CN112188857A - 具有可缩回侧刷的机器人清洁设备 - Google Patents

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Abstract

一种机器人清洁设备(100)，包括：主体(111)；推进系统(112，113，115a，115b)，该推进系统被配置为使机器人清洁设备(100)在待清洁表面(129)上移动；控制器(116)，该控制器被配置为控制该推进系统使机器人清洁设备(100)在待清洁表面(129)上移动；以及至少一个可旋转侧刷(114)，该至少一个可旋转侧刷被布置为从待清洁表面扫除碎屑。机器人清洁设备(100)进一步包括如下机构：该机构被配置为在从控制器(116)接收到控制信号时使所述至少一个可旋转侧刷(114)至少部分地缩回到布置在主体(111)内部的空间(119)中，使得可旋转侧刷被移动成与待清洁表面(129)脱离接触。

Description

具有可缩回侧刷的机器人清洁设备
技术领域
本发明涉及一种配备有至少一个可缩回侧刷的机器人清洁设备。
背景技术
机器人真空吸尘器在本领域是已知的，这些机器人真空吸尘器配备有呈马达形式的驱动装置以用于使吸尘器在待清洁表面上移动。机器人真空吸尘器进一步配备有呈微处理器和导航装置形式的智能以用于实现自主行为，使得机器人真空吸尘器能够自由地来回移动并且清洁呈例如房间形式的空间。
传统上，机器人真空吸尘器一直布置有圆形主体。在其本体中心处具有同轴驱动轮的这类机器人具有以下优点：它容易控制并且不容易被卡住，因为它始终能够旋转180°并且按原路返回。
然而，圆形主体使得它们不适用于清洁地板与墙壁交汇之处的拐角或边缘，因为这些圆形真空吸尘器由于其形状而不能移动到拐角里或离墙壁、或其他需要在周围进行清洁的物体(例如像椅子腿)足够近。
在US 2013/0086760中披露了一种旨在解决这种问题的机器人真空吸尘器的示例，该机器人真空吸尘器的主体是圆形的，并且该机器人真空吸尘器配备有可旋转侧刷，这些可旋转侧刷布置在主体的底侧、在机器人真空吸尘器的前部区段，用于将碎屑从机器人真空吸尘器无法触及的拐角扫除出来。进一步地，每个可旋转侧刷安装在相应的可枢转臂上，该可枢转臂可以枢转以使侧刷伸展到主体的前方而达到甚至更远。侧刷也被用于具有其他形状(比如三角形形状)的机器人真空吸尘器。
现在，侧刷的问题在于这些侧刷在某些类型的表面上具有表现不佳的趋势，例如地毯纤维可能与旋转刷缠绕的地毯。进一步地，地毯也会磨损侧刷，从而影响其耐用性，甚至可能导致机器人无意中被抬起，从而使机器人不能沉入地毯而彻底清洁该地毯。另一缺点在于侧刷妨碍了机器人爬过物体(比如门槛、线缆和地毯边缘)的能力。
发明内容
本发明的目的是解决或至少减轻本领域中的这个问题，并且因此提供了一种不会被其侧刷妨碍的机器人真空吸尘器。
这个目的在本发明的第一方面是通过一种机器人清洁设备达到的，该机器人清洁设备包括：主体；推进系统，该推进系统被配置为使该机器人清洁设备在待清洁表面上移动；控制器，该控制器被配置为控制该推进系统使该机器人清洁设备在该待清洁表面上移动；至少一个可旋转侧刷，该至少一个可旋转侧刷被布置为从该待清洁表面扫除碎屑。该机器人清洁设备进一步包括如下机构：该机构被配置为在从该控制器接收到控制信号时使所述至少一个可旋转侧刷至少部分地缩回到布置在该主体内部的空间中，使得该可旋转侧刷被移动成与该待清洁表面脱离接触。
有利地，通过能够使侧刷缩回，机器人清洁设备可以避免侧刷与地毯的纤维缠绕的情况，或者提高机器人爬过物体(比如门槛、线缆和地毯边缘)的能力，或者仅仅实现不使侧刷永久地接触机器人清洁设备在其上移动的表面。
在实施例中，该机构进一步包括：可缩回构件，该可缩回构件联接至该至少一个可旋转侧刷，该可缩回构件被布置为使该至少一个可旋转侧刷缩回到所述空间中；以及致动器(例如，马达)，该致动器被布置为在从控制器接收到控制信号时使该可缩回构件移入所述空间中或从所述空间移出。
在实施例中，所述至少一个可旋转侧刷被布置为可沿相对于该侧刷的旋转轴线的轴向方向缩回到该主体内部的空间中。
在实施例中，所述空间是圆柱形的，并且被配置为使所述至少一个可旋转侧刷缩回的该机构包括：位于该圆柱形空间中的螺杆；环形螺纹构件，该至少一个可旋转侧刷附接至该环形螺纹构件，该环形螺纹构件被布置为与该螺杆接合；以及被配置为使该螺杆旋转的致动器(例如，马达)。进一步地，该圆柱形空间的直径适配于该至少一个可旋转侧刷的尺寸，使得在该侧刷与该圆柱形空间的内部之间产生摩擦，由此在与所述内部接触时，至少部分地阻止该至少一个可旋转侧刷(114)旋转，其中，当该螺杆沿第一方向旋转时，所述摩擦使得该环形螺纹构件沿着该螺杆移动而从该空间伸展出来，以便使该至少一个可旋转侧刷旋转并且从该待清洁表面扫除所述碎屑，该螺纹环形构件沿着该螺杆移动，直到该螺纹环形构件到达该螺杆的端部构件，该端部构件防止该环形螺纹构件移动成与该螺杆脱离螺纹接合；并且当该螺杆沿第二方向旋转时，该至少一个旋转侧刷与该待清洁表面之间的摩擦使得该环形螺纹构件沿着该螺杆移动而缩回到该空间中。有利地，使用同一致动器来使侧刷缩回和使侧刷旋转。
在另一实施例中，该机构进一步包括弹簧，该弹簧布置在该环形螺纹构件与该端部构件之间。
在又一实施例中，该机器人清洁设备进一步包括在该主体的底侧上的开口，经由该开口从该表面去除碎屑，其中，该至少一个可旋转侧刷被布置为与该开口相邻。
一般而言，除非本文中另有明确定义，否则在权利要求中所使用的所有术语是根据它们在技术领域中的普通含义来解释的。除非另有明确声明，所有引用的“一种/一个/该元件、设备、部件、手段、步骤等”是如参照该元件、设备、部件、手段、步骤等中的至少一个实例开放性解释的。除非明确声明，本文中披露的任何方法的步骤不必完全按照所披露的顺序执行。
附图说明
现在将通过举例方式通过参照附图来描述本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的示例性实施例的机器人清洁设备；
图2示出了图1机器人清洁设备的主视图；
图3示出了实施例中的可旋转侧刷的缩回；
图4示出了另一实施例中的可旋转侧刷的缩回；
图5a和图5b示出了实施例中的可旋转侧刷的缩回/伸展；
图6a和图6b示出了实施例中的可旋转侧刷的伸展；以及
图7示出了实施例中的弹簧偏置的侧刷。
具体实施方式
现在将参照这些附图在下文中更为全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的某些实施例。然而，本发明可以采用许多不同的形式来实施，并且不应被解释为局限于本文阐述的实施例；而是，这些实施例是以举例方式提供的，这样使得本披露将变得全面和完整，并且将向本领域技术人员充分地表示本发明的范围。贯穿本说明书，相同的附图标记表示相同的元件。
本发明涉及机器人清洁设备，或者换言之，涉及用于清洁表面的自动自推进机器，例如机器人真空吸尘器、机器人扫地机或机器人地板清洗机。根据本发明的机器人清洁设备能够用市电操作并且具有电绳、能够用电池操作或者使用任何其他种类的合适的能源，例如，太阳能。
尽管设想了可以通过配备有足够的处理智能的各种合适的机器人清洁设备来执行本发明，但图1示出了根据本发明实施例的机器人清洁设备100的底视图，即，示出了机器人清洁设备的底侧。箭头指示以机器人真空吸尘器的形式展示的机器人清洁设备100的前向方向。
机器人清洁设备100包括主体111，该主体容纳比如推进系统等部件，该推进系统包括呈能够使驱动轮112、113移动的两个电动轮马达115a、115b形式的驱动装置，从而使得清洁设备能够在待清洁表面上移动。每个轮马达115a、115b能够控制相应的驱动轮112、113彼此独立地旋转以使机器人清洁设备100在待清洁表面上移动。可以设想许多不同的驱动轮装置以及各种轮马达装置。应注意的是，机器人清洁设备可以具有任何合适的形状，比如具有更传统的圆形主体或三角形主体的设备。作为替代方案，可以使用跟踪推进系统或甚至气垫船推进系统。该推进系统可以进一步被布置为使机器人清洁设备100执行偏摆、俯仰、平移或滚动移动中的任一种或多种。
控制器116(比如微处理器)鉴于从障碍物检测设备(图1中未示出)接收的信息来控制这些轮马达115a、115b根据需要使驱动轮112、113旋转，该障碍物检测设备用于检测机器人清洁设备必须绕其导航的呈墙壁、落地灯、桌腿形式的障碍物。障碍物检测设备可以以登记其周围环境借助于例如3D相机、与激光器、激光扫描仪组合的相机实现的3D传感器系统等形式被实施，用于检测障碍物并将关于任何检测到的障碍物的信息传达到微处理器116。微处理器116与轮马达115a、115b通信，以便根据由障碍物检测设备提供的信息来控制轮112、113的移动，使机器人清洁设备100能够根据需要在待清洁表面上移动。
进一步地，机器人清洁设备100配备有一个或多个电池117，用于为清洁设备100中所包括的不同部件供电。一个或多个电池117经由机器人清洁设备100所对接的充电站进行充电。
而且，机器人吸尘器100的主体111包括抽风机120，该抽风机创造气流以便经由主体111的底侧中的开口118将碎屑运输到被容纳在所述主体中的集尘袋或旋流器装置(未示出)。抽风机120由通信地连接到控制器116上的风机马达121驱动，风机马达121从该控制器接收用于控制抽风机120的指令。主体111进一步布置有邻近开口118的一个或多个可旋转侧刷114。侧刷114的旋转通常由单独的马达(图1中未示出)或刷辊马达完成。
另外参照图1，以一个或多个微处理器形式实施的控制器/处理单元116被布置为执行被下载至与微处理器相关联的合适的存储介质126中的计算机程序125，该存储介质比如是随机存取存储器(RAM)、闪存或硬盘驱动器。控制器116被布置为当包括计算机可执行指令的适当计算机程序125被下载至存储介质126并且被控制器116执行时实施根据本发明的实施例的方法。存储介质126还可以是包括计算机程序125的计算机程序产品。可替代地，计算机程序125可以借助于合适的计算机程序产品(比如数字化通用磁盘(DVD)、光盘(CD)或者记忆棒)来传递至存储介质126。作为进一步替代方案，计算机程序125可以通过有线或无线网络下载至存储介质126。控制器116可以可替代地以数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等的形式来实施。
图2示出了本发明的实施例中的图1的机器人清洁设备100的主视图，展示了呈3D传感器系统形式的前述障碍物检测设备，该传感器系统至少包括相机123、第一线激光器127和第二线激光器128，这两个激光器可以是水平或竖直定向的线激光器。进一步示出的是控制器116、主体111、驱动轮112、113以及可旋转侧刷114。控制器116可操作地联接到用于记录机器人清洁设备100的附近的图像的相机123。第一线激光器127和第二线激光器128可以优选地为竖直线激光器，并且被布置在相机123的侧面。控制器116控制相机123每秒捕获并记录多张图像。通过控制器116从这些图像中提取数据，并且通常将数据与计算机程序125一起保存在存储器126中。
第一线激光器127和第二线激光器128被配置为优选地朝竖直朝向、正常朝机器人清洁设备100的移动方向扫描机器人清洁设备100的附近。第一线激光器127和第二线激光器128被配置为发出照亮例如待清洁房间里的家具、墙壁和其他物体的激光束。在机器人清洁设备100在待清洁表面129上移动时，控制器116控制相机123来捕获并记录图像，通过从这些图像提取特征并通过测量被机器人清洁设备100覆盖的距离，控制器116根据这些图像创建机器人清洁设备100在其中操作的周围环境的表示或布局。
应注意的是，侧刷114可以布置在没有图1和图2中出于说明性目的而例示的机器人清洁设备复杂的机器人清洁设备100上。
现在，在实施例中，为了避免侧刷114与地毯的纤维缠绕，或者为了避免妨碍机器人100爬过物体(比如门槛、线缆和地毯边缘)的能力，或者仅仅是为了不使侧刷114永久地接触机器人清洁设备100在其上移动的表面，机器人清洁设备100配备有用于使侧刷114缩回到主体111的空间中的机构。
图3展示了配备有这种机构的机器人清洁设备100，该机构包括：可缩回构件119(比如杆或活塞)，侧刷114布置在可该缩回构件上；以及致动器(以马达124例示)，用于使杆122缩回到主体111的空间119中。
因此，如果不再期望侧刷114接触待清洁表面129，则控制器116将控制马达124使杆122缩回到空间119中，使得侧刷114有利地部分或完全地缩回到空间119中，其结果是，侧刷114不再接触表面129。相反，如果再次期望侧刷114接触表面129，则控制器116将控制马达124使杆122从空间119伸展出来，由此侧刷124将从空间119伸展出来，最后接触表面129，如图2所示。
图4展示了根据另一实施例的机器人清洁设备100，该机器人清洁设备配备有用于将可旋转侧刷114抽回到主体111的空间119中的机构。
在该实施例中，可旋转侧刷114沿相对于可旋转侧刷114的旋转轴线的轴向方向缩回到空间119中。再次，缩回构件122可以通过杆或活塞来实施，该杆或活塞借助于马达124缩回到空间中或从该空间伸展出，使得侧刷114有利地部分或完全缩回到空间119中/从该空间伸展出来，以使侧刷114移动成与表面129接触和脱离接触。
在参照图3和图4描述的实施例中，马达124用于使缩回构件122缩回到主体111的空间119中/从该空间伸展出来，并且可能需要使机器人清洁设备100配备有用于实际旋转侧刷114的另一马达(未示出)。
图5a展示了用于使可旋转侧刷114沿相对于可旋转侧刷114的旋转轴线的轴向方向缩回到空间119中的机构的另一实施例。
在该实施例中，缩回构件以位于空间119中的螺杆122a的形式来实施，马达124被布置为使螺杆122a旋转。进一步地，在该实施例中，空间119是圆柱形的(在先前展示的实施例中也可能是这种情况)。
此外，该机构包括环形螺纹构件130，该侧刷114附接至该环形螺纹构件，该环形螺纹构件130被布置为与螺杆122a接合。
现在，在该实施例中，圆柱形空间119的直径适配于侧刷114的尺寸，使得在侧刷114与圆柱形空间的内部之间产生摩擦。如从图5a中可以看出，缩回的侧刷114与空间119的内部紧密接触。
当马达124开始使螺杆122a沿第一方向(即当刷处于清洁模式时旋转侧刷114的旋转方向)旋转时，侧刷114与空间119的内部之间的摩擦将阻止侧刷114旋转、或至少阻止其自由旋转，其效果是环形构件130以及因此侧刷114将沿着螺杆122a向下移动并且从空间119伸展出来，直到侧刷到达螺杆122a的端部区段131，该端部区段防止环形螺纹构件130移动成与螺杆122a脱离螺纹接合。
相反，参照图5b，当马达124开始使螺杆122a沿第二方向(即与旋转侧刷114处于清洁模式时的旋转方向相反)旋转时，侧刷114与空间119的内部之间的摩擦将阻止侧刷114旋转，其效果是环形构件130以及因此侧刷114将沿着螺杆122a向上移动并且缩回到空间119中，直到侧刷到达呈例如由传感器或计时器测量的位置的形式的端部位置、或者机械端部止挡件、或者仅仅是空间119的内部端壁。
假设图5a的缩回的侧刷114要从空间119伸展出来并且被设定成清洁模式，则马达124将使螺杆122a沿指示的第一方向旋转，同时空间119的内部与侧刷114之间的摩擦将阻止侧刷114旋转。
参照图6a，由于摩擦，环形螺纹构件130以及因此侧刷114将沿着螺杆122a沿向下的方向移动。
随后，如从图6b中可以看出，环形螺纹构件130以及因此侧刷114将离开空间119并且从主体111伸展出来并且沿向下的方向移动，直到环形螺纹构件130抵靠端部区段131，该端部区段防止环形螺纹构件130移动成与螺杆122a脱离接合。从图6b可以得出，旋转侧刷114现处于清洁模式。
在这个位置，如果期望将环形螺纹构件130以及因此旋转侧刷114缩回到机器人清洁设备100的主体111中，则控制器116将控制马达124改变螺杆122a的旋转方向，在这种情况下，旋转侧刷114与待清洁表面129之间的摩擦使环形螺纹构件130沿着螺杆122a沿向上的方向移动，以缩回到空间119中。
有利地，在图5a和图5b以及图6a和图6b所示的实施例中，用于使侧刷114缩回到空间119中/从该空间伸展出来的马达124也用于使侧刷114旋转。因此，可以使用单个马达124来处理侧刷114的缩回/伸展以及旋转。
图7展示了另一实施例，其中弹簧132布置在端部构件131与环形螺纹构件130之间，该弹簧附接至端部构件131和环形螺纹构件130中的任一者。有利地，通过将端部构件131和环形螺纹构件130布置为相对于彼此弹簧偏置，可以基于所选择的弹簧132的刚度程度来控制旋转侧刷(图7中未示出)与待清洁表面之间的摩擦。
以上已经主要参照一些实施例描述了本发明。然而，如本领域技术人员容易理解的，除了以上披露的实施例之外的其他实施例在如由所附专利权利要求所限定的本发明的范围内同样是可能的。

Claims (8)

1.一种机器人清洁设备(100)，包括：
主体(111)；
推进系统(112，113，115a，115b)，该推进系统被配置为使该机器人清洁设备(100)在待清洁表面(129)上移动；
控制器(116)，该控制器被配置为控制该推进系统使该机器人清洁设备(100)在该待清洁表面(129)上移动；以及
至少一个可旋转侧刷(114)，该至少一个可旋转侧刷被布置为从该待清洁表面扫除碎屑；
该机器人清洁设备进一步包括如下机构：该机构被配置为在从该控制器(116)接收到控制信号时使所述至少一个可旋转侧刷(114)至少部分地缩回到布置在该主体(111)内部的空间(119)中，使得该可旋转侧刷被移动成与该待清洁表面(129)脱离接触。
2.如权利要求1所述的机器人清洁设备(100)，该机构进一步包括：
可缩回构件(122)，该可缩回构件联接至该至少一个可旋转侧刷(114)，该可缩回构件被布置为使该至少一个可旋转侧刷(114)缩回到所述空间(119)中；以及
致动器(124)，该致动器被布置为在从所述控制器(116)接收到控制信号时使该可缩回构件(122)移入所述空间中或从所述空间移出。
3.如权利要求1或2所述的机器人清洁设备(10)，所述至少一个可旋转侧刷(114)被布置为可沿相对于该侧刷(114)的旋转轴线的轴向方向缩回到该主体(111)内部的空间(119)中。
4.如权利要求3所述的机器人清洁设备(10)，所述空间(119)是圆柱形的，并且被配置为使所述至少一个可旋转侧刷(12)缩回的该机构包括：
位于该圆柱形空间(119)中的螺杆(122a)；
环形螺纹构件(130)，该至少一个可旋转侧刷(114)附接至该环形螺纹构件，该环形螺纹构件(130)被布置为与该螺杆(122a)接合；
被配置为使该螺杆(122a)旋转的致动器(124)；其中，
该圆柱形空间(119)的直径适配于该至少一个可旋转侧刷(114)的尺寸，使得在该侧刷(114)与该圆柱形空间的内部之间产生摩擦，由此在与所述内部接触时，至少部分地阻止该至少一个可旋转侧刷(114)旋转；其中，
当该螺杆(122a)沿第一方向旋转时，所述摩擦使得该环形螺纹构件(130)沿着该螺杆(122a)移动而从该空间(119)伸展出来，以便使该至少一个可旋转侧刷(114)旋转并且从该待清洁表面(129)扫除所述碎屑，该螺纹环形构件(130)沿着该螺杆(122a)移动，直到该螺纹环形构件到达该螺杆(122a)的端部构件(131)，该端部构件防止该环形螺纹构件(130)移动成与该螺杆(122a)脱离螺纹接合；并且
当该螺杆(122a)沿第二方向旋转时，该至少一个旋转侧刷(114)与该待清洁表面(129)之间的摩擦使得该环形螺纹构件(130)沿着该螺杆(122a)移动而缩回到该空间(119)中。
5.如权利要求4所述的机器人清洁设备(100)，该机构进一步包括：
弹簧(132)，该弹簧布置在该环形螺纹构件(130)与该端部构件(131)之间。
6.如权利要求4所述的机器人清洁设备(100)，进一步包括：
在该主体的底侧上的开口(117)，经由该开口从该表面(129)去除碎屑，其中，该至少一个可旋转侧刷(114)被布置为与该开口(117)相邻。
7.如权利要求2至6中任一项所述的机器人清洁设备(100)，该致动器(124)是马达。
8.如前述权利要求中任一项所述的机器人清洁设备(100)，该机器人清洁设备(100)是机器人真空吸尘器、机器人扫地机或机器人地板清洗机。
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