏了之后可以直接抛弃并被收集到垃圾桶3内；清洁巾24更换过程的操作非常简单，自动化程度很高。此外，本实施例提供的产品无需采用高速电机产生真空负压，就可以有效收集较大的污物和垃圾，因此可以有效克服高度电机真空吸附方案中的噪音问题，使得高清洁机器人的运行过程更加安静，提高用户的使用体验。
46.在本实施例更加优化的方案中，清扫装置中还设有一组升降机构，升降机构用于驱动卷辊22及其驱动机构23沿竖直方向升降。升降装置控制卷辊22升降运动时，可以有效
调节卷辊22的离地高度和卷辊22与地面间的压力，从而在不同类型的地面上产生最佳的清洁效果。例如，当地面凹凸不平时，则可以适当降低卷辊22高度，使得卷辊22与地面压得更紧。而当卷辊22与地面压力过大，出现明显的噪音或造成清洁巾24磨损严重时，则可以适当提高卷辊22的离地高度。在实际应用过程中，升降机构可以采用拖轮组件、气缸、电缸等执行器来实现。
47.此外，为了避免卷辊22收集污物时，体积过大的污物在卷辊22和垃圾桶3的弧形壁面间发生堵塞。升降机构还可以采用具有多向运动调节的机构，进而不仅实现竖向高度调节，还可以调节垃圾桶3和卷辊22的间距。如果清洁过程中发生容易堵塞现象，就适当增大垃圾桶3和卷辊22的间隙；这可以提高本实施例提供的清洁机器人对不同尺寸垃圾的收集效果。
48.紧固件221的作用是为了将清洁巾24牢固地缠绕在卷辊22上，因此可以采用多种解决方案实现。考虑到实际工作中卷辊22是不断转动，因此只需要将清洁的一端固定在卷辊22的轴面上，卷辊22转动过程中清洁巾24就可以稳定的缠绕在卷辊22上了。在本实施例的方案中，可以采用不同的方式固定清洁巾24。具体地，本实施例中，紧固件221可以采用沿卷辊22的轴向延伸的条形夹或采用贴敷于所述弹性层220外表面的魔术贴。条形夹的结构如图6所示，安装在卷辊22的辊面上。如图7所示，条形夹的工作原理是利用夹子将清洁巾24的一侧边缘夹紧，从而避免清洁巾24从卷辊22上脱落。魔术贴的方式则更加简单，可以在卷辊22壁面或弹性层220的上表面安装魔术贴的“hook”贴片，当清洁巾24采用织物时，清洁巾24本身就相当于“loop”面，hook面可以和loop面准确吸附。如果清洁巾24不使用织物，则可以采用反面具有loop的复合材料制造所需的清洁巾24。当然，在实际应用中，紧固件221还可以采取其它可行的方案，本实施例不再列举。
49.本实施例提供的条形夹可以采用电控方案，进而便于在使用过程中释放并更换污染之后的清洁巾24。而魔术贴的紧固方式也可以具有便于更换的效果。例如，在如图8的更优化的方案中，本实施将垃圾桶3条状进污口31处的挡板32设计可控伸缩的可动挡板32。可动挡板32与卷辊22的间距可调。可动挡板32用于刮除清洁巾24表面沾染的污物或用于切断待更换的清洁巾24。当可动挡板32处于常规的未伸出状态时，此时作为刮除清洁巾24表面污染物的“档条”。当可动挡板32伸出时，则作为切断并刮除卷辊22上缠绕的清洁巾24的“铲刀”。
50.在其它实施例中，机身1中还可以设置清洁巾24的供料装置4，供料装置4安装在清洁装置2的支架21上，供料装置4中存储有待抽取的清洁巾24。本实施例的供料装置4呈箱体结构。如图9和10所示，可更换的清洁巾24以具有断口的长条状（类似家用卷筒纸或抽纸的形式）存放在供料装置4的箱体内，箱体内设有释放和/或切断清洁巾24的相关机构，本实施例供料装置4是一种自动化装置，该装置配合可动挡板32实现清洁巾24的自动更换。当然，在其它实施例中，技术人员业务可以采用手动或半自动的方式更换所需的清洁巾24。
51.在本实施例中更优化的方案中，垃圾桶3的底面还设有用于评估地面洁净程度的检测装置5。检测结构的检测结果发送到辊式清洁机器人的控制器，并作为控制器调整清洁巾24更换频率的参考数据。
52.如图11所示，实施例中的检测装置5有一个朝下的透明视窗，视窗内部设有相应的光电传感器阵列；检测装置5在工作时通过可控的静电作用将灰尘或轻质污物吸附视窗上，
然后通过传感器阵列检测吸附的污染物含量，并且以此作为底面中污物丰富的的评估结果，最终输出一个用于表征地面洁净度的检测结果。控制器根据使用过程中检测到的洁净度调整清洁的更换频率，当使用过程中地面洁净度总是很高，则延长清洁巾24的更换周期。当使用过程中地面洁净度总是很低，则适当提高清洁巾24的更换频率。
53.本实施例的垃圾桶3的上方包括一个可开合的透明上盖。上盖可以设置的机身1的上部，便于用户实时观察垃圾桶3内的污物存量，当垃圾桶3中收集到的垃圾较多时，则可以通过打开上盖将垃圾导出。特别地，垃圾桶3本身也可以设计为可拆卸结构，垃圾满了之后，直接拆洗垃圾桶3，导出内部盛装的垃圾。
54.此外，为了提高清洁效果，本实施例产品的机身1中还设有喷淋装置，喷淋装置用于向清洁巾24或待清洁的地面喷涂液态的清洁剂、消毒剂或润湿剂。进而使得本实施例的产品具有消毒功能、更强的去灰尘和去油污功能。此外，如图12所示，在一个清洁机器人中，还可以安装多个清洁装置2，各清洁装置2沿机身1的行走方向布置，前面的清洁装置2用来清扫来及，后面的清洁装置2用来擦地、消毒或除油污。等等以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。