一种水池机器人及其控制方法与流程

本说明书涉及水下清洁机器人的，尤其涉及一种水池机器人及其控制方法。

背景技术：

1、水池机器人作为一种水下清洁设备，其主要依靠机身主体的吸口组件产生负压，将水池底面或侧壁等待清洁面上的杂质和污垢吸入机身内部进行过滤，从而实现水下清洁作业。为了保证充足的吸污能力并减少负压流失，水池机器人通常需要将其吸口组件与待清洁面维持在能够有效形成负压的距离范围内。然而，在实际应用场景中，水池的待清洁面往往并非绝对平整，经常存在坡道、凹坑、凸起等复杂地形。

2、相关技术中，水池机器人在面对上述复杂地形时，往往会陷入清洁效果与通过性难以兼顾的困境。具体而言，当水池机器人行进至凹坑或下坡路段等下陷地形时，吸口与待清洁面之间的间隙会瞬间变大，原本聚集的负压随之外泄，造成吸污能力大幅衰减并引发杂质遗漏；反之，当水池机器人行进至凸起或上坡路段等隆起地形时，吸口又极易与待清洁面发生干涉或磕碰，这不仅会致使行进阻力增大且吸口磨损，甚至还会引发托底现象导致设备卡死，降低了机器人的越障能力和通过性。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本说明书提供了一种水池机器人及其控制方法，其通过动态调节吸口组件与待清洁面之间的间隙，解决了吸口组件在复杂地形下易磕碰卡死或吸力流失的问题。

2、根据本说明书实施例的第一方面，提供一种水池机器人，包括：

3、机身主体；

4、吸口组件，可活动地设置在所述机身主体上，所述吸口组件相对于所述机身主体具有靠近或远离待清洁面的活动自由度；

5、调节机构，设于所述机身主体上，且与所述吸口组件传动配合，用于驱动所述吸口组件沿所述活动自由度运动，以调节所述吸口组件与所述待清洁面之间的间隙。

6、目前，相关技术中的水池机器人为了保证吸力，水池机器人通常需要将其吸口组件与待清洁面维持在能够有效形成负压的距离范围内，然而，吸口结构在面对水池底面或侧壁凹凸不平的复杂地形时，往往会陷入清洁效果与通过性难以兼顾的困境。

7、本技术中，水池机器人通过在机身主体上设置调节机构，赋予了吸口组件相对于机身主体独立活动的自由度。具体而言，本方案将吸口组件可活动地安装在机身主体上，使其具备了靠近或远离待清洁面的运动能力，同时，配合设置于机身主体上的调节机构，能够驱动吸口组件沿着该活动自由度进行对应的伸缩或升降等运动。这种动态的结构布局，使得吸口组件不再是一个相对于机身主体固定的刚性部件，而是转变为一个能够根据地形或控制需求灵活改变位置的活动模块。

8、通过该结构布局，水池机器人实现了对吸污间隙的动态调节。无论设备是行驶在平坦的底面，还是跨越复杂的起伏地形，调节机构均能驱动吸口组件进行相应的自适应运动，使吸口组件能够根据地形轮廓补偿或退让，从而始终与待清洁面保持在预设的吸污距离。这既有效避免了在下陷地形中因间隙过大而导致的吸力流失与杂质遗漏，维持稳定的清洁效果；又从根本上防止了在隆起地形中吸口组件与地形发生的磕碰与托底卡死，大幅降低了行进阻力，从而兼顾水池机器人在各类恶劣工况下的通过性与清洁力。

9、在本公开的一些示例实施例中，所述调节机构包括：

10、检测机构，设置在所述机身主体上；

11、驱动组件，安装于所述机身主体并与所述吸口组件传动连接；以及

12、控制单元，分别与所述检测机构和所述驱动组件电性连接；

13、所述控制单元用于根据所述检测机构的检测信号，控制所述驱动组件驱动所述吸口组件相对所述机身主体运动，以调节所述吸口组件与所述待清洁面之间的间隙。

14、在该类实施例中，控制单元能够获取检测机构的检测信号，并根据该检测信号所反映的地形起伏变化，控制驱动组件输出驱动力，从而驱动吸口组件相对于机身主体进行运动，实现对所述间隙的动态调节。

15、这种基于检测信号的主动调节方式，取代了单纯依赖机械的被动式自适应调节。由于水下作业环境恶劣，纯机械式的被动结构在长期运行后，极易因部件磨损或污垢卡滞而导致间隙调节失灵。本方案根据检测机构采集的检测信号来直接驱动吸口组件动作，能够有效克服被动机械卡滞带来的响应迟缓与不确定性，无论设备面临下陷还是隆起地形，控制单元均能基于检测信号快速且精准地调整吸口组件的位置。这既保证了吸口组件在不同工况下均能动态追踪到预设的吸污间隙，避免负压泄漏以维持稳定的清洁效果，又从结构上避免了吸口组件与复杂地形发生磕碰托底，提升了间隙调节的可靠性与水池机器人的越障通过性。

16、在本公开的一些示例实施例中，所述机身主体具有用于面向待清洁面的工作面；

17、所述检测机构具有检测部，所述检测部设置于所述工作面，且从所述工作面显露于所述机身主体之外，或者自所述机身主体内部经由所述工作面向外延伸设置；

18、其中，在所述机身主体的行进方向上，所述检测部邻设于所述吸口组件的前方。

19、在该类实施例中，检测机构的检测部设置于工作面，并向外显露或延伸。这种结构布局确保了检测部能够直面水下的作业环境，无遮挡地采集其与待清洁面的地形距离或轮廓，保障了检测信号的准确性。

20、并且，在机身主体的行进方向上，检测部邻设于吸口组件的前方，这一排布方式赋予了水池机器人针对吸口组件前方地形的预先探知能力。在实际行进过程中，由于检测部位于吸口组件的前方，其能够在吸口组件实际到达某一块目标地形之前，率先采集到该处地形的起伏，为后续控制单元的数据处理决策以及驱动组件的执行预留了充足的时间，从而克服了机械传动与电控响应的滞后性。

21、这种将空间距离转化为动作提前量的设计，确保了吸口组件的运动调节与实际地形变化在时序上达到同步，排除了因动作迟缓而导致的吸口组件磕碰障碍物或瞬间吸力流失等隐患，提升了水池机器人在行进过程中的动态通过性与清洁连贯性。

22、在本公开的一些示例实施例中，所述检测机构包括红外传感器、超声波传感器、激光雷达传感器或水下微波雷达中的任意一种或多种；

23、或者，所述检测机构包括：

24、探杆，沿靠近或远离所述工作面的方向可滑动地穿设于所述机身主体，且所述探杆的外端凸出于所述工作面，用于抵接于所述待清洁面；

25、弹性件，设置于所述机身主体与所述探杆之间，用于向所述探杆施加朝向所述待清洁面运动的弹力，以使所述探杆保持抵接于所述待清洁面；以及

26、信号转换单元，包括相对设置的检测件和目标件，所述检测件和所述目标件中的一者安装于所述机身主体，另一者安装于所述探杆；

27、所述检测件与所述控制单元电性连接，用于通过所述检测件与所述目标件之间的相对运动以获取所述检测信号。

28、在该类实施例中，检测机构的具体形态具有多种实施选择，以适应不同的水下工况需求。

29、一方面，检测机构可以采用非接触式的传感元件，具体包括红外传感器、超声波传感器、激光雷达传感器或水下微波雷达中的任意一种或多种。采用此类传感器能够通过发射并接收光信号、声波或电磁波，直接进行无接触式的距离测量，具有响应迅速、数字化程度高以及无直接机械磨损的技术优势。

30、另一方面，检测机构采用了抵接式的机械探测结构，在水池机器人行进过程中，弹性件持续向探杆施加朝向待清洁面的弹力，使凸出于工作面的探杆外端始终抵接并紧贴在地形表面。当地形发生起伏变化时，探杆会顺应地形轮廓，克服或依靠该弹力沿靠近或远离工作面的方向发生滑动位移。与此同时，分别安装在机身主体和探杆上的检测件与目标件随之发生相对运动，信号转换单元以此将探杆实际的机械位移量转化为电性的检测信号。

31、这种基于物理接触的检测方式，有效克服了水下恶劣环境对非接触式检测机构的干扰。该检测机构通过探杆以抵触的方式仿形地形轮廓，避免了复杂作业环境（如水池作业中，水质浑浊、水流气泡、光线折射以及池底杂物的随机反光等）因素造成的测距失真或信号盲区，保障了水池机器人的检测可靠性。同时，弹性件的配置确保了探杆在水池机器人越障或发生颠簸时依然能紧压待清洁面，避免了因探杆弹跳悬空而造成的信号突变，从而为吸口组件的自适应间隙调节提供了精准且稳定的结构支持。

32、在本公开的一些示例实施例中，所述机身主体的底部具有底面；

33、所述水池机器人还包括：

34、行走机构，所述行走机构设置于所述机身主体，用于驱动所述机身主体沿所述待清洁面移动；

35、当所述行走机构支撑于所述待清洁面时，所述底面与所述待清洁面之间形成离地间隙；

36、当所述待清洁面存在下陷地形时，所述控制单元根据所述检测机构采集的所述检测信号，控制所述驱动组件驱动所述吸口组件向靠近所述待清洁面方向运动，以使所述吸口组件的底端凸出于所述底面，补偿所述底面与所述下陷地形之间的离地间隙；

37、当所述待清洁面存在凸起地形时，所述控制单元根据所述检测机构采集的所述检测信号，控制所述驱动组件驱动所述吸口组件向远离所述待清洁面方向运动，以避免所述吸口组件与所述凸起地形发生干涉。

38、在该类实施例中，水池机器人通过行走机构支撑于待清洁面并沿其移动，此时机身主体的底面与待清洁面之间维持有基础的离地间隙。在实际作业中，控制单元能够根据检测信号识别地形的起伏变化，并针对下陷地形与凸起地形分别输出不同的控制指令，以驱动吸口组件进行对应的自适应位移。

39、具体而言，当水池机器人行进至下陷地形时，控制单元控制驱动组件驱动吸口组件向靠近待清洁面的方向运动，使其底端向下凸出于机身主体的底面，使吸口组件能够主动伸入低洼区域，从而有效补偿离地间隙因地形下陷而额外增大的部分，确保吸口组件底端在面对凹陷地形时依然能够与待清洁面保持预设的吸污距离，维持了稳定的清洁效果。

40、反之，当水池机器人行进至凸起地形时，控制单元则控制驱动组件驱动吸口组件向远离待清洁面的方向运动，使得吸口组件能够及时向上回缩，从而主动避开地面的隆起部位，从结构上避免了吸口组件与凸起地形发生干涉或硬性磕碰。这不仅降低了机器人的行进阻力并减少了部件磨损，更防止了设备因托底而卡死在障碍物上，提升了水池机器人的全地形越障通过性。

41、在本公开的一些示例实施例中，所述调节机构包括浮动连接结构；

42、所述吸口组件通过所述浮动连接结构可浮动地安装于所述机身主体，随所述待清洁面的地形起伏而自适应地靠近或远离所述待清洁面，以使所述吸口组件与所述待清洁面之间的间隙维持在预设范围内。

43、在该类实施例中，调节机构被配置为浮动连接结构，吸口组件通过该浮动连接结构可浮动地安装于机身主体上，这种可浮动的安装方式同样避免了吸口组件与机身主体之间的刚性固定。在水池机器人实际行进过程中，当遭遇起伏不平的复杂地形时，吸口组件能够直接顺应待清洁面的轮廓变化，依靠浮动结构提供的运动行程产生柔性的退让避险或下沉补偿，从而自适应地向靠近或远离待清洁面的方向发生位移。

44、这种基于纯机械结构的被动式调节方式，使得吸口组件在不依赖额外控制的前提下，依然能够使自身与待清洁面之间的间隙维持在预设范围内。并且，该调节方式还省去了传感元件与电驱部件，从而简化了水池机器人的内部空间布局，降低了整机的制造成本与电控故障率。同样起到防止负压外泄以及良好吸污能力的效果，更在吸口组件遇到凸起障碍物时能够利用浮动连接结构自动缓冲磕碰冲击，以简单的结构兼顾了水池机器人的清洁一致性与越障通过性。

45、在本公开的一些示例实施例中，所述吸口组件同时具有相对于所述机身主体的高度方向和宽度方向的摆动自由度，以改变所述吸口组件相对于所述待清洁面的倾斜角度。

46、在该类实施例中，水池机器人对吸口组件的运动自由度进行了具体限定。在实际的水池作业场景中，待清洁面往往并非绝对平整的单一平面，而是可能存在大量的弧形过渡区、横向倾斜的斜坡或是局部的不规则起伏。如果吸口组件仅具备单一的线性伸缩或升降能力，当机身主体跨越上述复杂地形时，吸口组件的端面将无法与倾斜的待清洁面保持平行，不可避免地与待清洁面之间出现局部间隙过大等问题。

47、该方案通过引入高度方向和宽度方向的摆动自由度，使吸口组件具备了类似于万向节的多向姿态调整能力，让其无论在主动驱动或被动调节下，均能够灵活改变自身相对于待清洁面的倾斜角度，以匹配待清洁面地形的轮廓。通过赋予吸口组件上述的自适应能力，确保了吸口组件在面对各类倾斜、扭曲或弧形过渡的地形时，其用于吸污的底端能够予以适配，这不仅消除了因角度错位导致的局部间隙过大与负压外泄，更避免了吸口组件因姿态不匹配而与复杂地形发生刮擦受损，提升了水池机器人在复杂地形上的清洁性能。

48、在本公开的一些示例实施例中，所述机身主体内部设有过滤腔；

49、所述水池机器人还包括柔性密封件，所述柔性密封件设置于所述吸口组件处并与所述机身主体弹性密封连接，以在所述吸口组件运动时保持所述吸口组件与所述过滤腔之间的连通水路密封。

50、考虑到在前述的各类作业工况中，吸口组件会相对于机身主体发生频繁的靠近、远离乃至多向摆动等自适应运动，若两者之间采用刚性管路连接，将无法兼容这种空间上的相对位移，甚至会直接干涉并阻碍吸口组件的调节行程。

51、为此，该类实施例在机身主体内部设有过滤腔，并在吸口组件处配置了柔性密封件。该柔性密封件与机身主体弹性密封连接，如此，当吸口组件顺应待清洁面地形起伏而产生位置改变或姿态倾斜时，柔性密封件能够发生相应的形变，从而补偿该动态变化的空间间距。

52、通过设置上述柔性密封件，该方案不仅解除了刚性结构对吸口组件运动自由度的限制，保障了调节动作的顺畅性；更能够在吸口组件运动时，保持吸口组件与过滤腔之间的连通水路密封，有效避免了因部件相对位移导致的泄漏问题，保障了抽吸动力的传递，同时防止了裹挟着泥沙杂质的污水泄漏至机身内部的其他部位，提升了水池机器人的运行可靠性与安全性。

53、根据本说明书实施例的第二方面，提供一种水池机器人的控制方法，所述水池机器人包括机身主体，以及设于所述机身主体的吸口组件和调节机构，所述调节机构包括检测机构和驱动组件，所述驱动组件与所述吸口组件传动连接；

54、所述控制方法包括：

55、响应于所述检测机构检测到的检测信号，控制所述驱动组件驱动所述吸口组件相对所述机身主体运动，以调节所述吸口组件与待清洁面之间的间隙。

56、本技术中，水池机器人的控制方法基于检测信号对吸口组件的位置进行动态调节。通过对检测信号的即时响应，让水池机器人能够在行进过程中根据水池底面或侧壁的起伏轮廓，动态调整并维持吸口组件与待清洁面之间的吸污间隙。这不仅有效防止了设备在跨越凹坑等下陷地形时发生的吸力流失，维持了稳定的清洁效果，更主动避免了吸口组件在遇到凸起障碍时发生硬性磕碰与托底卡死。从底层逻辑上排除了复杂工况下的行进隐患，保障了水池机器人的越障通过性与作业连贯性。

57、在本公开的一些示例实施例中，所述机身主体的底部具有底面；所述响应于所述检测机构检测到的检测信号，控制所述驱动组件驱动所述吸口组件相对所述机身主体运动，包括：

58、当所述待清洁面存在下陷地形时，响应于所述检测信号，控制所述驱动组件驱动所述吸口组件向靠近所述待清洁面方向运动，以使所述吸口组件的底端凸出于所述底面，补偿所述底面与所述待清洁面之间的离地间隙；

59、当所述待清洁面存在凸起地形时，响应于所述检测信号，控制所述驱动组件驱动所述吸口组件向远离所述待清洁面方向运动，以避免所述吸口组件与所述凸起地形发生干涉。

60、在该类实施例中，水池机器人的控制方法对特定地形工况下的具体调节逻辑进行了细化，水池机器人根据检测信号判别地形的起伏特征，并针对下陷与凸起两种典型工况执行不同的动作指令。当判别到待清洁面存在下陷地形时，设备响应于检测信号，控制驱动组件驱动吸口组件向靠近待清洁面的方向运动，使其底端向下凸出于机身主体的底面，使吸口组件能够深入低洼区域，从而补偿机身主体底面与下陷地形之间额外增大的离地间隙。反之，当判别到待清洁面存在凸起地形时，设备响应于检测信号，控制驱动组件驱动吸口组件向远离待清洁面的方向运动，进行主动的回缩退让。

61、该控制方法将复杂的地形变化转化为了吸口组件的双向位移指令。向下凸出的补偿动作确保了吸口组件在面对凹坑等下陷地形时，依然能够与待清洁面保持预设的吸污距离，有效防止了水下负压的瞬间外泄，维持了连续且稳定的清洁效果；而向上的回缩动作则使吸口组件能够及时避开待清洁面的隆起部位，在保证吸口组件与待清洁面之间仍具有预设的吸污距离的前提下，避免了吸口组件与障碍物发生干涉或磕碰的情况。这不仅降低了设备行进时的物理阻力并减少了部件磨损，更排除了设备因托底而卡死的隐患，使得水池机器人能够顺畅地跨越各类复杂水下地形。

62、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。