CN107708511B - 用于表面的半自主清洁的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种设备,其包括框架、由框架支撑的驱动组件、由框架支撑的电子系统以及联接到框架的清洁组件。驱动组件被配置为使框架沿着表面运动。清洁组件被配置为接合表面以将碎屑从表面转移到由框架支撑的存储容积。电子系统具有至少处理器和存储器。处理器被配置为定义供驱动组件沿其行进的路径,并且处理器被配置为基于从至少一个传感器接收的至少一个信号重新定义供驱动组件沿其行进的路径。
Description
相关申请的交叉参考
本申请要求享有2015年4月24日提交的、题名为“Apparatus and Methods forSemi-Autonomous Cleaning of Surfaces”的美国临时专利申请序列No.62/152,303的优先权和利益,该美国临时专利申请的整个公开内容通过参考包含于此。
技术领域
本文所述的实施例涉及用于清洁表面的设备和方法,并且更具体地,涉及用于至少半自主清洁地板和/或其它表面的设备和方法。
背景技术
已知的是使用被配置为执行一组任务的至少半自主的装置。例如,机器人可以用于清洁表面、修剪草坪、从贮存的库存收集物品,等等。这样的装置可以被配置为以多种不同的方式操作;然而,所有这些装置的核心在于由装置确定其相对于给定区域的位置的能力。具体来说,某些用于至少半自主清洁诸如地板的表面的已知装置可以被配置为确定其相对于该表面的区域的位置。在某些情况下,这样的装置和/或机器人可以包括任何数量的传感器、照相机、发光和/或感测装置(例如,可见光、红外光等)、无线电和/或声波发射器(例如,声纳)、全球定位系统(GPS)无线电和/或任何其它用于将装置和/或机器人布置在区域内的装置。尽管这些装置(机器人)被配置为以至少半自主的方式操作,但是最佳设计和/或控制仍然存在挑战。
例如,在某些情况下,诸如声纳的对象感测方法可以是受限制的、是不精确的和/或是难以编程的。在其它情况下,被配置为(例如,被编程为)沿着预定路径行进的机器人会遇到意外的障碍物或类似情况,这可以导致机器人以在无用户(例如,人类)干预的情况下会不可恢复的方式从预定路径偏离。此外,对预定路径的定义可以包括广泛的时间和/或编程,并且经常不是应当供机器人行进的最高效路径。在又一些其它情况下,某些已知的机器人未能向用户提供关于机器人位置、进度和/或状态的指示。此外,被配置为清洁表面的某些机器人的布置会缺乏合适的驱动系统,所述合适的驱动系统可以允许机器人进入角落中和/或以其它方式有效地清洁所需表面。
因而,存在对改进的用于半自主清洁表面的设备和方法的需要。
发明内容
本文描述了用于至少半自主清洁地板和/或其它表面的设备和方法。在某些实施例中,一种设备包括框架、由框架支撑的驱动系统、由框架支撑的电子系统以及联接到框架的清洁组件。驱动系统被配置为使框架沿着表面运动。清洁组件被配置为接合表面以将碎屑从表面转移到由框架支撑的存储容积。电子系统具有至少处理器和存储器。处理器被配置为定义供驱动系统行进的路径,并且处理器被配置为基于从至少一个传感器接收的至少一个信号重新定义供驱动系统行进的路径。
附图说明
图1是根据实施例的半自主机器人的示意图。
图2至图4是根据实施例的半自主机器人的前透视图、后透视图和俯视透视图。
图5是在电子器件罩被移除的情况下的图2的半自主机器人的后视图。
图6是包含在图2的半自主机器人中的框架和驱动系统的部分的后透视图。
图7是包含在图2的半自主机器人中的框架和驱动系统的部分的俯视透视图。
图8是包含在图6的驱动系统中的轮的透视图;
图9和图10分别是根据实施例的半自主机器人的透视图和后视图。
图11是图9的半自主机器人的部分的分解图。
图12是包含在图9的半自主机器人中的驱动系统的透视图。
图13是图12的驱动系统的分解图。
图14和图15分别是图12的驱动系统的前视图和后视图。
图16是包含在图9的半自主机器人中的清洁组件的透视图。
图17是在没有罩的情况下的图16的清洁组件的透视图。
图18和图19分别是根据实施例的半自主机器人的前透视图和后透视图。
图20是在盖被移除的情况下的图18的半自主机器人的俯视图。
图21是包含在图18的半自主机器人中的框架、驱动系统和清洁组件的部分的透视图。
图22是图21的框架、驱动系统和清洁组件的部分的分解图。
图23是图21的框架和驱动系统的部分的仰视透视图。
图24是图21的驱动系统的俯视图。
图25是包含在图21的驱动系统中的驱动机构的分解图。
图26和图27是图21和图22的清洁组件的俯视透视图和仰视透视图。
图28是在护罩被移除的情况下的图21和图22的清洁组件的透视图。
图29和图30分别是根据实施例的半自主机器人的前透视图和后透视图。
图31是在一个或多个盖被移除的情况下的图29的半自主机器人的俯视透视图。
图32是包含在图29的半自主机器人中的框架的部分的局部分解图。
图33是包含在图29的半自主机器人中的框架、驱动系统和清洁组件的部分的透视图。
图34是图33的框架、驱动系统和清洁组件的部分的局部分解图。
图35是图33的框架和驱动系统的部分的局部分解图。
图36是图33的框架和驱动系统的部分的前透视图。
图37是包含在图33的驱动系统中的驱动机构的局部分解图。
图38是图33的清洁组件的后透视图。
图39和图40分别是在没有一个或多个部分以示出内部部件的情况下的所示的图38的清洁组件的右视图和左透视图。
图41和图42是根据实施例的清洁组件的俯视透视图和仰视透视图。
图43是在护罩被移除的情况下的图41和图42的清洁组件的透视图。
图44是用于定义清洁计划的方法的图示。
具体实施方式
本文所述的装置和方法可以例如用在至少半自主的地板打扫、真空抽吸和/或擦洗中。在某些实施例中,一种设备包括框架、由框架支撑的驱动系统、由框架支撑的电子系统以及联接到框架的清洁组件。驱动系统被配置为使框架沿着表面运动。清洁组件被配置为接合表面以将碎屑从表面转移到由框架支撑的存储容积。电子系统具有至少处理器和存储器。处理器被配置为定义供驱动系统行进的路径,并且处理器被配置为基于从至少一个传感器接收的至少一个信号重新定义供驱动系统行进的路径。
在某些实施例中,一种半自主清洁机器人包括框架、驱动系统、清洁组件和电子系统。驱动系统由框架支撑并且被配置为使框架沿着表面运动。驱动系统具有至少一个轮,所述至少一个轮被配置为围绕第一轴线和与第一轴线不平行的第二轴线旋转。清洁组件联接到框架并且被配置为接合表面以将碎屑从表面转移到由框架支撑的存储容积。电子系统由框架支撑并且具有至少处理器和存储器。处理器被配置为执行存储在存储器中的、与定义路径相关联的一组指令。驱动系统被配置为使清洁组件沿着路径运动,并且清洁组件被配置为接合表面以将碎屑从表面转移到存储容积。处理器被配置为定义重新定义的路径,驱动系统被配置为基于接收与所述重新定义的路径相关联的至少一个信号使清洁组件沿着所述重新定义的路径运动。
在某些实施例中,半自主清洁机器人包括支撑至少一个存储容积的框架、联接到框架的驱动系统、联接到框架的清洁组件以及由框架支撑的电子系统。驱动系统被配置为使框架沿着表面运动。驱动系统具有一组轮,每个轮都被配置为响应于与一组马达不同的马达的输出而围绕轮轴线旋转。在每个轮轴线之间限定的角度是基本相等的。每个轮都包括一组辊,所述一组辊中的每个都被配置为围绕独立的辊轴线旋转,所述独立的辊轴线不平行于与该轮相关联的轮轴线。清洁组件被配置为接合表面以将碎屑从表面转移到至少一个存储容积。电子系统被配置为将一个或多个信号发送到来自该组马达的至少一个马达,所述一个或多个信号指示使相关联的轮围绕相关联的轮轴线旋转以使清洁组件沿着表面沿着预定路径运动的指令。
一种使用清洁机器人至少半自主清洁表面的方法,所述清洁机器人具有被配置为控制清洁机器人的至少一部分的电子系统,所述方法包括:定义初始数据集,所述初始数据集基于在电子系统的处理器处从包含在清洁机器人中的至少一个传感器接收的数据表示待清洁的表面的映射。处理器将初始数据集分解成多个扇区数据集,其中每个扇区数据集都表示映射的扇区。为每个扇区数据集都定义扇区内(intra-sector)数据集。每个扇区内数据集都至少部分地基于计算效率表示沿着映射的相关联的扇区的扇区内路径,所述计算效率是与清洁机器人清洁与该扇区相对应的表面的部分相关联。定义扇区间(inter-sector)数据集,所述扇区间数据集至少部分地基于结合每个扇区间路径和计算效率来表示沿着映射的扇区间路径,所述计算效率是与清洁机器人基本沿着扇区间路径在表面上运动以清洁表面相关联。
如本说明书中所使用的,单数形式的“一(a,an)”和“这(the”)包括复数指示物,除非上下文另有明确规定以外。因而,例如,术语“一构件”旨在意味着单个构件或构件的组合,“一材料”旨在意味着一种或多种材料或其组合。
如本文所使用的,术语“组”可以指的是多个特征或具有多个部件的单个特征。例如,当涉及一组壁时,该组壁可以被认为是具有多个部分的一个壁,或者该组壁可以被认为是多个不同的壁。因而,整体构造的物品可以包括一组壁。这样的一组壁可以包括彼此连续的或不连续的多个部分。例如,整体构造的壁可以包括一组止动器,其可以说是形成一组壁。一组壁也可以由分开生产的且随后被连结在一起(例如,经由焊接、粘合剂或任何合适的方法)的多个物品制造。
如本文所使用的,术语“模块”指的是任何组件和/或一组可操作联接的电气部件,其可以包括例如存储器、处理器、电气轨迹、光学连接器、软件(在硬件中执行)和/或类似物。例如,在处理器中执行的模块可以是基于硬件的模块(例如,现场可编程门阵列(FPGA),专用集成电路(ASIC),数字信号处理器(DSP))和/或基于软件的模块(例如,存储在存储器中的和/或在处理器中执行的计算机代码的模块)的任何组合,其能够执行与该模块相关联的一个或多个特定功能。
如本文所使用的,术语“运动学”描述在不考虑运动的原因的情况下的点、物体或物体的系统的运动。例如,物体的运动学可以描述平移运动、旋转运动或平移运动和旋转运动两者的组合。当考虑物体的系统的运动学时,已知的数学方程式可以用于描述物体相对于平面或一组平面、相对于轴线或一组轴线和/或相对于包含在物体的系统中的一个或多个其它物体的运动。
如本文所使用的,术语“反馈”、“反馈系统”和/或“反馈回路”指的是其中过去或现在特征影响当前或未来动作的系统。例如,驱动机构被称为反馈系统,其中驱动机构的状态(例如,位置、方向、速度、加速度等)取决于反馈到驱动机构的当前或过去状态。在某些情况下,反馈系统可以是包括多个继电器、开关和/或类似物的机电系统,其可以基于从传感器接收的信号、电的流动或电的流动方向和/或类似物打开或关闭电路。在某些情况下,可以在可编程逻辑控制器(PLC)中控制和/或执行反馈系统,所述可编程逻辑控制器(PLC)可以基于来自系统部件的输入、电路的状态和/或电功率流使用控制逻辑执行一个或多个动作。在某些情况下,PLC可以包括诸如比例积分微分(PID)控制器的控制方案。照此,某些反馈系统的输出可以通过比例项、积分项和微分项的总和进行数学描述。经常在一个或多个电子装置中执行PID控制器。在这类控制器中,比例项、积分项和/或微分项可以被主动地“调整”以改变反馈系统的特征。
电子装置经常执行反馈系统以主动地控制机械系统的运动学,以便实现和/或维持期望的系统状态。例如,可以通过改变一个或多个部件相对于包含在系统(例如,质量-弹簧系统和/或类似物)中的任何其它部件的运动学和/或位置来控制该系统内的力以执行反馈系统。进一步扩展,反馈系统可以确定包含在机械系统中的一个或多个部件的当前和/或过去状态(例如,位置、速度、加速度、力、转矩、张力、电功率等)并且将过去和/或当前状态值返回到例如PID控制方案。在某些情况下,电子装置可以执行任何合适的数值方法或其任何组合(例如,牛顿法、高斯消元法、欧拉法、LU分解法等)。因而,基于一个或多个部件的过去和/或当前状态,可以主动地改变机械系统以实现期望的系统状态。
在某些实施例中,用于自主地板打扫和擦洗的装置(例如,机器人)可以包括电子系统,其被配置为基于与机器人的操作条件相关联的一个或多个信号和/或基于与待清洁的区域相关联的环境条件执行和/或实行一组指令和/或模块以控制驱动系统、清洁组件、可更换清洁头、真空源、泵、马达和/或类似物中的至少一个。例如,在某些实施例中,电子系统可以包括至少一个处理器、存储器和电源以及任何合适的传感器、编码器、信标、照相机和/或类似物(在本文中统称为“传感器“),并且可以执行与控制机器人的部分(例如,经由反馈控制系统、PLC、PID等)相关联的任何数量的处理,以维持机器人的安全操作以及提供环境意识,例如,本地化和/或映射。这类传感器可以与处理器和/或远程控制装置通信(例如,至少间接地),所述处理器和/或远程控制装置与诸如遥控器、运动装置、智能电话、平板电脑、膝上型计算机、个人计算机和/或类似物的电子系统通信。
作为示例,在某些实施例中,处理器和/或其它合适的控制器可以与以下通信:一个或多个激光收发器、照相机、无线电、编码器、惯性测量单元(IMU)、范围传感器和/或任何其它被配置为发送与机器人的至少一个操作条件、状况、状态等相关联的数据的合适装置。具体地,激光收发器可以是二维(2-D)激光扫描仪光雷达(LIDAR)系统,例如,由在日本的Hokuyo Automatic Co.制造的UTM-30LX;照相机可以是三维(3-D)照相机,例如,由在美国华盛顿州雷德蒙德的Microsoft Corp.制造的Kinect v2光学照相机和/或传感器;无线电或无线电信标可以是无线电收发器(例如,超宽带无线电),例如,由在爱尔兰都柏林的decaWave制造的DW1000;编码器可以是轮编码器或类似物,例如,由在华盛顿州温哥华的USDigital制造的E3系列光学编码器;IMU可以是多轴多传感器的装置(例如,3轴罗盘、3轴陀螺仪和3轴加速度传感器),例如,由在加拿大艾伯塔省卡尔加里的Phidgets制造的PhidgetSpatial 3/3/3;范围传感器可以是红外(IR)距离传感器,例如,在日本的Sharp制造的GP2Y系列。虽然描述了具体的部件(例如,传感器、收发器、照相机、无线电、编码器、IMU等),但是部件的列表并不是被配置为便于本文所述的实施例的操作的电气和/或电子装置的详尽列举。因而,本文所述的任何实施例可以包括任何合适的电气和/或电子装置。类似地,本文所述的任何实施例可以包括与以上列出的那些不同但又执行基本相同的功能的传感器或类似物。
在某些实施例中,包含在机器人中的电子系统的处理器可以执行与配制清洁流体相关联的一组指令、代码和/或模块。例如,处理器可以执行一组指令和/或模块,使得将预定体积的期望的清洁化学品与稀释剂(例如水)混合以配制具有用于给定地板类型的期望的稀释率的清洁流体,如本文进一步详细描述的。在某些实施例中,电子系统可以包括诸如显示器的用户界面,以允许用户与机器人交互和/或图形地表示与机器人相关联的一个或多个操作条件。在某些实施例中,电子系统和/或包含在其中的处理器可以被配置为向远程控制装置(如上所述)发送指示在远程控制装置的显示器上呈现数据的指令,其图形地表示机器人的一个或多个操作条件、与正被清洁的表面相关联的状态和/或类似参数。例如,处理器可以基于机器人的一个或多个操作条件、与待由机器人清洁的区域相关联的一个或多个环境条件和/或用户输入来确定和/或定义进展和/或规划报告并且可以向用户界面和/或远程控制装置发送这样的信号,即,所述信号指示图形地表示与一个或多个操作条件和/或一个或多个环境条件相关联的数据的指令。
在某些实施例中,机器人可以包括驱动系统,所述驱动系统被配置为使机器人沿着表面前进,以将清洁组件(例如,清洁头或类似物)放置到转角或其它紧密区域中,而没有导致机器人变得卡住、困住并且/或者能够以其它方式运动。在某些实施例中,驱动系统可以允许用于在具有相对复杂的布局的区域中在边缘和转角附近进行清洁和/或允许用于在没有广泛规划的情况下清洁新位置。在某些实施例中,驱动系统可以使得每个动力轮都与其自身的马达相关联和/或都由其自身的马达驱动。此外,在某些实施例中,机器人的驱动系统可以被配置为用于完整的运动,其中驱动系统可以围绕相关联的轴线旋转每个轮,同时允许用于使机器人在与上面行进机器人的表面相关联的平面中以三个自由度平移。换言之,驱动系统可以被配置为完整的运动,其可以允许用于使轮旋转和使机器人在x和y方向上平移。在某些实施例中,驱动系统的布置可以允许用于在抵靠壁或处于转角中的同时精确点转动(例如,“零度”转动)。例如,在某些实施例中,机器人可以包括清洁组件或清洁头,其可以在两个从动轮之间的轴线上具有延伸超出机器人(例如,驱动器)的边缘或周边的边缘或周边并且/或者其可以布置在机器人的驱动系统和/或其它部分的前方。照此,驱动系统可以将清洁组件和/或清洁头定位到转角和/或其它物体中,允许清洁组件和/或清洁头清洁相关联的区域,并且继而在仍然清洁的同时从转角驱动出来和/或驱动脱离与物体的接触。
图1是根据实施例的装置100的示意图,例如,被配置为清洁表面的机器人。装置100(在本文中也称为“清洁机器人”或“机器人”)至少包括框架110、驱动系统140、电子系统190和清洁组件165。清洁机器人100可以用于清洁(例如,真空抽吸、擦洗、消毒等)任何合适的表面区域,例如,家庭、商业建筑物、仓库等的地板。机器人100可以是任何合适的形状、尺寸或配置,并且可以包括一个或多个系统、机构、组件或子组件(图1中未示出),其可以执行与例如沿表面行进、映射表面、清洁表面和/或类似功能相关联的任何合适的功能。
机器人100的框架110可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如,在某些实施例中,框架110可以包括一组部件或类似物,其被联接以形成支撑结构,所述支撑结构被配置为支撑驱动系统140、清洁组件165和电子系统190。在某些实施例中,框架110可以包括任何合适的部件,例如,片、管、杆、棒等。在某些实施例中,这类部件可以由金属或金属合金形成,例如,铝、钢和/或类似物。在其它实施例中,这类部件可以由热塑性塑料和/或聚合物形成,例如,尼龙、聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚氟乙烯、聚(乙烯基咪唑)和/或其共混物和共聚物。
在某些实施例中,框架110可以包括被配置为限定一个或多个内部容积的一组部件。例如,框架110可以包括一个或多个金属板部件,其可以限定一个或多个内部容积。在其它实施例中,框架110可以包括和/或可以联接到本体、罩、封皮等,其可以限定一个或多个内部容积。在该实施例中,框架110(或联接到框架110的本体)至少限定碎屑容积112。碎屑容积112可以是任何合适的形状、尺寸或配置,并且可以是可选择性地密封的。例如,在某些实施例中,框架110可以联接到机器人100的本体,其限定碎屑容积112。该本体可以包括盖或罩,其被配置为封闭、盖住和/或以其它方式阻塞本体的开口与碎屑容积112流体连通(例如,经由管、导管、通道、开口等)。此外,如图1所示,清洁组件165可以与碎屑容积112流体连通。因此,清洁组件165可以将垃圾、碎屑、流体和/或类似物从上面运动有机器人100的表面转移到碎屑容积112。类似地,框架110可以限定和/或可以联接到这样的本体,即,所述本体可以限定电子系统容积、清洁溶液容积、溶液回收容积、干碎屑容积和/或任何其它合适的容积。
机器人100的驱动系统140联接到框架110和/或以其它方式由框架110支撑。驱动系统140可以包括一个或多个轮,其被配置为沿着表面滚动以使机器人100在该表面上运动。在某些实施例中,一个或多个轮可以是例如全向轮或类似物。在这种实施例中,轮可以联接到框架并且可以被配置为响应于力而围绕轴线旋转。轮限定例如沿其布置有一组辊的圆周。该组辊可以是相对小的辊,它们每个都被配置为围绕与该辊相关联的轴线旋转。每个辊的轴线都可以例如与供轮旋转的轴线垂直。这样,随着轮围绕其轴线旋转,沿着轮的圆周布置的辊可以被配置为围绕相关联的轴线旋转,这继而可以使机器人100沿着任何合适的方向前进。换言之,驱动系统140可以被配置为用于完整的运动。
在某些实施例中,驱动系统140可以包括一个或多个马达,其被配置为向驱动系统140供以动力(例如,驱动、旋转、旋动、接合、促动等)。在某些实施例中,一个或多个马达可以被配置为以任何合适的速率和/或任何合适的方向(例如,向前或向后)旋转驱动系统140的轮。在某些实施例中,驱动系统140可以是包括联接到第一马达的第一轮和联接到第二马达的第二轮的差速驱动系统。例如,第一轮和第二轮可以布置在框架110的相对的两侧上。在某些实施例中,电子系统190可以操作地联接到第一马达和第二马达(例如,电连接),使得电子系统190可以发送与操作马达相关联的电子信号。另外,驱动系统140可以包括在被动布置中联接到框架110的一个或多个轮。换言之,驱动系统140可以包括未联接到马达的任何合适数量的轮。
在某些实施例中,机器人的驱动系统可以是差速驱动系统、单个可转向轮驱动系统和/或全方向驱动系统。在某些实施例中,差速驱动系统和/或全方向驱动系统可以使用两个或更多个马达,每个马达都旋转相关联的轮以沿着表面驱动机器人。例如,这种轮可以是被配置为围绕至少两个轴线提供旋转的全方向轮(在本文中也称为“全向轮”),其可以允许机器人沿着任何合适的方向行进。在某些实施例中,单个可转向轮驱动系统可以使用至少一个马达来旋转可转向轮以沿着表面驱动机器人,和/或使用至少一个马达或其它输入机构以使可转向轮转向。
在某些实施例中,马达可以包括离合器、制动器或类似物,其被配置为响应于来自电子系统190的信号或信号的缺乏而基本锁定马达。类似地阐述,马达可以被放置在锁定配置中以限制机器人100响应于来自电子系统190的流动电功率或缺乏电功率的运动。在某些情况下,电子系统190可以被配置为向第一个马达发送第一信号以促使第一马达沿着第一旋转方向旋转第一轮并且可以向第二马达发送第二信号以促使第二马达沿着与第一旋转方向相反的第二旋转方向停止第二轮的旋转。照此,电子系统190可以将一组信号发送到驱动系统140以促使机器人100响应于来自电子系统190的信号而转动,如本文进一步详细描述的。在某些实施例中,驱动系统140的布置可以允许机器人100将清洁组件165放置到转角和/或其它可能被某些已知的驱动系统遗漏的紧密区域中。
虽然驱动系统140在上文被描述为包括分别联接到第一马达和第二马达的第一轮和第二轮,但是在其它实施例中,驱动系统140可以包括任何合适数量的轮和/或马达。例如,在某些实施例中,驱动系统140可以包括三个轮,所述三个轮中的每个都联接到其自身的马达。在某些实施例中,轮可以以基本三角形的布置或类似布置联接到框架110。例如,在某些实施例中,轮可以相对于其它轮以一角度例如120度布置。如上所述,每个轮都可以是全向轮或类似物。因此,电子系统190可以被配置为向驱动系统140发送一组信号,并且更具体地,向包含在驱动系统140中的一个或多个马达发送一组信号,以促使一个或多个马达旋转其相关联的轮,由此使机器人100沿着期望的方向运动。
在其它实施例中,驱动系统140可以包括单个可转向轮组件和任何合适数量的被动轮(如上所述)。可转向轮组件可以包括至少一个马达,其被配置为旋转包含在可转向轮组件中的轮。可转向轮组件可以被可旋转地联接到框架110。在某些实施例中,可转向轮组件可以包括被配置为相对于框架110旋转可转向轮组件的马达。这样,电子系统190可以向驱动系统140发送一组信号以促使轮围绕第一轴线旋转和促使可转向轮组件围绕与第一轴线垂直的第二轴线旋转。因而,响应于从电子系统190接收的一组信号,驱动系统140可以使机器人100沿着任何合适的方向运动。
包含在机器人100中的清洁组件165可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。如上所述,清洁组件165联接到框架110和/或以其它方式由框架110支撑。更具体地,在某些实施例中,清洁组件165可以联接到框架110和/或可以从框架110经由任何合适的连杆或类似物悬置。在某些实施例中,这种连杆可以例如允许清洁组件165相对于框架110运动。例如,在某些实施例中,连杆可以被配置为使清洁组件165更接近或远离框架110运动,这继而可以使清洁组件165远离或更接近供机器人100沿其运动的表面运动。在某些实施例中,机器人100可以包括致动器和/或类似物,其被配置为使连杆相对于框架110运动以将清洁组件165放置在期望的位置中。
清洁组件165可以包括任何合适的清洁机构、刷、辊、盘、擦洗器、轨道和/或类似物,其被配置为接合上面行进有机器人100的表面。例如,在某些实施例中,清洁组件165可以包括可以限定真空室的壳体或类似物,并且可以包括可旋转地联接到壳体并且至少部分地布置在真空室中的一个或多个圆柱形刷。一个或多个刷可以被可操作地联接到马达,所述马达被配置为相对于壳体旋转一个或多个刷。在某些实施例中,清洁组件165可以包括清洁头或类似物,其可以包括圆柱形清洁构件、盘清洁构件、轨道清洁构件和/或类似物中的一个或多个。这种清洁头和/或包含在其中的一个或多个清洁构件可以从一种类型(例如,圆柱形清洁构件)可交换到另一种类型(例如,轨道清洁构件),由此允许清洁组件165清洁不同类型的表面。
在某些实施例中,机器人100可以包括裙部或类似物(图1中未示出),其可以形成包围机器人100的至少一部分的刮板和/或类似物以朝向清洁组件165指引碎屑。例如,在某些实施例中,裙部可以联接到框架110,并且可以被配置为延伸超出机器人100的后部部分,使得裙部的至少一部分与表面接触。在某些实施例中,与表面接触的裙部的部分可以具有比框架110的宽度大的宽度或长度。在某些实施例中,裙部的至少一部分由基本有弹性的、顺应性的和/或其它柔性的材料形成和/或包括基本有弹性的、顺应性的和/或其它柔性的材料,所述材料当被放置成与表面接触时可以变形。因而,随着机器人100沿着表面运动(例如,经由驱动系统140),裙部可以追踪机器人100以限制和/或基本防止机器人100忽略过碎屑。在某些实施例中,裙部可以经由偏置构件和/或弹簧联接到框架110,所述偏置构件和/或弹簧被配置为在裙部的一部分上施加力以维持裙部和表面之间接触。照此,裙部可以用作刮板或类似物,其被配置为限制和/或基本防止机器人100忽略过流体。换言之,裙部可以用作刮板或类似物,其可以吸收和/或指引流体,使得基本所有流体(例如,用过的清洁流体或类似物)被吸收和/或夹带在进入清洁组件165的碎屑的流动中。
清洁组件165还可以包括被配置为在真空室内产生负压的泵或类似物。在某些实施例中,泵可以联接到壳体并且与真空室流体连通。在其它实施例中,泵可以例如被布置在框架110的碎屑容积112内并且经由管、导管、通道、开口、端口等与真空室流体连通。清洁组件165与电子系统190通信,并且清洁组件165被配置为向与清洁组件165的操作相关联的电子系统190发送信号和/或从与清洁组件165的操作相关联的电子系统190接收信号。例如,在某些实施例中,电子系统190可以向清洁组件165发送信号,所述信号可以促使将清洁组件165与框架110联接的连杆被致动,可以促使泵从“通电”操作状态转变到“断电”操作状态和/或改变通过泵的流量,可以促使可操作地联接到一个或多个电刷的马达从“通电”操作状态转变到“断电”操作状态并且/或者改变其输出速度,并且/或者进行类似活动。因此,清洁组件165可以被配置为接合上面行进有机器人100的表面以清洁该表面。此外,在某些实施例中,电子系统190可以例如控制由清洁构件、刷、盘、轨道和/或清洁头抵靠正被清洁的表面所施加的压力。
如上所述,包含在机器人100中的电子系统190可以控制其至少一部分。电子系统190可以包括至少存储器、处理器和输入/输出(I/O)接口。存储器可以是例如随机存取存储器(RAM)、存储器缓冲器、硬盘驱动器、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)和/或类似物。在某些实施例中,如上所述,存储器存储指令以促使处理器执行与控制包含在机器人100中的一个或多个机械和/或电气系统相关联的模块、处理和/或功能。电子系统190的处理器可以是任何合适的处理装置,例如,通用处理器(GPP)、中央处理单元(CPU)、加速处理单元(APU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)。处理器可以被配置为运行或执行与包含在机器人100中的一个或多个机械和/或电气系统的操作相关联的、存储在存储器中的一组指令或代码。I/O接口可以例如是通用串行总线(USB)接口;电气和电子工程师协会(IEEE)1394接口(FireWire);ThunderboltTM接口;串行ATA(SATA)接口或外部串行ATA(eSATA)接口;网络接口卡(其包括一个或多个以太网端口和/或无线电波,例如,无线保真无线电、无线电或类似物)。I/O接口被配置为向处理器发送信号和/或从处理器接收信号。类似地,I/O接口可以被配置为从包含在机器人100中的任何合适的电气和/或电子装置接收数据和/或向其发送数据。
在某些实施例中,电子系统190可以被配置为使用诸如PID控制方案和/或类似方案的反馈控制方法来控制机器人100的任何合适的部分。例如,I/O接口可以从一个或多个电气和/或电子部件(例如,包含在机器人100中的一个或多个马达、泵、致动器和/或传感器(如上所述))接收与操作条件或类似物相关联的信号(图1中未示出)。在接收时,I/O接口可以将与信号相关联的数据发送到处理器,所述处理器继而可以至少部分地基于从I/O接口接收的数据执行与控制驱动系统140和/或清洁组件165的后续动作相关联的一组指令。然后,处理器可以将与后续动作相关联的数据发送到I/O接口,所述I/O接口继而可以向相关联的电气和/或电子部件(例如,马达、致动器、泵等)发送指示执行后续动作的指令。
作为示例,在某些实施例中,处理器可以执行与将机器人100至少暂时维持在距物体(例如,壁)的预定距离内相关联的一组指令、代码和/或模块。更具体地,在某些情况下,机器人100可以被配置为通过首先与限定待清洁的区域的一组壁平行地和/或相邻地行进而包围该待清洁的区域。在这种情况下,处理器可以从一个或多个传感器(例如,上述的那些)接收信号,并且基于其中包含的数据可以定义例如驱动系统140的操作条件,所述驱动系统140可操作成维持机器人100和/或清洁组件165的边缘或周边与壁相距的预定距离内(例如,在10厘米内、5厘米内、1厘米内和/或类似距离内),如本文进一步详细描述的。
在某些情况下,I/O接口可以接收与用户输入或类似参数相关联的数据,并且可以将数据发送到处理器。例如,用户输入可以与一个或多个系统参数或操作条件(例如,清洁流体配方、待分配清洁流体的流量、清洁头和/或刷速度、机器人100的期望的速度、待由机器人100清洁的表面的映射、楼面平面图、地板类型等、包含有环境中的一个或多个变化的表面的更新的映射和/或楼面平面图和/或类似参数)相关联。这样,电子系统190可以被配置为至少部分地基于与机器人100的操作条件、与机器人100正操作的环境相关联的环境条件、用户输入和/或类似参数相关联的数据以至少半自主的方式控制机器人100。
在某些情况下,I/O接口可以被配置为将数据通过有线和/或无线网络(图1中未示出)传输到远程电子装置(例如,外部装置),例如,手持控制器、计算机、膝上型计算机、运动装置、智能电话、平板电脑和/或类似物(图1中未示出)。例如,远程电子装置可以至少包括处理器、存储器和显示器,并且可以运行例如个人计算机应用、运动应用、网页和/或类似物。这样,用户可以操纵远程电子装置,使得与机器人100相关联的数据被图形地表示在远程电子装置的显示器上,如本文进一步详细描述的。此外,I/O接口可以从远程电子装置接收与上述系统参数和/或操作条件中的任一个相关联的数据和/或任何其它控制数据。
图2至图8示出根据实施例的装置200,例如,被配置为清洁表面的机器人。装置200(在本文中也称为“清洁机器人”或“机器人”)至少包括框架210、驱动系统240、电子系统290(图5至图7)和清洁组件265。清洁机器人200可以用于清洁(例如,真空抽吸、擦洗、消毒等)任何合适的表面区域,例如,家庭、商业建筑物、仓库等的地板。机器人200可以是任何合适的形状、尺寸或配置,并且可以包括一个或多个系统、机构、组件或子组件,其可以执行与例如沿表面行进、映射表面、清洁表面和/或类似功能相关联的任何合适的功能。
机器人200的框架210可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如,在某些实施例中,框架210可以包括一组部件或类似物,其被联接以形成支撑结构,所述支撑结构被配置为支撑驱动系统240、清洁组件265和电子系统290。更具体地,在该实施例中,框架210包括储存部分211和支撑部分220(例如,参见图2至图6)。如以上参照框架110所述的,框架210可以包括任何合适的部件,例如,片、管、杆、棒等。在某些实施例中,这类部件可以由金属或金属合金形成,例如,铝、钢和/或类似物。在其它实施例中,这类部件可以由热塑性塑料和/或聚合物形成,例如,尼龙、聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚氟乙烯、聚(乙烯基咪唑)和/或其共混物和共聚物。如图2至图5所示,在该实施例中,框架210可以包括一组安装件219,所述安装件中的每个都被配置为支撑包含在电子系统290中的电子部件(例如,每个都支撑包含在电子系统290中的激光发射器/传感器294)。
框架210的储存部分211可以包括一组部件,其被配置为限定碎屑腔212(例如,参见图4)、真空源腔215(例如,参见图4)和电子系统腔216(例如,参见图5)。碎屑容积212可以是任何合适的形状、尺寸或配置。如图2所示,框架210的储存部分211限定开口213,其被配置为将碎屑容积212放置成与清洁组件265流体连通。因而,清洁组件265可以将垃圾、碎屑、流体和/或类似物从上面运动有机器人200的表面转移到碎屑容积212,如本文进一步详细描述的。
真空源腔215被配置为接收、储存和/或以其它方式容纳真空源285。真空源285可以是被配置为产生负压差的任何合适的装置和/或机构,所述装置和/或机构继而可以产生吸力。例如,真空源285可以是真空泵(例如,活塞驱动泵、旋转叶片泵、旋转螺杆泵、隔膜泵和/或类似物),所述真空泵可以抽吸通过的流体(例如,诸如空气的气体)的流动。虽然在图2至图6未示出,但是框架210的储存部分211可以限定开口,其被配置为将碎屑容积212放置成与真空源腔215流体连通。照此,当真空源285处于“通电”的操作状态中(例如,接收电功率流)时,真空源285可以被配置为产生负压差,这继而可以在碎屑腔212内产生吸力。此外,在碎屑腔212经由开口213与清洁组件265流体连通的情况下,碎屑腔212内的吸力可以将垃圾、碎屑、流体、污垢和/或类似物从清洁组件265抽吸到碎屑腔212中,如本文进一步详细描述的。虽然在图2至图6中未示出,但是机器人200可以包括布置在开口内的任何合适的过滤器或类似物,所述开口被配置为将碎屑容积212放置成与真空源腔215流体连通。因而,过滤器可以限制不期望的碎屑的量被抽吸到真空源285中。
如图5所示,电子系统腔216被配置为接收电子系统290的至少一部分。更具体地,框架210的储存部分211可以包括壁217,在所述壁217上安装有电子系统290的至少一部分。在某些实施例中,壁217可以被配置为将碎屑腔212和真空源腔215物理地和流体地隔离电子系统腔216。这样,电子部件未暴露于转移到碎屑腔212中的碎屑的体积。在某些实施例中,电子系统腔216可以足够大以容纳电子系统290的至少一部分,例如,印刷电路板(PCB)、处理器、存储器、无线电、配电部件、电池291和/或类似物。
虽然在图2至图8未示出,但是在某些实施例中,储存部分211可以限定任何其它合适的腔、容积、储器和/或类似物。例如,在某些实施例中,储存部分可以包括干碎屑腔和湿碎屑腔。在这种实施例中,干碎屑腔可以被配置为接收基本干的碎屑,例如,垃圾、污垢、灰尘等,其可以例如在真空抽吸处理或类似处理期间被收集。类似地,湿碎屑腔可以被配置为接收基本湿的碎屑,其可以例如是由于使用清洁流体和一个或多个刷来擦洗表面并随后将用过的清洁流体抽吸到湿碎屑腔中而造成的。
在某些实施例中,储存部分可以限定清洁流体腔,所述清洁流体腔可以包括一个或多个容积,其可以被选择性地放置成流体连通以允许一种或多种固体产品、粉末状产品和/或流体产品混合而形成清洁流体。作为示例,框架的储存部分可以包括具有清洁产品容积和稀释剂容积的清洁流体腔。在某些情况下,机器人,并且更具体地,包含在机器人中的电子系统,可以将信号发送到一个或多个泵或类似物,所述泵或类似物可以将布置在清洁产品容积中的清洁产品的至少一部分转移到稀释剂容积中(或者反之亦然)以使清洁产品与诸如水的稀释剂混合。在其它实施例中,这种清洁流体腔可以限定其中用于混合清洁产品和稀释剂的混合容积。
如图2和图3中所示,框架210的储存部分211包括被配置为选择性地遮盖碎屑腔和真空源腔215的第一盖214和被配置为选择性地遮盖电子系统腔216的第二盖218。韩言之,第一盖214可以从第一位置运动到第二位置,在所述第一位置中第一盖214遮盖碎屑腔212和真空源腔215,在所述第二位置中用户可以接近碎屑腔212和/或真空源腔215。类似地,第二盖218可以从第一位置运动到第二位置,在所述第一位置中第二盖218遮盖电子系统腔216,在所述第二位置中用户可以接近电子系统290的至少一部分。
如上所述,框架210还包括支撑部分220(例如,参见图5至图7)。支撑部分220可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如,支撑部分220可以包括被配置为支撑例如框架210的储存部分211、驱动系统240和/或清洁组件265的任何合适的部件、零件、机构、连杆和/或类似物。在该实施例中,支撑部分220包括顶板221、底板223、清洁组件安装件227、后裙部安装件233和至少一个驱动机构安装件,如图5和图6中所示。更具体地,支撑部分220包括联接在顶板221与底板223之间的第一驱动机构安装件225A和第二驱动机构安装件225B。第一驱动机构安装件225A被配置为联接到和/或支撑包含在驱动系统240中的第一驱动机构241A,并且第二驱动机构安装件225B被配置为联接到和/或支撑驱动系统240的第二驱动机构241B,如本文进一步详细描述的。
顶板221可以联接到框架210的储存部分211以将支撑部分220联接到框架210的储存部分211。底板223与顶板221相对,并且底板223被配置为支撑驱动机构安装件225A和225B。后裙部安装件233联接到底板222,并且包括联接到后裙部235的端部部分234(例如,参见图5)。在某些实施例中,后裙部235可以被配置为接合供机器人200沿其行进的表面,以减少未夹带在清洁组件265中的碎屑的量,如本文进一步详细描述的。清洁组件支架227可以是被配置为将清洁组件265可运动地联接到支撑部分220的任何合适的安装件、连杆、组件、装置等。例如,如图6和图7中所示,清洁组件安装件227包括联接连杆228、枢转构件229和致动臂230。联接连杆228在第一端部处可旋转地联接到枢转构件229,并且被配置为在第二端部处联接到清洁组件265的安装部分279(例如,参见图4和图7)。类似地,致动臂230在第一端部处联接到顶板221,并且在第二端部处联接到清洁组件265的安装部分279。虽然在图2至图8中未示出,但是机器人200可以包括致动器或类似物,其被配置为使致动臂230相对于支撑部分220运动,以类似地使清洁组件265相对于支撑部分220运动,如本文进一步详细描述的。照此,清洁组件265可以联接到框架210的支撑部分220,并且可以相对于支撑部分220运动,以将清洁组件265相对于供机器人200将沿其行进的表面放置在期望的部分中。此外,在某些情况下,清洁组件265可以相对于支撑部分220运动,以调制由清洁构件和/或清洁头施加在表面上的压力的量(例如,基于地板类型、碎屑的类型和/或碎屑的量和/或类似参数)。
如上所述,机器人200的驱动系统240联接到框架210的支撑部分220和/或以其它方式由框架210的支撑部分220支撑。驱动系统240可以是被配置为使机器人200沿着表面运动的任何合适的系统、机构、机器、组件等。例如,在该实施例中,驱动系统240包括第一驱动机构241A和第二驱动机构241B(例如,参见图6和图7)。如上所述,第一驱动机构241A联接到框架210的支撑部分220的第一驱动机构安装件225A,并且第二驱动机构241B联接到支撑部分220的第二驱动机构安装件225B。
第一驱动机构241A包括马达242A、第一轮248A和第二轮250A。类似地,第二驱动机构241B包括马达242B、第一轮248B和第二轮250B。在某些实施例中,第一驱动机构241A和第二驱动机构241B可以在形式和功能上基本类似。因此,以下关于第一驱动机构241A的讨论适用于第二驱动机构241B,并且照此,第二驱动机构241B在此不进一步详细描述。
如图7中所示,第二轮250A联接到马达242A的输出(未示出)。第二轮250可以是任何合适的尺寸或配置。在某些实施例中,第二轮250A可以直接联接到马达242A的输出。在其它实施例中,第二轮250A可以例如经由带驱动、链驱动、齿轮驱动和/或任何其它合适的干预结构间接地联接到马达242的输出。在某些实施例中,马达242A和/或第二轮250A可以包括编码器、转速计、加速度计和/或任何其它合适的传感器或类似物,其被配置为确定例如第二轮250A和/或马达242A的输出的旋转位置、速度和/或加速度。如本文进一步详细描述的,这种编码器和/或传感器可以与电子系统290通信,并且可以向与第一驱动机构241A的操作相关联的电子系统290发送信号和/或从其接收信号。如上所述,第二驱动机构241B可以以与第一驱动机构241A基本类似的方式布置,并且从而可以向与第二驱动机构241B的操作相关联的电子系统290发送信号和/或从其接收信号。
包含在第一驱动机构241A中的第一轮248A可以是任何合适的尺寸和/或配置。第一轮248A可旋转地联接到框架210的支撑部分220,并且被配置为围绕轴线A1旋转;如图8中所示。在该实施例中,第一轮248A可以例如是全向轮、麦克纳姆轮和/或类似物,其限定圆周并且包括沿着圆周可旋转地布置的一组辊249。更具体地,在该实施例中,第一轮248包括相邻的两组辊,所述相邻的两组辊沿着轮的圆周布置,使得包含在一组辊中的辊249沿着圆周与包含在另一组辊中的辊249偏移。辊249可以是相对小的辊,每个辊都被配置为围绕与该辊249相关联的轴线旋转(例如,辊249被配置为围绕其相关联的轴线A2旋转,如图8中所示)。每个辊249的轴线(例如,如由轴线A2所示)可以例如与供轮248旋转的轴线A1垂直。这样,随着轮248围绕其轴线A1旋转,沿着轮248的圆周布置的每个辊249都可以被配置为围绕其相关联的轴线(例如,A2)旋转,这继而可以使机器人200沿着任何合适的方向前进。虽然示出和描述为垂直的,但是在其它实施例中,用于每个辊449的旋转轴线可以相对于轴线A1以任何合适的角度布置。例如,在某些实施例中,用于每个辊449的旋转轴线可以相对于轴线A1以大约45度的角度布置。
如上所述,第一驱动机构241A和第二驱动机构241B可以从与驱动系统240的操作相关联的电子系统290接收信号和/或可以向其发送信号。在某些情况下,电子系统290可以向第一驱动机构241A的马达242A和第二驱动机构241B的马达242B发送基本等同的信号和/或基本等量的电功率,并且作为响应,马达242A和242B可以使第二轮250A和250B分别以基本相同的速度(例如,转速和方向)旋转。照此,驱动系统240可以使机器人200在基本直的方向(例如,与相对于关联表面(例如,待清洁的地板)的平面的旋转运动成切线的方向)上沿着表面(例如,待清洁的地板)运动。换言之,当第一驱动机构241A和第二驱动机构241B从电子系统290接收基本相同的输入时,第一驱动机构241A的马达242A和第二驱动机构241B的马达242B分别以基本相同的速度旋转第二轮250A和250B,这继而使机器人200向前运动。
在某些情况下,第一驱动机构241A可以从电子系统290接收与由第二驱动机构241B接收的输入不同的输入,所述输入在某些情况下可以操作成改变机器人200相对于表面的平移速度和/或方向。在某些情况下,第一驱动机构241A可以接收来自电子系统290的输入,使得第一驱动机构241A的马达242A使第二轮250A沿着第一旋转方向旋转,而第二驱动机构241B接收来自电子系统290的输入,使得第二驱动机构241B的马达242B使第二轮250B沿着与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转。在这种情况下,当与例如第二轮250A正保持在固定位置中而第二轮250B正旋转(或者反之亦然)相比时,在第二轮250A和第二轮250B之间的相反的旋转方向可以导致减小的转动半径。在某些情况下,这种布置可以例如是“零度转弯”布置或类似布置。照此,机器人200的布置可以使得清洁组件265可以被放置到转角和/或其它紧密空间中(例如,在距壁或转角的五厘米内),所述转角和/或其它紧密空间可能导致机器人200变得卡住和/或类似情况,如本文进一步详细描述的。
返回参照图2至图4,包含在机器人200中的清洁组件265可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。如上所述,清洁组件265联接到框架210的支撑部分220和/或以其它方式由框架210的支撑部分220支撑。更具体地,在某些实施例中,清洁组件265包括安装部分279,所述安装部分279联接到框架210的支撑部分220的清洁组件安装件227。如上所述,在某些实施例中,包含在框架210的支撑部分220中的清洁组件安装件227和清洁组件265的安装部分279的布置可以使得清洁组件265可以相对于框架210运动(例如,经由致动器和/或支撑部分220的致动臂230)。例如,在某些实施例中,清洁组件265可以更接近或远离框架210运动,这继而可以使清洁组件265分别远离或更接近供机器人200沿其运动的表面运动。
虽然在图2至图8中没有具体地示出,但是清洁组件265可以包括任何合适的清洁机构、刷、擦洗器和/或类似物,其被配置为接合上面行进有机器人200的表面。例如,在某些实施例中,清洁组件265可以包括可以限定真空室的壳体或类似物,并且可以包括可旋转地联接到壳体并且至少部分地布置在真空室中的一个或多个圆柱形刷。一个或多个刷可以被可操作地联接到马达,所述马达被配置为相对于壳体旋转一个或多个刷。清洁组件265还可以包括被配置为在真空室内产生负压的泵或类似物。在某些实施例中,泵可以联接到壳体并且与真空室流体连通。在这种实施例中,泵可以被配置为将清洁流体的流或类似物从存储容积(例如,如上所述的清洁流体腔)转移到清洁组件265,并且继而清洁组件265可以将清洁流体分配、分散、喷洒等到正由清洁组件265清洁的表面上。在其它实施例中,泵可以例如是真空源285,其布置在框架210的真空腔215中并且经由开口213与清洁组件265流体连通,如上所述。在另外的其它实施例中,机器人200可以包括被配置为将清洁流体转移到清洁组件265的泵和被配置为将碎屑从清洁组件265转移到碎屑腔212中的真空源285。在某些实施例中,清洁组件265可以与本文所述的清洁组件中的任一个基本类似或相同。
清洁组件265的至少一部分是与电子系统290通信并且被配置为向与清洁组件265的操作相关联的电子系统290发送信号和/或从与清洁组件265的操作相关联的电子系统290接收信号。例如,在某些情况下,电子系统290可以向清洁组件265和/或致动器发送信号,所述信号可以操作成使清洁组件265相对于框架210运动。在某些情况下,电子系统290可以发送这样的信号,即,所述信号可操作成使泵(例如,真空源285和/或类似物)在“断电”操作状态和“通电”操作状态之间转变和/或改变通过泵的流量。此外,在某些情况下,电子系统290可以被配置为至少部分地基于从一个或多个传感器接收的数据(例如,基于机器人的速度)控制通过泵和/或真空源285的流量。在其它情况下,电子系统290可以发送这样的信号,即,所述信号可操作成使清洁组件265的马达在“断电”操作状态和“通电”操作状态之间转变,这继而可以操作成分别停止一组刷的旋转或开始一组刷的旋转。因而,清洁组件265可以被配置为接合上面行进有机器人200的表面以清洁该表面,如本文进一步详细描述的。
如上所述,包含在机器人200中的电子系统290可以控制驱动系统240和/或清洁组件265的至少一部分。如上所述,电子系统290可以包括至少一个存储器、处理器和输入/输出(I/O)接口。此外,电子系统290可以包括任何合适的无线电、配电部件、电池291和/或类似物。在某些实施例中,电池291可以是诸如LiFePO4电池的高能量密度电池。在某些实施例中,电池291是由在美国加利福尼亚州的BatterySpace制造的51.2伏特(V)、60安培/小时(A/h)LF-G48V-60电池。存储器、处理器和/或I/O接口可以与以上参照图1描述的电子系统190中包括的相应部件基本类似。因而,在此不进一步详细描述存储器、处理器和/或I/O接口。
电子系统290可以被配置为例如使用诸如PID控制方案和/或类似方案的反馈控制方法来控制机器人200的任何合适的部分。例如,电子系统290可以包括一个或多个电气和/或电子部件和/或可以与一个或多个电气和/或电子部件通信,例如,任何数量的照相机、收发器(例如,无线电信标、光收发器和/或类似物)、编码器、里程计、转速计、加速度计、惯性测量单元(IMU)、接近传感器、继电器逻辑、开关和/或类似物(在本文中统称为“传感器”)。在某些实施例中,电子系统290可以包括上述传感器中的任一个和/或可以与上述传感器中的任一个通信。照此,传感器可以感测、检测和/或以其它方式确定与机器人200相关联的一个或多个操作条件和/或与布置机器人200的环境相关联的一个或多个环境条件,如以上详细描述的。
进一步扩展,在该实施例中,电子系统290包括经由安装件219联接到框架210的两个激光收发器294和/或与所述两个激光收发器294通信。虽然在图2至图8中未示出,但是电子系统290还可以包括包含在驱动系统240中的一个或多个编码器、里程计、加速度计和/或IMU和/或可以与它们通信。例如,激光收发器294可以是光雷达(LIDAR),并且可以被配置为发射激光束(例如,可见光、红外光和/或类似物)并且被配置为感测和/或以其它方式确定与发射的激光束相关联的反射、折射、散射的量和/或延迟和/或类似参数。照此,激光收发器294可以被配置为感测物体在环境内的相对位置和/或类似参数。虽然在图2至图8中未示出,但是机器人200可以包括被配置为确定与机器人200的操作相关联的一个或多个条件的任何其它合适的装置,例如,一个或多个照相机、录像机、声波和/或无线电波收发器、接近传感器、接触和/或压力传感器和/或类似物。此外,这类装置和/或传感器可以被配置为向电子系统290的I/O接口发送信号和/或从其接收信号。
在某些情况下,I/O接口可以将与从激光收发器294(或任何其它合适的传感器)接收的一个或多个信号相关联的数据发送到处理器。继而,处理器可以至少部分地基于从I/O接口接收的数据执行与控制驱动系统240和/或清洁组件265的一个或多个后续动作相关联的一组指令、代码、模块等。然后,处理器可以向I/O接口发送与一个或多个后续动作相关联的数据,所述I/O接口继而可以向相关联的电气和/或电子部件(例如,致动器,例如,联接在框架210与清洁组件265之间的致动器(图2至图8中未示出);泵,例如,真空源285;马达,例如,驱动系统240的马达242A和242B)发送指示执行一个或多个后续动作的指令。
例如,在某些实施例中,激光收发器294可以感测机器人200的部分与物体之间的接近度,并且可以将与其相关联的信号发送到I/O接口。至少部分地基于与接近度数据相关联的预定标准和/或阈值(例如,存储在存储器或类似物中),处理器可以实行和/或执行一个或多个处理和/或模块,其可操作成确定机器人200的至少一部分的后续动作。例如,在某些情况下,处理器可以实行和/或执行一个或多个处理,其可操作成至少暂时停止机器人200(例如,阻止来自驱动系统240的电功率和/或其它合适的防止机器人200沿着表面运动的措施)。结果,机器人200可以被配置为当例如处理器确定机器人200与物体之间的接近度满足标准(例如,在预定的接近度内)时至少暂停和/或以其它方式停止。在某些情况下,机器人200可以被暂停和/或停止长达足够的时间以判定物体是否相对于静止的机器人200运动。在某些情况下,如果物体是静止的,则机器人200和/或一个或多个传感器可以收集与物体和/或表面相关联的数据,并且可以例如重新定义或重新映射清洁路径和/或类似物。
虽然I/O接口在上文被描述为从激光收发器294和/或任何其它合适的一个或多个传感器等接收一个或多个信号和/或输入,但是在某些情况下,I/O接口可以接收与用户输入或类似物相关联的数据,并且可以将数据发送到处理器,所述处理器作为响应可以定义机器人200的至少一部分的一个或多个后续动作。在某些情况下,用户输入可以是与一个或多个系统参数或操作条件(例如,清洁流体配方、待分配清洁流体的流量;清洁头和/或刷速度;机器人200的期望的速度;待由机器人200清洁的表面的映射、楼面平面图、地板类型等;包含有环境中的一个或多个变化的表面的更新的映射和/或楼面平面图;和/或类似参数)相关联。例如,在某些情况下,用户可以输入、选择和/或以其它方式输入呈现在用户界面(例如,显示器,例如,触摸屏显示器或类似物)上的数据。在其它情况下,I/O接口可以接收与在远程控制装置处的用户输入相关联的信号,所述远程控制装置例如是运动装置、智能电话、平板电脑、膝上型计算机、PC和/或类似物。例如,电子系统290和/或I/O接口可以包括网络接口卡或类似物,其可以具有诸如无线保真无线电的无线电波、蓝牙无线电和/或任何其它可以经由一个或多个网络与远程控制装置通信的合适的无线电波。因而,电子系统290可以被配置为响应于从激光收发器294和/或任何其它合适的传感器接收的信号以及经由用户界面和/或经由远程电子装置输入的任何合适的用户输入来控制机器人200的至少一部分。
在某些情况下,I/O接口可以被配置为接收与待清洁的表面的原始映射和/或机器人200相对于表面的初始化相关联的信号(例如,来自激光收发器294和/或来自在用户界面处的用户输入)。例如,在某些情况下,在表面的第一次清洁之前,用户可以沿着表面手动地引导机器人200以限定表面的映射。在这种情况下,驱动系统240可以被配置为向马达242A和242B提供动力以旋转第二轮250A和250B来帮助用户指引机器人200。在其它情况下,驱动系统240不需要向马达242A和242提供动力来使第二轮250A和250B旋转。随着用户沿着表面指引机器人200(例如,推动机器人200和/或使机器人200转向),机器人200可以被配置为感测、确定、计算、定义和/或以其它方式接收与待清洁的区域相关联的信息。例如,随着用户沿着表面指引机器人200(例如,推动机器人200和/或使机器人200转向),激光收发器294可以发射激光束并且可以接收反射的激光束的至少一部分以感测沿着机器人200的路径和/或在机器人200的路径附近的物体的接近度。类似地,包含在驱动系统240中和/或与驱动系统240相关联的编码器、里程计、加速度计和/或其它传感器可以被配置为感测、确定、计算、定义和/或以其它方式接收与马达242A和/或242B的输出、第二轮250A和/或250B的旋转和/或类似参数相关联的信息。在某些实施例中,随着用户沿着待清洁的表面指引机器人200,诸如GPS传感器、接近传感器、声音和/或无线电波传感器、照相机等的任何其它合适的传感器也可以感测和/或确定与机器人200相关联的信息。
照此,I/O接口可以从激光收发器294和/或其它传感器接收数据,并且可以将与其相关联的数据发送到处理器。作为响应,处理器可以定义与待清洁的表面相关联的映射、楼面平面图、布局等。在某些情况下,基于机器人200的映射和/或初始化,电子系统290(例如,包含在其中的处理器)可以定义和/或确定用于清洁表面的期望的计划。例如,在某些情况下,处理器可以基于效率、资源利用、期望的关注区域(例如,沿着比其它表面更脏的表面的区域)和/或类似参数执行一组指示或代码,所述一组指示或代码与将表面的映射、布局和/或图形分解成可以供机器人200行进的扇区、路径、子路径等相关联。一旦定义了清洁计划,则机器人200可以根据清洁计划开始清洁表面。这样,电子系统290可以被配置为至少部分地基于与机器人200的操作条件、与供机器人200操作的环境相关联的环境条件、用户输入和/或类似参数相关联的数据以至少半自主的方式控制机器人200。
在某些情况下,处理器可以执行与将机器人200至少暂时维持在距物体(例如,壁)的预定距离内相关联的一组指令、代码和/或模块。更具体地,在某些情况下,机器人200可以被配置为通过首先与限定待清洁的区域的一组壁基本平行地和/或相邻地行而包围该待清洁的区域。在这种情况下,处理器可以从一个或多个传感器(例如,上述的那些)接收信号,并且基于其中包括的数据可以定义至少驱动系统240的操作条件。例如,在某些情况下,激光收发器294可以发射激光束,并且基于反射和/或折射回到激光收发器294的激光束的数量和/或质量,继而可以感测、定义、指派和/或以其它方式确定表示机器人200的至少一部分与该组壁的接近度的值或类似物。照此,激光收发器294可以将与该值相关联的信号发送到处理器(例如,经由I/O接口)。在接收时,处理器可以执行一组指令、代码和/或模块(例如,存储在存储器中)以定义例如机器人200的至少一部分相对于该组壁的当前的和/或刚过去的位置。
以类似的方式,处理器可以经由I/O接口从任何合适的传感器、编码器、里程计、加速度计和/或类似物接收与例如驱动系统240的操作条件相关联的一组信号。例如,该组信号可以与马达242A或242B的输出和/或第二轮250A和250B的旋转特性相关联。在某些实施例中,该组信号可以包括与由马达242A和242B所使用的电功率的量、马达242A和242B和/或第二轮250A和250B的输出的转速、旋转位置、旋转加速度等和/或类似参数相关联的数据。类似地,处理器可以在非常短的时间量内(例如,基本同时地,或在几个处理器时钟周期内和/或类似的时间)内接收与机器人200的任何其它合适部分相关联的数据和/或从其接收数据。因而,处理器可以执行一组指令、代码和/或模块以确定机器人200的当前的(或刚过去的)操作状态,其可以包括例如机器人200的速度和/或加速度、机器人200相对于计算出的和/或期望的位置的位置、驱动系统240和/或清洁组件265的操作状态和/或类似参数。此外,处理器可以根据例如预定的和/或计算出的清洁计划评估相对于机器人200的预定的和/或期望的操作条件状态的机器人200的操作状态,并且基于与评估相关联的数据可以为机器人200的任何合适的部分定义新的操作状态(例如,紧跟在当前的操作状态之后的操作状态)。
作为示例,在某些情况下,处理器可以从任何合适的传感器、里程计、加速度计、编码器等接收信号,并且可以使用包含在信号中的数据来确定例如机器人200的速度。在某些实施例中,处理器可以被配置为至少部分地基于确定机器人200的速度来执行一组指令、代码和/或模块。例如,在某些实施例中,处理器可以被配置为基于确定机器人200的速度来控制驱动系统240,以根据例如清洁操作的阶段将机器人200的速度维持在预定的范围内。例如,在某些实施例中,机器人200可以被配置为以在例如初始化和/或映射期间的第一速度和/或在例如壁遵循阶段期间的第二速度以及在例如转弯阶段期间的第三速度运动。在某些情况下,第一速度、第二速度和第三速度可以是各自不同的。因此,如果处理器基于从一个或多个传感器接收的数据和/或基于预定的清洁计划来确定机器人200例如开始清洁计划的壁遵循阶段,则处理器可以确定机器人200的当前速度并且可以定义驱动系统240的更新的操作条件,使得驱动系统240使机器人200基本以第二速度运动。
在某些实施例中,处理器可以被配置为至少部分地基于机器人200的速度来控制清洁组件265的至少一部分的操作条件。具体地,在某些实施例中,处理器可以被配置为当机器人200的速度分别减小或增大时例如将信号发送到马达(未示出)以增大或减小刷的转速。类似地,处理器可以被配置为将信号发送到泵或类似物,其被配置为将清洁流体的流动转移到清洁组件265。具体地,在某些情况下,处理器可以当机器人200的速度分别减小或增大时向泵发送信号以增大或减小通过其的流量。以类似的方式,处理器可以基于机器人200的速度向真空源285发送信号以控制通过其的流量。在某些情况下,例如通过基于刷的转速、清洁流体的流量和/或通过真空源的流量,可以减少操作机器人200的电功率的量,这继而可以增加可以由电池210提供电功率的时间量。
在某些情况下,处理器可以评估相对于机器人200与壁相距的预定距离(如上所述)的、在机器人200与例如壁之间的距离。在处理器确定机器人200的至少一部分超出与壁相距的预定距离(例如,超过10cm、超过5cm、超过1cm和/或类似距离)的情况下,处理器可以定义待由驱动系统240执行以朝向壁指引机器人200的后续动作。更具体地,电子系统290可以向第一驱动机构241A的马达242A发送信号并且向第二驱动机构241B的马达242B发送信号,这可以促使例如第一驱动机构241A的马达242A以第一转速旋转第二轮250A。类似地,发送到第二驱动机构241B的马达242B的信号可以促使马达242B以与第一转速不同的第二转速旋转第二轮250B。因而,如果壁与机器人200的右侧相邻,则第一转速可以大于第二转速,这继而使机器人240转向壁。这样,电子系统290可以执行类似的处理任何次数以主动地控制机器人200的操作状态。类似地,处理器可以被配置为执行与确定机器人200的任何合适的部分的当前操作条件相关联的一组指令或代码,并且作为响应可以至少部分地基于预定的清洁计划或类似方案执行一组指令或代码以定义机器人200的该部分的或机器人200的不同部分的更新的操作条件。
在某些情况下,一旦机器人200已经沿着正清洁的表面的周边清洁和/或行进,则电子装置290可以被配置为更新与将机器人200维持在距壁的预定距离内相关联的条件。例如,在某些情况下,电子装置290(例如,处理器)可以基于例如机器人200和/或清洁组件265的宽度更新预定距离。换言之,处理器可以更新距壁的预定距离,使得机器人200在与清洁组件265的宽度大约相等的距壁的距离处行进。换言之,处理器可以更新距壁的预定距离,使得机器人200沿着同心路径行进。在某些情况下,这类同心路径可以部分地重叠以确保表面的区域不被错过。在其它情况下,一旦机器人200已经沿着表面的周边清洁和/或行进,则处理器可以执行与清洁计划的不同阶段相关联的一组指令和/或代码,例如,不是基于机器人200至壁的接近度。换言之,在完成与清洁计划的第一阶段(例如,壁遵循阶段)相关联的处理和/或类似处理之后,处理器可以执行与清洁计划的第二阶段相关联的一组处理,所述清洁计划的第二阶段可以与壁遵循阶段独立。
虽然以上将电子系统290描述为执行一个或多个处理,例如,以便将机器人200维持在距壁的预定距离内,但是在其它实施例中,电子系统290可以被配置为例如当机器人200遇到物体和/或与物体进行接触时执行一个或多个处理。例如,在某些情况下,物体可以处于供机器人200正行进的路径中或路径上,并且驱动系统240可以被配置为使机器人200沿着路径运动,例如,直到清洁组件265和/或机器人200的任何其它合适的部分被放置成与物体接触和/或进入物体的预定距离内为止。照此,激光收发器294和/或任何其它合适的传感器(如上所述)可以感测与物体的接触和/或至物体的接近度,并且可以将与其相关联的信号发送到处理器。
作为响应,处理器可以实行和/或执行与例如停止驱动系统240的马达242A和/或242B的旋转输出相关联的一组指令。照此,机器人200可以是被配置为当机器人200的部分接触物体和/或进入物体的预定接近度内时停止。在某些情况下,机器人200可以被配置为暂停预定时间,并且在预定时间结束时,处理器可以从激光收发器294和/或其它合适的传感器接收与在预定时间结束时的物体的接近度相关联的信号。例如,如果物体已经从路径运动并且不再是障碍物,则处理器可以被配置为执行根据定义的清洁路径恢复机器人200的操作的一组指令。然而,如果物体还未运动,则处理器可以确定物体是静止的,并且作为响应,处理器可以执行与在物体周围导航相关联的一组指令或代码。例如,处理器可以执行与更新或重新映射表面相关联的一组指令、代码和/或模块以定义更新的清洁路径和/或计划。然后,处理器可以执行一组指令、代码和/或模块以基于更新的清洁路径和/或计划开始更新的清洁操作。例如,处理器可以向马达242A和/或242B发送信号,所述信号可以促使马达242A和/或242B分别沿着使清洁组件265和/或机器人200的任何其它部分运动远离物体的方向来旋转第二轮250A和/或250B。一旦超出距物体的预定距离,则处理器可以执行一组指令、代码和/或模块,其可以促使马达242A和/或242B使机器人200根据更新的清洁路径和/或计划运动。因而,机器人200可以被配置为响应于接触物体和/或进入物体的预定距离内来调整和/或更改供机器人200沿其行进的路径。
虽然图2至图8未示出,但是在某些实施例中,机器人200可以包括一个或多个照相机,例如本文所述的那些,其可以被配置为捕获物体的图像和/或视频并且可以将与图像和/或视频相关联的数据发送到处理器。在接收时,处理器可以执行与分析图像和/或视频相关联的一组指令、代码和/或模块以确定和/或识别物体。例如,处理器可以被配置为确定物体是静止的、可运动的、易碎的和/或类似状态,并且基于该确定可以为机器人200的部分定义一个或多个后续动作。例如,在某些情况下,处理器可以确定物体是可运动的球或类似物并且其太大而不能夹带在清洁组件265中。基于该确定,处理器可以向马达242A和/或242B发送信号以继续使机器人200沿着清洁路径运动。相反地,如果处理器确定物体不是可运动的,例如不包含在表面的原始映射中的新安装的结构或类似物,则处理器可以向马达242A和242B发送信号以在物体周围导航并且一旦超出预定距离就返回到清洁路径(如上所述)。因而,机器人200可以是自适应的,并且可以被配置为基于待清洁的表面和/或布置机器人200的环境的改变来更新清洁计划。在某些实施例中,更新的清洁计划可以是基于表面的重新映射和供机器人200将行进的更新的路径的定义。更新的路径可以例如是最有可能避免物体和/或任何其它新的或未映射的物体或变化的路径。
在执行清洁计划或类似计划之后,电子系统290可以被配置为评估借助待清洁的表面的期望面积清洁的表面的面积(例如,由清洁计划和/或更新的清洁计划定义)。如果电子系统290确定表面的部分未被清洁,则机器人200可以被配置为运动并且清洁表面的该部分。类似地,电子系统290(例如,处理器)可以被配置为评估和/或记录在清洁操作期间未收集的水和/或清洁流体(例如,未被真空抽吸)。如果在表面上发现水和/或清洁流体,则机器人200可以被配置为运动并且清洁(例如,真空抽吸、抽吸、用刮板擦等)水和/或清洁流体。虽然在上文被描述为在执行清洁计划之后执行,但是在其它实施例中,电子系统290可以在清洁操作期间控制机器人200以清洁错过的表面和/或从表面去除多余的水。在这种情况下,电子系统290可以被配置为响应于从清洁计划偏离而重新定义清洁路径和/或以其它方式重新映射表面。
如上所述,在某些情况下,I/O接口可以被配置为将数据通过有线和/或无线网络传输到远程电子装置(例如,在机器人200外部的电子装置),例如,手持控制器、运动装置、智能电话、平板电脑、膝上型计算机、PC和/或类似物(图2至图8中未示出)。例如,远程电子装置可以至少包括处理器、存储器和显示器,并且可以运行例如个人计算机应用、运动应用、网页和/或类似物。这样,用户可以操纵远程电子装置,使得与机器人200相关联的数据被图形地表示在远程电子装置的显示器上。更具体地,在某些情况下,用户可以操纵远程电子装置以打开例如与机器人200相关联的个人计算机应用或运动应用。在某些情况下,应用可以被配置为经由无线网络和因特网向电子系统290发送信号和/或从电子系统290接收信号。在某些实施例中,应用可以是网络浏览器或类似物。
在某些情况下,数据可以与机器人200的状态和/或清洁计划上的报告相关联,例如,电池291的寿命、清洁流体的填充体积、流体回收容积的填充体积、例如碎屑容积212的填充体积、机器人200的速度、清洁计划的完成百分比、机器人200的相对位置和/或类似参数。在某些情况下,远程电子装置可以被配置为例如以曲线图、图表、报告、交互式图像、视频、现场直播和/或任何其它合适的方式呈现数据。在某些情况下,电子系统290可以将与错误或类似参数相关联的信号发送到远程电子装置,所述错误或类似参数可以以警报或类似物的形式呈现在远程电子装置的显示器上。照此,用户可以经由远程电子装置基本实时地远程监控机器人200的进度,并且基于该监视,用户可以例如操纵远程电子装置来远程控制机器人200。
例如,如果机器人200变得卡住,则用户经由远程电子装置上的用户界面可以控制机器人200以使机器人200远程地运动到未卡住的位置。在某些情况下,由电子系统290接收的与机器人200的远程控制相关联的数据可以具有优先级和/或其它指示,使得处理器基于数据而不是清洁计划执行一个或多个处理。换言之,用户可以远程地控制机器人200,所述机器人200继而可以改写清洁计划。一旦处理器执行和/或实行与远程控制相关联的处理,则处理器可以执行与例如重新映射和/或重新定义清洁计划相关联的一组处理。在某些实施例中,远程电子装置可以向电子系统290发送与电源中断和/或转变到“断电”操作状态的指令相关联的信号(例如,远程电子装置可以例如是远程切断(kill)装置)。此外,虽然机器人200在上文被描述为由用户指引机器人200围绕表面手动初始化,但是在某些实施例中,远程电子装置可以包括表示待清洁的表面的映射或布局的数据,其可以在远程电子装置的显示器上被图形地表示以允许用户虚拟地初始化机器人200。
现在参照图9至图17,根据实施例示出诸如半自主机器人的装置300的至少一部分。装置300的部分包括至少框架310、驱动系统340和清洁组件365。装置300可以被包含在例如清洁机器人中,所述清洁机器人用于清洁(例如,真空抽吸、擦洗、消毒等)任何合适的表面区域,例如,如上所述的家庭、商业建筑物、仓库等的地板。例如,装置300可以被包含在以上参照图2至图8描述的机器人200中。更具体地,机器人200的部分可以适于接收装置300,使得框架220的支撑部分、驱动系统240和清洁组件265分别被框架310、驱动系统340和清洁组件365替代。因此,装置300的其它部分在此不进一步详细描述。
装置300(在本文中也称为“机器人”)的框架310可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如,如以上参照机器人200所述的,框架310可以包括储存部分(图9至图17中未示出)和支撑部分320。储存部分可以与图2至图5中的框架210的储存部分211基本类似,并且从而在此不进一步详细描述。支撑部分320可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如,支撑部分320可以包括被配置为支撑例如驱动系统340和/或清洁组件365的任何合适的部件、零件、机构、连杆和/或类似物。在该实施例中,支撑部分320至少包括限定开口322的顶板321和限定开口324的底板323,所述顶板321和所述底板323可以联接以容纳至少驱动系统340。虽然在如图9至图17中未示出,但是框架310的支撑部分320可以包括被配置为将清洁组件365联接到框架310的任何合适的部件、零件、机构、连杆和/或类似物。例如,在某些实施例中、310可以包括清洁组件安装件,例如,图7中所示的清洁组件安装件227。
如上所述,机器人300的驱动系统340联接到框架310的支撑部分320和/或以其它方式由框架310的支撑部分320支撑。驱动系统340可以是被配置为使机器人300沿着表面运动的任何合适的系统、机构、机器、组件等。例如,在该实施例中,驱动系统340可以包括单个可转向轮组件和任何合适数量的被动轮(如上所述)。如图9至图11所示,驱动系统340可旋转地联接到框架110,使得驱动系统340的部分与由顶板320限定的开口322对准,并且使得驱动系统340的轮350延伸穿过由底板323限定的开口324。这样,一个或多个马达可以被配置为旋转轮和/或驱动系统340的至少一部分以使机器人300沿着表面运动。
如图11至图15中所示,驱动系统340包括马达342、一组滑车346、一组轴承347、轮350、支撑结构352和旋转子组件355。马达342可以是任何合适的马达,其被配置为旋转输出343(例如,参见图13)。支撑结构352被配置为联接到和/或支撑马达343、该组滑车346、该组轴承347和旋转子组件355。例如,支撑结构352可以是金属板、金属合金板、热塑性板和/或类似物,其可以被配置为向驱动系统340提供结构支撑和/或刚度。此外,支撑结构352可以限定多个开口,其被配置为接收例如马达342的部分和/或一个或多个驱动轴的部分(在图11至图15中未示出),如本文进一步详细描述的。
旋转子组件355可以固定地联接到驱动系统340的支撑结构352并且固定地联接到框架310的底板323。旋转子组件355可以包括任何合适数量的板、环、部件等,其被配置为用于在旋转子组件的一个或多个部分之间相对运动,这继而可以允许驱动系统340相对于框架310旋转以使机器人300转向。例如,如图13所示,旋转子组件355包括安装环356、支撑板359、致动器板361和联接环364。安装环356被配置为固定地联接到框架310的底板323(例如,经由任何合适数量的机械紧固件、焊缝和/或类似物)。如图所示,在该实施例中,安装环356是具有凹入表面357并限定开口358的基本环形的环。
支撑板359可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如,如图13所示,支撑板359是具有基本圆形的横截面形状并限定开口360的板。开口360被配置为接收支撑结构352的部分和轮350的部分,如本文进一步详细描述的。在某些实施例中,支撑板359的配置可以是基于安装环356的至少一部分和/或与安装环356的至少一部分相关联。例如,支撑板359的至少一部分可以被可旋转地布置在安装环356内。更具体地,虽然图11至图15中未示出,但是支撑板359可以包括和/或可以形成法兰,其可以与安装环356的凹入表面357接触,而支撑板359的部分延伸穿过由安装件环356限定的开口358。在某些实施例中,安装环356和/或支撑板359可以包括表面光洁度、涂层、润滑剂和/或类似物,其可以减少与支撑板359沿着限定凹部357的安装环356的表面的旋转相关联的摩擦量。例如,在某些实施例中,安装环356可以包括可以接收润滑脂的流的一个或多个润滑脂嘴或类似物,所述润滑脂的流可以经由一个或多个通道流到限定凹部357的表面。因此,支撑板359可以相对于安装环356以相对低的摩擦量旋转。
致动器板361可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如,在该实施例中,致动器板361具有接合部分363并且限定开口362。开口362被配置为接收支撑结构352的部分和轮350的部分,如本文进一步详细描述的。如图12和图13所示,致动器板361可以联接到支撑板359的表面并且可以联接到支撑结构352的部分,由此将支撑结构352联接到支撑板359。此外,如图13所示,联接环364可以布置在安装环356的与布置有致动器板361的一侧相对的一侧上。在某些实施例中,致动器板361和联接环364的布置可以使得任何合适数量的紧固件可以在其间延伸,从而将致动器板361联接到联接环364上。在这种实施例中,例如,致动器板361和联接环364可以被配置为限制支撑板359在轴向方向(例如,供支撑板359绕其旋转的轴线的方向)上的运动。换言之,致动器板361和联接器环364可以将支撑板359共同地联接到安装环356,而同时允许支撑板359相对于安装环356旋转。
虽然图9至图17中未示出,但是在某些实施例中,机器人300可以包括被配置为接合致动器板361的接合部分363的转向致动器或类似物。例如,在某些情况下,转向致动器可以被致动(例如,响应于从诸如以上详细描述的电子系统290的电子系统接收的信号)以使接合部分363从第一位置运动到第二位置。更具体地,在致动器板361联接到支撑板359的情况下,转向致动器的致动可以促使接合部分363从第一位置运动到第二位置,这继而可以促使支撑板359相对于安装环356旋转。
如上所述,驱动系统340包括马达342、一组滑车346、一组轴承347和轮350。轮350可以是任何合适的轮,并且包括和/或联接到轮滑车351,如本文进一步详细描述的。例如,如图14和图15中所示,轮350可以联接到支撑结构352的延伸穿过分别安装环356的开口358、支撑板359的开口360和致动器板361的开口362的部分。例如,在某些实施例中,轮350可以被配置为围绕联接到支撑结构352和/或从支撑结构352悬置的轴或类似物(未示出)旋转。因而,轮350可以围绕轴旋转,例如,以使机器人300沿着表面运动,如本文进一步详细描述的。
驱动系统340的马达342联接到支撑结构并且相对于其维持在基本固定的位置中。马达342包括输出343,所述输出343联接输出滑车344,如图13至图15中所示。包含在该组轴承347中的每个轴承都联接到支撑结构352的部分。这样,该组轴承347可以被配置为支撑任何数量的驱动轴或类似物(图9至图17中未示出),其联接来自该组滑车347的至少一个相关联的滑车。例如,在该实施例中,驱动系统340包括被配置为支撑第一驱动轴(未示出)的第一轴承347A和第二轴承347B以及被配置为支撑第二驱动轴(未示出)的第三轴承347C和第四轴承347D。此外,驱动系统340包括联接到第一驱动轴的第一端部的第一滑车346A和联接到第一驱动轴的第二端部的第二滑车346B以及联接到第二驱动轴的第一端部的第三滑车346C轴和连接到第二驱动轴的第二端部的第四滑车347D。
虽然图11至图15中未示出,但是驱动系统340包括联接到滑车以形成滑车系统的一组带。例如,这种滑车系统可以具有将输出滑车344可操作地联接到第一滑车346A的带、将第二滑车346B可操作地连接到第三滑车346C的带以及将第四滑车346D可操作地连接到轮滑车351的带。因而,在第一滑车346A和第二滑车346B联接到同一驱动轴以及第三滑车346C和第四滑车346D联接到同一驱动轴的情况下,马达342可以使输出343和输出滑车344旋转,这继而促使轮350旋转。在某些实施例中,该组滑车346的尺寸、数量、位置和/或布置可以使得输出滑车344和轮滑车351之间的总体滑车比率等于预定值。照此,驱动系统340可以被改进和/或以其它方式放置在期望的配置中,例如,以减少与用于旋转轮350的马达342相关联的电功率和/或转矩的量,增大与轮350相关联的转矩的量,限定轮350的最大转速,和/或类似活动。
如以上参照机器人200所述的,机器人300可以包括电子系统(未示出),其被配置为向驱动系统发送信号和/或从驱动系统接收信号,所述驱动系统促使轮350旋转和/或旋转子组件355旋转。因而,驱动系统340可以使机器人300沿着表面运动。在某些实施例中,电子系统可以基于与用户输入、传感器、控制装置、编码器、照相机等相关联的数据来接收与驱动系统340的操作条件相关联的信号,如以上详细说明的。在某些情况下,当与例如使用接收功率并使机器人转向的两个轮的机器人(例如,与前轮驱动车辆类似的布置)相比时,驱动系统340的布置(例如,使用轮350推进以及使机器人300转向)可以引起减小的转弯半径。在某些情况下,例如,这种布置可以将清洁组件365放置到转角和/或其它紧密空间中(例如,在距壁或转角的五厘米内),所述转角和/或其它紧密空间可能导致机器人300变得卡住和/可能以其它方式错过。因而,这种控制方法、控制系统、反馈系统等可以起到与上述的那些类似的作用,并且因此在此不进一步详细描述。
如图16和图17中所示,机器人300包括清洁组件365。包含在机器人300中的清洁组件365可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。清洁组件365联接到框架310的支撑部分320和/或以其它方式由框架310的支撑部分320支撑。例如,如以上参照机器人200所述的,框架310可以包括清洁组件安装件(在图9至图17中未示出),其可以联接到清洁组件的安装部分(在图9至图17中未示出)。因而,清洁组件365和框架310的布置可以允许清洁组件365待相对于框架310运动(例如,经由致动器和/或任何合适的连杆)。例如,在某些实施例中,清洁组件365可以更接近或远离框架310运动,这继而可以使清洁组件365分别远离或更接近供机器人300沿其运动的表面运动。
清洁组件365包括框架366、罩367、护罩378、第一刷369、第二刷371和马达374。罩367联接到框架366并且被配置为遮盖、容纳和/或封装清洁组件365的至少一部分。更具体地,罩367可以联接到框架366以限定内部容积368,所述内部容积368可以容纳马达374、第一刷369和第二刷371的至少一部分。在某些实施例中,内部容积368的至少一部分可以限定例如抽吸容积或类似物,在所述抽吸容积或类似物内可以形成负压以将碎屑抽吸到清洁组件365中并且最终进入碎屑容积或类似物中。例如,如上所述,机器人300可以包括真空泵和/或马达,所述真空泵和/或马达可以与内部容积368通信并且被配置为形成负压差,所述负压差可以操作成将碎屑抽吸到清洁组件365中。
清洁组件365的马达374可以是任何合适的马达,其被配置为例如旋转第一刷369和第二刷371。更具体地,马达374包括输出375,其可以经由带或链(在图16和图17中未示出)可操作地联接到固定地联接到第一刷369的第一滑车370、固定地联接到第二刷371的第二滑车372和张紧器滑车376。照此,马达374可以旋转输出滑车375,所述输出滑车375继而旋转第一滑车370、第二滑车372和张紧器滑车376。因此,在第一滑车370固定地联接到第一刷369以及第二滑车372固定地联接到第二刷371的情况下,马达374可以被配置为旋转第一刷369和第二刷371。此外,如图16所示,护罩378可以被配置为遮盖和/或容纳第一滑车370、第二滑车372、张紧器滑车376和输出滑车375的至少一部分。
在某些实施例中,清洁组件365的布置可以使得马达374沿着基本相同的旋转方向旋转第一刷369和第二刷371。在其它实施例中,马达374可以被配置为使第一刷369沿着第一旋转方向旋转并且使第二刷371沿着与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转。在其它实施例中,清洁组件365可以包括被配置为旋转第一刷369的第一马达和被配置为与第一刷369独立地旋转第二刷371的第二马达。这样,第一刷369和第二刷371可以例如旋转来打扫和/或擦洗表面以将碎片和/或碎屑夹带在内部容积368内。此外,由真空源或类似物产生的负压(如上所述)可以将碎片和/或碎屑抽吸到存储容积或类似物(例如,与以上参照图4描述的由框架210的储存部分211限定的碎屑容积212类似)中。
清洁组件365的至少一部分可以与电子系统(未示出)通信,并且可以被配置为向电子系统发送与清洁组件365的操作相关联的信号和/或从电子系统接收与清洁组件365的操作相关联的信号。例如,在某些情况下,电子系统可以向清洁组件365和/或致动器或类似物发送信号,所述信号可以操作成使清洁组件365相对于框架310运动。在某些情况下,电子系统可以发送这样的信号,即,所述信号可操作成使泵和/或马达374在“断电”操作状态和“通电”操作状态之间转变。例如,在某些情况下,电子系统可以发送这样的信号,即,所述信号可操作成使马达374在“断电”操作状态和“通电”操作状态之间转变,这继而可操作成分别开始第一刷369和第二刷371的旋转。此外,在某些情况下,电子系统可以被配置为控制和/或调制由清洁构件和/或清洁头施加在表面上的压力的量(例如,基于地板类型、碎屑的类型和/或碎屑的量和/或类似参数)。
如以上详细说明的,机器人300可以以至少半自主的方式沿着表面运动,使得清洁组件365清洁表面。在某些实施例中,驱动系统340、清洁组件365和电子系统(在图9至图17中未示出)的布置可以允许机器人300将清洁组件365在没有变得卡住的情况下放置到较紧密的空间和/或转角中。在某些情况下,驱动系统340可以被配置为使机器人300沿着表面运动以将清洁组件365放置在距壁、转角和/或其它障碍物较小的距离内(例如,在距物体的5厘米或更小距离内)。因而,机器人300可以被配置为以与以上参照机器人200详细描述的方式基本相同的方式清洁表面。
现在参照图18至图28,示出根据实施例的装置400,例如,被配置为清洁表面的机器人。设备400(在本文中也称为“清洁机器人”或“机器人”)至少包括框架410、驱动系统440、电子系统490和清洁组件465。清洁机器人400可以用于清洁(例如,真空抽吸、擦洗、消毒等)任何合适的表面区域,例如,家庭、商业建筑物、仓库等的地板。机器人400可以是任何合适的形状、尺寸或配置,并且可以包括一个或多个系统、机构、组件或子组件,其可以执行与例如沿表面行进、映射表面、清洁表面和/或类似功能相关联的任何合适的功能。
机器人400的框架410可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如,在某些实施例中,框架410可以包括一组部件或类似物,其被联接以形成支撑结构,所述支撑结构被配置为支撑驱动系统440、清洁组件465和电子系统490。更具体地,在该实施例中,框架410包括储存部分411(例如,参见图18至图20)和支撑部分420(例如,参见图20至图24)。如以上参照框架110所述的,框架410可以包括任何合适的部件,例如,片、管、杆、棒等。在某些实施例中,这类部件可以由金属或金属合金形成,例如,铝、钢和/或类似物。在其它实施例中,这类部件可以由热塑性塑料和/或聚合物形成,例如,尼龙、聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚氟乙烯、聚(乙烯基咪唑)和/或其共混物和共聚物。在某些实施例中,框架410可以包括和/或可以支撑本体或类似物,其被配置为封装机器人400的至少一部分。
框架410的储存部分411可以包括一组部件,其被配置为限定碎屑腔412和电子系统腔416(例如,参见图20)。在某些实施例中,框架410的储存部分411可以例如是由框架410的支撑部分420支撑的机器人400的本体。换言之,在某些实施例中,机器人400可以包括本体或类似物,其可以限定碎屑腔412和/或电子系统空腔416。
碎屑腔412可以是任何合适的形状、尺寸或配置。虽然未示出,但是框架410和/或机器人400的本体可以限定开口,其被配置为将碎屑腔412放置成与清洁组件465流体连通。因而,清洁组件465可以将垃圾、碎屑、流体和/或类似物从上面运动有机器人400的表面转移到碎屑腔412,如本文进一步详细描述的。此外,如图20所示,碎屑腔412可以储存和/或容纳真空源485,所述真空源485可以被配置为在碎屑腔412内产生负压差,所述负压差继而可以产生施加在清洁组件465上和/或清洁组件465内的吸力。例如,真空源485可以是真空泵(例如,活塞驱动泵、旋转叶片泵、旋转螺杆泵、隔膜泵和/或类似物),所述真空泵可以抽吸通过的流体(例如,诸如空气的气体和/或液体)的流动。因而,真空源485可以将垃圾、碎屑、流体、污垢和/或类似物从清洁组件465抽吸到碎屑腔412中,如本文进一步详细描述的。虽然真空源485在图20中被示出为布置在碎屑腔412内,但是在其它实施例中,真空源485可以布置在例如真空腔或类似物中,如以上参照机器人200所述的。
电子系统腔416被配置为接收电子系统490的至少一部分。更具体地,框架410的储存部分411可以包括壁417,其被配置为将碎屑腔412与电子系统腔416物理地和流体地隔离。这样,电子部件可以布置在电子系统体积416中,并且未暴露于转移到碎屑腔412中的碎屑的体积。在某些实施例中,电子系统空腔416可以足够大以以容纳电子系统490的至少一部分,例如,印刷电路板(PCB)、处理器、存储器、无线电、配电部件、电池和/或类似物(在图18至图28中未示出)。虽然未示出,但是储存部分411可以包括一个或多个可移除部分,其可以相对于框架410运动以提供对碎屑腔412和/或电子器件存储容积416的接近。
如图18和图19中所示,框架410的储存部分411(和/或与其联接的本体)包括罩418,其遮盖和/或封装电子系统腔416和/或碎屑腔412。罩418可以被配置为储存和/或支撑包含在电子系统490中的一个或多个电子部件。例如,罩418可以被配置为支撑电子系统490的一个或多个照相机493(例如,参见图18)和用户界面492(例如,参见图19),如本文进一步详细描述的。在某些实施例中,罩418可以是可相对于框架410的储存部分411运动的,以允许接近碎屑腔412和/或电子系统容积416。例如,在某些实施例中,罩418可以经由一个或多个铰链或类似物联接到框架410的储存部分411和/或与其联接的本体,所述一个或多个铰链或类似物可以允许罩418相对于框架410枢转以提供对碎屑腔412和/或电子系统腔416的接近。
如图20至图24中所示,支撑部分420包括被配置为支撑例如框架410的储存部分411、驱动系统440和/或清洁组件465的任何合适的部件、零件、机构、连杆和/或类似物。在该实施例中,支撑部分420包括顶板421和支撑结构425。顶板421可以联接到框架410的储存部分411以将支撑部分420联接到框架410的储存部分411。另外,顶板421可以被配置为支撑和/或联接到激光收发器494和/或包含在电子系统490中的任何其它合适的传感器和/或收发器(例如,参见图21)。
支撑结构425可以包括被配置为支撑驱动系统440的至少一部分和/或被配置为将任何合适的马达、致动器、泵、滑车等联接到框架410的支撑部分420的任何合适的部件。例如,支撑结构425可以联接到清洁组件465的安装部分479,以将清洁组件465联接到框架410的支撑部分420,如本文进一步详细描述的。另外,支撑部分420包括被配置为支撑驱动系统440的第一驱动机构441A的第一驱动机构安装件452A、被配置为支撑驱动系统440的第二驱动机构441B的第二驱动机构安装件452B以及被配置为支撑驱动系统440的第三驱动机构441C的第三驱动机构安装件452。
如图21至图25中所示,驱动系统440可以是联接到支撑部分420并且被配置为使机器人400沿着表面运动的任何合适的系统、机构、机器、组件等。例如,在该实施例中,驱动系统440包括第一驱动机构441A、第二驱动机构441B和第三驱动机构441C。如上所述,第一驱动机构441A联接到框架410的支撑部分420的第一驱动机构安装件452A,第二驱动机构441B联接到支撑部分420的第二驱动机构安装件452B,并且第三驱动机构441C联接到第三驱动机构安装件452C。在该实施例中,第一驱动机构441A、第二驱动机构441B和第三驱动机构441C在形式和功能上是基本类似的。因而,例如第一驱动机构441A的详细讨论应用于第二驱动机构441B和第三驱动机构441C,并且照此,第二驱动机构441B和第三驱动机构441C在此不进一步详细描述。然而,驱动机构441A、441B和441C可以通过以下而不同,即,分别在不同的部分中联接到驱动机构安装件452A、452B和452C,以允许驱动机构441A、441B和/或441C的部件分别从驱动机构安装件452A、452B和452C延伸,而不干涉来自其它驱动机构的部件,例如,如在图23和图24中所示。
如图22至图24中所示,框架410的支撑部分420和驱动系统440的布置使得驱动机构441A、441B和441C彼此以期望的角度Z布置。更具体地,框架410和驱动系统440的布置可以使得第一驱动机构441A的轮448A被配置为围绕轴线A1旋转,所述轴线A1相对于供第二驱动机构441B的轮448B绕其旋转的轴线A2并且相对于供第三驱动机构441C的轮448C绕其旋转的轴线A3以角度Z布置。类似地,与轮448B相关联的轴线A2相对于与轮448C相关联的轴线A3以角度Z布置(例如,参见图24)。此外,在该实施例中,驱动系统440的布置使得角度Z约为120度。在其它实施例中,角度Z可以是任何其它合适的角度。
如图25中所示,第一驱动机构441A包括马达442A、输出滑车443A、驱动轴445A、驱动滑车446A、一组轴承447A和轮448A。第一驱动机构441A的马达442A固定地联接到第一驱动机构安装件452A,并且从而固定地联接到框架410的支撑部分420。马达442A包括输出滑车443A和/或以其它方式联接到输出滑车443A。例如,马达442A可以包括与输出滑车443A联接的输出轴或类似物。驱动滑车446A固定地联接到驱动轴445A。如图24和图25中所示,驱动滑车446A经由带444A可操作地联接到输出滑车443A。因而,驱动滑车446A被配置为响应于马达442A旋转输出滑车443A而旋转。
该组轴承447A被配置为支撑驱动轴445A并且将驱动轴445A可旋转地联接到第一驱动机构安装件452A。更具体地,该组轴承447A包括第一轴承447A和第二轴承447A,所述第一轴承447A固定地联接到第一驱动机构安装件452A并且被配置为接收驱动轴445A的第一端部部分,所述第二轴承447A联接到轮448A(例如,在图18至图28中未示出的轮毂或类似物)并且被配置为接收驱动轴445A的第二端部部分。因此,该组轴承447A可以被配置为支撑驱动轴445A并且可以允许驱动轴445A相对于第一驱动机构安装件452A旋转。相反地,驱动轴445A和/或第二轴承447A可以联接到轮448A,以便使驱动轴445A的旋转引起轮448A的相关联的旋转。这样,马达442A可以接收电功率流,所述电功率流可以促使马达442A旋转输出滑车443A,这继而引起轮448A的相关联的旋转。
虽然图18至图28中未示出,但是包含在第一驱动机构441A中的轮448A可以在形式和功能上与参照图8的第一轮248基本类似。具体地,第一驱动机构441A的轮448A可以例如是全向轮、麦克纳姆轮和/或类似物,其限定圆周并且包括沿着圆周可旋转地布置的一组辊(在图18至图28中未示出)。这样,随着轮448A围绕其轴线旋转(例如,与驱动轴445A相关联),沿着轮448A的圆周布置的每个辊都可以被配置为围绕其相关联的轴线旋转,所述相关联的轴线可以相对于轮448A的旋转轴线成任何合适的角度(例如,约45度、约90度、约135度和/或任何其它合适的角度)。
如上所述,第二驱动机构441B和第三驱动机构441C可以在形式和功能上与第一驱动机构441A基本类似。这样,第二驱动机构441B的马达442B可以被配置为使轮448B旋转,并且第三驱动机构441C的马达442C可以被配置为使轮448C旋转。轮448B和448C可以是全向轮、麦克纳姆轮和/或类似物,如以上参照第一驱动机构441A的轮448A所述的。此外,如上所述,第一驱动机构441A、第二驱动机构441B和第三驱动机构441C布置成例如彼此成约120度的角度。这样,电子系统490可以向驱动机构441A、441B和441C发送信号,以在任何合适的方向上沿着表面驱动机器人400。
作为示例,在某些情况下,电子系统490可以执行一组处理和/或类似处理以沿着向前的方向(例如,与第一驱动机构441A的轮448A垂直的方向(例如,参见图24))驱动机器人400。在这种情况下,第二驱动机构441B和第三驱动机构441C可以从电子系统490接收基本等同的信号和/或基本等量的电功率,并且分别响应于马达442B和马达442C,可以以基本相同的速度分别旋转轮448B和448C。相反地,在这种情况下,第一驱动机构441A的马达442A不接收来自电子系统490的信号和/或电功率。因而,由轮448B围绕其轴线A2和由轮448C围绕其轴线A3以基本相同的速度旋转而产生的力产生在与第一驱动机构441A相关联的轴线A1的方向上的力。此外,在轮448A、448B和448C中的每个都是全向轮、麦克纳姆轮和/或类似物的情况下,合力可以使得轮448A、448B和448C中的每个的辊都围绕其相关联的轴线旋转。这样,驱动系统400可以使机器人400沿着向前(例如,平行于和/或沿着与第一驱动机构441A相关联的轴线A1的方向)的方向运动。
在其它情况下,电子系统490可以执行一组处理和/或类似处理以沿着除了沿轴线A1的方向以外的方向驱动机器人400。在这种情况下,第一驱动机构441A、第二驱动机构441B和第三驱动机构441C每个都可以接收来自电子系统490的输入,所述输入可以例如特定于该驱动机构441A、441B和/或441C(例如,指示用于每个驱动机构441A、441B或441C的不同的指令的信号和/或指示用于每个驱动机构441A、441B或441C的不同量的电功率的信号)。作为响应,第一驱动机构441A可以使轮448A围绕其轴线A1以期望的转速旋转,第二驱动机构441B可以使轮448B围绕其轴线A2以期望的转速旋转,并且第三驱动机构441C可以使轮448B围绕其轴线A3以期望的转速旋转。因而,与轮448A、448B和448C的旋转相关联的合力可以处于任何合适的方向(例如,除了与轴线A1、A2和/或A3之一平行的方向以外的方向)。在轮448A、448B和448C中的每个都是全向轮、麦克纳姆轮和/或类似物的情况下,合力可以使得轮448A、448B和448C中的每个的辊都围绕其相关联的轴线旋转。这样,驱动系统400可以通过增大或减小马达442A、442B和/或442C的输出速度来使机器人400沿着任何合适的方向运动。
包含在机器人400中的清洁组件465可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。如上所述,清洁组件465包括安装部分479,其联接到框架410的支撑结构425(例如,参见图21和图22)。在某些实施例中,清洁组件465的安装部分479可以包括任何合适的连杆和/或机构,其被配置为允许清洁组件465经由致动器486相对于框架410运动,如图22中所示。更具体地,致动器486可以联接到支撑结构425的致动器安装件431和清洁组件465的安装部分479。因而,致动器486的致动例如可以重新配置清洁组件465的安装部分479(例如,改变包含在安装部分479中的任何合适的连杆和/或类似物的布置)。因而,在某些实施例中,清洁组件465可以更接近或远离框架410运动,这继而可以使清洁组件465分别远离或更接近供机器人400沿其运动的表面运动。例如,在某些情况下,清洁组件465可以相对于框架410运动以调制和/或控制清洁组件465的清洁头和/或清洁构件与表面之间的量或压力。例如,在某些情况下,由清洁头施加在木地板和/或类似物(例如,在健身房中)上的压力会小于由清洁头施加在混凝土地板和/或类似物(例如,在仓库中)上的压力。在其它实施例中,压力的量可以基于例如正清洁的表面的地质水平的确定(例如,较高的压力用于非常脏的地板)来调制。
如图26至图28中所示,清洁组件465包括框架466、罩467、护罩478、第一刷469、第二刷471、第三刷484和马达474。框架466可以被配置为支撑清洁组件465的至少一部分。如图26中所示,框架466包括裙部480和/或可以联接到裙部480,所述裙部480可以从框架466朝向待清洁的表面延伸。罩467联接到框架466并且被配置为遮盖、容纳和/或封装清洁组件465的至少一部分。更具体地,罩467可以联接到框架466以限定内部容积468,所述内部容积468可以容纳第一刷469和第二刷471的至少一部分,如在图27中所示。在某些实施例中,内部体积468的至少一部分可以限定例如抽吸容积或类似物,在所述抽吸容积或类似物内可以形成负压以将碎屑抽吸到清洁组件465中并且最终进入碎屑容积或类似物中。例如,如上所述,机器人400包括真空源485,其可以经由例如端口481(例如,参见图26)与清洁组件465的内部容积468连通。这样,真空源485可以被配置为在内部容积468内形成负压差,所述负压差可以操作成将碎屑抽吸到清洁组件465中。
清洁组件465的马达474可以是任何合适的马达,其被配置为例如旋转第一刷469和第二刷471。如图28中所示,马达474包括输出475,其可以经由带477被可操作地联接到固定地联接到第一刷469的第一滑车470、固定地联接到第二刷471的第二滑车472和张紧器滑车476。照此,马达474可以旋转输出滑车475,所述输出滑车475继而旋转第一滑车470、第二滑车472和张紧器滑车476。因此,在第一滑车470固定地联接到第一刷469以及第二滑车472固定地联接到第二刷471的情况下,马达474可以被配置为旋转第一刷469和第二刷471。如图16中所示,护罩478可以被配置为遮盖和/或容纳第一滑车470,第二滑车472、张紧器滑车476和输出滑车475的至少一部分。
在某些实施例中,清洁组件465的布置可以使得马达474沿着基本相同的旋转方向旋转第一刷469和第二刷471。在其它实施例中,马达474可以被配置为使第一刷469沿着第一旋转方向旋转并且使第二刷471沿着与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转。在又一些其它实施例中,清洁组件465可以包括被配置为旋转第一刷469的第一马达和被配置为与第一刷469独立地旋转第二刷471的第二马达。这样,第一刷469和第二刷刷471可以例如旋转来打扫和/或擦洗表面以将碎片和/或碎屑夹带在内部容积468内。此外,由真空源或类似物产生的负压(如上所述)可以将碎片和/或碎屑抽吸到存储容积或类似物(例如,与以上参照图4描述的由框架210的储存部分211限定的碎屑容积212类似)中。虽然刷469和刷471在图27中被示出为基本圆柱形的,但是在其它实施例中,刷469和刷471可以是任何合适的配置。例如,在某些实施例中,刷469和刷471可以包括圆柱形基座,沿着圆柱形基座以任何合适的方式布置任何合适数量的刷。在其它实施例中,刷469和刷471可以包括从圆柱形基座延伸的任何合适数量的帘线、细绳、长条和/或其它清洁元件。在又一些其它实施例中,刷469和刷471可以是盘和/或轨道刷和/或类似物。
如上所述,清洁组件465包括第三刷484。第三刷484可以是任何合适的清洁构件,例如,盘和/或轨道刷。如在图26至图28中所示,第三刷484可以联接到支撑臂482和/或以其它方式由支撑臂482支撑,所述支撑臂482联接到罩467,并且第三刷484基本布置在由框架466和罩467限定的内部容积468的外部。具体地,支撑臂482从罩467延伸,使得第三刷484布置在框架466的前方。支撑臂484可以是任何合适的配置和/或支撑结构。例如,如图26中所示,支撑臂482可以包括弹簧483或类似物,其被配置为允许第三刷484柔性地联接到罩467。例如,在第三刷484布置在框架410的前方的情况下,第三刷484可以被放置成接触以其它方式未与清洁组件465接触的物体。照此,弹簧483的布置可以使得当第三刷484被放置成与物体接触时与第三刷484的冲击相关联的力的至少一部分压缩弹簧483。换言之,弹簧483可以被配置为吸收冲击物体的、与第三刷484相关联的力的至少一部分。虽然在图26至图28中未示出,但是第三刷484可以联接到马达,所述马达被配置为响应于例如从电子系统490接收的信号旋转第三刷484。
清洁组件465的至少一部分可以与电子系统490通信,并且可以被配置为向电子系统490发送与清洁组件465的操作相关联的信号和/或从电子系统490接收与清洁组件465的操作相关联的信号。例如,在某些情况下,电子系统490可以向致动器486发送信号,所述信号可以操作成致动致动器486以使清洁组件465相对于框架410运动,如上所述。在某些情况下,电子系统490可以发送这样的信号,即,所述信号可操作成使马达474在“断电”操作状态和“通电”操作状态之间转变,这继而可以操作成分别开始第一刷469和第二刷471的旋转。类似地,电子系统490可以被配置为向联接到第三刷484的马达发送信号,所述信号可以操作成开始或停止第三刷484的旋转。
如上所述,电子系统490可以被配置为例如使用诸如PID控制方案和/或类似方案的反馈控制方法来控制机器人400的任何合适的部分。例如,电子系统490可以包括一个或多个电气和/或电子部件和/或可以与一个或多个电气和/或电子部件通信,例如,任何数量的照相机、收发器、信标、编码器、里程计、转速计、加速度计、IMU、接近传感器、继电器逻辑、开关和/或类似物(在本文中统称为“传感器”)。在某些实施例中,电子系统490可以包括上述传感器中的任一个和/或可以与上述传感器中的任一个通信。照此,传感器可以感测、检测和/或以其它方式确定与机器人400相关联的一个或多个操作条件和/或与布置机器人400的环境相关联的一个或多个环境条件,如以上详细描述的。
进一步扩展,在该实施例中,电子系统490包括至少用户界面492、照相机493和激光收发器494和/或与它们通信。虽然在图18至图28中未示出,但是电子系统490还可以包括包含在驱动系统440中的一个或多个编码器、里程计、加速度计和/或IMU和/或可以与它们通信。类似地,电子系统490可以包括任何合适的切断开关装置和/或安全装置或机构和/或与它们通信,所述切断开关装置和/或安全装置或机构当与安全隐患相关联的标准得以满足时可以用于对机器人400掉电或断电。例如,激光收发器494可以是光雷达(LIDAR),并且可以被配置为发射激光束(例如,可见光、红外光和/或类似物),并且被配置为感测和/或以其它方式确定与所发射的激光束相关联的反射、折射、耗散和/或类似参数的量。照此,激光收发器494可以被配置为感测物体在环境内的相对位置和/或类似参数,如以上参照图2至图8中的机器人200详细描述的。
电子系统490可以在任何合适的装置和/或组件中实现。例如,电子系统490可以包括PCB,其具有与存储器通信的至少处理器。这样,处理器可以被配置为执行一组指令、代码和/或模块(例如,存储在存储器中)。在某些实施例中,电子系统490的用户界面492可以例如是平板电脑或类似物。在这种实施例中,电子系统490的至少一部分可以在用户界面492中实现。作为示例,在某些实施例中,用户界面492(即,平板电脑)可以包括处理器、存储器、输入/输出(I/O)接口和/或类似物。照此,处理器可以被配置为执行存储在存储器中的一组指令或代码,并且可以向包含在机器人400中的任何合适的电气和/或电子部件发送信号和/或从其接收信号。在某些实施例中,用户界面492可以实现例如反馈控制系统或类似物,其中用户界面492可以从任何合适的传感器或类似物接收信号(例如,包括激光收发器494、照相机493和/或本文所述的任何其它传感器),并且可以执行一组指令和/或代码,所述一组指令和/或代码与为包含在机器人中的任何合适的电气和/或电子部件定义一个或多个后续动作相关联。在某些实施例中,用户界面492可以执行诸如PID控制和/或类似控制的控制方案。在其它实施例中,用户界面492可以允许用户手动操作和/或管理机器人400。在又一些其它实施例中,电子系统490可以在可以与用户界面492通信的任何其它合适的硬件中实现。例如,在某些实施例中,用户界面492是显示器或类似物,其被配置为基于例如从处理器接收的一个或多个信号呈现数据。在某些实施例中,用户界面492可以是平板电脑,其被配置为经由有线或无线网络和/或因特网与远程电子装置(例如,个人计算机或运动电子装置(例如,智能电话))通信。此外,在某些情况下,用户界面492可以是可从机器人200移除的,而同时与机器人200的其余部分保持通信。
如以上参照机器人200详细描述的,电子系统490可以从照相机493、激光收发器494和/或任何其它合适的传感器(在图18至图28中未示出)接收与一个或多个操作条件相关联的信号。继而,电子系统490可以至少部分地基于从传感器接收的数据执行与控制驱动系统440和/或清洁组件465的一个或多个后续动作相关联的一组指令、代码,模块等。然后,电子系统490可以向相关联的电气和/或电子部件(例如,联接在框架410和清洁组件465之间的致动器486、诸如真空源485的泵、诸如驱动系统440的马达442A、442B和442C的马达、清洁组件465的马达474和/或任何其它合适的装置)发送指示执行一个或多个后续动作的指令的信号。
例如,在某些情况下,激光收发器494可以感测机器人400的部分与物体之间的接近度,并且可以将与其相关联的信号发送到电子系统490。至少部分地基于与接近度数据相关联的预定标准和/或阈值(例如,存储在存储器或类似物中),电子系统490(例如,包含在其中的处理器)可以实行和/或执行一个或多个处理和/或模块,其可操作成确定机器人400的至少一部分的后续动作(如以上参照机器人200详细描述的)。类似地,照相机493可以捕获图像和/或视频数据并且可以将数据发送到电子系统490。照相机493可以例如是Kinectv2照相机,如上所述。在某些实施例中,照相机493可以捕获离散的图片和/或可以连续地记录视频流,所述视频流可以包括由电子系统490使用的数据来确定机器人400的相对位置、物体识别和/或验证、实时监视、跟踪和/或类似操作。在某些情况下,电子系统490可以接收来自照相机493的成像数据,并且可以执行一组处理以在用户界面492上呈现成像数据。在其它情况下,电子系统490可以被配置为经由网络或类似物将与成像数据相关联的信号发送到远程电子装置。在某些情况下,照相机493可以在机器人400操作的同时捕获视频数据,并且可以存储视频数据,所述视频数据可以稍后由用户复查以验证机器人400的完成和/或功能(例如,经由用户界面492和/或远程电子装置)。这样,电子系统490可以从任何合适的传感器或类似物接收信号,并且可以以至少半自主的方式控制机器人400,如以上参照图2至图8中所示的机器人200详细描述的。因而,控制处理和/或类似操作在此不进一步详细描述。
图29至图40示出根据另一个实施例的装置500,例如,被配置为清洁表面的机器人。装置500(在本文中也称为“清洁机器人”或“机器人”)至少包括框架510、驱动系统540、电子系统590和清洁组件565。清洁机器人500可以用于清洁(真空抽吸、擦洗、消毒等)任何合适的表面区域,例如,家庭、商业建筑物、仓库等的地板。机器人500可以是任何合适的形状、尺寸或配置,并且可以包括一个或多个系统、机构、组件或子组件,其可以执行与例如沿表面行进、映射表面、清洁表面和/或类似功能相关联的任何合适的功能。此外,机器人500的部分可以在至少形式和/或功能上与机器人100、200、300和/或400的相关联部分类似,并且因此,在此不进一步详细描述类似的部分。
机器人500的框架510可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。例如,在某些实施例中,框架510可以包括一组部件或类似物,其被联接以形成支撑结构,所述支撑结构被配置为支撑驱动系统540、清洁组件565和电子系统590。更具体地,在该实施例中,框架510包括上储存部分508(例如,参见图29至图32)、下储存部分536(例如,参见图29至图32)、电子器件储存部分517和支撑部分520(例如,参见图33至图36)。如以上参照机器人400的框架410所描述的,框架510可以包括任何合适的部件,例如,片、管、杆、棒等。例如,在图29和至图40中所示的实施例中,框架510包括手柄505,其被配置为在机器人500的初始化和/或手动使用期间由用户接合。在其它实施例中,框架510不包括手柄505。在某些实施例中,框架510可以包括和/或可以支撑本体或类似物,其被配置为封装机器人500的至少一部分。例如,在该实施例中,上储存部分508和下储存部分536共同形成机器人500的本体的至少一部分。
电子器件储存部分517(例如,参见图30)被配置为接收电子系统590的至少一部分。更具体地,框架510的电子器件储存部分517可以包括一组壁,其被配置为至少暂时隔离电子系统590的至少一部分。虽然未示出,但是电子器件储存部分517可以包括一个或多个可移除部分,其可以相对于框架510运动和/或可以从框架510移除以接近其中包含的电子系统590。
如图31和图32中所示,框架510的上储存部分508可以包括一组部件,其被配置为限定碎屑腔512。碎屑腔512可以是任何合适的形状、尺寸或配置。虽然未示出,但是框架510和/或机器人500的本体可以限定开口,其被配置为将碎屑腔512放置成与清洁组件565流体连通,如本文进一步详细描述的。碎屑腔512可以储存和/或容纳真空源585,所述真空源585可以被配置为在碎屑腔512内产生负压差,所述负压差继而可以产生施加在清洁组件565上和/或清洁组件565内的吸力。因而,清洁组件565可以将垃圾、碎屑、流体和/或类似物从上面运动有机器人500的表面转移到碎屑腔512。此外,上储存部分508包括和/或联接到罩或盖518,所述罩或盖518被配置为当罩或盖518处于关闭配置(例如,参见图29)中时基本封闭碎屑腔512。在某些实施例中,框架510的上储存部分508和/或碎屑腔512可以在形状和/或功能上分别与以上参照机器人400说明的储存部分411和/或碎屑腔412的至少一部分基本类似。因而,在此不进一步详细说明上储存部分508。
下储存部分536可以包括一组部件,其被配置为限定一个或多个腔和/或储存隔间。例如,如图31和图32中所示,下储存部分536限定至少一个电池腔537,其被配置为接收、储存和/或以其它方式封装机器人500的一个或多个电池591。如以上参照上储存部分508所描述的,下储存部分536包括罩或盖538,所述罩或盖538被配置为当罩或盖538处于关闭配置中(例如,参见图29)时基本封闭、隔离和/或遮盖电池腔体537。虽然未示出,但是下储存部分536还可以包括和/或限定一个或多个储存隔间,其被配置为储存液体,例如,清洁溶液和/或废液(例如,用过的清洁溶液的体积)。此外,虽然未示出,但是下储存部分536可以包括任何合适的管、管道、导管、通道、开口、管件等,其被配置为在下储存部分536和清洁组件565之间建立流体连通,使得流体(例如,诸如清洁溶液的液体)可以在其间转移。在某些实施例中,泵可以布置在下储存部分536内和/或布置在下储存部分536和清洁组件565之间以推压液体的体积在其间流动。
支撑部分520可以包括任何合适的部件、零件、机构、连杆和/或类似物,其被配置为支撑例如框架510的储存部分511、驱动系统540和/或清洁组件565。例如,在图33至图36中所示的实施例中,支撑部分520包括顶板521和支撑结构525。顶板521可以联接到框架510的储存部分511以将支撑部分520联接到框架510的储存部分511。如图33中所示,顶板521还可以联接到和/或以其它方式支撑电池托盘518,所述电池托盘518继而支撑该组电池591。如图34中所示,顶板521可以包括和/或可以联接到一组缓冲器504(例如,阻尼器、缓冲件、弹簧等),其被配置为提供从顶板521以其它方式传递到电池托盘518的力的冲击吸收和/或分散。在某些实施例中,下储存部分536可以联接到电池托盘518,并且照此,缓冲器504或类似物的布置可以减少由顶板521以其它方式传递在下储存部分536上的力和/或冲击的量。另外,顶板521可以被配置为支撑和/或联接到激光收发器594和/或包含在电子系统590中的任何其它合适的传感器和/或收发器(例如,参见图33至图35)。
支撑结构525可以包括被配置为支撑驱动系统540、清洁组件565和/或后裙部组件535的至少一部分的任何合适的部件。例如,如图35中所示,支撑结构525被联接(例如,经由一个或多个紧固件机械地联接、焊接和/或以其它方式连结等)到支撑板559,所述支撑板559继而联接到驱动系统540的驱动机构541。另外,支撑结构525经由一个或多个轴承、轴、轮毂等可操作地联接到驱动系统540的一组轮548。照此,支撑结构525被配置为支撑驱动系统540,由此将驱动系统540联接到框架510。
类似地,支撑结构525可以联接到任何合适的结构、部件、装置等,其被配置为将支撑结构525联接到清洁组件565。例如,支撑结构525联接到至少一组连杆528和枢转构件529,所述枢转构件529被配置为将清洁组件565可运动地联接到支撑结构525。例如,连杆528和枢转构件529可以联接到清洁组件565的安装部分579,以允许清洁组件565响应于例如第一致动器586的致动而运动更接近或远离表面,如本文进一步详细描述的。
如图35和图36中所示,支撑结构525还联接到第二致动器587和一组辊588。第二致动器586被配置为联接到后裙部535的联接部分534。这样,第二致动器586可以被致动以使后裙部535更接近或更远离正清洁的表面运动。这样,后裙部535可以接合供机器人500沿其行进的表面,以减少未夹带在清洁组件565中的碎屑的量。辊588被配置为支撑例如沿着支撑结构525的长度延伸的一个或多个线材、软管、导管、管子等。在某些情况下,辊588的布置和/或使用可以当清洁组件565更接近或更远离正清洁的表面运动时防止线材损坏或软管损坏或软管扭结等。
如图35至图37中所示,驱动系统540可以是联接到支撑部分520(例如,支撑结构525)并且被配置为使机器人500沿着表面运动的任何合适的系统、机构、机器、组件等。例如,在该实施例中,驱动系统540包括驱动机构541,其具有单个可转向轮和任何合适数量的被动轮548(如以上参照机器人300所述的)。轮548可以以任何合适的方式联接到支撑结构525。例如,如上所述,轮548可以经由一个或多个轴承、轴、轮毂、衬套等联接到支撑结构525。虽然轮548被描述为被动轮,但是在其它实施例中,轮548可以包括和/或可以至少可操作地联接到一个或多个马达。另外,虽然图35至图37中未示出,但是轮537可以联接到任何合适的传感器或编码器,例如,本文所描述的那些。
如图37中所示,驱动机构541联接到支撑板559,所述支撑板559继而将驱动机构541连接到框架510。驱动机构541包括第一马达542A、第二马达542B、旋转子组件555、联接板561、轮550和一个或多个传感器595。轮550和第一马达542A各自联接到联接板561,所述联接板561继而固定地联接到旋转子组件555的部分,如本文进一步详细描述的。更具体地,第一马达542A固定地联接到联接板561,并且轮550可旋转地联接到联接板561并且与例如第一马达542A的输出接触,使得第一马达542A的输出的旋转引起轮550相对于联接板561的旋转。轮550和第一马达542A的布置使得第一马达542A围绕与供机器人500沿着其运动的表面基本平行的轴线旋转轮550。换言之,轮550被配置为响应于第一马达542A的输出围绕基本水平的轴线旋转。
旋转子组件555联接到联接板561和联接到支撑板559,所述支撑板559继而将驱动机构541的至少一部分可旋转地联接到框架510的支撑结构525。更具体地,旋转子组件555包括安装板556,所述安装板556联接到第二马达542B并且可旋转地联接到第二马达542B的输出构件546(例如,齿轮、链轮、滑车等,其经由一个或多个轴承或类似物可旋转地联接到安装板556)。输出构件546例如可以是来自第二马达542B的直接输出,或可以例如经由带或链可操作地联接到第二马达542B的输出。例如,在某些实施例中,第二马达542B的输出可以联接到具有第一直径的齿轮,所述齿轮继而经由驱动链可操作地联接到输出构件546。在这种示例中,输出构件546可以具有比第一直径大的第二直径,使得第二马达542B的输出的一个完整旋转引起输出构件546的不到一个完整的旋转。换言之,第二马达542B的输出和输出构件546可以被布置成具有任何合适的齿轮比和/或类似物,使得第二马达542B的输出的旋转引起输出构件546以期望的转速和/或转矩旋转。在某些情况下,一个或多个传感器595可以被配置为感测输出构件546的速度和/或故障状况,例如,带或链的卡扣或打滑。此外,驱动机构541的布置使得输出构件546围绕与供机器人500沿其运动的表面基本垂直的轴线旋转。换言之,输出构件546被配置为响应于第二马达542B的输出围绕基本竖直的轴线旋转。
输出构件546固定地联接到联接板561,所述联接板561继而将轮550和第一马达542A联接到旋转子组件555。输出构件546和联接板561的布置使得当输出构件546响应于第二马达542B的输出而旋转时联接板561并且从而轮550和第一马达542A类似地旋转。照此,轮550被配置为围绕第一轴线(例如,与表面基本平行)和第二轴线(例如,与表面基本垂直)旋转。在某些实施例中,轮550围绕第一轴线的旋转使机器人500沿着表面前进或使机器人500沿着表面倒退,而同时轮550围绕第二轴线的旋转可操作以使机器人500沿着期望的方向转向。因而,第一马达542A和第二马达542B各自可以接收信号和/或电功率流,其可操作成使机器人500以期望的速度在期望的方向上沿着表面运动,如本文进一步描述的。在某些实施例中,具有单个可转向轮550的驱动机构541的使用可以例如减小机器人500的转弯半径,这在某些情况下可以允许机器人500进入紧密的空间或类似条件中,如上所述。
包含在机器人500中的清洁组件565可以是任何合适的形状、尺寸和/或配置。如上所述,清洁组件565包括安装部分579,所述安装部分579联接到框架510的支撑结构525(例如,参见图33和图34)。例如,清洁组件565的安装部分579联接到连杆528和枢转构件529以用于枢转运动。更具体地,第一致动器586联接到框架510的支撑部分520的顶板521和枢转构件529的一部分,使得第一致动器586的致动引起枢转构件529相对于框架510的枢转运动。在枢转构件529联接到清洁组件565的安装部分579的情况下,枢转构件529的枢转运动引起清洁组件565的枢转。联接到安装部分579的连杆528被配置为控制与清洁组件565相对于框架510的枢转相关联的运动的方向和/或范围。例如,连杆528可以例如是具有固定长度(例如,在使用期间具有固定长度,但是在其它时间具有可调节的长度)的基本刚性的长形构件。因而,在连杆528和枢转构件529在不同的位置处联接到安装部分579的情况下(例如,参见图34),第一致动器586的致动引起清洁组件565更接近或远离待清洁的表面运动,如以上参照例如机器人400详细描述的。
如图38至图40中所示,清洁组件565包括框架566、第一刷569、第二刷571、第一马达574A和第二马达574B。框架566支撑清洁组件565的至少一部分。如图38中所示,框架566包括和/或可以联接到一对裙部580,所述一对裙部580从框架566的任一侧朝向表面延伸。罩567联接到框架566并且被配置为遮盖、容纳和/或封装清洁组件565的至少一部分。更具体地,罩567可以联接到框架566以限定内部容积568的至少一部分,其可以容纳第一刷569和第二刷571的至少一部分,如图39和图40中所示。在某些实施例中,内部体积568的至少一部分可以限定例如抽吸容积或类似物,在所述抽吸容积或类似物内可以形成负压(例如,经由真空源585)以将碎屑抽吸到清洁组件565中并且最终进入碎屑腔512或类似物中。
清洁组件565的第一马达574A和第二马达574B可以是任何合适的马达,其被配置为例如分别旋转第一刷569和第二刷571。例如,如图39中所示,第一马达574A包括输出575A,其可以被可操作地联接到固定地联接到第一刷569的第一滑车570(例如,经由带或类似物,未示出),使得输出575A的旋转引起第一刷569的旋转。同样,如图40中所示,第二马达574B包括输出575B,其可操作地联接到固定地联接到第二刷571的第二滑车572(例如,经由带或类似物,未示出),使得输出575B的旋转引起第二刷571的旋转。如图38中所示,清洁组件565包括一对护罩578,其被配置为遮盖和/或容纳第一滑车570、第二滑车572以及输出575A和575B的至少一部分。
在某些实施例中,清洁组件565的布置可以使得马达574A和574B分别沿着基本相同的旋转方向旋转第一刷569和第二刷571。在其它实施例中,第一马达574A可以被配置为使第一刷569沿着第一旋转方向旋转,并且第二马达574B可以被配置为使第二刷571沿着与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转。虽然在图38至40中未示出,但是清洁组件565的布置使得由框架566限定的内部容积568与例如框架510的上储存部分508和/或下储存部分536流体连通。例如,碎屑腔512与内部体积568流体连通,并且碎屑腔512被配置为经由由真空源585产生的负压将碎屑从内部容积568内抽吸到碎屑腔512中。下储存部分536(例如,其液体储存部分)可以经由一个或多个软管、管道、导管、管子等与内部容积568流体连通。更具体地,一个或多个软管或类似物可以从下储存部分536延伸到例如清洁组件565的流体传送轨道507(例如,参见图38)。流体传送轨道507继而与内部体积568流体连通,并且因而可以例如将清洁溶液和/或任何其它合适的液体从下储存部分536传送到内部容积568,如上所述。这样,清洁组件565可以在形式和/或功能上与以上详细描述的清洁组件165、265、365和/或465类似。
清洁组件565的至少一部分可以与电子系统590通信,并且可以被配置为向电子系统590发送与清洁组件565的操作相关联的信号和/或从电子系统590接收与清洁组件565的操作相关联的信号。例如,在某些情况下,电子系统590可以向第一致动器586发送信号,所述信号可以操作成使清洁组件565相对于框架510运动,如上所述。在某些情况下,电子系统590可以发送这样的信号,即,所述信号可操作成使马达574A和574B在“断电”操作状态和“通电”操作状态之间转变,这继而可以操作成开始第一个刷569和第二刷571的旋转。
如以上参照机器人100、200、300和/或400详细描述的,电子系统590可以被配置为例如使用诸如PID控制方案和/或类似方案的反馈控制方法来控制机器人500的任何合适的部分。例如,电子系统590可以包括一个或多个电气和/或电子部件和/或可以与一个或多个电气和/或电子部件通信,例如,任何数量的照相机、收发器、信标、编码器、里程计、转速计、加速度计、IMU、接近传感器、继电器逻辑、开关和/或类似物(在本文中统称为“传感器”)。在某些实施例中,电子系统590可以包括上述传感器中的任一个和/或可以与上述传感器中的任一个通信。照此,传感器可以感测、检测和/或以其它方式确定与机器人500相关联的一个或多个操作条件和/或与布置机器人500的环境相关联的一个或多个环境条件,如以上详细描述的。例如,电子系统590包括至少用户界面592、一个或多个照相机593和激光收发器594和/或与它们通信。虽然在图29至图40中未示出,但是电子系统590还可以包括包含在驱动系统540中的一个或多个编码器、里程计、加速度计和/或IMU和/或可以与它们通信。这样,电子系统590可以在形式和/或功能上分别与机器人100、200、300和/或400的电子系统190、290、390和/或490基本类似。此外,如上所述,电子系统590可以在包含在机器人500中的一个或多个装置和/或一个或多个远程装置中实现,例如,控制器、个人计算机、膝上型计算机、平板电脑、智能电话、可穿戴电子装置等。在某些情况下,电子系统590可以被配置为将与操作条件、状态、完成率、清洁映射等相关联的数据发送到远程装置,所述远程装置继而可以由用户远程访问以验证机器人500的期望操作。
如上参照机器人200详细描述的,电子系统590可以从照相机593、激光收发器594和/或任何其它合适的传感器(在图29至图40中未示出)接收与一个或多个操作条件相关联的信号。继而,电子系统590可以至少部分地基于从传感器接收的数据执行与控制驱动系统540和/或清洁组件565的一个或多个后续动作相关联的一组指令、代码,模块等。然后,电子系统590可以向相关联的电气和/或电子部件(例如,联接在框架510和清洁组件565之间的第一致动器586、诸如真空源585的泵、诸如马达542A、542B、574A和/或574B的马达和/或任何其它合适的装置)发送指示执行一个或多个后续动作的指令的信号。在某些情况下,基于从传感器接收的数据,电子系统590可以被配置为增大或减小机器人500的速度和/或加速度、改变清洁组件565的操作条件、暂时暂停机器人500、重新映射正清洁的表面、重新定义清洁路径和/或清洁计划和/或类似操作,如以上详细描述的。
在某些情况下,电子系统590可以被配置为响应于从传感器接收的数据而“断电”,“掉电”和/或以其它方式停止操作。例如,在某些情况下,电子系统590可以从传感器接收指示不安全和/或不期望的操作条件的信号,这样,接收该信号促使电子系统590启动“切断开关”或类似操作。在某些实施例中,电子系统590可以包括可以由用户致动的物理“切断开关”。在又一些其它实施例中,电子系统590可以从诸如智能电话、个人计算机、平板电脑、笔记本电脑等的远程装置接收指示启动“切断开关”的指令的信号。这样,机器人500可以被配置为在例如定义的安全参数(例如,由用户定义、由制造商定义等)内安全地操作。因而,机器人500可以以与以上参照上文详细描述的机器人100、200、300和/或400中的任一个所描述的方式基本类似的方式操作。
虽然以上尤其示出了和描述了清洁组件265、365和465,但是在其它实施例中,机器人200、300和/或400可以包括任何合适的清洁组件。例如,图29至图31示出根据另一个实施例的清洁组件665。如以上参照清洁组件265、365和/或465描述的,清洁组件665包括安装部分679,其被配置为联接到机器人的框架。在某些实施例中,清洁组件665的安装部分679可以包括被配置为允许清洁组件665相对于框架运动的任何合适的连杆和/或机构,如上所述。
如图所示,清洁组件665包括框架666、罩667、护罩678、第一刷669、第二刷671、马达674和激光收发器694。框架666可以被配置为支撑清洁组件665的至少一部分。如图29中所示,框架666包括和/或可以联接到裙部680,所述裙部680可以从框架666朝向待清洁的表面延伸。罩667联接到框架666并且被配置为遮盖、容纳和/或附装清洁组件665的至少一部分。激光收发器694联接到罩667,并且激光收发器694被配置为与以上详细描述的激光收发器294和/或494基本类似。
罩667可以联接到框架666以限定内部容积668,所述内部容积668可以容纳第一刷669和第二刷671的至少一部分,如图30中所示。在某些实施例中,内部容积668的至少一部分可以限定例如抽吸体积或类似物,在所述抽吸体积或类似物内可以形成负压以将碎屑抽吸到清洁组件665中并且最终进入碎屑容积或类似物中。例如,如上所述,机器人600包括真空源685,其可以经由例如端口681(例如,参见图29)与清洁组件665的内部容积668连通。这样,真空源685可以被配置为在内部容积668内形成负压差,所述负压差可以操作成将碎屑抽吸到清洁组件665中。
清洁组件665的马达674可以是任何合适的马达,其被配置为例如旋转第一刷669和第二刷671。如图31中所示,马达674包括输出675,其可以经由带被可操作地联接到固定地联接到第一刷669的第一滑车670、固定地联接到第二刷671的第二滑车672和张紧器滑车676。照此,马达674可以旋转输出滑车675,所述输出滑车675继而旋转第一滑车670、第二滑车672和张紧器滑车676。因此,在第一滑车670固定地联接到第一刷669以及第二滑车672固定地联接到第二刷671的情况下,马达674可以被配置为旋转第一刷669和第二刷671。此外,如图16所示,护罩678可以被配置为遮盖和/或容纳输出滑车675、第一滑车670,第二滑车672和张紧器滑车676的至少一部分。
在某些实施例中,清洁组件665的布置可以使得马达674沿着基本相同的旋转方向旋转第一刷669和第二刷671。在其它实施例中,马达674可以被配置为使第一刷669沿着第一旋转方向旋转并且使第二刷671沿着与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转。在又一些其它实施例中,清洁组件665可以包括被配置为旋转第一刷669的第一马达和被配置为与第一刷669独立地旋转第二刷671的第二马达。这样,第一刷669和第二刷671可以例如旋转来打扫和/或擦洗表面以将碎片和/或碎屑夹带在内部容积668内。此外,由真空源或类似物产生的负压(如上所述)可以将碎片和/或碎屑抽吸到存储容积或类似物(例如,与以上参照图6描述的由框架210的储存部分211限定的碎屑容积212类似)中。如以上参照清洁组件465描述的,刷669和刷671可以是任何合适的配置。这样,清洁组件665可以用于任何合适的机器人,例如,机器人200、300和/或400,以清洁上面运动有机器人的表面。
本文所述的任何实施例可以执行任何合适的处理以高效地清洁具有任何合适的规则或不规则边界的表面。例如,在某些实施例中,机器人可以执行任何合适的处理,其可以促使机器人遵循在距边界(例如,壁或类似物)的预定距离内的清洁环境(例如,表面)的轮廓,所述预定距离例如是距边界(例如,壁或类似物)的约5厘米或更小。这类机器人可以使用例如一个或多个激光扫描仪传感器、3D照相机传感器、范围传感器、接近传感器等来推断出待遵循的轮廓的形状,并且继而可以执行反馈控制系统和/或类似物以将清洁头和/或清洁组件基本维持在距表面的预定距离内。另外,机器人可以执行一组处理以确定例如机器人的部分相对于期望的轮廓的角度。在某些实施例中,机器人可以执行反馈控制系统和/或类似物以将机器人的至少一部分(例如,清洁组件)基本维持在距轮廓的约90度的角内(即,与轮廓垂直)。
如以上参照机器人200详细描述的,在某些实施例中,用户可以操纵机器人以初始化机器人和/或以其它方式映射清洁环境。在某些情况下,这种初始化处理可以包括例如从包含在机器人中的任何合适的传感器或类似物收集数据。例如,随着用户驱动机器人以初始化机器人,机器人的电子系统可以收集和/或存储从轮里程计、IMU、激光器、深度成像器、范围传感器、照相机、无线电信标、压力传感器和/或任何其它合适的传感器中的一个或多个接收的数据。一旦电子系统从一个或多个传感器接收数据,则电子系统(例如,包含在其中的处理器)可以实行和/或执行一组处理和/或类似物,以基于从传感器接收的数据定义清洁环境的映射。在清洁环境被映射的情况下,电子系统可以执行与使用环境映射相关联的一组处理和/或指令以用曲线图标出和/或图表标出由节点表示的机器人位置。然后,电子系统可以确定通过节点的高效路径和/或配合(例如,旅行推销员方法、算法和/或类似方法)。
在某些实施例中,机器人的电子系统可以被配置为基于例如将清洁环境分解成扇区来定义用于清洁表面的高效路径。更具体地,如上所述,机器人可以被配置为确定和/或定义清洁环境的映射。在某些情况下,映射可以是包括关于清洁环境的特定和/或相关信息的映射或类似物。一旦定义了映射,则电子系统可以将清洁环境分解成多个扇区,并且可以确定例如用于独立地清洁每个扇区的高效路径(例如,“扇区内清洁”),如图44中所示。在某些情况下,通过首先定义映射,电子系统可以确定和/或定义将映射分解成扇区的高效分解,例如,而用户没有定义扇区。此外,通过基于映射和/或类似物定义扇区,电子系统可以被配置为确定机器人的位置、完成百分比和/或类似参数。
一旦为每个扇区确定路径,则电子系统可以确定例如用于结合扇区的高效路径(例如,“扇区间清洁”)。作为示例,在某些情况下,电子系统可以被配置为通过定义紧密遵循与扇区相关联的一组边界的操作和/或路径来开始该扇区的映射或类似操作,如以上详细描述的。一旦定义了用于遵循边界的路径,则电子系统可以定义一种路径,所述路径用于清洁由遵循边界的路径所界定的区域。一旦定义了用于每个扇区的路径,则可以定义每个扇区内清洁路径,并且可以基于扇区内清洁路径的最高效的结合来定义扇区间清洁路径。在某些情况下,扇区间清洁路径的定义包括重新映射表面。在某些情况下,最高效的扇区内或扇区间清洁路径可以是最有可能避免沿着路径的障碍物和/或其它物体的路径。
如图44所示,在某些实施例中,用于清洁扇区的最高效的路径可以是其中机器人沿着基本直的线(如上所述)在例如至少某些重叠下来回运动以确保表面被完全清洁的方法(例如,如果电子系统不准确地确定机器人的位置的话)。或者,在某些情况下,电子系统可以确定用于清洁扇区的最高效的路径可以是盘旋的或同中心的路径。类似地,电子系统可以被配置为限定这样的路径,即,所述路径使得存在有重叠以确保表面被完全清洁。电子系统还可以基于例如刚被清洁的先前扇区的离开和/或待清洁的后续扇区的进入来定义进入和/或离开扇区的最高效的方式。此外,在某些情况下,电子系统可以在沿着路径运动的同时从传感器和/或类似物接收信号,并且可以响应于发现的障碍物或类似物来更新扇区内清洁路径和/或扇区间清洁路径。换言之,电子系统可重新映射表面的至少一部分以限定更新的扇区内清洁路径或更新的扇区间清洁路径。照此,更新的扇区内清洁路径和/或更新的扇区间清洁路径可以定义对于发现的物体或类似物所核算的最高效的清洁路径。
虽然电子系统在此被描述为向机器人的部分(例如,传感器、马达、致动器、泵等)发送信号,所述信号可操作成控制机器人的至少该部分,但是在某些情况下,电子系统可以发送具有期望的电功率的电流(例如,不是包含数据的信号)。在这种情况下,电功率的量(即,电压(V)乘以与电流相关联的安培数(A))例如可以是与接收电功率流的电气和/或电子部件的期望的操作条件相关联。例如,在某些情况下,电子系统可以将第一量的电功率传递到被配置为旋转一个或多个刷的清洁组件的马达。继而,马达可以被配置为以第一转速旋转输出轴和/或滑车。类似地,电子系统可以将比第一量的电功率大的第二量的电功率传递到清洁组件的马达,并且作为响应,马达可以以比所述第一转速大的第二转速旋转输出轴和/或滑车。在其它情况下,电子系统可以向清洁组件的电气和/或电子部件发送信号和电功率流。在这种情况下,信号可以是指示在预定的操作条件下操作的指令,其可以与所接收的电功率的量相关联。
虽然在此将某些电子系统描述为从任何合适的传感器和/或类似物接收信号,并且基于处理器执行一组指令,由机器人的部分执行后续动作,但是在其它情况下,来自传感器的信号可以操作成促使机器人的部分执行后续动作。例如,在某些情况下,从传感器发送的信号可以操作成将开关、熔断器、断路器和/或任何其它合适的逻辑器件从第一状态转变成第二状态,在所述第一状态中机器人的部分接收电功率流,在所述第二状态中机器人的该部分基本不接收电功率流。例如,随着机器人沿着表面运动,传感器可以发送与被放置成与物体接触的机器人的部分相关联的信号,所述信号可以操作成停止包含在驱动系统中的一个或多个马达的旋转输出。
虽然以上已经描述了各种实施例,但是应当理解,它们已经仅仅作为示例提出而不是限制。在上述示意图和/或实施例指示某些部件以某些取向或位置布置的情况下,部件的布置可以修改。虽然已经具体地示出和描述了实施例,但是应当理解,可以进行形式和细节的各种改变。例如,虽然上文将机器人100、200、300和/或400描述为包括经由带和滑车装置驱动和/或旋转一个或多个部件的马达,但是在其它实施例中,马达可以被配置为直接和/或经由链和齿轮装置驱动任何合适的部件。虽然已经将各种实施例描述为具有特定的特征和/或部件的组合,但是其它实施例能够具有来自如上所述的任何实施例的任何特征和/或部件的组合。
在上述方法和/或示意图指示以一定顺序发生某些事件和/或流程模式的情况下,某些事件和/或流程模式的顺序可以修改。另外,某些事件可以在可能的时候在并行处理中同时地执行以及顺序地执行。
本文所述的某些实施例涉及一种具有非暂时性计算机可读介质(也可以称为非暂时性处理器可读介质)的计算机存储产品,其具有用于执行各种计算机实现的操作的指令或计算机代码。计算机可读介质(或处理器可读介质)是非暂时性的,从某种意义上说,不包括暂时性传播信号(例如,在诸如空间或电缆的传输介质上传播携带信息的电磁波)。介质和计算机代码(在本文中也称为代码)可以是为特定目的或多个目的而设计和构造的那些。非暂时性计算机可读介质的示例包括但不限于:磁性存储介质,例如,硬盘;光存储介质,例如,光盘/数字视频光盘(CD/DVD),光盘只读存储器(CD-ROM);磁光存储介质,例如,光盘;载波信号处理模块;和专门配置为存储和执行程序代码的硬件装置,例如,专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)装置。本文所述的其它实施例涉及计算机程序产品,其可以包括例如本文讨论的指令和/或计算机代码。
计算机代码的示例包括但不限于微代码或微指令、例如由编译器产生的机器指令、用于产生web服务的代码、以及包含由使用解释器的计算机所执行的高级指令的文件。例如,实施例可以使用命令式编程语言(例如,C,FORTRAN等)、功能编程语言(Haskell,Erlang等)、逻辑编程语言(例如,Prolog)、面向对象的编程语言(例如,Java,C++等)或其它编程语言和/或其它开发工具实现。计算机代码的附加示例包括但不限于控制信号、加密代码和压缩代码。
Claims (14)
1.一种用于清洁表面的设备,其包括:
框架,其支撑至少一个存储容积;
驱动系统,其由所述框架支撑并且被配置为使所述框架沿着所述表面运动,所述驱动系统具有多个轮,所述多个轮中的每个轮都被配置为响应于多个马达中的不同马达的输出而围绕轮轴线旋转,每个轮轴线之间限定的角度基本相等,所述多个轮中的每个轮都具有多个辊,来自每个轮的所述多个辊的每个辊都被配置为围绕与所述轮轴线不平行的独立的辊轴线旋转,所述轮轴线与所述多个轮中的所述轮相关联;
清洁组件,其联接到所述框架,所述清洁组件被配置为接合所述表面以将碎屑从所述表面转移到所述至少一个存储容积;和
电子系统,其由所述框架支撑,所述电子系统被配置为向所述多个马达中的至少一个马达发送一个或多个信号,所述一个或多个信号指示所述多个轮中的相关联的轮围绕相关联的轮轴线旋转以使所述清洁组件沿着所述表面在预定路径中运动的指令;
其中,所述电子系统包括至少存储器和处理器,所述处理器被配置为基于从一个或多个传感器接收的数据而执行存储在所述存储器中的、与定义所述表面的映射相关联的一组指令,所述预定路径是沿着所述映射的预定路径;
其中,所述预定路径的定义至少部分地基于与所述清洁组件将碎屑从所述表面的至少一部分转移到所述至少一个存储容积相关联的计算效率;
其中,所述处理器被配置为执行存储在所述存储器中的一组指令,所述一组指令与将所述表面的映射分解成共同形成所述表面的映射的多个扇区相关联,所述处理器被配置为至少部分地基于与将碎屑从所述多个扇区中的每个扇区转移到所述至少一个存储容积相关联的计算效率来执行存储在所述存储器中的、与定义沿着所述多个扇区中的所述扇区的路径相关联的一组指令;
其中,所述处理器被配置为执行存储在所述存储器中的一组指令以定义沿着所述映射的所述预定路径,所述一组指令与将沿着所述多个扇区中的每个扇区的所述路径组合相关联。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,所述多个轮包括第一轮、第二轮和第三轮,所述角度约为120度。
3.根据权利要求2所述的设备,其中,在所述第一轮的旋转中心与所述第二轮的旋转中心之间限定第一距离,并且在所述第一轮的旋转中心或所述第二轮的旋转中心中的至少一个与所述第三轮的旋转中心之间限定第二距离。
4.根据权利要求1或2所述的设备,其中,所述清洁组件被配置为当所述驱动系统使所述清洁组件沿着所述预定路径运动时以预定效率将碎屑从所述表面转移到所述至少一个存储容积。
5.根据权利要求1或2所述的设备,其中,所述电子系统被配置为将所述驱动系统或所述清洁组件中的至少一个从第一配置转变到第二配置,在所述第一配置中所述驱动系统或所述清洁组件分别接收电功率流,在所述第二配置中所述电子系统分别防止电功率流到所述驱动系统或所述清洁组件。
6.根据权利要求5所述的设备,其中,所述电子系统与远程电子装置电子通信,所述远程电子装置被配置为响应于用户输入和响应于所述电子系统发送信号,所述信号指示将所述驱动系统或所述清洁组件中的至少一个从所述第一配置转变到所述第二配置的指令。
7.一种使用清洁机器人至少半自主清洁表面的方法,所述清洁机器人具有被配置为控制所述清洁机器人的至少一部分的电子系统,所述方法包括:
定义初始数据集,所述初始数据集基于在所述电子系统的处理器处从包含在所述清洁机器人中的至少一个传感器接收的数据表示待清洁的所述表面的映射;
经由所述处理器将所述初始数据集分解成多个扇区数据集,所述多个扇区数据集中的每个扇区数据集都表示所述映射的扇区;
定义多个扇区内数据集,所述多个扇区内数据集中的每个扇区内数据集都至少部分地基于计算效率表示沿着来自所述映射的所述多个扇区中的一个扇区的扇区内路径,所述计算效率与所述清洁机器人清洁所述表面的与所述多个扇区中的所述扇区相对应的一部分相关联;以及
定义扇区间数据集,所述扇区间数据集至少部分地基于组合每个扇区内路径以共同定义所述扇区间路径和计算效率来表示沿着所述映射的扇区间路径,所述计算效率与所述清洁机器人在所述表面上运动且基本沿着所述扇区间路径清洁所述表面相关联。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,所述清洁机器人包括所述电子系统、被配置为支撑所述电子系统的框架、联接到所述框架的驱动系统和清洁组件,所述驱动系统被配置为响应于来自所述电子系统的信号使所述清洁机器人沿着所述表面运动,所述清洁组件被配置为随着所述驱动系统使所述清洁机器人沿着所述表面运动而清洁所述表面。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其中,定义表示所述映射的所述初始数据集包括用户使所述清洁机器人沿着所述表面运动,使得所述至少一个传感器产生表示相对于所述表面的物体的数据。
10.根据权利要求7或8所述的方法,其中,所述初始数据集包括由所述至少一个传感器产生的、表示相对于所述表面的物体的数据。
11.根据权利要求7或8所述的方法,其中,所述清洁机器人被配置为在所述表面上基本沿着所述扇区间路径运动以至少半自主地清洁所述表面。
12.根据权利要求7或8所述的方法,还包括:
在所述处理器处接收指示将所述清洁机器人从第一配置转变到第二配置的指令的信号,在所述第一配置中所述清洁机器人的驱动系统和清洁组件接收电功率流,在所述第二配置中从所述驱动系统和所述清洁组件阻止电功率。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述电子系统经由网络与远程电子装置电子通信,接收指示将所述清洁机器人从所述第一配置转变到所述第二配置的指令的信号包括在所述处理器处从所述远程电子装置接收所述信号。
14.根据权利要求7或8所述的方法,其中,所述电子系统经由网络与远程电子装置电子通信,所述方法还包括:
从所述处理器向所述远程电子装置发送信号,所述信号指示在所述远程电子装置的显示器上表示与所述清洁机器人相关联的数据的指令。
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