專利名稱：一種清潔機器人用的刷盤的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種清潔地面用的刷盤，主要用于的自動(智能)洗地機、吸塵器(又稱清潔機器人)。
背景技術：
目前智能吸塵器正被越來越多的家庭所關注、被年輕人所喜歡，參見WWW.bblqs.com, 一般的智能吸塵器清理地面的主要部件主要包括側刷(邊刷)、轉(滾)刷和吸口，有吸口與轉刷的組合(見Neatο )、有吸口與側刷組合(V-BOT )、有吸口與轉刷、單側刷的三重組合(見Roomba)，還有吸口與轉刷、雙側刷的組合(LG的HOM-BOT)，邊刷、滾刷在日常清掃中，一般會被頭發、毛線等細物纏繞，不僅影響清掃的效果，而且如果不能定期清理，電機因為負荷變高會受到較大扭力而引起電機發熱，日積月累纏繞情況較輕會加大電池負荷影響電池壽命，嚴重的話會直接燒毀電機。而智能拖地機目前僅可見兩種，見http://www. bblqs.com/article/399, htm,還沒有能拖地(洗地)、吸塵合一的清潔機器人出現，國內的吸塵機器人在商場可見的主要有銀星智能電器的KvS系列、科沃斯地寶系列和益節、福瑪特等，基本上是仿造的Roomba,臺灣的產品也是如此。

發明內容
本發明設計了一種新型的刷盤，僅用一個就能代替邊刷和滾刷，盡可能地簡化清掃機構的部件，并且能夠緩解刷子被毛發纏繞的問題，能夠被拖地、吸塵合一的清潔機器人米用
本刷盤是這樣設計的清潔機器人底部安裝的刷盤上設置的是呈環形分布放射狀排列的多條曲線形盤輻，每條盤輻可連續也可間斷，掃地、吸塵用的刷毛或者是洗地用的刷片、刷條中的至少一種設置在盤輻上，刷盤旋轉時，刷毛或刷片、刷條呈向心旋轉，吸口在刷盤的中央，或靠近刷盤的中央，呈環或帶狀。刷毛和刷條或刷片間隔設置，通過旋轉對垃圾和臟水均能起作用。由于刷盤可做得比較大，最大能有與吸塵器(洗地機)機體本身一樣寬覆蓋范圍，所以可省去側刷，直徑比轉刷大得多，又朝下設置，毛發較難纏繞；由于刷盤呈向心旋轉，能將外圍的垃圾(臟水)擠到中央，被吸進吸口 ；刷盤有蓋(中央有孔)或者無蓋，可在無蓋的固定刷毛(片、條)的盤輻側面(或上側)以及盤輻之間的加強筋上設置刃(金屬或硬塑料)，即便有毛發纏繞，收緊時能被盤輻或加強筋上的刃所切割斷。


圖I為本發明優選的實施例。圖2 6為本發明其它的實施例。圖7、圖8為本發明一些實施例中盤蓋示意圖。圖9 圖11為本發明一些實施例中加強筋形狀示意圖。圖12、圖13為本發明的刷盤與清潔系統連接的示意圖。圖14 16為傳統行走機構安裝刷盤的示意圖。
圖17 19為全方位行走機構安裝刷盤的示意圖。具體實施方案
清潔機器人底部安裝的刷盤I上設置的是呈環形分布放射狀排列的多條曲線形盤輻2，每條盤輻2可連續也可間斷，掃地、吸塵用的刷毛3或者是洗地用的刷片4、刷條5中的至少一種設置在盤輻2上，吸口 6在刷盤I的中心位置，如圖I 4，或靠近刷盤I的中心，呈環(如圖5)或帶狀(如圖6)。刷盤I旋轉(單向旋轉)時，刷毛3或刷片4、刷條5呈向心旋轉。刷毛3和刷片4、刷條5間隔設置，通過旋轉對垃圾和臟水均能起作用。所謂間隔設置可以是一根盤輻2中一段是刷毛3、一段是刷片4 (刷條5)再一段是刷毛3……；或者一根盤輻2中設置的是刷毛3，鄰近的盤輻中設置的是刷片4(刷條5)。也可只設置單一的刷毛
3、刷片4或刷條5，用于單純的自動吸塵器或自動拖(洗)地機。單純的自動拖(洗)地機也可間隔設置刷片4和刷條5。刷盤有蓋7 (中央有孔)或者無蓋，無蓋的盤輻2與盤輻2之間可設置的加強筋8。刷盤I在清潔機器人下方可設置多個。如兩個(如圖14)、三個(如圖15)、四個(如圖18),這多個刷盤I可共用一個旋轉系統、多個吸口 6通向一個垃圾吸入通道10。可通過帶轉動或齒輪等常用的方式同時驅動各個刷盤1，或驅動一個刷盤1，每個刷盤蓋7外緣有齒輪，各個刷盤蓋7外緣的齒輪互相嚙合(三個刷盤可一拖二)，刷盤蓋7外緣互相嚙合的刷盤I的旋轉方向是相反的，故盤輻2的彎曲方向也要相反。刷盤I的旋轉方向與機器人靠左還是靠右走(繞物體邊界順時針還是逆時針)有關，一般靠左走的機器人刷盤I最好逆時針旋轉，靠右走的機器人刷盤I最好順時針旋轉，可減小刷子對側面(墻壁或障礙物)的摩擦力，盤輻2的彎曲方向則與刷盤I的旋轉方向一致以達到向心旋轉的效果。刷盤I的轉速不宜太快，否則會摩擦力大，對地面或刷子(包括刷毛3、刷片4、刷條5)有損傷。刷盤I上設置的每條盤輻2 —般為曲線包括直線、折線、線段、弧線、拋物線、螺線、漸開線等，可連續設置，也可間斷設置如圖f 6 (不要求每條盤輻2等長)，間斷設置的好處是刷子轉動時阻力相對連續的要小些；連續設置的盤輻上刷子之間也可以不連續(間隔設置)。刷毛3或刷片4、刷條5可以采用嵌入方式安裝通過銷釘掛在盤輻2上，也可通過膠水或魔術貼(粘扣帶)固定，可如汽車上的雨刮器或拖把等方式固定，刷毛3為常用的清掃垃圾的毛或棕或化纖、絲織品等，刷片4可為豎向或斜向設置用于刮鏟貼在地表的贓物或液體的皮革、塑料或橡膠(比如俗稱“牛筋”的熱塑彈性橡膠)，刷條5可為橡膠，海綿、泡沫(塑料)、化纖、毛氈、紙巾、毛巾、布條、皮革等制成的條狀或輥狀材料，可用于吸水或刮水或清掃，刷毛3、刷片4、刷條5也可用其它(可用于掃地或拖地的)材料制作但不應對地面造成損傷，且耐磨、摩擦力小，刷毛3、刷片4、刷條5應便于更換。刷盤蓋7本身可為整體的盤狀(如洗地機的刷盤)，如圖7，盤外沿也可設置一下刷子，或敞開式(如圖10、11)或半敞開式(如圖9)或邊緣敞開式(如圖8)，邊緣的刷子可略微延長些(伸出盤輻)，可露出吸塵器(洗地機)機體底部，以保證與墻或障礙物的接觸，并對墻或障礙物有少許的剮蹭。這種外露的刷子垂直方向應該用耐磨、耐彎折的材料(如化纖、織物、毛氈，鬃毛、橡膠等)制作，也可將刷毛3斜或橫向設置。對于清潔機器人來說，因其有貼近地面的碰撞傳感器擋板，刷盤蓋7可不用整體的盤式，有蓋7的邊緣敞開的刷盤I (如圖8)的好處除了構造簡單外，毛發不可能纏繞在盤輻上，半敞開式和敞開式刷盤I的好處是輕便，比較省材料，可在無蓋的盤輻2側
4面(或上面)以及盤輻之間的加強筋8上設置刃(金屬或硬塑料)，即便有毛發纏繞，收緊時能被盤輻2或加強筋8上的刃所切割斷。小型的清潔機器人刷盤I上的盤輻2數量可少些，每條盤輻2盡可能短些，以減少摩擦力，如果機器人的功率足夠，盤輻2的數量可多些，或每條盤輻2彎曲程度大些。盤輻2設置多少與刷盤轉刷以及機器人行走速度也有關系，速度快的盤輻就要多設置些，速度慢的可少設置些，如圖I 3的設置就是考慮到刷盤外圍的線速度慢，內圈的線速度快。刷盤I與驅動軸11之間可通過“牙”或“銷”或“鍵”等常用方式連接轉動，也可將刷盤I通過螺母或銷(螺釘)或沉頭螺釘12固定在驅動軸上，驅動軸11與垃圾吸入通道10之間可設置軸承13，也可不設置，讓垃圾吸入通道10也跟著旋轉。刷盤I與驅動軸11或機器人底盤14之間可設置彈簧15保持地面與刷盤I的接觸，但又不能太緊造成刷盤易磨損且摩擦力大，吸口 6可在刷盤的中心，驅動軸11為管狀在垃圾吸入通道10外圍；或驅動軸11在刷盤I中心，吸口 6在驅動軸11外圍為環(內有連接刷盤與驅動軸的筋9，如圖5)或帶狀，或者驅動軸11也為管狀，可設置在垃圾吸入通道10內或外，刷盤I中心的空心處(如圖6)可安裝機器人的驅動輪16或支撐輪17 (如圖16)或傳感器。清潔機器人內部除了有常用的吸塵部件外，也可設置灌裝清水(或加入消毒液、清潔液)的洗地液瓶18 (箱、盒或罐)，通過一水泵19 (常用齒輪泵)將水液噴(或滴)向刷盤的外緣或靠近外緣的地方，刷盤上的出水口 20設置一個或多個，刷盤I上的刷片4或刷條5通過向心旋轉能將混雜垃圾的臟水刮或拖(擠)向中間的吸口 6，并被吸入吸口 6，由于臟水滴有一定的質量，被氣流卷著進垃圾腔21時，氣流變向轉彎，臟水滴依靠慣性沖向原來的方向，但被斜向設置的液體擋板22擋住，只能沿液體擋板22滴入垃圾腔21，透過液體過濾網23流向下方的污水箱(盒)24。而氣流則被引入氣體過濾網25 (通常的吸塵器過濾網，最好是Hepa材料制作)，被吸塵電機26驅動的葉輪27擠出清潔機器人。如果水泵19不工作，清潔機器人就主要的通過刷盤I上的刷毛3 (刷條起輔助作用)將垃圾掃向吸口 6，吸進機器，主要起吸塵機器人的作用。圖12中的垃圾吸入通道10是垂直向上的，有些低矮的機器人要求將垃圾吸入通道10水平方向(或斜向)進入垃圾腔21，圖13中的垃圾吸入通道10就需要彎轉。吸塵器內部可常用干濕兩用的風機(包括吸塵電機26和葉輪27)，目前干濕兩用吸塵器技術或洗地機技術已經成熟，不詳細說明，但對于家庭能用的智能機來說，要求機器盡可能地小型化，耗電盡可能小(因為使用電池供電)。為了提高洗(拖)地機吸水的效果，還可在吸口 6下方設置一塊(團)強吸水的海綿(類物質)，有吸管直接插入海綿中，海綿與吸管固定在一起。如果是為了提高洗地、吸塵合一的清潔機器人的工作效率(節省電能)，還可采用吸塵和吸水兩套氣流系統(傳統的干濕兩用吸塵器因為人為設置了擋板22，氣流的阻力變大，吸塵電機26的工作效率降低了)，刷盤中央位置設置有吸塵和吸水兩個吸口 6，比如中心是吸水管和海綿，其外圍是吸塵口，驅動吸水的可以不是吸塵電機，可使用泵(比如齒輪泵)，吸塵時吸水部分不工作，洗(拖地時)吸塵部分不工作。為了防止大團的垃圾堵塞吸口 6，可在吸口 6周圍設置阻攔架，刷盤蓋下還可設置檢測擁堵的傳感器(如光電對管)，但因刷盤I是旋轉的，導線需通過滑環連接，或在盤蓋7上設置環形窗口，傳感器安裝在窗口上方的機器人底盤14下方，窗口上還可設置用于消毒的紫光燈。無刷盤蓋7的刷盤I上方安裝傳感器和紫光燈就可直接安裝。現有的清潔機器人都采用左右輪分別驅動的二自由度行走機構，對于追求“遍歷”效果的清潔機器人而言，大都采用Roomba的犧牲時間希望“遍歷”的路徑規劃方式(比如花40分鐘清掃15平方米的房間)，重復路線很多，并且不一定能夠遍歷，美國的Neato、Evolution和韓國的Samsung、LG采用的是小范圍、簡單障礙物中追求一次性行走達到遍歷的路徑規劃方式，任意大小、任意復雜障礙物中遍歷有困難，可按照圖14 16的方式設置刷盤，對于追求高效的任意大小、任意復雜障礙物中遍歷路徑規劃的清潔機器人來說，目前的行走機構難以勝任(要求行走的精確控制)，因為普通直流電機有慣性問題，難以保證原地轉彎90度的絕對精確，走直線時也因為兩個輪子分別驅動等原因會出現偏差，尤其遇到懸空的臺階或斜置的墻或障礙物時，要多次轉彎(一會正轉一會反轉)，行走效率低，故要求最好能采用不用轉彎的三自由度(全方位)行走機構，現有的三自由度行走機構有一種哈工大與香港中文大學合作始制了基于四個Mecanum輪(或四個連續切換輪(Omni-Wheel或trans wheel))方式的三自由度行走機構的吸塵機器人(參見《移動式服務機器人的發展現狀及我們的研究》.電氣傳動，2000，30 (4) :3-7)，因為需采用昂貴的步進電機且控制復雜，運行效率低，所以推廣有問題，對于這類四輪設置的清潔機器人來說，可如圖17、圖18的方式設置刷盤I ;還有一種行走機構如ZL03112949. 8 (已獲美國、日本、韓國、德國、英國、法國專利)在構建清潔機器人時比較有優勢，可如圖19的方式設置刷盤I。常用的清潔機器人包括電源、控制部件、傳感器、行走機構、清潔部件、機架外殼、充電座等，有的充電座還有后備大容量垃圾箱、傳感器等設施，刷盤I屬于清潔部件的一種，所謂機器人應該是機器不需一直由人操作，能夠一定程度自主運行，本發明的刷盤也可用于普通的吸塵器、洗(拖)地機、打蠟機(洗地液瓶18中裝的是臘)的設備，除了用于清潔地面還可用于清潔墻面、玻璃(擦窗機)。
權利要求
1.一種清潔機器人用刷盤，其特征在于清潔機器人底部安裝的刷盤(I)上設置的是呈環形分布放射狀排列的多條曲線形盤輻(2)，每條盤輻(2)可連續也可間斷，盤輻上設置刷毛(3)和刷片(4)、刷條(5)中的至少一種，刷盤中間位置有吸口(6)刷盤旋轉時，刷毛(3)或刷片(4)、刷條(5 )呈向心旋轉，盤輻(2 )上方有蓋(7 )或無蓋。
2.根據權利要求I所述的刷盤，其特征是吸口(6)在刷盤的中心位置。I所述的刷盤，其特征是吸口(6)靠近刷盤的中心。I所述的刷盤，其特征是所述的刷盤(I)在清潔機器人下方可設置多
3.根據權利要求
4.根據權利要求個。
5.根據權利要求(5)中的一種。
6.根據權利要求
7.根據權利要求的加強筋(8)。
8.根據權利要求
9.根據權利要求]
10.根據權利要求I所述的刷盤，其特征是盤輻(2)上設置的是刷毛(3)、刷片(4)、刷條I所述的刷盤，其特征是無刷盤蓋7的刷盤盤輻(2)側面或上側有刃。I所述的刷盤，其特征是無刷盤蓋7的刷盤盤輻(2)之間設置有帶刃I所述的刷盤，其特征是洗地機上安裝所述的刷盤(I)。I所述的刷盤，其特征是吸塵器上安裝所述的刷盤(I)。I所述的刷盤，其特征是擦窗機上安裝所述的刷盤(I)。全文摘要
清潔機器人底部安裝的刷盤上設置的是呈環形分布放射狀排列的多條曲線形盤輻，每條盤輻可連續也可間斷，掃地、吸塵用的刷毛或者是洗地用的刷片、刷條中的至少一種設置在盤輻上，刷盤旋轉時，刷毛或刷片、刷條呈向心旋轉，吸口在刷盤的中央，或靠近刷盤的中央，呈環或帶狀。刷毛和刷片或刷條間隔設置，通過旋轉對垃圾和臟水均能起作用。
文檔編號A47L9/04GK102908102SQ20121044651
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月10日 優先權日2012年11月10日
發明者張周新 申請人:張周新