CN113261878A - 用于自主式地板清洁器的对接站 - Google Patents

Abstract

一种用于对自主式地板清洁器充电的对接站，包括可发射信号以由机器人检测的发射器。对接站可包括用于发射器和/或弹簧加载的充电触点的不透明护罩。自主式地板清洁器可包括检测从对接站发射的信号的无源接收器，以及用于位置/接近感测的飞行时间传感器。当与对接站对接或避开对接站时，机器人可选择性地关闭飞行时间传感器。公开了用于对接、重新对接、低功率充电、对接站避开、对接期间障碍物响应以及接近对接的方法。

Description

用于自主式地板清洁器的对接站

对相关申请的交叉引用

本申请要求2020年1月29日提交的美国临时申请第62/967,074号的权益，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本申请涉及一种用于自主式地板清洁器的对接站。

背景技术

自主式或机器人地板清洁器可以在没有用户或操作者的帮助的情况下移动以清洁地板表面。例如，地板清洁器可以配置成将污物(包括灰尘、毛发和其他碎屑)真空抽吸或清扫到承载在地板清洁器上的收集箱中。一些地板清洁器还配置成施加和抽取液体，以用于对裸露的地板、地毯、垫子和其他地板表面进行湿式清洁。地板清洁器可以在清洁地板表面的同时围绕表面随机移动，或者使用绘图/导航系统来围绕表面进行引导导航。

通常，这些自主式地板清洁器包括可再充电电池，并且用于电池的充电触点可设置在地板清洁器的外表面上。充电支架或对接站可设置有对应的充电触点，该充电触点可与地板清洁器上的充电触点配合。一些对接站还可去除储存在收集箱中的污物。

自主式地板清洁器需要返回到对接站以对其电池再充电和/或清空收集箱。在一些情况下，用户必须手动地使自主式地板清洁器返回到对接站，这使得自动清洁的一些便利性无效。自动对接过程对于一些地板清洁器和对接站也是已知的。例如，一些自主式地板清洁器使用对接站上的红外束和机器人上的红外接收器来检测对接站并导航直到对接为止。然而，这种系统仍然表现出许多操作限制，包括难以导航到对接站并与对接站适当地对准，以及难以有效地围绕对接站进行清洁。

为了克服上述问题，必须开发一种可靠的用于自动对接的系统和方法。

发明内容

本公开涉及一种自主式地板清洁器和一种用于自主式地板清洁器的对接站。本文描述了用于自主式地板清洁器与对接站的自动对接的各种方法。此外，本文描述了用于在对接站处对自主式地板清洁器充电的各种方法。更进一步，本文描述了用于围绕对接站或障碍物导航自主式地板清洁器的各种方法。

在一个方面中，一种用于自主式地板清洁器的对接站包括：壳体；设置在壳体上的电触点或充电触点，该电触点或充电触点适于与机器人的充电触点配合以对机器人的电池充电；以及至少一个发射器，该发射器可以发射至少一个信号或编码束以由机器人检测。

在一个实施例中，对接站包括多个发射器，该发射器可以发射至少一个信号或编码束以由机器人检测。可以为一个或多个发射器提供不透明的护罩，以沿着期望的路径引导从发射器发射的光信号、减少光泄漏和/或限定发射器的发射区。护罩可具有包围发射器的至少一个护罩段。护罩段可包括围绕发射器的壁和壁中的孔口，来自发射器的光被发射通过该孔口。壁可具有内表面，该内表面面向发射器并且反射从发射器发射的光。

在一个实施例中，对接站包括弹簧加载的充电触点。充电触点由弹簧偏压到中性位置，该中性位置可对应于机器人未与对接站对接的状态。施加到弹簧加载的充电触点的力，即，机器人与对接站的对接，导致充电触点移动到接触位置，这可在机器人的充电触点与对接站充电触点之间建立正电接触。可选地，对接站包括光学开关，当被压下以指示机器人存在时，该光学开关被弹簧加载的充电触点中的至少一个阻塞。

在一个实施例中，对接站包括：壳体；充电触点；中心发射器，该中心发射器配置成在第一发射区内发射至少一个光信号；右发射器，该右发射器设置在中心发射器的侧面并且配置成在第二发射区内发射至少一个光信号；以及左发射器，该左发射器设置在中心发射器的侧面并且配置成在第三发射区内发射至少一个光信号。壳体内的护罩包括：中心护罩段，该中心护罩段包围中心发射器并限定第一光室，第一护罩段包括围绕中心发射器的不透明的第一壁和第一壁中的第一孔口，光可发射通过该第一孔口，第一孔口限定第一发射区的方向和角度；右护罩段，该右护罩段包围右发射器并限定第二光室，第二护罩段包括围绕右发射器的不透明的第二壁和第二壁中的第二孔口，光可发射通过该第二孔口，第二孔口限定第二发射区的方向和角度；以及左护罩段，该左护罩段包围左发射器并限定第三光室，第三护罩段包括围绕左发射器的不透明的第三壁和第三壁中的第三孔口，光可发射通过该第三孔口，第三孔口限定第三发射区的方向和角度。

在另一方面中，本公开涉及一种包括自主式地板清洁器和对接站的自主式地板清洁系统。自主式地板清洁器包括：可自主移动的壳体；驱动系统，该驱动系统用于使壳体在待清洁表面上方自主地移动；以及控制器，该控制器用于控制自主式地板清洁器的操作。

在一个实施例中，自主式地板清洁器可包括可再充电电池，并且用于电池的电触点或充电触点可设置在机器人的外表面上。

在一个实施例中，自主式地板清洁器可包括一个或多个接收器，该接收器检测从对接站发射的信号。可选地，自主式地板清洁器还可包括用于位置/接近感测的一个或多个飞行时间传感器。在一个实施例中，接收器是无源红外接收器，该接收器以与飞行时间传感器相同的频率操作。在一些实施例中，机器人在与对接站对接或避开对接站时选择性地关闭飞行时间传感器。在此时，机器人可以依赖于无源红外接收器和来自对接站的信号来导航。

自主式地板清洁器可包括回收系统。回收系统可包括：穿过壳体的回收通路，该回收通路具有空气入口和空气出口；碎屑容器、箱或回收罐；以及抽吸源，该抽吸源与空气入口和碎屑容器、箱或回收罐流体连通，以产生穿过回收通路的工作气流。

自主式地板清洁器可包括流体输送系统。流体输送系统可包括：供应罐，该供应罐用于储存清洁流体供应；至少一个流体分配器，该流体分配器与供应罐流体连通；以及流体输送泵，该流体输送泵配置成控制清洁流体到至少一个流体分配器的流动。

在又一方面中，提供了一种用于自主式地板清洁器与对接站的自动对接的方法。在一个实施例中，当返回到对接事件发生时，机器人可以关闭飞行时间传感器并且依赖于无源接收器和来自对接站的对接信号来与对接站对接。该方法可包括驱动朝向对接站、旋转机器人以将充电触点与对接站对准，以及与对接站对接。

在再一方面中，提供了一种用于在失去电荷之后在对接站处重新对接机器人的方法。在一个实施例中，如果机器人在对接之后失去与对接站的充电接触，则机器人可以驱动远离对接站，依赖于无源接收器和来自对接站的短对接信号与对接站重新对准，并且与对接站重新对接。

在甚至另一方面中，提供了一种用于通过对接站对机器人进行低功率充电的方法。在一个实施例中，当机器人被对接时，对接站配置成在唤醒模式和睡眠模式中操作，并且其中，对接站还配置成在对电池完全充电之后进入睡眠模式并停止对电池充电，并且在从睡眠模式切换到唤醒模式之后恢复对电池充电。在这种实施例中，对接站还可以配置成一旦电池被充分充电(即，被加满)，就恢复到睡眠模式。

在又一方面中，提供了一种用于由机器人执行的对接站避开的方法。在一个实施例中，如果机器人在清洁期间检测到长程对接信号，则机器人可以关闭飞行时间传感器并依赖于无源接收器和来自对接站的阻止进入信号以围绕和/或远离对接站进行导航。

在再一方面中，提供了一种用于在由机器人执行的对接期间的障碍物响应的方法。在一个实施例中，如果机器人在对接或重新对接期间遇到障碍物，则机器人可以暂时忽略来自对接站的所有对接信号，并且执行障碍物避开行为。一旦已经避开障碍物，机器人就可以继续跟随来自对接站的对接信号。

在甚至另一方面中，提供了一种用于由机器人执行的近距离对接的方法。在一个实施例中，当机器人已经处于短程对接信号的范围内时返回到对接事件发生时，机器人可以关闭飞行时间传感器，并且依赖于无源接收器和来自对接站的短对接信号来与对接站对接。

当根据附图和所附权利要求书来查看时，本公开的这些和其他特征和优点将从以下对特定实施例的描述中变得显而易见。

在详细说明本发明的实施例之前，应理解，本发明不限于操作的细节或在以下描述中阐述或在附图中示出的部件的构造和布置的细节。本发明可以各种其他实施例来实现，并且可以本文没有明确公开的替代方式来实践或执行。而且，应理解，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应当被认为是限制性的。“包括”和“包含”及其变型的使用意味着包括其后列出的项目及其等同物以及附加项目及其等同物。此外，列举可以用于各种实施例的描述中。除非另有明确说明，否则列举的使用不应被解释为将本发明限制于任何特定顺序或数量的部件。也不应将列举的使用解释为从本发明的范围排除任何可能与列举的步骤或部件组合或组合到列举的步骤或部件中的附加步骤或部件。任何对权利要求要素的“X、Y和Z中的至少一个”的引用都意在包括单独的X、Y或Z中的任何一个，以及X、Y和Z的任何组合，例如X、Y、Z；X、Y；X、Z；以及Y、Z。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的自主式地板清洁系统的示意图，该系统包括至少一个自主式地板清洁器或机器人，以及对接站；

图2是用于图1的系统的自主式地板清洁器或机器人的一个实施例的立体图；

图3是图2的机器人的底视图；

图4是图2的机器人的示意图；

图5是去除了传感器盖的机器人的部分的放大图，其示出了用于机器人的距离传感器的一个实施例；

图6是机器人的顶部示意图，其示出了一个示例性布局中的多个接收器和由该接收器提供的覆盖模式；

图7是图2的机器人的后视图，示出了用于机器人的充电触点的一个实施例；

图8是用于图1的系统的对接站的一个实施例的前立体图；

图9是图8的对接站的顶视图；

图10是图8的对接站的侧视图；

图11是图8的对接站的前视图；

图12是图8的对接站的后立体图；

图13是图8的对接站的分解图；

图14是图8的对接站的局部分解图，其示出了一个示例性布局中的多个发射器；

图15是穿过图8的线XV-XV截取的对接站的立体剖视图；

图16是穿过图8的线XV-XV截取的对接站的顶部剖视图；

图17是用于图8的对接站的发射器和护罩的一个实施例的性能的光学模拟；

图18是对接站的顶部示意图，其示出了由对接站提供的长程信号传输模式的一个实施例；

图19是对接站的顶部示意图，其示出了由对接站提供的短程信号传输模式的一个实施例；

图20是对接站的顶部示意图，其示出了由对接站提供的长程信号传输模式的另一实施例；

图21是示出了用于将机器人与对接站对接的方法的一部分的流程图；

图22是示出了图21的方法的另一部分的流程图；

图23是示出了图21的方法的又一部分的流程图；

图24是示出了用于在失去电荷之后将机器人在对接站重新对接的方法的一个实施例的流程图；

图25是示出了用于通过对接站对机器人进行低功率充电的方法的一个实施例的流程图；

图26是示出了用于由机器人执行的避开对接站的方法的一个实施例的流程图；

图27是示出了用于在由机器人执行的对接期间的障碍物响应的方法的一个实施例的流程图；

图28是示出了用于由机器人执行的近距离对接的方法的一个实施例的流程图；

图29至图34是执行图21至图23的对接方法的机器人的示意图。

具体实施方式

本公开总体上涉及用于自主式地板清洁器的对接站。更具体地，本公开涉及一种用于对自主式地板清洁器的电池进行充电的对接站，以及定位对接站以避开对接站或与对接站对接的方法。

图1是根据本发明的一个实施例的自主式地板清洁系统10的示意图。自主式地板清洁系统10包括自主式地板清洁器12和用于自主式地板清洁器12的对接站14。自主式地板清洁器12可清洁各种地板表面，包括裸露的地板(例如硬木、瓷砖和石材)以及柔软的表面(例如地毯和垫子)。可选地，人工屏障系统20可与系统10一起提供，以用于将自主式地板清洁器12容纳在用户确定的边界内。

在一个实施例中，自主式地板清洁器12可以是干式真空清洁机器人，其至少包括真空收集系统，该真空收集系统用于产生部分真空以从地板表面吸取碎屑(其可以包括污物、灰尘、土壤、毛发和其他碎屑)并将去除的碎屑收集在设置于机器人上的空间中以用于后处理。

在另一实施例中，自主式地板清洁器12可以是深度清洁机器人，其包括用于储存清洁流体并将清洁流体输送到待清洁表面的流体输送系统，以及用于从待清洁表面去除清洁流体和碎屑并储存回收的清洁流体和碎屑的流体回收系统。流体输送系统可以配置成将液体、蒸汽、雾气或蒸气输送到待清洁表面。

在又一实施例中，自主式地板清洁器12可以是湿式拖洗或清扫机器人，其包括用于储存清洁流体并将清洁流体输送到待清洁表面的流体输送系统，以及用于在不使用抽吸的情况下从待清洁表面去除清洁流体和碎屑的拖洗或清扫系统。流体输送系统可以配置成将液体、蒸汽、雾气或蒸气输送到待清洁表面。

在再一实施例中，自主式地板清洁器12可以是干式清扫机器人，其包括清扫系统，该清扫系统用于在不使用抽吸的情况下从待清洁表面去除干碎屑并且将去除的碎屑收集在设置于机器人上的空间中以用于后处理。

对接站14可对自主式地板清洁器12的电源再充电。在一个实例中，对接站14可连接到家用电源，例如A/C电源插口16，并且可包括用于将交流电压转换成直流电压以对安装在自主式地板清洁器12上的电源进行再充电的转换器18，该电源可以是电池。对接站14还可包括各种传感器和发射器(未示出)，以用于监测自主式地板清洁器12的状态，实现自动对接功能、与自主式地板清洁器12通信，以及用于网络和/或蓝牙连接性的特征。

在另一实施例中，除了对自主式地板清洁器12进行再充电之外或者作为一替代方式，对接站14可对自主式地板清洁器12执行服务、维护或诊断检查。例如，对接站14可配置成在干式真空或深度清洁机器人的情况下自动地清空收集箱，和/或在深度清洁机器人的情况下自动地填充或再填充供应罐。

图2至图4示出了用于图1的系统10的自主式地板清洁器12的一个实施例，在此也被称为机器人12。应注意，图2至图4所示的机器人12只是可与系统10以及与对接站14一起使用的自主式地板清洁器的一个实例，并且其他自主式地板清洁器可与系统10和对接站14一起使用。

机器人12将自主式地板清洁器的各种功能系统的部件安装在可自主移动的单元或壳体22中，包括用于产生工作气流以从待清洁表面去除污物(包括灰尘、毛发和其他碎屑)并将污物储存在真空清洁器上的收集空间中的真空收集系统24的部件、用于在待清洁表面上方自主地移动机器人12的驱动系统26，以及用于引导机器人12在待清洁表面上的移动、生成和储存待清洁表面的地图并记录状态或其他环境变量信息的导航/绘图系统28。

控制器30与机器人12的各种功能系统24、26、28可操作地耦接，以用于控制机器人12的操作。控制器30可以是包含至少一个中央处理单元(CPU)的微控制器单元(MCU)。

如图所示，机器人12的壳体22可以是D形的，具有第一端32和第二端34。第一端32限定机器人12的前部并且可以是D形壳体22的直边缘部分，其可选地包括缓冲器36。第二端34可限定机器人12的后部并且可以是D形壳体22的圆形部分。机器人12的其他形状和配置是可能的，包括：D形壳体22的圆形部分可限定机器人12的前部并且D形壳体22的直边缘部分可限定机器人12的后部。

机器人12的向前运动用箭头38表示，并且缓冲器36环绕机器人12的第一端32以覆盖机器人12的前部。在与障碍物碰撞期间，缓冲器36可以移动或平移，以记录物体的检测。缓冲器36也可以环绕并覆盖机器人12的每个横向侧40的一部分，并且可以可选地适于双向移动以感测机器人12的前面和侧面的障碍物。机器人12的横向侧40在机器人12的第一端32和第二端34之间延伸。

真空收集系统24可包括穿过具有空气入口和空气出口的单元的工作空气路径、吸嘴42、与吸嘴42流体连通以产生工作气流的抽吸源44，以及用于从工作气流收集污物以用于后处理的收集箱46。吸嘴42可限定工作空气路径的空气入口，其中，吸嘴23的入口开口设置在壳体22的下侧48上并面向待清洁表面。抽吸源44可包括由壳体22承载的真空电机50，其在空气出口(未示出)的流体地上游，并且可限定工作空气路径的一部分。收集箱46也可限定工作空气路径的一部分，并且包括与吸嘴42流体连通的污物箱入口(未示出)。可选地，分离器(未示出)可以形成在收集箱46的一部分中，以用于从工作气流分离流体和夹带的污物。分离器的一些非限制性实例包括旋风分离器、滤网、泡沫过滤器、HEPA过滤器、滤袋或其组合。可选地，电机前过滤器和/或电机后过滤器(未示出)也可设置在工作空气路径中。工作空气路径还可包括用于真空收集系统24的各种部件之间的流体连通的各种导管、管道或管子。真空电机50可定位在收集箱46在工作空气路径中的流体地下游或流体地上游。

机器人12可包括在壳体22的前部的刷室56，刷辊58安装在该刷室中。刷辊58安装成相对于机器人12移动所在的表面围绕基本上水平的轴线旋转。包括刷电机60的驱动组件可以设置在机器人12内以驱动刷辊58。在其他实施例中，可以提供其他构造的搅拌器或刷辊，包括一个或多个固定的或不移动的刷，或者一个或多个围绕基本上垂直的轴线旋转的刷。

在本实施例中，刷辊58安装在机器人12的前部，其中，刷辊58大致平行于第一端32。刷辊58可至少部分地由壳体22前部的透明窗62包围。

驱动系统26可包括用于驱动机器人12横过待清洁表面的驱动轮64。驱动轮64可由公共轮电机66或通过传动装置与驱动轮64耦接的单独的轮电机66操作，该传动装置可以包括齿轮系组件或另一合适的传动装置。驱动系统26可基于用于自主操作模式的来自导航/绘图系统28的输入或者基于用于可选的手动操作模式的来自智能电话、平板电脑或其他远程装置的输入而接收来自控制器30的输入以驱动机器人12横过地板。驱动轮64可以在向前或相反的方向上被驱动，以向前或向后移动该单元。此外，驱动轮64可以相同的旋转速度同时操作以进行线性运动，或者以不同的旋转速度独立地操作以使机器人12在期望的方向上转弯。虽然驱动系统26在此示出为包括旋转轮64，但是应理解，驱动系统26可包括用于使机器人12移动横过待清洁表面的替代牵引装置。

除了驱动轮64或其他牵引装置之外，机器人12可包括支撑该壳体22的一个或多个附加轮54，例如在壳体22的下侧48的中心后部部分的脚轮，以及邻近限定吸嘴42的开口的后边缘的一对轮。

控制器30可接收来自导航/绘图系统28或来自诸如智能电话(未示出)的远程装置的输入，以用于在待清洁表面上引导机器人12。导航/绘图系统28可包括存储器68，该存储器可存储对于导航、绘图或进行操作循环有用的任何数据，包括但不限于用于导航的地图、来自用于引导机器人12的移动的各种传感器的输入等。例如，轮编码器70可放置在驱动轮64的驱动轴上，并且配置成测量机器人12行进的距离。该距离测量可以作为输入提供给控制器30。在另一实例中，导航/绘图系统28可接收来自对接站14的输入，该输入用于引导机器人12移动以在对接站14处对接和/或在清洁操作期间避开对接站14。这种输入可包括对接信号和/或避开信号，在此也被称为阻止进入信号，其实施例将在下面进一步详细描述。

在自主操作模式中，机器人12可配置成以用于清洁或消毒的任何模式行进，包括交错式行进或交替行(即，机器人12在交替行上从右向左行进和从左向右行进)、螺旋轨迹等，同时清洁地板表面，使用来自各种传感器的输入来根据需要改变方向或调节其路线以避开障碍物。在可选的手动操作模式中，机器人12的移动可使用诸如智能电话或平板电脑的移动装置来控制。

机器人12可包括任何数量的用于执行运动和清洁的电机。在一个实例中，可以分别设置三个专用电机50、60、66以在吸嘴4处产生部分真空、使刷辊58旋转，并且驱动轮64。在另一实例中，这些运动和清洁操作由少于三个或多于三个电机执行。

机器人12可以包括任何数量的用于控制电机50、60、66的电机驱动器，在所示的实施例中，可以提供真空电机驱动器72、刷电机驱动器74和轮电机驱动器76，以用于分别控制真空电机50、刷电机60和轮电机66。电机驱动器72-76可用作控制器30与其相应的电机之间的接口。电机驱动器72-76也可以是集成电路芯片(IC)。

电机驱动器72-76可电耦接到包括可再充电电池80的电池管理系统78，该可再充电电池可包括电池组。在一个实例中，电池组可包括多个可包括锂离子电池。具有其他电池化学性质的电池也是可能的，例如镍金属氢化物和镍镉。用于电池80的电触点或充电触点82可设置在机器人12的外表面上，在一个实施例中，充电触点82设置在机器人12的第二端或后部34上。在另一实施例中，充电触点82设置在机器人12的下侧48上。

控制器30还与机器人12上的用户接口(UI)84可操作地耦接，以用于接收来自用户的输入。UI 84可用于选择机器人12的操作循环或者以其他方式控制机器人12的操作。UI84可具有显示器86，例如LED显示器，以用于向用户提供视觉通知。显示器驱动器88可被提供用于控制显示器86，并且用作控制器30与显示器86之间的接口。显示器驱动器88可以是IC。机器人12可以设置有扬声器(未示出)，以用于向用户提供听觉通知。

UI 84还可具有一个或多个开关90，该开关由用户致动以向控制器30提供输入，从而控制机器人12的各种部件的操作。开关驱动器92可被提供用于控制开关90，并且用作控制器30与开关90之间的接口。

机器人12可设置有一个或多个摄像头或立体摄像头(未示出)，以用于从用户获取可视通知。这样，用户可通过姿势向机器人12传达指令。例如，用户可在摄像头前方挥动他们的手以指示机器人12停止或移开。

控制器30可与安装在机器人12上的各种传感器可操作地耦接，以用于接收关于环境的输入和来自对接站14的输入，并且可使用传感器输入来控制机器人12的操作，如下面进一步详细描述的。一些传感器可以检测机器人12的周围环境的特征，包括但不限于墙壁、地板、家具、宠物、楼梯、壁架等。一些传感器可检测对接站14。传感器输入还可被存储在存储器68中或用于通过导航/绘图系统28形成地图。在图4中示出并且在下面描述了一些示例性传感器。虽然应理解，可以不提供所有示出的传感器，可以提供附加的传感器，并且所有可能的传感器可以任何组合提供。

机器人12可包括一个或多个距离传感器94，以用于位置/接近感测。每个距离传感器94具有视场或感测区，其可以可选地彼此重叠，以检测朝向机器人12的前面和侧面的障碍物。来自距离传感器94的输入由控制器30用来当传感器94检测到物体时减慢和/或调节机器人12的路线。

在所示的实施例中，提供了四个距离传感器94，在壳体22的每个横向侧附近有两个。距离传感器94的其他数量和位置是可能的。传感器94安装到壳体22、在窗62上方，并且在壳体22的透明或半透明部分的后面。例如，壳体22可包括透明或半透明的传感器盖96，以用于覆盖和保护传感器94，同时还允许光信号通过。传感器盖96可包括单个连续的传感器盖或包括用于每个距离传感器94的单独的透镜插入件。

机器人12可以包括碰撞传感器102、跟墙传感器104、陡壁传感器106、惯性测量单元(IMU)108、抬起传感器110、箱传感器112或地板状态传感器114中的一个或多个，包括其任何组合或多个。

碰撞传感器102确定对机器人12的正面或侧面碰撞，并且可以与壳体22集成，例如与缓冲器36(图2)集成。来自碰撞传感器102的输出信号向控制器30提供输入，以用于选择障碍物避开算法。

跟墙传感器104(也称为侧壁传感器)可位于壳体22的侧面附近，并且可包括面向侧面的位置传感器，该位置传感器提供距离反馈并控制机器人12，使得机器人12可以在不接触墙壁的情况下在墙壁附近跟随。跟墙传感器104可以是光学、机械或超声传感器，包括反射或飞行时间传感器。在另一实施例中，不提供跟墙传感器，而是将距离传感器94用作跟墙传感器。

陡壁传感器106可以是提供距离反馈的面向地面的位置传感器，使得机器人12可以避免沿楼梯井、壁架等过度下落。陡壁传感器106可以是光学、机械或超声传感器，包括反射或飞行时间传感器。

IMU 108使用至少一个加速度计、陀螺仪和可选的磁力计或罗盘的组合来测量和报告机器人的加速度、角速率或机器人12周围的磁场。IMU 108可以是位于控制器30上的集成惯性传感器，并且可以是九轴陀螺仪或加速度计，以感测线性、旋转或磁场加速度。IMU108可使用加速度输入数据来计算速度和姿势的变化并将其传送给控制器30，以用于围绕待清洁表面导航机器人12。

抬起传感器110检测机器人12何时被提升离开待清洁表面，例如，用户是否提起机器人12。将此信息作为输入提供给控制器30，其可响应于检测到的抬起事件而停止电机50、60、66的操作。抬起传感器110还可以检测机器人12何时与待清洁表面接触，例如用户何时将机器人12放回到地面上。基于这种输入，控制器30可以恢复操作。

机器人12可以可选地包括用于检测收集箱46的特性或状态的箱传感器112。在一个实例中，可以提供用于检测收集箱46的重量的压力传感器。在另一实例中，可以提供用于检测收集箱46的存在的磁性传感器。在非限制性实例中，将此信息作为输入提供给控制器30，其可防止机器人12的操作，直到收集箱46被清空或正确安装。控制器30还可以引导显示器86向用户提供收集箱46已满或缺失的通知。

地板状态传感器114检测待清洁表面的状态。例如，机器人12可设置有红外(IR)污物传感器、污点传感器、气味传感器或湿脏传感器。地板状态传感器114向控制器30提供输入，该控制器可以基于待清洁表面的状态来引导机器人12的操作，例如通过选择或修改清洁循环。可选地，地板状态传感器114还可提供用于在智能电话上显示的输入。

参考图5，示出了传感器盖96被移除的机器人12的一部分。一个或多个距离传感器94可以是红外传感器或飞行时间(TOF)传感器。在本文所示的实施例中，每个TOF传感器94具有发射器98和接收器100。TOF传感器94测量光信号从发射器98行进到接收器100所花费的时间，以用于确定到机器人12附近的物体的精确距离。发射器98发射脉冲光信号，并且可包括发射光信号的LED。在一个实施例中，LED可以是发射红外光束的红外LED。

参考图2、图4和图7，机器人12可具有至少一个接收器116以检测从对接站14发射的信号。在一些情况下，该至少一个接收器116是红外接收器或红外收发器，其检测从对接站14发射的红外信号，例如编码的红外束。可选地，机器人12包括多个接收器116，其可检测从对接站14发射的至少一个信号，即，编码束。在一个实施例中，接收器116是无源红外接收器，与TOF传感器94分开。

接收器116设置在机器人12的壳体22上的不同位置，并且彼此间隔开，使得当机器人12设置在相对于对接站14的不同定向时，可检测来自对接站14的信号，如下面进一步描述的。例如，接收器116可以设置在壳体22的前部32、后部34和/或横向侧40上，以接收从对接站14传输的信号。

接收器116可安装在壳体22的透明或半透明部分的后面，例如，至少一些接收器116可安装在传感器盖96的后面，传感器盖96可包括单个连续的传感器盖或包括用于每个距离传感器94的单独的透镜插入件。至少一些其他接收器116，例如在壳体22的后部34上的那些，可安装在其他透明或半透明的盖的后面(见图7)。

图6示出了用于机器人12的接收器布局和由接收器116提供的覆盖模式的一个实施例。提供多个接收器116，包括第一或中右接收器116CR、第二或侧右接收器116SR、第三或后右接收器116RR、第四或中左接收器116CL、第五或侧左接收器116SL，以及第六或后左接收器116RL。每个接收器116具有视场或感测区。这些区共同限定了机器人12的覆盖模式。第一或中右接收器116CR位于壳体22的前部32或其附近，并且通常是面向前的以提供覆盖机器人12的前侧的右半部的区CR。第二或侧右接收器116SR位于壳体的右横向侧40上，并且通常是面向侧面的以提供覆盖机器人12的右横向侧的区SR。第三或后右接收器116RR位于壳体22的后部34上，并且通常是面向后的以提供覆盖机器人12的右后侧的区RR。第四或中左接收器116CL位于壳体的前部32处或其附近，并且通常是面向前的以提供覆盖机器人12的前侧的左半部的区CL。第五或侧左接收器116SL位于壳体22的左横向侧40上，并且通常是面向侧面的以提供覆盖机器人12的左横向侧的区SL。第六或后左接收器116RL位于壳体22的后部34上，并且通常是面向后的以提供覆盖机器人12的后左侧的区RL。可以使用其他位置和数量的接收器116。应注意，图5中示意性地示出了接收器布局，其中，示意性地描绘了接收器位置。实际上，接收器116可位于壳体22内的各种位置，在壳体22的透明或半透明部分的后面。

至少一些接收器116可定向成提供重叠的视场。当机器人12在地板表面上行进时，感测来自对接站14的信号的视场或区域可以改变，或者可以由多于一个的接收器116检测。这允许机器人12准确且精确地确定接近机器人12的对接站14的前/后及横向位置。在所示的实施例中，中右区CR在区域CSR处与侧右区SR重叠，侧右区SR在区域SRR处与后右区RR重叠，后右区RR在区域RRL处与后左区RL重叠，后左区RL在后侧RSL处与侧左区SL重叠，并且侧左区SL在区域SCL处与中左区CL重叠。

可选地，中右区CR和中左区CL彼此不重叠。这在机器人12的中心前侧处产生了区间隙G。此区间隙G可用于导航，并且可用于引导机器人12在对接时沿着中心区之间的边界以笔直线移动，如下面进一步详细描述的。在所示的实施例中，区间隙G相对于中心区CR、CL是窄的，这可通过调节来自区间隙G内的对接站14的机器人航向保持信号来允许机器人12保持在紧凑路径上。在一个实例中，区间隙G可以具有15mm的近似恒定宽度，而中心区CR、CL可以具有7mm的最小宽度并且其在远离机器人12的方向上增加。就“近似恒定”宽度而言，区间隙G可以偏离±1mm，或者±2mm。

可选地，可在后右区RR与后左区RL之间产生后死区DZ。此死区DZ可位于机器人12的后部34的中心。此死区DZ还可用于在与对接站14对接或避开对接站14时进行导航，如下面进一步详细描述的。在所示的实施例中，死区DZ是三角形的，并且变窄到后部区RR、RL相交的点。

至少一个接收器116对控制器30输出对应的信号，该信号可用于控制机器人12的操作。例如，在从对接站14接收到预定信号时，控制器30可调节驱动轮控制参数以避开对接站14。在另一实例中，在从对接站14接收到另一预定信号时，控制器30可调节驱动轮控制参数以引导机器人12朝向对接站14。

参考图7，示出了机器人12的后部部分，包括设置在机器人12的第二端或后侧34上的充电触点82。在一个实施例中，当机器人12与对接站14对接时，利用正充电触点82P和负充电触点82N来检测完整的电路。在其他实施例中，可以利用单个充电触点82或多于两个的充电触点82。在其他充电触点中的一个变脏、阻塞或损坏的情况下，附加的充电触点将提供冗余。在机器人12的另一些实施例中，可以使用附加的触点在机器人12与对接站14之间传输数据和信息。

充电触点82的尺寸和位置设定为可靠且重复地接触对接站14上的对应的充电触点。例如，充电触点82可以被拉长以确保与对接站充电触点接触。充电触点82可沿着与圆形后侧34相同或相似的曲率弯曲。如图7所示，充电触点82可以是水平地设置在壳体22的后侧34上的弯曲触点，其中，正充电触点82P与负充电触点82N竖直地间隔开。充电触点82的其他形状和相对设置是可能的。

图8至图16示出了对接站14的一个实施例。对接站14包括：壳体120；设置在壳体120上的电触点或充电触点122，其适于与机器人12的外表面上的充电触点82配合以对机器人的电池80充电(参见图4和图7)；以及至少一个发射器124，其可发射至少一个编码束以由机器人12检测。在所示的实施例中，对接站14包括多个发射器124，其可发射至少一个信号或编码束以由机器人12检测，并且可配置成使得在多个不同的方向上从壳体120向外引导信号，如下面进一步描述的。

壳体120可具有前侧126、后侧128、第一横向侧130和第二横向侧132、顶侧134以及底侧136。壳体120的前侧126可包括用于机器人12的后挡块138。壳体120的底侧136可包括底座，对接站14搁置在该底座上。壳体120的后侧128可以是扁平的，并且可选地设置成邻接抵靠墙壁或其他竖直表面。对接站14的壳体120的其他形状和构造是可能的。可选地，可在壳体120上设置由字母、数字、字符、几何形状或其任意组合构成的标识140。

后挡块138大致垂直于底侧136或底座所搁置在的地面，但可具有略微向后或向前的角度。后挡块138可包括壳体120的凹面以补充机器人12的圆形的第二端或后侧34，当与对接站14对接时，其与后挡块138接触。后挡块138的其他形状是可能的，包括与机器人12的当与对接站14对接时与后挡块138接触的部分互补或不互补的形状。

对接站14所搁置在的壳体120的底侧136或底座可从后挡块138向前伸出以用于稳定性。在一些实施例中，底侧136的伸出部分可以是倾斜的或以其他方式成形，以帮助将机器人12定位在对接站14的中心。

对接站14的充电触点122位于后挡块138上，以允许其在对接期间当机器人12遇到后挡块138时接触机器人12的第二端或后侧34上的对应触点82。可替代地，充电触点122可设置在底侧136、后挡块138或壳体120的其他部分的延伸部上，并且配置成接触机器人12的下侧48上的对应触点82。

对接站14可具有印刷电路板组件(PCBA)142，其包括用于在机器人12对接时经由充电触点122向机器人12供应适当的电压和电流的电路。PCBA 142通过壳体120上的电源连接器或插座144得到供应给对接站14的输入电力，并且经由充电触点122向机器人12提供适当的输出电压和电流。PCBA 142被包围在壳体120内，并且可以可选地至少部分地由安装在壳体120内的PCBA支架146支撑。

插座144可设置在壳体120的后侧128，以用于经由电缆150(在图10中以虚线示出)将对接站14连接到家用电源，例如A/C电源插座16，该电缆可包括用于将交流电压转换成直流电压的转换器18(参见图1)。插座144可替代地位于壳体120上的其他位置，例如位于壳体120的横向侧130、132中的一个上。

指示灯148可设置在壳体120的后侧128，以用于向用户提供视觉通知。在一个实施例中，当机器人12被对接并进行充电时，灯148发光。灯148还可传送对接站14的充电模式。如下面进一步详细描述的，对接站14可以在高功率充电模式或低功率充电模式下操作。灯148可传送对接站14是处于高功率充电模式还是低功率充电模式，或者可指示何时在模式之间改变。例如，当改变到低功率充电模式时，灯148可以闪烁、闪光或关闭，作为模式已经成功改变的信号。

壳体120可以可选地设置有用于沿着预先指定的路径布线电力线缆150的电缆布线特征。例如，电缆布线通道152可设置在壳体120的后侧128中，以用于将一定长度的电力线缆150保持在其中并且将电力线缆150从插座144朝向壳体120的一侧布线。电缆布线通道152可具有多个分支，使得用户选择电力线缆150被布线的位置。在所示的实施例中，电缆布线通道152包括用于将电力线缆150朝向壳体120的第一横向侧130布线的第一分支154和用于将电力线缆150朝向壳体120的第二横向侧132布线的第二分支156。根据A/C电源插座16(图1)或其他家用电源相对于对接站14的期望位置设置在何处，用户可以将电力线缆150布线通过第一分支154、第二分支156，或两个分支都不布线。在图10中以虚线示出了电力线缆150的两个可能路线，但应理解，其他电缆布线是可能的。

底侧136或底座可以可选地具有摩擦垫158以防止对接站14的移动。摩擦垫158由具有高摩擦系数的材料制成，例如橡胶。如图所示，两个摩擦垫158可在机器人12的对接方向D上伸长。第三摩擦垫158可横向于对接方向D设置。

在所示的实施例中，当机器人12与对接站14对接时，利用正充电触点122P和负充电触点122N来检测完整的电路。在其他实施例中，可以利用单个充电触点122或多于两个的充电触点122。在其他充电触点中的一个变脏、阻塞或损坏的情况下，附加的充电触点将提供冗余。在对接站14的另一些实施例中，附加的触点可以用于在机器人12与对接站14之间传输数据和信息。

充电触点122的尺寸和位置设定为可靠且重复地接触机器人12上的对应的充电触点82。例如，充电触点122可以被拉长以确保与机器人充电触点82接触。充电触点122可沿着与凹形后挡块138相同或相似的曲率弯曲。如图8和图13所示，充电触点122可以是水平地设置在壳体120的后挡块138上的弯曲触点，其中，正充电触点122P与负充电触点122N竖直地间隔开。充电触点122的其他形状和相对设置是可能的。充电触点122是导电的，并且可以由镀镍黄铜、铜合金或镀镍碳钢形成。其他导电材料(金属等)是可能的。

参考图13，所示的实施例包括在后挡块138中的两个开口160，充电触点122穿过该开口伸出。开口160可确保充电触点122之间的适当对准和限制，当充电触点122由机器人12重复接合时，其可以被提供为由轨道支架162支撑的细长轨道。

充电触点122可以是固定的或顺应性的。在所示的实施例中，充电触点122是顺应性的，并且由弹簧164偏压到中性位置，该中性位置可对应于机器人12未与对接站14对接的状态。支架162可支撑与弹簧164对准的触点122。用于弹性安装充电触点122的其他元件是可能的。由于顺应性或弹性安装，充电触点122被向外推动远离后挡块138，使得充电触点122的外表面166穿过设置在后挡块138中的开口160伸出。施加到外表面166的力，即，机器人12与对接站14的对接，导致充电触点122退回到开口160中并且移动到接触位置，这可以在机器人的充电触点82与对接站充电触点122之间建立正电接触。

在中性位置，充电触点122的外表面166可以与后挡块138平齐，可以在后挡块138的前面稍微伸出，或者可以在后挡块138内稍微凹入，这取决于在壳体22内的安装和弹簧164的偏压力。在接触位置，充电触点122的外表面166与中性位置相比相对于壳体22后退，但仍可以与后挡块138平齐，可以在后挡块138的前面稍微伸出，或者可以在后挡块138内稍微凹入，这取决于中性位置和充电触点122的压缩。

提供了用于控制对充电触点122供应电力的激活开关168，并且其可操作为在接通位置与断开位置之间移动。激活开关与PCBA 142协作以控制到触点122的电力流。当激活开关接通时，电力被施加到充电触点122。激活开关168配置成当机器人12与对接站14对接时被致动，即，移动到接通位置。

在一个实施例中，激活开关168可包括安装到PCBA 142的光学开关，当被压下以指示机器人12存在时，该光学开关被弹簧加载的充电触点122中的一个阻塞。一个充电触点122的一部分可行进穿过支架146上的孔170，以便阻塞光学开关。

如上简要提到的，对接站14包括多个发射器124，其可发射至少一个编码束以由机器人12检测。在一个实例中，发射器124是辐射红外光和/或近红外光的红外发射器。红外发射器可在预定的时间段内在预定方向上发射编码的红外束。如下面进一步描述的，发射器124配置成使得编码束从壳体120向外指向多个不同的方向。

在所示的实施例中，对接站14可包括位于对接站14的PCBA 142上的多个红外发射器124。发射器124电连接到PCBA 142的部件并由其控制。特别地，控制发射器124以发射光。红外发射器124可以是红外发光二极管(LED)。红外发射器124的其他实施例是可能的。在一些实施例中，红外发射器124使用红外或近红外波长操作，例如920-960nm，或者940nm。

图14示出了对接站14的发射器布局的一个实施例。提供了多个发射器124，包括第一或中心发射器124C、第二或右发射器124R，以及第三或左发射器124L。这些发射器124C、124R、124L发射信号，该信号可由机器人12检测并用于与对接站14对接和/或避开对接站14，如下面进一步详细描述的。可以提供附加的发射器以发射避开或阻止进入信号，机器人12可使用该信号来避开对接站14。这种发射器可包括第四或舷内右侧发射器124RI、第五或舷外右侧发射器124RO、第六或舷内左侧发射器124LI，以及第七或舷外左侧发射器124LO。舷外侧发射器设置在PCBA142的外侧处或其附近，以提供宽范围的阻止进入信号。

在至少一些实施例中，中间发射器124C、124R、124L配置成发射对接信号，并且在本文中可以被称为对接信号发射器，并且侧向发射器124RI、124RO、124LI、124LO配置成发射阻止进入信号，并且在本文中可以被称为阻止进入信号发射器。

发射器124安装在壳体120的透明或半透明部分的后面。例如，壳体120可包括壳体前部120F和耦接到壳体前部120F的壳体后部120R。整个壳体前部120F可以是透明或半透明的，以用于允许光信号通过。可替代地，壳体前部120F可包括不透明部分和与发射器124对准的一个或多个透明或半透明部分。

图15是沿图8的线XV-XV截取的穿过对接站14的剖视图。可以为一个或多个发射器124提供不透明的护罩172，以沿着期望路径引导从发射器发射的光信号、减少漏光，和/或限定发射器124的发射区。在所示的实施例中，护罩172包围中心发射器124C、右发射器124R和左发射器124L。

护罩172总体上设置在PCBA 142的前面，其中，护罩172包括用于每个发射器124C、124R、124L的单独的不透明外壳。护罩172可至少部分地或完全地在PCBA 142与壳体前部120F或后挡块138之间延伸。护罩172可以可选地使用任何合适的制造和/或附接方法而由PCBA支架146支撑、形成有PCBA支架146，或者以其他方式附接到PCBA支架146。

在一个实施例中，护罩172可具有包围中心发射器124C并限定第一光室176C的第一不透明外壳或护罩段174C、包围右发射器124R并限定第二光室176R的第二不透明外壳或护罩段174R，以及包围左发射器124L并限定第三光室176L的第三不透明外壳或护罩段174L。

每个护罩段174C、174R、174L包围一个发射器124，以防止从每个发射器124发射的信号之间的不期望的重叠。在至少一些实施例中，发射器124辐射红外光和/或近红外光，并且护罩段174C、174R、174L可反射和/或吸收从发射器124发射的红外光和/或近红外光。

每个护罩段174C、174R、174L包括分别围绕一个发射器的壁178C、178R、178L，以及分别在来自发射器的光被发射所通过的壁中的孔口180C、180R、180L。每个壁178C、178R、178L具有面向发射器124C、124R、124L的相应的内表面182C、182R、182L。至少内表面182C、182R、182L(以及可选地整个壁178C、178R、178L)对于从发射器124发射的光是不透明的，并且可以反射从发射器124发射的光。

从发射器124C、124R、124L发射的一些光将直接穿过孔口180C、180R、180L。由于光散射和发射器相对于壁178C、178R、178L的位置，从发射器124C、124R、124L发射的光中的至少一些将被反射。在所示的实施例中，壁178C、178R、178L可具有将反射引导回发射器124C、124R、124L的凹形内表面182C、182R、182L。利用凹形内表面182C、182R、182L，每个光室176C、176R、176L内的所有反弹光被向内反射回来，并且被捕获在每个相应的护罩段174C、174R、174L中。由发射器124发射的光基本上仅能穿过具有可控的重叠和清晰边缘的孔口180C、180R、180L。有效消除不希望的反射的其他护罩轮廓是可能的。

壁178C、178R、178L可以是圆形的或弯曲的，以提供凹形内表面182C、182R、182L，并且可以可选地具有凸形外表面190C、190R、190L。壁178C、178R、178L的部分可以会聚以由多于一个的护罩段174C、174R、174L共用。如图16中最佳示出的，形成右护罩段174R的壁178R的内侧部分可以与形成中心护罩段174C的壁178C的右手部分相遇。形成左护罩段174L的壁178L的舷内部分可以与形成中心护罩段174C的壁178C的左手部分相遇。

护罩172可以紧密地装配在发射器124周围，以便防止光从护罩172与PCBA 142之间逸出或散射。可选地，密封件188可设置在PCBA 142与护罩172之间，以消除PCBA 142与护罩172之间的任何气隙。消除任何气隙防止来自发射器124的光通过护罩172中的制造缺陷而泄漏并防止来自不同发射器124的信号的混合。

密封件188可至少对由发射器124发射的光的波长不透明，并且可以可选地吸收这种波长。这样，只有穿过护罩段中的开口的光将能够进入半透明或透明的壳体前部120F。

密封件188可包括与每个发射器124对准的孔口，以不阻挡从发射器发射的光。如图16中最佳示出的，密封件188可具有在孔口之间的段，其邻接每个壁178C、178R、178L的端部部分以密封每个光室176C、176R、176L，除了孔口180C、180R、180L之外。应注意，虽然示出了一个密封件，但可提供多于一个的密封件，例如通过围绕每个护罩段提供单独的密封件。

可选地，如图17所示，护罩172可包括在第二护罩段174R和第三护罩段174L上的延伸部194R、194L。延伸部194R、194L可从壁178R、178L延伸，与孔口180R、180L相邻。在一个实例中，延伸部194R、194L可包括从圆形或弯曲壁178R、178L径向延伸的壁。在护罩172的其他实施例中，例如在图16所示的实施例中，不存在延伸部。

图17是发射器124C、124R、124L和护罩172的性能的光学模拟。每个发射器124C、124R、124L具有发射区，其可以可选地彼此重叠，其中，至少一个信号从对接站14向外发射。第一或中心发射器124C提供中心发射区TC，第二或右发射器124R提供左发射区TL，并且第三或左发射器124L提供右发射区TR。

孔口180C、180R、180L可限定每个发射区的方向。中心孔口180C可以与中心发射器124C轴向对准。这提供了从中心发射区TC中的对接站14笔直发射出的信号。右孔口180R和左孔口180L可以从其各自的发射器124R、124L径向偏移，以在右发射区TR和左发射区TL中提供成角度的信号。应注意，由于此径向偏移，外发射区TR、TL彼此交叉并且与中心区TC交叉。此外，右发射器124R朝向对接站14的左手侧发射信号，并且左发射器124L朝向对接站14的右手侧发射信号。

孔口180C、180R、180L限定每个发射区的角度。中心孔口180C可限定较窄的区TC，并且右孔口180R和左孔口180L可限定较宽的区TR、TL。中心区TC可以比外区TR、TL窄16-22倍。在一个实例中，区TC可以是大约3.4度或更小，替代地大约2.6度或更小。在一个实例中，区TR和TL可以是大约57度。然而，利用这些区的交叉配置，系统可容许更宽的角度。从右发射器124R和左发射器124L发射较宽的信号为机器人12提供了遇到从对接站14发射的对接信号的更大机会。从对接站14的中心发射较窄的信号对于更精确的导航可以是有用的，因为机器人12可以遵循窄的中心信号以准确地找到对接站14的中心。外孔口180R、180L的宽度(以及因此其各自的发射区的角度)可以基本上与本文示出的相同，或者可以不同。如下面更详细地讨论的，在这些区TC、TR、TL内发射的信号的范围可以变化，而角度保持相同。

每个孔口180C、180R、180L由其各自的壁178的第一边缘和第二边缘限定。边缘被间隔开以限定孔口180C、180R、180L的宽度和发射区的角度。在本文所示的实施例中，中心孔口180C由第一边缘184C和第二边缘186C限定，右孔口180R由第一边缘184R和第二边缘186R限定，并且左孔口180L由第一边缘184L和第二边缘186L限定。外孔口180R、180L的第一或外边缘184R、184L可以基本上与发射器124R、124L对准，以为其各自的发射区TL、TR提供清晰(crisp)的外边缘192L、192R。在一个实施例中，外孔口180R、180L的第一或外边缘184R、184L可以与发射器124R、124L的中心正交。

参考图18至图19，对接站14可发射多个信号，该信号使得机器人12能够发现对接站14、导航到对接站14并与其对接，和/或避开对接站14。在一个实施例中，对接站14可发射至少一个长程或长对接信号LL、CL、RL，至少一个短程或短对接信号LS、CS、RS，以及至少一个阻止进入信号KO。通常，当机器人12的一个或多个接收器116检测到来自对接站14的长或短对接信号时，并且如果机器人12主动或被动地寻找对接站14(用于再充电或其他对接目的)，则其可以改变其朝向对接站14的路线。当机器人12的一个或多个接收器116检测到来自对接站14的阻止进入信号KO时，机器人12可以根据需要改变其路线，以避开对接站14。在下面提供了对接方法和对接站避开方法的一些实施例的进一步细节。

长程或长对接信号LL、CL、RL可用于发现对接站14。由于此信号具有比短信号更长的范围，并且可选地覆盖对接站14周围的更宽区域，所以机器人12可以在来自对接站14的任何其他信号之前检测到长对接信号，从而“发现”对接站14。机器人12可以跟随长对接信号到达短信号或阻止进入信号，该短信号或阻止进入信号可以具有比长对接信号更短和/或更窄的范围。

短程或短对接信号LS、CS、RS可用于将机器人12停放在对接站14处。由于此信号具有比长对接信号LL、CL、RL更短的范围，并且可选地覆盖对接站14周围的更窄区域，所以机器人12可使用短信号进行精确操纵以与对接站14对齐并且停放或对接在对接站14处。

长对接信号和短对接信号可以在远离对接站14预定距离处发射，该预定距离可以基于机器人12上的充电触点82和TOF传感器94、对接站14上的充电触点122，以及机器人12和对接站14的整体尺寸之间的几何关系来预先确定。因此，机器人12可以在远离对接站14的适当距离处检测长对接信号，以执行必要的操纵来进行对接，而不会碰到对接站14，并且最小化或消除回溯，以便成功地进行对接。在一个实施例中，一到十英尺(大约0.3m到3.0m)的范围适合于长对接信号，并且一到三英尺(大约0.3m到0.9m)的范围以及替代地12-18英寸(大约0.3m到0.46m)的范围适合于短对接信号。

阻止进入信号KO可由机器人12用来避开对接站14。当机器人12检测到来自对接站14的阻止进入信号时，机器人12可以根据需要改变其路线，以避开对接站14。可替代地，如果机器人12主动地或被动地寻找对接站14(用于再充电或其他对接目的)，则其可以改变其路线以增加找到长程和短程对接信号的可能性。

阻止进入信号KO可具有比长对接信号和短对接信号更短的范围，使得机器人12可以靠近对接站14清洁，但仍然在对接站14周围提供足够的间隙。阻止进入信号KO可以可选地具有比短对接信号更宽的范围，以便在对接站14周围覆盖更大的区域。根据应用，阻止进入信号范围可以至少延伸超过对接站14的前面和侧面，直到和超过离对接站14几英尺。在一个实施例中，12-18英寸(大约0.3m到0.46m)的范围为机器人12提供足够空间以进行操纵从而避开对接站14，同时允许机器人12靠近对接站14清洁。

信号可由来自对接站14的至少一个红外发射器124的至少一个红外束提供。在一个实施例中，信号由来自对接站14的多个红外发射器124的多个红外束提供。通常，对每个红外束编码。选择用于每个红外束的编码方法和二进制代码，使得机器人12可检测每个束的存在并且在束之间进行区分，即使机器人12同时检测到来自对接站14的多个束。其他信号类型和编码方法是可能的。

参考图18，长程信号LL、CL、RL可由来自多个发射器124的多个束提供，并且可以覆盖对接站14的侧面和前面。可替代地，长程信号LL、CL、RL可覆盖对接站14的前面，如图20所示。

在所示的实施例中，左长程信号LL可从左发射区TL内的右发射器124R发射，中心长程信号CL可从对接站的中心向外从左发射区TL内的中心发射器124CR发射，并且右长程信号RL可从右发射区TR内的左发射器124L发射。为了提供图18所示的覆盖模式，左长程信号LL可另外从左侧发射器124LI、124LO发射。右长程信号RL可另外从右侧发射器124RI、124RO发射。

参考图19，在所示的实施例中，左短程信号LS可从左发射区TL内的右发射器124R发射，中心短程信号CS可从对接站的中心向外从左发射区TL内的中心发射器124CR发射，并且右短程信号RS可从右发射区TR内的左发射器124L发射。

至少一些发射器124在长程信号与近程信号之间交替。例如，可通过切换对红外LED所施加的电压水平来使信号交替。中间或中部发射器124C、124R、124L可在长程模式与短程模式之间交替，以循环地提供长程信号LL、CL、RL和短程信号LS、CS、RS。每个发射器124C、124R、124L的周期时间(cycle time，循环时间)可以相同或不同，即，中心发射器124C可以具有与外发射器124R、124L相同或不同的占空比。

参考图19，阻止进入信号KO可由来自多个发射器124的多个束提供，并且可以覆盖对接站14的侧面和前面。在所示的实施例中，阻止进入信号KO可从侧发射器124LO、124LI、124RO、124RI朝向对接站14的侧面和前面发射。

每当来自阻止进入信号KO的可测量水平的红外辐射被机器人12的接收器116中的一个检测到时，可触发机器人的对接站避开行为。在一个实施例中，机器人12可执行一个或多个预定的操纵，例如向前驱动和转弯的组合，直到阻止进入信号KO不再被任何接收器116检测到，即，直到来自阻止进入信号KO的红外辐射降到可检测水平以下。然后，机器人12可恢复进行清洁。

由于来自阳光和其他红外源的潜在干扰，机器人12的TOF传感器94和对接站14的发射器124都以相同的频率操作。因此，TOF传感器94使机器人12看不到长对接信号、短对接信号和阻止进入信号。虽然与有效导航违反直觉，但在一些实施例中，机器人12可在与对接站14对接或避开对接站时选择性地关闭TOF传感器94。此时，机器人12依赖于无源红外接收器116和来自对接站14的信号来导航。

图21至图23是示出了用于在对接站14对接机器人12的方法300的一个实施例的流程图。所讨论的步骤的顺序仅用于说明性目的，并且不意味着以任何方式限制该方法，因为应理解，在不背离本发明的情况下，这些步骤可以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加的或插入的步骤，或者所描述的步骤可以分成多个步骤。

在步骤302，机器人正在清洁。在清洁期间，可以激活真空电机50和/或刷电机60。

在步骤304，机器人12检查是否已经存在返回到对接事件。返回到对接事件是导致机器人12寻找对接站14的任何事件。返回到对接事件的实例包括但不限于电池低于预定水平，或者用户已经命令机器人12进行对接(例如，按下机器人12上或移动装置上的对接按钮或主按钮)。在对接站14将自动地清空收集箱46和/或自动地填充供应罐的情况下，返回到对接事件可以是箱或罐内的阈值水平。

在一个实施例中，在机器人12执行清洁操作时，控制器30连续地或间歇地监测电池80的剩余电力水平是否低于阈值。例如，控制器30可以监测电池80的电压，并且确定电池80的电压是否小于预定电压。如果是的话，则控制器30记录返回到对接事件，并且机器人12可以自动返回到对接站14以对电池80再充电。例如，如果电池80的电压小于预定电压，则机器人12将自动返回到对接站14。用户还可以例如通过经由机器人12的用户接口84输入命令或者经由智能电话、平板电脑或其他远程装置输入命令来向机器人12输入命令以返回到对接站14。

如果没有发生返回到对接事件，则机器人12继续清洁。如果已经发生返回到对接事件，则机器人12可以在步骤306停止清洁，并且开始搜索对接信号LL、CL、RL，步骤308。停止清洁可以包括关闭真空电机50和/或刷电机60。

在步骤308，机器人12在步骤306停止清洁，并且开始搜索来自对接站14的信号。在一个实施例中，机器人12可在搜索时使用随机移动行为，并且机器人12可围绕地板表面随机地移动。如果在随机移动期间检测到墙壁，则来自跟墙传感器104的输入可用于控制机器人12在不接触墙壁的情况下沿着墙壁接近地跟随。这可以例如引导机器人12围绕房间的周界，并且与随机移动相比可以允许机器人更快地通过房间。在其他实施例中，机器人12可以在搜索时仅使用随机移动行为。

机器人12进行搜索，直到在步骤310检测到长对接信号LL、CL、RL。应注意，机器人12可以继续清洁直到检测到长对接信号，而不是在返回到对接事件之后停止清洁。

在步骤312，一旦检测到长对接信号LL、CL、RL，控制器30就可以确定这是否是第一次看到对接信号。这可以包括确定特定接收器116是否已经看到特定对接信号或对接信号的组合，或者接收器116的特定组合是否已经看到特定对接信号或对接信号的组合。

如果机器人12之前没有看到检测到的对接信号，则方法300前进到步骤314，并且可以关闭TOF传感器94。如上所述，由于来自阳光和其他红外源的潜在干扰，TOF传感器94和对接站发射器124都以相同的频率操作。虽然关闭TOF传感器94因为其用于导航而是违反直觉的，但如果TOF传感器94保持打开，则机器人12基本上看不到对接站的信号，并且可能撞到对接站14中。一旦机器人12处于对接站信号的范围内，机器人12就依赖于无源红外接收器116，而不是使用TOF传感器94来导航。在接收器116覆盖机器人12的前面、侧面和后面的情况下(参见图6)，通过跟踪哪个接收器116检测到来自特定发射器124的信号，机器人12可以准确地确定其相对于对接站14的位置。

在步骤316，机器人12旋转，直到由两个中心接收器116CR、116CL检测到至少一个长对接信号LL、CL、RL。机器人12可在步骤310在检测到长对接信号的地点执行零半径转弯。零半径转弯可通过在向前方向上操作一个驱动轮64(图3)和在相反方向上操作另一个驱动轮64来进行。机器人12可以根据在机器人12的右侧还是左侧检测到长对接信号而向左转或向右转。一旦由两个中心接收器116CR、116CL检测到至少一个长对接信号，机器人12就停止旋转。

接下来，在步骤318，机器人12向前驱动，直到检测到至少一个短对接信号LS、CS、RS。机器人12接下来确定其充电触点82相对于对接站14近似定位在何处，并且如果必要，执行适当的操纵以将充电触点82朝向对接站14定位。充电触点82的相对位置可通过确定哪个接收器116检测到来自对接站14的中心短对接信号CS来近似计算。

在所示的实施例中，控制器30在步骤320确定后接收器116RR、116RL中的一个是否检测到中心短对接信号CS，如果是的话，则该方法前进到图23所示的步骤336。如果不是的话，则控制器30在步骤322确定侧接收器116SR、116SL中的一个是否检测到中心短对接信号CS，如果是的话，则旋转90度，或基本上90度，以在步骤324将机器人的充电触点82朝向对接站14定位。例如，如果右侧接收器116SR检测到中心短对接信号CS，则机器人12向左转，并且如果左侧接收器116SL检测到中心短对接信号CS，则机器人向右转。在任一种情况下，机器人12可在该地点执行零半径转弯。

如果未由任一侧接收器116SR、116SL检测到，则控制器30在步骤326确定中心短对接信号CS是否由前接收器116CR、116CL中的一个检测到，如果是的话，则旋转180度，或基本上180度，以在步骤328将机器人的充电触点82朝向对接站14定位。例如，如果中心短对接信号CS由中右接收器116CR检测到，则机器人12向左转，并且如果中心短对接信号CS由中左接收器116CL检测到，则机器人12向右转。在任一种情况下，机器人12可在该地点执行零半径转弯。如果中心短对接信号CS在步骤326之后未由任何接收器检测到，则机器人12可驶出并且再次开始搜索长对接信号，返回到步骤308。

一旦检测到中心短对接信号CS并且机器人的充电触点82朝向对接站14定位，该方法就前进到步骤336，并且机器人12执行扫描以计算到对接站14的航向。所计算的到对接站14的航向可以是机器人与对接站14基本上对准的位置，使得机器人12可反向驱动以与对接站14配合，以及机器人12在计划清洁开始时或在充电之后可离开对接站14的位置。执行扫描可包括从机器人的当前位置左右旋转一预定角度，例如旋转±90度，可替代地旋转±45度，可替代地旋转±20度。机器人12可对该扫描执行零半径转弯。

一旦计算出航向，机器人12就在步骤338旋转到该航向。接下来，机器人12更精确地确定其充电触点82相对于对接站14位于何处，并且如果必要，则执行适当的操纵以将充电触点82与对接站14对齐。充电触点82的相对位置可以更精确地确定哪个后接收器116RR、116RL检测到来自对接站14的中心短对接信号CS。

在所示的实施例中，控制器30在步骤340确定是否由左后接收器116RL而不是右后接收器116RR检测到中心短对接信号CS，如果是的话，则该方法前进到步骤342，其中，机器人12向左作弧形运动。如果不是的话，则控制器30在步骤344确定是否由右后接收器116RR而不是左后接收器116RL检测到中心短对接信号CS，如果是的话，则方法前进到步骤346，其中，机器人12向右作弧形运动。为了向左或向右作弧形运动，机器人12可以通过在相反方向上以第一速度操作一个驱动轮64(图3)并且在相反方向上以不同于第一速度的第二速度操作另一个驱动轮64来向后驱动，从而导致大于零半径的转弯。取决于机器人12是向左还是向右作弧形运动，第二速度可以大于或小于第一速度，以便使机器人12向左或向右移动。这些步骤340至346循环进行，直到由两个后接收器116RR和116RL都检测到中心短对接信号CS。一旦两个后接收器116RR、116RL都检测到中心短对接信号CS，该方法就前进到步骤348。

在步骤348，机器人12返回到对接站14。机器人12可以从其当前位置笔直移动回到对接站14。例如，机器人12可以在相反方向上操作两个驱动轮64(图3)。机器人12可以反向移动，直到机器人的充电触点82与对接站充电触点122进行正电接触。

在步骤350，一旦机器人12到达对接站14，机器人12就执行来回旋转或蹭动(nuzzle)，以确定其何时与对接站14“成直角”，即，何时充电触点82、122对准。为了执行蹭动，机器人12在一个方向上旋转，直到其到达第一位置，在该第一位置，其充电触点82不接触对接的充电触点122。此时，机器人12记录充电失去。然后，机器人12在相反方向上旋转，直到其到达第二位置，在该第二位置，其充电触点82再次不接触对接的充电触点122。此时，机器人12再次记录充电失去。控制器30然后确定第一位置与第二位置之间的中点位置。中点位置可以是在第一位置和第二位置的中间处或附近的位置，或者与第一位置和第二位置中的每个等距。最后，机器人12旋转到中点位置，以完成步骤350。

在步骤352，控制器30确定机器人12是否已经成功对接并且电池80是否正在充电。如果是的话，则对接完成，并且方法300结束。如果不是的话，则在步骤354，控制器30确定是否已经进行了预定次数X的对接尝试而没有成功。在一个实例中，预定次数X可以是三次尝试。如果已经进行了预定次数X的对接尝试而没有成功，则该方法前进到步骤356，并且机器人12发出对接错误通知。对接错误通知可以是显示器86上或机器人12上其他地方的视觉通知，或者是从机器人12发出的听觉通知。另外地或替代地，对接站14可发出对接错误通知。

如果已经进行了少于预定次数X的对接尝试，则该方法前进到步骤358，其中，控制器30确定是否已经在阈值时间内检测到任何对接信号以及在步骤348机器人行进的返回距离是否小于阈值距离。在一个实施例中，阈值时间可以是10到20秒，并且阈值距离可以是500mm或更小。如果时间和距离值都在其各自的阈值内，则该方法返回到步骤350，并且机器人12重试蹭动操纵以尝试建立充电。如果满足或超过任一阈值，则该方法返回到步骤308(图21)并再次开始搜索对接信号。

在一些实施例中，机器人12可使用来自先前对接的数据来导航到对接站14，而不依赖于对接信号。这可以缩短机器人12成功对接所花费的时间的量，并且可以保存电池寿命。回到图21，如果在步骤312，机器人12之前已经看到了检测到的对接信号，则方法300可以前进到步骤330，如图22所示，并且使用对接动作查找表来朝向对接站14导航。对接动作查找表可以是将机器人的接收器116和先前由接收器116检测到的对接信号配对的数据的阵列或矩阵，并且返回的值是在给定检测到的信号和检测到信号的一个或多个接收器的组合的情况下采取的动作。构成查找表的数据可以是从一个或多个先前的对接中保存的历史数据。对接动作查找表可以存储在机器人12的存储器68中并且由控制器30访问。

机器人12使用对接动作查找表来导航，直到在步骤332检测到短对接信号LS、CS、RS。TOF传感器94可以在步骤332之前或期间关闭。一旦检测到短对接信号，控制器30就在步骤334继续使用对接动作查找表来朝向对接站14导航。然后，该方法可前进到步骤320(图21)，其中，机器人12确定哪个接收器116检测到中心短对接信号CS，并且方法300可以如前所述地继续。

图29至图34示出了机器人12根据图21至图23的对接方法与对接站14对接的一个实例。图29大致示出了机器人12到对接站14的总路径P。图30示出了机器人12按照方法300的步骤308至310搜索和检测长对接信号，其在本实例中示出为左长对接信号LL，然后按照步骤316旋转直到由中心接收器116CR或前接收器116CL检测到长对接信号LL。图31示出了机器人12按照方法300的步骤318至328驱动直到检测到短对接信号，其在本实例中示出为左短对接信号LS，然后转向中心短信号CS。在图31中，机器人12检测到左侧接收器116SL上的中心短信号CS，并且因此向右转大约90度。图31还以虚线示出了第二机器人12'，其在所示实例中检测右侧接收器116SR上的右短信号RS，并且因此向右转大约90度。图32示出了机器人12按照方法300的步骤336至338扫描中心短信号CS以计算到对接站14的航向并旋转到所计算的航向。图33示出了机器人12按照方法300的步骤340至348返回到对接站14，同时根据需要向左或向右作弧形运动以将中心短对接信号CS保持在后接收器116RR、116RL的范围内。图34示出了机器人12执行方法300的步骤318至352，包括在(a)中的朝向对接站14驱动，在(b)中的转向其充电触点82朝向对接站14的位置，在(c)至(d)中返回到对接站14，在(e)至(f)中的执行蹭动，以及在(g)中的完成对接。

图24是示出了用于在失去电荷之后在对接站14处重新对接机器人12的方法400的一个实施例的流程图。所讨论的步骤的顺序仅用于说明性目的，并且不意味着以任何方式限制该方法，因为应理解，在不背离本发明的情况下，这些步骤可以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加的或介于中间的步骤，或者所描述的步骤可以分成多个步骤。

在成功对接之后，例如如果机器人12或对接站14被碰撞，则机器人12可能失去与对接站14的充电接触。一旦成功对接，机器人12就可以连续地或间歇地监测机器人12是否保持对接。在步骤402，如果机器人12被对接，则控制器30接下来在步骤404确定电池是正在充电还是已经失去电荷。

如果充电已经失去，则该方法前进到步骤406，其中，机器人驱动远离对接站14一预定距离D。该预定距离D可以是将把机器人12保持在短对接信号LS、CS、RS的范围内的距离。在一个实例中，预定距离D可以在一到三英尺(大约0.3m到0.9m)的范围内，可替代地在一到两英尺(大约0.3m到0.6m)的范围内，以及可替代地在12-18英寸(大约0.3m到0.46m)的范围内。为了驱动远离对接站14，机器人12可以在向前方向上操作两个驱动轮64(图3)达一预定时间或重新估算的次数。

接下来，在步骤408，机器人12执行扫描以尝试检测中心短对接信号CS。执行扫描可包括从机器人的当前位置向左和向右转预定角度，例如旋转±90度，可替代地旋转±45度，可替代地旋转±20度。机器人12可执行零半径转弯以进行扫描。

在扫描期间，在步骤410，机器人12通过后接收器116RR、116RL中的一个来监测中心短对接信号CS的检测。如果在扫描期间由任一个后接收器116RR、116RL检测到中心短对接信号CS，则在步骤412，机器人12计算将把机器人12的中心移动到检测到中心短对接信号CS的后接收器116RR、116RL的当前位置的路径。所计算的路径可包括旋转指令，例如旋转机器人12的方向(例如，向左或向右)和旋转的度数。该路径可以另外地或替代地包括平移指令，例如反向驱动机器人12多远或向前驱动机器人12多远。对于图6所示的机器人12的实施例，其中，后接收器116RR、116RL基本上定位在机器人12的外边缘附近，该路径可以是小于机器人12的宽度的一半的整体平移。

在步骤414，机器人12可继续扫描，同时监测中心短对接信号CS的检测。如果在步骤414，扫描完成而没有找到中心短对接信号CS，则方法400前进到步骤416，并且确定在扫描期间是否检测到任何对接信号。如果没有检测到对接信号，则方法400可前进到步骤424，并且机器人12发出对接错误通知。对接错误通知可以是显示器86上或机器人12上其他地方的视觉通知，或者是从机器人12发出的听觉通知。另外地或替代地，对接站14可发出对接错误通知。

如果在扫描期间检测到一个或多个对接信号，则方法400可前进到步骤418，并且估算将把机器人的中心移动到与对接站14的中心对准的路径。可基于在扫描期间机器人的哪一侧检测到更多对接信号来估算路径。基于哪些接收器检测到对接信号，机器人12可估算其相对于对接站14的定向，并且估算路径可以是基于机器人的估算定向的预定路径，该预定路径可以可靠地使机器人12与对接站14的中心对准。

估算路径可包括旋转指令，例如旋转机器人12的方向(例如，向左或向右)和旋转度数。该路径可以另外地或替代地包括平移指令，例如反向驱动机器人12多远或向前驱动机器人12多远。

从步骤412的路径计算或步骤418的路径估算，该方法400前进到步骤420并且机器人12执行该路径。如果该路径包括旋转指令和平移指令两者，则机器人12可首先执行旋转指令，然后执行平移指令。在执行该路径之后，机器人12应处于机器人与对接站14的中心对准的位置。

接下来，在步骤422，机器人12转向将其充电触点82朝向对接站14定位。因为机器人12应在对接站14上居中对准，所以在步骤422，机器人12可旋转±180度，或基本上180度。

方法400然后前进到对接方法300的步骤348(图23)，并且开始最终对接步骤以尝试重新建立充电。

图25是示出了用于通过对接站对机器人12进行低功率充电的方法500的一个实施例的流程图。所讨论的步骤的顺序仅用于说明性目的，并且不意味着以任何方式限制该方法，因为应理解，在不背离本发明的情况下，这些步骤可以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加的或介于中间的步骤，或者所描述的步骤可以分成多个步骤。

在一个实施例中，当机器人12被对接时，对接站14配置成在唤醒模式和睡眠模式下操作，并且其中，对接站还配置成在对电池80完全充电之后进入睡眠模式并停止对电池80充电，并且在从睡眠模式切换到唤醒模式之后恢复对电池80充电。在这种实施例中，对接站14还可以配置成一旦电池80被充分充电(即，充满)就恢复到睡眠模式。

在机器人12的电池80完全充电之后，即使机器人12空闲地位于对接站14上时，其也将缓慢放电。在一个实施例中，代替仅持续“充满”电池80，对接站14可以可选地进入睡眠模式并且周期性地唤醒以充满电池80，睡眠模式可以持续预定的时间段，在此也称为睡眠时间。也就是说，在睡眠时间过去以使电池80充满之后，对接站14将从睡眠模式中唤醒。

可选地，用户可以选择睡眠时间的长度。例如，对接站14可具有默认睡眠时间，例如一小时或另一时间段，并且用户可以可选地从默认设定改变睡眠时间。有节能意识的用户例如可选择比默认时间更长的睡眠时间。在一个实施例中，对接站14可至少在具有第一睡眠时间的高功率充电模式或具有比第一睡眠时间长的第二睡眠时间的低功率充电模式中操作。在一个非限制性实例中，第一睡眠时间可以是一小时，并且第二睡眠时间可以是30小时。对接站14可具有在高功率模式与低功率模式之间的附加充电模式，相应地，其具有在第一睡眠时间与第二睡眠时间之间的睡眠时间。充电模式可由对接站14上的用户选择，或者使用与对接站14可操作地通信的移动装置，例如智能电话或平板电脑。

在一个实施例中，用户可在对接站14上执行一顺序事件，例如通过在预定时间段内按压充电触点122P、122N中的一个达预定次数(例如，在两秒钟内按压上充电触点122P三次)以使睡眠时间在第一睡眠时间与第二睡眠时间之间或在各模式之间循环。

在步骤502，如果机器人12成功对接，则在步骤504关闭对接信号。例如，可禁用发射器124。

对接站14在步骤506最初处于唤醒模式。在唤醒模式中，在步骤508对充电触点122施加全功率。在从对接站触点122向机器人的充电触点82施加全功率的情况下，电池80以第一较高的速率充电，并且从A/C电源插座16(图1)或其他家用电源汲取更多能量。

接下来，机器人12确定电池80的剩余电力水平是否处于或高于阈值。该阈值可以是＞99％容量(即，完全充电)。如果是的话，则对接站14可进入睡眠。在所示的实施例中，为了确定电池80的剩余电力水平是否处于或高于阈值，则在步骤510，机器人12可对其充电触点82上的电压进行采样。如果该电压低于满电池阈值，则对接站14继续以唤醒模式(即，以全功率)对机器人12充电。如果电压处于或高于满电池阈值，则对接站14可进入睡眠。

在步骤514，对接站14启动睡眠定时器，并且对接站14在步骤516结束睡眠模式。在睡眠模式中，对接站14在步骤518对充电触点122施加低功率。在从对接站触点122向机器人的充电触点82施加低功率的情况下，电池80充电更慢，从而节省能量。

在睡眠模式中，对接站14可监测机器人12是否保持被对接。在一个实例中，如果激活开关168保持闭合，则对接站14假定机器人12被对接。如果机器人12解除对接，例如如果激活开关168打开，则方法500结束。如果机器人12在步骤522在睡眠定时器耗尽时保持被对接，则方法500返回到步骤510，并且机器人12例如通过对其充电触点82上的电压进行采样来确定电池80的剩余电力水平是否处于或高于阈值。如果电压处于或高于满电池阈值，则对接站14在步骤514重启睡眠定时器，并且对接站14在步骤514可保持睡眠。如果电压低于满电池阈值，则对接站14可在步骤506唤醒，并且可在步骤508施加全功率。在重新进入唤醒模式时，系统10可以向用户发出机器人12正在以全功率充电的警报，例如通过点亮机器人12或对接站14上的指示灯、在机器人12的用户界面上显示图标，或者发出听觉警报。

图26是示出了用于由机器人12执行的对接站避开的方法600的一个实施例的流程图。所讨论的步骤的顺序仅用于说明性目的，并且不意味着以任何方式限制该方法，因为应理解，在不背离本发明的情况下，这些步骤可以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加的或介于中间的步骤，或者所描述的步骤可以分成多个步骤。

在步骤602，机器人正在清洁。在清洁期间，可以激活真空电机50和/或刷电机60。

在步骤604，机器人12检测长对接信号LL、CL、RL。这向机器人12发出对接站14在附近的信号。机器人12接下来采取步骤以避开对接站14。在开始避开步骤之前，在步骤606，机器人12可以可选地停止清洁。这可以在机器人12在对接站14周围和/或远离对接站14导航时保存电池寿命。停止清洁可以包括关闭真空电机50和/或刷电机60。

方法600前进到步骤608，并且可关闭TOF传感器94。机器人12现在依赖于无源红外接收器116和对接信号来避开对接站14。

可以由机器人12执行各种避开行为。在所示的实施例中，在步骤610，机器人12笔直驱动并且确定由前接收器116CR、116CL是否检测到至少一个阻止进入信号KO。如果是的话，则可以假定机器人12正在朝向对接站笔直驱动。可选地，机器人12可以笔直驱动，直到检测到至少一个阻止进入信号KO或者直到机器人遇到障碍物。

在步骤612，如果检测到阻止进入信号KO，则机器人12旋转180度，或基本上180度，以便转动远离对接站14。可选地，机器人12可旋转180度±n度，其中，n是从0到20的随机生成的数字。使用随机生成的数字可以防止机器人12以相同模式反复地卡住驱动。然后机器人12在步骤622恢复清洁。

如果在步骤610，由前接收器116CR、116CL没有检测到阻止进入信号，则方法600前进到步骤614，并且机器人12向左转并确定由前左接收器116CL是否检测到至少一个阻止进入信号KO。在向左转时，机器人12可执行大约90度直到180度的零半径转弯。如果由前左接收器116CL检测到阻止进入信号KO，则可以假定对接站14在机器人12的左侧。在步骤616，机器人12向右转动90度或基本上90度，以便转动远离对接站14。可选地，机器人12可旋转90度±n度，其中，n是从0到20的随机生成的数字。然后机器人12在步骤622恢复清洁。

如果在步骤614，由前左接收器116CL没有检测到阻止进入信号，则方法600前进到步骤618，并且机器人12向右转并确定由前右接收器116CR是否检测到至少一个阻止进入信号KO。在向右转时，机器人12可执行大约90度直到180度的零半径转弯。如果由前右接收器116CR检测到阻止进入信号KO，则可以假定对接站14在机器人12的右侧。在步骤620，机器人12向左转90度，或基本上90度，以便转动远离对接站14。可选地，机器人12可旋转90度±n度，其中，n是从0到20的随机生成的数字。然后机器人12在步骤622恢复清洁。

应注意，在避开方法600期间，可能存在机器人向左转并且由前右接收器116CR检测到阻止进入信号KO的情况，或者机器人向右转并且由前左接收器116CL检测到阻止进入信号KO的情况。这种情况是不合逻辑的，并且可能是由阻止进入信号KO从附近物体的反射而导致的。这样，机器人12可忽略此输入。

图27是示出了用于在由机器人12执行的对接期间的障碍物响应的方法700的一个实施例的流程图。所讨论的步骤的顺序仅用于说明性目的，并且不意味着以任何方式限制该方法，因为应理解，在不背离本发明的情况下，这些步骤可以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加的或中间的步骤，或者所描述的步骤可以分成多个步骤。

在对接或重新对接期间，例如当遵循图21至图24中概述的方法时，机器人12可能遇到障碍物。障碍物响应方法700是机器人12可以遵循以便有效地避开障碍物并以所花费的最小时间和/或电池寿命恢复对接的过程的一个实施例。

在步骤702，机器人12遵循由对接站14发射的至少一个对接信号，以便与对接站14对接或重新对接。在步骤704，如果机器人12在遵循对接信号的同时成功对接，则方法700结束。如果不是的话，则机器人12继续遵循对接信号。如果在步骤706由机器人12在遵循对接信号的同时检测到障碍物，则方法700前进到步骤708，并且机器人12暂时忽略来自对接站14的所有对接信号。

在一个实施例中，可基于来自碰撞传感器102或陡壁传感器106的输入来检测障碍物。为了障碍物响应方法700的目的，障碍物可以包括记录在碰撞传感器102中的一个上的任何障碍物或记录在陡壁传感器106中的一个上的过度降落或陡壁。应注意，在至少一些实施例中，TOF传感器94可以关闭以用于进行对接或重新对接。因此，当机器人12在步骤702遵循对接信号时，TOF传感器94不提供用于障碍物检测的输入。在至少一个距离传感器94不包括TOF传感器的其他实施例中，来自距离传感器94的输入可用于检测障碍物。

接下来，在忽略所有对接信号的同时，机器人12在步骤710执行障碍物避开行为。障碍物避开行为可由控制器30基于来自检测到障碍物的一个或多个传感器的输入来选择。例如，机器人12可改变方向(例如，反转和/或转向)或开始跟墙例程。在步骤710期间，机器人12可基于来自一个或多个传感器的关于所遇到的障碍物或新障碍物的更新的输入来修改、更新或改变障碍物避开行为。

机器人12在步骤712可继续忽略所有对接信号，并且执行障碍物避开行为，直到避开障碍物。控制器30可基于传感器输入来确定已经避开障碍物。一旦已经避开障碍物，方法700就可以前进到步骤702，并且机器人12可以继续跟随来自对接站14的对接信号。应注意，在一些实施例中，如果障碍物避开行为已经将机器人12移动到所有对接信号的范围之外，则一旦已经避开障碍物，机器人12就可能需要搜索对接信号，如上文针对对接方法300(图21)的步骤308所描述的。

图28是示出了由机器人12执行的用于接近对接的方法800的一个实施例的流程图。所讨论的步骤的顺序仅用于说明性目的，并且不意味着以任何方式限制该方法，因为应理解，在不背离本发明的情况下，这些步骤可以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加的或介于中间的步骤，或者所描述的步骤可以分成多个步骤。

当机器人12已经在短程对接信号的范围内时，返回到对接事件有时可以发生。例如，用户可以将机器人12设定为靠近对接站14，命令机器人12对接。正常情况下，对接站14的接近可使得机器人难以遵循先前描述的对接方法300。在步骤802，在返回到对接事件之后，如果机器人首先在步骤804，即，在检测到长对接信号之前，检测到短对接信号LS、CS、RS，则机器人12将遵循接近对接方法800。在步骤806，TOF传感器94可关闭。机器人12现在依赖于无源红外接收器116和短对接信号LS、CS、RS来与对接站14对接。然后该方法前进到正常对接方法300的步骤320(图21)，其中，机器人12确定哪个接收器116检测到中心短对接信号CS，并且对接可如先前描述地继续进行。

在尚未描述的范围内，本发明的各种实施例的不同特征和结构可以根据需要而彼此组合使用，或者可以单独使用。一个自主式地板清洁系统、机器人或对接站在此示出为具有所描述的特征并不意味着所有这些特征必须组合使用，而是为了描述的简洁而在此这样做。所公开的对接站可以独立于所公开的机器人来提供，反之亦然。应注意，虽然方法300、400、500、600、700、800是相对于系统10、机器人12和对接站14描述的，但方法300、400、500、600、700、800也可应用于其他机器人和对接站。此外，虽然本文公开了多种方法，但是所公开的方法中的一种可以独立地执行，或者所公开的方法中的多于一种方法(包括本文公开的方法的任何组合)可以由一个机器人或对接站执行。因此，不同实施例的各种特征可以根据需要而在各种清洁设备构造中混合和匹配，以形成新的实施例，而不管是否明确地描述了新的实施例。

以上描述涉及本公开的一般和具体的实施例。然而，在不背离如所附权利要求限定的本公开的精神和更宽方面的情况下，可以进行各种改变和变化，所附权利要求将根据包括等同原则的专利法原则来解释。因此，本公开是出于说明性目的而呈现的，并且不应被解释为本公开的所有实施例的详尽描述或将权利要求的范围限制为结合这些实施例示出或描述的具体元件。任何对单数元件的引用，例如使用冠词“一”、“一个”、“该”或“所述”不应被解释为将该元件限制为单数。

同样地，还应理解，所附权利要求不限于在详细描述中描述的表达和特定的部件或方法，其可以在落入所附权利要求的范围内的特定实施例之间变化。关于本文所依赖的用于描述各种实施例的特定特征或方面的任何马库什组，可以从独立于所有其他马库什成员的相应马库什组的每个成员获得不同的、特殊的和/或意外的结果。马库什组的每个成员可以单独地和/或组合地依赖，并且为所附权利要求的范围内的具体实施例提供足够的支持。

Claims (20)

1.一种用于自主式地板清洁器的对接站，其特征在于，所述对接站包括：

壳体，具有底侧，所述对接站搁置在所述底侧上；

充电触点，设置在所述壳体上，所述充电触点配置成对所述自主式地板清洁器的电池充电；

所述壳体内的对接信号发射器，配置成发射能由所述自主式地板清洁器检测的光信号，其中，所述壳体包括与所述对接信号发射器对准的部分，所述部分是透明的和半透明的中的一种以允许发射光信号通过所述部分；以及

所述壳体内的护罩，所述护罩包括多个不透明外壳，所述多个不透明外壳中的每一个包围所述对接信号发射器中的一个；

所述多个不透明外壳中的至少一个包括围绕所述对接信号发射器中的一个的壁和所述壁中的孔口，光能发射通过所述孔口，所述孔口限定用于所述对接信号发射器中的一个的发射区的方向和角度。

2.根据权利要求1所述的对接站，其特征在于，所述对接信号发射器包括红外发射器，所述红外发射器照射红外光和近红外光中的至少一种，并且所述壁包括反射红外光和近红外光中的至少一种的内表面。

3.根据权利要求2所述的对接站，其特征在于，所述壁包括凹形内表面，所述凹形内表面将反射的光引导回到所述对接信号发射器中的一个。

4.根据权利要求3所述的对接站，其特征在于，所述壁包括凸形外表面。

5.根据权利要求4所述的对接站，其特征在于，所述护罩包括从邻近所述孔口的所述壁径向延伸的延伸部。

6.根据权利要求1所述的对接站，其特征在于，所述对接站包括印刷电路板组件，所述印刷电路板组件具有当所述自主式地板清洁器被对接时经由所述充电触点对所述自主式地板清洁器供应合适的电压和电流的电路，其中，所述对接信号发射器电连接到所述印刷电路板组件并由所述印刷电路板组件控制。

7.根据权利要求6所述的对接站，其特征在于，所述对接站包括在所述印刷电路板组件与所述护罩之间的密封件，其中，所述密封件对由所述对接信号发射器发射的光的波长不透明。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的对接站，其特征在于，所述护罩包括多个壁和多个孔口，其中，所述多个孔口中的第一孔口比所述多个孔口中的第二孔口窄，所述第一孔口限定第一发射区，所述第一发射区比由所述第二孔口限定的第二发射区窄。

9.根据权利要求8所述的对接站，其特征在于：

所述第一孔口与所述对接信号发射器中的第一个轴向对准，使得来自所述对接信号发射器中的第一个的信号能在所述第一发射区中从所述对接站笔直发出；并且

所述第二孔口与所述对接信号发射器中的第二个偏离，使得来自所述对接信号发射器中的第二个的信号能在所述第二发射区中从所述对接站以一角度发射；并且

所述第二发射区与所述第一发射区交叉。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的对接站，其特征在于，所述孔口由所述壁的第一边缘和所述壁的第二边缘限定，所述第一边缘和所述第二边缘间隔开以限定所述孔口的宽度，其中，所述孔口的所述第一边缘与所述对接信号发射器中的一个对准，以对所述发射区提供清晰的外边缘，并且所述孔口的所述第二边缘与所述对接信号发射器中的一个偏离。

11.根据权利要求1至7中任一项所述的对接站，其特征在于，所述对接信号发射器能发射至少一个长程对接信号和至少一个短程对接信号，所述至少一个短程对接信号具有比所述至少一个长程对接信号短的范围。

12.根据权利要求1至7中任一项所述的对接站，其特征在于，所述对接站包括所述壳体内的阻止进入信号发射器，所述阻止进入信号发射器配置成发射能由所述自主式地板清洁器检测的阻止进入信号，其中，所述阻止进入信号发射器不被所述护罩包围。

13.根据权利要求1至7中任一项所述的对接站，其特征在于，所述对接站包括：

弹簧，将所述充电触点偏压到与所述自主式地板清洁器不与所述对接站对接的情况对应的中性位置，所述充电触点能移动到与所述自主式地板清洁器与所述对接站对接的情况对应的接触位置；以及

激活开关，控制对所述充电触点的电力供应，所述激活开关配置成由处于所述接触位置的所述充电触点中的至少一个致动；

其中，所述壳体包括后挡块，并且所述充电触点位于所述后挡块上。

14.一种用于自主式地板清洁器的对接站，其特征在于，所述对接站包括：

壳体，具有底侧，所述对接站搁置在所述底侧上；

充电触点，设置在所述壳体上，所述充电触点配置成对所述自主式地板清洁器的电池充电；

所述壳体内的多个对接信号发射器，配置成发射能由所述自主式地板清洁器检测的光信号，所述多个对接信号发射器包括：

中心发射器，配置成在第一发射区内发射至少一个光信号；

右发射器，设置在所述中心发射器的侧面并且配置成在第二发射区内发射至少一个光信号；以及

左发射器，设置在所述中心发射器的侧面并且配置成在第三发射区内发射至少一个光信号；

所述壳体内的护罩，所述护罩包括：

中心护罩段，包围所述中心发射器并限定第一光室，所述中心护罩段包括围绕所述中心发射器的不透明的第一壁和所述第一壁中的第一孔口，光能发射通过所述第一孔口，所述第一孔口限定所述第一发射区的方向和角度；

右护罩段，包围所述右发射器并限定第二光室，所述右护罩段包括围绕所述右发射器的不透明的第二壁和所述第二壁中的第二孔口，光能发射通过所述第二孔口，所述第二孔口限定所述第二发射区的方向和角度；以及

左护罩段，包围所述左发射器并限定第三光室，所述左护罩段包括围绕所述左发射器的不透明的第三壁和所述第三壁中的第三孔口，光能发射通过所述第三孔口，所述第三孔口限定所述第三发射区的方向和角度。

15.根据权利要求14所述的对接站，其特征在于：

所述第一孔口与所述中心发射器轴向对准，使得来自所述中心发射器的信号能在所述第一发射区中从所述对接站笔直发出；

所述第二孔口与所述右发射器偏离，使得所述第二发射区与所述第一发射区和所述第三发射区交叉，并且使得来自所述右发射器的信号能在所述第二发射区中从所述对接站以一角度发射；并且

所述第三孔口与所述左发射器偏离，使得所述第三发射区与所述第一发射区和所述第二发射区交叉，并且使得来自所述左发射器的信号能在所述第三发射区中从所述对接站以一角度发射。

16.根据权利要求14至15中任一项所述的对接站，其特征在于，所述第一孔口比所述第二孔口和所述第三孔口窄，并且所述第一发射区比所述第二发射区和所述第三发射区窄。

17.根据权利要求14所述的对接站，其特征在于，所述对接站包括至少一个阻止进入信号发射器，所述至少一个阻止进入信号发射器配置成发射能由所述自主式地板清洁器检测的阻止进入信号，其中，所述至少一个阻止进入信号发射器不被所述护罩包围。

18.一种用于将自主式地板清洁器与对接站对接的方法，所述自主式地板清洁器具有配置成检测障碍物的多个距离传感器，所述方法包括：

在所述自主式地板清洁器处记录返回到对接事件；

搜索由所述对接站发射的对接信号；

在检测到由所述对接站发射的第一对接信号时，关闭所述自主式地板清洁器的所述多个距离传感器；

用所述自主式地板清洁器的至少一个无源接收器接收由所述对接站发射的至少一个其他对接信号；

基于由所述至少一个无源接收器接收的所述至少一个其他对接信号，驱动所述自主式地板清洁器朝向所述对接站；

操纵所述自主式地板清洁器以将所述自主式地板清洁器上的充电触点与所述对接站上的充电触点对准；以及

将所述自主式地板清洁器与所述对接站对接。

19.根据权利要求18所述的方法，包括：

在确定出失去所述自主式地板清洁器与所述对接站之间的充电接触时，驱动所述自主式地板清洁器远离所述对接站；

基于由所述至少一个无源接收器接收的至少一个短程对接信号，将所述自主式地板清洁器与所述对接站重新对准；以及

将所述自主式地板清洁器与所述对接站重新对接。

20.根据权利要求18至19中任一项所述的方法，包括：

对所述自主式地板清洁器的电池充电；

进入所述对接站的睡眠模式并且降低施加到所述对接站的所述充电触点的功率；以及

在睡眠时间之后唤醒所述对接站并且将全功率施加到所述对接站的所述充电触点。

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