CN220141540U - 清洁机器人 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种清洁机器人,通过设置至少第一清洁滚刷和第二清洁滚刷,对待清洁表面上的垃圾进行拍打清扫,相当于对待清洁表面至少进行两次拍打清扫,有效防止垃圾的遗漏,同时配合清洁滚刷的电机转速大于等于1500r/min,以及清洁机器人的移动速度的取值范围为0.1‑0.25m/s,提高清洁机器人的清洁效率至80%,使得清洁机器人的清洁效果与手持吸尘器的清洁效果相当。
Description
技术领域
本公开涉及一种小型家用产品,特别的涉及一种清洁机器人。
背景技术
随着科技的发展,机器人在我们的生活中扮演者愈发重要的作用,尤其是家用机器人,帮助人们从繁重的家务中解放出来,其中,清洁机器人由于适用性比较广泛而受到用户的广泛青睐。
现有的清洁机器人能够自主移动,在执行工作时,无需人为直接控制和操作,并且还具有路径规划、自动避障、人机交互、回归充电等功能,能够解决人们日常清扫地面的需求。清洁机器人在室内自主移动时利用真空吸尘原理对移动过的待清洁表面进行清扫,目前市面上的清洁机器人对地面的清洁效果一般,尤其是针对难以清洁的地毯或地垫,清洁效率较低,不能满足用户的清洁需求。
实用新型内容
为克服现有技术的缺陷,本公开实施例所要解决的问题是提供一种清洁效果较好的清洁机器人。
一种清洁机器人,包括:机身,其具有前端;移动组件,支撑并带动所述清洁机器人在待清洁地面移动;清洁滚刷,对待清洁地面执行拍打清扫;风机,将所述清洁滚刷拍打出的垃圾吸入所述机身内;尘盒,对吸入的垃圾进行收集;可充电的电池,为所述清洁机器人提供电能;对于标准测试地毯,所述清洁机器人的清洁效率大于等于80%。
在一种实施方式中,对于标准测试地毯,所述清洁机器人通过至少两遍清洁,使得所述清洁机器人的清洁效率大于等于80%。
在一种实施方式中,对于标准测试地毯,所述清洁机器人通过单遍清洁,使得所述清洁机器人的清洁效率大于等于80%。
在一种实施方式中,所述清洁机器被配置为通过以下方式的至少一种,使得清洁效率大于等于80%:A所述清洁滚刷至少包括第一清洁滚刷和第二清洁滚刷;B所述清洁滚刷的电机转速大于等于1500r/min;C所述清洁机器人的移动速度的取值范围为0.1-0.25m/s;D所述清洁滚刷的功率的取值范围为25-50W;E增大清洁机器人的吸尘的吸力。
在一种实施方式中,所述清洁机器被配置为通过以下方式的组合,使得清洁效率大于等于80%:a所述清洁滚刷至少包括第一清洁滚刷和第二清洁滚刷,设置于所述机身底部且至少部分露出所述机身的底面,所述第一清洁滚刷和所述第二清洁滚刷旋转时将所述清洁机器人行走过的待清洁表面的垃圾扫入所述机身;b所述清洁机器人的移动速度的取值范围为0.1-0.25m/s;c所述清洁滚刷的宽度范围为130mm~280mm。
在一种实施方式中,所述清洁机器人还包括设置于所述机身内的滚刷电机,驱动所述第一清洁滚刷和所述第二清洁滚刷旋转,其中,所述滚刷电机的功率为25-50W。
在一种实施方式中,所述第一清洁滚刷的转速等于所述第二清洁滚刷的转速,所述第一清洁滚刷的转速和所述第二清洁滚刷的转速均为1500r/min
在一种实施方式中,所述风机的功率大于等于80W。
在一种实施方式中,所述风机的功率大于等于100W。
在一种实施方式中,所述风机功率的取值范围为100-200W,所述清洁机器人的功率的取值范围为120-250W。
在一种实施方式中,所述清洁机器人的高度的取值值范围为95-115mm。
在一种实施方式中,所述电池的容量为80Wh。
在一种实施方式中,所述电池的充电功率的取值范围为大于等于60W;或者,所述电池的充电电流的取值范围为大于等于3A。
在一种实施方式中,所述电池的单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值的取值范围为小于等于2.3:1。
在一种实施方式中,所述电池的单次充满电可工作时长的取值范围为大于等于20min;所述电池的单次充电时长的取值范围为小于等于45min。
本公开还提供一种清洁机器人,包括:机身,其具有前端;移动机构,支撑并带动所述清洁机器人在待清洁地面移动;清洁机构,包括滚刷,对待清洁地面执行拍打工作;风机,将所述清洁机构拍打出的垃圾吸入所述机身内;集尘机构,对吸入的垃圾进行收集;供电机构,为所述清洁机器人提供能量;其中,所述清洁机器人的单位面积能量投入大于等于5000J/m2。
在一个实施例中,所述清洁机器人通过单遍清洁,使得所述清洁机器人的单位面积能量投入大于等于5000J/m2。
在一个实施例中,所述清洁机器人通过至少两遍清洁,使得所述清洁机器人的单位面积能量投入大于等于5000J/m2。
在一个实施例中,所述清洁机器被配置为通过以下方式的组合,使得所述清洁机器人的单位面积能量投入大于等于5000J/m2:a所述滚刷包括第一清洁滚刷和第二清洁滚刷;b所述清洁机器人的移动速度的取值范围为0.13-0.2m/s;c所述滚刷的宽度范围为180mm~230mm。
在一个实施例中,所述风机的功率为125W,所述滚刷的功率为30W,所述清洁机器人的单位时间清洁面积为1.37m2/min,使得使得所述清洁机器人的单位面积能量投入大于等于5000J/m2。
本公开又提供一种清洁机器人,其包括:机身,其具有前端;移动机构,包括至少一个驱动轮,被配置为支撑并带动所述清洁机器人在待清洁地面移动;清洁机构,包括滚刷,被配置为对待清洁地面执行清洁工作;吸尘机构,包括风机,被配置为将所述清洁机构清洁出的垃圾吸入机身内;集尘机构,包括尘盒,被配置为对吸入机身的垃圾进行收集;控制器,被配置为控制所述清洁机器人在所述待清洁地面进行移动,以实现对待清洁地面的自主清洁;其中,所述滚刷至少包括第一清洁滚刷和第二清洁滚刷,所述第一清洁滚刷和所述第二清洁滚刷设置于所述机身底部,且至少部分露出所述机身;所述第一清洁滚刷和所述第二清洁滚刷被配置为旋转时对所述待清洁地面的垃圾进行清扫,以便所述吸尘机构吸入;所述风机设置于所述机身内部,所述风机的功率大于等于65W。
作为一个可选的实施方式,风机的功率大于等于100W,且小于等于125W。
作为一个可选的实施方式,所述风机进风口处的流量的取值范围为1.2-1.6m3/min;所述风机在风机全堵时进风口处的静压在10~15Kpa之间。
作为一个可选的实施方式,所述第一清洁滚刷和第二清洁滚刷的转速均大于等于1500r/min。
作为一个可选的实施方式,清洁机构包括用于驱动所述第一清洁滚刷和第二清洁滚刷旋转的滚刷电机,所述滚刷电机的功率的取值范围为25-50W。
作为一个可选的实施方式,吸尘机构还包括吸尘口,设置于所述机身底部;所述第一清洁滚刷和第二清洁滚刷均朝向所述吸尘口旋转,以将所述待清洁地面的垃圾拍起;所述风机通过所述吸尘口将拍起的垃圾吸入所述机身内部,并由所述尘盒收集;所述吸尘口位于所述第一清洁滚刷和第二清洁滚刷之间,所述第一清洁滚刷的旋转方向为第一方向,所述第二清洁滚刷的旋转方向为第二方向,所述第一方向与所述第二方向相反。
作为一个可选的实施方式,所述第一清洁滚刷和所述第二清洁滚刷沿机身前进方向设置,所述第一清洁滚刷的旋转轴线和所述第二清洁滚刷的旋转轴线相互平行,且第一清洁滚刷的旋转轴线和所述第二清洁滚刷的旋转轴线均与所述清洁机器人的前进方向垂直;其中,所述第一清洁滚刷和所述第二清洁滚刷的至少一个在沿着旋转轴线的方向上的长度的取值范围为190-215mm。
作为一个可选的实施方式,沿机身前进方向,所述第一清洁滚刷位于所述第二清洁滚刷的前方;所述第一清洁滚刷为硬滚刷,所述第二清洁滚刷为毛滚刷;所述硬滚刷为橡胶滚刷,所述毛滚刷至少包括有刷毛。
作为一个可选的实施方式,所述移动机构用于带动所述清洁机器人以预设移动速度移动;其中,预设移动速度的取值范围为0.13m/s-0.25m/s。
作为一个可选的实施方式,所述清洁机器人的单位面积能量投入至少为5000J/m2。
作为一个可选的实施方式,对于标准测试地毯,所述清洁机器人的清洁效率大于等于80%。
作为一个可选的实施方式,所述清洁机器人的体积大于等于8000cm3。
作为一个可选的实施方式,所述清洁机器人的体积小于等于12000cm3。
作为一个可选的实施方式,所述清洁机器人的高度的取值范围为105-110mm。
作为一个可选的实施方式,所述清洁机器人的功率的取值范围为120-200W。
上述说明仅是本公开技术方案的概述,为了能够更清楚了解本公开的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本公开的较佳实施方式并配合附图详细说明如后。
附图说明
以上所述的本公开的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够实现本公开的具体实施例的详细描述,同时结合附图描述而清楚地获得。
附图以及说明书中的相同的标号和符号用于代表相同的或者等同的元件。
图1为本公开提供的一种实施方式中的清洁机器人的仰视图;
图2为图1所示的清洁机器人内部结构示意图;
图3a为本公开一种实施方式中清洁机器人的清洁滚刷和第一驱动组件的侧视图;
图3b为图3a所示的清洁机器人的清洁滚刷和第一驱动组件另一个视角视图;
图4a为为本公开一种实施方式中清洁机器人的清洁滚刷和第一驱动组件的侧视图;
图4b为图4a所示的清洁机器人的清洁滚刷和第一驱动组件另一个视角视图;
图5为本公开一种实施方式中清洁机器人停靠在基站进行有线充电的示意图;
图6为本公开一种实施方式中清洁机器人停靠在基站进行无线充电的示意图;
图7为本公开一种实施方式中清洁机器人两次清洁第二类型表面移动的路径的示意图;
图8为本公开实验过程中清洁机器人设置单个清洁滚刷和设置两个清洁滚刷在地毯的清洁效率的曲线图;
图9为本公开实验过程中清洁机器人设置单个清洁滚刷和设置两个清洁滚刷,在相同转速不同材质和不同风机的功率下,在地毯上的清洁效率的对比图;
图10a为本公开实验过程中清洁机器人设置单个第一材质(括号标注)的清洁滚刷,清洁滚刷的转速和风机的功率对地毯上的清洁效率的影响曲线图;
图10b为本公开实验过程中清洁机器人设置单个第二材质(括号标注)的清洁滚刷,清洁滚刷的转速和风机的功率对地毯上的清洁效率的影响曲线图;
图10c为本公开实验过程中清洁机器人设置两个清洁滚刷,清洁滚刷分别采用括号中标注的第一材质,清洁滚刷的转速和风机的功率对地毯上的清洁效率的影响曲线图;
图10d为本公开实验过程中清洁机器人设置两个清洁滚刷,清洁滚刷分别采用括号中标注的第二材质,清洁滚刷的转速和风机的功率对地毯上的清洁效率的影响曲线图;
图11为本公开实验过程中清洁机器人设置单个清洁滚刷和设置两个清洁滚刷,不同材质的清洁滚刷和不同材质清洁滚刷的组合,在地毯上对毛发清理率和毛发缠绕率的对比图;
图12为本公开验过程中清洁机器人设置单个清洁滚刷和设置两个清洁滚刷,不同材质的清洁滚刷和不同材质清洁滚刷的组合,在地板上的除尘率的对比图;
图13为本公开提供的另一种实施方式中的清洁机器人的仰视示意图;
图14为本公开提供的另一种实施方式中的清洁机器人的主视示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式是本公开一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式,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方式,都属于本公开保护的范围。
在本公开的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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公开和简化描述,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公开的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本公开的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
此外,下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
目前,现有的清洁机器人可以对待清洁的工作区域进行清洁工作,一定程度上减轻了用户的清洁负担,但是其对地面的清洁效果一般,尤其是对于地毯或地垫清洁,由于地毯(或地垫)等软质材料通常具有绒毛,导致在地面清洁效果一般的清洁机器人在执行地毯清洁时,清洁效果不佳,这就导致用户每周或每两周仍然需要使用手持吸尘器对地毯(或地垫)进行深度清洁,可见,现有的清洁机器人无法真正做到解放用户双手。
有鉴于此,申请人旨在设计一种清洁机器人,可用于替代手持吸尘器,能够真正的解放用户双手。
换言之,一方面,该清洁机器人对于待清洁区域,尤其是清理难度较高的地毯区域(或地垫区域),具有较好的清洁效果,即该清洁机器人的清洁效果能够接近或达到手持吸尘器的清洁效果;这里的“接近”可以理解为清洁机器人的清洁效果达到手持吸尘器的清洁效果的预设百分比,例如该清洁机器人的清洁效果达到手持吸尘器的清洁效果的60%,即可以认为清洁机器人“接近”手持吸尘器的清洁效果;当然,该预设百分比可以根据设计需求以及用户使用手持吸尘器的工作周期(例如每周或每两周)确定,对此,本实施例不做具体限制。需要指出的是,本文所述的清洁效果可以以清洁效率(CE)来表征,当然,清洁效果也可以以其他参数,例如单位面积能量投入,来表征。
另一方面,该清洁机器人的工作时间是可控的,例如工作时间应控制在用户可接受的范围内。
此外,该清洁机器人的电池寿命、清洁机器人自身的体积、清洁机器人在待清洁区域(尤其是地毯区域或地垫区域)上的移动策略等因素在设计时也应进行考量。其中,上述的移动策略至少包括清洁机器人的移动轨迹(例如对每单位面积待清洁区域采用往复清洁的移动轨迹)和/或移动速度(例如可确定每单位时间的移动距离或每单位时间的清洁面积)。
首先,为了接近或达到手持吸尘器的清洁效果,可以通过以下两种方式实现:
方式一:采取单遍清洁策略,即通过一遍式集中清洁的工作方式。这里的“遍”是指遍历整个待清洁区域;上述的“相当”即是指接近或达到手持吸尘器的清洁效果。
方式二:采取多遍清洁策略,即通过清洁遍数大于等于2,并将每遍的清洁效果进行叠加的方式,使得整体清洁效果接近或达到手持吸尘器的清洁效果。其中,采取多遍清洁策略的理由主要有以下两点:1、如果采取单遍清洁,那么清洁机器人体积可能需要做得极大,不符合用户对清洁机器人小型化的期许;2、由于清洁机器人的体积的限制,每遍的清洁效果是有限的;其中清洁机器人的体积与电池、清洁件、电机等组成部件的尺寸、功率等参数有关。
考虑到如果仅增加遍数,而每遍效果太小或不变,则遍数太多,清洁机器人的工作时间就会很长;因此,每遍的清洁效果也应加以约束。
在本申请中,通过控制清洁遍数(以M表示)与每遍清洁效果,使得清洁机器人的整体清洁效果与手持吸尘器的清洁效果相当。可见,为了达到同样的清洁效果,清洁遍数与每遍清洁效果是成反比的,即清洁遍数越大,则每遍清洁效果则可以越小;反之,每遍清洁效果越好,则清洁遍数就可以减小。
因此,设计时需要平衡清洁的遍数和每遍清洁效果,即控制遍数M在第一范围内,每遍清洁效果在第二范围内,使得M遍后的清洁效果为手持吸尘器清洁效果的预设百分比。其中,每遍的清洁效果可以以清洁效率(CE)进行表征;此时,应控制每遍清洁效率在对应的阈值范围。当然,每遍的清洁效果还可以以诸如单位面积能量投入等其他参数来表征,此时则控制每遍单位面积能量投入在相应的阈值范围内,对此本申请不做限制。
针对如何平衡清洁的遍数和每遍清洁效果,下文从遍数和每遍清洁效果两个方面进行阐述:
一方面,考虑到遍数受到每遍清洁效果的制约,因此这里可通过提高每遍清洁效果到相应的范围,来控制清洁的遍数。
由于每遍的清洁效果与清洁件、收集污物(如灰尘,毛发,碎屑等)的效率(吸力)、清洁机器人的移动策略相关,其中清洁件至少包括用于清洁(例如将污物或垃圾扫起)的滚刷、用于吸入污物或垃圾的吸尘口,针对如何提高每遍清洁效果的问题,在一个实施例中,可通过以下几种方式的至少一种提升:
1、从清洁件角度出发,在本申请的一个实施例中,清洁机器人采用双滚刷进行清洁,该双滚刷包括第一清洁滚刷和第二清洁滚刷,第一清洁滚刷和第二清洁滚刷相互配合,共同作用将灰尘等垃圾拍起,以便吸尘口吸取。
为了进一步提高清洁效果,进一步的,双滚刷中,一个清洁滚刷采用硬滚刷,另一个清洁滚刷采用毛滚刷;其中硬滚刷为橡胶滚刷,所述毛滚刷至少包括有刷毛;也就是说,双滚刷中,一个清洁滚刷采用橡胶滚刷;而另一个清洁滚刷可以采用包括刷毛的滚刷,例如仅有刷毛的纯毛滚刷或者既有橡胶又有刷毛的胶毛滚刷。
需要说明的是,在其他实施例中,清洁机器人也可以通过提高滚刷的(电机)功率来提高起尘效果,本申请的滚刷功率的范围为25-50W,优选的,滚刷功率为30W;进而有利于清洁效果的提升。由于滚刷的(电机)功率与滚刷的(电机)转速有关,因此,滚刷的功率提升可通过提升滚刷的电机转速实现;在一个实施例中,滚刷的电机转速大于等于1500r/min。
2、从吸力角度出发,清洁机器人采用大吸力进行吸尘,其中大吸力可通过大功率风机实现,而风机功率与真空度和流量有关,其中,真空度与吸尘口的密封性有关,流量与吸尘口的尺寸有关,三者关系如下:W(风机功率)=P(真空度)*Q(流量);由该关系式可知,可以从真空度和流量两方面考虑,以得到需要的风机功率。即,对于同一风机功率,可选用高真空度、低流量的风机,也可以选取高流量、低真空度的风机。这里的高流量是指风机进风口处的流量大于等于1.2m3/min,低流量则是指风机进风口处的流量小于1.2m3/min;高真空度是指风机全堵时风机进风口处的静压大于等于15Kpa,低真空度是指风机全堵时风机进风口处的静压小于15Kpa。
其中,上述的大功率风机是指功率大于等于100W的风机。进一步的,该风机选用高流量的风机,这样吸尘效果较好。
在本申请的一个实施例中,风机的功率取值范围为100W~200W;优选的,风机的功率取值范围为100W~125W,例如风机可选用高流量(风机进风口处的流量在1.2~1.6m3/min之间)、低真空度(风机全堵时风机进风口处的静压在10~15Kpa之间)的风机;或者风机选用低流量(风机进风口处的流量在0.8~1.2m3/min之间)、高真空度(风机全堵时风机进风口处的静压在15~20Kpa之间)的风机。
在本申请中,风机的功率为125W。
3、从移动策略角度出发,清洁机器人采用控制单位时间的移动距离或者单位时间的清洁面积,例如以较小的移动速度,例如以0.1m/s-0.25m/s的移动速度进行清洁,尤其是将清洁机器人在地毯上的移动速度降低至一预定范围内内。在本申请的一个实施例中,清洁机器人的移动速度的取值范围为0.13-0.25m/s,进一步的,清洁机器人的移动速度的取值范围为0.13-0.2m/s;优选的,清洁机器人的移动速度的取值范围为0.15-0.2m/s。
在一个实施例中,本申请通过上述清洁件和吸力的组合方式来共同提高每遍清洁效果,即同时通过采用双滚刷结合大吸力的组合方式来提高每遍清洁效果。
在本申请中,针对地毯类型为非标准测试地毯,其中非标准测试地毯是指除标注测试地毯之外的通铺地毯:每遍CE的取值范围为大于等于15%。进一步的,每遍CE的取值范围为25%~45%;优选的,每遍CE的取值范围为30%~40%。
针对地毯类型为标准测试地毯,其中标准测试地毯是指威尔顿地毯:每遍CE的取值范围为大于等于60%;进一步的,每遍CE的取值范围为60%~80%;优选的,每遍CE取值范围的取值范围65%~75%。
另一方面,遍数增加,清洁机器人的工作时间就会变长;也就是说,遍数会受到工作时间的制约。因此,这里将通过对工作时间的约束来控制清洁的遍数。由于工作时间与用户使用手持吸尘器的工作周期相关联;换言之,遍数与用户使用手持吸尘器的工作周期(例如1周或2周)有关,因此,遍数M需要控制在该工作周期内完成,而每日清洁遍数的总用时需要控制在用户可接受的范围内,即遍数受到每日工作时间的制约。需要指出的是,工作周期可根据用户需求确定或设置。
考虑到如何在上述工作周期内完成清洁的遍数,可通过以下两种方式实现:
方式A:通过1次来完成清洁的遍数,即工作周期内仅进行1次清洁来完成M遍,此时清洁机器人在工作周期内持续不断的运行M遍来完成清洁。
方式B:通过分多次来完成清洁的遍数,即工作周期内通过N次完成M遍清洁,其中N为大于1或者大于等于2的整数,原因在于:若通过1次完成M遍清洁,则清洁机器人在工作周期内需要连续、不间断的工作,如此,存在以下问题:1、可能导致占用用户的休息时间,降低用户体验;2、发热零部件的负荷比较大,例如芯片、电机、电池等发热元件,可能影响清洁机器人的使用寿命;此外,对于清洁机器人通常采用可充电电池,而电池的充电次数是有限的,因此1次完成多遍清洁也会导致电池寿命的下降;3、机器人的移动轮(包括至少一个驱动轮和万向轮)和清洁件等机械部件也需要持续运行,因此机械部件的磨损会增大,减小机械部件的使用寿命。
方式B通过分多次清洁可以为用户留出休息的时间,同时有利于延长清洁机器人或者其电池等部件的寿命。
遍与遍之间的时间间隔应较短,使得用户能够直观的感受到清洁机器人工作的连续性和工作的高效性,从而提高用户的体验;而次与次之间的时间间隔应较长,以便为用户休息提供预留时间,进而提高用户的体验。
本申请中,将遍分为若干次执行,以便为用户提供休息时间;针对如何通过次来为用户预留休息时间的问题,一方面,可以通过相邻两次和相邻两遍之间的时间间隔、充电方式的对比来实现;
例如,在一个实施例中,前一次工作结束到后一次工作启动之间的时间间隔,大于,前一遍工作结束到后一遍工作启动之间的时间间隔。即相邻两次清洁工作之间的时间间隔是大于相邻两遍清洁工作之间的时间间隔的。
在另一个实施例中,前一次工作结束到后一次工作启动之间的时间间隔大于等于设定的第一阈值;和/或,前一遍工作结束到后一遍工作启动之间的时间间隔小于等于设定的第二阈值;其中,第一阈值大于第二阈值。
上述的第一阈值可以根据用户休息时间设定,例如第一阈值可以是上午和下午之间的休息时间,也可以是用户的睡眠时间;因此,第一阈值例如可以设定为1-12h(小时)范围内的任一数值;优选的,该第一阈值的取值范围在2-10h。需要指出的是,第一阈值可以针对不同的休息情况对应不同的值,例如当前时刻是处于上午11:00,则第一阈值对应2h,而当当前时刻是处于晚上22:00,则第一阈值相应调整为8h。当然,用户也可以通过控制终端(例如手机端或者遥控器或者清洁机器人上的控制界面)对第一阈值进行自定义。
而第二阈值则可以从清洁机器人工作的连续性或者从清洁机器人维护的角度设置;其中从工作的连续性角度,第二阈值例如设置为0,即遍与遍之间时间间隔为0,清洁机器人连续工作。而考虑到清洁面积较大时,清洁机器人有可能需要进行维护,例如充电、排除污物、待机(例如散热)等维护;此时,从维护的角度,第二阈值例如设置为清洁机器人进行充电维护、排除污物或者待机维护所需的时间,第二阈值例如设置为5-120min(分钟);优选的,第二阈值设置为10-60min。综上,第二阈值在0—2h的范围内取值;优选的,第二阈值的取值范围为0-60min;
需要说明的是,第二阈值可以根据不同的条件对应不同的值,比如在无需任何维护的条件下,第二阈值设置为0。在需要排除污物条件下,第二阈值例如设置为5min-20min;优选的,第二阈值10min。而在需要充电维护条件下,第二阈值例如设置为20min-40min,优选的,此时的第二阈值设置为30min。在待机条件下,第二阈值例如设置为40min-60min,优选的,第二阈值设置为60min。其中上述数值仅是为了便于理解和描述,并不应理解为对本申请的限制。
上述实施例中,通过相邻两次的时间间隔和/或相邻两遍的时间间隔的数值或数值范围的角度来提高用户的体验。
此外,在其他实施例中,还可以通过相邻两次和相邻两遍的充电方式的角度来提高用户的体验。例如前一次工作结束到后一次工作启动之间,清洁机器人采用恒流充电(CC)并结合恒压充电(CV)的方式进行充电;前一遍工作结束到后一遍工作启动之间,清洁机器人通过恒流充电(CC)的充电方式充电。换言之,在本申请中,相邻两遍清洁工作之间,清洁机器人的充电方式为CC;由于CC充电时间短,有利于清洁机器人进行高效工作;而相邻两次清洁工作之间,清洁机器人的充电方式为CC结合CV(例如先通过CC方式充电,再通过CV方式充电),通过结合充电时间较长的CV充电,为用户提供了休息时间。
另一方面,将遍分为若干次执行,还可通过将次与自然日匹配,以便于将次与次之间的时间间隔与用户的休息时间匹配。
例如,每日最多分配或安排一次清洁工作或者每次清洁工作分配或安排在不同的自然日。
在一个实施例中,可以通过将每次的工作时间与每个自然日的白天或黑夜匹配,使得次与自然日匹配。匹配的方式例如可以限制每次(或每日)的工作时长,或者每次(或每日)的工作区间。
针对约束每次(或每日)工作时间到何种程度的问题,可从以下两方面的至少一个方面进行约束:
a、约束每次(或每日)工作时间的范围;
比如,控制每次(或每日)的工作时间不超过预定工作时间,或者,控制每次(或每日)的工作区间设置在自然日的白天(或黑夜)对应时段,该预定工作时间或工作区间也可以根据用户的休息时间确定或者由用户自定义。上述工作时间或工作区间内,清洁机器人的工作不仅包括对待清洁区域执行清洁任务,还包括回归维护(例如充电、排除污物等)、避障等必要的其他操作。优选的,在每次或每日的工作时间内清洁机器人是连续、不间断的进行工作的,特别要说明的是,工作过程中进行必要的回归维护(如充电、排除污物等)、避障等,是涵盖在连续、不间断工作的含义内的。
在本申请的一个实施例中,每次工作时间的取值范围为小于等于8h。优选的,该预定工作时间例如设置为6h,即每次(或每日)的工作时间不超过6h,该次工作时间结束到下一次工作时间开始的间隔便是为用户预留的休息时间;例如,每日的工作时间设定为6h,则清洁机器人完成该6h内的连续、不间断的工作。
又如,每次(或每日)的工作区间设置为9:00—12:00;13:00—16:00,每次(或每日)的工作时间为6h;其中,该次(或日)的工作结束(16:00)到下一次(或次日)的工作开始(9:00)之间的时间间隔(15h)是为用户预留的休息时间,而12:00-13:00时段之间的1h时间例如可以是两遍之间的时间间隔或者为清洁机器人回归维护预留的时间。
另外,需要注意的是,在上述的6h工作时间内,清洁机器人是通过连续、不间断的工作完成1次清洁任务,如果该次清洁任务包括2遍清洁,则清洁机器人便是在上述的6h内连续完成了2遍清洁。
由于每次工作时间与每次清洁机器人的充电总用时有关,因此,在一个实施例中,为了将每次工作时间限定在阈值范围内的问题,可通过控制每次清洁的充电总用时来实现;其中,充电总用时与完成该次清洁任务所需的充电次数和对电池进行一次充电的充电用时(简称单次充电时长)相关。
因此,为了控制充电总用时,一方面可通过控制单次充电时长来实现。
在本申请的一个实施例中,单次充电时长的取值范围为小于等于90min。进一步的,单次充电时长的取值范围为小于等于45min;优选的,单次充电时长的取值范围为小于等于35min;具体的,单次充电时长为30min;
考虑到单次充电时长与充电方式有关,因此,为了控制单次充电时长,可通过电池的充电方式来实现。在本申请的一个实施例中,充电方式为快充,即通过提高电池的充电功率,来缩短单次充电时长,以实现快充。换言之,清洁机器人的电池采用快充电池,其中,快充电池指的是能够在短时间内充满的电池,这里的充满的含义是指充到电池的预设容量,例如预设容量为电池额定容量的70%以上。进一步的,快充电池可为锂离子电池、钮扣电池、镍氢、镍镉电池等。
考虑到提高充电功率可通过提升充电的电压或提升充电的电流的方式实现,所以快充技术主要分为两类:低压大电流快充、高压快充。在本申请的一个实施例中,清洁机器人采用恒流充电(CC)的方式,充电速度较快。
综上可知,充电方式、单次充电时长均与充电功率相关,因此,为了实现快充或者减小单次充电时长,因此,可通过控制充电功率实现快充或实现较小的单次充电时长,在本申请的一个实施例中,电池的充电功率的取值范围为大于等于40W。进一步的,电池的充电功率的取值范围为大于等于60W。优选的,电池的充电功率的取值范围为大于等于100W。具体的,电池的充电功率为140W。
鉴于电池的充电功率由充电电流和充电电压确定;因此,可通过控制充电电流或充电电压来控制充电功率。本申请的一个实施例中,通过控制充电电流来控制充电功率,其中,充电电流的取值范围为大于等于3A。进一步的,充电电流的取值范围为大于等于5A;优选的,充电电流大于等于7A。
考虑到快充对电池的寿命有一定影响,因此,在本申请的一个实施例中,电池采用寿命长的电池,电池的寿命可以用电池充放电寿命或者循环次数表征;其中,在一个实施例中,电池的寿命以电池充放电寿命表征,电池充放电寿命可以为电池容量下降了80%-85%(或下降到电池容量的20%-15%)时的使用时长;在本申请的一个实施例中,电池的电压为20V;所述电池容量为80Wh(瓦特小时)。
电池充满电后再放完电的完整过程称为一次循环。在本申请的一个实施例中,电池寿命以循环次数表征,电池的循环次数范围大于等于2000次;优选的,电池的循环次数取值范围为3000-4000次。
需要指出的是,为了控制充电总用时,另一方面,则可通过控制完成每次清洁任务所需的充电次数来实现。考虑到完成每次清洁任务所需的充电次数与单次充满电可工作时长(用于表征最大输出功率下的单包续航能力)有关,为了控制完成每次清洁任务所需的充电次数,可通过控制单次充满电可工作时长来实现。因此,在本申请的一个实施例中,单次充满电可工作时长的取值范围为大于等于15min。进一步的,单次充满电可工作时长的取值范围为大于等于20min。优选的,单次充满电可工作时长为22-25min。
需要指出的是,单次充满电可工作时长与清洁机器人的整机功率和电池容量有关,例如清洁机器人的整机功率为175W,电池容量为80Wh,电池的单次充满电可工作时长可通过以下算式计算:T=80*0.9/175*60=24.7min,其中0.9是电池工作容量系数,可表明电池可工作使用的容量比重,剩余的0.1则是表明电池需要回归充电时的剩余容量比重;该电池工作容量系数可以根据需求设置,例如还可设置为0.8、0.85等。
鉴于现有的清洁机器人由于清洁一遍,因此在工作过程中并不进行充电,仅在完成工作后才会去充电,而本申请提供的清洁机器人由于每次清洁任务可包括多遍清洁,此时清洁总面积较大,因此在清洁过程中需要回归充电,用户期望充电时间不能太长,且单次充满电的工作时间不能太短,因为如果单次充电时长远大于单次充满电可工作时长,可能使用户感觉到清洁机器人工作比较低效,降低用户体验;因此,在本申请的一个实施例中,单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值小于等于2.5:1;优选的,单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值小于等于2.3:1或小于等于2:1;为了保证清洁机器人工作的连续性,进一步的,单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值小于等于1:1。为了提高清洁机器人工作的高效性,优选的,单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值小于等于1:2。
然而考虑到单次充电时长(或快充)、电池单次充满电可工作时长与电池容量有关,所以电池容量和电池性能以及成本也会制约单次充电时长、单次充满电可工作时长,使得单次充电时长无法做到远小于单次充满电可工作时长;因此,在本申请的其它实施例中,单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值大于等于第一比值;其中第一比值的取值范围为1:3。
在本申请的一个实施例中,单次充电时长为30min,单次充满电可工作时长为22min,因此单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值为30:22;
在本申请的另一个实施例中,单次充电时长为43min,单次充满电可工作时长为25min,此时,单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值为43:25。
此外,需要说明的是,每次或每日工作时间还与清洁总用时、其他用时(例避障用时、回充用时)有关,因此,在其他实施例中,可以从清洁总用时以及其他用时角度进行考虑;其中清洁总用时与清洁机器人的单位时间清扫面积、待清洁区域的面积、每次或每日清洁的遍数有关,而单位时间清扫面积与清洁机器人的移动速度、滚刷长度、滚刷数量、多滚刷数量时清扫面积有无重叠等、清洁机器人的移动轨迹(单位面积存在往复运动与否)等有关。而避障用时与避障逻辑有关,回充用时与回充轨迹(例如轨迹的距离)、回归时的移动速度等有关。因此,在本申请的一个实施例中,还可以通过控制清洁机器人的移动速度来控制每次或每日工作时间。
为了便于理解,下面对上述参数的相互关系进行简要描述:
当滚刷长度为190mm=0.19m,且滚刷数量为2,两滚刷清洁面结重叠20%,移动速度为0.15m/s时,单位时间清扫面积通过以下公式计算:0.19*0.15*(1-20%)*60=1.37m2/min;
以待清洁区域区域面积为70m2,清洁遍数为2遍,则清洁总用时可以通过以下方式计算:t1=70*2/1.37=102min;考虑到回充用时、避障用时等,清扫用时t0=102*1.15=117min;
当每次的工作时间减去清扫用时即可得到充电总用时,即充电总用时=4*60-117=123min,而充电次数=清洁总用时/单次充满电可工作时长减去1次(因为开始一次是前一次工作结束后采用CC结合CV充满电),其中,单次充满电可工作时长与清洁机器人的整机功率和电池容量有关,当清洁机器人的整机功率为175W,电池容量为80Wh,电池电压为20V,电池的单次充满电可工作时长可通过以下算式计算:T=80*0.9/175*60=24.7min;可得,充电次数k=t1/T-1=102/24.7-1=3次,该3次属于中间工作过程中的充电,因此采用CC充电,工作结束后才采用CC结合CV充电,以为下一次工作作准备;因此,单次充电时长=充电总用时/充电次数,即单次充电时长t2=(4*60-117)/3=41min。而充电电流与电池容量、电池电压和单次充电时长有关,即充电电流=80/20/41*60=5.85A。考虑到中间的一些时间误差,因此采用充电电流大于5.85A,例如充电电流可采用7A。
b、约束每次的清洁效果。
在本申请的一个实施例中,针对于非标准测试地毯(如除了标准测试地毯外的通铺地毯或满铺地毯,其中,标准测试地毯为威尔顿地毯),每次或每日的清洁效率CE值范围为大于等于30%,进一步的,每次或每日的清洁效率CE值范围为30%~70%,;优选地,每次或每日的清洁效率CE值范围为40%~60%。
针对地毯类型为标准测试地毯,每次或每日CE的取值范围为大于等于80%;进一步的,每次或每日CE的取值范围为80%~95%;优选地,每次或每日的清洁效率CE值范围为85%~90%。
为了更直观的体现清洁效果,无须对地毯进行区分,在本申请的另一实施例中,清洁效果还可以以单位面积能量投入表征时,每次或每日单位面积的能量投入范围:大于等于5000J/m2;进一步的,每次或每日单位面积的能量投入范围为6788±20% J/m2;优选地,每次或每日单位面积能量投入的取值范围为:6788±10% J/m2。其中,单位面积能量投入与整机功率(至少包括风机功率和滚刷功率)、单位时间清洁面积有关,以风机功率为125W,滚刷功率为30W;单位时间清洁面积1.37m2/min为例,每单位面积能量投入计算:(125+30)*60/1.37=6788J/m2。
由于N次的整体清洁效果与手持吸尘器清洁效果相当,通过将M遍分配在N次完成整体清洁效果,每次的清洁效果为每次分配的遍数与每遍清洁效果的叠加。可以理解的是,每次的清洁效果与每次包括的遍数以及每遍清洁效果有关,因此提升1次的清洁效果便可以采用以下两种方式或者其结合来实现:
方式1,提升该次包括的遍数;
在本申请的一个实施例中,每次包括的清洁遍数大于等于2遍;进一步的,每次的清洁遍数的取值范围为2-4遍,优选的,每次的清洁遍数的取值范围为2-3遍;具体的,每次的清洁遍数为2遍。
方式2,提升该次中至少1遍的清洁效果;其中,提升方案可参照上文中所述的针对提高每遍清洁效果的提升方式,为了节省篇幅,此处不作过多赘述。
至于如何将M遍分配到N次中,每次分配的遍数可以相同,也可以不同;每次的清洁效果即为该次清洁所包括的清洁遍数中每遍对应的清洁效果的总和。
下面以M=14遍为例对遍数进行分配以及每次的清洁效果进行简要说明:
如果将M分为7次,若每次分配的遍数相同,则每次分配了2遍;此时,在每遍的清洁效果均相同的情况下,则每次的清洁效果是相同的;而当某次中所包含的遍数中存在有至少1遍清洁效果提升时,则该某次的清洁效果是与不存在任何遍清洁效果提升的其它次的清洁效果不同的;可以理解的是,如果该7次中存在至少3次的清洁效果得到提升,则该3次的清洁效果是大于7次中未经过清洁效果提升的其他次的清洁效果。
若将遍数M分为7次,若至少存在两次分配的遍数不同,则在一种实施例中,可以第一次至第三次分别为2遍,第四至第五次分别为3遍,第六至第七次分别为1遍;当然,也可以在7次中采用其他分配方法。其中,每次的清洁效果是由该次包括的遍数以及该次中每遍清洁效果来共同确定;在每遍清洁效果均一致的情况下,每次的清洁效果与遍数成正比。
又或者在其他实施例中,也可将14遍分为8次、5次、4次、3次等,这里不再一一举例说明了。
应当理解的是,以上遍数分配仅为便于理解,并不表示限制,每次分配的遍数也可为其它数值,对此本实施例并不限定。
特别强调的是,当每次包括2遍时,两遍的遍历路径是不同的,例如两遍的遍历路径并非重合或并不平行。因此,在一个可选的实施例中,两遍的遍历路径相互呈锐角或者直角。即该两遍的遍历路径所呈角度的取值范围为大于0度,且小于等于90度。优选的,参照图14,两遍的遍历路径相互垂直,即两遍的遍历路径相互呈直角;例如清洁机器人沿矩形房间执行两遍遍历清洁时,若第1遍沿矩形房间的宽度方向遍历,第2遍则沿矩形房间的长度方向遍历;当然,在其他实施例中,清洁机器人沿矩形房间执行两遍遍历清洁时,若第1遍沿矩形房间的宽边方向遍历,第2遍则沿与矩形房间的长边(或宽边)呈一锐角角度进行遍历。其中上述的遍历路径采用工字形遍历,而在其他实施例中,遍历路径也可以采用其他轨迹,例如波浪形或者齿形遍历,对此本实施例不做限定。
而当每次包括2遍以上的遍数时,则至少两遍的路径是不同的,例如相邻两遍的路径不同。
考虑到用户需求问题(例如非工作日,机器人不工作,或者用户期望在周期之前达到清洁效果),此外,考虑到清洁机器人的实际清洁效果与设定期望效果之间可能存在误差,因此,可通过在N次清洁中,提升至少1次的清洁效果,以达到与手持吸尘器清洁效果相当的清洁效果,例如在本申请的一个实施例中,在N次中,至少1次,清洁工作开始到清洁工作结束,每次CE达到40~60%,或单位面积能量投入达到6788±10% J/m2,以达到与手持吸尘器清洁效果相当的清洁效果。
至于如何提升该至少1次的清洁效果,也可采取如下两种方式或者其结合:
1)提升该单次所包含的遍数。
例如该单次所包含的遍数大于等于2遍。
在本申请的一个实施例中,每次/每日清洁机器人遍历待清洁区域2-3遍,优选的,每次清洁机器人遍历待清洁区域2遍,即每次包括两遍。
2)提升该次中至少1遍的清洁效果,具体提升方案请参照上文所述,为了节省篇幅,此处不作过多赘述。
为了提升用户体验,在本申请的一个实施例中,N次清洁中,提升至少3次的清洁效果。即,至少3次中,每次CE达到40~60%,或单位面积能量投入达到6788±10%J/m2,使得N次清洁达到与手持吸尘器清洁效果相当的清洁效果。
在本申请的一个实施例中,工作周期(例如7个自然日或7天)内的遍数M的取值范围为5~21遍/周期;进一步的,遍数M的取值范围为5~14遍/周期;优选的,遍数M的取值范围为7~14遍/周期。
下面以清洁效率(CE)表征每遍达到的清洁效果为例来说明每遍效果的阈值范围。
针对地毯类型为非标准测试地毯,其中非标准测试地毯是指除标注测试地毯之外的通铺地毯:每遍CE的取值范围为大于等于15%;使得工作周期内(例如7天)的CE取值范围为大于等于35%,以与手持吸尘器的清洁效果相当。
进一步的,每遍CE的取值范围为25%~45%,使得工作周期内(例如7天)的CE取值范围为35%~60%,以与手持吸尘器的清洁效果相当;优选的,每遍CE的取值范围为30%~40%,使得工作周期内(例如7天)的CE取值范围为40%-50%,以与手持吸尘器的清洁效果相当。
针对地毯类型为标准测试地毯,其中标准测试地毯是指威尔顿地毯:每遍CE的取值范围为大于等于60%;使得工作周期内(例如7天)的CE取值范围为大于等于90%;以与手持吸尘器的清洁效果相当。
进一步的,每遍CE的取值范围为60%~70%,使得工作周期内(例如7天)的CE取值范围为90%~95%,以与手持吸尘器的清洁效果相当。
由上可知,对于不同的地毯,清洁效果也是不同的,也就是说,对于不同地毯,清洁效率可以做适应性调整;当然也可以以其中较难以清理的地毯(例如非标准测试地毯)为准确定的清洁效率,则对其他的地毯(标准测试地毯)清洁效率会更好。
下面以每次或每日的清洁遍数为大于等于2遍为例对每次或每日的清洁效果,且清洁效果仍以清洁效率CE来表征进行说明:
针对地毯类型为非标准测试地毯,每次或每日CE的取值范围为大于等于25%;进一步的,每次或每日CE的取值范围为30%~70%;优选的,每次或每日CE的取值范围为40%~60%。
针对地毯类型为标准测试地毯,每次或每日CE的取值范围为大于等于80%;进一步的,每次或每日CE的取值范围为80%~90%,使得工作周期(例如7天)内的CE的取值范围为90%~95%,以与手持吸尘器的清洁效果相当。
又如,可以将自然日按工作日和非工作日区分,以保证非工作日用户休息。
在一个实施例中,清洁机器人具有高效清洁模式和普通清洁模式,高效清洁模式和普通清洁模式均表示1次清洁;其中为了区分高效清洁模式和普通清洁模式,可以通过清洁遍数或者(一遍的)清洁效果来界定不同的清洁模式,例如高效清洁模式的清洁遍数为第一遍数,普通清洁模式下的清洁遍数为第二遍数,其中第一遍数大于第二遍数;例如第一遍数可以设置为大于等于2遍,而第二遍数可以设置为1遍。
或者,高效清洁模式的清洁效果为第一清洁效率,普通清洁模式下的清洁效果为第二清洁效率,其中第一清洁效率大于第二清洁效率;其中,清洁效率的不同可通过功率不同来实现,也可通过滚刷转速等来实现;例如第一清洁效率是通过风机功率调整为大功率(例如大于等于100W,吸力大)实现的,第二清洁效率是通过风机功率调整为小功率(例如小于100W,吸力小)实现。
在本申请的一个实施例中,在非工作日,清洁机器人不清洁或者采用普通清洁模式;在工作日,清洁机器人采用高效清洁模式。
参照图13,用户可以通过控制终端(例如手机、控制面板)对清洁机器人的模式进行选择,使得清洁机器人按照对应的模式执行清洁工作。
其次,为了使清洁机器人的时间可控,本申请的一个实施例中,可通过限制每日清洁机器人的工作时间,例如将清洁机器人的工作时间控制在用户可接受的范围内,使得其能够满足用户的需求。
例如每日的工作时间不超过预定工作时间,或者,控制每日的工作区间设置在自然日的白天(或黑夜)对应时段,该预定工作时间或每日的工作区间可以根据用户的休息时间确定或者由用户自定义。
在本申请的一个实施例中,每日的工作时间不超过8h。优选的,每日的工作时间不超过4h,例如,每日的工作区间可设置为8:00—12:00,或13:00-17:00点等;上述工作区间内,清洁机器人的工作不仅包括对待清洁区域执行清洁任务,还包括回归维护(充电、排除污物等)、避障等必要的其他操作。优选的,在每日的工作时间内清洁机器人是连续、不间断的进行工作的,特别要说明的是,工作过程中进行必要的回归维护(充电、排除污物等)、避障等,是属于连续、不间断工作的定义的。例如,每日的工作时间设定为4h,则清洁机器人完成该4h内的连续、不间断的工作。另外,需要注意的是,在上述的4h工作时间内,清洁机器人是通过连续、不间断的工作完成1次清洁任务,如果该次任务包括2遍清洁,则清洁机器人便是在上述的4h内连续完成了2遍清洁。
当然,在其他实施例中,每日的工作时间之间也可以预留用户休息时间和/或为清洁机器人预留休息时间,以该预定工作时间例如设置为4h,该4h可以分为上午和下午不同的工作区间来执行,每日的工作区间例如设置为9:00—11:00,以及14:00-16:00点,中间的时间间隔,即11:00-14:00为预留的用户休息时间和/或清洁机器人的休息时间。而在该场景下,清洁机器人则是在两个工作区间的完成1次清洁任务,如果该次任务同样包括2遍清洁,则清洁机器人可在上午的2h内完成1遍清洁或者完成待清洁区域面积的一半,剩余的1遍清洁或者一半面积可在下午的2h内完成;当然,在其他实施例中,清洁机器人也可在上午的2h内完成3/2遍清洁或者完成待清洁区域面积的2/3,剩余的1/2遍清洁可在下午的2h内完成或者剩余的4/3面积可在下午的2h内完成。应当理解的是,这里的数值仅是为了便于论述,并不应理解为对本申请所造成的限制。
由于每日工作时间与清洁机器人每日的清洁总用时、充电总用时、其他用时(例如避障用时、回充用时)有关,针对如何将每日工作时间限定在上述范围的问题,可以从以上几个三个方面的至少一个方面进行考虑;
其中,清洁总用时与清洁机器人的单位时间清扫面积(例如1.37m2/min)、待清洁区域的面积(例如70m2)有关;而单位时间清扫面积与清洁机器人的移动速度(例如0.15m/s)、滚刷长度(例如190mm)、清洁机器人的移动轨迹等有关;
而避障用时、回充用时分别与避障逻辑和回充逻辑有关,例如避障逻辑包括避障响应时间、避障移动策略(如制动、转向还是沿障碍边缘移动)、避障前后的移动速度等;回充逻辑与回充响应时间、回充策略(例如移动轨迹、轨迹的长度)、回归时的移动速度等有关。
例如考虑到上述清洁总用时、避障用时、回充用时等因素均与移动速度的相关性,因此,在本申请的一个实施例中,可通过控制清洁机器人的移动速度来控制每日工作时间。
充电总用时与完成每次清洁所需的充电次数和单次充电时长相关;因此,可以从完成每次清洁所需的充电次数和单次充电时长两方面的至少之一来控制充电总用时。
为了控制每次的充电总用时,一方面可通过控制完成每次清洁任务所需的充电次数来实现;其中,完成每次清洁任务所需的充电次数与单次充满电可工作时长有关。因此,在本申请的一个实施例中,单次充满电可工作时长的取值范围为22min-25min。
另一方面,为了控制每次的充电总用时,可通过控制单次充电时长来实现。在本申请的一个实施例中,单次充电时长的取值范围为小于等于45min;
考虑到用户对清洁机器人高效工作的需求,即期望电池单次充满电可工作时间较长,而电池进行充电的时间较短,因此,在本申请的一个实施例中,单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值小于等于2:1,进一步的,单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值小于等于1:1;优选的,单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值小于等于1:2。
另外,由于清洁机器人电池性能(如电池容量、电池充电功率、电池寿命等)以及电池成本,单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值大于等于1:3,进一步的,单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值大于等于1:2;优选的,单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值大于等于1:1。
为了平衡用户需求和清洁机器人的电池性能、成本,因此,在本申请的一个实施例中,单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值应控制在1:2~2:1的范围内。
鉴于单次充电时长与充电方式有关;因此,可通过控制充电方式来实现控制单次充电时长;在本申请的一个实施例中,充电方式为CC充电;由于CC充电与充电功率相关,进一步的,在本申请的一个实施例中,电池的充电功率的取值范围为大于等于100W。
而电池的充电功率是与充电电流密切相关,因此,在本申请的一个实施例中,充电电流的取值范围为大于等于5A。
一般而言,电池的充电方式会对电池的寿命造成影响,因此,为了提高清洁机器人的使用寿命,本实施例中,电池选用寿命长的电池,其中电池的寿命长短可用电池充放电寿命或者循环次数表征,因此,在本申请的一个实施例中,电池充放电寿命为电池容量下降了80%-85%的寿命。
最后,清洁机器人的体积应可控,一方面,清洁机器人的体积不能太大,例如其体积应满足用户的小型化需求,否则会影响通过性。另一方面,清洁机器人的体积与自身部件相关,尤其是受到风机、电池、污物容纳组件(例如尘盒)、清洁件(包括滚刷和吸尘口)等与清洁相关的功率部件的体积影响,因此为了确保清洁机器人的清洁效果,清洁机器人也不能做得太小。
其中,风机的体积与风机选型有关,而风机选型主要是满足功率需求,本实施例中,风机的功率范围为100~200W,优选的,风机功率范围100~125W。
电池的体积与电池选型有关,而电池选型主要是电池容量,以满足供电需求,同时兼顾电池的使用寿命,本申请的一个实施例中,电池选用刀片电池。
尘盒的体积与设定的尘污容量有关,以满足污物容纳需求,同时兼顾排除污物等维护的次数,在本申请的一个实施例中,尘盒选用
清洁件包括用于执行清扫任务的清洁单元,其中清洁单元至少包括滚刷、边刷、吸尘口的至少一种。本实施例中,清洁单元包括滚刷和吸尘口,清洁件的体积主要取决于滚刷的体积,本实施例中,滚刷采用双滚刷,每个滚刷的长度范围为130mm-280mm。优选的,每个滚刷的长度范围为180mm-230mm。进一步的,滚刷的长度为190mm-215mm。
当然,在其他实施例中,清洁件还可以包括用于执行拖地任务的拖地单元。进一步的,该拖地单元至少部分可拆卸地连接于清洁机器人上。对此,本实施例不作限制。
此外,清洁机器人的体积还受到一些传感器组件,例如用于距离探测的激光雷达(Laser Direct Structuring,LDS)及其安装位置的影响。
为了保证通过性和清洁效果,进一步的,清洁机器人的体积(长*宽*高)范围为330*310*105~340*320*110mm3。
具体的,清洁机器人的体积为8000cm3;而清洁机器人的整机功率为120-200W,其整机功率与体积的比值范围为120/8000~200/8000(W/cm3)。
由于清洁机器人体积与清洁机器人的长、宽、高有关,下面则从长、宽、高三个方面分别进行说明:
首先,考虑到清洁机器人在室内进行清洁工作时,其体积(尤其是高度方向)受室内家具高度的制约,因此,清洁机器人的机身高度应小于家具高度,其中机身高度是指清洁机器人的机身的顶部与水平地面的距离,这里的家具高度是指家具底部与水平地面的距离。考虑到家具(如普通的椅子、桌子等)高度约为150mm,因此,在一个实施例中,清洁机器人的机身高度小于等于150mm,进一步的,考虑到一些特殊家具(例如沙发、床边柜等)高度较低,一般为115mm;进一步的,清洁机器人的机身高度小于等于115mm。一边清洁机器人能够满足高度方向上的通过性。
另外,由于清洁机器人受到自身部件(例如驱动轮、电池、风机、滚刷、尘盒等)在高度方向上的制约,因此清洁机器人的高度也不能太小,在本申请的一个实施例中,清洁机器人在高度方向上的取值范围大于等于80mm;考虑到LDS通常在机身顶部安装,且具有一定高度,因此,优选的,清洁机器人的高度方向上的取值范围为大于等于95mm。
综上,在本申请的一个实施例中,清洁机器人的高度的取值范围为95-115mm。优选的,清洁机器人的高度的取值范围为105-110mm。
鉴于清洁机器人也受到待清洁区域上的家具(桌、椅等)以及门、台阶、过道等在宽度方向的制约,为了确保宽度方向上的通过性,考虑到家具(如普通的椅子、桌子等)、门、过道等的宽度约为500mm,因此,在一个实施例中,清洁机器人的机身宽度小于等于500mm;考虑到一些宽度较小的特殊家具(例如沙发、床边柜等),进一步的,清洁机器人的机身宽度小于等于350mm。
而考虑到清洁机器人受到自身部件(例如驱动轮、电池、风机、滚刷、尘盒等)在宽度方向上的制约,因此清洁机器人的宽度也不能太小。在本申请的一个实施例中,清洁机器人在宽度方向上的取值范围大于等于270mm;考虑到宽度方向的一些其他功能需求,例如边刷、防撞板等,且占有一定的宽度,因此,优选的,清洁机器人的宽度方向上的取值范围为大于等于290mm。
综上,为了使得清洁机器人既能够满足功能需求(例如清洁效果、多功能),又能够满足宽度方向上的通过性。在本申请的一个实施例中,清洁机器人在宽度方向上的取值范围为290mm~350mm;优选的,清洁机器人的宽度的取值范围为310mm-320mm。
考虑到清洁机器人长度方向上如果太长,结构不紧凑,且不利于清洁机器人的避障以及在狭窄区域内的转向等,在本申请的一个实施例中,清洁机器人的长度方向上的取值范围310mm~350mm;优选的,清洁机器人的长度的取值范围为330mm-340mm。
本公开一实施例中提供了一种清洁机器人,该清洁机器人通过每周期清扫遍数M足够多,通过将遍数效果叠加的方式,使得其清洁效果与手持吸尘器的清洁效果相当;该清洁机器人包括:机身;移动组件,支撑并带动所述清洁机器人在待清洁区域表面移动;其中移动组件,安装于机身上,配置为带动清洁机器人进行移动,例如带动清洁机器人在待清洁区域内移动;其中,移动组件包括至少一个驱动轮,以及用于驱动所述驱动轮移动的驱动电机,所述驱动电机的输出端与所述驱动轮连接。
清洁组件,设置于所述机身底部,对待清洁区域表面执行清洁工作;所述清洁机器人通过所述清洁组件,在所述移动组件的带动下,按照预设清洁策略对所述待清洁区域表面进行清洁,使得所述清洁机器人在每个工作周期内的清洁效果与手持吸尘器的清洁效果相当;其中所述预设清洁策略包括每个工作周期内清洁的遍数M和每遍的清洁效果的至少一种;所述清洁效果以清洁效率或者单位面积能量投入表征。例如,该清洁机器人包括控制器,用于控制清洁机器人通过所述清洁组件,并在所述移动组件的带动下,按照预设清洁策略对所述待清洁区域表面进行清洁,使得所述清洁机器人在每个工作周期内的清洁效果与手持吸尘器的清洁效果相当;其中移动组件和清洁组件分别与控制模块电连接。进一步的,预设清洁策略还包括遍历路径和移动速度等。
进一步的,每个所述工作周期设置为7个自然日;所述清洁效果以清洁效率表征;所述清洁机器人在所述工作周期内的清洁效率大于等于35%,尤其是针对非标准测试地毯。更进一步的,每个工作周期清洁遍数M的取值范围为5~21遍/周期,每遍的清洁效率大于等于15%,使得每个工作周期内的清洁效率大于等于35%。进一步的,每个工作周期的每个自然日或每次清洁遍数2-3遍,每遍的清洁效率大于等于15%。
为了使得其清洁效果与手持吸尘器的清洁效果相当,本申请提供了采用以下方案之一的清洁机器人,具体参见下表1,其中可以理解的是,表中的大吸力是指应用风机功率为125W的风机实现的,而普通风机的功率为80W;除非特别说明滚刷是胶刷,未作限定的滚刷即表明该滚刷即可以是胶刷,也可以是含刷毛的毛刷或者其他类型的滚刷。
表1:
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本公开一实施例中还提供了一种清洁机器人,该清洁机器人通过应用Typell电池(软包电池)与快充技术,以便将清洁机器人的每日工作时长控制在用户可接受范围内。
对本公开中涉及的术语进行如下简要说明:
清洁效率(Cleaning Efficiency,CE):若待清洁表面上具有100单位灰尘,经过1遍清洁,清洁了1单位灰尘或者说灰尘减少了1单位,则定义清洁效率为1%。
由于清洁效率CE与地毯类型以及灰尘分布等测试条件有关,下面对清洁效率CE的测试条件进行说明:
1.1地毯类型
本公开分别选用以下两种地毯类型进行测试:
1)标准测试地毯:
威尔顿(Wilton)地毯,作为首选的试验地毯并用于国际性的比对试验。
本测试中,威尔逊地毯的绒毛长度约为8mm。
2)非标准测试地毯:
满铺地毯,这种地毯是带有中等长度毛簇的长毛地毯,相对威尔顿(Wilton)地毯通常不易清洁,室内实验室试验可选择以及消费者试验。
本测试中,满铺地毯的绒毛长度约为12mm。
1.2称重设备
使用称重设备,使灰尘去除能力与试验地毯的预清洁度相关,其精度应为0.01g。
1.3灰尘埋置滚轮
滚轮的直径50mm,长380mm,至少比布灰宽度长20mm。滚轮由钢材制成并抛光,滚轮上应有手柄或电机带动滚轮运动,滚轮的质量为10kg/m。其中滚轮可以装在灰尘分撒器中。
1.4试验区域和运行长度
试验区域的运行方向保持与地毯绒毛方向一致,试验区域长度是(700±5)mm,
为了提高测试精度,本测试中,清洁区域宽度为(B-20)mm,其中B表示清洁头宽度。需要指出的是,试验区域宽度也可按照国标GB/T20291.1—2014/IEC60312-1:2010,IDT中设置为清洁头宽度Bmm。
试验区域的前后分别至少增加200mm和300mm的运行长度用于清洁头的加速和减速。
从而,试验区域长度为700mm而运行区域长度至少为1200mm,在运行开始200mm用于加速,清洁头的前边沿中心点应与加速区开始边沿的中心线在一条线上。清洁头应运行至运行区终端,当其有效深度的后边沿至少超过试验区域后边200mm,从而留有适当的距离用于减速。返回运行时仍然是相同的方法直至清洁头的前边沿和测试区前的加速区开始边沿在一条线上。
清洁头的有效深度应以(0.50±0.02)m/s的稳定运行速度直线通过整个测试区域。
本测试中,按照真空吸尘器自身运行速度(0.15m/s)进行。
需要指出的是,真空吸尘器自身带有驱动装置,也可以以规定的(0.50±0.02(手持吸尘器运行速度))m/s的运行速度操作。
1.5去除残留灰尘:
如果不使用地毯拍打机,地毯应平放在一个硬制的沙网支架上,手工拍打或者用动力清洁头进行清理。清理之后,使用有较好灰尘清洁能力的真空吸尘器进行一个周期的残余灰尘清洁。用于被动清洁头试验的地毯只能由被动清洁头进行清洁表面(动力清洁头可用于反面的清洁)。
本测试中,采用手动拍打。
1.6实验灰尘的分布:
试验灰尘按照(125±0.1)g/m2均匀分布,并尽可能均匀地覆盖所有试验区域。
本测试中,灰尘量按公式(B-20)/100×0.7m×125g/m2)计算,式中B为清洁头宽度,试验区域长度为0.7m。需要指出的是,若试验区域宽度按照国标GB/T20291.1—2014/IEC60312-1:2010,IDT中设置为清洁头宽度Bmm,则灰尘量按公式B/100×0.7m×125g/m2。
本测试中,采用灰尘筛手动撒灰。
当然,为保证试验区域灰尘分布均匀,建议使用灰尘分撒器,通过观察地毯上的布灰情况进行该灰尘分撒器的调整。
1.7地毯上灰尘的埋入:
使用上述的灰尘埋置滚轮沿着地毯绒毛方向进行10次往复运行把灰尘压入地毯中。滚轮沿着地毯绒毛方向向前运行,以(0.50±0.02)m/s的匀速压过整个试验区域。确保整个区域完全且平坦压过,然后将地毯放置10min。
1.8去除灰尘的能力的确定:
测试前称重记录撒灰重量m及尘盒(集尘机构)重量M1;
测试过程中,在真空吸尘器关闭之前清洁头应该提高至测试表面至少50mm。电机在完全停转之前尘盒不应取下。
一旦吸尘器完全停转,将尘盒小心取下并再次称量M2。真空吸尘器在除尘过程中由于静电的产生,在称量之前应确保尘盒已经完全稳定,无静电。
除尘能力K以尘盒在布灰后的测试区域上运行后的质量变化的百分数来表示。
本测试中,采用多次测量,并按照如下公式(1)和(2)计算得到K。其中,测量次数一般至少两次。
其中,清洁效率CE可以用上述的除尘能力K表征,两者的关系,例如CE=K×100%。
功率:本公开中所涉及的功率均指消耗能量的设备(例如风机、滚刷电机、驱动电机等)的额定输入功率,有特殊说明的除外。
转速:本公开中所涉及的转速均是指能够转动的设备带负载时的转速;例如清洁滚刷的转速是指清洁滚刷接触待清洁地面时的转速,另有特殊说明的除外。
起尘:意指使灰尘、毛发、碎屑等垃圾的至少部分脱离或暂时脱离待清洁地面。
电池充放电寿命:由于电池损耗,电池充电到100%后能放出的容量下降至电池容量的80%时的使用时长。
电池循环次数:电池充电到100%后再放电到0的完整过程称为一次循环。
目前,现有的清洁机器人可以对待清洁的工作区域进行清洁工作,一定程度上减轻了用户的清洁负担,但是其对地面的清洁效果一般,尤其是对于地毯或地垫清洁,由于地毯(或地垫)等软质材料通常具有绒毛,导致清洁机器人在执行地毯清洁时,清洁效果不佳。这就导致用户每周或每两周仍然需要使用手持吸尘器(upright)对地毯或地垫进行深度清洁,可见,现有的清洁机器人无法真正做到解放用户双手。
有鉴于此,本公开旨在设计一种清洁机器人,可用于替代手持吸尘器,真正的解放拥护双手。其中,该清洁机器人包括机身,设置在机身上的移动机构,设置在机身上的拍打机构以及设置在机身上的吸尘机构,其中,移动机构被配置为带动清洁机器人进行移动;拍打机构被配置为对待清洁地面表面进行拍打,以将待清洁地面表面的灰尘、毛发、碎屑等垃圾拍起;吸尘机构被配置为对待清洁区域进行吸尘,以将待清洁区域表面的灰尘、毛发、碎屑等垃圾吸入机身内。上述的地面包括硬地面和软地面,其中硬地面是指硬度较大且表面较为平整的材质形成的地面,例如地板、地砖等;而软地面是指硬度较小且表面较不平整的材质形成的地面,例如地毯、地垫等。
也就是说,该清洁机器人对于待清洁表面,尤其是清理难度较高的地毯区域或地垫区域,具有的清洁效果较好,且该清洁机器人的清洁效果与手持吸尘器的清洁效果相当。这里的“相当”可以理解为清洁机器人的清洁效果达到或基本达到手持吸尘器的清洁效果;这里的基本达到可以理解为清洁机器人的清洁效果等于手持吸尘器的清洁效果的预设百分比,例如该清洁机器人的清洁效果等于手持吸尘器的清洁效果的60%以上,则可认为清洁机器人基本达到手持吸尘器的清洁效果;当然,该预设百分比可以根据设计需求、地毯类型和对标的手持吸尘器的选取确定,对此,本实施例不做具体限制。
考虑到如何体现清洁效果,在一个实施例中,清洁效果可以用清洁效率CE来表征。
由于硬地面和软地面的清洁难度不同,例如通常同一台清洁机器人对于地毯等软地面的清洁效率比地板等硬地面的清洁效率高。为了更好的体现清洁效果的提升,在一个实施例中,以真空吸尘器(包括手持吸尘器和清洁机器人)在较难清洁的软地面(如地毯)下的清洁效率CE进行论述:
首先,为了便于直观的理解手持吸尘器的清洁效果:该手持吸尘器对于非标准测试地毯(例如满铺地毯)执行一遍清洁的CE值为45%;该手持吸尘器对于标准测试地毯(例如威尔顿地毯)执行一遍清洁的CE值为90%。
因此,本公开的清洁机器人的清洁效果与手持吸尘器的一遍清洁效果相当,即表明,该清洁机器人需要在同样的工作周期内,对非标准测试地毯进行清洁的CE值达到45%及以上,或者基本达到45%(例如25%);或者对于标准测试地毯进行清洁的CE值达到90%及以上,或者基本达到90%(例如80%)。
针对如何提高清洁机器人的清洁效率CE,使其与手持吸尘器的CE相当的问题,一方面,可以从与清洁效率CE的相关因素(例如起尘、吸尘等)出发考虑来进行提升;另一方面,可以通过提升清洁机器人单位面积能量投入(Energy Input per unit area,EI)来实现。
针对第一方面:
由于清洁效果与起尘效果、吸尘效果、清洁机器人的移动策略因素等相关,因此,便可以从起尘效果、吸尘效果以及移动策略的至少一个方向提高清洁效率CE。
考虑到起尘效果与上述用于起尘的拍打机构有关,而吸尘效果与上述用于吸尘的吸尘机构有关、移动策略与上述用于带动清洁机器人移动的移动机构有关。
因此,为了提高清洁机器人的清洁效率,便可通过以下几种方式的至少一种来提升:
1、从起尘效果角度出发。
由于拍打机构通过拍打进行起尘,因此考虑从拍打机构对待清洁地面的拍打作用进行改善。
考虑到起尘效果与拍打机构的拍打频率、拍打方向、拍打力度、单次拍打接触待清洁表面的长度(简称单次拍打长度)等参数有关,因此可以从拍打机构的拍打频率、拍打方向、拍打力度、单次拍打长度等至少一个方面进行提升。
其中,拍打频率是指单位时间内对待清洁地面拍打的次数。
下面对拍打机构的上述参数分别说明如下:
A拍打频率
考虑到拍打频率较低时,拍起的灰尘等垃圾量较少,因此,通过增大拍打频率有利于将更多的垃圾拍起,提高了起尘效果。
B拍打方向
考虑到硬地面(例如地板、地砖等)的缝隙、软地面(例如地毯、地垫等)的材质对垃圾的吸附性较大,如果仅从一个方向拍打,可能并不能将这类垃圾拍打,影响清洁效果。因此,在一个实施例中,拍打方向至少包括第一方向和第二方向;优选的,第一方向与第二方向相反,通过从两个相反的方向拍打可以提高对硬地面的缝隙、地毯绒毛之间或地毯深处的垃圾的拍起,从而有利于提高起尘效果。
C拍打力度
考虑到拍打力度较小,不利于将垃圾拍起,因此可通过增大拍打力度来提高起尘效果。
由于上述拍打力度通常不易通过直接测量得到,且如果直接测量需要增加额外的测量组件,导致成本增加。因此,本公开设计时考虑对拍打力度进行间接表征。
在一个实施例中,拍打力度可通过拍打机构的与待清洁地面接触的拍打工作头在待清洁地面产生的过盈度来表征,其中过盈度可以理解为拍打工作头远离机身底盘的头部与待清洁地面的表面之间的距离。
D单次拍打长度
考虑到单次拍打长度较短,拍起的垃圾较少,因此可通过增大单次拍打长度来提高起尘效果。
需要说明的是,单次拍打长度会影响清洁机器人的尺寸,也就是说,当设计的清洁机器人的尺寸确定时,单次拍打长度便需要考虑清洁机器人尺寸的限制。
在本公开的一个实施例中,拍打机构包括清洁滚刷。
当然,在其他实施例中,拍打机构还可以采用棍、棒、铲或其他物体,只要其能够起到对待清洁地面进行拍打的作用即可。
为了便于对拍打机构的上述于拍打相关的参数进行理解,下面以拍打机构为清洁滚刷,清洁滚刷包括刷体和位于所述刷体上的清洁部或清洁工作头(例如装设在刷体上的胶条、刷毛等刷头)为例对上述参数说明如下:
首先,拍打频率与清洁滚刷的转速、清洁滚刷的个数、清洁滚刷上接触待清洁地面的清洁部(例如刷头)的数量有关。
在一个实施例中,拍打次数约等于转速、滚刷个数、刷头数量的乘积。根据拍打频率与拍打次数互为倒数关系,便可以计算得到拍打频率。
为了提高拍打频率,可以通过以下一种方式或者其组合来实现:
(a1)提高清洁滚刷的转速;
(a2)增加清洁滚刷的个数;
(a3)增加清洁滚刷上刷头的数量。
因此,在本公开的一个实施例中,清洁机器人可以通过提高清洁滚刷的转速来提高拍打频率,从而提高起尘效果,进而有利于清洁效果的提升。
由于滚刷的转速与滚刷的(电机)功率有关,因此,滚刷的转速提升可通过提升滚刷的功率实现。
在一个实施方案中,滚刷的转速大于等于1200r/min。本公开的滚刷功率的范围为25-50W。优选的,滚刷功率为30W。
在本公开的另一实施例中,为了提高拍打频率,提升起尘效果,进而提高清洁效果,可对清洁滚刷的数量进行改进,例如清洁机器人采用双滚刷进行清洁,该双滚刷包括第一清洁滚刷和第二清洁滚刷,第一清洁滚刷和第二清洁滚刷作用于待清洁地面,将灰尘等垃圾拍起,以便吸尘机构的吸取。
为了实现对硬地面和软地面的清洁,且有利于清洁效果的进一步提升。在一个实施例中,该双滚刷中的其中一个清洁滚刷采用硬滚刷,另一个清洁滚刷采用毛滚刷;其中硬滚刷为橡胶滚刷,毛滚刷至少包括有刷毛;也就是说,双滚刷中,一个清洁滚刷采用橡胶滚刷;而另一个清洁滚刷可以采用包括刷毛的滚刷,例如仅有刷毛的纯毛滚刷或者既有橡胶又有刷毛的胶毛滚刷。
为了减少毛发缠绕,可以对清洁滚刷的设置位置进行改进,例如沿机身前进方向,硬滚刷设置在前,毛滚刷设置在后。
需要说明的是,第一清洁滚刷和第二清洁滚刷的转速可以相同。例如第一清洁滚刷和第二清洁滚刷的转速相等,且均大于等于1500r/min。
当然,在其他实施例中,第一清洁滚刷与第二清洁滚刷转速也可不同,例如当第一清洁滚刷为硬滚刷,第二清洁滚刷为毛滚刷,位于机身前部的硬滚刷的转速可大于位于机身后部的毛滚刷的转速,以提高对地毯绒毛的拍打效果,有利于起尘。
在驱动第一清洁滚刷和第二清洁滚刷进行旋转时,可以选用两个滚刷电机分别驱动,也可以采用一个滚刷电机结合传动机构(如齿轮传动机构)对第一清洁滚刷和第二清洁滚刷进行驱动。考虑到成本问题,在一个实施例中,采用一个滚刷电机对第一清洁滚刷和第二清洁滚刷进行驱动。
其次,为了提高起尘效果,可以对清洁滚刷的拍打方向进行改进。
在一个实施例中,当清洁滚刷为一个时,为了提高起尘效果,控制清洁滚刷沿两个方向进行拍打,例如对于同一位置,清洁滚刷沿第一方向拍打后,进行换向,并沿换向后的第二方向再次拍打,其中第一方向与第二方向相反。
在一个实施例中,若清洁滚刷为两个时,两个清洁滚刷可以沿同一个方向拍打,例如均沿第一方向拍打,其中第一方向为朝向吸尘机构的吸尘口的方向,以便吸尘机构吸入。
为了提升清洁效果,进一步的,所述吸尘口位于第一清洁滚刷和第二清洁滚刷之间,第一清洁滚刷的旋转方向为第一方向,所述第二清洁滚刷的旋转方向为第二方向,其中,第一方向与第二方向相反,且第一方向和第二方向均朝向吸尘机构的吸尘口。
再次,为了提高起尘效果,可以对清洁滚刷的拍打力度进行改进,其中拍打力度以清洁滚刷上的刷头的过盈度来表征。
最后,为了提高起尘效果,可以对清洁滚刷的宽度(即单次拍打接触待清洁地面的长度)进行改进,其中清洁滚刷的宽度是指刷头或刷体在沿清洁滚刷的旋转轴线方向上的长度。
例如,在一个实施例中,刷头的长度与刷体的长度相等。
在一个实施例中,清洁滚刷的宽度范围为185mm~205mm。进一步的,清洁滚刷的宽度为195mm。
2、从吸尘效果角度出发。
吸尘机构通过吸力可以将待清洁地面上的垃圾吸起,从而对垃圾进行清洁,因此,可通过提高吸尘机构的吸力来提高吸尘效果,进而提升清洁效率。
考虑到吸尘机构的吸力与吸尘机构的风机功率相关,因此,在本公开的一个实施例中,可以通过改善吸尘机构的风机功率来提升吸尘效果。
在一个实施例中,风机的功率大于等于65W。
进一步的,风机的功率大于等于65W小于120W的风机。
在一个实施例中,风机的功率选用80W。
在本公开的另一实施例中,清洁机器人可采用大吸力的吸尘机构进行吸尘,其中大吸力的吸尘机构例如可通过较大功率的风机实现,这里的较大功率风机是指功率大于等于100W的风机。
其中,风机功率与真空度和流量有关,例如在一个实施例中,三者关系基本如下:W(风机功率)=P(真空度)×Q(流量);由该关系式可知,可以从真空度和流量两方面考虑,以得到需要的风机功率。即,对于同一风机功率,可选用高真空度、低流量的风机,也可以选取高流量、低真空度的风机。这里的高流量是指风机进风口处的流量大于等于1.2m3/min,低流量则是指风机进风口处的流量小于1.2m3/min;高真空度是指风机全堵时风机进风口处的静压大于15Kpa,低真空度是指风机全堵时风机进风口处的静压小于等于15Kpa。
在一个实施例中,鉴于清洁机器人的尺寸、噪音等要求,风机的功率取值范围为100W~200W;优选的,风机的功率取值范围为100W~150W;进一步的,风机选用的功率为125W。
在风机选型时,风机可选用高流量(风机进风口处的流量在1.2~1.6m3/min之间)、低真空度(风机全堵时风机进风口处的静压在10~15Kpa之间)的风机;或者风机选用低流量(风机进风口处的流量在0.8~1.2m3/min之间)、高真空度(风机全堵时风机进风口处的静压在15~20Kpa之间)的风机。
由气动方程可知,灰尘等的流动动力与气流的速度平方成正比,即与流量的平方成正比。故风机宜选用高流量的风机,这样吸尘效果较好。此外,考虑到真空度对灰尘的流动益处不大,为了节约能量,风机宜选用低真空度的风机。因此,风机选用高流量、低真空度的风机。
鉴于风机功率增大,风机的体积也会变大,因此需要控制风机的体积或者风机与清洁机器人的体积占比。
考虑到风机的功率增大,产生的噪音也会有所增大,因此,风机选用大功率、低噪音的风机。
3、从移动策略角度出发来提高起尘效果和/或吸尘效果。
考虑到较低的移动速度,可以增加拍打机构单位时间内对待清洁地面的拍打次数,尤其是每簇地毯纤维或绒毛拍打的次数,从而提高起尘效果。
考虑到过快的移动速度,吸尘机构在待清洁地面的每个位置停留的时间较短,尤其不利于对每簇地毯纤维或绒毛的吸取,从而影响吸尘效果。因此,可以通过改善移动速度来提升吸尘效果。
在一个实施例中,可通过控制清洁机器人的移动速度来控制单位时间的移动距离或者单位时间的清洁面积,例如以较小的移动速度,如以0.1m/s-0.2m/s的移动速度,对待清洁地面进行清洁,尤其是降低清洁机器人将在地毯等软地面上的移动速度,来提高起尘效果和/或吸尘效果。
为了提高清洁效率,还可通过控制清洁机器人的吸尘机构(例如风机)的功率与起尘机构(例如滚刷)的功率之和相对于移动速度的比值来实现。
在一个实施例中,吸尘机构(例如风机)的功率的取值范围为65-150W;进一步的,吸尘机构(例如风机)的功率的取值范围为80-120W。
在一个实施例中,起尘机构(例如滚刷)的功率的取值范围为25-45W。进一步的,起尘机构(例如滚刷)的功率的取值范围为30-40W。
为了提高清洁效率,还可通过控制清洁机器人的的功率相对于移动速度的比值来实现。
在一个实施例中,清洁机器人的功率的取值范围为100-160W;进一步的,清洁机器人的功率的取值范围为120-135W。
考虑到移动速度降低会影响清洁机器人的工作效率,故清洁机器人的移动速度不能太小;而移动速度增大,又会降低待清洁地面被拍打的次数或吸尘效果,影响清洁机器人的清洁效果,故清洁机器人的移动速度也不能太大。
为了兼顾清洁效果和工作效率,需要将清洁机器人的移动速度控制在一定范围内。在一个实施例中,移动速度的取值范围为0.12-0.18m/s。
在一个实施例中,清洁机器人的功率的取值范围为105-220W。
进一步的,清洁机器人的功率的取值范围为130-200W。
针对第二方面:
本公开还可通过提升单位面积的能量投入来提升清洁效率CE。
上述的单位面积能量投入EI是指清洁机器人在每单位清洁面积上所投入的能量。其中,投入的能量与清洁机器人的功率P0和清洁的时间t有关,而清洁机器人的功率P0与吸尘机构(例如风机)的功率p1、拍打机构(例如滚刷)的功率p2、移动机构(例如驱动电机)的功率p3、其它部件的功率p4等有关,清洁面积S与清洁机器人的移动速度v、清洁的时间t、拍打机构单次拍打接触待清洁地面的长度(例如滚刷的宽度)B有关。
在一个实施例中,上述参数的关系例如可以是:
EI=P0t/S=(p1+p2+p3+p4)t/(vt×kB)≈(p1+p2+p3)t/(vt×kB)=(p1+p2+p3)/(v×kB)。
其中k为非重叠系数,用于表征滚刷之间(尤其是多滚刷时)清洁面积是否有重叠,且排除重叠量后的非重叠量。
需要指出的是,由于p4通常为定值,且相对于p1+p2+p3的和较小,因此上式中为了便于计算,故省略了p4。
由上式可以看出,EI与吸尘机构(例如风机)的功率p1、拍打机构(例如滚刷)的功率p2、移动机构(例如用于驱动驱动轮的驱动电机)的功率p3、移动速度v、单次拍打接触待清洁地面的长度B等机器自身参数有关,与地毯类型等测试条件是无关的,因此EI可以更直观的体现清洁效率CE,从而对清洁效果进行表征。
需要说明的是,在其他实施方式中,每遍的清洁效果也可以以效能比来表征;效能比用于表征清洁效率和单位面积能量投入的比值,例如效能比r=清洁效率CE/单位面积能量投入EI;因此,根据每次清洁效率和单位面积能量投入的相应取值范围,便可以得到每次的效能比,对此,本实施例不做过多赘述。
此外,可以理解的是,当滚刷为1个时,不存在清洁面积重叠,故k值为1。
在一个实施例中,清洁机器人的单遍单位面积能量投入EI的范围大于等于4000J/m2;进一步的,单位面积能量投入范围为4000-6000J/m2;优选地,单位面积能量投入的取值范围为:4500-5500J/m2。
为了便于理解,下面以风机功率为80W,滚刷功率为30W,驱动电机的功率为5W,滚刷宽度为195mm=0.195m,滚刷数量为2,两滚刷清洁面积重叠20%,移动速度为0.15m/s时为例,对单位面积能量投入的计算过程进行简要说明:
其中,单位时间清扫面积S可通过以下公式计算:0.195×0.15×(1-20%)×60=1.4m2/min;
单位面积能量投入:EI≈(80+30+5)/60/1.4=1.4Wh/m2=5040J/m2。
其中,单位面积消耗风机能量为80/60/1.37=0.974Wh/m2。
当然,为了精确计算单位面积投入,也可将p4考虑进去,这里以清洁机器人其它部件的功率之和为15W;则单位面积能量投入:EI=(80+30+5+15)/60/1.4=1.6Wh/m2。
在一个实施例中,清洁机器人的单遍单位面积能量投入EI的范围大于等于5500J/m2;进一步的,单位面积能量投入范围为5500-8500J/m2;优选地,单位面积能量投入的取值范围为:6000-8000J/m2。
下面以风机功率为125W,滚刷功率为30W,驱动电机的功率为5W滚刷宽度为190mm=0.19m,且滚刷数量为2,两滚刷清洁面积重叠20%,移动速度为0.15m/s时为例,对单位面积能量投入的计算过程进行简要说明:
其中,单位时间清扫面积S可通过以下公式计算:0.19×0.15×(1-20%)×60=1.37m2/min;
单位面积能量投入:EI≈(125+30+5)/60/1.37=1.95Wh/m2=7000J/m2。
当然,为了精确计算单位面积投入,也可将p4考虑进去,这里以清洁机器人其它部件的功率之和为20W,则单位面积能量投入:EI=(125+30+5+20)/60/1.4=2.14Wh/m2。
在一个实施例中,清洁机器人的高度的取值范围为95~115mm。进一步的,清洁机器人的高度的取值范围为105~110mm。
在一个实施例中,清洁机器人的体积的取值范围为7000-11000cm3。进一步的,清洁机器人的体积的取值范围为8000-10000cm3。
公开人设计的清洁机器人在提高清洁效率的同时,也要保证通过性,例如清洁机器人可以对家具下面进行清洁;因此,在一个实施例中,所述清洁机器人的单位面积能量投入与清洁机器人的高度的比大于等于4000/0.095J/m3(即11.7Wh/m3);或者,所述清洁机器人的单位面积能量投入与清洁机器人的体积的比值大于等于4000/0.007J/m5(即158.7Wh/m5)。
针对如何提高清洁机器人的单位面积能量投入EI的问题,由上式可知,可通过以下几种方式的至少一种来提升:
1)从拍打机构的功率出发。
考虑到拍打机构的功率会影响起尘效果,而起尘效果与拍打机构的拍打频率、拍打方向、拍打力度、单次拍打接触待清洁表面的长度等参数有关,因此可以从拍打机构的拍打频率、拍打方向、拍打力度、单次拍打待清洁表面接触的长度(简称单次拍打长度)等至少一个影响拍打机构的功率方面进行提升起尘效果。也就是说,将拍打机构的功率投入于上述拍打频率、拍打力度、拍打方向、单次拍打待清洁表面接触的长度等方面;可以理解的是,拍打方向(例如换向拍打或者至少两个方向拍打)可影响拍打频率,因此可间接影响拍打机构的功率。
在本公开的一个实施例中,拍打机构采用清洁滚刷。
下面以拍打机构采用清洁滚刷,清洁滚刷包括刷体和位于所述刷体上的清洁部或清洁工作头为例对上述参数进行简要说明:
其中,拍打频率与清洁滚刷的转速、清洁滚刷的个数、清洁滚刷上接触待清洁地面的刷头数量有关。
在一个实施例中,拍打频率约等于转速、滚刷个数、刷头数量的乘积的倒数。
为了增大拍打次数,从而提高拍打频率,可以通过以下一种方式或者其组合来实现:提高清洁滚刷的转速、增加清洁滚刷的个数或增加清洁滚刷上刷头的数量。
在本公开的一个实施例中,清洁机器人可以通过提高清洁滚刷的转速来提高拍打频率,从而提高起尘效果。
在一个实施方案中,滚刷的转速大于等于1200r/min。进一步的,滚刷的转速的取值范围为1200-1900r/min。
为了达到上述转速,在一个实施例中,本公开的滚刷的功率的取值范围为25-45W。优选的,滚刷功率为30-35W。
在本公开的另一实施例中,为了提高拍打频率,提升起尘效果,可对清洁滚刷的数量进行改进,例如清洁机器人采用双滚刷进行清洁,该双滚刷包括第一清洁滚刷和第二清洁滚刷,第一清洁滚刷和第二清洁滚刷作用于待清洁地面,将灰尘等垃圾拍起,以便吸尘机构的吸取。
需要说明的是,第一清洁滚刷和第二清洁滚刷的转速可以相同。例如第一清洁滚刷和第二清洁滚刷的转速相等,且均大于等于1500r/min。
当然,在其他实施例中,第一清洁滚刷与第二清洁滚刷转速也可不同,例如当第一清洁滚刷为硬滚刷,第二清洁滚刷为毛滚刷,位于机身前部的硬滚刷的转速可大于位于机身后部的毛滚刷的转速,以提高对地毯绒毛的拍打效果,有利于起尘。
为了提高起尘效果,可对清洁滚刷的拍打方向进行改进。
例如,当清洁滚刷仅为一个时,可控制清洁滚刷沿两个方向进行拍打来提高起尘效果,例如对于同一位置,清洁滚刷沿第一方向拍打后,进行换向,并沿换向后的第二方向再次拍打,其中第一方向与第二方向相反。
当清洁滚刷为两个时,将机身底部的吸尘口设置在两个清洁滚刷之间,其中一个清洁滚刷的旋转方向为第一方向,另一个清洁滚刷的旋转方向为与第一方向相反的方向,其中第一方向和第二方向均朝向吸尘口。
再次,为了增加起尘,可对拍打力度进行改进,由于拍打力度不易测量得到,故拍打力度以清洁滚刷上的刷头的过盈度来表征。
最后,为了提高起尘效果,可以对清洁滚刷的宽度(即单次拍打接触待清洁地面的长度)进行改进,其中清洁滚刷的宽度是指刷头或刷体在沿清洁滚刷的旋转轴线方向上的长度。
例如,在一个实施例中,刷头的长度与刷体的长度相等。
在一个实施例中,清洁滚刷的宽度范围为185mm~205mm。进一步的,清洁滚刷的宽度为190mm-195mm。
2)从吸尘机构的功率出发。
在一个实施例中,吸尘机构包括风机,因此,可通过改善风机功率提升吸尘效果。
在一个实施例中,风机的功率大于等于65W。
进一步的,风机的功率大于等于65W小于120W的风机。
在一个实施例中,风机的功率选用80W。
在本公开的另一实施例中,清洁机器人可采用较大功率的风机,这里的较大功率风机是指功率大于等于100W的风机。
在一个实施例中,鉴于清洁机器人的尺寸、噪音等要求,风机的功率取值范围为100W~200W;优选的,风机的功率取值范围为100W~150W;进一步的,风机选用的功率为125W。
在风机选型时,风机可选用高流量(风机进风口处的流量在1.2~1.6m3/min之间)、低真空度(风机全堵时风机进风口处的静压在10~15Kpa之间)的风机;或者风机选用低流量(风机进风口处的流量在0.8~1.2m3/min之间)、高真空度(风机全堵时风机进风口处的静压在15~20Kpa之间)的风机。
由气动方程可知,灰尘等的流动动力与流量的平方成正比。为了提高吸尘效果,风机宜选用高流量的风机。此外,鉴于真空度对灰尘的流动益处不大,风机宜选用低真空度的风机,可以节约能量。因此,本公开的一个实施例中,风机选用高流量、低真空度的风机。
需要指出地是,考虑到吸尘机构的功率影响吸尘效果,因此,可通过提高吸尘机构的功率来提高吸尘效果。
鉴于风机的功率增大,可能产生的噪音问题,因此,在风机选型时,风机可采用大功率、低噪音的风机。
3)从移动机构的功率出发。
考虑到移动机构的功率会影响起尘效果和/或吸尘效果;而起尘效果和/或吸尘效果与移动机构的驱动电机转速等参数有关,而驱动电机的转速会影响移动速度的不同。因此可以从移动速度等影响移动机构的功率方面考虑来进行提升起尘效果和/或吸尘效果。也就是说,将移动机构的功率投入于移动速度等方面;可以理解的是,当移动速度较低时,可以增加拍打机构单位时间内对待清洁地面的拍打次数,尤其是对软地面(如地毯)的每簇纤维或绒毛拍打的次数,从而提高起尘效果。
而当移动速度过快时,吸尘机构在待清洁地面的每个吸取位置停留的时间较短,尤其不利于对地毯每簇纤维或绒毛粘附灰尘的吸取,影响吸尘效果。因此,便可以通过改善移动速度来提升吸尘效果。
在一个实施例中,可通过控制清洁机器人的移动速度来控制单位时间的移动距离或者单位时间的清洁面积,例如以较小的移动速度,如以0.1m/s-0.2m/s的移动速度,对待清洁地面进行清洁,尤其是降低清洁机器人将在地毯等软地面上的移动速度,来提高起尘效果和/或吸尘效果。
在一个实施例中,清洁机器人的功率的取值范围为100-250W。
进一步的,清洁机器人的功率的取值范围为100-200W。
在一个实施例中,风机的功率的取值范围为65-120W。进一步的,风机的功率范围为80-100W。
在一个实施例中,滚刷的功率的取值范围为25-50W,进一步的,风机的功率为30-35W。
在一个实施例中,风机的功率与滚刷的功率之和的取值范围为90-170W。
进一步的,风机的功率与滚刷的功率之和的取值范围为110-135W。
考虑到移动速度降低会影响清洁机器人的工作效率,故清洁机器人的移动速度不能太小;而移动速度增大,又会降低待清洁地面被拍打的次数或吸尘效果,影响清洁机器人的清洁效果,故清洁机器人的移动速度也不能太大。
为了兼顾清洁效果和工作效率,需要将清洁机器人清洁机器人的移动速度控制在一定范围内。在一个实施例中,移动速度的取值范围为0.12-0.18m/s。进一步的,移动速度取值为0.15m/s。
鉴于移动速度与移动机构的驱动电机功率有关,因此通过调节驱动电机的功率,使得清洁机器人以一满足要求的移动速度移动。
在本公开的一个实施例中,驱动电机的功率的取值范围为4W-6W。进一步的,所述驱动电机的功率为5W。
在一个实施例中,清洁机器人的功率的取值范围为100-250W。
进一步的,清洁机器人的功率的取值范围为100-200W。
在一个实施例中,风机的功率的取值范围为65-150W。进一步的,风机的功率范围为100-120W。
在一个实施例中,滚刷的功率的取值范围为25-50W,进一步的,风机的功率为30-35W。
在一个实施例中,风机的功率与滚刷的功率之和的取值范围为90-200W。
进一步的,风机的功率与滚刷的功率之和的取值范围为130-155W。
本公开通过上述至少一种提升手段提升清洁效果,使得该清洁机器人的清洁效果比传统的清洁机器人的清洁效果好,进而使得其与手持吸尘器的清洁效果相当。
进一步的,通过上述提升手段的结合,比仅依靠单一手段提升的效果好一些。
由上文可知,清洁机器人的清洁效果与风机、滚刷、移动机构等部件密切相关,因此,当风机功率增大时或滚刷转速变大(意味着滚刷的功率增大),这就对清洁机器人的供电机构提出了更高的要求;而清洁机器人的移动速度降低,也会导致相对于以较高速度对同一面积待清洁面积的清洁时间增加,也对供电机构提出了更高的要求。
综上,为了适应清洁效果的提升,需要对供电机构进行改进。
在一个实施例中,为了满足清洁机器人的续航需求,一方面对电池的容量提出了要求,例如电池充1次电便可以支撑清洁机器人对不小于大面积(例如不小于60m2)的待清洁地面清洁1遍。因此,需要对电池进行改进,比如采用更高容量的电池来对清洁机器人进行供电,从而提升清洁机器人的续航能力,减少充电次数。
在一个实施例中,清洁机器人的功率的取值范围为100-200W。
在一个实施例中,清洁机器人的体积的取值范围为7000-10000cm3。
在一个实施例中,清洁机器人的重量的取值范围为4kg-6kg。
在一个实施例中,清洁机器人的体积为7000-10000cm3;进一步的,清洁机器人的体积为7500 -8000cm3。
在一个实施例中,清洁机器人的高度为95-115mm;进一步的,清洁机器人的高度为105~110mm。
需要指出的是,在设计时,清洁机器人的体积(或重量)应可控,一方面,清洁机器人的体积(或重量)不能太大,例如其体积(或重量)应满足用户的小型化(或轻量化)需求,否则会影响通过性(或用户体验)。另一方面,清洁机器人的体积(或重量)与自身部件相关,尤其是受到吸尘装置(例如风机)、拍打装置(例如滚刷)等与清洁效果相关的功率部件的体积(或重量)影响,而且还与支持清洁机器人执行清洁工作的能源装置(例如电池)的体积(或重量)影响,因此为了确保清洁机器人的清洁效果,清洁机器人也不能做得太小。
其中,风机的体积(或重量)与风机选型有关,而风机选型主要是满足功率需求。
本公开的一个实施例中,风机的功率范围大于等于65W,优选的,风机功率范围65~150W。
本公开的另一实施例中,清洁机器人的功率为100-200W,风机功率占整机功率的65%-75%。
拍打装置包括用于执行清扫任务的清洁单元,其中清洁单元至少包括滚刷、边刷、的至少一种。本实施例中,清洁单元包括滚刷,拍打装置的体积主要取决于滚刷的体积。本公开的一个实施例中,滚刷采用双滚刷,每个滚刷的宽度范围为130mm~280mm。优选的,每个滚刷的宽度范围为180mm~230mm。进一步的,滚刷的宽度为190mm~215mm。
当然,在其他实施例中,清洁机器人还可以包括用于执行拖地任务的拖地单元。进一步的,该拖地单元至少部分可拆卸地连接于清洁机器人上。对此,本实施例不作限制。
电池的体积与电池选型有关,而电池选型主要是电池容量,以满足供电和续航需求,同时兼顾电池的使用寿命,本公开的一个实施例中,电池选用大容量的18650电池,其中大容量是指容量大于140Wh的电池。
此外,清洁机器人的体积还受到一些传感器机构,例如用于距离探测的激光雷达(Laser Direct Structuring,LDS)及其安装位置的影响。
为了兼顾通过性和清洁效果,进一步的,清洁机器人的体积(长×宽×高)范围为330×310×105~340×320×110mm3。
由于清洁机器人体积与清洁机器人的长L、宽W、高H有关,下面则从长L、宽W、高H三个方面分别进行说明:
首先,考虑到清洁机器人在室内进行清洁工作时,其体积(尤其是高度方向)受室内家具高度的制约,因此,清洁机器人的机身高度应小于家具高度,其中机身高度是指清洁机器人的机身的顶部与水平地面的距离,这里的家具高度是指家具底部与水平地面的距离。考虑到家具(如普通的椅子、桌子等)高度约为150mm,因此,在一个实施例中,清洁机器人的机身高度小于等于150mm,进一步的,考虑到一些特殊家具(例如沙发、床边柜等)高度较低,一般为115mm;进一步的,清洁机器人的机身高度小于等于115mm。一边清洁机器人能够满足高度方向上的通过性。
另外,由于清洁机器人受到自身部件(例如驱动轮、电池、风机、滚刷、尘盒等)在高度方向上的制约,因此清洁机器人的高度也不能太小,在一个实施例中,清洁机器人在高度方向上的取值范围大于等于80mm;考虑到LDS通常在机身顶部安装,且具有一定高度,因此,优选的,清洁机器人的高度方向上的取值范围为大于等于95mm。
综上,在一个实施例中,清洁机器人的高度的取值范围为95~115mm。优选的,清洁机器人的高度的取值范围为105~110mm。
鉴于清洁机器人也受到待清洁地面上的家具(桌、椅等)以及门、台阶、过道等在宽度方向的制约,为了确保宽度方向上的通过性,考虑到家具(如普通的椅子、桌子等)、门、过道等的宽度约为500mm,因此,在一个实施例中,清洁机器人的机身宽度小于等于500mm;考虑到一些宽度较小的特殊家具(例如沙发、床边柜等),进一步的,清洁机器人的机身宽度小于等于350mm。
而考虑到清洁机器人受到自身部件(例如驱动轮、电池、风机、滚刷、尘盒等)在宽度方向上的制约,因此清洁机器人的宽度也不能太小。在一个实施例中,清洁机器人在宽度方向上的取值范围大于等于270mm;考虑到宽度方向的一些其他功能需求,例如边刷、防撞板等,且占有一定的宽度,因此,优选的,清洁机器人的宽度方向上的取值范围为大于等于290mm。
综上,为了使得清洁机器人既能够满足功能需求(例如清洁效果、多功能),又能够满足宽度方向上的通过性。在一个实施例中,清洁机器人在宽度方向上的取值范围为290mm~350mm;优选的,清洁机器人的宽度的取值范围为310mm~330mm。
考虑到清洁机器人长度方向上如果太长,结构不紧凑,且不利于清洁机器人的避障以及在狭窄区域内的转向等,在一个实施例中,清洁机器人的长度方向上的取值范围310mm~350mm;优选的,清洁机器人的长度的取值范围为330mm~340mm。
在本公开的一个实施例中,清洁机器人的体积为8000cm3;而清洁机器人的整机功率为120~200W,功率体积比的取值范围为120/8000~200/8000(W/cm3)。
在另一实施例中,清洁机器人的整机功率范围为100~200W;清洁机器人的体积范围为7000-10000cm3;因此,其整机功率与体积的比值(简称功率体积比)的范围为100/10000W/cm3~200/7000W/cm3。
为了便于理解,下面结合附图对本公开提供的清洁机器人进行说明:
本公开提供了一种清洁机器人,该清洁机器人通过双滚刷结合大功率风机的结构来实现清洁效果高于现有清洁机器人的清洁效果。
请参照图1、图2,清洁机器人100用以对待清洁表面执行清扫工作,清洁机器人100包括机身10;尘盒7,用于收集清洁机器人100清扫的垃圾,在本实施方式中尘盒7设置在机身10的内部且相对于机身10可拆卸,以便于将尘盒7内的垃圾清理出机身10。在其他实施方式中,尘盒7也可以设置在机身10的外部;至少一个驱动轮21,用于支撑并带动清洁机器人100在待清洁表面移动;清洁滚刷,至少包括第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12,设置于机身10底部且至少部分露出机身10的底面,第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12旋转时将清洁机器人100移动过的待清洁表面的垃圾扫入机身10;风机8,在尘盒7内部形成负压,将垃圾吸入尘盒7;在一个实施例中,风机8的功率不小于80W。
清洁机器人100还包括控制模块,以在清洁机器人100面对不同工作情况时作出针对性的控制。
清洁机器人100通过设置至少第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12,对待清洁表面上的垃圾进行拍打清扫,相当于对待清洁表面至少进行两次拍打清扫,有效防止垃圾的遗漏,同时配合80W以上的风机8,将清洁滚刷拍打扫起的垃圾快速有效的抽吸进入尘盒7,相较于仅仅设置单个清洁滚刷,大大提高了清洁机器人100的清洁效率,获得更好的清洁效果,尤其是针对地毯或地垫的清洁效果更佳。
请参照图8的实验数据,在风机8的功率相同的情况下,清洁机器人100设置两个清洁滚刷相较于仅仅设置单个清洁滚刷,在地毯上的清洁效率更佳。
清洁机器人100设置两个清洁滚刷时,随着风机8的功率升高,清洁机器人100的清洁效率逐渐提高,直至风机8的功率升高至250W时,清洁机器人100的清洁效率可以达到67.97%,因此清洁机器人100设置双滚刷,并配合功率大于等于100W的风机8可以使清洁机器人的清洁效果更佳。此外,清洁机器人100设置两个清洁滚刷时,在风机8的功率升高至250W,之后继续增大风机8的功率,清洁机器人100的清洁效率的增长则较为缓慢;考虑到风机的性能、价格,以及增大风机功率可能产生的噪音问题,风机宜选取功率在200W及其以下的风机。
进一步的,机身10还包括吸尘口13,吸尘口13设置在机身10底部,第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12之间,且连通至尘盒7,第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12相互平行且反向旋转,将垃圾聚拢扫入两清洁滚刷之间的吸尘口13,在本实施方式中第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12相对于清洁机器人100的行进方向垂直设置,优选的,第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12宽度B(沿旋转轴线方向)相同且均相对于机身10的中轴线左右对称,第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12平行设置可以使清洁机人在移动过程中更加平稳,第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12相互反向旋转,通过第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12的反向旋转,可以对地毯绒毛进行双向拍打,起尘效果更好;同时,可以更加有效的防止垃圾被遗漏,垃圾通过吸尘口13后最终进入尘盒7内部。
更进一步的,清洁机器人100还包括设置在机身10底部的边刷3,以清洁机器人100行进方向为前,边刷3设置于机身10的侧前方,边刷3用于将待清洁表面上的垃圾扫向第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12。
在其中一种实施方式中,清洁机器人100包括第一驱动组件,用于驱动第一清洁滚刷11和/或第二清洁滚刷12旋转,在本实施方式中,第一驱动组件驱动第一清洁滚刷11旋转,第一清洁滚刷11带动第二清洁滚刷12旋转。进一步的,请参照图3a、图3b,第一驱动组件包括第一电机14、第一传动齿轮141、第二传动齿轮142和第三传动齿轮143,第一电机14的输出轴与第一传动齿轮141啮合将扭力传递至第一传动齿轮141,第一传动齿轮141与第二传动齿轮142啮合,第二传动齿轮142与第一清洁滚刷11啮合带动第一清洁滚刷11旋转,且第二传动齿轮142与第三传动齿轮143啮合,第三传动齿轮143带动第二清洁滚刷12旋转,最终将第一电机14输出的扭力分别传递至第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12,以实现第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12的反向旋转。
或者,另一实施例中,请参照图4a、图4b,第一电机14的输出轴直接与第二传动齿轮142啮合,第二传动齿轮142与第三传动齿轮143啮合,第二传动齿轮142和/或第三传动齿轮143不与第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12直接啮合,可以分别通过传动带144带动第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12旋转,以实现第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12的反向旋转。当然,在其他实施方式中,第一电机14可以同时直接驱动第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12旋转,或者第一驱动组件可以包括两个驱动电机,分别驱动第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12。
在其中一种实施方式中,第一清洁滚刷11为硬滚刷,第二清洁滚刷12为毛滚刷,或者第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12均为硬滚刷,或者第一清洁刷11和第二清洁刷12均为毛滚刷;进一步的,硬滚刷为橡胶滚刷,或者硬滚刷也可以包括其他硬质材料,例如无纺布,毛滚刷至少包括有刷毛,毛滚刷可以仅仅具有刷毛,也可以既具有橡胶、无纺布等硬质材料又具有刷毛;优选的,橡胶滚刷包括胶刷本体和由胶刷本体一端延伸至另一端的橡胶片,橡胶片分为多段,每两个相邻的橡胶片之间成夹角,橡胶片在橡胶滚刷旋转时刮扫过待清洁表面;毛滚刷仅仅具有刷毛时,毛滚刷包括毛刷本体,刷毛分布在毛刷本体的两端之间且自毛刷本体向外延伸,刷毛分为多段,每两个相邻的刷毛段之间成夹角,在毛滚刷旋转时,至少部分刷毛不扫过部分待清洁表面;如果毛滚刷既具有橡胶、无纺布等硬质材料又具有刷毛,毛滚刷包括滚刷本体,在滚刷本体上设置的橡胶、无纺布和刷毛与上述方式相同,在此不再赘述。
优选的,刷毛包括硬质刷毛,待清洁表面包括第一类型表面和/或第二类型表面,清洁机器人清洁第一类型表面时,硬质刷毛不接触待清洁表面,第一类型表面可以是易被划伤或磨损的表面,例如木质地板,硬质刷毛不接触第一类型表面避免将其划伤或磨损,硬质刷毛不接触第一类型表面的方式可以是硬质刷毛的长度相较于清洁滚刷中其他材质的材料略短,使清洁机器人100在木质地板上移动时,硬质刷毛不接触木质地板;清洁机器人100清洁第二类型表面时,硬质刷毛接触待清洁表面,第二类型表面可以是难清洁的表面,例如地毯或地垫,硬质刷毛接触第二类型表面,将难清洁的地毯或地垫中的垃圾拍打清扫出来,清洁机器人100移动在地毯或地面时,驱动轮21陷入地毯或地垫中,清洁滚刷中的其他材质的材料和硬质刷毛均可以接触到地毯或地垫,将难清洁的地毯或地垫中的垃圾拍打清扫出来。当然,刷毛可以包含软质刷毛,例如绒毛等,刷毛可以是仅仅包含一种材质的刷毛也可以是由各种材质的刷毛组合而成,软质刷毛对第一类型表面的磨损较小,可以接触第一类型表面和第二类型表面,刷毛中硬质刷毛部分不接触第一类型表面,接触并拍打清洁第二类型表面。
优选的,以清洁机器人100行进方向为前,第一清洁滚刷11为硬滚刷,第二清洁滚刷12为毛滚刷时,第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12前后依次设置,在本实施方式中,第一清洁滚刷11为橡胶滚刷,第二清洁滚刷12为包括硬质刷毛的毛滚刷,毛滚刷对毛发的清理相较于硬滚刷的清洁效果更佳,但是毛发更容易缠绕在毛滚刷上难以清理,在清洁机器人100的行进过程中,待清洁表面上的垃圾大部分被硬滚刷清扫至吸尘口13进入尘盒7,残余的小部分垃圾被毛滚刷清扫至吸尘口13进入尘盒7,因此大部分毛发可以缠绕至硬滚刷上,不仅能够提高清洁机器人100的清洁效率,还能够减小清洁滚刷上的缠发率,便于清理清洁机器人100。
请参照图11的实验数据,以30CM长的毛发作为实验对象,在风机8的功率相同的情况下,清洁机器人100设置两个橡胶滚刷相较于仅仅设置单个橡胶滚刷,清洁机器人100的毛发清理率更佳;橡胶滚刷与硬毛/无纺布滚刷依次前后设置,毛发清理率可以达到100%,而毛发的缠绕率是48%;橡胶滚刷与软毛滚刷依次前后设置,毛发清理率可以达到100%,而毛发的缠绕率是25%,两种设置方式的清洁效果较好,毛发缠绕率较低;考虑到清洁滚刷中有硬质材料对待清洁表面上的灰尘、大颗粒垃圾等的清洁效果更佳,硬毛/无纺布滚刷相较于软毛滚刷对待清洁表面上的灰尘、大颗粒垃圾等的清洁效果更佳,因此本实施方式采用橡胶滚刷与硬毛/无纺布滚刷依次前后设置的方式。
在其中一种实施方式中,清洁机器人100还包括浮动装置(未图示),浮动装置至少连接第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12中的一个,并至少使第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12中的一个相对机身10浮动。清洁机器人100行进到不平整的待清洁表面时,浮动装置可以使第一清洁滚刷11和/或第二清洁滚刷12与待清洁表面更加贴合,提高清洁机器人100的清洁效率。
例如,浮动装置连接第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12,并至少使第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12均相对机身10浮动。清洁机器人100行进到不平整的待清洁表面时,浮动装置可以使第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12与待清洁表面更加贴合。
在其中一种实施方式中,在清洁机器人100工作时第一清洁滚刷11具有预设的第一转速,第二清洁滚刷12具有预设的第二转速,预设的第一转速、预设的第二转速与第一清洁滚刷11、第二清洁滚刷12的类型和/或风机8的功率相关,在本实施方式中预设的第一转速、预设的第二转速在1500r/min~2500r/min之间;优选的,预设的第一转速和预设的第二转速均为1500r/min。在清洁机器人100工作时第一清洁滚刷11和/或第二清洁滚刷12的转速可调节,清洁机器人100检测到自身的行进速度降低则减小第一清洁滚刷11和/或第二清洁滚刷12的转速,清洁机器人100检测到自身的行进速度升高则增大第一清洁滚刷11和/或第二清洁滚刷12的转速,以此设置可以在保证清洁机器人100清洁效果的同时降低清洁机器人100的功耗,延长清洁机器人100的工作时长。其中,第一清洁滚刷11和/或第二清洁滚刷12的转速调节可通过PWM技术实现,对此本公开不做赘述。
请参照图10a-图10d的实验数据,在风机8的功率相同的情况下,清洁机器人100设置两个清洁滚刷相较于仅仅设置单个清洁滚刷,在地毯上的清洁效率更佳;单个清洁滚刷转速的改变对清洁机器人100的清洁效率影响不大,两个清洁滚刷的转速对清洁机器人100的清洁效率影响较大,随着两个清洁滚的刷转速增大,清洁机器人100的清洁效率也逐渐增长,在两个清洁滚刷的转速大致达到或基本达到2500r/min后,清洁机器人100的清洁效率增长缓慢,两个清洁滚刷的类型不同或者风机8的功率不同,清洁滚刷优选的转速也不相同,即预设的第一转速、预设的第二转速不相同。其中,可通过两清洁滚刷配置不同的传动比来实现第一转速和第二转速的不同。在一个实施例中,第一清洁滚刷11为硬滚刷,第二清洁滚刷12为毛滚刷时,第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12前后依次设置,第一清洁滚刷11的第一转速大于第二清洁滚刷12的第二转速,以提高对地毯绒毛的拍打效果,有利于起尘。
在其中一种实施方式中,风机8的功率可调节,风机8的功率优选范围在100W~300W之间,清洁机器人100识别待清洁表面的类型,并根据待清洁表面的类型调节风机8的功率;清洁机器人100包括地面类型传感器5,如超声波传感器,地面类型传感器5设置于机身10底部,用于检测待清洁表面的类型;清洁机器人100识别出待清洁表面为第一类型表面,第一类型表面包括硬地面,例如可以是地板或地砖,清洁机器人100将风机8的功率设置为100W,清洁机器人100识别出待清洁表面为第二类型表面,第二类型表面可以是难以清理的表面,例如可以是地毯或地垫,清洁机器人100将风机8的功率设置为200W,由于地毯或地垫存在缝隙难以清理,因此提高风机8的功率,即提高风机8的抽吸能力,同时配合第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12对地毯或地垫进行拍打清扫,能够显著提高清洁机器人100对地毯或地垫的清洁效果,不同材质的第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12的组合起来的在地毯或地垫上清洁效果不同,请参照图9的实验数据,在风机8的功率相同,且清洁滚刷的转速相同,清洁机器人100设置两个清洁滚刷相较于仅仅设置单个清洁滚刷,在地毯上的清洁效率更佳,在风机8的功率相同,第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12的转速相同的情况下,第一清洁滚刷11上设置有硬质刷毛和绒毛,第二清洁滚刷12上设置有硬质刷毛和无纺布,此种第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12的组合方式在地毯上的清洁效率更高;考虑到清洁滚刷上的毛发缠绕率,在本实施方式中,第一清洁滚刷11为橡胶滚刷,第二清洁滚刷12为包括硬质刷毛的毛滚刷,清洁机器人100在清洁地板或地砖时,风机8的功率设置为100W,清洁机器人100的清洁效率可以达到或基本达到95%。请参考图12的实验数据,清洁机器人设置两个清洁滚刷且风机8的功率设置为100W,两个清洁滚刷的转速设置为2500r/min时,在地板上的清洁效率均能达到100%。请参考图8的实验数据,清洁机器人100设置两个清洁滚刷且风机8的功率设置为200W,清洁机器人100在清洁地毯或地垫时的清洁效率可以基本达到60%。
进一步的,请参考图7,为了达到更高的清洁效率,清洁机器人100对待清洁表面清洁两遍以上,清洁机器人100每一遍在第二类型表面上的移动路径相互交叉,例如清洁机器人100对待清洁表面进行两遍清洁,清洁机器人100在识别到待清洁表面是第二类型表面时,以路径一S1移动在第二类型表面上,当清洁机器人100再次识别到待清洁表面是第二类型表面时,以路径二S2移动在第二类型表面上,路径一S1和路径二S2相互交叉错开,路径一S1和路径二S2可以垂直交叉,也可以成其他角度交叉,清洁机器人100每一遍在第二类型表面上的移动路径相互交叉,第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12可以从不同的方向拍打清扫在第二类型表面上,可以对第二类型表面进行更加彻底的清洁。
进一步的,清洁机器人100检测到自身无法继续行进时,降低风机8的功率,例如清洁机器人100遇到障碍物或被卡住无法移动时,降低风机8的功率或者直接关闭风机8,可以降低清洁机器人100的耗能;风机8的功率过大时可能导致清洁机器人100出现打滑、卡顿的情况,当清洁机器人100检测到自身出现打滑、卡顿的情况时,则减小风机8的功率,也可以同时增大驱动驱动轮21的驱动力。
在其中一种实施方式中,清洁机器人100识别待清洁表面为第一类型表面时,识别第一类型表面的待清洁程度,对应第一类型表面的待清洁程度设置风机8的功率。第一类型表面包括硬地面,例如可以是地板或地砖。清洁机器人100识别待清洁表面为第二类型表面时,识别第二类型表面的待清洁程度,对应第二类型表面的待清洁程度设置风机8的功率。第二类型表面可以是难以清理的表面,例如可以是地毯或地垫。清洁机器人100包括视觉传感器(未图示),视觉传感器识别待清洁表面的类型和待清洁表的待清洁程度,视觉传感器识别地板或地砖的待清洁程度,可以是识别地板或地砖的脏污程度,清洁机器人100根据地板或地砖的脏污程度设置风机8的功率,地板或地砖越脏风机8的功率越高。视觉传感器识别地毯或地垫的待清洁程度,视觉传感器识别地毯或地垫的脏污程度设置,清洁机器人100根据地毯或地垫的脏污程度设置风机8的功率,地毯或地垫越脏风机8的功率越高;或者,视觉传感器还可以识别地毯或地垫的绒毛长度,清洁机器人100根据地毯或地垫的绒毛长度调节风机8的功率;例如,当地毯或地垫是短毛地毯或短毛地垫,清洁机器人100设置风机8的功率为150W;当地毯或地垫是中毛地毯或中毛地垫,清洁机器人100设置风机8的功率为200W;若地毯或地垫是长毛地毯或长毛地垫,则清洁机器人100设置风机8的功率为250W,此种设置可以在保证清洁机器人100的清洁效果的前提下,更好的减少耗电与噪音污染。
在其中一种实施方式中,请参考图1,驱动轮21包括两个,两个驱动轮21具有相同的旋转轴线L2,第一清洁滚刷11的旋转轴和第二清洁滚刷12的旋转轴距离一条虚拟直线L1的垂直距离相同,旋转轴线L2与虚拟直线L1的垂直距离H1不超过50mm;如此设置,一方面使清洁机器人100在行进过程中平衡性更好;另一方面,风机8抽吸时在吸尘口13产生的吸力会施加在清洁机器人100上,两个驱动轮21靠近吸尘口13可以更多吸力分散到两个驱动轮21上,两个驱动轮21受到向下的压力,可以减小两个驱动轮21在待清洁表面上发生打滑的可能性。驱动轮21由第二驱动组件进行驱动,第二驱动组件包括第二电机41和第三电机42,两个驱动轮21分别由第二电机41和第三电机42驱动旋转。
在其中一种实施方式中,清洁机器人100还包括第一弹性装置(未图示),第一弹性装置与至少一个驱动轮21连接,使至少一个驱动轮21能够相对机身10上下移动,如此设置便于清洁机器人100越过障碍物。
在其中一种实施方式中,请参考图5,机身10包括底面、顶面以及连接底面和顶面的侧面,考虑到避障问题以大颗粒灰尘的吸入问题,机身10的底面距待清洁表面的垂直距离至少为12mm;进一步的,底面相对待清洁表面倾斜设置,底面与清洁滚刷相邻处到底面与侧面相接处形成过度的倒角,底面与侧面相接处距离待清洁表面的垂直距离H2至少15mm,清洁机器人100可以实现更好的越障效果。
在其中一种实施方式中,请参考图5、图6,清洁机器人100通过设置在机身10内部的可充放电的电池9提供电能,实现在待清洁表面移动以及清洁的目的。优选的,电池9为片式电池,例如片式软包锂电池。
参照图5和图6,本公开还示意性的示出了一种基站200,用于供清洁机器人100停靠,并至少提供充电服务,充电服务为快速充电服务,充电服务包括有线充电或者无线充电;优选的,基站200为清洁机器人100充电的充电电流为2A以上。由于风机8的功率较高,清洁机器人100的耗电较大,为了降低清洁机器人100的充电时间提高请机器人的工作效率,基站200为清洁机器人100提供快速充电服务。
进一步的,当基站200对清洁机器人100进行有线充电时,清洁机器人100与基站200的接口处需要有较大的接触力,基站200包括基站充电端201,基站充电端201与清洁机器人的充电端101贴合;优选的,清洁机器人的充电端101和/或基站充电端201的采用新型端子,例如POGO PIN。
在一个实施例中,参照图5,基站200还设置有第二弹性装置202,第二弹性装置202受到来自清洁机器人100的外力,使清洁机器人的充电端101与基站充电端201贴合的更加紧密,在本实施方式中,清洁机器人的充电端101设置在机身10的底面;清洁机器人100还包括设置在机身10底部的辅助轮22,用于在待清洁表面支撑机身10以及辅助机身10转向,清洁机器人100停靠在基站200进行充电时辅助轮22和驱动轮21中的至少一个抵压在第二弹性装置202上,第二弹性装置202产生形变,清洁机器人100依靠自身的重力将清洁机器人的充电端101抵压在基站充电端201上。更进一步的,基站200还包括压力结构,清洁机器人100停靠在基站200充电时,压力机构施加外力在清洁机器人100上使清洁机器人100充电端与基站充电端201贴合的更加紧密,在本实施方式中,压力结构包括能够相对基站200移动的力臂203,清洁机器人100停靠在基站200进行充电时,力臂203向清洁机器人100施加外力使清洁机器人的充电端101抵压在基站充电端201上,例如清洁机器人100不需要充电时,力臂203处于抬起状态,在清洁机器人100停靠在基站200进行充电时,力臂203处于下降状态,压在清洁机器人100上,为清洁机器人的充电端101提供一个抵压在基站充电端201上的力。当然,除了上述通过力臂203下压的方式提高接触力外,还可通过电机(未图示)为基站充电端201提供一个向上的作用力,使得基站充电端201与清洁机器人的充电端101压紧;例如将该电机可设置在基站充电端201下方。
在另一实施例中,第二弹性装置也可以替换为V形杠杆(未图示),杠杆的一端连接辅助轮22,杠杆的另一端连接基站充电端201,当辅助轮22压住杠杆时,另一端受力使得基站充电端201与清洁机器人的充电端101压紧。
在其他实施例中,为了提高端子间的接触力,清洁机器人的充电端101和基站充电端201的预设位置处还可设置有磁铁,以便通过磁铁的吸引作用来提高接触力。
在其中一种实施方式中,参照图6,基站200对清洁机器人100内的垃圾进行回收,基站200包括抽吸装置,抽吸装置与清洁机器人100的尘盒7对接,对尘盒7内的垃圾抽吸收集,基站200也可以采用其它方式对尘盒7内的垃圾进行回收,例如将尘盒7内的垃圾倾倒回收至基站200;优选的,基站200至少在清洁机器人100停靠在基站200充电时,回收清洁机器人100内的垃圾。
进一步的,基站200在清洁机器人100清洁预设时间或清洁预设次数后,回收清洁机器人100内的垃圾。在清洁机器人100高频清理待清洁表面或者待清洁表面垃圾较多时,需要提高基站200回收清洁机器人100内的垃圾的频率,避免尘盒7过载。例如在动物脱毛季,待清洁表面的垃圾会显著增多,清洁机器人100的尘盒7相较于平时会更快的集满垃圾,清洁机器人100清洁预设时间后,回归基站200对尘盒7内的垃圾进行回收,或者清洁机器人100在对待清洁表面清洁预设次数后,回归基站200对尘盒7内的垃圾进行回收。
本公开还提供了一种清洁机器人,其清洁效果与upright相当。
参照图13、图14,该清洁机器人100包括:
机身10,其具有前端110;
移动机构,包括至少一个驱动轮21,被配置为支撑并带动清洁机器人在待清洁地面移动;进一步的,移动机构还包括位于机身前端的辅助轮22。
清洁机构,包括滚刷30,被配置为对待清洁地面执行清洁工作;
吸尘机构,包括风机8,被配置为将所述清洁机构清洁出的垃圾吸入机身内;
集尘机构,包括尘盒7,被配置为对吸入机身的垃圾进行收集;
供电机构,包括可充电的电池9,被配置为为清洁机器人提供能源;
控制器,被配置为控制所述清洁机器人在待清洁地面进行移动,以实现对待清洁地面的自主清洁;
其中,滚刷至少包括第一清洁滚刷11和第二清洁滚刷12,第一清洁滚刷和第二清洁滚刷设置于机身底部,且至少部分露出机身;第一清洁滚刷和所述第二清洁滚刷被配置为旋转时对待清洁地面的垃圾进行清扫,以便所述吸尘机构吸入。第一清洁滚刷的旋转轴线L1和第二清洁滚刷的旋转轴线L2相互平行,且第一清洁滚刷的旋转轴线和第二清洁滚刷的旋转轴线均与清洁机器人的前进方向垂直。
风机设置于机身内部,所述风机的功率大于等于65W。
进一步的,第一清洁滚刷和第二清洁滚刷的转速均大于等于1500r/min。进一步的,第一清洁滚刷和第二清洁滚刷的转速均大于等于1500r/min,且小于等于1900r/min。
进一步的,风机的功率大于等于80W,且小于等于150W。
进一步的,机身10包括底盘40,风机所在位置处的底盘高度低于所述机身未设置风机的其他位置的底盘高度。
进一步的,风机所在位置处的底盘高度h1的取值范围为8mm-12mm;所述机身未设置风机的其他位置的底盘高度h2的取值范围为12mm-18mm。
进一步的,清洁机构包括被配置为驱动第一清洁滚刷和第二清洁滚刷旋转的滚刷电机,滚刷电机的功率的取值范围为30-35W。
进一步的,吸尘机构还包括吸尘口,设置于机身底部;第一清洁滚刷和第二清洁滚刷均朝向吸尘口旋转,以将清洁区域的垃圾拍起;风机通过所述吸尘口将拍起的垃圾吸入机身内部,并由尘盒收集。
进一步的,吸尘口位于第一清洁滚刷和第二清洁滚刷之间,第一清洁滚刷的旋转方向为第一方向,第二清洁滚刷的旋转方向为第二方向,第一方向与第二方向相反。
进一步的,第一清洁滚刷和所述第二清洁滚刷沿机身前进方向设置,所述第一清洁滚刷和第二清洁滚刷的至少一个在沿着旋转轴线的方向上的长度B的取值范围为180-195mm。
进一步的,第一清洁滚刷为硬滚刷,第二清洁滚刷为毛滚刷。其中,硬滚刷为橡胶滚刷,毛滚刷至少包括有刷毛。
进一步的,第一清洁滚刷的过盈度的取值范围为-2mm至4mm;所述第二清洁滚刷的过盈度的取值范围为0至6mm;其中,所述过盈度是指滚刷的清洁部伸入所述待清洁地面表面的深度。
进一步的,沿机身前进方向,所述第一清洁滚刷位于所述第二清洁滚刷的前方。
进一步的,电池的容量大于等于140Wh。进一步的,电池的容量为140Wh-200Wh。优选的,电池的容量为170Wh。
进一步的,清洁机器人的功率至少为100W;更进一步的,清洁机器人的功率为100-200W。优选的,清洁机器人的功率为130-170W。
进一步的,清洁机器人的功率与所述清洁机器人的体积的比至少为0.01W/cm3。
进一步的,电池的容量与清洁机器人的体积的比0.017-0.024Wh/cm3;或者,所述电池的容量与清洁机器人的高度的比1.2-2.1Wh/mm。
进一步的,电池对于额定输入功率PE大于等于100W的清洁机器人,电池循环次数为640-960次。
进一步的,电池9呈柱状,电池在安装时沿装设方向设置在所述机身上,其中,所述装设方向是指使电池的轴线X垂直于水平面的方向。
进一步的,移动机构被配置为:带动清洁机器人以预设移动速度移动;其中,预设移动速度的取值范围为0.1m/s-0.2m/s。
进一步的,清洁机器人还包括用于驱动移动机构运动的驱动电机。
进一步的,清洁机器人的单位面积能量投入至少为4000J/m2。
进一步的,对于标准测试地毯,清洁机器人的清洁效率大于等于80%;
更进一步的,对于标准测试地毯,清洁机器人的清洁效率的取值范围为80%-95%;
进一步的,清洁机器人具有硬地面清洁模式和软地面清洁模式;其中,清洁机器人在硬地面清洁模式下的功率小于等于清洁机器人在软地面清洁模式下的功率。
以上所述实施例仅表达了本公开的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本公开专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本公开构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,且上述特征除非特别说明,只要不出现相互矛盾之处均可相互结合得到新的实施方式,这些都属于本公开的保护范围。
Claims (35)
1.一种清洁机器人,其特征在于,包括:
机身,其具有前端;
移动组件,支撑并带动所述清洁机器人在待清洁地面移动;
清洁滚刷,对待清洁地面执行拍打清扫;
风机,将所述清洁滚刷拍打出的垃圾吸入所述机身内;
尘盒,对吸入的垃圾进行收集;
电池,为所述清洁机器人提供电能;
对于标准测试地毯,所述清洁机器人的清洁效率大于等于80%。
2.根据权利要求1所述的清洁机器人,其特征在于,对于标准测试地毯,所述清洁机器人通过至少两遍清洁,使得所述清洁机器人的清洁效率大于等于80%。
3.根据权利要求1所述的清洁机器人,其特征在于,对于标准测试地毯,所述清洁机器人通过单遍清洁,使得清洁效率大于等于80%。
4.根据权利要求1所述的清洁机器人,其特征在于,所述清洁机器被配置为通过以下方式的至少一种,使得清洁效率大于等于80%:
A所述清洁滚刷至少包括第一清洁滚刷和第二清洁滚刷;
B所述清洁滚刷的电机转速大于等于1500r/min;
C所述清洁机器人的移动速度的取值范围为0.1-0.25m/s;
D所述清洁滚刷的功率的取值范围为25-50W;
E增大清洁机器人的吸尘的吸力。
5.根据权利要求1所述的清洁机器人,其特征在于,
所述清洁机器被配置为通过以下方式的组合,使得清洁效率大于等于80%:
a所述清洁滚刷至少包括第一清洁滚刷和第二清洁滚刷,设置于所述机身底部且至少部分露出所述机身的底面,所述第一清洁滚刷和所述第二清洁滚刷旋转时将所述清洁机器人行走过的待清洁表面的垃圾扫入所述机身;
b所述清洁机器人的移动速度的取值范围为0.1-0.25m/s;
c所述清洁滚刷的宽度范围为130mm~280mm。
6.根据权利要求5所述的清洁机器人,其特征在于,所述清洁机器人还包括设置于所述机身内的滚刷电机,驱动所述第一清洁滚刷和所述第二清洁滚刷旋转,其中,所述滚刷电机的功率为25-50W。
7.根据权利要求5或6所述的清洁机器人,其特征在于,所述第一清洁滚刷的转速等于所述第二清洁滚刷的转速,所述第一清洁滚刷的转速和所述第二清洁滚刷的转速均为1500r/min。
8.根据权利要求5或6所述的清洁机器人,其特征在于,所述风机的功率大于等于80W。
9.根据权利要求8所述的清洁机器人,其特征在于,所述风机的功率大于等于100W。
10.根据权利要求9所述的清洁机器人,其特征在于,所述风机功率的取值范围为100-200W,所述清洁机器人的功率的取值范围为120-250W。
11.根据权利要求1所述的清洁机器人,其特征在于,所述清洁机器人的高度的取值值范围为95-115mm。
12.根据权利要求1所述的清洁机器人,其特征在于,所述电池的容量为80Wh。
13.根据权利要求1所述的清洁机器人,其特征在于,所述电池的充电功率的取值范围为大于等于60W;或者,所述电池的充电电流的取值范围为大于等于3A。
14.根据权利要求1所述的清洁机器人,其特征在于,所述电池的单次充电时长与单次充满电可工作时长的比值的取值范围为小于等于2.3:1。
15.根据权利要求1所述的清洁机器人,其特征在于,所述电池的单次充满电可工作时长的取值范围为大于等于20min;所述电池的单次充电时长的取值范围为小于等于45min。
16.一种清洁机器人,其特征在于,包括:
机身,其具有前端;
移动机构,支撑并带动所述清洁机器人在待清洁地面移动;
清洁机构,包括滚刷,对待清洁地面执行拍打工作;
风机,将所述清洁机构拍打出的垃圾吸入所述机身内;
集尘机构,对吸入的垃圾进行收集;
供电机构,为所述清洁机器人提供能量;
其中,所述清洁机器人的单位面积能量投入大于等于5000J/m2。
17.根据权利要求16所述的清洁机器人,其特征在于,所述清洁机器人通过单遍清洁,使得所述清洁机器人的单位面积能量投入大于等于5000J/m2。
18.根据权利要求16所述的清洁机器人,其特征在于,所述清洁机器人通过至少两遍清洁,使得所述清洁机器人的单位面积能量投入大于等于5000J/m2。
19.根据权利要求16所述的清洁机器人,其特征在于,所述清洁机器被配置为通过以下方式的组合,使得所述清洁机器人的单位面积能量投入大于等于5000J/m2:
a所述滚刷包括第一清洁滚刷和第二清洁滚刷;
b所述清洁机器人的移动速度的取值范围为0.13-0.2m/s;
c所述滚刷的宽度范围为180mm~230mm。
20.根据权利要求16或19所述的清洁机器人,其特征在于,所述风机的功率为125W,所述滚刷的功率为30W,所述清洁机器人的单位时间清洁面积为1.37m2/min,使得使得所述清洁机器人的单位面积能量投入大于等于5000J/m2。
21.一种清洁机器人,其特征在于,包括:
机身,其具有前端;
移动机构,包括至少一个驱动轮,被配置为支撑并带动所述清洁机器人在待清洁地面移动;
清洁机构,包括滚刷,被配置为对待清洁地面执行清洁工作;
吸尘机构,包括风机,被配置为将所述清洁机构清洁出的垃圾吸入机身内;
集尘机构,包括尘盒,被配置为对吸入机身的垃圾进行收集;
控制器,被配置为控制所述清洁机器人在所述待清洁地面进行移动,以实现对待清洁地面的自主清洁;
其中,所述滚刷至少包括第一清洁滚刷和第二清洁滚刷,所述第一清洁滚刷和所述第二清洁滚刷设置于所述机身底部,且至少部分露出所述机身;
所述第一清洁滚刷和所述第二清洁滚刷被配置为旋转时对所述待清洁地面的垃圾进行清扫,以便所述吸尘机构吸入;
所述风机设置于所述机身内部,所述风机的功率大于等于65W。
22.根据权利要求21所述的清洁机器人,其特征在于,所述风机的功率大于等于100W,且小于等于125W。
23.根据权利要求22所述的清洁机器人,其特征在于,所述风机进风口处的流量的取值范围为1.2-1.6m3/min;所述风机在风机全堵时进风口处的静压在10~15Kpa之间。
24.根据权利要求21所述的清洁机器人,其特征在于,所述第一清洁滚刷和第二清洁滚刷的转速均大于等于1500r/min。
25.根据权利要求21所述的清洁机器人,其特征在于,所述清洁机构包括用于驱动所述第一清洁滚刷和第二清洁滚刷旋转的滚刷电机,所述滚刷电机的功率的取值范围为25-50W。
26.根据权利要求21所述的清洁机器人,其特征在于,所述吸尘机构还包括吸尘口,设置于所述机身底部;所述第一清洁滚刷和第二清洁滚刷均朝向所述吸尘口旋转,以将所述待清洁地面的垃圾拍起;所述风机通过所述吸尘口将拍起的垃圾吸入所述机身内部,并由所述尘盒收集;所述吸尘口位于所述第一清洁滚刷和第二清洁滚刷之间,所述第一清洁滚刷的旋转方向为第一方向,所述第二清洁滚刷的旋转方向为第二方向,所述第一方向与所述第二方向相反。
27.根据权利要求21所述的清洁机器人,其特征在于,所述第一清洁滚刷和所述第二清洁滚刷沿机身前进方向设置,所述第一清洁滚刷的旋转轴线和所述第二清洁滚刷的旋转轴线相互平行,且第一清洁滚刷的旋转轴线和所述第二清洁滚刷的旋转轴线均与所述清洁机器人的前进方向垂直;
其中,所述第一清洁滚刷和所述第二清洁滚刷的至少一个在沿着旋转轴线的方向上的长度的取值范围为190-215mm。
28.根据权利要求21所述的清洁机器人,其特征在于,沿机身前进方向,所述第一清洁滚刷位于所述第二清洁滚刷的前方,所述第一清洁滚刷为硬滚刷,所述第二清洁滚刷为毛滚刷,所述硬滚刷为橡胶滚刷,所述毛滚刷至少包括有刷毛。
29.根据权利要求21所述的清洁机器人,其特征在于,所述移动机构用于带动所述清洁机器人以预设移动速度移动;其中,预设移动速度的取值范围为0.13m/s-0.25m/s。
30.根据权利要求21所述的清洁机器人,其特征在于,所述清洁机器人的单位面积能量投入至少为5000J/m2。
31.根据权利要求21所述的清洁机器人,其特征在于,对于标准测试地毯,所述清洁机器人的清洁效率大于等于80%。
32.根据权利要求21所述的清洁机器人,其特征在于,所述清洁机器人的体积大于等于8000cm3。
33.根据权利要求21所述的清洁机器人,其特征在于,所述清洁机器人的体积小于等于12000cm3。
34.根据权利要求21所述的清洁机器人,其特征在于,所述清洁机器人的高度的取值范围为105-110mm。
35.根据权利要求21所述的清洁机器人,其特征在于,所述清洁机器人的功率的取值范围为120-200W。
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