专利名称：多功能机器人及其自动分离功能模块的控制装置的制作方法随着科技的进步，机器人已经成为一种常见的智能装置，在各行各业发挥着重要的作用。通常，一种机器人具有一种或几种相关的功能。以清洁这一功能为例，为了清洁室内环境，人们通常用吸尘器、扫地机、拖把等地面清洁器来清洁地面，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。为了使地面清洁器和空气净化器可同时工作，现有技术中出现了具有地面清洁和空气净化功能的多功能智能清洁机器人，如图1所示，图1为现有技术中多功能智能清洁机器人功能框图，多功能智能清洁机器人包括地面清洁单元100a、空气净化单元200a、移动机构1 和控制单元13a。所述地面清洁单元IOOa用来清洁地面，所述空气净化单元200a用于净化空气，移动机构1 用来驱动多功能智能清洁机器人在室内移动，控制单元13a用来控制地面清洁单元100a、空气净化单元200a和移动机构12a的协调工作。具体地，如图2所示，为现有技术中多功能智能清洁机器人的剖面示意图。所述多功能智能机器人Ia包括壳体Ila和移动机构12a，所述移动机构1 包括驱动轮121a和随动轮12加。其中所述壳体Ila内部设置有地面清洁单元100a，空气净化单元200a。所述地面清洁单元IOOa内部设置有尘筒102a，地面清洁单元IOOa的底部设有进灰口 103a， 该进灰口 103a通过进风通道10 与尘筒10 相连通，所述的进灰口 103a的相应位置处设有滚刷105a，所述尘筒10 通过灰尘过滤网106a与出风通道107a连接；当地面清洁单元IOOa工作时，控制单元(图中未示出)控制吸尘电机109a带动滚刷10 转动，将地面上的脏物从进灰口 103a、进风通道10 收集到所述尘筒10 内，在地面清洁单元IOOa运行中，带有脏物的气流A沿箭头方向进入尘筒10 并向出风通道107a方向流动，当脏物遇到灰尘过滤网106a时，被阻隔滑落到尘筒10 中，无脏物的气流A通过出风通道107a，从出风口 108a吹出。请再次参考图2，空气净化单元200a，其内部设置有空气质量传感器201a，空气过滤网20 与风道203a密封连接，所述风道203a内部设有离心式风轮2(Ma。当空气净化单元200a工作时，所述空气质量传感器201a检测空气质量，并将检测到的值发送给控制单元 (图中未示)，控制单元接收到信号后，判断空气质量是否达标，如果不达标，控制电机205a 带动离心式风轮20 转动，将被污染的气体从进气口 206a吸入到空气净化单元200a内， 并吸附到空气过滤网20 上进行过滤，污染物被滞留在空气过滤网20 中，过滤后的气体沿着B方向从出气口 207a排出。以上地面清洁单元IOOa和空气净化单元200a的具体结构仅仅是一个示例，还可以是现有技术中的任何一种具体结构。上述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单元和空气净化单元，重量较大，驱动智能机器人行走的驱动电力消耗大。在进行室内清洁时，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，因为要带上空气净化模块，因而比较浪费驱动电力，若仅进行空气净化工作时，也需带上地面清洁模块，同样浪费电力，而充电电池的能量一定，因而，大大缩短机器人的有效工作时间，不能很好的完成室内清洁工作。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细地说明。图1为现有技术中多功能智能清洁机器人功能框图；图2为现有技术中多功能智能清洁机器人结构剖面示意图；图3为本实用新型多功能机器人整体结构框图；图4为本实用新型多功能机器人自动分离机构的功能框图；图5为本实用新型多功能机器人自动分离功能模块的方法流程图；图6为本实用新型多功能机器人一个具体实施例的部分结构示意图；图7为本实用新型多功能机器人一个具体实施例中的两个功能模块分离的结构示意图；图8为本实用新型自动分离机构中的伸缩机构的一种结构示意图；图9为图8所示伸缩机构的控制机构实施例一的功能框图；图10为图8所示伸缩机构的控制机构实施例二的功能框图；图11为本实用新型自动分离机构的伸缩机构的另一种结构示意图；图12为图11所示伸缩机构的控制机构的功能框图；图13为本实用新型多功能机器人实施例二的主体的结构示意图。图14为本实用新型所述应用在多功能机器人中自动分离功能模块的控制装置的一个实施例的功能框图。图3为本实用新型多功能机器人整体结构框图，如图3所示，本实用新型所提供的多功能机器人包括主体1、多个功能模块2和至少一个自动分离机构13，多个功能模块2设置在所述本体1上方，在所述本体1上还设置有行走机构11、控制单元12和第一能量供应单元(图中未示出)，所述第一能量供应单元分别通过接口与各个功能模块2行走机构11 电连接，用于为所述功能模块2和行走机构11提供工作能量，所述控制单元12通过控制行走机构11使多功能机器人能够移动。在自动分离机构13或功能模块上还设有第二能量供应单元，用于为自动分离机构13提供工作能量。所述多个功能模块，在本实用新型的一个具体实施例中为地面清洁模块20和空气净化模块21，所述地面清洁模块20和空气净化模块21依次叠设在本体1上，并通过接收控制单元12的工作指令进行工作。每一个所述自动分离机构13与一个与其对应的所述功能模块2相连接，所述控制单元12控制所述自动分离机构13将与其连接的所述功能模块2从所述本体1上分离出来，或者将所述功能模块 2和所述本体1组合在一起。在本实用新型的一个具体实施例中，所述控制单元12包括第一信号接收单元 121、中央处理单元122和第一信号发送单元123，所述第一信号接收单元121接收到的信号包括，用户通过本体1上的控制面板输入的控制信号，或各个功能模块发送的状态信号，或来自于所述自动分离机构13的状态信号，或由本体检测到的状态信号。由于通常的机器人都具有用于提供人机对话的控制面板，因此，控制单元12可以通过第一信号接收单元121接收通过该控制面板输入的指令，例如，该指令可以用于指示具体分离哪个功能模块。具体操作如，设置一个清单，其上载明可以分离的功能模块，用户通过控制面板可以浏览该清单，并选择一个或多个功能模块，当确定所做的选择后，控制单元12将收到该指令，并且知道应分离哪个功能模块。再例如，用户可以通过控制面板强制选择由哪个功能模块工作，如，用户可以选择在某一时段控制地面清洁模块20工作，在某一时段控制空气净化模块21工作。各个功能模块2会向控制单元12发送状态信号，例如，当所述功能模块2为空气净化模块21时，所述状态信号为空气质量状态信号，控制单元12根据该空气质量状态信号判断是否需要进行空气净化，即是否需要启动空气净化模块21，如果不需要，则不需要在移动时带着空气净化模块21。当所述功能模块2为地面清洁模块20时，所述状态信号为地面状态信号，控制单元12根据该地面状态信号判断是否需要进行地面清洁，即是否需要启动空气净化模块21， 如果不需要，则不需要在移动时带着地面清洁模块20。当然，本实用新型并不局限于上述两种工作模块，功能模块也可以是空气加湿模块，当功能模块为空气加湿模块时，所述状态信号为空气湿度状态信号等。另外，自动分离机构13会向所述控制单元12发送状态信号，代表工作状态良好、 异常等内容，控制单元12根据该状态信号确定该自动分离机构是否可用，如果可用，再向其发送分离或组合的指令，如果不可用，则不向其发送分离或组合的指令，即不再执行组合或分离的动作。此时，可以报警或进行其他的工作。当然，自动分离机构13可以一直发送状态信号，也可以在出现异常(如电机故障、伸缩机构故障等)时再发送信号。在多功能机器人本体上还设有各种对应于不同功能模块的传感器，如空气质量传感器和灰尘传感器等。当通过本体上的传感器检测到的状态信号为对应于一功能模块不需工作的信号，该多功能机器人可以确定此时需要分离该功能模块，并可以确定与该本体检测到的状态信号对应的功能模块为待分离功能模块。另外，本实用新型提供的多功能机器人也可以通过本体检测出的信号判断组合或置换某一功能模块。例如，针对本实用新型提供的具体实施例中，功能模块分别为地面清洁模块20和空气净化模块21，在本体上设置有空气质量传感器和灰尘传感器，用于在只有地面清洁模块20工作时，也可以检测到空气质量信号，当本体上检测到的空气质量信号值大于预定值时，该机器人可以确定需要启动空气净化模块21工作，此时，将停止地面清洁模块20的工作，找到空气净化模块21，启动空气净化模块21工作。反之，在空气净化模块21 工作时，如果本体检测到灰尘信号值大于预定值时，该机器人可以确定需要启动地面清洁模块20工作，此时，将停止空气净化模块21的工作，找到地面清洁模块20，启动地面清洁模块20工作。图4为本实用新型多功能机器人自动分离机构的功能框图，如图4并参考图3所示，本实用新型提供一种应用在多功能机器人中自动分离机构13，其包括伸缩机构131和控制机构132，所述伸缩机构131固定在功能模块2上，工作时，所述控制单元12根据接收到的信号确定待分离功能模块，并向该所述待分离功能模块中的伸缩机构的控制机构132 发送无线分离指令信号，所述伸缩机构的控制机构132根据接收到的分离指令信号，控制所述伸缩机构131伸展，将所述功能模块2向上抬起，从而使该功能模块2与本体1相分离； 或者在所述功能模块2与本体1分离状态时，所述控制单元12根据接收到的信号确定待组合的功能模块，并向该所述待组合功能模块中的伸缩机构的控制机构132发送无线组合指令信号，所述伸缩机构131收缩，将所述功能模块2向下移动，从而将所述功能模块组合到所述本体1上。图5为本实用新型多功能机器人自动分离功能模块的方法流程图，如图6所示，多功能机器人自动分离功能模块的方法流程如下方法一该方法可以仅包括图5中的步骤S100、S101、S102、S105和S107。在本方法中，这些步骤按序号大小依次执行。步骤S100，控制单元12接收信号，需要说明的是，该信号包括用户通过本体1上的控制面板输入的控制信号，或各个功能模块发送的状态信号，或来自于本体检测的状态信号。[0040]步骤S101，判断是否需要分离功能模块，如果需要，执行步骤S102，如果不需要， 返回步骤S100。步骤S102，确定待分离功能模块。步骤S105，控制与待分离功能模块相连接的自动分离机构13动作，由所述自动分离机构13将所述待分离功能模块与所述多功能机器人的本体或其他功能模块相分离。需要说明的是，在步骤S105中还包括这样两个步骤，首先，控制单元12中的第一信号发送单元123向自动分离机构中的伸缩机构的控制机构132发送分离指令；而后，所述伸缩机构的控制机构132根据分离指令，控制伸缩机构131伸展，由所述伸缩机构131将待分离功能模块向上抬起。步骤S107，控制单元12控制多功能机器人的行走机构11动作，由所述行走机构 11带动多功能机器人离开所述待分离的功能模块。方法二该方法除了包括方法一即图5中的步骤S100、SlOU S102、S105和S107夕卜，在步骤S105之前还包括步骤S104，分离相邻的功能模块，即将待分离功能模块相邻上面的功能模块与所述多功能机器人的本体1相分离。在步骤S105之后还包括步骤S106，将所述待分离功能模块相邻上面的功能模块重新组合到所述多功能机器人的本体1上。通过方法二所述的流程，如果待分离功能模块位于多个功能模块的中间时，可以将处于中间位置的功能模块分离出来。在上述两种方法中，在确定了待分离的功能模块后，包含步骤S103如果还收到了来自于所述自动分离机构的状态信号，如果该状态信号为异常，则在步骤S108发出报警并停止分离该功能模块的动作；如果不异常，则执行步骤S105。通过该步骤，可以在分离功能模块前确定与该功能模块相连接的自动分离机构状态良好，保证了分离的准确性。图6为本实用新型多功能机器人实施例一的部分结构示意图，图7为本实用新型多功能机器人实施例一的两个功能模块分离的结构示意图，如图6并参照图7所示，在本实施例中，共有两个功能模块，一个是地面清洁模块20，一个是空气净化模块21，地面清洁模块20位于空气净化模块21的下方，并与主体1集成在一起，其工作原理及结构与背景技术相同，在此不再赘述。参见图7，两个相邻的功能模块叠设在一起，每个功能模块都设有第一连接机构，所述连接机构包括均勻设置在一个功能模块上的多个导柱70和设置在相邻功能模块上与多个导柱70相对应的导槽71。当两个功能模块合并时，带有多个导柱70的功能模块逐渐下降，使所述导柱70插入相邻功能模块上设置的导槽71，当导柱70完全插入导槽71时，合并工作完成，可使两个功能模块合并固定。在图7中，所述上面的功能模块，如空气净化模块21上设有自动分离机构13，所述自动分离机构13包括伸缩机构及其控制机构。其中，本实用新型多功能机器人实施例一中的自动分离机构的伸缩机构的一种结构示意图如图8所示。参见图8，为本实用新型自动分离机构中的伸缩机构的一种结构示意图；在本实施例中自动分离机构的伸缩机构131包括气泵(1320)及支撑脚131a，其中，支撑脚131a包括气室1310、活塞1311和伸缩杆1312，所述活塞1311设于所述气室1310的内部，将所述气室1310分为上下两个腔室1314，1315，所述伸缩杆1312的一端与所述活塞1311相连接， 另一端伸出所述气室1310 ；在所述气室1310上，对应上腔室1314设有进/出气口 1313 ； 或者在所述气室1310上，对应上下腔室1314，1315分别设有进气口和出气口(另一种实施例，未图示)。当多功能机器人进行功能模块分离工作时，气流自气泵1320沿着D方向通过进/ 出气口 1313进入气室1310，上腔室1314内的气压增大，推动活塞1311带动伸缩杆1312 沿E方向运动，可将待分离功能模块抬起，使其脱离多功能机器人本体。当多功能机器人进行功能模块合并工作时，气流沿着D的反方向通过进/出气口 1313流出气室1310，上腔室 1314内的气压减小，由于待合并功能模块本身的重力使伸缩杆1312受到支撑力F，从而驱动活塞1311及伸缩杆1312沿着E的反方向运动，使待合并功能模块下降，从而与多功能机器人本体合并。图9为图8所示伸缩机构的控制机构实施例一的功能框图，如图9并参考图8所示，伸缩机构的控制机构132包括设置在所述气泵1320与进/出气口 1313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向气室1310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伸缩机构，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。图10为图8所示伸缩机构的控制机构实施例二的功能框图，如图10并参考图8 所示，本实施例与实施例一不同之处在于，风机103的气流进/出口与进/出气口 1313相连接，风机控制器102通过第二信号接收单元101接收到的控制单元12的指令，并发送控制信号给所述风机103，控制风机103的转向与转速，从而控制伸缩杆832的伸缩状态。图11为本实用新型自动分离机构的伸缩机构的另一种结构示意图，如图11所示， 在本实施例中自动分离机构Iio包括，驱动电机115、转动部、摆杆111和推杆112。转动部为减速齿轮114，驱动电机115的输出轴上设有小的传动齿轮113，减速齿轮114与传动齿轮113的轮齿相啮合，由此，减速齿轮114通过传动齿轮113与驱动电机115的输出轴相连。 摆杆111的一端铰接在减速齿轮114的轮体一侧面上，摆杆111与减速齿轮114的铰接点到减速齿轮114中心的距离为R，所述摆杆111另一端与推杆112的一端铰接，推杆112的行程为r，则r = 2R，推杆112另一侧的自由端同轴设置一导向机构(图未示)，使推杆自由端保持直线运动。当多功能机器人进行功能模块分离工作时，驱动电机115启动，带动小齿轮113旋转，小齿轮113带动减速齿轮114旋转，减速齿轮114带动摆杆111做圆周运动， 摆杆111带动推杆112做直线运动。每当减速齿轮114旋转半周，摆杆111带动推杆112 直行行进距离S，S = 2R。推杆112的行程为r,若r = S = 2R，则推杆112刚好行动距离 S时，待分离功能模块升至最高点，使其脱离多功能机器人本体。当多功能机器人进行功能模块合并时，驱动电机115做反向旋转，使小齿轮113驱动减速齿轮114带动摆杆111做反向圆周运动，摆杆111带动推杆112直行退回距离S，S = 2R，使待合并功能模块下降，从而与多功能机器人本体合并。当然，如果不需要对驱动电机的输出转速进行减速，转动部可以是任何一种回转件，其直接与驱动电机的输出轴相连接。摆杆的一端铰接在转动部一侧面上，摆杆与转动部的铰接点到转动部中心的距离为R，摆杆另一端与推杆的一端铰接，推杆的行程为r，则r = 2R，推杆另一侧的自由端同轴设置一导向机构，使推杆自由端保持直线运动。其余的工作方式与上述采用减速方式的相同，在此不再赘述。图12为图11所示伸缩机构的控制机构的功能框图，如图12并结合图11所示，所述的伸缩机构的控制机构120包括电机控制器122和第二信号接收单元121，所述电机控制器122通过第二信号接收单元121接收所述控制单元12的指令，并发送控制信号给所述驱动电机115，用于控制驱动电机155的转向及转速，从而控制推杆112的伸缩状态。在以上实施例中，最下面的地面清洁模块与主体集成在一起，不可分离，当然所有的功能模块与主体均可以分离，包括最下面的功能模块，其中最简单的一种结构是，主体仅为一个框架，该框架如图13所示，图13为本实用新型多功能机器人另一实施例的主体的结构示意图，主体1’包括两个驱动轮11’、一个从动轮12’和两个驱动电机13’，所述两个驱动电机13’接收控制单元(图未示)的信号，通过驱动两个驱动轮11’并带动从动轮12’ 使主体1’运动。所述多个功能模块叠摞在主体1’上并固定，在工作时，主体1’运载多个功能模块进行工作，其工作方法与实施例一相同，在此不再赘述。在以上实施例中，多功能机器人中的控制单元可以是单独用于实现分离功能模块的分离控制单元，此时，该控制单元不具有其他的控制功能，如行走模式的控制、对各个功能模块协调工作的控制等等。另一方面，在以上实施例中，多功能机器人中的控制单元也可以是用来控制该多功能机器人所有功能协调工作的控制部件，即总的控制单元。例如，除了具有如前所述的分离功能模块的控制功能外，还包括其他的各种相关控制功能。为了提高该多功能机器人的扩展性，在本实用新型的一个实施例中，在该多功能机器人的总的控制单元中包括分离控制单元这样一个功能模块，该分离控制单元与前述各实施例中的伸缩机构的控制机构(以伸缩机构的控制机构132为例，其他各实施例中的伸缩机构的控制机构100，120与此类似)构成自动分离功能模块的控制装置。该控制装置的功能框图如图 14所示，分离控制单元140设置于本体中，其可以为控制单元12中的一个功能模块。所述伸缩机构的控制机构132与伸缩机构设置于功能模块上，与所述分离控制单元140无线连接。所述伸缩机构的控制机构132接受所述分离控制单元的分离指令，控制所述伸缩机构伸展，将所述功能模块向上抬起，从而将所述功能模块从所述本体1上分离出来，或者将所述功能模块向下移动，从而将所述功能模块组合到所述本体1上。具体过程如上述实施例所述，在此不再赘述。以下以具有两个功能模块的多功能机器人为例，所述的功能模块一个是地面清洁模块，一个是空气净化模块，在空气净化模块上设置有自动分离机构，对其工作过程说明如下该多功能机器人开始工作时，首先判断室内空气是否需要净化。多功能机器人可简单围绕室内墙壁跑一圈，通过空气净化模块上装载的空气质量传感器检测室内空气中的有害物质浓度是否超标。若有害物质浓度超标，则机器人以地面清洁模块和空气净化模块组合在一起的组合模式进行工作。机器人一边清扫地面，一边净化室内空气；若有害物质浓度未超标，则机器人启动分离模式，控制单元(或分离控制单元)控制自动分离机构将空气净化模块从机器人主体上分离下来，机器人只进行室内地面清洁工作，从而减轻机器人的负重，延长机器人的有效工作时间。当需要再次执行组合模式工作时，该多功能机器人找到该空气净化模块，通过控制单元向自动分离机构发送指令，以具有气室1310、活塞1311及伸缩杆1312的伸缩机构 131为例，如图8所示，气流沿着D的反方向通过进/出气口 1313流出气室1310，上腔室 1314内的气压减小，由于空气净化模块本身的重力使伸缩杆1312受到支撑力F，从而驱动活塞1311及伸缩杆1312沿着E的反方向运动，使空气净化模块的高度不断下降，直至空气净化模块上设置的导柱完全插入地面清洁模块上设置的导柱槽。另外，本实施例中的自动分离机构也可装载在机器人地面清洁模块上，或者在地面清洁模块和空气净化模块上分别设置自动分离机构。通过以上实施例，本实用新型提供的多功能机器人具有至少一个自动分离机构， 通过自动分离机构将某一暂不工作的功能模块从主体上分离下来，既不影响其他功能模块的工作，又减轻了机器人的负重，节约了能量，提高了机器人的有效工作时间。