CN107595207A - 用于清洁机器人的碎屑排空 - Google Patents

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Abstract

一种机器人地板清洁系统(10，10’)，具有移动地板清洁机器人(100，100’)和排空站(200，200’)。机器人包括：底盘(102)，底盘具有可操作以将机器人推进经过地板表面的至少一个驱动轮(142a，142b)；清洁箱(122，122’，122”)，清洁箱设置在机器人内，并且布置成在清洁期间接收由机器人摄取的碎屑；以及机器人真空件(120)，机器人真空件配置为将碎屑从机器人下侧的开口(109，109’)拉入清洁箱。排空站配置为从机器人的清洁箱排空碎屑，并且包括：壳体(202，202’)，壳体限定用于接收清洁机器人的平台(206，206’)，其中机器人下侧的开口与平台的抽气开口(216)对准；以及排空真空件(212)，排空真空件可操作以通过抽气开口将空气抽吸入排空站壳体。

Description

用于清洁机器人的碎屑排空
本申请是中国发明专利申请(申请号：201580075178.5，申请日：2015年9月17日，发明名称：用于清洁机器人的碎屑排空)的分案申请。
技术领域
本公开涉及机器人清洁系统，更具体地涉及用于从清洁机器人去除碎屑的系统、设备和方法。
背景技术
自动清洁机器人是在非结构化环境中可以执行所需清洁任务(例如真空清洁)而不需要连续人为引导的机器人。许多类型的清洁机器人在一定程度上以不同的方式是自主的。例如，自主清洁机器人可以设计成与基站自动对接，以便排空其清洁箱的真空清扫的碎屑。
发明内容
在本公开的一个方面，机器人地板清洁系统具有移动地板清洁机器人和排空站。机器人包括：底盘，底盘具有可操作以将机器人推进经过地板表面的至少一个驱动轮；清洁箱，清洁箱设置在机器人内，并且布置成在清洁期间接收由机器人摄取的碎屑；以及机器人真空件，机器人真空件包括马达和连接到马达的风扇，并且配置为产生空气流，以将碎屑从机器人下侧的开口拉入清洁箱。排空站配置为从机器人的清洁箱排空碎屑，并且包括：壳体，壳体限定平台，所述平台布置在将清洁机器人接收在机器人下侧的开口与限定在平台中的抽吸开口对准的位置中；以及排空真空件，排空真空件与抽气开口流体连通，并且可操作以通过抽气开口将空气抽吸入排空站壳体。地板清洁机器人还可以包括单向空气流动阀，单向空气流动阀设置在机器人内，并配置为响应于排空站的真空件的操作而自动关闭。空气流动阀可以设置在将机器人真空件连接到清洁箱的内部的空气通道中。
在一些实施例中，空气流动阀位于机器人内，使得在空气流动阀处于关闭位置的情况下，风扇基本上与清洁箱的内部密封。
在一些实施例中，排空真空件的操作导致反向空气流通过清洁箱，从清洁箱携带灰尘和碎屑通过抽气开口并进入排空站的壳体。
在一些实施例中，清洁箱包括：沿清洁箱的壁的至少一个开口；以及密封构件，密封构件与所述至少一个开口对准安装到清洁箱的壁。在一些示例中，至少一个开口包括沿着清洁箱的后壁定位的一个或多个抽气通风口。在一些示例中，所述至少一个开口包括沿清洁箱的侧壁靠近机器人真空件定位的排气口。在一些示例中，密封构件包括柔性和弹性挡板，挡板响应于排空站的真空件的操作而可从关闭位置调节到打开位置。在一些示例中，密封构件包括弹性体材料。
在一些实施例中，机器人还包括设置在机器人下侧开口中的清洁头组件，清洁头包括彼此相邻设置的一对辊，以在它们之间形成间隙。因此，排空真空件的操作可能导致反向空气流从清洁箱通过辊之间的间隙。
在一些实施例中，排空站还包括响应于位于清洁箱基座附近的金属板的机器人兼容性传感器。在一些示例中，机器人兼容性传感器包括电感感测部件。
在一些实施例中，排空站还包括：可拆卸地联接到壳体的碎屑罐，用于接收由排空真空件经由抽气开口抽吸入排空站壳体的空气所携带的碎屑；以及响应于碎屑罐与壳体的附接和脱离的罐传感器。在一些示例中，排空站还包括：至少一个碎屑传感器，其响应于经由抽吸入到排空站壳体中的空气而进入罐的碎屑；以及联接到碎屑传感器的控制器，控制器配置为基于来自碎屑传感器的反馈来确定罐的充满状态。在一些示例中，控制器配置为以罐填充有碎屑的百分比来确定充满状态。
在一些实施例中，排空站还包括：响应于排空真空件的操作的马达电流传感器；以及联接到马达电流传感器的控制器，控制器配置为基于来自马达电流传感器的传感反馈来确定靠近排空真空件的过滤器的操作状态。
在一些实施例中，排空站还包括无线通信系统，其联接到控制器，并且配置为将描述排空站的状态的信息传送到移动设备。
在本公开的另一方面，一种排空自动地板清洁机器人的清洁箱的方法包括将移动地板清洁机器人对接到排空站的壳体的步骤。移动地板清洁机器人包括：清洁箱，清洁箱设置在机器人内，并且在清洁期间携带由机器人摄取的碎屑；以及机器人真空件，机器人真空件包括马达和连接到马达的风扇。排空站包括：限定具有抽气开口的平台的壳体；以及排空真空件，排空真空件与抽气开口流体连通，并且可操作以通过抽气开口将空气抽吸入排空站壳体。该方法还可以包括以下步骤：将平台的抽气开口密封到机器人下侧的开口；通过操作排空真空件，经由抽气开口将空气抽吸入排空站壳体；以及致动设置在机器人内的单向空气流动阀，以通过操作排空真件来将空气抽吸通过机器人真空件的风扇。
在一些实施例中，致动空气流动阀包括通过排空真空件的抽吸力来以向上枢转运动拉动挡板。在一些示例中，致动空气流动阀还包括用挡板基本上密封将机器人真空件连接到内部清洁箱的空气通道。
在一些实施例中，通过操作排空真空件来抽吸空气到排空站中还包括抽吸反向空气流通过机器人，反向空气流从清洁箱携带灰尘和碎屑，通过抽气开口并进入排空站的壳体。在一些示例中，机器人还包括设置在机器人下侧开口中的清洁头组件，清洁头包括彼此相邻设置的一对辊，以在它们之间形成间隙。因此，抽吸反向空气流通过机器人可以包括将来自清洁箱的反向空气流引导通过辊之间的间隙。
在一些实施例中，通过操作排空真空件将空气抽吸入排空站还包括通过排空真空件的抽吸力沿着清洁箱的壁将密封构件的挡板拉动远离开口。在一些示例中，开口包括沿着清洁箱的后壁定位的一个或多个抽气通风口。在一些示例中，开口包括沿清洁箱的侧壁靠近机器人真空件定位的排气口。
在一些实施例中，该方法还包括以下步骤：监测响应于位于清洁箱基座附近的金属板的存在的机器人兼容性传感器；并且响应于检测到金属板的存在，启动排空真空件的操作。在一些示例中，机器人兼容性传感器包括电感感测部件。
在一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：监测至少一个碎屑传感器以检测罐的充满状态，碎屑传感器响应于通过抽吸入排空站壳体中的空气而进入排空站的可拆卸罐的碎屑；以及响应于基于充满状态而确定罐基本上已满，抑制排空真空件的操作。
在一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：监测响应于排空真空件的操作的马达电流传感器，以检测靠近排空真空件的过滤器的操作状态；并且响应于确定过滤器是脏的，通过通信系统向用户提供过滤器的操作状态的可视指示。
在本公开的另一方面中，移动地板清洁机器人包括：底盘，具有可操作以推进机器人经过地板表面的至少一个驱动轮；清洁箱，清洁箱设置在机器人内，并且布置成在清洁期间接收由机器人摄取的碎屑；机器人真空件，机器人真空件包括马达和连接到马达的风扇，并且配置为使空气沿着从机器人下侧的入口延伸通过清洁箱到出口的流动路径流动，从而将碎屑拉动通过入口进入清洁箱；以及单向空气流动阀，单向空气流动阀设置在机器人内并且配置为响应于沿着从出口到入口的流动路径运动的空气流动而自动关闭。
在一些实施例中，空气流动阀位于机器人内，使得在空气流动阀处于关闭位置情况下，风扇基本上与清洁箱的内部密封。
在一些实施例中，清洁箱包括：沿清洁箱的壁的至少一个开口；以及密封构件，密封构件与所述至少一个开口对准安装到清洁箱的壁。在一些示例中，至少一个开口包括沿着清洁箱的后壁定位的一个或多个抽气通风口。在一些示例中，所述至少一个开口包括沿清洁箱的侧壁靠近机器人真空件定位的排气口。在一些示例中，密封构件包括柔性和弹性挡板，挡板响应于抽吸力而可从关闭位置调节到打开位置。在一些示例中，密封构件包括弹性体材料。
在一些实施例中，机器人还包括设置在机器人下侧的开口中的清洁头组件，清洁头包括彼此相邻设置的一对辊，以在其之间形成间隙，间隙配置为在机器人的清洁操作期间接收到清洁箱的携带碎屑的正向空气流，并且在机器人的排空操作期间接收来自清洁箱的携带碎屑的反向空气流。
在本公开的另一方面，与移动机器人一起使用的清洁箱包括：可附接到移动机器人的底盘的框架，框架限定碎屑收集腔并且包括真空壳体和具有一个或多个抽气通风口的后壁；在空气通道中靠近真空壳体联接到框架的真空密封构件；以及靠近后壁与抽气通风口对准联接到框架的细长密封构件。真空密封构件可以包括柔性和弹性挡板，挡板响应于流出清洁箱的反向抽气空气流可从一位置调节到关闭位置。细长密封构件可以包括柔性和弹性挡板，挡板响应于反向抽气空气流可从关闭位置调节到打开位置。
在一些实施例中，清洁箱还包括沿着框架的侧壁与靠近真空壳体的下部的排气口对准定位的辅助密封构件。响应于反向抽气空气流，辅助密封构件可以从关闭位置调节到打开位置。
在一些实施例中，真空壳体以一倾斜角取向，使得支撑在真空壳体内的机器人真空件的进气口相对于框架的空气通道倾斜。
在一些实施例中，真空密封构件和细长密封构件中的至少一个的柔性和弹性挡板包括弹性体材料。
在一些实施例中，真空密封构件的柔性和弹性挡板与空气通道一起定位为使得在挡板处于关闭位置的情况下，支撑在真空壳体内的机器人真空件的风扇基本上与碎屑收集腔密封。
在一些实施例中，清洁箱还包括沿着框架的底表面安装的被动辊。
在一些实施例中，清洁箱还包括箱检测系统，其配置成感测碎屑收集腔中存在的碎屑的量，箱检测系统包括联接到微控制器的至少一个碎屑传感器。
在附图和下面的描述中阐述了本发明的一个或多个实施例的进一步细节。本发明的其他特征、目的和优点将从说明书和附图以及权利要求书中变得显而易见。
附图说明
图1是包括清洁机器人和排空站的地板清洁系统的透视图。
图2是示例清洁机器人的透视图。
图3是图2的机器人的仰视图。
图4是清洁机器人的包括清洁头组件和清洁箱的部分的侧剖视图。
图5A是示出从清洁机器人的清洁箱排出空气和碎屑的示例地板清洁系统的示意图。
图5B是示出通过清洁机器人的清洁头组件排出空气和碎屑的示意图。
图6是清洁机器人的第一示例清洁箱的透视图。
图7是第一示例清洁箱的框架的透视图。
图8是细长密封构件的透视图，细长密封构件用于密封第一示例清洁箱的一个或多个抽吸通风口。
图9是辅助密封构件的透视图，辅助密封构件用于密封第一示例清洁箱的靠近排气口的区域。
图10是真空密封构件的透视图，真空密封构件用于密封通向位于第一示例清洁箱中的机器人真空件的进气口的空气通道。
图11是第一示例清洁箱的一部分的透视图，图示了辅助密封构件的安装位置。
图12是第一示例清洁箱的前视图，示出了细长密封构件和辅助密封构件的安装。
图13是第一示例清洁箱的俯视图，示出了细长密封构件和辅助密封构件的安装。
图14是第一示例清洁箱的前剖视图，示出了细长密封构件、辅助密封构件和真空件密封构件的安装。
图15A是通向机器人真空件的进气口的空气通道的侧剖视图，示出了处于关闭位置的真空密封构件。
图15B是通向机器人真空件的进气口的空气通道的侧剖视图，示出了处于打开位置的真空密封构件。
图16是第二示例清洁箱的前剖视图，示出了细长密封构件和真空密封构件的安装。
图17是第二示例清洁箱的前视图，示出了细长密封构件的安装。
图18是第二示例清洁箱的俯视图，示出了细长密封构件的安装。
图19是第二示例清洁箱的后透视图。
图20是第二示例清洁箱的仰视图。
图21是排空站的平台的透视图。
图22是排空站的框架的透视图。
图23是示出用于操作排空站的示例性控制架构的框图。
图24A-24D是移动装置的平面图，移动装置执行显示与排空站的操作有关的信息的软件应用。
不同图中的相似附图标记可以表示相似的元件。
具体实施方式
图1示出了具有移动地板清洁机器人100和排空站200的机器人地板清洁系统10。在一些实施例中，机器人100被设计成自主地横穿地板表面并通过从地板表面收集碎屑到清洁箱122中来自主地清洁地板表面。在一些实施例中，当机器人100检测到清洁箱122已满时，它可以导航到排空站200以使清洁箱122清空。
排空站200包括壳体202和可移除的碎屑罐204。壳体202限定平台206和支撑碎屑罐204的基座208。如图1所示，机器人100可以通过前进到平台206上并进入基座208的对接凹处210而与排空站200对接。一旦对接凹处210接收机器人100，在基座208内承载的排空真空件(例如，图5A所示的排空真空件212)从机器人100的清洁箱122抽吸碎屑通过壳体202并进入碎屑罐204。排空真空件212包括风扇213和马达(参见图5A)，用于在排空循环期间抽吸空气通过排空站200和对接的机器人100。
图2和3示出了可以用于图1所示的清洁系统10中的示例移动地板清洁机器人100。在该示例中，机器人100包括承载外壳104的主底盘102。机器人100的外壳104将可移动缓冲器106(见图2)连接到底盘102。机器人100可以在向前和向后驱动方向上移动；因此，底盘102分别具有相应的前端和后端102a和102b。缓冲器106所安装的前端102a面向向前驱动方向。在一些实施例中，机器人100可以沿着向后方向导航，其中后端102b沿移动方向取向，例如在机器人100向后驱动的逃走、反弹和障碍物回避行为期间。
清洁头组件108位于联接到底盘102的中间部分的辊壳体109中。如图4所示，清洁头组件108安装在可附接到底盘102的清洁头框架107中。清洁头框架107支撑辊壳体109。清洁头组件108包括前辊110和后辊112，其可平行于地板表面可旋转地安装并且彼此间隔开小的细长间隙114。前辊110和后辊112被设计成在使用期间接触和搅动地板表面。因此，在该示例中，每个辊110，112具有沿其圆柱形外部分布的人字形叶片116的图案。但是，也可以考虑其它合适的构造。例如，在一些实施例中，前辊和后辊中的至少一个可以包括用于搅拌地板表面的刷毛和/或细长的柔韧翼片。
前辊110和后辊112中的每一个由有刷马达118可旋转地驱动，以动态地提升(或“提取”)来自地板表面的搅动碎屑。朝向底盘102的后端102b设置在清洁箱122中的机器人真空件(例如，图6，12和14-18所示的机器人真空件120)包括马达驱动风扇(例如，图14-16所示的风扇195)，马达驱动风扇将空气向上拉动通过辊110，112之间的间隙114，以提供帮助辊从地板表面提取碎屑的吸力。通过间隙114的空气和碎屑被引导穿过通向清洁箱122的开口126的通风室124。开口126通向清洁箱122的碎屑收集腔128。位于腔128上方的过滤器130筛选出来自通向机器人真空件的进气口(例如，图13-16和18所示的进气口121)的空气通道132的碎屑。
在一些实施例中，例如图13-15B所示，清洁箱122构造成使得进气口121在水平面中取向。在其他实施例中，如图16和18所示，清洁箱122”构造成使得机器人真空件120倾斜，使得风扇195的进气口成角度地进入空气通道132。这为由风扇195抽吸通过过滤器130的空气流动产生更直接的路径。这种更直接的路径提供更多的层流，减少或消除湍流并消除风扇195上的回流，从而相对于机器人真空件的水平取向实施提高性能和效率。
如下面详细描述的，真空密封构件(例如，图10和14-16所示的真空密封构件186)可以安装在空气通道132中，以当空气和碎屑从清洁箱122排空时保护机器人真空件120。当机器人100进行清洁操作时，真空密封构件186保持在打开位置，因为流过机器人真空件120的进气口121的空气将真空密封构件186抽吸到打开位置中，以允许空气流过清洁箱122。在排空时，空气流动反向(129)通过清洁箱122，如图5A所示，真空密封构件186移动到延伸位置，如图15A所示，用于阻挡或基本上阻塞反向空气流动129通过机器人真空件120。否则反向空气流动129将沿与进气旋转方向相反的方向拉动风扇195，并且对构造成沿着单向旋转风扇195的风扇马达119造成损坏。
从机器人真空件120排出的过滤空气被引导通过排气口134(见图2，7，13和19)。在一些示例中，排气口134包括一系列向上成角度的平行板条，以便将气流导向离开地板表面。该设计在机器人100执行清洁例程时防止排出的空气沿着地板表面吹动灰尘和其它碎屑。过滤器130可通过过滤器门136移除。清洁箱122可通过弹簧加载的释放机构138从壳体104移除。
返回参考图2和3，靠近前端102a并在向前驱动方向上位于辊110，112之前的、沿着底盘102的侧壁安装的是，可围绕垂直于地板表面的轴线旋转的侧刷140。侧刷140允许机器人100产生更宽的覆盖区域，以沿着地板表面进行清洁。特别地，侧刷140可以将碎屑从机器人100的覆盖区域外部拂入到位于中心的清洁头组件的路径中。
支撑辊壳体109的纵向轴线沿着底盘102的两侧安装的是，独立的驱动轮142a，142b，其使机器人100移动并提供与地板表面的两个接触点。底盘102的前端102a包括非驱动的多方向脚轮144，其作为与地板表面的第三接触点为机器人100提供附加支撑。
机器人控制器电路146(示意性地图示出)由底盘102承载。机器人控制器电路146配置为(例如，适当地设计和编程)管理机器人100的多种其他部件(例如，辊110，112，侧刷140和/或驱动轮142a，142b)。作为一个示例，机器人控制器电路146可以提供用于一致地操作驱动轮142a，142b的命令，以向前或向后操纵机器人100。作为另一示例，机器人控制器电路146可以发出沿向前方向操作驱动轮142a并且沿向后方向操作驱动轮142b的命令，以执行顺时针转动。类似地，机器人控制器电路146可以提供启动或停止旋转辊110，112或侧刷140的操作的命令。例如，如果辊110，112被缠绕，则机器人控制器电路146可以发出命令，以使辊110，112停止或反向偏置。在一些实施例中，机器人控制器电路146设计成实现适当的基于行为的机器人方案，从而发出使机器人100以自主方式导航和清洁地板表面的命令。机器人控制器电路146以及机器人100的其他部件可以由设置在底盘102上、清洁头组件108前方的电池148来供电。
机器人控制器电路146基于从分布在机器人100周围并且通信地联接到机器人控制器电路146的多个传感器接收的反馈来实现基于行为的机器人方案。例如，在该示例中，接近传感器150的阵列(示意性地图示出)沿机器人110的周边(包括前端缓冲器106)安装。接近传感器150响应于机器人100在向前驱动方向上移动时可能出现在机器人100的前方或旁边的潜在障碍物的存在。机器人100还包括沿着底盘102的前端102a安装的悬崖传感器阵列152。悬崖传感器152设计成在机器人100在向前驱动方向上移动时检测机器人100前方的潜在的悬崖或地板落差。更具体地，悬崖传感器152响应于指示地板表面的边缘或悬崖(例如，楼梯的边缘)的地板特性的突然变化。机器人100还包括箱检测系统154(示意性图地示出)，用于感测存在于清洁箱122中的碎屑的量。如美国专利公开2012/0291809(其全部内容通过引用并入)中所述，箱检测系统154配置为向机器人控制器电路146提供箱满信号。在一些实施例中，箱检测系统154包括联接到微控制器的碎屑传感器(例如，具有至少一个发射器和至少一个检测器的碎屑传感器)。微控制器可以配置(例如，编程)为基于来自碎屑传感器的反馈来确定清洁箱122中的碎屑的量。在一些示例中，如果微控制器确定清洁箱122几乎已满(例如，已满百分之九十或百分之百)，则箱满信号从微控制器传输到机器人控制器电路146。在接收到箱满信号时，机器人100导航到排空站200以从清洁箱122清空碎屑。在一些实施方式中，机器人100在清洁运行期间对操作环境创建地图，跟踪穿过的区域和未穿过的区域，并且在地图上存储控制器电路146指示机器人100返回到排空站200以排空所处的姿态。一旦清洁箱122被排空，如果任务在排空之前还没有完成，则机器人100返回到清洁例程被中断处的存储的姿态，并且恢复清洁。在一些实施方式中，机器人100至少包括基于视觉的传感器，诸如具有在机器人的向前驱动方向上取向的视场光轴的摄像头，用于检测操作环境中的特征和地标，并使用VSLAM技术创建地图。
尽管在所示示例中未示出，但是各种其它类型的传感器也可以与机器人100结合，而不脱离本公开的范围。例如，响应于缓冲器106的碰撞的触觉传感器和/或响应于有刷马达118的马达电流的有刷马达传感器可以并入机器人100中。
通信模块156安装在机器人100的外壳104上。通信模块156可操作以接收从排空站200的发射器(例如，图21和22所示的避让信号发射器222a和/或归位和对准发射器222b)和(可选地)导航或虚拟墙壁信标的发射器投射的信号。在一些实施例中，通信模块156可以包括具有全向透镜的常规红外(“IR”)或光学检测器。然而，只要排空站200的发射器适于匹配通信模块156的检测器，可以使用任何合适的检测器和(可选的)发射器的布置。通信模块156通信地联接到机器人控制器电路146。因此，在一些实施例中，响应于通信模块156接收排空站200发射的归位信号，机器人控制器电路146可以使机器人100导航到排空站200并与其对接。美国专利7，196，487；7，188，000，美国专利申请公开20050156562和美国专利申请公开20140100693(其全部内容通过引用并入本文)中讨论的对接、约束、对接基座和归位技术描述了合适的归位导航和对接技术。
图5A和5B示出了示例性清洁系统10’的操作。特别地，图5A和5B图示出了由排空站200'从机器人100'的清洁箱122'排出空气和碎屑。类似于图1所示的实施例，机器人100'与排空站200'对接，搁置在平台206'上并接收在基座208'的对接凹处210'中。机器人100'处于对接位置时，辊壳体109'与限定在平台206'中的吸入开口(例如，图21所示的吸入开口216)对准，从而在吸入开口处形成密封，该密封限制或消除流体损失并使反向流动空气129的压力和速度最大化。如图5A所示，排空真空件212承载在壳体202'的基座208'内，并通过内部管道系统(未示出)保持与平台206'中的吸入开口流体连通。因此，排空真空件212的操作从清洁箱122'抽吸空气通过辊壳体109'，并经由平台206'中的吸入开口进入排空站的壳体202'。排空的空气携带来自清洁箱收集腔128'的碎屑。携带碎屑的空气被壳体202'的内部管道系统(未示出)引导到碎屑罐204'。如图5B所示，通过排空真空件212排空的空气流129和碎屑通过清洁箱122'的开口126'，通过集气室124'进入辊壳体109'，并且通过前辊110'和后辊112'之间的间隙114'。当机器人100与排空站200对接时，排空站200将信号发送到机器人100，以在排空期间相反地驱动辊马达。这样可以保护辊马达免受逆驱动和潜在的损坏。
转到图6，清洁箱122将机器人真空件120沿着箱122的顶表面承载在真空件壳体158内，位于邻近过滤器门136的可移除的接近面板160下方。清洁箱122的箱门162(图示为在打开位置中)限定通向碎屑收集腔128的开口126。如上所述，开口126与通风室124对准，通风室124将清洁箱122设置成与辊壳体109流体连通(见图4)。如图7所示，清洁箱122提供用于保持过滤器130的机架166和用于将机器人真空件120的进气口121暴露于空气通道132(见图4)的相邻端口168。安装特征部170设置在机架166和端口168之间，用于将保护性真空密封构件(例如，图10所示的真空密封构件186)固定到清洁箱122。图7还示出了沿清洁箱122的后壁174设置的排气口134和多个抽气通风口172。与风扇195的排气端和抽气通风口172不流体连通的排气口134的下部选择性地在机器人100清洁时被阻止与操作环境的流体连通，在排空期间并被打开以允许反向空气流129从操作环境运动通过清洁箱122。
在一些实施例中，如图8所示(以及图12-14和16-18)，细长密封构件176设置为当机器人100以清洁模式操作时密封抽气通风口172，以抑制碎屑从清洁箱122的意外释放。如图所示，密封构件176沿其长度弯曲，以与清洁箱的后壁174的曲率相匹配。在该示例中，密封构件176包括基本上刚性的脊部177以及在铰接接合部175处(例如，经由双射包覆成型技术)附接到脊部177的基本上柔性且有弹性的挡板178。脊部177包括安装孔179和用于将密封构件176紧靠清洁箱122的后壁174固定的钩构件180，并且挡板178垂直悬挂经过抽气通风口172，以在机器人清洁任务期间阻挡空气流通过抽气通风口172。在一些示例中，安装孔179可以与合适的机械紧固件(例如，马特尔销)和/或适当的热铆接过程结合使用，以将脊部177附接到清洁箱的后壁174。在适当地安装密封构件176的情况下，挡板178悬挂并接合抽气通风口172，以抑制(如果不阻止)来自碎屑收集腔128的碎屑出来。如上所述，当机器人100对接在排空站200处时，排空真空件212的操作产生从清洁箱122拉动空气和碎屑的抽吸力。抽吸力也可以将铰接的挡板178拉离抽气通风口172，以允许来自操作环境的进气流进入清洁箱122。因此，响应于由排空真空件212抽吸的反向空气流129，挡板178可以从关闭位置移动到打开位置(见图5A和5B)。在一些实施例中，脊部177由包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)的材料制成。在一些实施例中，挡板178由包括苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)和/或热塑性弹性体(TPE)的材料制成。
在一些实施例中，如图9和11所示，辅助密封构件182设置成沿着清洁箱122的内侧壁和不与风扇195的排气端流体连通并位于真空壳体158后面的排气口134的下部密封(参见例如，图12和13)。在该示例中，密封构件182包括相对较厚的支撑结构183和从支撑结构183整体延伸的相对薄的、柔性和弹性的挡板184。在支撑结构183安装就位的情况下，响应于排空真空件212的操作，挡板184可以从关闭位置调节到打开位置(类似于图8所示的挡板178)。通过允许反向空气流129穿过排气口134的下部，辅助密封构件182确保在真空壳体158的底部周围收集在清洁箱122中的任何碎屑被完全排空。反之，在真空壳体158的底部周围没有足够的气流的情况下，灰尘和碎屑在排空过程中可能会被保留捕集在那里。辅助密封构件182在排空期间被提升，以提供来自操作环境的空气的层流流动通过排气口134的下部，并且进入清洁箱122中限制体积处，而不在移动通过抽气通风口172的反向空气流129的直接路径中。当在清洁操作期间处于关闭位置时，挡板184可以抑制(如果不阻止)灰尘和其他碎屑出来，进入到排气口134的下部周围的清洁箱122的区域，在该区域中，如果与机器人的操作环境通风，灰尘和碎屑可能被意外释放。在一些实施例中，辅助密封构件182使用压缩模制橡胶材料(约50肖氏A硬度计)制造。
如上所述，真空密封构件186可以安装在通向机器人真空件120的进气口121的空气通道132中。(见图14-16)如图10所示，真空密封构件186包括基本上刚性的脊部188和基本上刚性的挡板190。在一些实施方式中，挡板190的远侧边缘具有凹曲率，用于适应通向机器人真空件120的进气口121的端口168的圆形开口，而不会在机器人清洁任务期间阻挡通过机器人真空件120的空气流。例如，如图14，15B和16所示，挡板190处于降低位置，以允许空气流过空气通道，并且挡板的远端抵靠端口168(见图7)，而不阻挡通过进气口121的气流。在倾斜的机器人真空件120的一些实施方式中，真空壳体158'包括凹部或唇部187，该凹部或唇部187接收在打开或向下位置中的挡板190的远端。凹部187使得挡板190能够与空气通道132的壁齐平，并且确保层流空气流过通道并进入风扇195的进气口121。
脊部188和挡板190通过柔性和弹性基座191彼此联接。在图10的示例中，脊部188和挡板190各自沿着基座191的顶表面(例如，通过双射包覆成型技术)固定并且隔开小间隙192。沿着基座的间隙192用作接头，其允许脊部188和挡板190沿着沿基座191的宽度的方向延伸的轴线193相对彼此枢转。在一些实施例中，脊部188和/或挡板190可以由包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)的材料制成。在一些实施例中，弹性基座191由包括苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)和/或热塑性弹性体(TPE)的材料制成。脊部188包括用于将真空密封构件186固定到清洁箱122的安装孔189a，189b。例如，每个安装孔189a，189b可以设计成接收包括在安装特征部170中的定位销和/或热熔凸起。
图15A和15B示出了真空密封构件186的操作，真空密封构件186作为阻挡到风扇的反向空气流129的单向空气流动阀，或作为基本上阻塞到风扇195的反向空气流129的收缩阀。如图所示，通过经由清洁箱122上的安装特征部170(参见图7)固定在适当位置的脊部188，真空密封构件186在空气通道132中提供单向空气流动阀。真空密封构件186位于机器人真空件120和过滤器130之间，以便选择性地阻挡/收缩其间的空气通道132的部分中的空气流动。在打开位置中，密封构件186基本上位于与过滤器130的顶部和进气口121水平的平面中。在关闭位置中，挡板190向上翻折，并延伸到空气通道132的顶壁133。在关闭位置中，密封构件186因此通过完全阻挡或基本上限制空气通道132而将机器人真空件120基本上与过滤器130隔离。特别地，真空密封构件186在空气通道132中取向为使得由排空真空件212产生的抽吸力通过挡板190相对于脊部188的向上枢转运动194而将真空密封构件186拉到关闭位置。如图15A所示，当真空密封构件186处于关闭位置时，挡板190接合空气通道132的周围壁，以将机器人真空件120的进气口121处的风扇195从清洁箱122的内部基本上密封。以这种方式，驱动风扇195的机器人真空件马达被保护以防止反电动势，如果清洁箱122排空期间的抽吸力被允许反向地抵抗马达驱动风扇195，则反向电动势可能产生。此外，风扇195被保护防止损坏的风险，如果风扇195由于排空期间的抽吸力而被允许以异常高速旋转(例如，这种高速旋转由于摩擦热可能导致风扇“旋转焊接”就位)时可能发生损坏的风险。当排空抽吸力被去除时，真空密封构件186经由挡板190的向下枢转运动196移动到打开位置。因此，当机器人100进行清洁操作时，单向阀保持在打开位置以避免空气流动干扰。
接下来转到图21，排空站200的平台206包括平行轮轨214，抽气开口216和机器人兼容性传感器218。轮轨214设计成接收机器人的驱动轮142a，142b，以将机器人100引导到平台206上，以适当地与抽气开口216对准。每个轮轨214包括将驱动轮142a，142b保持在适当位置的凹陷轮井215，以防止机器人100在对接时意外地沿倾斜平台206滑动。在所示示例中，轮轨214设置有合适的胎面花纹，其允许机器人的驱动轮142a，142b经过倾斜平台206而没有显著的打滑。相比之下，轮井215基本上是光滑的，以引起驱动轮142a，142b的打滑，这可以抑制机器人100意外地向前移动以致与基座208碰撞。然而，在一些实施例中，轮井215的后唇部可以包括至少一些牵引特征部(例如，胎面)，其允许机器人脱离排空站200时，驱动轮142a，142b“爬”出轮井215。
在一些实施方式中，如图20所示，清洁箱122包括沿着底表面的被动辊199，当机器人100与排空站对接时该被动辊199接合倾斜平台。被动辊199防止当机器人100向上倾斜以攀爬倾斜平台206时清洁箱122的底部沿着平台206刮擦。抽气开口216包括周边密封件220，其接合机器人的辊壳体109，以在机器人100和排空站200之间提供基本上密封的空气流动接口。该密封的空气流动接口有效地将排空真空件212置于与机器人的清洁箱122流体连通。机器人兼容性传感器218(示意性地图示出)设计为检测机器人100是否兼容与排空站200一起使用。作为一个示例，机器人兼容性传感器218可以包括响应于安装在机器人底盘102上的金属板197(参见图3)的存在的电感传感器。在该示例中，如果机器人100适当地配备为与排空站200一起操作(例如，如果机器人100配备有上述的一个或多个通风口和/或密封构件，以便于清洁箱122的排空)，则制造商、零售商或维修人员可以将金属板197安装在底盘102上。在另一示例中，与排空站兼容的机器人100配备有接收器，该接收器识别由排空站200发射的具有独一无二编码的对接信号。不兼容的机器人将不能识别该编码的对接信号，并且将不能与排空站200的平台206对准以进行对接。
包括平台206和基座208的排空站的壳体202，包括用于将从机器人的清洁箱122排出的空气和碎屑引导到排空站碎屑罐204的内部管道系统(未示出)。基座208还容纳排空真空件212(见图5A)和位于排空真空件212的排气侧的真空过滤器221(例如，HEPA过滤器)。现在参考图22，排空站200的基座208承载避让信号发射器222a，归位和对准发射器222b，罐传感器224，马达传感器226和无线通信系统227。如上所述，归位和对准发射器222b可操作以发射由安装在机器人100的外壳104上的通信模块156(参见图2)可检测的左和右归位信号(例如，光学、IR或RF信号)。在一些示例中，机器人100可以响应于确定清洁箱122已满而搜索和检测归位信号。一旦检测到归位信号，机器人100将其自身与排空站200对准，并将其自身对接在平台206上。罐传感器224(示意性地示出)响应于碎屑罐204与基座208的附接和脱离。例如，罐传感器224可以包括通过将碎屑罐204附接到基座208而致动的接触开关(例如，磁簧开关或簧片继电器)。在其他示例中，基座208可以包括光学传感器，其配置为检测包括在基座208中的内部管道系统的一部分何时与包括在罐204中的内部管道系统的一部分配合。在另外的示例中，基座208和罐204在电连接器处配合。机械、光学或电气连接发出罐204存在的信号，从而使得可以开始排空。如果罐传感器224没有检测到罐204存在，则排空真空件212将不操作。马达传感器226(示意性地图示出)响应于排空真空件212的操作。例如，马达传感器226可以响应于排空真空件212的马达电流。可以使用来自马达传感器226的信号来确定真空过滤器221是否需要更换。例如，增加的马达电流可以指示真空过滤器221被堵塞并应被清洁或更换。响应于这样的确定，可以向用户提供真空过滤器的状态的可视指示。如美国专利公开2014/0207282(其全部内容通过引用并入本文)中所述，无线通信系统227可以有助于通过合适的无线网络(例如，无线局域网络)与一个或多个移动装置(例如，图24A-24D所示的移动装置300)通信描述排空站200的状态的信息。
回到图1，排空站200还包括用于感测碎屑罐204中存在的碎屑的量的罐检测系统228(示意性地图示出)。类似于箱检测系统154，罐检测系统228可以设计成产生罐满信号。罐满信号可以指示碎屑罐204的充满状态。在一些示例中，充满状态可以用被确定为填充有碎屑的碎屑罐204的百分比来表示。在一些实施例中，罐检测系统228可以包括联接到微控制器的碎屑传感器。微控制器可以配置(例如，编程)为基于来自碎屑传感器的反馈来确定碎屑罐204中的碎屑的量。碎屑传感器可以是放置在罐的侧壁中的超声波传感器，用于检测碎屑的体积。在其他示例中，碎屑传感器可以是放置在罐204的侧面或顶部的光学传感器，用于检测碎屑的存在或量。在另一些示例中，碎屑传感器是与罐204一起放置的机械传感器，用于感测通过碎屑罐204的空气流动阻力的变化，或通过碎屑罐204的空气流动压力或空气速度的变化。在另一示例中，碎屑传感器检测排空真空件212的马达电流的变化，马达电流随着罐204的填充并且气流越来越受到碎屑的积聚的阻碍而增加。所有这些测量的性能由于填充罐204的碎屑的存在而改变。在另一示例中，罐204可以包括由最大体积的碎屑累聚而触发的机械开关。在另一示例中，排空站200跟踪从清洁箱122排空的次数，并基于最大箱容量(或箱的平均碎屑体积)计算直到排空站碎屑罐204达到最大充满之前剩余的可能排空次数。在一些示例中，罐204在其中包括悬挂在排空真空件212上方的碎屑收集袋(未示出)，排空真空件212抽吸空气向下并通过收集袋。
如图23所示，机器人兼容性传感器218、罐传感器224、马达传感器226和罐检测系统228通信地联接到站控制器电路230。站控制器电路230配置(例如，适当地设计和编程)为基于来自这些相应装置的反馈来操作排空站200。站控制器电路230包括存储单元232，其保存由处理器234处理的数据和指令。处理器234从存储单元232接收程序指令和反馈数据，执行程序指令所调用的逻辑运算，并产生用于操作排空站200的多种部件(例如，排空真空件212，避让信号发射器222a，归位和对准发射器222b以及无线通信系统227)的命令信号。输入/输出单元236发送命令信号并从多种示出的部件接收反馈。
在一些示例中，站控制器电路230配置为响应于从机器人兼容性传感器218接收到的信号而启动排空真空件212的操作。此外，在一些示例中，站控制器电路230配置为响应于从罐检测系统228接收的指示碎屑罐204几乎或完全充满的信号而停止或阻止排空真空件212的操作。此外，在一些示例中，站控制器电路230配置为响应于从马达传感器226接收的指示排空真空件212的马达电流的信号而停止或阻止排空真空件212的操作。站控制器电路230可以基于马达电流信号来推断真空过滤器221的操作状态。如上所述，如果信号指示异常高的马达电流，则站控制器电路230可以确定真空过滤器221是脏的，并且在可以重新启动排空真空件212之前需要清洁或更换。
在一些示例中，站控制器电路230配置为操作无线通信系统227，以基于来自机器人兼容性传感器218、罐传感器224、马达传感器226和/或罐检测系统228的反馈信号而将描述排空站200的状态的信息传送到合适的移动装置(例如，图24A-24D所示的移动装置300)。在一些示例中，合适的移动装置可以是任何类型的移动计算装置(例如，移动电话，智能电话，PDA，平板电脑，腕戴式计算装置或其他便携式装置)，其包括一个或多个处理器，存储软件应用的计算机可读介质，输入装置(例如，键盘，触摸屏，麦克风等)，输出装置(例如，显示屏，扬声器等)和通信接口等。
在图24A-24D所示的示例中，移动装置300以智能电话的形式提供。如图所示，移动装置300可操作以执行在显示屏幕302上显示从站控制器电路230(见图23)接收的状态信息的软件应用程序。在图24A中，根据通过罐检测系统228确定为填充有碎屑的罐的百分比，在显示屏幕302上呈现碎屑罐204的充满状态的指示。在该示例中，通过文字用户界面元素306和图形用户界面元素308在显示屏幕302上提供指示。类似地，在图24B中，真空过滤器221的操作状态的指示以文字用户界面元素310的形式呈现在显示屏幕302上。在前述示例中，由移动设备300执行的软件应用被示出和描述为向用户提供需要维护排空站200的警报类型指示。然而，在一些示例中，软件应用可以配置为以预定的时间间隔提供状态更新。此外，在一些示例中，站控制器电路230可以检测何时移动设备300进入网络，并且响应于该检测，通过软件应用提供待呈现在显示屏幕302上的一个或多个部件的状态更新。在图24C中，显示屏幕302提供指示机器人100的完全排空状态并通知用户清洁已经恢复的文字用户界面元素312。在图24D中，对于其中具有用于收集碎屑的一次性袋的排空站碎屑罐204的实施例，显示屏幕302提供一个或多个“一键点击”选择选项314，用于购买新的碎屑袋。此外，在所示示例中，文字用户界面元素316呈现与相应的在线供应商的名称一起表示的一个或多个定价选项。此外，软件应用程序可以可操作以提供允许用户控制排空站200或机器人100的多种其他类型的用户界面屏幕和元素，例如在美国专利公开2014/0207282中示出和描述的。
虽然为了说明的目的已经描述了许多示例，但是前述描述并不旨在限制由所附权利要求的范围限定的本发明的范围。在以下权利要求的范围内，具有并将会有其他的示例和修改。
此外，贯穿本说明书和权利要求书使用的诸如“前”，“后”，“顶”，“底”，“上方”，“之上”和“之下”的术语用于描述所公开的系统的多个部件、本文所述的设备与其它元件的相对位置。类似地，使用任何水平或垂直术语来描述元件是用于描述系统的多个部件和本文所描述的其它元件的相对取向。除非另有明确说明，否则使用此类术语并不意味着系统或任何其他部件相对于地球引力或地球表面方向的特定位置或取向，或系统、设备和其他元件在操作、制造和运输期间可以放置的其他特定位置或取向。

Claims (20)

1.一种机器人地板清洁系统(10，10’)，包括：
移动地板清洁机器人(100，100’)，所述移动地板清洁机器人包括：
底盘(102)，所述底盘具有可操作以将清洁机器人推进经过地板表面的至少一个驱动轮(142a，142b)；
清洁箱(122，122’，122”)，所述清洁箱布置成在清洁期间接收由清洁机器人摄取的碎屑；以及
机器人真空件(120)，所述机器人真空件包括马达(119)和连接到马达的风扇(195)，所述机器人真空件配置为产生空气流，以将碎屑从清洁机器人的下侧上的开口(109，109’)拉入清洁箱；以及
排空站(200，200’)，所述排空站配置为从清洁机器人的清洁箱排空碎屑，所述排空站包括：
壳体(202，202')；
平台(206，206')，所述平台布置成将清洁机器人接收在位，其中在清洁机器人下侧上的开口与限定在平台中的抽气开口(216)对准；
以及
排空真空件(212)，所述排空真空件与抽气开口流体连通，并且可操作以通过抽气开口将空气吸入壳体；
其中，所述清洁机器人还包括单向气流阀(186)，所述单向气流阀配置为响应于排空真空件(212)的操作而自动关闭，所述气流阀(186)设置在将机器人真空件连接到清洁箱的内部的空气通道(132)中。
2.根据权利要求1所述的机器人地板清洁系统，其中，所述气流阀(186)位于清洁机器人(100，100')内，使得当气流阀处于关闭位置时，风扇(195)基本上与清洁箱(122，122'，122")的内部密封。
3.根据权利要求1或2所述的机器人地板清洁系统，其中，所述排空真空件(212)配置为导致反向气流通过清洁箱，从清洁箱携带灰尘和碎屑通过抽气开口(216)并进入排空站的壳体(202，202')。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的机器人地板清洁系统，其中，所述清洁箱(122，122'，122")包括沿清洁箱的壁的至少一个开口(134，172)，以及密封构件(176，182)，所述密封构件安装到清洁箱的壁，与所述至少一个开口对准。
5.根据权利要求4所述的机器人地板清洁系统，其中，所述至少一个开口(134，172)包括沿着清洁箱的后壁定位的抽气通风口(172)或排气口(134)。
6.根据权利要求4或5所述的机器人地板清洁系统，其中，所述密封构件包括柔性和弹性挡板(178，184)，挡板响应于排空真空件的操作而可从关闭位置调节到打开位置。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的机器人地板清洁系统，其中，所述清洁机器人还包括设置在清洁机器人下侧的开口(109，109’)中的清洁头组件(108)，所述清洁头组件包括彼此相邻设置的一对辊(110，110’，112，112’)，以在它们之间形成间隙(114)，并且其中，所述排空真空件(212)的操作导致反向气流从清洁箱(122，122’，122”)通过，从而通过辊之间的间隙。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的机器人地板清洁系统，其中，所述排空站(200，200’)还包括响应于位于清洁箱(122，122'，122")的基座附近的金属板(197)的机器人兼容性传感器(218)，特别地，其中，所述机器人兼容性传感器包括电感感测部件。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的机器人地板清洁系统，其中，所述排空站(200，200’)还包括：
可拆卸地联接到壳体(202，202’)的碎屑罐(204，204’)，用于接收由排空真空件(212)通过抽气开口(216)吸入排空站壳体中的空气所携带的碎屑，以及
罐传感器(224)，所述罐传感器响应于碎屑罐到壳体的附接或碎屑罐从壳体的脱离。
10.根据权利要求9所述的机器人地板清洁系统，其中，所述排空站(200，200’)还包括：
至少一个碎屑传感器(228)，其响应于经由吸入到排空站壳体(202，202’)中的空气而进入碎屑罐(204，204’)的碎屑；以及
联接到碎屑传感器的控制器(230)，所述控制器配置为基于来自碎屑传感器的反馈来以碎屑罐填充有碎屑的百分比确定碎屑罐的充满状态。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的机器人地板清洁系统，其中，所述排空站(200，200’)还包括：
响应于排空真空件(212)的操作的马达电流传感器(226)，以及
联接到马达电流传感器的控制器(230)，所述控制器配置为基于来自马达电流传感器的感觉反馈来确定靠近排空真空件的过滤器(221)的操作状态。
12.根据权利要求1-11中的任一项所述的机器人地板清洁系统，其中，所述排空站还包括无线通信系统(227)，所述无线通信系统配置为将描述排空站的状态的信息传送到移动设备(300)。
13.一种排空自动地板清洁机器人(100，100’)的清洁箱的方法，所述方法包括：
将移动地板清洁机器人对接到排空站(200，200’)的平台(206，206’)，将平台的抽气开口密封到清洁机器人的下侧上的开口(109，109’)；
通过操作排空站的排空真空件，经由抽气开口将空气吸入排空站的壳体；以及
致动设置在清洁机器人内的单向气流阀(186)，以抑制空气由于操作排空真件而被吸入通过清洁机器人的风扇。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，致动气流阀包括通过排空真空件(212)的抽吸力来以向上枢转运动拉动气流阀(184)的挡板(186)，以用挡板基本上密封将清洁机器人的机器人真空件连接到清洁箱(122，122’，122”)内部的空气通道(132)。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，将空气吸入到排空站(200，200')还包括通过清洁机器人吸入反向气流，反向气流从清洁箱(122，122'，122")携带灰尘和碎屑通过抽吸开口(216)并进入排空站的壳体(202，202')。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，通过清洁机器人吸入反向气流包括将来自清洁箱的反向气流引导通过清洁机器人的辊之间的间隙。
17.根据权利要求13-16中的任一项所述的方法，其中，将空气吸入排空站(200，200')还包括经由排空真空件的抽吸力沿着清洁箱(122，122'，122”)的壁将密封构件(176，182)的挡板(178，184)拉动远离开口(134，172)。
18.根据权利要求13-17中任一项所述的方法，还包括：
监测机器人兼容性传感器(218)，所述机器人兼容性传感器响应于位于清洁箱(122，122'，122”)的基座附近的金属板(197)的存在，以及
响应于检测到金属板的存在，启动排空真空件(212)的操作。
19.根据权利要求13-18中任一项所述的方法，还包括：
监测至少一个碎屑传感器(228)以检测罐的充满状态，所述碎屑传感器响应于经由吸入到排空站壳体(202，202')中的空气而进入排空站(200，200')的可拆卸罐(204，204')的碎屑，以及
响应于基于充满状态而确定罐基本上充满，抑制排空真空件(212)的操作。
20.根据权利要求13-19中任一项所述的方法，还包括：
监测响应于排空真空件的操作的马达电流传感器(226)，以检测靠近排空真空件的过滤器(221)的操作状态，以及
响应于确定过滤器是脏的，经由通信系统(227)向用户提供过滤器的操作状态的可视指示。
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