CN116348022A - 机器人清洁器 - Google Patents

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CN116348022A
CN116348022A CN202180072380.8A CN202180072380A CN116348022A CN 116348022 A CN116348022 A CN 116348022A CN 202180072380 A CN202180072380 A CN 202180072380A CN 116348022 A CN116348022 A CN 116348022A
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德里克·莱萨德
贾斯汀·韦斯特
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Sharkninja Operating LLC
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Abstract

机器人清洁器可包括底盘；可旋转地联接到底盘的单个驱动轮，所述单个驱动轮配置成围绕转向轴线和驱动轴线旋转；具有可在其中旋转的搅拌器的搅拌器室；以及配置成使所述搅拌器旋转并且进一步配置成使空气流入搅拌器室的清洁电机组件。

Description

机器人清洁器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年10月23日提交的题为“Robotic Cleaner”的美国临时申请序列号63/104,768的权益，该申请通过引用完全并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及表面处理设备，并且更具体地涉及机器人清洁器。
背景技术
机器人清洁器已经成为用于自动清洁应用的越来越流行的设备。机器人清洁器可以在清洁表面时沿着待清洁表面(例如，地面)自主地移动。机器人清洁器的实例可以包括机器人真空清洁器。机器人真空清洁器可包括配置成在抽吸入口处生成吸力的抽吸电机、构造为接合待清洁表面的搅拌器(例如，刷辊)和构造为从待清洁表面收集碎屑的集尘杯。
附图说明
这些和其它特征和优点将通过阅读以下结合图式进行的详细描述而得到更好的理解，图中：
图1A是根据本公开的实施例的机器人清洁器的示意性实例。
图1B示出了根据本公开的实施例的能够与图1A的机器人清洁器一起使用的障碍物传感器实例的示意性框图。
图1C示出了根据本公开的实施例的湿清洁模块实例的示意性框图。
图2是根据本公开的实施例的联接到图1的机器人清洁器的搅拌器的清洁电机组件的示意性框图。
图3示出了根据本公开的实施例的接合竖直延伸表面的图1A的机器人清洁器的实例。
图4示出了根据本公开的实施例的朝向竖直延伸表面旋转的图3的机器人清洁器的实例。
图5示出了根据本公开的实施例的图4的机器人清洁器的实例，其使机器人清洁器的前表面与竖直延伸表面对准。
图6示出了根据本公开的实施例的图5的机器人清洁器的实例，其从竖直延伸表面反向直到机器人清洁器的侧表面与竖直延伸表面对准。
图7示出了根据本公开的实施例的接合竖直延伸表面的图1A的机器人清洁器的实例。
图8示出了根据本公开的实施例的朝向竖直延伸表面旋转的图7的机器人清洁器的实例。
图9示出了根据本公开的实施例的图8的机器人清洁器的实例，其使机器人清洁器的前表面与竖直延伸表面对准。
图10示出了根据本公开的实施例的沿着竖直延伸表面移动的图9的机器人清洁器的实例。
图11示出了根据本公开的实施例的接合障碍物的图1A中的机器人清洁器的实例。
图12示出了根据本公开的实施例的与障碍物对准的图11的机器人清洁器的实例。
图13示出了根据本公开的实施例的围绕障碍物移动的图12的机器人清洁器的实例。
图14示出了根据本公开的实施例的继续围绕障碍物移动的图13的机器人清洁器的实例。
图15示出了根据本公开的实施例的处于楔入状态的图1A的机器人清洁器的实例。
图16示出了根据本公开的实施例的图15的机器人清洁器的实例，其在试图脱离楔入状态时调整到第一移动方向。
图17示出了根据本公开的实施例的图16的机器人清洁器的实例，其试图根据第一调整的移动方向移动。
图18示出了根据本公开的实施例的图17的机器人清洁器的实例，其在试图脱离楔入状态时调整到第二移动方向。
图19示出了根据本公开的实施例的图18的机器人清洁器的实例，其试图根据第二移动方向移动。
具体实施方式
本公开大体上涉及一种机器人清洁器。机器人清洁器包括底盘，可移除地联接到底盘的集尘杯，可旋转地联接到底盘的驱动轮，流体地联接到集尘杯的搅拌器室，可旋转地设置在搅拌器室内的搅拌器(例如，刷辊)，以及配置成使搅拌器旋转并且进一步配置成在搅拌器室内生成气流的清洁电机组件。驱动轮和搅拌器室可以定位在机器人清洁器的底盘中心线的相对侧上。驱动轮可以构造成围绕驱动轴线和转向轴线旋转，驱动轴线基本上平行于待清洁表面延伸，并且转向轴线横向于(例如，垂直于)待清洁表面延伸。因而，驱动轮可以联接到驱动电机和转向电机，其中驱动电机使驱动轮围绕驱动轴线旋转，并且转向电机使驱动轮围绕转向轴线旋转。这种配置可以允许使用单个驱动轮驱动机器人清洁器。使用单个驱动轮和/或使用清洁电机组件来生成气流和旋转搅拌器可以增加底盘内可用于附加部件的容积和/或允许减小底盘的总尺寸。
图1A示出了机器人清洁器100的示意性实例。如图所示，机器人清洁器100包括底盘102，联接到底盘102和/或限定在所述底盘内的搅拌器室104，可旋转地设置在搅拌器室104内(例如，可旋转地联接到搅拌器室)的搅拌器106(例如，刷辊)，可移除地联接到底盘102并且流体地联接到搅拌器室104的集尘杯108，以及清洁电机组件110，所述清洁电机组件配置成使搅拌器106旋转并且进一步配置成将空气抽吸到搅拌器室104中并且通过集尘杯108并且通过清洁电机组件110的至少一部分。在通过清洁电机组件110之后，空气可以通过一个或多个通风口101排入周围环境。一个或多个通风口101可构造成将流过其中的空气朝向特定位置引导。例如，一个或多个通风口101可以朝向待清洁表面118引导排气，和/或将排气引导到从待清洁表面118延伸的一个或多个竖直延伸表面(例如，墙壁)。附加地或备选地，从清洁电机组件110排出的空气可用于向机器人清洁器100的一个或多个部件提供冷却。
底盘102可包括基本平面的前表面103和非平面(例如，弓形)后表面105。在一些情况下，一个或多个基本平面的侧表面107可在前表面103与后表面105之间延伸。因而，底盘102可大体上描述为具有D形。D形底盘102可以允许机器人清洁器100使前表面103与从待清洁表面118延伸的竖直延伸表面(例如，墙壁)对准。因而，机器人清洁器100可能能够在不使用一个或多个侧刷的情况下在竖直延伸表面附近获得足够清洁性能。D形底盘102还可以允许机器人清洁器100的清洁宽度通过允许搅拌器106和搅拌器室104沿着前表面103的较大部分(例如，至少80％、85％、90％、95％或99％)延伸而最大化。尽管底盘102示为D形，但底盘102可具有任何其它形状。例如，底盘102可以具有圆形形状、正方形形状、三角形形状和/或任何其它形状。
在一些情况下，搅拌器106从搅拌器室104沿待清洁表面118的方向延伸，并且从搅拌器室104沿平行于待清洁表面118的方向延伸。因而，搅拌器106的至少一部分可以从前表面103延伸，并且可以是机器人清洁器100的最前部分。此构造可允许搅拌器106清洁从待清洁表面118延伸的竖直延伸表面(例如，墙壁)的至少一部分。在一些情况下，当搅拌器106从前表面103延伸时，机器人清洁器100可能能够在不使用一个或多个侧刷的情况下在竖直延伸表面附近获得足够清洁性能。
在一些情况下，搅拌器106可以是例如软辊，其中软辊包括围绕搅拌器106的芯部基本连续延伸的绒毛(例如，丝绒)。作为另一实例，搅拌器106可以是刷辊，其中刷辊包括从搅拌器106的芯部延伸的多根刷毛(例如，布置成簇)。作为更进一步的实例，搅拌器106可以是翻板辊，其中翻板辊包括从搅拌器106的芯部延伸的一个或多个连续翻板。作为更进一步的实例，搅拌器可包括围绕搅拌器106的芯部延伸和/或从芯部延伸的绒毛、刷毛和/或翻板的任何组合。当搅拌器106是软辊时，由于软辊与待清洁表面118之间的接合而生成的噪声量可以小于由刷辊或翻板辊生成的噪声量。在一些情况下，搅拌器106可以是可移除的。例如，当搅拌器106是软辊时，用户可以用刷辊替换搅拌器106以获得不同的清洁特征(例如，针对表面类型定制的)。作为另外的实例，搅拌器106可以用湿辊替换，其中湿辊配置成将清洁液体施加到待清洁表面118和/或搅拌施加到待清洁表面118的清洁液体。当使用湿辊时，集尘杯108可由湿清洁模块158替换(参见图1C)。湿清洁模块158可配置成将清洁液体施加到待清洁表面118，收集已分配的/脏的清洁液体，和/或将清洁液体施加到湿辊。例如，湿清洁模块158可包括用于将清洁液体从清洁液体储罐162移动到湿辊的液体泵160，其中使用清洁电机组件110致动液体泵160，并且使用清洁电机组件110旋转湿辊。在一些情况下，湿清洁模块158可包括机械搅拌垫，其中清洁电机组件110配置成使机械搅拌垫移动。因而，湿清洁模块158可大体上描述为配置成与清洁电机组件110协作。在一些情况下，机器人清洁器100可以配置成识别设置在搅拌器室104内的搅拌器的类型(例如，软、翻板、刷毛、湿式等)。在这些情况下，可以至少部分地基于所识别的搅拌器的类型来调整一个或多个清洁行为。
集尘杯108可以联接到搅拌器室104。因而，从底盘102移除集尘杯108导致移除搅拌器室104和搅拌器106。此配置可以允许在从集尘杯108清空碎屑的同时清洁搅拌器106，和/或可以在从底盘102移除时减少从集尘杯108的入口意外掉落的碎屑量。在一些情况下，集尘杯108可构造为在搅拌器室104与清洁电机组件110之间延伸。例如，集尘杯108可以具有管状形状，其中集尘杯108的中心纵向轴线平行于搅拌器106的旋转轴线延伸。在一些情况下，集尘杯108的至少一部分可以是透明的，使得在无需从底盘102移除集尘杯108的情况下，机器人清洁器100的用户可以观察到收集在集尘杯108内的碎屑量。
机器人清洁器100可进一步包括单个驱动轮112。单个驱动轮112可以可旋转地联接到底盘102，使得单个驱动轮112围绕至少两条旋转轴线旋转。例如，单个驱动轮112可以围绕驱动轴线114和围绕转向轴线116旋转。如图所示，驱动轴线114基本上(例如，在1°、2°、3°、4°或5°内)平行于待清洁表面118延伸，并且转向轴线116横向(例如，基本上垂直)于驱动轴线114和/或待清洁表面118延伸。单个驱动轮112可以在预定角范围内围绕转向轴线116旋转。例如，单个驱动轮112可以围绕转向轴线116旋转180°。在一些情况下，单个驱动轮112可以配置成围绕转向轴线116旋转至少360°。驱动电机120配置成使单个驱动轮112围绕驱动轴线114旋转，并且转向电机122配置成使单个驱动轮112围绕转向轴线116旋转。
单个驱动轮112和搅拌器室104可以设置在底盘102的中心线124的相对侧上。例如，单个驱动轮112和搅拌器室104可以定位成使得机器人清洁器100和搅拌器室104的质量中心在中心线124的相对侧上。中心线124可大体上描述为垂直于机器人清洁器100的前向移动方向并且穿过底盘102的几何中心延伸。将单个驱动轮112和搅拌器室104定位在中心线124的相对侧上可促进底盘102相对于待清洁表面118的角度响应于表面类型变化而改变。例如，当待清洁表面118的表面类型从硬地面(例如，硬木或瓷砖)转变到软地面(例如，高绒地毯)时，单个驱动轮112可以压缩软地面并且将搅拌器室104升离待清洁表面118。此配置可促进搅拌器106与待清洁表面118之间的一致接合(例如，促进在搅拌器106处生成一致转矩)。在一些情况下，底盘102可配置成当单个驱动轮112压缩软地面并且在接近单个驱动轮112的位置处的底盘102与待清洁表面118的分离距离减小时，减小底盘102与待清洁表面118之间产生的阻力。例如，底盘102的下表面可包括从其延伸的凸形特征，其构造成可滑动地接合待清洁表面118。
单个驱动轮112可沿着机器人清洁器100的中心轴线125设置。中心轴线125可大体上描述为平行于机器人清洁器100的前向移动方向并且穿过底盘102的几何中心延伸。
一个或多个被动轮126可以在搅拌器室104附近可旋转地联接到底盘102。因而，底盘102可以使用一个或多个被动轮126和单个驱动轮112支承在待清洁表面118上。附加地或备选地，搅拌器106和单个驱动轮112可以将底盘102支承在待清洁表面118上。在此情况下，搅拌器106的旋转可以配置成与单个驱动轮112协作，使得搅拌器106沿着待清洁表面118推动底盘102。
在一些情况下，机器人清洁器100可进一步包括次级抽吸源127。次级抽吸源127可构造成流体地联接到搅拌器室104和集尘杯108。次级抽吸源127可构造成选择性地将空气抽吸到搅拌器室104和集尘杯108中。
机器人清洁器100可进一步包括控制器128和一个或多个传感器130。例如，控制器128可以通信地联接到一个或多个传感器130。例如，一个或多个传感器130可包括以下一个或多个：一个或多个悬崖检测传感器、一个或多个障碍物检测传感器、一个或多个表面类型检测传感器、一个或多个轮跌落传感器、对接站检测传感器、导航传感器(例如，光流传感器、陀螺仪、惯性测量传感器和/或任何其它导航传感器)和/或任何其它传感器。控制器128可进一步通信地联接到例如清洁电机组件110、驱动电机120、转向电机122和/或次级抽吸源127中的一个或多个。例如，控制器128可以至少部分地基于从一个或多个传感器130中的一个或多个接收的输入来改变清洁电机组件110、驱动电机120、转向电机122和/或次级抽吸源127中的一个或多个的行为。控制器128可进一步配置成从用户界面132和/或从远程装置(例如，计算机、平板电脑、智能手机和/或任何其它远程装置)接收一个或多个输入。用户界面132可包括一个或多个用户输入(例如，一个或多个按钮)，所述一个或多个用户输入配置成使机器人清洁器100参与一个或多个清洁行为。在一些情况下，用户界面132可包括单个按钮。例如，单个按钮的多个按下可以使机器人清洁器100在清洁行为之间循环。控制器128可包括一个或多个处理器193和一个或多个存储器195(例如，非暂时性计算机可读介质)，其中所述一个或多个处理器193配置成执行一个或多个存储器195中的一个或多个中存储的一个或多个指令，以使机器人清洁器100执行对应于一个或多个指令的一个或多个操作方法。
在一些情况下，机器人清洁器100可包括多个传感器130。例如，多个传感器130可包括至少一个悬崖传感器和至少一个障碍物传感器。悬崖传感器可以是配置成检测沿待清洁表面118的不可穿越的表面高程变化的红外(IR)传感器或触觉传感器，并且障碍物传感器可以包括配置成检测机器人清洁器100的移动路径中的障碍物的红外传感器和/或触觉传感器。在一些情况下，障碍物传感器可以是IR传感器，所述IR传感器进一步配置成检测由对接站生成的信号，其中所述信号用于将机器人清洁器100导引到对接站。附加地或备选地，多个传感器130可包括至少一个对接传感器，所述至少一个对接传感器配置成检测由对接站生成的信号。
如图1B所示，障碍物传感器150可以是一个或多个传感器130中的至少一个的实例，其配置成使用光束检测障碍物，所述障碍物传感器可包括光发射器152(例如，发光二极管)和光检测器154(例如，一维图像传感器，如互补金属氧化物半导体传感器)。光发射器152配置成沿着机器人清洁器100的移动方向发射光束。光发射器152可以光学耦合到障碍物传感器150的分散器156(例如，透镜)，其中分散器156配置成分散穿过其中的光。分散光可入射到机器人清洁器100的移动路径中的一个或多个障碍物上，并且入射光可朝向机器人清洁器100反射回。反射光的至少一部分可入射在光检测器154上。至少部分地基于入射到光检测器154上的光的位置和/或强度，可以确定障碍物相对于机器人清洁器100的位置和/或宽度。换句话说，障碍物的位置和/或宽度可以至少部分地基于强度梯度来确定。例如，可以将检测到的入射光强度与阈值进行比较，和/或可以确定在光检测器的相邻节段处检测到的强度之间的差。作为另外的实例，可至少部分地基于具有大于阈值的输出的光检测器的像素数目来确定障碍物的宽度，并且可至少部分地基于像素处的测量强度来确定距离。在一些情况下，来自一个或多个导航传感器(例如，一个或多个惯性测量单元和/或一个或多个光流传感器)的输出可以与来自障碍物传感器150的输出一起使用以确定障碍物的位置和/或宽度。光发射器152可配置成发射IR光，并且光检测器154可配置成检测IR光。
图2示出了联接到搅拌器106的清洁电机组件110的示意性框图。如图所示，清洁电机组件110包括清洁电机200。清洁电机200联接到搅拌器变速器202和空气移动器204，使得清洁电机200将旋转运动传递到搅拌器变速器202和空气移动器204两者。搅拌器变速器202联接到搅拌器106，使得旋转运动经由搅拌器变速器202从清洁电机200传递到搅拌器106。搅拌器变速器202可配置成相对于清洁电机200增大(或减小)搅拌器106的转矩量(或转速)。搅拌器变速器202可包括例如一个或多个带、齿轮和/或能够将旋转运动从清洁电机200传递到搅拌器106的任何其它联接件中的一个或多个。在一些情况下，搅拌器变速器202可以是无级变速器(CVT)。例如，CVT带传动可用于动态地调整搅拌器106的转速，而不调整空气移动器204的转速。这种配置可以允许至少部分地基于例如表面类型调整搅拌器106的转速，而不影响空气移动器204的转速。
空气移动器204可以是能够移动一定体积的空气的任何结构。例如，空气移动器204可以是叶轮、鼓风机、风扇和/或能够移动一定体积的空气的任何其它结构。空气移动器204可直接联接到清洁电机200的驱动轴，或联接到配置成将旋转运动从清洁电机200传递到空气移动器204的变速器。在一些情况下，空气移动器204的转速可以测量为比搅拌器106的转速大至少五倍。在一些情况下，联接到空气移动器204的变速器可以配置成改变空气移动器204的转速(例如，以调整由空气移动器204生成的吸力)。
在一些情况下，空气移动器204可以是横流式鼓风机。横流式鼓风机在与径向鼓风机相比时，可生成较少的噪声，在与其它空气移动器相比时，具有增加的气流，在与其它空气移动器相比时，具有提高的效率，并且在与其它空气移动器相比时，具有较大的进气率。较大进气率可以减少机器人清洁器100内的管道量。当存在低限制气流路径时，使用横流式鼓风机可以促进高气流。与其它空气移动器相比，横流式鼓风机可具有相对较低的静压力。因而，次级抽吸源127可以用于增加(例如，选择性地增加)静压力。次级抽吸源127的选择性激活可以促进对静压和能量消耗的优化。因而，通过使用横流式鼓风机实现的效率增益可最大化，同时减轻减小的静压力的影响。次级抽吸源127可进一步配置成选择性地增强跨横流式鼓风机的压力梯度。这种配置允许横流式鼓风机在高背压环境中(例如，当过滤介质堵塞和/或待清洁表面包括厚绒毛时)有效地操作。
抽吸到搅拌器室104中并且通过集尘杯108的空气可以在穿过空气移动器204之前穿过过滤介质。此配置可以减少在操作期间空气移动器204上的碎屑收集和/或减少从空气移动器204排出并且排到周围环境的碎屑量。在一些情况下，空气移动器204可配置成使用一个或多个通风口101将穿过其的空气排出到周围环境中。一个或多个通风口101可配置成将排气朝向特定位置引导(例如，将碎屑推入机器人清洁器100的移动路径中)。附加地或备选地，在一些情况下，从空气移动器204排出的空气在排出到周围环境中之前，可用于冷却机器人清洁器100的一个或多个部件。在机器人清洁器100包括湿模块的情况下，排气可以不用于冷却机器人清洁器的一个或多个部件(例如，以减少一个或多个电子部件上的湿气收集)。在这些情况下，通风口101可以配置成朝向待清洁表面118推动排气，使得排气促进待清洁表面118上的残余清洁液体的干燥。在一些情况下，从空气移动器204排出的空气可以在排出到周围环境中之前穿过附加的过滤介质(例如，高效颗粒空气过滤器)。
图3-6共同示出了用于图1A的机器人清洁器100的操作方法的实例，其中操作方法是清洁(例如，如由从待清洁表面118延伸的竖直延伸表面300(如墙壁)限定的)边缘的方法。如图3中所示，机器人清洁器100接近竖直延伸表面300，直到机器人清洁器100接合(例如，接触)竖直延伸表面300的一部分。当机器人清洁器100接合竖直延伸表面300(例如，如由一个或多个传感器130中的至少一个所检测)时，使单个驱动轮112围绕转向轴线116旋转。例如，并且如图4中所示，单个驱动轮112可以围绕转向轴线116旋转，直到驱动轴线114与由前表面103与相应侧表面107的相交部限定的角部400相交。当驱动轴线114与角部400相交时，可以使单个驱动轮112沿向前方向围绕驱动轴线114旋转，直到前表面103与竖直延伸表面300对准(例如，基本上平行于竖直延伸表面延伸)，如图5中所示。一个或多个传感器130中的至少一个传感器可以指示前表面103与竖直延伸表面300对准。响应于前表面103与竖直延伸表面300对准，单个驱动轮112可以沿反向方向围绕驱动轴线114旋转，直到至少一个侧表面107与竖直延伸表面300对准(例如，基本上平行于竖直延伸表面延伸)，如图6中所示。当至少一个侧表面107与竖直延伸表面300对准时，使单个驱动轮112围绕转向轴线116旋转，直到驱动轴线114基本上平行于前表面103(例如，使得驱动轴线114基本上垂直于竖直延伸表面300)。当驱动轴线114基本上平行于前表面103时，使单个驱动轮112沿向前方向围绕驱动轴线114旋转，从而沿着竖直延伸表面300移动机器人清洁器100。
图3-6中所示的方法还可用于确定竖直延伸表面300相对于机器人清洁器100的定向。所述定向然后可用于校准机器人清洁器100的清洁和/或导航行为。例如，由惯性测量单元(IMU)的定向和/或加速度的误测量引起的传感器漂移可能使机器人清洁器100遵循非预期的导航路径。通过在每次遇到竖直延伸表面300时基于竖直延伸表面300相对于机器人清洁器100的定向来校准IMU，机器人清洁器100可以校正定向和/或加速度的误测量。这种配置可以允许机器人清洁器100在不使用附加导航传感器(例如，一个或多个相机或一个或多个光检测和测距传感器)的情况下执行更复杂的导航行为。例如，在根据玉米行(corn-row)图案(例如，具有在相对的竖直表面之间延伸的一系列平行线的图案)清洁时，竖直延伸表面300可用于调整机器人清洁器100相对于竖直延伸表面300的位置和/或定向，使得机器人清洁器100在基本上垂直于竖直延伸表面300延伸的方向上远离竖直延伸表面300行进。在一些情况下，竖直延伸表面300相对于机器人清洁器100的定向可以存储在地图中以用于稍后的导航目的。
图7-10共同示出了用于图1A的机器人清洁器100的操作方法的实例，其中操作方法是清洁(例如，如由从待清洁表面118延伸的竖直延伸表面700(如墙壁)限定的)边缘的方法。如图7中所示，机器人清洁器100接近竖直延伸表面700，直到机器人清洁器100接合(例如，接触)竖直延伸表面700的一部分。当机器人清洁器100接合竖直延伸表面700(例如，如由一个或多个传感器130中的至少一个所检测)时，使单个驱动轮112围绕转向轴线116旋转。例如，并且如图8中所示，单个驱动轮112可以围绕转向轴线116旋转，直到驱动轴线114与限定在前表面103与相应侧表面107之间的角部800相交。当驱动轴线114与角部800相交时，可以使单个驱动轮112沿向前方向围绕驱动轴线114旋转，直到前表面103与竖直延伸表面700对准(例如，基本上平行于竖直延伸表面延伸)，如图9中所示。一个或多个传感器130中的至少一个传感器可以指示前表面103与竖直延伸表面700对准。响应于前表面103与竖直延伸表面700对准，使单个驱动轮112围绕转向轴线116旋转，使得驱动轴线114朝向一个定向旋转，在此定向，驱动轴线114以测量为在90°的1°、2°、5°、10°、15°或20°内的相交角与前表面103相交。当相交角测量为90°的1°、2°、5°、10°、15°或20°内时，可使单个驱动轮112沿向前方向围绕驱动轴线114旋转，使得前表面103沿着竖直延伸表面700移动，如图10中所示。此配置可允许搅拌器106在竖直延伸表面700附近清洁。在搅拌器106从前表面103延伸的情况下，搅拌器106可以接合(例如，接触)竖直延伸表面700，以清洁竖直延伸表面700的至少一部分。
图11-14共同示出了图1A的机器人清洁器100的示例操作方法，其中所述操作方法是障碍物清洁和避让的方法。障碍物大体上可以描述为包括从待清洁表面118延伸的一个或多个竖直延伸表面，其中一个或多个竖直延伸表面的长度可以测量为小于底盘102的前表面103的对应长度(例如，障碍物可以是椅子、床或桌子的支腿)。
如图11中所示，机器人清洁器100接近障碍物1100，直到机器人清洁器100接合(例如，接触)障碍物1100。当机器人清洁器100接合障碍物1100时，机器人清洁器100确定障碍物1100是否具有测量为小于前表面103的对应长度的长度并且确定障碍物1100相对于机器人清洁器100的位置(例如，使用来自一维图像传感器的输出)。响应于确定障碍物1100具有测量为小于前表面103长度的长度，使单个驱动轮112围绕转向轴线116旋转，直到驱动轴线114与前表面103相交，如图12中所示。单个驱动轮112围绕转向轴线116的旋转方向可以至少部分地基于障碍物1100相对于机器人清洁器100(例如，相对于机器人清洁器100的前表面103)的位置。例如，驱动轴线114可以在障碍物1100与角部1200之间的位置处与前表面103相交(例如，角部1200可以是机器人清洁器100的最接近障碍物1100的角部)，角部1200限定在前表面103与相应侧表面107的相交部处。在一些情况下，驱动轴线114可以垂直于障碍物1100延伸。如图13和14中所示，当驱动轴线114与前表面103相交时，使单个驱动轮112沿前向方向旋转，这使机器人清洁器100围绕障碍物1100移动。当围绕障碍物1100移动时，前表面103沿着障碍物1100移动，使得搅拌器106可以在障碍物1100附近清洁。在搅拌器106从前表面103延伸的情况下，搅拌器106可接触障碍物1100，以清洁障碍物1100的至少一部分。机器人清洁器100可配置成(例如，使用陀螺仪的输出)确定是否已穿越障碍物1100的整个周边。当机器人清洁器100已经穿越障碍物1100的整个周边时，单个驱动轮112可以围绕转向轴线116旋转，使得单个驱动轮112的前向或后向旋转推动机器人清洁器100远离障碍物1100，以允许机器人清洁器100恢复清洁待清洁表面118的其余部分。
图15-19共同示出了图1A的机器人清洁器100的示例操作方法，其中所述操作方法是用于脱离楔入状态的方法。楔入状态可大体上描述为机器人清洁器100定位于两个相对的竖直延伸表面之间，并且由于机器人清洁器100与两个相对的竖直延伸表面之间生成的摩擦力而不能进一步向前移动并且无法反向移动的情形。
如图15中所示，机器人清洁器100处于两个相对的竖直延伸表面1500与1502之间的楔入状态。当机器人清洁器100处于楔入状态时，可以使单个驱动轮112围绕转向轴线116旋转，直到单个驱动轮112的旋转平面1600(例如，中心旋转平面)与限定在前表面103与相应的侧表面107的相交部处的第一角部1602相交，如图16中所示。旋转平面1600可大体上描述为单个驱动轮112在围绕驱动轴线114旋转时在其中旋转的平面。换句话说，驱动轴线114垂直于旋转平面1600延伸。当旋转平面1600与第一角部1602相交时，可以使单个驱动轮112沿反向方向围绕驱动轴线114旋转预定时间，如图17中所示。在将单个驱动轮112沿反向方向旋转预定时间之后，机器人清洁器100可以配置成确定楔入状态是否已消除。如果楔入状态在预定时间之后仍存在，则使单个驱动轮112围绕转向轴线116旋转，直到旋转平面1600与限定在前表面103与另一侧表面107的另一相交部处的第二角部1800相交，如图18中所示。第一角部1602和第二角部1800可以在前表面103的相对端上。当旋转平面1600与第二角部1800相交时，可以使单个驱动轮112沿反向方向围绕驱动轴线114旋转预定时间，如图19中所示。在将单个驱动轮112沿反向方向旋转预定时间之后，机器人清洁器100可以配置成确定楔入状态是否已消除。如果楔入状态在预定时间之后仍存在，可以使单个驱动轮112围绕转向轴线116旋转，直到旋转平面1600与第一角部1602相交，并且关于图16-19描述的方法可以重复而直到楔入状态消除和/或可重复预定重复次数。
结合图3-19描述的方法的一个或多个步骤可以体现为存储在一个或多个存储器(例如，一个或多个非暂时性存储器)中的一个或多个指令，其中一个或多个指令配置成在一个或多个处理器上执行。例如，控制器128可以配置成使方法的一个或多个步骤得以执行。附加地或备选地，所述方法的一个或多个步骤可以以软件、固件和/或电路(例如，专用集成电路)的任何组合来执行。
根据本公开的机器人清洁器的实例可包括底盘；可旋转地联接到底盘的单个驱动轮，所述单个驱动轮配置成围绕转向轴线和驱动轴线旋转；具有可在其中旋转的搅拌器的搅拌器室；以及配置成使所述搅拌器旋转并且进一步配置成使空气流入搅拌器室的清洁电机组件。
在一些情况下，清洁电机组件可包括清洁电机、搅拌器变速器和配置成由清洁电机旋转的空气移动器，搅拌器变速器配置成将旋转运动从清洁电机传递到搅拌器。在一些情况下，空气移动器可以是横流式鼓风机。在一些情况下，空气移动器可以配置成通过一个或多个通风口将空气排入到周围环境中。在一些情况下，底盘可包括基本平面的前表面和弓形的后表面。在一些情况下，搅拌器的至少一部分可以从前表面延伸。在一些情况下，底盘可以是D形的。在一些情况下，单个驱动轮和搅拌器室可以在底盘的中心线的相对侧上。在一些情况下，机器人清洁器可进一步包括障碍物传感器，所述障碍物传感器包括发射器、检测器和分散器，所述发射器光学耦合到分散器。在一些情况下，检测器可以是一维图像传感器。
根据本公开的机器人清洁器的另一实例可包括底盘，所述底盘具有基本平面的前表面和一个或多个基本平面的侧表面；可旋转地联接到所述底盘的单个驱动轮，所述单个驱动轮配置成围绕转向轴线和驱动轴线旋转；搅拌器室，所述搅拌器室具有可在其中旋转的搅拌器；清洁电机组件，所述清洁电机组件配置成使所述搅拌器旋转并且进一步配置成使空气流入所述搅拌器室中；以及具有一个或多个处理器和一个或多个存储器的控制器，所述一个或多个存储器配置成存储对应于操作方法的一个或多个指令，所述一个或多个处理器配置成执行所述一个或多个指令以使所述机器人清洁器执行所述操作方法。
在一些情况下，操作方法可以是清洁边缘的方法。所述清洁边缘的方法可包括接近竖直延伸表面；接合所述竖直延伸表面；使所述单个驱动轮围绕所述转向轴线旋转，直到所述驱动轴线与限定在所述前表面与相应的侧表面的相交部处的角部相交；响应于所述驱动轴线与所述角部相交，使所述单个驱动轮沿向前方向旋转，直到所述前表面与所述竖直延伸表面对准；响应于所述前表面与所述竖直延伸表面对准，使所述单个驱动轮沿反向方向围绕所述驱动轴线旋转，直到所述相应侧表面与所述竖直延伸表面对准；并且响应于所述相应侧表面与所述竖直延伸表面对准，围绕所述转向轴线旋转所述单个驱动轮，直到所述驱动轴线基本上平行于所述前表面延伸并且使所述单个驱动轮沿所述前向方向围绕所述驱动轴线旋转。在一些情况下，操作方法可以是清洁边缘的方法。所述清洁边缘的方法可包括接近竖直延伸表面；接合所述竖直延伸表面；使所述单个驱动轮围绕所述转向轴线旋转，直到所述驱动轴线与限定在所述前表面与相应的侧表面的相交部处的角部相交；响应于所述驱动轴线与所述角部相交，使所述单个驱动轮沿向前方向围绕所述驱动轴线旋转，直到所述前表面与所述竖直延伸表面对准；响应于所述前表面与所述竖直延伸表面对准，使所述单个驱动轮围绕所述转向轴线旋转，直到所述驱动轴线以相交角与所述前表面相交；并且响应于所述驱动轴线以相交角与所述前表面相交，使所述单个驱动轮沿所述向前方向围绕所述驱动轴线旋转。在一些情况下，相交角可以测量为90°的20°内。在一些情况下，操作方法可以是清洁障碍物的方法。所述清洁障碍物的方法可以包括接近障碍物、接合障碍物、使单个驱动轮围绕转向轴线旋转直到驱动轴线与前表面相交，并且响应于驱动轴线与前表面相交，使单个驱动轮沿向前方向围绕驱动轴线旋转。在一些情况下，清洁障碍物的方法可进一步包括确定机器人清洁器是否已穿越障碍物的整个周边。在一些情况下，操作方法可以是脱离楔入状态的方法。所述脱离楔入状态的方法可包括使单个驱动轮围绕转向轴线旋转，直到单个驱动轮的旋转平面与限定在前表面与相应侧表面的相交部处的第一角部相交；响应于所述旋转平面与所述第一角部相交，使所述单个驱动轮沿反向方向围绕所述驱动轴线旋转；使所述单个驱动轮围绕所述转向轴线旋转，直到所述旋转平面与限定在所述前表面与另一侧表面的另一相交部处的第二角部与相交；并且响应于所述旋转平面与所述第二角部相交，使所述单个驱动轮沿所述反向方向围绕所述驱动轴线旋转。在一些情况下，所述脱离楔入状态的方法可包括响应于使单个驱动轮沿反向方向围绕驱动轴线旋转而确定楔入状态是否已消除。
虽然本文中已经描述了本发明的原理，但是本领域的技术人员应理解，此描述仅作为示例，而不是作为对本发明的范围的限制。除本文中示出且描述的示例性实施例之外，其它实施例也涵盖在本发明的范围内。由本领域的技术人员进行的修改和替代被认为在本发明的范围内，本发明的范围不受以下权利要求书以外的其它限制。

Claims (20)

1.一种机器人清洁器，包括：
底盘；
可旋转地联接到所述底盘的单个驱动轮，所述单个驱动轮配置成围绕转向轴线和驱动轴线旋转；
搅拌器室，所述搅拌器室具有在所述搅拌器室中可旋转的搅拌器；以及
清洁电机组件，所述清洁电机组件配置成使所述搅拌器旋转并且进一步配置成使空气流入所述搅拌器室中。
2.根据权利要求1所述的机器人清洁器，其中所述清洁电机组件包括清洁电机、搅拌器变速器和配置成由所述清洁电机旋转的空气移动器，所述搅拌器变速器配置成将旋转运动从所述清洁电机传递到所述搅拌器。
3.根据权利要求2所述的机器人清洁器，其中所述空气移动器是横流式鼓风机。
4.根据权利要求2所述的机器人清洁器，其中所述空气移动器配置成通过一个或多个通风口将空气排入到周围环境中。
5.根据权利要求1所述的机器人清洁器，其中所述底盘包括基本平面的前表面和弓形的后表面。
6.根据权利要求5所述的机器人清洁器，其中所述搅拌器的至少一部分从所述前表面延伸。
7.根据权利要求5所述的机器人清洁器，其中所述底盘是D形的。
8.根据权利要求1所述的机器人清洁器，其中所述单个驱动轮和所述搅拌器室在所述底盘的中心线的相对侧上。
9.根据权利要求1所述的机器人清洁器，进一步包括障碍物传感器，所述障碍物传感器包括发射器、检测器和分散器，所述发射器光学耦合到所述分散器。
10.根据权利要求9所述的机器人清洁器，其中所述检测器是一维图像传感器。
11.一种机器人清洁器，包括：
底盘，所述底盘具有基本平面的前表面和一个或多个基本平面的侧表面；
可旋转地联接到所述底盘的单个驱动轮，所述单个驱动轮配置成围绕转向轴线和驱动轴线旋转；
搅拌器室，所述搅拌器室具有在所述搅拌器室中可旋转的搅拌器；
清洁电机组件，所述清洁电机组件配置成使所述搅拌器旋转并且进一步配置成使空气流入所述搅拌器室中；以及
具有一个或多个处理器和一个或多个存储器的控制器，所述一个或多个存储器配置成存储对应于操作方法的一个或多个指令，所述一个或多个处理器配置成执行所述一个或多个指令以使所述机器人清洁器执行所述操作方法。
12.根据权利要求11所述的机器人清洁器，其中所述操作方法是清洁边缘的方法，所述清洁所述边缘的方法包括：
接近竖直延伸表面；
接合所述竖直延伸表面；
使所述单个驱动轮围绕所述转向轴线旋转，直到所述驱动轴线与限定在所述前表面与相应的侧表面的相交部处的角部相交；
响应于所述驱动轴线与所述角部相交，使所述单个驱动轮沿向前方向旋转，直到所述前表面与所述竖直延伸表面对准；
响应于所述前表面与所述竖直延伸表面对准，使所述单个驱动轮沿反向方向围绕所述驱动轴线旋转，直到所述相应侧表面与所述竖直延伸表面对准；以及
响应于所述相应侧表面与所述竖直延伸表面对准，使所述单个驱动轮围绕所述转向轴线旋转，直到所述驱动轴线基本上平行于所述前表面延伸，并且使所述单个驱动轮沿所述向前方向围绕所述驱动轴线旋转。
13.根据权利要求11所述的机器人清洁器，其中所述操作方法是清洁边缘的方法，所述清洁所述边缘的方法包括：
接近竖直延伸表面；
接合所述竖直延伸表面；
使所述单个驱动轮围绕所述转向轴线旋转，直到所述驱动轴线与限定在所述前表面与相应的侧表面的相交部处的角部相交；
响应于所述驱动轴线与所述角部相交，使所述单个驱动轮沿向前方向围绕所述驱动轴线旋转，直到所述前表面与所述竖直延伸表面对准；
响应于所述前表面与所述竖直延伸表面相交，使所述单个驱动轮围绕所述转向轴线旋转，直到所述驱动轴线以相交角与所述前表面相交；以及
响应于所述驱动轴线以所述相交角与所述前表面相交，使所述单个驱动轮沿所述向前方向围绕所述驱动轴线旋转。
14.根据权利要求13所述的机器人清洁器，其中所述相交角测量为90°的20°内。
15.根据权利要求11所述的机器人清洁器，其中所述操作方法是清洁障碍物的方法，所述清洁所述障碍物的方法包括：
接近所述障碍物；
接合所述障碍物；
使所述单个驱动轮围绕所述转向轴线旋转，直到所述驱动轴线与所述前表面相交；以及
响应于所述驱动轴线与所述前表面相交，使所述单个驱动轮围绕所述驱动轴线沿向前方向旋转。
16.根据权利要求15所述的机器人清洁器，其中所述清洁所述障碍物的方法进一步包括确定所述机器人清洁器是否已穿越所述障碍物的整个周边。
17.根据权利要求11所述的机器人清洁器，其中所述操作方法是脱离楔入状态的方法，所述脱离所述楔入状态的方法包括：
使所述单个驱动轮围绕所述转向轴线旋转，直到所述单个驱动轮的旋转平面与限定在所述前表面与相应侧表面的相交部处的第一角部相交；
响应于所述旋转平面与所述第一角部相交，使所述单个驱动轮沿反向方向围绕所述驱动轴线旋转；
使所述单个驱动轮围绕所述转向轴线旋转，直到所述旋转平面与限定在所述前表面与另一侧表面的另一相交部处的第二角部相交；以及
响应于所述旋转平面与所述第二角部相交，使所述单个驱动轮沿所述反向方向围绕所述驱动轴线旋转。
18.根据权利要求17所述的机器人清洁器，其中所述脱离所述楔入状态的方法包括响应于使所述单个驱动轮沿所述反向方向围绕所述驱动轴线旋转而确定所述楔入状态是否已消除。
19.根据权利要求11所述的机器人清洁器，其中所述清洁电机组件包括清洁电机、搅拌器变速器和配置成由所述清洁电机旋转的空气移动器，所述搅拌器变速器配置成将旋转运动从所述清洁电机传递到所述搅拌器。
20.根据权利要求11所述的机器人清洁器，进一步包括障碍物传感器，所述障碍物传感器包括发射器、检测器和分散器，所述发射器光学耦合到所述分散器。
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