1.本发明属于智能清洁领域，具体说是一种洗地机器人自动换水系统及方法。
背景技术：
2.随着清洁机器人在家用的普及，用户对清洁机器人的使用要求逐渐增加，现有的清洁机器人均为在完成清洁任务后人工完成换水的工作任务，无法完成机器人自主全自主工作。增加了人工成本，且令本就能自主清洁的机器人在换水任务时显得并不智能，无法满足当前用户的全自动智能化需求。
3.本发明解决了清洁机器人无法自动换水的问题，且提高了清洁机器人的工作效率，实现了清洁机器人从半自主化智能化向完全的自主智能化的转变，节约了人工成本。
技术实现要素：
4.本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种洗地机器人自动换水系统，包括用于为机器人换水的换水站系统，还包括通过洗地机器人控制系统控制的换水系统；所述换水系统与换水站系统通过排水摆杆微动开关触发实现自动换水；
5.所述换水站系统包括，注水红外接收传感器、换水就绪红外接收传感器、换水就绪继电器、注水模块和排水模块；所述注水红外接收传感器与注水模块连接；所述换水就绪红外接收传感器经换水就绪继电器与注水模块连接；
6.所述换水系统包括，本体机壳、储水装置、注水红外发射传感器、换水就绪红外发射传感器、排水阀、进水阀、排水口、进水口以及排水摆杆微动开关；
7.所述储水装置设于本体机壳内，所述本体机壳上设有进水口与排水口，所述进水口与排水口分别用于与换水站系统对接；
8.所述储水装置设有进水孔和排水孔，所述排水孔通过排水管路与排水口连接，所述进水孔通过进水管路与进水口连接，所述排水管路和进水管路上分别设有排水阀和进水阀；
9.所述排水口旁设有排水摆杆微动开关，所述排水摆杆微动开关与机器人控制系统连接，用于被排水模块触发并发送与供水站系统接通的输入信号至机器人控制系统；
10.所述注水红外发射传感器和换水就绪红外传感器均设于换水系统本体机壳上，且均与机器人控制系统连接。
11.所述排水模块包括下推杆、继电器b、下推杆电机和排水块，换水就绪继电器与所述继电器b连接，所述继电器b通过下推杆电机与下推杆连接，使下推杆推动排水块，进而实现排水块触发排水摆动微动开关；
12.所述注水模块包括上推杆、继电器a、上推杆电机、注水管、出水阀以及出水阀继电器，换水就绪继电器与所述继电器a连接，所述继电器a通过上推杆电机与上推杆连接，所述上推杆使注水管水平移动，进而带动注水管伸入换水系统；所述注水红外接收传感器接收机器人换水系统的注水红外发射传感器发射的红外射线时，出水阀继电器得电，出水阀继
电器的常开触点闭合，出水阀开启。
13.所述储水装置上设有测量储水装置内水位的液位计，所述液位计与机器人控制系统连接。
14.所述液位计上设有第一接近开关与第二接近开关，所述第一接近开关用于当储水装置内水位为零时，第一接近开关闭合；所述第二接近开关用于当储水装置内水位超过设定值时，第二接近开关闭合。
15.所述排水阀和进水阀分别连有排水阀继电器和进水阀继电器。
16.一种洗地机器人，所述洗地机器人包括所述换水系统。
17.一种洗地机器人自动换水系统的自动换水方法，包括以下步骤：
18.(1)当机器人到达换水站系统时，机器人控制系统下发供电指令，使换水就绪红外发射传感器得电，当换水站系统的换水就绪红外接收传感器接收到换水就绪红外发射传感器发射的红外光波后，换水就绪继电器得电，使继电器b与继电器a得电，下推杆和上推杆分别将排水块和注水管推送至换水系统的排水口和进水口，排水块触发排水摆杆微动开关，换水系统进行排水工作；液位计实时反馈储水装置内的水位信息至机器人控制系统，监测排水工作是否完成；
19.(2)排水工作完成后，机器人执行注水工作，注水工作完成后，自动换水任务完成；
20.(3)换水任务完成后，机器人控制系统下发指令，控制换水就绪红外发射传感器断电，换水就绪红外发射传感器失电后停止向换水站系统的换水就绪红外接收传感器发射红外光波射线，换水就绪红外接收传感器接收不到红外光波射线后，使换水就绪继电器断电，继电器a和继电器b断电，下推杆和上推杆失电缩回至最初长度，将注水管和排水块收回至换水站系统内部；当排水块收回时，换水系统的排水摆杆微动开关不再被按压，机器人离开换水站。
21.所述机器人开始进行排水工作，具体为：
22.所述排水摆杆微动开关触发并发送与供水站系统接通的输入信号反馈给机器人控制系统，机器人系统下发指令，输出电压分别为排水阀继电器和进水阀继电器供电，排水阀继电器和进水阀继电器得电后线圈吸合，排水阀和进水阀得电开启，排水阀开始排水，进水阀输送空气，机器人开始进行排水工作。
23.所述液位计实时反馈储水装置内的水位信息至机器人控制系统，监测排水工作是否完成，具体为：
24.当储水装置水位降至液位计为零水位时，液位计第一接近开关闭合导通后，反馈水位信息给机器人控制系统，机器人控制系统下发指令，控制液位计的第二接近开关开启，排水阀继电器失电线圈断开，排水阀关闭，机器人排水工作结束。
25.所述排水工作完成后，机器人执行注水工作，包括以下步骤：
26.1)机器人控制系统下发指令，控制注水红外发射传感器得电，注水红外发射传感器得电后向换水站的注水红外接收传感器发射红外光波射线，换水站系统根据注水红外接收传感器接收到红外光波射线，控制出水阀继电器得电使常开触点吸合导通，出水阀打开向换水系统注水，此时机器人执行注水工作；
27.2)当储水装置水位升至液位计超过设定值时，第二接近开关闭合，反馈水位信息给机器人控制系统，机器人控制系统下发指令，控制注水红外发射传感器失电，注水红外发
射传感器停止向换水站系统的注水红外接收传感器发射红外光波射线，换水站的注水红外接收传感器接收不到红外光波射线后，出水阀继电器断电，出水阀关闭，停止向储水装置注水；
28.3)机器人控制系统延时下发指令，控制进水阀继电器失电后断开，进水阀关闭，保证注水管内剩余的水可以完全流进储水装置，机器人注水工作完成。
29.本发明具有以下有益效果及优点：
30.1.本发明可用于无自动换水功能的清洁机器人改造；
31.2.本发明可以弥补清洁机器人无自动换水功能的空缺；
32.3.本发明设于换水系统内的上推杆和下推杆结构简单、紧凑，使换水更加智能、快捷；
33.4.本发明结构、操作及工作流程简单，方便用户使用；
34.5.本发明换水站系统可根据换水系统进行零部件上的位置设置，换水系统也可根据位置改动进行调整。
附图说明
35.图1为本发明的机器人本体内部自动换水功能原理图；
36.其中，1为液位计、2为第一接近开关、3为第二接近开关、4为排水摆杆微动开关、5为换水就绪红外发射传感器、6为注水红外发射传感器、7为排水阀继电器、8为进水阀继电器、9为排水阀、10为进水阀；
37.图2为本发明的换水站内部原理图；
38.其中，11为换水就绪红外接收传感器、12为注水红外接收传感器、13为换水就绪继电器、14为出水阀继电器、15为继电器b、16为继电器a、19为出水阀；
39.图3为本发明的工作原理图；
40.图4为本发明换水站系统结构示意图一；
41.图5为本发明换水站系统结构示意图二；
42.图6为本发明换水站系统机构示意图三；
43.其中，20为注水模块、21为排水模块、22为上推杆、23为上推杆电机、24为下推杆、25为下推杆电机、26为注水管、27为排水块。
具体实施方式
44.下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
45.如图3～6所示，本发明的工作原理图以及换水站的结构示意图，一种洗地机器人自动换水系统，包括用于为机器人换水的换水站系统，还包括通过洗地机器人控制系统控制的换水系统；换水系统与换水站系统通过排水摆杆微动开关4触发实现自动换水；
46.换水站系统包括，注水红外接收传感器12、换水就绪红外接收传感器11、换水就绪继电器13、注水模块20和排水模块21；注水红外接收传感器12与注水模块21连接；换水就绪红外接收传感器11经换水就绪继电器13与注水模块20连接；
47.换水系统包括，本体机壳、储水装置、注水红外发射传感器6、换水就绪红外发射传感器5、排水阀9、进水阀10、排水口、进水口以及排水摆杆微动开关4；
48.储水装置设于本体机壳内，本体机壳上设有进水口与排水口，进水口与排水口分别用于与换水站系统对接；
49.储水装置设有进水孔和排水孔，排水孔通过排水管路与排水口连接，进水孔通过进水管路与进水口连接，排水管路和进水管路上分别设有排水阀9和进水阀10；
50.排水口旁设有排水摆杆微动开关4，且与机器人控制系统连接，用于被排水模块21触发并发送与供水站系统接通的输入信号至机器人控制系统；
51.注水红外发射传感器6和换水就绪红外传感器5均设于换水系统本体机壳上，且均与机器人控制系统连接。
52.排水模块包括下推杆24、继电器b15、下推杆电机25和排水块27，换水就绪继电器13与所述继电器b15连接，所述继电器b15通过下推杆电机25与下推杆24连接，使下推杆24推动排水块27，进而实现排水块27触发排水摆动微动开关4；
53.所述注水模块20包括上推杆22、继电器a 16、上推杆电机23、注水管26、出水阀19以及出水阀继电器14，换水就绪继电器13与所述继电器a 16连接，所述继电器a 16通过上推杆电机23与上推杆22连接，所述上推杆22使注水管26水平移动，进而带动注水管26伸入换水系统；换水就绪红外接收传感器11通过处理器与换水就绪继电器13连接，注水红外接收传感器12通过处理器与注水模块20的出水阀继电器14连接，处理器根据注水红外接收传感器12反馈信号控制注水模块开启或关闭；所述注水红外接收传感器12接收机器人换水系统的注水红外发射传感器6发射的红外射线时，出水阀继电器14得电，出水阀继电器14的常开触点闭合，出水阀19开启。
54.处理器还根据换水就绪红外接收传感器11反馈信号控制上推杆电机23和下推杆电机25的启停。
55.储水装置上设有测量储水装置内水位的液位计1，所述液位计1与机器人控制系统连接。
56.液位计1上设有第一接近开关2与第二接近开关3，所述第一接近开关2用于当储水装置内水位为零时，第一接近开关2闭合；所述第二接近开关3用于当储水装置内水位超过设定值时，第二接近开关3闭合。
57.排水阀9和进水阀10分别连有排水阀继电器7和进水阀继电器8。
58.一种洗地机器人，所述洗地机器人包括所述换水系统。换水系统安装在洗地机器人的机器人本体上，洗地机器人控制换水系统部分包括，顺次连接的机器人控制器rc、交换机以及i/o模块，所述换水系统设于洗地机器人上，洗地机器人为现有技术。
59.如图1所示，为机器人本体内部自动换水功能原理图。液位计1设于储水装置内，且液位计1与机器人控制系统连接，液位计1的第一接近开关2输出接i/o模块i0.1，液位计2的第二接近开关3输出接i/o模块的i0.2；排水摆杆微动开关4的两个触点分别与机器人内部dc24v和i/o模块1的i0.3相接；换水就绪红外发射传感器5的正极与i/o模块的q0.1相接，换水就绪红外发射传感器5的负极与机器人内部gnd相接；注水红外发射传感器6的正极与i/o模块的q0.2相接，注水红外发射传感器6的负极与机器人内部gnd相接；排水阀继电器7的正极与i/o模块的q0.3相接，排水阀继电器7的负极与机器人内部gnd相接，排水阀继电器7的控制线圈分别与机器人内部dc24v和排水阀9的正极相接，排水阀9的负极与机器人内部gnd相接；进水阀继电器8的正极与i/o模块的q0.4相接，进水阀继电器8的负极与机器人内部
gnd相接，进水阀继电器7的控制线圈分别与机器人内部dc24v和进水阀8的正极相接，进水阀8的负极与机器人内部gnd相接。
60.如图2所示，为换水站内部原理图。换水就绪红外接收传感器11的正极与火线l相接，负极与零线n相接，换水就绪红外接收传感器11的输出端与换水就绪继电器13的正极相接，负极与零线n相接；
61.换水就绪继电器13的控制线圈的一端与火线l相接，继电器b15的负极和继电器a 16的负极分别于零线n相接；继电器b15的控制线圈分别与火线l和下推杆电机25的正极相接，负极与零线n相接；继电器a 16的控制线圈分别与火线l和上推杆电机23的正极相接，负极与零线n相接；
62.注水红外接收传感器12的正极与火线l相接，负极与零线n相接，注水红外接收传感器12的输出端与出水阀继电器14的正极相接，出水阀继电器14的负极与零线n相接；出水阀继电器14的控制线圈分别与火线l和出水阀19的正极相接，出水阀19的负极与零线n相接。
63.如图3所示，为本技术的工作原理图，一种洗地机器人自动换水系统的自动换水方法，包括以下步骤：
64.(1)当机器人到达换水站系统时，机器人控制系统下发供电指令，使换水就绪红外发射传感器5得电，当换水站系统的换水就绪红外接收传感器11接收到换水就绪红外发射传感器5发射的红外光波后，换水就绪继电器13得电，使继电器b15与继电器a 16得电，下推杆24和上推杆25分别将排水块(27)和注水管26推送至换水系统的排水口和进水口，排水块27触发排水摆杆微动开关4，换水系统进行排水工作；液位计1实时反馈储水装置内的水位信息至机器人控制系统，监测排水工作是否完成；
65.(2)排水工作完成后，机器人执行注水工作，注水工作完成后，自动换水任务完成；
66.(3)换水任务完成后，机器人控制系统下发指令，控制换水就绪红外发射传感器5断电，换水就绪红外发射传感器5失电后停止向换水站系统的换水就绪红外接收传感器11发射红外光波射线，换水就绪红外接收传感器11接收不到红外光波射线后，使换水就绪继电器13断电，继电器a 16和继电器b15断电，下推杆24和上推杆22失电缩回至最初长度，将注水管26和排水块27收回至换水站系统内部；当排水块27收回时，换水系统的排水摆杆微动开关4不再被按压，机器人离开换水站。
67.机器人开始进行排水工作，具体为：
68.排水摆杆微动开关4触发并发送与供水站系统接通的输入信号反馈给机器人控制系统，机器人系统下发指令，输出电压分别为排水阀继电器7和进水阀继电器8供电，排水阀继电器7和进水阀继电器8得电后线圈吸合，排水阀9和进水阀10得电开启，排水阀9开始排水，进水阀10输送空气，机器人开始进行排水工作。
69.液位计1实时反馈储水装置内的水位信息至机器人控制系统，监测排水工作是否完成，具体为：
70.当储水装置水位降至液位计为零水位时，液位计1第一接近开关2闭合导通后，反馈水位信息给机器人控制系统，机器人控制系统下发指令，控制液位计的第二接近开关3开启，排水阀继电器7失电线圈断开，排水阀9关闭，机器人排水工作结束。
71.排水工作完成后，机器人执行注水工作，包括以下步骤：
72.1)机器人控制系统下发指令，输出电压为注水红外发射传感器6供电，注水红外发射传感器6得电后向换水站的注水红外接收传感器12发射红外光波射线，换水站系统根据注水红外接收传感器12接收到红外光波射线，控制出水阀继电器14得电使常开触点吸合导通，出水阀19打开向换水系统注水，此时机器人执行注水工作；
73.2)当储水装置水位升至液位计1超过设定值时，第二接近开关3闭合，反馈水位信息给机器人控制系统，机器人控制系统下发指令，控制注水红外发射传感器6失电，注水红外发射传感器6停止向换水站系统的注水红外接收传感器12发射红外光波射线，换水站的注水红外接收传感器12接收不到红外光波射线后，出水阀继电器14断电，出水阀19关闭，停止向储水装置注水；
74.3)机器人控制系统延时下发指令，控制进水阀继电器8失电后断开，进水阀10关闭，保证注水管内剩余的水可以完全流进储水装置，机器人注水工作完成。
75.本发明具体的工作原理流程如下：
76.当机器人到达换水站系统时，机器人控制系统下发指令为换水就绪红外发射传感器5供电，换水就绪红外发射传感器5得电后向换水站系统的换水就绪红外接收传感器11发射红外光波射线，换水就绪红外接收传感器11接收到红外光波射线后输出端输出电压给换水就绪继电器13，换水就绪继电器13得电后线圈吸合，继电器b15和继电器a 16导通，继电器b15的线圈和继电器a 16的线圈各自吸合，下推杆电机25和上推杆电机23得电后，分别驱动下推杆24和上推杆22，将注水模块20和排水模块21输送至工作行程；当排水模块21输送到位时，排水模块21按动换水系统上的排水摆杆微动开关4，触发输入信号反馈给机器人控制系统，机器人控制系统下发供电指令，排水阀继电器7和进水阀继电器8得电后线圈吸合，排水阀9和进水阀10打开，排水阀9开始排水，进水阀10输送空气，让排水任务更流畅的进行，此时机器人进入排水工作状态
77.当水箱水位降至液位计1零水位时，第一接近开关闭合，排水阀继电器7失电线圈断开，排水阀9关闭，机器人排水工作结束；同时机器人控制系统发送供电信号，注水红外发射传感器6得电，注水红外发射传感器6得电后向换水站的注水红外接收传感器12发射红外光波射线，换水站系统的注水红外接收传感器12接收到红外光波射线后输出端输出电压给出水阀继电器14，出水阀继电器14得电后线圈吸合，出水阀19供电回路导通，出水阀19打开向换水系统注水，此时机器人进入注水工作状态；
78.当水箱水位达到液位计1预设值时，第二接近开关3闭合反馈给机器人控制系统，机器人控制系统下发断电指令，注水红外发射传感器6失电，注水红外发射传感器6停止向换水站的注水红外接收传感器12发射红外光波射线，换水站的注水红外接收传感器12接收不到红外光波射线后，出水阀继电器14线圈断开，出水阀19关闭，停止向换水系统注水，同时机器人控制系统延时对下发指令，进水阀继电器8失电后线圈断开，进水阀10供电回路断开，进水阀(9)关闭，延时控制在于保证注水管内剩余的水可以完全流进机器人储水装置，机器人注水工作结束；
79.在延时关闭进水阀10后，换水就绪红外发射传感器5断电，停止向换水站的换水就绪红外接收传感器11发射红外光波射线，换水就绪红外接收传感器11接收不到红外光波射线后，停止输出端输出电压给换水就绪继电器,13，换水就绪继电器13失电后线圈断开，继电器b15和继电器a 16线圈断开，下推杆24和上推杆22失去驱动力后缩回至最初长度，注水
模块20和排水模块21收回至换水站内部；当排水模块收21回时，排水摆杆微动开关4开关按钮弹起，机器人离开换水站系统，自动换水任务完成。