專(zhuān)利名稱：遙控有序泳池清潔機(jī)器人及其有序清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種清潔設(shè)備，特別地涉及一種清洗泳池的遙控有序清潔機(jī) 器人及有序清洗方法。
背景技術(shù)：
為人們提供游泳活動(dòng)的泳池，必須保持清潔衛(wèi)生。通常是定期更換池水， 采用人工方法對(duì)泳池進(jìn)行清洗。近些年來(lái)， 一些發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)采取用自動(dòng) 化機(jī)械設(shè)備——泳池自動(dòng)清潔機(jī)，可在不排放池水的情況下，自動(dòng)對(duì)泳池進(jìn) 行清洗。既節(jié)約了寶貴水資源，又代替了人工清洗泳池的繁重勞動(dòng)。這些清 潔機(jī)有的只清潔池底的吸污機(jī)，也有能自動(dòng)清洗池底和池壁的爬墻無(wú)序清潔 機(jī)，還有技術(shù)先進(jìn)的可左右轉(zhuǎn)彎爬行的可控制的清潔機(jī)，但還沒(méi)有達(dá)到有序 和全覆蓋的清洗水平。
現(xiàn)有的泳池清潔機(jī)對(duì)泳池清洗力度較弱，對(duì)清洗的池底、池壁及水垢線 沒(méi)有實(shí)現(xiàn)強(qiáng)有力的刷洗；通常的泳池清潔機(jī)， 一般均有一個(gè)內(nèi)濾式的過(guò)濾器 部件，該部件與機(jī)殼的連接處往往接觸不嚴(yán)，含有被清洗下來(lái)污物的池水極 易直接進(jìn)入機(jī)殼內(nèi)，與經(jīng)過(guò)過(guò)濾的水混合產(chǎn)生二次污染；現(xiàn)有技術(shù)中，普遍 采用清潔輥來(lái)作為清潔部件，常用的是前后清潔輥均從中間分開(kāi)成左右兩部 分，這樣可由左右傳動(dòng)部件帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)左右轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)動(dòng)，但清潔輥從中間 分開(kāi)，左右兩部分之間這一段不能清洗，不利于全覆蓋清洗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一個(gè)遙控有序泳池清潔機(jī)器人，對(duì)泳池能自動(dòng)進(jìn)行有 序地全覆蓋清洗。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是設(shè)計(jì)有序清洗的路徑，針對(duì)不同形狀的泳池，采取 兩種路徑規(guī)劃，即全程折反清洗路徑和半程折反清洗路徑。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn) 一種遙控有序泳池清潔機(jī)器人，包括清 潔機(jī)器人主機(jī)、電源控制箱和遙控器，其特征在于清潔機(jī)器人主機(jī)由過(guò)濾器、 機(jī)殼體部件、軸流泵和密封盒、機(jī)殼蓋部件、左右傳動(dòng)系統(tǒng)、清潔輥和自浮電 纜組成；過(guò)濾器在清潔機(jī)器人主機(jī)的底部，安裝在機(jī)殼體下部的開(kāi)口處，并用 密封圈密封連接；軸流泵和密封盒初定位在機(jī)殼體兩內(nèi)側(cè)的筋臺(tái)上，并與機(jī)殼 體固定，兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸分別從密封盒兩側(cè)伸出，與傳動(dòng)系統(tǒng)的齒形帶驅(qū)動(dòng)輪連 接，軸流泵電機(jī)軸從密封盒蓋上伸出，其上裝有五葉片葉輪和導(dǎo)流罩，水下控 制器的控制電路板安裝在密封盒蓋內(nèi)；機(jī)殼蓋部件通過(guò)機(jī)殼蓋內(nèi)側(cè)密封槽內(nèi)的 密封件與機(jī)殼體上端開(kāi)口密封連接，機(jī)殼蓋兩側(cè)邊上的連接孔與軸流泵和密封
盒的密封盒蓋上的定位孔對(duì)正，并緊固；傳動(dòng)系統(tǒng)為左傳動(dòng)系統(tǒng)和右傳動(dòng)系統(tǒng)，
左傳動(dòng)系統(tǒng)和右傳動(dòng)系統(tǒng)中心對(duì)稱地緊固在機(jī)殼體兩側(cè)；前后清潔輥的驅(qū)動(dòng)端 蓋一端與傳動(dòng)系統(tǒng)上對(duì)應(yīng)的齒型驅(qū)動(dòng)輪連接，傳動(dòng)端蓋一端與傳動(dòng)系統(tǒng)上對(duì)應(yīng)
的齒型傳動(dòng)輪軸承內(nèi)孔連接；過(guò)濾器、機(jī)殼體部件、軸流泵和密封盒及機(jī)殼蓋 組成帶過(guò)濾器的軸流泵；軸流泵和密封盒上端的葉輪及導(dǎo)流罩組成泵頭；過(guò)濾 器、機(jī)殼體部件和機(jī)殼蓋之間密封連接組成軸流泵殼體；過(guò)濾器底板上兩單向 活門(mén)是軸流泵的進(jìn)水口；軸流泵和密封盒與機(jī)殼體、機(jī)殼蓋之間的空間是軸流泵的進(jìn)水流道；機(jī)殼蓋上端是軸流泵的出水流道；鎖母和導(dǎo)葉中間通道是軸流 泵的排水口；清潔機(jī)器人主機(jī)左右對(duì)稱，電纜從機(jī)殼蓋上后端沿爬行方向引出。
所述的清潔機(jī)器人主機(jī)前后端各有一個(gè)清潔棍，清潔輥上的清潔皮帶的外 緣直徑大于傳動(dòng)系統(tǒng)上齒型端輪節(jié)圓直徑。
所述的機(jī)殼蓋部件中有一個(gè)浮力盒，浮力盒處于清潔機(jī)器人主機(jī)的頂部。
所述的電源控制箱配置了低功耗的開(kāi)關(guān)電源和防水電纜插座；清潔機(jī)器人 電纜為自浮電纜，并用防水連接器與清潔機(jī)器人主機(jī)連接。
所述的水下控制器電路板上設(shè)置有加速度傳感器。
泳池清潔機(jī)器人主機(jī)清洗爬行的路徑和被清洗泳池的形狀、大小、深度有 關(guān)。在清洗泳池池底或?qū)τ境剡M(jìn)行全面清洗時(shí)，本發(fā)明針對(duì)不同泳池形狀采用 兩種不同的路徑控制方法對(duì)于矩形泳池采用全程折反路經(jīng)控制方法，而非矩
形泳池則采用半程折反路徑控制方法。全程是指泳池池壁相對(duì)面之間的距離， 半程就是指池壁相對(duì)面之間距離的一半。下面以清洗池底模式為例說(shuō)明這兩種 控制方法
全程折反路經(jīng)控制方法是清潔機(jī)器人清洗矩形泳池池底的一個(gè)控制程序 當(dāng)傳感器檢測(cè)到觸壁，微控制器判別出清潔機(jī)器人主機(jī)觸壁并發(fā)出指令，機(jī)器 人自動(dòng)調(diào)整方向后停止爬行，緊接著垂直于此處池壁退行爬行0.5米停，機(jī)器人 主機(jī)兩側(cè)同步帶反向運(yùn)行，以中心軸為中心原地順時(shí)針轉(zhuǎn)90°后停止；啟動(dòng)兩
驅(qū)動(dòng)電機(jī)，機(jī)器人主機(jī)兩側(cè)同步帶同向同步運(yùn)行，機(jī)器人主機(jī)向前爬行0.35米
停止；接著機(jī)器人主機(jī)兩側(cè)同步帶等速反向運(yùn)行，以屮心軸為中心逆時(shí)針轉(zhuǎn)回 90°后停止，此時(shí)機(jī)器人主機(jī)方向與觸壁退回時(shí)的機(jī)器人主機(jī)方向一致，只是 向右平移了 0.35米。緊接著機(jī)器人主機(jī)向池壁方向爬行，并很快觸壁，傳感器 檢測(cè)到，微控制器判別出觸壁，此時(shí)機(jī)器人自動(dòng)調(diào)整方向后停止爬行。微控制器發(fā)出爬行指令，機(jī)器人主機(jī)兩側(cè)同步帶等速同向沿直線向后退行爬行，機(jī)器 人主機(jī)垂直離開(kāi)池壁直到其后端清潔輥觸壁，此時(shí)傳感器檢測(cè)到，微控制器判 別出清潔機(jī)器人主機(jī)觸壁，發(fā)出停止退行爬行指令，機(jī)器人主機(jī)垂直池壁后退
0.5米停止，順時(shí)針轉(zhuǎn)90。后前進(jìn)0.35米，再逆時(shí)針轉(zhuǎn)90。，機(jī)器人主機(jī)狀態(tài) 是與觸壁時(shí)的方向一致，且右移了 0.35米。微控制器發(fā)出指令退行爬行，機(jī)器 人主機(jī)后端爬向池壁，當(dāng)傳感器檢測(cè)到，微控制器判別出觸壁時(shí)，機(jī)器人停止 爬行，微控制器發(fā)出前進(jìn)指令，機(jī)器人主機(jī)垂直離開(kāi)池壁，并沿直線向機(jī)器人 主機(jī)前端的池壁方向爬行，返回到開(kāi)始時(shí)池壁一面。這樣往復(fù)繼續(xù)進(jìn)行，機(jī)器 人的爬行路徑是向右側(cè)移動(dòng)的折返式的蛇形路線。當(dāng)起始點(diǎn)是從泳池一端開(kāi)始， 終點(diǎn)是泳池另一端時(shí)，清潔機(jī)器人對(duì)泳池就有序地進(jìn)行了全覆蓋清洗。清洗的 起點(diǎn)和終點(diǎn)可由清潔機(jī)器人先進(jìn)行清洗準(zhǔn)備測(cè)量和判定來(lái)實(shí)現(xiàn)。
半程折反路經(jīng)控制方法是清潔機(jī)器人主機(jī)清洗非矩形泳池池底模式。清潔 機(jī)器人主機(jī)自動(dòng)爬行清洗路徑是按選定的工作模式的控制程序進(jìn)行的當(dāng)傳感 器檢測(cè)到，微控制器判別出清潔機(jī)器人觸壁，機(jī)器人主機(jī)靠爬行觸壁時(shí)的動(dòng)量 使其清潔輥能自動(dòng)地與池壁處于平行狀態(tài)后停止爬行；微控制器發(fā)出退行指令， 機(jī)器人主機(jī)前端會(huì)垂直離開(kāi)池壁，向后退行爬行0.5米停止；順時(shí)針轉(zhuǎn)90°后 前進(jìn)0.35米停止；再逆時(shí)針轉(zhuǎn)90。，機(jī)器人主機(jī)的前端轉(zhuǎn)向池壁，并向池壁爬 行；當(dāng)傳感器檢測(cè)到，微控制器判別出清潔機(jī)器人主機(jī)觸壁后，微控制器發(fā)出 向后退行指令，機(jī)器人主機(jī)前端垂直離開(kāi)池壁，沿直線退行至泳池中間或由時(shí) 間程序控制退行大約相對(duì)池壁距離的一半停止，微控制器發(fā)出前進(jìn)指令，機(jī)器 人主機(jī)由時(shí)間程序控制沿退行的路線返回前進(jìn)一段行程停止爬行，微控制器發(fā) 出順時(shí)針轉(zhuǎn)9(T后前進(jìn)0.35米停止指令，機(jī)器人主機(jī)向前進(jìn)路線右側(cè)移動(dòng)0.35 米，接著逆時(shí)針轉(zhuǎn)90。后向前爬行，機(jī)器人主機(jī)沿直線爬行觸壁后，在爬行觸壁動(dòng)量作用下，自動(dòng)調(diào)整方向，使清潔輥與池壁平行，機(jī)器人主機(jī)回到開(kāi)始的 池壁。傳感器檢測(cè)到，微控制器判別出觸壁，微控制器發(fā)出退行爬行半程距離 指令，機(jī)器人主機(jī)垂直離開(kāi)池壁退行爬行半程距離，其爬行路線會(huì)與前面走過(guò) 的路線相交。這樣往復(fù)繼續(xù)進(jìn)行，機(jī)器人主機(jī)將沿著池壁順時(shí)針半程折返路徑 清洗池底，當(dāng)沿池壁移動(dòng)一周時(shí)，即對(duì)非矩形泳池池底有序地進(jìn)行了全覆蓋清 洗。
本發(fā)明的有益效果
1、 清潔機(jī)器人主機(jī)的轉(zhuǎn)彎結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，使清潔機(jī)器人主機(jī)在爬行清洗過(guò)程中 具有轉(zhuǎn)彎功能，能自動(dòng)爬行到泳池所有地方。
2、 在驅(qū)動(dòng)控制電路板中設(shè)置了過(guò)載傳感器，檢測(cè)判斷清潔機(jī)器人觸壁狀況 并發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，控制清潔機(jī)器人主機(jī)實(shí)現(xiàn)有序清洗。
3、 本發(fā)明泳池清潔機(jī)器人，能對(duì)不同形狀泳池進(jìn)行有序的全覆蓋清洗。
4、 本發(fā)明泳池清潔機(jī)器人具有自動(dòng)爬行、爬壁、自動(dòng)清洗、自動(dòng)過(guò)濾、將 刷洗下來(lái)的污物集中收集，避免清洗過(guò)程中的二次污染等功能。
5、 清潔機(jī)器人主機(jī)的過(guò)濾器、機(jī)殼體和機(jī)殼蓋之間均采用密封連接，保證 被過(guò)濾的池水不被污染。
6、 本發(fā)明清潔機(jī)器人的同步帶外側(cè)齒面與池底或池壁接觸，是同步帶運(yùn)行
帶動(dòng)清潔機(jī)器人主機(jī)爬行。
7、 本發(fā)明清潔輥上的清潔皮帶外緣直徑大于清潔輥齒型端輪的節(jié)圓直徑， 清潔皮帶外緣線速度大于同步帶運(yùn)行速度，即大于清潔機(jī)器人主機(jī)的爬行速度， 清潔皮帶外緣接觸池底或壁，在清潔機(jī)器人主機(jī)爬行過(guò)程中，與池底或壁產(chǎn)生 滑動(dòng)摩擦形成強(qiáng)有力的刷洗。
8、 本發(fā)明在清潔機(jī)器人主機(jī)頂部設(shè)置一個(gè)浮力盒，為機(jī)器人提供浮力，提供穩(wěn)定力矩。
9、 本發(fā)明清潔機(jī)器人主機(jī)總體是左右對(duì)稱的，電纜線從爬行方向上引出， 為保爬行方向提供有利條件。
10、 本發(fā)明中的電源控制箱，配置低功耗開(kāi)關(guān)電源和防水電纜插座。
11、 本發(fā)明中采取有效措施降低能耗，如選用高效葉輪的軸流泵和傳動(dòng)系 統(tǒng)中采用滾動(dòng)軸承代替滑動(dòng)摩擦等。
12、 本發(fā)明中清潔機(jī)器人主機(jī)選用自浮電纜，連接采用防水電纜連接器，
使操作更方便。
13、 本發(fā)明中的遙控器，是雙向通訊，其顯示屏可顯示清潔機(jī)器人主機(jī)的
工作狀態(tài)和接收?qǐng)?bào)警信號(hào)，運(yùn)用貼膜按鍵設(shè)置自動(dòng)工作模式和手動(dòng)操作，使清 潔機(jī)器人主機(jī)按操作者意愿工作。
14、 本發(fā)明的清潔機(jī)器人具有主機(jī)出水自動(dòng)停機(jī)保護(hù)和報(bào)警，具有主機(jī)在 清洗過(guò)程中被卡住報(bào)警、保護(hù)，以及過(guò)濾口袋濾孔堵塞報(bào)警等功能。
15、 本發(fā)明清潔機(jī)器人是按設(shè)定程序有序爬行，在清洗過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生 電纜纏繞問(wèn)題。
16、 本發(fā)明對(duì)清潔機(jī)器人制定兩套有效的有序清洗方法。對(duì)不同形狀的泳 池池底采用不同的清洗路徑方法，對(duì)矩形泳池采用全程折返路徑清洗方法，對(duì) 非矩形泳池采用半程折返路徑清洗方法。


圖l，遙控有序泳池清潔機(jī)器人組成的立體圖； 圖2，本發(fā)明中的清潔機(jī)器人主機(jī)； 圖3，顯示本發(fā)明中的電源控制箱；
10圖4，本發(fā)明中的遙控器；
圖5，本發(fā)明清潔機(jī)器人主機(jī)的過(guò)濾器部件；
圖6，本發(fā)明清潔機(jī)器人主機(jī)的機(jī)殼體部件；
圖7，本發(fā)明清潔機(jī)器人主機(jī)的軸流泵和密封盒；
圖8，本發(fā)明清潔機(jī)器人主機(jī)的機(jī)殼蓋部件；
圖9，本發(fā)明清潔機(jī)器人主機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)；
圖10，本發(fā)明清潔機(jī)器人主機(jī)的清潔輥；
圖ll，本發(fā)明清潔機(jī)器人主機(jī)的自浮電纜部件；
圖12，本發(fā)明的遙控器按鍵功能圖13，本發(fā)明的電源、控制、通訊電路原理圖14，本發(fā)明三種報(bào)警保護(hù)電路原理圖15，本發(fā)明機(jī)器人清洗矩形泳池池底工作流程圖16，機(jī)器人清洗非矩形泳池池底工作流程其中，1.含電纜的清潔機(jī)器人；2.電源控制箱；3.遙控器；11.過(guò)濾器； 12.機(jī)殼體部件；13.軸流泵和密封盒；14.機(jī)殼蓋部件；15.傳動(dòng)系統(tǒng)；16.清 潔輥；17.自浮電纜；21.機(jī)箱；22.開(kāi)關(guān)電源；23.電源控制電路板；24.貼膜 按鍵；25.連接板；26.連接角片；27.底板；28.帶輸入電源線的電纜堵頭； 29.防水電纜插座；31.前機(jī)殼；32.后機(jī)殼；33.顯示屏；34.通訊電路板；35. 含電池的電池盒；36.機(jī)殼密封圈；37.電池盒蓋；38.電池盒蓋密封墊；39.貼
膜按鍵；111.過(guò)濾器底板；112.密封圈；113.框架；114.過(guò)濾口袋；115.旋 轉(zhuǎn)搬把；116.硅膠蓋板；117.壓板；121.機(jī)殼體；122.排水口蓋板；123.壓 板；131.葉輪；132.導(dǎo)流罩；133.帶軸承和油封的接軸；134.無(wú)刷電機(jī)；135. 帶有兩個(gè)密封圈的密封盒蓋；136.導(dǎo)熱板；137.泵電機(jī)控制板；138.水下控制器電路板；139.密封盒體；139A.帶連接端板的驅(qū)動(dòng)電機(jī)；139B.帶油封的接 軸；139C.鎖母；140.防水電纜堵頭和電纜；141.機(jī)殼蓋；142.導(dǎo)葉；143.鎖 母；144.浮力盒；145.提手；146.防水電纜連接器插座；147.密封圈；151.支 架座；152.六方連接軸；153.齒形帶驅(qū)動(dòng)輪；154.傳動(dòng)輪；155.雙面錯(cuò)齒同 步帶；156.齒形驅(qū)動(dòng)端輪；157.齒形傳動(dòng)端輪；161.清潔皮帶；162.滾筒； 163.驅(qū)動(dòng)端蓋；164.傳動(dòng)端蓋；171、浮力電纜；172.拖線式防水公插頭；173. 拖線式防水母插頭。
具體實(shí)施例方式
一種有纜遙控有序泳池清潔機(jī)器人(見(jiàn)圖1)，包括清潔機(jī)器人主機(jī)和電纜、 電源控制機(jī)箱、遙控器；清潔機(jī)器人主機(jī)包括過(guò)濾器ll、機(jī)殼體部件12、軸流 泵和密封盒13、機(jī)殼蓋部件14、傳動(dòng)系統(tǒng)15 、清潔輥16 、自浮電纜17 。
所述的過(guò)濾器11通過(guò)過(guò)濾器底板111凸緣上的密封圈112與機(jī)殼體121下 端開(kāi)口密封連接，并用旋轉(zhuǎn)搬把115將過(guò)濾器底板111鎖緊在機(jī)殼體121下端開(kāi) 口處；在過(guò)濾器底板111上還有框架113支撐著過(guò)濾口袋114，過(guò)濾口袋的袋口
系繩用彈簧卡扣緊緊地系在過(guò)濾器底板111上。
所述的機(jī)殼體部件12是由機(jī)殼體121、排水口蓋板122和壓板123組成。 機(jī)殼體121內(nèi)安裝軸流泵和密封盒13，兩側(cè)螺釘固定。機(jī)殼體121上面是開(kāi)敞 的，其周邊與機(jī)殼蓋部件14密封連接，底面有一個(gè)大開(kāi)口與過(guò)濾器11密封連 接，前后面下部各開(kāi)有3個(gè)排水口，在排水口外側(cè)用拉鉚釘通過(guò)壓板123將排 水口蓋板固定在機(jī)殼體121上，形成排水單向活門(mén)。在機(jī)殼體兩側(cè)的外側(cè)各有6 個(gè)導(dǎo)向定位支柱和4個(gè)定位連接螺母與傳動(dòng)系統(tǒng)15連接。
所述的軸流泵和密封盒13，由軸流泵泵頭，密封盒蓋和密封盒體三部分組成。密封盒內(nèi)裝有導(dǎo)熱板136，其上固定安裝軸流泵控制電路板和水下控制器電 路板。軸流泵無(wú)刷電機(jī)134安裝在密封盒蓋135的中央，其軸承伸出蓋外，并 連接其上安裝有軸承和雙唇骨架油封的接軸133，導(dǎo)流罩132通過(guò)軸承支撐在接
軸上，其上端有雙唇骨架油封與接軸密封，其下端用密封圈與密封盒蓋135密 封連接；密封盒體139的兩側(cè)端均安裝有帶連接端板的行走電機(jī)139A，其連接 端板由密封圈與密封盒體的孔臺(tái)密封連接，并用鎖母139C鎖緊，帶雙唇骨架油 封的接軸插接在行走電機(jī)139A軸上，并通過(guò)雙唇骨架油封與連接端板內(nèi)孔密封 連接。在密封盒體139底面中央安裝有帶電纜的電纜密封堵頭140，將電纜從密 封盒體139內(nèi)密封引出。密封盒蓋135與密封盒體139之間用密封圈柱面密封 連接，并用螺釘鎖緊。所說(shuō)的軸流泵和密封盒13通過(guò)機(jī)殼體121兩內(nèi)側(cè)的筋臺(tái) 初定位，在密封盒體139兩遄用螺釘與機(jī)殼體121兩側(cè)固定。機(jī)殼體121的前 后面下端安裝有排水口蓋板122。
所述的機(jī)殼蓋部件14內(nèi)側(cè)密封槽內(nèi)設(shè)置有密封圈147與機(jī)殼體121上端開(kāi) 口密封連接。機(jī)殼蓋141上四個(gè)連接孔對(duì)正密封盒蓋135上的對(duì)應(yīng)的定位連接 孑L，用螺釘固定連接，機(jī)殼蓋141上面中間處用鎖母143將導(dǎo)葉142和浮力盒 144鎖緊，固定在機(jī)殼蓋141上，在機(jī)殼蓋上面兩側(cè)安裝有提手145，機(jī)殼蓋141 上面后端設(shè)置有防水電纜插座母插頭146。這樣過(guò)濾器ll、機(jī)殼體部件12和機(jī) 殼蓋部件14就組成了軸流泵的外殼，過(guò)濾器底板111上的硅膠蓋板下的開(kāi)口處 就是泵的進(jìn)水口，機(jī)殼泵頭131， 132與機(jī)殼體121和機(jī)殼蓋141之間就成軸流 泵的進(jìn)水流道，而其與機(jī)殼蓋部件上部間就形成軸流泵的出水流道。
所述的傳動(dòng)系統(tǒng)15是由支架座151、六方連接軸152、齒形帶驅(qū)動(dòng)輪153、 6個(gè)傳動(dòng)輪154、齒形驅(qū)動(dòng)端輪156、齒形傳動(dòng)端輪157和同步帶155組成。同 步帶155由齒形帶驅(qū)動(dòng)輪153驅(qū)動(dòng)，并圍繞在齒形驅(qū)動(dòng)端輪156、傳動(dòng)輪154和
13齒形傳動(dòng)端輪157之間。所說(shuō)的傳動(dòng)系統(tǒng)15通過(guò)定位柱孔用螺釘固定連接在機(jī) 殼體121兩側(cè)，傳動(dòng)系統(tǒng)15上的同步帶155下部外齒與池底壁接觸，機(jī)殼體121 底面距池底15mm，同步帶運(yùn)行時(shí)，就帶動(dòng)清潔機(jī)器人移動(dòng)，即爬行。
所述的清潔輥16的驅(qū)動(dòng)端蓋163的插銷(xiāo)插入傳動(dòng)系統(tǒng)15的齒形驅(qū)動(dòng)端輪 156孔內(nèi)，清潔輥16的另一端的傳動(dòng)端蓋164的圓柱銷(xiāo)插入傳動(dòng)系統(tǒng)15齒形傳 動(dòng)端輪157的軸承孔內(nèi)環(huán)的孔內(nèi)，這樣前后兩清潔滾筒就由左右傳動(dòng)系統(tǒng)支撐 并分別由左右傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，清潔輥16的清潔皮帶與池底或壁接觸，其運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)，與池底或壁之間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，形成刷洗功能。
所述的清潔機(jī)器人上所用的電纜為自浮電纜17，其一端防水插頭172與機(jī) 殼蓋上防水插座173連接。
所說(shuō)的電源控制機(jī)箱包括機(jī)箱21、開(kāi)關(guān)電源22、電源控制電路板23、貼膜 按鍵24、連接板25、連接角片26、底板27、輸入電源線28和防水電纜插座29。 開(kāi)關(guān)電源22和電源控制電路板23通過(guò)連接角片26用螺絲固定在連接板25上， 連接板25用螺釘與機(jī)箱21緊固，底板27用螺釘與機(jī)箱21和連接板25連接。 其具有防水能力的貼膜按鍵24膠粘在機(jī)箱21上面。在機(jī)箱21上面臺(tái)階處安裝 有電源輸入線的防水電纜堵頭28和防水電纜插座29公插頭。
所述的遙控器包括前機(jī)殼31、后機(jī)殼32、顯示屏33、通訊電路板34、電 池盒35、機(jī)殼密封圈36、電池盒蓋37、電池盒蓋密封墊38貼膜按鍵39。顯示 屏33、通訊電路板34和電池盒35用螺釘固定在前機(jī)殼31內(nèi)，貼膜按鍵39粘 接在前機(jī)殼31的外表面，前機(jī)殼31和后機(jī)殼32之間有密封圈36密封連接并 用螺釘擰緊。電池盒蓋37下墊有用密封墊38通過(guò)卡口緊扣在后機(jī)殼32的外面。
如圖14所示，在無(wú)刷電機(jī)控制回路中串聯(lián)l只采樣電阻，用于將水泵電機(jī) 的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；該電壓信號(hào)與單片機(jī)的AD采樣引腳相連接，從而將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)能夠處理與識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。當(dāng)水泵工作在不同狀
態(tài)時(shí)其電流大小是不同的，從而使單片機(jī)上AD采樣的數(shù)值發(fā)生變化，根據(jù)AD 采樣數(shù)值的變化進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而實(shí)現(xiàn)上述的三種保護(hù)功能。當(dāng)機(jī)器人出 水時(shí)由于水泵的負(fù)載減小，水泵的輸出功率下降，水泵上流過(guò)的電流相應(yīng)變小， 單片機(jī)上AD采樣的數(shù)值減小，當(dāng)采樣數(shù)值小于一定值時(shí)，單片機(jī)判斷機(jī)器已 經(jīng)出水，延時(shí)幾秒后停機(jī)保護(hù)，并使報(bào)警燈閃爍進(jìn)行相應(yīng)的提示；當(dāng)過(guò)濾網(wǎng)堵 塞時(shí)，水泵的輸出功率會(huì)有所上升，從而引起單片機(jī)AD采樣的數(shù)值增大，當(dāng) AD采樣數(shù)值增大到一定值時(shí)，單片機(jī)判斷過(guò)濾網(wǎng)已經(jīng)堵塞，報(bào)警燈閃爍提示； 當(dāng)水泵由于某種原因堵轉(zhuǎn)時(shí)，其上的電流會(huì)有明顯的增加，當(dāng)單片機(jī)AD采用 的數(shù)值大幅度超過(guò)正常工作值時(shí)，單片機(jī)判斷電機(jī)堵轉(zhuǎn)，此時(shí)立即切斷水泵電 機(jī)的供電，并使報(bào)警燈閃爍進(jìn)行相應(yīng)的提示。
下面通過(guò)遙控有序泳池清潔機(jī)器人的工作過(guò)程和原理進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明的特 征和優(yōu)越性進(jìn)行描述
當(dāng)泳池清潔機(jī)器人主機(jī)在泳池中工作時(shí)，軸流泵電機(jī)運(yùn)行，軸流泵的葉輪 旋轉(zhuǎn)將清潔機(jī)器人主機(jī)機(jī)殼體下面覆蓋的池水經(jīng)單向活門(mén)和過(guò)濾口袋吸進(jìn)機(jī)殼 體內(nèi)，再進(jìn)而經(jīng)進(jìn)水流道和出水流道將有壓力的潔凈水向機(jī)殼體外排出。在此 同時(shí)，由于軸流泵工作而使機(jī)殼體下面的池水和機(jī)殼體內(nèi)的潔凈水流動(dòng)，在機(jī) 殼體底面處形成低壓區(qū)，故而產(chǎn)生吸附力，而出水流道處排出有壓力的潔凈水， 此處產(chǎn)生對(duì)殼體的反向壓力，這兩個(gè)力為機(jī)器人提供在池底爬行和爬壁的正壓 力，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為吸附力。
清潔機(jī)器人主機(jī)是由兩個(gè)行走電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的同步帶運(yùn)行。由于 同歩帶有部分外側(cè)齒與池底接觸，因而當(dāng)同步帶運(yùn)行時(shí)就使整個(gè)機(jī)器人爬行移 動(dòng)。能在池壁上爬行，是由于軸流泵提供的吸附力產(chǎn)生的摩擦力大于清潔機(jī)器
15人在水中的重量而實(shí)現(xiàn)的。
清潔機(jī)器人主機(jī)在泳池中爬行時(shí)，同步帶帶動(dòng)清潔輥轉(zhuǎn)動(dòng)，由于清潔輥上 清潔皮帶外緣線速度大于同步帶的線速度，即大于清潔機(jī)器人主機(jī)的爬行速度， 這樣在清潔皮帶外緣與池底或池壁接觸處產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，形成刷洗作用。其刷 洗作用的強(qiáng)弱與滑動(dòng)摩擦的程度有關(guān)，即滑動(dòng)摩擦速度越快，刷洗作用越強(qiáng)， 刷洗力度就越大。故清潔皮帶的線速度與爬行速度的差，再與爬行速度的比值， 是表示刷洗力度的指標(biāo)之一，簡(jiǎn)稱速度差比。
由于清潔皮帶的刷洗作用，清潔機(jī)器人主機(jī)在爬行過(guò)程中，就自動(dòng)對(duì)泳池 進(jìn)行了清洗，清洗下來(lái)的污物被圍控在機(jī)器人機(jī)殼下的池水中，在軸流泵抽吸 作用下，機(jī)殼下的池水大量地被吸進(jìn)過(guò)濾器內(nèi)，機(jī)殼體底面下形成低壓區(qū)，清 潔機(jī)器人底面周?chē)某厮?，連續(xù)地從清潔機(jī)器人主機(jī)下部與池底或池壁的間隙 中流入到機(jī)殼體底面下，阻止含有清洗下來(lái)污物的池水向外擴(kuò)散，防止污染。 吸入過(guò)濾器的池水經(jīng)過(guò)過(guò)濾后進(jìn)入機(jī)殼體，經(jīng)進(jìn)水流道、出水流道，從排水口 排出潔凈水。這一過(guò)程中，在軸流泵的作用下，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器將清洗下來(lái)的污物 過(guò)濾出來(lái)，并集中收集在過(guò)濾器內(nèi)，有效地避免清洗過(guò)程中的二次污染。
由于傳動(dòng)系統(tǒng)是中心對(duì)稱地設(shè)置在清潔機(jī)器人主機(jī)的兩側(cè)，左側(cè)傳動(dòng)系統(tǒng) 的齒形驅(qū)動(dòng)端輪在前端與前清潔輥驅(qū)動(dòng)端蓋連接只帶動(dòng)前清潔輥運(yùn)轉(zhuǎn)，右側(cè)傳 動(dòng)系統(tǒng)齒形驅(qū)動(dòng)端輪在后端與后清潔輥驅(qū)動(dòng)端輪連接只帶動(dòng)后清潔輥運(yùn)轉(zhuǎn)。這 樣清潔機(jī)器人的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)就分別驅(qū)動(dòng)左右傳動(dòng)系統(tǒng)，左右傳動(dòng)系統(tǒng)分別帶 動(dòng)前后清潔輥運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)左右同步帶同向運(yùn)行向前(或向后)，前后兩清潔滾筒也 隨之同向運(yùn)行，則清潔機(jī)器人主機(jī)向前或向后爬行。當(dāng)左右同步帶等速反向運(yùn) 行，如左側(cè)向前右側(cè)向后時(shí)，則前后清潔輥反向運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)兩側(cè)同步帶運(yùn)行與 池底產(chǎn)生方向相反的摩擦力，對(duì)清潔機(jī)器人主機(jī)中心軸形成順時(shí)針?lè)较虻呐ぞ兀昂笄鍧嵼伔聪蜻\(yùn)轉(zhuǎn)與池底也產(chǎn)生反向摩擦力，而且是前后對(duì)稱的，故它對(duì)
清潔機(jī)器人主機(jī)中心軸不產(chǎn)生扭矩，此時(shí)清潔機(jī)器人主機(jī)在同步帶與池底之間
摩擦力的力矩作用下會(huì)產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较蛟剞D(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大小由兩側(cè)同步
帶反向運(yùn)行時(shí)間決定；如若左側(cè)同步帶向后運(yùn)行，右側(cè)同步帶向前運(yùn)行，此時(shí)
清潔機(jī)器人主機(jī)將逆時(shí)針?lè)较蛟剞D(zhuǎn)動(dòng)。同樣道理，當(dāng)左右兩側(cè)同步帶以不同
速度同向或反向運(yùn)行時(shí)，清潔機(jī)器人將按相應(yīng)規(guī)律改變爬行方向。傳動(dòng)系統(tǒng)的 爬行轉(zhuǎn)彎?rùn)C(jī)構(gòu)是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)有序清洗的技術(shù)基礎(chǔ)。
本發(fā)明的清潔機(jī)器人有序工作流程圖如圖15-16所示。
本發(fā)明的遙控器打開(kāi)時(shí)，顯示屏上顯示清潔機(jī)器人的工作狀態(tài)，可用貼膜
按鍵上的功能鍵選擇工作模式
當(dāng)選擇A清洗池底時(shí)，清潔機(jī)器人主機(jī)入水后，當(dāng)傳感器檢測(cè)到、微控制 器(MCU)判別出清潔機(jī)器人主機(jī)己觸壁并發(fā)出指令，機(jī)器人主機(jī)自動(dòng)調(diào)整方向， 使清潔輥與池壁平行后立即停止，接著垂直離開(kāi)池壁爬行0.5米停，順時(shí)時(shí)針轉(zhuǎn) 90°向前爬行0.35米停，再逆時(shí)針轉(zhuǎn)90。停，接著爬向池壁并觸壁，觸 壁后自動(dòng)調(diào)整方向后停，傳感器檢測(cè)到、微控制器(MCU)判別出觸壁并發(fā)出指 令，機(jī)器人主機(jī)垂直離開(kāi)池壁退行爬行到對(duì)面池壁觸壁或半程返回觸壁。這樣 往復(fù)進(jìn)行就可以完成對(duì)池底的清洗。
當(dāng)選擇B清洗池壁時(shí)，清潔機(jī)器人主機(jī)入水后，傳感器檢測(cè)到、微控制器 (MCU)判別出機(jī)器人已觸壁并發(fā)出指令，此時(shí)要繼續(xù)往池壁上爬行，當(dāng)達(dá)到水 面時(shí)(用時(shí)間控制)，機(jī)器人主機(jī)反向退行到池底，此吋傳感器檢測(cè)到、微控制 器判別出觸底并發(fā)出指令，機(jī)器人主機(jī)繼續(xù)爬行垂直離開(kāi)池壁0.5米停，順時(shí)針 轉(zhuǎn)90°后向前爬行0.35米停，再逆時(shí)針轉(zhuǎn)90°后爬向池壁，觸壁后繼續(xù)爬上池 壁，這樣往復(fù)進(jìn)行，就可完成單獨(dú)對(duì)池壁的清洗。當(dāng)選擇C全面清洗泳池時(shí)，清潔機(jī)器人主機(jī)水池后，傳感器檢測(cè)到、微控 制器判別出機(jī)器人主機(jī)觸壁后，發(fā)出繼續(xù)往池壁上爬行指令，當(dāng)達(dá)到水面時(shí)， 用時(shí)間控制，微控制器發(fā)出指令機(jī)器人主機(jī)退行爬行到池底，此時(shí)傳感器檢測(cè) 到、微控制器判別出觸底并發(fā)出指令，垂直離開(kāi)池壁繼續(xù)爬行到對(duì)面池壁觸壁 或半程返回觸壁，自動(dòng)調(diào)整方向后繼續(xù)爬上池壁，當(dāng)爬到水面時(shí)，用時(shí)間控制機(jī) 器人主機(jī)退行爬行到池底，傳感器檢測(cè)到、微控制器判別出觸底并發(fā)出指令，機(jī)
器人主機(jī)垂直離開(kāi)池壁繼續(xù)爬行0.5米停，順時(shí)針轉(zhuǎn)90。后向前爬行0.35米停， 再逆時(shí)針轉(zhuǎn)90°后爬向池壁觸壁，傳感器檢測(cè)到、微控制器判別出觸壁并發(fā)出 指令，機(jī)器人主機(jī)繼續(xù)爬上池壁。這樣往復(fù)進(jìn)行，就可以對(duì)整個(gè)泳池的底和壁進(jìn) 行全面清洗。
當(dāng)選擇D清洗水垢線時(shí)，清潔機(jī)器人主機(jī)入水后，傳感器檢測(cè)到、微控制 器判別出機(jī)器人主機(jī)已觸壁并發(fā)出指令，此時(shí)要繼續(xù)往池壁上爬行，當(dāng)達(dá)到水 面時(shí)，用時(shí)間控制微控制器發(fā)出指令，控制兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到某一個(gè)轉(zhuǎn) 速差，使清潔機(jī)器人主機(jī)在池壁上呈傾斜平衡姿態(tài)爬行，并沿水垢線水平移動(dòng)， 完成對(duì)水垢線清i先。
當(dāng)按動(dòng)手動(dòng)按鍵前進(jìn)后退及左右轉(zhuǎn)彎時(shí)，清潔機(jī)器人主機(jī)將按操作者的意 愿所控制的路徑爬行清洗。
權(quán)利要求
1、一種遙控有序泳池清潔機(jī)器人，包括清潔機(jī)器人主機(jī)、電源控制箱和遙控器，其特征在于清潔機(jī)器人主機(jī)由過(guò)濾器、機(jī)殼體部件、軸流泵和密封盒、機(jī)殼蓋部件、左右傳動(dòng)系統(tǒng)、清潔輥和自浮電纜組成；過(guò)濾器在清潔機(jī)器人主機(jī)的底部，安裝在機(jī)殼體下部的開(kāi)口處，并用密封圈密封連接；軸流泵和密封盒初定位在機(jī)殼體兩內(nèi)側(cè)的筋臺(tái)上，并與機(jī)殼體固定，兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸分別從密封盒兩側(cè)伸出，與傳動(dòng)系統(tǒng)的齒形帶驅(qū)動(dòng)輪連接，軸流泵電機(jī)軸從密封盒蓋上伸出，其上裝有五葉片葉輪和導(dǎo)流罩，水下控制器的控制電路板安裝在密封盒蓋內(nèi)；機(jī)殼蓋部件通過(guò)機(jī)殼蓋內(nèi)側(cè)密封槽內(nèi)的密封件與機(jī)殼體上端開(kāi)口密封連接，機(jī)殼蓋兩側(cè)邊上的連接孔與軸流泵和密封盒的密封盒蓋上的定位孔對(duì)正，并緊固；傳動(dòng)系統(tǒng)為左傳動(dòng)系統(tǒng)和右傳動(dòng)系統(tǒng)，左傳動(dòng)系統(tǒng)和右傳動(dòng)系統(tǒng)中心對(duì)稱地緊固在機(jī)殼體兩側(cè)；前后清潔輥的驅(qū)動(dòng)端蓋一端與傳動(dòng)系統(tǒng)上對(duì)應(yīng)的齒型驅(qū)動(dòng)輪連接，傳動(dòng)端蓋一端與傳動(dòng)系統(tǒng)上對(duì)應(yīng)的齒型傳動(dòng)輪軸承內(nèi)孔連接；過(guò)濾器、機(jī)殼體部件、軸流泵和密封盒及機(jī)殼蓋組成帶過(guò)濾器的軸流泵；軸流泵和密封盒上端的葉輪及導(dǎo)流罩組成泵頭；過(guò)濾器、機(jī)殼體部件和機(jī)殼蓋之間密封連接組成軸流泵殼體；過(guò)濾器底板上兩單向活門(mén)是軸流泵的進(jìn)水口；軸流泵和密封盒與機(jī)殼體、機(jī)殼蓋之間的空間是軸流泵的進(jìn)水流道；機(jī)殼蓋上端是軸流泵的出水流道；鎖母和導(dǎo)葉中間通道是軸流泵的排水口；清潔機(jī)器人主機(jī)左右對(duì)稱，電纜從機(jī)殼蓋上后端沿爬行方向引出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控有序泳池清潔機(jī)器人，其特征在于清潔機(jī) 器人主機(jī)前后端各有一個(gè)清潔棍，清潔輥上的清潔皮帶的外緣直徑大于傳動(dòng)系 統(tǒng)上齒型端輪節(jié)圓直徑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控有序泳池清潔機(jī)器人，其特征在于機(jī)殼蓋部件中有一個(gè)浮力盒，浮力盒處于清潔機(jī)器人主機(jī)的頂部。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控有序泳池清潔機(jī)器人，其特征在于電源控 制箱配置了低功耗的開(kāi)關(guān)電源和防水電纜插座；清潔機(jī)器人電纜為自浮電纜， 并用防水連接器與清潔機(jī)器人主機(jī)連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控有序泳池清潔機(jī)器人，其特征在于水下控 制器電路板上設(shè)置有加速度傳感器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控有序泳池清潔機(jī)器人，其特征在于遙控器 雙向通訊，顯示屏顯示清潔機(jī)器人主機(jī)工作狀態(tài)和接收警報(bào)信號(hào)，貼膜按鍵設(shè) 置自動(dòng)工作模式和手動(dòng)操作，使清潔機(jī)器人主機(jī)按操作者意愿工作。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控有序泳池清潔機(jī)器人，其特征在于左傳動(dòng) 系統(tǒng)和右傳動(dòng)系統(tǒng)的同歩帶外齒面與池底或池壁接觸，并確保清潔機(jī)器人主機(jī)機(jī)殼體底面距池底或池壁15mm。
8、 一種遙控有序泳池清潔機(jī)器人的有序清洗方法，其特征在于對(duì)泳池清洗路線順序進(jìn)行路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)，用加速度傳感器和爬壁高度控制信號(hào)控制清潔 機(jī)器人主機(jī)按規(guī)劃的路徑爬行，對(duì)泳池進(jìn)行有序全覆蓋清洗。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述遙控有序泳池潔機(jī)器人的有序清洗方法,其特征在于，對(duì)不同形狀泳池池底采用不同路徑清洗方法對(duì)矩形泳池采用全程折返路徑清洗方法，清潔機(jī)器人主機(jī)觸壁后自動(dòng)調(diào)整方向，清潔輥垂直離開(kāi)池壁爬行0.5M停，向左或向右轉(zhuǎn)90°后向前爬行(X35M停再回轉(zhuǎn)90。，回到離開(kāi)池壁時(shí) 的方向并爬向池壁，再次觸壁后退行爬行到對(duì)面池壁，重復(fù)進(jìn)行上述動(dòng)作，清 潔機(jī)器人主機(jī)從泳池一端移動(dòng)到另一端就完成矩形泳池池底的全覆蓋有序清 洗；對(duì)非矩形泳池采用半程折返路徑清洗方法；清潔機(jī)器人主機(jī)觸壁后自動(dòng)調(diào) 整方向,清潔輥垂直離開(kāi)池壁爬行0.5M停,向左或向右轉(zhuǎn)90°后向前爬行0.35M 停再轉(zhuǎn)回90°，回到離開(kāi)池壁時(shí)的方向并爬向池壁,再次觸壁后退行爬行到對(duì)面池 壁距離一半停，向左或向右轉(zhuǎn)90。后向前爬行0.35M停再轉(zhuǎn)回90。并爬向初始池壁觸壁，重復(fù)進(jìn)行上述動(dòng)作，清潔機(jī)器人主機(jī)沿著池壁移動(dòng)一周后就完成對(duì) 非矩形泳池池底的全覆蓋有序清洗。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種遙控有序泳池清潔機(jī)器人，其包括清潔機(jī)器人主機(jī)、電源控制箱和遙控器。清潔機(jī)器人主機(jī)包括過(guò)濾器、機(jī)殼體部件、軸流泵和密封盒、機(jī)殼蓋部件、左右傳動(dòng)系統(tǒng)、清潔輥和自浮電纜。左右傳動(dòng)系統(tǒng)分別驅(qū)動(dòng)前后清潔輥轉(zhuǎn)動(dòng)，同步帶外齒接觸池底或池壁驅(qū)動(dòng)機(jī)器人爬行，清潔輥上的清潔皮帶外緣與池底或池壁產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，進(jìn)行刷洗；清潔機(jī)器人的控制系統(tǒng)中設(shè)置有過(guò)載傳感器，檢測(cè)判斷在爬行清洗中觸壁狀況，發(fā)出相應(yīng)信號(hào)使清潔機(jī)器人轉(zhuǎn)入下一步程序工作；遙控器具有雙向通訊功能，顯示屏能顯示工作狀況和故障報(bào)警。該機(jī)器人對(duì)不同形狀泳池進(jìn)行路徑規(guī)劃設(shè)計(jì)，采用全程折返路徑法和半程折返路徑法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同形狀泳池進(jìn)行有序全覆蓋清洗。
文檔編號(hào)E04H4/16GK101481957SQ20091000860
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月5日
發(fā)明者付桂蘭, 淺 余, 建 劉, 宮欣茹, 王必昌, 鄒常勝 申請(qǐng)人:付桂蘭