CN105142478A - 移动式机器人 - Google Patents

Abstract

一种移动式机器人(2)，包括体部(3)，该体部具有驱动装置(20、31)，该驱动装置用于在表面上驱动体部(3)，该体部(3)还包括偏压器件(130)，该偏压器件用于将体部(3)的后部部分(129)沿远离地面表面方向偏压。该偏压器件(130)可包括弹簧加载摆动臂(136)，该摆动臂被定位于体部(3)的后部部分(129)上且其可在存储位置和展开位置之间运动。

Description

移动式机器人

技术领域

本发明涉及一种移动式机器人。特别地，虽然不是排他地，本发明在家用移动式机器人应用中具有实用性，比如移动式地面扫除器，真空吸尘器和地面洗涤器，且例如被使用在家庭或工作环境。

背景技术

移动式机器人器具在家庭或工作环境中越来越常见。典型地，这些机器人器具为机器人地面扫除器或真空吸尘器的形式。已知的移动式机器人真空吸尘器的例子是iRobot公司制造的RoombaTM系列机器，由三星制造的NavibotTM系列机器，和在WO97/40734中的一部分中描述的伊莱克斯TrilobiteTM。值得注意的是WO97/40734中的真空吸尘器的沉重部件(比如电子器件和真空马达)位于壳体的后部部分中，同时脏物收集腔被定位于壳体的前部部分中(参考它的正常行进方向)。

机器人真空吸尘器被要求当它前进时绕外界行进并清理地面。房间或办公室可能不具有在一个水平上的所有的地面面积，所以可能有各种起伏和转变，机器人必须能够越过它们以便有效地执行它的任务。例如，在房间之间和/或在地面面积内的地面覆盖物的类型之间可能存在小的竖向台阶。同样地，该机器人可被要求攀登上临时地面覆盖物，比如小地毯。

家庭移动式机器人的“攀登能力”很大程度取决于它的整体配置。应理解例如如果机器人质量中心显著地偏向机器人的后部部分，则存在越过过渡点时“搁浅”的风险。这可影响真空清洁机器人，其被配置以致它们的较重部件(比如真空马达，蓄电池和电子器件)被容纳在机器的后部部分中，同时它的相对较轻的部件(比如脏物收集仓)被用在机器的前部部分附近。这样的配置显示在WO97/40734中。

发明内容

在这个背景下，本发明提供了一种移动式机器人，包括体部和偏压器件，该体部具有驱动装置，该驱动装置用于在表面上支撑和驱动体部，该偏压器件用于将体部的后部部分沿远离地面表面的方向偏压。

本发明在移动式机器人中提供了独特优势，其质量中心被定位在相对后面的位置中。移动式机器人具有这样的“向后偏置”的质量中心可具有相对强的爬过过渡点的能力，因为在它的前部处重量小从而要求少的驱动能量以抬起它的前部区段向上且越过过渡点。然而，如果它的主驱动装置不能够拉动机器人的后部区段向上且越过过渡点，它的质量的向后偏置可导致机器人被卡住或“搁浅”。本发明提供了通过提供器件以远离地面表面向上地偏压移动式机器人同时保持具有向后偏置质量中心的移动式机器人的优点，机械简洁地解决这个问题的方法

在一个实施例中，该偏压器件可实现为地面接合支撑构件的形式，其被布置为支撑体部的后部部分。这个配置因此用于以预定力推动后面部分远离地面表面，其在机器人卡在过渡点(例如其可为浅台阶)上的情况下具有将体部向前“翻”的效果。

为了确保地面接合构件的低物理轮廓，它可存储在体部的适当的凹室或凹处中且可在存储位置和展开位置之间移动。实现上述功能的特便利配置通过摆动臂提供，该摆动臂相对于机器人的体部枢转且被布置为当机器人搁在表面上时，部分地或完全地存储在凹处中。

该地面接合支撑构件可相对于体部绕大致垂直轴线旋转。该地面接合支撑构件可包括载体和摆动臂，该载体可旋转地安装到体部，该摆动臂枢转地被安装到载体，该载体能够相对于体部绕大体垂直轴线旋转，该摆动臂能够相对于载体绕大体水平轴线枢转。

为了实现预定向下力，弹簧构件可被布置为作用在地面接合支撑构件上。尽管弹簧构件可为螺旋压缩弹簧，例如，它还可为扭力弹簧，该扭力弹簧被支撑在摆动臂和体部之间以便将摆动臂偏压进入展开位置。

虽然该摆动臂可安装有轨道或滑道，以减少它和邻近的地面表面的摩擦接触，更好的选择是提供具有滚子或轮子的摆动臂。

为了在平衡位置中提供它的偏压力，该摆动臂可被定位于体部的后部部分上、与体部的纵向轴线对齐。另一选择为将摆动臂定位在一对其他地面接合支撑件之间，例如被固定且从动的轮子或滚子，其减少在弹簧加载摆动臂上的负载。

附图说明

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描述实施例，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的移动式机器人的前透视图；

图2是从图1中的移动式机器人下方观察的视图；

图3是图1中的移动式机器人的分解透视图，示出了它的主要组件；

图4是图1至3中的移动式机器人的牵引单元的侧视图，且示出了牵引单元的运动范围；

图5是从图1中的移动式机器人的下方观察的简化的透视图，示出了地面接合支撑构件在展开位置；

图6是图5中的地面接合支撑构件的放大图，且图7是穿过地面接合支撑构件的纵向截面；

图8是与图5中所示相似的简化的透视图，但其示出了地面接合支撑构件在完全存储位置；

图9是图8中的地面接合支撑构件的放大图，且图10是穿过地面接合支撑构件的纵向截面；

图11是地面接合支撑构件的透视图；

图12a至12e示出了上述附图中的简化形式的移动式机器人越过地面表面中的过渡点的顺序视图；以及

图13a和13b是替代实施例的示意性视图；

图14、15a-b、16a-b和17a-c示出了用于地面接合支撑构件的替代实施例。

具体实施方式

参考图1、2、3和4，自主表面处理器具为移动式机器人真空吸尘器2的形式(下文中称为‘机器人’)，包括主体3，该主体具有四个主要组件：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提供大致圆形轮廓，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。

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，以举几个例子。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，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。前部部分14的每个侧翼具有安装到它的相应的牵引单元20。

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的旋转的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传动，牵引单元20的细节稍后将在说明书中更充分地描述。

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包括表面处理组件24或‘清洁头’，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。

还参考图2，其示出了机器人2的底面，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，虽然其他驱动装置如完全齿轮传动或直接驱动也被设想。而且，尽管基于车轮的驱动配置被示出，其他驱动系统也可接受，比如基于腿的系统。

底座4的底面特征在于细长的底板区段25在抽吸开口26前方延伸，该底板区段25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。滚子31因此用于将底座的底面从地面表面隔开预定最小距离(在这个实施例中约5mm，尽管这不是必须的)，其利于刷棒的性能。

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，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对齐。在如图2和图3中的水平或平面轮廓中考虑，可以发现清洁头24的端部表面27、29是平坦的且在沿机器人2的横向轴线‘X’的直径相对的点处相对于罩8沿切线(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能够非常地接近房子的壁运行，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的脏物通过管道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具有柔性波纹管配置38，该波纹管配置38成形以接合设置在本体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WO2008/009886中公开的，其内容通过引用并入。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10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以当它已满时允许装置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。对于该装置不是真空吸尘器的实施例，本体6可容纳设备，该设备适用于由该机器执行的任务。例如，用于地面抛光机，主体可容纳用于存储液体抛光流体的水槽。

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的左手侧上的马达外壳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且穿过经过虑清洁空气出口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界面70。

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的平面轮廓对应的大致圆形轮廓，除了成形为与对接部50和圆柱形分离装置10的形状互补的部分圆形切口12。此外，可见罩8的平坦的上表面72与分离装置10的上表面10a共面的，因此当分离装置10被安装在主体上时，分离装置10与罩8齐平。

如图1和图3中特别清晰地显示，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73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。

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的相应的端部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。

在侧壁71的上部边缘上，罩8包括半圆形手提手柄76，该手柄76绕两个直径上相对的凸起78在第一、存储或缩回位置(在存储位置中手柄76安装入在罩8的上部外周边缘上的互补形状的凹处80中)和展开或延伸位置(在展开位置中手柄76向上延伸(如图1中的虚线所示))之间枢转。在存储位置中，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期间不干扰用户。同样地，在这个位置中，手柄76用于将机器人2的后部过滤器门(未显示)锁定到关闭位置，这在机器人2操作时，阻止过滤器门的意外运动。

在操作中，机器人2能够由可充电能源比如蓄电池组(未显示)提供动力来自主地推动自身在其周边行进。为了实现这个，机器人2承载适当的控制装置，该控制装置连接到电池组，牵引单元20和适当的传感器组82，包括例如在本体6的前部左侧和右侧的红外线和超声波发射器和接收器。该传感器组82为控制装置提供信息，该信息表示机器人与外界中的各种结构的距离和该结构的尺寸和形状。此外，该控制装置被连接到抽吸风扇马达和刷棒马达以便适当地驱动和控制这些部件。因此该控制装置可操作控制牵引单元20以便于使得机器人在需要清洁的房间周围行驶。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技术领域中是已知的。例如，一种详细的操作方法在WO00/38025中更加详细地描述，其中行驶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。

回到牵引单元，总体上，牵引单元20包括变速箱90，联接构件92或‘摆动臂’，第一和第二滑轮94、96，和履带或连续带98，该履带或连续带98被约束为围绕滑轮94、96。

变速箱90容纳了齿轮系统，该齿轮系统在安装在变速箱90的一端的内侧上的输入马达驱动模块100和从变速箱的驱动侧(也就是安装了马达模块100的变速箱90的另一侧)突出的输出驱动轴102之间延伸。在这个实施例中，该马达模块100是直流无刷马达，因为这样的马达是可靠的，有效的，虽然这并不排除使用其他类型的马达，例如直流有刷马达，步进马达或水力驱动器。正如所提到的，马达模块100被连接到控制装置以接受电源和控制信号且具有用于这个目的的集成电连接器104。在这个实施例中，齿轮系统是将马达模块100的速度齿轮减速同时增加可用扭矩的齿轮配置，因为这样的系统是可靠的，紧凑的和重量轻的。然而，其它齿轮配置在本发明的情景中被设想，如带或水力传动配置。

因此，该牵引单元20集合驱动，传动，和地面接合功能到自持(self-contained)和独立的被驱动单元且通过多个紧固件91(该实施例中为四个紧固件，其被接收到在底座4上的适当的凸片中)被容易地安装到底座4。

牵引单元20可安装到底座以便当机器人2向前行驶时，第一滑轮94在引导位置。该引导轮94也可被认为是链轮(sprocket)，因为它是该对轮子中的从动轮。

摆动臂92包括引导端部，该引导端部被安装到变速箱90，在变速箱90和引导轮94之间，且被安装以便绕驱动轴102枢转。连续带或履带98提供了机器人2和地面表面之间的接触面，且在这个实施例中，是坚韧橡胶化的材料，其在机器人在表面上行进和越过表面纹理和轮廓中的改变时为机器人提供高抓地力。虽然未显示在图中，带98可被提供胎纹以便于增加不平地形上的牵引力。

同样地，虽然未显示在图中，带98的内表面是锯齿状的或带齿的以便与被提供在引导轮94的圆周表面上的互补齿形构造(未示出)接合，这样减少了带98在轮94上滑动的可能性。在这个实施例中，拖尾轮96没有带互补齿形构造，虽然这可在需要时被提供。

正如将被理解的，摆动臂92将引导轮和拖尾轮94,96固定为间隔开的关系且允许拖尾轮96绕引导轮94有角度地摆动。牵引单元20还包括摆动臂悬架件，该摆动臂悬架件为螺旋弹簧118的形式，该螺旋弹簧118被安装在安装架126和销128之间张紧，该安装架126从摆动臂92的引导部分向上延伸，该销128从变速箱90的拖尾部分突出。在使用中，弹簧118作用以将拖尾轮96偏压为与地面表面接合，因此在机器人2越过不平表面(如厚的绒毛地毯)或越过障碍物(如电线)时，增加牵引力。图4示出了牵引单元20在摆动臂92的整个运动范围的三个示例性位置。

再次参考图图2，除了牵引单元20和从动轮31，底座4通过偏压器件(为地面接合支撑构件的形式，被示出为130)被支撑在地面表面上。在这个实施例中，该地板接合支撑构件130是导轮，其被定位于底座4的后部部分129上(由此还在机器人的主体上)且支撑地面表面上的后部部分129。更具体地说，该导轮130被定位于机器人的中心线上，从两个支撑轮31等距，还被定位于底座4的后部部分上。

现在将参考图5至11，其更详细地示出了导轮130。应该注意的是机器人2被简化示出用于清晰的目的。

该导轮130被定位在底座的下侧中限定的凹处或‘凹室’132中，且可在第一位置(其中导轮被存储在凹室132中，示出在图8、9、10中)和第二位置(其中导轮从凹室展开(图5、6、7))之间运动。该导轮130以由偏压器件134的预定力被偏压入展开位置，该偏压器件在这个实施例中螺旋扭力弹簧，虽然技术人员将理解偏压器件可具有不同的形式，比如压缩弹簧，充气弹簧和弹性块。目前，螺旋扭力弹簧被优选因为它紧凑且以此自身可在紧凑的空间里使用。

更详细地说，导轮130包括臂136，该臂136在第一，内部，端部136a处枢转，且包括被安装在臂136的第二，外部，端部136b处的滚子或轮子138。该臂136可以各种方法枢转地安装，虽然在这个实施例中，臂的内部端部136a包括支承器件，该支承器件为一对C型安装件140的形式，其固定到被提供在底座4上的枢转销142(通过卡扣配合的方式)。尽管在附图中没有特别地示出，应该理解枢转销142和安装件140的布置使得该臂绕水平轴线枢转，该水平轴线大致平行于机器人的横向轴线X。

该扭力弹簧134被接收到枢转销142上，如图7中所示，例如，被支在臂136的内部部分141和底座4的部件之间，且由此将臂136向外偏压进入展开位置。该导轮130由此充当偏压器件以用预定力将机器人2的后部部分129沿远离地面表面的方向偏压。应注意的是预定力被选择，使得导轮130能够举起机器人2的后部部分129离开地面表面，且由此这取决于机器人的全部的重量，和重量分布在机器人的体部内的哪里；在这个实施例中，然而预定力约为5牛顿(5N)。以另一种方式表达，被选择的预定力是机器质量和质量中心沿机器人的纵向轴线的位置的函数。

臂136的外部端部136b包括轭143，在轭内滚子138可旋转地安装在轴143a上。应该注意的是该滚子138被安装在轭143上以便滚子138不在臂136的下侧的下方显著地突出。臂136的最大向外行程由一对卡持部144限制，该卡持部144由臂136的两侧上的相对壁145限定。该卡持部144可与止动件146接合，该止动件146提供在底座4上。在这个实施例中，当它行进越过表面时，滚子138提供最小的滚动阻力到移动式机器人。然而，如果它是考虑为用于特殊移动式机器人应用，该滚子还可由替代物取代，比如滑轨或轨道构造。

由于扭力弹簧134和卡持部144，臂136在其整个角度运动范围内施加预定向下力，直到臂136抵靠止动件146。然而在正常操作中，臂136和止动件146被配置为使得臂136保持在它的行程范围内，其在这个实施例中约为30度，尽管移动的精确范围被选择以便在爬升操作期间提供机器人的后部充分地向上帮助，且因此主要取决于机器人的尺寸。优选地，该臂136可移动以便滚子138可在底座的底面下方延伸高至20毫米。

图12a示出了机器人的示意性侧视图，其中机器人被放置在地面表面F上，且将可以看出导轮130是在相对存储位置中(尽管没有完全地存储)。在这个位置中，该导轮130通过扭力弹簧134的功效而施加约5牛顿的向下力。

该导轮130当机器人2被要求驱动越过地面表面上的过渡点(特别是高度改变的适中台阶)的情况下是特别有利的。在这样的情况下，由于机器人的质量的中心是向后偏压的(由于位于前部的马达和风扇单元和相对轻的分离装置10的定位，机器人的危险在于在某种高度的台阶上失去牵引，以致它被卡住。然而，该导轮130初始机器人2的后部部分129远离地面表面，其有效地使得机器人绕由牵引单元20限定的枢转点向前翻，从而帮助机器人克服障碍物。

上述的方案现在将参考图12b至12e进行描述，其是顺序侧视图，示出了机器人2接近且爬升越过地面表面F中的垂直过渡点T。

首先参考图12a，移动式机器人2被示出为跨过地面表面F行进。在这种情况下，导轮130是在存储位置且机器人由牵引单元20和导轮138支撑。

在图12b中，机器人2接近垂直过渡点T，直到牵引单元20接合过渡点且由此开始爬升操作。如图12a中，当机器人的姿势保持平坦时，导轮130保持缩回。

在图12c中，该牵引单元20行驶到过渡点T上以致机器人2通过牵引单元20被支撑在升高的地面表面上F1上，且通过滚子138被支撑在第一地面表面F上。在图12c所示的点处，导轮130开始活动，且当机器人2在它的驱动方向继续移动时它提供的向上指向的偏压力用于使机器人2向前“翻”，其帮助机器人2越过过渡点T。重要地，导轮130在它整个运动范围内提供它的偏压力，且它在图12d中被示出在展开位置，其中示出对照图12c中的机器人2，机器人2已经向前翻。实际上，导轮130具有的效果相当于定位于机器人的前部部分的质量，其将前移机器人的质量中心，或甚至相当于被应用到移动式机器人的上部表面的向上力。

回到图12e，当机器人2继续在升高过渡表面F1沿向前方向行进，导轮134接合过渡点T，且沿逆时针方向的角度移动以便再次被储存在凹室132中。

对该特定实施例的一些改进在上述讨论中已被解释。除了这些，技术人员将理解特定实施例可在没有背离本发明的范围(由权利要求限定)情况下被修改。这样的替代的一些非限制性实施例现在将被描述。

导轮具有被描述为广泛地包括滚子，该滚子被安装到摆动臂。然而，这仅仅是实现技术益处的一个方法。相似的效果将通过被安装在底座中用于大体线性垂直运动的地面接合轮而达到。通过实例的方式，在图13a中，示意性地示出的替代实施例中的导轮配置150包括轮子支撑构件152，该轮子支撑构件152限定机器人2的底座4的凹处153中的滑动配合。该支撑构件152在一个端部支撑轮子154在轴156上，且它的另一端部与偏压弹簧158接合以便该支撑构件152关于底座4向外偏压。如在先前的实施例中，当机器人2在地面表面F的相对平坦的区域行进时，该支撑构件152采用储存配置，如图13a中所示。然而，在机器人2被要求穿过地面表面上的过渡点的情况下，比如图12a-e中所示的，支撑构件152可关于底座向下展开或延伸到图13b所示的位置。

在先前所述的实施例中，地面接合支撑构件为导轮138，该导轮138具有固定取向。该导轮138自由地旋转以允许在正方向和反方向中运动。然而，应该理解如果机器人沿弯曲的路径行进，则从地面表面作用在轮子上的摩擦力将不仅仅有纵向分量，而且还有横向分量。当导轮138不能够沿横向方向旋转时，增强的摩擦可建立在地面表面和轮子之间，其可导致轮子“摩擦”且随着时间的推移磨损。一个极端实例是当机器人2绕它的垂直轴线C转动时。在这种情况下，那里没有摩擦力的纵向分量作用在轮子上，由此它不旋转。然而，由于来自地面表面的横向摩擦力，该轮子继续在地面表面上摩擦。

地面接合支撑构件的替代实施例被示出在图14至17c中。图14示出了替代的地面接合支撑构件的分解图，其包括载体200，轴承202和摆动臂204。该载体200通过轴承212连接到底座4的后部部分129，以致载体200可绕轴线J自由地旋转，该轴线J大体平行于机器人2的纵向轴线C。该载体200包括枢转销206，摆动臂204通过相应孔208可枢转地安装到该枢转销206，该枢转销206可接合到该孔208中。轮子210被安装到摆动臂204。因此，如图15a和15b中所示，在载体200和摆动臂204的使用期间可围绕轴承202的中心自由地旋转，允许轮子210充当脚轮。

相似于先前描述的实施例，扭力弹簧(未示出)作用以将摆动臂204偏压入展开位置，以便沿远离地面表面的方向偏压机器人2的后部部分129。图16a示出摆动臂204在缩回位置，且图16b示出摆动臂在展开位置。不论缩回还是展开，摆动臂仍然能够绕轴线J自由地旋转。

图17a、b和c示出在位且安装到底座4的后部部分129的替代的地面接合支撑构件。在图17a中，摆动臂204在缩回位置中。机器人2的行进的方向是向前，如箭头M所示，其意味着轮子210被定位在最靠近机器人2的后部的点处。在图17b中，摆动臂204在展开位置，且由于行进的方向是和图17a中相同的，该轮子仍然在最后面的点处。图17c示出摆动臂也在展开位置中，但这次，行进的方向是反方向N。在这种情况下轴承202使得载体200，摆动臂204和轮子210能关于底座4旋转180°。当然，将理解当机器人2绕中心纵向轴线C转动时，载体200，摆动臂204和轮子210将旋转90°，以致轮子210能够沿机器的后部的后方的行进方向旋转。

地面接合支撑构件的这个替代实施例帮助阻止轮子在使用期间磨损，同时仍然允许摆动臂将机器人的后部部分偏压远离地面表面。

上述实例包括支撑设备，其支撑移动式机器人的后部部分且以大体不变的预定力推地面表面。两个实施例利用地面接合构件，其用于向上偏压移动式机器人的后部部分。不包括弹簧加载支撑构件的情况下可通过其他器件实现相当的效果，例如可移动的质量可被容纳在机器人的体部内，且检测系统将被配置为当检测系统已经识别机器人在攀爬操作期间被卡住时，在机器人体部内向前移动质量。这个解决方案将确保所有的必须的部件将被定位于移动式机器人的内部，其将避免将地面接合支撑构件定位于移动式机器人的体部的外部的需要，其可吸引灰尘和碎片。然而，应理解这个“内部”解决方案将较不成本有效，且将需要移动式机器人的内部空间的相当大的空间。

上述实施例的移动式机器人2在平面图中具有大体圆形轮廓，且与已知的移动式真空吸尘器的实施例一样，这个形状通常是优选的，因为它允许机器人有效地移动入紧凑的空间且再次操作它在没有卡住的情况下离开。然而，尽管这样的圆形轮廓自身用于家庭应用，比如地面清洁任务，其他轮廓形状是可接受的，比如大体线性形状。此外，本发明不打算被限制在家庭移动式机器人上，比如真空吸尘器，且设想对移动式机器人的广泛种类有用，其被要求在通过地形和越过地面表面中的过渡点。一些非限制性实施例可为地面洗涤机器人，有移动式岗哨机器人，移动式有效负载搬运机器人。

上述的移动式机器人被描述为能够在地面表面上自主地驱动自身。当然，这不是限制，且本发明还应用到被遥控引导或“远端操作”的移动式机器人应用且还应用到半自主应用。同样地，地面表面不需要为家庭环境的地面，而是可为机器人可行进的任何地面表面。

Claims (17)

1.一种移动式机器人，包括体部和偏压器件，所述体部具有驱动装置，所述驱动装置用于在表面上驱动体部，且所述偏压器件用于将体部的后部部分沿远离地面表面的方向偏压。

2.如权利要求1所述的移动式机器人，其中所述偏压器件包括地面接合支撑构件，所述地面接合支撑构件用于将体部的后部部分支撑在地面表面上。

3.如权利要求1或2所述的移动式机器人，其中所述地面接合支撑构件被以预定力推靠地面表面，以便将体部偏压远离地面表面。

4.如权利要求2或3所述的移动式机器人，其中所述地面接合支撑构件可在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中它被存储在由体部限定的凹处中，在第二位置中它从凹处展开。

5.如权利要求2至4所述的移动式机器人，其中所述地面接合支撑构件包括摆动臂，所述摆动臂相对于机器人的体部枢转。

6.如权利要求5所述的移动式机器人，其中所述摆动臂绕大体水平的轴线枢转。

7.如权利要求2至6中任一项所述的移动式机器人，其中所述地面接合支撑构件相对于体部绕大体垂直的轴线旋转。

8.如权利要求7所述的移动式机器人，其中所述地面接合支撑构件包括载体和摆动臂，所述载体可旋转地安装到体部，所述摆动臂枢转地安装到载体，所述载体相对于体部绕大体垂直轴线旋转，且所述摆动臂相对于载体绕大体水平轴线枢转。

9.如权利要求5或6所述的移动式机器人，其中所述摆动臂绕大体平行于移动式机器人的横向轴线的轴线枢转。

10.如权利要求2至9所述的移动式机器人，包括弹簧构件，所述弹簧构件作用于地面接合支撑构件上。

11.如权利要求10所述的移动式机器人，其中所述弹簧构件是扭力弹簧。

12.如权利要求10或11所述的移动式机器人，其中所述弹簧构件提供约5牛顿的偏压力。

13.如权利要求2至12所述的移动式机器人，其中所述地面接合支撑构件可展开到体部的下方约20毫米的距离处。

14.如权利要求5至9所述的移动式机器人，其中所述摆动臂具有约30度的枢转角度运动范围。

15.如权利要求2至14中任一项所述的移动式机器人，其中所述地面接合支撑构件包括用于接合地面表面的轮子。

16.如前述权利要求中任一项所述的移动式机器人，其中所述偏压器件被定位在体部的后部部分上且与纵向轴线对齐。

17.如权利要求2至15中任一项所述的移动式机器人，其中所述偏压器件被定位在体部的后部部分上，且与纵向轴线对齐，且其中所述偏压器件被定位为与另一地面接合支撑构件相邻。