專利名稱：多功能機器人及其自動分離功能模塊的控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能機器人，尤其是一種多功能機器人及其自動分離功能模塊的控制裝置和方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的進步，機器人已經(jīng)成為一種常見的智能裝置，在各行各業(yè)發(fā)揮著重要的作用。通常，一種機器人具有一種或幾種相關(guān)的功能。以清潔這一功能為例，為了清潔室內(nèi)環(huán)境，人們通常用吸塵器、掃地機、拖把等地面清潔器來清潔地面，并用空氣凈化器來凈化室內(nèi)空氣，但地面清潔器和空氣凈化器分別僅有單一的地面清潔和空氣凈化功能。為了使地面清潔器和空氣凈化器可同時工作，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了具有地面清潔和空氣凈化功能的多功能智能清潔機器人，如圖I所示，圖I為現(xiàn)有技術(shù)中多功能智能清潔機器人功能框圖，多功能智能清潔機器人包括地面清潔單元100a、空氣凈化單元200a、移動機構(gòu)12a和控 制單元13a。所述地面清潔單元IOOa用來清潔地面，所述空氣凈化單元200a用于凈化空氣，移動機構(gòu)12a用來驅(qū)動多功能智能清潔機器人在室內(nèi)移動，控制單元13a用來控制地面清潔單元100a、空氣凈化單元200a和移動機構(gòu)12a的協(xié)調(diào)工作。具體地，如圖2所示，為現(xiàn)有技術(shù)中多功能智能清潔機器人的剖面示意圖。所述多功能智能機器人Ia包括殼體Ila和移動機構(gòu)12a，所述移動機構(gòu)12a包括驅(qū)動輪121a和隨動輪122a。其中所述殼體Ila內(nèi)部設(shè)置有地面清潔單元100a，空氣凈化單元200a。所述地面清潔單元IOOa內(nèi)部設(shè)置有塵筒102a，地面清潔單元IOOa的底部設(shè)有進灰口 103a，該進灰口 103a通過進風通道104a與塵筒102a相連通，所述的進灰口 103a的相應位置處設(shè)有滾刷105a，所述塵筒102a通過灰塵過濾網(wǎng)106a與出風通道107a連接；當?shù)孛媲鍧崋卧狪OOa工作時，控制單元(圖中未示出)控制吸塵電機109a帶動滾刷105a轉(zhuǎn)動，將地面上的臟物從進灰口 103a、進風通道104a收集到所述塵筒102a內(nèi)，在地面清潔單元IOOa運行中，帶有臟物的氣流A沿箭頭方向進入塵筒102a并向出風通道107a方向流動，當臟物遇到灰塵過濾網(wǎng)106a時，被阻隔滑落到塵筒102a中，無臟物的氣流A通過出風通道107a，從出風口 108a吹出。請再次參考圖2，空氣凈化單元200a，其內(nèi)部設(shè)置有空氣質(zhì)量傳感器201a，空氣過濾網(wǎng)202a與風道203a密封連接，所述風道203a內(nèi)部設(shè)有離心式風輪204a。當空氣凈化單元200a工作時，所述空氣質(zhì)量傳感器201a檢測空氣質(zhì)量，并將檢測到的值發(fā)送給控制單元(圖中未示)，控制單元接收到信號后，判斷空氣質(zhì)量是否達標，如果不達標，控制電機205a帶動離心式風輪204a轉(zhuǎn)動，將被污染的氣體從進氣口 206a吸入到空氣凈化單元200a內(nèi)，并吸附到空氣過濾網(wǎng)202a上進行過濾，污染物被滯留在空氣過濾網(wǎng)202a中，過濾后的氣體沿著B方向從出氣口 207a排出。以上地面清潔單元IOOa和空氣凈化單元200a的具體結(jié)構(gòu)僅僅是一個示例，還可以是現(xiàn)有技術(shù)中的任何一種具體結(jié)構(gòu)。上述多功能智能清潔機器人通常使用充電電池供電工作，由于同時具有地面清潔單元和空氣凈化單元，重量較大，驅(qū)動智能機器人行走的驅(qū)動電力消耗大。在進行室內(nèi)清潔時，一般不會同時進行地面清潔和空氣凈化的工作，若僅進行地面清潔時，因為要帶上空氣凈化模塊，因而比較浪費驅(qū)動電力，若僅進行空氣凈化工作時，也需帶上地面清潔模塊，同樣浪費電力，而充電電池的能量一定，因而，大大縮短機器人的有效工作時間，不能很好的完成室內(nèi)清潔工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種多功能機器人及其自動分離功能模塊的控制裝置和方法，可以提供多種功能，并根據(jù)需要，可以自動分離或組合某一功能模塊，在其他功能模塊完成工作的同時減輕機器人的負重，延長機器人的有效工作時間。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的、本發(fā)明提供了一種多功能機器人，包括本體，多個功能模塊和至少一個自動分離機構(gòu)，所述多個功能模塊設(shè)置在所述本體上，所述本體上設(shè)有行走機構(gòu)及控制單元；每一個所述自動分離機構(gòu)與一個所述功能模塊對應連接，所述控制單元控制所述自動分離機構(gòu)將與其連接的所述功能模塊從所述本體上分離出來或者將所述功能模塊與所述本體組合在一起。本發(fā)明還提供了一種應用在多功能機器人中自動分離功能模塊的方法，包括如下步驟步驟1，控制與待分離功能模塊相連接的自動分離機構(gòu)動作，由所述自動分離機構(gòu)將所述待分離功能模塊從所述多功能機器人的本體上分離開；步驟2，控制所述多功能機器人的行走機構(gòu)動作，由所述行走機構(gòu)帶動所述多功能機器人離開所述待分離的功能模塊。本發(fā)明還提供了一種應用在上述多功能機器人中自動分離功能模塊的控制裝置，所述控制裝置包括分離控制單元和伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)，所述分離控制單元設(shè)置于所述本體中；所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)與伸縮機構(gòu)設(shè)置于所述功能模塊上，與所述分離控制單元無線連接；所述分離控制單元根據(jù)接收到的信號確定待分離功能模塊，并向該所述待分離功能模塊中的伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)發(fā)送分離/組合指令；所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)接受所述分離控制單元的分離指令，控制所述伸縮機構(gòu)伸展，將所述功能模塊向上抬起，從而將所述功能模塊從所述本體上分離出來，或者所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)接受所述分離控制單元的組合指令，控制所述伸縮機構(gòu)收縮，將所述功能模塊向下移動，從而將所述功能模塊組合到所述本體上。通過以上技術(shù)方案，可以根據(jù)需要，將一個或多個功能模塊從多功能機器人的本體上分離出來，在減輕了機器人的負重的情況下，又不影響多功能機器人的工作，從而延長了機器人的有效工作時間。下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細地說明。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中多功能智能清潔機器人功能框圖2為現(xiàn)有技術(shù)中多功能智能清潔機器人結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖3為本發(fā)明多功能機器人整體結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本發(fā)明多功能機器人自動分離機構(gòu)的功能框圖；圖5為本發(fā)明多功能機器人自動分離功能模塊的方法流程圖；圖6為本發(fā)明多功能機器人一個具體實施例的部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明多功能機器人一個具體實施例中的兩個功能模塊分離的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖8為本發(fā)明自動分離機構(gòu)中的伸縮機構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為圖8所示伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)實施例一的功能框圖；圖10為圖8所示伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)實施例二的功能框圖；圖11為本發(fā)明自動分離機構(gòu)的伸縮機構(gòu)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為圖11所示伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)的功能框圖；圖13為本發(fā)明多功能機器人實施例二的主體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖14為本發(fā)明所述應用在多功能機器人中自動分離功能模塊的控制裝置的一個實施例的功能框圖。
具體實施例方式圖3為本發(fā)明多功能機器人整體結(jié)構(gòu)框圖，如圖3所示，本發(fā)明所提供的多功能機器人包括主體I、多個功能模塊2和至少一個自動分離機構(gòu)13，多個功能模塊2設(shè)置在所述本體I上方，在所述本體I上還設(shè)置有行走機構(gòu)11、控制單元12和第一能量供應單元(圖中未示出)，所述第一能量供應單元分別通過接口與各個功能模塊2行走機構(gòu)11電連接，用于為所述功能模塊2和行走機構(gòu)11提供工作能量，所述控制單元12通過控制行走機構(gòu)11使多功能機器人能夠移動。在自動分離機構(gòu)13或功能模塊上還設(shè)有第二能量供應單元，用于為自動分離機構(gòu)13提供工作能量。所述多個功能模塊，在本發(fā)明的一個具體實施例中為地面清潔模塊20和空氣凈化模塊21，所述地面清潔模塊20和空氣凈化模塊21依次疊設(shè)在本體I上，并通過接收控制單元12的工作指令進行工作。每一個所述自動分離機構(gòu)13與一個與其對應的所述功能模塊2相連接，所述控制單元12控制所述自動分離機構(gòu)13將與其連接的所述功能模塊2從所述本體I上分離出來，或者將所述功能模塊2和所述本體I組合在一起。在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述控制單元12包括第一信號接收單元121、中央處理單元122和第一信號發(fā)送單元123，所述第一信號接收單元121接收到的信號包括，用戶通過本體I上的控制面板輸入的控制信號，或各個功能模塊發(fā)送的狀態(tài)信號，或來自于所述自動分離機構(gòu)13的狀態(tài)信號，或由本體檢測到的狀態(tài)信號。由于通常的機器人都具有用于提供人機對話的控制面板，因此，控制單元12可以通過第一信號接收單元121接收通過該控制面板輸入的指令，例如，該指令可以用于指示具體分離哪個功能模塊。具體操作如，設(shè)置一個清單，其上載明可以分離的功能模塊，用戶通過控制面板可以瀏覽該清單，并選擇一個或多個功能模塊，當確定所做的選擇后，控制單元12將收到該指令，并且知道應分離哪個功能模塊。再例如，用戶可以通過控制面板強制選擇由哪個功能模塊工作，如，用戶可以選擇在某一時段控制地面清潔模塊20工作，在某一時段控制空氣凈化模塊21工作。各個功能模塊2會向控制單元12發(fā)送狀態(tài)信號，例如，當所述功能模塊2為空氣凈化模塊21時，所述狀態(tài)信號為空氣質(zhì)量狀態(tài)信號，控制單元12根據(jù)該空氣質(zhì)量狀態(tài)信號判斷是否需要進行空氣凈化，即是否需要啟動空氣凈化模塊21，如果不需要，則不需要在移動時帶著空氣凈化模塊21。當所述功能模塊2為地面清潔模塊20時，所述狀態(tài)信號為地面狀態(tài)信號，控制單元12根據(jù)該地面狀態(tài)信號判斷是否需要進行地面清潔，即是否需要啟動空氣凈化模塊21，如果不需要，則不需要在移動時帶著地面清潔模塊20。當然，本發(fā)明并不局限于上述兩種工作模塊，功能模塊也可以是空氣加濕模塊，當功能模塊為空氣加濕模塊時，所述狀態(tài)信號為空氣濕度狀態(tài)信號等。另外，自動分離機構(gòu)13會向所述控制單元12發(fā)送狀態(tài)信號，代表工作狀態(tài)良好、 異常等內(nèi)容，控制單元12根據(jù)該狀態(tài)信號確定該自動分離機構(gòu)是否可用，如果可用，再向 其發(fā)送分離或組合的指令，如果不可用，則不向其發(fā)送分離或組合的指令，即不再執(zhí)行組合或分離的動作。此時，可以報警或進行其他的工作。當然，自動分離機構(gòu)13可以一直發(fā)送狀態(tài)信號，也可以在出現(xiàn)異常(如電機故障、伸縮機構(gòu)故障等)時再發(fā)送信號。在多功能機器人本體上還設(shè)有各種對應于不同功能模塊的傳感器，如空氣質(zhì)量傳感器和灰塵傳感器等。當通過本體上的傳感器檢測到的狀態(tài)信號為對應于一功能模塊不需工作的信號，該多功能機器人可以確定此時需要分離該功能模塊，并可以確定與該本體檢測到的狀態(tài)信號對應的功能模塊為待分離功能模塊。另外，本發(fā)明提供的多功能機器人也可以通過本體檢測出的信號判斷組合或置換某一功能模塊。例如，針對本發(fā)明提供的具體實施例中，功能模塊分別為地面清潔模塊20和空氣凈化模塊21，在本體上設(shè)置有空氣質(zhì)量傳感器和灰塵傳感器，用于在只有地面清潔模塊20工作時，也可以檢測到空氣質(zhì)量信號，當本體上檢測到的空氣質(zhì)量信號值大于預定值時，該機器人可以確定需要啟動空氣凈化模塊21工作，此時，將停止地面清潔模塊20的工作，找到空氣凈化模塊21，啟動空氣凈化模塊21工作。反之，在空氣凈化模塊21工作時，如果本體檢測到灰塵信號值大于預定值時，該機器人可以確定需要啟動地面清潔模塊20工作，此時，將停止空氣凈化模塊21的工作，找到地面清潔模塊20，啟動地面清潔模塊20工作。圖4為本發(fā)明多功能機器人自動分離機構(gòu)的功能框圖，如圖4并參考圖3所示，本發(fā)明提供一種應用在多功能機器人中自動分離機構(gòu)13，其包括伸縮機構(gòu)131和控制機構(gòu)132，所述伸縮機構(gòu)131固定在功能模塊2上，工作時，所述控制單元12根據(jù)接收到的信號確定待分離功能模塊，并向該所述待分離功能模塊中的伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)132發(fā)送無線分離指令信號，所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)132根據(jù)接收到的分離指令信號，控制所述伸縮機構(gòu)131伸展，將所述功能模塊2向上抬起，從而使該功能模塊2與本體I相分離；或者在所述功能模塊2與本體I分離狀態(tài)時，所述控制單元12根據(jù)接收到的信號確定待組合的功能模塊，并向該所述待組合功能模塊中的伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)132發(fā)送無線組合指令信號，所述伸縮機構(gòu)131收縮，將所述功能模塊2向下移動，從而將所述功能模塊組合到所述本體I上。圖5為本發(fā)明多功能機器人自動分離功能模塊的方法流程圖，如圖6所示，多功能機器人自動分離功能模塊的方法流程如下方法一該方法可以僅包括圖5中的步驟S100、S101、S102、S105和S107。在本方法中，這些步驟按序號大小依次執(zhí)行。步驟S100，控制單元12接收信號，需要說明的是，該信號包括用戶通過本體I上的控制面板輸入的控制信號，或各個功能模塊發(fā)送的狀態(tài)信號，或來自于本體檢測的狀態(tài)信號。步驟S101，判斷是否需要分離功能模塊，如果需要，執(zhí)行步驟S102，如果不需要，返回步驟S100。步驟S102，確定待分離功能模塊。 步驟S105，控制與待分離功能模塊相連接的自動分離機構(gòu)13動作，由所述自動分離機構(gòu)13將所述待分離功能模塊與所述多功能機器人的本體或其他功能模塊相分離。需要說明的是，在步驟S105中還包括這樣兩個步驟，首先，控制單元12中的第一信號發(fā)送單元123向自動分離機構(gòu)中的伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)132發(fā)送分離指令；而后，所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)132根據(jù)分離指令，控制伸縮機構(gòu)131伸展，由所述伸縮機構(gòu)131將待分離功能模塊向上抬起。步驟S107，控制單元12控制多功能機器人的行走機構(gòu)11動作，由所述行走機構(gòu)11帶動多功能機器人離開所述待分離的功能模塊。方法二該方法除了包括方法一即圖5中的步驟S100、SlOU S102、S105和S107夕卜，在步驟S105之前還包括步驟S104，分離相鄰的功能模塊，即將待分離功能模塊相鄰上面的功能模塊與所述多功能機器人的本體I相分離。在步驟S105之后還包括步驟S106，將所述待分離功能模塊相鄰上面的功能模塊重新組合到所述多功能機器人的本體I上。通過方法二所述的流程，如果待分離功能模塊位于多個功能模塊的中間時，可以將處于中間位置的功能模塊分離出來。在上述兩種方法中，在確定了待分離的功能模塊后，包含步驟S103如果還收到了來自于所述自動分離機構(gòu)的狀態(tài)信號，如果該狀態(tài)信號為異常，則在步驟S108發(fā)出報警并停止分離該功能模塊的動作；如果不異常，則執(zhí)行步驟S105。通過該步驟，可以在分離功能模塊前確定與該功能模塊相連接的自動分離機構(gòu)狀態(tài)良好，保證了分離的準確性。圖6為本發(fā)明多功能機器人實施例一的部分結(jié)構(gòu)示意圖，圖7為本發(fā)明多功能機器人實施例一的兩個功能模塊分離的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6并參照圖7所示，在本實施例中，共有兩個功能模塊，一個是地面清潔模塊20，一個是空氣凈化模塊21，地面清潔模塊20位于空氣凈化模塊21的下方，并與主體I集成在一起，其工作原理及結(jié)構(gòu)與背景技術(shù)相同，在此不再贅述。參見圖7，兩個相鄰的功能模塊疊設(shè)在一起，每個功能模塊都設(shè)有第一連接機構(gòu)，所述連接機構(gòu)包括均勻設(shè)置在一個功能模塊上的多個導柱70和設(shè)置在相鄰功能模塊上與多個導柱70相對應的導槽71。當兩個功能模塊合并時，帶有多個導柱70的功能模塊逐漸下降，使所述導柱70插入相鄰功能模塊上設(shè)置的導槽71，當導柱70完全插入導槽71時，合并工作完成，可使兩個功能模塊合并固定。在圖7中，所述上面的功能模塊，如空氣凈化模塊21上設(shè)有自動分離機構(gòu)13，所述自動分離機構(gòu)13包括伸縮機構(gòu)及其控制機構(gòu)。其中，本發(fā)明多功能機器人實施例一中的自動分離機構(gòu)的伸縮機構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示。參見圖8，為本發(fā)明自動分離機構(gòu)中的伸縮機構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；在本實施例中自動分離機構(gòu)的伸縮機構(gòu)131包括氣泵(1320)及支撐腳131a，其中，支撐腳131a包括氣室1310、活塞1311和伸縮桿1312，所述活塞1311設(shè)于所述氣室1310的內(nèi)部，將所述氣室1310分為上下兩個腔室1314，1315，所述伸縮桿1312的一端與所述活塞1311相連接，另一端伸出所述氣室1310 ;在所述氣室1310上，對應上腔室1314設(shè)有進/出氣口 1313 ;或者在所述氣室1310上，對應上下腔室1314,1315分別設(shè)有進氣口和出氣口(另一種實施例，未圖示)。
當多功能機器人進行功能模塊分離工作時，氣流自氣泵1320沿著D方向通過進/出氣口 1313進入氣室1310，上腔室1314內(nèi)的氣壓增大，推動活塞1311帶動伸縮桿1312沿E方向運動，可將待分離功能模塊抬起，使其脫離多功能機器人本體。當多功能機器人進行功能模塊合并工作時，氣流沿著D的反方向通過進/出氣口 1313流出氣室1310，上腔室1314內(nèi)的氣壓減小，由于待合并功能模塊本身的重力使伸縮桿1312受到支撐力F，從而驅(qū)動活塞1311及伸縮桿1312沿著E的反方向運動，使待合并功能模塊下降，從而與多功能機器人本體合并。圖9為圖8所示伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)實施例一的功能框圖，如圖9并參考圖8所示，伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)132包括設(shè)置在所述氣泵1320與進/出氣口 1313之間或所述氣泵1320與進氣口之間的管道上的氣閥1321、氣閥控制器1323和第二信號接收單元1322。所述第二信號接收單元1322接到控制單元12發(fā)送的指令，并將該指令發(fā)送給氣閥控制器1323，所述氣閥控制器1323發(fā)送控制信號給氣閥1321，所述氣閥1321根據(jù)該指令打開或關(guān)閉，使得氣泵1320向氣室1310中打氣，從而控制伸縮桿1312的伸出，或者使氣室1310中氣體從氣閥1321溢出到大氣中。在本實施例中，通過氣動方式來控制伸縮機構(gòu)，其中的氣泵可是一個微型打氣筒，而氣閥、氣閥控制器可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的任何一種，例如，當氣閥中帶有控制功能時，可以不用單獨的控制器，但是，如果只是普通的氣閥，則需要增加一個控制器，具體可以是集成有控制元件的一小塊電路板。由于此技術(shù)屬于現(xiàn)有的成熟技術(shù)，因此，在此不再贅述。圖10為圖8所示伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)實施例二的功能框圖，如圖10并參考圖8所示，本實施例與實施例一不同之處在于，風機103的氣流進/出口與進/出氣口 1313相連接，風機控制器102通過第二信號接收單元101接收到的控制單元12的指令，并發(fā)送控制信號給所述風機103，控制風機103的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速，從而控制伸縮桿832的伸縮狀態(tài)。圖11為本發(fā)明自動分離機構(gòu)的伸縮機構(gòu)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖，如圖11所示，在本實施例中自動分離機構(gòu)Iio包括，驅(qū)動電機115、轉(zhuǎn)動部、擺桿111和推桿112。轉(zhuǎn)動部為減速齒輪114，驅(qū)動電機115的輸出軸上設(shè)有小的傳動齒輪113，減速齒輪114與傳動齒輪113的輪齒相嚙合，由此，減速齒輪114通過傳動齒輪113與驅(qū)動電機115的輸出軸相連。擺桿111的一端鉸接在減速齒輪114的輪體一側(cè)面上，擺桿111與減速齒輪114的鉸接點到減速齒輪114中心的距離為R，所述擺桿111另一端與推桿112的一端鉸接，推桿112的行程為r，則r = 2R，推桿112另一側(cè)的自由端同軸設(shè)置一導向機構(gòu)(圖未示)，使推桿自由端保持直線運動。當多功能機器人進行功能模塊分離工作時，驅(qū)動電機115啟動，帶動小齒輪113旋轉(zhuǎn)，小齒輪113帶動減速齒輪114旋轉(zhuǎn)，減速齒輪114帶動擺桿111做圓周運動，擺桿111帶動推桿112做直線運動。每當減速齒輪114旋轉(zhuǎn)半周，擺桿111帶動推桿112直行行進距離S，S = 2R。推桿112的行程為r，若r = S = 2R，則推桿112剛好行動距離S時，待分離功能模塊升至最高點，使其脫離多功能機器人本體。當多功能機器人進行功能模塊合并時，驅(qū)動電機115做反向旋轉(zhuǎn)，使小齒輪113驅(qū)動減速齒輪114帶動擺桿111做反向圓周運動，擺桿111帶動推桿112直行退回距離S，S = 2R，使待合并功能模塊下降，從而與多功能機器人本體合并。當然，如果不需要對驅(qū)動電機的輸出轉(zhuǎn)速進行減速，轉(zhuǎn)動部可以是任何一種回轉(zhuǎn)件，其直接與驅(qū)動電機的輸出軸相連接。擺桿的一端鉸接在轉(zhuǎn)動部一側(cè)面上，擺桿與轉(zhuǎn)動部的鉸接點到轉(zhuǎn)動部中心的距離為R，擺桿另一端與推桿的一端鉸接，推桿的行程為r，則r =2R，推桿另一側(cè)的自由端同軸設(shè)置一導向機構(gòu)，使推桿自由端保持直線運動。其余的工作方式與上述采用減速方式的相同，在此不再贅述。 圖12為圖11所示伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)的功能框圖，如圖12并結(jié)合圖11所示，所述的伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)120包括電機控制器122和第二信號接收單元121，所述電機控制器122通過第二信號接收單元121接收所述控制單元12的指令，并發(fā)送控制信號給所述驅(qū)動電機115，用于控制驅(qū)動電機155的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速，從而控制推桿112的伸縮狀態(tài)。在以上實施例中，最下面的地面清潔模塊與主體集成在一起，不可分離，當然所有的功能模塊與主體均可以分離，包括最下面的功能模塊，其中最簡單的一種結(jié)構(gòu)是，主體僅為一個框架，該框架如圖13所示，圖13為本發(fā)明多功能機器人另一實施例的主體的結(jié)構(gòu)示意圖，主體I’包括兩個驅(qū)動輪11’、一個從動輪12’和兩個驅(qū)動電機13’，所述兩個驅(qū)動電機13’接收控制單元(圖未示)的信號，通過驅(qū)動兩個驅(qū)動輪11’并帶動從動輪12’使主體I’運動。所述多個功能模塊疊摞在主體I’上并固定，在工作時，主體I’運載多個功能模塊進行工作，其工作方法與實施例一相同，在此不再贅述。在以上實施例中，多功能機器人中的控制單元可以是單獨用于實現(xiàn)分離功能模塊的分離控制單元，此時，該控制單元不具有其他的控制功能，如行走模式的控制、對各個功能模塊協(xié)調(diào)工作的控制等等。另一方面，在以上實施例中，多功能機器人中的控制單元也可以是用來控制該多功能機器人所有功能協(xié)調(diào)工作的控制部件，即總的控制單元。例如，除了具有如前所述的分離功能模塊的控制功能外，還包括其他的各種相關(guān)控制功能。為了提高該多功能機器人的擴展性，在本發(fā)明的一個實施例中，在該多功能機器人的總的控制單元中包括分離控制單元這樣一個功能模塊，該分離控制單元與前述各實施例中的伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)(以伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)132為例，其他各實施例中的伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)100，120與此類似)構(gòu)成自動分離功能模塊的控制裝置。該控制裝置的功能框圖如圖14所示，分離控制單元140設(shè)置于本體中，其可以為控制單元12中的一個功能模塊。所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)132與伸縮機構(gòu)設(shè)置于功能模塊上，與所述分離控制單元140無線連接。所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)132接受所述分離控制單元的分離指令，控制所述伸縮機構(gòu)伸展，將所述功能模塊向上抬起，從而將所述功能模塊從所述本體I上分離出來，或者將所述功能模塊向下移動，從而將所述功能模塊組合到所述本體I上。具體過程如上述實施例所述，在此不再贅述。以下以具有兩個功能模塊的多功能機器人為例，所述的功能模塊一個是地面清潔模塊，一個是空氣凈化模塊，在空氣凈化模塊上設(shè)置有自動分離機構(gòu)，對其工作過程說明如下該多功能機器人開始工作時，首先判斷室內(nèi)空氣是否需要凈化。多功能機器人可簡單圍繞室內(nèi)墻壁跑一圈，通過空氣凈化模塊上裝載的空氣質(zhì)量傳感器檢測室內(nèi)空氣中的有害物質(zhì)濃度是否超標。若有害物質(zhì)濃度超標，則機器人以地面清潔模塊和空氣凈化模塊組合在一起的組合模式進行工作。機器人一邊清掃地面，一邊凈化室內(nèi)空氣；若有害物質(zhì)濃度未超標，則機器人啟動分離模式，控制單元(或分離控制單元)控制自動分離機構(gòu)將空氣凈化模塊從機器人主體上分離下來，機器人只進行室內(nèi)地面清潔工作，從而減輕機器人的負重，延長機器人的有效工作時間。 當需要再次執(zhí)行組合模式工作時，該多功能機器人找到該空氣凈化模塊，通過控制單元向自動分離機構(gòu)發(fā)送指令，以具有氣室1310、活塞1311及伸縮桿1312的伸縮機構(gòu)131為例，如圖8所示，氣流沿著D的反方向通過進/出氣口 1313流出氣室1310，上腔室1314內(nèi)的氣壓減小，由于空氣凈化模塊本身的重力使伸縮桿1312受到支撐力F，從而驅(qū)動活塞1311及伸縮桿1312沿著E的反方向運動，使空氣凈化模塊的高度不斷下降，直至空氣凈化模塊上設(shè)置的導柱完全插入地面清潔模塊上設(shè)置的導柱槽。另外，本實施例中的自動分離機構(gòu)也可裝載在機器人地面清潔模塊上，或者在地面清潔模塊和空氣凈化模塊上分別設(shè)置自動分離機構(gòu)。通過以上實施例，本發(fā)明提供的多功能機器人具有至少一個自動分離機構(gòu)，通過自動分離機構(gòu)將某一暫不工作的功能模塊從主體上分離下來，既不影響其他功能模塊的工作，又減輕了機器人的負重，節(jié)約了能量，提高了機器人的有效工作時間。
權(quán)利要求
1.一種多功能機器人，包括本體(1，1’ )和多個功能模塊(2)，所述多個功能模塊(2)設(shè)置在所述本體(1，1’ )上，所述本體(1，1’ )上設(shè)有行走機構(gòu)(11)及控制單元(12)； 其特征在于，還包括至少一個自動分離機構(gòu)(13)，每一個自動分離機構(gòu)(13)與一個功能模塊(2)對應連接，所述控制單元(12)控制所述自動分離機構(gòu)(13)將與其連接的所述功能模塊(2)從所述本體(1，1’ )上分離出來，或?qū)⑺龉δ苣K(2)與所述本體(1，1’ )組合到一起。
2.如權(quán)利要求I所述多功能機器人，其特征在于，所述自動分離機構(gòu)(13)包括伸縮機構(gòu)(131，110)及其控制機構(gòu)(132，100，120)，所述伸縮機構(gòu)(131，110)固定在功能模塊(2)上，所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)(132，100，120)接收所述控制單元(12)的分離/組合指令，控制所述伸縮機構(gòu)(131，110)的伸縮；在所述功能模塊⑵與所述本體⑴組合狀態(tài)時，所述伸縮機構(gòu)(131，110)伸出，將所述功能模塊(2)向上抬起，從而將所述功能模塊(2)從所述本體(I)上分離出來；在所述功能模塊(2)與所述本體(I)分離狀態(tài)時，所述伸縮機構(gòu)(131，110)收縮，將所述功能模塊(2)向下移動，從而將所述功能模塊組合到所述本體(I)上； 所述伸縮機構(gòu)(131)包括氣源、氣室(1310)、活塞(1311)及伸縮桿(1312);所述活塞(1311)設(shè)于所述氣室(1310)內(nèi)部，將所述氣室(1310)分為上下兩個腔室(1314,1315)；所述伸縮桿(1312)的一端與所述活塞(1311)相連接，另一端伸出所述氣室(1310);在所述氣室(1310)上，對應上下兩個腔室分別設(shè)有進氣口和出氣口 ；或者在所述氣室上(1310)上，對應一個腔室設(shè)有進/出氣口(1313);所述氣源與所述進氣口相通，或所述氣源與所述出氣口相通，或所述氣源與所述進/出氣口(1313)相通。
3.如權(quán)利要求2所述多功能機器人，其特征在于，所述氣源為氣泵(1320)，所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)(132)包括設(shè)置在所述氣泵(1320)與進氣口之間、所述氣泵(1320)與出氣口之間或所述氣泵(1320)與進/出氣口(1313)之間的管道上的氣閥(1321)和第二信號接收單元(1322)，所述第二信號接收單元(1322)接收所述控制單元(12)發(fā)送的指令，并將該指令發(fā)送給氣閥(1321)，所述氣閥(1321)根據(jù)該指令打開與關(guān)閉，由所述氣泵(1320)向所述氣室(1310)中打氣或從所述氣室(1310)中放氣，從而控制伸縮桿(1312)的伸縮狀態(tài)； 所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)還包括氣閥控制器(1323);所述氣閥控制器(1323)通過所述第二信號接收單元(1322)接收所述控制單元(12)的指令，并發(fā)送控制信號給所述氣閥(1321)。
4.如權(quán)利要求2所述的多功能機器人，其特征在于，所述氣源為風機(103)，所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)(100)包括風機控制器(102)和第二信號接收單元(101)，所述風機(103)的氣流進/出口與所述氣室(1310)的氣體進/出口(1313)相連接，所述風機控制器(102)通過第二信號接收單元(101)接收所述控制單元(12)的指令，并發(fā)送控制信號給所述風機(103)，用于控制風機(103)的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速，從而控制伸縮桿(1312)的伸縮狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求2所述的多功能機器人，其特征在于，所述伸縮機構(gòu)(110)包括驅(qū)動電機(115)、轉(zhuǎn)動部、擺桿(111)和推桿(I 12)，所述轉(zhuǎn)動部與所述驅(qū)動電機(115)的輸出軸相連，所述擺桿(111)的一端鉸接在所述轉(zhuǎn)動部的一側(cè)面上，所述擺桿(111)的另一端與所述推桿(112)的一端鉸接；所述擺桿(111)在轉(zhuǎn)動部上的鉸接點與轉(zhuǎn)動部的回轉(zhuǎn)中心間隔設(shè)置； 所述的轉(zhuǎn)動部為減速齒輪(114)，所述驅(qū)動電機(115)的輸出軸上設(shè)有傳動齒輪(113)，所述減速齒輪(114)與所述傳動齒輪(113)的輪齒相嚙合； 所述的推桿(112)上設(shè)有導向機構(gòu)，所述的導向機構(gòu)與推桿(112)的自由端同軸設(shè)置，使推桿(112)的自由端保持直線運動； 所述的伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)(120)包括電機控制器(122)和第二信號接收單元(121)，所述電機控制器(122)通過第二信號接收單元(12 1)接收所述控制單元(12)的指令，并發(fā)送控制信號給所述驅(qū)動電機(115)，用于控制驅(qū)動電機(115)的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速，從而控制推桿(112)的伸縮狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求I所述的多功能機器人，其特征在于，所述控制單元(12)包括第一信號接收單元(121)、中央處理單元(122)和第一信號發(fā)送單元(123)，所述第一信號接收單元(121)將接收到的信號發(fā)送給所述中央處理單元(122)，所述中央處理單元(122)根據(jù)所接收到的信號判斷需要分離/組合的功能模塊，并通過第一信號發(fā)送單元(123)將控制信號發(fā)送給與所述需要分離/組合的功能模塊相連接的自動分離機構(gòu)； 所述控制單元(12)的第一信號發(fā)送單元(123)向所述自動分離機構(gòu)發(fā)送的控制信號為無線信號； 所述第一信號接收單元(121)接收到的信號包括用戶通過本體上的控制面板輸入的控制信號，或各個功能模塊發(fā)送的狀態(tài)信號，或來自于所述自動分離機構(gòu)的狀態(tài)信號，或本體⑴檢測的狀態(tài)信號； 當所述功能模塊包括空氣凈化模塊時，所述功能模塊發(fā)送的狀態(tài)信號包括空氣質(zhì)量狀態(tài)信號；當所述功能模塊包括地面清潔模塊時，所述功能模塊發(fā)送的狀態(tài)信號包括地面清潔狀態(tài)信號；當所述功能模塊包括空氣加濕模塊時，所述功能模塊發(fā)送的狀態(tài)信號包括空氣濕度狀態(tài)信號； 所述自動分離機構(gòu)向所述第一信號接收單元發(fā)送的狀態(tài)信號為無線信號。
7.如權(quán)利要求I所述的多功能機器人，其特征在于，所述功能模塊設(shè)有第一連接機構(gòu)，用于使相鄰的功能模塊疊設(shè)在一起； 所述第一連接機構(gòu)包括設(shè)置在一個功能模塊上的導柱(70)和設(shè)置在相鄰功能模塊上的導槽(71)，所述導柱(70)與所述導槽(71)相互配合； 所述本體(I)上還包括第一能量供應單元，所述第一能量供應單元分別通過接口與各個功能模塊和行走機構(gòu)電連接，用于為所述功能模塊和行走機構(gòu)提供工作能量；所述功能模塊或自動分離機構(gòu)上設(shè)置有第二能量供應單元，用于為所述自動分離機構(gòu)提供工作能量; 所述功能模塊包括該功能模塊的功能控制單元，所述功能控制單元與所述本體上的控制單元信號連接。
8.一種應用在多功能機器人中自動分離功能模塊的方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟S105，控制與待分離功能模塊相連接的自動分離機構(gòu)動作，由所述自動分離機構(gòu)將所述待分離功能模塊從所述多功能機器人的本體上分離開； 步驟S107，控制所述多功能機器人的行走機構(gòu)動作，由所述行走機構(gòu)帶動所述多功能機器人離開所述待分離的功能模塊； 當所述自動分離機構(gòu)包括伸縮機構(gòu)及其控制機構(gòu)時，所述步驟S105中的控制與待分離功能模塊相連接的自動分離機構(gòu)動作具體包括以下步驟 步驟S1051，向所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)發(fā)送分離指令； 步驟S1052，所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)根據(jù)所述分離指令，控制所述伸縮機構(gòu)伸展，由所述伸縮機構(gòu)將待分離功能模塊向上抬起； 在步驟S105之前，還包括以下步驟 步驟S100，接收信號，所述信號包括用戶通過本體上的控制面板輸入的控制信號，或各個功能模塊發(fā)送的狀態(tài)信號，或本體檢測的狀態(tài)信號； 步驟S101，判斷是否需要分離功能模塊，如果需要，執(zhí)行步驟S102，如果不需要，返回 步驟SlOO ； 步驟S102，確定待分離功能模塊； 如果接收到的信號中包括各個功能模塊發(fā)送的狀態(tài)信號，在步驟SlOl中，如果功能模塊發(fā)送的狀態(tài)信號為不需工作的信號，則確定需要分離該功能模塊，在步驟S102中，確定發(fā)出該不需工作信號的功能模塊為待分離功能模塊； 如果接收到的信號中包括本體檢測的狀態(tài)信號，在步驟SlOl中，如果本體檢測的狀態(tài)信號為對應于一功能模塊不需工作的信號，則確定需要分離該功能模塊，在步驟S102中，確定與該本體檢測到的狀態(tài)信號對應的功能模塊為待分離功能模塊； 在步驟S102之后，包括步驟S103 步驟S103，判斷是否收到來自于所述自動分離機構(gòu)的狀態(tài)信號，并判斷該狀態(tài)信號是否為異常，如果為異常，發(fā)出報警并停止分離該功能模塊的動作；如果不異常，則執(zhí)行步驟S105 ； 當待分離功能模塊位于多個功能模塊的中間時，在步驟S105之前還包括如下步驟 步驟S104，將待分離功能模塊相鄰上面的功能模塊與所述多功能機器人的本體相分離； 在步驟S105和步驟S107之間還包括步驟S106 步驟S106，將所述待分離功能模塊相鄰上面的功能模塊重新組合到所述多功能機器人的本體上。
9.一種應用在多功能機器人中自動分離功能模塊的控制裝置，所述多功能機器人包括本體(1，1’)和多個功能模塊(2)，所述多個功能模塊(2)設(shè)置在所述本體上，所述本體(1，1’ )上設(shè)有行走機構(gòu)(11)； 其特征在于，所述控制裝置包括分離控制單元(140)和伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)(132，-100，120)，所述分離控制單元(140)設(shè)置于所述本體(1，1’)中；所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)(132，100，120)與伸縮機構(gòu)設(shè)置于所述功能模塊(2)上，與所述分離控制單元(140)無線連接; 所述分離控制單元(140)根據(jù)接收到的信號確定待分離功能模塊，并向該所述待分離功能模塊中的伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)(132，100，120)發(fā)送分離/組合指令； 所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)(132，100，120)接受所述分離控制單元(140)的分離指令，控制所述伸縮機構(gòu)伸展，將所述功能模塊(2)向上抬起，從而將所述功能模塊從所述本體(l，r)上分離出來，或者所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)(132，100，120)接受所述分離控制單元(140)的組合指令，控制所述伸縮機構(gòu)收縮，將所述功能模塊(2)向下移動，從而將所述功能模塊(2)組合到所述本體(1，1’ )上。
10.如權(quán)利要求9所述的自動分離功能模塊的控制裝置，其特征在于，所述伸縮機構(gòu)(131)包括氣源、氣室(1310)、活塞(1311)及伸縮桿(1312);所述活塞(1311)設(shè)于所述氣室(1310)內(nèi)部，將所述氣室(1310)分為上下兩個腔室(1314,1315);所述伸縮桿(1312)的一端與所述活塞(1311)相連接，另一端伸出所述氣室(1310);在所述氣室(1310)上，對應上下兩個腔室分別設(shè)有進氣口和出氣口 ；所述氣源分別與所述進氣口和所述出氣口相通； 所述氣源為氣泵(1320)，所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)(132)包括設(shè)置在所述氣泵(1320)與進氣口之間、所述氣泵(1320)與出氣口之間的管道上的氣閥(1321)和第二信號接收單元(1322)，所述第二信號接收單元(1322)接收所述分離控制單元(140)發(fā)送的指令，并將該指令發(fā)送給氣閥(1321)，所述氣閥(1321)根據(jù)該指令打開與關(guān)閉，由所述氣泵(1320)向所述氣室(1310)中打氣或從所述氣室(1310)中放氣，從而控制伸縮桿(1312)的伸縮狀態(tài)； 所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)還包括氣閥控制器(1323);所述氣閥控制器(1323)通過所述第二信號接收單元(1322)接收所述分離控制單元(140)的指令，并發(fā)送控制信號給所述氣閥(1321)； 所述伸縮機構(gòu)(131)包括氣源、氣室(1310)、活塞(1311)及伸縮桿(1312);所述活塞(1311)設(shè)于所述氣室(1310)內(nèi)部，將所述氣室(1310)分為上下兩個腔室(1314,1315);所述伸縮桿(1312)的一端與所述活塞(1311)相連接，另一端伸出所述氣室(1310);在所述氣室(1310)上，對應一個腔室設(shè)有進/出氣(1313);所述氣源與所述進/出氣口(1313)相通； 所述氣源為風機(103)，所述伸縮機構(gòu)的控制機構(gòu)(100)包括風機控制器(102)和第二信號接收單元(101)，所述風機(103)的氣流進/出口與所述氣室(1310)的氣體進/出口(1313)相連接，所述風機控制器(102)通過第二信號接收單元(101)接收所述分離控制單元(140)的指令，并發(fā)送控制信號給所述風機(103)，用于控制風機(103)的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速，從而控制伸縮桿(1312)的伸縮狀態(tài)； 所述分離控制單元(140)包括第一信號接收單元(141)、中央處理單元(142)和第一信號發(fā)送單元(143)，所述第一信號接收單元(141)將接收到的信號發(fā)送給所述中央處理單元(142)，所述中央處理單元(142)根據(jù)所接收到的信號判斷需要分離/組合的功能模塊，并通過第一信號發(fā)送單元(143)將信號發(fā)送給與所述需要分離/組合的功能模塊相連接的自動分離機構(gòu)； 所述多功能機器人包括控制單元(12)，所述分離控制單元(140)為所述控制單元(12)的一個功能模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多功能機器人及其自動分離功能模塊的控制裝置和方法，該多功能機器人包括本體(1，1’)、多個功能模塊(2)和至少一個自動分離機構(gòu)(13)，所述多個功能模塊(2)設(shè)置在所述本體(1，1’)上，該本體(1，1’)包括行走機構(gòu)(11)及控制單元(12)，每一個所述自動分離機構(gòu)(13)與一個所述功能模塊(2)對應連接，所述控制單元(12)控制所述自動分離機構(gòu)(13)將與其連接的所述功能模塊(2)從所述本體(1)上分離出來或組合在一起。通過以上技術(shù)方案，可以根據(jù)需要，將一個或多個功能模塊從多功能機器人的本體上分離出來，在減輕了機器人負重的情況下，不影響機器人的工作，從而延長了機器人的有效工作時間。
文檔編號A47L11/00GK102727144SQ201110091558
公開日2012年10月17日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者呂小明 申請人:泰怡凱電器(蘇州)有限公司