一种水下行走装置

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种水下行走装置。

背景技术

泳池清洁机器人在清洁过程中通过在水中行走，并配合吸水口吸入带有垃圾的水，经过机舱内部的过滤装置或净化装置进行处理后，再将水从排水口排出。

泳池清洁机器人所采用的行走装置的传动方式一般是齿轮、履带或者齿轮与履带的结合。但是由于水体对泳池清洁机器人存在浮力的影响，导致泳池清洁机器人的行走装置在水中转向灵活性差，转向半径大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种水下行走装置，增设水下辅助转向结构，以降低浮力影响，提高泳池清洁机器人的水中转向灵活性，减小转向半径。

本发明提供如下技术方案：

根据本发明公开的第一方面，提供一种水下行走装置，包括：

移动车体，所述移动车体能够在水下移动；其中，所述移动车体具有流道；和

辅助动力件，所述辅助动力件设置于所述移动车体，所述辅助动力件能够驱动水沿所述流道流动；以及

方向调节件，所述方向调节件设置于所述移动车体，所述方向调节件被配置为能够调节自所述流道的排水口排出的水的流向，以至少能够形成作用于所述移动车体的转向驱动力。

进一步，所述辅助动力件包括：

螺旋桨叶，所述螺旋桨叶正对所述排水口；且所述排水口设置于所述移动车体的顶部的前端或后端；

第一驱动部，所述第一驱动部和所述螺旋桨叶连接，所述第一驱动部驱动所述螺旋桨叶转动；

其中，所述方向调节件包括第二驱动部，所述第二驱动部安装于所述移动车体，所述第一驱动部和所述辅助动力件连接，所述第二驱动部被配置为能够驱动所述辅助动力件转动，以使所述螺旋桨叶能够偏向所述移动车体的任一侧。

进一步，所述第一驱动部为电机，所述电机的转轴和所述螺旋桨叶连接。

进一步，所述水下行走装置还包括密封舱，所述密封舱的一侧壁具有环形的第一连接部，所述第一连接部围设形成有第二连接部，所述第一连接部能够形变；

其中，所述第一驱动部和所述第二驱动部均安装于所述密封舱，所述螺旋桨叶位于所述密封舱外，且所述第一驱动部具有旋转轴，所述第二连接部具有通孔，所述旋转轴和所述螺旋桨叶连接，且所述旋转轴穿设于所述通孔，且所述旋转轴和所述第二连接部之间设置有旋转动密封结构。

进一步，所述密封舱的一侧壁具有安装孔，所述密封舱安装有密封垫，所述密封垫用于封闭所述安装孔；

其中，所述密封垫具有环形可形变部分，所述环形可形变部分形成所述第一连接部，由所述环形可形变部分围设的部分形成所述第二连接部。

进一步，所述第二连接部上至少位于所述通孔的部分能够发生弹性形变，所述旋转轴同轴穿设于所述通孔，所述通孔的孔壁和所述旋转轴的侧壁抵接，以形成所述旋转动密封结构。

进一步，所述第一连接部至少具有一个波纹，所述波纹沿所述第一连接部的周向延伸设置。

进一步，所述排水口设置有过滤部，所述过滤部包括若干条栅条，所述栅条安装于所述排水口处。

进一步，所述方向调节件还包括第三驱动部，所述第三驱动部和所述栅条连接，所述第三驱动部安装于所述移动车体，所述第三驱动部被配置为能够驱动所述栅条转动，以使自所述排水口排出的水能够被所述栅条导流至所述移动车体的一侧。

进一步，所述第三驱动部包括拨动机构，拨动机构通过传动机构与所述栅条连接，所述栅条铰接于所述排水口。

本发明的实施例具有如下优点：

采用本发明提供的水下行走装置，移动车体能够在水下地面行走，且通过辅助动力件抽取水并驱动水沿所述流道流动，以排出流道，从而利用排水的水产生反向推进力，然后通过方向调节件调节自流道排出的水的流向，进而达到调整反向推进力的角度；也就是说，能够调整水的流向朝向移动车体的两侧，以使反向推进力能够形成作用于移动车体的转向驱动力。因此，本发明能够利用水流提供辅助转向驱动力，以降低浮力对转向的影响，且能够提高泳池清洁机器人在水中转向灵活性；另外，由于水中行走装置在水中承受有浮力，则通过水流提供辅助转向驱动力，能够减少水中行走装置的转弯半径，灵活性更高，能够适应于空间较小的区域，适用范围更大。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明的实施例提供的泳池清洁机器人的一视角的结构示意图；

图2示出了本发明的实施例提供的泳池清洁机器人的另一视角的结构示意图；

图3示出了本发明的实施例提供的辅助动力件和密封舱的一视角装配示意图；

图4示出了本发明的实施例提供的辅助动力件和密封舱的另一视角装配示意图；

图5示出了图4中的A-A剖视图；

图6示出了本发明的实施例提供的泳池清洁机器人中过滤部的结构示意图；

图7示出了本发明的实施例提供的泳池清洁机器人中另一视角的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-过滤部；110-栅条；200-辅助动力件；210-螺旋桨叶；220-第一驱动部；221-旋转轴；230-拨动机构；300-流道；310-排水口；400-网罩体；500-密封舱；510-安装孔；600-密封垫；610-第一连接部；611-波纹；620-第二连接部；700-第一铰接点；800-方向调节件；900-第三驱动部；910-转向电机；920-皮带传动机构；921-皮带；922-插孔；1000-第二铰接点；1100-移动车体。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

相关技术中，泳池清洁机器人用于清理泳池中的各种垃圾，例如悬浮物、沉淀物等。泳池清洁机器人可在水下进行泳池清洁工作，其主要搭载清洁机构在水中运动，在清洁过程中泳池清洁机器人通过吸水口将带有垃圾的水吸入清洗水道，进而经过机舱内部的过滤装置或净化装置进行处理后，再将过滤后的水从清洗水道的排水口310排出。为了确保清洁效果必须有效提高机器人的运动覆盖率以及清洁效果；其中，泳池机器人的清洁效果取决于吸力与行进速度，泳池机器人的运动覆盖率取决于转向半径。

吸力又与排水量和流速相关，而这一切的性能参数都取决于泳池机器人的清洗水道结构，现有的清洗水道设计，仅通过顶部的排水口310将水排出。

转向半径与泳池清洁机器人的行走机构相关，泳池清洁机器人所采用的行走装置的传动方式一般是齿轮、履带或者齿轮与履带的结合。但是由于水体对泳池清洁机器人存在浮力的影响，导致泳池清洁机器人的行走装置在水中转向灵活性差，转向半径大。

如图1、图2和图4所示，为了解决上述技术问题，根据本发明公开的第一方面，提供一种水下行走装置，该水下行走装置包括移动车体1100、辅助动力件200和方向调节件800，移动车体1100能够在水下移动；其中，移动车体1100具有流道300；辅助动力件200连接于所述移动车体1100，辅助动力件200能够驱动水沿所述流道300流动；方向调节件800连接于移动车体1100，方向调节件800被配置为能够调节自流道300排出的水的流向，以至少能够形成作用于移动车体1100的转向驱动力。

移动车体1100具有行走机构，以能够在工作时沿设定路径移动，该设定路径可为由导航系统自动生成，在此不作具体限定。需要说明的是，移动车体1100的行走机构具有主转向机构，以通过移动车体1100两侧的差速实现转向。

水下环境以泳池为例，通过在移动车体1100上设置流道300，流道300和泳池内的水连通；其中，辅助动力件200能够抽送泳池内的水能够沿流道300流动，进而使自流道300排出的水能够产生作用于移动车体1100反向作用力，而反向作用力的大小取决于辅助动力件200的抽排力度。显然，辅助动力件200的抽排力度越大，则反向作用力也就越大。

显然，通过方向调节件800调节自流道300排出的水的流向，能够改变反向作用力的方向，进而能够使反向作用力形成移动车体1100的转向驱动力，以辅助移动车体1100转向；示例性，水流反作用于移动车体1100的反向驱动力至少具有使移动车体1100的车头或车尾产生的偏转的第一分力，也就是说该第一分力能够推动移动车体1100的车头或车尾偏转。当然，该反向作用力的方向可设置为沿移动车体1100的宽度方向，该反向作用力作用于移动车体1100的车头或车尾。简单来说，无论上述哪种方式只要能够驱动移动车体1100产生朝向目标方向的偏转均可，在此不作具体限定。

可选地，该方向调节件800驱动流道300的排水口310偏转，以改变水的流向；或者驱动设置于排水口310的导向件偏转，以引导改变水的流向等等。

应用本发明提供的水下行走装置时，移动车体1100能够在水下地面行走，且通过辅助动力件200抽取水并驱动水沿所述流道300流动，以排出流道300，从而利用排水的水产生反向推进力，然后通过方向调节件800调节自流道300排出的水的流向，进而达到调整反向推进力的角度；也就是说，能够调整水的流向朝向移动车体1100的两侧，以使反向推进力能够形成作用于移动车体1100的转向驱动力。

因此，本发明能够利用水流提供辅助转向驱动力，以降低浮力对转向的影响，且能够提高泳池清洁机器人在水中转向灵活性；另外，由于水中行走装置在水中承受有浮力，则通过水流提供辅助转向驱动力，能够减少水中行走装置的转弯半径，灵活性更高，能够适应于空间较小的区域，适用范围更大。

如图3、图4和图5所示，在上述实施例的基础之上，辅助动力件200包括螺旋桨叶210和第一驱动部220，螺旋桨叶210位于排水口310；且排水口310设置于移动车体1100的顶部的前端或后端；第一驱动部220和螺旋桨叶210连接，第一驱动部220能够驱动螺旋桨叶210转动，且第一驱动部220铰接于移动车体1100并形成有第一铰接点700；其中，方向调节件800包括第二驱动部，第二驱动部分别与第一驱动部220和移动车体1100连接，第二驱动部能够驱动第一驱动部220绕第一铰接点700转动，以使第一驱动部220和螺旋桨叶210均能够偏向移动车体1100的一侧。

也就是说，螺旋桨叶210和第一驱动部220的动力输出端连接，以通过第一驱动部220驱动螺旋桨叶210转动，且第一驱动部220铰接于移动车体1100，由此，通过第二驱动部以驱动第一驱动部220绕第一铰接点700，则可带动螺旋桨叶210和第一驱动部220同步转动。可选地，通过限定第一铰接点700，以使第一驱动部220和螺旋桨叶210能够在移动车体1100的宽度方向转动，进而实现将第一驱动部220和螺旋桨叶210均调节至偏向移动车体1100的一侧，以使螺旋桨叶210旋转排出的水形成作用于移动车体1100的转向驱动力。

换句话说，通过将螺旋桨叶210连接于流道300的排水口310，以充当动力装置，以水下环境为泳池为例，将泳池内水抽至流道300内并沿流道300流动至出水口排水，从而形成水的循环流动，泳池、流道300和排水口310构成循环水路。显然，通过方向调节件800改变水流方向，进而可为移动车体1100提供转向驱动力。

示例性，第一驱动部220包括第一电机，第一电机的主轴连接螺旋桨叶210，且第一电机通过安装支架铰接于移动车体1100，第一电机的主轴形成上述动力输出端。

需要说明的是，将排水口310设置于移动车体1100的顶部的前端或后端才能推动移动车体1100的前端或后端的偏转。若将排水口310设置于移动车体1100的顶部的中部，当排水口310偏转至移动车体1100的一侧时，则仅能推动车体的侧向平移，无法实现偏转。

示例性，第二驱动部包括第二电机，第二电机的主轴和第一驱动部220连接，以通过第二电机的旋转动作驱动第一驱动部220偏转。

如图3、图4和图5所示，在上述实施例的基础之上，水下行走装置还包括密封舱500，密封舱500的一侧壁具有环形的第一连接部610，第一连接部610围设形成有第二连接部620，第一连接部610能够形变；其中，第一驱动部220和第二驱动部均安装于密封舱500，螺旋桨叶210位于密封舱500外，且第一驱动部220具有旋转轴221，旋转轴221和螺旋桨叶210连接，且旋转轴221穿设于所述第二连接部620，且旋转轴221和第二连接部620之间设置有旋转密封结构。

也就是说，将第一驱动部220和第二驱动部设置于密封舱500内，以将第一驱动部220和第二驱动部与外界隔离，起到防水作用。其中，第二连接部620设置有轴孔，旋转轴221穿设于轴孔，且旋转轴221和轴孔之间设置旋转密封结构，既能实现密封旋转轴221和轴孔之间的间隙，又能保证旋转轴221能够正常转动。

显然，由于第一连接部610能够发生形变，则第二驱动部能够驱动第一驱动部220绕第一铰接点700偏转，以避免第一连接部610阻碍第一驱动部220偏转。示例性，第一连接部610可采用橡胶材质制成，使其具备防水和弹性形变能力。

如图5所示，在上述实施例的基础之上，密封舱500的一侧壁具有安装孔510，密封舱500安装有密封垫600，密封垫600用于封闭安装孔510；其中，密封垫600具有环形可形变部分，环形可形变部分形成所述第一连接部610，由环形可形变部分围设的部分形成第二连接部620。

第一连接部610的外沿和密封舱500密封连接，第一连接部610的内沿和第二连接部620密封连接，以使第一连接部610和第二连接部620形成整体，进而能够使密封垫600覆盖于安装孔510，达到密封的作用。

如图5所示，在上述实施例的基础之上，第二连接部620上至少位于通孔的部分能够发生弹性形变，旋转轴221同轴穿设于通孔，通孔的孔壁和旋转轴221的侧壁抵接，以形成旋转密封结构。

示例性，通孔和旋转轴221形成过盈配合，进而使通孔和旋转轴221之间形成旋转密封结构。可选地，可将第一连接部610和第二连接部620一体化设置，均能发生弹性形变，例如密封垫600为橡胶垫。

如图3、图4和图5所示，在上述实施例的基础之上，第一连接部610至少具有一个波纹611，波纹611沿所述第一连接部610的周向延伸。

通过波纹611结构形成弯折区，降低第一连接部610的弯曲应力，也就是说能够使第一连接部610容易发生形变，且通过设置波纹611结构能够减少在第一连接部610形变时第二连接部620发生形变的形变量，进而避免影响旋转轴221和通孔之间的密封效果。可选地，能够通过加厚第二连接部620，以增加第二连接部620的形变应力，使其不容易形变，保证旋转轴221和通孔之间的密封效果。

如图1所示，在上述实施例的基础之上，水下行走装置还包括网罩体400，网罩体400用于保护螺旋桨叶210，避免其遭到破坏。示例性，网罩体400可安装于密封舱500，网罩体400被配置为当螺旋桨叶210随第一驱动部220转动时，螺旋桨叶210能够在网罩体400内摆动。

如图1、图2和图3所示，在本发明中，所述水下行走装置为泳池清洁机器人。由于上述泳池清洁机器人具有上述技术效果，因此包括该水下行走装置的泳池清洁机器人应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

如图1所示，在上述实施例的基础之上，泳池清洁机器人具有清洗水道、密封机舱和动力部，动力部用于驱动水进出清洗水道，密封机舱用于安装电子器件，清洗水道能够过滤水；其中，流道300形成清洗水道，密封舱500形成密封机舱，辅助动力件200形成动力部。

清洗水道为泳池清洁机器人具有的现有结构，通过抽取水进入清洗水道，以使水沿清洗水道流动，水在清洗水道流动过程中经过其过滤结构，以滤除水中的杂质，实现清洁泳池，且为本领域内的常规技术，在此不再赘述。该处主要改进点在于将流道300设置为清洗水道，也就是说流道300和清洗水道为同一个结构，由此可知，无需在泳池清洁机器人单独开设流道300，能够节省生产成本和设计成本。

以及辅助动力件200为与清洗水道连接的动力部，该动力部用于将泳池内的水吸入清洗水道，也即无需另外增设动力部，节省泳池清洁机器人的内部空间和重量。简单来说，就是流道300和清洗水道公用辅助动力部和通道。

需要说明的是，一般泳池清洁机器人的水下行走装置采用电机驱动，其转向时功率大，则能耗更高。通过增设方向调节件800，则可改变自清洗水道的排水口310排出的水的流向，起到辅助转向的作用，由此可实现降低水下行走装置的功耗，泳池清洁机器人的续航时间便会增加。

另外，密封机舱用于安装泳池清洁机器人的电子部件，例如驱动电机、控制板等。由此，通过将密封机舱设置为密封舱500，则可实现公用一个密封机舱，无需另外设置密封舱500，节省空间。

如图1和图6所示，在上述实施例的基础之上，排水口310设置有过滤部100，过滤部100包括多个条栅条110，多个栅条110安装于排水口310处。

每个栅条110呈中部镂空的矩形或梯形，镂空结构可保证自身结构强度的基础之上增大排水口310的排水面积。可选地，排水口310的有效面积为排水口310总面积的70％-95％，以保证既能保证流量，又能过滤杂物。不应将排水口310的有效面积和排水口310总面积的面积比例设置过大或过小；若面积比例过大，则导致无法有效过滤掉杂物，造成辅助动力件等部件损坏；若面积比例过小，则导致流量降低，清洁效率降低。

示例性，排水口310的有效面积为排水口310总面积的70％、73％、76％、80％、83％、85％、88％、90％、93％或95％等，在此不作具体限定。其中，将排水口310的有效面积设置为排水口310总面积的85％，此面积比例下，既能保证能够很好的过滤杂质，又能保证高流量，利于提高清洁效率。

示例性，多个条栅条110并列设置，例如多个条栅均沿移动车体1100的宽度方向延伸或长度方向延伸。

如图6所示，在上述实施例的基础之上，泳池清洁机器人还包括第三驱动部900，第三驱动部900和栅条110连接，栅条110铰接于移动车体1100并形成有第二铰接点1000，第三驱动部900被配置为能够驱动栅条110绕第二铰接点1000在移动车体1100的宽度方向摆动，以使自所述排水口310排出的水能够被所述栅条110导流至所述移动车体1100的一侧。

示例性，排水口310设置于移动车体1100的前端，当泳池清洁机器人向左转向时，通过第三驱动部900以驱动栅条110在移动车体1100的宽度方向偏转至与泳池清洁机器人转向相反的方向，也就是使栅条110偏转向向右的方向，实现推动移动车体1100的前端转向。

当排水口310设置于移动车体1100的后端时，当泳池清洁机器人向左转向时，通过第三驱动部900以驱动栅条110在移动车体1100的宽度方向偏转至与泳池清洁机器人转向相同的方向，也就是使栅条110偏转向向左的方向，实现推动移动车体1100的后端转向。

上述栅条110具体安装时，栅条110沿移动车体1100的长度方向延伸，栅条110可设置为板条结构，由此可使栅条110形成导流板结构。示例性，栅条110可设置为矩形、弧形或多边形，在此不作具体限定。

如图6所示，第三驱动部900包括转向电机910和皮带传动机构920，转向电机910的主轴和皮带传动机构920的电机电连接，以驱动皮带传动机构920转动，其中，多个栅条110并列设置，栅条110沿移动车体1100的长度方向延伸，栅条110的中部和排水口310的内壁铰接，以使其能够在移动车体1100的宽度方向转动，栅条110的下端穿设于皮带传动机构920的皮带921上开设的插孔922内，皮带传动机构920沿移动车体1100的宽度方向延伸，进而可使皮带传动机构920正转和反转以拨动栅条110向移动车体1100的两侧偏转，进而将水导流至移动车体1100的一侧。

当然，第三驱动部900并不仅限于上述结构，在其他实施例中，也可设置为伸缩机构，例如电动推杆，电动推杆的活塞杆铰接有传动杆，传动杆沿移动车体1100的宽度方向延伸，栅条110的下端和传动杆铰接，进而通过电动推杆驱动传动杆沿移动车体1100的宽度方向移动，同样能够实现带动栅条110偏转。

示例性，栅条110的数量为10个，通过第三驱动部900带动10个栅条110沿着宽度方向摆动，可调节栅条110之间形成的排水口310的方向与竖直方向的夹角范围为-60°～60°；例如-60°、-45°、-30°、0°、60°、45°、30°等。

在上述实施例的基础之上，第三驱动部900可设置于密封机舱内，只需要将第三驱动部900的动力输出端伸出密封机舱即可，能够实现防水效果，无需另外设置相应的防水结构。

需要说明的是，第三动力部的动力输出端和密封机舱之间可设置动密封结构，以实现两者连接处的密封。

如图2、图3、图5所示，在上述实施例的基础之上，辅助动力件200的数量为多个，在此不作具体限定，可通过增加辅助动力件200的数量以增减转向驱动力。也就是说，辅助动力件200越多，则移动车体1100的转弯半径越小，但是相应地，能耗也就越高，因此，需要根据实际情况设置。

示例性，辅助动力件200的数量为2个，辅助动力件200在移动车体1100的长度方向依次设置，则2个辅助动力件200的两个第一驱动部220通过连接件连接，以实现单个第二驱动部能够驱动两个第二驱动部同步转动，减少第二驱动部的数量，利于缩小泳池清洁机器人的体积。

当然，在其他实施例中，两个第二驱动部也可沿移动车体1100的宽度方向依次设置，此情况下，第二驱动部可通过传动机构以与两个第一驱动部220连接，以能够同时驱动两个第一驱动部220转动。可选地，传动机构可为齿轮传动机构、链条传动机构等。

需要注意的是，通过增加辅助动力件200的数量，可相应增加清洁水道的吸力，进而可提高泳池机器人的清洁效果。

如图7所示，在上述实施例的基础之上，第三驱动部包括拨动机构230，拨动机构230通过传动机构与栅条110连接，栅条110铰接于排水口。工作时，通过操作人员手动拨动该拨动机构230以能够驱动栅条110偏转，同样能够达到上述技术效果。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。