专利名称：机器人清洁器和控制该机器人清洁器的移动的方法
技术领域：
实施例涉及一种具有改进的移动性能的机器人清洁器，和一种控制该机器人清洁 器的移动的方法。
背景技术：
通常，机器人清洁器是一种在不需要使用者操纵的情况下从地板吸诸如灰尘的杂 质同时在将要被清洁的区域内在所述地板上自行移动并因此执行清洁操作的设备。在这种机器人清洁器中，一对驱动轮安装在主体的下部的两侧，并且使主体向前 或向后移动或旋转。机器人清洁器在诸如木地板或油纸地板的硬地板上容易向前或向后移 动。然而，在诸如地毯的地板上，由于羊毛(或其它织物)阻力较高，因此，机器人清洁器不 能容易地向前或向后移动。特别是，当机器人清洁器通过使刷子单元在一个方向(向前移 动方向)旋转而执行清洁操作时，由于刷子单元在向前移动的方向上的旋转，因此，向前移 动是容易的。然而，向后移动是困难的。为了执行向前或向后移动，驱动轮将其旋转方向改 变成向前或后向方向，但是刷子单元始终在向前移动方向上旋转。因此，为了执行向后移 动，机器人清洁器需要较高的力，并且如果阻力太大，则机器人清洁器不能向后移动。
发明内容
因此，本发明的一方面提供一种具有改进的移动性能，以使得在具有高阻力的诸 如地毯的地板上平稳地执行向前和向后移动的机器人清洁器，和一种控制所述机器人清洁 器的移动的方法。另外的方面在随后的说明书中部分地说明，部分从说明书清楚呈现，或者可以通 过对本发明的实践而获悉。上述和/或其它方面通过提供一种机器人清洁器而实现，所述机器人清洁器包 括主体；多个驱动轮，所述多个驱动轮用于移动主体；刷子单元，所述刷子单元旋转以清 扫地板上的灰尘；和控制单元，当主体向后移动时，控制单元控制刷子单元在与驱动轮的旋 转方向相同的方向上旋转。机器人清洁器还可以包括刷子电动机和驱动电动机，所述刷子电动机用于使刷子 单元在正常方向或相反的方向上旋转，所述驱动电动机用于使驱动轮在正常方向或相反的 方向上旋转，并且控制单元可以控制驱动轮和刷子单元在相同的方向上旋转。控制单元可以通过根据驱动轮的旋转方向的变化改变刷子单元的旋转方向来控 制主体的向前移动和向后移动。控制单元可以控制刷子电动机，使得当刷子单元的旋转方向开始变化的初始阶 段，刷子电动机在初始阶段以相对较高的速度旋转；而当刷子单元的旋转方向已经改变时， 刷子电动机的旋转速度被相对减小。上述和/或其它方面通过提供一种控制机器人清洁器的移动的方法来实现，所述 机器人清洁器包括主体；多个驱动轮，所述多个驱动轮用于移动主体；刷子单元，所述刷子单元旋转以清扫地板上的灰尘；和控制单元，当主体向后移动时，所述控制单元根据地板 的状态控制刷子单元在与驱动轮的旋转方向相同的方向上旋转。机器人清洁器还可以包括地板表面传感器，所述地板表面传感器用于感测地板的 状态，并且如果地板具有高阻力，控制单元可以控制刷子单元在与驱动轮的旋转方向相同 的方向上旋转。机器人清洁器还可以包括驱动传感器，所述驱动传感器用于感测驱动轮的移动， 并且如果驱动传感器没有感测到驱动轮的移动，控制单元可以控制刷子单元在与驱动轮的 旋转方向相同的方向上旋转。机器人清洁器还可以包括驱动电动机和荷载传感器，所述驱动电动机用于使驱动 轮在正常方向或相反的方向上旋转，所述荷载传感器用于感测施加到驱动电动机的载荷， 并且如果载荷大于参考值，控制单元可以控制刷子单元在与驱动轮的旋转方向相同的方向 上旋转。上述和/或其它方面通过提供一种控制机器人清洁器的移动的方法来实现，所述 方法包括以下步骤检测驱动轮的旋转方向，所述驱动轮使机器人清洁器移动；根据驱动 轮的旋转方向确定刷子单元的旋转方向；以及使机器人清洁器向前或向后移动，所述使机 器人清洁器向前或向后移动的步骤包括根据所确定的刷子单元的旋转方向使驱动轮和刷 子单元在相同的方向上旋转。在根据驱动轮的旋转方向确定刷子单元的旋转方向的步骤中，可以将刷子单元的 旋转方向改变成当驱动轮在机器人清洁器的向前移动方向上旋转时允许机器人清洁器平 稳地向前移动的方向。在根据驱动轮的旋转方向确定刷子单元的旋转方向的步骤中，可以将刷子单元的 旋转方向改变成当驱动轮在机器人清洁器的向后移动方向上旋转时允许机器人清洁器平 稳地向后移动的方向。所述方法还可以包括感测地板的阻力的步骤，并且在根据驱动轮的旋转方向确定 刷子单元的旋转方向的步骤中，如果地板具有高移动阻力，则可以将刷子单元的旋转方向 改变成与驱动轮的旋转方向相同的方向。所述方法还可以包括感测驱动轮的移动的步骤，并且在根据驱动轮的旋转方向确 定刷子单元的旋转方向的步骤中，如果没有感测到驱动轮的移动，则可以将刷子单元的旋 转方向改变成与驱动轮的旋转方向相同的方向。所述方法还可以包括感测施加到驱动轮的载荷的步骤，并且在根据驱动轮的旋转 方向确定刷子单元的旋转方向的步骤中，如果载荷大于参考值，则可以将刷子单元的旋转 方向改变成与驱动轮的旋转方向相同的方向。所述方法还可以包括以下步骤控制刷子单元，使得当刷子单元的旋转方向开始 改变的初始阶段，刷子单元以相对较高的速度旋转，而当刷子单元的旋转方向已经改变时， 相对减小刷子电动机的旋转速度。
以下结合附图，这些和/或其它方面将从实施例的以下描述清楚呈现并更加易于 被认识，其中
图1是根据一个实施例的机器人清洁器的顶部透视图；图2是根据实施例的机器人清洁器的底部透视图；图3是根据实施例的机器人清洁器的底视图；图4是根据实施例的刷子单元的透视图；图5是根据实施例的机器人清洁器的控制块图；图6是显示根据实施例的控制机器人清洁器的移动的方法的流程图；图7是显示当根据实施例的机器人清洁器向前移动时驱动轮和刷子单元的旋转 方向的示意性视图；和图8是显示当根据实施例的机器人清洁器向后移动时驱动轮和刷子单元的旋转 方向的示意性视图。
具体实施例方式以下详细说明实施例，所述实施例的示例在附图中被示出，其中相同的附图标记 在全部附图中表示相同的元件。图1根据一个实施例的机器人清洁器的顶部透视图，图2是根据实施例的机器人 清洁器的底部透视图，图3是根据实施例的机器人清洁器的底视图，而图4是根据实施例的 刷子单元的透视图。如图1-4中所示，根据本实施例的机器人清洁器1包括主体10，所述主体形成机 器人清洁器1的外观；驱动装置20，所述驱动装置安装在主体10的下部以使机器人清洁器 1移动；和刷子装置30和40，所述刷子装置用于清扫或驱散机器人清洁器1在上面移动的 地板上的灰尘以清洁地板。此外，接触传感器和近程式传感器与驱动装置20和刷子装置30和40 —起可以安 装在主体10上。例如，安装在主体10的前部上的缓冲器11用于感测诸如壁的障碍物，而安 装在主体10的底部上的红外传感器(或超声波传感器)用于感测诸如楼梯的障碍物。主 体10还可以包括用于通知使用者与机器人清洁器1的状态或操作有关的数据的显示装置 12。驱动装置20包括一对驱动轮21和22、和脚轮23，所述一对驱动轮安装在主体10 的中心部的两侧以调节机器人清洁器1的移动，所述脚轮安装在主体10的前部，使得脚轮 23的旋转角度根据机器人清洁器1在上面移动的地板的状态而变化。脚轮23用于稳定机 器人清洁器1的姿势或者用于防止机器人清洁器1跌倒，并因此支撑机器人清洁器1。脚轮 23是滚轮或小脚轮形式的轮子。两个驱动轮21和22根据随后将被说明的控制单元的指令分别在向前或向后的方 向上旋转，并因此使机器人清洁器1向前或向后移动或使机器人清洁器1旋转。例如，机器 人清洁器1通过使驱动轮21和22在向前或向后方向上旋转而向前或向后移动。此外，当 从前部看时，通过使右驱动轮22在向前方向上旋转同时使左驱动轮21在向后方向上旋转， 机器人清洁器1在向左的方向上旋转，而当从前部看时，通过使驱动轮21和22分别在相反 的方向上旋转，机器人清洁器1在向右的方向上旋转。刷子装置30和40包括主刷子装置30和侧刷子装置40，所述主刷子装置被设置成 邻近于穿过主体10的底部表面形成的吸入孔14并用于清扫和驱散地板上的灰尘，以提高吸尘效率，所述侧刷子装置安装在主体10的底部表面的前部两侧以朝向吸入孔14清扫机 器人清洁器1在上面移动的地板上的灰尘。主刷子装置30包括刷子单元31和刷子电动机32，所述刷子单元形成为鼓轮形状， 具有与吸入孔14的长度相对应的长度，并且被水平设置成邻近于吸入孔14并以滚轮的形 式抵靠地板而旋转，从而清扫或驱散聚集在地板上的灰尘，所述刷子电动机使刷子单元31 在向前或后向移动的方向上旋转。此外，刷子单元31可包括辊33和刷子34。辊33由刚性体制成、可旋转地连接到 主体10、并且由刷子电动机32驱动。端盖33a安装在辊33的两个侧端中的每一个处，并 且防止杂质移动到刷子电动机32。刷子34由弹性材料制成，并且嵌入在辊33内。刷子34 在机器人清洁器1的移动期间与辊33 —起被驱动，并且搅拌聚集在地板上的诸如灰尘的杂 质。刷子单元31还可以包括由弹性材料制成的挡板35。多个挡板沿辊33的纵向方 向安装，并且彼此以指定间隔被间隔开。挡板35用于增加诸如头发的杂质在上面被缠绕的 辊33的直径，并且最小化杂质与辊33的摩擦力。挡板35防止杂质直接缠绕在辊33上并 且允许杂质缠绕在挡板35上，从而最小化杂质与辊33的摩擦力并减小从辊33除去杂质所 需的精力。侧刷子装置40分别以指定间隔安装在主体10的底部的前部的两侧，并且侧刷子 装置40中的每一个都包括侧刷子41，所述侧刷子相对于地板水平旋转以朝向吸入孔14清 扫聚集在机器人清洁器1在上面移动的地板上的灰尘。根据本实施例的机器人清洁器1还包括用于使用抽吸力吸入诸如灰尘的杂质并 储存所吸入的杂质的集尘器。图5是根据实施例的机器人清洁器1的控制块图。机器人清洁器1还包括传感 器单元100，所述传感器单元用于感测与机器人清洁器1和机器人清洁器1在上面移动的地 板有关的各种数据；控制单元110，所述控制单元用于根据由感测单元100感测到的数据与 驱动轮21和22的旋转方向(向前和向后方向)有关地控制刷子单元31的旋转方向和速 度；和驱动电动机120，所述驱动电动机用于根据控制单元110的驱动指令分别在向前或后 向移动的方向上驱动驱动轮21和22。传感器单元100包括驱动传感器102，所述驱动传感器用于感测驱动轮21和22 的移动；地板表面传感器104，所述地板表面传感器用于感测机器人清洁器1在上面移动的 地板的状态；和荷载传感器106，所述荷载传感器用于感测施加到驱动电动机120的载荷。驱动传感器102感测与驱动轮21和22有关的诸如各个驱动轮21和22的旋转方 向和旋转速度以及传递给各个驱动轮21和22的扭矩的所有数据。地板表面传感器104感测机器人清洁器1在上面移动的地板是诸如木地板或油纸 地板的硬地板还是具有高移动阻力的诸如设置有地毯的地板的柔软地板，并且将感测到的 数据传送给控制单元110。荷载传感器106感测施加到驱动电动机120的载荷(扭矩或电流值)，并且将感测 到的载荷传送给控制单元110。以下说明控制上述机器人清洁器的移动的方法的操作过程和效果。图6是显示控制根据实施例的机器人清洁器的移动的方法的流程图，图7是显示当根据实施例的机器人清洁器向前移动时驱动轮和刷子单元的旋转方向的示意性视图，而 图8是显示当根据实施例的机器人清洁器向后移动时驱动轮和刷子单元的旋转方向的示 意性视图。在图6中，当机器人清洁器1被操作时，控制单元110判断是否开始进行清洁(操 作200)。当控制单元110判断开始清洁时，控制单元110将驱动指令传送给分别安装在驱 动轮21和22处的驱动电动机120以使驱动轮21和22在向前或向后方向(正常方向或相 反的方向)上旋转，从而允许机器人清洁器1在地板上移动的同时向前或向后移动或旋转 (操作202)。在机器人清洁器1的移动期间，控制单元110使刷子单元31旋转以执行清洁操 作。这里，为了根据刷子单元31的旋转更加平稳地执行机器人清洁器1的向前或向后移动， 驱动传感器102检测驱动轮21和22的旋转方向，并且将检测到的驱动轮21和22的旋转 方向传送给控制单元110(操作204)。之后，控制单元110根据由驱动传感器102检测到的驱动轮21和22的旋转方向 (向前或向后方向)确定刷子单元31的旋转方向(操作206)。例如，当驱动轮21和22在向前方向(正常方向)上旋转以使机器人清洁器1向 前移动时，控制单元110确定刷子单元31的旋转方向是平稳执行机器人清洁器的向前移动 的方向，即，向前方向(正常方向)。当驱动轮21和22在向后的方向上旋转以使机器人清 洁器向后移动时，控制单元110确定刷子单元31的旋转方向是平稳地执行机器人清洁器的 向后移动的方向，即，向后方向(相反方向)。之后，控制单元将驱动指令传送给刷子电动机 32。因此，当驱动轮21和22在机器人清洁器1的向前方向(正常方向)上旋转时，刷 子电动机32接收来自控制单元110的驱动指令并以与驱动轮21和22相同的方式在向前 方向(正常方向)上旋转，如图7中所示。当驱动轮21和22在机器人清洁器1的向后方 向(相反的方向)上旋转时，刷子电动机32接收来自控制单元110的驱动指令并以与驱动 轮21和22相同的方式在向后方向上旋转，如图8中所示。藉此，机器人清洁器1执行清洁 操作以从地板吸杂质(操作208)。如上所述，当驱动轮21和22的旋转方向被改变成正常方向或相反的方向以执行 机器人清洁器1的向前或向后移动时，刷子单元31也接收来自控制单元110的驱动指令， 并以与驱动轮21和22的旋转方向的变化大致同时发生的方式将其旋转方向改变成正常方 向或相反的方向，从而使机器人清洁器1平稳地执行向前或向后移动。特别是，可以提高机 器人清洁器1在具有高阻力的诸如地毯的地板上的移动性能。之后，控制单元110确定清洁是否完成(操作210)，并且当控制单元110判断清洁 没有完成时，过程返回到操作204，然后重复随后的操作。作为操作210确定的结果，当判断清洁完成时，控制单元110停止驱动电动机120 和刷子电动机32的驱动，并因此停止清洁操作(操作212)。图5显示控制单元110将驱动指令同时传送给驱动电动机120和刷子电动机，并 因此大致同时改变驱动轮21和22的旋转方向和刷子单元31的旋转方向。然而，以下说明 其中控制单元110仅将驱动指令传送给驱动电动机120，并因此改变驱动轮21和22的旋转 方向使得驱动轮21和22以及刷子单元31在相反的方向上旋转的情况。因为刷子单元31在诸如木地板或油纸地板的硬地板上的旋转方向无关紧要，因此，根据驱动轮21和22的旋 转方向，刷子单元31仅在具有高移动阻力的诸如地毯的地板上的旋转方向的变化在以下 被说明。这里，可以使用由感测单元110感测到的数据改变刷子单元31的旋转方向。在一个示例中，说明使用驱动传感器102的情况。当机器人清洁器1向后移动使 得驱动轮21和22以及刷子单元31在相反的方向上旋转，然后遇到具有高移动阻力的地板 或障碍物时，尽管来自控制单元110的驱动指令，驱动轮21和22由于移动阻力而可能不旋 转。在这种情况下，驱动传感器102感测驱动轮21和22的移动，并且当驱动传感器102确 实感测到没有移动时，驱动传感器102将感测到的结果传送给控制单元110。然后，控制单 元110将驱动指令传送给刷子电动机32，并因此将刷子单元31控制成在与驱动电动机120 的旋转方向相同的方向上旋转。在另一个示例中，以下说明使用地板表面传感器104的情况。当机器人清洁器1 向后移动使得驱动轮21和22以及刷子单元31在相反的方向上旋转，然后遇到具有高移动 阻力的地板时，地板表面传感器104感测地板具有高移动阻力，并且将感测到的结果传送 给控制单元110。然后，控制单元110将驱动指令传送给刷子电动机32，并因此将刷子单元 31控制成在与驱动电动机120的旋转方向相同的方向上旋转。在另一个示例中，以下说明使用荷载传感器106的情况。当机器人清洁器1向后 移动使得驱动轮21和22以及刷子单元31在相反的方向上旋转，然后遇到具有高移动阻力 的地板时，相对较大的载荷施加到驱动电动机102。当载荷大于指定参考值时，荷载传感器 106感测所述载荷大于指定参考值，并且将感测到的结果传送给控制单元110。然后，控制 单元110将驱动指令传送给刷子电动机32，并因此将刷子单元31控制成在与驱动电动机 120的旋转方向相同的方向上旋转。此外，当刷子单元31的旋转方向开始变化时，控制单元110在初始阶段将相对较 大的扭矩传递给刷子电动机32，而当已经实现刷子单元31的旋转方向的变化时，控制单元 110将相对较小的扭矩传递给刷子电动机32。藉此，在机器人清洁器1的向后移动期间，刷 子电动机32的转速在初始阶段增加，从而抵抗移动阻力，然后当机器人清洁器1的向后移 动开始实现时，所述转速被减小，从而显示节能和减小噪音的效果。如从以上说明可知，根据一个实施例的机器人清洁器允许使机器人清洁器移动的 驱动轮和清扫地板上的灰尘的刷子单元在相同的方向上旋转，因此即使在具有高移动阻力 的诸如地毯的地板上也能够向前和向后平稳地移动，从而具有提高的移动性能。虽然已经显示和说明了几个实施例，但是本领域的技术人员要认识的是在不背离 这些实施例的原理和精神的情况下可以对所述实施例做改变，所述实施例的保护范围在权 利要求及其等同物中被限定。
权利要求
一种机器人清洁器，包括主体；多个驱动轮，所述多个驱动轮用于移动所述主体；刷子单元，所述刷子单元旋转以清扫地板上的灰尘；和控制单元，当所述主体向后移动时，所述控制单元控制所述刷子单元在与所述驱动轮的旋转方向相同的方向上旋转。
2.根据权利要求1所述的机器人清洁器，还包括刷子电动机，所述刷子电动机用于使所述刷子单元在向前方向或相反的方向上旋转；和多个驱动电动机，所述多个驱动电动机用于使所述驱动轮在所述向前方向或相反的方 向上旋转，其中，所述控制单元控制所述驱动轮和所述刷子单元在相同的方向上旋转。
3.根据权利要求2所述的机器人清洁器，其中，所述控制单元通过根据所述驱动轮的 旋转方向的变化改变所述刷子单元的旋转方向来控制所述主体的向前移动和向后移动。
4.根据权利要求3所述的机器人清洁器，其中，所述控制单元控制所述刷子电动机，使得当所述刷子单元的旋转方向开始变化的初始阶段，所述刷子电动机以相对较高的速度 旋转；而当所述刷子单元的旋转方向已经改变时，减小所述刷子电动机的旋转速度。
5. 一种机器人清洁器，包括 主体；多个驱动轮，所述多个驱动轮用于移动所述主体； 刷子单元，所述刷子单元旋转以清扫地板上的灰尘；和控制单元，当所述主体向后移动时，所述控制单元根据所述地板的状态控制所述刷子 单元在与所述驱动轮的旋转方向相同的方向上旋转。
6.根据权利要求5所述的机器人清洁器，还包括地板表面传感器，所述地板表面传感 器用于感测所述地板的状态，所述地板的状态包括阻力，其中，如果所述地板具有高阻力， 所述控制单元控制所述刷子单元在与所述驱动轮的旋转方向相同的方向上旋转。
7.根据权利要求5所述的机器人清洁器，还包括多个驱动传感器，所述多个驱动传感 器用于感测所述驱动轮的移动，其中，如果所述驱动传感器没有感测到所述驱动轮的移动， 所述控制单元控制所述刷子单元在与所述驱动轮的旋转方向相同的方向上旋转。
8.根据权利要求5所述的机器人清洁器，还包括驱动电动机和荷载传感器，所述驱动 电动机用于使所述驱动轮在向前方向或相反的方向上旋转，所述荷载传感器用于感测施加 到所述驱动电动机的载荷，其中，如果感测到的载荷大于参考值，所述控制单元控制所述刷 子单元在与所述驱动轮的旋转方向相同的方向上旋转。
9. 一种控制机器人清洁器的移动的方法，所述方法包括以下步骤 检测驱动轮的旋转方向，所述驱动轮使所述机器人清洁器移动； 根据所述驱动轮的旋转方向确定刷子单元的旋转方向；以及使所述机器人清洁器向前或向后移动，包括根据所确定的刷子单元的旋转方向使所述驱动轮和所述刷子单元在相同的方向上旋转。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述根据所述驱动轮的旋转方向确定刷子单元 的旋转方向的步骤包括将所述刷子单元的旋转方向改变成当所述驱动轮在所述向前方向上旋转时允许所述 机器人清洁器平稳地向前移动的方向。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述根据所述驱动轮的旋转方向确定刷子单元 的旋转方向的步骤包括将所述刷子单元的旋转方向改变成当所述驱动轮在所述向后方向上旋转时允许所述 机器人清洁器平稳地向后移动的方向。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括以下步骤感测地板的阻力，其中，所述根据所述驱动轮的旋转方向确定刷子单元的旋转方向的 步骤包括如果所述地板具有高阻力，则将所述刷子单元的旋转方向改变成与所述驱动轮的旋转 方向相同的方向。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括以下步骤感测所述驱动轮的移动，其中，所述根据所述驱动轮的旋转方向确定刷子单元的旋转 方向的步骤包括如果没有感测到所述驱动轮的移动，则将所述刷子单元的旋转方向改变成与所述驱动 轮的旋转方向相同的方向。
14.根据权利要求9所述的方法，还包括以下步骤感测施加到所述驱动轮的载荷，其中，所述根据所述驱动轮的旋转方向确定刷子单元 的旋转方向的步骤包括如果所述载荷大于参考值，则将所述刷子单元的旋转方向改变成与所述驱动轮的旋转 方向相同的方向。
15.根据权利要求9所述的方法，还包括以下步骤 控制所述刷子单元，使得当所述刷子单元的旋转方向开始改变的初始阶段，所述刷子单元以相对较高的速度旋转；而当所述刷子单元的旋转方向已经改变时，减小所述刷子电动机的旋转速度。
全文摘要
本发明公开了一种具有提高移动性能的机器人清洁器和控制所述机器人清洁器的移动的方法。机器人清洁器允许使机器人清洁器移动的驱动轮和清扫地板上的灰尘的刷子单元在相同的方向上旋转。
文档编号A47L9/28GK101923350SQ20101020244
公开日2010年12月22日 申请日期2010年6月9日 优先权日2009年6月12日
发明者丁参钟, 宋贞坤, 朱载晚, 李俊和, 柳暻焕, 洪准杓, 郑宇廉, 金东元, 高将然 申请人:三星电子株式会社