CN100438812C - 机器人清洁器 - Google Patents

Abstract

一种具有改进安全特性的机器人清洁器包括：用于可移动地支撑清洁器主体并提供用于操作清洁器主体的驱动力的驱动部件；安装在清洁器主体上以从正在被清扫的表面吸入灰尘的吸入部件；安装在清洁器主体上以感知人体或宠物的至少一部分的任何接近或接触的身体传感器；和用于根据由身体传感器探测的信号开启和关闭驱动部件的控制部件。

Description

机器人清洁器

相关申请的参照

本申请要求2005年3月7日提出的韩国专利申请第2005-18488号的权益，其整个内容通过参考并入这里。

技术领域

本发明总体涉及自动清洁装置领域，而在一些实施方式中，本发明涉及用于此种装置的身体传感器。

背景技术

在普通的家务中，清洁工作通常由真空吸尘器执行。然而，即使利用真空吸尘器，由于使用者必须搬运真空吸尘器到每个隐蔽处和角落，所以清洁工作也很费力。

因此，在以最小的外部引导能够自动确定和执行期望的操作的机器人清洁器领域中，已进行了研究。通常，无需使用者连续控制，机器人清洁器自动沿预定区域移动以进行清洁，从诸如地板的正在清洁的表面吸入灰尘，从而清洁预定区域。

然而，在清洁区域中的人或宠物(以下，称为“身体”)可能在机器人清洁器自动移动时碰到它，而可能由于碰撞受伤。为防止此种碰撞，已尝试在机器人清洁器中装入障碍传感器。

然而，障碍传感器典型地仅察觉前方的障碍物，更确切地说，在机器人清洁器的运动路径中的障碍。因此，当机器人清洁器面对正清洁的表面时，虽然诸如四肢的身体部分可能接近或接触机器人清洁器的底部，障碍物传感器经常不会察觉到身体。由于机器人清洁器包括诸如用于操作机器人清洁器的驱动电机和底部上的轮子的危险部件，身体可能会由于接触这些和其它部件而受伤。因此，存在对防止身体接近或接触机器人清洁器的危险区域的安全装置的需要。这种安全装置尤其在具有婴儿和小孩的家庭需要。

发明内容

应该理解：下面的概述以及详细描述是示例性和说明性的，而试图提供对请求保护的发明的进一步说明。下面的概述和详细描述均不是旨在将本发明的范围确定或限制到概述或详细描述中提到的特定特征。

在特定实施方式中，本发明可解决上述问题与/或缺点的一个或多个，而可以提供这里描述的一个或多个优点。

在一种示例性实施方式中，机器人清洁器具有安全装置，在身体接近或接触安全装置时安全装置暂停驱动危险部件，从而提高安全性。

在一种示例性实施方式中，机器人清洁器包括：用于可移动地支撑清洁器主体并提供用于操作清洁器主体的驱动力的驱动部件；安装在清洁器主体上以从正在被清扫的表面吸入灰尘的吸入部件；安装在清洁器主体上以感知人体或宠物的至少一部分接近或接触的身体传感器；和用于根据由身体传感器探测的信号开启和关闭驱动部件的控制部件。

根据本发明的一些实施方式，控制部件还用于根据身体传感器探测的信号开启和关闭吸入部件。作为一个实例，身体传感器可包括电容式接触传感器。在该实施方式中，电容式接触传感器可包括：用于感知身体接近或接触的传感板；和用于处理由传感板探测的信号并将信号发送到控制部件的信号处理器。传感板可被设置在可能由于接触而使人体受伤的危险区域处。例如，危险区域可包括驱动部件。

在另一个更具体的示例性实施方式中，清洁器主体包括：面对正被清扫的表面的底板；和用于关闭底板的盖子，驱动部件包括：安装在底板上的驱动电机；和与用于动力传输的驱动部件连接并设置在底板上的多个轮子，而传感板被设置在面对盖子的底板的内侧，并接近多个轮和驱动电机。传感板包括导电材料。

附图说明

加入这里并形成说明书一部分的附图显示了本发明，而与描述一起，进一步用于说明本发明的原理而使相关领域的技术人员能够制作和使用本发明。

图1是根据示例性实施例的机器人清洁器的分解透视图；

图2是用于说明能够与图1的机器清洁器一起使用的控制系统的示例性实施例的框图；

图3是用于说明能够与图2的实施例一起使用的身体传感器的示例性实施例的框图；

图4是示意性地显示图1的机器人清洁器的一个实施例的主要元件的平面图；以及

图5是沿直线V-V剖开的图4的剖视图。

具体实施方式

现在将以几个示例性实施例的形式公开机器人清洁器。本说明书公开了加入本发明特征的一个或多个实施例。所描述的实施例和说明书中提及的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等是指描述的实施例可包括特定特征、结构或特性，但每个实施例不必包括该特定特征、结构或特性。此外，这种短语不必指相同的实施例。此外，当特定特征、结构或特性结合实施例描述时，不管是否明确描述，本领域所属技术人员可结合其它实施例实现这种特征、结构或特性。

在下面的描述中，即使在不同附图中，相同附图标记可以用于相同的元件。所描述的实施例以及其详细结构和构成部分仅用于辅助全面理解本发明。因此，很明显：本发明可以采用多种方式实现，而不需要这里描述的任何具体特征。此外，由于对已知功能或结构进行不必要的详细描述会使本发明不清楚，所以未对其进行详细描述。

参照图1和图2，根据本发明的一个示例性实施例的机器人清洁器，包括：清洁器主体10；吸入部件20；驱动部件30；上方摄像机40；前部摄像机42；障碍传感器50；存储器60；收发器部件70；控制部件80；以及身体传感器90。附图标记I代表机器人清洁器的向前或移动方向。

在该实例中，清洁器主体10包括：面对正被清扫的表面G的底板12(图5)；和用于关闭底板12的盖子14。

在实施例中，吸入部件20被安装在清洁器主体10中以吸入含尘空气。作为机器人清洁器的清洁操作的主要部件的吸入部件20能够由多种已知的机器人清洁器的吸入部件实现。典型的吸入部件20可包括：吸入电机(未示出)；形成在清洁器主体10处以由吸入电机产生的吸力吸入地板上的灰尘的吸入开口(未示出)；通过吸入开口暴露以敲打和分散灰尘的吸刷；和用于在其中收集吸入灰尘的灰尘收集室(未示出)。

在实施例中，驱动部件30(图4)包括：驱动电机32；驱动轮34；和从动轮36。一对驱动电机32被装配到底板12的前部的相对侧处，并从电源供应部件(未示出)供应电力。一对驱动轮34被安装到底板12，与驱动电机32动力连接。一对从动轮36被装配到底板12的后部的相对侧处，并经动力传送部件38连接到驱动轮34。虽然皮带轮在所示实施例中用于动力传送部件38，但是动力传送部件38可由诸如同步皮带的多种传动装置实现。此外，与使用一对驱动电机的所示实施例不同，可以使用诸如单台电机的任意数目的电机。如上所述，各种设计都能够用于驱动部件30，只要它们能够稳定地移动机器人清洁器。根据控制部件80的控制信号，驱动部件30独立地顺时针和逆时针旋转驱动电机32。机器人清洁器的移动方向通过控制各个驱动电机32的转速(以每分钟的转数或RPM测量)确定。

在实施例中，安装在底板12上的上方摄像机40拍摄天花板图像，并将拍摄的图像输出到控制部件80。优选地，鱼眼透镜(未示出)设置用于上方摄像机40。鱼眼透镜的结构在(例如)韩国公开专利第1996-7005245，199748669和1994-22112中进行了公开。这种透镜在市场上可以得到，将不对其进行详细地描述。

在实施例中，前部摄像机42安装在底板12上，以拍摄前方图像，并将拍摄的图像输出到控制部件80。

在实施例中，障碍传感器50以特定间隔沿圆周设置在底板12的边缘上，以将信号发送到外部并接收反射的信号。障碍传感器50可以使用多种技术实现，例如使用光学传感器或超声波传感器。此外，障碍传感器50可用于测量其到障碍或墙壁的距离。

在实施例中，存储器60存储由上方摄像机50拍摄的天花板图像，并帮助控制部件80根据存储的图像计算位置信息和运行信息。此外，存储器60可以存储用于与从身体传感器90输出的信号值进行比较的参考值，和用于将信号值与参考值进行比较的程序。

在一个示例性实施例中，经安装在控制部件80中的收发器(未示出)，收发部件70将用于传输的数据发送到外部装置72，并将从外部装置72接收的信号经收发器(未示出)发送到控制部件80。外部装置72可包括例如能够输入和输出数据的无线通信路由器(未示出)和遥控器(未示出)。

在实施例中，控制部件80处理通过收发部件70接收的信号，并根据该信号控制各个部件。在清洁器主体10还包括包含多个用于设定机器人清洁器的功能的键的键输入装置(未示出)的实施例中，控制部件80处理从键输入装置输入的键信号。

控制部件80从由上方摄像机50拍摄的天花板图像定位和提取附于清洁区域的天花板的位置识别标记，并根据有关位置的信息，识别机器人清洁器的位置，从而使用位置信息控制各个部件以执行其各自的功能。

此外，根据自身体传感器90输出的信号，控制部件80控制驱动部件30和吸入部件20的开/关状态。另外，驱动部件30和吸入部件20的仅仅一个可由身体传感器90输入的信号控制。

参照图3到图5，身体传感器90可包括用于根据介电常数的变化感知身体的接近或接触的电容式接触传感器90。适合的电容式接触传感器90的实例在韩国实用新型公开第362801号中进行了披露。电容式接触传感器90包括：用于感知身体接近或接触的传感板91；和用于处理由传感板91探测的信号并将信号发送到控制部件80的信号处理器92。

在一些示例性实施例中，传感板91被设置在面对盖子14的底板12的内侧上，并与驱动部件30邻近。传感板91可由诸如铜和铝的导电材料制成。通过将传感板91设置在驱动部件30附近，能够感知到身体接近或接触到驱动部件30。此外，传感板91被安装在底板12的内侧上以面对盖子14，更确切地说，在清洁器主体10内部，因此传感板91未暴露到外部。因此，可以防止由于外部潮气引起的信号误差。虽然本实施例将驱动部件30作为能够伤害身体的危险区域进行介绍，但是除驱动部件30外，在机器人清洁器还包括电或机械危险部件的情况下，传感板91可以设置在这些其它危险部件附近。

在实施例中，信号处理器92包括：用于由传感板91检测的电流生成另一形式的信号的振荡器(oscillator)93；用于将从振荡器93生成的信号转换为直流的整流器(rectifier)94；和用于将自信号转换的直流输出到控制部件80的输出或输出端95。由于电容式接触传感器90是本领域已知的，因此将省略其操作和电路的详细描述。

现在，将参照图1到图5详细地描述具有选择的示例性特征的装置的操作。

在该操作实例中，根据预定运行模式，控制部件80控制驱动单元30以沿清洁的区域移动，并根据上方摄像机40拍摄的图像，将天花板的图像地图存储在存储器41中。作为选择，当从键输入装置或从外部接收到无线命令时，控制部件80可在清洁工作前拟定图像地图。

例如，在完成图像地图后，控制部件80在执行工作时使用图像地图识别机器人清洁器的位置。当从键输入装置或从外部接收到工作请求信号的无线输入时，通过将图像地图与从上方摄像机40和前部摄像机42输入的当前图像进行比较，控制部件80识别机器人清洁器的当前位置，并控制驱动单元20以沿路径从识别的位置移动到期望的目的地。

作为实例，当机器人清洁器沿该路径移动到目的地时，控制部件80使用由编码器探测的运行距离和通过将拍摄图像与存储的图像地图比较而感知的当前位置计算运行误差。然后，通过以计算的误差进行补偿，控制部件80控制驱动单元30沿路径到达目的地。

在该实例中，吸入电机(未示出)由设置在清洁器主体10内部的供电部件(未示出)供应的电力驱动。因此，吸力被产生，而机器人清洁器由吸力从正被清扫的表面G(图5)吸入灰尘，从而执行清洁工作。由于这些清洁处理很容易理解，将忽略其详细描述。

当障碍传感器50在清洁工作期间探测到前方的障碍时，控制部件80暂停驱动部件30或控制机器人清洁器以变换路线而避开障碍。然而，障碍传感器50不能感知诸如身体的障碍物接近或接触到机器人清洁器的底板12的下部。因此，传感板91被设置到底板12的下表面，尤其是邻近驱动部件30的危险部分，并设置到设置用于用户抓握以搬运机器人清洁器的部分。

当身体的一部分接近或接触底板12时，尤其是底板12的驱动部件30时，传感板91感知到这种接近。信号被传送到控制部件80，经过振荡器93、整流器94和输出95。因此，控制部件80关闭驱动部件30和吸入部件20以防止身体被驱动部件30弄伤。此外，由于吸入部件20以及驱动部件30被关闭，可以防止空转操作出现的不必要的能量消耗。

此外，在该实例中，由于身体传感器90的传感板91被安装在清洁器主体10中，可以防止由于潮气引起的信号误差，从而提高身体传感器90用于探测身体接近或接触的性能。

虽然参照其特定实施例已示出并描述了本发明，但是本领域所属技术人员会理解：在不背离权利要求确定的本发明的精神和范围的情况下，可对该实施例进行多种形式和细节的改变。

Claims (9)

1.一种机器人清洁器，包括：

用于可移动地支撑清洁器主体并提供用于操作清洁器主体的驱动力的驱动部件；

安装在清洁器主体上以从正在被清扫的表面吸入灰尘的吸入部件；

安装在清洁器主体上以感知人体或宠物的至少一部分的任何接近或接触的身体传感器；和

用于根据由身体传感器探测的信号开启和关闭驱动部件的控制部件。

2.根据权利要求1所述的机器人清洁器，其中：控制部件还用于根据身体传感器探测的信号开启和关闭吸入部件。

3.根据权利要求1所述的机器人清洁器，其中：身体传感器包括电容式接触传感器。

4.根据权利要求3所述的机器人清洁器，其中电容式接触传感器包括：

用于感知身体接近或接触的传感板；和

用于处理由传感板探测的信号并将该信号发送到控制部件的信号处理器。

5.根据权利要求4所述的机器人清洁器，其中：传感板被设置在可能由于接触而使人体受伤的危险区域处。

6.根据权利要求5所述的机器人清洁器，其中：危险区域包括驱动部件。

7.根据权利要求4所述的机器人清洁器，其中清洁器主体包括：面对正被清扫的表面的底板；和用于覆盖底板的盖子，

驱动部件包括：安装在底板上的驱动电机；和与驱动电机连接用于动力传输并设置在底板上的多个轮子，以及

传感板设置在面对盖子的底板的内侧，并邻近多个轮子和驱动电机。

8.根据权利要求7所述的机器人清洁器，其中：传感板包括导电材料。

9.一种机器人清洁器，包括：

用于可移动地支撑清洁器主体并提供用于操作清洁器主体的驱动力的驱动部件；

安装在清洁器主体上以从正在被清扫的表面吸入灰尘的吸入部件；

安装在清洁器主体上以感知人体或宠物的至少一部分的任何接近或接触的身体传感器；和

用于根据由身体传感器探测的信号开启和关闭吸入部件的控制部件。

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