移动式机器人的制作方法
【专利说明】移动式机器人
[0001]本申请是申请日为2012年09月10日、国家申请号为201210333361.9、发明名称为“自主真空吸尘器”的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种自主真空吸尘器(autonomous vacuum cleaner)，且大体涉及移动式机器人设备，其配备有用于检测与障碍物撞击的设施。
【背景技术】
[0003]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用户的房子中行进同时清洁地面。
[0004]在执行该任务时，机器人真空吸尘器必须在要求清洁的区域中行进且在此同时避免撞到障碍物。典型地，机器人真空吸尘器具有可动的缓冲器(其形成机器人壳体的一部分)和被布置为检测机器人的壳体相对于底座的移动的一个或多个传感器。这样的方案的例子被描述于EP1997418A2和US7647144B2中。
[0005]虽然缓冲器适当地用作用于检测机器人何时接触障碍物的工具，总的来说它们显著地增加复杂性到机器人系统。首先，缓冲器通常采用环绕壳体部分的形式，其贴合在机器人的至少一部分周围以便它能够检测宽角度范围上的撞击。另外，这样的缓冲器通常从机器人的本体凸出以为它提高间隙来响应撞击而移动，并且作为该移动的结果触发传感机械。这增加了机器人尺寸，也增加重量。
[0006]此外，实践中，缓冲器组件往往是易碎的，其降低了机器人的坚固性。
【发明内容】
[0007]本发明是在这样的背景下被制造的。为此目的，本发明在于一种自主真空吸尘器，该真空吸尘器具有撞击检测系统，该真空吸尘器包括底座和本体，该底座具有用于在表面上支撑底座的牵引工具和限定脏空气进口的清洁头，本体被承载在底座上且可响应与障碍物碰撞而相对于底座运动，本体包括至少一个空气流产生器，该空气流产生器用于产生空气流，该空气流沿空气流路径从脏空气进口到清洁空气出口，分离装置被定位在空气流路径内以从空气分离污垢，其中，真空吸尘器还包括用于检测在底座和本体之间的相对运动的传感装置。
[0008]以另一种方式表示，本发明提供了一种移动式机器人，该机器人具有碰撞检测系统，该机器人包括底座和本体，该底座包括驱动装置，且本体被安装在底座上且适于响应与物体的碰撞而相对于底座运动。本体还包括控制系统，该控制系统被连接到电源，传感器组和驱动装置从而操作控制移动式机器人运动越过表面。该机器人还包括检测工具，该检测工具用于检测在底座和本体之间由于碰撞事件的相对运动且响应发送信号到控制工具。
[0009]因此本发明提供了一种移动式机器人，更具体地说，但不排他的，提供了一种自主真空吸尘器，该自主真空吸尘器没有要求庞大的撞击外壳，庞大的撞击外壳在已知的机器人真空吸尘器中是常见的。替代地，本发明的机器人包括两个主要功能部件一底座和本体一其提供这样的方式安装，使得本体可响应碰撞而相对于底座运动，且控制系统监视在本体和底座之间的相对运动用于指示碰撞已发生。
[0010]有利地，本发明避免对独立撞击外壳(具有相关的易碎性，重量和成本)被安装到机器人的前部的需要。
[0011]为了将本体安装到底座上用于相对运动，本体的一部分被联接到底座的一部分使得本体可相对于底座线性滑动。为了这个目的，细长的槽被限定在本体的前部部分中邻近底座的相应部分，与底座相关联的保持构件被接收穿过槽，使得保持构件可在槽中来回滑动，同时防止本体和底座的分离。
[0012]虽然这样的槽配置允许在本体和底座之间相对线性运动，在替代配置中，本体适于相对底座的纵向轴线有角度地运动以便检测相对行进方向倾斜的碰撞。为了这个目的，保持构件可为圆形形状从而可在槽中线性运动和相对于槽有角度地运动。
[0013]虽然本体优选相对于底座线性和有角度地运动，在一些情况下仅线性或有角度地运动是必须的。在这种情况下，槽和保持构件可被修改使得本体可仅仅绕保持构件滑动或枢转。
[0014]为了将本体支撑到底座上使得相对运动被允许，本体可被安装在与底座相关联的细长的支撑构件上，该支撑构件可在本体相对于底座横向运动时倾斜。装置也可被提供以在撞击之后将本体在底座上居中，为了这个目的，支撑构件可为被接收到在底座中的相应插口中的一个或多个套筒。此外，这个或每个套筒可被提供延伸穿过它的弹簧，该弹簧可被接收在本体的相应部分中，以便传递自居中力到本体上。
[0015]为了本体相对于底座线性和/或有角度地运动被控制在预限制的界限内，一个或多个引导构件可被提供在本体或底座上，该引导构件可接合被提供在本体或底座的另一个上的相应的导轨。因此，该引导构件仅能在导轨的预定的区域内来回运动，从而限制本体相对于底座的运动。
[0016]便利地，一个或多个引导构件，支撑构件和导轨并入与底座相关联的外壳部分。该外壳部分可从机器人移除，如组装式部件一样能够容易地替换。优选地，引导构件形成本体的一部分且导轨被形成在外壳部分中。
[0017]为了促进在本体和底座之间的平滑运动，一个或多个滚动构件可被提供在本体和底座中间。优选地，滚动构件为圆柱形滚子，其被可旋转地固定到本体的一部分的下侧。两个滚子构件也可被提供，在设置在本体上的细长的槽的每一侧上一个。
[0018]用于检测在本体和底座之间的相对运动且用于提供适当的电信号的传感装置可采取不同的形式。然而，在一个实施例中，传感装置包括促动构件，该促动构件被布置为触发传感器机构。为了传感装置可提供关于本体相对于底座的线性和有角度地运动两者的信息，该传感装置可包括被布置在促动器的每一侧上的第一和第二开关。一种合适类型的开关为快动开关(也被称为微动开关)，在这种情况下促动器可呈楔形且可位于开关之间以便当本体相对于底座线性地，有角度地或两种组合地运动时激活一个或两个开关。
[0019]传感装置可被连接到控制系统，该控制系统被承载在机器人的本体上，以便机器人可在检测到碰撞时采取适当的动作。
[0020]在第二方面，本发明提供了一种移动式机器人，该机器人具有碰撞检测系统，该机器人包括底座和本体，该底座包括驱动装置，该本体被安装到底座上且适于响应与物体的碰撞而相对于底座运动，该本体包括至少一个其它电子部件，其中，机器人还包括用于检测由于碰撞事件导致的底座和本体之间的相对运动并响应于此发送信号到机载控制系统的传感装置。该至少一个其它电子部件例如可为控制系统或电源或外部检测系统。
[0021]本发明的第一方面的优选和/或可选特征可与本发明的第二方面结合。
【附图说明】
[0022]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:
[0023]图1是根据本发明的实施例的移动式机器人的前透视图；
[0024]图2是从图1中的移动式机器人下方观察的视图；
[0025]图3是本发明的移动式机器人的分解透视图，示出了它的主要组件；
[0026]图4是移动式机器人的底座的前透视图；
[0027]图5a和5b是从移动式机器人的牵引单元每一侧观察的透视图；
[0028]图6是图5a和5b中的牵引单元的侧视图，示出了它相对于它所处的表面的取向；
[0029]图7是图6中的牵引单元沿线A-A截取的剖视图；
[0030]图8是图5a，5b和图6中的牵引单元的分解透视图；
[0031]图9是图6中的牵引单元的侧视图，但示出了三个摆动臂位置；
[0032]图10是移动式机器人的底座的前视图；
[0033]图11是从移动式机器人的主体下面观察的视图；
[0034]图12是移动式机器人的底座的后视图；
[0035]图13a，13b，13c和13d是机器人在各种“撞击”条件下的示意图；及
[0036]图14是移动式机器人的系统示意图。
【具体实施方式】