CN1748626A

CN1748626A - 机器人吸尘器

Info

Publication number: CN1748626A
Application number: CNA2005100781295A
Authority: CN
Inventors: 禹春圭
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2025-06-13
Also published as: EP1635237A2; US7581282B2; US20060053580A1; KR100595571B1; CN100409795C; EP1635237A3; EP1635237B1; KR20060024202A

Abstract

一种机器人吸尘器包括：安装在吸尘器主体的吸入单元，用于吸入地板上的污垢；用于移动吸尘器主体的驱动单元；安装在吸尘器主体的感应单元，用于感应下降部分和诸如地板门槛的台阶部分；以及接收感应单元信号的控制单元，用于控制驱动单元以允许吸尘器主体避开下降部分和台阶部分，由此正确感应下降部分或诸如地板的台阶部分并避开这种部分。因此，可以稳定地执行清洁操作。

Description

机器人吸尘器

技术领域

本发明涉及机器人吸尘器，更具体地，涉及一种通过感应下降部分或者如地板门槛的台阶部分从而避开、经过、跨越或越过这些部分而能够稳定地执行清洁操作的机器人吸尘器。

背景技术

机器人吸尘器是一种在清洁区域自动移动的装置，执行清洁操作，当电池的充电电压减少至低于预定的标准，其移动到充电位置；当完成充电时，返回到清洁区域执行清洁操作。

机器人吸尘器设置有用于吸入地板上杂质的吸入单元；包括驱动电机和连接于驱动电机以移动机器人吸尘器的驱动轮的驱动单元；用于感应机器人吸尘器的位置和清洁区域的导航传感器；以及用于自动控制机器人吸尘器的控制单元。

但是，传统的机器人吸尘器在落入下降部分或被诸如门槛的台阶部分挡住时不能连续地执行清洁，因为它不能感应清洁区域的下降部分或台阶部分，其中该下降部分与机器人吸尘器的底部产生相对较大的高度差。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够稳定地执行清洁操作的机器人吸尘器，其包括具有机械机构的感应单元以正确感应下降部分或诸如地板门槛的台阶部分。

为了达到这些或其他优点，根据本发明的目的，正如此处体现和广泛说明的，提供的机器人吸尘器包括：安装在吸尘器主体的吸入单元，用于吸入地板上的污垢；用于移动吸尘器主体的驱动单元；安装在吸尘器主体的感应单元，用于感应下降部分和诸如地板门槛的台阶部分；以及接收感应单元信号的控制单元，用于控制驱动单元以允许吸尘器主体避开下降部分和台阶部分。

前述的以及其他本发明的对象、特征、方面和优点将在本发明下面的详细说明中结合附图，变得更加清晰。

附图说明

附图提供本发明的进一步解释，并入并且组成本说明书的一部分，附图示出本发明的实施例并与说明一起用来解释本发明的原理。

在附图中：

图1示出根据本发明的机器人吸尘器前侧的正视图；

图2示出根据本发明的机器人吸尘器的侧面剖视图；

图3示出根据本发明的机器人吸尘器底部的仰视图；

图4示出根据本发明的机器人吸尘器中用于感应下降部分和诸如门槛的台阶部分的感应单元的局部剖视图；

图5示出图4的感应单元遇到台阶部分的局部剖视图；

图6示出图5第一接触开关的放大图；

图7示出图4的感应单元遇到下降部分的局部剖视图；

图8示出图7第二接触开关的放大图；

图9示出根据本发明的机器人吸尘器感应单元另一例子的局部剖视图；以及

图10示出根据本发明的机器人吸尘器感应单元又一例子的局部剖视图。

具体实施方式

现在详细参考本发明附图中示出的优选实施例的例子。

如图1至3所示，根据本发明的机器人吸尘器包括：安装在吸尘器主体1的吸入单元60，用于吸入地板上的污垢；用于移动吸尘器主体1的驱动单元50；在吸尘器主体1的一侧安装的至少一个导航传感器30，用于确定当吸尘器主体移动时吸尘器主体1的位置和障碍物或类似物的位置；用于根据来自导航传感器30的信号控制吸入单元60和驱动单元50的控制单元10；以及安装在吸尘器主体1的感应单元100，其具有机械结构以感应地板的下降部分或台阶部分。

另外，电池21安装在吸尘器主体1中，并且具有充电端子22的充电端子部分23设置在吸尘器主体1的后侧，其中充电端子22连接于安装在房间墙壁电源端子部分25的连接端子26，从而对电池21充电。而且，用于发射光学信号以引导吸尘器主体1到电源端子部分25的光线发射部分41，安装在电源端子部分25的下侧，并且用于接收从光线发射部分41发射的光学信号的光线接收部分42安装在充电端子部分23的下侧。

吸入单元60包括：安装在吸尘器主体1内部的风扇电机2，用于产生吸入力；安装在风扇的电机2后面的过滤容器4，用于容纳过滤器3以便过滤风扇电机2吸入的诸如污垢等的杂质；设置在吸尘器主体1的底部并且通过连接管5连接于过滤容器4的吸入头6，用于吸入地板上的杂质；以及可旋转地设置在吸入头6中的刷子7，用于刷擦地板上的污垢。

驱动单元50包括：旋转地安装在吸尘器主体1的驱动轮8；用于旋转驱动轮8的驱动电机51；以及安装在吸尘器主体1底部的至少一个支撑轮9，用于将吸尘器主体1支撑在地板上，支撑轮9通过吸尘器主体1的运动而空转。

导航传感器30包括：安装在吸尘器主体1前侧的超声波传输单元31，用于传输超声波；以及安装在超声波传输单元31周围的多个超声波接收单元32，用于感应障碍物等反射的超声波。

感应单元100安装在吸尘器主体1移动方向上、以吸入单元60的吸入头6为基础的前侧，并且当吸尘器主体1行进时，其感应下降部分或者诸如地板门槛的台阶部分。

即，如图4所示，感应单元100包括：一部分插入在吸尘器主体1底部凹进预定深度的凹进部分1a的轮子101，其根据地板的突出或下降沿垂直方向移动，而通过吸尘器主体1的运动以接触地板的状态空转；铰接于从轮子101旋转中心突出的旋转轴101a的连接杆102，其向吸尘器主体1内部延伸；通过螺钉108等固定在支架106上的支撑件105，其中支架106固定于吸尘器主体1内部；第一连杆元件103，其一端通过第一销107a铰接于支撑件105的上端，另一端通过第二销107b铰接于连接杆102的上端；第二连杆元件104，其一端在离第一连杆元件103连接于支撑件105的位置预定的距离处通过第三销107c铰接于支撑件105，另一端在离第一连杆元件103连接于连接杆102的位置预定距离处通过第四销107d铰接于连接杆102，由此与第一连杆元件103维持平行关系；以及用于测量轮子101垂直位移值的感应单元120。

感应单元120包括固定在支架106上的第一和第二接触开关121和122，它们分别接触沿轮子101的垂直方向旋转一定位移的第一连杆元件103和第二连杆元件104。

即，如图5至8所示，第一接触开关121安装在第一连杆元件103上面，当轮子101和连接杆102向上移动时来接触绕第一销107a旋转的第一连杆元件103。第二接触开关122安装在第二连杆元件104下面，当轮子101和连接杆102向下移动时来接触绕第三销107c旋转的第二连杆元件104。

当根据本发明如上面所构造的机器人吸尘器通过用户操作运行时，控制单元10和导航传感器130运行，连接于驱动电机51的驱动轮8旋转，根据设定的模式在清洁区域移动。并且，当风扇电机2被驱动时，地板上的污垢通过吸入头6和连接管5被引到过滤器3中，并被过滤。以这种方式，执行清洁操作。

在此过程中，如图5所示，如果吸尘器主体1遇到诸如门槛的台阶部分，轮子101攀登台阶部分，并且连接杆102也随之上升。从而在图5中，第一连杆元件103和第二连杆元件104分别绕第一销107a和第三销107c逆时针旋转。

因此，如图6所示，第一连杆元件103旋转时，第一连杆元件103的侧面接触第一接触开关121，并且控制单元10感应此接触并且控制驱动电机51，由此让吸尘器主体1避开台阶部分。

另外，如图7所示，如果吸尘器主体1遇到下降部分，轮子101由于自身的重量而下降，并且连接杆102也随之下降。从而在图7中，第一连杆元件103和第二连杆元件104分别绕连接于支撑件105的第一销107a和第三销107c顺时针旋转。

因此，如图8所示，第二连杆元件104旋转时，第二连杆元件104的侧面接触第二接触开关122，并且控制单元10感应此接触并且控制驱动电机51，由此让吸尘器主体1避开下降部分。

图9示出根据本发明在机器人吸尘器中用于感应下降部分或者诸如门槛的台阶部分的感应单元的另一例子。

如图9所示，感应单元100设置有弹性元件130，其一端固定在吸尘器主体1的支架106上，另一端固定在第一或第二连杆元件103或104上，因此轮子101、连接杆102以及第一连杆元件103和第二连杆元件104可平滑移动。

弹性元件130向第一连杆元件103和第二连杆元件104、连接杆102和轮子101提供预先设定的弹力。通过弹性元件130的弹力，在图9中用于绕第一销107a和第三销107c顺时针旋转的第一连杆元件103和第二连杆元件104的力作用于第一连杆元件103和第二连杆元件104上。

因此，由于弹性元件130的弹力在轮子101上作用向下的力，因此轮子101能正确反应地板的情况。此外，能够防止当轮子101遇到下降部分或诸如门槛的台阶部分时而产生的轮子101、连接杆102以及第一连杆元件103和第二连杆元件104的不利的摇动。

同时，当吸尘器主体1遇到下降部分时，轮子101不仅因其自身重量下降，而且因弹性元件130的弹力下降。因此，轮子101、连接杆102以及第一连杆元件103和第二连杆元件104快速移动，以至很快作出用于感应地板下降部分的操作。

此处，弹性元件130不局限于与连接第一连杆元件103或第二连杆元件104，还可连接于连接杆102或轮子101，由此向轮子101施加向下的力。

图10示出根据本发明在机器人吸尘器中用于感应下降部分或者诸如门槛的台阶部分的感应单元的又一例子。

如图所示，安装在吸尘器主体1用于感应下降部分和台阶部分的感应单元200包括：一部分插入在吸尘器主体1前侧底部凹进预定深度的凹进部分1a的轮子201，其通过吸尘器主体1的运动以接触地板的状态空转，并且根据地板的突出或下降沿垂直方向移动；铰接于从轮子201旋转中心突出的旋转轴201a的连接杆202，其向吸尘器主体1内部延伸；通过第一销207a可旋转地连接于固定在吸尘器主体1内部的支架206上的支撑件205；第一连杆元件203，其一端通过第一销207a铰接于支撑件205的上端，另一端通过第二销207b铰接于连接杆202的上端；第二连杆元件204，其一端在离第一连杆元件203连接于支撑件205位置的预定距离处通过第三销207c铰接于支撑件205，另一端在离第一连杆元件203连接于连接杆202位置的预定距离处通过第四销207d铰接于连接杆202，由此与第一连杆元件203维持平行关系；用于测量轮子201垂直位移值的感应单元220；安装在支架206和支撑件205之间的弹性元件230，用于向支撑件205提供弹力；以及固定在支架206上的制动器209，用于在一定角度或更大角度阻止支撑件205旋转。

感应单元220包括：安装在邻近支撑件205的第一连杆元件203位置处的第一接触开关221，接触沿轮子202的垂直方向旋转一定位移的第一连杆元件203；以及安装在邻近支撑件205的第二连杆元件204位置处的第二接触开关222，来接触沿轮子202的垂直方向旋转一定位移的第二连杆元件204。

弹性元件230连接于支撑件205上的、以支撑件205的旋转中心(即第一销207a的中心)为基础的较低部分，并提供弹力用于向吸尘器主体1后侧旋转支撑件205的较低部分。即，在图10中用于绕第一销207a顺时针旋转支撑件205的力作用于支撑件205上。此处，当机器人吸尘器正常行进时，支撑件205被制动器209维持在停止状态。

按照这样的结构，当吸尘器主体1遇到诸如门槛的台阶部分，轮子201攀登台阶部分，并且连接杆202也随之上升。从而在图10中，第一连杆元件203和第二连杆元件204分别绕连接于支撑件205的第一销207a和第三销207c逆时针旋转。

因此，第一连杆元件203旋转时，第一连杆元件203的侧面接触第一接触开关221，并且控制单元10感应此接触，控制驱动电机51，由此让吸尘器避开诸如门槛的台阶部分。

另外，当吸尘器主体1遇到下降部分，轮子201由于自身的重量而下降，并且连接杆202也随之下降。从而在图10中，第一连杆元件203和第二连杆元件204分别绕连接于支撑件的第一销207a和第三销207c顺时针旋转。

因此，第二连杆元件204旋转时，第二连杆元件204的侧面接触第二接触开关222，并且控制单元10感应此接触，控制驱动电机51，由此让吸尘器主体避开下降部分。

同时，当机器人吸尘器向后移动避开下降部分或者诸如门槛的台阶部分时，轮子201和连接杆202产生阻力。通过该阻力，图10中支撑件205绕第一销207a逆时针旋转。在机器人吸尘器完全避开下降部分或者台阶部分的情况下，支撑件205通过弹性元件230的弹力返回至其原始状态。

当机器人吸尘器正常行进时，制动器209在一定角度或更大角度阻止支撑件旋转。

因此，如果机器人吸尘器向后移动以接触下降部分或者台阶部分，轮子201和连接杆202产生的阻力被旋转安装的支撑件205和向支撑件205提供弹力的弹性元件209减小。

旋转安装的支撑件205和向支撑件205提供弹力的弹性元件209能够防止当机器人吸尘器向后移动时而产生的轮子201、连接杆202以及第一连杆元件203和第二连杆元件204的不利的摇动。

正如到目前为止所描述的，根据本发明的机器人吸尘器设置有具有机械结构的感应单元以在行进中正确感应下降部分或诸如地板门槛的台阶部分，由此稳定地执行清洁操作。

由于本发明在不脱离本发明的精神或必要特征的情况下可以以多种方式实施，还可以理解的是上述的具体实施方式并不被前述说明书的任何细节所限制，除非特别注明，可以在所附权利要求所定义的精神和范围内很宽泛的解释，因此属于权利要求的边界和范围内的所有改变和修改，或者这种边界和范围的等同结构也因此包含于所附的权利要求中。

Claims

1.一种机器人吸尘器，包括：

安装在吸尘器主体的吸入单元，用于吸入地板上的污垢；

用于移动吸尘器主体的驱动单元；

安装在吸尘器主体的感应单元，用于感应下降部分和诸如地板门槛的台阶部分；以及

接收感应单元信号的控制单元，用于控制驱动单元以使得吸尘器主体避开下降部分和台阶部分。

2.如权利要求1所述的机器人吸尘器，其中感应单元包括：

以与地板接触的状态装在吸尘器主体底部的轮子，其通过吸尘器主体的运动而空转，根据地板的突出或下降沿垂直方向移动；

连接于轮子并向吸尘器主体内部延伸的连接杆；

安装在吸尘器主体的支撑件；

第一连杆元件，其一端铰接于支撑件的上端，另一端铰接于连接杆的上端；

第二连杆元件，其一端在离第一连杆元件连接于支撑件的位置的预定距离处铰接于支撑件，另一端在离第一连杆元件连接于连接杆的位置预定距离处铰接于连接杆；以及

用于探测轮子垂直位移值的感应单元。

3.如权利要求2所述的机器人吸尘器，其中第一连杆元件和第二连杆元件之间维持平行关系。

4.如权利要求2所述的机器人吸尘器，其中感应单元包括：

固定在吸尘器主体的第一和第二接触开关，它们分别接触沿轮子的垂直方向旋转一定位移的第一和第二连杆元件。

5.如权利要求4所述的机器人吸尘器，其中第一接触开关安装在第一连杆元件上面，当轮子和连接杆向上移动时它接触旋转的第一连杆元件，第二接触开关安装在第二连杆元件下面，当轮子和连接杆向下移动时它接触旋转的第二连杆元件。

6.如权利要求2所述的机器人吸尘器，其中用于向第一或第二连杆元件提供弹力的弹性元件安装在第一或第二连杆元件与吸尘器主体之间。

7.如权利要求1所述的机器人吸尘器，其中感应单元安装在吸尘器主体移动方向上、以吸入单元的吸入头为基础的前侧。

8.如权利要求1所述的机器人吸尘器，其中感应单元包括：

以与地板接触的状态安装在吸尘器主体底部的轮子，通过吸尘器主体的运动而空转，根据地板的突出或下降沿垂直方向移动；

连接于轮子并向吸尘器主体内部延伸的连接杆；

旋转安装在固定于吸尘器主体的支架上的支撑件；

安装在支撑件与支架之间的弹性元件，用于向支撑件提供弹力；

第二连杆元件，其一端在离第一连杆元件连接于支撑件的位置预定距离处铰接于支撑件，另一端在离第一连杆元件连接于连接杆的位置预定距离处铰接于连接杆；以及

用于探测轮子垂直位移值的感应单元。

9.如权利要求8所述的机器人吸尘器，其中制动器安装在支架上，该制动器在预定角度或更大角度阻止支撑件旋转。

10.如权利要求8所述的机器人吸尘器，其中弹性元件连接于支撑件旋转中心的较低部分。

11.如权利要求8所述的机器人吸尘器，其中感应单元包括：

安装在邻近第一和第二连杆元件位置处的第一和第二接触开关，它们分别接触沿轮子的垂直方向旋转一定位移的第一和第二连杆元件。

12.如权利要求11所述的机器人吸尘器，其中第一和第二接触开关安装在支撑件上。

13.如权利要求11所述的机器人吸尘器，其中第一接触开关安装在安装在第一连杆元件上面，当轮子和连接杆向上移动时来接触旋转的第一连杆元件；第二接触开关安装在第二连杆元件下面，当轮子和连接杆向下移动时来接触旋转的第二连杆元件。