清洁设备及清洁系统的制作方法

本技术涉及清洁工具，具体而言，涉及一种清洁设备及清洁系统。

背景技术：

1、在清洁设备的机械臂控制系统中，机械臂通常用于执行特定的清洁任务，以提高清洁效率和覆盖范围，机械臂通常设置于清洁设备的顶部中间位置。在机械臂从清洁设备的容纳空间展开后，需要从机身顶部伸出后，再前伸进入操作空间进行清洁任务。如此设计后，机械臂的有效臂长减短，另外，受限于收纳空间的结构限制，导致能够收纳于该收纳空间内的机械臂的有效臂长也较短，最终导致机械臂的工作范围较小。

技术实现思路

1、本实用新型的主要目的在于提供一种清洁设备，以解决相关技术中清洁设备的机械臂有效臂长较短，导致机械臂的工作范围较小的问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供了一种清洁设备，包括：机身，构造成受操作地移动，机身内设置有收纳腔，收纳腔位于机身的前部，机身的前侧壁上设置有开口，开口与收纳腔连通。机械臂，包括至少两个操作臂，位于首端的操作臂的端部通过第一关节连接在收纳腔内，操作臂之间通过第二关节连接。以及末端执行器，与位于末端的操作臂之间通过第三关节连接。操作臂和末端执行器具有收纳于收纳腔内的收纳状态和自开口伸出的工作状态，在收纳状态下，操作臂和末端执行器呈锐角三角形折叠构型。

3、通过上述设置，一方面，在机身的前部设置收纳腔，操作臂和末端执行器具有收纳在收纳腔内的收纳状态，因而在收纳状态下操作臂和末端执行器集中在机身的前部，能够为机身的前部提供一定的下压力，利于机身前部设置的清洁组件进行清洁。

4、由于开口设置在机身的前侧壁上，因而操作臂和末端执行器可以从机身的前部伸出，使得操作臂再处于工作状态时与机身之间的投影重叠部分显著减小，因而能够增加操作臂的有效臂长，增加操作臂的工作范围。

5、另外，由于操作臂和末端执行器能够从机身的前部伸出，因此操作臂上的每个关节均能够参与末端执行器的交互动作中，从而能够显著提高末端执行器的运动灵活性。

6、并且，由于第一关节设置收纳腔内，而收纳腔位于机身的前部，因而第一关节也位于机身的前部。第一关节作为操作臂的基座部分，在靠近机身的前部后能够靠近末端执行器的操作空间，从而在实现同样空间运动的前提下，操作臂的长度可以减小，并且在实现同样负载需求时关节的功率可以显著降低。此外，在操作臂的长度减小后，能够减小收纳时的占用空间，便于收纳。再者，当操作臂和末端执行器能够从机身的前部伸出后，能够适应于低矮空间的工作要求，例如能够沿水平方向伸入低矮空间内，通过末端执行器夹持、移动位于低矮空间内的物体。因而，该结构尤其适用于家用的清洁设备（例如扫地机器人、拖地机器人）等。

7、最后，由于通过第一关节、第二关节和第三关节的设置，使得操作臂和末端执行器能够形成至少三段式的结构，因此本实施例中将收纳状态下的操作臂和末端执行器约束为锐角三角折叠构型，在有限空间的收纳腔内，该折叠构型能够使操作臂具备更长的有效臂长，且末端执行器也能够具备更长的有效长度，因而能够进一步增加操作臂以及末端执行器在工作状态下工作范围。

8、可选地，在收纳状态下，第一关节、第二关节和第三关节的转动轴线相互平行并垂直于机身的移动平面。

9、通过上述设置，使得操作臂和末端执行器在完全展开后的投影重叠部分减小，从而能够显著增加操作臂和末端执行器的活动范围。

10、可选地，在收纳状态下，第一关节、第二关节和第三关节的轴线之间的连线呈锐角三角形。

11、通过上述设置，使得在尺寸一定的收纳空间内，操作臂和末端执行器的有效长度可以进一步增加，从而能够进一步增加操作臂以及末端执行器在工作状态下的工作范围。

12、可选地，位于首端的操作臂为第一操作臂，与第一操作臂相连的操作臂为第二操作臂。第一操作臂包括：第一臂，第一臂的第一端通过第一关节连接在收纳腔内。第二臂，第二臂的第一端与第一臂的第二端之间通过第四关节连接。第三臂，第三臂的第一端与第二臂的第二端之间通过第五关节连接，第三臂的第二端与第二操作臂通过第二关节连接。第四关节、第五关节和第二关节的转动轴线相互正交。

13、通过上述设置，使得第一臂能够为末端执行器提供一个自由度的运动，第二臂能够为末端执行器提供另一个自由度的运动，第三臂能够为末端执行器提供又一个自由度的运动，从而能够显著提高末端执行器的整体运动自由度，提高末端执行器的运动灵活性。

14、可选地，第四关节构造成驱使末端执行器执行偏转动作，第五关节构造成驱使末端执行器执行俯仰动作。

15、通过上述设置，使得靠近第一臂以及机身的第四关节执行偏转动作，远离第一臂以及机身的第五关节执行俯仰动作，由于第四关节执行偏转动作，因此即使第四关节靠近机身，机身对其造成的干涉也较小。由于第五关节远离机身，因此即使第五关节执行俯仰动作，机身对第五关节的运动造成的干涉也较小，从而使得末端执行器能够具备更大的工作范围和活动灵活性。

16、可选地，在工作状态下，第三臂位于开口外。

17、由于第三臂在第五关节的作用下执行俯仰动作，因此为进一步减小第三臂的运动与机身之间造成的干涉，使第三臂在工作状态位于开口外，即第三臂和机身的正投影不存在重合的部分，增加第三臂的工作范围。

18、可选地，第一关节靠近开口，在工作状态下，第一臂的第二端靠近开口，第二臂位于开口外。

19、通过上述设置，使得采用较短的第一臂时即可使第二臂位于开口外，而第二臂在位于开口外后，能够进一步增加第三臂与机身之间的距离，使第三臂在执行俯仰动作时与机身之间的干涉进一步减小。并且，由于较短的第一臂即可实现该效果，而第一臂的长度对末端执行器的运动灵活性影响较低，而在第一臂减短后在有限空间内可以增加其他臂的长度，因而能够增加末端执行器的运动灵活性。并且，在第一臂减短后，便于将机械臂在尺寸一定的收纳腔内。

20、可选地，末端执行器包括驱动部和执行部，驱动部构造成驱使执行部动作。第二操作臂的第一端设置第二关节，第二操作臂的第二端连接驱动部，第三关节位于第二操作臂的第一端和第二端之间，第三关节通过传动机构驱使驱动部和执行部同步相对于第二操作臂转动。

21、通过上述设置，使得第二操作臂上可集成安装第二关节、第三关节以及末端执行器的驱动部，充分利用第二操作臂的长度空间，同时保证执行部具有足够的长度，提高末端执行器的工作范围，并且驱动部能够驱使执行部动作，提高执行部的运动灵活性。

22、可选地，第二操作臂的第一端设置有第一安装通槽，第一操作臂的端部通过第二关节安装在第一安装通槽内。第二操作臂的第二端设置有第二安装通槽，驱动部安装在第二安装通槽内。

23、通过上述设置，由第二操作臂上的第一安装通槽提供第二关节的安装空间，由第二操作臂上的第二安装通槽提供驱动部的安装空间，从而进一步充分利用第二操作臂的长度空间，在不增加第二操作臂的长度基础上满足相关部件的安装空间需求，在满足运动灵活性的同时，减小占用空间。

24、可选地，第一关节还包括：固定臂，固定在收纳腔内。驱动轮，设于固定臂内，驱动轮构造成受驱动地转动，驱动轮的上下两端设置有第一轴承安装槽。轴承，安装在第一轴承安装槽内。传动轴，穿设在驱动轮内，传动轴的两端穿入两端的轴承，传动轴的下端与位于首端的操作臂传动连接。

25、通过上述设置，由驱动轮驱动传动轴转动，由传动轴驱动机械臂中位于首端的操作臂转动，通过设置在驱动轮上下两端的轴承提高传动轴转动的稳定性，并且通过在驱动轮的上下两端设置第一轴承安装槽以安装轴承后，利用驱动轮的厚度提供空间以安装轴承，减小了轴承在固定臂的厚度上的空间占用，从而减小了整个第一关节的收纳腔的厚度空间上的占用，使操作臂在结构设计上更为灵活。

26、可选地，固定臂内的上下两侧设置有第二轴承安装槽，轴承的一部分位于第一轴承安装槽内，另一部分位于第二轴承安装槽内。

27、通过上述设置，利用固定臂的壁厚提供空间以安装轴承，进一步减小在安装轴承后固定臂的厚度，从而进一步减小整个第一关节的收纳腔的厚度空间上的占用。

28、可选地，在收纳状态下，末端执行器位于收纳腔内，并靠近开口。

29、通过上述设置，使得操作臂和末端执行器在从收纳状态移动至工作状态的过程中，末端执行器能够首先经开口伸出收纳腔，减小末端执行器在收纳腔内的移动行程，使收纳腔对末端执行器的运动干涉最小，从而使末端执行器在结构设计上可以更灵活。

30、可选地，在收纳状态下，操作臂靠近收纳腔的侧壁。

31、通过上述设置，使得操作臂能够充分利用收纳腔的空间进行收纳，在满足有限空间收纳的前提下，操作臂能够具备更大的臂长。

32、可选地，收纳腔的侧壁表面为曲面，曲面的曲率构造成：允许操作臂的端部在收纳状态和工作状态之间切换的过程中，沿曲面移动。

33、根据本技术的另一方面，提供一种清洁系统，包括上述的清洁设备和与清洁设备相适配的基站。

34、由于操作臂在收纳状态和工作状态之间的移动为转动，因而通过上述设置，能够进一步地充分利用收纳腔的空间进行操作臂收纳和操作臂的移动，操作臂能够具备更大的臂长。

35、可选地，清洁设备还包括角度检测模块，角度检测模块用于检测操作臂和末端执行器的转动角度，清洁设备构造成基于转动角度判断操作臂和末端执行器的位姿。

36、通过上述设置，能够在操作臂和末端执行器的转动过程中检测其转动角度，便于进行运动学控制，同时在收纳状态和工作状态之间运动的过程中，可以通过对转动角度的检测，防止运动过程中与机身产生碰撞。

37、根据本技术的另一方面，提供一种清洁系统，包括上述的清洁设备和与清洁设备相适配的基站。

38、通过采用上述清洁设备，一方面，能够为机身的前部提供一定的下压力，利于机身前部设置的清洁组件进行清洁。

39、另一方面，操作臂和末端执行器能够从机身的前侧壁伸出，使得操作臂与机身之间的投影重叠部分显著减小，因而能够增加操作臂的有效臂长，增加操作臂的工作范围。

40、又一方面，操作臂和末端执行器收纳于收纳腔内时呈锐角三角形折叠构型，在尺寸一定的收纳腔内，该折叠构型能够使操作臂具备更长的有效臂长，且末端执行器也能够具备更长的有效长度，因而能够进一步增加操作臂以及末端执行器在工作状态下工作范围。