一种清洁设备及清洁设备的控制方法与流程
本技术涉及智能家用清洁设备的,尤其涉及一种清洁设备及清洁设备的控制方法。
背景技术:
1、随着智能家居技术的发展,扫地机器人等自主清洁设备已广泛应用于家庭、办公等场景,能够自动完成地面清洁作业。在实际工作环境中,清洁设备的行走路径常存在门槛、过渡台阶等具有一定竖向高度的障碍物,越障能力直接决定了设备的清洁覆盖范围,是衡量设备性能的核心指标之一。
2、现有清洁设备多采用贴地行走的清洁设计,主体抬升难度大,越障主要依赖行走轮自身的攀爬能力,越障高度受限于轮径尺寸,整体越障高度偏低,难以适配高度较高的障碍物,设备易出现卡困、无法通过的问题,导致清洁区域存在盲区。部分改进方案虽可实现机身前端的小幅抬起,但受限于结构布局与支撑能力,抬升效果无法有效转化为越障高度的提升,仍无法有效解决高障碍物的通过难题。
技术实现思路
1、本技术提供一种清洁设备及清洁设备的控制方法,旨在解决现有清洁设备的整体越障高度偏低,难以适配门槛、过渡台阶等具有一定竖向高度的障碍物,导致清洁覆盖范围受限的技术问题。
2、本技术的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述,并且部分地将从描述中变得显然,或者可以通过本技术的实践而习得。
3、在本技术的一些示范性实施例中,提供了一种清洁设备,包括:主体、抬升组件和越障组件;抬升组件活动设置于主体,并在活动至抬升位置时,将主体的前端抬升;越障组件包括越障臂,越障臂活动设置于抬升组件或越障臂活动设置于主体,在清洁设备越障时,越障臂支撑于障碍物并借助障碍物的支撑以将主体进一步抬升。
4、该类实施例采用两级抬升的越障架构,先通过抬升组件完成机身前端的第一级抬升,再通过越障臂以障碍物为支撑完成第二级抬升,两级抬升作用,可突破单一抬升结构的行程限制,提升设备可通过的障碍物高度。
5、主体作为所有功能部件的安装承载基础,为各组件提供安装空间与结构支撑,保证各部件的位置相对稳定。抬升组件采用活动连接的方式,可在常态收纳位置与抬升工作位置之间切换,正常行走时收拢以贴合机身,不干涉日常清洁作业,越障时展开以提供抬升力,实现前端抬升。
6、越障臂借助障碍物自身作为支撑基准,不需要在机身额外设置固定支撑结构,将障碍物转化为抬升支点,两种安装位置可适配不同的机身内部布局,满足不同的结构设计需求,活动设置的方式可适配转动、滑动等多种连接形式,适配性更广。
7、在本技术的一些示范性实施例中,抬升组件包括行走轮支架,行走轮支架具有转动安装于主体的连接端和相对连接端设置的自由端,清洁设备还具有转动安装于行走轮支架的行走轮,行走轮沿第一轴线方向转动安装于自由端,行走轮带动主体移动并在清洁设备越障时,行走轮沿障碍物爬升;在抬升组件位于抬升位置时,行走轮支架的自由端朝远离主体的方向转动以使行走轮支架处于展开状态;越障臂转动安装于行走轮支架,越障组件还具有驱动越障臂转动的越障驱动件,越障驱动件驱动越障臂正向转动至与障碍物抵接,并借助障碍物的支撑以完成主体的抬升。
8、该类实施例将行走轮与越障臂集成于行走轮支架,以行走轮支架作为统一的安装载体,抬升时行走轮支架展开,同步带动行走轮与越障臂外移,为越障动作预留操作空间。
9、行走轮支架以连接端为转动支点,自由端转动展开,可带动行走轮向外移出,增大行走轮与主体之间的相对距离,为前端抬升提供更大的转动行程。行走轮集成于支架上,既承担日常行走的驱动功能,越障时又可沿障碍物侧壁爬升,参与越障过程。
10、越障臂转动安装于行走轮支架,随支架同步展开,缩短与障碍物的距离,便于后续抵接支撑。越障驱动件提供转动驱动力,两种安装位置可根据机身内部空间灵活布置,适配不同的动力布局方案。
11、行走轮支架的展开可通过弹性件被动实现,主体重力作用下支架压缩靠拢,抬升后重力作用减弱,弹性件驱动力大于剩余重力,支架自动展开,也可通过驱动件主动驱动,适配不同的成本与性能需求。
12、在本技术的一些示范性实施例中,抬升组件还具有抬升臂,抬升臂转动安装于行走轮支架,抬升组件还具有驱动抬升臂转动的抬升驱动件;在抬升组件位于抬升位置时,抬升臂自初始位置正向转动至支撑位置,在支撑位置时,行走轮支架处于展开状态,抬升臂支撑于地面的位置并使行走轮支架悬空。
13、该类实施例通过抬升臂抵地支撑的方式实现主体前端抬升,同时利用主体重力变化触发行走轮支架展开,结构联动性强,无需额外设置支架驱动元件。抬升臂在抬升驱动件的作用下转动展开,端部抵接地面后,以地面为支点将行走轮支架向上顶起,进而带动主体前端抬升。
14、随着主体被抬升,作用于行走轮支架的主体重力减小,当重力小于支架的展开驱动力时,行走轮支架自动转动至展开状态,实现抬升与支架展开的联动。
15、行走轮支架悬空后,行走轮脱离地面,避免行走轮与地面摩擦干涉抬升过程,保证抬升动作顺畅进行。抬升臂直接作用于地面,抬升力的传递路径短,支撑稳定性较好。
16、在本技术的一些示范性实施例中,抬升驱动件和越障驱动件被配置为同一驱动件,定义该驱动件为第一驱动件;清洁设备还包括旋转臂基座,旋转臂基座沿第二轴线方向转动设置于行走轮支架,与第一驱动件的输出端传动连接,旋转臂基座被配置为在第一驱动件驱动下转动,越障臂与抬升臂均设置于旋转臂基座,并随旋转臂基座同步转动;在抬升位置,至少部分抬升臂延伸设置在行走轮的外轮廓外;在清洁设备越障时,至少部分越障臂延伸设置在行走轮的外轮廓外。
17、该类实施例采用单个驱动件通过旋转臂基座同步驱动抬升臂与越障臂转动,减少动力元件的数量,简化整体结构,降低装配与控制成本。旋转臂基座作为双臂的共同安装载体,在第一驱动件的驱动下绕第二轴线转动,同步带动两个臂体展开与收拢,保证两个臂体的动作时序一致。
18、双臂随基座同步伸出至行走轮外轮廓外,可突破行走轮轮径的空间限制,获得更大的作业半径,抬升臂外伸可获得更高的抬升高度,越障臂外伸可更远地搭接障碍物顶面。
19、单个驱动件同步驱动的方式,无需额外设置同步控制逻辑,动作一致性更易保证,结构可靠性更高。双臂仅同步展开,收回过程可分别被动折叠,兼顾同步性与收纳平顺性。
20、在本技术的一些示范性实施例中,在抬升位置时,抬升臂整体沿第一方向延伸设置,第一方向与水平方向之间的夹角α范围在60°-85°之间,越障臂整体沿第二方向延伸设置,第二方向与水平方向之间的夹角β范围在35-65°之间;或者,第一方向与水平方向之间的夹角α范围在65°-80°之间,第二方向与水平方向之间的夹角β范围在45°-55°之间;
21、在抬升位置时,抬升臂整体沿第一方向延伸设置,越障臂整体沿第二方向延伸设置,第一方向与第二方向的夹角θ满足:90°<θ<180°;或者,第一方向与第二方向的夹角θ满足:95°<θ<150°;或者,第一方向与第二方向的夹角θ满足:95°<θ<125°;或者,第一方向与第二方向的夹角θ满足:120°<θ<150°。
22、该类实施例对抬升位置下两个臂体的角度范围进行限定,在保证抬升高度的同时,兼顾机身稳定性与后续越障搭接的可靠性。
23、抬升臂与水平方向夹角处于60°-85°区间时,臂体的竖直分量可提供足够的抬升高度,同时水平分量可避免机身向后侧翻倒,保证抬升状态下的机身稳定。若角度过大,臂体接近竖直,机身易向后发生倾覆;若角度过小,臂体接近水平,竖直抬升高度不足,影响最终越障高度。
24、越障臂与水平方向夹角处于35°-65°区间时,臂体前端的越障辅助轮可处于障碍物顶面的上方区域,便于后续转动搭接。若角度过大,越障臂过于竖直,转动过程中难以搭接障碍物顶面;若角度过小,两个臂体间距过近,折叠收纳时易发生结构干涉。较窄的角度区间可进一步优化性能,在稳定性与搭接成功率之间取得平衡。
25、该类实施例对两个臂体之间的夹角范围进行限定,保证双臂布局合理,兼顾抬升、越障与收纳的多重需求。
26、双臂夹角大于90°时,两个臂体向不同方向伸展,可分别承担抬升支撑与越障搭接的功能,功能分区明确,运动过程中不易发生干涉。夹角小于180°时,两个臂体不会处于同一直线,可保证旋转臂基座转动时,两个臂体的力臂分布合理,驱动扭矩更均匀。
27、多组递进的角度范围可适配不同的机身尺寸与越障需求,较宽的范围适配更多机型,较窄的范围对应更优化的性能参数。不同的夹角区间对应不同的抬升臂角度与越障臂角度组合,可覆盖多种设计工况。
28、在本技术的一些示范性实施例中,抬升臂远离行走轮支架的一端转动安装有抬升驱动轮,在抬升组件位于抬升位置时,抬升驱动轮支撑于地面,清洁设备还具有驱动抬升驱动轮转动的支撑驱动电机;在主体前端抬升时,抬升驱动轮可带动主体朝靠近障碍物的方向移动,并在抬升驱动轮移动至与障碍物侧壁抵接后,清洁设备处于越障准备状态;
29、越障臂远离行走轮支架的一端转动安装有越障辅助轮,越障臂转动安装于行走轮支架;在清洁设备越障时,越障辅助轮的转轴延伸设置在行走轮的外轮廓外。
30、该类实施例在抬升臂端部设置可主动驱动的抬升驱动轮,使抬升状态下的设备仍可自主行进,靠近障碍物以进入越障预备状态。
31、抬升驱动轮随抬升臂展开后抵接地面,支撑驱动电机输出动力驱动抬升驱动轮转动,带动机身向前移动,无需依赖行走轮提供动力,适配行走轮悬空的抬升状态。
32、抬升驱动轮抵接障碍物侧壁后,机身位置相对固定,越障臂可对准障碍物顶面,进入越障准备状态,为后续越障动作提供准确的位置基准。带驱动的抬升轮可精准控制机身的行进距离,保证越障准备位置的精度,提升越障成功率。
33、该类实施例在越障臂端部设置越障辅助轮,并保证转轴伸出行走轮外轮廓,确保越障臂转动时可顺利搭接障碍物顶面。越障辅助轮可将越障臂与障碍物之间的滑动摩擦转化为滚动摩擦,减小越障过程中的阻力,使越障动作更顺畅。
34、转轴延伸至行走轮外轮廓外,意味着越障辅助轮的位置比行走轮更靠外侧,当机身贴近障碍物侧壁时,越障辅助轮可处于障碍物顶面的正上方区域,转动越障臂时,越障辅助轮可顺利落至障碍物顶面上,不会因行走轮遮挡而无法搭接。外伸的转轴布局保证了越障搭接的可行性,是实现高越障高度的结构基础。
35、在本技术的一些示范性实施例中,越障臂与抬升臂长度相等,在越障准备状态时,第一轴线所在高度大于最大越障高度的一半。
36、该类实施例在双臂等长的前提下,对行走轮轴线的高度进行限定,保证越障臂具备足够的行程搭接障碍物顶面。
37、当越障臂与抬升臂长度相等时,两个臂体随旋转基座同步转动,运动半径一致。若第一轴线高度等于最大越障高度的一半,越障臂转动至极限位置时,端部仅能到达障碍物顶面的临界高度,无法形成有效支撑。
38、将第一轴线高度设置为大于最大越障高度的一半,可使越障臂转动时,端部可越过障碍物顶面高度,形成稳定的搭接支撑,保证越障动作可顺利执行。双臂等长的设计可简化旋转基座的结构设计,便于加工与装配。
39、在本技术的一些示范性实施例中,在越障准备状态后,驱动旋转臂基座正向转动,旋转臂基座带动越障臂正向转动至与障碍物接触,此时清洁设备处于越障状态;在越障状态时,越障辅助轮的转轴的竖直投影与障碍物的顶面的竖直投影至少部分重合。
40、该类实施例对越障状态下越障辅助轮的位置进行限定,保证越障辅助轮搭接后不易从障碍物侧面脱落。越障辅助轮的转轴投影落在顶面范围内时,越障辅助轮的轮体可完全与障碍物顶面接触,支撑面积充足,越障臂施加抬升力时,越障辅助轮不会向外侧滑脱。
41、若投影完全位于侧壁外侧,越障辅助轮仅边缘搭接顶面,受力后易向外侧滑落,导致越障失败。通过投影重合的限定,可保证越障状态下的支撑稳定性,为后续抬升行走轮提供可靠的支点。
42、在本技术的一些示范性实施例中,在越障准备状态朝越障状态转换的过程中,抬升臂随旋转臂基座自第一位置正向转动至第二位置,在第一位置时,抬升臂位于第一轴线的竖直投影朝向障碍物的一侧;在第二位置时,抬升臂位于第一轴线的竖直投影背离障碍物的一侧;在越障准备状态朝越障状态转换的过程中,主体整体朝远离障碍物的方向移动,行走轮与障碍物之间间隙p增大。
43、该类实施例利用抬升臂的位置摆动带动机身小幅后退,避免越障过程中行走轮与障碍物侧壁发生刚性碰撞,同时为行走轮后续爬升预留空间。
44、旋转臂基座正向转动时,抬升臂从前方摆动至后方,抬升驱动轮始终抵接地面作为支点,臂体摆动的反作用力会带动机身向远离障碍物的方向移动一小段距离。机身后退使行走轮与障碍物侧壁之间形成间隙,可防止越障抬升过程中行走轮与侧壁摩擦卡滞,也为行走轮后续向上爬升预留了活动空间。该过程通过臂体转动自然实现,无需额外设置后退驱动逻辑,结构联动性强。
45、在本技术的一些示范性实施例中,越障组件还包括驱动越障辅助轮转动的越障辅助轮驱动件,在越障状态后,越障臂正向转动并以障碍物为支撑将行走轮抬升,此时清洁设备处于越障行走状态;越障辅助轮驱动件驱动越障辅助轮转动,以带动主体朝靠近障碍物的方向移动,并移动至行走轮与障碍物接触;在完成越障的过程中,行走轮借助障碍物的支撑移动至障碍物的顶部以完成越障,和/或越障辅助轮借助障碍物的支撑与行走轮共同完成越障;在越障完成时,行走轮的第一轴线在竖向方向的投影与障碍物至少部分重叠。
46、该类实施例通过越障辅助轮主动驱动与行走轮爬升配合,实现两级接力越障,提升越障过程的平顺性与通过高度。越障臂以障碍物顶面为支点继续转动,将行走轮向上抬升,完成第二级抬升。
47、此过程中抬升驱动轮处于悬空状态,机身由后端越障辅助轮共同支撑;越障辅助轮在驱动件作用下主动转动,带动机身向障碍物方向移动,使行走轮贴近障碍物侧壁。
48、行走轮接触侧壁后,依靠自身驱动力沿侧壁向上爬升,最终移动至障碍物顶面。越障辅助轮与行走轮可共同提供驱动力,分散单轮的负载,避免单轮打滑。行走轮轴线投影与障碍物重叠时,行走轮完全处于顶面范围内,不会向前滑脱,标志越障动作完成。
49、在本技术的一些示范性实施例中,在越障完成后,旋转臂基座反向转动,并带动抬升臂反向转动;抬升臂转动安装于旋转臂基座,抬升组件还具有设置于旋转臂基座与抬升臂之间的第一弹性件和第一单向限位结构;在旋转臂基座正向转动时,第一单向限位件分别与旋转臂基座及抬升臂配合以限制两者相对转动;第一弹性件驱动抬升臂朝与第一单向限位件配合的位置移动;在旋转臂基座反向转动时,在外力作用下,抬升臂可相对旋转臂基座朝靠拢至旋转臂基座的方向转动,并压缩第一弹性件;旋转臂基座上设置有与抬升臂相适配的避让空间。
50、该类实施例采用单向限位配合弹性件的结构,使抬升臂正向转动时可刚性传力,反向回收时可被动折叠,避免回收过程中机身发生跳动。正向转动时,单向限位结构锁止抬升臂与基座的相对转动,抬升臂可随基座同步转动,稳定传递抬升力,保证抬升动作可靠。
51、反向转动回收时,抬升臂端部接触地面后,地面的反作用力克服弹性件的弹力,使抬升臂相对基座转动折叠,收入避让空间内,避免臂体刚性抵地导致机身上下跳动,提升回收过程的平顺性。第一弹性件可在抬升臂脱离外力后,驱动臂体复位至限位位置,为下一次越障做准备。
52、在本技术的一些示范性实施例中,清洁设备具有行走状态,在行走状态时,行走轮支架处于靠拢至主体的折叠状态,主体整体在水平方向行进;越障臂的自由端转动靠拢至旋转臂基座;越障臂在折叠后,越障臂位于行走轮的外轮廓线内;越障臂转动安装于旋转臂基座,越障组件还具有设置于旋转臂基座与越障臂之间的第二弹性件和第二单向限位结构;在旋转臂基座正向转动时,第二单向限位件分别与旋转臂基座及越障臂配合以限制两者相对转动;第二弹性件驱动越障臂朝与第二单向限位件配合的位置移动;在旋转臂基座反向转动时,越障臂转动至与主体抵接,在主体的反作用力下,越障臂可相对旋转臂基座朝靠拢至旋转臂基座的方向转动,并压缩第二弹性件。
53、该类实施例使越障臂具备单向传力、被动折叠收纳的功能,收纳后不超出行走轮外轮廓,不干涉设备日常行走。
54、正向转动越障时,第二单向限位结构锁止相对转动,越障臂可稳定传递越障力,保证支撑刚性。反向回收时,越障臂转动至接触主体侧壁,主体的反作用力克服弹性件弹力,使越障臂相对基座折叠收拢,最终收纳于行走轮轮廓范围内,避免外凸结构影响设备的通过性。
55、第二弹性件可在臂体展开时提供复位力,使臂体保持在展开限位位置,保证越障时的结构稳定。折叠收纳的设计可节省机身空间,使设备整体结构更紧凑。
56、在本技术的一些示范性实施例中,清洁设备具有行走状态,在行走状态时,行走轮支架处于靠拢至主体的折叠状态,主体整体在水平方向行进;在行走状态时,抬升臂整体沿主体的前后方向延伸设置,并且抬升臂的自由端朝主体的前端延伸设置;在越障过程中,抬升臂相对主体的最大转动角度不小于180°;以使在越障过程中,抬升臂可摆动至抬升臂的自由端朝主体的后端延伸设置;在越障过程中,抬升臂相对主体的最大转动角度范围在180-220°。
57、该类实施例使抬升臂具备大角度摆动的能力,可从前端朝前的收纳状态摆动至后端朝后的工作状态,适配大行程的越障需求。行走状态下抬升臂朝前收纳,贴合机身底部轮廓,不占用额外空间,保证设备贴地行走的通过性。
58、越障时抬升臂向后摆动超过180°,可使臂体从机身前方转移至后方,获得更长的力臂与更大的抬升行程,支撑起更高的机身前端高度。大角度摆动的设计突破了常规抬升臂的小角度摆动限制,可匹配更高的越障高度需求,同时收纳状态仍可保持紧凑。
59、在本技术的一些示范性实施例中,旋转臂基座与行走轮支架二者中,一者设置有弧形滑槽,另一者设置有与弧形滑槽滑动配合的滑块;弧形滑槽对应旋转臂基座的转动行程,弧形滑槽对应的圆心角度为a,a满足180°≤a,或者a满足200°≤a≤230°;其中,抬升状态下,旋转臂基座与行走轮支架之间的转动角度为b,b满足范围为130°≤b≤140°;越障过程中,旋转臂基座与行走轮支架之间最大转动角度范围为c,c满足200°≤c≤230°。
60、该类实施例采用弧形滑槽与滑块的配合结构,对旋转臂基座的转动行程进行机械限位,保证各工作状态的角度精准可控。
61、滑块沿弧形滑槽滑动,滑槽的两个端点对应基座转动的两个极限位置,可限制基座的最大转动角度,防止转动过量导致结构干涉。
62、滑槽圆心角不小于180°,可满足抬升臂大角度摆动的行程需求。抬升状态对应的角度范围与越障完成对应的角度范围,分别对应两个工作位置的基准角度,通过滑槽长度可精准限定两个位置的转动角度,保证每次动作的位置一致性。机械限位的方式可靠性高,不受电控误差影响,可提升结构的稳定性。
63、在本技术的一些示范性实施例中,在清洁设备处于越障准备状态时,主体的底部距离抬升驱动轮的外轮廓之间的最大距离为n,清洁设备的越障高度小于n。
64、在该类实施例中,越障准备状态下,主体前端抬起呈倾斜姿态,抬升驱动轮抵接地面作为机身前端的支撑支点,机身后端由辅助轮支撑,主体底部与地面之间形成前高后低的通行空间。
65、此处的最大距离n,对应了当前抬升姿态下,抬升驱动轮支点位置机身可获得的最大竖向通过高度。当设备的额定越障高度小于n时,障碍物顶面可完全容纳于主体底部的通行空间内,既能够保证越障臂转动后其自由端顺利搭接至障碍物顶面,为后续二级抬升提供稳定支撑基础,也能够避免主体底部与障碍物顶面发生刚性碰撞、卡滞,保障越障全程的通过性。
66、该尺寸限定建立了抬升姿态参数与越障能力的对应关系,为抬升臂长度、抬升角度的结构设计提供了量化基准,可保证结构参数与目标越障高度相匹配。
67、在本技术的一些示范性实施例中,提供了一种清洁设备,其包括主体和越障机构,越障机构包括越障臂和抬升臂,抬升臂及越障臂均相对主体活动设置;抬升臂及越障臂同步移动,在越障时,抬升臂可活动至支撑位置,在支撑位置,抬升臂支撑于地面以将主体的前端抬升;越障臂可活动至越障位置,在越障位置,越障臂支撑于障碍物并借助障碍物的支撑以将主体进一步抬升。
68、该方案采用两级抬升的架构设计,可通过依次作用的两个支撑抬升动作逐步提升主体前端的离地高度,适配更高尺寸的竖向障碍物。
69、抬升臂与越障臂作为越障机构的组成部分,可随机构整体完成动作联动,同步移动的设置可使两个臂体的动作时序保持对应,抬升动作向越障动作过渡的过程中,机身姿态可保持连续变化,减少姿态切换带来的机身晃动。主体作为所有功能部件的承载基体,可为越障机构提供安装位点与结构支撑,保证臂体活动过程中安装基准的位置稳定。
70、抬升臂以地面作为支撑支点,可在不依赖障碍物的前提下完成第一级抬升,预先抬高主体前端,为后续越障臂搭接障碍物预留竖向空间;越障臂以障碍物自身作为支撑支点,可将障碍物转化为抬升的受力基准,无需在机身额外增设固定支撑结构即可完成第二级抬升,在控制机身整体体积的前提下提升设备的通过能力。越障机构集成两个臂体的模块化设计,可将两级抬升功能整合为同一组件,便于机身内部的布局排布,也可降低装配环节的复杂度。
71、在本技术的一些示范性实施例中,清洁设备具有相对主体转动设置的旋转臂基座,抬升臂及越障臂均设置于旋转臂基座并随旋转臂基座转动而同步转动;
72、在抬升位置时,抬升臂移动至整体沿第一方向延伸设置,第一方向与水平方向之间的夹角α范围在60°-85°之间;越障臂移动至整体沿第二方向延伸设置,第二方向与水平方向之间的夹角β范围在35-65°之间;或者,在抬升位置时,抬升臂移动至整体沿第一方向延伸设置,第一方向与水平方向之间的夹角α范围在65°-80°之间,越障臂移动至整体沿第二方向延伸设置,第二方向与水平方向之间的夹角β范围在45°-55°之间。
73、该方案采用转动式基座结构实现两个臂体的同步驱动,可从机械结构层面保证两者动作的一致性。
74、旋转臂基座作为两个臂体的共同安装载体,绕同一轴线转动时可带动两个臂体同步调整展开角度,无需额外设置同步传动部件即可实现同步移动的效果,缩短传动链路的同时提升动作同步的可靠性。基座相对主体转动的设置方式,运动轨迹稳定可控,可通过控制基座的转动角度精准调整两个臂体的展开幅度,适配不同高度的障碍物场景。
75、该方案对抬升状态下两个臂体的角度范围作出限定,可使抬升姿态同时满足支撑稳定性与搭接可行性的需求。抬升臂与水平方向的夹角处于对应区间时,臂体支撑地面产生的反作用力可分解为竖直方向的抬升分量与水平方向的平衡分量,竖直分量可提供对应的抬升高度,水平分量可抵消部分机身向后的倾覆力矩,维持机身姿态的稳定。
76、若夹角超出区间上限,臂体更接近竖直,水平分量随之减小,机身向后倾覆的风险随之提升;若夹角低于区间下限,臂体更接近水平,竖直分量随之减小,可提供的抬升高度相应降低。
77、越障臂与水平方向的夹角处于对应区间时,臂体端部可处于障碍物顶面的上方区域,基座继续转动即可使臂体端部下落搭接障碍物;若夹角超出区间上限,臂体更接近竖直,端部与障碍物的水平距离更远,转动后难以准确搭接顶面;若夹角低于区间下限,两个臂体的间距过近,折叠收纳时易发生结构干涉。更窄的角度区间可进一步优化受力分布,在抬升能力、姿态稳定性与搭接成功率之间取得更均衡的效果。
78、在本技术的一些示范性实施例中,提供了一种清洁设备,其包括主体和越障机构,越障机构包括越障臂和抬升臂,抬升臂及越障臂均相对主体活动设置;在越障时,抬升臂可活动至支撑位置,在支撑位置,抬升臂支撑于地面以将主体的前端抬升;越障臂可活动至越障位置,在越障位置,越障臂支撑于障碍物并借助障碍物的支撑以将主体进一步抬升;抬升臂整体沿第一方向延伸设置,越障臂整体沿第二方向延伸设置,第一方向与第二方向的夹角θ满足:90°<θ<180°。
79、该方案采用两级抬升架构配合固定夹角的双臂布局,可在提升越障高度的同时优化双臂的空间受力分布。抬升臂与越障臂分别完成地面支撑的一级抬升与障碍物支撑的二级抬升,两级动作依次作用可逐步提升主体前端的离地高度,突破单一抬升结构的行程限制。
80、两个臂体的延伸方向夹角处于90°至180°区间时,双臂可朝向不同的作业方向,分别适配地面与障碍物两种不同的支撑面,使两个臂体的支撑力方向更贴合对应支撑面的受力需求,力的传递效率更高;同时可避免两臂间距过小导致的运动干涉,保证臂体展开与收纳过程的顺畅性。夹角小于180°的设置可使双臂整体布局更收敛,收纳状态下占用的机身空间更小,适配家用清洁设备的小型化设计需求。
81、在本技术的一些示范性实施例中,提供了一种清洁设备的控制方法,应用于前述任一项的清洁设备,方法包括:
82、判断前方是否有待越障碍物;
83、在前方有待越障碍物时,控制抬升组件动作,以将清洁设备的前端抬至预设角度;
84、控制清洁设备朝靠近障碍物的方向移动;
85、控制越障臂支撑于障碍物并借助障碍物的支撑以将主体进一步抬升;
86、控制行走轮转动使行走轮以障碍物为支撑爬升至障碍物顶部。
87、该类实施例按照感知触发、一级抬升、位置校准、二级抬升、登障完成的物理时序设计控制流程,将完整的越障动作拆解为五个独立可控的执行步骤,每一步对应一个明确的状态节点,既符合设备越障的运动逻辑,也便于电控程序的落地实现,可有效提升越障过程的稳定性,突破常规单一攀爬逻辑受行走轮轮径限制的越障高度上限。
88、障碍物判断步骤作为流程的自动触发入口,可根据检测结果自主启动越障逻辑,无需人工介入,提升设备的自动化程度,同时避免无障碍物时误启动越障结构,保证日常清洁作业的正常行走状态。
89、前端抬升步骤先完成第一级机身抬升,提前抬高机身前端的离地高度,为后续越障臂搭接障碍物预留出竖向空间,避免越障臂无法越过障碍物顶面。该步骤以后端辅助轮为转动支点抬升前端,可利用机身自身的长度放大抬升角度,在有限的结构行程下获得更高的前端抬升量。
90、靠近障碍物的步骤在抬升姿态下调整机身的水平位置,使越障臂的端部对准障碍物顶面的搭接区域,校准相对位置,避免因位置偏差导致越障臂搭接落空,提升后续越障动作的成功率。
91、越障臂二级抬升步骤以障碍物自身作为支撑支点实现二次抬升,不需要在机身额外设置固定支撑结构,可进一步提升机身的整体离地高度,使行走轮能够到达障碍物顶面对应的高度,突破一级抬升的行程上限。
92、行走轮爬升步骤利用行走轮自身的行走驱动力完成最终登障动作,将越障支撑状态平稳过渡为正常行走状态,保证越障完成后设备可直接衔接后续清洁作业。
93、在本技术的一些示范性实施例中,控制越障臂,包括如下步骤:
94、控制越障臂转动至与障碍物抵接;
95、控制越障臂以障碍物为支撑转动以抬升主体,使越障臂的越障辅助轮支撑于障碍物;
96、控制越障臂的越障辅助轮沿障碍物转动,以带动主体朝靠近障碍物的方向移动并使行走轮与障碍物接触。
97、该类实施例将越障臂的整体动作拆解为抵接定位、抬升加力、行进对位三个连续的子步骤,把单一的臂体转动动作细化为多阶段的可控过程,每个子步骤对应一个明确的技术目标,可避免臂体快速转动产生的冲击力过大、搭接位置不准的问题,提升越障支撑过程的平顺性与可靠性,同时通过辅助轮的主动行进调整行走轮的相对位置,为后续行走轮爬升做好前置准备,实现二级抬升到行走轮登障的平稳过渡。
98、抵接步骤先驱动越障臂缓慢转动,使臂体端部接触障碍物顶面并形成初步的支撑支点,该阶段可控制较低的转动速度,减轻臂体与障碍物的刚性撞击,既保护结构与障碍物表面,也可确认支撑位置的有效性,为后续抬升动作建立稳定的受力基准。
99、抬升步骤在支点稳定后,继续驱动越障臂转动,利用杠杆原理,以障碍物顶面为固定支点将机身整体向上抬升,将臂体的转动力矩转化为机身的竖向抬升力,完成二级抬升的核心动作,进一步提升整机的离地高度。
100、行进对位步骤在抬升到位后,通过越障辅助轮的主动转动带动机身水平移动,逐步缩小行走轮与障碍物侧壁之间的间隙,最终使行走轮贴合障碍物侧壁,消除间隙可避免行走轮爬升时空转打滑,保证行走轮能够顺利沿侧壁向上爬升。三个子步骤连续衔接,力的输出平稳递增,位置校准精准到位,可有效提升越障全程的流畅度与成功率。
101、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,并不能限制本技术。
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