專利名稱：遙控有序泳池清潔機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 器人及有序清洗方法。
背景技術(shù)：
為人們提供游泳活動的泳池，必須保持清潔衛(wèi)生。通常是定期更換池水， 采用人工方法對泳池進行清洗。近些年來， 一些發(fā)達國家和地區(qū)采取用自動 化機械設(shè)備——泳池自動清潔機，可在不排放池水的情況下，自動對泳池進 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。這些清 潔機有的只清潔池底的吸污機，也有能自動清洗池底和池壁的爬墻無序清潔 機，還有技術(shù)先進的可左右轉(zhuǎn)彎爬行的可控制的清潔機，但還沒有達到有序 和全覆蓋的清洗水平。
現(xiàn)有的泳池清潔機對泳池清洗力度較弱，對清洗的池底、池壁及水垢線 沒有實現(xiàn)強有力的刷洗；通常的泳池清潔機， 一般均有一個內(nèi)濾式的過濾器 部件，該部件與機殼的連接處往往接觸不嚴，含有被清洗下來污物的池水極 易直接進入機殼內(nèi)，與經(jīng)過過濾的水混合產(chǎn)生二次污染；現(xiàn)有技術(shù)中，普遍 采用清潔輥來作為清潔部件，常用的是前后清潔輥均從中間分開成左右兩部 分，這樣可由左右傳動部件帶動運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)左右轉(zhuǎn)彎機動，但清潔輥從中間 分開，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遙控有序泳池清潔機器人，對泳池能自動進行有 序地全覆蓋清洗。
本發(fā)明的另一個目的是設(shè)計有序清洗的路徑，針對不同形狀的泳池，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)方案來實現(xiàn) 一種遙控有序泳池清潔機器人，包括清 潔機器人主機、電源控制箱和遙控器，其特征在于清潔機器人主機由過濾器、 機殼體部件、軸流泵和密封盒、機殼蓋部件、左右傳動系統(tǒng)、清潔輥和自浮電 纜組成；過濾器在清潔機器人主機的底部，安裝在機殼體下部的開口處，并用 密封圈密封連接；軸流泵和密封盒初定位在機殼體兩內(nèi)側(cè)的筋臺上，并與機殼 體固定，兩驅(qū)動電機軸分別從密封盒兩側(cè)伸出，與傳動系統(tǒng)的齒形帶驅(qū)動輪連 接，軸流泵電機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)；機殼蓋部件通過機殼蓋內(nèi)側(cè)密封槽內(nèi)的 密封件與機殼體上端開口密封連接，機殼蓋兩側(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正，并緊固；傳動系統(tǒng)為左傳動系統(tǒng)和右傳動系統(tǒng)，
左傳動系統(tǒng)和右傳動系統(tǒng)中心對稱地緊固在機殼體兩側(cè)；前后清潔輥的驅(qū)動端 蓋一端與傳動系統(tǒng)上對應(yīng)的齒型驅(qū)動輪連接，傳動端蓋一端與傳動系統(tǒng)上對應(yīng)
的齒型傳動輪軸承內(nèi)孔連接；過濾器、機殼體部件、軸流泵和密封盒及機殼蓋 組成帶過濾器的軸流泵；軸流泵和密封盒上端的葉輪及導(dǎo)流罩組成泵頭；過濾 器、機殼體部件和機殼蓋之間密封連接組成軸流泵殼體；過濾器底板上兩單向 活門是軸流泵的進水口；軸流泵和密封盒與機殼體、機殼蓋之間的空間是軸流泵的進水流道；機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；清潔機器人主機左右對稱，電纜從機殼蓋上后端沿爬行方向引出。
所述的清潔機器人主機前后端各有一個清潔棍，清潔輥上的清潔皮帶的外 緣直徑大于傳動系統(tǒng)上齒型端輪節(jié)圓直徑。
所述的機殼蓋部件中有一個浮力盒，浮力盒處于清潔機器人主機的頂部。
所述的電源控制箱配置了低功耗的開關(guān)電源和防水電纜插座；清潔機器人 電纜為自浮電纜，并用防水連接器與清潔機器人主機連接。
所述的水下控制器電路板上設(shè)置有加速度傳感器。
泳池清潔機器人主機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行全面清洗時，本發(fā)明針對不同泳池形狀采用 兩種不同的路徑控制方法對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面之間的距離， 半程就是指池壁相對面之間距離的一半。下面以清洗池底模式為例說明這兩種 控制方法
全程折反路經(jīng)控制方法是清潔機器人清洗矩形泳池池底的一個控制程序 當(dāng)傳感器檢測到觸壁，微控制器判別出清潔機器人主機觸壁并發(fā)出指令，機器 人自動調(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，機器人 主機兩側(cè)同步帶反向運行，以中心軸為中心原地順時針轉(zhuǎn)90°后停止；啟動兩
驅(qū)動電機，機器人主機兩側(cè)同步帶同向同步運行，機器人主機向前爬行0.35米
停止；接著機器人主機兩側(cè)同步帶等速反向運行，以屮心軸為中心逆時針轉(zhuǎn)回 90°后停止，此時機器人主機方向與觸壁退回時的機器人主機方向一致，只是 向右平移了 0.35米。緊接著機器人主機向池壁方向爬行，并很快觸壁，傳感器 檢測到，微控制器判別出觸壁，此時機器人自動調(diào)整方向后停止爬行。微控制器發(fā)出爬行指令，機器人主機兩側(cè)同步帶等速同向沿直線向后退行爬行，機器 人主機垂直離開池壁直到其后端清潔輥觸壁，此時傳感器檢測到，微控制器判 別出清潔機器人主機觸壁，發(fā)出停止退行爬行指令，機器人主機垂直池壁后退
0.5米停止，順時針轉(zhuǎn)90。后前進0.35米，再逆時針轉(zhuǎn)90。，機器人主機狀態(tài) 是與觸壁時的方向一致，且右移了 0.35米。微控制器發(fā)出指令退行爬行，機器 人主機后端爬向池壁，當(dāng)傳感器檢測到，微控制器判別出觸壁時，機器人停止 爬行，微控制器發(fā)出前進指令，機器人主機垂直離開池壁，并沿直線向機器人 主機前端的池壁方向爬行，返回到開始時池壁一面。這樣往復(fù)繼續(xù)進行，機器 人的爬行路徑是向右側(cè)移動的折返式的蛇形路線。當(dāng)起始點是從泳池一端開始， 終點是泳池另一端時，清潔機器人對泳池就有序地進行了全覆蓋清洗。清洗的 起點和終點可由清潔機器人先進行清洗準備測量和判定來實現(xiàn)。
半程折反路經(jīng)控制方法是清潔機器人主機清洗非矩形泳池池底模式。清潔 機器人主機自動爬行清洗路徑是按選定的工作模式的控制程序進行的當(dāng)傳感 器檢測到，微控制器判別出清潔機器人觸壁，機器人主機靠爬行觸壁時的動量 使其清潔輥能自動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， 機器人主機前端會垂直離開池壁，向后退行爬行0.5米停止；順時針轉(zhuǎn)90°后 前進0.35米停止；再逆時針轉(zhuǎn)90。，機器人主機的前端轉(zhuǎn)向池壁，并向池壁爬 行；當(dāng)傳感器檢測到，微控制器判別出清潔機器人主機觸壁后，微控制器發(fā)出 向后退行指令，機器人主機前端垂直離開池壁，沿直線退行至泳池中間或由時 間程序控制退行大約相對池壁距離的一半停止，微控制器發(fā)出前進指令，機器 人主機由時間程序控制沿退行的路線返回前進一段行程停止爬行，微控制器發(fā) 出順時針轉(zhuǎn)9(T后前進0.35米停止指令，機器人主機向前進路線右側(cè)移動0.35 米，接著逆時針轉(zhuǎn)90。后向前爬行，機器人主機沿直線爬行觸壁后，在爬行觸壁動量作用下，自動調(diào)整方向，使清潔輥與池壁平行，機器人主機回到開始的 池壁。傳感器檢測到，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，機器人主機垂直離開池壁退行爬行半程距離，其爬行路線會與前面走過 的路線相交。這樣往復(fù)繼續(xù)進行，機器人主機將沿著池壁順時針半程折返路徑 清洗池底，當(dāng)沿池壁移動一周時，即對非矩形泳池池底有序地進行了全覆蓋清 洗。
本發(fā)明的有益效果
1、 清潔機器人主機的轉(zhuǎn)彎結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，使清潔機器人主機在爬行清洗過程中 具有轉(zhuǎn)彎功能，能自動爬行到泳池所有地方。
2、 在驅(qū)動控制電路板中設(shè)置了過載傳感器，檢測判斷清潔機器人觸壁狀況 并發(fā)出相應(yīng)信號，控制清潔機器人主機實現(xiàn)有序清洗。
3、 本發(fā)明泳池清潔機器人，能對不同形狀泳池進行有序的全覆蓋清洗。
4、 本發(fā)明泳池清潔機器人具有自動爬行、爬壁、自動清洗、自動過濾、將 刷洗下來的污物集中收集，避免清洗過程中的二次污染等功能。
5、 清潔機器人主機的過濾器、機殼體和機殼蓋之間均采用密封連接，保證 被過濾的池水不被污染。
6、 本發(fā)明清潔機器人的同步帶外側(cè)齒面與池底或池壁接觸，是同步帶運行
帶動清潔機器人主機爬行。
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行速度，即大于清潔機器人主機的爬行速度， 清潔皮帶外緣接觸池底或壁，在清潔機器人主機爬行過程中，與池底或壁產(chǎn)生 滑動摩擦形成強有力的刷洗。
8、 本發(fā)明在清潔機器人主機頂部設(shè)置一個浮力盒，為機器人提供浮力，提供穩(wěn)定力矩。
9、 本發(fā)明清潔機器人主機總體是左右對稱的，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系 統(tǒng)中采用滾動軸承代替滑動摩擦等。
12、 本發(fā)明中清潔機器人主機選用自浮電纜，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器人主機的
工作狀態(tài)和接收報警信號，運用貼膜按鍵設(shè)置自動工作模式和手動操作，使清 潔機器人主機按操作者意愿工作。
14、 本發(fā)明的清潔機器人具有主機出水自動停機保護和報警，具有主機在 清洗過程中被卡住報警、保護，以及過濾口袋濾孔堵塞報警等功能。
15、 本發(fā)明清潔機器人是按設(shè)定程序有序爬行，在清洗過程中，不會產(chǎn)生 電纜纏繞問題。
16、 本發(fā)明對清潔機器人制定兩套有效的有序清洗方法。對不同形狀的泳 池池底采用不同的清洗路徑方法，對矩形泳池采用全程折返路徑清洗方法，對 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器人組成的立體圖； 圖2，本發(fā)明中的清潔機器人主機； 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)明清潔機器人主機的過濾器部件；
圖6，本發(fā)明清潔機器人主機的機殼體部件；
圖7，本發(fā)明清潔機器人主機的軸流泵和密封盒；
圖8，本發(fā)明清潔機器人主機的機殼蓋部件；
圖9，本發(fā)明清潔機器人主機的傳動系統(tǒng)；
圖10，本發(fā)明清潔機器人主機的清潔輥；
圖ll，本發(fā)明清潔機器人主機的自浮電纜部件；
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)明三種報警保護電路原理圖15，本發(fā)明機器人清洗矩形泳池池底工作流程圖16，機器人清洗非矩形泳池池底工作流程其中，1.含電纜的清潔機器人；2.電源控制箱；3.遙控器；11.過濾器； 12.機殼體部件；13.軸流泵和密封盒；14.機殼蓋部件；15.傳動系統(tǒng)；16.清 潔輥；17.自浮電纜；21.機箱；22.開關(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.前機殼；32.后機殼；33.顯示屏；34.通訊電路板；35. 含電池的電池盒；36.機殼密封圈；37.電池盒蓋；38.電池盒蓋密封墊；39.貼
膜按鍵；111.過濾器底板；112.密封圈；113.框架；114.過濾口袋；115.旋 轉(zhuǎn)搬把；116.硅膠蓋板；117.壓板；121.機殼體；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.無刷電機；135. 帶有兩個密封圈的密封盒蓋；136.導(dǎo)熱板；137.泵電機控制板；138.水下控制器電路板；139.密封盒體；139A.帶連接端板的驅(qū)動電機；139B.帶油封的接 軸；139C.鎖母；140.防水電纜堵頭和電纜；141.機殼蓋；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)動輪；154.傳動輪；155.雙面錯齒同 步帶；156.齒形驅(qū)動端輪；157.齒形傳動端輪；161.清潔皮帶；162.滾筒； 163.驅(qū)動端蓋；164.傳動端蓋；171、浮力電纜；172.拖線式防水公插頭；173. 拖線式防水母插頭。
具體實施例方式
一種有纜遙控有序泳池清潔機器人(見圖1)，包括清潔機器人主機和電纜、 電源控制機箱、遙控器；清潔機器人主機包括過濾器ll、機殼體部件12、軸流 泵和密封盒13、機殼蓋部件14、傳動系統(tǒng)15 、清潔輥16 、自浮電纜17 。
所述的過濾器11通過過濾器底板111凸緣上的密封圈112與機殼體121下 端開口密封連接，并用旋轉(zhuǎn)搬把115將過濾器底板111鎖緊在機殼體121下端開 口處；在過濾器底板111上還有框架113支撐著過濾口袋114，過濾口袋的袋口
系繩用彈簧卡扣緊緊地系在過濾器底板111上。
所述的機殼體部件12是由機殼體121、排水口蓋板122和壓板123組成。 機殼體121內(nèi)安裝軸流泵和密封盒13，兩側(cè)螺釘固定。機殼體121上面是開敞 的，其周邊與機殼蓋部件14密封連接，底面有一個大開口與過濾器11密封連 接，前后面下部各開有3個排水口，在排水口外側(cè)用拉鉚釘通過壓板123將排 水口蓋板固定在機殼體121上，形成排水單向活門。在機殼體兩側(cè)的外側(cè)各有6 個導(dǎo)向定位支柱和4個定位連接螺母與傳動系統(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。軸流泵無刷電機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139A，其連接 端板由密封圈與密封盒體的孔臺密封連接，并用鎖母139C鎖緊，帶雙唇骨架油 封的接軸插接在行走電機139A軸上，并通過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。所說的軸流泵和密封盒13通過機殼體121兩內(nèi)側(cè)的筋臺 初定位，在密封盒體139兩遄用螺釘與機殼體121兩側(cè)固定。機殼體121的前 后面下端安裝有排水口蓋板122。
所述的機殼蓋部件14內(nèi)側(cè)密封槽內(nèi)設(shè)置有密封圈147與機殼體121上端開 口密封連接。機殼蓋141上四個連接孔對正密封盒蓋135上的對應(yīng)的定位連接 孑L，用螺釘固定連接，機殼蓋141上面中間處用鎖母143將導(dǎo)葉142和浮力盒 144鎖緊，固定在機殼蓋141上，在機殼蓋上面兩側(cè)安裝有提手145，機殼蓋141 上面后端設(shè)置有防水電纜插座母插頭146。這樣過濾器ll、機殼體部件12和機 殼蓋部件14就組成了軸流泵的外殼，過濾器底板111上的硅膠蓋板下的開口處 就是泵的進水口，機殼泵頭131， 132與機殼體121和機殼蓋141之間就成軸流 泵的進水流道，而其與機殼蓋部件上部間就形成軸流泵的出水流道。
所述的傳動系統(tǒng)15是由支架座151、六方連接軸152、齒形帶驅(qū)動輪153、 6個傳動輪154、齒形驅(qū)動端輪156、齒形傳動端輪157和同步帶155組成。同 步帶155由齒形帶驅(qū)動輪153驅(qū)動，并圍繞在齒形驅(qū)動端輪156、傳動輪154和
13齒形傳動端輪157之間。所說的傳動系統(tǒng)15通過定位柱孔用螺釘固定連接在機 殼體121兩側(cè)，傳動系統(tǒng)15上的同步帶155下部外齒與池底壁接觸，機殼體121 底面距池底15mm，同步帶運行時，就帶動清潔機器人移動，即爬行。
所述的清潔輥16的驅(qū)動端蓋163的插銷插入傳動系統(tǒng)15的齒形驅(qū)動端輪 156孔內(nèi)，清潔輥16的另一端的傳動端蓋164的圓柱銷插入傳動系統(tǒng)15齒形傳 動端輪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系統(tǒng)支撐 并分別由左右傳動系統(tǒng)帶動運轉(zhuǎn)，清潔輥16的清潔皮帶與池底或壁接觸，其運 轉(zhuǎn)時，與池底或壁之間產(chǎn)生滑動摩擦，形成刷洗功能。
所述的清潔機器人上所用的電纜為自浮電纜17，其一端防水插頭172與機 殼蓋上防水插座173連接。
所說的電源控制機箱包括機箱21、開關(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。 開關(guān)電源22和電源控制電路板23通過連接角片26用螺絲固定在連接板25上， 連接板25用螺釘與機箱21緊固，底板27用螺釘與機箱21和連接板25連接。 其具有防水能力的貼膜按鍵24膠粘在機箱21上面。在機箱21上面臺階處安裝 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殼31、后機殼32、顯示屏33、通訊電路板34、電 池盒35、機殼密封圈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用螺釘固定在前機殼31內(nèi)，貼膜按鍵39粘 接在前機殼31的外表面，前機殼31和后機殼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通過卡口緊扣在后機殼32的外面。
如圖14所示，在無刷電機控制回路中串聯(lián)l只采樣電阻，用于將水泵電機 的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；該電壓信號與單片機的AD采樣引腳相連接，從而將電壓信號轉(zhuǎn)換為單片機能夠處理與識別的數(shù)字信號。當(dāng)水泵工作在不同狀
態(tài)時其電流大小是不同的，從而使單片機上AD采樣的數(shù)值發(fā)生變化，根據(jù)AD 采樣數(shù)值的變化進行相應(yīng)的處理，從而實現(xiàn)上述的三種保護功能。當(dāng)機器人出 水時由于水泵的負載減小，水泵的輸出功率下降，水泵上流過的電流相應(yīng)變小， 單片機上AD采樣的數(shù)值減小，當(dāng)采樣數(shù)值小于一定值時，單片機判斷機器已 經(jīng)出水，延時幾秒后停機保護，并使報警燈閃爍進行相應(yīng)的提示；當(dāng)過濾網(wǎng)堵 塞時，水泵的輸出功率會有所上升，從而引起單片機AD采樣的數(shù)值增大，當(dāng) AD采樣數(shù)值增大到一定值時，單片機判斷過濾網(wǎng)已經(jīng)堵塞，報警燈閃爍提示； 當(dāng)水泵由于某種原因堵轉(zhuǎn)時，其上的電流會有明顯的增加，當(dāng)單片機AD采用 的數(shù)值大幅度超過正常工作值時，單片機判斷電機堵轉(zhuǎn)，此時立即切斷水泵電 機的供電，并使報警燈閃爍進行相應(yīng)的提示。
下面通過遙控有序泳池清潔機器人的工作過程和原理進一步對本發(fā)明的特 征和優(yōu)越性進行描述
當(dāng)泳池清潔機器人主機在泳池中工作時，軸流泵電機運行，軸流泵的葉輪 旋轉(zhuǎn)將清潔機器人主機機殼體下面覆蓋的池水經(jīng)單向活門和過濾口袋吸進機殼 體內(nèi)，再進而經(jīng)進水流道和出水流道將有壓力的潔凈水向機殼體外排出。在此 同時，由于軸流泵工作而使機殼體下面的池水和機殼體內(nèi)的潔凈水流動，在機 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)生對殼體的反向壓力，這兩個力為機器人提供在池底爬行和爬壁的正壓 力，進而轉(zhuǎn)換為吸附力。
清潔機器人主機是由兩個行走電機運轉(zhuǎn)帶動傳動系統(tǒng)的同步帶運行。由于 同歩帶有部分外側(cè)齒與池底接觸，因而當(dāng)同步帶運行時就使整個機器人爬行移 動。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器
15人在水中的重量而實現(xiàn)的。
清潔機器人主機在泳池中爬行時，同步帶帶動清潔輥轉(zhuǎn)動，由于清潔輥上 清潔皮帶外緣線速度大于同步帶的線速度，即大于清潔機器人主機的爬行速度， 這樣在清潔皮帶外緣與池底或池壁接觸處產(chǎn)生滑動摩擦，形成刷洗作用。其刷 洗作用的強弱與滑動摩擦的程度有關(guān)，即滑動摩擦速度越快，刷洗作用越強， 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之一，簡稱速度差比。
由于清潔皮帶的刷洗作用，清潔機器人主機在爬行過程中，就自動對泳池 進行了清洗，清洗下來的污物被圍控在機器人機殼下的池水中，在軸流泵抽吸 作用下，機殼下的池水大量地被吸進過濾器內(nèi)，機殼體底面下形成低壓區(qū)，清 潔機器人底面周圍的池水，連續(xù)地從清潔機器人主機下部與池底或池壁的間隙 中流入到機殼體底面下，阻止含有清洗下來污物的池水向外擴散，防止污染。 吸入過濾器的池水經(jīng)過過濾后進入機殼體，經(jīng)進水流道、出水流道，從排水口 排出潔凈水。這一過程中，在軸流泵的作用下，經(jīng)過過濾器將清洗下來的污物 過濾出來，并集中收集在過濾器內(nèi)，有效地避免清洗過程中的二次污染。
由于傳動系統(tǒng)是中心對稱地設(shè)置在清潔機器人主機的兩側(cè)，左側(cè)傳動系統(tǒng) 的齒形驅(qū)動端輪在前端與前清潔輥驅(qū)動端蓋連接只帶動前清潔輥運轉(zhuǎn)，右側(cè)傳 動系統(tǒng)齒形驅(qū)動端輪在后端與后清潔輥驅(qū)動端輪連接只帶動后清潔輥運轉(zhuǎn)。這 樣清潔機器人的兩個驅(qū)動電機就分別驅(qū)動左右傳動系統(tǒng)，左右傳動系統(tǒng)分別帶 動前后清潔輥運轉(zhuǎn)。當(dāng)左右同步帶同向運行向前(或向后)，前后兩清潔滾筒也 隨之同向運行，則清潔機器人主機向前或向后爬行。當(dāng)左右同步帶等速反向運 行，如左側(cè)向前右側(cè)向后時，則前后清潔輥反向運轉(zhuǎn)，此時兩側(cè)同步帶運行與 池底產(chǎn)生方向相反的摩擦力，對清潔機器人主機中心軸形成順時針方向的扭矩，而前后清潔輥反向運轉(zhuǎn)與池底也產(chǎn)生反向摩擦力，而且是前后對稱的，故它對
清潔機器人主機中心軸不產(chǎn)生扭矩，此時清潔機器人主機在同步帶與池底之間
摩擦力的力矩作用下會產(chǎn)生順時針方向原地轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角度大小由兩側(cè)同步
帶反向運行時間決定；如若左側(cè)同步帶向后運行，右側(cè)同步帶向前運行，此時
清潔機器人主機將逆時針方向原地轉(zhuǎn)動。同樣道理，當(dāng)左右兩側(cè)同步帶以不同
速度同向或反向運行時，清潔機器人將按相應(yīng)規(guī)律改變爬行方向。傳動系統(tǒng)的 爬行轉(zhuǎn)彎機構(gòu)是機器人實現(xiàn)有序清洗的技術(shù)基礎(chǔ)。
本發(fā)明的清潔機器人有序工作流程圖如圖15-16所示。
本發(fā)明的遙控器打開時，顯示屏上顯示清潔機器人的工作狀態(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，清潔機器人主機入水后，當(dāng)傳感器檢測到、微控制 器(MCU)判別出清潔機器人主機己觸壁并發(fā)出指令，機器人主機自動調(diào)整方向， 使清潔輥與池壁平行后立即停止，接著垂直離開池壁爬行0.5米停，順時時針轉(zhuǎn) 90°向前爬行0.35米停，再逆時針轉(zhuǎn)90。停，接著爬向池壁并觸壁，觸 壁后自動調(diào)整方向后停，傳感器檢測到、微控制器(MCU)判別出觸壁并發(fā)出指 令，機器人主機垂直離開池壁退行爬行到對面池壁觸壁或半程返回觸壁。這樣 往復(fù)進行就可以完成對池底的清洗。
當(dāng)選擇B清洗池壁時，清潔機器人主機入水后，傳感器檢測到、微控制器 (MCU)判別出機器人已觸壁并發(fā)出指令，此時要繼續(xù)往池壁上爬行，當(dāng)達到水 面時(用時間控制)，機器人主機反向退行到池底，此吋傳感器檢測到、微控制 器判別出觸底并發(fā)出指令，機器人主機繼續(xù)爬行垂直離開池壁0.5米停，順時針 轉(zhuǎn)90°后向前爬行0.35米停，再逆時針轉(zhuǎn)90°后爬向池壁，觸壁后繼續(xù)爬上池 壁，這樣往復(fù)進行，就可完成單獨對池壁的清洗。當(dāng)選擇C全面清洗泳池時，清潔機器人主機水池后，傳感器檢測到、微控 制器判別出機器人主機觸壁后，發(fā)出繼續(xù)往池壁上爬行指令，當(dāng)達到水面時， 用時間控制，微控制器發(fā)出指令機器人主機退行爬行到池底，此時傳感器檢測 到、微控制器判別出觸底并發(fā)出指令，垂直離開池壁繼續(xù)爬行到對面池壁觸壁 或半程返回觸壁，自動調(diào)整方向后繼續(xù)爬上池壁，當(dāng)爬到水面時，用時間控制機 器人主機退行爬行到池底，傳感器檢測到、微控制器判別出觸底并發(fā)出指令，機
器人主機垂直離開池壁繼續(xù)爬行0.5米停，順時針轉(zhuǎn)90。后向前爬行0.35米停， 再逆時針轉(zhuǎn)90°后爬向池壁觸壁，傳感器檢測到、微控制器判別出觸壁并發(fā)出 指令，機器人主機繼續(xù)爬上池壁。這樣往復(fù)進行，就可以對整個泳池的底和壁進 行全面清洗。
當(dāng)選擇D清洗水垢線時，清潔機器人主機入水后，傳感器檢測到、微控制 器判別出機器人主機已觸壁并發(fā)出指令，此時要繼續(xù)往池壁上爬行，當(dāng)達到水 面時，用時間控制微控制器發(fā)出指令，控制兩個驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速達到某一個轉(zhuǎn) 速差，使清潔機器人主機在池壁上呈傾斜平衡姿態(tài)爬行，并沿水垢線水平移動， 完成對水垢線清i先。
當(dāng)按動手動按鍵前進后退及左右轉(zhuǎn)彎時，清潔機器人主機將按操作者的意 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器人，包括清潔機器人主機、電源控制箱和遙控器，其特征在于清潔機器人主機由過濾器、機殼體部件、軸流泵和密封盒、機殼蓋部件、左右傳動系統(tǒng)、清潔輥和自浮電纜組成；過濾器在清潔機器人主機的底部，安裝在機殼體下部的開口處，并用密封圈密封連接；軸流泵和密封盒初定位在機殼體兩內(nèi)側(cè)的筋臺上，并與機殼體固定，兩驅(qū)動電機軸分別從密封盒兩側(cè)伸出，與傳動系統(tǒng)的齒形帶驅(qū)動輪連接，軸流泵電機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)；機殼蓋部件通過機殼蓋內(nèi)側(cè)密封槽內(nèi)的密封件與機殼體上端開口密封連接，機殼蓋兩側(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正，并緊固；傳動系統(tǒng)為左傳動系統(tǒng)和右傳動系統(tǒng)，左傳動系統(tǒng)和右傳動系統(tǒng)中心對稱地緊固在機殼體兩側(cè)；前后清潔輥的驅(qū)動端蓋一端與傳動系統(tǒng)上對應(yīng)的齒型驅(qū)動輪連接，傳動端蓋一端與傳動系統(tǒng)上對應(yīng)的齒型傳動輪軸承內(nèi)孔連接；過濾器、機殼體部件、軸流泵和密封盒及機殼蓋組成帶過濾器的軸流泵；軸流泵和密封盒上端的葉輪及導(dǎo)流罩組成泵頭；過濾器、機殼體部件和機殼蓋之間密封連接組成軸流泵殼體；過濾器底板上兩單向活門是軸流泵的進水口；軸流泵和密封盒與機殼體、機殼蓋之間的空間是軸流泵的進水流道；機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；清潔機器人主機左右對稱，電纜從機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器人，其特征在于清潔機 器人主機前后端各有一個清潔棍，清潔輥上的清潔皮帶的外緣直徑大于傳動系 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器人，其特征在于機殼蓋部件中有一個浮力盒，浮力盒處于清潔機器人主機的頂部。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控有序泳池清潔機器人，其特征在于電源控 制箱配置了低功耗的開關(guān)電源和防水電纜插座；清潔機器人電纜為自浮電纜， 并用防水連接器與清潔機器人主機連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控有序泳池清潔機器人，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器人，其特征在于遙控器 雙向通訊，顯示屏顯示清潔機器人主機工作狀態(tài)和接收警報信號，貼膜按鍵設(shè) 置自動工作模式和手動操作，使清潔機器人主機按操作者意愿工作。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的遙控有序泳池清潔機器人，其特征在于左傳動 系統(tǒng)和右傳動系統(tǒng)的同歩帶外齒面與池底或池壁接觸，并確保清潔機器人主機機殼體底面距池底或池壁15mm。
8、 一種遙控有序泳池清潔機器人的有序清洗方法，其特征在于對泳池清洗路線順序進行路徑規(guī)劃設(shè)計，用加速度傳感器和爬壁高度控制信號控制清潔 機器人主機按規(guī)劃的路徑爬行，對泳池進行有序全覆蓋清洗。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述遙控有序泳池潔機器人的有序清洗方法,其特征在于，對不同形狀泳池池底采用不同路徑清洗方法對矩形泳池采用全程折返路徑清洗方法，清潔機器人主機觸壁后自動調(diào)整方向，清潔輥垂直離開池壁爬行0.5M停，向左或向右轉(zhuǎn)90°后向前爬行(X35M停再回轉(zhuǎn)90。，回到離開池壁時 的方向并爬向池壁，再次觸壁后退行爬行到對面池壁，重復(fù)進行上述動作，清 潔機器人主機從泳池一端移動到另一端就完成矩形泳池池底的全覆蓋有序清 洗；對非矩形泳池采用半程折返路徑清洗方法；清潔機器人主機觸壁后自動調(diào) 整方向,清潔輥垂直離開池壁爬行0.5M停,向左或向右轉(zhuǎn)90°后向前爬行0.35M 停再轉(zhuǎn)回90°，回到離開池壁時的方向并爬向池壁,再次觸壁后退行爬行到對面池 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)進行上述動作，清潔機器人主機沿著池壁移動一周后就完成對 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器人，其包括清潔機器人主機、電源控制箱和遙控器。清潔機器人主機包括過濾器、機殼體部件、軸流泵和密封盒、機殼蓋部件、左右傳動系統(tǒng)、清潔輥和自浮電纜。左右傳動系統(tǒng)分別驅(qū)動前后清潔輥轉(zhuǎn)動，同步帶外齒接觸池底或池壁驅(qū)動機器人爬行，清潔輥上的清潔皮帶外緣與池底或池壁產(chǎn)生滑動摩擦，進行刷洗；清潔機器人的控制系統(tǒng)中設(shè)置有過載傳感器，檢測判斷在爬行清洗中觸壁狀況，發(fā)出相應(yīng)信號使清潔機器人轉(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警。該機器人對不同形狀泳池進行路徑規(guī)劃設(shè)計，采用全程折返路徑法和半程折返路徑法，實現(xiàn)了對不同形狀泳池進行有序全覆蓋清洗。
文檔編號E04H4/16GK101481957SQ20091000860
公開日2009年7月15日 申請日期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 申請人:付桂蘭