CN201591525U - 移动机器人设备 - Google Patents

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Abstract

一种移动机器人设备，包括至少一个可移动的传感器部件，用于感测该移动设备与静止物体之间的碰撞，其中该传感器部件以弹簧加载的方式设置，以便在通常情况下位于延伸位置，并且设置有用于检测传感器部件相对于该移动设备的位移的装置，其中该装置包括：第一检测装置，用于检测该传感器部件的预定的第一位移；和第二检测装置，用于检测该传感器部件的预定的更大的位移，其特征在于：该传感器部件连接到框架，其中该传感器部件能够相对于该框架移动由该第一检测装置检测的该第一位移，并且其中，该传感器部件和该框架能够一起相对于该移动设备移动以获得由该第二检测装置检测的该传感器部件的该更大的位移，从而能够实现一种紧凑且相对简单的结构。

Description

移动机器人设备
技术领域
本实用新型涉及一种移动机器人设备。
背景技术
一种移动机器人设备公开于KR-B-100835968中，该在先公开文献对应于在后公开文本WO-A-2008/105634。该公开文本记载了一种机器人真空吸尘器，其具有可移动的传感器部件，该传感器部件包括在主行进方向上位于其前侧的两个缓冲器(bumper)。第一缓冲器设置在设备前侧的上部，第二缓冲器设置在下部。从而，第一缓冲器感测要被避让的物体，第二缓冲器感测要被越过(pass over)的物体。第二缓冲器能够围绕水平轴线向下转动，从而该设备被升起以便越过可被翻越的物体。第一缓冲器能够设置为比第二缓冲器突出，从而要被避让的障碍物首先与第一缓冲器接触，然后与第二缓冲器接触。因此，在第二缓冲器操作之前，要被避让的障碍物已经被确定。
另一种自主移动机器人或平台的感触缓冲器记载于US-A-4596412中。该感触缓冲器包括多个可移动的传感器部件，这些部件是装在外壳内的自由浮动式板条。用于检测传感器部件移动的装置是附加到外壳且置于传感器部件后面的多个微动开关。
例如，移动机器人设备是一种真空吸尘器，用于当移动设备在房间地面上来回移动的同时自主打扫房间。因此，通过照相机或者其他观测装置(如声纳传感器或者红外传感器)对真空吸尘器周围环境的观测，该真空吸尘器的路径能够被控制。另外，传感器部件设于移动设备的一侧或者多侧，以便感测移动设备与房间地面上静止物体(障碍物)之间的物理接触。该真空吸尘器可以包括两个模块：包括真空风扇和垃圾收集腔的主模块；通过软管与主模块连接的清洁头模块，垃圾通过该软管从清洁头模块输送到主模块。此外，所述软管包括导线，用于从主模块向清洁头模块供应电能，以及用于在该两个模块之间进行电子信息交换。这种真空吸尘器公开于US-A-2002/0174506中。因此，清洁头模块可以是包括一个或者多个传感器部件的移动设备，所述传感器部件用于感测模块与要被打扫的房间地面上静止物体之间的物理接触。
实用新型内容
通常，移动机器人设备不得不在其周围环境中的静止物体之间寻找行进路径。当移动设备接触静止物体时，行进方向必须改变，以便能够避让该静止物体。因此，检测与这种静止物体之间的接触，从而使移动设备以不同的方向(例如以相反的方向)继续运动而离开静止物体。然而，移动设备在行进时可能会被困在静止物体之间。为了逃脱该受困位置，移动设备将进行移动，例如前后移动和/或围绕垂直轴线转动，但是动作空间可能会很小。
本实用新型的目的是提供一种移动机器人设备，包括至少一个可移动的传感器部件，用于感测所述移动设备与静止物体之间的碰撞，其中所述传感器部件以弹簧加载的方式设置，以便在通常情况下位于延伸位置，并且设置有用于检测所述传感器部件相对于所述移动设备的位移的装置，其中所述装置包括：第一检测装置，用于检测所述传感器部件的预定的第一位移；以及第二检测装置，用于检测所述传感器部件的预定的更大的位移。所述传感器部件连接到框架，其中所述传感器部件能够相对于所述框架移动由所述第一检测装置检测的所述第一位移，并且其中，所述传感器部件和所述框架能够一起相对于所述移动设备移动以获得由所述第二检测装置检测的所述传感器部件的所述更大的位移，从而能够实现一种紧凑且相对简单的结构。
因此，移动设备与框架之间的弹簧加载大于框架与传感器部件之间的弹簧加载。通过使用这种中间框架(intermediary frame)，能够实现一种紧凑且相对简单的结构，尤其是当设备相对较小时，例如该设备是真空吸尘器的清洁头模块。
在一种优选实施方式中，传感器部件是位于移动设备侧面、优选是位于移动设备的前侧和/或后侧的可移动的缓冲器。因此，一旦移动设备接触静止物体，则缓冲器就能产生检测信号，并且能够在移动设备与该物体之间的碰撞过程中吸收冲击。移动设备可以在移动设备的不同侧带有两个或者更多个缓冲器，由此每个缓冲器都用作传感器部件。
EP-A-1582957公开了一种移动机器人设备，其具有可移动的缓冲器，该缓冲器界定了该设备的周缘。缓冲器在设备的主框架上方的弹簧上浮动。与障碍物之间的接触导致缓冲器相对于主框架运动，该运动通过摇杆开关检测。
优选地，所述移动机器人设备具有主行进方向，其中两个传感器部件位于所述移动设备的相反两侧，即前传感器部件和后传感器部件，其中所述前传感器部件在所述主行进方向上延伸。当移动设备受困于两个静止物体(一个位于移动设备前方，一个位于移动设备后方)之间时，通过使用第二检测装置代替第一检测装置而能够增大动作自由度。因此，移动设备能够以更大的距离前后移动，从而其具有更大的空间围绕其垂直轴线转动，以便逃脱其受困位置。
框架可以带有多个传感器部件，其中第一检测装置检测每个传感器部件的预定位移，第二检测装置检测框架的预定位移。在一种优选的实施方式中，框架在移动设备的相反两侧、优选是移动设备的主行进方向上的前侧和后侧带有两个传感器部件，从而移动设备在逃脱受困位置过程中具有增加的前后动作的自由度。当然，框架可以带有两个以上的传感器部件，例如在设备的每一侧。
优选地，检测装置包括微动开关，该微动开关能够通过传感器部件的位移来启动。微动开关是简单的且相对小型的设备，其能够在传感器部件产生预定位移时提供电信号。
在一种优选的实施方式中，移动设备是真空吸尘器，该真空吸尘器包括主模块和通过软管连接到该主模块的移动清洁头模块，例如，如US-A-2002/0174506所公开的，其中所述清洁头模块包括所述可移动的传感器部件。
技术效果在于：当移动设备正常行进时，根据来自第一检测装置的信号来控制移动设备的运动。然而，如果移动设备所处的位置使得其很难逃脱该位置，例如当前后重复动作时，则所述第二检测装置将会启动并取代所述第一检测装置，从而移动设备具有更大的运动自由度，以便能够从该受困位置逃脱。
附图说明
现在通过对包括连接到可移动框架上的两个可移动的传感器部件的移动机器人真空吸尘器的清洁头模块的实施方式的说明来进一步阐述本实用新型。现在参考包括示意图的附图，其中：
图1是清洁头模块的横截面透视图；以及
图2和图3是该模块的示意性截面图。
具体地，图2和图3是示意图，仅仅显示了对阐述所述实施方式有贡献的部件。
具体实施方式
附图显示了清洁头模块，该清洁头模块具有形成模块下侧主要部分的基部1。基部1带有四个轮子，其中在截面图中仅显示了两个轮子2。该两个轮子2由电动机3(图1)驱动，另外两个轮子(未显示)由另一个电动机(未显示)驱动。通过独立控制两对轮子2的转速，能够控制该模块在地面上的运动。因此，该模块能够前后移动，并且在该模块移动期间以及在静止位置期间，通过以不同转速来驱动两对轮子2，该模块能够围绕垂直轴线转动。
清洁头模块在吸尘口5处具有转动刷4，该转动刷4在相对于模块的主行进方向(附图中为左右方向)的横向延伸。工作时，位于模块下侧的吸尘口5的开口接近地面，同时转动刷4接触地面，从而地面上的垃圾可以被清除并通过吸尘口5吸入并向连接到清洁头模块的软管(未显示)输送。软管的另一端与包括真空风扇和垃圾收集腔的真空吸尘器的主模块(未显示)连接。
模块的上壁是框架6的一部分，该框架6部分地包围该模块。框架6通过四个螺旋弹簧7(显示了两个弹簧7)连接到基部1，从而框架6能够在水平方向运动。弹簧7较硬，以便需要较大的力才能使框架6相对于基部1运动。在模块的前侧(图1中为右侧，图2和图3中为左侧)，框架6带有缓冲器8，同时该框架在模块的后侧带有缓冲器9。这两个缓冲器8、9通过螺旋弹簧10、11(显示于图2和图3中)连接到框架6，因此每个缓冲器8、9能够抵抗弹簧10、11的推力从其延伸位置(如图2所示)向框架6移动。因此，每个缓冲器8、9将会接触微动开关12、13，该微动开关12、13检测该缓冲器8、9的所述移动。
当清洁头模块前进时(图2和图3中为向左)，该模块可能会撞到静止物体，由此位于模块前侧的缓冲器8被推向框架6(如图3所示)。因此，微动开关12启动，从而产生信号来报告与该静止物体的碰撞，从而清洁头模块的运动将被立即停止，并且将会以相反方向继续运动以离开该静止物体。然后该模块可能会撞到另一静止物体，例如当该模块没有以直线路径行进时，或者当所述另一静止物体之前并不存在时。因此，位于模块后侧的缓冲器9被推向框架6，从而微动开关13检测到与所述另一静止物体的碰撞。为了找出从该受困位置的出路，模块可以试着在前后运动的同时围绕垂直轴线转动。当这两个静止物体之间的空间较小时，模块可能会很难动作。为了增加动作的自由度，停止微动开关12、13的检测，并且对与该静止物体的接触的检测将由微动开关14、15接管，当框架6相对于模块的基部1运动时，该微动开关14、15启动。因为通过微动开关14、15的检测发生于缓冲器8、9相对于基部1移动量较大的情况之下，所以模块能够更加靠近两个静止物体移动，从而增大了模块动作的自由度。
图3显示了微动开关12、13被停止(即不工作)、以及与静止物体的碰撞通过微动开关14、15进行检测的情形。图3中，模块在向前运动时撞到静止物体。因此，微动开关14启动，因为框架6抵抗弹簧7的力而产生移动。使框架6相对于基部1移动的力大于弹簧10、11产生的力，从而当弹簧10、11之一被向内推时，框架6只相对于基部1移动。
综上所述，移动机器人设备包括至少一个可移动的传感器部件8、9，用于感测移动设备与静止物体之间的碰撞。第一检测装置12、13用于检测传感器部件8、9的预定的第一位移，第二检测装置14、15用于检测传感器部件8、9的预定的更大的位移。
本实用新型的上述实施方式仅仅是实例，在本实用新型的范围内多种其他实施方式也是可行的。

Claims (5)

1.一种移动机器人设备，包括至少一个可移动的传感器部件(8、9)，用于感测所述移动设备与静止物体之间的碰撞，其中所述传感器部件(8、9)以弹簧加载的方式设置，以便在通常情况下位于延伸位置，并且其中设置有用于检测所述传感器部件(8、9)相对于所述移动设备的位移的装置(12、13、14、15)，其中所述装置包括：第一检测装置(12、13)，用于检测所述传感器部件(8、9)的预定的第一位移；以及第二检测装置(14、15)，用于检测所述传感器部件(8、9)的预定的更大的位移，其特征在于：所述传感器部件(8、9)连接到框架(6)，其中所述传感器部件(8、9)能够相对于所述框架(6)移动由所述第一检测装置(12、13)检测的所述第一位移，并且其中，所述传感器部件(8、9)和所述框架(6)能够一起相对于所述移动设备移动以获得由所述第二检测装置(14、15)检测的所述传感器部件(8、9)的所述更大的位移。
2.根据权利要求1所述的移动机器人设备，其特征在于：所述移动机器人设备具有主行进方向，并且，两个传感器部件(8、9)位于所述移动设备的相反两侧，即前传感器部件(8)和后传感器部件(9)，其中所述前传感器部件(8)在所述主行进方向上延伸。
3.根据权利要求1或2所述的移动机器人设备，其特征在于：所述框架(6)在所述移动设备的相反两侧带有两个传感器部件(8、9)。
4.根据权利要求1或2所述的移动机器人设备，其特征在于：所述检测装置包括微动开关(12、13、14、15)，该微动开关能够通过所述传感器部件(8、9)的所述位移来启动。
5.根据权利要求1或2所述的移动机器人设备，其特征在于：所述移动设备是真空吸尘器，该真空吸尘器包括主模块和通过软管连接到所述主模块的移动清洁头模块，所述清洁头模块包括所述可移动的传感器部件(8、9)。
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