自主清洁器具的制作方法

专利名称：自主清洁器具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自主清洁器具(autonomous cleaning appliance),且更具体地 涉及一种自主或‘机器人’真空吸尘器。
背景技术：
移动式机器人变得越来越普遍且被使用在多种领域，如太空探索、草坪收割和地 面清洁。最近十年在机器人地面清洁设备领域中，特别是真空吸尘器领域中具有特别迅速 的进步，机器人地面清洁设备的主要目的是在自主地和不唐突地在房子或办公室的区域中 行进同时清洁地面。
一种已知的自引导真空吸尘器在EP0803224中列出，该真空吸尘器包括底座，该 底座支撑外壳和前部部分，该外壳具有罩，该前部部分可相对于底座运动并形成撞击检测 系统的一部分。该罩被固定到外壳且外壳在前部部分紧后方延续到中间壁。该中间壁延续 到手柄，通过该手柄真空吸尘器可以被用户搬运。
对于机器人真空吸尘器而言常见的是，该底座支撑清洁头，该清洁头具有刷棒、风 扇/马达单元、灰尘容器、可充电电池、用于驱动直径地定位的轮子的驱动马达和用于驱动 刷棒的另一驱动马达。此外，吸尘器被设置有电子控制系统，其按需要与驱动马达和传感系 统连接以便于引导和控制真空吸尘器在地面上的运动。为了收集从地面表面移除的灰尘， 真空吸尘器设置有袋式灰尘容器，其定位在由上述中间壁限定的腔室中。可理解，灰尘容器 被容纳在真空吸尘器的外罩中，其使得用户难于接近。发明内容
本发明是在这样的背景下被做出的，且为此本发明在于一种真空吸尘器，其包括 具有圆柱轴线的圆柱形主体，该圆柱形主体容纳脏空气入口、清洁空气出口、在脏空气入口 和清洁空气出口之间的空气流路径，和布置在脏空气入口和清洁空气出口之间的空气流路 径中的分离装置。该分离装置包括具有轴线的圆柱形容器，其中分离装置被取向为使得其 轴线大致平行于主体的圆柱轴线，且其中分离装置的一部分从真空吸尘器的主体的前部部 分关出。
在本发明中，由此，分离装置处于直立取向，因为它的轴线大致平行于清洁器的主 体的圆柱轴线，且此外，分离装置位于清洁器的前部且部分地暴露。这允许用户能够在分离 装置需要被清空时容易地接近分离装置，且分离装置的直立取向易于被用户掌握。此外，分 离装置的位置意味着它提供对于真空吸尘器在房间内行进时可能撞到的阻碍物的弹性缓 冲器。由于分离装置是没有任何相对脆弱电子器件的相对较大部件，分离装置由此为真空 吸尘器提供一定程度的撞击保护，且还为可能与真空吸尘器撞击的障碍物提供一定程度的 保护。
为了提供具有低姿且此外具有‘干净’上表面的真空吸尘器，主体可以限定平坦上 表面且分离装置也可以限定平坦上表面，其与主体的平坦上表面共平面。除了有利于主体的低姿之外，该构造在导航传感器可被安装到主体上表面的情形下是有利的，从而为这样 的传感器提供360 °视角，譬如对于旋转激光测距仪是有用的。
为了增强分离装置到主体的可安装性，主体可包括部分圆柱形的对接凹部，其中 分离装置可以被接收到该对接凹部中，对接凹部被成形为与分离装置的外部轮廓互补。为 此，对接凹部可以部分地由本体部分及部分地由罩部分限定，其可以限定位于分离装置的 相对侧的侧面的第一和第二臂部分。本体部分也可以包括平台部分，以支撑分离装置的下端。
本体部分还可以包括空气流产生器，用于产生沿着空气流路径从脏空气入口到清 洁空气出口的空气流。
本体部分可以被承载在底座上，且底座可以包括牵引装置和清洁头，牵引装置用 于将主体支撑在表面上，清洁头限定脏空气入口，其中本体部分可以响应与障碍物的碰撞 而相对于底座运动，传感装置被提供以传感该相对运动，且提供适当信号到真空吸尘器的 驱动控制系统。
在另一配置中，提供了 一种自主表面处理器具，其包括主体和手柄，该手柄可以相 对于主体在收起位置和展开位置之间运动，在该展开位置该手柄可以被用户抓持以将器具 从地面提起。当处于收起位置时，手柄接合器具的部件以防止对该部件的接近或该部件的 移除。
手柄由此执行多个功能，例如允许用户提起和搬运该设备，同时还用作用于机器 的另一部件的保持设备和/或还用作可移动的通道门。尽管这在诸如地面抛光机和清扫机 这样的各种形式的表面处理器具中是有用的，这在移动式机器人真空吸尘器中特别有用。
该器具的主体可以在平面轮廓中是大致圆形的，且有利地，手柄可以绕设置在主 体的直径相对点上的第一和第二枢轴枢转。
在展开位置，手柄可以在大致垂直于器具的纵向轴线的平面中延伸，且由此该器 具可以在被用户搬运时自由地采用平行于地面表面的取向。
该器具的另一部件可以是器具的可移除面板，且手柄可以被布置为使得，在收起 位置，它接合可移除面板的至少一部分，从而它不能被用户从器具移除。在一个实施例中， 可移除面板包括过滤元件，其定位在器具的排出口中，该面板是可移除的从而过滤元件可 以被用户定期地清洁。更具体地，在收起位置，手柄可以位于由器具周边限定的通道内侧， 该通道至少部分地由可移除面板限定。
替代地或附加地，该另一部件可以是一个或多个插口，其可以被限定在通道中，使 得在收起位置，该手柄掩盖每一个插口的至少一部分以防止用户的接近。
在另一方面，本发明在于一种自主表面处理器具，其包括主体和手柄，该主体限定 外周边表面，该手柄可以相对于主体在收起位置和展开位置之间运动，在该展开位置手柄 可以被用户抓持以将器具从地面提起，其中在收起位置，手柄在相对于器具的纵向轴线成 角度的平面中延伸，且当在收起位置中时，手柄定位为抵靠器具的外周边表面的至少一部 分。
有利地，该配置为自主器具提供搬运装置，其在器具的正常工作期间不会干扰用 户，因为当处于收起位置时，它贴合器具的周边表面且从而保持器具的圆形外部轮廓，同时 该手柄可以被用户容易地接近以搬运器具，由此增强便携性。


为
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图
图为了本发明更容易被理解，现在将仅通过举例的方式参考附图，在附图中I是根据本发明的实施例的器具的前透视图；2是从图1中的器具上方观察的平面视图；3是从图1中的器具下方观察的视图；4是本发明的器具的分解透视图，示出了它的主要组件；5是本发明的器具的后透视图，其中它的手柄处于收起位置；6是本发明的器具的后透视图，其中它的手柄处于展开位置；7是本发明的器具的后透视图，其中手柄处于展开位置且可移除面板被移除； 8是移动式机器人的底座的前视图；9是从移动式机器人的主体下面观察的视图；10是移动式机器人的底座的后视图；11a，11b，Ilc和Ild是机器人在各种“撞击”条件下的示意图；及12是器具的系统不意图。
具体实施方式
参考图1，2，3和4，自主表面处理器具为机器人真空吸尘器2的形式(下文中称为 ‘机器人’)，具有主体，该主体包括四个主要组件底座(或底板)4，本体6，大致圆形外罩8 和分离装置10，该本体6被承载在底座4上，该大致圆形外罩8可安装在底座4上且为机器 人2的主体提供大致圆柱形轮廓，该分离装置10被承载在本体6的前部上且其突出穿过外 罩8的互补形状的切口 12。
为了本说明书的目的，机器人的情景中的术语“前”和“后”将按操作期间它的前 进和倒退方向的意思来使用，其中分离装置10被定位在机器人的前部。同样地，术语“左” 和“右”将被关于机器人向前运动的方向使用。正如将从图1中理解，机器人2的主体具有 相对短的圆柱的一般形式，主要为了可操作性的原因，且因此具有圆柱主轴线‘C’，该圆柱 轴线‘C’关于机器人行驶过的表面大致垂直地延伸。因此，圆柱轴线C大致垂直于机器人 的纵向轴线‘L’延伸，机器人的纵向轴线‘L’沿机器人2的前后方向取向，且因此穿过分离 装置10的中心。主体的直径优选从200mm至300mm,更优选从220mm至250mm。更优选地， 主体具有230_的直径，其被发现为在可操作性和清洁效率之间的特别有效的折衷。
该底座4支撑机器人的几个部件且优选由高强度的注射模制塑料材料制造，如 ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)，虽然它也可由适当的金属制造，如铝或钢，或如碳纤维复 合材料这样的复合材料。如将说明的，底座4的主要功能是用作驱动平台和承载清洁装置， 该清洁装置用于清洁机器人行驶过的表面。
特别参考图3和图4，底座4的前部部分14是相对平坦的且为盘状形式，且限定弯 曲的机头15，该弯曲的机头15形成机器人2的前部。底座的前部部分14的每个侧面具有 凹处16、18，相应的牵引单元20可安装在凹处中。应注意在该实施例中，牵引单元20为电 驱动履带式单元，其具有被约束为绕引导和拖尾滑轮的连续橡胶化皮带或履带，尽管简单 的轮配置也可以作为替代被使用。
一对牵引单元20定位于底座4的相对侧上，且可独立地操作使机器人能根据牵引 单元20的旋转速度和方向被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， 或当场沿任一方向转动。这样的配置往往被称为差速驱动。牵引单元的确切形式并不是本 发明的中点，因为将不再更详细地描述。
底座4的相对狭窄的前部部分14向后部部分22变宽，该后部部分22包括清洁头 24，其具有大致圆柱形形式且相对于底座的纵向轴线‘L’横向地跨底座4的大致整个宽度 延伸。
清洁头24限定矩形抽吸开口 26，该开口 26面向支撑表面且当机器人2运行时污 垢和碎屑被抽吸进入该开口 26。细长的刷棒28被容纳在清洁头24内且以传统的方式通过 减速齿轮和传动带配置32由电动机30驱动，虽然其他驱动配置如完全齿轮传动是适当的。
底座4的底面在抽吸开口 26前方还包括多个通道33 (为了简洁起见仅仅两个通 道被标识出)，该通道提供了将脏空气抽向抽吸开口 26的路径。底座4的底面还带有多个 (在所示实施例中为四个)从动轮或滚子31，当它停靠在地面表面上或运动越过地面表面 时，该从动轮或滚子31进一步提供了用于底座4的支撑点。应该注意，滚子31支撑底座使 得底座下侧相对于地面表面平行地取向。此外，尽管轮子或滚子是优选的，它们也可以实现 为硬支撑点，譬如滑轨或滑槽。
在这个实施例中，清洁头24和底座4是单个塑料模制件，因此清洁头24与底座4 是一体的。然而，不是必须如此，该两个部件可以是独立的，清洁头24被适当地固定到底座 4，如用本领域技术人员清楚的螺丝或适当的结合方法。
清洁头24具有第一和第二端部表面27，29，该第一和第二端部表面27，29延伸到 底座4的边缘且其与机器人的罩8一致。在如图2和图3中的水平或平面轮廓考虑，可以 发现清洁头的端部表面27，29是平坦的且沿机器人2的横向轴线‘X’的直径相对的点处相 对于罩8以切线(标记为‘T’)延伸。这样的益处在于当机器人以‘随壁’模式横向运动时， 清洁头24能够非常接近房子的壁运行，因此能够一直清洁到壁。此外，由于清洁头24的端 部表面27，29切向地延伸到机器人2的两侧，无论该壁是在机器人2的右侧还是左侧，它都 能够一直清洁到壁。还应该注意的是，该有益的边缘清洁能力通过位于罩8内且大致在横 向轴线‘X’处的牵引单元20得到增强，这意味着机器人以这种方式操纵使得当随壁操作期 间，罩8以及由此清洁头24的端部表面27，29几乎接触壁。
在清洁操作期间被抽吸进入抽吸开口 26的污垢通过管道34离开清洁头24，该管 道34从清洁头24向上延伸且通过约90°的弧度朝向底座4的前方弯曲直到它面朝前进方 向。管道34以矩形嘴部36结束，该嘴部36具有柔性波纹管配件38，该波纹管配件38成形 为接合设置在本体6上的互补形状的导管42。
导管42被设置在本体6的前部部分46上且通向面向前方的大致半圆柱形的凹处 50，该凹处50具有大致圆形的基座平台48。该凹处50和平台48提供了对接部，分离装置 10在使用中被安装入该对接部，且分离装置10可从对接部脱离接合用于排空的目的。
应当指出的是在这个实施例中，分离装置10包括旋风分离器，如W02008/009886 中公开的，其内容通过引用并入于此。这样的分离装置的配置是众所周知的，且在这里将不 再进一步描述，只要说明分离装置可通过适当的机构(如快速释放固定装置)可移除地连 接到本体6以当装置10已满时允许装置10倒空。分离装置10的性质不是本发明的重点且旋风分离装置可被在本领域中所知的其他装置(例如过滤膜，多孔箱式过滤器或一些其 他形式的分离装置)代替以从空气流分离污垢。
当分离装置10接合对接部50时，分离装置10的脏空气进口 52被导管42接收且 导管42的另一端部可连接到刷棒管道34的嘴部36，从而导管42传输来自清洁头24的脏 空气到分离装置10。波纹管38为导管34的嘴部36提供一定程度的弹性以便它可无视一 些角度的未对准而与分离装置10的脏空气进口 52密封地配合。虽然这里描述的是波纹管， 导管34也可被提供有替代的弹性密封件(如柔性橡胶套口密封件)以接合脏空气进口 52。
脏空气通过空气流产生器(在这个实施例中是电动马达和风扇单元(未显示)) 被抽吸穿过分离装置10，该空气流产生器位于本体6的左手侧的马达外壳60中。该马达 外壳60包括弯曲的进口嘴部62，该嘴部62在对接部50的圆柱形壁处敞开从而匹配分离 装置10的圆柱形曲率。虽然没有显示在图4中，分离装置10包括清洁空气出口，当分离装 置10接合对接部50时该清洁空气出口对准进口嘴部62。在使用中，抽吸马达可操作以在 马达进口嘴部62的区域建立低压，从而沿空气流路径抽吸脏空气，从清洁头24的抽吸开口 26，穿过管道34和导管42，且从脏空气进口 52到清洁空气出口穿过分离装置10。然后清 洁空气穿过马达外壳60且穿过经过滤清洁空气出口 61从机器人2的后部排出。
在图4中罩8显示为独立于本体6，且由于底座4和本体6承载机器人2的大多数 功能部件，罩8提供了外皮，该外皮主要用作保护壳体和用于承载用户控制接口 70，在下文 中更详细地描述。
该罩8包括大致圆柱形侧壁71和平坦的上表面72，该上表面72提供了与本体6 的平面轮廓一致的大致圆形轮廓，除了使部分圆形切口 12成形为与对接部50和圆柱形分 离装置10的形状互补。此外，可见罩8的平坦的上表面72与分离装置的上表面共面，因此 当分离装置被安装在主体上时，分离装置与罩齐平。
如图2中清晰地显示，罩8的部分圆形切口 12和本体6中的半圆柱形凹处50为 对接部提供限定两个突出叶或臂73的马蹄形凹室，该两个突出叶或臂73a侧翼包围分离装 置10的每一侧，且使得分离装置10的约5%和40%之间(优选20% )从对接部50的前部 突出。因此，即使当罩8在机器人2的主体上就位时，分离装置10的一部分保持暴露，这样 使用户能容易地接近分离装置10用于排空目的。此外，位于侧面的臂73a部分地“缠绕”， 在效果上包住分离装置10，其保护装置不受横向冲击，横向冲击可能会将分离装置10从机 器人2的主体脱离。位于侧面的凸叶特别适于容纳传感器模块，此处标识在75处，机器人 可以使用传感器模块来映射其环境和/或检测障碍物。在此情况下，突出叶73的材料应该 是适当的传感器能透过的材料。传感器模块可以是适用于机器人巡航的任意传感器，譬如 激光测距仪，超声换能器，位置感应设备(PSD)或光学传感器。
侧壁71的相对部分包括拱形的凹处74 (在图3中仅仅示出一个)，当罩8被连接 到本体6时，该凹处74配合在清洁头24的相应的端面27，29之上。如图1中所示，间隙存 在于清洁头24的端部和相应的拱形部74之间，以便允许在与物体撞击的事件中在它们之 间的相对运动。
如上所述，在示例性实施例中分离装置10是坐落在机器人的对接凹部50中的圆 柱形箱，且从罩8突出以便于限定机器人2的前部。注意箱10具有直立取向，使得其纵向 轴线(在图中标为‘A’)垂直于机器人2的纵向和横向轴线L，X两者，且由此大致平行于机器人2的圆柱/垂直轴线C。以这样的方式将分离装置10的一部分在机器人2的前部暴露 允许用户容易地接近分离装置以便于在分离装置需要清空时将其从机器人2移除。由此， 用户并不需要操作门、盖或面板来接近分离装置10。此外，分离装置可以是透明的，从而用 户可以看到分离装置有多满，由此避免对机械或电子满箱指示器的需要。此外，分离装置， 特别是旋风分离装置，比诸如电机和电池这样的电子部件更轻，从而分离装置在机器人前 部的的该配置还有助于机器人爬上表面。然而，在现有的机器中，较重的部件倾向于被定位 在前部而灰尘容器被定位在后部或机器的中心附近。
进一步益处在于由于分离装置10是机器人的最前方部分意味着分离装置将是在 碰撞中机器人的最先接触障碍物的部分，分离装置10用作机器人2的缓冲器。优选地，箱 由适当机械特性的塑料材料制成，以在与障碍物撞击的事件中提供一定程度的弹性。一个 例子是透明ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)，制造为适当的厚度(例如在约O. 5和2mm之间) 以为箱10提供适当程度的弹性。由此，箱10为机器人2的主体提供对硬和或尖锐物体(其 否则将损坏罩8)的一定程度的保护。类似的，箱的弹性在撞击期间为障碍物提供一定程度 的保护，该障碍物可能是易于损坏的。
机器人2还包括手柄76形式的提拉装置以允许机器人2被用户提起和搬运。提 拉手柄76的细节现将也参考图5，6和7进行更详细的描述。
提拉手柄76在该实施例中为半圆形形式且在沿着机器人2的横向轴线X定位在 罩8的每一侧上的两个直径相对的安装凸起78之间延伸。手柄76可以绕凸起78在第一， 收起位置(在收起位置中手柄76安装入在罩8的上部外周边缘81上的互补形状的凹处或 通道80中)，和展开位置(在展开位置中手柄76向上延伸以便于位于大致垂直于机器人2 的纵向轴线L的平面中)之间枢转。手柄76的外表面被设置有沟槽或通道90，其用作抓持 部分，用于可以在该抓持部分上找到支点以便于展开手柄76。
手柄76在图6和7中示出为展开。在收起位置中，手柄76保持罩8的‘干净的’ 圆形轮廓且在正常操作机器人2期间不干扰使用。注意，例如，手柄76的上边缘76a如何 形成罩8的侧壁71的上边缘81的延续。除了手柄76无干扰之外，由于手柄的直径安装配 置和它收起到罩8的一部分中的方式，手柄76允许用户迅速地接近手柄76用于搬运目的， 且在被搬运时，机器人2大致保持在水平取向，其使得机器人2易于被单手提起、搬运以及 再次放下到表面上。尽管在此处未示出，应理解手柄76也可以通过容纳在枢转凸起78中 的适当的螺旋弹簧(一个或多个)而被弹簧偏置到其收起位置。
除了当处于收起位置时手柄76能够被合身地且无干扰地安装在罩8的一部分中， 手柄76也可操作接合机器人2的其他部件以便于防止接近或移除该部件，如现在将描述。
如图5，6和7中特别清晰地所示，罩8的后部部分包括开口 91，可移除面板92被 接收在该开口 91中，该面板92设置有两组通风百叶或狭槽94且从而提供用于抽吸产生器 的排气出口。面板92为大体扁平且被弯曲以便于符合罩8的侧壁71的曲率。面板92绕 罩8的周边延伸约90度弧度，尽管这对比本发明构思并不是必须的；面板92可以按期望更 小或替代地多个面板可以被提供。
为了完全符合罩8的形状，面板92的上部部分92a带台阶或凹处以限定模仿罩侧 壁71的手柄凹处80的通道。由此，当手柄76处于收起位置时，它与面板92的凹入部分接 合以便于防止它从机器人2意外地移除。为了实现在手柄96和面板92之间的确切接合，手柄76和面板92中的一个或两者可以包括互补造型，从而当放入收起位置时手柄76需要 被卡入面板92上的位置中。为此，在所示实施例中，面板的凹入部分92a包括细长沟或槽 92b，在手柄上的互补形状的肋(未示出)可以接合到其中。手柄76由此能通过可移除卡扣 配合与面板92接合。此外，一旦手柄76已经被展开，槽92b提供用于用户的抓持结构以使 得能够容易地将面板从机器人2移除。
面板92的上边缘限定带唇部分92c，其被成形为与向上延伸到罩8的上表面72上 的开口 91的相应部分91a互补。当面板92处于其在开口 91中的完全‘归位’位置时，带 唇部分92c与罩8的上表面72齐平，且从而为用户提供面板92已经正确定位的现成参考。
在所示实施例中，面板包括百叶94，且从而构成用于机器人2的抽吸产生器的排 气口。为此，由此尽管未在图中示出，面板92还可以结合过滤元件(未示出)，其被适当地固 定到面板的内表面以提供气密密封，从而来自抽吸产生器的空气流可以仅穿过过滤元件和 面板通风百叶94。
除了提供用于面板92的保持功能以便于防止或允许面板的移除，手柄76还提供 其他功能。如图6和7所示，通道80朝外的表面限定第一和第二开口 94、96，其可以是电 插口。在示例性实施例中，第一插口是圆形的且可以是用于电源插座的插口，而第二插口是 矩形的且可以是用于机器人2的控制系统的通讯端口(例如USB端口)。由于它们在通道80 中的定位，用户可以在手柄76处于展开位置时接近插口 94、96，但是在手柄76处于收起位 置时被防止接近插口，如图5所示，其中手柄76覆盖插口 94、96的至少一部分，但是优选全 部。显然，由此手柄76执行多个功能首先，它通过提供可容易地接近的提拉手柄并确保机 器人2以相对平坦的取向被搬运而增强了机器人2的便携性；第二，当机器人在运行时，它 用于固定地保持机器人2的可移除面板；以及第三，它选择性地允许或防止对机器人的电 端口 94、96的接近，其防止在运行期间由于灰尘和碎屑在端口 94、96中的堆积而导致意外 的损坏。
现在参考图8，9和10，这些示出了本体6是如何被附接到底座4，以使得在彼此之 间能够相对滑动，和机器人2如何使用该相对动差来收集关于在它的路径中的与物体撞击 的信息。
为了使得在底座4和本体6之间能够相对滑动，前部和后部接合装置将底座4和 本体6固定在一起以便它们不能沿垂直方向分离，也就是说，沿垂直于机器人2的纵向轴线 L的方向(也就是说沿其圆柱轴线)，但是允许相对于彼此小量地滑动。
首先转到主体6的前部部分，如图8所示，前部接合装置包括槽状开口 140，该槽状 开口 140成形为类似于跑道/体育场或侧面截断的圆形的大体卵形，被限定在本体6的前 部部分中，特别是平台48的中心位置中。活塞销142形式的可滑动的枢转构件被接收穿过 该开口且包括套筒区段142a和上部凸缘142b，该套筒区段142a在开口 140下方延伸一小 段。
接合装置还包括在底座4的前部部分上的带壁的凹处144形式的互补结构，该互 补结构也是跑道形以对应于平台48中的开口 140的形状。该本体6可安装到底座4上以 便本体6的平台48上的开口 140覆在底座4中的凹处144上。于是该活塞销142通过适 当的机械紧固件(如螺丝)被固定到凹处144的底面；该活塞销142在图8中的凹处144 的它的位置中以虚线示出。因此本体6被连接到底座4中，而不能垂直分离。然而，由于活塞销142不可动地固定到底座4同时保持在开口 140中可滑动，本体6由于它的圆形形状 可相对于活塞销142滑动和/或可绕活塞销有角度地枢转。
底座4的前部部分还包括两个通道145,凹处144的每一侧定位有一个,其用作用 于设置在本体6下侧(更具体地说，在平台48上开口 140的每一侧)的相应滚子147的支撑 表面。滚子147提供了用于底座4上的本体6的支撑且促进在两个部分之间平稳地滑动， 且在图9中以虚线形式示出。
后部接合装置限制了本体6的后部部分150相对于底座4的运动。根据图8和图 10之间的比较，可以看出在清洁头24后面的底座4的后部部分146包括撞击检测装置148， 该撞击检测装置148也用作固定安装件，本体6的后部部分150通过该装置连接到底座4。
撞击检测装置的每侧包括本体支撑装置；两个本体支撑装置是相同的，所以为了 简洁仅一个将被详细地描述。该本体支撑装置包括套筒状管状支撑构件152，该支撑构件 152位于限定在底座154中的碟形凹处154中。在这个实施例中，碟形凹处154设置在板状 构件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，凹处154可 同样为底座4的一体部分。
弹簧156在它的下端被连接到底座154且延伸穿过套筒构件152，其中，弹簧的端 部终止于孔眼158。该套筒152和弹簧156与在本体6的下侧上的互补的插口 160接合，该 插口 160包括凸起壁160a，当本体6被安装到底座4上时，套筒152的上部端部位于凸起壁 160a上。当以这种方法安装时，弹簧156延伸入插口 160中的中心开口 162中，且孔眼158 被固定到在本体6内的固定销。要注意的是固定销在图中未显示，但是可以为弹簧可连接 的任何销或适合的固定点。
由于支撑套筒构件152被可运动地安装在底座4和本体6之间，该套筒构件152可 沿任何方向倾斜，这使本体6能沿机器人的纵向轴线‘L’线性地‘摇动’，但也使本体6的后 部部分能有角度地摆动，由于受制于现在将进一步描述的后部接合装置而可绕活塞销142 枢转大约10度。在这个实施例中，弹簧156提供了自居中力到支撑套筒构件152，这促使套 筒构件152进入直立位置，这个行为也提供了用于撞击检测系统的复位力。在替代实施例 中(未显示)，支撑套筒构件152可为实心的，且‘复位’本体相对于底座的位置的力将由替 代偏置机构提供。
虽然套筒构件152允许本体6 ‘骑’在底座4上并具有一定量的横向运动，它们没 有将本体6的后部部分150固定连接到底座4来抵抗垂直分离。为此，撞击检测装置148 包括第一和第二引导构件，该引导构件为被设置在本体6上的柱或棒160，162的形式，其接 合被提供在底座4上的相应的销164，166。如图10中所示，该销164，166延伸穿过限定在 板状构件155中的相应的窗口 168，170，且通过相应的垫圈172，174保持在该处。为了将本 体6的后部部分150安装到底座4的后部部分146上，引导构件160，162被推动配合到插 销164，166上直到它们接触相应的垫圈172，174。因此，本体6的后部部分150的运动被约 束为符合窗口 168，170的形状从而窗口用作导轨。在这个实施例中，窗口 168，170是大致 三角形的形状，所以这将允许本体6相对于活塞销142线性滑动以及在由窗口 167，170设 定的行程界限内绕它有角度地摆动。然而，应当注意的是本体6被允许的运动可通过窗口 168，170的适当地重新成形而改变。
撞击检测装置148还包括开关装置180，该开关装置180用于检测本体6相对于底座4的运动。该开关装置180包括被设置在本体6的后部部分150下侧上的第一和第二微 型快动开关180a，180b (也俗称‘微动开关’)，当本体6被安装到底座4上时，该两个开关 180a，180b位于被设置在底座4的后部部分146的中心部分中的促动器182的每一侧。在 这个实施例中，促动器182采取楔形的形式，其具有用于激活开关180a，180b的成角度的引 导边缘。虽然未显示在图中，开关180a，180b被连接到机器人的控制装置。开关180a，180b 相对于楔形促动器182的位置显示在图10中；要注意的是开关180a，180b显示为虚线。可 见，开关180a，180b被定位为使得它们的活动臂183被定位为与楔形促动器182的成角度 的前部边缘的每一侧直接相邻。
当机器人绕房子操纵进行清洁任务时，开关180a，180b在机器人2撞到障碍物的 情况下被激活。这样的撞击检测设备用于自主真空吸尘器是令人满意的，因为这样的机器 人的传感和映射系统可能是不可靠的，且有时障碍物没有被及时检测到。其他机器人真空 吸尘器以‘随机弹跳’方法运行，其中用于检测碰撞的装置是必要的。因此，撞击检测设备被 需要用于检测碰撞以便机器人可采取回避动作。例如控制装置可决定简单地后退机器人， 然后沿不同方向继续向前运动或替代地停止向前运动，转动90°或180°然后再一次继续 向前运动。
现在将参考图11a，11b，Ilc和Ild对开关180a，180b的激活进行描述，图中示出 了底座4，本体6和撞击检测装置在不同撞击情况下的示意图。在下列图中，与先前各图中 的相同的部件被标有相同的参考标号。
图1Ia示出了在未碰撞位置中本体6，底座4，活塞销142，本体枢转开口 140，开关 180a，180b和楔形促动器182的相对位置。可见，开关180a，180b都没有被激活，如标号‘X’ 所示。
图1lb示出了机器人2与在‘正前方’位置中的障碍物撞击，如箭头C所指示。本 体6被导致向后线性(也就是沿它的纵向轴线L)运动，因此，两个开关180a，180b相对于 楔形促动器182向后运动从而大致同时触发开关180a，180b，如勾号所示。
替代地，如果机器人2与在它的右手边的障碍物碰撞，如图1lc中箭头C所示，本 体6将被导致绕活塞销142向左摆动，在这些情况下，开关180a，180b将相对于促动器182 向左运动，结果右手侧开关180b在左手侧开关180a激活之前被激活，如用于开关180b的 勾号所示。
相反地，如果机器人2与在它的左手边的障碍物碰撞，如图1ld中箭头C所指示 的，本体6将被导致向右摆动，在这种情况下，开关180a，180b将相对于促动器182向右运 动，因此左手侧开关180a在右手侧开关180b之前被触发，如用于开关180a的勾号所示。
虽然在图1lc和图1ld中示出的倾斜角碰撞中仅仅开关180a，180b中的一个示出 为被激活的，应当理解这样的撞击也可激活开关的另一个，虽然是在第一个被激活的开关 之后。
由于开关180a，180b被连接到机器人的控制装置，该控制装置可通过监测开关 180a，180b的触发和在开关的触发事件之间的相对时间来辨别撞击的方向。
由于机器人2通过感测在本体6和底座4之间相对线性和角度运动能够检测碰 撞，本发明避免了安装对于已知机器人真空吸尘器而言常见的撞击外壳(bump shell)到机 器人的前部的需要。撞击外壳可为易碎的和庞大的，所以本发明增加了机器人的坚固性，而且使尺寸和复杂性的降低变得可能。
传感装置被描述为包括快动开关，该快动开关被布置在楔形促动器的每一侧，且 这样的配置能够便利地使开关在本体线性(两个开关同时被激活)或有角度地(一个开关 在另一个之前被激活)运动时被激活。然而，技术人员将认识到其它开关机构是可能的，例 如无触点开关，如光闸开关或磁性的/霍尔效应开关。
在操作中，机器人2能够由可充电电池组(未显示)提供动力来自主地推动自身 在其周边行进。为了实现该目的，机器人2承载适当的控制装置，其在图12中示意性地示 出。控制装置为控制器200的形式，其包括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2。该控制器200被连接到机器人2的传感 器组202，机器人2通过该装置收集关于它的即时环境的信息，以便映射出它的环境且计划 用于清洁的最佳路线。尽管未在图中示出，传感器组202可以被定位在机器人前部上的直 立叶片73中，其提供对前方路径的无阻挡观察。该传感器组可以包括红外和超声发射器和 接收器，为控制器200提供信息，该信息表示机器人2与外界中的各种结构的距离和该结构 的尺寸和形状。此外，该控制器200被连接到抽吸风扇马达(图12中标为210)和刷棒马达 212以便适当地驱动和控制这些部件。因此该控制器200可操作控制牵引单元20以便于在 需要清洁的房间周围操纵机器人2。应当指出的是，运行和操纵机器人真空吸尘器的详细方 法不是本发明的重点，而且一些这样的控制方法在所属技术领域中是已知的。例如，一种详 细的操作方法在W000/38025中更加详细地描述，其中操纵系统中使用了光检测装置。这允 许清洁器通过识别何时由光检测装置检测到的光水平和由光检测装置先前检测到的光水 平相同或大致相同，来允许清洁器在房子中定位自身。
存储器模块201被提供用于控制器以执行它的处理功能，应理解存储器模块201 可以替代地集成到控制器200中而不是这里所示的单独部件。
控制器200还具有来自用户接口 70、适当的旋转传感装置208 (譬如设置在牵引 单元20上的旋转编码器)以及撞击检测装置206的适当输入，其将在本说明书后文中更详 细地描述。电力和控制输入被从控制器200提供到牵引单元20且也到抽吸马达210和刷 棒马达212。
最后，电力输入被从电池组214提供到控制器200且充电器接口 216被提供，通过 该接口，当电池电源电压下降到合适的阈值之下时，控制器200可执行对电池组214的充 电。充电器接口 216可以是上述电输入插口 94。此外，电通信输入/输出线218被提供以 便于控制器提供数据到外部计算机，例如用于诊断目的，且以便于控制器200能按需要重 新编程。输入/输出线218可以是上述数据端口 96。
许多变式是可能的，而不会背离本发明的构思。例如，尽管机器人2已经被描述为 在平面轮廓中为大体圆形，可理解机器人2也可以采用其他非圆形的多边形柱体的形式， 主要的考虑是在局限空间内的操纵性。例如，主体可以例如采用大致五边形、或八边形柱体 的形式或甚至方形截面柱体的形式。这同样也适用于分离装置。尽管在该具体实施例中已 经描述为具有圆形横截面的圆柱形箱，它也可以采用其他形式，譬如更具有方形或矩形横 截面的盒形结构，或具有多边形基部的其它柱体形式。
此外，尽管机器人2已经被描述为具有单个面板92，且手柄76在收起位置时接合 该单个面板92，可以替代地设置有多个面板用于不同功能。
在上述实施例中，本体6被描述为能关于底座线性运动以及有角度地运动。然而， 应理解，这是为了使得碰撞可从宽范围的角度中检测出，本发明也存在于这样的撞击检测 系统，其中本体相对于底座线性地或有角度地运动而不是这样的运动的组合。
权利要求
1.一种自主真空吸尘器,包括主体,该主体限定第一轴线且容纳脏空气入口、清洁空气出口、在脏空气入口和清洁空气出口之间的空气流路径，和布置在脏空气入口和清洁空气出口之间的空气流路径中的分离装置，该分离装置限定第二轴线，其中分离装置被取向为使得第二轴线大致平行于主体的第一轴线，且其中分离装置的一部分从真空吸尘器的主体的前部部分突出。
2.如权利要求1所述的真空吸尘器，其中主体限定大致平坦上表面，且其中分离装置限定与主体的上表面共平面的大致平坦上表面。
3.如权利要求1或2所述的真空吸尘器，包括对接凹部，其中分离装置可以被接收到该对接凹部中，对接凹部被成形为与分离装置的外部轮廓互补。
4.如权利要求3所述的真空吸尘器，其中主体包括平台部分以支撑分离装置的下端。
5.如权利要求3或4所述的真空吸尘器，其中主体限定第一和第二臂部分，其位于分离装置的相对侧的侧面。
6.如权利要求5所述的真空吸尘器，其中第一和第二臂部分为传感器壳体。
7.如权利要求3-6中任一项所述的真空吸尘器，其中主体包括空气流产生器，用于产生沿着空气流路径从脏空气入口到清洁空气出口的空气流。
8.如权利要求3-7中任一项所述的真空吸尘器，其中主体包括底座和清洁头，该底座包括牵引装置，用于将主体支撑在表面上，该清洁头限定所述脏空气入口。
9.如权利要求1-8中任一项所述的真空吸尘器，其中主体为大致圆柱形。
10.如权利要求1-9中任一项所述的真空吸尘器，其中分离装置为大致圆柱形。
11.一种真空吸尘器，其如本文参考附图的描述或如附图所示。
全文摘要
一种自主真空吸尘器，包括主体，该主体限定第一轴线且容纳脏空气入口、清洁空气出口、在脏空气入口和清洁空气出口之间的空气流路径，和布置在脏空气入口和清洁空气出口之间的空气流路径中的分离装置，该分离装置限定第二轴线，其中分离装置被取向为使得第二轴线大致平行于主体的第一轴线，且其中分离装置的一部分从真空吸尘器的主体的前部部分突出。
文档编号A47L5/12GK102987983SQ20121033334
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月10日 优先权日2011年9月9日
发明者M.S.范德思蒂根-德雷克, J.戴森, A.D.布朗 申请人:戴森技术有限公司