一种防毛发缠绕的多功能扫地机器人设计

摘 要：为解决家庭中经常出现的扫地机器人车轮轴承或内部结构被毛发缠绕的现象，通过改变原有常规扫地机器人内部硬件结构，增加毛发清理和边刷结构实现防毛发缠绕，同时增加了智能加湿和巡防摄像的功能，设计出一种防毛发缠绕的多功能扫地机器人。

关键词：多功能;防毛发缠绕;实时监控;智能加湿

1 绪论

伴随着生活水平的提高，机器人进入家庭帮忙打理家务成为新的需求。脱落毛发不仅危害人们的身体健康也给打扫处理造成了很大的麻烦，对扫地机器人而言，脱落毛发的如何便利清扫是急需解决的一个问题。因此，一款能够处理毛发的扫地机器人显得很有必要，解决了目前市场上扫地机器人在处理毛发后需要人为清扫的问题。同时随着人们对智能家居的要求逐渐增高，功能的多样性也成为逐渐发展的方向，通过对内部结构改造后增设了安全巡视和除湿增湿等多功能，满足生活中的更多需要。

2 整体结构设计

通过对现有的扫地机器人进行内部改动如图1所示，增加了加除发器和伸缩边刷装置实现对毛发清洁过程中防止内部和车轮轴承缠绕的功能，而湿器、摄像头完善了扫地机器人的功能，实现了扫地机器人的多功能化。

2.1 智能加湿装置

利用装置的灵活性，给清扫装置加设加湿器均匀分布安装在装置的四周，且机身表面安装多个空气湿度传感器，传感器实时检测室内空气湿度，将检测到的空气干燥信息经传送给控制主机，主机判断信息后发出指令，实现加湿器的打开，加湿器跟随装置的移动可加湿整个生活空间，实现较大范围的空气加湿功能。

2.2 巡视摄像安防装置

装置的摄像头前端配备多组人体红外热传感器，红外传感器和CMOS摄像头联合工作，实现的高性能、低成本的人体监视系统，且该系统可通过Wi-Fi实现与手机端或PC端的连接，能够较远距离实现对室内环境的实时巡视、监视。另外装置在用户安防巡视设置后，当外部环境发生任何异常变化时，都会触发报警信号且自动拍摄异常环境照片或视频并将其上传至用户手机端，提醒用户。

2.3 防缠绕装置设计

防缠绕装置由除发器和伸缩边刷两部分组成，除发器的机械结构由类似于梳子的梳齿和推齿两个主要硬件装置构成。除发器避免了内部滚刷轴承缠死，伸缩边刷用于解决车轮轴承被缠绕的问题。

2.3.1 除发器结构设计

除发器装置由梳齿和推齿两个主要硬件装置构成。除发器安装固定在除发器支撑架上，除发器支撑架嵌套在集尘盒进气端口边缘;其梳齿由除发器驱动舵机驱动沿梳齿导轨工作，推齿固定在除发器支撑架上，不可移动。工作时，梳齿在舵机作用下伸出吸尘口与滚刷交叉，此时导轨中弹簧被压缩，当凸轮与梳齿上挡板结构相分离时，通过弹簧作用梳齿收缩进集尘盒，并在推齿作用下将附在梳齿上的毛发推下被吸进集尘盒。

2.3.2 伸缩边刷结构装置

刷毛部通过导轨及弹簧连接在离心力作用下可以在边刷结构上直运动，边刷的伸缩结构使得边刷转动过程中能够将机身宽度范围内的毛发、灰尘规整在滚刷清扫路径上，避免车轮下存在的毛发缠绕在车轮轴承中。

3 总结

通过对扫地机器人进行内部结构改进，解决了目前使用的扫地机器人装置，清除地面散落毛发时，存在清扫不完全及无法避免被长毛发缠死轴承的问题，同时增加了智能加湿和巡防的设计，完善了整體功能。

参考文献：

[1]梁文莉.竞争激烈的扫地机器人市场[J].机器人技术与应用，2015（2）：21-23.

[2]赵航，刘玉梅，卜春光，等.扫地机器人的发展现状及展望[J].信息与电脑：理版，2016（12）：167-168.

[3]杜忠惠.清洁机器人的运动控制与超声定位系统的设与实现[D].东北师范大学，2016.

作者简介：曹程阳（1998-），男，汉族，河南巩义人，本科在读，河南理工大学，主要从事嵌入式方面的研究。