CN205083396U - 自主清洁机器人 - Google Patents

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Abstract

一种自主清洁机器人，包括：底盘；至少一个机动驱动轮，其安装至所述底盘，并且布置成推动所述机器人穿过表面；以及成对清洁辊，其安装到所述底盘，并且具有暴露在底盘下侧上且至彼此的外表面。所述清洁辊可驱动成在机器人被推进的同时反向旋转，从而配合成将升高的碎屑引导到所述辊之间的机器人中。侧刷被进一步安装至所述底盘，以围绕向上延伸的侧刷轴线在相邻于底盘横向侧的底盘的下方旋转；并且所述成对清洁辊中的第一对清洁辊的外表面横向延伸超过所述成对清洁辊中的第二对清洁辊的外表面且横向超过所述侧刷轴线，使得第一清洁辊限定跨越侧刷轴线的清洁宽度。

Description

自主清洁机器人
技术领域
本实用新型涉及一种自主清洁机器人，比如用于清洁地板的机器人。
背景技术
自主清洁地板机器人在没有直接持续的人工干预和操作的情况下清洁地板表面。一些通过从地板清扫碎屑并且在它们行进时吸收碎屑来进行清洁。一些包括有助于将碎屑吸入机器人的真空系统。这种机器人可以在硬地板表面上或者在由地毯或毛毯形成的地板表面上操作。所期望的是，这样的机器人能够尽量靠近墙壁等障碍物进行清洁，并且尽可能地进入角落。
实用新型内容
在本实用新型的一方面，一种自主清洁机器人包括：底盘；至少一个机动驱动轮，其安装至所述底盘，并且布置成推动所述机器人穿过表面；以及成对清洁辊，其安装到所述底盘，并且具有暴露在底盘下侧上且至彼此的外表面。所述清洁辊可驱动成在机器人被推进的同时反向旋转，从而配合成将升高的碎屑引导到所述辊之间的机器人中。侧刷被进一步安装至所述底盘，以围绕向上延伸的侧刷轴线在相邻于底盘横向侧的底盘的下方旋转。所述成对清洁辊中的第一清洁辊的外表面横向延伸超过所述成对清洁辊中的第二清洁辊的外表面且横向超过所述侧刷轴线，使得所述第一清洁辊限定跨越侧刷轴线的清洁宽度。在其他实施方式中，马达可操作地连接到所述侧刷和所述清洁辊中的至少一个，使得所述马达的操作转动所述侧刷和所述清洁辊中的至少一个。
在一些示例中，所述成对清洁辊中的第一清洁辊的外表面横向延伸超过所述第二清洁辊的外表面至少约一英寸。例如，所述第一清洁辊的长度与所述第二清洁辊的长度的比率可以为约10:9至2:1。在一些情况下，所述成对清洁辊中的第一清洁辊包括设置成围绕公共轴线旋转的两个辊段。
一些实施例具有第一、第二和第三传感器，它们安装到所述底盘并且响应于从传感器下方的地板表面向上反射的辐射。例如，第一传感器可以设置在所述机器人的前角落附近，第二传感器在靠近所述侧刷的机器人的前部附近，且第三传感器在靠近所述侧刷的机器人的附近部分上。
在一些示例中，所述侧刷包括多个向下延伸的刷毛，它们布置成圆形配置，覆盖圆形总周长的60％至90％。
所述向上延伸的侧刷轴线可以与所述底盘的下侧形成的角度小于90度。
在一些实施方式中，所述侧刷包括多个离散的刷毛簇，它们布置成圆形配置，无刷毛区域在所述离散的刷毛簇之间。所述无刷毛区域可以是由离散刷毛簇的圆形配置所限定的圆形的总周长的10％至30％。在一些情况下，悬壁传感器安装到所述底盘并且响应于从所述悬壁传感器下方的地板表面向上反射的辐射。所述侧刷刷毛簇配置成扫过所述悬壁传感器正下方的区域。在一些情况下，所述侧刷布置成使得在侧刷的旋转过程中，所述侧刷的刷毛在所述成对的两个清洁辊的外表面之下清扫。
在一些示例中，所述清洁辊中的至少一个包括或者是具有辊芯和刷毛的辊刷，刷毛从芯延伸来限定所述辊刷的外表面。在一些实施方式中，所述清洁辊中的每个是或者包括辊刷。在清洁辊的反向旋转过程中，所述第一清洁辊的刷毛可以延伸到所述第二清洁辊刷的刷毛之间的空间中。在其它实施方式中，仅所述清洁辊之一是或者包括辊刷，而所述清洁辊中的另一个没有刷毛。
在一些示例中，所述辊中的至少一个的外表面包括弹性聚合物。例如，所述弹性聚合物可以形成所述外表面的凸起特征的暴露的表面。在一些情况下，所述弹性聚合物是以在弹性层上护套的形式。
在一些实施方式中，所述底盘具有前外边缘段，其是线性的。优选地，所述前外边缘段在所述底盘的宽度的至少中央90％上与所述成对清洁辊大体平行。所述侧刷可以布置成使得在侧刷的旋转过程中侧刷的刷毛清扫超过所述前外边缘段。所述底盘还可以在最接近所述侧刷的侧上具有外侧边缘段，所述外侧边缘段是线性的并且大体垂直于所述前外边缘段。所述侧刷的旋转方向可被选择成使得所述侧刷的部分首先在所述横向侧之下然后在所述前外边缘段之下清扫所需的时间大于所述侧刷的部分首先在所述前外缘段之下然后在所述横向侧之下清扫所需的时间。
优选地，所述成对清洁辊中的第一清洁辊延伸越过清洁机器人整体宽度的至少75％。
优选地，所述清洁辊一起覆盖由所述机器人覆盖的总地板面积的至少10％的地板面积。
在大多数情况下，所述清洁辊配置成围绕相应的平行辊旋转轴线旋转。所述向上延伸的侧刷轴线可以设置成相对于所述清洁机器人的向前驱动方向在所述辊旋转轴线中的至少一个之前。在一些示例中，所述辊旋转轴线之间的距离大于清洁辊直径之和的一半。在一些情况下，所述成对清洁辊中的至少一个布置成围绕设置在所述至少一个机动驱动轮之前的轴线旋转，并且优选地在小于前辊的约两倍直径的清洁机器人的前边缘的距离内。
在大多数情况下，所述成对辊将具有不同的长度。配置这些辊，使得成对辊中的至少一个(例如，在行进方向上的后辊)延伸超出所述侧刷的轴线，可以便于由侧刷清扫碎屑进入机器人的清洁路径，同时维持相对于机器人的整体宽度是实质性的整体有效的清洗路径宽度。在由成对辊限定的清洁路径以外遇到的碎屑可被有效地重新定位，使得向前驱动机器人允许清洁辊接合碎屑以便吸取到机器人中。
下面参照附图以及说明书，对本实用新型的一个或多个实施例的细节进行阐述。根据说明书和附图以及根据权利要求书，本实用新型的其他特征、目的以及优点将是显而易见的。
附图说明
图1A是示例性清洁机器人的透视图。
图1B是图1A所示的机器人的俯视图。
图1C是图1A所示的机器人的透视图，其中可拆卸的顶盖从机器人分离。
图2是图1A所示的机器人的简化示意侧视图。
图3是图1A的机器人的侧刷的透视图。
图4A是图1B所示的机器人的辊的透视图。
图4B是图4A的辊之一的分解透视图。
图4C是另一组辊的透视图。
图5A和5B是形成包围图4A所示的辊的护罩的机器人底盘的一部分的透视图。
图5C是图4A所示的辊之一的从动端的侧剖视图。
图5D是图4A所示的辊之一的非从动端的侧剖视图。
图6A是图1A的机器人的示例性传动系的正视图。
图6B是图6A的示例性传动系的底视图。
图7是机器人的控制器以及可与控制器进行操作的机器人的系统的框图。
图8是机器人清洁系统的简化示意性顶视图，其中示例性碎屑块由机器人吸取。
图9是机器人清洁系统的辊的简化示意性侧视图，其中示例性碎屑块由机器人吸取。
图10是机器人侧刷的实施方案的透视图，其中侧刷包含垂直定向的刷毛。
图11A是机器人的辊的实施方案的侧视图，其中辊具有多排刷毛。
图11B是图11A的辊之一的透视图。
各个附图相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
可动支撑的自主机器人可以清洁表面同时穿越该表面。机器人可以通过搅动碎屑和/或通过在表面上方施加负压(例如部分真空)从表面抬起碎屑并且从表面收集碎屑来从表面移除碎屑。机器人可以包括由辊和刷构成的清洁系统，其搅动碎屑并且便于吸入碎屑。如下面详细描述，可以使用辊和刷的配置来确保机器人可以从角落、裂缝以及对于机器人来说难以到达的场所收集碎屑。
通过总体概述，图1-8涉及自主清洁机器人100的实施方式。图1A-B分别示出了机器人100的透视图和底视图。如图1A所示，机器人100包括主体110、前部112和后部114。机器人100可以通过相对于由主体110限定的三个相互垂直轴线的运动的各种组合在地面上移动：横向轴线X、前后轴线Y、以及中央垂直轴线Z。沿着前后轴线Y的向前驱动方向被指定为F(以下称为“向前”)，沿着前后轴线Y的向后驱动方向Y被指定为A(以下称为“向后”)。横向轴线X大致沿着由轮模块120a、120b的中心点限定的轴线在机器人100的右侧R和左侧L之间延伸，简要参照图1B。前部112具有的前表面103大致垂直于机器人100的侧表面104a-b。简要参照图1A和1B，圆形表面107a-b将前表面103连接到侧表面104a-b。前表面103是机器人主体的宽度的至少90％。后部114通常为圆形，具有半圆形横截面。设置在主体110的顶部上的用户接口140接收一个或多个用户命令和/或显示机器人100的状态。设置在前部112上的声纳传感器530a用作超声波信号换能器来评估障碍物到机器人100的距离。主体110的前部112还带有保险杠130，其检测(例如，经由一个或多个传感器)机器人100的驱动路径中的障碍物。例如，下面参照图1B，其示出了机器人100的底视图，随着轮模块120a、120b在清洁过程期间推动机器人100穿过地板表面，机器人100可以响应于由保险杠130检测到的事件(例如与障碍物、壁碰撞)，通过控制轮模块120a、120b来操纵机器人100响应于该事件(例如远离障碍物)。
仍参照图1B，机器人100的前部112的底表面还包括清洁头180、侧刷140、轮模块120a-b、脚轮126、间隙调节器128a-b以及悬壁传感器530b。设置在前部112上的清洁头180接收围绕轴线XA旋转的前辊310a和围绕轴线XB旋转的后辊310b。这两个轴线XA和XB大致平行于轴线X。简要参照图2，前辊310a和后辊310b的转动方向相反。更具体地，后辊310b沿逆时针方向CC转动，前辊310a沿顺时针方向C转动。返回参照图1B，辊310a-b可释放地连接到清洁头180。机器人主体110包括侧刷140，其设置在机器人主体110的底前部112上。侧刷140轴线ZC沿机器人的轴线X和Y偏移，使得其位于主体110的前部112的侧面侧上。在使用中，侧刷140旋转并扫过悬壁传感器530b之一正下方的区域。前辊310a和后辊310b与侧刷140协作来吸取碎屑，该过程将在后面更详细地讨论。侧刷轴线ZC设置在前辊轴线XA和后辊轴线XB的前面。
轮模块120a、120b沿着横向轴线X大致相对，并且包括驱动相应轮124a、124b的相应驱动马达122a、122b。轮模块120a-b的前进驱动通常诱导机器人100沿向前方向F运动，而轮模块120的后退驱动通常促使机器人100沿向后方向A运动。驱动马达122a-b可释放地连接到主体110(例如，经由紧固件或无工具连接)，其中驱动马达122a-b大致定位在相应轮124a-b之上。轮模块120a-b可释放地连接到主体110，并且由相应的弹簧125(图2所示)迫使与地板表面接合。弹簧偏压(将在后面示出和描述)允许驱动轮124a-b保持与地板表面的接触和牵引，同时机器人100的清洁元件(例如辊310a-b)还接触地板表面。
机器人100还包括脚轮126，其设置成支撑机器人主体110的后部114。脚轮126回转，并且是垂直弹簧加载的，以偏压脚轮126来保持与地板表面接触。脚轮126骑跨在硬止动件上而机器人100是可动的。脚轮126中的传感器检测到机器人100是否不再与地板表面接触(例如当机器人100从楼梯往后退，允许垂直弹簧加载的回转脚轮126下降)。脚轮126额外地保持机器人主体110的后部114离开地板表面，防止机器人100在其穿过地板时或机器人100爬升障碍物时刮擦地板表面。脚轮126的弹簧偏压允许机器人100的重力中心CG(图2所示)的位置的公差，以保持辊310a-b与地板10之间的接触。机器人100的空载重量介于约10和60N之间。机器人100的大部分重量在驱动轮124a-b之上，以确保在表面上的良好牵引力和移动性。设置在机器人主体110的后部114上的脚轮126可以支撑在机器人重量的约0-25％之间。
由邻近驱动轮124a-b且在其前方的机器人主体110可旋转支撑的间隙调节器128a-b是保持主体110的底表面与地板表面之间最小间隙高度(例如，至少2mm)的辊。间隙调节器128a-b支撑在机器人重量的约0-25％之间，并且确保机器人100的前部112在机器人100加速时不坐在地上。
机器人100包括位于机器人主体110的前边缘和后边缘附近的多个悬壁传感器530b-f。悬壁传感器530c、530d和530e位于机器人的前表面103附近的前部112，悬壁传感器530b和530f位于后部114。每个悬壁传感器设置在侧表面之一附近，使得机器人100能够检测到来自其主体110两侧的即将到来的下降或悬壁。每个悬壁传感器530b-f发射辐射，例如红外光，并且检测辐射的反射来确定从悬壁传感器530b-f到悬壁传感器530b-f下方表面的距离。比地板和悬壁传感器530b-f之间的预期间隙更大的距离(例如大于2毫米)表明悬壁传感器530b-f已经检测到地板形貌中悬壁般的特征。
位于机器人前部112上的悬壁传感器530c、530d和530e定位成随着机器人沿向前方向F移动或随着机器人转动检测来自其主体110两侧的即将到来的下降或悬壁。因此，悬壁传感器530c、530d和530e定位在前右和前左拐角附近(例如，在将前表面103连接到侧表面104a-b的圆形表面107a-b附近)。悬壁传感器530e定位在圆形表面107b的约1-5mm内。由于侧刷在机器人拐角的位置，悬壁传感器不能被放置在圆形表面107a附近机器人的相对侧上相同的位置。为了仍捕捉到前面(例如，当机器人100正沿向前方向F移动时)或侧面(例如，当机器人转弯时)附近潜在的悬壁，机器人包括位于靠近侧刷140的拐角附近的成对悬壁传感器。第一悬壁传感器530d位于沿着机器人的前边缘103，第二悬壁传感器530c位于沿着机器人的右侧。悬壁传感器530c和530d分别定位在距机器人100的拐角(例如，圆形表面107a)至少10mm和40mm之间。悬壁传感器530c和530d定位在侧刷140附近，使得侧刷140在使用中旋转并扫过悬壁传感器530c和530d的正下方的区域。
图1C示出了机器人100的透视图，其中移除了可移除的顶盖105。参照图1C，机器人主体110支撑动力源102(例如电池)，用于向机器人100的任何电气部件供电，以及真空模块162，用于产生真空气流以将碎屑沉积到灰尘容器(未示出)中。简要参照图2，总体示出了气室182的位置和垃圾箱202。气室182是清洁头180中辊310上方的腔室，垃圾箱202位于机器人的后部114。导管(未示出)将气室182与垃圾箱202连接。真空模块162包括由马达驱动的叶轮(未示出)，以从气室182产生气流进入垃圾箱202。返回参照图1C，把手106可以用来释放可移除的顶盖以接近垃圾箱。释放可移除的顶盖还允许接近用于清洁头180的释放机构，其可释放地连接到机器人主体110。用户可以移除垃圾箱202和/或清洁头180，以清洁任何积累的灰尘或碎屑。不需要大量拆卸机器人100进行清洁，用户可以移除清洁头180(例如，通过释放工具更少的连接器或紧固件)，并且通过抓住并拉动把手106来清空垃圾箱202。机器人100还支撑机器人控制器151，这将在后面更详细地描述。通常，控制器151操作机器人100的机电部件，比如用户接口140、轮模块120a-b和传感器530(图1A-B所示)。
例如，本文公开和示出的真空模块、垃圾箱和清洁头可以包括如在2012年4月30日提交的标题为“机器人真空”的美国专利申请序列第13/460261号中公开的真空系统、垃圾箱和清洁头，其全部内容通过引用并入本文。
图2是机器人100的简化示意侧视图，其示出了上述驱动轮悬挂系统的示例。虽然仅示意性地示出了轮模块120a，但应理解的是，类似的悬挂系统用于轮模块120b。轮模块120a固定到机器人主体110并且接收弹簧偏压，例如介于约5和25牛顿之间，其向下偏压驱动轮124a并且远离机器人主体110。参照图2，驱动轮124a由驱动轮悬架臂123支撑。驱动轮悬架臂123是悬臂，其具有枢转点123a、轮枢转点123b、以及与枢轴点123a和轮枢转点123b间隔开的弹簧锚定点123c。枢转点123a固定到机器人主体110，轮枢轴点123b旋转地支撑驱动轮124a。连接到第三端123b的驱动轮悬架弹簧125偏压驱动轮124a朝向地板表面10。弹簧125在弹簧锚定部123b产生力，从而使悬架臂123围绕枢转点123a旋转来移动驱动轮124a朝向地板表面10。例如，驱动轮124a可以在移动到缩回位置进入机器人主体110时接收约20牛顿且在移动到展开位置时接收约10牛顿的向下偏压。
机器人100的重心CG位于驱动轴线之前(0-35％)，以帮助保持主体110的前部112向下，使辊310a-b与地板接合。例如，重心放置允许机器人主体110围绕驱动轮124a、124b向前枢转。
图3示出了侧刷140的结构。侧刷140搅动地板表面上的碎屑，将碎屑移动到真空模块162(图1C所示)的向前清洁路径中。侧刷140延伸超出机器人主体110(例如简要参照图1A，延伸超过机器人主体110的侧表面104和前表面103)，允许侧刷140搅动难以到达的区域比如角落和家具周围的碎屑，使得辊可以吸取碎屑。侧刷140围绕侧刷轴(未示出)跨越通过的轴线ZC旋转。侧刷140还包括从轴的自由端附近延伸的支柱150和连接到每个支柱自由端的刷毛簇160。刷毛160是纤维状的，可以由合成或天然纤维比如尼龙或动物毛发制成。当机器人主体110在地板表面10上时，轴线ZC定向成使得其与限定地板表面10的平面形成非垂直角度，并且与机器人的底表面形成非垂直角度。与机器人的底表面所形成的角度小于90度。轴线145直接连接到设置在机器人主体110中的马达。支柱150围绕轴线ZC均匀地间隔开，围绕轴线ZC总体上轴对称，并且每个从轴线ZC延伸约1至2英寸。支柱150由柔性材料比如弹性体制成，使得它们在与硬表面和障碍物接触时变形。如图所示，三个柔性支柱150A-C彼此间隔开60度。刷毛簇160具有大致相同的长度和覆盖范围。以由支柱150从轴145的延伸所限定的圆布置的刷毛簇160覆盖圆的总周长的10％至30％。
图4A、4B和4C涉及图1B中所示的辊310a-b的结构。图4A和4C示出了具有间隔开的人字形叶片360的示例性相对辊310a-b。辊310a和辊310b的长度不同，但结构相似。后辊310a的长度约为7英寸，前辊的长度约为6英寸。每个辊310a-b包括轴330的凸缘1840、1850和支撑管350的泡沫芯140。管350形成每个辊的外表面，并且由高摩擦材料比如弹性体制成，从而更好地抓住碎屑并允许变形。例如，管350可以由热塑性聚氨酯(TPU)制成。在一个实施方式中，管350的壁的厚度为约1毫米、内径为约23毫米以及外径为约25毫米。弹性聚合物管350的叶片360突显管350的外表面的特征。由叶片360的尖端扫过的外圆周的外径为约30毫米。
仍参照图4A和4C，辊310彼此面对，使得管350上的人字形叶片360镜像。图示辊的每个人字形叶片包括中央点365和两个侧面或腿367，它们由此在前辊310a上向下延伸并且由此在后辊310b上向上延伸。V形人字形的两条腿呈7°的角度。叶片360的人字纹形状吸取远离辊的侧面并朝向辊中心的毛发和碎屑，以进一步防止毛发和碎屑迁移朝向他们可以与机器人真空的操作干扰的辊端部。叶片360与管350一体地形成，并且限定V形人字形从管350的一端延伸到另一端。人字形叶片360围绕管350的圆周等距间隔开。叶片360对齐成使得一个人字形的端部与相邻人字形的中心点365是共面的，以便提供人字形叶片360与可压缩辊310接合的接触表面之间的恒定接触。这种不间断的接触消除了由接触和不接触状况之间的变化所创建的噪声。人字形叶片360以相对于辊310的径向轴线且朝向旋转方向倾斜的角度α例如约45°从管350的外表面延伸。
如上所述，辊310面对彼此，使得管350上的人字形叶片360镜像。在图4A的示例中，较长辊(例如，辊310b)的人字形叶片围绕中心点365是对称的，使得从中心点365延伸到右侧的腿367的长度具有从中心点365延伸到左侧的腿367大致相同的长度。为了使较短的辊(例如，前辊310a)形成人字形的镜像，辊310a围绕中心点365是不对称的。相反，从中心点365延伸到右侧的腿367具有的长度不同于从中心点365延伸到左侧的腿367。延伸朝向侧刷140的辊310a的腿367比延伸朝向机器人310的侧面(无侧刷)的腿367更短。在图4C的示例中，较短辊(例如，辊310a)的人字形叶片围绕中心点365是对称的，使得从中心点365延伸到右侧的腿367的长度具有从中心点365延伸到左侧的腿367大致相同的长度。为了使较长的辊(例如，辊310b)形成人字形的镜像，辊310b围绕中心点365是不对称的。相反，从中心点365延伸到右侧的腿367具有的长度不同于从中心点365延伸到左侧的腿367。延伸朝向侧刷140的辊310b的腿367比延伸朝向机器人310的侧面(无侧刷)的腿367更长。
图4B示出了辊比如图4A的辊310a的侧透视分解图。轴330连同其驱动端的凸缘1840和1850一起被示出。非驱动端的轴插入件1930和凸缘1934同样连同非驱动端的护罩730b一起被示出。两个泡沫插入件140a-b装配到管350中来为管350制成可折叠的弹性泡沫芯140。泡沫芯140是弹性的，使得当泡沫芯140经受导致形变的力时，一旦除去该力，泡沫芯140就弹回其未变形状态。如图所示，管350形成包括泡沫芯140的护套。因为人字形叶片360从管350的外表面延伸(例如，弹性管状辊的直径的至少10％的高度)，它们进一步防止线状元件直接缠绕着管350的外表面。因此，叶片360防止毛发或其它绳线状碎屑紧紧地缠绕着辊310的泡沫插入件140且降低清洁的效力。
该清洁系统包括设置在机器人主体部(例如箱)上的收集体积、布置在第一和第二辊刷上的气室、以及与所述气室和收集体积气动连通的导管。在一些示例中，清洁头180限定的凹部具有L形，用于接收不同长度的辊刷310a和310b。凹部允许辊310a和310b与地板表面10接触进行清洁。
参照图5A-B，清洁头180包括布置在辊310a和310b之上的气室730a、730b。导管或管道731a、731b提供了气室730a、730b和收集体积之间的气动连通。气室730a、730b与辊310a-b协作以允许真空模块162集中空气流通过1mm或更少的空气间隙G。导管或管道731a、731b与存在于辊310a和310b之间的小间隙G对齐，使得导管或管道731a、731b的中心直接位于间隙G上方。气室730a、730b可以由整体件模制塑料形成。此外，气室730a、730b的形状可以配置成提供辊的边缘和气室730a、730b的表面之间最小的间距(例如，1mm或更少)，以聚集辊之间的气流。
提供气室730a、730b和收集体积之间的气动连通的导管或管道731a、731b的形状可以根据所期望的气流特性而变化。在一个示例中，如图5A所示，导管或管道731a沿着两个辊310a中较短的长度延伸。在本示例中，导管或管道731a未沿着相邻于侧刷140的较长辊310b的部分延伸。通过包括仅在两个辊310a和310b彼此相对的区域内的导管或管道731a，气流集中在辊之间。虽然没有相邻于较长辊310b的附加部分的导管(例如，相邻于侧刷的部分)，由该区域中较长辊310b所收集的碎屑通过辊的人字形形状和护罩的倾斜部分被引导朝向导管或管道731a。因此，较长辊的整个长度有助于碎屑的收集，即使在辊的正上方不存在导管或管道731a。在另一示例中，如图5B所示，导管或管道731b沿着较短辊310a和较长辊310b的长度延伸。在本示例中，导管或管道731b在两个辊310a和310b之间的区域中具有的宽度不同于相邻于较长辊310b的附加部分的区域(例如，相邻于侧刷的部分)。导管或管道731b的部分的更小开口有助于防止空气损失。通过包括沿着两个辊的整个长度的导管或管道731b，气流可以有助于沿着辊的整个长度的碎屑收集。
图5C是清洁头辊310的实施例的示例性驱动端的剖视图。传动系(其将在后面更详细地描述)包括后辊齿轮箱450a和前辊齿轮箱450b。传动系连同辊驱动轴1820和两个套管1822、1824一起示出在齿轮箱壳体1810中。例如，如本领域技术人员所理解，辊驱动轴1820可以具有正方形横截面或六边形横截面。护罩730a示出为从辊管350内延伸以接触齿轮箱壳体1810和轴承1824，并且可以防止毛发和碎屑到达齿轮1800。辊的轴330接合辊驱动轴1820。在图示的实施例中，围绕驱动轴1800的轴330的区域包括较大的凸缘或防护1840和由此向外间隔开的较小的凸缘或防护1850。凸缘/防护1840、1850与护罩1830合作，以防止毛发等各种碎屑朝向齿轮1800迁移。示出了示例性的管重叠区域1860，其中管350重叠护罩730a。图5C所示的凸缘和从动端的重叠部分可以创建迷宫式密封来防止毛发和碎屑朝向齿轮运动。在某些实施例中，设法进入辊(尽管护罩重叠区域1860)的毛发和碎屑可以聚集在毛发井或空心袋1870内，其可以以这样的方式收集毛发和碎屑，也就是大致防止毛发和碎屑与清洁头的操作冲突。另一个毛发井或空心袋可以由较大的凸缘1840和护罩730a限定。轴和周围可折叠的芯优选地从辊的该从动端上的毛发井延伸到辊的另一非驱动端上的毛发井或其它护罩型结构。
图5D是辊310的实施例的示例性非从动端的剖视图。辊的非从动端的销1900和套管1910示出为坐落在清洁头下部壳体390中。护罩从套管壳体1920延伸到辊管350中，例如具有腿1922，以围绕销1900和套管1910，以及具有较小凸缘或防护1932和较大凸缘或防护1934的轴插入件1930，较大凸缘1934向外延伸到几乎接触护罩1920的内表面。示出了示例性的管重叠区域1960，其中管350重叠护罩730b。图5D所示的凸缘/防护和驱动端的重叠部分创建迷宫式密封，以防止毛发和碎屑朝向齿轮运动。护罩最好成形为防止毛发进入辊的内部和毛发迁移到销的区域。设法进入辊(尽管护罩重叠区域1960)的毛发和碎屑聚集在可以以大致防止毛发和碎屑与清洁头的操作干扰的方式收集毛发和碎屑的毛发井或空心袋1970内。另一个毛发井或空心袋由较大的凸缘1934和护罩730b限定。
参照图6A-B，分别示出了示例性传动系600的前透视图和底透视图，用于驱动侧刷140、后辊310b和前辊310a，使得辊310a-b彼此反向旋转。马达620可以直接驱动侧刷140。从马达620到驱动后辊310b的轴的齿轮系的传动比与从马达620到驱动前辊310a的轴的齿轮系的传动比相同，其约为1:10至1:30(例如1:10至1:15、1:15至1:20、1:20至1:25；1:25至1:30)。在一个特定的示例中，主刷以1200至1330RPM转动，角刷运行在50-100RPM之间。从马达轴625，传动系600包括齿轮，使得马达620可以驱动后辊310b和前辊310a。侧刷锥齿轮630可以驱动后辊锥齿轮640b和前辊锥齿轮640a。侧刷锥齿轮630和后辊锥齿轮640b之间的配合角度可以是90度或稍微偏移90度。同样，侧刷锥齿轮630与前辊锥齿轮640a之间的配合角度还可以是90度或稍微偏移90度。前辊锥齿轮640a可以联接到驱动齿轮655a(其联接到前辊轴660a)。后辊锥齿轮640b可以联接到传送齿轮650b、650c，其驱动联接到后辊轴660b的驱动齿轮655b。图6A-B所示的结构允许马达从图6B的透视图逆时针方向旋转，以促使各部分更接近后辊和前辊310a-310b的地板，以朝向辊之间的间隙G旋转。
参照图7，为了实现可靠且具有稳定性的自主运动，机器人100包括机器人控制器151，其操作清洁系统170、传感器系统500、驱动系统120和导航系统600。清洁系统170配置成通过使用辊310、侧刷140和真空模块162来吸取碎屑。
传感器系统500具有若干种不同类型的传感器530，可以用来彼此结合以创建机器人环境的感知，足以允许机器人100作出关于在该环境中采取行动的智能决策。传感器系统500包括障碍检测避障(ODOA)传感器、通信传感器、导航传感器、接触传感器、激光扫描仪以及成像声纳等。简要参照图1A-B，传感器系统500还包括测距声纳传感器530a、接近悬壁传感器530b、可以与间隙调节器128a-b操作的间隙传感器、可以与脚轮126操作的接触传感器、以及检测保险杠130何时遇到障碍的保险杠传感器系统400。另外或可替代地，传感器系统530可以包括但不限于接近传感器、声纳、雷达、LIDAR(光探测和测距，其会引起测量散射光的属性来查找遥远目标的范围和/或其它信息的光学遥感)等、红外线悬壁传感器、接触传感器、摄像机(例如，容积点云成像、三维(3D)成像或深度图传感器、可见光摄像机和/或红外线摄像机)等。
驱动系统120(其包括轮模块120a-b)可以基于具有x、y、和θ分量(图1A所示)的驱动指令来操纵机器人100跨越地板表面。控制器151操作导航系统600，其配置成以伪随机模式操纵机器人100跨越地板表面。导航系统600是在机器人控制器151上存储和/或执行的基于行为的系统。导航系统600与传感器系统500通信，以确定并发出驱动指令到驱动器系统120。
控制器151(执行控制系统)配置成使机器人执行行为，比如以跟随壁的方式、清扫地板的方式操纵，或者在障碍物例如由保险杠传感器系统400检测到时改变其行进方向。机器人控制器151可以响应于围绕机器人100设置的传感器系统500的一个或多个传感器530(例如，保险杠、接近、壁、停滞和/或悬壁传感器)，如前面所述。控制器151可以响应于从传感器530接收的信号重新定向轮模块120a、120b，使机器人100避开障碍物和杂乱同时处理地板表面10。如果机器人100在使用过程中被卡住或缠结，则机器人控制器151可以通过一系列逃逸行为引导轮模块120a、120b，使得机器人100可以逃脱并恢复正常的清洁操作。
机器人控制器151可以通过独立地控制每个轮模块120a、120b的旋转速度和方向来在任何方向上操纵机器人100跨越地板表面。例如，机器人控制器151可以在向前方向F、向后方向A、向右方向R和向左方向L上操纵机器人100。随着机器人100大致沿着前后轴线Y移动，机器人100可以进行反复交替的左右转动，使得机器人100围绕中心垂直轴线Z来回旋转(以下称为摆动运动)。此外，摆动运动可以由机器人控制器151用来检测机器人停滞。另外或可替代地，机器人控制器151可以操纵机器人100以大致在适当位置旋转，例如使得机器人100可以操纵成远离障碍物。机器人控制器151可以在大致随机的(例如伪随机的)路径上引导机器人100，同时穿过地板表面。
图8示出了主体宽度为W和前边缘宽度WF的机器人100的底表面的简化视图。主体宽度W由沿着横向轴线X测量的机器人100的最宽部分限定。前边缘宽度WF指平行于横向轴线X的前表面的部分的宽度。随着辊310a-b旋转，面对地板的辊310a-b的外表面相互配合以将碎屑引导到垃圾箱102中。沿着Y轴线测量的旋转纵向轴线XA、XB之间的间隔距离DS大于或等于辊310a-b的直径之和的一半。因此，小间隙G存在于辊310a和310b之间。同样沿着Y轴线测量的前表面距离DF限定旋转前纵向轴线XA和前表面103之间的距离，其小于或等于前辊310a的直径的两倍。在一些示例中，前辊310a的前边缘距机器人的前边缘103小于约2厘米(例如，小于约2厘米、小于约1厘米、小于约0.5厘米)。后辊310b比前辊310a更长。较长的后辊310b包括两个端部311a-b，较短的前辊310a包括两个端部312a-b。两个端部311a和311b之间的距离限定后辊清洁宽度WR1，两个端部312a和312b之间的距离限定前辊清洁宽度WR2。两个辊310a-b中较宽的辊(即后辊310a)的宽度限定总体辊清洁宽度WR。辊清洁宽度WR表示机器人100的跨越随着机器人100被向前或向后驱动将能够在没有侧刷的帮助的情况下采用辊的机械运动来检拾和吸取碎屑。辊清洁宽度WR是机器人100的前部112的宽度W的至少约75％(例如至少约75％、至少约80％、至少约90％、至少约95％)。在一些示例中，前辊310a清洁宽度WR1与后部辊310b清洁宽度WR1的比率介于约1:2和9:10之间(例如约1:2和9:10之间；约6:10和9:10之间；约7:10和9:10之间；约4:5；约9:10)。在一些示例中，后辊310b清洗宽度WR2可以是比前辊310a清洗宽度WR1大至少约0.5英寸(例如至少约0.5英寸；至少约为0.75英寸；至少约1英寸；至少约1.5英寸；至少约2英寸)。
如前所述，空气可以通过前辊310a和后辊310b之间的空气间隙G被拉动，例如由容纳在真空模块162(图1C所示)内的叶轮或其。叶轮可以将空气从清洁头下面的环境拉入清洁头，并且所得的真空抽吸可以帮助辊310从辊310下面的环境抬高污垢和碎屑通过前辊310a和后辊310b之间的空气间隙G进入机器人真空的垃圾箱202(图1C所示)。端部311a-b具有的长度为LR2，端部312a-b具有的长度为LR1，它们分别等于辊310a和310b的直径。在所示的示意图中，辊310a-b配合来形成辊覆盖区域，其由每个辊的投影面积和投影空气间隙面积的总和来限定。辊覆盖区域的面积AR可以由以下的公式(1)来确定：
(1)AR＝LR1WR1+LR2WR2+GWR2
在如图所示的实施方式中，辊覆盖区域面积AR覆盖机器人100的总投影面积AT的10％至50％。在一些示例中，辊覆盖区域面积AR覆盖机器人100的总投影面积AT的25％至35％。
当侧刷140沿逆时针方向CC旋转时，在大致圆形侧刷清洁区域525中的地板表面上的任何物体接触侧刷140。支柱和从支柱伸出的刷毛随着轴围绕轴线ZC旋转而清扫侧刷清洁区域525。侧刷清洁区域525在辊310的外表面之下清扫。侧刷140可以产生侧刷清洁区域525，其延伸超出机器人主体110的底板突起，使得机器人可以清洁难以到达的位置。侧刷清洁区域525可以延伸超出机器人主体110的前表面103和机器人主体110的侧表面104a。在该示例中，沿X轴线测量，辊端部311a延伸得比侧刷轴线ZC更远约0.5厘米至5厘米。在一些示例中，侧刷包括的刷毛具有的长度延伸到较短的辊。在一些附加的示例中，侧刷包括的刷毛具有的长度延伸超过从大致直的侧表面延伸的线与大致平行于前大体平坦面的线的交点。支柱和刷毛可以定位成接触辊310的外表面，或者可以在辊310之下清扫而不接触它们。
使用方法
图8进一步示出了随着机器人100沿着壁500向前移动由机器人100的侧刷140清扫大块碎屑D。图8-9一起示出了便于大块碎屑D的吸取的过程。机器人100处于使用中，并且由其轮驱动以沿向前方向F移动。辊310a和310b旋转成使得最靠近地面的辊表面正朝着辊310a-b之间的间隙移动。侧刷140沿逆时针方向CC被驱动，使得延伸超过机器人主体的侧刷的部分朝向机器人100的中心轴线Y旋转。机器人100遇到壁500且已导航到一个位置，使得机器人100的侧表面是大致平行的，并且靠近壁500。
大块碎屑D最初坐靠着壁500，使得随着机器人100在向前方向F上沿壁移动，大块碎屑D具有的从Y轴线的距离比后辊端部311a更远。所述另一种方式，辊清洁宽度WR最初不包括该块碎屑D。仍然参照图8，机器人沿着壁500移动，使得侧刷清洁区域525可以达到由壁500和地板限定的角落。如图所示，侧刷清洁区域525与壁干扰，但侧刷140的柔性结构允许侧刷140响应于与壁的接触而变形。当机器人到达大块碎屑D时，大块碎屑D进入侧刷清洁区域525并且由侧刷140搅动，使得需要路径P通常跟随侧刷140的逆时针旋转。侧刷140迫使碎屑D定位得比后辊端部311a更靠近Y轴线。其结果是，碎屑D移入辊清洁宽度WR的前方路径，并且可以由辊吸取。随着机器人被向前驱动，大块碎屑D接触前辊310a。位于比后辊310b更靠近地板的前辊310a引导碎屑D朝向后辊与前辊之间的间隙G。
图9是辊的侧剖视图，示出了碎屑D已被引导朝向辊之间的间隙G。如图所示，前辊310a沿逆时针方向CC旋转，后辊310b沿顺时针方向C旋转。前辊310a在该透视图中逆时针旋转，使得更靠近地板10的部分旋转朝向间隙G进入气室730a-b。后辊310b同样旋转朝向间隙G，因此顺时针旋转。如所讨论，护罩与辊配合，使得真空模块创建从间隙G聚焦的吸气路径555。吸气路径555开始于间隙G附近，并且被向内引导朝向机器人的垃圾箱，促进灰尘和碎屑吸进垃圾箱。如图9所示，辊310是可折叠的，以允许碎屑D穿过间隙G，尽管碎屑的尺寸大于辊之间的间隙。在碎屑已穿过辊310之后，辊将因其弹性而保留(反弹至)其圆形横截面，且碎屑将向上移动朝向垃圾箱导管。
尽管侧刷轴线示出为在机器人的底表面上，但在一些实施方式中，侧刷可以从机器人底表面的插入部延伸。插入部可以抬高并且倾斜侧刷，使得侧刷随着辊旋转而接触其表面。
尽管声纳传感器在本文中被描述为布置在保险杠上，但这些传感器可以额外地或可替代地布置在机器人上的任何各种不同的位置。例如，声纳传感器可以设置在机器人的侧表面上，以允许机器人随着其准备旋转而预测即将到来的障碍物。
尽管轮悬架悬臂已被示出为三角形材料件(其允许在三个点连接到弹簧、轮、以及机器人主体)，但是在一些实施方式中，悬架悬臂可以是L形材料件。枢转点和锚定点可以位于与三角型的悬架悬臂的枢转点和锚定点大致相同的位置。
虽然已经示出并描述了示例性侧刷，但还可以实施额外的侧刷来从机器人的多个方向搅动碎屑。支柱的数量可以变化，且因此间距也可以改变。
尽管侧刷轴线ZC已经被描述为与机器人的底表面形成的角度小于90度，但是在一些实施方式中，侧刷轴线可以与机器人的底表面形成的角度在80和88度之间。
尽管侧刷轴线ZC已经描述为设置在后辊和前辊轴线XB、XA之前，但是在一些实施方式中，侧刷可以设置在前辊轴线之后、后辊轴线之前。
尽管侧刷的支柱已经描述为是柔性的，但在一些实施方式中，支柱可以是刚性的。例如，不延伸超出机器人主体的支柱不会影响如前所述的附近的硬质表面和障碍物，且因此可以是刚性的，而不会有损坏的危险。
尽管侧刷的轴已被描述为是与马达轴相独立的部件，但是在一些实施方式中，侧刷的轴可以是马达轴。下面参照图10，在一些示例中，环形结构152可以支撑刷毛160，其以约25至35度的角度从环形结构152延伸到由朝向地板的环形结构所形成的平面，从而形成圆形刷来检拾碎屑。在另一示例中，刷毛可以以一定角度彼此延伸，使得它们交叉。如上所述，悬壁传感器位于侧刷范围之下。因此，为了允许IR传感器观察机器人下方的地板，刷毛可被分成刷毛束，其延伸形成大致圆形的刷结构，在刷毛束之间具有间隙。通常，围绕由刷毛形成的圆的圆周测量，该圆周的约60％至约90％(例如，约60％至约70％、约70％至约80％、约80％至约90％)可以由刷毛占用，留下约10％至约40％(例如，约10％至约20％、约20％至约30％、约30％至约40％)开放，以由悬壁传感器观察IR反射。刷毛材料可以包括合成纤维、动物或植物纤维、或本领域中已知的其他纤维材料。
上述的传动系是采用单一机械能源驱动机器人辊和侧刷的装置的一个示例。上述传动系的其它动力输送系统或配置可以被实施为旋转辊和侧刷。尽管传动系被描述为具有如图5所示的齿轮配置，但应当理解的是，传动系的传动比可以根据需要的扭矩、速度以及机器人的任何实施方式的旋转方向的规定进行修改。传动系可以被修改为具有额外的或更少的齿轮来获得所需的齿轮比，所需的旋转感。传动系还可以包括皮带、链条或本领域中已知的其它装置来通过传动系在更长的距离上传递力。在各实施方式中(其中侧刷的轴线与地板产生锐角)，配合(后辊或前辊)锥齿轮之一可以以小于90度与侧刷锥齿轮配合，且另一配合锥齿轮可以以大于90度与侧刷锥齿轮配合。
尽管传动系被描述为同时驱动辊和侧刷，但是在一些实施方式中，单独的传动系可以驱动每个辊和侧刷。在其它实施方式中，传动系可以驱动一个辊和侧刷，另一个辊可以不被驱动或者由独立的传动系驱动。
前辊和后辊的旋转速度可能不同于马达输出的旋转速度，并且可能不同于叶轮的旋转速度。叶轮的旋转速度可能不同于马达的旋转速度。在使用中，前后辊、马达和叶轮的旋转速度可以保持基本恒定。
虽然泡沫芯已经被描述为支撑辊的管，但是在其他实施方式中，曲线形轮辐代替支撑管的泡沫的所有或部分。曲线形轮辐可以在两个泡沫插入物之间支撑辊的中央部分，并且例如可以与辊管和人字形叶片一体地成形。
虽然在一个实施方式中辊被示出为包括六个人字形叶片，但是在其他实施方式中，辊可以具有更多或更少的叶片。例如，具有较大的挠性叶片，每个叶片可以接触地板达更长的时间段。其结果是，较少的叶片可被用于维持相同量的地板接触时间。
尽管叶片角度α被描述为相对于径向轴线是约45°，但是在一些实施方式中，人字形叶片的角度α可以相对于径向轴线在30°和60°之间。在旋转方向使人字形叶片倾斜可以减小叶片根部的应力，从而降低或消除叶片撕裂远离弹性管状件的可能性。一个或多个人字形叶片接触清洁表面上的碎屑，并且在可压缩辊的旋转的方向上引导碎屑。
尽管V形人字形的V的腿之间的夹角已被描述为7°，但是在其它实施方式中，V的腿相对于在管状构件的表面上跟踪且从管的一端延伸到另一端的线性路径在5°至10°的角度。通过将角度θ限制为小于10°，可压缩辊可以通过模制工艺被更容易地制造。对于具有硬度大于80肖氏A的弹性体来说，比10°更陡峭的角度可能导致制造的失败。
尽管所述管已被描述为弹性体，但是在一些实施方式中，该管由硬度在60和80肖氏A之间的弹性材料注塑制成。不在该范围的软质硬度材料可以表现出过早磨损和灾难性破裂，硬度较大的弹性材料创建大量阻力(即阻碍旋转)，并且可以导致疲劳和应力骨折。
本示例中所示的辊包括同心层。尽管每个辊被示出并描述为是连续的，但是在一些实施方式中，所述辊中的至少一个比如前辊或后辊可以包括围绕相同的旋转轴线旋转的两个或更多个单独的纵向辊段。单个辊的段可以分别具有其自己的驱动机构或者被联接，使得单个传动系可致动所有的段。在其他实施方式中，与辊(例如管、叶片等)相关的长度和直径可能会有所不同。
尽管叶片被示为从辊的外端连续跨越到辊的中心，但是在一些实施方式中，叶片可通过沿同一直线上的段间断收敛。由于这些升高的段不彼此连接，所以它们比连续叶片更加灵活。此外，虽然辊已被描述为是从机器人的一侧跨越到机器人的另一侧的连续结构，但是在一些实施方式中，前辊或后辊可以被分成围绕同一轴线旋转的部分。例如，前辊可以具有围绕轴线XA旋转的两个大小相等的部分。间隙可以位于这两个部分之间。
尽管后辊310b的长度已被描述为7英寸且前辊310a的长度已被描述为6英寸，但是在其它实施方式中，辊的长度可以更长或更短。例如，具有较大直径的侧刷，前辊例如可以是后辊长度的一半。具有较大直径的侧刷，后辊同样可以更短。
在一些实现方式中，辊由相应的电刷马达或者由轮驱动马达或侧电刷马达中的一个单独驱动。一个辊可以独立于另一个辊而被驱动。从动辊刷搅动地板表面上的碎屑，将碎屑移入吸入路径便于撤离到收集体积。另外或可替代地，这两个辊中的一个可被驱动，而另一个不被驱动但仍具有围绕其纵向轴线的旋转自由度。从动辊刷可以移动被搅动的碎屑离开地面并进入相邻于辊刷的垃圾箱中或者进入管道之一。从动辊可以旋转，使得地板上的合力推动机器人前进。
此外，辊可以围绕它们各自的纵向轴线XA、XB在相同或相反的方向上旋转。优选地，辊反向旋转，使得其两个面对的表面在地板清洁过程中向上移动，以帮助碎屑吸入机器人。在一些示例中，机器人包括第一和第二辊马达。第一辊马达可以联接到前辊，并且在第一方向上驱动前辊刷。第二辊马达可以联接到后辊，并且在与第一方向相反的第二方向上驱动后辊。旋转的第一方向可以是相对于向前驱动方向的向前滚动方向。
在一些实施方式中，侧刷轴线ZC与轴线Z形成10-20度的角度。尽管侧刷清洁区域被示出和描述为大致圆形，但应该理解的是，轴线ZC从地板表面的更大偏移对于侧刷清洁区域来说导致更长椭圆形的形状。
尽管辊覆盖区域面积AR已被描述成占据机器人的总投影面积AT的20％至50％，但是在一些实施方式中，辊覆盖区域面积可以占据总投影面积的更小或更大的百分比。例如，在侧刷可以清扫更大面积的情况下，辊可以具有更小的宽度，并且仍然允许机器人实现类似的清洁功效。相反，在侧刷可以清扫更小面积的情况下，辊可以具有更大的宽度来实现类似的清洁功效。
尽管吸气路径被示出为起始于辊之间的间隙，但吸气路径可以延伸到大致接触地板的空气。空气流的路径可以延伸经过该间隙并且朝向地板，进一步协助辊引导碎屑朝向垃圾箱。
在一些实施方式中，机器人具有带有刷毛和/或拍打翼片的至少一个辊。刷毛是纤维的，并且可以由合成或天然纤维比如尼龙或动物毛发制成。图11A示出了示例性清洁头180的侧视图，其中前辊310a具有三组一个纵向排315刷毛318，后辊310b具有三组两个纵向排325a-b刷毛320a-b。成组的纵向排325a-b围绕辊芯140周向间隔开。每个刷毛318、320a、320b具有连接到芯140的一端和未连接的另一端。同一排(例如排315、325a、325b)的刷毛318、320a、320b均具有大致相同的长度。
每个刷毛318、320a、320b具有刷毛偏移O，限定为刷毛318、320a、320b相对于刷310旋转的期望方向C安装成在刷310的旋转轴线XA、XB前面或后面多远。安装在中心轴线XA、XB之前的刷毛318、320a、320b在接触地面10时自然会向后清扫，从而同安装在中心轴线后面的刷毛的配置相比，导致降低的功率消耗。对于相同的有效直径来说，安装在辊310的中心轴线XA、XB前面的刷毛318、320a、320b同样产生较长的刷毛318、320a、320b，形成的辊310相对较软。其结果是，相比于后偏移刷毛配置，跨越和清洁铺有地毯的地板表面同时的电流消耗或功率消耗可以显著减少。刷毛318、320a、320b具有的偏移例如在刷310的中心轴线XA、XB后面的0和3mm之间。
对于后辊310b来说，第一排325a具有直径为0.009英寸的刷毛320a，第二排具有直径为0.005英寸的刷毛320b。第一刷毛排325a(直径较大的刷毛排)比第二刷毛排325b(直径较小的刷毛排)相对更软，以妨碍围绕辊芯140的长丝缠绕(即较短的刷毛较硬)。随着机器人100从表面10拾取毛发，毛发可以不直接从表面转移到垃圾箱，而是对于毛发来说可能需要一些时间从刷310迁移并进入气室182然后到达垃圾箱。柔性刷毛减少毛发对辊的包封，促使毛发更加沉积到垃圾箱中。
辊310a、310b间隔开，使得其相应刷毛318、320、330的第二远端端部相距一定的距离，例如约1-10毫米。随着气室182积累碎屑，刷310a、310b刮擦碎屑离开气室182，从而尽量减少碎屑堆积。刷毛320a-b足够长，以与气室182干扰，保持气室182的内部清洁并且允许较长范围进入地板表面10上的过渡及泥浆线条。刷毛320a-b同样足够长，以与刷毛318干扰。
刷310a、310b包括叶片340，其布置在所述排315刷毛318或双排325刷毛320、330之间并且与之大致平行。每个叶片340包括弹性体材料，其中一端连接到芯140至另一端是自由的。叶片340防止毛发围绕辊芯314缠绕。此外，叶片340保持毛发朝向辊芯314的外部，以便于拆卸和清洗。
图11B是后辊310b的透视图。参照图11B，叶片340限定人字形于芯140上。叶片340比刷毛318、320、330更短。叶片340便于清除围绕芯140缠绕的毛发，因为叶片340防止毛发紧紧围绕辊芯314深深地缠绕。叶片340增加经过辊310a、310b的气流，这反过来又增加了毛发等碎屑沉积到垃圾箱202b中。因为毛发不围绕辊310的芯140深深地缠绕，所以真空仍可以拉动毛发脱离辊310。第一和第二刷毛排325a、325b在周向上沿着芯140间隔开窄间隙。排325a、325b还限定人字形于芯140上。
尽管第一排刷毛被描述为具有0.009英寸的直径，第二排刷毛被描述为具有0.005英寸的直径，但是在一些示例中，第一排刷毛具有的刷毛直径为0.003-0.010英寸，并相邻且平行于具有0.001-0.007英寸刷毛直径的第二排刷毛。
尽管刷毛被描述为具有大致相同的长度，但一排刷毛可以比另一排刷毛更长。例如，在辊具有三组两个纵向排刷毛的情况下，从旋转的辊轴线更远偏移的排可以比另一排更短。级联的刷毛长度可以确保这两排刷毛具有与地表面相等的接触。在一些示例中，更远偏移排刷毛的刷毛长度小于第二排的刷毛长度的90％。在一些实施方式中，更远偏移排可以进一步由与另一排刷毛不同的材料组合物制成。第一排的刷毛组合物可以比第二排的刷毛组合物更硬。软硬刷毛的组合(其中软刷毛比硬刷毛更长)可以允许毛发被捕获在较长软刷毛上，从而更快地迁移到收集箱。此外，更密和/或更硬刷毛的组合使得能够从万千表面类型检拾碎屑特别是毛发。第一排刷毛可以在从硬地板和硬地毯拾取碎屑时是有效的。软刷毛可以更好地适应并且将收集的毛发释放到气室中。随着清洁系统从地板表面抽吸碎屑，污垢和碎屑可以粘附到清洁头的气室。
尽管纵向排的数量示出为一个或两个，但是在其他实施方式中，可以有三个或更多个纵向排刷毛为一组。清洁头还可以包括其它元件来帮助清洁。例如，清洁头可以包括钢丝绳来防止较大的物体(例如，铁丝、衣物)缠绕着刷。钢丝绳可以垂直或水平放置，或者可以包括垂直和水平布置的组合。
机器人还可以包括至少一个刷条，其布置成平行于辊之一的刷毛并与之接合。刷条可以与接合的辊的旋转干扰，以从接合的刷毛剥离纤维或长丝。随着辊旋转来清洁地板表面，刷毛可以与刷条接触。刷条在刷的端部搅动碎屑(例如毛发)，并且将它们扫入真空气流用于沉积到垃圾箱中。辊允许机器人增加其收集的碎屑特别是毛发在垃圾箱中，并且减少缠结在刷上的毛发。
尽管上文描述的辊的替代实施方式包括在两个辊上的刷毛，但是在一些实施方式中，一个辊可以是本公开的示例性实施方式的弹性体辊，而另一个辊可以是上文所述的刷辊。在这样的组合中的每个辊可被设计成拾取特定类型的碎屑，使得机器人通常可以吸取多种碎屑。
已经对一些实施方式进行了说明。然而，要理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。因此，其它实施方式也在以下权利要求的范围之内。

Claims (29)

1.一种自主清洁机器人，包括：
底盘；
至少一个机动驱动轮，其安装至所述底盘，并且布置成推动所述机器人穿过表面；
成对清洁辊，其安装到所述底盘，并且具有暴露在底盘下侧上且至彼此的外表面，所述清洁辊可驱动成在机器人被推进的同时反向旋转，从而配合成将升高的碎屑向上引导到所述辊之间的机器人中；以及
侧刷，其安装至所述底盘，以围绕向上延伸的侧刷轴线在相邻于底盘横向侧的底盘的下方旋转；
其特征在于，所述成对清洁辊中的第一清洁辊的外表面横向延伸超过所述成对清洁辊中的第二清洁辊的外表面且横向超过所述侧刷轴线，使得所述第一清洁辊限定跨越侧刷轴线的清洁宽度。
2.根据权利要求1所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述成对清洁辊中的第一清洁辊的外表面横向延伸超过所述第二清洁辊的外表面至少一英寸。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述第一清洁辊的长度与所述第二清洁辊的长度的比率为10:9至2:1。
4.根据权利要求1或2所述的自主清洁机器人，还包括第一、第二和第三传感器，它们安装到所述底盘并且响应于从传感器下方的地板表面向上反射的辐射，第一传感器设置在所述机器人的前角落附近，第二传感器设置在靠近所述侧刷的机器人的前部附近，且第三传感器设置在靠近所述侧刷的机器人的附近部分上。
5.根据权利要求1或2所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述侧刷包括多个向下延伸的刷毛，它们布置成圆形配置，覆盖圆形总周长的60％至90％。
6.根据权利要求1或2所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述侧刷包括多个离散的刷毛簇，它们布置成圆形配置并且在其之间限定无刷毛区域，所述无刷毛区域是圆形总周长的10％至30％。
7.根据权利要求6所述的自主清洁机器人，还包括悬壁传感器，其安装到所述底盘并且响应于从所述悬壁传感器下方的地板表面向上反射的辐射，所述侧刷刷毛簇配置成扫过所述悬壁传感器正下方的区域。
8.根据权利要求1或2所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述向上延伸的侧刷轴线与所述底盘的下侧形成的角度小于90度。
9.根据权利要求1或2所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述清洁辊中的至少一个包括具有辊芯和刷毛的辊刷，刷毛从芯延伸来限定所述辊刷的外表面。
10.根据权利要求9所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述清洁辊中的每个包括辊刷。
11.根据权利要求10所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述第一清洁辊的刷毛在清洁辊的反向旋转过程中延伸到所述第二清洁辊刷的刷毛之间的空间中。
12.根据权利要求9所述的自主清洁机器人，其特征在于，仅所述清洁辊之一包括辊刷，所述清洁辊中的另一个没有刷毛。
13.根据权利要求1或2所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述辊中的至少一个的外表面包括弹性聚合物。
14.根据权利要求13所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述弹性聚合物形成所述外表面的凸起特征的暴露的表面。
15.根据权利要求13所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述弹性聚合物是采用弹性层上的护套的形式。
16.根据权利要求1或2所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述侧刷布置成使得在侧刷的旋转过程中，所述侧刷的刷毛在所述成对的两个清洁辊的外表面之下清扫。
17.根据权利要求1或2所述的自主清洁机器人，还包括马达，其可操作地连接到所述侧刷和所述清洁辊中的至少一个，使得所述马达的操作转动所述侧刷和至少一个所述清洁辊。
18.根据权利要求1或2所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述成对清洁辊中的第一清洁辊包括布置成围绕公共轴线旋转的两个辊段。
19.根据权利要求1或2所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述底盘具有前外边缘段，所述前外边缘段是线性的并且在所述底盘的宽度的至少中央90％上与所述成对清洁辊平行。
20.根据权利要求19所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述侧刷布置成使得在侧刷的旋转过程中侧刷的刷毛清扫超过所述前外边缘段。
21.根据权利要求19所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述底盘在最接近所述侧刷的侧上具有外侧边缘段，所述外侧边缘段是线性的并且垂直于所述前外边缘段。
22.根据权利要求19所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述侧刷的旋转方向被限定成使得所述侧刷的部分首先在所述横向侧之下然后在所述前外边缘段之下清扫所需的第一时间大于所述部分首先在所述前外缘段之下然后在所述横向侧之下清扫所需的第二时间。
23.根据权利要求1或2所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述成对清洁辊中的第一清洁辊延伸越过清洁机器人整体宽度的至少75％。
24.根据权利要求1或2所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述清洁辊一起覆盖由所述机器人覆盖的总地板面积的至少10％的地板面积。
25.根据权利要求1或2所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述清洁辊配置成围绕相应的平行辊旋转轴线旋转。
26.根据权利要求25所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述向上延伸的侧刷轴线设置成相对于所述清洁机器人的向前驱动方向在所述辊旋转轴线中的至少一个之前。
27.根据权利要求1或2所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述成对清洁辊中的第二清洁辊设置成相对于所述清洁机器人的向前驱动方向在所述成对清洁辊中的第一清洁辊之前。
28.根据权利要求27所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述成对清洁辊中的至少第二清洁辊布置成围绕设置在所述至少一个机动驱动轮之前的轴线旋转。
29.根据权利要求27所述的自主清洁机器人，其特征在于，所述成对清洁辊中的第二清洁辊布置成围绕其旋转的轴线设置在小于所述第二清洁辊的两倍直径的清洁机器人的前边缘的距离内。
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