CN109602351B - 自动行走的地面处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动行走的地面处理设备(1)，其带有至少一个绕旋转轴线(2)可旋转的且具有周向面(3)的滚轮，其中，周向面(3)具有多个基于旋转轴线(2)沿径向面向外部且沿周向先后依次构造的造型块(5、6、7、8)。为了使得地面处理设备(1)更容易地越过障碍物而规定，造型块(5、6、7、8)构成周向面(3)的沿周向完全不均匀的造型，从而使得所述造型的结构沿周向不重复。

Description

自动行走的地面处理设备
技术领域
本发明涉及一种自动行走的地面处理设备，其带有至少一个绕旋转轴线 可旋转的且具有周向面的滚轮，其中，周向面具有多个基于旋转轴线沿径向 面向外部且沿周向先后依次构造的造型块。
此外，本发明还涉及一种滚轮、尤其用于上述地面处理设备的滚轮，其 中，所述滚轮绕旋转轴线可旋转并且具有周向面，所述周向面具有多个基于 旋转轴线沿径向面向外部且沿周向先后依次构造的造型块。
背景技术
可自动行走的地面处理设备在现有技术中例如作为自动的清洁机器人 是已知的，所述地面处理设备能够实施抽吸和/或擦扫任务。已知的地面处理 设备通常具有至少两个驱动轮，所述驱动轮利用其周向面在待处理表面上滚 动。
如通过汽车已知的，地面处理设备也配备有造型化的滚轮，所述造型化 的滚轮实现向待处理表面更好的力传递。例如地面处理设备应驶过障碍物、 例如地毯边缘或门槛时，所述造型化的滚轮是优选的。
文献DE 10 2008 009 617 A1和US 6 633 150 A1公开了例如带有造型化 的滚轮的移动式机器人，其中，所述滚轮具有沿周向规则地先后依次布置的 造型块。
尽管造型化的滚轮已经相对于无造型化的滚轮而言具有优点，然而还可 能的是，地面处理设备必须为最终越过障碍物而多次驶上应越过的障碍物。
发明内容
基于上述现有技术，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种自动行 驶的地面处理设备和一种用于这种地面处理设备的滚轮，其中，尤其在越过 障碍物方面提供了有利设计方式。
为了解决所述技术问题规定，造型块构成周向面的沿周向完全不均匀的 造型，从而使得所述造型的结构沿周向不重复。
根据本发明，地面处理设备的滚轮具有周向面、也即工作面，所述周向 面带有不规则设计的造型。由此实现的是，在周向面接触障碍物、例如门槛 时、甚至在驱动轮有时打滑时，提供了许多不同构造的造型块，以至于总体 上与相对均匀的造型相比更有可能遇到能够支承在障碍物上并且实现向障 碍物上充分的力传递的造型块。由此，总体上改进了地面处理设备的行驶性 质、尤其在不同表面、例如不同的地毯地面或硬质地面上的牵引力，并且改 进了攀爬性质。此外，通过不均匀的造型还使得地面处理设备的轮迹在驶过 潮湿或脏污表面以及地毯地面时被最小化。通过避免滚轮的打滑或地面处理 设备的停止，能够更快地越过障碍物，这在地面处理设备的使用时节约了处 理时间。由此又可以实现蓄电池的每次完全充电更大的清洁区域。
尤其规定，造型块具有相互不同的形状。造型块在此可以演化自不同的 横截面形状，例如圆形、矩形、正方形、三角形等。然而此外，造型块还可 以具有任意形表面，所述任意形表面具有平直的边缘和/或弯曲的边缘。
此外，造型块还可以就位于周向中的横截面而言是多边形地成形的。多 边形横截平面的侧边的数量越多，则有越大的可能性，令其中一个侧边这样 地竖立，使滚轮能够支承在待越过的障碍物上。
此外作为备选和补充还可以规定，造型块沿滚轮的径向方向具有相互不 同的高度。尤其值得推荐的是，多个或全部造型块具有与其他造型块相比多 于0.5mm的高度差。造型块的构成滚轮周向面的端侧由此程度不同地从总 体造型向外突伸，以至于若干造型块突伸超过另外一些造型块。由此实现的 是，多个造型块能够同时贴靠在障碍物的边缘上，从而总体上实现更大的附 着力。此外，必要时相对于造型块之间的间隙额外地，还形成了能够使障碍 物至少部分嵌入其中的区域，从而能够优化地面处理设备向表面的力传递。在实践中，至少为0.5mm的高度差被显示为是有利的，其中，1.0mm、1.5mm、 2mm甚至更高的高度差也可以是有利的。
根据规定，造型块相互间具有不同的间距。由此，相邻的造型块具有不 同的间距，从而使第一造型块相对于第二造型块具有与相对于第三造型块不 同的间距。造型块可以例如少于1mm地相互间隔。然而数毫米的间距也是 可行的。由此可以在滚轮的周向面上形成不具有造型块的子区域，从而使相 邻的造型块能够自不同的空间方向接触障碍物。由此例如造型块的侧向面抓 在障碍物上。由此即使当该造型块不以端侧接触障碍物时，也避免滚轮从障 碍物滑脱。
尤其规定，造型块就周向面而言具有相互不同的空间定向。由此，根据 待越过的障碍物的形状和定向，形成更高的可能性，令滚轮的一个或多个造 型块提供相对于障碍物的可承受载荷的接触面，从而能够越过障碍物。
此外还规定，造型块由软硬程度相互不同的材料构成。造型块尤其可以 由弹性塑料构成、尤其由柔性的、橡胶状的塑料、例如EPDM(乙烯—丙烯 —环戊二烯三元共聚物)构成。基于材料的弹性，滚轮的周向面在安置在表 面上或贴靠在障碍物上时变形，由此提高滚轮与行经的表面或障碍物之间的 摩擦阻力。由此可以将地面处理设备的驱动力理想地传递至表面或待越过的 障碍物上。此外，有时滚轮的周向面也可以根据表面的或障碍物的形状或表 面结构被调整，这又提高了附着力。
可以规定，造型块具有相对于径向方向倾斜的造型侧缘。立体的造型块 的造型侧缘、也即侧向面由此不沿径向方向、也即不垂直于滚轮的周向面定 向，而是相对于径向方向倾斜。此外原则上还可以规定，一个或多个造型块 的端面相对于相关周向子区域的切线倾斜。而且通过该措施还提高了可能性， 令一个或多个造型块的子区域能够抓在待越过的障碍物上。
此外，除了上述地面处理设备，本发明还提供了一种滚轮、尤其用于上 述类型的地面处理设备的滚轮，其中，所述滚轮绕旋转轴线可旋转并且具有 周向面，所述周向面具有多个基于旋转轴线沿径向面向外部且沿周向先后依 次构造的造型块，其中，造型块构成周向面的沿周向完全不均匀的造型，从 而使得所述造型的结构沿周向不重复。根据本发明的滚轮可以如上基于地面 处理设备所述地构造。在此，所述技术特征和优点相应地适用于根据本发明 的滚轮。
尤其可以规定，滚轮具有带相互不同的形状、相互不同的高度、相互不 同的间距、相互不同的空间定向、相互不同的硬度或其他技术特征、例如倾 斜的造型侧缘或在相邻区段中重复的造型的造型块。
附图说明
以下结合实施例对本发明进行更详尽的阐述。在附图中：
图1示出根据本发明的地面处理设备的立体图，
图2示出根据本发明的用于地面处理设备的滚轮的侧视图，
图3示出滚轮的周向面的子区域的俯视图。
具体实施方式
图1主要示出一种地面处理设备1，所述地面处理设备在此例如构造为 自动的抽吸机器人。地面处理设备1在此具有壳体14和例如两个滚轮4，所 述滚轮被电机驱动。此外，地面处理设备1还具有容纳在壳体14中的距离 测量装置13，所述距离测量装置优选包括光学传感装置。距离测量装置13 可以例如具有三角测量装置，所述三角测量装置测量与在地面处理设备1的 环境中的障碍物的距离。地面处理设备1的导航和自定位装置可以由获取的 数据建立环境的地图，地面处理设备1借助所述地图能够在自动行进时定向。
滚轮4具体而言分别具有轮毂10、多个辐条11和带有周向面3的轮胎 12(见图2至3)。滚轮4的周向面3构成了接触面，所述接触面在地面处理 设备1行进时在表面上滚动。滚轮4绕旋转轴线2(见图2所示)旋转，所述 旋转轴线包含在轮毂10中。轮胎12具有带有多个造型块5、6、7、8的造 型。造型块5、6、7、8由弹性材料制成。可以例如涉及橡胶、橡胶混合物或热塑性弹性体。在此作为柔性的、橡胶状的塑料尤其建议EPDM。周向面 3通过造型块5、6、7、8构成，其中，造型块5、6、7、8无论就滚轮4的 周向还是垂直于周向的轴向方向而言都构成不均匀的造型。在地面处理设备 1在平整表面上和在不出现滚轮4与障碍物共同作用的特殊情况时的正常的 行驶应力情况下，滚轮4与行经表面的接触面仅通过造型块5、6、7、8的 端面构成。造型块5、6、7、8连同轮胎12的其他面向径向的表面一起构成 周向面3。至少在理论上，周向面3的每个区域都可能与表面或障碍物形成 接触。在此，除造型块5、6、7、8的端面外的区域也可以至少暂时成为轮 滚4的接触面的一部分。
以下借助附图2至3示出滚轮4的造型的不同的可行的技术特征。在此， 造型块5、6、7、8具有多个可行的技术特征，然而作为备选，所述技术特 征也可以以独立形式被使用，从而能够形成多个带有组合或甚至独立形式的 技术特征的其他实施方式。就此而言，所示实施例不应作限制性理解。
图2示出示例性的滚轮4的侧视图，所述滚轮的周向面3具有多个基于 旋转轴线2沿径向面向外部且沿周向先后依次构造的造型块5、6、7、8。在 此仅为所示多个造型块中的四个造型块5、6、7、8标注了附图标记。滚轮4 的造型可以是沿周向完全不均匀的，或具有区段，所述区段具有造型块5、6、 7、8的相同布置，从而使造型的结构沿周向以规定的距离重复。图中示例性 标注的造型块5、6、7、8具有相互不同的形状、高度H和间距A。如图3 所示，造型块5至8此外还具有相互不同的空间定向。此外，至少若干造型 块5、6、7、8的造型侧缘9不垂直于周向面3定向，而是相对于径向方向 倾斜。然而显然还可能的是，造型块5、6、7、8具有陡峭地下降的造型侧 缘9。原则上造型侧缘9的悬垂也是可行的。
造型块5、6、7、8基于其沿径向面向外的端面、也即工作面而言以及 位于端面下方的横截面而言多边形地成形，在此具有四个或多个侧向面。造 型块5、6、7、8此外还具有不同的高度H。例如造型块6具有与造型块7 相比较低的高度H。在此例如形成了1mm的高度差ΔH。此外，造型块5、 6、7、8的间距A同样不同地定量。如图3所示，间距A从近乎0变化至数毫米。在局部，间距A与造型块5、6、7、8的端面的侧边尺寸相同。
滚轮4在此不一定符合比例地示出。用于地面处理设备1的正常的滚轮 4可以例如具有75mm的直径和13mm的轴向宽度。此外，滚轮4也不一定 构造具有轮毂10、辐条11和轮胎12。事实上，作为备选，滚轮4也可以涉 及实心材料轮。
滚轮4的所示技术特征、尤其造型块5、6、7、8的特殊的技术特征作 用在于，滚轮4在碰触障碍物时提供多个完全不同定向的造型边缘，从而与 规则的造型相比形成更高的可能性，找到其造型边缘足够牢固地抓在障碍物 上的造型块5、6、7、8，从而能够越过该障碍物。在驶过障碍物、例如门槛 和/或凸起时，滚轮4通过由不规则设计的造型块5、6、7、8构成的非对称 构造的造型结构始终能有周向面3的一种子区域，所述子区域能够支承在障碍物上并且在障碍物上拉起，所述造型块在此由多个凸点状多边形构成，并 且以随机的尺寸和定向分布。造型块5、6、7、8此外还可以具有不同的硬 度，从而使若干造型块5、6、7、8与其他造型块相比或软或硬。
附图标记清单
1 地面处理设备
2 旋转轴线
3 周向面
4 滚轮
5 造型块
6 造型块
7 造型块
8 造型块
9 造型侧缘
10 轮毂
11 辐条
12 轮胎
13 距离测量装置
14 壳体
A 间距
H 高度
ΔH 高度差

Claims (12)

1.一种自动行走的地面处理设备(1)，其带有至少一个绕旋转轴线(2)可旋转且具有周向面(3)的滚轮(4)，其中，所述周向面(3)具有多个基于旋转轴线(2)沿径向面向外部且沿周向先后依次构造的造型块(5、6、7、8)，其特征在于，造型块(5、6、7、8)构成周向面(3)的沿周向完全不均匀的造型，从而使得所述造型的结构沿周向不重复，其中，所述造型块(5、6、7、8)具有相互不同的间距，并且其中，相邻的造型块(5、6、7、8)的相对的造型侧缘(9)沿造型侧缘的纵向延伸的方向不是彼此平行地延伸的。
2.根据权利要求1所述的地面处理设备(1)，其特征在于，造型块(5、6、7、8)具有相互不同的形状。
3.根据权利要求1或2所述的地面处理设备(1)，其特征在于，造型块(5、6、7、8)就处于周向中的横截面而言多边形地成形。
4.根据权利要求1或2所述的地面处理设备(1)，其特征在于，造型块(5、6、7、8)基于滚轮(4)的径向方向具有相互不同的高度(H)。
5.根据权利要求1或2所述的地面处理设备(1)，其特征在于，造型块(5、6、7、8)具有不同的间距(A)。
6.根据权利要求1或2所述的地面处理设备(1)，其特征在于，造型块(5、6、7、8)基于周向面具有相互不同的空间定向。
7.根据权利要求1或2所述的地面处理设备(1)，其特征在于，造型块(5、6、7、8)由硬度相互不同的材料制成。
8.根据权利要求1或2所述的地面处理设备(1)，其特征在于，造型块(5、6、7、8)具有相对于径向方向倾斜的造型侧缘(9)。
9.根据权利要求4所述的地面处理设备(1)，其特征在于，造型块(5、6、7、8)基于滚轮(4)的径向方向具有大于0.5mm的高度差(ΔH)。
10.根据权利要求7所述的地面处理设备(1)，其特征在于，造型块(5、6、7、8)由硬度相互不同的弹性塑料制成。
11.一种滚轮(4)，其中，所述滚轮(4)绕旋转轴线(2)可旋转并且具有周向面(3)，所述周向面(3)具有多个基于旋转轴线(2)沿径向面向外部且沿周向先后依次构造的造型块(5、6、7、8)，其特征在于，造型块(5、6、7、8)构成周向面(3)的沿周向完全不均匀的造型，从而使得所述造型的结构沿周向不重复，其中，所述造型块(5、6、7、8)具有相互不同的间距，并且其中，相邻的造型块(5、6、7、8)的相对的造型侧缘(9)沿造型侧缘的纵向延伸的方向不是彼此平行地延伸的。
12.根据权利要求11所述的滚轮(4)，其特征在于，所述滚轮是用于上述权利要求1至10中任一项所述的自动行走的地面处理设备(1)的滚轮。
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