CN111973085B - 自主清洁设备 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种自主清洁设备，包括：设备主体、驱动模组、清洁模组、以及感知模组；所述感知模组为激光测距设备，所述驱动模组、所述清洁模组和所述感知模组可分别拆卸地装配于所述设备主体；所述设备主体包括底盘、以及固定于所述底盘的上壳体；其中，所述驱动模组设置于所述底盘，所述上壳体上具有与所述感知模组匹配的容纳腔，所述感知模组装配于所述容纳腔。本公开的自主清洁设备中的各个功能模组分别安装在设备主体上预留的容纳空间中，可以从设备主体上独立拆卸下来，从而可以便捷地将损坏的功能模组单独拆卸下来维修或者更换新的功能模组，大大提高了自主清洁设备的维修效率。

Description

自主清洁设备

本公开是2016年04月14日提交的申请号为201610232698.9、发明创造名称为自主 清洁设备的分案申请。

技术领域

本公开涉及智能清洁技术领域，尤其涉及一种自主清洁设备。

背景技术

随着通信技术的快速发展，智能产品在日常生活中的应用日趋普遍，出现了多种多样的自主清洁设备，例如扫地自主清洁设备、拖地自主清洁设备等。自主清洁设备可以自动地执行清洁操作，方便用户。然而，随着自主清洁设备的功能逐步强大，该自主清洁设备的功能模块也增多，自主设备内部的结构也越来越复杂，在自主清洁设备出现故障需要维修时，单机的拆卸时长和难度都大大增加，给维修人员带来很大的困难。

Irobot公司首先在扫地机领域实现了模块化，参见EP1969438B1所公开的内容，驱动轮模组和主刷模组是分离的、可从主机独立拆卸下来的。各个模组分别安装在主机框架上预留的容纳空间中，一旦某模组发生损坏，可以很方便地将损坏模组单独拆卸并安装新的模组，大大提高了模组更换和维修的效率。

随着随机清扫模式的缺陷越来越难以忽视，导航清扫的扫地机市场占比日益增加，拥有测距单元、拍照单元、摄像单元的扫地机越来越多，这些单元的模块化问题亟待解决。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种模块化的自主清洁设备以解决上述技术问题。

为了达到上述目的，本公开所采用的技术方案为：

一种自主清洁设备，包括：设备主体、驱动模组、清洁模组、以及感知模组；其中，所述驱动模组、所述清洁模组和所述感知模组可分别拆卸地装配于所述设备主体。

可选的，所述设备主体包括底盘、以及固定于所述底盘的上壳体；其中，所述驱动模组设置于所述底盘，所述感知模组装配于所述上壳体的预设位置。

可选的，所述上壳体的预设位置为与所述感知模组匹配的容纳腔，所述感知模组装配于所述容纳腔。

可选的，所述感知模组通过多个第一连接件固定于所述上壳体。

可选的，所述设备主体还包括装配于所述容纳腔上方的保护罩，所述保护罩的周侧面镂空设置，所述感知模组位于所述容纳腔和所述保护罩之间。

可选的，所述保护罩的周侧面由至少一立柱构成，所述立柱具有较小的宽度。

可选的，当拆卸所述感知模组时，预先拆卸所述保护罩。

可选的，在拆卸感知模组之前，不必先拆卸所述上壳体和/或所述底盘。

可选的，所述保护罩通过多个第二连接件固定于所述上壳体。

可选的，所述保护罩由高强度尼龙和玻璃纤维的组合材料制成。

可选的，所述感知模组的周侧设置有防水防尘孔，所述上壳体上设置有与所述防水防尘孔对应的通孔。

可选的，所述设备主体还包括上盖，所述感知模组部分突出所述上盖。

可选的，所述设备主体还包括设置于所述感知模组下方的控制部件，所述感知模组包括设置于其下表面、与所述控制部件电连接的连接器。

可选的，所述设备主体包括前向部分和后向部分，所述感知模组位于所述后向部分。

可选的，所述感知模组为激光测距设备。

可选的，所述驱动模组包括驱动轮模块，所述驱动轮模块包括左驱动轮模块和右驱动轮模块，所述左驱动轮模块和所述右驱动轮沿所述设备主体界定的横向轴对置。

可选的，所述驱动模组还包括至少一个从动轮，用以辅助所述设备主体的支撑及移动。

可选的，所述清洁模组包括：

沿所述自主清洁设备的行进方向依次排列的滚刷组件、尘盒组件和动力部件；

一级风道，设置于所述滚刷组件与所述尘盒组件之间；

二级风道，设置于所述尘盒组件与所述动力部件之间，所述二级风道的内壁迎风侧呈弧形；

其中，所述一级风道配合于所述动力部件，以使所述滚刷组件清扫的清洁对象被所述动力部件产生的风输送至所述尘盒组件中；所述二级风道配合于所述动力部件，以使所述尘盒组件输出的风在所述预设方向上被平滑引导至所述动力部件的进风口。

可选的，所述一级风道呈喇叭口状，且所述一级风道上任一处对应的截面积反相关于该任一处与所述滚刷组件之间的间隔距离。

可选的，所述二级风道呈喇叭口状，所述二级风道的出风口配合连接至所述动力部件的进风口；其中，所述动力部件为轴流风机，且所述动力部件的进风口与所述轴流风机的转轴同向。

可选的，滚刷组件包括滚刷和滚刷仓；所述滚刷包括转轴、设置于所述转轴上的胶刷件和毛刷件；

其中，所述胶刷件在所述滚刷的圆柱面内与所述转轴方向之间形成较小偏差角，以使所述胶刷件的兜风强度达到预设强度；以及，所述毛刷件在所述滚刷的圆柱面内与所述转轴方向之间形成较大偏差角，以使组成所述毛刷件的若干毛刷簇沿所述转轴方向依次排布时，对所述滚刷的圆柱面内周向覆盖角度达到预设角度。

可选的，所述胶刷件的中间位置沿所述行进方向弯曲，以使所述动力部件产生的风在所述胶刷件的中间位置能够对清洁对象进行汇集；其中，所述胶刷件的中间位置较其他位置更晚到达所述一级风道。

可选的，所述尘盒组件包括：尘盒和可配合安装于所述尘盒的滤网，所述尘盒上形成至少两侧开口；一侧开口为所述尘盒的入风口，另一侧开口为所述尘盒的出风口；其中，所述滤网安装于所述出风口处，并覆盖所述出风口。

可选的，所述感知模组邻近所述尘盒设置。

根据本公开实施例的又一方面，提供了一种自主清洁设备，包括：设备主体、驱动模组、清洁模组、以及感知模组；其中，所述设备主体包括底盘、固定于所述底盘下方的底壳、固定于底盘上方的上壳体，以及固定于所述上壳体上方的上盖；所述上壳体上具有与所述感知模组匹配的容纳腔，所述感知模组装配于所述容纳腔。

可选地，所述驱动模组、所述清洁模组和所述感知模组可分别拆卸地装配于所述设备主体。

可选地，所述设备主体还包括装配于所述容纳腔上方的保护罩，所述保护罩的周侧面镂空设置，所述感知模组位于所述容纳腔和所述保护罩之间。

可选地，所述保护罩的周侧面由至少一立柱构成，所述立柱具有较小的宽度。

根据本公开实施例的又一方面，提供了一种自主清洁设备，包括：设备主体、驱动模组、清洁模组、以及感知模组；其中，所述感知模组为激光测距设备，所述驱动模组、所述清洁模组和所述感知模组可分别拆卸地装配于所述设备主体。

根据本公开实施例的又一方面，提供了一种自主清洁设备，包括清洁模组，所述清洁模组包括：

沿所述自主清洁设备的行进方向依次排列的滚刷组件、尘盒组件和动力部件；

一级风道，设置于所述滚刷组件与所述尘盒组件之间；

二级风道，设置于所述尘盒组件与所述动力部件之间，所述二级风道的内壁迎风侧呈弧形；

其中，所述一级风道配合于所述动力部件，所述一级风道的形状使风的净压值平滑升高，以使所述滚刷组件清扫的清洁对象被所述动力部件产生的风斜向上输送至所述尘盒组件中。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开的自主清洁设备中的各个功能模组分别安装在设备主体上预留的容纳空间中，可以从设备主体上独立拆卸下来，从而可以便捷地将损坏的功能模组单独拆卸下来维修或者更换新的功能模组，大大提高了自主清洁设备的维修效率。

感知模组自身的测量精度受温度、使用时间等因素影响很容易发生偏差甚至损坏，模块化的感知模组便于拆卸，用户可直接拆卸感知模组供调试、维修和更新换代。

感知模组直接安装到上壳体可以减少组件安装的尺寸链长度，从而提高安装精度，并进一步提高测量数据的准确度。

感知模组上部的保护罩单独设计，可以增加保护罩的材料强度，从而降低保护罩周侧立柱的宽度，减少对激光束发射和反射的阻挡。

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，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1-图4是根据一示例性实施例示出的一种自主清洁设备的结构示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的一种自主清洁设备的剖面示意图；

图6是根据一示例性实施例示出的自主清洁设备的模块结构平面分解图；

图7是根据一示例性实施例示出的自主清洁设备的模块结构立体分解图；

图8是根据一示例性实施例示出的自主清洁设备中设备主体的结构分解图；

图9是根据一示例性实施例示出的自主清洁设备的上壳体的结构示意图；

图10是根据一示例性实施例示出的上壳体上装配感知模组部分的结构示意图；

图11是根据一示例性实施例示出的上壳体上装配有感知模组的结构式示意图；

图12是根据一示例性实施例示出的上壳体上装配有保护罩的结构示意图；

图13是根据一示例性实施例示出的感知模组部分的分解结构示意图；

图14是根据一示例性实施例示出的感知模组的仰视图；

图15是根据一示例性实施例示出的左驱动轮模组的分解结构示意图；

图16是根据一示例性实施例示出的滚刷组件中的主刷模组的立体结构示意图；

图17是图16所示主刷模组的分解结构示意图；

图18是图16所示主刷模组的滚刷的结构示意图；

图19是图16所示主刷模组的滚刷盖的立体结构示意图；

图20是图16所示主刷模组的浮动系统支架的分解结构示意图；

图21是根据一示例性实施例示出的一种自主清洁设备的清洁模组的截面剖视图；

图22是根据一示例性实施例示出的一级风道与滚刷相互配合的立体结构示意图；

图23是根据一示例性实施例示出的一级风道与滚刷仓相互配合的截面示意图；

图24是根据一示例性实施例示出的一种自主清洁设备的结构分解示意图；

图25是根据一示例性实施例示出的另一种尘盒组件的结构分解示意图；

图26是根据一示例性实施例示出的又一种尘盒组件的结构分解示意图；

图27是图21所示清洁模组对应的俯视图；

图28是根据一示例性实施例示出的一种二级风道与动力部件的截面剖视图；

图29是图21所示清洁模组对应的右视图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本公开进行详细描述。但这些实施方式并不限制本公开，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本公开的保护范围内。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

如图1-图5所示，图1-图4是根据一示例性实施例示出的一种自主清洁设备的结构示意图，图5是根据一示例性实施例示出的一种自主清洁设备的剖面图。

自主清洁设备100自主清洁设备100可以为扫地自主清洁设备、拖地自主清洁设备等，该自主清洁设备100可以包含设备主体110、感知系统120、控制系统130、驱动模组140、清洁系统150、能源系统160和人机交互系统170。

设备主体110在行进方向上包括前向部分1101和后向部分1102，具有近似圆形形状（前后都为圆形），也可具有其他形状，包括但不限于前方后圆的近似D形形状。

感知系统120包括位于设备主体110上方的感知模组121、位于设备主体110的前向部分1101的缓冲器122、悬崖传感器123和超声传感器（图中未示出）、红外传感器（图中未示出）、磁力计（图中未示出）、加速度计（图中未示出）、陀螺仪（图中未示出）、里程计（图中未示出）等传感装置，向控制系统130提供机器的各种位置信息和运动状态信息。其中，本公开的感知模组121包括但不限于摄像头、激光测距装置（LDS）。下面以三角测距法的激光测距装置为例说明如何进行位置确定。三角测距法的基本原理基于相似三角形的等比关系，在此不做赘述。

激光测距装置包括发光单元（图中未示出）和受光单元（图中未示出）。发光单元可以包括发射光的光源，光源可以包括发光元件，例如发射红外光线或可见光线的红外或可见光线发光二极管（LED）。优选地，光源可以是发射激光束的发光元件。在本实施例中，将激光二极管（LD）作为光源的例子。具体地，由于激光束的单色、定向和准直特性，使用激光束的光源可以使得测量相比于其它光更为准确。例如，相比于激光束，发光二极管（LED）发射的红外光线或可见光线受周围环境因素影响（例如对象的颜色或纹理），而在测量准确性上可能有所降低。激光二极管（LD）可以是点激光，测量出障碍物的二维位置信息，也可以是线激光，测量出障碍物一定范围内的三维位置信息。

受光单元可以包括图像传感器，在该图像传感器上形成由障碍物反射或散射的光点。图像传感器可以是单排或者多排的多个单位像素的集合。这些受光元件可以将光信号转换为电信号。图像传感器可以为互补金属氧化物半导体 （CMOS）传感器或者电荷耦合元件（CCD）传感器，由于成本上的优势优选是互补金属氧化物半导体 （CMOS）传感器。而且，受光单元可以包括受光透镜组件。由障碍物反射或散射的光可以经由受光透镜组件行进以在图像传感器上形成图像。 受光透镜组件可以包括单个或者多个透镜。

基部（图中未示出）可以用于支撑发光单元和受光单元，发光单元和受光单元布置在基部上且彼此间隔一特定距离。为了测量自主清洁设备周围360度方向上的障碍物情况，可以使基部可旋转地布置在设备主体110上，也可以基部本身不旋转而通过设置旋转元件而使发射光、接收光发生旋转。旋转元件的旋转角速度可以通过设置光耦元件和码盘获得，光耦元件感应码盘上的齿缺，通过齿缺间距的滑过时间和齿缺间距离值相除可得到瞬时角速度。码盘上齿缺的密度越大，测量的准确率和精度也就相应越高，但在结构上就更加精密，计算量也越高；反之，齿缺的密度越小，测量的准确率和精度相应也就越低，但在结构上可以相对简单，计算量也越小，可以降低一些成本。

与受光单元连接的数据处理装置（图中未示出），如DSP，将相对于自主清洁设备0度角方向上的所有角度处的障碍物距离值记录并传送给控制系统130中的数据处理单元，如包含CPU的应用处理器（AP），CPU运行基于粒子滤波的定位算法获得自主清洁设备的当前位置，并根据此位置制图，供导航使用。定位算法优选使用即时定位与地图构建（SLAM）。

基于三角测距法的激光测距装置虽然在原理上可以测量一定距离以外的无限远距离处的距离值，但实际上远距离测量，例如6米以上的实现是很有难度的，主要因为受光单元的传感器上像素单元的尺寸限制，同时也受传感器的光电转换速度、传感器与连接的DSP之间的数据传输速度、DSP的计算速度影响。激光测距装置受温度影响得到的测量值也会发生系统无法容忍的变化，主要是因为发光单元与受光单元之间的结构发生的热膨胀变形导致入射光和出射光之间的角度变化，发光单元和受光单元自身也会存在温漂问题。激光测距装置长期使用后，由于温度变化、振动等多方面因素累积而造成的形变也会严重影响测量结果。测量结果的准确性直接决定了绘制地图的准确性，是自主清洁设备进一步进行策略实行的基础，尤为重要。

设备主体110的前向部分1101可承载缓冲器122，在清洁过程中驱动轮模块141推进自主清洁设备在地面行走时，缓冲器122经由传感器系统，例如红外传感器，检测自主清洁设备100的行驶路径中的一或多个事件（或对象），自主清洁设备可通过由缓冲器122检测到的事件（或对象），例如障碍物、墙壁，而控制驱动轮模块141使自主清洁设备来对所述事件（或对象）做出响应，例如远离障碍物。

控制系统130设置在设备主体110内的电路主板上，包括与非暂时性存储器，例如硬盘、快闪存储器、随机存取存储器，通信的计算处理器，例如中央处理单元、应用处理器，应用处理器根据激光测距装置反馈的障碍物信息利用定位算法，例如SLAM，绘制自主清洁设备所在环境中的即时地图。并且结合缓冲器122、悬崖传感器123和超声传感器、红外传感器、磁力计、加速度计、陀螺仪、里程计等传感装置反馈的距离信息、速度信息综合判断扫地机当前处于何种工作状态，如过门槛，上地毯，位于悬崖处，上方或者下方被卡住，尘盒满，被拿起等等，还会针对不同情况给出具体的下一步动作策略，使得自主清洁设备的工作更加符合主人的要求，有更好的用户体验。进一步地，控制系统130能基于SLAM绘制的即使地图信息规划最为高效合理的清扫路径和清扫方式，大大提高自主清洁设备的清扫效率。

驱动模组140可基于具有距离和角度信息，例如x、y及θ分量，的驱动命令而操纵自主清洁设备100跨越地面行驶。驱动模组140包含驱动轮模块141，驱动轮模块141可以同时控制左轮和右轮，为了更为精确地控制机器的运动，优选驱动轮模块141分别包括左驱动轮模块1411和右驱动轮模块1412。左驱动轮模块1411和右驱动轮模块1422沿着由设备主体110界定的横向轴对置。为了自主清洁设备能够在地面上更为稳定地运动或者更强的运动能力，自主清洁设备可以包括一个或者多个从动轮142，从动轮包括但不限于万向轮。驱动轮模块141包括行走轮和驱动马达以及控制驱动马达的控制电路，驱动轮模块141还可以连接测量驱动电流的电路和里程计。驱动轮模块141可以可拆卸地连接到设备主体110上，方便拆装和维修。驱动轮模块141可具有偏置下落式悬挂系统，以可移动方式紧固，例如以可旋转方式附接，到自主清洁设备主体110，且接收向下及远离自主清洁设备主体110偏置的弹簧偏置。弹簧偏置允许驱动轮以一定的着地力维持与地面的接触及牵引，同时自主清洁设备100的清洁部件也以一定的压力接触地面10。

清洁系统150可为干式清洁系统和/或湿式清洁系统。作为干式清洁系统，主要的清洁功能源于滚刷结构、尘盒结构、风机结构、出风口以及四者之间的连接部件所构成的清扫系统150。与地面具有一定干涉的滚刷结构将地面上的垃圾扫起并卷带到滚刷结构与尘盒结构之间的吸尘口前方，然后被风机结构产生并经过尘盒结构的有吸力的气体吸入尘盒结构。扫地机的除尘能力可用垃圾的清扫效率DPU（Dust pick up efficiency）进行表征，清扫效率DPU受滚刷结构和材料影响，受吸尘口、尘盒结构、风机结构、出风口以及四者之间的连接部件所构成的风道的风力利用率影响，受风机的类型和功率影响，是个负责的系统设计问题。相比于普通的插电吸尘器，除尘能力的提高对于能源有限的清洁机器人来说意义更大。因为除尘能力的提高直接有效降低了对于能源要求，也就是说原来充一次电可以清扫80平米地面的机器，可以进化为充一次电清扫180平米甚至更多。并且减少充电次数的电池的使用寿命也会大大增加，使得用户更换电池的频率也会增加。更为直观和重要的是，除尘能力的提高是最为明显和重要的用户体验，用户会直接得出扫得是否干净/擦得是否干净的结论。干式清洁系统还可包含具有旋转轴的边刷152，旋转轴相对于地面成一定角度，以用于将碎屑移动到清洁系统150的滚刷区域中。

能源系统160包括充电电池，例如镍氢电池和锂电池。充电电池可以连接有充电控制电路、电池组充电温度检测电路和电池欠压监测电路，充电控制电路、电池组充电温度检测电路、电池欠压监测电路再与单片机控制电路相连。主机通过设置在机身侧方或者下方的充电电极与充电桩连接进行充电。如果裸露的充电电极上沾附有灰尘，会在充电过程中由于电荷的累积效应，导致电极周边的塑料机体融化变形，甚至导致电极本身发生变形，无法继续正常充电。

人机交互系统170包括主机面板上的按键，按键供用户进行功能选择；还可以包括显示屏和/或指示灯和/或喇叭，显示屏、指示灯和喇叭向用户展示当前机器所处状态或者功能选择项；还可以包括手机客户端程序。对于路径导航型清洁设备，在手机客户端可以向用户展示设备所在环境的地图，以及机器所处位置，可以向用户提供更为丰富和人性化的功能项。

为了更加清楚地描述机器人的行为，进行如下方向定义：自主清洁设备100可通过相对于由主体110界定的如下三个相互垂直轴的移动的各种组合在地面上行进：横向轴x、前后轴y及中心垂直轴z。沿着前后轴y的前向驱动方向标示为“前向”，且沿着前后轴y的后向驱动方向标示为“后向”。横向轴x实质上是沿着由驱动轮模块141的中心点界定的轴心在机器人的右轮与左轮之间延伸。其中，自主清洁设备100可以绕x轴转动。当自主清洁设备100的前向部分向上倾斜，后向部分向下倾斜时为“上仰”，且当自主清洁设备100的前向部分向下倾斜，后向部分向上倾斜时为“下俯”。另外，自主清洁设备100可以绕z轴转动。在机器人的前向方向上，当自主清洁设备100向Y轴的右侧倾斜为“右转”，当自主清洁设备100向y轴的左侧倾斜为“左转”。

在本公开的技术方案中，感知模组为自主清洁设备100的眼睛，是此类自主清洁设备100的感应器件，因此对安装精度要求很高。然而，现有自主清洁设备将感知模组，例如LDS，集成在设备主体内的控制主板上；或者固定于底盘上，用柔性线缆连接到控制主板，这些方案所面临的问题如下：

（1）尺寸链长，容易导致LDS测量数据出现较大误差。将LDS安装在主板或者底盘上，LDS的外框除了与主板或者底盘匹配外，还需要与固定各部件的上壳、甚至装饰上盖匹配，因此尺寸链较长，与LDS的外框的配合误差比较大；且上下壳等零件本身由于尺寸较大而导致加工变形也较大，可能造成LDS的安装位置不准确，也即LDS相对于整机中心的位置不准确，因此反馈给处理器的距离数据不能被准确地坐标转换，使得机器人的距离数据产生较大误差。LDS—激光测距传感器是对精度要求非常高的，受温度、应力、振动等因素影响都很明显，随时间推移还有漂移问题，因此在装配过程中引入的误差对测量数据的影响是不容忽视的。

（2）LDS更换、修理拆装难度高。感知模组一旦损坏就需要拆掉整机，再进行修理或者更换元器件。用户不得不将整机寄回加工商或者规定维修点进行维修，如此不仅给维修人员造成维修困难等问题，而且维修周期长，给用户带来很多不便。

为了解决上述技术问题，本公开的技术方案中提出了对感知模组、滚刷组件、尘盒组件、驱动模组的模块化方案。下面配合图5至图11所示的示意图进行说明。

如图6至图8所示，图6是根据一示例性实施例示出的自主清洁设备的底盘平面分解图；图7是根据一示例性实施例示出的自主清洁设备的模块结构立体分解图；图8是根据一示例性实施例示出的自主清洁设备中设备主体的结构分解图。

如图6所示，自主清洁设备100包括：设备主体110、感知模块121、驱动模组140、清洁模组、电池模块等。在本公开中，驱动模组140、清洁模组和感知模组121可分别拆卸地装配于设备主体100，从而实现了各个模组部分可以单独装配于设备主体110及从设备主体110上拆卸下来。

如图7、8所示，设备主体110包括底盘102、固定于底盘102下方的底壳101，固定于底盘102上方的上壳体103、以及固定于上壳体103上方的上盖104。底壳101位于底盘102下方，一方面可以防止地面的水和灰尘进入进入底盘102的容置空间污染到各个模块的接口，也即防水防尘；另一方面可以保护各个模块和底盘102，被异物撞击受到损坏；最后，还可以起到装饰作用。底盘102是装载各个模块的主要承载体，因此其硬度、韧性等各方面材料特性和加工精度要求都较高，底盘102上除包括容纳各个模块的容纳空间外，还需要在容纳空间中留出电连接、机械连接的接口，电连接的接口选择在容纳空间的靠机身内侧的角落处，不容易受干扰，机械连接的接口选择在容纳空间的靠机身外侧的边角处，例如螺丝可以按三角形位置排列，具有较强的结构稳定性。上壳体103位于底盘102上方，一方面为LDS提供容纳空间承载LDS模组，该容纳空间满足LDS准确定位的要求，还能够保护LDS不受外力破坏，且LDS的拆卸不再需要拆开整机，打开上盖104和上壳体103；另一方面上壳体103也可以起到防水防尘防外力的保护作用。上壳体103还开孔供尘盒、指示灯、交互面板通过，提供悬崖传感器的容纳空间。上盖104主要起到装饰作用，对结构硬度贡献不大。LDS的保护上盖104起到保护LDS免受外力伤害和供激光束的发射和反射光束通过的作用。

感应模组121为LDS模组，驱动模组包括驱动轮模块和至少一个从动轮，驱动轮模块进一步包括左、右驱动轮模组（1411、1412）。本公开包括一个从动轮1413，配合左、右驱动轮模组（1411、1412）驱动设备主体100移动。清洁模组包括浮动滚刷组件1和边刷152。感应模组121向上装配在上壳体103上，驱动模组、清洁模组和电池模块向下装配在底盘102上，尘盒组件向上装配在底盘102上。上壳体103和底盘102上都为相应模块留置形状相匹配的空间，空间侧壁硬度足够高，且垂直于上壳体103和底盘102，为各个模块提供了安全牢固的空间，在极限环境下也不会受到外力挤压。容置空间中还留有电连接插口，例如金手指，供各个模块与电路主板电连接，接收控制信号和反馈测量值。容置空间中还包括机械连接部件，例如螺丝、卡口，使得模块与壳体之间过盈配合、紧密连接。

如图9所示，图9是根据一示例性实施例示出的自主清洁设备的上壳体的结构示意图。该感知模组121装配于上壳体103的预设位置，该预设位置为感知模组121匹配的容纳腔1031，即上壳体103上预留有一个容置空间供感知模组121装配入，该预设位置即能满足感知模组121的准确定位功能，还能可以保护感知模组121，免受外力破坏。该预设位置位于设备主体110的后向部分，从而使感知模组121位于设备主体110的后向部分。

进一步地，如图9至图13所示，为了保护感知模组121，该设备主体110还包括装配于容纳腔1031上方的保护罩1032，感知模组121位于容纳腔1031和保护罩1032之间。具体地，在感知模组121装配于容纳腔1031后，再将保护罩1032固定到上壳体103上，以覆盖在该感知模组121上。其中，该感知模组121通过第一连接件固定在上壳体103上，保护罩1032可以通过第二连接件固定在上壳体103上，从而可以便于从设备主体110上拆卸下来，实现模块化的目的。可选的，该第一连接件和第二连接件可以选用螺钉，当然，其他可以实现便于拆装的连接件也包含在本公开中。

一可选实施例中，该保护罩1032采用高强度尼龙和玻璃纤维的组合材料，从而使保护罩1032具有较强的硬度，可承受来自各个方向的外力，能为感知模组121提供更好的保护。在本公开中，该保护罩1302的周侧面为镂空设置，从而不影响该感知模组121对四周障碍物情况的探测。保护罩1032的周侧面由至少一立柱构成，该立柱既要满足强度要求，又不能太宽阻挡激光束的发射和接收。优选的，立柱的数量为3个，在选用高强度材料的前提下，尽可能减少立柱的宽度。由于LDS保护罩1032与上壳体103的分开设计，可以为保护罩1032做单独的高强度材料设计，从而实现立柱宽度的降低。而传统的设计中，感应组件设置在底盘上，保护罩和上壳体是一体的，做整体高强度材料设计是大幅增加成本的，因此周侧柱的宽度较宽，阻挡测距激光的发射和接收。

在保护罩1032装配后，将上盖104装配于上壳体103上，上盖104对应于感知模组121的位置处开设有避让孔1041，感知模组121通过该避让孔1041部分突出上盖104，由于保护罩1032覆盖在感知模组121上，保护罩1032也有部分突出于上盖104。进一步地，该上盖104还包括枢轴连接的主体盖，在本公开的实施例中，感知模组121邻近尘盒组件设置。

在安装感知模组121时，无需拆开上壳体103与底壳102，仅需要打开上盖104，然后将感知模组121通过螺钉1212固定在上壳体103上，感知模组121在周侧设置有多个与上壳体103对应的连接孔1033。可选的，本公开中感知模组121通过4个螺钉1212固定在上盖104上。待感知模组121固定后，再将保护罩1032通过多个螺钉1213固定在上壳体103上，该保护罩1032覆盖在感知模组121上。进一步地，该上壳体103上还包括多个支撑柱体1034，该多个支撑柱体1034对应在保护罩1032的周侧，用以支撑该保护罩1032，从而使保护罩1032与感知模组121之间具有一定的安全间距，避免施压外力于保护罩1032时，导致保护罩1032直接传导力于感知模组121。

在拆卸感知模组121时，不必先拆卸上壳体103和/底盘102，而是在打开上盖104后可以直接拆卸。具体地，通过借助螺丝刀拧开螺丝1213预先拆卸保护罩1032，而后再拆卸感知模组121上的螺钉1212，从而可以直接将感知模块121拆卸下来或者换新。

在本公开中，LDS的容纳腔1031和LDS本身都有漏水口，当有水进入此空间时，水会顺漏水孔流出，而不会造成LDS失效。具体地，感知模组121的周侧设置有防水防尘孔1214，上壳体103上设置有与防水防尘孔1214对应的通孔（未图示），以使流在LDS上的水顺着该防尘防水孔1214向下流，并经过上壳体103上的通孔导流出设备主体。进一步地，在LDS的马达的下方位置，上壳体103上可以设置通孔，该通孔的下方可以设置导流槽，避免水滴在下表面漫流至其他位置。

在本公开中，如图14所示，图14是根据一示例性实施例示出的感知模组的仰视图。为了便于该感知模组121的拆卸，该感知模组121还包括设置于该感知模组121下表面的连接器1211，该连接器1211与设备主体110内的控制部件（即电路主板）通过热插拔式电连接。控制部件位于感知模组121的下方，可以固定在底盘102上。该连接器1211为竖直方向插拔式连接器，具有一定的容差能力，从而使该感知模组121拆卸方便，而且可以避免使用线缆带来的理线困难、压线等问题。

如图15所示，左、右驱动轮模组均由轮体14111、马达14112、弹簧14113、霍尔传感器14114组成。自主清洁设备的主机放在地面上，受重力作用轮子大部分缩入机身中，弹簧14113被拉伸；主机从地面被拿起时，弹簧14113的弹力将轮子拉出机身外侧，同时霍尔传感器14114被触发，通知主板机器被抬起。左、右驱动轮模组的主要功能结构基本上相同，部分形状上的结构因所装配的位置不同而有所调整，下面以左驱动轮模组1411为例进行描述，该左驱动轮模组1411包括上部壳体14115、下部壳体14116以及固定在上部壳体14115和下部壳体14116之间的驱动主体，驱动主体包括轮体14111、马达14112、弹簧14113、霍尔传感器14114，该左驱动轮模组1411的连接器（未标示）设置在下部壳体14115，驱动主体通过金手指14117电连接于连接器，连接器再通过连接于设备主体的配合位置，实现对该驱动轮模组的控制。其中，该驱动主体通过螺丝固定在上部壳体14115与下部壳体14116之间。

在本公开的技术方案中，通过对相当于上述自主清洁设备100中的清洁系统150进行改进，可以得到优化结构下的清洁模组，从而在相同的动力条件下，能够降低清洁模组中的气流损失，提高吸尘效率。下面结合实施例，对本公开的技术方案进行描述。

图16是根据一示例性实施例示出的一种自动清洁设备的清洁模组的截面剖视图；其中，当图17所示的自动清洁设备为如图1至图4所示的自主清洁设备100或者其他类似设备时，该自主清洁设备100的清洁模组可以对应于上述自主清洁设备100的清洁系统150。为了便于描述，图16示出了自动清洁设备在一示例性实施例中的方向信息，包括沿y轴的行进方向（其中，假定y轴左侧方向为前向驱动方向，即“+”；y轴右侧方向为后向驱动方向，即“-”）和沿z轴的垂直方向。

如图16所示，清洁模组分布于设备主体内，该清洁模组的入风口设置于底壳上，出风口设置于设备主体的侧面。本公开的清洁模组可以包括：滚刷组件1、尘盒组件2、动力部件3、一级风道4和二级风道5。

其中，滚刷组件1、尘盒组件2和动力部件3沿自主清洁设备的行进方向即y方向依次排列，且一级风道4位于滚刷组件1与尘盒组件2之间、二级风道5位于尘盒组件2与动力部件3之间。那么，图16所示的实施例可以形成下述风道：滚刷组件1→一级风道4→尘盒组件2→二级风道5→动力部件3，使得动力部件3产生的风可以通过上述风道实现由滚刷组件1向动力部件3的流动，且流动方向由图21中的箭头方向示出；其中，动力部件3产生的风在滚刷组件1、一级风道4与尘盒组件2之间流动时，可以将滚刷组件1清扫的灰尘、颗粒状垃圾等清洁对象输送至尘盒组件2中，实现清洁操作。

清扫效率DPU是自主清洁设备的清洁能力的准确体现，由吸入效率和滚刷扫动效率二者共同决定，此处讨论吸入效率为主，吸入效率是吸尘能力的准确体现，体现了将电能转化为机械能的效率，吸入效率=吸入功率/输入功率，输入功率是风机马达的输入的电能，吸入功率=风量*真空度，输入功率增加到一定值后，开始产生吸入的风量，随着输入功率的增加，风量不断增加，真空度逐渐减小，而吸入功率则是先增加后减小，使输入功率工作在吸入功率较高的范围内。

对于同一输入功率而言，风量和真空度都是越大越能得到高的吸入效率。真空度的损失减少主要依赖于漏风的避免，也即密封处理。风量的损失减少主要依赖于平滑无陡变的风路结构，具体来说主要包括：风从滚刷下端是否无损地进入风道，风从滚刷下端吹向尘盒进入风机的过程中被大角度反射的次数，风道截面积发生变化时是否产生大量的紊流等等。风路的整体结构设计作为有机整体，一个部件的结构改变都会对整机吸尘效率产生巨大变化。

因为滚刷作为滚刷组件1，其宽度越宽则单次清洁宽度越宽，而尘盒作为尘盒组件2，其与行走轮等部件共同设置在外壳内，宽度受限不能很宽，而且为了增加真空净压以将垃圾抽吸到尘盒当中，尘盒的入口也不能很宽，因此在滚刷和尘盒之间存在第一风道，且截面是渐小的；尘盒的出口由滤网过滤空气，为了避免滤网的堵塞影响风道畅通，尘盒出口截面积通常较大，而风机作为动力部件3，其入口孔径则远小于尘盒出口，因此尘盒和风机之间存在第二风道，且截面也是渐小的。目前虽然存在部分自主清洁设备的风路中采用这样的两个风道，例如iROBOT的Roomba系列扫地机器人，但并未采用针对这两个风道做优化设计的风路结构。

实际上，虽然风路中都会包括滚刷、尘盒、风机，甚至会存在两个截面渐小的风道，但风道形状的区别却使得吸入效率大相径庭。

本公开中的风路结构使风自浮动的滚刷下端进入风道，因浮动滚刷可以在不同高度的待清扫区域中都可以和地面严密贴合，风量损失很小。浮动滚刷的实现源于一级风道的软性材料性质和使滚刷随地形变化而上下伸缩的结构设计。

滚刷经过滚刷容纳腔进入一级风道，一级风道的形状使风的净压值平滑升高，将垃圾斜向上运动进入尘盒；一级风道的倾斜度使风进入尘盒后，在尘盒顶部以大反射角反射离开尘盒；进入尘盒的垃圾在重力的作用下落入尘盒底部，而斜向上运动的风被尘盒顶部以大反射角反射后从滤网出口吹出，进入二级风道；其中，二级风道的设计目的是为了使从滤网吹出的风尽量少损失地以一定方向进入风机口。

下面对清洁模组中的各个结构做详细描述：

1、滚刷组件1的结构

作为一示例性实施例，本公开的自主清洁设备中的滚刷组件1可以为滚刷组件。图16示出了滚刷组件中的主刷模组的立体结构示意图，图17为图16所示主刷模组的分解结构示意图（图17中的视角为沿z轴由下向上进行观察）；如图16-19所示，该主刷模组可以包括滚刷11和滚刷仓12，滚刷仓12进一步包括浮动系统支架131和滚刷盖122。

1）滚刷11

图18示出了滚刷11的结构示意图。如图18所示，该滚刷组件中的滚刷11可以为胶毛混合刷，即滚刷11的转轴111上同时设置有胶刷件112和毛刷件113，这样可以兼顾地板、毛毯等多种清洁环境。胶刷件112的胶条、毛刷件113的毛刷的生长方向与转轴111的径向基本一致，且胶刷件112的胶条宽度、毛刷件113的毛刷宽度与一级风道4的入口端41的宽度基本一致；其中，图18所示的中间微向上弯曲的一排为一个胶刷件112、呈波浪型的一排为一个毛刷件113，每个滚刷11上可以包括至少一个胶刷件112和至少一个毛刷件113。

胶刷件112和毛刷件113并非采取平行或接近平行的设置方式，而是两者之间具有较大的夹角，以确保胶刷件112和毛刷件113能够各自实现自身的应用功能。

（1）胶刷件112

由于毛刷件113上的毛刷簇113A之间存在较大缝隙，使得风很容易从缝隙之间流失，对形成真空环境形成的帮助比较小。因此，通过设置胶刷件112，可以形成兜风效果，并且当兜风强度达到预设强度时，即可协助实现对清洁对象的扫动，使得清洁对象可以在滚刷11的扫动和风的吹动下，更方便地被输送至尘盒组件2中。

比如图18所示的实施例中，胶刷件112采用在滚刷11的圆柱面内沿接近直线的方式进行排布，并使得胶刷件112的中间位置向滚刷11的滚动方向末端弯曲，以使动力部件3产生的风汇聚在胶刷件112形成弯曲的中间位置，从而使其能够进一步对清洁对象进行汇集。另外，图17中可以看出，浮动系统支架131有从进风处（图中下端）到一级风道4的风路引导弧状结构1211，且该弧状结构1211和一级风道4的弧线形状40是曲率一致的，因而该弧状结构1211提高了风进入风道的效率，减少了风量损失。

（2）毛刷件113

在本公开的实施例中，毛刷件113在滚刷11的圆柱面内与转轴方向之间形成较大偏差角；对于每个毛刷件113而言，通过形成上述较大偏差角，可使组成该毛刷件113的若干毛刷簇113A沿转轴方向依次排布时，在周向上实现对滚刷11的更大覆盖角度，比如对滚刷11的周向覆盖角度达到预设角度。

一方面，通过扩大对滚刷11的周向覆盖角度，可以提升清洁度和清洁效率。滚刷11在滚动过程中，可以实现对底面的清扫；而当毛刷件113对滚刷11的周向覆盖角度达到360°时，才能够确保滚刷11在滚动过程中始终能够实现清扫操作。

另一方面，毛刷件113在清洁过程中需要接触地面进行清扫；其中，由于毛刷件113的柔软特性，将在清扫过程中产生一定的形变，形成对整个自主清洁设备的“支撑”效果。那么，如果毛刷件113对滚刷11的周向覆盖角度不足时，将导致形成周向覆盖与未形成周向覆盖的区域之间形成高度差，造成自主清洁设备在z轴方向上的颠簸或抖动，影响清洁操作的执行；因此，当毛刷件113能够实现360°周向覆盖角度时，可以通过消除颠簸、抖动，从而既能够确保自主清洁设备维持持续稳定的输出，而且能够降低自主清洁设备产生的噪音，还可以避免对电机造成冲击，有助于延长自主清洁设备的使用寿命。

2）滚刷盖122

在本公开的技术方案中，当滚刷组件1为滚刷组件时，图19示出了该滚刷组件中的滚刷盖122的立体结构示意图，该滚刷盖122可以包括防缠绕护挡1221和在行进方向上位于该防缠绕护挡1221后方的软胶刮条1222。防缠绕护挡1221一方面可以阻挡大体积的清洁对象进入风道形成堵塞，另一方面阻挡电线等细长物体进入滚刷仓12产生缠绕。

结合图16可知，滚刷盖122在z轴方向上位于滚刷11下方，可以阻挡规格过大的清洁对象卷入滚刷组件内部，影响正常的清洁操作。而软胶刮条1222在z轴上位于防缠绕护挡1221的下方，且软胶刮条1222在y轴上位于滚刷11的行进方向末端，该软胶刮条1222与滚刷11之间保持一定距离（如1.5-3mm），并通过贴合于地面，使其可以将一小部分未被滚刷11直接卷起的清洁对象拦截并撮起，从而使其在滚刷11的扫动和风的吹动下被卷入滚刷11与滚刷仓12之间，从而进入一级风道4。软胶刮条1222的位置和角度的选择使得清洁对象始终位于最佳的清扫和抽吸位置，避免在软胶胶条1222之后还有所遗留。

如图19所示，防缠绕护挡1221在行进方向上的末端（可以为图19的y轴负方向，即防缠绕护挡1221的右端）可以设有配合于自主清洁设备的行进方向的越障协助件1221A，一方面该越障协助件1221A可以协助自主清洁设备起到越障（即越过障碍）作用，另一方面该越障协助件1221A可以抵于软胶刮条1222的上表面，使该软胶刮条1222的底部边缘在自主清洁设备处于工作状态时能够始终贴合于被清洁面（如地面、桌面等），而避免该软胶刮条1222因被清洁面上的垃圾等障碍物而被卷起，影响后续的清洁效果。

在一实施例中，越障协助件1221A可以为防缠绕护挡1221在行进方向上的末端向下（即z轴负方向，表现为图19中的“上方”）形成的凸起。

3）浮动系统支架131

如图20所示，浮动系统支架131可以包括：固定支架1312和浮动支架1313等，且在该浮动系统支架131上还安装有一级风道4和滚刷电机1314等。在固定支架1312上设有左右方向上的两个安装孔1312A，而浮动支架1313上设有左右方向上的两个安装轴1313A，则通过每个安装轴1313A与相应安装孔1312A之间的限位和转动配合，该浮动支架1313可以实现沿上下方向上的“浮动”。

因此，当自主清洁设备处于正常的清扫过程时，浮动支架1313在重力影响下转动至最低位置，无论在地板、地毯或者其他不光滑清洁表面上，在滚刷11的浮动路径范围内，该浮动系统支架131中安装的滚刷11都可以紧贴于被清洁面，以实现最高效率的贴地清扫，不同类型清洁表面上都具有较好的贴地效果，对风道的密封性贡献明显。

而当被清洁面上存在障碍物6时，通过浮动支架1313的上下“浮动”，可以降低滚刷11等与障碍物6之间的相互作用，从而协助自主清洁设备轻松实现越障。其中，一级风道4位于固定支架1312与浮动支架1313之间，因而浮动的滚刷11对一级风道4提出了柔性需求，因为刚性的风道无法吸收滚刷11的浮动变化，该需求由一级风道4的软性材料实现；所以，当一级风道4采用如软胶等软性材料制成时，可以在越障过程中，通过浮动支架1313挤压一级风道4而使其产生形变，从而顺利实现向上“浮动”。

此外，在正常的清扫过程中，针对地毯等粗糙表面的被清洁面，通过浮动支架1313的“浮动”作用，可以减少滚刷11等与地毯之间的相互干涉，从而减少滚刷电机1314受到的阻力，有助于降低滚刷电机1314的功耗，并延长其使用寿命。

2、一级风道4的结构

在本公开的技术方案中，通过一级风道4的引导作用，使得动力部件3产生的风可以将滚刷组件1清扫的灰尘等清洁对象输送至尘盒组件2中。

从整体结构而言，如图21所示，一级风道4可以呈喇叭口状，且一级风道4上任一处对应的截面积反相关于该任一处与滚刷组件1之间的间隔距离；换言之，“喇叭口”的相对较大侧朝向滚刷组件1、相对较小侧朝向尘盒组件2。

在该实施例中，通过将一级风道4的截面积配置为逐渐递减的喇叭口状，使得相应位置处的静压值随之递增，即形成越来越大的吸力；那么，当灰尘、垃圾等清洁对象被滚刷组件1扫动并带至一级风道4后，随着清洁对象逐步远离滚刷组件1、逐步靠近尘盒组件2（同样逐步靠近动力部件3），虽然滚刷组件1向清洁对象施加的扫动力逐渐减小，但由于动力部件3向清洁对象施加的吸力逐渐增大，从而能够确保清洁对象被吸引和输送至尘盒组件2中。

进一步地，当滚刷组件1为滚刷组件时，如图21所示，一级风道4的入口端朝向滚刷组件的滚刷11，且入口端41的在水平面上与行进方向垂直的方向（即x轴方向）上的宽度从上向下递增。为了便于理解，针对图21所示的一级风道4与滚刷11之间的配合关系，图22示出了一级风道4与滚刷11相互配合的立体结构示意图。如图22所示，一级风道4上靠近滚刷11的入口端41具有较大截面积、远离滚刷11的出口端42具有较小截面积。其中，基于入口端41的上述“递增”特征，该入口端41的截面可以呈梯形，且较窄的第二边沿412为梯形的上底边、较宽的第一边沿411为梯形的下底边；当然，只要符合上述“递增”特征，入口端41的截面也可以采用其他形状，比如对应于上述“梯形”的两腰可以采用弧形等，本公开并不对此进行限制。

在该实施例中，通过在一级风道4的入口端41处采用梯形或类似的符合上述“递增”特征的形状，使得相应位置处的静压值随之递增，那么当灰尘、垃圾等清洁对象被滚刷11扫动并带至入口端41时，动力部件3产生的风能够提供足够的吸力，使得被扫至入口端41的清洁对象能够尽可能地被吸入尘盒组件2中，有助于提升清洁效率。

如图21所示，一级风道4的入口端41可以连接至作为滚刷组件1的滚刷组件的滚刷仓12，并通过该滚刷仓12上的开口朝向滚刷11；其中，如图23所示，一级风道4在滚刷11的滚动方向上包括两个侧壁：位于行进方向的后侧的第一侧壁43、位于行进方向的前侧的第二侧壁44，两者可以通过下述方式进行配置。

1）第一侧壁43

在一实施例中，第一侧壁43可以沿滚刷仓12的圆形截面区域的切线方向设置。比如图23所示，滚刷仓12在截面上可以包括左侧弧形结构和右侧L型结构等多个部分，其中左侧弧形结构中的弧形部分对应于图23所示的圆形虚线区域，因而该弧形部分对应的该圆形虚线区域可以相当于上述的圆形截面区域；相应地，一级风道4的第一侧壁43可以沿该圆形虚线区域的切线方向设置，比如在图23所示的相对位置关系中，由于一级风道4位于滚刷组件的斜上方且在行进方向上偏向滚刷11的后方，因而第一侧壁43可以沿竖直方向设置。

在该实施例中，滚刷11从地面上扫动清洁对象后，清洁对象首先沿滚刷11与滚刷仓12之间的缝隙运动；而随着清洁对象由滚刷结构向一级风道4的移动，通过将第一侧壁43沿上述切线方向设置，使得清洁对象的运动轨迹和风向的流动均不会受到第一侧壁43的阻挡，确保清洁对象顺利通过一级风道4进入尘盒组件2中。

2）第二侧壁44

在一实施例中，结合图21与图23，当滚刷组件1为滚刷组件，且一级风道4在行进方向上偏向于滚刷1的后方时，一级风道4的入口端41朝向行进方向的前侧（比如图21中的左侧）斜下方处的滚刷11、出口端42连接至行进方向的后侧（比如图21中的右侧）斜上方处的尘盒组件2的入风口211，且尘盒组件2的出风口212位于非顶侧处（即出风口212不位于尘盒顶部214处，比如图21中位于右侧壁处）。

其中，一级风道4的第二侧壁44朝水平面斜向后倾斜（即尽可能接近水平面），也即使第二侧壁44形成与z轴竖直方向尽可能大的夹角。实际上，由于自主清洁设备的内部空间有限，导致滚刷结构、一级风道4与尘盒组件2等之间的设置十分紧凑，且最节省空间的方式是将一级风道4完全沿z轴设置，但那会大大损失风量，从而大大降低吸入效率；而在本公开的实施例中，在有限的内部空间条件下，通过增加第一侧壁44与z轴之间的夹角，可以对风向做斜向上引导，使风进入尘盒组件2的内部后，与尘盒顶部214大角度反射后，通过出风口212处的滤网22以接近水平的方向排出，这种一次大角度反射的风路设计对风量的损失很小。

并且，由于一级风道4的入口端41朝向左下方的滚刷11、出口端42连接至尘盒组件2的入风口211，因而一级风道4在将风引导至尘盒组件2内部时，可使风及其裹挟的清洁对象直接吹向尘盒组件2的尘盒顶部214；而由于风在直接吹向尘盒顶部214时，尘盒组件2的出风口212并非位于该尘盒顶部214处，因而需要在尘盒顶部214处发生大入射角的反射，转换风向后由出风口212进入二级风道5；风进入尘盒组件2后截面积变大，导致风速的下降，清洁对象由于风速下降而从尘盒顶部214处下落，从而留存于尘盒组件2中；同时，由于风速下降和风向的改变，所以虽然风自身能够吹向出风口212并进入二级风道5，但是无法继续将清洁对象吹向出风口212处，因而当尘盒组件2的出风口212处设置有滤网22时，可以避免清洁对象直接被吹向滤网22表面，防止清洁对象对滤网22的表面造成阻塞，有助于提升风量利用率。

3、尘盒组件2

如图24所示，设备主体110的顶部设有容纳腔13，且尘盒组件2可置入该容纳腔13中，以安装至设备主体110中。当然，容纳腔13还可以位于设备主体110的其他位置，比如设备主体110后方（可参考图4所示y轴后向）侧边处等，本公开并不对此进行限制。

如图24所示，为了实现对尘盒组件2的在位检测，尘盒组件2中可以设置有非接触式感应元件31，且设备主体110中设置有非接触式感应配合元件32；其中，非接触式感应元件31与非接触式感应配合元件32可在一定范围内实现非接触式的配合感应，因而无需复杂的机械结构和装配关系，只要确保非接触式感应元件31与非接触式感应配合元件32处于可感应的距离范围内，即可实现两者之间的配合感应，从而实现对尘盒组件2的在位检测。

因此，通过事先对非接触式感应元件31与非接触式感应配合元件32的感应距离范围进行配置，可令非接触式感应元件31可在尘盒组件2被安装至设备主体110的情况下配合于非接触式感应配合元件32，使非接触式感应配合元件32能够感应到非接触式感应元件31。由于两者之间采用非接触式的感应方案，因而相比于每次均需要相互装配的机械结构，可以避免装配过程可能造成的挤压、折断、材料老化等意外状况，从而提升其应用过程中的可靠性。

在一示例性实施例中，非接触式感应元件31可以为磁片，而非接触式感应配合元件32可以为霍尔传感器。通过配置磁片的磁场强度与霍尔传感器的感应灵敏度之间的匹配关系，可使尘盒组件2被安装至设备主体110的情况下，该霍尔传感器恰好能够感应到磁片，从而实现对磁片所处尘盒组件2的在位检测。

当然，正如上文所述，本公开并不限制非接触式感应元件31与非接触式感应配合元件32之间的感应方向，因而类似于上述实施例，可以将霍尔传感器作为非接触式感应元件31而安装于尘盒组件2中，并将磁片作为非接触式感应配合元件32而安装于设备主体110中，同样可以实现上述在位检测，此处不再赘述。

在本公开的技术方案中，非接触式感应元件31可以安装于尘盒组件2中的任意位置，本公开并不对此进行限制；类似地，非接触式感应配合元件32可以安装于设备主体110中的任意位置，本公开也并不对此进行限制。然而，对于非接触式感应元件31而言，通过改变其在尘盒组件2上的安装位置，可以实现不同的在位检测效果。

如图25所示，尘盒组件2可以包括：尘盒21和滤网22，且滤网22可拆卸地安装于该尘盒21上，因而非接触式感应元件31存在两种安装位置：安装于尘盒21中，或者安装于滤网22上。

假定非接触式感应元件31安装于滤网22上。那么，由于滤网22与尘盒21之间的体积和形状均相差较大，导致对于用户而言不可能单独将滤网22安装至设备主体110，而遗漏尘盒21，所以将导致下述两种安装情况：（1）用户未将滤网22安装至尘盒21，而单独将尘盒21安装至设备主体110，此时由于非接触式感应元件31位于滤网22上，因而自主清洁设备无法检测到尘盒组件2，因而检测结果为尘盒组件2不在位；（2）用户将滤网22安装至尘盒21，那么用户将完整的尘盒组件2安装至设备主体110后，自主清洁设备可以确定尘盒组件2在位。

因此，通过将非接触式感应元件31安装于滤网22上，不仅可以对尘盒组件2进行完整的在位检测，而且可以对滤网22进行检测，确保自主清洁设备得到“尘盒组件2在位”的检测结果时，该尘盒组件2中确实包含尘盒21和滤网22，从而避免气体在不经过滤网22过滤的情况下吹入风机结构，防止灰尘、颗粒状垃圾等被随之吹入风机结构并对风机结构造成损坏。由于滤网22上累积灰尘会大大降低风量影响吸尘效率，滤网是经常需要用户清理保持干净风路通畅的，用户在清理滤网22后很可能忘记将其装回而直接将尘盒21放入设备主体110，一旦开机清扫直接导致灰尘垃圾等进入风机结构造成损坏。实际上诸如扫地机器人等自主清洁设备由于忘装滤网22而导致的风机报废也是不少见的。由于滤网22的片状结构，导致在其上设计机械件进行在位识别是困难的。

可选择地，将非接触式感应元件31安装在滤网22的框架任意位置上，例如将磁片嵌装在滤网22的塑料框架上。

IV、尘盒组件2

在本公开的技术方案中，尘盒21上可以形成至少两侧开口：一侧开口为图26所示的尘盒21上的入风口211，另一侧开口为尘盒21上的出风口212；其中，滤网22可以安装于出风口212处，并通过使得滤网22覆盖该出风口212，确保灰尘等清洁对象滞留于尘盒21中，避免由出风口212被吹入后续的风机结构中。

在一示例性实施例中，如图26所示，尘盒21可以进一步拆分为：尘盒主体21A和设有入风口211的侧壁21B。由于入风口211设置于侧壁21B上，因而侧壁21B的规格必然大于入风口211，所以在将侧壁21B拆卸后，可形成规格大于入风口211的倾倒口213，便于用户对尘盒21中收集的灰尘等清洁对象进行倾倒。

4、二级风道5的平滑引导

图27为图21所示风路结构对应的俯视图。如图27所示，滚刷组件1、尘盒组件2和动力部件3在沿自主清洁设备的行进方向（即y轴方向）依次排列的同时，尘盒组件2与动力部件3还在x轴方向（即自主清洁设备的左右方向）上相互偏离，因而风从尘盒组件2吹向动力部件3时，同时存在沿y轴方向（即图17中的“由左向右”）和沿x轴方向（即图17中的“由下向上”）上的运动，即风在流动过程中存在“转弯”。尘盒组件2与动力部件3也可在x轴方向上无相互偏离，本公开并不对此进行限制。

如图27所示，二级风道5呈喇叭口状（靠近尘盒组件2的一侧截面积相对较大、靠近动力部件3的一侧截面积相对较小），以使风被聚拢至动力部件3的进风口。风从尘盒组件2吹入二级风道5时，由于截面积的减小，风是直接吹向二级风道5的迎风侧51的内壁；所以，在本公开的技术方案中，通过将该二级风道5的内壁迎风侧配置为弧形，一方面可以在x轴方向上对尘盒组件2输出的风进行引导，使其被吹向动力部件3的进风口，另一方面可以配合于风的流动，避免对其造成阻挡或干扰产生紊流，从而有助于降低气流损失、提高风量利用率。

同时，结合图21与图27可知，清洁对象被滚刷组件1清扫后，通过动力部件3产生的风（以及一级风道4的结构配合）被输送至尘盒组件2中，因而通过提升风路结构的风量利用率、降低气流损失，可以增加风对清洁对象的输送强度，从而提升自主清洁设备的清洁度和清洁效率。

5、动力部件3的倾斜配置

图28是根据一示例性实施例示出的一种二级风道与动力部件的截面剖视图。如图28所示，二级风道5远离尘盒组件2（图28中未示出）的端部形成出风口52，而该出风口52还配合连接至动力部件3的进风口311。其中，出风口52所处平面与水平面相交，即出风口52倾斜于水平面；那么，当动力部件3为轴流风机，且进风口311与该轴流风机的转轴（转轴方向可参见图28中标示的点划线方向）同向时，实际上表现为该轴流风机倾斜于水平面放置。

当出风口52和进风口311所处平面垂直于水平面时，风在二级风道5内部流动以及由二级风道5进入动力部件3的过程中，基本上都是在水平面内实现流动，因而风由二级风道5吹入轴流风机时，风向基本上平行于转轴方向，从而可使作为动力部件3的轴流风机实现最大的转换效率（比如将电能转换为风能的效率）；而当出风口52和进风口311所处平面平行于水平面时，风在二级风道5内部基本沿水平面流动，但由二级风道5进入动力部件3时，需要转而沿竖直方向流动，使得作为动力部件3的轴流风机的转换效率最小。

然而，由于自动清洁部件的内部空间十分有限，无法实现出风口52和进风口311所处平面垂直于水平面，所以在本公开的技术方案中，通过尽量增大作为动力部件3的轴流风机与水平面之间的夹角，一方面可以对自动清洁部件的内部空间进行合理利用，另一方面可使轴流风机的转换效率尽可能地最大化。

在本公开的技术方案中，针对风在二级风道5中的流动过程，还可以使二级风道5上朝向出风口52处的侧壁向外凸起，以增加二级风道5在出风口52处的内腔容量，使动力部件3产生的风在出风口52处的能量损失低于预设损失。比如图29为图21所示风路结构对应的右视图，如图29所示，当出风口52位于二级风道5的顶侧时，朝向出风口52处的侧壁为底侧，因而可以向下形成图29所示的凸起结构53，从而增加二级风道5在出风口52处的内腔容量，使得风在出风口52处改变风向（在出风口52所处平面并非垂直于水平面的情况下）并吹入动力部件3的情况下，提供更大的缓冲空间，以降低风在出风口52处的能量损失。

6、整机风道的全密封

从前面的分析可知，真空度和风量同样对于高的吸入效率有重要贡献。在本公开的技术方案中，对风道风路结构中各部件连接处存在的所有缝隙处都进行密封处理，比如在缝隙处填充软胶等，从而避免漏风，也即降低真空度的损失。另一方面，在风机的出风口处采用软胶件3132，将风全部导出主机，软胶件3132的使用除了可以避免漏风（即降低真空度）外，还可以避免灰尘进入自动清洁设备内部的电机等处，有助于延长自动清洁设备的使用寿命。

本公开的自主清洁设备中的各个功能模组分别安装在设备主体上预留的容纳空间中，可以从设备主体上独立拆卸下来，从而可以便捷地将损坏的功能模组单独拆卸下来维修或者更换新的功能模组，大大提高了自主清洁设备的维修效率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由本申请的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (27)

1.一种自主清洁设备，其特征在于，包括：设备主体、驱动模组、清洁模组、以及感知模组；所述感知模组为激光测距设备，所述感知模组可拆卸地装配于所述设备主体；所述设备主体包括底盘、以及固定于所述底盘的上壳体；其中，所述驱动模组设置于所述底盘，所述上壳体上具有与所述感知模组匹配的容纳腔，所述感知模组装配于所述容纳腔；

所述清洁模组包括：

沿所述自主清洁设备的行进方向依次排列的滚刷组件、尘盒组件和动力部件；

一级风道，设置于所述滚刷组件与所述尘盒组件之间；

二级风道，设置于所述尘盒组件与所述动力部件之间，所述尘盒组件与所述动力部件在所述自主清洁设备的横向轴方向上相互偏离，所述二级风道的内壁迎风侧呈弧形；

其中，所述一级风道配合于所述动力部件，以使所述滚刷组件清扫的清洁对象被所述动力部件产生的风输送至所述尘盒组件中，所述一级风道的倾斜度使风进入所述尘盒组件后，风及其裹挟的清洁对象吹向所述尘盒组件的尘盒顶部，所述清洁对象在重力的作用下落入尘盒底部，而斜向上运动的风被所述尘盒顶部反射后从所述尘盒组件的出风口进入二级风道；所述二级风道配合于所述动力部件，以使所述尘盒组件输出的风在预设方向上被平滑引导至所述动力部件的进风口。

2.根据权利要求1所述的自主清洁设备，其特征在于，所述感知模组通过多个第一连接件固定于所述上壳体。

3.根据权利要求1所述的自主清洁设备，其特征在于，所述设备主体还包括装配于所述容纳腔上方的保护罩，所述保护罩的周侧面镂空设置，所述感知模组位于所述容纳腔和所述保护罩之间。

4.根据权利要求3所述的自主清洁设备，其特征在于，所述保护罩的周侧面由至少一立柱构成，所述立柱具有较小的宽度。

5.根据权利要求3所述的自主清洁设备，其特征在于，当拆卸所述感知模组时，预先拆卸所述保护罩。

6.根据权利要求3所述的自主清洁设备，其特征在于，在拆卸感知模组之前，不必先拆卸所述上壳体和/或所述底盘。

7.根据权利要求3所述的自主清洁设备，其特征在于，所述保护罩通过多个第二连接件固定于所述上壳体。

8.根据权利要求3所述的自主清洁设备，其特征在于，所述保护罩由高强度尼龙和玻璃纤维的组合材料制成。

9.根据权利要求1所述的自主清洁设备，其特征在于，所述感知模组的周侧设置有防水防尘孔，所述上壳体上设置有与所述防水防尘孔对应的通孔。

10.根据权利要求1所述的自主清洁设备，其特征在于，所述设备主体还包括上盖，所述感知模组部分突出所述上盖。

11.根据权利要求1所述的自主清洁设备，其特征在于，所述设备主体还包括设置于所述感知模组下方的控制部件，所述感知模组包括设置于其下表面、与所述控制部件电连接的连接器。

12.根据权利要求1所述的自主清洁设备，其特征在于，所述设备主体包括前向部分和后向部分，所述感知模组位于所述后向部分。

13.根据权利要求1所述的自主清洁设备，其特征在于，所述驱动模组包括驱动轮模块，所述驱动轮模块包括左驱动轮模块和右驱动轮模块，所述左驱动轮模块和所述右驱动轮沿所述设备主体界定的横向轴对置。

14.根据权利要求13所述的自主清洁设备，其特征在于，所述驱动模组还包括至少一个从动轮，用以辅助所述设备主体的支撑及移动。

15.根据权利要求1所述的自主清洁设备，其特征在于，所述一级风道呈喇叭口状，且所述一级风道上任一处对应的截面积反相关于该任一处与所述滚刷组件之间的间隔距离。

16.根据权利要求15所述的自主清洁设备，其特征在于，所述二级风道呈喇叭口状，所述二级风道的出风口配合连接至所述动力部件的进风口；其中，所述动力部件为轴流风机，且所述动力部件的进风口与所述轴流风机的转轴同向。

17.根据权利要求1所述的自主清洁设备，其特征在于，滚刷组件包括滚刷和滚刷仓；所述滚刷包括转轴、设置于所述转轴上的胶刷件和毛刷件；

其中，所述胶刷件在所述滚刷的圆柱面内与所述转轴方向之间形成较小偏差角，以使所述胶刷件的兜风强度达到预设强度；以及，所述毛刷件在所述滚刷的圆柱面内与所述转轴方向之间形成较大偏差角，以使组成所述毛刷件的若干毛刷簇沿所述转轴方向依次排布时，对所述滚刷的圆柱面内周向覆盖角度达到预设角度。

18.根据权利要求17所述的自主清洁设备，其特征在于，所述胶刷件的中间位置沿所述行进方向弯曲，以使所述动力部件产生的风在所述胶刷件的中间位置能够对清洁对象进行汇集；其中，所述胶刷件的中间位置较其他位置更晚到达所述一级风道。

19.根据权利要求1所述的自主清洁设备，其特征在于，所述尘盒组件包括：尘盒和可配合安装于所述尘盒的滤网，所述尘盒上形成至少两侧开口；一侧开口为所述尘盒的入风口，另一侧开口为所述尘盒的出风口；其中，所述滤网安装于所述出风口处，并覆盖所述出风口。

20.根据权利要求19所述的自主清洁设备，其特征在于，所述感知模组邻近所述尘盒设置。

21.一种自主清洁设备，其特征在于，包括：设备主体、驱动模组、清洁模组、以及感知模组；其中，所述设备主体包括底盘、固定于所述底盘下方的底壳、固定于底盘上方的上壳体，以及固定于所述上壳体上方的上盖；所述上壳体上具有与所述感知模组匹配的容纳腔，所述感知模组装配于所述容纳腔；

所述清洁模组包括：

沿所述自主清洁设备的行进方向依次排列的滚刷组件、尘盒组件和动力部件；

一级风道，设置于所述滚刷组件与所述尘盒组件之间；

二级风道，设置于所述尘盒组件与所述动力部件之间，所述尘盒组件与所述动力部件在所述自主清洁设备的横向轴方向上相互偏离，所述二级风道的内壁迎风侧呈弧形；

其中，所述一级风道配合于所述动力部件，所述一级风道的形状使风的净压值平滑升高，以使所述滚刷组件清扫的清洁对象被所述动力部件产生的风斜向上输送至所述尘盒组件中；

所述滚刷组件包括滚刷和滚刷仓，所述滚刷仓包括浮动系统支架和滚刷盖；所述一级风道安装于所述浮动系统支架上。

22.根据权利要求21所述的自主清洁设备，其特征在于，所述浮动系统支架包括固定支架和浮动支架，所述一级风道位于所述固定支架与浮动支架之间。

23.根据权利要求21所述的自主清洁设备，其特征在于，所述感知模组可拆卸地装配于所述设备主体。

24.根据权利要求21所述的自主清洁设备，其特征在于，所述设备主体还包括装配于所述容纳腔上方的保护罩，所述保护罩的周侧面镂空设置，所述感知模组位于所述容纳腔和所述保护罩之间。

25.根据权利要求24所述的自主清洁设备，其特征在于，所述保护罩的周侧面由至少一立柱构成，所述立柱具有较小的宽度。

26.一种自主清洁设备，其特征在于，包括：设备主体、驱动模组、清洁模组、以及感知模组；其中，所述感知模组为激光测距设备，所述感知模组可拆卸地装配于所述设备主体；

所述清洁模组包括：

沿所述自主清洁设备的行进方向依次排列的滚刷组件、尘盒组件和动力部件；一级风道，设置于所述滚刷组件与所述尘盒组件之间；

二级风道，设置于所述尘盒组件与所述动力部件之间，所述尘盒组件与所述动力部件在所述自主清洁设备的横向轴方向上相互偏离，所述二级风道的内壁迎风侧呈弧形；

其中，所述一级风道配合于所述动力部件，所述一级风道的形状使风的净压值平滑升高，以使所述滚刷组件清扫的清洁对象被所述动力部件产生的风斜向上输送至所述尘盒组件中；

所述滚刷组件包括滚刷和滚刷仓，所述滚刷仓包括浮动系统支架和滚刷盖；所述一级风道安装于所述浮动系统支架上。

27.根据权利要求26所述的自主清洁设备，其特征在于，所述浮动系统支架包括固定支架和浮动支架，所述一级风道位于所述固定支架与浮动支架之间。

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