自主清潔器具的制作方法

專利名稱：自主清潔器具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種自主清潔器具(autonomous cleaning appliance),且更具體地 涉及一種自主或‘機器人’真空吸塵器。
背景技術：
移動式機器人變得越來越普遍且被使用在多種領域，如太空探索、草坪收割和地 面清潔。最近十年在機器人地面清潔設備領域中，特別是真空吸塵器領域中具有特別迅速 的進步，機器人地面清潔設備的主要目的是在自主地和不唐突地在房子或辦公室的區域中 行進同時清潔地面。
一種已知的自引導真空吸塵器在EP0803224中列出，該真空吸塵器包括底座，該 底座支撐外殼和前部部分，該外殼具有罩，該前部部分可相對于底座運動并形成撞擊檢測 系統的一部分。該罩被固定到外殼且外殼在前部部分緊后方延續到中間壁。該中間壁延續 到手柄，通過該手柄真空吸塵器可以被用戶搬運。
對于機器人真空吸塵器而言常見的是，該底座支撐清潔頭，該清潔頭具有刷棒、風 扇/馬達單元、灰塵容器、可充電電池、用于驅動直徑地定位的輪子的驅動馬達和用于驅動 刷棒的另一驅動馬達。此外，吸塵器被設置有電子控制系統，其按需要與驅動馬達和傳感系 統連接以便于引導和控制真空吸塵器在地面上的運動。為了收集從地面表面移除的灰塵， 真空吸塵器設置有袋式灰塵容器，其定位在由上述中間壁限定的腔室中。可理解，灰塵容器 被容納在真空吸塵器的外罩中，其使得用戶難于接近。發明內容
本發明是在這樣的背景下被做出的，且為此本發明在于一種真空吸塵器，其包括 具有圓柱軸線的圓柱形主體，該圓柱形主體容納臟空氣入口、清潔空氣出口、在臟空氣入口 和清潔空氣出口之間的空氣流路徑，和布置在臟空氣入口和清潔空氣出口之間的空氣流路 徑中的分離裝置。該分離裝置包括具有軸線的圓柱形容器，其中分離裝置被取向為使得其 軸線大致平行于主體的圓柱軸線，且其中分離裝置的一部分從真空吸塵器的主體的前部部 分關出。
在本發明中，由此，分離裝置處于直立取向，因為它的軸線大致平行于清潔器的主 體的圓柱軸線，且此外，分離裝置位于清潔器的前部且部分地暴露。這允許用戶能夠在分離 裝置需要被清空時容易地接近分離裝置，且分離裝置的直立取向易于被用戶掌握。此外，分 離裝置的位置意味著它提供對于真空吸塵器在房間內行進時可能撞到的阻礙物的彈性緩 沖器。由于分離裝置是沒有任何相對脆弱電子器件的相對較大部件，分離裝置由此為真空 吸塵器提供一定程度的撞擊保護，且還為可能與真空吸塵器撞擊的障礙物提供一定程度的 保護。
為了提供具有低姿且此外具有‘干凈’上表面的真空吸塵器，主體可以限定平坦上 表面且分離裝置也可以限定平坦上表面，其與主體的平坦上表面共平面。除了有利于主體的低姿之外，該構造在導航傳感器可被安裝到主體上表面的情形下是有利的，從而為這樣 的傳感器提供360 °視角，譬如對于旋轉激光測距儀是有用的。
為了增強分離裝置到主體的可安裝性，主體可包括部分圓柱形的對接凹部，其中 分離裝置可以被接收到該對接凹部中，對接凹部被成形為與分離裝置的外部輪廓互補。為 此，對接凹部可以部分地由本體部分及部分地由罩部分限定，其可以限定位于分離裝置的 相對側的側面的第一和第二臂部分。本體部分也可以包括平臺部分，以支撐分離裝置的下端。
本體部分還可以包括空氣流產生器，用于產生沿著空氣流路徑從臟空氣入口到清 潔空氣出口的空氣流。
本體部分可以被承載在底座上，且底座可以包括牽引裝置和清潔頭，牽引裝置用 于將主體支撐在表面上，清潔頭限定臟空氣入口，其中本體部分可以響應與障礙物的碰撞 而相對于底座運動，傳感裝置被提供以傳感該相對運動，且提供適當信號到真空吸塵器的 驅動控制系統。
在另一配置中，提供了 一種自主表面處理器具，其包括主體和手柄，該手柄可以相 對于主體在收起位置和展開位置之間運動，在該展開位置該手柄可以被用戶抓持以將器具 從地面提起。當處于收起位置時，手柄接合器具的部件以防止對該部件的接近或該部件的 移除。
手柄由此執行多個功能，例如允許用戶提起和搬運該設備，同時還用作用于機器 的另一部件的保持設備和/或還用作可移動的通道門。盡管這在諸如地面拋光機和清掃機 這樣的各種形式的表面處理器具中是有用的，這在移動式機器人真空吸塵器中特別有用。
該器具的主體可以在平面輪廓中是大致圓形的，且有利地，手柄可以繞設置在主 體的直徑相對點上的第一和第二樞軸樞轉。
在展開位置，手柄可以在大致垂直于器具的縱向軸線的平面中延伸，且由此該器 具可以在被用戶搬運時自由地采用平行于地面表面的取向。
該器具的另一部件可以是器具的可移除面板，且手柄可以被布置為使得，在收起 位置，它接合可移除面板的至少一部分，從而它不能被用戶從器具移除。在一個實施例中， 可移除面板包括過濾元件，其定位在器具的排出口中，該面板是可移除的從而過濾元件可 以被用戶定期地清潔。更具體地，在收起位置，手柄可以位于由器具周邊限定的通道內側， 該通道至少部分地由可移除面板限定。
替代地或附加地，該另一部件可以是一個或多個插口，其可以被限定在通道中，使 得在收起位置，該手柄掩蓋每一個插口的至少一部分以防止用戶的接近。
在另一方面，本發明在于一種自主表面處理器具，其包括主體和手柄，該主體限定 外周邊表面，該手柄可以相對于主體在收起位置和展開位置之間運動，在該展開位置手柄 可以被用戶抓持以將器具從地面提起，其中在收起位置，手柄在相對于器具的縱向軸線成 角度的平面中延伸，且當在收起位置中時，手柄定位為抵靠器具的外周邊表面的至少一部 分。
有利地，該配置為自主器具提供搬運裝置，其在器具的正常工作期間不會干擾用 戶，因為當處于收起位置時，它貼合器具的周邊表面且從而保持器具的圓形外部輪廓，同時 該手柄可以被用戶容易地接近以搬運器具，由此增強便攜性。


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圖為了本發明更容易被理解，現在將僅通過舉例的方式參考附圖，在附圖中I是根據本發明的實施例的器具的前透視圖；2是從圖1中的器具上方觀察的平面視圖；3是從圖1中的器具下方觀察的視圖；4是本發明的器具的分解透視圖，示出了它的主要組件；5是本發明的器具的后透視圖，其中它的手柄處于收起位置；6是本發明的器具的后透視圖，其中它的手柄處于展開位置；7是本發明的器具的后透視圖，其中手柄處于展開位置且可移除面板被移除； 8是移動式機器人的底座的前視圖；9是從移動式機器人的主體下面觀察的視圖；10是移動式機器人的底座的后視圖；11a，11b，Ilc和Ild是機器人在各種“撞擊”條件下的示意圖；及12是器具的系統不意圖。
具體實施方式
參考圖1，2，3和4，自主表面處理器具為機器人真空吸塵器2的形式(下文中稱為 ‘機器人’)，具有主體，該主體包括四個主要組件底座(或底板)4，本體6，大致圓形外罩8 和分離裝置10，該本體6被承載在底座4上，該大致圓形外罩8可安裝在底座4上且為機器 人2的主體提供大致圓柱形輪廓，該分離裝置10被承載在本體6的前部上且其突出穿過外 罩8的互補形狀的切口 12。
為了本說明書的目的，機器人的情景中的術語“前”和“后”將按操作期間它的前 進和倒退方向的意思來使用，其中分離裝置10被定位在機器人的前部。同樣地，術語“左” 和“右”將被關于機器人向前運動的方向使用。正如將從圖1中理解，機器人2的主體具有 相對短的圓柱的一般形式，主要為了可操作性的原因，且因此具有圓柱主軸線‘C’，該圓柱 軸線‘C’關于機器人行駛過的表面大致垂直地延伸。因此，圓柱軸線C大致垂直于機器人 的縱向軸線‘L’延伸，機器人的縱向軸線‘L’沿機器人2的前后方向取向，且因此穿過分離 裝置10的中心。主體的直徑優選從200mm至300mm,更優選從220mm至250mm。更優選地， 主體具有230_的直徑，其被發現為在可操作性和清潔效率之間的特別有效的折衷。
該底座4支撐機器人的幾個部件且優選由高強度的注射模制塑料材料制造，如 ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)，雖然它也可由適當的金屬制造，如鋁或鋼，或如碳纖維復 合材料這樣的復合材料。如將說明的，底座4的主要功能是用作驅動平臺和承載清潔裝置， 該清潔裝置用于清潔機器人行駛過的表面。
特別參考圖3和圖4，底座4的前部部分14是相對平坦的且為盤狀形式，且限定彎 曲的機頭15，該彎曲的機頭15形成機器人2的前部。底座的前部部分14的每個側面具有 凹處16、18，相應的牽引單元20可安裝在凹處中。應注意在該實施例中，牽引單元20為電 驅動履帶式單元，其具有被約束為繞引導和拖尾滑輪的連續橡膠化皮帶或履帶，盡管簡單 的輪配置也可以作為替代被使用。
一對牽引單元20定位于底座4的相對側上，且可獨立地操作使機器人能根據牽引 單元20的旋轉速度和方向被沿前進和倒退方向驅動，以隨著彎曲的路徑朝向左或右行進， 或當場沿任一方向轉動。這樣的配置往往被稱為差速驅動。牽引單元的確切形式并不是本 發明的中點，因為將不再更詳細地描述。
底座4的相對狹窄的前部部分14向后部部分22變寬，該后部部分22包括清潔頭 24，其具有大致圓柱形形式且相對于底座的縱向軸線‘L’橫向地跨底座4的大致整個寬度 延伸。
清潔頭24限定矩形抽吸開口 26，該開口 26面向支撐表面且當機器人2運行時污 垢和碎屑被抽吸進入該開口 26。細長的刷棒28被容納在清潔頭24內且以傳統的方式通過 減速齒輪和傳動帶配置32由電動機30驅動，雖然其他驅動配置如完全齒輪傳動是適當的。
底座4的底面在抽吸開口 26前方還包括多個通道33 (為了簡潔起見僅僅兩個通 道被標識出)，該通道提供了將臟空氣抽向抽吸開口 26的路徑。底座4的底面還帶有多個 (在所示實施例中為四個)從動輪或滾子31，當它停靠在地面表面上或運動越過地面表面 時，該從動輪或滾子31進一步提供了用于底座4的支撐點。應該注意，滾子31支撐底座使 得底座下側相對于地面表面平行地取向。此外，盡管輪子或滾子是優選的，它們也可以實現 為硬支撐點，譬如滑軌或滑槽。
在這個實施例中，清潔頭24和底座4是單個塑料模制件，因此清潔頭24與底座4 是一體的。然而，不是必須如此，該兩個部件可以是獨立的，清潔頭24被適當地固定到底座 4，如用本領域技術人員清楚的螺絲或適當的結合方法。
清潔頭24具有第一和第二端部表面27，29，該第一和第二端部表面27，29延伸到 底座4的邊緣且其與機器人的罩8一致。在如圖2和圖3中的水平或平面輪廓考慮，可以 發現清潔頭的端部表面27，29是平坦的且沿機器人2的橫向軸線‘X’的直徑相對的點處相 對于罩8以切線(標記為‘T’)延伸。這樣的益處在于當機器人以‘隨壁’模式橫向運動時， 清潔頭24能夠非常接近房子的壁運行，因此能夠一直清潔到壁。此外，由于清潔頭24的端 部表面27，29切向地延伸到機器人2的兩側，無論該壁是在機器人2的右側還是左側，它都 能夠一直清潔到壁。還應該注意的是，該有益的邊緣清潔能力通過位于罩8內且大致在橫 向軸線‘X’處的牽引單元20得到增強，這意味著機器人以這種方式操縱使得當隨壁操作期 間，罩8以及由此清潔頭24的端部表面27，29幾乎接觸壁。
在清潔操作期間被抽吸進入抽吸開口 26的污垢通過管道34離開清潔頭24，該管 道34從清潔頭24向上延伸且通過約90°的弧度朝向底座4的前方彎曲直到它面朝前進方 向。管道34以矩形嘴部36結束，該嘴部36具有柔性波紋管配件38，該波紋管配件38成形 為接合設置在本體6上的互補形狀的導管42。
導管42被設置在本體6的前部部分46上且通向面向前方的大致半圓柱形的凹處 50，該凹處50具有大致圓形的基座平臺48。該凹處50和平臺48提供了對接部，分離裝置 10在使用中被安裝入該對接部，且分離裝置10可從對接部脫離接合用于排空的目的。
應當指出的是在這個實施例中，分離裝置10包括旋風分離器，如W02008/009886 中公開的，其內容通過引用并入于此。這樣的分離裝置的配置是眾所周知的，且在這里將不 再進一步描述，只要說明分離裝置可通過適當的機構(如快速釋放固定裝置)可移除地連 接到本體6以當裝置10已滿時允許裝置10倒空。分離裝置10的性質不是本發明的重點且旋風分離裝置可被在本領域中所知的其他裝置(例如過濾膜，多孔箱式過濾器或一些其 他形式的分離裝置)代替以從空氣流分離污垢。
當分離裝置10接合對接部50時，分離裝置10的臟空氣進口 52被導管42接收且 導管42的另一端部可連接到刷棒管道34的嘴部36，從而導管42傳輸來自清潔頭24的臟 空氣到分離裝置10。波紋管38為導管34的嘴部36提供一定程度的彈性以便它可無視一 些角度的未對準而與分離裝置10的臟空氣進口 52密封地配合。雖然這里描述的是波紋管， 導管34也可被提供有替代的彈性密封件(如柔性橡膠套口密封件)以接合臟空氣進口 52。
臟空氣通過空氣流產生器(在這個實施例中是電動馬達和風扇單元(未顯示)) 被抽吸穿過分離裝置10，該空氣流產生器位于本體6的左手側的馬達外殼60中。該馬達 外殼60包括彎曲的進口嘴部62，該嘴部62在對接部50的圓柱形壁處敞開從而匹配分離 裝置10的圓柱形曲率。雖然沒有顯示在圖4中，分離裝置10包括清潔空氣出口，當分離裝 置10接合對接部50時該清潔空氣出口對準進口嘴部62。在使用中，抽吸馬達可操作以在 馬達進口嘴部62的區域建立低壓，從而沿空氣流路徑抽吸臟空氣，從清潔頭24的抽吸開口 26，穿過管道34和導管42，且從臟空氣進口 52到清潔空氣出口穿過分離裝置10。然后清 潔空氣穿過馬達外殼60且穿過經過濾清潔空氣出口 61從機器人2的后部排出。
在圖4中罩8顯示為獨立于本體6，且由于底座4和本體6承載機器人2的大多數 功能部件，罩8提供了外皮，該外皮主要用作保護殼體和用于承載用戶控制接口 70，在下文 中更詳細地描述。
該罩8包括大致圓柱形側壁71和平坦的上表面72，該上表面72提供了與本體6 的平面輪廓一致的大致圓形輪廓，除了使部分圓形切口 12成形為與對接部50和圓柱形分 離裝置10的形狀互補。此外，可見罩8的平坦的上表面72與分離裝置的上表面共面，因此 當分離裝置被安裝在主體上時，分離裝置與罩齊平。
如圖2中清晰地顯示，罩8的部分圓形切口 12和本體6中的半圓柱形凹處50為 對接部提供限定兩個突出葉或臂73的馬蹄形凹室，該兩個突出葉或臂73a側翼包圍分離裝 置10的每一側，且使得分離裝置10的約5%和40%之間(優選20% )從對接部50的前部 突出。因此，即使當罩8在機器人2的主體上就位時，分離裝置10的一部分保持暴露，這樣 使用戶能容易地接近分離裝置10用于排空目的。此外，位于側面的臂73a部分地“纏繞”， 在效果上包住分離裝置10，其保護裝置不受橫向沖擊，橫向沖擊可能會將分離裝置10從機 器人2的主體脫離。位于側面的凸葉特別適于容納傳感器模塊，此處標識在75處，機器人 可以使用傳感器模塊來映射其環境和/或檢測障礙物。在此情況下，突出葉73的材料應該 是適當的傳感器能透過的材料。傳感器模塊可以是適用于機器人巡航的任意傳感器，譬如 激光測距儀，超聲換能器，位置感應設備(PSD)或光學傳感器。
側壁71的相對部分包括拱形的凹處74 (在圖3中僅僅示出一個)，當罩8被連接 到本體6時，該凹處74配合在清潔頭24的相應的端面27，29之上。如圖1中所示，間隙存 在于清潔頭24的端部和相應的拱形部74之間，以便允許在與物體撞擊的事件中在它們之 間的相對運動。
如上所述，在示例性實施例中分離裝置10是坐落在機器人的對接凹部50中的圓 柱形箱，且從罩8突出以便于限定機器人2的前部。注意箱10具有直立取向，使得其縱向 軸線(在圖中標為‘A’)垂直于機器人2的縱向和橫向軸線L，X兩者，且由此大致平行于機器人2的圓柱/垂直軸線C。以這樣的方式將分離裝置10的一部分在機器人2的前部暴露 允許用戶容易地接近分離裝置以便于在分離裝置需要清空時將其從機器人2移除。由此， 用戶并不需要操作門、蓋或面板來接近分離裝置10。此外，分離裝置可以是透明的，從而用 戶可以看到分離裝置有多滿，由此避免對機械或電子滿箱指示器的需要。此外，分離裝置， 特別是旋風分離裝置，比諸如電機和電池這樣的電子部件更輕，從而分離裝置在機器人前 部的的該配置還有助于機器人爬上表面。然而，在現有的機器中，較重的部件傾向于被定位 在前部而灰塵容器被定位在后部或機器的中心附近。
進一步益處在于由于分離裝置10是機器人的最前方部分意味著分離裝置將是在 碰撞中機器人的最先接觸障礙物的部分，分離裝置10用作機器人2的緩沖器。優選地，箱 由適當機械特性的塑料材料制成，以在與障礙物撞擊的事件中提供一定程度的彈性。一個 例子是透明ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)，制造為適當的厚度(例如在約O. 5和2mm之間) 以為箱10提供適當程度的彈性。由此，箱10為機器人2的主體提供對硬和或尖銳物體(其 否則將損壞罩8)的一定程度的保護。類似的，箱的彈性在撞擊期間為障礙物提供一定程度 的保護，該障礙物可能是易于損壞的。
機器人2還包括手柄76形式的提拉裝置以允許機器人2被用戶提起和搬運。提 拉手柄76的細節現將也參考圖5，6和7進行更詳細的描述。
提拉手柄76在該實施例中為半圓形形式且在沿著機器人2的橫向軸線X定位在 罩8的每一側上的兩個直徑相對的安裝凸起78之間延伸。手柄76可以繞凸起78在第一， 收起位置(在收起位置中手柄76安裝入在罩8的上部外周邊緣81上的互補形狀的凹處或 通道80中)，和展開位置(在展開位置中手柄76向上延伸以便于位于大致垂直于機器人2 的縱向軸線L的平面中)之間樞轉。手柄76的外表面被設置有溝槽或通道90，其用作抓持 部分，用于可以在該抓持部分上找到支點以便于展開手柄76。
手柄76在圖6和7中示出為展開。在收起位置中，手柄76保持罩8的‘干凈的’ 圓形輪廓且在正常操作機器人2期間不干擾使用。注意，例如，手柄76的上邊緣76a如何 形成罩8的側壁71的上邊緣81的延續。除了手柄76無干擾之外，由于手柄的直徑安裝配 置和它收起到罩8的一部分中的方式，手柄76允許用戶迅速地接近手柄76用于搬運目的， 且在被搬運時，機器人2大致保持在水平取向，其使得機器人2易于被單手提起、搬運以及 再次放下到表面上。盡管在此處未示出，應理解手柄76也可以通過容納在樞轉凸起78中 的適當的螺旋彈簧(一個或多個)而被彈簧偏置到其收起位置。
除了當處于收起位置時手柄76能夠被合身地且無干擾地安裝在罩8的一部分中， 手柄76也可操作接合機器人2的其他部件以便于防止接近或移除該部件，如現在將描述。
如圖5，6和7中特別清晰地所示，罩8的后部部分包括開口 91，可移除面板92被 接收在該開口 91中，該面板92設置有兩組通風百葉或狹槽94且從而提供用于抽吸產生器 的排氣出口。面板92為大體扁平且被彎曲以便于符合罩8的側壁71的曲率。面板92繞 罩8的周邊延伸約90度弧度，盡管這對比本發明構思并不是必須的；面板92可以按期望更 小或替代地多個面板可以被提供。
為了完全符合罩8的形狀，面板92的上部部分92a帶臺階或凹處以限定模仿罩側 壁71的手柄凹處80的通道。由此，當手柄76處于收起位置時，它與面板92的凹入部分接 合以便于防止它從機器人2意外地移除。為了實現在手柄96和面板92之間的確切接合，手柄76和面板92中的一個或兩者可以包括互補造型，從而當放入收起位置時手柄76需要 被卡入面板92上的位置中。為此，在所示實施例中，面板的凹入部分92a包括細長溝或槽 92b，在手柄上的互補形狀的肋(未示出)可以接合到其中。手柄76由此能通過可移除卡扣 配合與面板92接合。此外，一旦手柄76已經被展開，槽92b提供用于用戶的抓持結構以使 得能夠容易地將面板從機器人2移除。
面板92的上邊緣限定帶唇部分92c，其被成形為與向上延伸到罩8的上表面72上 的開口 91的相應部分91a互補。當面板92處于其在開口 91中的完全‘歸位’位置時，帶 唇部分92c與罩8的上表面72齊平，且從而為用戶提供面板92已經正確定位的現成參考。
在所示實施例中，面板包括百葉94，且從而構成用于機器人2的抽吸產生器的排 氣口。為此，由此盡管未在圖中示出，面板92還可以結合過濾元件(未示出)，其被適當地固 定到面板的內表面以提供氣密密封，從而來自抽吸產生器的空氣流可以僅穿過過濾元件和 面板通風百葉94。
除了提供用于面板92的保持功能以便于防止或允許面板的移除，手柄76還提供 其他功能。如圖6和7所示，通道80朝外的表面限定第一和第二開口 94、96，其可以是電 插口。在示例性實施例中，第一插口是圓形的且可以是用于電源插座的插口，而第二插口是 矩形的且可以是用于機器人2的控制系統的通訊端口(例如USB端口)。由于它們在通道80 中的定位，用戶可以在手柄76處于展開位置時接近插口 94、96，但是在手柄76處于收起位 置時被防止接近插口，如圖5所示，其中手柄76覆蓋插口 94、96的至少一部分，但是優選全 部。顯然，由此手柄76執行多個功能首先，它通過提供可容易地接近的提拉手柄并確保機 器人2以相對平坦的取向被搬運而增強了機器人2的便攜性；第二，當機器人在運行時，它 用于固定地保持機器人2的可移除面板；以及第三，它選擇性地允許或防止對機器人的電 端口 94、96的接近，其防止在運行期間由于灰塵和碎屑在端口 94、96中的堆積而導致意外 的損壞。
現在參考圖8，9和10，這些示出了本體6是如何被附接到底座4，以使得在彼此之 間能夠相對滑動，和機器人2如何使用該相對動差來收集關于在它的路徑中的與物體撞擊 的信息。
為了使得在底座4和本體6之間能夠相對滑動，前部和后部接合裝置將底座4和 本體6固定在一起以便它們不能沿垂直方向分離，也就是說，沿垂直于機器人2的縱向軸線 L的方向(也就是說沿其圓柱軸線)，但是允許相對于彼此小量地滑動。
首先轉到主體6的前部部分，如圖8所示，前部接合裝置包括槽狀開口 140，該槽狀 開口 140成形為類似于跑道/體育場或側面截斷的圓形的大體卵形，被限定在本體6的前 部部分中，特別是平臺48的中心位置中。活塞銷142形式的可滑動的樞轉構件被接收穿過 該開口且包括套筒區段142a和上部凸緣142b，該套筒區段142a在開口 140下方延伸一小 段。
接合裝置還包括在底座4的前部部分上的帶壁的凹處144形式的互補結構，該互 補結構也是跑道形以對應于平臺48中的開口 140的形狀。該本體6可安裝到底座4上以 便本體6的平臺48上的開口 140覆在底座4中的凹處144上。于是該活塞銷142通過適 當的機械緊固件(如螺絲)被固定到凹處144的底面；該活塞銷142在圖8中的凹處144 的它的位置中以虛線示出。因此本體6被連接到底座4中，而不能垂直分離。然而，由于活塞銷142不可動地固定到底座4同時保持在開口 140中可滑動，本體6由于它的圓形形狀 可相對于活塞銷142滑動和/或可繞活塞銷有角度地樞轉。
底座4的前部部分還包括兩個通道145,凹處144的每一側定位有一個,其用作用 于設置在本體6下側(更具體地說，在平臺48上開口 140的每一側)的相應滾子147的支撐 表面。滾子147提供了用于底座4上的本體6的支撐且促進在兩個部分之間平穩地滑動， 且在圖9中以虛線形式示出。
后部接合裝置限制了本體6的后部部分150相對于底座4的運動。根據圖8和圖 10之間的比較，可以看出在清潔頭24后面的底座4的后部部分146包括撞擊檢測裝置148， 該撞擊檢測裝置148也用作固定安裝件，本體6的后部部分150通過該裝置連接到底座4。
撞擊檢測裝置的每側包括本體支撐裝置；兩個本體支撐裝置是相同的，所以為了 簡潔僅一個將被詳細地描述。該本體支撐裝置包括套筒狀管狀支撐構件152，該支撐構件 152位于限定在底座154中的碟形凹處154中。在這個實施例中，碟形凹處154設置在板狀 構件155形式的可移除底座部分中，其被跨底座4的后部部分146固定。然而，凹處154可 同樣為底座4的一體部分。
彈簧156在它的下端被連接到底座154且延伸穿過套筒構件152，其中，彈簧的端 部終止于孔眼158。該套筒152和彈簧156與在本體6的下側上的互補的插口 160接合，該 插口 160包括凸起壁160a，當本體6被安裝到底座4上時，套筒152的上部端部位于凸起壁 160a上。當以這種方法安裝時，彈簧156延伸入插口 160中的中心開口 162中，且孔眼158 被固定到在本體6內的固定銷。要注意的是固定銷在圖中未顯示，但是可以為彈簧可連接 的任何銷或適合的固定點。
由于支撐套筒構件152被可運動地安裝在底座4和本體6之間，該套筒構件152可 沿任何方向傾斜，這使本體6能沿機器人的縱向軸線‘L’線性地‘搖動’，但也使本體6的后 部部分能有角度地擺動，由于受制于現在將進一步描述的后部接合裝置而可繞活塞銷142 樞轉大約10度。在這個實施例中，彈簧156提供了自居中力到支撐套筒構件152，這促使套 筒構件152進入直立位置，這個行為也提供了用于撞擊檢測系統的復位力。在替代實施例 中(未顯示)，支撐套筒構件152可為實心的，且‘復位’本體相對于底座的位置的力將由替 代偏置機構提供。
雖然套筒構件152允許本體6 ‘騎’在底座4上并具有一定量的橫向運動，它們沒 有將本體6的后部部分150固定連接到底座4來抵抗垂直分離。為此，撞擊檢測裝置148 包括第一和第二引導構件，該引導構件為被設置在本體6上的柱或棒160，162的形式，其接 合被提供在底座4上的相應的銷164，166。如圖10中所示，該銷164，166延伸穿過限定在 板狀構件155中的相應的窗口 168，170，且通過相應的墊圈172，174保持在該處。為了將本 體6的后部部分150安裝到底座4的后部部分146上，引導構件160，162被推動配合到插 銷164，166上直到它們接觸相應的墊圈172，174。因此，本體6的后部部分150的運動被約 束為符合窗口 168，170的形狀從而窗口用作導軌。在這個實施例中，窗口 168，170是大致 三角形的形狀，所以這將允許本體6相對于活塞銷142線性滑動以及在由窗口 167，170設 定的行程界限內繞它有角度地擺動。然而，應當注意的是本體6被允許的運動可通過窗口 168，170的適當地重新成形而改變。
撞擊檢測裝置148還包括開關裝置180，該開關裝置180用于檢測本體6相對于底座4的運動。該開關裝置180包括被設置在本體6的后部部分150下側上的第一和第二微 型快動開關180a，180b (也俗稱‘微動開關’)，當本體6被安裝到底座4上時，該兩個開關 180a，180b位于被設置在底座4的后部部分146的中心部分中的促動器182的每一側。在 這個實施例中，促動器182采取楔形的形式，其具有用于激活開關180a，180b的成角度的引 導邊緣。雖然未顯示在圖中，開關180a，180b被連接到機器人的控制裝置。開關180a，180b 相對于楔形促動器182的位置顯示在圖10中；要注意的是開關180a，180b顯示為虛線。可 見，開關180a，180b被定位為使得它們的活動臂183被定位為與楔形促動器182的成角度 的前部邊緣的每一側直接相鄰。
當機器人繞房子操縱進行清潔任務時，開關180a，180b在機器人2撞到障礙物的 情況下被激活。這樣的撞擊檢測設備用于自主真空吸塵器是令人滿意的，因為這樣的機器 人的傳感和映射系統可能是不可靠的，且有時障礙物沒有被及時檢測到。其他機器人真空 吸塵器以‘隨機彈跳’方法運行，其中用于檢測碰撞的裝置是必要的。因此，撞擊檢測設備被 需要用于檢測碰撞以便機器人可采取回避動作。例如控制裝置可決定簡單地后退機器人， 然后沿不同方向繼續向前運動或替代地停止向前運動，轉動90°或180°然后再一次繼續 向前運動。
現在將參考圖11a，11b，Ilc和Ild對開關180a，180b的激活進行描述，圖中示出 了底座4，本體6和撞擊檢測裝置在不同撞擊情況下的示意圖。在下列圖中，與先前各圖中 的相同的部件被標有相同的參考標號。
圖1Ia示出了在未碰撞位置中本體6，底座4，活塞銷142，本體樞轉開口 140，開關 180a，180b和楔形促動器182的相對位置。可見，開關180a，180b都沒有被激活，如標號‘X’ 所示。
圖1lb示出了機器人2與在‘正前方’位置中的障礙物撞擊，如箭頭C所指示。本 體6被導致向后線性(也就是沿它的縱向軸線L)運動，因此，兩個開關180a，180b相對于 楔形促動器182向后運動從而大致同時觸發開關180a，180b，如勾號所示。
替代地，如果機器人2與在它的右手邊的障礙物碰撞，如圖1lc中箭頭C所示，本 體6將被導致繞活塞銷142向左擺動，在這些情況下，開關180a，180b將相對于促動器182 向左運動，結果右手側開關180b在左手側開關180a激活之前被激活，如用于開關180b的 勾號所示。
相反地，如果機器人2與在它的左手邊的障礙物碰撞，如圖1ld中箭頭C所指示 的，本體6將被導致向右擺動，在這種情況下，開關180a，180b將相對于促動器182向右運 動，因此左手側開關180a在右手側開關180b之前被觸發，如用于開關180a的勾號所示。
雖然在圖1lc和圖1ld中示出的傾斜角碰撞中僅僅開關180a，180b中的一個示出 為被激活的，應當理解這樣的撞擊也可激活開關的另一個，雖然是在第一個被激活的開關 之后。
由于開關180a，180b被連接到機器人的控制裝置，該控制裝置可通過監測開關 180a，180b的觸發和在開關的觸發事件之間的相對時間來辨別撞擊的方向。
由于機器人2通過感測在本體6和底座4之間相對線性和角度運動能夠檢測碰 撞，本發明避免了安裝對于已知機器人真空吸塵器而言常見的撞擊外殼(bump shell)到機 器人的前部的需要。撞擊外殼可為易碎的和龐大的，所以本發明增加了機器人的堅固性，而且使尺寸和復雜性的降低變得可能。
傳感裝置被描述為包括快動開關，該快動開關被布置在楔形促動器的每一側，且 這樣的配置能夠便利地使開關在本體線性(兩個開關同時被激活)或有角度地(一個開關 在另一個之前被激活)運動時被激活。然而，技術人員將認識到其它開關機構是可能的，例 如無觸點開關，如光閘開關或磁性的/霍爾效應開關。
在操作中，機器人2能夠由可充電電池組(未顯示)提供動力來自主地推動自身 在其周邊行進。為了實現該目的，機器人2承載適當的控制裝置，其在圖12中示意性地示 出。控制裝置為控制器200的形式，其包括適當的控制電路和處理功能，以處理接收自它的 各種傳感器的信號且以適當的方式驅動機器人2。該控制器200被連接到機器人2的傳感 器組202，機器人2通過該裝置收集關于它的即時環境的信息，以便映射出它的環境且計劃 用于清潔的最佳路線。盡管未在圖中示出，傳感器組202可以被定位在機器人前部上的直 立葉片73中，其提供對前方路徑的無阻擋觀察。該傳感器組可以包括紅外和超聲發射器和 接收器，為控制器200提供信息，該信息表示機器人2與外界中的各種結構的距離和該結構 的尺寸和形狀。此外，該控制器200被連接到抽吸風扇馬達(圖12中標為210)和刷棒馬達 212以便適當地驅動和控制這些部件。因此該控制器200可操作控制牽引單元20以便于在 需要清潔的房間周圍操縱機器人2。應當指出的是，運行和操縱機器人真空吸塵器的詳細方 法不是本發明的重點，而且一些這樣的控制方法在所屬技術領域中是已知的。例如，一種詳 細的操作方法在W000/38025中更加詳細地描述，其中操縱系統中使用了光檢測裝置。這允 許清潔器通過識別何時由光檢測裝置檢測到的光水平和由光檢測裝置先前檢測到的光水 平相同或大致相同，來允許清潔器在房子中定位自身。
存儲器模塊201被提供用于控制器以執行它的處理功能，應理解存儲器模塊201 可以替代地集成到控制器200中而不是這里所示的單獨部件。
控制器200還具有來自用戶接口 70、適當的旋轉傳感裝置208 (譬如設置在牽引 單元20上的旋轉編碼器)以及撞擊檢測裝置206的適當輸入，其將在本說明書后文中更詳 細地描述。電力和控制輸入被從控制器200提供到牽引單元20且也到抽吸馬達210和刷 棒馬達212。
最后，電力輸入被從電池組214提供到控制器200且充電器接口 216被提供，通過 該接口，當電池電源電壓下降到合適的閾值之下時，控制器200可執行對電池組214的充 電。充電器接口 216可以是上述電輸入插口 94。此外，電通信輸入/輸出線218被提供以 便于控制器提供數據到外部計算機，例如用于診斷目的，且以便于控制器200能按需要重 新編程。輸入/輸出線218可以是上述數據端口 96。
許多變式是可能的，而不會背離本發明的構思。例如，盡管機器人2已經被描述為 在平面輪廓中為大體圓形，可理解機器人2也可以采用其他非圓形的多邊形柱體的形式， 主要的考慮是在局限空間內的操縱性。例如，主體可以例如采用大致五邊形、或八邊形柱體 的形式或甚至方形截面柱體的形式。這同樣也適用于分離裝置。盡管在該具體實施例中已 經描述為具有圓形橫截面的圓柱形箱，它也可以采用其他形式，譬如更具有方形或矩形橫 截面的盒形結構，或具有多邊形基部的其它柱體形式。
此外，盡管機器人2已經被描述為具有單個面板92，且手柄76在收起位置時接合 該單個面板92，可以替代地設置有多個面板用于不同功能。
在上述實施例中，本體6被描述為能關于底座線性運動以及有角度地運動。然而， 應理解，這是為了使得碰撞可從寬范圍的角度中檢測出，本發明也存在于這樣的撞擊檢測 系統，其中本體相對于底座線性地或有角度地運動而不是這樣的運動的組合。
權利要求
1.一種自主真空吸塵器,包括主體,該主體限定第一軸線且容納臟空氣入口、清潔空氣出口、在臟空氣入口和清潔空氣出口之間的空氣流路徑，和布置在臟空氣入口和清潔空氣出口之間的空氣流路徑中的分離裝置，該分離裝置限定第二軸線，其中分離裝置被取向為使得第二軸線大致平行于主體的第一軸線，且其中分離裝置的一部分從真空吸塵器的主體的前部部分突出。
2.如權利要求1所述的真空吸塵器，其中主體限定大致平坦上表面，且其中分離裝置限定與主體的上表面共平面的大致平坦上表面。
3.如權利要求1或2所述的真空吸塵器，包括對接凹部，其中分離裝置可以被接收到該對接凹部中，對接凹部被成形為與分離裝置的外部輪廓互補。
4.如權利要求3所述的真空吸塵器，其中主體包括平臺部分以支撐分離裝置的下端。
5.如權利要求3或4所述的真空吸塵器，其中主體限定第一和第二臂部分，其位于分離裝置的相對側的側面。
6.如權利要求5所述的真空吸塵器，其中第一和第二臂部分為傳感器殼體。
7.如權利要求3-6中任一項所述的真空吸塵器，其中主體包括空氣流產生器，用于產生沿著空氣流路徑從臟空氣入口到清潔空氣出口的空氣流。
8.如權利要求3-7中任一項所述的真空吸塵器，其中主體包括底座和清潔頭，該底座包括牽引裝置，用于將主體支撐在表面上，該清潔頭限定所述臟空氣入口。
9.如權利要求1-8中任一項所述的真空吸塵器，其中主體為大致圓柱形。
10.如權利要求1-9中任一項所述的真空吸塵器，其中分離裝置為大致圓柱形。
11.一種真空吸塵器，其如本文參考附圖的描述或如附圖所示。
全文摘要
一種自主真空吸塵器，包括主體，該主體限定第一軸線且容納臟空氣入口、清潔空氣出口、在臟空氣入口和清潔空氣出口之間的空氣流路徑，和布置在臟空氣入口和清潔空氣出口之間的空氣流路徑中的分離裝置，該分離裝置限定第二軸線，其中分離裝置被取向為使得第二軸線大致平行于主體的第一軸線，且其中分離裝置的一部分從真空吸塵器的主體的前部部分突出。
文檔編號A47L5/12GK102987983SQ20121033334
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月10日 優先權日2011年9月9日
發明者M.S.范德思蒂根-德雷克, J.戴森, A.D.布朗 申請人:戴森技術有限公司