专利名称：多功能机器人系统的制作方法为了清洁室内环境，人们通常使用吸尘器、扫地机、拖把等对地面进行作业处理， 并用空气净化器来净化室内空气，但地面清洁器和空气净化器分别仅有单一的地面清洁和空气净化功能。图1为现有多功能智能清洁机器人的功能框架图。如图1所示，现有具备地面清洁和空气净化功能的多功能智能清洁机器人，它具有地面清洁模块101、空气净化模块103、移动模块105和控制模块107。其中，地面清洁模块101用来清洁地面，空气净化模块103用于净化空气，移动模块105用来驱动机器人在室内移动，控制模块107用来控制地面清洁模块101、空气净化模块103和移动模块105的工作。这种多功能智能清洁机器人通常使用充电电池供电工作，由于同时具有地面清洁模块101和空气净化模块103，重量较大，导致智能机器人有效工作时间缩短，不能很好的完成清洁工作。且室内清洁时，一般不会同时进行地面清洁和空气净化的工作，若仅进行地面清洁时，带上空气净化模块103比较浪费，缩短了机器人的有效工作时间；若仅进行空气净化工作时，带上地面清洁模块101 也比较浪费，同样缩短了机器人的有效工作时间。由此可见，上述多功能智能清洁机器人存在有效工作时间较少的缺陷。由上述示例可知，由于多功能机器人集成的功能越来越多，其体积和重量就越来越大，相应的，对机器人马达的驱动能力和电池的供电能力要求也更高。因此，出现了可选择工作模块的机器人，公开号为CN1927553A的中国专利申请，公开了一种有多个可交换工作模块的移动式机器人系统及其控制方法。移动式机器人系统可以根据不同的需要自动寻找相应的工作模块，并携带该模块执行任务。该技术方案中，通过视觉照相机作为检测部分，各模块设有能够被图像照相机进行感知的识别构件。采用该方法，不仅照相机本身成本较高，而且机器人本体需要配设有足够容量的存储器，整个成本随之提高；再者，进行图像对比，需要较大的计算，机器人反应判别响应较慢，降低了机器人的智能水平。
以下结合附图和对本实用新型的技术方案进行详细地说明。[0024]图1为现有多功能智能清洁机器人的功能框架图；[0025]图2为本实用新型机器人本体立体结构示意图；[0026]图3为本实用新型模块部立体结构示意图；[0027]图4为本实用新型红外信号接收装置的结构示意图；[0028]图5为本实用新型接近感应开关接收接近感应元件信号示意图[0029]图6为本实用新型导柱与导柱槽对接示意图；[0030]图7为本实用新型伸缩杆组件结构示意图；[0031]图8为图7所示伸缩杆组件的控制机构的功能框图；[0032]图9为本实用新型机器人本体寻找模块部的示意图。图2为本实用新型机器人本体立体结构示意图，图3为本实用新型模块部立体结构示意图。结合图2和图3所示，本实用新型提供一种多功能机器人系统，包括机器人本体 100和模块部200，两者可分离连接。机器人本体100上设有行走机构、控制单元和能量供给单元。其中，机器人本体100上设有第一工作模块，第一工作模块可以包括多个具有不同作业功能的作业模块。机器人本体100上设有的行走机构，使其能够在作业空间内自由行走，因此，第一工作模块通常是一些能够对地面进行作业的模块。例如，地面清洁模块，能对地面进行清洁，也可以为地面打蜡模块或上漆模块。如图3所示，机器人系统中的模块部200上设有第二工作模块。模块部200可以在固定不动的状态下，作业或者不作业；也可以与机器人本体100两者结合在一起之后进行作业。第二工作模块通常是一些能够对空气进行作业的模块。例如，可以为空气净化模块，主要作用是净化空气，使空气中的有害物质被过滤分解掉；也可以为加湿模块或喷香模块等等。当然，无论是第一工作模块，还是第二工作模块，都不以上述列举的各项为限，可以根据需要，设置具有其它功能的工作模块。机器人本体100设有工作模式和寻找模块部模式，以第一工作模块为地面清洁模块为例，在只需要清洁地面的时候，模块部200从机器人本体100上自动分离，此时机器人系统被分为机器人本体100和模块部200两个彼此独立的部分，机器人系统进入工作模式， 控制单元控制行走机构工作，机器人本体100移动，并且地面清洁模块执行清扫动作，进行地面清洁作业；此时模块部200则处于原地待命的状态，第二工作模块不进行任何作业。以第二工作模块为净化空气模块为例，当机器人本体100检测到空气质量不佳，需要对待清洁区域进行净化作业时，机器人系统进入寻找模块部模式，机器人本体100自动寻找模块部200，并自动组合在一起，此时，第一工作模块清洁地面，同时第二工作模块净化空气，两者同时工作。换句话说，机器人本体100设有工作模式和寻找模块部模式；在工作模式下， 控制单元控制行走机构工作，机器人本体100移动并且第一工作模块执行作业；在寻找模块部模式下，机器人本体100寻找模块部200，并将第二工作模块组合到机器人本体100上。 在机器人本体100未将模块部200结合为一体进行移动式净化空气时，模块部200本身也可以直接或是依据模块部200上设有的空气质量检测装置的检测结果，在其固定点位置进行固定式净化空气。为了便于机器人本体100的自由移动，其下底面设有行走机构。如图2所示，行走机构包括驱动轮10在能量供给单元所提供的动力下，按照控制单元预设的运动方式运动。 为使机器人本体旋转更灵活，行走机构还包括随动轮15，根据需要，随动轮15的设置数量可以为1个或1个以上。如图3所示，模块部200上设有自动分离机构，该分离机构包括伸缩机构及其控制机构，伸缩机构固定在模块部200上。控制单元控制伸缩机构的控制机构作业，伸缩机构收缩，将模块部200向下移动，从而将模块部200组合到机器人本体100上。为了不干涉机器人本体100和模块部200的组合，伸缩机构设在模块部200的边缘外侧上。在本实施例中，伸缩机构包括气泵、气缸、活塞和伸缩杆80。在模块部200边缘外侧各设有三个伸缩杆；其中一个为后伸缩杆81。机器人本体进入模块部的方向为模块部前方，因此，后伸缩杆81位于模块部200正后方边缘外侧，该伸缩杆81的轴心线位于模块部 200的垂直平分面上；另外两个伸缩杆80分别设在两侧沿边缘外侧。伸缩杆可以在竖直方向伸缩。设机器人本体进入模块部的方向为模块部前方。在正后方的伸缩杆81朝着机器人本体100进入方向的一侧，设有红外线发射装置 99，红外线发射装置99可发射仿锤体形状的红外线，形成红外信号区。在寻找模块部模式下，红外信号接收装置90 (如图2所示)接收红外信号发射装置99的信号，依靠该信号的指引，机器人本体100靠近模块部200，将空气净化模块组合到机器人本体100上。如图2并结合图3所示，机器人本体100进入模块部200的方向为机器人本体100 的前方，也就是图2中的左侧方为机器人本体100的前方，在机器人本体100的前侧面设有红外信号接收装置90。图4为本实用新型红外信号接收装置的结构示意图。如图4所示， 红外信号接收装置90包括红外接收管a91、红外接收管b93、红外挡板95。图4中箭头所示的方向表示红外信号发射方向，红外挡板95设置在机器人本体100的中心线上，该中心线的方向与模块部200寻找机器人本体100时的行走方向一致，并且红外接收管a91和红外接收管b93相对于红外挡板95呈轴对称分布。红外接收管a91、红外接收管b93，用于接收红外线，并将接收到的红外信号传递给控制单元。在安装红外信号接收装置90到机器人本体100时，需要保证红外挡板95设置在机器人本体100的中心线上，该中心线的方向与模块部200寻找机器人本体100时的行走方向一致，为垂直状态，即红外接收管a91、红外接收管b93在同一水平面上，这样可以保证当红外信号发射装置99位于红外接收管91、93 二者的垂直平分线上，也就是机器人本体 100位于模块部200正前方的时候，红外接收管a91、红外接收管b93接收到的红外信号值是一样的。在实际的寻找过程中，红外接收装置90中的红外接收管a91和红外接收管b93， 分别将接收到红外信号反馈给控制单元，控制单元对两个控制信号的强弱进行比较，当接收到的两个信号的强度相同时，控制单元驱动行走机构使机器人本体100沿直线行走；当接收到的两个信号的强度不同时，控制单元驱动行走机构使机器人本体100沿其回转中心朝接收红外信号强的方向转动，在机器人本体100行走的同时调整其行走方向，直到接收到的两个红外信号强度相同时，控制单元驱动行走机构使机器人本体100沿直线行走。结合图2及图3，机器人本体100上表面设有接近感应开关70，模块部200下底面对应设有接近感应元件75。图5为本实用新型接近感应开关接收接近感应元件信号示意图。本实施例中接近感应开关70为霍尔传感器，接近感应元件75为磁铁。当机器人本体100移动到模块部200附近时，霍尔传感器将接收到磁铁发出的磁信号，传递给机器人本体100的控制单元，控制单元控制机器人本体100减速前进，随着机器人本体100向模块部 200的靠近，霍尔传感器接收到的磁信号逐渐增强，当达到设定值时，控制单元控制行走机构停止前进，机器人本体100停止时，接近感应开关70与接近感应元件75的相对位置关系如图5所示。需要说明的是，当接近感应开关70采用霍尔传感器或者磁控管时，接近感应元件75为磁铁，当接近感应开关70为金属接近开关时，接近感应元件75为金属元件。图6为本实用新型导柱与导柱槽对接示意图。图2、图3并结合图6所示，模块部 200的下表面还设有导柱35，公插25，机器人本体100的上表面设有导柱槽30，母插20。导柱35的数量与位置，与机器人本体100上的导柱槽30对应；公插25，凸伸于模块部200下表面，与凹设在机器人本体100上表面的母插20相对应，两者具有传输电信号及控制信号数据的接口。除了上述的设置方式，也可以将导柱35设于机器人本体100上，导柱槽30设置于模块部200上，只要二者位置与数量相对应，且均勻分布于模块部200或机器人本体 100相对表面的近边缘处，即可满足导向、定位功能，使得模块部200和机器人本体100精准组合。根据机器人本体100的体积大小，导柱槽30可以设置为2个或2个以上，均勻分布在机器人本体100近边缘处。同理，公插25、母插20也可交换设置，即公插25设于机器人本体100，母插20设于模块部200，只要二者位置相对，就可保证模块部200和机器人本体100组合时，公插25和母插20能够相连接，通过公插25与母插20的连接，机器人本体 100的能量供给单元为模块部200提供动力，继而传输电信号能及控制信号。当机器人本体100停到模块部200的正下方时，即如图6所示的状态，模块部200 的信号接收单元接收到机器人本体100控制单元的第一信号发送单元发送的无线信号后， 传递给自动分离机构，自动分离机构的控制机构控制伸缩机构工作，模块部200的伸缩杆
9收起模块部200开始下落。随着伸缩杆的收起，模块部200下降，设于模块部200下表面的导柱35滑入设于机器人本体100上表面的导柱槽30内；公插25插入母插20内。通过导柱35和导柱槽30的配合，模块部200和机器人本体100的组合更精准，公插25、母插20对应的接口能有效接通。本实施例中的伸缩机构包括气泵1320 (图8所示)和伸缩杆组件131a。图7为本实用新型伸缩杆组件结构示意图。如图7所示，本实施例中的伸缩杆组件131a(图8所示) 包括气缸83、活塞85和伸缩杆80、81。活塞85设置于气缸83内部，将气缸83分为上下两个腔室，伸缩杆80 —端与活塞85相连接，另一端伸出气缸；在气缸83上，对应上下两个腔室分别设有进气口和出气口 ；或者在气缸83上任一腔室上设有进/出气口。气缸83中活塞85能够往复运动，活塞85带动伸缩轴运动，并使伸缩杆80伸缩，将模块部200顶升起来以使其与机器人本体100分离或将模块部200落下以使其与所述的机器人本体100组合。 模块部200与机器人本体100的分离高度大于机器人本体100的高度，只有伸缩杆把模块部200顶升的高度大于机器人本体100自身的高度，才能使机器人本体100能够移动到模块部200下方，实现二者组合。图8为图7所示伸缩杆组件的控制机构的功能框图。如图8并参考图7所示，伸缩杆组件的控制机构132包括设置在所述气泵1320与进/出气口之间或所述气泵1320与进气口之间的管道上的气阀1321、气阀控制器1323和第二信号接收单元1322。所述第二信号接收单元1322接到控制单元12发送的指令，并将该指令发送给气阀控制器1323，所述气阀控制器1323发送控制信号给气阀1321，所述气阀1321根据该指令打开或关闭，使得气泵1320向气缸83中打气，从而控制伸缩杆1312的伸出，或者使气室1310中气体从气阀 1321溢出到大气中。在本实施例中，通过气动方式来控制，其中的气泵可是一个微型打气筒，而气阀、 气阀控制器可以采用现有技术中的任何一种，例如，当气阀中带有控制功能时，可以不用单独的控制器，但是，如果只是普通的气阀，则需要增加一个控制器，具体可以是集成有控制元件的一小块电路板。由于此技术属于现有的成熟技术，因此，在此不再赘述。除了上述的结构形式之外，伸缩机构还可以采用驱动电机、伸缩杆80与齿轮齿条机构中的齿条相连的方式。齿轮转动带动齿条往复运动，齿条带动伸缩杆80升降，将模块部80顶升起来或落下，以使其与机器人本体80分离或组合。该伸缩机构的控制机构包括电机控制器和第二信号接收单元，所述电机控制器通过第二信号接收单元接收所述控制单元的指令，并发送控制信号给所述驱动电机，用于控制驱动电机的转向及转速，从而控制伸缩杆的伸缩状态。图9为本实用新型机器人本体寻找模块部的示意图。如图9所示，当机器人本体 100移动到模块部200上的红外信号发射装置99发出的红外信号区域A时，机器人本体100 上的红外信号接收装置90收到红外信号，控制单元控制机器人本体100转向，向红外信号发射装置99的方向运动。若机器人本体100不在模块部200的正前方，由于红外挡板95的遮挡作用，使得两个红外接收管a91、红外接收管b93接收到的红外信号强弱不同，传递给控制单元的值大小不同，控制单元根据接收到的红外信号值大小，驱动行走机构使机器人本体朝向接收红外信号强的方向转动，在行走的同时调整行走方向。当机器人本体100方向调整到两个红外接收管a91、红外接收管b93接收到的信号值一样时，即模块部200的正前方，控制单元控制机器人本体100沿直线，向红外信号发射装置99，即模块部200前进。当机器人本体100移动到模块部200正下方附近时，设在机器人本体100上表面的接近感应开关70，接收到模块部200下表面接近感应元件75发射的信号，控制单元控制驱动轮减速前进，当接近感应开关70接收到的信号达到设定值时，控制单元控制驱动轮停止，机器人本体100停止在模块部200正下方，此位置就是机器人本体100和模块部200对接组合的位置。此时气泵或驱动电机工作，带动伸缩杆收缩。随着伸缩杆的收缩，模块部200开始下降，导柱插入导柱槽，公插插入母插。若机器人本体100没有停到模块部200正下方，则可通过导柱与导柱槽的滑动配合，矫正机器人本体100的位置。直到模块部200完全降落到机器人本体100的上面，完成模块部200与机器人本体100的组合过程。本实用新型控制单元包括第一信号接收单元、中央处理单元和第一信号发送单元，第一信号接收单元将接收到的信号发送给中央处理单元，中央处理单元根据所接收到的信号判断需要组合的功能模块，并通过第一信号发送单元将控制信号发送给与需要组合的功能模块相连接的自动分离机构。第一信号接收单元接收到的信号包括用户通过机器人本体100上的控制面板输入的控制信号；或模块部200发送的状态信号；或机器人本体 100检测的状态信号。当第二工作模块为空气净化模块时，模块部发送的状态信号包括空气质量状态信号；当第一工作模块为地面清洁模块时，机器人本体100检测的状态信号包括地面清洁状态信号；当第二工作模块为空气加湿模块时，模块部发送的状态信号包括空气湿度状态信号。控制单元的第一信号发送单元向自动分离机构发送的分离信号为无线信号。另外，多功能机器人系统还包括充电座，该充电座设有供能单元，可以为所述的模块部200提供能量。结合上文中所述的多功能机器人系统的结构，简单说明一下机器人本体100寻找模块部200的控制方法。此时，机器人本体100和模块部200处于分离状态，控制方法包括步骤01 所述的控制单元接收到信号输入后执行步骤1，该信号输入包括用户通过机器人本体(100)上的控制面板输入的控制信号；或模块部(200)发送的状态信号；或机器人本体(100)检测的状态信号。步骤1 控制单元控制机器人本体进入寻找模块部模式；步骤2 机器人本体100的红外信号接收装置90接收模块部200的红外信号发射装置99发射的信号，依靠红外信号发射装置信号的指引，机器人本体100靠近模块部200。具体来说，所述的步骤2中还具体包括步骤21和步骤22。步骤21为所述的红外接收装置90包括红外接收管a91和红外接收管b93，分别将接收到红外信号反馈给控制单元，控制单元对两个控制信号的强弱进行比较，当接收到的两个信号的强度相同时，控制单元驱动行走机构使机器人本体100沿直线行走；当接收到的两个信号的强度不同时，控制单元驱动行走机构使机器人本体100朝向接收红外信号强的方向进行转动，在机器人本体100行走的同时调整其行走方向，直到接收到的两个红外信号强度相同时，控制单元驱动行走机构使机器人本体100沿直线行走。
11[0063]步骤22为当所述的机器人本体100接近模块部200时，所述的接近感应开关70 接收到接近感应元件75的信号，控制单元控制行走机构使机器人本体减速运动，所述的接近感应开关70接收到的感应信号达到预设的额定强度，机器人本体100与模块部200对正，运动停止。步骤3 将第二工作模块组合到机器人本体100上。步骤3具体包括步骤31和步骤32。步骤31为模块部200上的自动分离机构工作，所述的模块部200开始下降，从而将所述的模块部200组合到所述的机器人本体100上。步骤32为机器人本体100的导柱槽30和模块部200对应设置的导柱35之间的对正并卡合；或模块部200的导柱槽30和机器人本体100对应设置的导柱35之间的对正
并卡合。本方法中还包括步骤4，包括所述的公插25和母插20之间的电信号和控制信号连接。综上所述，本实用新型结构简单紧凑，不同的工作模块可根据实际的作业需要实现组合或分离作业，工作效率提高；实现不同工作模块的分体供电，节能省电；且多功能机器人系统自动寻找工作模块时，能够准确判断模块的位置，自动对接，精确度高。多功能机器人系统自动寻找模块部时，能够准确判断模块的位置，自动对接，精确度高，可控性强。