CN107788916A - 智能家居清洁一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能家居清洁一体机，包括壳体，其底面设置有万向轮；壳体底面上设置有角度为120‑150度的扇形红外线发生器；壳体的前端上设置有超声传感器；壳体的底面在尾端的一侧设置有放置拖地机构的凹槽；清扫机构，其包括边刷、主刷、吸尘装置和尘盒；智能控制***，其包括控制器和与所述控制器分别连接的电机、地图生成模块、记忆存储模块、GPS导航装置和分析模块，通过地图生成模块生成清扫地图，分析模块确保清扫区域全覆盖，无漏扫，并通过GPS导航装置规划最优清扫路线；充电电池。其实现了拖布的灵活取用，且通过智能***的控制，使得清扫空间覆盖全面，有效避免了漏扫，提高了清扫效果。

Description

智能家居清洁一体机

技术领域

本发明涉及家居清洁设备技术领域，特别涉及一种智能家居清洁一体机。

背景技术

扫地机器人又叫懒人扫地机，是一种能对地面进行自动吸尘的智能家用电器。因为它能对房间大小、家俱摆放、地面清洁度等因素进行检测，并依靠内置的程序，制定合理的清洁路线，具备一定的智能，所以被人称之为机器人。扫地机器人一般采用刷扫和真空方式，将地面杂物先吸纳进入自身的垃圾收纳盒，从而完成地面清理的功能。目前，市面上的大部分扫地机器人多是采用随机路线或者弓字形路线进行清扫路径的规划，随机路线清扫效率较低，容易造成漏扫或者反复清扫同一区域，造成清洁效果不佳，且效率低下；而弓字形路线虽然清扫效率较之随机路线提高了不少，但是地图的规划往往比较死板，一般是在首次清扫时生成地图，并规划路线，此后则一直按照这一路线进行清扫，这一设置的弊端在于，如果在第一次清扫时有活动物体对扫地机进行了阻碍，则在后续再次清扫时，扫地机往往把这一区域标记为障碍物，则会出现持续漏扫这一区域的问题。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种智能家居清洁一体机，实现了拖布的灵活取用，且通过智能***的控制，使得清扫空间覆盖全面，有效避免了漏扫，提高了清扫效果。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种智能家居清洁一体机，包括：

壳体，其设为圆柱体，所述壳体的底面设置有将所述壳体撑离地面，并带动所述壳体运动的万向轮；所述壳体的一端设置为前端，与所述前端相对的一端设置为尾端，在所述壳体的底面且位于所述前端的一侧设置有一红外线发生器；所述红外线发生器设为扇形，所述扇形的角度为120-150度；所述壳体的前端上设置有超声传感器；所述壳体的底面在靠近所述尾端的一侧设置有凹槽，所述凹槽内设置有触碰开关；

清扫机构，其包括边刷、主刷、吸尘装置和尘盒；所述边刷设置为2个，2个所述边刷对称设置于所述壳体底部在靠近所述前端的两侧；所述主刷设置于所述壳体的底面上的前端和尾端连接的轴线上，并靠近所述前端一侧，所述吸尘装置设置为2个，并分别设置于所述主刷的前后两侧；所述尘盒连接于所述吸尘装置，所述尘盒设置于所述主刷后侧，并嵌入所述壳体内；

拖地机构，其卡接在所述凹槽内，所述拖地机构包括拖布、拖布架和水箱，所述拖布设置于所述拖布架的第一端，所述拖布架的第二端与所述凹槽活动连接，所述水箱设置于所述凹槽的上方，并与所述拖布架液体相通，所述水箱的开闭受控于所述触碰开关；

智能控制***，其包括控制器和与所述控制器分别连接的电机、地图生成模块、记忆存储模块、GPS导航装置和分析模块；所述控制器连接于所述红外线发生器和超声传感器，并根据由所述红外线发生器和超声传感器发出的信号，向所述电机发出指令，以使所述电机根据所述控制器的指令分别驱动所述万向轮、红外线发生器、超声传感器、边刷、主刷和吸尘装置的动作；所述控制器控制电机驱动所述万向轮在宽度小于两米的范围内做往复运动，并控制运动轨迹为弧形；所述地图生成模块记录所述万向轮的运行轨迹并生成地图，而后将所述地图发送至所述记忆存储模块保存；所述GPS导航装置设置于所述壳体的底面，并与所述记忆存储模块连接，以在所述记忆存储模块内保存的地图上规划万向轮的运动路线，所述记忆存储模块将所述运动路线与所述地图相关联并保存；所述分析模块与所述记忆存储模块相连接，并对所述记忆存储模块内存储的地图进行分析，以找出地图范围内未标记且所述万向轮的运动轨迹未到达的区域，而后将所述区域的信息发送至所述地图生成模块和控制器，所述控制器控制万向轮运动至所述区域，并通过所述红外线发生器和超声传感器的返回信号确定所述区域的环境信息，并将所述环境信息发送至所述地图生成模块，以使所述地图生成模块在已生成地图上对所述区域进行补充；

充电电池，其设置于所述壳体内部，并为所述电机提供动力。

优选的是，所述的智能家居清洁一体机中，所述拖布架为中空的箱体，所述拖布架的侧板与所述拖布架的底板活动连接，且所述拖布架内置有多根弹簧，以使所述拖布架的底板和顶板间的距离根据所述拖布架的底板承受的压力而可调。

优选的是，所述的智能家居清洁一体机中，所述主刷的旋转方向与所述壳体的运动方向相同；所述主刷的中部1/3的刷毛量少于主刷两端的刷毛，所述主刷左右两端1/3的刷毛分别向所述主刷的中部方向倾斜。

优选的是，所述的智能家居清洁一体机中，所述分析模块根据直角坐标系分析地图范围内未标记且所述万向轮的运动轨迹未到达的区域。

优选的是，所述的智能家居清洁一体机中，所述智能控制***内还包括比对模块，所述智能家居清洁一体机在针对同一空间进行清扫时，所述地图生成模块在前5次清洁时均生成地图，并根据生成的5份地图汇总得到终版地图；

所述地图生成模块将生成的5份地图发送至对比模块进行比对，所述对比模块将5份所述地图的针对同一区域的区别点信息进行判定，若3份或以上所述地图针对同一区域的标记信息相同，则所述终版地图上的相应区域根据所述标记信息标记。

优选的是，所述的智能家居清洁一体机中，所述GPS导航装置在所述终版地图上规划所述万向轮的运行路线。

优选的是，所述的智能家居清洁一体机中，所述壳体的侧边外缘设置有防撞胶条。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明通过对常规的扫地机器人进行改良，使得其不仅能够对地面进行清扫，还能在底面安装拖地机构后，利用拖布对地面进行擦拭，实现对家居清洁的扫拖一体化的同时，还能灵活选择清扫方式，使得家居清洁更智能，更方便，更洁净。

通过在装置壳体的前端装设扇形的红外线发生器，且扇形的角度为120-150度，使得红外线发生器发射的红外线的范围覆盖基本覆盖装置前进方向的前方和侧方，进而使得控制器可根据红外线回传信息的强度、范围、高度、转速、电流大小、阻力等参数，计算出前方障碍物大致形状，然后根据所处环境作出相应的清扫指令，例如：围绕、折返、螺旋、贴边、转身等等。通过扇形红外线发生器的使用，确保了装置壳体对前方所有方向上障碍物的判断的准确性，进而使得装置对后续清扫方式作出更加适宜所处环境的清扫，使得所述装置的清扫效率显著提高，且加强了清洁的效果。

通过在一体机内设置智能控制***，通过控制器与各个模块间的配合使用，尤其是其中的分析模块，通过分析模块对地图生成模块生成的地图的分析，使得一体机万向轮的轨迹遍布整个清扫区域，且不留盲点，实现了智能家居清洁一体机的全方位无死角式清扫，使得家居清洁更加方便，且彻底。同时，通过生成地图和GPS导航装置的配合，使得GPS导航装置可以根据地图合理了安排清扫路线，从而显著的提高了一体机的清扫效率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的智能家居清洁一体机的仰视结构示意图；

图2为本发明所述的拖地机构的结构示意图；

图3为本发明所述的智能家居清洁一体机的运行轨迹图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1、图2和图3所示，本发明提供一种智能家居清洁一体机，包括：壳体1，其设为圆柱体，所述壳体1的底面设置有将所述壳体1撑离地面，并带动所述壳体1运动的万向轮2；所述壳体1的一端设置为前端，与所述前端相对的一端设置为尾端，在所述壳体1的底面且位于所述前端的一侧设置有一红外线发生器3；所述红外线发生器3设为扇形，所述扇形的角度为120-150度；所述壳体1的前端上设置有超声传感器4；所述壳体1的底面在靠近所述尾端的一侧设置有凹槽5，所述凹槽5内设置有触碰开关。

清扫机构，其包括边刷6、主刷7、吸尘装置8和尘盒9；所述边刷6设置为2个，2个所述边刷6对称设置于所述壳体1底部在靠近所述前端的两侧；所述主刷7设置于所述壳体1的底面上的前端和尾端连接的轴线上，并靠近所述前端一侧，所述吸尘装置8设置为2个，并分别设置于所述主刷7的前后两侧；所述尘盒9连接于所述吸尘装置8，所述尘盒9设置于所述主刷7后侧，并嵌入所述壳体1内。

拖地机构，其卡接在所述凹槽5内，所述拖地机构5包括拖布10、拖布架11和水箱12，所述拖布10设置于所述拖布架11的第一端，所述拖布架11的第二端与所述凹槽5活动连接，所述水箱12设置于所述凹槽5的上方，并与所述拖布架11液体相通，所述水箱12的开闭受控于所述触碰开关。

智能控制***，其包括控制器和与所述控制器分别连接的电机、地图生成模块、记忆存储模块、GPS导航装置13和分析模块；所述控制器连接于所述红外线发生器3和超声传感器4，并根据由所述红外线发生器3和超声传感器4发出的信号，向所述电机发出指令，以使所述电机根据所述控制器的指令分别驱动所述万向轮2、红外线发生器3、超声传感器4、边刷6、主刷7和吸尘装置8的动作；所述控制器控制电机驱动所述万向轮2在宽度小于两米的范围内做往复运动，并控制运动轨迹为弧形；所述地图生成模块记录所述万向轮2的运行轨迹并生成地图，而后将所述地图发送至所述记忆存储模块保存；所述GPS导航装置13设置于所述壳体1的底面，并与所述记忆存储模块连接，以在所述记忆存储模块内保存的地图上规划万向轮2的运动路线，所述记忆存储模块将所述运动路线与所述地图相关联并保存；所述分析模块与所述记忆存储模块相连接，并对所述记忆存储模块内存储的地图进行分析，以找出地图范围内未标记且所述万向轮2的运动轨迹未到达的区域，而后将所述区域的信息发送至所述地图生成模块和控制器，所述控制器控制万向轮2运动至所述区域，并通过所述红外线发生器3和超声传感器4的返回信号确定所述区域的环境信息，并将所述环境信息发送至所述地图生成模块，以使所述地图生成模块在已生成地图上对所述区域进行补充。

充电电池，其设置于所述壳体1内部，并为所述电机提供动力。

在上述方案中，所述的智能家居清洁一体机在使用时的具体方法为：接通电源，用户设置一体机首次在该空间内进行清洁，控制器控制万向轮沿弧形路线往复在地面上进行清扫，在清扫过程中，地图生成模块根据万向轮的行走路线，以及红外线发生器和超声传感器返回给控制的信号，生成带有障碍物信息的地图，在整个空间清扫完毕后，分析模块对生成的地图进行分析，找到未标记障碍物信息且万向轮未到达的区域，控制器控制万向轮到达相应区域，通过红外线发生器和超声传感器判断所述区域是否有障碍物还是空白区域，并根据判断结果进行相应的清洁，且将该区域的信息补充至已生成的地图上，进而形成完整的地图，GPS导航装置根据已生成的地图规划清洁路线，并保存在记忆存储模块内，再对同一空间进行下次清扫时，控制器仅需由记忆存储模块内调取相应的地图和规划清洁路线，则可按照相应路线对所述空间进行清扫，使得清洁路线完整没有区域遗漏，保证了清扫的彻底和完整性，且通过调取地图清洁，使得一体机的运行轨迹更为合理，从而提高了清洁效率。另外，在清扫的过程中，用户还可根据需要将拖布机构装设在壳体底部的凹槽内，而后实现对地面的扫拖一体化进行。同时，凹槽内设置的触碰开关在拖布机构装设时会因挤压闭合，从而实现水箱持续向拖布输入清洁液或者水的目的，即实现了持续的湿拖的目的，使得清洁效果更加显著。其中超声传感器的设置，使得装置对前方出现的透明障碍物也能应对自如。在一体机的清扫过程中，边刷的持续转动将前方的灰尘垃圾等向装置的中部清扫，一体机中部的主刷前的吸尘装置对灰尘和垃圾进行一次吸附，并将其吸入尘盒内，而后主刷继续清扫，使得剩余的灰尘或者垃圾在主刷的推动下被主刷后部的吸尘装置吸入尘盒，通过主刷前后的两次吸尘，使得地面的清扫更加干净和彻底，同时主刷前的吸尘装置可先将一部分毛发吸入尘盒内，进而有效避免了主刷和边刷被毛发缠绕，同时也减少了细微灰尘的上扬，使得一体机清洁更加方便，使用寿命更长，清洁效果更好。通过限定壳体的清扫轨迹为在宽度小于两米的范围内呈弧形的往复运动，区别于现有的随机性轨迹运动或者弓字形往复运动轨迹，通过大量实验发现，弧形运动轨迹能够显著降低地面上擦拭的水印的形成，从而使得清洁效果显著提高。

一个优选方案中，所述拖布架11为中空的箱体，所述拖布架的侧板14与所述拖布架的底板15活动连接，且所述拖布架内置有多根弹簧16，以使所述拖布架的底板15和顶板17间的距离根据所述拖布架的底板15承受的压力而可调。

在上述方案中，通过在拖布架的中部设置弹簧，使得拖布架底板对拖布的按压具有一定的弹性，以保证路面高度不同时，路面擦拭的效果。

一个优选方案中，所述主刷7的旋转方向与所述壳体1的运动方向相同；所述主刷7的中部1/3的刷毛量少于主刷7两端的刷毛，所述主刷7左右两端1/3的刷毛分别向所述主刷7的中部方向倾斜。

在上述方案中，通过设置主刷的中部刷毛量较少，同时两端的刷毛向中部倾斜，使得在清扫过程中形成V形通路，灰尘和垃圾较易向通路的尖端运动，即更加便于吸尘装置将灰尘和垃圾吸入尘盒，且中部较少的刷毛不会影响吸尘装置的吸力，且减少毛发缠绕。

一个优选方案中，所述分析模块根据直角坐标系分析地图范围内未标记且所述万向轮2的运动轨迹未到达的区域。

在上述方案中，一体机打扫的地面或者桌面等均为一平面，通过生成的地图，分析模块可在地图上以直角坐标系，即在X轴和Y轴方向上进行遍历，进而找到地图上未标识且万向轮未运动到的区域，方法简单便于实现，且结果准确。

一个优选方案中，所述智能控制***内还包括比对模块，所述智能家居清洁一体机在针对同一空间进行清扫时，所述地图生成模块在前5次清洁时均生成地图，并根据生成的5份地图汇总得到终版地图。所述地图生成模块将生成的5份地图发送至对比模块进行比对，所述对比模块将5份所述地图的针对同一区域的区别点信息进行判定，若3份或以上所述地图针对同一区域的标记信息相同，则所述终版地图上的相应区域根据所述标记信息标记。

在上述方案中，通过生成5份地图，并根据5份地图的对比得到终版地图，使得一体机在生成地图时，能够有效避免移动物体对于地图生成的干扰，进而避免了因移动物体造成的空间内地图生成有误，造成漏扫的弊端。当然，用户也可根据需要设定一体机在清扫任意次后即生成终版地图。

一个优选方案中，所述GPS导航装置13在所述终版地图上规划所述万向轮2的运行路线。

在上述方案中，GPS导航装置在终版地图上规划清扫路线，使得清扫的路线和范围更为合理，保证了清扫效果。

一个优选方案中，所述壳体1的侧边外缘设置有防撞胶条。

在上述方案中，通过在壳体的侧边边缘设置防撞胶条，对壳体起到了保护作用，避免磕碰对一体机的损坏，提高了所述一体机的使用寿命。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种智能家居清洁一体机，其中，包括：

壳体，其设为圆柱体，所述壳体的底面设置有将所述壳体撑离地面，并带动所述壳体运动的万向轮；所述壳体的一端设置为前端，与所述前端相对的一端设置为尾端，在所述壳体的底面且位于所述前端的一侧设置有一红外线发生器；所述红外线发生器设为扇形，所述扇形的角度为120-150度；所述壳体的前端上设置有超声传感器；所述壳体的底面在靠近所述尾端的一侧设置有凹槽，所述凹槽内设置有触碰开关；

清扫机构，其包括边刷、主刷、吸尘装置和尘盒；所述边刷设置为2个，2个所述边刷对称设置于所述壳体底部在靠近所述前端的两侧；所述主刷设置于所述壳体的底面上的前端和尾端连接的轴线上，并靠近所述前端一侧，所述吸尘装置设置为2个，并分别设置于所述主刷的前后两侧；所述尘盒连接于所述吸尘装置，所述尘盒设置于所述主刷后侧，并嵌入所述壳体内；

拖地机构，其卡接在所述凹槽内，所述拖地机构包括拖布、拖布架和水箱，所述拖布设置于所述拖布架的第一端，所述拖布架的第二端与所述凹槽活动连接，所述水箱设置于所述凹槽的上方，并与所述拖布架液体相通，所述水箱的开闭受控于所述触碰开关；

智能控制***，其包括控制器和与所述控制器分别连接的电机、地图生成模块、记忆存储模块、GPS导航装置和分析模块；所述控制器连接于所述红外线发生器和超声传感器，并根据由所述红外线发生器和超声传感器发出的信号，向所述电机发出指令，以使所述电机根据所述控制器的指令分别驱动所述万向轮、红外线发生器、超声传感器、边刷、主刷和吸尘装置的动作；所述控制器控制电机驱动所述万向轮在宽度小于两米的范围内做往复运动，并控制运动轨迹为弧形；所述地图生成模块记录所述万向轮的运行轨迹并生成地图，而后将所述地图发送至所述记忆存储模块保存；所述GPS导航装置设置于所述壳体的底面，并与所述记忆存储模块连接，以在所述记忆存储模块内保存的地图上规划万向轮的运动路线，所述记忆存储模块将所述运动路线与所述地图相关联并保存；所述分析模块与所述记忆存储模块相连接，并对所述记忆存储模块内存储的地图进行分析，以找出地图范围内未标记且所述万向轮的运动轨迹未到达的区域，而后将所述区域的信息发送至所述地图生成模块和控制器，所述控制器控制万向轮运动至所述区域，并通过所述红外线发生器和超声传感器的返回信号确定所述区域的环境信息，并将所述环境信息发送至所述地图生成模块，以使所述地图生成模块在已生成地图上对所述区域进行补充；

充电电池，其设置于所述壳体内部，并为所述电机提供动力。

2.如权利要求1所述的智能家居清洁一体机，其中，所述拖布架为中空的箱体，所述拖布架的侧板与所述拖布架的底板活动连接，且所述拖布架内置有多根弹簧，以使所述拖布架的底板和顶板间的距离根据所述拖布架的底板承受的压力而可调。

3.如权利要求1所述的智能家居清洁一体机，其中，所述主刷的旋转方向与所述壳体的运动方向相同；所述主刷的中部1/3的刷毛量少于主刷两端的刷毛，所述主刷左右两端1/3的刷毛分别向所述主刷的中部方向倾斜。

4.如权利要求1所述的智能家居清洁一体机，其中，所述分析模块根据直角坐标系分析地图范围内未标记且所述万向轮的运动轨迹未到达的区域。

5.如权利要求1所述的智能家居清洁一体机，其中，所述智能控制***内还包括比对模块，所述智能家居清洁一体机在针对同一空间进行清扫时，所述地图生成模块在前5次清洁时均生成地图，并根据生成的5份地图汇总得到终版地图；

所述地图生成模块将生成的5份地图发送至对比模块进行比对，所述对比模块将5份所述地图的针对同一区域的区别点信息进行判定，若3份或以上所述地图针对同一区域的标记信息相同，则所述终版地图上的相应区域根据所述标记信息标记。

6.如权利要求5所述的智能家居清洁一体机，其中，所述GPS导航装置在所述终版地图上规划所述万向轮的运行路线。

7.如权利要求1所述的智能家居清洁一体机，其中，所述壳体的侧边外缘设置有防撞胶条。