有可移除垫的自主地板清洁机器人的制作方法

有可移除垫的自主地板清洁机器人的制作方法
【专利摘要】一种自主地板清洁机器人，其包括机器人主体，其限定向前驱动方向；控制器，其被所述机器人主体支撑；驱动器，其支撑所述机器人主体，并且被构造为响应于来自所述控制器的指令而操纵所述机器人越过表面；垫保持器，其布置在所述机器人主体的底侧，并且被构造为在所述清洁机器人的操作过程中保持可移除的清洁垫；和垫传感器，其布置为感测由所述垫保持器保持的清洁垫的特征，并产生相应信号。所述控制器响应于由所述垫传感器产生的信号，并被构造为依照从一组多种机器人清洁模式中根据所述垫传感器产生的信号选择的清洁模式控制所述机器人。
【专利说明】
有可移除垫的自主地板清洁机器人
技术领域
[0001] 本公开涉及通过使用清洁垫的自主机器人的地板清洁。
【背景技术】
[0002] 瓷砖地板和台面需要日常清洁，其中一些必然伴有洗涤以除去干燥的污垢。各种 清洁工具可用于清洁硬的表面。一些工具包括可移除地附接到该工具的清洁垫。所述清洁 垫可以是一次性的或可重复使用的。在一些示例中，清洁垫被设计为适合特定的工具或设 计用于一个以上的工具。
[0003] 传统上，湿拖把被用于从地板表面上除去污垢和其它脏污迹（例如，污垢、油脂、 食物、调味汁、咖啡、咖啡渣）。一个人将拖把浸入一桶水和肥皂或专门的地板清洁溶液中， 并用该拖把擦洗地板。在一些示例中，此人可能需要执行来回的擦洗动作以清洁特定的污 垢区域。此人随后将拖把浸入同一水桶中以清洗拖把，并继续擦洗地板。另外，该人可能需 要跪在地板上以清洁地板，这可能是麻烦和令人疲乏的，尤其是在地板覆盖较大的面积时。
[0004] 地板拖把被用于擦洗地板，而无需一个人跪着前进。附连到该拖把或自主机器人 的垫子可以擦洗和从表面上除去固体，并防止用户为清洁表面而弯腰。

【发明内容】

[0005] 本发明的一个方面的特征在于自主地板清洁机器人，其包括机器人主体、控制器、 驱动器、垫保持器和垫传感器。机器人主体限定向前驱动方向并支撑控制器。驱动器支持 机器人主体，并被构造为响应于来自控制器的指令而在表面上操纵机器人。垫保持器布置 在机器人主体的底侧，并且被构造为在清洁机器人的操作过程中保持可移除的清洁垫。垫 传感器布置为感测由垫保持器保持的清洁垫的特征，并产生相应信号。控制器响应于由垫 传感器产生的信号，并被构造为依照从一组多种机器人清洁模式中根据垫传感器产生的信 号选择的清洁模式控制机器人。
[0006] 在一些不例中，垫传感器包括至少一个福射发射器和福射检测器。福射检测器可 以表现出在可见光范围内的峰值光谱响应。所述特征可以是布置在清洁垫的表面上的彩色 油墨，垫传感器感测所述特征的光谱响应，并且所述信号对应于所感测的光谱响应。
[0007] 在一些情况下，所述信号包括所感测的光谱响应，并且所述控制器将所感测的光 谱响应与彩色油墨索引中的存储光谱响应进行比较，所述彩色油墨索引存储在控制器可操 作的存储器存储元件上。垫传感器可以包括具有响应于辐射的第一和第二通道的辐射检测 器，所述第一通道和第二通道各自感测特征光谱响应的一部分。第一通道可以表现出在可 见光范围内的峰值光谱响应。垫传感器可以包括感测特征光谱响应的另一部分的第三通 道。第一通道可以表现出在红外范围内的峰值光谱响应。垫传感器可以包括被构造为发射 第一辐射和第二辐射的辐射发射器，并且垫传感器可感测所述第一和第二辐射离开所述特 征的反射，以感测特征的光谱响应。辐射发射器可被构造为发射第三辐射，并且垫传感器可 感测所述第三辐射离开所述特征的反射，以感测特征的光谱响应。
[0008] 在一些实施方式中，所述特征包括各自具有第一区域和第二区域的识别元件。垫 传感器可被布置为独立地检测所述第一区域的第一反射率和所述第二区域的第二反射率。 垫传感器可以包括布置为照射所述第一区域的第一辐射发射器、布置为照射所述第二区域 的第二辐射发射器，以及布置成接收来自所述第一区域和第二区域两者的反射辐射的光检 测器。第一反射率可以比第二反射率大得多。
[0009] 在一些示例中，多种机器人清洁模式各自限定喷洒计划（spraying schedule)和 导航行为。
[0010] 本发明的另一个方面包括一种地板清洁机器人的清洁垫。该清洁垫包括垫体和安 装板。所述垫体具有相对置的宽表面，其包括清洁表面和安装表面。安装板跨越垫体的安 装表面固定，并具有限定安装定位器凹口的相对边缘。清洁垫是一组具有不同清洁性能的 可用清洁垫类型中的一个。所述安装板具有该清洁垫类型独有的特征，并且所述特征定位 为被所述垫安装在其上的机器人的特征传感器感测。
[0011] 在一些示例中，所述特征是第一特征，并且所述安装板具有与第一特征旋转对称 的第二特征。所述特征可具有该清洁垫类型独有的光谱响应属性。所述特征可具有该清洁 垫类型独有的反射率。所述特征可具有该清洁垫类型独有的射频特性。所述特征可包括该 清洁垫类型独有的可读条形码。所述特征可包括具有该清洁垫类型独有的取向的图像。所 述特征可具有该清洁垫类型独有的颜色。所述特征可包括多个具有第一和第二部分的识别 元件，所述第一部分具有第一反射率，而所述第二部分具有第二反射率，所述第一反射率大 于所述第二反射率。所述特征可以包括该清洁垫独有的射频识别标签。所述特征可以包括 由安装板限定的切口，其中所述多个切口之间的距离是该清洁垫类型独有的。
[0012] 本发明的另一个方面包括一组不同类型的自主机器人清洁垫。每个清洁垫包括垫 体和安装板。垫体具有相对置的宽表面，其包括清洁表面和安装表面。安装板跨越垫体的 安装表面固定，并具有限定安装定位器特征的相对边缘。每个清洁垫的安装板具有该清洁 垫类型独有的垫类型识别特征，并且它被定位为被所述垫安装在其上的机器人感测。
[0013] 在一些情况下，所述特征是第一特征，并且所述安装板具有与第一特征旋转对称 的第二特征。所述特征可具有该清洁垫类型独有的光谱响应属性。所述特征可具有该清洁 垫类型独有的反射率。所述特征可具有该清洁垫类型独有的射频特性。所述特征可包括该 清洁垫类型独有的可读条形码。所述特征可包括具有该清洁垫类型独有的取向的图像。所 述特征可具有该清洁垫类型独有的颜色。所述特征可包括多个具有第一和第二部分的识别 元件，所述第一部分具有第一反射率，而所述第二部分具有第二反射率，对于该组的第一清 洁垫，所述第一反射率大于所述第二反射率，而对于该组的第二清洁垫，所述第二反射率大 于所述第一反射率。所述特征可以包括该清洁垫独有的射频识别标签。所述特征可以包括 由安装板限定的切口，其中所述切口之间的距离是该清洁垫类型独有的。
[0014] 本发明的另一方面包括一种清洁地板的方法。该方法包括将清洁垫附连到自主地 板清洁机器人的下侧表面，将所述机器人放置在待清洁的地板上，以及启动地板清洁操作。 在地板清洁操作中，机器人感测所附连的清洁垫，并从一组多种垫类型中识别该垫的类型， 然后以根据所识别垫类型选择的清洁模式自动清洁地板。
[0015] 在某些情况下，所述清洁垫包括识别标记。识别标记可以包括彩色油墨。机器人 可以通过感测清洁垫的识别标记而感测所附连的清洁垫。感测清洁垫的识别标记可以包括 感测所述识别标记的光谱响应。
[0016] 在其它实施方式中，该方法还包括从自主地板清洁机器人的下侧表面弹出清洁 垫。
[0017] 本公开中描述的实施方式包括以下特征。清洁垫包括识别标记，所述识别标记具 有的特性允许该清洁垫与具有特性不同的识别标记的其它清洁垫区分开。所述机器人包括 感测识别标记从而确定清洁垫类型的感测硬件，以及可以执行感测算法的机器人控制器， 所述感测算法基于感测硬件的检测判断清洁垫的类型。机器人选择一种清洁模式，其例如 包括机器人用于清洁房间的导航行为和喷洒计划信息。其结果是，用户仅需要将清洁垫附 连到机器人上，然后机器人可以选择清洁模式。在一些情况下，机器人可能无法检测到识别 标记，并确定已经发生了错误。
[0018] 所述实施方式从本公开描述的上述特征和其它特征中进一步得到以下优点。例 如，使用机器人需要的用户干预的数量减少。机器人能够以自主的方式更好地运作，因为机 器人可以自主地作出关于清洁模式的决定而无需用户输入。此外，因为用户不需要手动选 择清洁模式，可能会出现的用户错误更少。机器人还可以识别用户可能未注意到的错误，诸 如清洁垫相对于机器人的不期望运动。用户不需要例如通过仔细检查清洁垫的材料或纤维 而在视觉上识别清洁垫的类型。机器人可以简单地检测独特的识别标记。机器人还可以通 过感测所使用的清洁垫类型而快速启动清洁操作。
[0019] -个或多个实施方式的细节在本文的附图和描述中阐述。其它的特征和优点从说 明书和附图中以及从权利要求书中将是显而易见的。
【附图说明】
[0020] 图IA是用于使用示例性清洁垫清洁的自主移动机器人的透视图。
[0021] 图IB是图IA的自主移动机器人的侧视图。
[0022] 图2A是图IA的示例性清洁垫的透视图。
[0023] 图2B是图2A的示例性清洁垫的分解透视图。
[0024] 图2C是图2A的示例性清洁垫的顶视图。
[0025] 图3A是用于所述垫的示例性附连机构的底视图。
[0026] 图3B是处于保持位置上的附连机构的侧视图。
[0027] 图3C是用于所述垫的附连机构的顶视图。
[0028] 图3D是用于所述垫的附连机构在释放位置上的剖切侧视图。
[0029] 图4A-4C是机器人在它用流体喷洒地板表面时的顶视图。
[0030] 图4D是机器人在它擦洗地板表面时的顶视图。
[0031] 图4E示出了在它于房间中机动时执行蔓生行为（vining behavior)的机器人。
[0032] 图5是图IA的移动机器人的控制器的示意图。
[0033] 图6A是有第一垫识别特征的清洁垫的顶视图。
[0034] 图6B是有第一垫识别读取器的垫附连机构的顶视图。
[0035] 图6C是图6B的垫附连机构的分解视图。
[0036] 图6D是用于确定附连到图6B的示例性附连机构的清洁垫类型的垫识别算法的流 程图。
[0037] 图7A是有第二垫识别读取器的垫附连机构的顶视图。
[0038] 图7B是有第二垫识别读取器的垫附连机构的俯视图。
[0039] 图7C是图7B的垫附连机构的分解视图。
[0040] 图7D是用于确定附连到图7B的示例性附连机构的清洁垫类型的垫识别算法的流 程图。
[0041] 图8A-8F示出了有其它垫识别特征的清洁垫。
[0042] 图9是描述垫识别系统的用法的流程图。
[0043] 在不同附图中的相同参考标号表示相同的元件。
【具体实施方式】
[0044] 下面更详细地描述的是一种自主移动清洁机器人，其可以通过在擦洗地板表面的 同时在房间中行驶而清洁房间的地板表面。机器人可以喷洒清洁流体到地板表面上，并使 用附连到机器人底部的清洁垫擦洗地板表面。清洁流体可以例如溶解和悬浮在地板表面上 的碎肩。机器人可以基于附连到机器人的清洁垫而自主选择清洁模式。清洁模式例如可包 括通过机器人分配的一定量的水和/或清洁图案。在某些情况下，清洁垫能够清洁地板表 面而无需使用水，因此机器人不需要将喷洒清洁流体到地板表面上作为选定清洁模式的一 部分。在其它情况下，清洁表面所用的水量可根据通过机器人识别的垫类型而变化。一些 清洁垫可能需要较大量的清洁流体以改善擦洗性能，而其它的清洁垫可能需要相对较少量 的清洁流体。清洁模式可以包括选择导致机器人采用特定运动图案的导航行为。例如，如 果作为清洁模式的一部分，机器人喷洒清洁流体到地板上，则机器人可以遵循促进往复擦 洗运动以充分地扩散和吸收清洁流体的运动模式，所述清洁流体可以含有悬浮碎肩。清洁 模式的导航和喷洒特性从一种类型的清洁垫到另一种类型的清洁垫的可以相差很大。机器 人可以在检测附连于机器人上的清洁垫类型时选择这些特征。如将在下面详细地描述的， 机器人自动地检测所述清洁垫的识别特征，以确定所附连的清洁垫类型，并根据所识别的 清洁垫类型而选择清洁模式。
[0045] 机器人总体结构
[0046] 参照图1A，在一些实施方式中，重量小于5镑（例如，小于2. 26kg)并且具有重心 CG的自主移动机器人100在地板表面10上行驶并且清洁所述地板表面。机器人100包括 通过驱动器（未示出）支撑的主体102,基于例如具有X、y和Θ分量的驱动命令，所述驱 动器可以在地板表面10上机动机器人100。如图所示，机器人主体102具有正方形的形状。 在其它实施方式中，主体102可具有其它形状，诸如圆形、椭圆形、泪滴形、矩形、正方形或 矩形前部与圆形后部的组合，或任何这些形状的纵向非对称组合。机器人主体102具有前 部104和后部（朝向尾部）106。主体102还包括一底部（未示出）和顶部108。
[0047] 沿着机器人主体102的底部，位于机器人100的后角部中一个和两个中的一个或 多个后悬崖（cliff)传感器（未示出）和位于机器人100的前角部中一个和两个中的一个 或多个前悬崖传感器（未示出）检测地板表面10上的壁架或其它陡峭高度变化，并防止机 器人100在这样的地板边缘上翻倒。悬崖传感器可以是机械式下降传感器或基于光的接近 传感器，诸如IR(红外）对、双发射器、单个接收器或双接收器、在地板表面10上向下瞄准 的基于单个IR光发射器的接近传感器。在一些示例中，悬崖传感器相对于机器人主体102 的角部成一定角度放置，使得它们切割所述角部，在机器人100的侧壁之间延伸，并尽可能 近地覆盖所述角部以检测超过高度阈值的地板高度变化。将悬崖传感器靠近机器人100的 角部放置确保它们在机器人100悬于地板陡坡（flooring drop)之上时将立即触发，并且 防止机器人的轮子越过陡坡边缘行进。
[0048] 主体102的前部104携带用于检测在纵向（A，F)或横向（L，R)方向上的碰撞的可 动缓冲器110。缓冲器110的形状补足机器人主体102,并且向前延伸机器人主体102,使得 机器人主体102的前部104的总体尺寸比后部106更宽。机器人主体102的底部携带附连 的清洁垫120。简单地参考图1B，机器人主体102的底部包括轮子121，其在机器人100于 地板表面10上行驶时可旋转地支撑所述机器人主体102的后部106。在机器人100于地板 表面10上行驶时，清洁垫120支撑机器人主体102的前部104。在一个实施方式中，清洁垫 120延伸超出缓冲器110的宽度，使得机器人100可以将所述垫120的外边缘定位到并沿 着难以接触的表面，或定位到诸如在墙壁-地板界面处的缝隙内。在另一实施方式中，清洁 垫120 -直到所述边缘，而没有延伸超出机器人的垫保持器（未示出）。在这样的例子中， 垫120能够在端部上被平直地切割，并且在侧表面上是吸收性的。机器人100可以将所述 垫120的边缘推靠在墙壁表面上。在机器人100的墙壁跟随运动时，清洁垫120的位置还 允许清洁垫120通过清洁垫120的延伸边缘清洁表面或缝隙。清洁垫120的延伸部由此使 得机器人100能够在超出机器人主体102的范围之外的裂缝和缝隙中清洁。
[0049] 在机器人主体102内的贮存器122容纳清洁流体124 (例如，清洁溶液、水和/或洗 涤剂），并可以容纳例如170_230mL的清洁流体124。在一个示例中，贮存器122具有200mL 液体的容量。机器人100具有通过在机器人主体102内的管连接到贮存器122的流体施加 器126。流体施加器126可以是喷洒器或喷洒机构，其具有顶喷嘴128a和底喷嘴128b。顶 喷嘴128a和底喷嘴部128b垂直地堆叠在流体施加器126中的凹部129中，并且与平行于 地板表面10的水平面成角度。喷嘴128a-128b彼此间隔开，使得顶喷嘴128a以相对更长 的长度向前和向下喷洒流体，从而覆盖地板表面10在机器人100前方的一个区域，而另一 喷嘴128b以相对更短的长度向前和向下喷洒流体，以在地板表面10的一个区域上留下施 加流体的向后供给，所述区域在机器人100前，但相比由顶喷嘴128a分配的流体所施加的 区域更靠近机器人100。在某些情况下，喷嘴128a、128b通过在喷嘴的开口处吸入小体积的 流体而完成每个喷洒循环，使得在每次喷洒之后，清洁流体124不从喷嘴128a、128b中泄漏 或滴落。
[0050] 在流体施加器126的其它示例中，多个喷嘴被构造为在不同方向上喷洒流体。流 体施加器可以通过缓冲器110的底部向下施加流体，而不是直接在机器人前方向外滴落或 者喷洒清洁流体。在一些示例中，所述流体施加器是微纤维布或条带、流体分散刷或喷洒 器。在其它情况下，机器人100包括单个喷嘴。
[0051] 清洁垫120和机器人100的尺寸和形状形成为使得，所述清洁流体从贮存器122 到吸收性清洁垫120的转移过程保持了机器人100在动态运动中的前后平衡。流体分布被 设计为使得机器人100在地面表面10上连续地推动清洁垫120,而免受逐渐饱和的清洁垫 120以及逐渐变空的流体贮存器122的妨碍，这两者使机器人100的后部106升起，并且使 机器人100的前部104向下倾斜，从而施加抑制运动的向下力到机器人100上。由此，即使 在清洁垫120完全用流体饱和并且贮存器是空的时，机器人100也能够在地板表面10上移 动清洁垫120。机器人100可以跟踪所驶过的地板表面10的量和/或留在贮存器122中的 流体的量，并对用户提供更换清洁垫120和/或重新填充贮存器122的可听和/或可见的 警报。在一些实施方式中，如果该清洁垫120是完全饱和的，或者在仍有地板需要清洁时因 其它原因而需要更换，则机器人100停止运动，并在地板表面10上保持在原位。
[0052] 机器人100的顶部108包括用于用户携带机器人100的手柄135。手柄示出为延 长以用于携带的，并且当折叠时嵌套在机器人顶部的凹槽中。顶部108还包括布置在手柄 135下方激活垫释放机构的拨动按钮136,这将在下面更详细地描述。箭头138指示拨动运 动的方向。如将在下面描述的，拨动所述拨动按钮136致动垫释放机构，以从机器人100的 垫保持器释放清洁垫120。用户还可以按下清洁按钮140以开启机器人100,并指示机器人 100开始清洁操作。
[0053] 机器人100的总体结构的其它细节可在2013年11月12日提交的题为 "Autonomous Surface Cleaning Robot"的美国专利申请序列号 14/077, 296 中，2013 年 11 月12日提交的题为"Cleaning Pad"的美国临时专利申请序列号61/902, 838中，以及2014 年10月3日提交的题为"Surface Cleaning Pad"的美国临时专利申请序列号62/059, 637 中找到，其各自的全部内容通过引用并入本文。
[0054] 清洁垫结构
[0055] 参照图2A，清洁垫120包括吸收层201、外包封层204和背衬片206。垫120具有 平直地切割的端部，使得吸收层201在所述垫120两个端部处都被露出。代替包封层204被 在垫120的端部207处密封并且挤压吸收层201的端部207,垫120的整个长度都是可用于 流体吸收和清洁的。吸收层201的任何部分都不会受包封层204的挤压，并因而不会变得不 能吸收清洁流体。此外，在清洁操作结束时，清洁垫120的吸收层201防止清洁垫120变得 湿透，并防止端部207在完成一次清洁操作时由于被吸收清洁流体的过度重量而弯曲。所 吸收的清洁流体被吸收层201牢固地保持，使得清洁流体不会从清洁垫120滴落。
[0056] 同样参考图2B，吸收层201包括第一、第二和第三层201a、201b和201c，但更多或 更少的层是可能的。在一些实施方式中，吸收层201a-201c可粘结到彼此或紧固到彼此。
[0057] 包封层204是绕吸收层201包封的非织造多孔材料。包封层204可包括水刺层和 研磨层的。研磨层可以布置在包封层的外表面上。水刺层可以通过也被称为水力缠结、水 缠结、射流缠结或液压穿刺的工艺形成，其中，通过使纤维承受多遍精细的高压水射流，松 散纤维的网被缠结以形成片状结构。液压缠结工艺可以将纤维材料缠结为复合非织造网。 由于其改进的性能和成本结构，这些材料提供许多擦拭应用所需的性能优势。
[0058] 包封层204围绕吸收层201包封，并防止吸收层201直接接触地板表面10。包封 层204可以是具有天然或人造纤维（例如，水刺或纺粘）的柔性材料。施加到清洁垫120 下方的地板10上的流体通过包封层204转移，并进入吸收层201。围绕吸收层201包封的 包封层204是防止在吸收层201中的原始吸收材料暴露的转移层。
[0059] 如果清洁垫120的包封层204的吸收性过强，清洁垫120可能对在地板10上的运 动产生过大的阻力，并且可能难以移动。如果阻力太大，当试图在地板表面10上移动清洁 垫120时，机器人例如可能无法克服这些阻力。同样参考图2A，包封层204拾取由外研磨层 松动的污垢和碎肩，并且能够在地板表面10上留下风干而不在地板10上留下条纹痕迹的 清洁流体124的薄层（thin sheen)。清洁溶液的薄层可以是例如在1. 5至3. 5毫升/平方 米之间，并且优选地在合理的时间（例如，2分钟至10分钟）内变干。
[0060] 优选地，清洁垫120在吸收清洁流体124时不会显著地溶胀或膨胀，并且在总的 垫厚度上提供最小的增加量。如果该清洁垫120膨胀，清洁垫120的这种特性防止机器人 100向后倾斜或向上倾斜。清洁垫120具有足够支撑机器人的前部重量的刚性。在一个示 例中，清洁垫120可以吸收高达180毫升或包含在贮存器122中的全部流体的90%。在另 一示例中，清洁垫120容纳约55至60毫升的清洁流体124,而完全饱和的外包封层204容 纳约6至约8毫升的清洁流体124。
[0061] 一些垫的包封层204可以被构造为吸收流体。在一些情况下，包封层204是光滑 的，以便防止刮擦精致的地板表面。清洁垫120可包括一个或多个以下清洁剂成分：丁氧基 丙醇、烷基多苷、烷基二甲基氯化铵、聚氧乙烯蓖麻油、直链烷基苯磺酸盐、羟乙酸-除其它 事项外，其充当表面活性剂，并且侵蚀锈迹和矿物质沉淀。各种垫还可包括气味剂、抗菌防 腐剂或抗真菌防腐剂。
[0062] 参照图2A-2C，清洁垫120包括粘附至清洁垫120的上表面的纸板背衬层或背衬片 206。如将在下面详细描述的，当背衬片206 (以及由此的清洁垫120)装载到机器人100上 时，背衬片206的安装表面202朝向机器人100以允许机器人100识别装载的清洁垫120 的类型。虽然背衬片206已经被描述为纸板材料，但是在其它实施方式中，背衬片的材料可 以是将清洁垫保持到位使得清洁垫在机器人运动期间不会显著平移的任何硬质材料。在某 些情况下，清洁垫可以是刚性塑料材料，其可以是可清洗的并且可重复使用的，诸如聚碳酸 酯。
[0063] 背衬片206突出超过清洁垫120的纵向边缘，并且背衬片206的突出纵向边缘210 附连到机器人100的垫保持器（将在下面关于图3A-3D描述）。背衬片206可以是0. 02至 0. 03英寸厚（例如，0. 5mm至0. 8mm之间），68至72mm宽，以及90_94mm长。在一个实施方 式中，背衬片206是0. 026英寸厚（例如，0. 66mm)，70mm宽和92mm长。背衬片206在两侧 涂覆有防水涂层，诸如蜡/聚合物或抗水材料的组合，诸如蜡/聚乙烯醇、聚胺，以帮助防背 衬片206在湿润时崩解。
[0064] 背衬片206限定沿着背衬片206的突出纵向边缘210定心的切口 212。背衬片还 包括在背衬片206的侧边缘上的第二组切口 214。切口 212、214沿垫120的纵向中心轴线 YP和垫120的横向中心轴线XP是中心对称的。
[0065] 许多清洁垫120是一次性的。另一种清洁垫120是有耐用塑料背衬的可重复使用 微纤维布垫。所述布垫能够是可洗的，并且能够机器干燥而不会溶解或分解背衬。在另一 示例中，可洗的微纤维布垫包括附连机构，以确保将清洁垫固定到塑料背衬，并允许背衬在 洗涤之前被除去。一个示例性附连机构可以包括维可牢（Velcro)或附连到清洁垫和塑料 背衬两者上的其它钩环附连机构设备。另一种清洁垫120旨在被用作一次性干布，并且包 括单层穿刺纺粘或水刺材料，其具有用于截留毛发的暴露纤维。清洁垫120可以包括增加 粘性特性用于保留污垢和碎肩的化学处理。
[0066] 对于已识别的清洁垫120类型，机器人100选择相应的导航行为和喷洒计划。例 如，清洁垫120可以被识别为以下之一：
[0067] ?可洒气味剂并预阜洗（scented and pre-soaped)的湿拖把（wet mopping)清洁 垫。
[0068] ?可洒气味剂、预皂洗，并且需要的清洁流体比湿拖把清洁垫少的潮拖把（damp mopping)清洁垫。
[0069] ?可洒气味剂、用矿物油浸透，并且不需要任何清洁流体的干式除尘清洁垫。
[0070] ?可以重复使用，并且可以使用水、清洁溶液、气味剂溶液或其它清洁流体清洁地 板表面的可洗清洁垫。
[0071] 在一些示例中，湿拖把清洁垫、潮拖把清洁垫和干式除尘清洁垫是单次使用的一 次性清洁垫。湿拖把清洁垫和潮拖把清洁垫可被预潮或预湿，使得垫在除去包装时含有水 或其它清洁流体。干式除尘清洁垫可以单独地用矿物油浸透。可以与清洁垫的各种类型关 联的导航行为和喷洒计划将在后面关于图4A-4E和表1-3更详细地描述。
[0072] 清洁垫保持和附连机构
[0073] 现在参考图3A-3D，清洁垫120通过垫保持器300被固定到机器人100。垫保持器 300包括关于在垫保持器300下侧上的纵向中心轴线YH定心的突出部304,并且其沿着在 垫保持器300下侧上的侧向中轴线XH定位。垫保持器300还包括沿着在垫保持器300下 侧上的纵向中心轴线YH定位的突出部306,并且其关于在垫保持器300下侧上的侧向中心 轴线XH定心。在图3A中，在垫保持器300的纵向边缘上的凸起突出部306被保持夹324a 遮蔽，所述保持夹324a以虚视图示出，使得凸起的突出部306可见。
[0074] 清洁垫120的切口 214与垫保持器300的相应突出部304接合，而清洁垫120的 切口 212与垫保持器300的相应突出部306接合，突出部304、306将清洁垫120与垫保持 器300对准，并且通过防止侧向和/或横向滑移而将清洁垫120相对固定地保持到垫保持 器300。切口 212、214和突出部304、306的构造允许清洁垫120从两个相同方向（180度彼 此相对）中的任一个上安装到所述垫保持器300。在释放机构322被触发时，垫保持器300 也可以更容易地释放清洁垫120。配合的凸起突出部和切口的数量在其它实施例中可能有 所不同。
[0075] 因为凸起突起部304、306延伸进入切口 212、214,清洁垫120因此通过切口突出 部保持系统而对抗旋转力保持就位。在一些情况下，如本文所述，机器人100在擦洗运动中 移动，并且在一些实施例中，垫保持器300摆动清洁垫120以用于额外擦洗。例如，机器人 100可在12-15_的轨道上摆动附连的清洁垫120以擦洗地板10。机器人100还可以施加 1镑或更少的向下推力到所述垫上。通过将在背衬片206上的切口 212、214与突出部304、 306对准，垫120在使用过程中保持相对垫保持器300静止，并且包括摆动动作的擦洗运动 的施加直接地从垫保持器300通过垫120的层传递，而没有传递动作损失。
[0076] 参照图3B-3D，垫释放机构322包括可移动的保持夹324a或唇部，其通过夹持背衬 片206的突出纵向边缘210而将清洁垫120牢固地保持就位。不可动的保持夹324b也支 撑清洁垫120。垫释放机构322包括滑动向上通过垫保持器300中的狭槽或开口的可动保 持夹324a和弹出突起326。在一些实施方式中，保持夹324a、324b可包括钩环紧固件，而在 另一实施方案中，保持夹324a、324b可包括夹子或保持支架，以及选择性地可移动的夹子 或保持支架，以选择性地释放背衬用于拆卸。其它类型的保持器可以用于将清洁垫120连 接到机器人100,诸如按扣、夹子、支架、粘合剂等，其可被构造为允许所述清洁垫120的释 放，诸如在激活垫释放机构322时。
[0077] 垫释放机构322可以被推入向下的位置（图3D)以释放清洁垫120。弹出突起326 在清洁垫120的背衬片206上向下推动。如上面关于图IA所描述的，用户可以拨动所述拨 动按钮136以启动垫释放机构322。在拨动所述拨动按钮时，弹簧致动器（未示出）旋转垫 释放机构322,以移动保持夹324a远离背衬片206。弹出突起326然后移动穿过垫保持器 300的狭槽，并推动背衬片206,并因此将清洁垫120推出垫保持器300。
[0078] 用户通常将清洁垫120滑入垫保持器300内。在图示的例子中，清洁垫120可以 被推入垫保持器300内以与保持夹324接合。
[0079] 导航行为和喷洒计划
[0080] 返回参考图1A-1B，机器人100可以执行取决于已装载在垫保持器300上的清洁垫 120类型的各种导航行为和喷洒计划。清洁模式-其可以包括导航行为和喷洒计划-根据 装载到垫保持器300内的清洁垫120而变化。
[0081] 导航行为可以包括直线运动图案、藤蔓图案（vine pattern)、玉米行（cornrow) 图案，或这些图案的任意组合。其它图案也是可能的。在直线运动图案中，机器人100大 致在直线路径上移动，以跟随由直边限定的障碍物，诸如墙壁。鸟足（birdfoot)图案的连 续和重复使用被称为藤蔓图案或蔓生图案。在藤蔓图案中，机器人100重复地执行一个鸟 足图案，其中机器人100在沿大体向前的轨迹逐渐推进的同时来回移动。所述鸟足图案的 每次重复沿着大致向前的轨迹推进机器人100,并且鸟足图案的重复执行可以允许机器人 100以大致向前的轨迹穿越地板表面。藤蔓图案和鸟足图案将在下面参考图4A-4E更详细 地描述。在玉米行图案中，机器人100在整个房间内来回移动，使得机器人100垂直于图案 的纵向运动在每次穿越房间之间略微移动，以形成一系列穿越地板表面的大致平行的行。 [0082] 在下面描述的例子中，各喷洒计划通常限定了润湿周期、清洁周期和结束周期。各 喷洒计划的不同周期限定了喷洒的频率（基于行驶距离）和喷洒的持续时间。所述润湿周 期在开启机器人100并启动清洁操作之后立即发生。在润湿周期中，清洁垫120需要额外的 清洁流体以充分地润湿所述清洁垫120,使得清洁垫120吸收了足够的清洁流体以启动清 洁操作。在清洁周期中，清洁垫120需要比在润湿周期中所需要的少的清洁流体。机器人 100通常喷洒清洁流体，以便保持清洁垫120的湿度而不使清洁流体在地板10上形成水坑。 在结束周期中，清洁垫120需要比在清洁周期中所需要的少的清洁流体。在结束周期中，清 洁垫120通常是完全饱和的，因而只需要吸收足够允许蒸发的液体，否则可能会变干，妨碍 从地板10上去除污垢和碎肩。
[0083] 参照下表1，通过机器人100识别的清洁垫120的类型决定了要在机器人100上执 行的清洁模式的喷洒计划和导航行为。喷洒计划-包括润湿周期、清洁周期和结束周期-根 据清洁垫120的类型是不同的。如果机器人100确定清洁垫120是湿拖把清洁垫、潮拖地 清洁垫或可洗清洁垫，则机器人100执行喷洒计划，其具有对鸟足图案的每一个部分或多 个鸟足图案限定的特定喷洒持续时间。在机器人100穿越房间时，机器人100执行使用藤 蔓和玉米行图案的导航行为，而在机器人100绕房间的周界或房间内物体的边缘移动时， 其执行使用直线运动图案的导航行为。虽然喷洒计划已被描述为具有三个不同的周期，在 一些实施方式中，喷洒计划可以包括多于三个周期或少于三个周期。例如，除了润湿周期和 结束周期之外，所述喷洒计划可以具有第一和第二清洁周期。在其它情况下，如果机器人构 造为用预润湿的清洁垫运行，则所述润湿周期可以是不需要的。同样地，导航行为可以包括 其它运动模式，如锯齿形或螺旋形图案。
[0084] 如果机器人100确定清洁垫120是干式除尘清洁垫，机器人执行喷洒计划，其中机 器人100完全不喷洒清洁流体124。在机器人100穿越房间时，机器人100可以执行使用玉 米行图案的导航行为，而在机器人100绕房间的周界行驶时，其执行使用直线运动图案的 导航行为。
[0086] 表1 :示例性喷洒计划和导航行为
[0087] 在表1所述的示例中，虽然机器人被描述为在润湿周期与清洁周期中使用相同的 图案（例如，藤蔓图案、玉米行图案），在一些示例中，润湿周期可以使用不同的图案。例 如，在润湿周期中，机器人可以沉积一个清洁流体的大水坑，并向前和向后跨越液体前进以 润湿所述垫。在这样的实施中，在清洁周期之前，机器人不会启动玉米行图案以穿越地板表 面。参照图4A-4D，机器人100的清洁垫120擦洗地板表面10,并且吸收在地板表面10上 的流体。如以上关于图IA所描述的，机器人100包括在地板表面10上喷洒清洁流体124 的流体施加器126。机器人100擦洗并移除污迹22(例如，污垢、油脂、食物、调味汁、咖啡、 咖啡渣），它们被垫120与所施加的流体124 -起吸收，所述流体124分解和/或松动污迹 22。一些污迹22可以具有粘弹性性质，其既表现出粘性性质又表现出弹性性质（例如，蜂 蜜）。清洁垫120是吸收性的，并且可以是研磨性的，以便研磨污迹22并从地板表面10上 松动它们。
[0088] 还如上所述，流体施加器126包括地板表面10上分散清洁流体124的顶喷嘴128a 和底喷嘴128b。顶喷嘴128a和底喷嘴128b可被构造为以彼此不同的角度和距离喷洒清洁 流体124。参照图1和图4B，顶喷嘴128a在凹部129中成角度并间隔开，使得顶喷嘴128a 向前和向下以相对更长的长度喷洒清洁流体124a，以覆盖在机器人100前方的区域。底 部喷嘴部128b在凹部129中成角度并间隔开，使得底喷嘴128b以相对更短的长度向前和 向下喷洒流体，以覆盖在机器人100前方但更靠近机器人100的区域。参考图4C，顶喷嘴 128a-在喷洒清洁流体124a之后-在前施加流体区域402a中分配清洁流体124a。底喷嘴 128b-在喷洒清洁流体124b之后-在后施加流体区域402b中分配清洁流体124b。
[0089] 参照图4A-4C，机器人100可以通过在向前方向F上朝向障碍物或墙壁20移动，随 后在向后或反向方向A上移动而执行清洁操作。机器人100可在向前驱动方向上驱动第一 距离F d到第一位置L i。随着机器人100向后移动第二距离Ad到第二位置L 2，在机器人100 越过地板表面10的已在向前方向F上穿越的区域至少已经移动距离D后，喷嘴128a、128b 同时地在向前和/或向下方向上在机器人100前方以较长的长度喷洒清洁流体124a，并以 较短的长度喷洒清洁流体124b。流体124可被施加到基本上等于或小于机器人100的足 迹AF的区域。因为距离D是至少横跨机器人100的长度LR的距离，机器人100可确定被 机器人100穿过的地板10的区域未被家具、墙壁20、悬崖、地毯或其它表面或障碍物占用， 如果机器人100尚未确定空旷地板10的存在，则清洁流体124将施加到所述表面或障碍物 上。通过在施加清洁流体124之前在向前方向F上移动，然后在相反方向A上移动，机器人 100识别边界，诸如地板改变和墙壁，并防止对这些物品的流体损害。
[0090] 在一些实施方式中，喷嘴128a、128b在一个区域图案中分配所述清洁流体124,所 述区域图案在尺寸上伸展一个机器人宽度W r和至少一个机器人长度L R。顶喷嘴128a和底 喷嘴128b在两个不同的间隔开的施加流体条带402a、402b中施加清洁流体124,所述条带 不延伸到机器人100的全宽度W r，使得清洁垫120能够以向前和向后成角度的擦洗运动穿 过施加流体条带402a、402b的外边缘（如将在下面关于图4D-4E描述的）。在其它实施方 式中，施加流体条带402a、402b覆盖75-95%的机器人宽度W r的宽度Ws，并且覆盖75-95% 的机器人长度Lr的组合长度L s。在一些示例中，机器人100只在地板表面10的已穿越区 域上喷洒。在其它实施方式中，机器人100只将清洁液124施加到地板表面10的该机器人 100已经穿越的区域。在一些示例中，施加流体条带402a、402b可以大致是矩形或椭圆形。
[0091] 机器人100能够以来回运动移动从而润湿清洁垫120和/或擦洗地板表面10,清 洁流体124已经施加到所述地板表面上。参照图4D，在一个示例中，机器人100以鸟足图案 移动通过在地板表面10上的足迹区域AF，清洁流体124已经施加到其上。所描绘的鸟足 图案涉及以以下方式移动机器人l〇〇(i)沿中心轨迹450在向前方向F上并且在向后或反 向方向A上，（ii)沿左轨迹460在向前方向F上并在相反方向A上，和（iii)沿右轨迹455 在向前方向F上。左轨迹460和右轨迹455是弧形的，其从沿中心轨迹450的起点向外以 弧形延伸。虽然左轨迹和右轨迹455、460已经被描述和示出为弧形，但在其它实施方式中， 左轨迹和右轨迹可以是从中心轨迹以直线向外延伸的直线轨迹。
[0092] 在图4D的例子中，机器人100从沿中心轨迹450的位置A在向前方向F上移动， 直到它遇到墙壁20,并在位置B处触发碰撞传感器。机器人100随后在向后方向A上沿中 心轨迹移动到距离等于或大于将要被流体施加覆盖的距离。例如，机器人100沿中心轨迹 450至少向后移动一个机器人长度1到位置G，其可以是与位置A相同的位置。机器人100 施加清洁流体124到基本上等于或小于机器人100的足迹区域AF的区域上，并返回墙壁 20。随着机器人返回墙壁20,清洁垫120穿过清洁流体124并清洁地板表面10。从位置B， 在分别转到位置E或位置C之前，机器人100或者沿左轨迹460或者沿右轨迹455分别地 缩回到位置F或位置D。在某些情况下，位置C、E可对应于位置B。机器人100然后可以继 续完成其剩余的轨迹。每次机器人100沿着中心轨迹450、左轨迹460和右轨迹455向前和 向后移动时，清洁垫120穿过所施加的流体124,擦洗污垢、碎肩和其它颗粒物质，并且从地 板表面10吸走脏的流体。清洁垫120的擦洗动作与清洁流体124的溶解特性结合使干污 渍和污垢分解和松动。由机器人100施加的清洁流体124使松动的碎肩悬浮，以便清洁垫 120吸收悬浮的碎肩并将其从地板表面10吸走。
[0093] 随着机器人100来回驱动，它清洁穿越的区域，并因此提供对地板表面10深度擦 洗。机器人100的来回运动可以分解在地板10上的污渍（例如，图4A-4C的污迹22)。清 洁垫120然后可以吸收分解的污渍。清洁垫120可以拾取足够的喷洒流体以避免如果清洁 垫120拾取过多液体时的不均匀的条纹，所述液体例如清洁流体124。清洁垫120可以留下 流体残余，它可以是水或一些其它清洁剂，其包括含有清洁剂的溶液，以在被擦洗的地板表 面10上提供可见的光泽。在一些示例中，清洁流体124包含抗菌溶液，例如含有酒精的溶 液。因此，薄层残余不被清洁垫120吸收以允许流体杀死更高比例的病菌。
[0094] 在一个实施方式中，在机器人100使用需要使用清洁流体124的清洁垫120 (例 如，湿拖清洁垫、潮拖把清洁垫和可洗清洁垫）时，机器人100可以在藤蔓和玉米行图案与 直线运动图案之间来回切换。机器人100在房间清洁过程中使用藤蔓和玉米行图案，并在 周界清洁过程中使用直线运动图案。
[0095] 参照图4E，在另一实施方式中，机器人100在房间465中行驶，其遵循路径467执 行上述藤蔓图案与直线运动图案的组合。在这个示例中，机器人100沿路径467在机器人 100前面脉冲地施加清洁流体124。在图4E所示的例子中，机器人100工作在需要使用清 洁流体124的清洁模式中。机器人100通过执行藤蔓图案而沿路径467前进，所述藤蔓图 案包括鸟足图案的重复。如上文更详细描述的，对于每个鸟足图案，机器人100结束在相对 其初始位置大致在向前方向上的位置处。机器人100根据在下面的表2和表3中示出的喷 洒计划操作，其分别对应于藤蔓和玉米行图案喷洒计划和直线运动图案喷洒计划。在表2 和表3中，行进的距离可以被计算为在藤蔓图案中行驶的总距离，这考虑了机器人100在藤 蔓图案中的弧形轨迹。喷洒计划包括润湿周期、第一清洁周期、第二清洁周期和结束周期。 在一些情况下，机器人100可以将行驶距离简单地计算为向前行驶的距离。
[0097] 表2 :藤蔓和玉米行图案喷洒计划
[0099] 表3 :直线运动图案喷洒计划
[0100] 在机器人100最初十五次施加流体到地板表面上时-这对应于喷洒计划的润湿周 期-机器人100至少每行驶344mm(~13. 54英寸，或者稍多于一英尺）的距离就喷洒清洁 流体124。每次喷洒持续约1秒的持续时间。润湿周期大致对应于包含在房间465的区域 470中的路径467,其中，机器人100执行结合藤蔓图案和玉米行图案的导航行为。
[0101] 一旦清洁垫120是充分润湿的-这通常对应于机器人100执行喷洒计划的第一清 洁周期时-所述机器人100将每行驶600-1 IOOmm(~23. 63-43. 30英寸，或二至四英尺） 的距离喷洒1秒的持续时间。这种相对较慢的喷洒频率保证所述垫保持润湿，而不会过湿 或积水。清洁周期被描绘为包含在房间465的区域475中的路径467。在预定的喷洒次数 内（例如，20次喷洒），机器人遵循清洁周期的喷洒频率和持续时间。
[0102] 当机器人100进入房间465的区域480时，机器人100开始第二清洁周期，并且每 行驶900-1600mm(~35. 43-~63英寸，或大约三至五英尺）的距离喷洒半秒的持续时间。 这种相对较慢的喷洒频率和喷洒持续时间保持所述垫润湿而不会过湿，其中，在一些示例 中，这可以防止所述垫吸收可能含有悬浮碎肩的额外清洁流体。
[0103] 如在图中所示，在区域480的点491处，机器人100遇到具有直边缘的障碍物，例 如，厨房中心岛492。一旦机器人100到达中心岛492的直边缘，导航行为模式从藤蔓和玉 米行图案切换到直线运动图案。机器人100根据对应于直线运动图案的喷洒计划中的持续 时间和频率喷洒。
[0104] 机器人100执行对应于机器人100在整个清洁操作中所处的合计喷洒次数的直线 运动图案喷洒计划的周期。机器人100可以记录喷洒次数，并因此可以选择对应于机器人 100在点491处已经喷洒的喷洒次数的直线运动图案喷洒计划的周期。例如，如果当机器人 100到达点491时已经喷洒了 36次，则下次喷洒将是第37次喷洒，并且将属于对应于第37 次喷洒的直线运动计划。
[0105] 机器人100围绕中心岛492沿着包含在区域490中的路径467执行直线运动图案。 机器人100也可以执行对应于第37次喷洒的周期，其是在表3中示出的直线运动图案喷洒 计划的第一清洁周期。因此，在以直线运动沿中心岛492的边缘移动的同时，机器人100每 行驶400mm-750mm(15. 75-29. 53英寸）的距离施加流体0. 6秒。在一些实施方式中，机器 人100在直线运动图案中相比在蔓生图案中施加较少的清洁流体，因为机器人100在蔓生 图案中覆盖更小的距离。
[0106] 假设机器人围绕中心岛492的边缘移动并喷洒10次，则当它在点493处重新使用 藤蔓和玉米行图案清洁地板时，机器人将处于清洁操作中的第47次喷洒处。在点493处，机 器人100为第47次喷洒遵循藤蔓和玉米行图案喷洒计划，这使机器人100返回到第二清洁 周期中。由此，沿包含在房间465的区域495中的路径467,机器人100每隔900-1600mm(~ 35. 43-~63英寸，或大约在三至五英尺之间）就喷洒。
[0107] 机器人100继续执行所述第二清洁周期直至第65次喷洒，在该点处，机器人100 开始执行藤蔓和玉米行图案喷洒计划的结束周期。机器人100在行驶约1200_2250mm之间 的距离处施加流体，并且持续时间为半秒。这种较不频繁并且较少量的喷洒可对应于清洁 操作的结束，在此时，垫120完全饱和并且仅需要吸收足够的液体以满足蒸发或其它干燥， 其否则可能会妨碍从地板表面去除污垢和碎肩。
[0108] 尽管在上述的例子中，水的施加和/或清洁图案基于通过机器人识别的垫类型进 行更改，其它因素也可以被更改。例如，机器人可对特定垫类型提供振动以帮助清洁。振动 可以是有帮助的，因为它据信会打破表面张力以帮助移动，并且相比没有振动（例如，仅擦 拭）更好地分解污垢。例如，在用湿垫清洁时，垫保持器可导致所述垫振动。在用干布清洁 时，垫保持器不应振动，因为振动会导致污垢和毛发从所述垫撞出。由此，机器人可以识别 所述垫，并且基于所述垫的类型确定是否振动该垫。此外，机器人可以修改振动的频率、振 动的程度（例如，垫关于平行于地面的轴线平移的量）和/或振动的轴线（例如，垂直于机 器人的运动方向、平行于运动方向，或不与机器人的运动方向平行或垂直的另一角度）。
[0109] 在一些实施方式中，一次性湿垫和潮垫是用洗涤剂、抗菌溶剂和/或香味剂预润 湿和/或预浸渍的。一次性湿垫和潮垫可被预润湿或预浸渍。
[0110] 在其它实施方式中，一次性垫不是预润湿的，并且气流成网层（airlaid)包括木 浆。一次性垫的气流成网层可包括木浆和粘接剂，诸如聚丙烯或聚乙烯，并且这种共形 (co-form)化合物比纯木浆的密度小，因此在保水性上更好。在一次性垫的一种实施方式 中，外包装是包括聚丙烯和木浆的纺粘材料，并且外包装层如上所述覆盖有聚丙烯熔喷层。 熔喷层可以由用将污垢和水分上拉到垫内的亲水润湿剂处理的聚丙烯制成，并且在一些实 施方式中，纺粘外包装还是疏水性的，使得流体被熔喷层向上吸入，并穿过外包装进入气流 成网层而不会浸透外包装。在其它实施方式中，诸如潮垫实施方式中，熔喷层不用亲水润湿 剂处理。例如，在机器人上以潮垫模式运行一次性垫对于有硬木地板的用户可能是期望的， 使得较少的流体被喷洒在地板上，并且因此较少的流体被吸收到一次性垫内。因此，在这种 使用情况下，快速吸收到气流成网层或多个气流成网层不是那么重要的。
[0111] 在一些实施方式中，一次性垫是干垫，其具有气流成网层，或由木浆或木浆与粘合 剂的共混物制成的层，所述粘合剂诸如聚丙烯或聚乙烯。不同于一次性垫的湿版和潮版，干 垫可以更薄，比一次性湿/潮垫含有更少的气流成网材料，使得机器人以最佳高度骑乘在 未因流体吸收而压缩的垫上。在一次性干垫的一些实施方式中，外包装是穿刺纺粘材料，并 且可用矿物油处理，诸如DRAKAS0L，其有助于污垢、灰尘和其它碎肩粘着到所述垫上，并且 不在机器人完成任务时掉落。出于同样的原因，所述外包装可以用静电处理进行处理。
[0112] 在一些实施方式中，可清洗垫是一种具有可重复使用的塑料背衬层附连到其上用 于与垫保持器配合的微纤维垫。
[0113] 在一些实施方式中，所述垫是三聚氰胺泡沫垫。
[0114] 控制系统
[0115] 参考图5,机器人的控制系统500包括操作驱动器510的控制器电路505 (本文中 也称为"控制器")、清洁系统520、具有垫识别系统534的传感器系统530、行为系统540、导 航系统550和存储器560。
[0116] 驱动系统510可以包括轮子，以基于具有x、y和Θ分量的驱动指令的在地板表面 上操纵机器人100。驱动系统510的轮子将机器人主体支撑在地板表面之上。控制器505 可进一步操作构造为在地板表面上操纵机器人100的导航系统550。导航系统550将它的 导航命令以行为系统540为基础，所述行为系统540选择可以存储在存储器560中的导航 行为和喷洒计划。导航系统550也与传感器系统530连通，以利用碰撞传感器、加速计和机 器人的其它传感器确定并发出驱动命令到驱动系统510。
[0117] 传感器系统530还可以包括3轴加速计、3轴陀螺仪和用于轮子（例如，在图IB中 示出的轮子121)的旋转编码器。控制器505可以利用3轴加速计感测的线性加速度估计 在X和y方向上的漂移，并且可利用3轴陀螺仪估计在机器人100的航向或取向Θ中的漂 移。因此，控制器505可以结合由旋转编码器、加速计和陀螺仪采集的数据，以产生对机器 人100的整体姿态（例如，位置和方向）的估计。在一些实施方式中，在机器人100执行玉 米行图案时，机器人100可使用编码器、加速计和陀螺仪使得机器人100保持在大致平行的 行上。陀螺仪和旋转编码器一起可另外被用来执行航位推算算法，以确定机器人100在其 环境中的位置。
[0118] 控制器505操作清洁系统520以一定频率在一定持续时间内启动喷洒命令。喷洒 命令可以根据存储在存储器560上的喷洒计划发出。
[0119] 存储器560还可以进一步装载有对应于特定清洁垫类型的喷洒计划和导航行为， 其在清洁操作过程中可以被加载到所述机器人上。传感器系统530的垫识别系统534包括 检测清洁垫特征以确定已被装在机器人上的清洁垫类型的传感器。基于所检测到的特征， 所述控制器505可确定清洁垫的类型。垫识别系统534将在下面更详细地描述。
[0120] 在一些示例中，基于将其覆盖位置存储在地图上，机器人知道它已经到达的位置， 所述地图存储在机器人的非临时存储器560上，或者存储于机器人在清洁操作中可通过有 线或无线装置访问的外部存储介质中。机器人传感器可以包括相机和/或一个或多个测距 激光器，其用于构建空间的地图。在一些示例中，在施加清洁流体之前，机器人控制器505 使用墙壁、家具、地板变化和其它障碍物的地图以将机器人在足够远离障碍物和/或地板 变化的位置处定位和摆姿态。这具有的优点是，将流体施加到地板表面的不具有已知障碍 物的区域上。
[0121] 垫识别系统
[0122] 垫识别系统534可以根据用来允许机器人识别已被附连到机器人底部的清洁垫 类型的垫识别方案的类型而变化。以下描述的是垫识别方案的几种不同类型。
[0123] 离散识别序列
[0124] 参照图6A，示例性清洁垫600包括安装表面602和清洁表面604。清洁表面604对 应于清洁垫600的底部，并且大致是清洁垫600接触并清洁地板表面的表面。清洁垫600的 背衬片606用作用户可以插入到机器人的垫保持器内的安装板。安装表面602对应于背衬 片606的顶部。机器人使用背衬片606确定布置在机器人上的清洁垫的类型。背衬片606 包括标记在安装表面602上的识别序列603。识别序列603对称地复制，使得用户能够以两 种取向的任一种将清洁垫600插入机器人内（例如，图1A-1B的机器人100)。
[0125] 识别序列603是安装表面602的可感测部分，机器人可用其识别用户已经安装到 机器人上的清洁垫类型。识别序列603可以具有有限数量的离散状态中的一个，并且机器 人检测识别序列603以确定识别序列603表示的离散状态。
[0126] 在图6A的例子中，识别序列603包括三个标识元件608a_608c，它们共同限定了 识别序列603的离散状态。每一个标识元件608a-608c包括左模块610a-610c和右模块 612a-612c，并且模块610a-610c、612a-612c可以包括与背衬片606的颜色形成鲜明对比的 油墨（例如，暗油墨、亮油墨）。基于存在或不存在油墨，模块610a-610c、612a-612c可以 处于两种状态中的一种：暗状态或亮状态。因此，元件608a-608c可以处于四种状态中的一 种：亮-亮状态、亮-暗状态、暗-亮状态和暗-暗状态。识别序列603则有64个离散状 ??τ O
[0127] 每个左模块610a_610c以及每个右模块612a_612c可被设置（例如，在制造过程 中）为暗状态或亮状态。在一个实施方式中，每个模炔基于深色油墨在模块区域中的存在 或不存在而被置于暗状态或亮状态。当比所述背衬片606的周边材料更暗的油墨沉积在背 衬片606上由模块限定的区域中时，模块是处于暗状态。当油墨未沉积在背衬片606上并 且模块呈现背衬片606的颜色时，模块通常处于亮状态。其结果是，亮模块通常具有比暗模 块更大的反射率。虽然模块610a-610c、612a-612c已经被描述为基于深色油墨的存在或不 存在而设置为亮状态或暗状态，在某些情况下，在制造过程中，模块可通过漂白背衬片或施 加浅色油墨到背衬片使背衬片的颜色变亮而设置为亮状态。因此，在亮状态中的模块会具 有比周围的背衬片更大的亮度。在图6A中，右模块612a、右模块612b和左模块610c处于 暗状态。左模块610a、左模块610b和右模块612c处于亮状态。在一些情况下，暗状态和亮 状态可具有显著不同的反射率。例如，暗状态的反射性可以比亮状态少20%、30 %、40 %、 50 % 等。
[0128] 各元件610a_610c的状态因此可通过其组成模块610a-610c、612a_612c的状态确 定。元件可被确定为具有以下四种状态中的一种：
[0129] 1.亮-亮状态，其中左模块610a_610c处于亮状态，并且右模块612a_612c处于亮 状态；
[0130] 2.亮-暗状态，其中左模块610a_610c处于亮状态，而右模块612a_612c处于暗状 态；
[0131] 3.暗-亮状态，其中左模块610a_610c处于暗状态，而右模块612a_612c处于亮状 态；以及
[0132] 4.暗-暗状态，其中左模块610a_610c处于暗状态，并且右模块612a_612c处于暗 状态。
[0133] 如图6A所示，元件608a处于亮-暗状态，元件608b处于亮-暗状态，而元件608c 处于暗-亮状态。
[0134] 在当前关于图6A-6C描述的实施方式中，亮-亮状态可以被保留作为错误状态，其 被机器人控制器505用来确定清洁垫600是否已被正确到安装在机器人100上，并确定垫 600是否已被相对于机器人100平移。例如，在一些情况下，在使用过程中，清洁垫600可随 着机器人100的转动而水平地移动。如果机器人100检测到背衬片606的颜色，而不是识别 序列603的颜色，则机器人100可以将这种检测解释为意味着清洁垫600已经平移。暗-暗 状态也未在下面描述的实施方式中使用，以允许机器人实现一种识别算法，其简单地将左 模块610a-610c的反射率与右模块612a-612c的反射率进行比较，以确定元件608a-608c 的状态。出于使用基于比较的识别算法识别清洁垫的目的，元件610a-610c用作可以处于 两种状态中的一种的比特：亮-暗状态和暗-亮状态。如果包括错误状态和暗-暗状态，所 述识别序列603可具有4~3或64种状态中的一种。如果不包括错误状态和暗-暗状态，这 如将在下面所描述地简化了识别算法，元件610a-610c具有两种状态，因此，识别序列603 可以具有2~3或8种状态中的一种。
[0135] 参照图6B，机器人可以包括垫保持器620,其具有垫保持器主体622和用于检测识 别序列603并确定识别序列603的状态的垫传感器组件624。垫保持器620保持图6A的清 洁垫600 (如关于所述垫保持器300以及图2A-2C和3A-3D的清洁垫120所描述的）。参照 图6C，垫保持器620包括容纳印刷电路板626的垫传感器组件壳体625。紧固件628a-628b 将垫传感器组件624接合到垫保持器主体622。
[0136] 电路基板626是垫识别系统534 (关于图5描述）的一部分，并将发射器/检测器 阵列629电连接到控制器505。发射器/检测器阵列629包括左发射器630a-630c、检测 器632a-632c、右发射器634a-634c。对于每个元件610a-610c，左发射器630a-630c被定 位为照亮所述元件610a-610c的左模块610a-610c，右发射器634a-634c被定位为照亮所 述元件610a-610c的右模块612a-612c，而检测器632a-632c被定位为检测入射在左模块 610a-610c和右模块612a-612c上的反射光。当控制器（例如，图5的控制器505)激活左 发射器630a-630c和右发射器634a-634c时，发射器630a-630c、634a-634c以基本上类似 的波长（例如，500纳米）发射辐射。检测器632a-632c检测辐射（例如，可见光或红外辐 射），并产生对应于该福射的照度信号。发射器630a-630c、634a_634c的福射可以反射离开 模块610a-610c、612a-612c，并且检测器632a-632c可以检测反射的辐射。
[0137] 对准模块633越过识别序列603对准发射器/检测器阵列629。特别地，对准 模块633分别地越过左模块610a-6IOc对准左发射器630a-630c ;分别地越过右模块 612a-612c对准右发射器634a-634c ;并且对准检测器632a-632c，使得检测器632a-632c 与左发射器630a-630c和右发射器634a-634c是等距的。对准模块633的窗口 635将由 发射器630a-630c、634a-634c发射的辐射朝安装表面602定向。窗口 635还允许检测器 632a-632c接收反射离开所述安装表面602的辐射。在某些情况下，窗口 635被封装（例 如，使用塑料树脂）以保护发射器/检测器阵列629免受水分、异物（例如，来自清洁垫的 纤维）和碎片。左发射器630a-630c、检测器632a-632c和右发射器634a-634c沿由对准 块限定的平面定位，使得当清洁垫被布置在所述垫保持器620中时，左发射器630a-630c、 检测器632a-632c和右发射器634a-634c与安装表面602是等距的。发射器630a-630c、 634a-634c和检测器632a-632c的位置被选择为最小化发射器和检测器距左模块和右模块 610a-610c、612a-612c的距离上的变化，使得距离对检测到的模块反射辐射照度的影响最 小化。其结果是，对模块610a-610c、612a-612c的暗状态施加的油墨暗度和背衬片606的 自然色彩是影响各模块610a-610c、612a-612c的反射率的主要因素。
[0138] 虽然检测器632a_632c已经被描述为距左发射器630a_630c和右发射器 634a-634c是等距的，但是应当理解的是，该检测器还能够或者可选地被定位成使得所述检 测器距左模块和右模块是等距的。例如，检测器可被放置为使得从检测器到左模块右边缘 的距离与到右模块左边缘的距离是相等的。
[0139] 同样参照图6A，垫传感器组件壳体625限定了检测窗640,当清洁垫600被插入到 垫保持器620时，所述检测窗在识别序列603的正上方对齐垫传感器组件624。检测窗640 允许由发射器630a-630c、634a-634c产生的辐射照亮识别序列603的识别元件608a-608c。 检测窗640还允许检测器632a-632c检测反射离开元件608a-608c的辐射。检测窗640的 尺寸和形状能够形成为接受对准模块633,使得当清洁垫600被装载到垫保持器时，所述发 射器/检测器阵列629靠近清洁垫600的安装表面602坐落。发射器630a-630c、634a-634c 可以直接地坐落在左模块或右模块610a-610c、612a-612c中的一个上。
[0140] 在使用过程中，检测器632a_632c可确定由发射器630a-630c、634a_634c产生 的辐射的反射照度。在左模块610a-610c和右模块612a-612c上入射的辐射朝向检测器 632a-632c反射，这进而又产生控制器能够处理并用来确定反射辐射的照度的信号（例如， 在电流或电压上的变化）。控制器可以独立地激活发射器630a-630c、634a-634c。
[0141] 在用户已将清洁垫600插入垫保持器620内之后，机器人的控制器确定已被插入 到垫保持器620的垫的类型。如前面所描述的，清洁垫600具有识别序列603和对称序列， 使得只要安装表面602朝向发射器/检测器阵列629,清洁垫600可以在任一个水平方向上 插入。当清洁垫600被插入到垫保持器620时，安装表面602可擦去对准模块633的水分、 异物和碎肩。识别序列603基于所述元件608a-608c的状态提供有关插入垫类型的信息。 存储器560通常预装有将识别序列603的每个可能状态与特定清洁垫类型关联的数据。例 如，存储器560可以将具有（暗-亮、暗-亮、亮-暗）状态的三元件识别序列与湿拖把清 洁垫关联。再简要地参照表1，机器人100将通过基于所存储的与湿拖把清洁垫相关联的清 洁模式选择导航行为和喷洒计划而作出响应。
[0142] 还参照图6D，所述控制器启动识别序列算法650以检测和处理由识别序列603提 供的信息。在步骤655中，所述控制器启动左发射器630A，其发射朝向左模块610a定向的 辐射。辐射反射离开左模块610a。在步骤660中，控制器接收由检测器632a产生的第一信 号。控制器在一段持续时间（例如，10m S、20ms或更多）内激活左发射器630a，其允许检测 器632A检测反射辐射的照度。检测器632a检测反射的辐射并且产生第一信号，其强度对 应于来自左发射器630a的反射福射的照度。因此，第一信号测量左模块610a的反射率和 反射离开左模块610a的辐射照度。在一些情况下，更大的检出照度产生更强的信号。该信 号被输送到控制器，它为照度确定与第一信号的强度成比例的绝对值。在其接收到第一信 号之后，控制器将停用左发射器630a。
[0143] 在步骤665中，控制器启动右发射器634a，其发射朝向右模块612a定向的辐射。 所述辐射反射离开右模块612a。在步骤670中，控制器接收由检测器632a产生的第二信 号。控制器在一段持续时间内激活右发射器634a，其允许检测器632a检测反射辐射的照 度。检测器632a检测反射的辐射并且产生第二信号，其强度对应于来自右发射器634a的 反射辐射的照度。因此，第二信号测量右模块612a的反射率和反射离开右模块612a的辐 射照度。在一些情况下，更大的检出照度产生更强的信号。该信号被输送到控制器，它为照 度确定与第二信号的强度成比例的绝对值。在其接收到第二信号之后，控制器将停用右发 射器634a。
[0144] 在步骤675中，控制器将左模块610a的测得反射率与右模块612a的测得反射率 进行比较。如果第一信号为反射辐射指示更大的照度，则控制器确定左模块610a是在亮 状态，而右模块612a是在暗状态。在步骤680中，控制器确定所述元件的状态。在上述的 例子中，控制器将确定元件608a处于亮-暗状态。如果第一信号为反射辐射指示较小的 照度，则控制器确定左模块610a是在暗状态，而右模块612a是在亮状态。其结果是，元件 608a处于暗-亮状态。因为控制器只需比较模块610a、612a的测得反射率值的绝对值，元 件608a-608c状态的判定排除了例如施加到设定为暗状态的模块上的油墨黑度的轻微变 化的干扰，以及在发射器/检测器阵列629和识别序列603的对准上的轻微变化的干扰。
[0145] 为了确定所述左模块610a与右模块612a具有不同的反射率值，所述第一信号与 第二信号相差一个阈值，所述阈值表明左模块610a的反射率与右模块612a的反射率对于 控制器断定一个模块处于暗状态而另一模块处于亮状态是足够不同的。该阈值可以基于在 暗状态中的模块的预测反射率和在亮状态中的模块的预测反射率。阈值还可以考虑环境的 光条件。限定610a-610c、612a-612c的暗状态的深色油墨可被选择为提供在暗状态与亮状 态之间的足够对比度，所述亮状态可以通过背衬片606的颜色限定。在一些情况下，控制器 可确定第一和第二?目号的不同不足以作出兀件608a_608c是在壳-暗状态还是暗-壳状态 的结论。控制器可以被编程为通过将非确定性比较（如上所述）解释为错误状态而识别这 些错误。例如，清洁垫600可能未被正确地装载，或者清洁垫600可滑离垫保持器620,使得 识别序列603未与发射器/检测器阵列629正确地对准。在检测到清洁垫600已滑离垫保 持器620时，控制器可以停止清洁操作，或对用户指示清洁垫600滑离垫保持器620。在一 个示例中，机器人100可以发出表示清洁垫600滑离的警报（例如，声音警报、视觉警报）。 在一些情况下，控制器可周期性地（例如，l〇ms、100ms、Is等）检查清洁垫600仍然正确地 装载在垫保持器620上。其结果是，因为左发射器和右发射器630a-630c、634a-634c只不 过是背衬片606没有油墨的照亮部分，由检测器632a-632c接收的反射辐射对于照度可以 产生相似的测量值。
[0146] 在执行步骤655、660、665、670和675之后，控制器可对元件608b和元件608c重 复上述步骤，以确定各元件的状态。在对识别序列603的所有元件完成这些步骤之后，所述 控制器可确定识别序列603的状态，并从该状态或者确定（i)已经插入到垫保持器620的 清洁垫的类型，或者确定（ii)清洁垫错误已经发生。当机器人100执行清洁操作时，控制 器还可以连续地重复识别序列算法650，以确保该清洁垫600还没有从其在垫保持器620上 的期望位置偏移。
[0147] 应当理解的是，控制器确定每个模块610a-610c、612a-612c的反射率的顺序可以 变化。在某些情况下，代替对每个元件608a-608c重复步骤655、660、665、670和675,控制 器可以同时激活所有的左发射器；接收由检测器产生的第一信号，同时启动所有的右发射 器；接收由检测器产生的第二信号；然后将第一信号与第二信号进行比较。在其它实施方 式中，控制器顺序地照亮每个左模块，然后顺序地照亮每个右模块。控制器可以在接收对应 于各模块的信号之后做出左模块与右模块的比较。
[0148] 该发射器和检测器还能够被构造为对在可见光范围（例如，400nm至700nm)之内 或之外的其它辐射波长敏感。例如，发射器可以发射在紫外（例如，300nm至400nm)或远红 外（例如，15微米至Imm)范围内的辐射，并且检测器可以响应于在类似范围内的辐射。
[0149] 有色识别标记
[0150] 参考图7A，清洁垫700包括安装表面702和清洁表面704,以及背衬片706。垫700 与上述垫基本上相同，但识别标记是不同的。背衬片706包括单色识别标记703。识别标 记703关于纵向和水平轴线对称复制，使得用户可以将清洁垫700在任一水平方向上插入 机器人100。
[0151] 识别标记703是安装表面702的可感测部分，机器人可用其识别用户已经安装到 机器人上的清洁垫的类型。通过用彩色油墨标记背衬片706的安装表面702 (例如，在清洁 垫700的制造过程中），识别标记703被创建在安装表面702上。彩色油墨可以是用于唯一 地识别不同类型的清洁垫的几种颜色中的一种。其结果是，机器人的控制器可以使用识别 标记703识别清洁垫700的类型。图7A将识别标记703示出为沉积在安装表面702上的 油墨圆点。虽然识别标记703已被描述为单色的，在其它实施方式中，识别标记703可以包 括图案化的不同色度的点。识别标记703可以包括能够区分识别标记703的色度、反射率 或其它光学特性的其它类型的图案。
[0152] 参照图7B和图7C，机器人可包括垫保持器720,其具有垫保持器主体722和用来 检测识别标记703的垫传感器组件724。垫保持器720保持清洁垫700 (如关于图3A-3D的 垫保持器300所描述的）。垫传感器组件壳体725容纳有包括光电检测器728的印刷电路 板726。识别标记703的尺寸足够大，从而允许光检测器728检测反射离开识别标记703 (例 如，识别标记具有约5mm至50mm的直径）的辐射。壳体725还容纳发射器730。电路板726 是垫识别系统534 (关于图5描述）的一部分，并且将检测器728和发射器电连接到控制器。 检测器728对辐射敏感，并且测量所感测辐射的红色、绿色和蓝色成分。在下面描述的实施 方式中，发射器730可发射三种不同类型的光。发射器730可以发射在可见光范围内的光， 但应该理解的是，在其它实施方式中，发射器730可发射在红外范围或紫外范围内的光。例 如，发射器730可以发射波长大约623nm的红光（例如，在590nm至720nm之间）、波长大约 518nm的绿光（例如，在480nm至600nm之间），和波长约466nm的蓝光（例如，在400nm至 540nm之间）。检测器728可以具有三个独立的通道，每个通道对对应于红色、绿色或蓝色 的光谱范围敏感。例如，第一通道（红色通道）可具有对波长在590nm至720nm之间的红 光敏感的光谱响应范围，第二通道（绿色通道）可具有对波长在480nm至600nm之间的绿 光敏感的光谱响应范围，而第三通道（蓝色通道）可具有对波长在400nm至540nm之间的 蓝光敏感的光谱响应范围。检测器728的每个通道产生对应于反射光中的红光、绿光或蓝 光成分的量的输出。
[0153] 垫传感器组件壳体725限定了发射器窗口 733和检测器窗口 734。发射极730与 发射器窗口 733对准，使得发射器730的激活导致发射器730发射穿过窗口 733的辐射。检 测器728与检测器窗口 734对准，使得检测器728可以接收穿过检测器窗口 734的辐射。在 某些情况下，窗口 733、734被封装（例如，使用塑料树脂）以保护所述发射器730和检测器 728免受水分、异物（例如，来自清洁垫700的纤维）和碎肩。当清洁垫700被插入垫保持 器720内时，识别标记703被定位在垫传感器组件724之下，使得由发射器730发射的辐射 穿过发射器窗口 733,照射识别标记703,并通过检测器窗口 734反射离开识别标记703到 检测器728。
[0154] 在另一实施方式中，垫传感器组件壳体725可以包括用于附加发射器和检测器的 附加发射器窗口和检测器窗口以提供冗余。清洁垫700可具有两个或更多的识别标记703， 每个都具有相应的发射器和检测器。
[0155] 对于由发射器730发射的每种光，检测器728的通道检测从识别标记703反射的 光，并且响应于光的检测而产生对应于光的红色、绿色和蓝色成分的量的输出。入射在识别 标记703上的辐射朝向检测器728反射，其进而产生控制器能够处理并用来确定反射光的 红色、绿色和蓝色成分的量的信号（例如，在电流或电压上的变化）。检测器728然后可以 提供携带检测器输出的信号。例如，检测器728能够发出矢量（R，G，B)形式的信号，其中矢 量的分量R对应于红色通道的输出，矢量的分量G对应于绿色通道的输出，而矢量的分量B 对应于蓝色通道的输出。
[0156] 发射器730射出的光的数量和检测器728的通道数量确定识别标记703的识别阶 数（the order of the identification)。例如，两个发射光和两个检测通道允许四阶识别。 在另一实现方式中，两个发射光和三个检测通道允许六阶识别。在上述的实施方式中，三个 发射光和三个检测通道允许九阶识别。高阶识别更准确，但是计算成本更高。虽然发射器 730已经被描述为发射三种不同波长的光，但是在其它实施方式中，可发射的光的数量可以 变化。在对识别标记703的颜色分类上需要更大确信度的实施方式中，可以发射并检测其 它的光波长以提高颜色判断的信心。在需要更快的计算和测量时间的实施方式中，可以发 射并检测较少的光以减少计算成本和做出识别标记703的光谱响应测量所需的时间。有一 个检测器的单光源可以用来识别所述识别标记703,但可能会导致更大的错误识别数目。
[0157] 在用户已将清洁垫700插入垫保持器720内后，机器人控制器确定已被插入到垫 保持器720的垫的类型。如以上所描述的，只要安装表面702朝向垫传感器组件724,清洁 垫700可在任一水平方向上插入。当清洁垫700被插入垫保持器720内时，安装表面702 可擦去窗口 733、734的水分、异物和碎肩。基于所述识别标记703的颜色，识别标记703提 供关于被插入垫的类型的信息。
[0158] 控制器的存储器通常预装有对应于油墨颜色的颜色索引，所述油墨颜色预期被用 作在清洁垫700的安装表面702上的识别标记。对于由发射器730发射的每种光的颜色， 在颜色索引中的特定颜色的油墨可以具有（R，G，B)矢量形式的对应谱响应信息。例如，在 颜色索引中的红色油墨可以具有三种识别响应矢量。第一矢量（红色矢量）对应于检测器 728的通道对由发射器730发射并反射离开红色油墨的红光的响应。第二矢量（蓝色矢量） 对应于检测器728的通道对由发射器730发射并反射离开红色墨的蓝光的响应。第三矢量 (绿色矢量）对应于检测器728的通道对由发射器730发射并反射离开红色油墨的绿光的 响应。预期被用作清洁垫700的安装表面702上的识别标记的每种颜色的油墨具有不同且 独特的相关特征，其如上所述地对应于三个响应矢量。响应矢量可以通过对沉积在类似于 背衬片706材料的材料上的特定颜色油墨进行反复试验而收集。在索引中预加载的彩色油 墨可被选择为使它们沿着光谱彼此远离（例如，紫色、绿色、红色和黑色），以减少错误识别 颜色的概率。每种预限定的彩色油墨对应于特定的清洁垫类型。
[0159] 同样参照图7D，控制器启动识别标记算法750以检测和处理识别标记703提供的 信息。在步骤755中，所述控制器启动发射器730以产生朝向识别标记703定向的红光。红 光反射离开识别标记703。
[0160] 在步骤760中，控制器接收由检测器728产生的第一信号，其包括由检测器728的 三个颜色通道测量的（R，G，B)矢量。检测器728的三个通道响应于反射离开识别标记703 的光，并且测量红色、绿色和蓝色的光谱响应。检测器728然后产生携带这些光谱响应的值 的第一信号，并将第一信号传送到控制器。
[0161] 在步骤765中，控制器启动发射器730以产生朝向识别标记703定向的绿灯。绿 光反射离开识别标记703。
[0162] 在步骤770中，控制器接收由检测器728产生的第二信号，其包括由检测器728的 三个颜色通道测量的（R，G，B)矢量。检测器728的三个通道响应于反射离开识别标记703 的光，并且测量红色、绿色和蓝色的光谱响应。检测器728然后产生携带这些光谱响应的值 的第二信号，并将第二信号传送到控制器。
[0163] 在步骤775中，控制器505启动发射器730以产生朝向识别标记703定向的蓝灯。 蓝光反射离开识别标记703。在步骤780中，控制器接收由检测器728产生的第三信号，其 包括由检测器728的三个颜色通道测量的（R，G，B)矢量。检测器728的三个通道响应于反 射离开识别标记703的光，并且测量红色、绿色和蓝色的光谱响应。检测器728然后产生携 带这些光谱响应的值的第三信号，并将第三信号传送到控制器。
[0164] 在步骤785中，基于在步骤760、770和780中由控制器接收的三个信号，控制器产 生识别标记703对加载于存储器中的颜色索引中的彩色油墨的概率匹配。（R，G，B)矢量识 别限定识别标记703的彩色油墨，并且控制器可以计算出该组的三个矢量对应于颜色索引 中的彩色油墨的概率。控制器可以对索引中的所有彩色油墨计算概率，然后将彩色油墨从 最高概率到最低概率排列。在一些示例中，控制器执行矢量操作以对由控制器接收到的信 号进行归一化。在一些情况下，在将矢量匹配到索引中的彩色油墨之前，控制器计算归一化 矢量积或标量积。控制器可考虑环境中的噪声源，例如，环境光可以扭曲检测到的识别标记 703的光学特性。
[0165] 在一些情况下，控制器可以被编程，使得只有在最高概率彩色油墨的概率超过阈 值概率（例如，50%、55%、60%、65%、70%、75%)时，控制器才会确定和选择颜色。通过 检测识别标记703与垫传感器组件724的错位，阈值概率可以防止在将清洁垫700装载到 垫保持器720上时的误差。例如，清洁垫700可在使用期间"离开"垫保持器720并部分地 滑出垫保持器720,由此，阻碍垫传感器组件724检测出识别标记703。如果控制器计算彩 色油墨在彩色油墨索引中的概率，并且没有任何概率超过阈值概率，则控制器可指示已发 生了垫识别错误。阈值概率可以基于识别标记算法750所需的灵敏度和精确度进行选择。 在一些实施方式中，一旦确定没有任何概率超过阈值概率，所述机器人将生成警报。在某 些情况下，该警报是视觉警报，其中，机器人可以在适当位置停止和/或在机器人上发出闪 光。在其它情况下，该警报是听觉警报，其中机器人可以播放指出机器人正在经历错误的口 头警报。听觉警报也可以是声音序列，诸如闹铃。
[0166] 附加地或可选地，控制器能够为每个算出概率计算误差。如果最高概率彩色油墨 的误差大于阈值误差，则控制器可以指示发生了垫识别错误。类似于上述阈值概率，所述阈 值误差防止清洁垫700的错位和装载错误。
[0167] 识别标记703对于由检测器728检测是足够大的，但又是足够小的，使得当清洁 垫700滑出垫保持器720时，识别标记算法750指示垫识别错误已经发生。如果例如5%、 10 %、15 %、20 %、25 %的清洁垫700已滑出垫保持器720，识别标记算法750可以指示一个 错误。在这样的情况下，识别标记703的尺寸可以对应于清洁垫700长度的一定百分比（例 如，识别标记703的直径可以是清洁垫700长度的1 %至10% )。虽然识别标志703已经在 有限程度上被描述和示出，在一些情况下，识别标记可以简单地是背衬片的颜色。背衬片可 以全部具有均匀的颜色，不同颜色背衬片的光谱响应可被存储在颜色索引中。在一些情况 下，识别标记703不是圆形形状，而是正方形、矩形、三角形形状或者是可以是能够用光学 方法检测的其它形状。
[0168] 虽然用于创建识别标记703的墨已被简单地描述为彩色油墨，在一些示例中，彩 色油墨包括控制器可用来唯一地识别所述油墨和由此的清洁垫的其它成分。例如，油墨可 以包含在特定类型的辐射下荧光的荧光标记物，而荧光标记物可进一步用于标识所述垫的 类型。油墨也可以包含在反射辐射中产生检测器可以检测的独特相移的标记物。在这个示 例中，控制器可以将识别标记算法750用作识别程序和验证程序两者，其中，控制器可使用 识别标记703标识清洁垫的类型，并随后通过使用荧光或相移标记物验证清洁垫的类型。
[0169] 在另一实施方式中，相同类型的彩色油墨被用于不同类型的清洁垫。油墨的量取 决于清洁垫的类型，光检测器可以检测反射辐射的强度以确定清洁垫的类型。
[0170] 其它识别方案
[0171] 图8A-8F示出了有不同可检测属性的其它清洁垫，所述可检测属性可以被用于允 许机器人的控制器识别存放到垫保持器的清洁垫类型。参考图图8A，清洁垫800A的安装表 面802A包括射频识别（RFID)芯片803A。射频识别芯片唯一地区分所使用的清洁垫800A的 类型。机器人的垫保持器将包括有短的接收范围（例如，小于IOcm)的RFID读取器。RFID 读取器可以被定位在所述垫保持器上，使得当清洁垫800A被正确装载到垫保持器上时，所 述RFID读取器位于上述RFID芯片803A之上。
[0172] 参考图8B，清洁垫800B的安装表面802B包含条形码803B以区分所使用的清洁 垫800A的类型。机器人的垫保持器将包括条形码扫描器，其扫描条形码803B以确定存放 在垫保持器上的清洁垫800A的类型。
[0173] 参考图8C，清洁垫800C的安装表面802C包括区分所使用的清洁垫800的类型的 缩微印刷标识符803C。机器人的垫保持器将包括光学鼠标传感器，其拍摄缩微印刷标识符 803C的图像，并且确定缩微印刷标识符803C的唯一地区别清洁垫800C的特性。例如，控制 器可使用该图像测量缩微印刷标识符803C的特征的取向角度804C (例如，公司商标或其它 的重复图像）。控制器基于图像取向的检测而选择垫的类型。
[0174] 参考图8D，清洁垫800D的安装表面802D包括机械翅片803D以区分所使用的清 洁垫800的类型。机械翅片803D可以由可折叠材料制成，使得它们能够抵靠所述安装表面 802D而被压扁。如图8D的A-A视图所示，机械翅片803D以其未折叠状态从安装表面802D 突出。机器人的垫保持器可以包括多个断束传感器（break beam sensor)。机械断束传感 器的组合可被翅片触发，以对机器人的控制器指示一种特定类型的清洁垫800D已经装载 到机器人上。断束传感器中的一个可与图8D所示的机械翅片803D交互。基于已经被触发 的传感器的组合，控制器可以确定垫的类型。可选地，控制器可以从触发传感器的图案确定 机械翅片803D之间对特定垫类型所特有的距离。通过使用翅片之间的距离或其它特征，与 这样的特征的精确位置相反，所述识别方案可耐受轻微的错位误差。
[0175] 参考图8E，清洁垫800E的安装表面802E包括切口 803E。机器人的垫保持器可包 括在切口 803E的区域中保持未致动的机械开关。其结果是，所述切口 803E的位置和尺寸 可以唯一地确定存放到垫保持器的清洁垫800E的类型。例如，基于被致动开关的组合，控 制器可以计算切口 803E之间的距离，然后控制器可以使用该距离确定垫的类型。
[0176] 参考图8F，清洁垫800F的安装表面802F包括导电区域803F。机器人的垫保持器 可以包括对应的电导率传感器，其接触清洁垫800F的安装表面802F。一旦接触所述导电区 域803F，电导率传感器检测到导电率的改变，因为导电区域803F具有比安装表面802F更高 的导电率。控制器可以使用导电性上的变化确定清洁垫800F的类型。
[0177] 使用方法
[0178] 机器人100(图IA中示出）可以实施控制系统500和垫识别系统534(示于图5 中），并使用所述垫标识符（例如，图6A的识别序列603、图7A的识别标记703、图8A的RFID 芯片803A、图8B的条形码803B、图8C的缩微印刷标识符803C，图8D的机械翅片803D、图 8E的切口 803E，和图8F的导电区域803F)智能地执行基于装载到垫保持器300(示于图 3A-3D中，并且可选地描述为垫保持器620、720)上的清洁垫120 (示于图2A中，并且可选地 描述为清洁垫600、700、800A-800F)类型的特定行为。下面的方法和过程描述了使用具有 垫识别系统的机器人100的一个例子。
[0179] 参考图9,流程图900描述了机器人100的一种使用情况，以及它的控制系统500 和垫识别系统534。流程图900包括对应于用户启动或执行的步骤的用户步骤910,和对应 于机器人启动或执行的步骤的机器人步骤920。
[0180] 在步骤910a中，用户将电池插入机器人内。电池例如对机器人100的控制系统提 供电源。
[0181] 在步骤910b中，用户将清洁垫装载到垫保持器内。用户可以通过将清洁垫滑入垫 保持器使得清洁垫与垫保持器的突起接合而装载清洁垫。用户可以插入任何类型的清洁 垫，例如，如上所述的湿拖把清洁垫、潮拖把清洁垫、干尘清洁垫或可洗清洁垫，。
[0182] 在步骤910c中，如果适用的话，用户将清洁流体充满机器人。如果用户插入干尘 清洁垫，则用户不需要将清洁流体充满机器人。在一些示例中，机器人可以在步骤910B之 后立即识别该清洁垫。然后，机器人可以向用户指示用户是否需要将清洁流体充满贮存器。
[0183] 在步骤910d中，用户在开始位置开启机器人100。例如，用户可以按压清洁按钮 140 (图IA中示出）一次或两次以开启机器人。用户还可以将机器人物理地移动到开始位 置。在某些情况下，用户按压清洁按钮一次打开机器人，然后二次按压清洁按钮以开始清洁 操作。
[0184] 在步骤920a中，机器人识别清洁垫的类型。机器人控制器可以执行例如关于图 6A-D、图7A-D和图8A-F所描述的垫识别方案中的一个。
[0185] 在步骤920b，一旦识别了所述清洁垫的类型，机器人执行基于清洁垫类型的清洁 操作。机器人可以执行如上所述的导航行为和喷洒计划。例如，在关于图4E描述的实施例 中，机器人执行对应于表2和表3的喷洒计划，并执行关于这些表所描述的导航行为。
[0186] 在步骤920c和920d中，机器人会定期检查清洁垫是否存在错误。在机器人继续 进行作为步骤920b的一部分的清洁操作的同时，机器人检查错误的清洁垫。如果机器人不 确定已经发生了错误，则机器人继续清洁操作。如果机器人确定已经发生了错误，则机器人 例如可以停止清洁操作，改变在机器人顶部的视觉指示器的颜色，产生听觉警报，或某些指 示错误已经发生的组合。在机器人执行清洁操作时，机器人可以通过不断地检查清洁垫的 类型而检测错误。在一些情况下，作为上述步骤920B的一部分，机器人可以通过将其当前 识别的清洁垫类型与初始识别的清洁垫类型进行比较而检测错误。如果当前识别不同于初 始识别，机器人可确定已发生了错误。如前所述，该清洁垫可以滑离所述垫保持器，这可能 导致错误的检出。
[0187] 在步骤920e中，在完成清洁操作时，机器人返回到步骤910d的开始位置并关闭电 源。在检测到所述机器人已返回到其开始位置时，机器人的控制器可以从机器人的控制系 统切断电源。
[0188] 在步骤910e中，用户从所述垫保持器弹出清洁垫。用户可以致动上面关于图 3A-3C描述的垫释放机构322。用户可直接地将清洁垫弹出到垃圾桶而不接触清洁垫。
[0189] 在步骤910f中，如果适用，用户从机器人清空剩余的清洁流体。
[0190] 在步骤910g中，用户从机器人取出电池。然后，用户可以使用外部电源对电池进 行充电。用户可贮存该机器人以供将来使用。
[0191] 关于流程图900描述的以上步骤不限制机器人使用方法的范围。在一个示例中， 机器人可以对用户提供基于机器人已检测的清洁垫类型的视觉或听觉指示。如果机器人 检测用于特定类型的表面的清洁垫，机器人可以温和地提醒用户该表面类型的推荐表面类 型。该机器人还可以提醒用户需要对贮存器填充清洁流体。在一些情况下，机器人可以通 知用户应放置在贮存器中的清洁流体类型（例如，水、洗涤剂等等）。
[0192] 在其它实施方式中，一旦识别了所述清洁垫的类型，机器人可以使用机器人的其 它传感器以确定机器人是否已被放置在使用所识别清洁垫的正确操作条件下。例如，如果 机器人检测到机器人已被放置在地毯上，机器人可能不启动清洁操作，以防止对地毯的损 伤。
[0193] 尽管许多例子已经被描述用于说明的目的，前面的描述不旨在限制本发明由所附 权利要求的范围限定的范围。在以下权利要求书的范围内现在有并且将会有其它的示例和 修正。
【主权项】
1. 一种自主地板清洁机器人，其包括： 机器人主体，其限定向前驱动方向； 控制器，其被所述机器人主体支撑； 驱动器，其支撑所述机器人主体，并且被构造为响应于来自所述控制器的指令而操纵 所述机器人越过表面； 垫保持器，其布置在所述机器人主体的底侧，并且被构造为在所述清洁机器人的操作 过程中保持可移除的清洁垫；和 垫传感器，其布置为感测由所述垫保持器保持的清洁垫的特征，并产生相应信号； 其中，所述控制器响应于由所述垫传感器产生的信号，并被构造为依照从一组多种机 器人清洁模式中根据所述垫传感器产生的信号选择的清洁模式控制所述机器人。2. 根据权利要求1所述的机器人，其中，所述垫传感器包括辐射发生器和辐射检测器 其中的至少一个。3. 根据权利要求2所述的机器人，其中，所述辐射检测器表现出在可见光范围内的峰 值光谱响应。4. 根据权利要求1所述的机器人，其中，所述特征是布置在所述清洁垫的表面上的彩 色油墨，所述垫传感器感测所述特征的光谱响应，并且所述信号对应于所感测的光谱响应。5. 根据权利要求4所述的机器人，其中，所述信号包括所感测的光谱响应，并且所述控 制器将所感测的光谱响应与彩色油墨索引中的存储光谱响应进行比较，所述彩色油墨索引 存储在控制器可操作的存储器存储元件上。6. 根据权利要求4所述的机器人，其中，所述垫传感器包括具有响应于辐射的第一和 第二通道的辐射检测器，所述第一通道和第二通道各自感测所述特征的光谱响应的一部 分。。7. 根据权利要求6所述的机器人，其中，所述第一通道表现出在可见光范围内的峰值 光谱响应。8. 根据权利要求6所述的机器人，其中，所述垫传感器包括感测所述特征的光谱响应 的另一部分的第三通道。9. 根据权利要求6所述的机器人，其中，所述第一通道表现出在红外范围内的峰值光 谱响应。10. 根据权利要求4所述的机器人，其中，所述垫传感器包括被构造为发射第一辐射和 第二辐射的辐射发射器，并且所述垫传感器可感测所述第一和第二辐射离开所述特征的反 射，以感测所述特征的光谱响应。11. 根据权利要求10所述的机器人，其中，所述辐射发射器被构造为发射第三辐射，并 且所述垫传感器感测所述第三辐射离开所述特征的反射，以感测所述特征的光谱响应。12. 根据权利要求1所述的机器人，其中，所述特征包括多个识别元件，每个识别元件 各自具有第一区域和第二区域，并且其中，所述垫传感器被布置为独立地检测所述第一区 域的第一反射率和所述第二区域的第二反射率。13. 根据权利要求12所述的机器人，其中，所述垫传感器包括布置为照射所述第一区 域的第一辐射发射器、布置为照射所述第二区域的第二辐射发射器，以及布置为接收来自 所述第一区域和第二区域两者的反射辐射的光检测器。14. 根据权利要求13所述的机器人，其中，所述第一反射率明显比所述第二反射率大。15. 根据权利要求1所述的机器人，其中，所述多种机器人清洁模式各自限定喷洒计划 和导航行为。16. 不同类型的自主机器人清洁垫套件，各清洁垫包括： 垫体，其具有包括清洁表面和安装表面的相对置的宽表面； 安装板，其跨越所述垫体的安装表面固定，并限定垫安装定位器特征； 其中，各清洁垫的所述安装板具有该清洁垫类型独有的垫类型识别特征，并且其定位 为被所述垫安装在其上的机器人感测。17. 根据权利要求16所述的套件，其中，所述特征是第一特征，并且所述安装板具有与 所述第一特征旋转对称的第二特征。18. 根据权利要求16所述的套件，其中，所述特征具有该清洁垫类型独有的光谱响应 属性。19. 根据权利要求16所述的套件，其中，所述特征具有该清洁垫类型独有的反射率。20. -种清洁地板的方法，所述方法包括： 将清洁垫附连到自主地板清洁机器人的下侧表面； 将所述机器人放置在待清洁的地板上； 初始化地板清洁操作，其中，所述机器人感测所附连的清洁垫，并从一组多种垫类型中 识别所述垫的类型，然后以根据所识别的垫类型选择的清洁模式自主地清洁地板。
【文档编号】A47L11/40GK105982626SQ201510582341
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年9月14日
【发明人】P-H.陆, D.福伦, M.威廉斯, J.约翰逊, A.格拉齐亚尼
【申请人】美国iRobot公司