用于移动式机器人的对接站的制作方法
【专利摘要】一种机器人系统，该机器人系统包括移动式机器人和对接站，该移动式机器人包括体部和第一电接触器件，该体部容纳可再充电电源，该第一电接触器件被布置在体部上，该对接站包括第二电接触器件，其中该移动式机器人可在对接站上对接以便充电可再充电电源。该第一电接触器件包括在第一接触轴线上对齐的至少一个电触点，该第二电接触器件包括至少一个细长的电触点，其中当机器人在对接站上对接时，以致电触点在第一电接触器件和电接触器件之间建立。该至少一个细长的触点沿横向到第一接触轴线的方向延伸，其允许电接触在机器人和对接站之间建立同时容许它们之间一定程度的侧向地和角度地不对齐。
【专利说明】用于移动式机器人的对接站
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种对接站，移动式机器人可与该对接站协作以便实现某些功能，例如补充移动式机器人的可再充电电源。本发明还涉及一种机器人系统，该机器人系统包括移动式机器人和相关的对接站。
【背景技术】
[0002]机器人被使用于屋内范围变得司空见惯。例如，存在被明确地设计用于真空吸尘的移动式机器人以及被设计用于擦洗地板移动式机器人。同样地，移动式机器人可作为移动式岗哨被使用在家庭中。这样的移动式岗哨装备有适当的传感器套件以使它们能够自主地在家庭或办公室空间内巡航，且检测异常情况，比如高温度水平或侵入到区域。
[0003]常见到这种移动式机器人要求它们自主地移动且所以它们典型地装备有可再充电电源(该电源为电池组的形式)以便将机器人与依靠壁安装电源插座分离。典型地，该机器人将被配置具有内部功率监测程序，以致它具有关于剩余电源水平的自主感知水平。当电源水平是低的，该机器人能使它回到对接站，机器人可与对接站连接以便补充它的电池组。
[0004]移动式机器人对接站主要地被提供具有充电系统，该充电系统具有触点组。该触点可接合机器人上的互补的触点以便提供充电电流到机器人。然而，对接站还可具有设备以提供无线电信号或其他发射以便帮助机器人定位对接站。更进一步地，在一些机器人真空吸尘器应用中，对接站装备有灰尘提取设备，当垃圾箱变得满的时候，该灰尘提取设备能够倒空移动式机器人的垃圾箱，从而让用户脱离这个频繁的任务以便增加机器人的自主性。
[0005]然而，具有这样的复杂性带来缺点。通常地，移动式对接站为大的笨重物品，其需要接近屋内的房间中的电源插座放置。它们的实体存在具有显著视觉冲击，且这减损移动式机器人的首要原则，即它们应最小化对用户的影响。
[0006]本发明是在想到了这些问题的情况下提出的。
【发明内容】
[0007]在第一方面，本发明提供了一种用于移动式机器人的对接站，该对接站包括基座部分和后部部分，该基座部分可定位在地面表面上，该后部部分可关于基座部分枢转。该对接站由此是便携式的且低轮廓的，其帮助对接站在对接站被使用的环境中不唐突。这在家庭住处中是特别重要的，例如其中最小杂乱通常是被期望的。同样地，铰接作用能使对接站如果需要可折叠到紧凑的收起配置。
[0008]为了在折叠和展开对接站时提供‘感觉’元素给用户，基座部分和后部部分之间的可枢转接口可包括止动构造，该止动构造可释放地保持后部部分在关于基座部分的直立位置中。因此，该对接站被保持在展开状态直到用户施加预定的力以便执行折叠动作。
[0009]尽管在理论中，该后部部分可被以各种方法可枢转地安装到基部部分，在一个实施例中该后部部分是被卡扣配合到基部部分的枢转区域。优选地，该枢转区域包括枢转轴，后部部分的套筒构件可被接收到该枢转轴上以便能够相对枢转轴滑动。
[0010]该基部部分可包括电接触器件，该电接触器件用于当移动式机器人被对接在对接站上时建立到移动式机器人的电连接。该接触器件可包括邻近于彼此的第一和第二触点，且它们可为细长的形式，其容许机器人和对接站之间的一范围的侧向和角度不对齐。
[0011]尽管到接触器件的电源可被不断地提供，作为一种安全机制，该对接站可包括激活机构，当机器人运动到正确的对接位置时该激活机构由机器人触发。尽管这可采取电连锁装置的形式，该电连锁装置涉及通过接触器件在机器人和对接站之间信号交换协议，在一个实施例中，当采取可移动的杆的形式时该激活机构被机械地促动，该可移动的杆被绕对接站的基座部分枢转。在优选实施例中，该杆绕基座的后部部分枢转且所以能够与对接站的折叠动作协作运动。
[0012]该对接站可被放置抵靠房间的壁且紧密邻近到主电源出口以通过电缆联接到它。为了提供用户定位对接站的灵活性，在另一方面，本发明提供了一种用于移动式机器人的对接站，该对接站包括第一侧部和第二侧部且容纳了电气系统，该电气系统具有电源输入器件，其中该电源输入器件包括第一电源输入插座和第二电源输入插座，该第一电源输入插座被提供在第一侧部上，该第二电源输入插座被提供在第二侧部上。
[0013]通过能够选择将电源供应插头/插塞连接到对接站的任一侧，用户被提供关于他们可以定位对接站的地方的更大灵活性。尽管该侧部可为对接站的任何表面，在一个实施例中该第一和第二侧部被定位于对接站的相对侧，且优选地被定位于对接站的最后边缘上，其在使用中定位为抵靠壁。
[0014]由于有至少两个插座，为了防止将插头同时地连接到每个插座时的不利影响，每个插座可包含开关，一旦插头被插入则该开关无效另一插座。
[0015]该插座与被容纳在对接站内的控制模块电通讯，该控制模块控制到对接站的电接触器件的能量流动。为了移动式机器人从接触器件接收电力，它需要操纵自身进入对接站上的适当的位置。移动式机器人的操纵自身进入可接受的位置的能力很大程度上取决于它的导航系统的有效性。为了确保移动式机器人与对接站的正确对接的能力的强健性，可期望器件允许对接站和移动式机器人之间一定程度的侧向和角度不对准，同时仍然实现成功对接以致移动式机器人能够从对接站接收电能。因此，在另一方面，本发明提供了一种机器人系统，该机器人系统包括移动式机器人和对接站，该移动式机器人包括体部和第一电接触器件，该体部容纳可再充电电源，该第一电接触器件被布置在体部的下侧上，该对接站包括第二电接触器件，其中该移动式机器人可在对接站上对接以便充电可再充电电源。该第一电接触器件包括在第一接触轴线上对齐的至少一个电触点，该第二电接触器件包括至少一个细长的电触点，其中当机器人在对接站上对接以致电接触在第一电接触器件和电接触器件之间建立时，该至少一个细长的触点沿横向到第一接触轴线的方向延伸。
[0016]由于在对接站上的至少一个电触点横向到机器人上的至少一个电触点，该系统容许在移动式机器人和对接站之间的侧向和角度不对准两者。
[0017]为了帮助在移动式机器人上的电触点可靠地接合对接站上的电触点，该对接站上的电触点可弹性地安装到对接站中，优选地被安装到对接站的基座部分中以便从它至少部分地突出。[0018]到对接站触点的电能流动可由激活机构控制，该激活机构可当机器人采用对接位置时被机器人运动。该激活机构从而充当安全设备，以防止用户疏忽地接触带电触点。
[0019]该激活机构能够采取对接站移动式机器人的触点和之间的电连锁或机械式联锁的形式。在一个实施例中，该激活机构是机械式联锁且为铰接杆的形式，该铰接杆可选地可枢转地安装到对接站的后部部分。
[0020]在第四方面，本发明提供了一种对接站，该对接站用于通过提供平台提供充电服务给移动式机器人，该移动式机器人可对接到该平台上，其中基座部分被提供有电触点，该电触点是细长形式的。在一个实施例中，一对细长的触点被提供且是线性形式。在一个实施例中，细长的触点由镀镍黄铜形成且长度约为60mm，宽度约为5mm。在本质上，触点必须长度比宽度长，且精确的尺寸很大程度上将由安装有该触点的基座部分的尺寸决定。
[0021]在替代实施例中，该细长的触点可为弧形的且可为不同的长度。
[0022]应该理解本发明的任一上述方面的优选和/或可选特征可与本发明的其他方面的任一个结合。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]为了使得本发明更容易被理解，现在将仅通过举例的方式参考附图描述实施例，在附图中:
[0024]图1是房间的透视图，示例性机器人系统被定位于该房间中，该机器人系统包括依照本发明的移动式机器人和对接站；
[0025]图2是移动式机器人从下方观察的示意性视图，示出了它的部件的布局；
[0026]图3是移动式机器人的电控制系统的系统图；
[0027]图4是图1中示出的对接站的透视图，这里该对接站处于展开状态；
[0028]图5是在折起或‘收起’状态的对接站的透视图；
[0029]图6是从对接站的基座部分分离的对接站的背部部分的透视图；
[0030]图7是在部分地拆卸状态的对接站的基座部分的透视图，示出了被设置在基座部分上的枢转机构；
[0031]图8a是图5中的对接站的从下方观察的视图，该对接站处于收起状态；图813是沿图8a中线ZZ-ZZ截取的截面，且图8c是沿图8a中线Z-Z截取的截面；
[0032]图9a是图4中的对接站的从下方观察的视图，该对接站处于展开状态；图9b是沿图9a中线XX-XX截取的截面，且图9c是沿图9a中线X-X截取的截面；
[0033]图10是对接站的部分地分解视图，示出了它的电气系统；
[0034]图1la和Ilb是对接站的视图，其示出了在‘断电’位置的执行机构的位置；
[0035]图12a和12b是图1la和Ilb相对应的视图，但其示出了在‘通电’位置的执行机构；
[0036]图13是位于对接站上在‘标称’对接位置的机器人的示意性视图，且图14示出了简化形式的机器人的相应的局部侧视图，其示出了机器人和对接站的电接触。
[0037]图15a和图15b是相似于图13的示意性视图，但其示出了机器人在对接站上的极端侧向对接位置；
[0038]图16a和图16b是相似于图13的示意性视图，但其示出了机器人在对接站上的极端角度对接位置；以及
[0039]图17a_c是相似于图13的示意性视图，其示出了对接站上的接触器件的替代配置。
【具体实施方式】
[0040]参考图1,机器人系统2包括移动式机器人4和相应的对接站6。在这个实施例中，移动式机器人4示出在真空吸尘机器人的背景下，尽管将理解这不是本发明必须的，且本发明适用于在家庭环境或其他环境下的任何移动式机器人。该移动式机器人是自主的且包括充分的处理和感应能力，其使机器人能在房间内巡航(在适当的板载巡航系统的帮助下)，且当它行进时清洁地面。
[0041]该移动式机器人由可再充电的电源驱动，该可再充电的电源为内部电池组(图1中未示出)的形式。这样的电池组在本领域通常是已知的，且可由各种电池化学成份的多个单电池组成。尽管其他电池化学成份比如镍氢(nickel metal hydride)和镍镉也可被接受，锂离子家族中的电池化学成份，由于它们的高功率密度、低充电损耗和没有记忆效应，是目前优选的。
[0042]该机器人4可与对接站6对接以致当电池组接近耗尽状态时它能够再充电它的电池组。机器人能够定位对接站且与对接站对接的具体方法不形成本发明的一部分，且所以将不再这里进一步描述。
[0043]示出在图1中的对接站6抵靠房间的壁定位。该对接站6包括电接触器件8，一旦机器人在对接位置，该对接站6能够通过该电接触器件8提供电能到机器人4，如将要描述的。该对接站6通过电源12和电缆14连接到墙壁上的主电源插座10且由此，电源被提供到对接站6的电接触器件8。
[0044]该机器人4还将参考图2和图3进行更详细的描述。在这个实施例中，机器人4包括主体部16，该主体部是基本圆柱形形式且具有在约15至20厘米的范围内的高度，以致机器人4可在低物体下方运动；例如椅子和桌子。为了使得机器人在表面上运动，该机器人4包括牵引器件20。在这个实施例中，该牵引器件20为一对轮子的形式，尽管其他解决方案比如轮胎或腿部是可行的。该轮子20定位于主体部16的相对侧上，且可独立地操作以使得根据轮子的速度和旋转方向，机器人能沿前进和倒退方向驱动，以随着弯曲的路径朝向左或右行进，或就地沿任一方向转动。这样的配置在移动式机器人应用中是常用的，且所以它将不在这里进行更详细的描述。然而，应该理解为主体部16的具体形状是示例性的，因此,技术人员将理解该主体部16可采取其他形式。
[0045]为了清洁地面表面，该机器人还包括刷棒22，该刷棒被容纳在刷棒壳体24内。该刷棒22横向地延伸跨过机器人4的体部16且可操作以旋转以便从邻近表面搅起脏物。尽管没有示出在图1和2中，应该理解该机器人4还包括适当的真空发生器和垃圾箱，该真空发生器为电机和风扇单元的形式，且从地面升起的脏物被收集进入该垃圾箱。这些部件的具体配置不是本发明思路的要点，所以进一步的描述被省略。
[0046]该主体部16的下侧还包括电接触器件26。在这个实施例中示出，该电接触器件26包括第一和第二电触点28、30，该电触点28、30被支撑在机器人体部16的下侧上。该第一和第二电触点28、30被安装在对齐的配置中。特别地，每个电触点28、30与机器人4的纵向轴线L对齐且沿轴线间隔开。该触点可操作以连接到对接站6上的电接触器件8，如将被描述的。尽管在图中未示出，电触点28、30被连接到机器人4的电气系统以致被提供在触点上的电能被供应到机器人4的可充电电池组。
[0047]图3示意性地示出了机器人4的控制系统32以及它与上述部件的连接。控制系统32包括控制器40，该控制器40具有适当的控制电路和处理功能，以处理接收自它的各种传感器的信号且以适当的方式驱动机器人4。该控制器40被连接到机器人4的传感器套件34，机器人4以此方式收集关于它的环境的信息，以便映射出它的环境且完成清洁路线。该传感器套件34也大体示出在图1中，且包括导航传感器42和近区接近传感器套件44，该导航传感器用于向机器人4提供它的环境的全景图，且该近区接近传感器套件44为机器人提供检测障碍物的能力。最后，撞击检测系统45被提供，虽然它没有在图1中示出。应该注意的是导航传感器、接近传感器和撞击检测传感器是移动式机器人(特别是家用机器人)上的常见部件。因此，机器人4上的这样的传感器的存在为了完备性而在这里被给出，但它们不形成本发明的一部分。
[0048]用户界面46被提供以便用户例如指令机器人开始/停止清洁过程。该用户界面也大体示出在图1中。该用户界面46可采取各种形式，比如一个或多个机械按钮或甚至具有触摸屏技术的图形用户界面。
[0049]该控制器40还被配置为供应驱动信号到牵引电机48，该牵引电机48与轮子关联且还从轮子接收里程(odometry)数据。为了这个目的，适当的旋转感应器件50 (比如旋转式编码器)被提供在牵引电机48上。
[0050]适当的电力和控制输入被提供到抽吸电机52和刷棒电机54。最后，电力输入被从电池组56提供到控制器40且充电接口 58被提供，通过该接口，当蓄电池电源电压下降到适当阈值之下时，控制器40可执行对电池组56的充电。应该理解该电器接口 58通过被提供在机器人4的下侧上的电触点28、30实现。
[0051]上文在适当的环境中概括地描述了对接站6。它的机电特征还将参考图4至图12进行更详细地描述。
[0052]对接站6包括两个主要部件:基座部分60和背部部分62，该背部部分62可关于基座部分60枢转。该对接站6可被用户定位在房间中，且典型地，用户将选择定位基座部分60以致它的后部边缘邻近壁，如图1中所示。在这个实施例中该背部部分62是基本矩形和基本平坦的，尽管应该理解这不是必须的，且该背部部分62可不同地成形只要它能够折叠抵靠基座部分62。
[0053]如通过比较图4和5可以看出，该对接站6是可以折叠的，从这个角度看该背部部分62关于基座部分60铰接。在这个实施例中，背部部分62和基座部分60是相对平坦形式且这允许两个部件在未折叠位置或‘展开’位置(图4)和折叠位置或‘收起’位置(图5)之间枢转，其中背部部分62枢转过约90度以便抵靠基座部分60定位，在该位置它们基本平行。因此，在收起位置，如果需要对接站6从侧面上具有低姿，且可地容易地存储，且由于它采取最小的包装体积，它还是用于运输的高效形状。
[0054]更详细地，基座60包括细长的后部部分64和平台70，该平台70从后部部分64向前延伸。该基座部分60因此采取总体‘T’形的形式，其中T的横向棒为细长的后部部分64且‘T’的躯干为前部平台。[0055]该对接站的背部部分62被铰接到细长的后部部分70且可从细长的后部部分70移走，该细长背部部分70从而充当基座部分60的枢转区域。该背部部分62的长的边缘包括第一和第二套筒74，该第一和第二套筒74在细长的边缘72的每个端部处间隔开。该套筒具有C形横截面以致一对相对的前缘76、78限定通道或槽80，该通道或槽80面向远离背部部分62的长边缘72方向。该通道80为套筒76、78提供了一定程度的径向弹性，以致套筒直径可些微地扩大以便以卡扣方式被安装到基座部分60。该套筒74从而充当安装接口，其与由细长的后部部分64提供的互补接口配合。
[0056]如图7中所示，基座部分60的细长后部部分64包括第一和第二枢转轴82，该第一和第二枢转轴82延伸远离平台70的每一侧且在轴线X上对齐。该枢转轴82是基本圆柱形的且可以设置尺寸以便以滑动配合方式接收背部部分92的套筒76、78。由于套筒74、76限定绕枢转轴82的滑动配合，这允许背部部分62关于基座部分60枢转。
[0057]为了使得一旦被设置则该背部部分62能够保持在展开状态，该枢转轴82包括止动装置84，该止动装置84与套筒76、78协作。在这个点处，应该注意的是止动装置84在每个枢转轴82上是相同的，所以为了简便起见它们的仅一个将在这里被详细描述，如图7、8a_c和9a_c中所不。
[0058]该止动装置84包括纵向槽构造，该纵向槽构造被提供在枢转轴82的内侧区域和外侧区域上。要注意的是为了说明的目的，该内侧区域是枢转轴82的最接近平台的区段(通常示出为86)且外侧区域是枢转轴82邻近内侧区段但远离平台70的区段(通常示出为88)。该槽构造在这个实施例中是细长且基本笔直的，尽管应该理解这不是必须的。
[0059]总体而言，该内侧区域86包括第一和第二槽(相应标作90和92)且外侧区域88包括第三和第四槽(相应标作94、96)。该外侧区域88还包括过渡表面98，该过渡表面98在第三和第四槽94、96之间延伸。该槽90-96与被设置在套筒74的内侧区域和外侧区域100、102上的接合肋互补，该接合肋被配置为与槽配合，如将要阐明的。该肋可在图6中看至IJ，第一肋100被提供在套筒74的前缘78的一个的内侧区域102上，该第二肋104被提供在套筒74的外侧区域106上、相对的前缘76上。
[0060]图8a和Sc示出了当背部部分62在收起状态时套筒74和枢转轴82之间的接合。特别参考图8b，其中示出了一截面，该截面穿过枢转轴82和套筒74的外侧区域88、106，且第二肋104被定位于第四槽96中。同样地，参考图Sc，其中示出了一截面，该截面穿过枢转轴82和套筒84的内侧区域86、102，且第一肋100被定位于第二槽92中。该第二和第四槽94,96由此限定第一组槽。
[0061]由于肋100、104被定位于第二和第四槽94、96中，该背部部分62和基座部分60被相当稳固地保持在折叠位置中，其保护对接站不意外展开。然而，由于套筒72的径向弹性，一旦足够的扭矩通过施加力到背部部分62而被供应到套筒72，该肋100、104能够被释放或“跳出”槽。这样的配置提供了对收起位置的确定的(positive)感觉。本领域技术人员应当理解，所需要的力的量在很大程度上是主观的，尽管不期望配置槽结构使得需要过高的力来展开背部部分62。特别地，已经发现被应用到背部部分62的上边缘的大约5N(牛顿)+/_2N的力提供了适当量的‘感觉’。
[0062]一旦肋100、104从槽96、92释放，该套筒72被允许绕枢转轴82的外周自由地滑
向第二组槽(第一槽90和第三槽94)，在该位置对接站处于展开状态。[0063]在这个方面，图9a至9c示出了当对接站在展开状态时套筒74和枢转轴82之间的接合。特别参考图％，其中示出了一截面，该截面穿过枢转轴82的外侧区域88和套筒74的外侧区域106，且第二肋104被定位于第三槽94中。同样地，参考图9c，该第一肋100被定位于第一槽90内。
[0064]由于肋100、104被定位于第一和第三槽90、94内，该背部部分62和基座部分60被稳固地保持在展开状态。然而，与当在收起位置时需要预定力以从第一组槽释放肋100、104—样，在展开位置中也需要预定力以从第二组槽释放肋100、104。这样的配置提供了到对接站的展开位置的正感觉且向用户确认它在正确的位置中。
[0065]当对接站6在收起状态和展开状态之间转换时，被提供在枢转轴82的外侧区域88上的过渡区域向用户提供了一种‘感觉’。该过渡区域98可在图7中看到，且还可在图Sb和％的横截面中看到。该过渡区域98包括凸轮面，该凸轮面在第四槽96和第三槽94之间延伸。如图8b和9b中所示，过渡区域98的凸轮面从第四槽96到第三槽94直径增加，且在第三槽94处终止。其效果是当对接站6运动入它的展开状态时用户将感觉到逐渐升高的阻力，且当展开状态被达到且当肋104定位入第三槽94内时对接站将‘咔哒’进入位置。
[0066]对接站的折叠动作已经在上面描述，注意力现在将转到对接站的电气系统，其中还参考图10、lla，b和12a，b。
[0067]如上所述，该对接站6的主要功能是提供一种器件，通过该器件机器人4可充电它的机载电池组56。为了实现这个功能，对接站本身应可连接到电源且将具有器件以传输电荷到机器人4，在这个实施例中，其通过如上述的电接触器件8被提供。在该情况下，该基座部分60容纳对接站6的充电系统120。总体上，该充电系统120包括电接触器件8，电源电路板124和关联的开关机构125以及电源杆(power supply loom) 126。
[0068]通过第一和第二电源输入插座128电力被供应到充电系统120,该第一和第二电源输入插座128被设置在基座部分60的相对侧部分上。更具体地说，该第一和第二电源输入插座128被容纳在基座部分60的细长的后部部分64中。高强度丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABC)的管状壳体129延伸穿过枢转轴且提供了用于细长的后部部分64的强化脊柱。聚合物材料由于制造效率而被优选，但应该理解其他材料(比如管状金属材料)也可接受。
[0069]该枢转轴82的外端是敞开的，以便与电缆12相关联的电源插头或插塞127被插入插座128的任一个。这样的配置允许对接站6的灵活定位。由于在住宅中的任何给定的房间，例如，仅仅具有有限数量的靠壁安装的主电源插座，用户可受限于将对接站定位在电源输入插座的特别侧上。如果该对接站仅具有单个电源输入插座，该对接站的定位可能意味着该电源输入插座面向远离主电源插座方向，其将要求主电源电缆的不方便的路线。使得电源输入插座被提供在对接站的两侧避免了这个问题。
[0070]在这个实施例中，该电源输入插座128被定位在对接站的相对侧上且沿细长的后部部分64的轴线X对齐。然而，应该理解这不是必须的且电源输入插座128不需要轴向地对齐。重要的因素是用户被给予不止一个位置来提供电源到对接站，其使得对接站在房间内的位置更灵活。
[0071]该电源杆126从电源输入插座128引线到电路板124。尽管在图中没有明确地示出，该电路板124包含所有必须的电路以当机器人4到达对接位置时通过电接触器件8供应适当的电压和电流到机器人4。
[0072]该电接触器件8包括第一和第二导电电源触点130a，130b，该第一和第二导电电源触点130a，130b弹性地安装到基座部分60的下壳体部分132。在这个实施例中，导电电源触点130a，130b被安装到一对螺旋弹簧上，尽管应该理解弹性安装触点的其他方法可被设想。例如，举几个非限制性实例，该触点130a，130b可被安装到弹簧片、弹性橡胶缓冲装置、充满流体的垫。由于弹性安装件，触点130a，130b被促使向上远离下壳体部分132以致触点的上表面突出穿过被提供在基座部分60的上表面中的开口 134。被应用到触点130a，130b的力导致它们后退入该开口，但这确保良好电接触可被建立在机器人触点28、30和对接站触点130a，130b之间。该触点130a，130b是导电的且在这个实施例中由压制黄铜合金形成，该黄铜合金具有镍涂层用于耐久性目的。然而，其他导电材料，合金等对本领域技术人员是显而易见的。
[0073]为了触发到触点130a, 130b的电源供应,该对接站6包括激活机构140,该激活机构140可操作地在打开位置和关闭位置之间运动。由于触点130a，130b不是‘活’的直到该机构被激活，该激活机构140由此充当安全设备，如现在将要描述的。
[0074]如图10中所示，该激活机构包括机械驱动促动器142，该机械驱动促动器142是浆状形式。该促动器包括管状体部144和操作杆146,该管状体部144被轴颈连接在枢转轴82之间的间隙中，且该操作杆146以倾角延伸远离体部144。由于体部144被轴颈连接到基座部分60，该杆146能够绕枢转轴82的轴线在第一和第二位置之间角度运动。该促动器142的两个操作位置被示出在图1lb和12b中。在图1lb中，促动器142在‘断电’位置以致触点130a，130b没有被供应电源，且在图12b中该促动器142已经角度运动到邻接背部部分62且在‘通电’位置，以致电源被供应到触点130a，130b。应该注意的是当机器人被操纵进入可接受的对接位置时，该杆146将被推入‘打开’位置。
[0075]该促动器142和电路板124协作以便控制电源到触点130a，130b的流动。应该理解为该电路板124填入部件用于说明目的，且它们没有打算明确和限制陈述。足以说，电路板124具有必要的组件，以将在输入插座128处提供的输入功率转继为在电触点130a，130b处合适的输出电压。
[0076]为了这个目的，一个用于被连接到在房间中的主电源出口 10的电源12的选项是转换在出口处可获得的电源电压(UK:240VAC、约13A)到适用于对接站6的低数值直流电压，例如在15和20VDC之间。电路板124的功能将由此主要地涉及按需要将到接触器件8的电源打开或关闭，其将简化电路板124的电气配置且这是目前被认为是优选的。替代地，被连接到壁出口 10的电源12可被配置为仅仅将电路板124直接地连接到主电源出口电压，以致电路板124将被要求转换高数值交流电压到适当的直流电压用于供应到接触器件
8。然而，这样的功能将要求适当的电源变压器和整流电路，由此增加电路板124的空间需求且还将增加功率消耗，其可能是不期望的。
[0077]应该注意的是尽管在图中没有示出，器件可被提供在电源输入插座128和关联的电源杆126中以确保在用户试图将电源插塞127插入两个电源输入插座128的不太可能的事件中仅一个电源供应插座128可供应电源到电路板124。在这个实施例中，电源输入插座128每个包括开关，当电源插塞127被插入插座128时该开关被激活以使得相对的电源输入插座128被失效。该电源输入插座127和关联的插座128可为适当的‘工业生产的’部件-例如电源输入插座127可通过Shen Miong Electron (Dong Guan) Co, Ltd的产品型号865-818被供应且电源输入插座128可通过Technik Industrial C0.，Ltd的产品型号RDC-091-PA662D-TS 被供应。
[0078]该激活机构还包括齿150，该齿150被定位于促动器142的体部144上，其作用抵靠滑动件152，该滑动件152进而可与触发开关154接合，该触发开关是被定位于电路板124上的微型快动开关154的形式。该滑动件152包括放大的中间区段152a，当滑动件152线性地在由基座部分60限定的通道156内来回运动时其触发和释放微动开关154。该通道156的远端限定了端部止动件158，该端部止动件158充当用于弹簧(未示出)的邻接表面，该弹簧作用于滑动件152以将它偏压在远离微动开关154的位置中。
[0079]在图1la中，该激活机构140是在‘关闭’位置且可看出该齿150在一角度位置中以致该滑动件152被相对于微动开关154缩回以便微动开关不被触发。因此，在这个位置中，触点130a，130b不是电激活的。在图1la中的位置应与图12中的位置比较，在图12中齿随着杆146的运动角度运动以便沿通道156向上推动滑动件152从而触发微动开关154以便触点130a，130b变为电激活的。
[0080]为了使得激活机构可靠地回到它的非激活状态，偏压器件被提供，在这个实施例中该偏压器件是螺旋扭力弹簧160的形式，该螺旋扭力弹簧160被安装抵靠促动器体部144的端部且被支撑抵靠该体部144和在壳体160上的保持点162。
[0081]从上述讨论说明，在该方法中电触点130a，130b通过机器人4促动杆146而在未激活和激活状态之间转换，其由此充当安全互锁以确保用户在机器人的正常使用中不损害它们本身。为了促动器杆146，机器人4必须在可接受的对接位置，且触点的配置有助于此，如下面的讨论将解释清楚的。
[0082]如上面已经解释的，该细长的触点130a，130b具有长度，该长度沿横向到基座部分60的纵向轴线的方向延伸。在这个实施例中，每个触点130a，130b的长度是60mm且宽度是约5mm，尽管明白这些尺寸都是示例性的。然而，重要的是触点的至少一个(优选该第二触点130b)是细长的，也就是说比它的宽度更长，以便允许在机器人和对接站之间横向地和角度不对准，如下面将要描述的。这个技术发明的意义现在将参考图13和14、图15a，15b和图16a，16b解释说明。在这里，机器人4的纵向轴线示出为L，该基座部分60的纵向轴线示出为LL，触点130a，130b与另一轴线T平行对齐，该轴线T基本垂直于纵向轴线LL且平行于细长的后部部分64的轴线X。
[0083]图13示出了机器人4，该机器人4与对接站在‘标称’对接位置对接。如可以看到的，机器人4的电触点28、30(且因此还有机器人的纵向轴线L)与对接站的纵向轴线LL对齐，且由此基本在电触点130a，130b的中点处接合电触点130a，130b。从另一个角度，图14从侧面示出了机器人4和对接站6之间的空间关系，其中可看出当机器人4在对接位置时机器人4上的电触点28、30接触对接站6上的触点130a，130b。
[0084]该标称对接位置是理想化的位置，在其中机器人4能够与对接站6对接。特别地，机器人4的导航系统不能够将它精确地返回到标称位置。然而，该机器人的电触点相对于对接站6的电触点130a，130b的取向的横向配置使得机器人4和对接站6的显著程度的不对齐被允许而仍然实现它们之间的成功电接触。
[0085]图15a和15b示出了机器人的两个极端侧向不对齐的对接位置。在图15a中，机器人4被定位在最左边位置，且如所示，机器人4的纵向轴线L与对接站6的纵向轴线LL的左侧间隔开一距离XI。与此相反，在图15b中，机器人4被定位在最右边位置，且如所示，机器人4的纵向轴线L与对接站6的纵向轴线LL的右侧间隔开一距离X2。应该理解，因此该机器人能够与对接站对接，其中在高至X1+X2的不对齐的情况下仍然能实现成功电接触。适当的距离Xl和X2是30mm，尽管应该理解这个仅是示例性的且该触点可为任何适当的长度。
[0086]和允许机器人和对接站之间的远离标称对接位置的横向不对齐的显著程度一样，机器人上的电触点28、30和对接站6上的触点130a，130b的互补配置也允许显著的角度对准,如现在将要参考图16a，16b描述的。
[0087]将图16a中的机器人的对接位置的位置与示出在图13中的机器人4的标称对接位置相比较，可以看出机器人4上的触点28、30和对接站6上的触点130a，130b之间的横向取向允许沿逆时针方向至少Θ I度的显著角度不对齐。相反地，图16b示出了触点的横向配置将允许在机器人和对接站6之间沿顺时针方向至少Θ2度的角度不对齐。由此将理解机器人4在远离图13中所示的标称位置的角度位置范围中仍然能够与对接站6电对接。在本实施例中，设想触点的横向配置将允许在10和30度之间的总不对齐角度范围。
[0088]这个的优势在于导航系统不必在将机器人4与对接站6对接的过程期间的以精确定位精度运行。如在先前技术中看出，常见的是对接站以包括定向射束系统(使用超声波或红外线发射器)，其引导机器人朝向对接站上的精确对接位置。尽管这样的系统具有高度精确的可能性，它们增加了对接站和机器人的复杂性和成本。与此相反，在本发明的机器人系统中，导航系统仅被要求操纵机器人朝向对接站，到显著的侧向和角度不对齐区域内，且它仍将实现与对接站的成功电接合，以便它的内部电池可被充电。
[0089]对上述具体实施例的一些替代已经被说明。然而，技术人员将理解在不背离通过权利要求限定的本发明范围的情况下可以对特殊实施例进行其他变化和修改。
[0090]在上述具体实施例中，该背部部分62通过两个套筒74 (该两个套筒74安装到相关枢转轴82上)被铰接到基座部分60。这样的配置是技术有利的，因为它不需要任何部件形成铰链且它是优雅简洁的。而且，由于部件的卡扣动作，用户可按期望拆开和重新组装背部部分62。然而，尽管这样的铰接构造是优选地，本领域技术人员将理解其他铰接机构也将导致背部部分62和基座部分60之间折叠关系。例如该背部部分62将被固定到适当的支架(一个或多个)，该支架被可枢转地连接到基座部分60。
[0091]本发明的机器人已经被描述为使用可再充电的电源，该电源为内部电池组的形式。当然，电池组是在这样的机器人器具中的可再充电的电源的最方便的形式，但不排除电源的其他形式可被使用，比如大电容单元。
[0092]尽管在基座部分60上的电触点130a，130b已经被描述为细长的，线性的，长度相等的，其他形式可为合适的。例如，代替线性的，该触点130a，130b可为弯曲的或弧形的。这个的一些实例示出在图17a，b和c中，在图17a中，第一和第二触点130a，130b都是细长的但是是弯曲的。在这种情况下，在触点130a，130b每个具有基本相同的曲率半径且对向基本相同的弧度。这样的配置可在机器人横向地在标称中心位置时容许在机器人2和对接站6之间更宽范围的角度不对准。在图17b中，触点130a，130b两者是弯曲的，具有基本相同的曲率半径，但第一触点130a比第二触点130b更短以致它对向较小的弧度。极端的实例被示出在图17c中，其中该第一触点130a不是细长的且实际上是基本圆形的，而第二触点130b是细长且弯曲的，如先前实例。
[0093]回到被提供在机器人2上的电触点28、30，尽管它们在上面被描述为在机器人的纵向轴线L上对齐，应该理解该触点28、30还可彼此线性地对齐但不沿机器人2的纵向轴线L对齐而是从那里偏移。此外，由于空间限制而期望的话，触点28、30的每个可从彼此偏离，且可以有多于两个的机器人触点28、30。例如，另一电触点将被提供以便用于拾取由被提供在对接站上的另一电触点提供的辅助电信号，或另一触点可为电接地的。
[0094]上述的激活机构140采取杆146的形式，该杆146可枢转地安装到对接站6的后部部分64。这样的配置提供了空间高效的解决方案，解决了到对接站触点130a、130的充电能量相对对接站上的机器人2的正确定位的互锁问题。然而，作为枢转杆的替代，例如线性行进的推杆(未示出)可被使用于实现相似的电源互锁功能。
[0095]尽管上述描述集中于移动式机器人，该移动式机器人具有被提供在它的下侧的电触点28、30，用于与被提供在对接站的基座部分60的上表面上的电接触器件8协作，应该理解如果机器人的电触点28、30被提供在它的上表面同时对接站的接触器件被提供在延伸越过移动式机器人的顶部的表面上以便建立与机器人的触点28、30的连通，等同的效果在理论上是可实现的。
【权利要求】
1.一种机器人系统,包括: 移动式机器人，包括体部和第一电接触器件，所述体部容纳可再充电电源，所述第一电接触器件被布置在体部上； 对接站，包括第二电接触器件，其中所述移动式机器人可在对接站上对接以便再充电所述可再充电电源； 其中所述第一电接触器件包括至少一个电触点，所述至少一个电触点沿第一接触轴线上对齐； 且其中所述第二电接触器件包括至少一个细长的触点； 且其中当机器人在对接站上对接以致在第一电接触器件和第二电接触器件之间建立电接触时，所述至少一个细长的触点沿横向到第一接触轴线的方向延伸。
2.如权利要求1所述的机器人系统，其中所述对接站包括后部边缘且其中所述至少一个细长的触点沿与后 部边缘对齐的方向延伸。
3.如上述权利要求中任一项所述的机器人系统，其中与对接站关联的电触点弹性地安装在对接站中。
4.如权利要求3所述的机器人系统，其中与对接站关联的电触点弹性地安装到对接站的基座部分中以便至少部分地从其突出，以便实现到机器人的第一和第二能量接收触点的有效连接。
5.如权利要求1或2所述的机器人系统，其中所述对接站包括激活机构，所述激活机构控制第二电接触器件。
6.如权利要求1或2所述的机器人系统，其中所述至少一个细长的触点是线性的。
7.如权利要求1或2所述的机器人系统，其中所述至少一个细长的触点是至少部分地弯曲的。
8.如权利要求1或2所述的机器人系统，其中所述对接站包括第一和第二电源输入插座。
9.如权利要求1或2所述的机器人系统，其中所述对接站包括另一电触点。
10.如权利要求1或2所述的机器人系统，其中所述的一对电源输入插座被提供在对接站的相对侧上。
11.如权利要求1或2所述的机器人系统，其中被提供在移动式机器人上的所述第一电接触器件包括第二电触点，所述第二电触点与第一电触点沿第一轴线对齐。
12.如权利要求1或2所述的机器人系统，其中被提供在移动式机器人上的所述第一电接触器件包括第二电触点，所述第二电触点从第一电触点关于移动式机器人的纵向轴线侧向地偏离。
13.一种用于移动式机器人的对接站，所述对接站包括基部部分，所述基部部分提供平台，移动式机器人可对接到所述平台上，其中所述基座部分被提供有细长形式的电触点。
14.如权利要求13所述的对接站，其中细长的触点是线性形式。
15.如权利要求13所述的对接站，其中细长的触点是弯曲的。
16.如权利要求13至15所述的对接站，其中所述基座部分被提供有另一电触点。
17.如权利要求16所述的对接站，其中所述另一电触点是线性形式。
18.如权利要求16所述的对接站，其中所述另一电触点是弯曲的。
19.如权利要求17所述的对接站，其中所述另一电触点平行于第一电触点。
20.如权利要求13至15所述的对接站，其中所述至少一个电触点被弹性地偏压。
【文档编号】H02J7/00GK103944210SQ201410030899
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2013年1月22日
【发明者】S.E.爱尔兰 申请人:戴森技术有限公司