一种扫地机器人及其控制方法

摘要

本发明涉及一种扫地机器人及其控制方法，属于扫地机器人技术领域。本发明提供的扫地机器人可以实时在线监测是否吸入大颗粒杂物，并将大颗粒杂物送入粗滤网进行过滤去除，避免其直接撞向精密滤网；同时，在没有大颗粒杂物存在时，气体只通过精密滤网进行过滤，可以有效地保持较小的过滤阻力；并且，内部光电系统的运行不会受到内部空气紊乱的影响，能够有效避免光电系统镜头不会沾染灰尘。

权利要求

1.一种扫地机器人，包括有壳体（1），在壳体（1）的底部开设有进风口（2），用于向扫地机器人内部输入位于地面一侧的空气；进风口（2）与壳体（1）内部的气道（3）相连通；在壳体（1）上还设置有与气道（3）相连通的出风口；壳体（1）上设置有积尘槽盖板（4），用于取出和放入积尘槽（6）；其特征在于，气道（3）的一侧设置有光源（7），在光源（7）的照射方向上的气道（3）另一侧设置有光电转换单元（9），在光电转换单元（9）表面设有玻璃板（8）；在与玻璃板（8）在同一侧的气道（3）的上游方向，设置有旋转轮（20），旋转轮（20）的外部设置有弧形的第一导流板（17），旋转轮（20）在旋转后可以将空气从第一导流板（17）与旋转轮（20）之间的空隙向气道（3）中排出；在光电转换单元（9）的下游方向的气道（3）的另一侧，设置有气体喷头（10），其喷射方向朝向气道（3），气体喷头（10）与压力储气槽（12）连接；在玻璃板（8）的下游方向的气道（3）上设置有弧形的第二导流板（16）；第一导流板（17）的气体排出方向朝向着第二导流板（16）的上表面，而气体喷头（10）的气体喷出方向朝向着第二导流板（16）的下表面；在第二导流板（16）的下游侧还设置有空气流道（18），空气流道（18）用于容纳第二导流板（16）的切向流出的气体；在空气流道（18）中，还设置有粗滤网（19），空气流道（18）的另一端与与旋转轮（20）与第一导流板（17）之间形成的空隙相连通；气道（3）的末端通过风机（14）连接于出风口；还包括有中央控制单元，用于分析光电转换单元（9）采集的进入空气中的颗粒大小的情况，当颗粒物的粒径大于阈值时，认定有大颗粒杂物进入气道，此时，中央控制单元发出指令使电磁阀（11）打开，压力储气槽（12）中的高压气体从气体喷头（10）中喷出。

2.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，粗滤网（19）和/或精密滤网（15）的下方都与积尘槽（6）连通。

3.根据权利要求2所述的扫地机器人，其特征在于，还包括有加压泵（13），加压泵（13）的进口端与精密滤网（15）的下游侧气道连通，加压泵（13）的出口端与压力储气槽（12）连通；在压力储气槽（12）中设置压力传感器，压力传感器与中央控制单元连接，当中央控制单元检测到压力储气槽（12）中的压力低于第一阈值时，中央控制单元命令加压泵（13）开始工作，使压力储气槽（12）中的压力恢复至第二阈值之上；第二阈值大于第一阈值。

4.根据权利要求1所述的扫地机器人，其特征在于，粗滤网（19）的材质是不锈钢丝网；

精密滤网（15）的材料是PP棉滤芯。

5.基于权利要求3所述的扫地机器人的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

i) 从扫地机器人的底部进行吸风，将地面的灰尘吸入气道（3）；

ii)对气道（3）中吸入的气体采用精密滤网（15）进行过滤，并将滤过气体从壳体（1）上出风口（5）中排出；

iii)在气道（3）中通过光源（7）和光电转换单元（9）对吸入的气体进行在线颗粒大小检测，当颗粒物的平均粒径大于阈值时，通过气道（3）侧向的吹风将颗粒物吹离气道，并通过粗滤网（15）进行滤除大颗粒物，滤后的气体返回气道（3）；

iv)旋转轮（20）进行旋转后产生的空气从第一导流板（17）切向流出，切线方向朝向第二导流板（16）的一侧，气体喷头（10）的喷出方向朝向第二导流板（16）的另一侧；

v)对与气体喷头（10）相连的压力储气槽（12）中的气体压力进行监测，当压力过低时，将精密滤网（15）滤过的空气加压注入至压力储气槽（12）中，以维持压力储气槽 （12）中的压力。

6.根据权利要求5所述的扫地机器人的控制方法，其特征在于，扫地机器人工作结束后，打开积尘槽盖板（4），从积尘槽（6）中将灰尘清除。

说明书

一种扫地机器人及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种扫地机器人及其控制方法，属于扫地机器人技术领域。

背景技术

[0002] 扫地机器人是一种无线机器，通常造型是圆盘型。其机身往往是一种自动化技术的可移动装置，内部则是一种有集尘盒的真空吸尘装置，当扫地机器人在启动的时候装置
就能够配合机器人的机身设定好既定的路径，进而在室内的地面上反复的行走，清扫路线
上出现的各种垃圾。并且扫地机器人往往还有着自动转弯的功能，当触碰到墙壁或者是障
碍物的时候，它就能自动转弯，走不同的路线进行清扫工作。

[0003] 扫地机器人的内部工作方式主要是由气道、吸风设备、滤网等组成。吸风设备从气道中吸入地面的空气，带入尘埃和杂物，通过滤网滤除后排出机器。为了防止排出的空气带
有尘埃使室内空气变得污浊，需要提高滤网的过滤精度。

[0004] 通常在扫地机器人的工作中，如果遇到地面的较大的颗粒物被吸入后，由于较大的颗粒会具有冲击力，它被精密过滤网截留后，会对过滤网的表面形貌产生冲击损伤，长期
使用后，会导致精密过滤网的过滤精度快速下降，对空气中的灰尘的截留效果会不断降低，
使扫地机器人的排气口中的灰尘量不断上升，导致房间内的空间污浊。如果直接在精密滤
网之前直接安装粗过滤网，又会使扫地机器人在气体过滤时存在着过滤阻力过高的问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的是：提供一种扫地机器人，可以实时在线对进入的空气进行颗粒粒径大小分析，避免大颗粒杂物对精密滤网的撞击；同时，能够避免光电传感单元的镜头被气
道中的灰尘遮挡，使机器运行稳定性提高。

[0006] 本发明的第一个方面：

[0007] 一种扫地机器人，包括有壳体，在壳体的底部开设有进风口，用于向扫地机器人内部输入位于地面一侧的空气；进风口与壳体内部的气道相连通；在壳体上还设置有与气道
相连通的出风口；壳体上设置有积尘槽盖板，用于取出和放入积尘槽；

[0008] 气道的一侧设置有光源，在光源的照射方向上的气道另一侧设置有光电转换单元，在光电转换单元表面设有玻璃板对镜头进行保护；在与玻璃板在同一侧的气道的上游
方向，设置有旋转轮，旋转轮的外部设置有弧形的第一导流板，旋转轮在旋转后可以将空气
从第一导流板与旋转轮之间的空隙向气道中排出；在光电转换单元的下游方向的气道的另
一侧，设置有气体喷头，其喷射方向朝向气道，气体喷头与压力储气槽连接；在玻璃板的下
游方向的气道上设置有弧形的第二导流板；第一导流板的气体排出方向朝向着第二导流板
的上表面，而气体喷头的气体喷出方向朝向着第二导流板的下表面；在第二导流板的下游
侧还设置有空气流道，空气流道用于容纳第二导流板的切向流出的气体；在空气流道中，还
设置有粗滤网，空气流道的另一端与与旋转轮与第一导流板之间形成的空隙相连通；气道
的末端通过风机连接于出风口；

[0009] 还包括有中央控制单元，用于分析光电转换单元采集的进入空气中的颗粒大小的情况，当颗粒物的粒径大于阈值时，认定有大颗粒杂物进入气道，此时，中央控制单元发出
指令使电磁阀打开，压力储气槽中的高压气体从气体喷头中喷出。

[0010] 粗滤网和精密滤网的下方都与积尘槽连通。

[0011] 还包括有加压泵，加压泵的进口端与精密滤网的下流侧气道连通，加压泵的出口端与压力储气槽连通；在压力储气槽中设置压力传感器，压力传感器与中央控制单元连接，
当中央控制单元检测到压力储气槽中的压力低于第一阈值时，中央控制单元命令加压泵开
始工作，使压力储气槽中的压力恢复至第二阈值之上；第二阈值大于第一阈值。

[0012] 粗滤网的材质是不锈钢丝网；精密滤网的材料是PP棉滤芯。

[0013] 本发明的第二个方面：

[0014] 一种扫地机器人的控制方法，包括如下步骤：

[0015] i) 从扫地机器人的底部进行吸风，将地面的灰尘吸入气道；

[0016] ii)对气道中吸入的气体采用精密滤网进行过滤，并将滤过气体从壳体上出风口中排出；

[0017] iii)在气道中通过光源和光电转换单元对吸入的气体进行在线颗粒大小检测，当颗粒物的平均粒径大于阈值时，通过气道侧向的吹风将颗粒物吹离气道，并通过粗滤网进
行滤除大颗粒物，滤后的气体返回气道；

[0018] iv)旋转轮进行旋转后产生的空气从第一导流板切向流出，切线方向朝向第二导流板的一侧，气体喷头的喷出方向朝向第二导流板的另一侧；

[0019] v)对与气体喷头相连的压力储气槽中的气体压力进行监测，当压力过低时，将精密滤网滤过的空气加压注入至压力储气槽中，以维持压力储气槽 中的压力。

[0020] 扫地机器人工作结束后，打开积尘槽盖板，从积尘槽中将灰尘清除。

[0021] 有益效果

[0022] 本发明提供的扫地机器人可以实时在线监测是否吸入大颗粒杂物，并将大颗粒杂物送入粗滤网进行过滤去除，避免其直接撞向精密滤网；同时，在没有大颗粒杂物存在时，
气体只通过精密滤网进行过滤，可以有效地保持较小的过滤阻力；并且，内部光电系统的运
行不会受到内部空气紊乱的影响，能够有效避免光电系统镜头不会沾染灰尘。

附图说明

[0023] 图1是本发明提供的扫地机器人的整体结构图；

[0024] 图2是本发明提供的扫地机器人的风道部分结构图。

[0025] 其中，1、壳体；2、进风口；3、气道；4、积尘槽盖板；5、出风口；6、积尘槽；7、光源；8、玻璃板；9、光电转换单元；10、气体喷头；11、电磁阀；12、压力储气槽；13、加压泵；14、风机；15、精密滤网；16、第二导流板；17、第一导流板；18、空气流道；19、粗滤网；20、旋转轮。

具体实施方式

[0026] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发
明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，在权利要求和说明书中使用的序数词例如
“第一”、“第二”、“第三”等，用于修饰权利要求项而不是由于本身含有任何优先、在先或一
项权利要求的顺序在另一权利要求之前或者执行方法步骤的时间顺序。但是，仅仅作为标
签使用以区别例如带有特定名称的权利要求的元素与另外一个带有相同名称的元素（而不
是用于顺序性的属于），来区分权利要求的元素。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明
示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两
个以上，除非另有明确具体的限定。应理解的是，当一个元件被提及与另一个元件“连接”
时，它可以与其他元件直接相连或者与其他元件间接相连，而它们之间插入有元件。除非有
明确相反的说明，否则术语“包括”和“具有”应理解为表述包含所列出的元件，而非排除任
意其他元件。本文使用的词语“包括”、“包含”、“具有”或其任何其他变体意欲 涵盖非排它
性的包括。例如，包括列出要素的工艺、方法、物品或设 备不必受限于那些要素，而是可以
包括其他没有明确列出或属于这种 工艺、方法、物品或设备固有的要素。

[0027] 本发明中，术语“上游”及类似用语，是指扫地机器人吸气的气体来源方向；类似地，“下游”及类似用语，是指气体排出的方向。

[0028] 本发明所提供的扫地机器人的结构如图1所示，包括有壳体1，在壳体1的底部开设有进风口2，用于向扫地机器人内部输入位于地面一侧的空气；进风口2与壳体1内部的气道
3相连通；在壳体1上还设置有与气道3相连通的出风口；壳体1上设置有积尘槽盖板4，用于
取出和放入积尘槽6。

[0029] 扫地机器人的内部气道结构如图2所示，气道3的一侧设置有光源7，在光源7的照射方向上的气道3另一侧设置有光电转换单元9，在光电转换单元9表面设有玻璃板8对镜头
进行保护；在与玻璃板8在同一侧的气道3的上游方向，设置有旋转轮20，旋转轮20的外部设
置有弧形的第一导流板17，旋转轮20在旋转后可以将空气从第一导流板17与旋转轮20之间
的空隙向气道3中排出；在光电转换单元9的下游方向的气道3的另一侧，设置有气体喷头
10，其喷射方向朝向气道3，气体喷头10与压力储气槽12连接；在玻璃板8的下游方向的气道
3上设置有弧形的第二导流板16；第一导流板17的气体排出方向朝向着第二导流板16的上
表面，而气体喷头10的气体喷出方向朝向着第二导流板16的下表面；在第二导流板16的下
游侧还设置有空气流道18，空气流道18用于容纳第二导流板16的切向流出的气体；在空气
流道18中，还设置有粗滤网19，空气流道18的另一端与与旋转轮20与第一导流板17之间形
成的空隙相连通；气道3的末端通过风机14连接于出风口。

[0030] 该扫地机器人在工作时，首先通过风机14进行抽吸，使得位于扫地机器人前端底面的进风口2进行地表吸风，将杂物吸入气道3中，会被气道3中的精密滤网15拦截，滤过的
空气从排风口5排出机器。

[0031] 同时光源7向光电转换单元9发出的光线，光电转换单元9对光线进行在线分析，获得颗粒粒径大小；扫地机器人中还包括有电路控制模块：中央控制单元，用于分析光电转换
单元9采集的进入空气中的颗粒大小的情况，当颗粒物的粒径大于阈值时，认定有大颗粒杂
物进入气道，此时，中央控制单元发出指令使电磁阀11打开，压力储气槽12中的高压气体从
气体喷头10中喷出，将大颗粒吹离气道3的运动方向，由于在玻璃板8的下游方面还设置有
空气流道18，大颗粒杂物进入空气流道18之后会被粗滤网19拦截，而不会撞上精密滤网15。
这里所用的光电转换单元9是用于对光源发出光线的信号进行检测，将光信号的变化改为
颗粒粒径的数值，这里所用的在线颗粒大小的光学方法可以参阅现有技术文献
CN104390897A、CN106198325A、CN102410974A、CN105424557A、CN106018197A、
CN101029863A、CN101509931A、CN105334147A、《在线颗粒度检测系统的研究与开发》（浙江
大学硕士学位论文，崔增柱，2004）、《颗粒尺寸在线测量的光透消光法》（《光学仪器》 1998
年01期；刘铁英、张志伟、郑刚、蔡小舒）。其主要原理是：激光经处理后以平行光射向载有颗
粒的气道，测量区中的待测颗粒群在激光的照射下产生光的散射，散射光的强度及其空间
分布与被测颗粒群的大小及浓度有关，颗粒群的散射光由傅立叶透镜接受，在透镜的后焦
面上用环形光电探测器接受颗粒群的散射谱，转换为电流信号，经信号处理和AD 转换后送
入单片机系统，单片机将采集到的数据经过分析和计算，根据夫琅和弗衍射理论进行数据
处理后，显示颗粒大小的统计数据和分布曲线。

[0032] 由于在使用过程中，气体喷头10喷出的空气会导致玻璃板8前端的空气产生扰流，喷出的空气与气道中正常进入的空气相对运动，会使内部的灰尘弥漫，一些灰尘会附着在
玻璃板8上，导致光电感应系统的灵敏度和准确性发生下降。因此，通过旋转轮20的旋转，会
使空气受到第一导游板17的稳流之后形成气幕从玻璃板8前划过，而不会使气道3中的紊乱
的空气的灰尘附着于玻璃板8上；如图2所示，与此同时，安装第二导流板16之后，由于从第
一导流板17切向流出的空气直接流向第二导流板16的上表面，并且空气喷头10中喷出的空
气是喷向第二导流板16的下表面，这两股空气不能直接相交，就进一步避免了气道内部的
空气相互对撞，减小了玻璃片被灰尘污染的情况。

[0033] 又由于空气流道18是与的另一端与与旋转轮20与第一导流板17之间形成的空隙相连通，经过粗滤网19后的空气从第一导流板17流出后，继续从精密滤网15进行过滤。

[0034] 在一个实施方式中，粗滤网19和精密滤网15的下方都与积尘槽6连通。可以方便将灰尘取出。

[0035] 在一个实施方式中，还包括有加压泵13，加压泵13的进口端与精密滤网15的下流侧气道连通，加压泵13的出口端与压力储气槽12连通；在压力储气槽12中设置压力传感器，
压力传感器与中央控制单元连接，当中央控制单元检测到压力储气槽12中的压力低于第一
阈值时，中央控制单元命令加压泵13开始工作，使压力储气槽12中的压力恢复至第二阈值
之上。