CN107628005B - 锁止装置及清扫机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锁止装置及清扫机器人，所述锁止装置包括止动轮，固定至一转轴；所述转轴连接至一旋转电机的输出轴；以及锁止驱动机构，当所述旋转电机停止运行时，所述锁止驱动机构锁止所述止动轮；在所述旋转电机运行前，所述锁止驱动机构解除锁止。本发明的优点在于，在旋转电机停止转动后，可以及时锁止轮轴及车轮，使得该清扫机器人在失去动力的情况下，其车轮可以被及时锁止，有效防止轮轴及车轮反向旋转，杜绝车体滑坡现象。

Description

锁止装置及清扫机器人

技术领域

本发明涉及太阳能面板清扫机器人领域，特别涉及一种用于太阳能面板清扫机器人的锁止装置。

背景技术

在化石燃料日趋减少的情况下，作为一种新兴的可再生能源的太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，近十年来，太阳能应用技术在世界各国都得到迅猛发展。太阳能面板是指利用半导体材料在光照条件下发生的光生伏特效应(photovoltaic)将太阳能直接转换为电能的器件。有太阳光的地方就能发电，因此太阳能面板适用于从大型发电站到小型便携式充电器等多种场合，近年来得到飞速发展。

太阳能面板的工作环境只能是户外，影响其工作的最大问题并不是风雨雷电，而是常年累积的灰尘。太阳能面板上附着有灰尘或其它附着物，会影响面板板的透光率，阻碍光电效率，从而会严重影响面板直接获取阳光的效率，降低面板的能量吸收和转换效率，降低发电效率。现有技术的太阳能面板在使用中只能依靠人工定期完成清理工作，由于太阳能面板面积较大、大型电站同时使用的面板较多，而灰尘会反复累积，需要反复清洗；因此人力成本很高、清理效率低、清理效果较差。在很多场合，为了提高空间利用率，太阳能面板都是利用支架设置在高处，这就给清理工作带来更大的难度和风险。很多太阳能面板的用户为了降低清理成本只能选择不清理，这样只能被迫承担灰尘导致的电能损耗。这样，就需要有一种新式自动清理设备，对太阳能面板进行自动清理。

太阳能面板清扫机器人可以在倾斜的太阳能面板上自动行进，在行进中实现面板的清扫或清洗。由于太阳能面板普遍比较光滑且具有一定的倾斜角度，又因为清扫机器人自身重量较大，因此，这类清扫机器人必须要具备一定动力才能正常行进，当驱动系统停止运行后，清扫机器人受到重力影响会 产生滑坡现象。具体地说，清扫机器人一般采用电动机输出扭矩，通过轮轴带动车轮旋转，使得清扫机器人的车体在太阳能面板的斜坡上行进；当电动机停止运行时，在重力的作用下，轮轴会反向旋转，车体会下滑，出现滑坡现象，一旦车体从太阳能面板下端边缘滑落坠地，使得清扫机器人及太阳能面板都会出现一定程度的损毁。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种锁止装置，以解决在太阳能面板等斜坡上行驶的机器人在失去动力后容易产生滑坡现象的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种锁止装置，包括止动轮，固定至一转轴，所述转轴连接至一旋转电机的输出轴；以及锁止驱动机构，当所述旋转电机停止运行时，所述锁止驱动机构锁止所述止动轮；在所述旋转电机运行前，所述锁止驱动机构解除锁止。

在本发明一较佳实施例中，所述止动轮包括止动轮本体，包括相对的两个底面与一个环形侧面；安装孔，贯穿所述止动轮本体的中心，所述转轴穿过且固定至所述安装孔；挡块，突出于所述止动轮本体的环形侧面；以及挡块间隙，形成于任意两个相邻挡块之间。

在本发明一较佳实施例中，所述转轴还包括转轴卡槽，下凹于所述转轴表面；所述止动轮还包括安装孔卡块，突出于所述安装孔内侧壁，且卡入至所述转轴卡槽。

在本发明一较佳实施例中，所述锁止驱动机构包括安装座；直线电机，固定至所述安装座；所述直线电机包括一输出轴，沿直线做往复运动；锁止杆，包括固定端，固定连接至所述输出轴；以及锁止端，与所述止动轮相对设置；在所述转轴停止转动后，所述锁止杆被所述直线电机带动，朝所述止动轮方向直线移动，所述锁止端插入至任一挡块间隙内；在所述转轴转动前，所述锁止杆被所述直线电机带动，朝远离所述止动轮方向直线移动，所述锁止端脱离一挡块间隙。

在本发明一较佳实施例中，所述安装座包括第一安装板，所述直线电机固定至所述第一安装板；第二安装板，平行于所述第一安装板；连接部，其一端连接至所述第一安装板，其另一端连接至所述第二安装板；第一通孔，贯穿所述第一安装板，所述输出轴穿过所述第一通孔，向所述第二安装板方向延伸；以及第二通孔，贯穿所述第二安装板，且与所述第一通孔相对设置；所述锁止杆穿过所述第二通孔，其锁止端向所述锁止轮方向延伸。

在本发明一较佳实施例中，所述锁止驱动机构还包括控制系统，所述控制系统用于控制所述直线电机的运行，所述控制系统包括开关触片，突出于所述锁止杆的侧壁；行程开关，突出于所述安装座侧壁；开关按键，突出于所述行程开关表面，且与所述开关触片相对设置；以及控制电路，电连接于所述直线电机、所述旋转电机及所述行程开关；在所述旋转电机停止运行后，所述控制电路控制所述直线电机启动，所述输出轴朝所述止动轮方向直线移动；当所述开关按键被所述开关触片按压时，所述行程开关生成触发信号，所述控制电路根据该触发信号控制所述直线电机停止运行；当所述旋转电机启动运行前，所述控制电路控制所述直线电机启动，所述输出轴朝远离所述止动轮方向直线移动。

在本发明一较佳实施例中，当所述锁止驱动机构位于初始位置时，所述开关触片与所述行程开关之间具有第一距离；所述锁止端与该锁止端正对的所述止动轮的轮面之间具有第二距离；所述锁止端与该锁止端正对的所述止动轮的挡块之间具有第三距离；所述第三距离小于第一距离小于或等于第二距离。

在本发明一较佳实施例中，所述的锁止装置还包括滚针轴承，设于所述第二通孔与所述锁止杆的连接处。

在本发明一较佳实施例中，所述锁止杆包括第一柱体，一端连接于所述直线电机的输出轴；第二柱体，一端连接于所述第一柱体的另一端，所述第二柱体的另一端为锁止端；其中，所述第二柱体的直径小于所述滚针轴承的内径小于第一柱体的直径；所述第二柱体与第一柱体的相接处标记为接触端，当所述锁止驱动机构位于初始位置时，所述接触端与滚针轴承之间具有第四距离，其中，所述第三距离小于第一距离小于或等于第四距离小于或等于第二距离。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种清扫机器人，包括前文所述的锁止装置。

本发明的优点在于，提供一种锁止装置及具有锁止装置的清扫机器人，在旋转电机停止转动后，可以及时锁止轮轴及车轮，使得该清扫机器人在失去动力的情况下，其车轮可以被及时锁止，有效防止轮轴及车轮反向旋转，杜绝车体滑坡现象。

本发明的锁止装置，只有在清扫机器人失去动力后才会发挥作用，不会影响机器人的正常行进。本发明结构简单、成本较低，可以广泛应用于其他类型的车辆设备上，用以作为闲置动力系统的锁止或刹车装置，有效的防止因滑坡现象而导致机器人硬件损毁。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释，

图1是本发明实施例所述的锁止装置分解结构示意图；

图2是本发明实施例所述的锁止装置整体结构示意图；

图3是本发明实施例所述的锁止装置整体结构侧视图；

图4是本发明实施例所述的锁止装置及部分动力装置的组装图；

图5是图4中锁止装置及部分动力装置在转轴轴心线上的剖面图。

图中的部件标识如下：

1止动轮；2锁止驱动机构；3旋转电机；

11止动轮本体； 12挡块；13安装孔； 14挡块间隙；

21安装座；22直线电机； 23锁止杆；24开关触片；

25行程开关；26滚针轴承；31转轴；

111安装孔卡块；211第一安装板；212连接部；213第二安装板；

214第一通孔；215第二通孔；

231第一柱体； 232第二柱体；233接触端；234锁止端；

241第一片体； 242第二片体；251开关按键。

具体实施方式

以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

本实施例为一种用于太阳能面板上的清扫机器人，包括车体及设于车体内的动力系统、控制系统及锁止装置。

动力系统设置于在车体底部，用以带动车体行进，包括一左前轮、一右前轮、一左后轮、一右后轮、一左旋转电机、一右旋转电机及两个履带。其中，左前轮安装在所述车体底面前部的左侧，包括一左前轮毂及一左前轮轴，左前轮轴设置于左前轮毂中心处；右前轮安装在所述车体底面前部的右侧，包括一右前轮毂及一右前轮轴，右前轮轴设置于右前轮毂中心处；左后轮安装在所述车体底面后部的左侧，包括一左后轮毂及一左后轮轴，左后轮毂与左前轮毂设于同一直线上，所述左后轮轴设置于左后轮毂中心处；右后轮安装在所述车体底面后部的右侧，包括一右后轮毂及一右后轮轴，右后轮毂与右前轮毂设于同一直线上；所述右后轮轴设置于右后轮毂中心处。所述右后轮轴直接连接或通过一传动装置连接至所述左后轮轴。左旋转电机、右旋转电机通过一固定装置固定连接至车体上，通过至少一导线连接至电力系统，通过至少一信号线连接至控制系统。左旋转电机直接连接或通过一传动装置连接至左前轮轴，右旋转电机直接连接或通过一传动装置连接至右前轮轴。两个履带皆为一柔性链环，其中一履带包覆在左前轮毂、左后轮毂的环形侧壁外部；另一履带包覆在右前轮毂、右后轮毂的环形侧壁外部。每一履带外部设有一个履带外壳，用以保护履带及轮毂，防止有杂物进入履带或轮毂中，影响车体正常行进。

动力系统中的一个旋转电机（左旋转电机或右旋转电机）设有一转轴，连接至一车轮（如左前轮、右前轮、左后轮、右后轮）。转轴31连接至旋转电机的输出轴，用以输出扭矩。本实施例中，所述左旋转电机的输出轴通过一转轴31连接至左前轮轴，右旋转电机的输出轴通过一转轴31连接至右前轮轴，止动轮1安装在转轴31上或者旋转电机3的输出轴上，与之同步运动。

如图1～3所示，本发明的实施例包括一种锁止装置，包括止动轮1、锁止驱动机构2。锁止装置与所述动力系统配合使用，用以在清扫机器人失去动力的情况下，锁止其转轴及车轮，防止出现滑坡现象。锁止驱动机构2可以安装在旋转电机3的机壳上，当然也可以安装在其他非转轴部位。为了节省空间和达到较佳的作用效果，本实施例中，锁止驱动机构2设置于所述止动轮1的上方。

本实施例中，止动轮1包括止动轮本体11、挡块12、安装孔13。止动轮本体11包括相对的两个底面与一个环形侧面，挡块12突出于止动轮本体11的环形侧面，本实施例中，5个挡块12均匀的分布在止动轮1的轮面上。该挡块12为条形，条形方向平行于止动轮1的轴向。两个挡块12之间形成挡块间隙14。安装孔13贯穿止动轮本体11的中心。

如图4～5所示，转轴31上设有转轴卡槽，安装孔13包括突出于安装孔13内侧壁且卡入至所述转轴卡槽的安装孔卡块112。止动轮1通过安装孔13与转轴31连接并通过安装孔卡块111进一步与所述转轴卡槽固定，防止止动轮1与转轴31之间发生相对滑动。在使用时，止动轮1与转轴31在旋转电机的带动下一起转动，但并不妨碍转轴31的运行。

本实施例中，锁止驱动机构2包括安装座21、直线电机22、锁止杆23。其中，安装座21包括第一安装板211、连接部212、第二安装板213。具体的，第一安装板211的中部设有第一通孔214，第一通孔214贯穿第一安装板211，直线电机22安装于第一安装板211，且直线电机22的输出轴从第一通孔214中伸出；连接部212一端连接至第一安装板211、另一端连接至第二安装板213，安装座21一体成型，其材料为不锈钢或者铝合金。第一安装板211与第二安装板213相互平行；第二安装板213上设有正对于第一通孔214的第二通孔215，第二通孔215贯穿第二安装板213。锁止杆23包括固定端、锁止端；其中，所述固定端固定连接至直线电机22的输出轴；锁止端234与止动轮1相对设置；锁止杆23的锁止端234从第二通孔215伸出。

本实施例中，锁止端234的结构为弹性结构，该弹性结构可以一体设计，如用橡胶等材料制成的弹性件，或者可以设计成可拆卸的弹性组件，如在锁止杆23的下端设计一安装槽，在安装槽内设置一弹簧，压块连接在弹簧的底端，弹簧位于压块和安装槽的底部之间，当使用时，即锁止端234向下移动时，该弹性结构有助于防止锁止端234与止动轮1硬性接触，以防止损坏止动轮或者锁止杆23.

当使用时，当所述旋转电机停止运行，直线电机22启动，并带动锁止杆23的锁止端234朝止动轮11方向直线移动，锁止端234插入至任一挡块间隙14内；在转轴31转动前，锁止杆23被直线电机22带动，朝远离止动轮11方向直线移动，锁止端234脱离一挡块间隙14。

本实施例是最简单的设计方案，本实施例中的直线电机22的控制可以由外部设备的发出的控制信号直接控制。

本实施例还增加了控制系统，以方便控制。所述控制系统用于控制所述直线电机22的运行。具体的，所述控制系统包括开关触片24、行程开关25以及控制电路。本实施例的控制电路可以集成于外部设备的控制系统中，并与旋转电机的运行相互关联。行程开关25、直线电机22以及旋转电机电连接于所述控制系统。

本实施例中，开关触片24包括第一片体241以及垂直连接于第一片体241一端的第二片体242。其中，第一片体241上设有螺孔，并通过螺丝安装于锁止杆23的侧面。行程开关25安装于安装座21上，突出于所述安装座侧壁；行程开关25设有开关按键251，开关按键251突出于行程开关25的表面，且与开关触片24相对设置，行程开关25电连接于直线电机22以及所述控制电路。当所述旋转电机停止运行，发出一控制信号，所述控制电路根据该控制信号控制直线电机22启动；当开关触片24触碰到行程开关25，行程开关25生成触发信号，所述控制电路接收到触发信号并根据该触发信号控制直线电机22停止运行。

本实施例增加了限位进程的设计，以防止锁止杆23损坏止动轮1或者进一步损坏外部设备的转轴31。

其中，当锁止驱动机构2位于初始位置时，开关触片24与行程开关25之间具有第一距离（d1）；锁止端234与该锁止端234正对的止动轮1的轮面之间具有第二距离（d2）；锁止端234与该锁止端234正对的止动轮1的挡块12之间具有第三距离（d3）；第三距离（d3）＜第一距离（d1）≤第二距离（d2）。

本实施例还增加了限位结构的设计，以防止控制电路失效或者其他原因使直线电机22无法停止转动，导致锁止杆23损坏止动轮1或者进一步损坏转轴31。

本实施例中，第二通孔215内设有滚针轴承26，锁止杆23组装于滚针轴承26中。锁止杆23包括第一柱体231、第二柱体232，其中，第一柱体231的一端连接于直线电机22的输出轴；第二柱体232的一端连接于第一柱体231的另一端，第二柱体232的直径＜滚针轴承26的内径＜第一柱体231的直径；第二柱体232的另一端为锁止端234；第二柱体232与第一柱体231的相接处标记为接触端233。锁止驱动机构未开始锁止时，将各部件的起始处标记为初始位置。

其中，当锁止驱动机构位于初始位置时，开关触片24与行程开关25之间具有第一距离（d1）；锁止端234与该锁止端234正对的止动轮1的轮面之间具有第二距离（d2）；锁止端234与该锁止端234正对的止动轮1的挡块12之间具有第三距离（d3）；接触端233与滚针轴承26之间具有第四距离（d4），其中，第三距离（d3）＜第一距离（d1）≤第四距离（d4）≤第二距离（d2）。

这样即使因行程开关25失效或者控制电路失效，使直线电机22无法停止转动，通过本实施例的限位结构的设计，可以使直线电机22在行驶到最长进程位置时空转，即通过滚针轴承26，将锁止杆23的轴向驱动力转换为锁止杆23的经向驱动力。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种锁止装置，其特征在于，包括

止动轮，固定至一转轴；所述转轴连接至一旋转电机的输出轴；以及

锁止驱动机构，当所述旋转电机停止运行时，所述锁止驱动机构锁止所述止动轮；在所述旋转电机运行前，所述锁止驱动机构解除锁止；

所述止动轮包括

止动轮本体，包括相对的两个底面与一个环形侧面；

安装孔，贯穿所述止动轮本体的中心，所述转轴穿过且固定至所述安装孔；挡块，突出于所述止动轮本体的环形侧面；以及

挡块间隙，形成于任意两个相邻挡块之间；

所述锁止驱动机构包括

安装座；

直线电机，固定至所述安装座；所述直线电机包括一输出轴，沿直线做往复运动；以及

锁止杆，包括固定端，固定连接至所述输出轴；

以及锁止端，与所述止动轮相对设置；

在所述转轴停止转动后，所述锁止杆被所述直线电机带动，朝所述止动轮方向直线移动，所述锁止端插入至任一挡块间隙内；

在所述转轴转动前，所述锁止杆被所述直线电机带动，朝远离所述止动轮方向直线移动，所述锁止端脱离一挡块间隙；

所述锁止驱动机构还包括

控制系统，用于控制所述直线电机的运行；所述控制系统包括

开关触片，突出于所述锁止杆的侧壁；

行程开关，突出于所述安装座侧壁；

开关按键，突出于所述行程开关表面，且与所述开关触片相对设置；以及

控制电路，电连接于所述直线电机、所述旋转电机及所述行程开关；在所述旋转电机停止运行后，所述控制电路控制所述直线电机启动，所述输出轴朝所述止动轮方向直线移动；

当所述开关按键被所述开关触片按压时，所述行程开关生成触发信号，所述控制电路根据该触发信号控制所述直线电机停止运行；当所述旋转电机启动运行前，所述控制电路控制所述直线电机启动，所述输出轴朝远离所述止动轮方向直线移动。

2.根据权利要求1所述的锁止装置，其特征在于，

所述转轴还包括转轴卡槽，下凹于所述转轴表面；

所述止动轮还包括安装孔卡块，突出于所述安装孔内侧壁，且卡入至所述转轴卡槽。

3.根据权利要求1所述的锁止装置，其特征在于，

所述安装座包括

第一安装板，所述直线电机固定至所述第一安装板；

第二安装板，平行于所述第一安装板；

连接部，其一端连接至所述第一安装板，其另一端连接至所述第二安装板；

第一通孔，贯穿所述第一安装板，所述输出轴穿过所述第一通孔，向所述第二安装板方向延伸；

以及

第二通孔，贯穿所述第二安装板，且与所述第一通孔相对设置；所述锁止杆穿过所述第二通孔，其锁止端向所述锁止轮方向延伸。

4.根据权利要求3所述的锁止装置，其特征在于，

当所述锁止驱动机构位于初始位置时，所述开关触片与所述行程开关之间具有第一距离；所述锁止端与该锁止端正对的所述止动轮的轮面之间具有第二距离；所述锁止端与该锁止端正对的所述止动轮的挡块之间具有第三距离；所述第三距离小于所述第一距离，所述第一距离小于或等于所述第二距离。

5.根据权利要求4所述的锁止装置，其特征在于，

还包括

滚针轴承，设于所述第二通孔与所述锁止杆的连接处。

6.根据权利要求5所述的锁止装置，其特征在于，

所述锁止杆包括

第一柱体，一端连接于所述直线电机的输出轴；

第二柱体，一端连接于所述第一柱体的另一端，所述第二柱体的另一端为锁止端；其中，所述第二柱体的直径小于所述滚针轴承的内径，所述滚针轴承的内径小于所述第一柱体的直径；所述第二柱体与第一柱体的相接处标记为接触端，当所述锁止驱动机构位于初始位置时，所述接触端与滚针轴承之间具有第四距离，其中，所述第一距离小于或等于所述第四距离，所述第四距离小于或等于所述第二距离。

7.一种清扫机器人，包括权利要求1-6中任一项所述的锁止装置。