CN108309143B - 移动清洁机器人清洁头 - Google Patents

Abstract

本文描述了一种移动清洁机器人，其包括支撑驱动系统的机架，碎屑收集体积；以及形成为完成机器人底部的清洁头。清洁头包括：用于将清洁头固定到机架的框架；具有内腔的整体式壳体；将整体式壳体从框架可移动地悬挂的悬挂连杆件，悬挂连杆件构造成提升整体式壳体；由柔性材料形成并且与整体式壳体匹配的隔膜；与框架匹配的刚性管道，以在整体式壳体和穿过隔膜的刚性管道之间形成气动路径；以及设置在整体式壳体的内腔中的清洁提取器。

Description

移动清洁机器人清洁头

技术领域

本说明书涉及移动清洁机器人的清洁头。

背景技术

移动清洁机器人可以在例如地板的表面上导航并从表面清洁碎屑。固定道移动清洁机器人的清洁头接合表面并收回碎屑。所收集的碎屑储存在箱中。

发明内容

本文描述了一种移动清洁机器人，其包括支撑驱动系统的机架，碎屑收集体积；以及形成为完成机器人底部的清洁头。清洁头包括：用于将清洁头固定到机架的框架；具有内腔的整体式壳体；将整体式壳体从框架可移动地悬挂的悬挂连杆件，悬挂连杆件构造成提升整体式壳体；由柔性材料形成并且与整体式壳体匹配的隔膜；与框架匹配的刚性管道，以在整体式壳体和通过隔膜的刚性管道之间形成气动路径；以及设置在整体式壳体的内腔中的清洁提取器。

在一些实施方式中，移动清洁机器人还包括方形前部，方形前部包括从第一侧到第二侧的横向轴线，清洁头跨过方形前部的横向轴线结合到方形前部中，清洁提取器在第一或第二侧中之一的1厘米内跨过横向轴线延伸。

在一些实施方式中，移动清洁机器人还包括设置在方形前部的在前部的前缘和清洁提取器之间的位置的角刷和用于驱动角刷的马达，马达以与角刷垂直配置位于框架内。驱动系统比清洁提取器更远离前缘。

在一些实施方式中，隔膜还包括通过压缩隔膜的延伸部而与刚性管道形成的第一密封件。在一些实施方式中，隔膜包括第二密封件，其与整体式壳体形成，并且包括具有由接收通道分开的顶部凸缘和底部凸缘的双凸缘构造。接收通道接收整体式壳体的唇部。底部凸缘通过整体式壳体的孔接收到整体式壳体的内腔中，并且顶部凸缘匹配到整体式壳体的顶表面。在一些实施方式中，隔膜到整体式壳体的匹配形成从整体式壳体的内腔到碎屑收集体积的进气端口的气动路径。在一些实施方式中，移动清洁机器人的第一密封件通过刚性管道的压入隔膜延伸部中的刀刃密封形成。

在一些实施方式中，将隔膜匹配到整体式壳体包括在隔膜和整体式壳体之间形成化学联结。

在一些实施方式中，悬挂连杆件包括将可移动整体式壳体联接到机架的四杆组件。悬挂连杆件邻近气动路径附接并且与整体式壳体的横向端部向内间隔开。

在一些实施方式中，整体式壳体由单个模制的刚性材料件构成，其被成形为使内腔符合设置在内腔中的清洁提取器的形状。框架成形为形成斜底边缘。

在一些实施方式中，整体式壳体还包括构造成接收清洁提取器的输出齿轮。在一些实施方式中，输出齿轮各自包括密封件。在一些实施方式中，清洁提取器是柔韧的管状辊。在一些实施方式中，整体式壳体包括构造成将柔韧的管状辊固定在内腔内的闩锁。

在一些实施方式中，移动清洁机器人包括与输出齿轮连通的齿轮箱，齿轮箱构造成驱动输出齿轮并旋转清洁提取器。在一些实施方式中，齿轮箱与整体式壳体的端部相邻并且从整体式壳体的端部延伸小于三厘米。在一些实施方式中，清洁头包括用于驱动齿轮箱的马达，并且马达固定到整体式壳体的顶部。

在一些实施方式中，清洁头包括调谐弹簧，其平衡整体式壳体，以在操作期间将整体式壳体保持为大致平行于清洁表面。

在一些实施方式中，悬挂连杆件包括由整体式壳体形成的壳体承载件，由框架形成的框架承载件，将框架承载件连接到壳体承载件的悬挂连杆，以及接头，接头将悬挂连杆接收在接头的销上并允许悬挂连杆围绕销枢转。在一些实施方式中，壳体承载件和框架承载件构造成接收接头。

在一些实施方式中，悬挂连杆件和隔膜构造成允许整体式壳体独立于框架的运动而沿着清洁表面浮动。

在一些实施方式中，刚性管道包括碎屑检测传感器。

在一些实施方式中，移动清洁机器人包括后盖，其中，后盖与框架匹配以完成机器人的底部。在一些实施方式中，移动清洁机器人包括用于接收碎屑收集体积的箱井。在一些实施方式中，在清洁操作期间，箱井被盖覆盖。在一些实施方式中，当盖半开时，清洁操作受到限制。

在一些实施方式中，当整体式壳体处于升高状态时，隔膜折叠。折叠不会减少通过隔膜的气动气流路径的横截面。在一些实施方式中，悬挂连杆件包括柔性轴承铰链。在一些实施方式中，刚性管道与碎屑收集体积的进气端口形成密封。在一些实施方式中，闩锁构造成将清洁提取器固定在整体式壳体中。在一些实施方式中，闩锁包括搭接接头，以与整体式壳体密封。在一些实施方式中，搭接接头被定向成相对于搭接接头的另一定向减小搭接接头中的碎屑累积。

移动清洁机器人包括几个优点。移动清洁机器人的清洁头悬挂在清洁表面上，以便骑行清洁表面的轮廓、起伏和其它特征。具体地，清洁头的一部分“浮动”在清洁表面上，使得清洁提取器和清洁头的整体式壳体的边缘骑行清洁表面的轮廓、起伏和其它特征，即使该特征太小而不能被移动清洁机器人的本体跟随。清洁头的整体式壳体与清洁表面的接触减少了降低清洁头的吸力的空气泄漏。

悬挂连杆件在移动清洁机器人的中心和清洁提取器上方的定位使得悬挂连杆件能够将清洁头的整体式壳体升高和降低以“浮动”在清洁表面上。悬挂连杆件沿着移动清洁机器人的横向轴线升高和降低清洁头水平(例如平行)到清洁表面。悬挂连杆件可以升高和降低整体式壳体，而不会使整体式壳体向前或向后倾斜，使得整体式壳体的底部边缘接触和跟随清洁表面的轮廓、起伏和其他特征，从而减少降低吸力的空气泄漏出整体式壳体的底部边缘。

隔膜密封移动清洁机器人的气动路径，并允许清洁头的整体式壳体使用悬挂连杆件自由移动。当清洁头在清洁表面上浮动时，隔膜不会妨碍清洁头的运动。当清洁头由于悬挂连杆而移动时，隔膜不会阻碍移动清洁机器人的气动路径。隔膜成形为柔性的，使得隔膜允许清洁头移动而不拉伸或压缩隔膜材料。

整体式壳体在清洁头下方实现清洁表面上的更强、更均匀的吸力。角刷设置得非常靠近移动清洁机器人的边缘，使得角刷可以到达清洁表面的拐角处的碎屑。清洁提取器延伸跨过移动清洁机器人的几乎整个横向轴线并且位于移动清洁机器人的最宽横向部分。

本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节在附图和下面的描述中阐述。其他潜在的特征、方面和优点将从描述、附图和权利要求中变得显而易见。

附图说明

图1是移动清洁机器人的透视俯视图。

图2是示出了移动清洁机器人的底部的透视图。

图3是示出了图2的移动清洁机器人的底部的分解透视图。

图4是移动清洁机器人的示意性剖面侧视图。

图5-7是移动清洁机器人的分解透视图。

图8是清洁头的分解透视图。

图9是整体式壳体和隔膜的透视图。

图10是整体式壳体和隔膜的侧视图。

图11A是隔膜的侧视图。

图11B是隔膜的透视图。

图12是图4的移动清洁机器人的一部分的侧视图。

图13是清洁头处于延伸位置的侧剖视图。

图14是清洁头处于缩回位置的侧剖视图。

图15是清洁头的一部分的透视仰视图。

图16是清洁头的分解透视图。

图17-18是清洁头的透视图。

图19A是悬挂连杆件的透视图。

图19B是悬挂连杆的透视图。

图20-21是清洁头的一部分的透视仰视图。

图22A-22B是清洁头的闩锁的透视图。

各个附图中相同的附图标记和标号表示相同的元件。

具体实施方式

移动清洁机器人可以在房间或其它位置周围导航并清洁其移动的表面。在一些实施方式中，机器人自主地导航。移动清洁机器人从表面收集灰尘和碎屑，并将灰尘和碎屑存储在箱中。移动清洁机器人包括与表面接合以从表面提取碎屑的清洁头。清洁提取器搅动表面上的碎屑，以帮助移动清洁机器人清洁(例如，抽真空)来自表面的碎屑。清洁头通过机械悬挂连接件固定到移动清洁机器人，机械悬挂连接件允许清洁头根据表面的高度变化进行调节。清洁头骑在清洁表面上，使得清洁提取器在移动清洁机器人移动期间保持与清洁表面接触。清洁头包括与隔膜匹配的整体式壳体。整体式壳体由单个刚性或半刚性材料的模制件形成，而不是由两块或更多块材料匹配在一起而形成。整体式壳体的整体结构减少了由两块或更多块材料形成壳体引起的接缝和气隙。整体式壳体保持清洁提取器。整体式壳体限定气动气流路径的初始部分，以将碎屑携带到移动清洁机器人的箱。清洁头在清洁表面上“浮动”以顺应清洁表面的高度轮廓，并且使得整体式壳体在清洁机器人在清洁表面的起伏上移动期间保持与清洁表面接触，由此减少由整体式壳体与清洁表面之间的间隙引起的空气泄露。减少的空气泄漏使得移动清洁机器人的吸力增加，以从清洁表面移除碎屑。

图1示出了可以自主地导航清洁表面并且在清洁表面上执行清洁操作(例如真空操作)的移动清洁机器人100。移动清洁机器人100包括具有前部110和后部115的本体。在一些实施方式中，例如当从上方观察时，本体的前部110包括方形或基本平坦的前缘125。在该示例中，当从上方观察时，后部115包括圆形(例如半圆形)后缘130，以形成“D”形状或“坟墓”形状；然而，在后部115设计或前部110设计中可以采用其他独特形状、多种形状等。

移动清洁机器人100的前缘125沿着移动清洁机器人100的横向轴线延伸，在图1中通过轴线150表示。轴线150从移动清洁机器人100的第一侧135延伸到移动清洁机器人100的前部110的第二侧140。在清洁操作期间，移动清洁机器人100的前缘125通常但不总是移动清洁机器人100的第一部分，以跨越清洁表面的一部分。例如，如果移动清洁机器人100正在沿直线执行清洁操作，向前移动，则前缘125在移动清洁机器人100的本体的其他部分之前跨越清洁表面。

移动清洁机器人100(以下称为“机器人100”)包括盖145。如图4所示，盖145覆盖用于箱415的机架310中的箱井420。返回到图1，盖145可以在机器人100的操作期间防止箱415偏移，并且在机器人100的操作期间(例如在清洁操作期间)防止箱415被移除。盖145通过铰链固定到机器人100，使得盖145在箱415上摆动打开和关闭。在一些实施方式中，当箱415恰当地安置在机器人100中时，盖145在箱415上关闭。然而，如果箱415不适当地安置，则箱415防止盖145恰当地摆动关闭以覆盖箱415，因为箱415的至少一部分延伸到盖145的摆动路径中。在一些实施方式中，来自盖145的视觉指示可以警告用户箱415未与箱井420充分或完全对准，从而提供需要校正动作(例如箱415的调整)的视觉提示。在一些实施方式中，机器人100包括一个或多个机构，以防止当盖145半开时机器人100操作。该机构可以包括开关、电接触件、传感器等中的一个或多个，以检测盖145是半开的。

图2是示出包括清洁头200的机器人100的底部的透视图。清洁头200定位在机器人100的靠近前缘125的前部110处。前缘125包括大致方形的部分，使得清洁头(由虚线200近似)基本上跨越机器人的轴线150延伸。清洁头200包括形成机器人100的前缘125的一部分的框架205。框架205包括靠近机器人100的前缘125的用于传感器255,260的孔。清洁提取器265,270定位在清洁头的整体式壳体215内。角刷120定位在框架205中的清洁头200的角部附近。

清洁头200位于机器人100的前缘125处或附近，以在机器人100的其它部分之前接合清洁表面。清洁头200定位成比轮225,230更靠近机器人100的前部110，并且可以在轮225,230的前方延伸跨过机器人100。这种布置的一个优点是，与如果清洁头位于轮225,230之间的更受限制的间隔相比，清洁头200可以延伸跨过机器人100的几乎整个横向跨度。清洁头200的长度使得清洁头200的一个或多个清洁提取器265,270基本上延伸跨过机器人100的轴线150。清洁表面可以更快地被清洁，因为与如果清洁头基本上不延伸跨过机器人的横向轴线相比，需要机器人100的更少通过来覆盖清洁表面。此外，机器人100可以在需要充电之前覆盖清洁表面的更大表面积，从而减少到充电站的次数，并提高机器人100的效率。

在一些实施方式中，清洁头200延伸跨过机器人100的整个轴线150。在一些实施方式中，清洁提取器265,270在机器人100的轴线150的90％上延伸。在一些实施方式中，清洁提取器265,270延伸跨过机器人100的轴线150到机器人100的第一或第二侧135,140中的一个的1厘米内。在一些实施方式中，清洁提取器265,270延伸跨过机器人100的轴线150到机器人100的第一和第二侧135,140的1-5厘米之间。

清洁提取器265,270可以清洁机器人100在其上移动的更多清洁表面，因为清洁提取器265,270基本上延伸跨过机器人100的轴线150。例如，清洁提取器265,270可以清洁清洁表面的边缘，例如清洁表面靠近障碍物(例如墙壁，角落等)的部分。如果清洁提取器265,270没有基本上延伸机器人100的轴线150，则清洁表面的靠近障碍物的部分将不被清洁提取器265,270够到，并且机器人100可能需要操纵角刷120以清洁清洁表面的这些部分。由于提取器265,270的延伸位置，相对于具有不延伸靠近机器人100的第一侧135和第二侧140的清洁提取器，减少了使用角刷120来清洁清洁表面的需求。

清洁头200固定到机器人100，使得整体式壳体215独立于框架205和机器人100的其它部分移动。如图7所示，清洁头200安装到机器人100的机架310。返回到图2，整体式壳体215从框架205悬挂，使得清洁提取器265,270骑在清洁表面的轮廓上。整体式壳体215沿着清洁表面骑行，使得清洁提取器265,270沿着清洁表面的起伏骑行而不从清洁表面离开。清洁头200的整体式壳体215可以独立于轮225,230的运动而移动更靠近和更远离清洁表面。例如，轮225,230从机器人100缩回和延伸，以便在清洁表面中较大的起伏上操纵机器人100，例如从硬的光滑表面到软(例如铺有地毯的)表面的变化。例如，当机器人100从软的毛绒表面导航到硬的光滑表面时，清洁头200的整体式壳体215下降到硬的光滑表面。当机器人100从硬表面导航到软表面时，清洁头200的整体式壳体215向上骑行到软的毛绒表面。

框架205由刚性或半刚性材料形成。框架205包括倾斜前部，以在机器人100的前缘125处或附近产生倾斜的底部边缘。倾斜前部允许机器人100导航跨过具有非均匀的地形的表面，并适应地板高度的变化(例如硬地板到地毯表面)。倾斜前部在整体式壳体215的前方延伸。框架205形成安装在机架310上的形状(如下面关于图7所述)，并且使用诸如搭接接头250与机器人100的后盖245结合。框架205和后盖245完成机器人100的底部，形成基本上连续的表面和光滑的表面，其平滑地在清洁表面上运行，而不会捕获碎屑。在一些实施方式中，框架205与机器人100的后盖245平滑地结合，使得不存在能够卡在清洁表面(例如地毯)上的边缘或拐角。在一些实施方式中，框架205与机器人100的底部平滑地结合。如图3所示，框架205通过例如用螺钉安装在机架310上而固定到机器人100。

返回到图2，框架205的倾斜前部包括用于传感器(例如前接近传感器255,260)的一个或多个孔。前接近传感器255,260协助机器人100在清洁表面周围导航。例如，前接近传感器255,260包括诸如红外传感器的测距传感器或检测机器人100的前端与清洁表面的垂直分离的其它传感器。如果机器人100接近诸如楼梯的边缘，则前接近传感器255,260发送信号以停止机器人100，并且机器人100可以远离边缘。可以有多个前传感器一起工作，例如以提供差分信号或冗余信号。

角刷120定位在机器人100的前缘125附近，并由框架205支撑。角刷120包括从由马达旋转的中心轴延伸的刷毛。在一些实施方式中，角刷120或其一部分(例如刷毛)延伸经过机器人100的外边缘，例如机器人100的前缘125或第一侧135。在一些实施方式中，角刷120定位在清洁提取器265,270的前方。在一些实施方式中，角刷120在清洁操作期间将碎屑扫入清洁头200的路径中。在一些实施方式中，角刷120将碎屑从机器人100附近的垂直表面扫除，以便通过清洁提取器265,270移除，例如位于障碍物(例如踢脚板，家具腿等)上的碎屑。

角刷120由角刷马达805驱动。如图8所示，角刷马达805定位在清洁头200的框架205上。角刷马达805联接到角刷齿轮箱(例如图20的齿轮箱2020)。角刷齿轮箱以与角刷120垂直的配置设置。角刷马达805定位成与角刷齿轮箱相邻并且靠近框架205的倾斜前部。角刷马达805和角刷齿轮箱的构造允许角刷120在前缘125附近定位在靠近机器人100的前部110的方形角处。在一些实施方式中，角刷马达805的轴延伸穿过框架205，与与机器人100的前部110的方形角相距不到一厘米。在一些实施方式中，角刷120在70-90mm之间。在一些实施方式中，角刷120大于90mm。

返回到图2，整体式壳体215包括内腔(例如图15的内腔1505)，用于支撑清洁提取器265,270。整体式壳体215联接到框架205并从框架205悬挂，使得当机器人100移动时，整体式壳体215可独立于框架205移动并在清洁表面上“浮动”，如前所述。整体式壳体形成机器人100的气动路径的初始部分。整体式壳体从框架205悬挂，使得整体式壳体的底部边缘接触清洁表面，减少了在清洁表面和整体式壳体205的侧面之间发生的从气动路径的空气泄漏。可以在气流路径中施加负压，使得碎屑被抽真空通过清洁提取器265,270，进入整体式壳体215。在一些实施方式中，整体式壳体215包括终止于耙头210的边缘。在清洁操作期间，耙头210可以掠过软表面(例如地毯，毛毯等)，并且当机器人100在表面上导航时，准备好通过清洁提取器265,270清洁的表面。耙头210确保不能由清洁头200从清洁表面移除的太大的碎屑不会在清洁提取器265,270下方通过，例如可能被卡住或楔入清洁提取器265，270中的大碎屑。在一些实施方式中，间隙确保当机器人100导航跨过清洁表面时，大碎屑被推离整体式壳体215。在一些实施方式中，耙头围绕清洁提取器265的一部分弯曲。

机器人100包括用于将机器人100支撑在清洁表面上的轮225,230。轮225,230是机器人100的驱动系统的一部分。轮225,230用于移动机器人100，例如用于自主导航。轮225,230延伸通过机器人100的底部并且用悬挂系统固定到机器人100。轮225,230设置在诸如井235的轮井中，轮井允许轮独立于机器人100的本体并独立于彼此移动。轮井包括在机器人100的底部中的腔。轮井定位为使得清洁头200位于机器人100的轮井和前缘125之间。轮225,230包括诸如橡胶、塑料等的材料，其使得机器人100的轮225,230能够抓住清洁表面并且驱动机器人100穿过清洁表面。在一些实施方式中，轮225,230是模块化轮225,230。驱动系统驱动轮225,230，使得清洁头200可以接合清洁表面，并且在清洁表面上引起负压，而不会使机器人100卡住。

在一些实施方式中，除了轮225,230之外，脚轮240也可以为机器人100提供支撑。脚轮240抵靠在清洁表面上。在一些实施方式中，脚轮240放置在机器人100的后缘130附近，以支撑机器人100的与清洁头200相对的后部115。清洁头200跨过轮225,230在机器人100的前部附近悬垂。在一个实施方式中，脚轮240完成清洁头200的跨过轮225,230的悬臂支撑件，其作为悬臂。当机器人100从第二表面(例如硬表面)接近第一表面(例如软表面)时，前部110倾斜离开第一表面，并且清洁头200下降以接合第一表面。轮225,230移动以适应表面高度的变化。整体式壳体215从第二表面过渡到第一表面，并且在过渡期间保持紧密接触或浮动接触。当机器人100从第一表面(例如软表面)接近第二表面(例如硬表面)时，前部110朝向第二表面倾斜，并且整体式壳体215缩回以接合第二表面。轮225,230移动以适应表面的变化。整体式壳体215从第一表面过渡到第二表面，并且在过渡期间保持紧密接触或浮动接触，如下面关于图13-14更详细地描述。

机器人100可自主地在清洁表面上导航。在标称导航期间，机器人100的前缘125是机器人100的第一部分，以跨过清洁表面的一部分。旋转的清洁提取器265,270与表面接合以清除清洁表面上的任何碎屑。轮225,230和脚轮240接触清洁表面的已经被清洁头200通过的部分。在一些实施方式中，机器人100可能需要转动。机器人100可以通过在相反的方向转动轮225,230而转动就位。在一些实施方式中，机器人100可以相反地移动。此外，如果发现要清洁的清洁表面，机器人100不执行清洁操作(例如返回到用于充电的基座等)，或机器人100被确定为卡住或执行特定的动作等，清洁头200中的负压源(例如图4的鼓风机430)可以关闭。

图4是机器人100的示意性剖面侧视图，示出了通过机器人100的大致气流路径(如虚线所示)。气流路径包括通过机器人100的气动路径，其中可以产生用于清洁操作的负压(例如真空压力)。气流路径可以从靠近清洁提取器265,270的清洁表面延伸通过机器人100，并且在机器人100中的排气口排出。气流路径足够强，以从清洁表面携带碎屑进入机器人100。

鼓风机430可用于在机器人100内部产生负压，并产生用于清洁操作的吸力。例如，鼓风机430可包括真空源或叶轮。鼓风机430在气流路径中产生负压。鼓风机430将空气从气流路径吹出机器人100中的排气口(未示出)，以在机器人100内部产生负压。鼓风机430从清洁头200将空气抽入机器人100。在清洁头200附近存在于清洁表面上的碎屑被吸入清洁头200并进入气流路径。气流路径穿过箱415以收集碎屑，穿过过滤器425以清洁穿过气流路径的残留碎屑的空气，将碎屑捕获在机器人100的箱中。由鼓风机430从机器人100排出的空气大致上没有碎屑。鼓风机430可以位于机器人100的后部115附近。在一些实施方式中，鼓风机430产生15-20气动功率的气流。在一些实施方式中，鼓风机430产生大于20气动功率的气流。

气流路径从整体式清洁头215通过隔膜410、通过刚性管道405、通过箱415和箱415内的过滤器425、并且通过鼓风机430从机器人100的后部115出来。刚性管道405由刚性或半刚性材料形成。隔膜410提供从整体式壳体215到刚性管道405的柔性导管，允许整体式壳体215独立于刚性管道405移动，而不会从气流路径中泄漏空气或损失空气。

刚性管道405形成允许空气从刚性管道405的一端通过到刚性管道405的另一端的导管。当从管道的一端通过到另一端时，刚性管道405不允许空气从管道的侧面漏出。刚性管道405通过由隔膜410形成的密封件安装在清洁头200的框架205上。在一些实施方式中，使用螺钉将刚性管道405安装到框架205。在一些实施方式中，刚性管道405包括压电尘土碎屑传感器(例如图15的传感器1535)并将颗粒物质反弹回箱入口。刚性管道405与箱415的进气端口(例如图5的进气端口510)密封。在一些实施方式中，当箱被插入机器人100中时，箱415的进气端口510牢固地压靠刚性管道405。

图5示出了机器人100的分解视图。机器人100包括盖145、箱415、机器人本体105和底部505。箱415包括清空端口(未示出)和进气端口510。进气端口510包括孔，合适的密封件围绕孔的边缘。密封件抵靠刚性管道405压紧并形成密封的气道，用于气流路径经由进气端口510从刚性管道405进入箱415。在清洁操作期间，箱415插入到机架310的箱井420中。

机器人100的底部505包括清洁头200和后盖245。后盖245与清洁头200的框架205匹配，以完成机器人100的底部505。

图6示出了机器人100的分解视图。机器人100的底部505包括后盖245和清洁头200。后盖245包括用于箱415的外部清空的清空孔605。箱415包括排气端口610，已经清理了碎屑的空气通过该排气端口610从箱415并通过鼓风机430排出。

图7示出了机器人的底部505相对于机架310的组装。机架310形成基座，机器人100的其他部件安装到该基座。例如，清洁头200的框架205紧固到机架310。后盖245例如使用螺钉紧固到机架310。机架310包括箱井420，在机器人100的清洁操作期间箱415放置在箱井420中。

图8示出了清洁头200的分解视图。清洁头200包括框架205、整体式壳体215、隔膜410、刚性管道405、角刷马达805、清洁提取器齿轮箱220、清洁提取器马达810和清洁提取器265,270。框架205安装到机器人100的机架310，并且框架205支撑清洁头200的其他部件。角刷马达805和清洁提取器马达810和齿轮箱220安装在框架205上。附接到整体式壳体215的隔膜410延伸通过框架205并且接合具有孔835的螺钉凸台815a-d。壳体承载件825a-b分别延伸通过框架205，从框架承载件820a-b跨过。壳体承载件825a-b和框架承载件820a-b形成下述的悬挂连杆件1600的一部分。刚性管道405安装在框架205的顶部上，例如用接合螺钉凸台815a-d的螺钉。刚性管道405和框架205压紧隔膜的延伸部830以密封框架205和刚性管道405之间的气流路径。

清洁头200包括角刷120。角刷120延伸通过框架205(如上文关于图2所述)。角刷齿轮箱和角刷马达805构造成在角刷120的上方。这种构造允许角刷120的轴线在机器人100的方形角的一厘米之内，使得角刷120能够延伸超过机器人100的周边。

清洁头200包括用于转动一个或多个清洁提取器265,270的清洁提取器马达810。清洁提取器马达810可以安装在清洁头200的侧边缘附近。清洁提取器马达810安装在清洁头200的整体式壳体215的顶部上。清洁提取器马达810布置允许整体式壳体215比清洁提取器马达810与整体式壳体215成一直线放置更远地延伸穿过机器人100的横向轴线150。

清洁提取器马达810联接到安装在整体式壳体215的横端上的清洁提取器齿轮箱220。清洁提取器齿轮箱从整体式壳体215的横端延伸小于三厘米。在一些实施方式中，清洁提取器齿轮箱是两级齿轮箱。清洁提取器齿轮箱联接到清洁提取器265,270的每个清洁提取器的输出齿轮。在清洁操作期间，清洁提取器马达810接收电流，并且通过齿轮箱旋转输出齿轮。清洁提取器电动机810的扭矩在每个输出齿轮之间被大致相等地划分。清洁提取器265,270设置在输出齿轮中并且旋转以将碎屑从清洁表面扫入气流路径。清洁提取器齿轮箱包括延长的钟罩壳体，以防止诸如毛发的碎屑变得缠绕在齿轮箱中。下面关于图15更详细地描述输出齿轮的构造。

图9示出了包括隔膜410的整体式壳体215的透视图。整体式壳体215由单个刚性材料模制件构成，其成形为使内腔(例如图15的内腔1505)适合于设置在内腔中的清洁提取器265,270的形状。整体式壳体215包括第一子腔915和第二子腔920，其各自分别接收用于清洁操作的清洁提取器265,270。壳体连杆承载件825a和第二壳体连杆承载件825b由与整体式壳体215相同的单件模制。整体式壳体215包括壳体承载件825a-b，其形成用于将整体式壳体215从框架205悬挂的悬挂连杆件1600的一部分。

在一些实施方式中，整体式壳体215的后缘包括柔性阻挡件910。柔性阻挡件910沿整体式壳体的横向轴线延伸，并从整体式壳体215延伸到清洁表面。柔性阻挡件910固定到整体式壳体215的后缘，以减小整体式壳体215与清洁表面之间的空气间隙，并增加整体式壳体215的开口处的气流速度。因此，柔性阻挡件910有助于减少在清洁操作期间被机器人100遗漏或忽视的碎屑量。

整体式壳体由单件材料形成。由单件形成整体式壳体215简化了制造，并且减少或消除了可以捕集碎屑或允许清洁头200中的空气泄漏的多个接缝。此外，可以提高整体式壳体215的耐久性。例如，壳体承载件825b不需要被螺栓连接，胶合或以其它方式固定到整体式壳体215，否则这可能导致结构缺陷点或产生空气间隙。

隔膜410包括隔膜本体905和隔膜延伸部830。隔膜延伸部830包括为框架205的螺钉凸台815a-d提供间隙的孔835，如图8所示。刚性管道405通过螺钉凸台815a-d固定到框架205，以形成刚性管道405和隔膜410之间的第一密封件(例如图12的第一密封件1205)。

图10示出了包括隔膜410的整体式壳体215的前视图。整体式壳体215包括用于形成第二密封件1005的唇部1010。唇部1010由与整体式壳体215相同的单件材料形成。隔膜延伸部830用于形成密封件(例如图12所示的第一密封件1205)。第二密封件1005形成在整体式壳体215和隔膜410之间。隔膜本体905在第一密封件1205和第二密封件1005之间形成导管。简要地转向图14，当悬挂连杆件1600升高整体式壳体215时，隔膜本体905平移，使得由隔膜410在刚性管道405和整体式壳体215之间形成的导管缩短。当悬挂连杆件1600升高时，隔膜本体壁1035平移，使得通过隔膜410的横截面气流路径不会明显地减小以影响机器人100的清洁性能。在一些实施方式中，隔膜本体壁1035的厚度在0.5-1.5mm之间。

返回到图10，隔膜延伸部830从隔膜410延伸以形成隔膜410的第一密封件1205。隔膜延伸部830以大致平面方式从隔膜本体905延伸。隔膜延伸部830在刚性管道405和整体式壳体215之间被机械地压缩以形成第一密封件1205。螺钉或其他紧固机构可以延伸通过隔膜延伸部830中的孔，例如孔835。

隔膜延伸部830长10-15毫米，并且与框架205的顶部重叠，以便牢固地匹配刚性管道405。在一些实施方式中，延伸部830延伸到第二密封件1005的双凸缘的外周边的5mm内。延伸部830的尺寸确保在清洁头200的完全垂直平移和缩回位置下的足够的保持力。相对于具有围绕(小)延伸部的一系列微小孔或柱的密封件，形成隔膜延伸部830，以减少故障模式，因为在延伸部中的穿孔或孔周围形成更少应力集中或没有应力集中。应力集中可以减少隔膜410从清洁头的撕裂或释放(例如拉离柱)。刚性管道405包括压入隔膜延伸部830以完成第一密封件1205的刀刃密封。

隔膜410使用围绕整体式壳体中的孔1015缠绕的第二密封件1005与整体式壳体215匹配。隔膜410被模制以装配在整体式壳体215的孔1015的唇部1010上，以形成第二密封件1005。第二密封件1005包括双凸缘构造。双凸缘构造使用顶部凸缘1020和底部凸缘1025将隔膜410密封到整体式壳体215。顶部凸缘1020和底部凸缘1025将接收通道1035夹在隔膜410中。接收通道1035接收整体式壳体215的孔1015的唇部1010。底部凸缘1025在孔的唇部1010上延伸通过整体式壳体215的孔1015，进入整体式壳体的内腔1505。第二密封件1005形成整体式壳体215的气密密封，其中，第二凸缘位于内腔1505内部，并将孔的唇部1010引导到隔膜410的接收通道1035中。因此，隔膜410被包覆模制到整体式壳体215上以形成第二密封件。包覆模制工艺产生了使隔膜410和整体式壳体215化学匹配的“塑料焊接”。在一些实施方式中，隔膜包括TPE塑料。在一些实施方式中，整体式壳体215包括PCABS塑料。包覆模制工艺将TPE塑料化学结合到PCABS塑料以形成气密密封。

在一些实施方式中，隔膜410的底部上的第二密封件1005同时形成气密密封和牢固的保持特征。隔膜410的唇部1010以相等的力围绕光滑开口(例如圆化椭圆形而不是成角度的梯形)被牢固地包覆模制到位，没有可能在应力集中下引起故障点的穿孔。

隔膜410固定到整体式壳体215的内腔1505，而没有唇部或突起，以允许平滑的层流气流通过隔膜到达刚性管道405。在一些实施方式中，通过隔膜本体905的气流路径的尺寸可以从第二密封件830向第一密封件1205减小。当碎屑从清洁表面移动到箱415时，该构造可以加速隔膜410中的气流。平稳的过渡限制了由于气流中涡流造成的损失。气流路径的增加的速度可以使得能够从清洁表面更有效地将碎屑转移到箱415。

图11A示出了隔膜410的透视图。更详细地示出了顶部凸缘1020、底部凸缘1025和隔膜延伸部830。当悬挂连杆件1600升高时(例如如图14所示)，隔膜本体905平移为基本平坦的。隔膜本体壁1035折叠而不阻塞气流，从而减小气流路径(例如气动路径)的横截面，并且不压缩或拉伸隔膜材料，如关于图13-14更详细地描述的。第一密封件(例如图12的第一密封件1205)包括在刚性管道405和机架310之间压缩的隔膜410的延伸部或凸缘。第一密封件1205在刚性管道405和机架310之间是适合的。如上所述，因为刚性管道405可以使用螺钉固定到机架310，所以隔膜410在延伸部中包括一个或多个孔835，用于允许螺钉从刚性管道405穿过隔膜的第一密封件1205到机架310。使用第一密封件1205密封隔膜410可以消除对粘合剂的需求并增加机器人100的模块性。例如，整体式壳体215可以从机器人100移除，而无需更换粘合剂，并且不会撕裂隔膜410。图图11B示出了隔膜410的替代视图，隔膜410包括隔膜本体905和隔膜本体壁1035、隔膜延伸部830、顶部凸缘1020和底部凸缘1025。

在一些实施方式中，隔膜410包括塑料材料，例如TPE、TPV、SEBS或热塑性弹性体。在一些实施方式中，塑料材料是不引起干扰的(non-static)或防静电的，使得棉绒、毛发和其它轻质碎屑被排斥或不会粘连。在一些实施方式中，隔膜410具有最小的粘着性，例如像硅的材料。塑料材料的厚度可以是0.5-1.0毫米。在一些实施方式中，校准塑料的厚度，使得隔膜410具有用于使清洁头200在清洁表面上方或清洁表面上浮动0的适当硬度。在一些实施方式中，材料的硬度为20-60肖氏A。在一些实施方式中，隔膜410的硬度使得隔膜对整体式壳体215的垂直运动施加最小的阻力。简要地转向图13-14，隔膜的形状使得当清洁头200使用悬挂连杆件1600移动时材料不会“起皱”。而是，隔膜410被模制成具有平滑、弯曲的侧壁，其膨胀和收缩，例如波纹管的单个折叠，而不产生任何尖锐的边缘或深度凹陷，其中碎屑可能存入而不会平滑地弹跳进入刚性管道405。在一些实施方式中，隔膜包括辅助“波纹”弹簧作用的“蛇形”隔膜本体壁1035设计。隔膜本体壁1035的设计使得清洁头200使用悬挂连杆件1600需要最小的力来朝向和远离清洁表面平移。隔膜本体壁1035的设计限制了在悬挂连杆件1600运动期间通过隔膜510的气流路径的变化。在一些实施方式中，隔膜形状在顶部凸缘1020和底部凸缘1025之间的隔膜上提供轻微的垂直阻力，但是还提供垂直行程的八分之一的横向硬度，从而抵抗隔膜410折叠中的碎屑夹带。

隔膜410的形状使得能够简单地组装。在一些实施方式中，隔膜410可以在组装期间向上折叠通过框架开口并环绕框架205的螺钉凸台，并且被刚性管道405压缩和密封。隔膜延伸部830在高压下被压缩得更多，提供比塑料与塑料或橡胶与橡胶的密封更好的密封。

转到图12，示出了图4的机器人100的放大，隔膜410设置在气流路径中，用于将刚性管道405连接到悬挂清洁头200的整体式壳体215。隔膜410形成连接刚性管道405和整体式壳体215的气动导管，以形成从清洁头200到鼓风机430的单个连续气流路径(例如气动路径)。隔膜410弯曲以适应清洁头200和本体之间的相对运动。隔膜允许整体式壳体215独立于本体的移动而跟随清洁表面的波动，同时保持气流路径从清洁头200到箱415的密封。例如，当接合软表面(例如地毯)时，清洁头200向上浮起并且隔膜410被折叠。在另一示例中，当接合硬表面(例如木地板)时，清洁头200下降并且隔膜410延伸。清洁头200的浮动行为增加了来自清洁表面上的清洁头200的吸力，因为减小或消除了允许气流在气流路径中泄漏的气隙，例如整体式壳体215和清洁表面之间的间隙。

气流路径继续穿过隔膜410并进入整体式壳体215中。整体式壳体215包括内腔1505。内腔1505构造成使气流路径中的泄漏最小化。内腔1505在清洁提取器265,270周围形成外壳，并且允许气流在内腔1505的孔1015和隔膜410之间并且从面向清洁表面的开口端进入隔膜410。相对于图15更详细地描述了整体式壳体215和内腔1505。

清洁表面经由内腔1505的开口端暴露于气流路径，内腔1505的开口端开始了穿过机器人100的气流路径。在清洁操作期间，清洁表面的暴露于清洁提取器265,270的那部分经受由鼓风机430产生的负压。通过清洁提取器265,270之间的气流路径吸入的空气进入整体式壳体215的内腔1505。如上所述，气流路径被引导到与整体式壳体215的内腔1505匹配的隔膜410中，因为内腔1505包括固态外壳。

图13是清洁头200的一部分的侧视图，示出了用于在降低状态下升高和降低整体式壳体215的悬挂连杆件1600。诸如悬挂连杆1305(其也可以是悬挂连杆1610a)的悬挂连杆相对于机器人100的底部倾斜。在降低状态下，将悬挂连杆1310a固定到壳体连杆承载件(例如壳体连杆承载件825a)的枢轴接头比将悬挂连杆固定到框架连杆承载件820a，820b的枢轴接头低。清洁提取器265,270的底部边缘与整体式壳体215的底部大致平坦，使得清洁提取器265,270不会从机器人100的底部突出。整体式壳体215比框架205更靠近清洁表面延伸。因此，整体式壳体215可以接合清洁表面并减少整体式壳体215与清洁表面之间的空气泄漏。清洁提取器265,270接合机器人100在其上执行清洁操作的清洁表面。

隔膜410可以在隔膜延伸部830和第二密封件1005之间处于延伸状态。隔膜本体壁1035大致平坦且不弯曲。存在从整体式壳体205到刚性管道405的气流路径。

图14是清洁头200的侧视图，示出了用于在升高状态下升高和降低整体式壳体215的悬挂连杆件1600。悬挂连杆件1600的悬挂连杆1305,1405大致平行于机器人100的底部并且彼此平行。清洁提取器265,270与机器人100的底表面大致齐平，使得清洁提取器不会从机器人100的底部突出。整体式壳体215与框架205大致平坦(或缩进框架205中)以接合清洁表面。

隔膜410可以在隔膜延伸部830和第二密封件1005之间处于折叠状态。隔膜被折叠成使得第二密封件1005在隔膜本体1035上方或附近。隔膜410不阻碍气流路径，不会压缩或拉伸，并且保持第一和第二密封件1005,1205。因为隔膜410的材料在操作过程中不会发生变形、拉伸等，所以可以使用比隔膜变形所需的更厚和更耐用的隔膜材料(如上面关于图11A-11B所述)。因此，隔膜不同于变形以允许静止和固定物体之间的运动的气室。因此，隔膜410的运动特性比气室的运动特性更容易调节，隔膜410更耐用，并且隔膜410不产生对气流路径的阻碍。隔膜410在延伸和折叠状态下均保持相当绷紧。整体式壳体215的顶部向上移动并穿过框架205，使得整体式壳体215的顶部在框架205的顶部上方移动。

刚性管道405固定到机架310，并且当悬挂连杆件1600升高或降低整体式壳体215时，刚性管道405不移动。隔膜410是柔性的，以允许悬挂连杆件1600在悬挂连杆件的运动范围内自由移动，并且在整体式壳体215的内腔1505和刚性导管405之间仍然具有密封的气流路径。尽管有清洁头200的移动，通过保持密封的气流路径，仍保持了气流速度。

图15是从下方观察的清洁头200的透视图，示出了整体式壳体215的内腔1505和隔膜410，没有清洁提取器265,270设置在内腔1505中。整体式壳体215的前边缘终止于耙头210中，用于防止大碎屑进入清洁头200的下方，如上所述。整体式壳体的后缘包括柔性阻挡件910，以进一步减少整体式壳体215和清洁表面之间的空气泄漏。例如，整体式壳体215沿着清洁表面的轮廓行进，使得耙头210和柔性阻挡件910接合清洁表面的轮廓。

整体式壳体215形成内腔1505。内腔1505具有暴露于清洁表面的开放面和连接到隔膜410的孔1015。整体式壳体215的内腔1505形成固态的光滑表面，使得碎屑不被捕获并且不会在内腔1505内抵着整体式壳体积聚。此外，内腔1505由单件材料形成以消除间隙或接缝，并允许穿过内腔1505的平滑层流气流。气流路径导致内腔1505经受负压，该负压可用于使碎屑从清洁表面穿过气流路径并且通过隔膜410。内腔1505缠绕在清洁提取器265,270周围，并且将清洁提取器265,270的一部分暴露于清洁表面。

整体式壳体215成形为大致与清洗提取器265,270的形状相配合。整体式壳体215的形状朝向隔膜410引导气流并确保清洁提取器265,270之间的气流速度最高。在一些实施方式中，清洁提取器265,270是沿着整体式壳体215的横向轴线延伸的管状辊。整体式壳体215成形为装配管状辊，使得内腔1505具有用于每个管状辊的子腔以符合每个管状辊的形状。例如，第一管状辊(未示出)可以设置在第一子腔915中，并且第二管状辊(未示出)可以设置在第二子腔920中。

一个或多个输出齿轮设置在内腔1505的表面中。例如，第一输出齿轮1520可以设置在第一子腔915附近，并且第二输出齿轮1525可以设置在靠近第二子腔920附近。每个输出齿轮包括带键凹口。凹口可以调节为一形状，如六边形。然而，可以使用其它这样的形状。每个输出齿轮的形状可以与其他输出齿轮的形状不同，以帮助用户将清洁提取器265,270放置在整体式壳体215内的正确位置，例如在维修或清洁清洁头200之后。凹口可以是对称的或不对称的，并且包括用于转动清洁提取器的边缘。每个清洁提取器265,270的一端形成为装配在输出齿轮的凹口内。输出齿轮1520,1525被密封，使得没有空气从内腔1505的边缘通过输出齿轮1520,1525泄漏。每个输出齿轮覆盖有延伸的钟罩壳体，以防止诸如头发等杂物缠结在提取器中。

清洁提取器马达810驱动输出齿轮，从而旋转装配在每个输出齿轮中的清洁提取器265,270。清洁提取器马达810通过安装在整体式壳体215的横向端部上的清洁提取器齿轮箱220驱动输出齿轮。清洁提取器齿轮箱220具有窄的轮廓以使得整体式壳体215能够基本上跨过机器人100的横向轴线延伸。在一些实施方式中，清洁提取器齿轮箱220从整体式壳体215的横向端部延伸小于三厘米。清洁提取器齿轮箱220的窄构造允许整体式壳体215更靠近机器人100的第二侧140延伸。角刷120设置在清洁提取器齿轮箱220的前方。在一些实施方式中，角刷120旋转以从清洁提取器齿轮箱220前方的表面将碎屑扫到清洁提取器265,270的前方。这种构造确保清洁提取器齿轮箱220附近的碎屑仍能够被清洁头200提取。

闩锁1550可以将清洁提取器265,270固定在整体式壳体215中。在一个实施方式中，在内腔1505的与输出齿轮相对的横向端部上是可以在铰链1545处旋转并紧固在整体式壳体215上的弹簧闩锁。闩锁1550包括凹槽，例如用于保持清洁提取器265,270的端部的凹槽。凹槽允许由凹槽保持的清洁提取器在没有振动或从整体式壳体215分离的情况下旋转就位。清洁提取器265,270通过将每个清洁提取器的一端插入相应的输出齿轮中然后在清洁提取器265,270的每个另一端上关闭闩锁1550而被放置到内腔1505中。闩锁1550具有窄的轮廓以允许清洁提取器265,270基本上延伸跨过清洁头200的横向轴线。闩锁1550成形为匹配清洁提取器265,270的一部分，以将清洁提取器265,270保持在适当位置并且减少从清洁头200的边缘的气隙。因为用于清洁提取器265,270的闩锁位于清洁提取器265,270的一端上，而不是在清洁提取器265,270的两端上，所以整体式壳体215具有很少当整体式壳体215与清洁表面接合时允许空气泄露的间隙。

闩锁可以包括基于提取器的旋转定向的搭接接头，在通过用户可移动的同时产生密封。例如，搭接接头被定向成使得碎屑被提取器推到接头上，而不是被推入接头中。

闩锁1550的实施方式在图22A-22B中示出。图图22A示出了处于关闭位置的闩锁1550，其形成用于整体式壳体215的密封。图22B示出了处于打开位置的闩锁1550，用于访问清洁提取器265,270，例如移除清洁提取器265,270以进行维护等。闩锁1550包括用于将闩锁1550固定在适当位置的铰接卡扣2205。闩锁1550允许清洁提取器265,270在保持密封的同时在整体式壳体215内自由旋转。闩锁1550包括搭接接头2210。搭接接头2210被定向为使得由提取器推靠在闩锁1550上的碎屑被推离接头而不是推入接头中。

返回到图15，内腔1505基本上密封，没有空气泄露。在清洁提取器265,270的整个长度附近，在清洁表面上产生的负压大致同样强。例如，清洁提取器265,270的边缘附近的碎屑可以经历与清洁提取器265,270的中心处碎屑经历的相同的负压。

内腔1505具有孔1015，使用第二密封件1005密封隔膜410到孔1015。内腔1505和隔膜410一起使气流路径中的空气通过隔膜410并进入刚性管道405中。第二密封件1005将隔膜410与整体式壳体215的内腔1505平滑地整合，如上面关于图10所述。隔膜410和内腔1505的平滑整合允许在整体式壳体215下方的任何位置处将碎屑从清洁表面提升，并由气流通过隔膜410承载，而不会卡住或夹在边缘或角落中。

刚性管道405完成了清洁头200的从整体式壳体215与隔膜410相对的气流路径。刚性管道405可以包括碎屑检测传感器1535，用于检测流过气流路径的载满碎屑的空气中的碎屑。在一些实施方式中，碎屑检测传感器1535包括压电传感器。碎屑通过在气流中撞击传感器来激活碎屑检测传感器1535。碎屑检测传感器1535监视气流路径，以确定机器人100正在导航的清洁表面的区域是否干净或者是否应执行额外的清洁操作。碎屑检测传感器1535的直径可以为大约1-2厘米。碎屑检测传感器1535嵌入到刚性管道405中，其中流过刚性管道405的载满碎屑的空气中的碎屑将撞击碎屑检测传感器。在一些实施方式中，碎屑检测传感器1535位于刚性管道405的弯曲附近，使得在机器人100的操作期间，气流路径中携带的碎屑撞击传感器。清洁头200使用框架205的螺钉凸台1530a-d紧固到机架310。

图16示出了悬挂连杆件1600的分解图(虚线所示)。悬挂连杆1610a-d可以插槽到连接的销接头中，例如接头1605a-d(例如，如图19A的箭头4305和1910所示)。在一些实施方式中，悬挂连杆1610a-d是线性的，例如沿着悬挂连杆1610a-d没有任何弯曲或角度，并且彼此大致平行以形成悬挂连杆件1600。接头1605a-d被插入框架连杆承载件820a，820b和整体式壳体连杆承载件825a，825b中。在该实施方式中，接头1605a-d插入承载件825a-b和820a-b中的槽中而不是用螺钉将构件1610a-d钉到承载件825a-b和820a-b。接头1605a-d被插槽到承载件825a-b和820a-b中并卡入到位，便于组装。承载件825a-b和820a-b各自被构造成使得接头1605a-d只能以正确的定向插入它们的承载件中。

承载件820a-b和825a-b将悬挂连杆1610a-d保持在适当的位置，而不使用螺钉或销，并允许悬挂连杆1610a-d枢转并浮动整体式壳体215。悬挂连杆件1600允许整体式壳体215朝向和远离清洁表面平移并保持大致平行于清洁表面。调谐弹簧(例如图17的调谐弹簧1705)补偿悬挂的整体式壳体的重量围绕悬挂连杆件1600的不对称性。不对称性由整体式壳体215的变速箱220和清洁提取器马达810引入。调谐弹簧1705平衡整体式壳体215，使得整体式壳体215沿着横向轴线在操作期间保持大致平行于清洁表面。这种构造允许整体式壳体215从悬挂连杆件1600和隔膜410“吊着”而不对隔膜施加载荷。整体式壳体215可以通过清洁表面调节施加在清洁提取器265,270上的力，允许清洁提取器将碎屑扫到气流路径中。可以调节悬挂连杆件1600的枢轴，以允许整体式壳体215在悬挂连杆件1600中以最小的摩擦移动，使得整体式壳体自由且容易地移动。

图17-18是清洁头200的透视图，示出了悬挂连杆件1600，用于将整体式壳体215从机架310可移动地悬挂在清洁表面上，例如在清洁操作期间。悬挂连杆件1600允许整体式壳体215朝向和远离清洁表面移动，并且符合清洁表面中的起伏，具有比机架310更大的灵活性。悬挂连杆件1600将整体式壳体215连接到整体式壳体215上方的框架205。这种构造允许整体式壳体215沿着清洁头200的横向轴线150进一步延伸，而不是如果悬挂连杆1600位于整体式壳体215的侧面上才是可能的。更长的整体式壳体215增加了清洁表面的暴露于清洁头200的吸力的面积。清洁提取器265,270可以被制造得更长，以装配在更长的整体式壳体215中，并且在机器人100的每次通过时清洁更多的清洁表面。

悬挂连杆件1600连接到整体式壳体215的外部，使得气流路径不暴露于悬挂连杆件1600。整体式壳体215从悬挂连杆件1600悬挂，使得整体式壳体215的底部浮动或容纳清洁表面的起伏。悬挂连杆件1600支撑整体式壳体215，而不在整体式壳体215下方延伸，这可能导致整体式壳体215与清洁表面之间的空气间隙。悬挂连杆件1600允许整体式壳体200浮动在清洁表面上方并从隔膜410悬挂(例如吊着)，使得清洁表面的非常小的变化(诸如小起伏)被整体式壳体215接合，并通过清洁提取器265,270接合。当机器人100围绕清洁表面导航时，表面可能快速地改变纹理或形状，并且悬挂连杆件1600和隔膜410的构造使得整体式壳体215能够骑行清洁表面而不引入机械延迟，机械延迟可能导致气隙在整体式壳体215和清洁表面之间形成并减少机器人100在清洁表面上的吸力。在一些实施方式中，悬挂连杆件1600包括两个或更多个悬挂连杆，包括将整体式壳体215连接到框架205的悬挂连杆1610a-d。

悬挂连杆1610a-d沿着清洁头200的纵向长度跨过刚性管道405的任一侧，并且与整体式壳体215的横向端部向内间隔开。在一些实施方式中，悬挂连杆1610a-d可以在刚性管道405的一侧。调谐弹簧1705平衡整体式壳体215在隔膜410和连杆件1600上的负载，以确保整体式壳体215大致平行于清洁表面。悬挂连杆件1600在整体式壳体215上方的布置允许长悬挂连杆1610a-d相对于与整体式壳体215的横向端部相邻定位的悬挂连杆件使用，因为存在更多的空间用于悬挂连杆件1600的运动范围。更长的悬挂连杆允许比较短的悬挂连杆更大的运动范围，例如整体式壳体215的更多垂直运动，在整体式壳体215的降低状态和升高状态之间具有更少的弧。通过悬挂连杆件1600的整体式壳体215的运动范围在0-6cm之间。

悬挂连杆件1600使得整体式壳体215能够独立于框架205的运动而沿着清洁表面浮动。在一些实施方式中，悬挂连杆件1600形成为使得整体式壳体215在与清洁表面正交的矢量上移动。在一些实施方式中，矢量是弧形的扫除矢量。在一些实施方式中，悬挂连杆1610a-d靠近机器人100的横向轴线150的任一端，使得整体式壳体215可以对称地跨越机器人100的横向轴线150移动。例如，整体式壳体215可以响应于清洁表面的起伏而在每一端上均匀移动。

如上所述，框架205支撑整体式壳体215，并且用于将清洁头200固定到机器人100的机架310。框架205可以使用螺钉或其它类似的紧固机构(例如通过框架205中的螺钉凸台1530a-c)固定到机器人100的机架310。框架205缠绕在整体式壳体215周围，并且成形为完成机器人100的底部。框架205成形为与机器人100的底部形成基本平滑且连续的表面。框架205完成机器人100的底部的形成，并且减小或消除沿着机器人100的底表面的气流泄漏。通过减少气流泄漏，保持气流速度。

框架205包括用于接收连杆件的一个或多个承载件，例如从连接到悬挂连杆1610a-d的框架延伸的框架连杆承载件820a，820b。框架连杆承载件820a，820b用作框架310的一部分，悬挂连杆1610a-d可以固定到其上。悬挂连杆1610a-d可以使用销、螺钉或允许接头枢转的其它类似的紧固机构固定到框架205。在一些实施方式中，框架连杆承载件820a，820b沿着清洁头部200的横向轴线150位于刚性管道405的任一侧上。在一些实施方式中，框架连杆承载件820a，820b可以在框架205的单个模制步骤中形成，使得框架205与框架连杆承载件820a，820b形成连续的材料块。

整体式壳体215包括用于接收连杆件的一个或多个承载件，例如壳体连杆承载件825a，825b，其与悬挂连杆1610a-d和框架连杆承载件820a，820b一起完成悬挂连杆件1600。壳体连杆承载件从整体式壳体215的外部平行于框架连杆承载件820a，820b延伸。在一些实施方式中，壳体连杆承载件通过机架310中的间隙或狭缝向上延伸，使得机架保护悬挂连杆件1600免受可能损坏悬挂连杆件1600的侧负载。在一些实施方式中，壳体连杆承载件可以在整体式壳体215的单个模制步骤中形成，使得整体式壳体215与壳体连杆承载件820a，820b形成连续的材料块。悬挂连杆1610a-d固定到壳体连杆承载件。在一些实施方式中，悬挂连杆1610a-d可以是固定销，螺钉或允许接头枢转的其它类似的紧固机构。

悬挂连杆1610a-d是大致矩形的构件，其两端上有孔，用于固定到机器人100的其他部分。悬挂连杆1610a-d是刚性的或半刚性的，使得悬挂连杆1610a-d可以支撑整体式壳体215而不会翘曲或断裂。悬挂连杆1610a-d可以由与整体式壳体215或机架310类似的材料形成。悬挂连杆1610a-d的孔构造成接收销、螺钉或允许接头枢转的其它类似的紧固机构。悬挂连杆1610a-d在悬挂连杆的两端固定到框架连杆承载件820a，820b和壳体连杆承载件。悬挂连杆1610a-d使用销钉、螺钉等固定到框架连杆承载件820a，820b和壳体连杆承载件。框架连杆承载件820a，820b，壳体连杆承载件和悬挂连杆1610a-d形成悬挂连杆件1600。悬挂连杆件1600包括固定到每个机架突起和壳体连杆承载件825a的至少两个悬挂连杆1610a-d。在一些实施方式中，两组壳体和框架连杆承载件820a，820b相连结，形成四杆悬挂连杆件。可以使用其他数量的壳体和框架连杆承载件的组。可以使用附加的悬挂连杆来加强悬挂连杆件1600。

悬挂连杆件1600将整体式壳体215从框架205可移动地悬挂，使得清洁提取器265,270悬挂在机器人100的底部下方并可与清洁表面接合。悬挂连杆件1600允许清洁提取器265,270沿着清洁表面中的起伏移动，使得机器人100的机架310和其余部分可能太大而不能紧密地跟随。这种运动有助于清理提取器265,270扫起碎屑并将其提取到气流路径中。悬挂连杆件1600允许清洁头200以一定的角度从机架310悬挂，使得更靠近机器人100的前缘125的清洁提取器升高在靠近机器人100的后缘130的清洁提取器上方。这种构造可以帮助清洁头200从清洁表面移除更大的碎屑。在一些实施方式中，整体式壳体215可以在垂直方向上移动至少约五厘米。

在一些实施方式中，可以使用称为“活动铰链”的柔性铰链来代替悬挂连杆1610a-d。活动铰链是悬挂连杆件的柔性轴承铰链，使得悬挂连杆件能够由单一的塑料件构成。

图19A示出了悬挂连杆件组件1900的近视图。图19B示出了悬挂连杆构造1950。悬挂连杆1610a，1610b在销接头1930到销接头1925之间延伸跨过。销接头1925,1930可以插入到清洁头的壳体和清洁头的框架的突起中。销接头1925,1930包括用于与整体式壳体200或框架205的悬挂承载件匹配的卡扣1920。销接头1925,1930包括用于接收悬架连杆1610a-d的销1915。悬挂连杆1610a-d包括用于接收销1915的端子孔(例如孔隙)。在一些实施方式中，销接头1925,1930可以包括接头1605a-d。

图20示出了清洁头200的透视图，清洁头200包括设置在整体式壳体215中的清洁提取器265,270。在一些实施方式中，清洁提取器265,270是管状辊。清洁提取器265,270包括符合清洁表面以提取碎屑的柔韧外部。柔韧外部可以由聚合物(例如橡胶)形成。辊的柔韧外部可以包括凸缘2005和其他纹理，当柔韧外部摩擦另一表面时，凸缘2005和其他纹理引起柔软的磨损。柔韧外部足够柔软，使得在清洁操作期间不会对清洁表面造成损坏。

柔韧外部包含延伸清洁提取器265的长度的硬轴。轴可以由刚性或半刚性材料形成，例如金属或塑料。轴的带键端(未示出)包括与清洁头200的输出齿轮(例如输出齿轮1525)匹配的键形。轴的带键端紧密地装配到输出齿轮中，使得没有或几乎没有机械倾斜。当输出齿轮转动时，清洁提取器265旋转。轴的相对端2010具有装配到弹簧闩锁1550的凹槽中的自由旋转盖2015。当清洁提取器265的轴通过输出齿轮旋转但通过弹簧闩锁1550保持就位时，盖不旋转。弹簧闩锁1550将轴的相对端紧贴地保持在适当位置，使得清洁提取器265在旋转时不振动。在一些实施方式中，清洁提取器265的直径相对于清洁提取器265的长度小。例如，第一辊265的直径可以是辊的长度的16％。例如，清洁提取器265的直径可以是辊的长度的10％至30％。在一些实施方式中，弹簧闩锁靠近机器人100的边缘。

清洁提取器265的柔韧外部接合清洁表面并将碎屑扫入气流路径中。在一些实施方式中，清洁提取器265与清洁提取器270相似或相同。清洁提取器265,270可以在整体式壳体215的内腔1505中彼此平行地设置。例如，清洁提取器265可以设置在第一输出齿轮1520中，并且第二辊265可以设置在第二输出齿轮1525中，并且清洁提取器265,270二者都可以通过弹簧闩锁1550紧固到内腔1505中。输出齿轮可以在相反方向上驱动。例如，第一输出齿轮1520可以由清洁提取器齿轮箱220以顺时针运动驱动，第二输出齿轮1525可以由清洗提取器齿轮箱220以逆时针运动驱动。输出齿轮将清洁提取器265,270朝向彼此驱动。清洁提取器270将最初可能已经经过清洁头200的碎屑扫回到清洁头200的中心并进入气流路径中。例如，清洁提取器270可以将来自柔性阻挡件910的碎屑扫回到气流路径中。清洁提取器265将碎屑从清洁表面拉到气流路径中。靠近机器人100的前缘125设置的清洁提取器265在耙头210已经越过它之后最初搅动清洁表面。例如，耙头210可以耙过地毯以推开大碎屑。剩余的碎屑可以通过清洁提取器265被拉入清洁头200的气流路径中。经过清洁提取器265下方的任何灰尘或碎屑被清洁提取器270接合，清洁提取器270将碎屑扫回到气流路径中。

图21示出了清洁头200的透视图，清洁头200包括从整体式壳体215移除的清洁提取器265,270。第一输出齿轮1520和第二输出齿轮1525设置在整体式壳体215的内腔1505中。弹簧闩锁1550处于打开位置，使得第一和第二辊265,270可以从内腔1505移除。用于第一辊270的第一子腔915和用于第二辊265的第二子腔920彼此平行，使得第一和第二辊265,270平行设置。子腔被模制以装配由机器人100使用的清洁提取器265,270，以将气流引导到孔1015。

尽管上面已经详细描述了一些实施方式，但是其它修改是可能的。此外，可以使用机器人100的其他机构。因此，其他实施方式在所附权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种移动清洁机器人，包括：

支撑驱动系统的机架；以及

清洁头，其形成为结合到机器人中，并限定机器人底部的前部，所述清洁头包括：

用于将所述清洁头固定到所述机架的框架；

具有内腔的整体式壳体；

悬挂连杆件，其将所述整体式壳体从所述框架可移动地悬挂，以允许所述整体式壳体针对清洁表面的轮廓垂直地调整；

由柔性材料形成并且与所述整体式壳体匹配的隔膜；

与所述框架匹配的管道，其中，经由所述管道和所述隔膜从所述清洁表面到箱形成气流路径；以及

一个或多个清洁提取器，其中，所述整体式壳体构造成将清洁提取器接收在所述内腔中。

2.根据权利要求1所述的移动清洁机器人，其中，所述前部是方形的，所述前部具有由机器人的第一侧和机器人的第二侧之间的距离限定的横向长度，所述清洁头沿着所述横向长度结合到所述前部中，其中，当所述清洁提取器被所述整体式壳体接收时，所述清洁提取器在第一或第二侧中之一的1厘米内沿着所述横向长度延伸。

3.根据权利要求2所述的移动清洁机器人，还包括：

角刷，设置在所述前部的前缘和所述清洁提取器之间；以及

用于驱动所述角刷的马达，所述马达定位在所述框架上，并且垂直地定位在所述角刷上方。

其中，所述驱动系统比所述清洁提取器更远离所述前缘定位。

4.根据权利要求1所述的移动清洁机器人，所述隔膜包括具有由接收通道分隔的顶部凸缘和底部凸缘的双凸缘构造，所述接收通道接收所述整体式壳体的唇部，所述底部凸缘通过所述整体式壳体的孔被接收到所述整体式壳体的内腔中，并且所述顶部凸缘匹配到所述整体式壳体的顶表面，

其中，使隔膜匹配到所述整体式壳体会形成从所述整体式壳体的内腔到所述管道的气流路径，并且其中，所述管道形成与所述箱的进气端口的密封。

5.根据权利要求4所述的移动清洁机器人，其中，化学键将所述隔膜密封到所述整体式壳体。

6.根据权利要求4所述的移动清洁机器人，其中，所述管道固定到所述框架，以在所述管道和所述框架之间压缩所述隔膜的延伸部，从而形成密封。

7.根据权利要求1所述的移动清洁机器人，其中，所述悬挂连杆件包括将所述整体式壳体联接到所述机架的四杆组件，并且其中，所述悬挂连杆件邻近所述管道附接并且与所述整体式壳体的横向端部向内间隔开。

8.根据权利要求1所述的移动清洁机器人，其中，所述悬挂连杆件还包括：

将框架承载件连接到壳体承载件的悬挂连杆；以及

在所述壳体承载件和所述框架承载件的自由端处的接头，所述接头接收所述悬挂连杆，并允许所述悬挂连杆围绕所述接头的销枢转，

其中，所述壳体承载件和所述框架承载件构造成接收所述接头。

9.根据权利要求8所述的移动清洁机器人，其中，所述壳体承载件结合到所述整体式壳体中并从所述整体式壳体向上延伸，并且其中，所述框架承载件结合到所述框架中并基本上平行于所述壳体承载件从所述框架向上延伸。

10.根据权利要求1所述的移动清洁机器人，其中，所述整体式壳体包括单个模制的刚性材料件，其中，所述内腔成形为符合所述清洁提取器的弯曲轮廓，并且其中，向前边缘成形为形成斜底边缘。

11.根据权利要求1所述的移动清洁机器人，其中，所述清洁提取器是柔韧的管状辊；并且其中，闩锁构造成将柔韧的管状辊固定在所述内腔内。

12.根据权利要求11所述的移动清洁机器人，其中，所述闩锁包括搭接接头，以与所述整体式壳体密封，其中，所述搭接接头被取向成相对于所述搭接接头的另一取向减小所述搭接接头中的碎屑累积。

13.根据权利要求11所述的移动清洁机器人，还包括：

构造成接收所述清洁提取器的输出齿轮，每个输出齿轮包括延伸罩，所述延伸罩覆盖清洁提取器的由所述输出齿轮接收的一部分；

齿轮箱，驱动所述输出齿轮并旋转所述柔韧的管状辊，所述齿轮箱与所述整体式壳体的端部相邻并且从所述整体式壳体的端部延伸小于三厘米；以及

用于驱动所述齿轮箱的马达，所述马达固定到所述整体式壳体的顶部。

14.根据权利要求1所述的移动清洁机器人，其中，所述清洁头还包括调谐弹簧，在操作期间，所述调谐弹簧将所述整体式壳体保持为大致平行于清洁表面。

15.根据权利要求1所述的移动清洁机器人，其中，所述管道包括碎屑检测传感器。

16.根据权利要求1所述的移动清洁机器人，还包括后盖，其中，所述后盖完成机器人底部的后部，并且抵接形成机器人底部的前部的清洁头。

17.根据权利要求1所述的移动清洁机器人，还包括机架中的用于接收所述箱的箱井，其中，在清洁操作期间，所述箱井被盖覆盖，并且其中，当所述盖半开时，清洁操作受到限制。

18.根据权利要求1所述的移动清洁机器人，其中，所述隔膜构造成当所述整体式壳体通过所述悬挂连杆件升高时折叠，并且其中，当所述隔膜折叠时保持穿过所述隔膜的气流路径的横截面。

19.根据权利要求1所述的移动清洁机器人，其中，所述悬挂连杆件包括由单件材料形成的柔性轴承铰链。

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