具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

随着科学技术的进步，机器人已经走进越来越多人的生活，在人们的生活中扮演着重要的角色。通常情况下，机器人采用电机加减速箱的方式提供运动和工作动力，其原理是利用减速箱实现较大扭矩和较低的转速。其中，电机例如为有刷电机、无刷电机等。通过减速箱，能够降低电机的转速并提高驱动力。例如，电机的转速为20000转/分，通过减速箱能够将转速降低为20转/分，从而实现机器人的缓慢行走。

然而，减速箱通常为齿轮减速箱，减速箱工作过程中齿轮转动会产生较大的噪声。而且，减速箱体积比较大、成本高、结构复杂、装配难度大，导致自移动机器人结构复杂、造价高。

基于此，本申请实施例提供一种自移动机器人及其刹车机构和驱动机构，自移动机器人机体的底部设置驱动机构和刹车机构，驱动机构上的电机为直驱电机，利用直驱电机驱动自移动机器人并提供工作动力，同时利用刹车机构控制自移动设备的刹车，实现自移动设备的静音运行的同时，节约空间和成本。

本申请实施例所述的自移动机器人，包括但不限定于是扫地机器人。例如，自移动机器人为扫地机器人、自移动空气净化机器人、自动割草机、擦窗机器人、太阳能电池板清洁机器人、管家机器人、无人飞行器、自动引导车(Automated Guided Vehicle，AGV)、安防机器人、迎宾机器人、看护机器人等。

图1是本申请实施例提供的自移动机器人的驱动机构和刹车机构的结构示意图，图2是本申请实施例提供的自移动机器人的驱动机构和刹车机构的爆炸图，图3是本申请实施例提供的自移动机器人的驱动机构和刹车机构的装配图。请参照图1和图2，本申请实施例提供的自移动机器人的机体的底部设置驱动机构1，刹车机构2设置在驱动机构1上。驱动机构1包括驱动轮11和用于驱动所述驱动轮11的直驱电机12。所述刹车机构2包括刹车动力组件21以及刹车轴22。当所述直驱电机12被供电时，所述直驱电机12驱动所述驱动轮11转动，当所述直驱电机12断电后，所述刹车动力组件21驱动所述刹车轴22移动并抵接所述驱动轮11，使所述驱动轮11停止转动。图中未示意出自移动机器人机体的底部。

请参照图1和图2，本申请实施例中并未采用高转速电机等，而是采用直驱电机12。当直驱电机12被供电时，直驱电机12转动且转速比较低，因此，无需设置减速箱降低直驱电机12的转速。而且，直驱电机12能够提供较大的驱动力，以驱动自移动机器人并为自移动机器人提供动力。基于该驱动力，自移动机器人能够以0.1米/秒或0.2米/秒的速度行进。另外，自移动机器人上还设置工作用电机，工作用电机和直驱电机是两个独立的电机，工作用电机为自移动机器人提供扫地、拖地、净化等工作动力。

传统的电机加减速箱的组合，当电机断电时，减速箱产生的阻力能够防止自移动设备溜坡、滑落等。阻力大小和减速箱的型号有关。当坡度较大时，若减速箱提供的阻力较小，则依旧会出现溜坡现象。本申请实施例中，驱动机构1的电机采用的是直驱电机12，直驱电机12断电时，自主移动设备无自锁功能。此时，若自主移动设备在斜坡上，则容易发生滑落等事故。

为此，本申请实施例中，自移动机器人还包括刹车机构2，该刹车机构2包括刹车动力组件21以及刹车轴22。当所述直驱电机12被供电时，所述直驱电机12驱动自移动机器人的驱动轮11转动。当所述直驱电机12断电后，所述刹车机构2控制所述驱动轮11停止转动。也就是说，当电源停止向直驱电机12供电时，刹车机构2工作，使得驱动轮11不再转动，从而锁定自主移动设备，防止自主移动设备滑落。

请参照图3，上述的驱动机构和刹车机构通过螺钉等装配成一个整体，装配简单、体积小、成本低。

本申请实施例提供的自移动机器人，包含机体，机体底部设置驱动机构，驱动机构包括直驱电机和驱动轮，刹车机构设置在驱动机构上，驱动机构固定在机体底部。由于驱动机构采用直驱电机，而直驱电机具有静音性，因此能够降低噪声；同时，省略了齿轮减速箱的使用，因此能够节约空间、结构简单、容易装配、成本低。而且，在直驱电机断电或损坏的情况下，利用刹车机构锁定自移动机器人，能保证自移动机器人在平面或斜坡上平稳站立，安全性能高。

可选的，上述实施例中，驱动机构1还包括：用于支撑所述驱动轮11和所述直驱电机12的支撑结构13，所述驱动轮11固定在所述支撑结构13上，当所述直驱电机12被供电时带动所述支撑结构13转动，所述支撑结构13带动所述驱动轮11滚动。

再请参照图1和图2，支撑结构13包括两部分，分别位于驱动轮11的两端。其中一部分称之为轮盖131，另一部分称之为轮座132，轮座132上设置刹车孔133等。所述轮盖131和所述轮座132通过螺钉14等固定连接，所述驱动轮11设置在所述轮盖131和所述轮座132之间，由所述轮盖131和所述轮座132夹持固定，所述直驱电机12固定在所述轮座132上。例如，利用螺钉定固定直驱电机12和轮座132，使得直驱电机12转动时，轮座132同步转动，即轮座132和直驱电机12是固定死的，无相对转动。

驱动轮11可以是包胶轮、履带轮等。当工作电源向直驱电机12供电时，直驱电机12带动驱动轮11、轮盖131和轮座132转动，从而驱动自移动机器人整体移动。

采用该种方案，通过直驱电机、驱动轮、支撑结构等实现驱动机构，结构简单、成本低。

可选的，上述实施例中，直驱电机12内嵌于所述支撑结构13，所述驱动轮11、所述支撑结构13和所述直驱电机12同轴设置。

再请参照图1，直驱电机12的中心轴、驱动轮11的中心轴、所述支撑结构13的中心轴在同一条直线上，支撑结构13的中心轴即为轮盖131和轮座132的中心轴。采用该种设计，驱动机构1的各个组成部分紧密连接，结构紧凑、占用空间少。

可选的，上述实施例中，支撑结构13朝向所述刹车轴22的端面上设置刹车孔133，所述刹车轴22插入所述刹车孔133时使得所述支撑结构13停止转动。

再请参照图1，支撑结构13朝向所述刹车轴22的端面即为轮座132，轮座132的周向上设置刹车孔133，刹车轴22朝向驱动轮11移动时，能够插入刹车孔133从而实现刹车。当刹车轴22反向移动时，从刹车孔133拔出从而解除刹车效果。

可选的，上述实施例中，刹车孔133设置在支撑结构13朝向所述刹车轴22的端面的周向上，所述刹车孔133的数量和所述自移动机器人的刹车距离呈反比。

图4是本申请实施例提供的自移动机器人的支撑结构中轮座的示意图。请参照图4，轮座132的周向设置刹车孔133和挡臂134，相邻两个挡臂134之间形成所述刹车孔133，所述刹车孔133的数量和所述自移动机器人的刹车距离呈反比。

示例性的，若轮座132上仅设置一个刹车孔133，则刹车过程中，驱动轮11转动一周，即转动360度才能使得刹车轴22对准并插入刹车孔133，进而锁定自移动机器人。若刹车孔133的数量较多，则转动很小的角度就能够使得刹车轴22对准并插入某个刹车孔133，即刹车距离很小。例如，轮座132的周向均匀设置20个刹车孔133，则刹车过程中，驱动轮11只需要转动18°就能够刹车，从而锁定自移动机器人。再如，轮座132的周向均匀设置40个刹车孔133，则刹车过程中，驱动轮11只需要转动9°就能够刹车，从而锁定自移动机器人。

另外，轮座132上还设置安装孔135，通过安装孔135就能够将直驱电机12固定在轮座132上。

采用该种方案，通过设置多个刹车孔实现小角度锁定，实现快速锁定自移动机器人的目的。

可选的，上述的刹车孔133可以是圆形、正方形、长方形、菱形或不规则形。实际实现时，可灵活设置刹车孔133的形状。

可选的，上述实施例中，刹车轴22可在所述驱动机构1和所述刹车动力组件21之间往复运动，所述刹车轴22朝向所述驱动轮11移动并抵接所述驱动轮11时使得所述的驱动轮11停止转动，所述刹车轴22反向移动并脱离所述驱动轮11时取消对所述驱动轮11的刹车作用。

再请参照图1，当自主移动设备行进或正常工作时，刹车轴22未插入驱动机构1上的刹车孔133。当自主移动设备接收到停止指令或电源没电无法向直驱电机12供电时，刹车轴22利用刹车动力组件21提供的动力朝向驱动轮11移动，从而插入刹车孔133，使得驱动轮133停止转动。

为了使得刹车动力组件21能够及时向刹车轴22提供刹车动力，刹车轴22的一端朝向驱动轮11，刹车轴22的另一端朝向刹车动力组件21，且始终与刹车动力组件21相切。这样一来，一旦刹车动力组件21工作，则推动刹车轴22运动从而插入刹车孔133，进而使得自移动机器人停止移动。当电源给直驱电机12供电时，刹车轴22反向运动。当刹车轴22从刹车孔133拔出时取消对所述驱动轮11的刹车作用，自移动机器人行进并工作。

图1中，刹车孔133和驱动轮11同向设置，即刹车孔133的中心轴和驱动轮11的中心轴平行。刹车过程中，刹车轴22的往复运动即为在轴向方向上往复运动，以下为清楚起见，将该种结构下刹车轴22的往复运动称之为左右运动，刹车轴22的设置方式称之为横向设置。

其他实施例中，刹车孔133的中心轴和驱动轮11的中心轴垂直设置。此时，需要调整刹车轴22的方向，即将刹车轴22竖向设置，刹车轴22的往复运动称之为上下运动。

采用该种方案，通过刹车轴在驱动机构和刹车动力组件之间往复运动实现刹车和取消刹车，结构简单、占用空间小。

图5是本申请实施例提供的自移动机器人的刹车动力组件的结构示意图。请参照图5，可选的，上述实施例中，所述刹车动力组件21包括刹车用电机211，所述刹车用电机211的转动轴与所述刹车轴22垂直布置，所述刹车用电机211的转动轴与所述直驱电机12的转动轴垂直设置。

请参照图5，当刹车轴22水平设置时，刹车用电机211的转动轴垂直于刹车轴22设置，即在空间中做垂直于刹车轴22的平面，刹车用电机211的转动轴位于该平面，图中指提供了一个位置，实际上，刹车用电机211的转动轴的方向可以是平面内360°方向中的任意一个方向。刹车用电机211工作过程中带动偏心轮213，使得偏心轮213去压刹车轴22，而偏心轮213和刹车轴22朝向刹车机构2的一端向切。显然，从相切的面上引出的一个轴，即转动轴肯定是和刹车轴是垂直的。

采用该种设计方式，直驱电机和刹车用电机的旋转轴不在同一条直线上，刹车过程中能够实现快速刹车。

可选的，上述实施例中，刹车动力组件21还包括固定座212和偏心轮213，所述刹车用电机211固定设置在所述固定座212上，所述偏心轮213固定设置在所述刹车用电机211上。刹车轴22朝向刹车动力组件21的一端与所述偏心轮213相切，所述直驱电机12断电后重新供电之前，所述刹车用电机211带动所述偏心轮213按照第一方向转动，所述直驱电机12重新供电后，所述刹车用电机211带动所述偏心轮213按照第二方向转动，所述第一方向和所述第二方向相反。

示例性的，偏心轮213通过螺钉连接在刹车用电机211上，刹车用电机211通过螺钉23连接在固定座212上。或者，可采用其他方式固定偏心轮213和刹车用电机211，本申请实施例并不限制。刹车轴22朝向刹车动力组件21的一端与所述偏心轮213相切。

当工作电源向直驱电机12供电时，直驱电机12为自移动机器人提供行进动力和工作动力，使得自移动机器人行进并工作。当工作电源断电时，直驱电机12停止工作，刹车机构2启动。启动过程中，待机电源向刹车用电机211供电。刹车用电机211带动偏心轮213按照第一方向转动，偏心轮213通过偏心设计，推动刹车轴22在刹车轴导套24内往返运动。

请参照图1，当刹车轴22移动到最左端时，刹车轴22插入刹车孔133，从而限制驱动轮11的转动。

当工作电源重新向直驱电机12供电时，刹车用电机211反转带动偏心轮213按照第二方向转动，刹车轴22在刹车弹簧25的作用下反向运动从而退出刹车孔133。之后，驱动轮12自由转动。

另外，偏心轮213上还设置止转限位耳，利用止转限位耳实现正反转的角度限制，可减少电子元器件。

采用该种方案，通过固定座、刹车用电机和偏心轮等实现刹车动力组件，能够给结构简单、可靠性高。

可选的，再请参照图1，上述的刹车机构2还包括刹车轴导套24，刹车轴导套24用于通向刹车孔133，所述刹车轴22可在所述刹车轴导套24内往复运动。

示例性的，刹车轴导套24例如为中空的圆柱、棱柱等，刹车轴导套24与刹车机构2形成一体结构，刹车轴导套24的一端通过塑胶成型嵌入刹车机构2，从而在刹车机构2上形成供刹车轴22穿过的通孔，刹车轴导套24的另一端延伸出去，供刹车轴22在刹车轴导套24内往复运动。由此可见，刹车轴导套24起导向作用，使得刹车轴22更容易插入刹车轴。

可选的，刹车轴22朝向刹车动力组件21的一端还可以设置一个法兰盘，该法兰盘的直径大于刹车轴导套24的直径。当刹车轴22朝向刹车孔移动时，利用法兰盘对刹车轴22进行限位，避免刹车轴22无限制的朝向刹车孔移动。

再请参照图1，上述的刹车机构2还包括刹车弹簧25，刹车弹簧25套设在刹车轴导套24上。在刹车弹簧25的作用下，刹车轴22朝向刹车动力组件21的一端始终与刹车动力组件21的偏心轮213相切，从而保证偏心轮213和刹车轴22朝向刹车动力组件21的一端能够自由相对滑动。

采用该种方案，通过设置刹车弹簧使得刹车轴朝向刹车动力组件的一端始终与偏心轮相切，从而保证刹车动力组件提供的刹车动力及时到达刹车轴，提高刹车效率。

可选的，上述实施例中，驱动机构1还包括支架15，用于固定驱动机构21上的其他零件和刹车机构2，支架15设置在机体底部。

再请参照图1，支架15上设置一个限位件，利用该限位件限制刹车轴22的移动。也就是说，刹车轴22往复运动时，刹车轴22朝向驱动轮11的一端移动，另一端靠支架15限位。

采用该种方案，通过设置支架，利用支架固定驱动机构和刹车机构，结构紧凑、占用空间小。

可选的，上述的支架15可固定设置无法摆动；或者，支架15可摆动设置在所述机体底部。支架15摆动时，驱动机构1和刹车机构2同步摆动。

支架15可摆动设置时，机体底部具有一个销孔，该销孔还用于将驱动机构1设置在机体底部。支架15的一端位于销孔上，另一端能够摆动，使得支架15能够向钟摆一样摆动，驱动机构1的其他零部件和刹车机构2均固定在支架15能够摆动的一端，如此一来，支架15摆动时，驱动机构1和刹车机构2同步摆动。驱动机构1中的驱动轮11与地面接触时，所述支架15位于第一位置，所述驱动机构1中的驱动轮11不与地面接触时，所述支架15从所述第一位置摆动预设角度至第二位置。

示例性的，支架15有两种状态，当自移动机器人正常工作或静止时，自移动机器人的驱动轮11与地面接触，此时，支架15处于第一状态，第一状态下，支架15位于第一位置。当自移动机器人发生异常，比如，人为的搬运自移动机器人使得驱动轮与地面不接触，或者，自移动机器人移动至坑洼区域，导致驱动轮与地面不接触。此时，支架15处于第二状态，第二状态下，支架15位于第二位置。

当自移动机器人正常工作或静止时，整机的重力使得驱动轮11接触地面，地面给驱动轮11一个反作用力，驱动机构1将该反作用力传递给支架15，使得支架15无法摆动。当自移动机器人发生异常，即驱动轮11与地面不接触时，驱动轮11无法提供反作用力，使得支架15摆动到达第二位置，第一位置和第二位置之间的角度例如为10度、15度、9度等。自移动机器人检测到支架15摆动到第二位置后，确定自移动机器人异常，指示直驱电机12停止工作。比如，人为抬起自移动机器人后，支架15摆动到第二位置，直驱电机12停止工作，从而避免驱动轮11、扫地刷等伤害用户并节约能源。再如，自移动机器人掉进坑里后，支架15摆动到第二位置，直驱电机12停止工作，从而避免自移动机器人的驱动轮11空转。

支架15因为自身重力等，摆动至第二位置后自动停止摆动；或者，刹车机构2上还可以设置一个限位装置，当支架15摆动至第二位置后，由于限位装置的作用，支架15停止摆动。当自移动机器人的驱动轮11接触地面时，在驱动轮的反作用力的作用下，支架15恢复至第一位置。

根据上述可知：驱动机构1的驱动轮11、轮盖131和轮座132固定形成一个组合，该组合与直驱电机12固定。刹车动力组件21固定在支架15上，支架15还用于固定驱动机构1。支架15可摆动设置在机体底部。驱动机构1和刹车机构2的其他零部件能够给随着支架旋转移动，在不影响自移动机器人悬空检测的情况下实现刹车功能。

可选的，上述实施例中，支架15和所述机体底部之间设置减震垫26，当支架15处于第一位置时，由于减震垫26的减震作用，能够降低支架15和机体底部之间的压力，避免损坏支架15。

图6是本申请实施例提供的空气净化机器人的示意图。请参照图6，空气净化机器人的机体底部左右两边设置各设置了一个刹车机构和一个驱动机构，利用该两个刹车机构和驱动机构实现空气净化机器人的行进、刹车等。另外，机体底部还设置万向轮以及其他功能部件等，其中，万向轮例如为3个，该3个万向轮呈三角形排列。

本申请实施例还提供一种驱动机构，其包括直驱电机、驱动轮和支撑结构，所述支撑结构用于固定所述驱动轮，所述直驱电机内嵌于所述支撑结构，所述驱动轮、所述支撑结构和所述直驱电机同轴设置，用于驱动所述驱动轮。对于本实施例的驱动机构的结构和相应产生的技术效果请参见以上实施例的描述，在此不予赘述。

本申请实施例还提供一种刹车机构，其包括刹车动力组件和刹车轴，所述刹车动力组件用于向所述刹车轴提供刹车动力，所述刹车轴利用所述刹车动力在驱动机构和所述刹车动力组件之间往复运动，所述刹车轴的朝向所述驱动机构的一端插入刹车孔时使得驱动轮停止转动，所述刹车轴朝向所述刹车动力组件的一端与所述刹车动力组件相切。对于本实施例的刹车机构的结构和相应产生的技术效果请参见以上实施例的描述，在此不予赘述。

下面，以自移动机器人具体为空气净化机器人和割草机为例，对上述的自移动机器人进行详细说明。

空气净化机器人的机体底部设置上述的驱动机构1和刹车机构2。空气净化机器人要对室内各个房间进行空气净化。净化过程中，由驱动机构1的直驱电机12提供驱动力，该驱动力驱动空气净化机器人行进，进行速度例如为0.1米每秒等。行进过程中，空气净化机器人利用工作用电机产生的工作动力吸取空气，空气经过层层过滤后得到净化后空气，空气净化机器人将净化后的空气释放到房间内。由于直驱电机12的静音性，使得空气净化机器人行进过程中的噪声极低。

当空气净化机器人的电量不足，或者，空气净化机器人收到停止工作的控制指令时；或者，空气净化机器人充电时，空气净化机器人的刹车机构2启动，刹车机构2的刹车动力组件21为刹车轴22提供刹车动力。具体的，刹车用电机211带动偏心轮213按照第一方向转动，偏心轮213通过偏心设计，推动刹车轴22在刹车轴导套24向刹车孔移动从而锁定空气净化机器人。当空气净化机器人供电或收到工作指令时，刹车用电机211反转带动偏心轮213按照第二方向转动，刹车轴22在刹车弹簧25的作用下反向运动从而退出刹车孔133。之后，驱动轮11自由转动。

上述刹车过程中，空气净化机器人可处于斜坡上，也可以位于平地上。当空气净化机器人位于斜坡上，通过上述的刹车机构2能够防止空气净化机器人溜坡、滑落。当空气净化机器人位于平地上时，上述的刹车机构2也可以工作，从而保证空气净化机器人能够平稳站立，提高产品安全性。

当自移动机器人为割草机时，若用户拎起割草机使得驱动轮不再贴地，或者，割草机掉进坑里导致驱动轮不再贴地。此时，支架15摆动一定角度，割草机检测到支架15摆动到第二位置后，切断工作电源，使得工作电源不再向直驱电机12供电，进而使得割草机的驱动轮11不再转动，提高安全性并节约能源。

上述实施例中，用户还可以利用安装在手机等终端设备上的应用程序(application，APP)控制自移动机器人刹车。例如，自移动机器人行进过程中，APP界面上显示周边环境、自移动机器人的实时位置和刹车按钮，当用户发现自移动机器人在斜坡上行进时，点击刹车按钮。终端设备识别到刹车指令后，将刹车指令发送给APP服务器，由APP服务器发送给自移动机器人使得自移动机器人刹车，从而实现远程控制自移动机器人刹车。

用户还可以通过语音、APP等预先设置刹车位置。例如，用户对自移动机器人说：“在斜坡上刹车”、“在充电站停靠充电时刹车”。自移动设备识别并保存该些信息。之后，行进过程中，若检测到当前处于斜坡位置或正停靠在充电站充电，则启动刹车。

再如，用户打开APP的设置界面，进入刹车位置设置界面，在刹车位置设置界面输入“斜坡刹车”、“充电站停靠充电时刹车”等。终端设备将该些信息通过APP服务器发送给自移动机器人。自移动设备识别并保存该些信息。之后，行进过程中，若检测到当前处于斜坡位置或正停靠在充电站充电，则启动刹车。

又如，用户打开APP并调出环境地图，在环境地图上标识出需要刹车的位置。之后，自移动机器人行进至该位置后，自动启动刹车。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、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申请的一般性原理并包括本申请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，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本申请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。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。