CN101081153A - 全向清洁装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全向清洁装置，其由一平台及多组驱动该平台移动的驱动单元构成，该平台包含一用以检测障碍物的感测单元、一用以收集或清除灰尘及污物的洁净单元、一用以接收该感测单元信号以规划运行路线的运算单元以及一用以提供及管理该清洁装置运转时所需电量的电源单元，该各组驱动单元均由全向轮与致动器构成，由致动器可驱动全向轮转动，进而驱动平台连续地朝向任意方向移动，并可在行进过程中转向，借此克服传统平台转向不易、移动性不佳或驱动自由度不足所引起的机动性问题，提升清洁装置作业时的移动性，大幅改善清洁装置移动时的敏捷度。

Description

全向清洁装置

技术领域

本发明涉及一种全向清洁装置，尤其涉及一种采用[运动向量]方式定义移动位置，在任何时机更新该运动向量即可立即改变行进方向的自走式清洁装置，其清洁装置平台可连续地往任意方向进行前、后、侧向移动及旋转等动作，可克服传统平台转向不易、移动性不佳或驱动自由度不足所引起的机动性问题，提升清洁装置作业时的移动性，大幅改善清洁装置移动时的敏捷度。

背景技术

现有技术的自动吸尘器大多采用马达带动传统轮子的方式移动吸尘器平台，当清洁路径中遇有墙壁等障碍物或高度落差时，则利用马达驱动轮子的速度差以驱使平台转向，其转向方式有下列几种：

一、当平台移动至定点后完全停止，完成转弯后继续往前移动；此方式需克服较大的摩擦力且耗时，影响平台移动效率。

二、当平台移动将至定点时，平台在移动过程中同时进行转弯；此方式的马达控制较为复杂且转弯半径较大，易造成移动路径的死角。

据上所述可知，由于传统轮子无法立即自由地朝任意方向移动，因此大幅降低了平台的移动效率及其灵敏度。

针对已知专利，参考图1所示日本专利第4221524号所提出的一种自走式吸尘器10，其具有两驱动轮12、一从动轮13作为平台11的移动装置，该两驱动轮12分别由独立的马达14驱动，目前大多自动清洁装置的移动装置均属于此种配置；当平台11进行清洁途中遇到障碍物或墙壁时，利用该两个马达14驱动该驱动轮12的速度差达到使平台11转向的目的，而该从动轮13跟随该驱动轮12旋转；此装置于转向时会产生较大的摩擦力，而且无法随时朝任意方向移动，大幅降低该平台11的移动性。

再参考图2所示日本专利第2003305671号的结构，其提供一种球形运载装置20，利用两组或以上的球形驱动轮22作为平台21的移动装置，由于该球形驱动轮22可以任意方向移动，因此当检测到障碍物或墙壁时可轻易避开或改变方向，提升平台21的移动性；然由于球形驱动轮22无法直接通过马达驱动，需通过一动力传达机件传达动力，利用摩擦力推动该球形驱动轮22转动，容易产生打滑现象而造成动力损失及移动准确性，且其驱动机构设计也较为复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种全向清洁装置，采用[运动向量]方式定义移动位置，在任何时机更新该运动向量即可立即改变行进方向的自走式清洁装置，其清洁装置平台可连续地往任意方向进行前、后、侧向移动及旋转等动作，可克服传统平台转向不易、移动性不佳或驱动自由度不足所引起的机动性问题，提升清洁装置作业时的移动性，大幅改善清洁装置移动时的敏捷度。

为实现上述目的，本发明提供一种全向清洁装置，其包含：

一感测单元，用以检测环境中障碍物；

一洁净单元，用以收集或清除灰尘及污物；

一运算单元，用以接收该感测单元信号以规划运行路线；

一电源单元，用以提供及管理该清洁装置运转时所需电量；

一平台，用以承载前述各单元；以及

多组的驱动单元，用以驱动该平台移动，各组驱动单元均由全向轮与致动器所构成。

较佳地，该驱动单元设置至少三组。

较佳地，该驱动单元等角设置。

较佳地，该驱动单元的全向轮可等速转动。

较佳地，该致动器可为马达。

较佳地，该洁净单元可为毛刷、真空吸力装置等装置其中之一或其组合。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有自走式吸尘器的结构示意图；

图2为现有球形运载装置的结构示意图；

图3为现有一种全向轮组的外观图；

图4为本发明较佳实施例的结构示意图；

图5A至图5D为本发明较佳实施例不同移动方式的示意图；

图6为本发明[行星运动]模式较佳实施例的清洁面积示意图；

图7及图8为本发明两种不同运动模式示意图。

30：全向清洁装置     31：平台

311：感测单元        312：洁净单元

313：运算单元        314：电源单元

32：驱动单元         321：全向轮

3211：主体           3212：滚轮

3213：中心           322：致动器

40：墙壁             50：柱体

A、A’、B、B’、C、C’、D、D’：方向

A1、A2：清洁面积

M：平台

N：洁净单元

W1、W2、W3：全向轮

具体实施方式

以下将参照随附的图式来描述本发明为实现目的所使用的技术手段与功效，而以下图式所列举的实施例仅为辅助说明，以利贵审查委员了解，但本案的技术手段并不限于所列举图式。

如图3所示一种现有全向轮结构，该类全向轮(Omni-directional Wheel)321的特性在于具有两个转动方向，其由一主体3211以及多个滚轮3212所构成，该主体3211可由马达等致动器驱动以其中心3213转动，其转动方式与一般轮子相同，而该多的滚轮3212则环绕该中心3213设置于该主体3211周缘，且该滚轮3212为自由轮，其滚动方向垂直于该主体3211的滚动方向，通过该主体3211与该多个滚轮3212的组合，使得该全向轮321所承载的平台可在行进过程中连续地往任意方向移动。

通过前述该类全向轮321结构，将其应用于本发明所提出的全向清洁装置，可使全向轮所承载的平台具有可往任意方向移动的特性，如图4所示本发明较佳具体实施例，该全向清洁装置30具有一平台31，在该平台31周缘等角设置多组驱动单元32，该驱动单元32由全向轮321以及致动器322所构成，该致动器322可为马达，每一全向轮321分别由其所属的致动器322独立控制，在本较佳实施例中设置三组驱动单元32，然可依平台31的尺寸决定所需的驱动单元32的安装数量，或该全向轮321的尺寸；在该平台31内设置有感测单元311、洁净单元312、运算单元313及电源单元314，该感测单元311用于检测环境中障碍物，以获得障碍物的距离、形貌等位置信息；该洁净单元312可为毛刷、真空吸力装置等装置，用以清洁或吸取环境中灰尘及污物；该运算单元313则用以接收前述该感测单元311的信号以控制该致动器322动作并规划运行路线；该电源单元314用以提供及管理该全向清洁装置30运转时所需电量；通过前述构件，该全向清洁装置30进行清洁工作中，通过感测单元311可以检测出障碍物或墙壁的位置信息，通过运算单元313控制三个致动器322个别驱动全向轮321，以改变移动方向避开障碍物，可连续地往任意方向移动。

有关本发明所提供的该全向清洁装置30的移动方式，如图5A至图5D所示，该平台M具有三组全向轮W1、W2及W3，且该三组全向轮W1、W2及W3驱动后的滚动速度相同：

如图5A所示，该全向轮W1静止不动，该全向轮W2顺时针滚动，而该全向轮W3逆时针滚动，如此，可驱动该平台M朝方向A移动；同理，当该全向轮W2逆时针滚动，而该全向轮W3顺时针滚动时，可驱动该平台M朝方向A’移动。

如图5B所示，该全向轮W1顺时针滚动，该全向轮W2逆时针滚动，而该全向轮W3静止不动，如此，可驱动该平台M朝方向B移动；同理，当该全向轮W1逆时针滚动，而该全向轮W2顺时针滚动时，可驱动该平台M朝方向B’移动。。

如图5C所示，该全向轮W1逆时针滚动，该全向轮W2静止不动，而该全向轮W3顺时针滚动，如此，可驱动该平台M朝方向C移动；同理，当该全向轮W1顺时针滚动，而该全向轮W3逆时针滚动时，可驱动该平台M朝方向C’移动。

如图5D所示，当该全向轮W1、W2及W3同方向滚动时，则可驱动该平台M于原地旋转，如图标该全向轮W1、W2及W3都为逆时针滚动时，该平台M则会于原地顺时针旋转；同理，当该全向轮W1、W2及W3都顺时针滚动时，该平台M则会于原地逆时针旋转。

除上述移动方式外，可通过各致动器322(如图4所示)驱动该该全向轮W1、W2及W3的差异配合，驱动该平台M往任意方向移动，在此不予详述。

如图6所示另一较佳实施例，本发明利用全向轮W1～W3使该平台M具有[行星运动]功能，也即该平台M于线性移动的同时可自转，因而带动该洁净单元N具有较广的洁净面积，如图6所示，于同样具有单一洁净单元N的条件下，现有清洁装置的洁净单元N仅能作线性移动，因此清洁面积A2较窄，而本发明的洁净单元N可由该平台M带动转动，因此具有较大的清洁面积A1。

如图7及图8所示，分别显示本发明两种不同运动模式；如图7所示[贴墙走]模式，不同于传统清洁装置的[旋转]加[直线运动]的锯尺状沿墙走模式，本发明提供的采用全向轮的清洁装置，通过重新定义运动向量坐标驱动平台M，可在平台M接触墙壁40后，直接贴附墙壁40移动，配合图6所示行星运动的洁净单元N，可充分将墙角的灰尘全部吸起；再如图8所示[贴柱走]模式，其显示平台M可环绕并紧贴圆柱形柱体50行走，此为传统清洁装置无法达到的功能，本发明提供的采用全向轮的清洁装置，通过重新定义运动向量坐标驱动平台M，可在平台M接触柱体50后，直接贴附柱体50移动，配合图6所示行星运动的洁净单元N，可将最容易累积灰尘支柱脚充分清扫。

根据上所述可知，本发明所提供的全向清洁装置，其具有以下两大特点：

一、具有更有效率的路径变换功能

传统清洁装置在进行Z字形转弯或变换路径时，其连续步骤为：停止→旋转90度→前进→阶→停止→旋转90度→前进，如此，才能完成一个Z字形转弯，浪费时间且存在清洁死角；但本发明提供的具有全向轮的清洁装置，可直接在转弯或变换路径处连续变换运动向量坐标，达到平顺的S形转弯，大幅增加清洁装置的效率。

二、随机运动及变换路径

传统清洁装置在随机运动及变换路径的过程中，必须涉及停止及重新激活，其整体运动路径并不连贯，且多次激活停止耗费多余的时间；反之，本发明提供的具有全向轮的清洁装置可于转折点重新定义运动向量坐标，直接变换运动方向，充分达到真正的随机乱走，并可提升清洁效率。

必须强调说明的是，全向轮与自走式清洁装置虽为现有装置，然目前并未见将全向轮应用于自走式清洁装置的结构，本发明以全向轮取代传统轮子，并配合感测单元、运算单元及电源单元驱动清洁装置平台，可改善传统清洁装置移动平台驱动自由度不足所引起的平台机动性问题，可提高自走式清洁装置的移动效率，克服移动死角的问题，确实提高清洁效率。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种全向清洁装置，其特征在于，包含：

一感测单元，用以检测环境中障碍物；

一洁净单元，用以收集或清除灰尘及污物；

一运算单元，用以接收该感测单元信号以规划运行路线；

一电源单元，用以提供及管理该清洁装置运转时所需电量；

一平台，用以承载前述各单元；以及

多组驱动单元，用以驱动该平台移动，各组驱动单元均由全向轮与致动器所构成。

2.根据权利要求1所述的全向清洁装置，其特征在于，该驱动单元设置至少三组。

3.根据权利要求1所述的全向清洁装置，其特征在于，该驱动单元等角设置。

4.根据权利要求1所述的全向清洁装置，其特征在于，该驱动单元的全向轮可等速转动。

5.根据权利要求1所述的全向清洁装置，其特征在于，该致动器可为马达。

6.根据权利要求1所述的全向清洁装置，其特征在于，该洁净单元可为毛刷、真空吸力装置其中之一或其组合。

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