DE112012001933T5

DE112012001933T5 - Roboterstaubsauger

Info

Publication number: DE112012001933T5
Application number: DE112012001933.4T
Authority: DE
Inventors: Duane Leigh Gilbert Jr.; Faruk Halil Bursal; Richard Joseph Therrien; Russell Walter Morin
Original assignee: iRobot Corp
Current assignee: iRobot Corp
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2012-04-30
Publication date: 2014-05-15
Also published as: WO2012149575A2; WO2012149572A3; WO2012149575A3; JP5749395B2; GB2505127A; EP3878333A1; EP2713844B1; ES2732069T3; EP2701570B1; EP2713844A2; GB2505127B; DE112012001917T5; CN106889947A; CA2833035C; US20230042453A1; CN107019467B; EP3563743A1; JP2016182513A; EP2701570A2; US10433696B2

Abstract

Ein autonomer, mobiler Roboter umfasst: ein Fahrgestell, das ein darin montiertes, mit einem Steuerungssystem in Kommunikation stehendes Antriebssystem aufweist; eine Reinigungskopfanordnung, die einen unteren Käfig aufweist und am Fahrgestell montiert ist; einen Schmutzsammelbehälter, der am Fahrgestell montiert ist; einen Unterdruckluftweg, der eine Unterdruckansaugung und einen Luftwegauslass aufweist, die angrenzend an den Schmutzsammelbehälter positioniert sind, und der konfiguriert ist, um Schmutzteile von der Reinigungskopfanordnung zu einem Schmutzsammelbehälter zu befördern, wobei sich der Unterdruckluftweg zwischen der Reinigungsanordnung und dem Schmutzsammelbehälter erstreckt und mit einem im Schmutzsammelbehälter angeordneten Flügelrad in Fluid-Kommunikation steht; und ein Reinigungskopfmodul, das mit dem Fahrgestell verbunden ist und eine vordere Walze, die eine vordere formverändernde, elastische Röhre aufweist, und eine angrenzende hintere Walze, die eine hintere formverändernde, elastische Röhre aufweist, die gegenläufig zu ihr unter dem Unterdruckansaugung rotiert, aufweist. Die Oberfläche der vorderen formverändernden Röhre und die Oberfläche der hinteren formverändernden Röhre sind durch einen schmalsten Luftspalt von weniger als 1 cm voneinander getrennt, sodass der vom Unterdruckluftweg gerichtete Unterdrucksog im schmalsten Luftspalt konzentriert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/481,147, angemeldet am 29. April 2011, mit dem Titel „Robotic Vacuum”, deren Inhalt hiermit durch Verweis in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird.
Die vorliegenden Lehren betreffen einen Reinigungskopf für einen Roboterstaubsauger. Die vorliegenden Lehren betreffen insbesondere einen Reinigungskopf für einen Roboterstaubsauger mit verbessertem Reinigungsvermögen.
Allgemeiner Stand der Technik
Entwickler und Hersteller von Roboterstaubsaugern sind, unter anderem, daran interessiert, die Effektivität des Reinigungskopfes zu maximieren und das Volumen des Staubbehälters zu vergrößern, die Gesamtgröße des Roboterstaubsaugers und die Herstellungskosten zu minimieren, eine angemessene Reinigungsleistung bereitzustellen und zu verhindern, dass Haare und anderer Schmutzteile die Leistung des Roboterstaubsaugers stören oder verringern.
Ein Staubbehälter fängt Haare, Dreck und Schmutzteile auf, die/der von einem Boden aufgesaugt und/oder gekehrt wurde(n). Ein größeres Staubbehältervolumen kann es dem Roboterstaubsauger ermöglichen, mehr Schmutz aus einer Umgebung zu entfernen, bevor der Benutzer den Staubbehälter entfernen und ausleeren muss, was die Benutzerzufriedenheit erhöht.
Roboterstaubsauger entfernen typischerweise Schmutzteile vom Boden und verwenden dabei hauptsächlich eine oder mehrere rotierende Bürste(n) und/oder einen Unterdruckluftstrom, die/der die Schmutzteile in den Reinigungskopf und allgemein in Richtung des Staubbehälters zieht/ziehen.
Es ist bekannt, dass sich Haare und andere Schmutzteile, wie Fäden und Garn, verfangen und den Roboterstaubsauger anhalten und/oder sein Reinigungsvermögen verschlechtern können.
In vielen Roboterstaubsaugern können Flügelräder in einem Roboterstaubsaugerstaubbehälter angeordnet sein, um Luft, die aufgefegten Dreck, Haare und Schmutzteile mitführt, in den Staubbehälter zu saugen.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegenden Lehren stellen einen verbesserten Reinigungskopf für einen Roboterstaubsauger bereit.
In einer Ausführung weist eine komprimierbare, elastische Walze, die rotierbar mit einem autonomen Abdeckungsroboter gekoppelt ist, ein elastisches, röhrenförmiges Bauteil auf, das eine oder mehrere Schaufel(n) aufweist, die sich von einer Außenoberfläche darauf nach außen erstreckt/erstrecken. Das elastische, röhrenförmige Bauteil weist eine einstückig darin ausgebildete Mehrzahl von elastischen, gekrümmten Speichen auf, die sich zwischen einer Innenoberfläche des flexiblen, röhrenförmigen Bauteils und einer entlang der Längsachse des röhrenförmigen Bauteils angeordneten Nabe erstrecken. Die Nabe weist ein oder mehrere in ihr ausgebildete(s) Kopplungselement(e) auf, um sicher mit der steifen Antriebswelle zu koppeln. In einer Ausführungsform sind Kopplungselemente ein Paar Anschlussbuchsen, die im Umfang der Nabe ausgebildet sind, um hervorstehende Führungsnasen aufzunehmen, die entlang der Außenoberfläche der steifen Antriebswelle ausgebildet sind. Die Kopplungselemente ermöglichen die Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle über die elastischen, gekrümmten Speichen auf das elastische, röhrenförmige Bauteil.
In bestimmten Ausführungsformen erstrecken sich die gekrümmten Speichen innerhalb von etwa 5% bis etwa 50% der Länge des flexiblen, röhrenförmigen Bauteils in Längsrichtung oder genauer etwa 10% bis etwa 30% der Länge des flexiblen, röhrenförmigen Bauteils in Längsrichtung oder genauer etwa 10% bis etwa 20% der Länge des flexiblen, röhrenförmigen Bauteils in Längsrichtung.
In einer Ausführungsform weist die komprimierbare Walze ferner ein elastisches, komprimierbares Material auf, das zwischen der flexiblen, röhrenförmigen Röhre und der steifen Antriebswelle angeordnet ist. Das elastische, komprimierbare Material kann zum Beispiel thermoplastischer Polyurethan-(TPU)-Schaum, Ethylvinylacetat-(EVA)- oder Polypropylen-Schaum sein und in einigen Ausführungen kann das elastische, komprimierbare Material dauerhaft an der steifen Welle angebracht sein, um Scherkräften standzuhalten, die andemfalls das elastische, komprimierbare Material lösen würden. In einer Ausführung sind die gekrümmten Speichen im Querschnitt schlangenförmig und springen daher beim Entfernen einer externen (z. B. radialen) Kraft automatisch in ihre vollständige Ausdehnung zurück. Die gekrümmten Speichen und die Nabe können entlang der gesamten Länge des röhrenförmigen Bauteils in Längsrichtung angeordnet sein, müssen jedoch nur einen Abschnitt der Länge in Längsrichtung einnehmen. Zum Beispiel können die gekrümmten Speichen und die Nabe in einer Ausführung nur etwa 10% bis etwa 20% der Länge des elastischen, röhrenförmigen Bauteils einnehmen und um einen mittigen Abschnitt des röhrenförmigen Bauteils entlang der Längsachse des röhrenförmigen Bauteils zentriert sein, wodurch 80% oder mehr nicht versperrte Länge verbleiben, entlang derer komprimierbares, elastisches Material angeordnet sein kann.
In einem Aspekt ist/sind die eine oder mehreren Schaufel(n) einstückig mit dem elastischen, röhrenförmigen Bauteil ausgebildet und definiert/definieren V-förmige Sparren, die sich von einem Ende des elastischen, röhrenförmigen Bauteils zum anderen Ende erstrecken. In einer Ausführungsform ist/sind die eine oder mehreren Schaufel(n) in gleichen Abständen um den Umfang des elastischen, röhrenförmigen Bauteils angeordnet. In einer Ausführungsform sind die Schaufeln so ausgerichtet, dass die Enden eines Sparrens komplanar mit einer mittigen Spitze eines angrenzenden Sparrens sind. Diese Anordnung stellt konstanten Kontakt zwischen den Schaufeln und einer Kontaktoberfläche, mit welcher die komprimierbare Walze koppelt, bereit. Derartiger ununterbrochener Kontakt eliminiert Geräusche, die andernfalls durch das Variieren von Kontakt- und Nicht-Kontaktbedingungen erzeugt werden würden. In einer Ausführungsform erstreckt/erstrecken sich eine oder mehrere Schaufel(n) von der Außenoberfläche der röhrenförmigen Walze in einem Winkel α zwischen 30° und 60° im Verhältnis zu einer radialen Achse und in Richtung der Rotation geneigt (siehe 20). In einer Ausführungsform beträgt der Winkel α der Schaufeln 45° zur radialen Achse. Das Winkeln der Schaufeln in Rotationsrichtung kann die Belastung am Ursprung der Schaufel verringern, wodurch die Wahrscheinlichkeit, dass eine Schaufel vom elastischen, röhrenförmigen Bauteil gelöst wird, verringert oder eliminiert wird. Die eine oder mehreren Schaufel(n) berührt/berühren Schmutzteile auf einer Reinigungsoberfläche und leitet/leiten die Schmutzteile in der Rotationsrichtung der komprimierbaren, elastischen Walze.
In einer Ausführungsform sind die Schaufeln V-förmige Sparren und die Schenkel des Vs liegen in einem Winkel θ von 5° bis 10° im Verhältnis zu einem linearen Pfad auf der Oberfläche des röhrenförmigen Bauteils und erstrecken sich von einem Ende des elastischen, röhrenförmigen Bauteils zum anderen Ende (siehe 22). In einer Ausführungsform sind die zwei Schenkel des V-förmigen Sparrens in einem Winkel θ von 7° angeordnet. Durch das Einschränken des Winkels θ auf weniger als 10° kann die komprimierbare Walze leichter durch Formverfahren hergestellt werden. Winkel, die spitzer sind als 10°, können bei Elastomeren mit einem Durometer von härter als 80A Herstellungsfehler verursachen. In einer Ausführung sind das röhrenförmige Bauteil und die gekrümmten Speichen und die Nabe aus einem elastischen Material mit einem Durometer von einschließlich 60A bis einschließlich 80A spritzgegossen. Ein Material mit einem weicheren Durometer als dieser Bereich kann zu vorzeitiger Abnutzung und verhängnisvollen Brüchen führen, und ein elastisches Material mit einem härteren Durometer erzeugt einen erheblichen Widerstand (d. h. Widerstand gegen die Rotation) und führt zu Ermüdungs- und Stressfrakturen. In einer Ausführungsform ist das elastische, röhrenförmige Element aus TPU hergestellt und die Wand des elastischen, röhrenförmigen Bauteils weist eine Dicke von etwa 1 mm auf. In einer Ausführungsform beträgt der Innendurchmesser des elastischen, röhrenförmigen Bauteils etwa 23 mm und der Außendurchmessern etwa 25 mm. In einer Ausführungsform des elastischen, röhrenförmigen Bauteils, das eine Mehrzahl an Schaufeln aufweist, ist der Durchmesser des äußeren Umfangs, der durch die Spitzen der Mehrzahl an Schaufeln gestrichen wird, 30 mm.
Da sich die eine oder mehreren Schaufel(n) von der Außenoberfläche des elastischen, röhrenförmigen Bauteils um eine Höhe, die in einer Ausführungsform wenigstens 10% des Durchmessers der elastischen, röhrenförmigen Walze beträgt, erstreckt/erstrecken, kann/können sie fadenähnliche Elemente daran hindern, sich direkt um die Außenoberfläche des elastischen, röhrenförmigen Bauteils zu wickeln. Die eine oder mehreren Schaufel(n) hindert/hindern demnach Haare oder andere schnurartige Schmutzteile daran, sich dicht um den Kern der komprimierbaren Walze zu wickeln und die Reinigungseffektivität zu verririgern. Das Definieren der Schaufeln als V-förmige Sparren hilft ferner dabei, Haare und andere Schmutzteile von den Enden einer Walze in Richtung der Mitte der Walze zu leiten, wo sich die Spitze des V-förmigen Sparrens befindet. In einer Ausführungsform befindet sich die Spitze des V-förmigen Sparrens direkt in einer Linie mit dem Mittelpunkt der Unterdruckansaugung des autonomen Abdeckungsroboters.
Diese strukturellen Elemente der komprimierbaren Walze ermöglichen den Kontakt mit Objekten, die an der komprimierbaren Walze vorbei in den Unterdruckluftweg gelangen, und minimieren gleichzeitig Freiräume. Enge Freiräume (z. B. Spalten von 1 mm) zwischen der komprimierbaren Walze und dem Reinigungskopfmodul konzentrieren den Unterdruckluftstrom vom Unterdruckluftweg auf der Reinigungsoberfläche, wodurch die Luftstromrate aufrechterhalten wird. Die Komprimierbarkeit der Walze ermöglicht es, dass Objekte, die größer sind als diese schmalen Freiraumspalten, von der einen oder den mehreren Schaufel(n) in den Unterdruckluftweg geleitet werden können. Die komprimierbare Walze dehnt sich elastisch aus und kehrt zu ihrer vollen strukturellen Ausdehnung zurück, sobald das Objekt die komprimierbare Walze in den Unterdruckluftweg passiert, wodurch die Kontaktkraft entfemt wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Lehren umgibt der Rahmen oder Käfig des Reinigungskopfes den Reinigungskopf und ermöglicht die Befestigung des Reinigungskopfes am Fahrgestell des Roboterstaubsaugers. Das oben beschriebene viergliedrige Kopplungsgetriebe ermöglicht eine Bewegung (d. h. „Schweben”) des Reinigungskopfes in seinem Rahmen. Wenn ein Roboterstaubsauger, der einen Reinigungskopf gemäß den vorliegenden Lehren aufweist, betrieben wird, sollte eine untere Oberfläche des Reinigungskopfes vorzugsweise im Wesentlichen parallel zum Boden bleiben, und in einigen Ausführungsformen ist es vorzuziehen, dass die vordere Walze während des Betriebs etwas höher positioniert ist als die hintere Walze, um zu verhindem, dass sich die vordere Walze in die Reinigungsoberfläche gräbt, insbesondere während des Übergangs von einer harten Oberfläche (z. B. Parkett oder Fliesen) auf eine komprimierbare Oberfläche (z. B. Teppich). Während des Betriebs bewegt sich der Reinigungskopf vertikal, zum Beispiel um Bodenunregelmäßigkeiten wie Übergänge, Lüftungslöcher oder die Bewegung von einem Vinylboden zu Teppich auszugleichen. Das dargestellte viergliedrige Kopplungsgetriebe stellt einen einfachen Mechanismus bereit, um den Reinigungskopf im Rahmen zu stützen und es dem Reinigungskopf zu ermöglichen, sich im Verhältnis zum Rahmen zu bewegen, sodass der Reinigungskopf während des Betriebs des Roboterstaubsaugers vertikal angepasst werden kann, ohne dass er auf eine Weise gekippt werden muss, die zur Folge hat, dass der Reinigungskopf seine parallele Position im Verhältnis zum Boden verliert.
Der Rahmen soll im Verhältnis zum Fahrgestell des Roboterstaubsaugers unbeweglich bleiben, wenn sich die hierin dargestellten Reinigungskopfkomponenten im Verhältnis zum Rahmen und zum Fahrgestell bewegen.
In einer anderen Ausführung weist ein autonomer Abdeckungsroboter ein Fahrgestell auf, das einen vorderen und einen hinteren Abschnitt aufweist. Ein Antriebssystem ist am Fahrgestell befestigt und konfiguriert, um den Roboter über eine Reinigungsoberfläche zu manövrieren. Eine Reinigungsanordnung ist auf dem vorderen Abschnitt das Fahrgestells befestigt und weist zwei gegenläufig rotierende Walzen auf, die darin montiert sind, um Schmutz von der Reinigungsoberfläche aufzunehmen, wobei die Längsachse der vorderen Walze in einer ersten horizontalen Ebene liegt, die über einer zweiten horizontalen Ebene positioniert ist, auf welcher die Längsachse der hinteren Walze liegt. Die Reinigungsanordnung ist beweglich durch ein an einem vorderen Ende am Fahrgestell und an einem hinteren Ende an der Reinigungsanordnung befestigtes Kopplungsgetriebe am Fahrgestell montiert. Wenn der Roboter von einer harten Oberfläche zu einer komprimierbaren Oberfläche übergeht, hebt das Kopplungsgetriebe die Reinigungsanordnung von der Reinigungsoberfläche. Das Kopplungsgetriebe hebt die Reinigungsanordnung im Wesentlichen parallel zu der Reinigungsoberfläche an, jedoch derart, dass die vordere Walze mit einer schnelleren Rate angehoben wird als die hintere Walze.
Der Roboter weist ein geschlossenes Staubbehältermodul auf, das auf dem hinteren Abschnitt des Fahrgestells montiert ist, und das geschlossene Staubbehältermodul definiert ein Sammelvolumen, das über eine abgedichtete Unterdruckkammer (die einen Lufteinlass einschließen kann) mit den zwei gegenläufig rotierenden Walzen in Kommunikation steht. Die abgedichtete Unterdruckkammer weist eine erste Öffnung, die über den zwei gegenläufig rotierenden Walzen positioniert ist, und eine zweite Öffnung, die angrenzend an einen Eingangsanschluss zum Sammelvolumen positioniert ist, auf. Die Kammer umfasst einen im Wesentlichen horizontalen, elastomerischen oder mit einem Scharnier versehenen Abschnitt, der in das Sammelvolumen führt. Der im Wesentlichen horizontale Abschnitt verbiegt sich oder schwenkt, um ein Gefälle zu erzeugen, wenn das Kopplungsgetriebe die Reinigungsanordnung anhebt, um Höhendifferenzen in Reinigungsoberflächen zuzulassen. In einer Ausführungsform biegt sich der im Wesentlichen horizontale, elastomerische Abschnitt in einer vertikalen Dimension um wenigstens 5 mm, sodass durch die Walzen von der Reinigungsoberfläche abgehobene Schmutzteile hoch in die Kammer wandern und dann nach unten in den geschlossenen Staubbehälter geleitet werden.
In bestimmten Ausführungsformen biegt sich der elastomerische Abschnitt in einem Bereich von etwa 1 mm bis etwa 10 mm oder insbesondere von etwa 2 mm bis etwa 8 mm oder noch genauer von etwa 4 mm bis etwa 6 mm (z. B. 5 mm).
In einer Ausführungsform wird das Kopplungsgetriebe mit einer variablen Rate angehoben (die vordere Walze wird mit einer schnelleren Rate angehoben als die hintere Walze), sodass der maximalen Hebewinkel vom Ruhezustand weniger als 10° beträgt.
Die vordere Walze ist höher positioniert als die hintere Walze, sodass die vordere Walze auf einer harten Reinigungsoberfläche, wie Parkett, über der Oberfläche schwebt und nur die hintere Walze Kontakt hat. Wenn der Roboter von einer harten Reinigungsoberfläche auf eine dicke, komprimierbare Oberfläche, wie einen Teppich, übergeht, hebt das Kopplungsgetriebe die gesamte Reinigungsanordnung, einschließlich der zwei gegenläufig rotierenden Walzen, nach oben und im Wesentlichen parallel zu der Reinigungsoberfläche. Zusätzlich hebt das Kopplungsgetriebe den vorderen Abschnitt der Reinigungsanordnung mit einer schnelleren Rate an als den hinteren Abschnitt der Reinigungsanordnung, sodass die vordere Walze schneller angehoben wird als die hintere Walze. Diese ungleichmäßige Heberate ermöglicht einen Übergang, zum Beispiel zwischen Parkett und Teppich, und verringert gleichzeitig die Stromaufnahme. Die Stromaufnahme würde stark ansteigen, wenn sich das vordere Rad, welches sich in derselben Richtung dreht wie die Antriebsräder des Roboters, in den Teppich graben würde.
In einer Ausführungsform weist die Reinigungsanordnung einen Reinigungskopfrahmen und ein Walzengehäuse auf und der Reinigungskopfrahmen definiert den Abschnitt des Fahrgestells, mit dem das Walzengehäuse beweglich gekoppelt ist. In einer anderen Ausführung weist ein autonomer, mobiler Roboter ein Fahrgestell auf, in dem ein mit einem Steuerungssystem in Kommunikation stehendes Antriebssystem montiert ist. Das Fahrgestell weist einen Unterdruckluftweg auf, der dadurch angeordnet ist, um Schmutzteile von einer am Fahrgestell montierten Reinigungsanordnung in einen am Fahrgestell montierten Schmutzsammelbehälter zu befördern. Der Unterdruckluftweg erstreckt sich zwischen der Reinigungsanordnung und dem Schmutzsammelbehälter und steht mit einem im Schmutzsammelbehälter angeordneten Flügelradbauteil in Fluid-Kommunikation. Ein mit dem Fahrgestell verbundenes Reinigungskopfmodul ist rotierbar mit einer vorderen Walze und einer hinteren Walze gekoppelt, die angrenzend aneinander und unter einem Einlass zum Unterdruckluftweg positioniert sind. In einer Ausführungsform sind die vordere Walze und die hintere Walze längs parallel zum Einlass ausgerichtet. In einer Ausführung sind sowohl die vordere Walze als auch die hintere Walze komprimierbar. In einer anderen Ausführung ist eine von der vorderen und hinteren Walze eine komprimierbare Walze.
In einer Ausführung weist die Reinigungskopfanordnung ferner wenigstens zwei hervorstehende Überstände auf, die angrenzend an die vordere Walze direkt über einer Reinigungsoberfläche angeordnet sind, auf der sich der autonome, mobile Roboter bewegt. Jeder Überstand ist durch einen Abstand, der gleich oder kleiner ist als der kürzeste Querschnitt im Unterdruckluftweg, von einem angrenzenden Überstand getrennt. Zusätzlich ist der maximale Abstand, der zwischen der vorderen und der hinteren Walze, von denen wenigstens eine komprimierbar ist, gebildet werden kann, genauso lang wie oder kürzer als der kürzeste Querschnitt des Unterdruckluftweges. Schmutzteile, die größer sind als die kürzeste Querschnittluftwegabmessung werden demnach durch die wenigstens zwei Überstände vom Unterdruckluftweg weggedrückt, sodass sich keine Objekte im Unterdruckluftweg verkanten können. In einer Ausführung sind die wenigstens zwei Überstände eine Mehrzahl von Überständen, die gleichmäßig entlang der Länge der vorderen Walze über den Reinigungskopf verteilt sind. In einem anderen Aspekt beinhaltet die Reinigungskopfanordnung ein Paar Vorwölbungen oder Ausbuchtungen, die im Wesentlichen horizontal zu der Reinigungsoberfläche angeordnet und zwischen der Reinigungsoberfläche und der vorderen und hinteren Walze positioniert sind. Jede der Ausbuchtungen erstreckt sich nach innen entlang den nicht zusammendrückbaren Enden der Walzen, wodurch verhindert wird, dass sich Objekte zwischen den Enden der Walzen verkanten. Zum Beispiel verhindern die Ausbuchtungen, dass elektrische Kabel zwischen die vordere Walze und die hintere Walze wandern und einen Antriebsmotor anhalten.
In einer Ausführung weist eine komprimierbare Walze, die rotierbar mit dem Reinigungskopfmodul gekoppelt ist, ein elastisches, röhrenförmiges Bauteil auf, das eine oder mehrere Schaufeln aufweist, die sich von einer Außenoberfläche darauf nach außen erstrecken. Das elastische, röhrenförmige Bauteil weist eine einstückig darin ausgebildete Mehrzahl von elastischen, gekrümmten Speichen auf, die sich zwischen einer Innenoberfläche des flexiblen, röhrenförmigen Bauteils und einer entlang der Längsachse des röhrenförmigen Bauteils angeordneten Nabe erstrecken. In der Nabe ist/sind ein oder mehrere Kupplungselement(e) ausgebildet, um sicher mit der steifen Antriebswelle zu koppeln. In einer Ausführungsform sind die Kopplungselemente ein Paar Anschlussbuchsen, die im Umfang der Nabe ausgebildet sind, um hervorstehende Führungsnasen aufzunehmen, die entlang der Außenoberfläche der steifen Antriebswelle ausgebildet sind. Die Kopplungselemente ermöglichen die Übertragung von Drehmomenten von der Antriebswelle über die elastischen, gekrümmten Speichen auf das elastische, röhrenförmige Bauteil.
In einer Ausführungsform weist die komprimierbare Walze ferner ein elastisches, komprimierbares Material auf, das zwischen dem flexiblen, röhrenförmigen Bauteil und der steifen Antriebswelle angeordnet ist. Das elastische komprimierbare Material kann zum Beispiel TPU-Schaum, EVA-Schaum oder Polypropylen-Schaum sein, und in einigen Ausführungen kann das elastische, komprimierbare Material dauerhaft an der steifen Welle angebracht sein, um Scherkräften standzuhalten, die andernfalls das elastische, komprimierbare Material lösen würden. In anderen Ausführungsformen kann das elastische, komprimierbare Material dauerhaft an der Innenoberfläche des flexiblen, röhrenförmigen Elements angebracht sein, um Scherkräften standzuhalten, die andernfalls das elastische, komprimierbare Material lösen würden. In einer Ausführung sind die gekrümmten Speichen im Querschnitt schlangenförmig und springen daher beim Entfernen einer externen (z. B. radialen) Kraft automatisch in ihre vollständige Ausdehnung zurück. Die gekrümmten Speichen und die Nabe können entlang der gesamten Länge des röhrenförmigen Bauteils in Längsrichtung angeordnet sein, müssen jedoch nur einen Abschnitt der Länge in Längsrichtung einnehmen. Zum Beispiel können die gekrümmten Speichen und die Nabe in einer Ausführung nur etwa 10% bis 20% der Länge des elastischen, röhrenförmigen Bauteils einnehmen und um einen Mittelpunkt entlang der Längsachse des röhrenförmigen Bauteils zentriert sein, wodurch 80% oder mehr nicht versperrte Länge verbleiben, entlang derer komprimierbares, elastisches Material angeordnet sein kann.
In einem Aspekt ist/sind die eine oder mehreren Schaufel(n) einstückig mit dem elastischen, röhrenförmigen Bauteil ausgebildet und definiert/definieren V-förmige Sparren, die sich von einem Ende des elastischen, röhrenförmigen Bauteils zum anderen Ende erstrecken. In einer Ausführungsform ist/sind die eine oder mehreren Schaufel(n) in gleichen Abständen um den Umfang des elastischen, röhrenförmigen Bauteils angeordnet. In einer Ausführungsform sind die Schaufeln so ausgerichtet, dass die Enden eines Sparrens komplanar mit einer mittigen Spitze eines angrenzenden Sparrens sind. Diese Anordnung stellt konstanten Kontakt zwischen den Schaufeln und einer Kontaktoberfläche, mit welcher die komprimierbare Walze koppelt, bereit. Derartiger ununterbrochener Kontakt eliminiert Geräusche, die andernfalls durch das Variieren zwischen Kontakt- und Nicht-Kontaktbedingungen erzeugt werden würden. In einer Ausführungsform erstreckt/erstrecken sich die eine oder mehreren Schaufel(n) von der Außenoberfläche der röhrenförmigen Walze in einem Winkel α zwischen 30° und 60° im Verhältnis zu einer radialen Achse und in Rotationsrichtung geneigt. In einer Ausführungsform beträgt der Winkel α der Schaufeln 45° zur radialen Achse. Das Winkeln der Schaufeln in Rotationsrichtung verringert die Belastung am Ursprung der Schaufel, wodurch die Wahrscheinlichkeit, dass die Schaufeln vom elastischen, röhrenförmigen Bauteil gelöst werden, verringert oder eliminiert wird. Die eine oder mehreren Schaufel(n) berührt/berühren Schmutzteile auf einer Reinigungsoberfläche und leitet/leiten die Schmutzteile in der Rotationsrichtung der komprimierbaren Walze.
In einer Ausführung sind die Schaufeln V-förmige Sparren und die Schenkel des Vs stehen in einem Winkel θ von 5° bis 10° im Verhältnis zu einem linearen Pfad auf der Oberfläche des röhrenförmigen Bauteils und erstrecken sich von einem Ende des elastischen, röhrenförmigen Bauteils zum anderen Ende. In einer Ausführungsform sind die zwei Schenkel des V-förmigen Sparrens in einem Winkel θ von 7° angeordnet. In einer Ausführung sind das röhrenförmige Bauteil und die gekrümmten Speichen und die Nabe aus einem elastischen Material mit einem Durometer in einem Bereich von 60A bis 80A spritzgegossen. Ein Material mit einem weicheren Durometer als dieser Bereich kann zu vorzeitiger Abnutzung und verhängnisvollen Brüchen führen und ein elastisches Material mit einem härteren Durometer erzeugt einen erheblichen Widerstand (d. h. Widerstand gegen die Rotation) und führt zu Ermüdungs- und Stressfrakturen. In einer Ausführungsform ist das elastische, röhrenförmige Element aus TPU hergestellt und die Wand des elastischen, röhrenförmigen Bauteils weist eine Dicke von etwa 1 mm auf. In einer Ausführungsform beträgt der Innendurchmesser des elastischen, röhrenförmigen Bauteils etwa 23 mm und der Außendurchmessern etwa 25 mm. In einer Ausführungsform des elastischen, röhrenförmigen Bauteils, das eine Mehrzahl an Schaufeln aufweist, ist der Durchmesser des äußeren Umfangs, der durch die Spitzen der Mehrzahl an Schaufeln gestrichen wird, 30 mm.
Da sich die eine oder mehreren Schaufel(n) von der Außenoberfläche des elastischen, röhrenförmigen Bauteils um eine Höhe, die in einer Ausführungsform wenigstens 10% des Durchmessers der elastischen, röhrenförmigen Walze beträgt, erstreckt/erstrecken, hindert/hindern sie fadenartige Elemente daran, sich direkt um die Außenoberfläche des elastischen, röhrenförmigen Bauteils zu wickeln. Die eine oder mehreren Schaufel(n) hindert/hindern demnach Haare oder andere schnurartige Schmutzteile daran, sich dicht um den Kern der komprimierbaren Walze zu wickeln und die Reinigungseffektivität zu verringern. Das Definieren der Schaufeln als V-förmige Sparren hilft ferner dabei, Haare und andere Schmutzteile von den Enden einer Walze zur Mitte der Walze zu leiten, wo sich die Spitze des V-förmigen Sparrens befindet. In einer Ausführungsform befindet sich die Spitze des V-förmigen Sparrens direkt in einer Linie mit dem Mittelpunkt der Unterdruckansaugung des autonomen Abdeckungsroboters.
Diese strukturellen Elemente der komprimierbaren Walze ermöglichen den Kontakt mit Objekten, die sich an der komprimierbaren Walze vorbei in den Unterdruckluftweg bewegen, und minimieren gleichzeitig Freiräume. Enge Freiräume (z. B. Spalten von 1 mm) zwischen der komprimierbaren Walze und dem Reinigungskopfmodul konzentrieren den Unterdruckluftstrom vom Unterdruckluftweg auf der Reinigungsoberfläche, wodurch die Luftstromrate aufrechterhalten wird. Die Komprimierbarkeit der Walze ermöglicht es, dass Objekte, die größer sind als die schmalen Freiraumspalten, von einer oder mehreren Schaufel(n) in den Unterdruckluftweg geleitet werden können. Die komprimierbare Walze dehnt sich elastisch aus und kehrt zu ihrer vollen strukturellen Ausdehnung zurück, sobald das Objekt die komprimierbare Walze auf dem Weg in den Unterdruckluftweg passiert, wodurch die Kontaktkraft entfernt wird.
In einer Ausführungsform, die zwei komprimierbare Walzen aufweist, können Objekte zwischen den zwei komprimierbaren Walzen hindurch in den Unterdruckluftweg gelangen, die im Vergleich zu einer Ausführungsform mit einer einzigen komprimierbaren Walze zweimal so groß sind. In einer Ausführungsform mit zwei zusammendrückbaren Walzen, die einander gegenüberliegen und jeweils eine Mehrzahl an Schaufeln aufweisen, sind die Außenoberflächen der elastischen, röhrenförmigen Bauteile zum Beispiel in einem Abstand von 7 mm angeordnet. Die Schaufeln jeder komprimierbaren Walze erstrecken sich bis zu einem Abstand von 3 mm von der Außenoberfläche des elastischen, röhrenförmigen Bauteils und die Schaufeln an jeder Walze sind an ihrem engsten Kontaktpunkt in einem Abstand von 1 mm angeordnet. In dieser Ausführungsform können Objekte, die größer sind als 14 mm, die komprimierbaren Walzen auf dem Weg zu einer Unterdruckkammer, die eine kürzeste Breite von nicht weniger als 14 mm aufweist, komprimieren. Wenngleich die Abstände zwischen den Außenoberflächen der elastischen, röhrenförmigen Bauteilen kontrolliert werden, variiert der Spalt zwischen den Schaufeln der komprimierbaren Walzen, weil die zeitliche Abstimmung der Position jeder der einen oder mehreren Schaufel(n) nicht unbedingt koordiniert sein muss.
In bestimmten Ausführungsformen ist der Spalt zwischen den Walzen etwa 7 mm, die Schaufeln kommen bis zu 1 mm aneinander heran und jede Schaufel hat eine Höhe von etwa 3 mm. Aufgrund der Komprimierbarkeit der Walzen ist eine derartige Ausführungsform konfiguriert, um es einem Gegenstand von bis zu etwa 14 mm, und zum Beispiel Gegenständen mit einer Größe von 7 mm bis etwa 21 mm, zu ermöglichen, zwischen den Walzen hindurch und in die Unterdruckansaugung und die Hauptkammer und schließlich in den Staubbehälter zu gelangen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Abstand zwischen den Walzen zwischen 5 mm und 10 mm oder genauer zwischen 6 mm und 8 mm betragen (z. B. 7 mm). Die Höhe der Schaufeln kann zum Beispiel zwischen 1 mm und 5 mm oder vorzugsweise zwischen 2 mm und 4 mm betragen (z. B. 3 mm). Die Abstände zwischen den Schaufeln von angrenzenden Walzen können zum Beispiel zwischen ½ mm und 5 mm oder genauer zwischen ½ mm und 2 mm betragen (z. B. 1 mm).
In bestimmten Ausführungsformen können die Walzen mit Schaufeln einen Durchmesser von etwa 30 mm bis 31 mm und einen Röhrendurchmesser ohne Schaufeln von etwa 25 mm aufweisen; in einer derartigen Ausführungsform sind die Mittelachsen angrenzender Walzen etwa 33 mm voneinander entfernt. Der äußere Durchmesser der Walzenröhre ohne Schaufeln kann zum Beispiel etwa zwischen 15 mm und etwa 50 mm betragen oder genauer zwischen etwa 20 mm und etwa 40 mm oder noch genauer zwischen etwa 25 mm und etwa 30 mm.
In bestimmten Ausführungsformen können sich die zusammendrückbaren, elastischen, formverändernden Walzen zusammen verformen oder nach innen verbiegen, sodass sich jede Walze verändert, um es Schmutz mit einer Größe von mehr als 1/3 des Walzendurchmessers, oder vorzugsweise mit einer Größe von mehr als ½ des Walzendurchmessers, zu ermöglichen, zwischen den Walzen hindurch zu gelangen.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren macht die Höhe der Schaufeln weniger als 2/3 des gesamten Abstandes zwischen den Walzen aus und vorzugsweise weniger als ½ des gesamten Abstandes der Walze und mehr bevorzugt mehr als etwa 1 cm des Gesamtabstandes.
In einer Ausführungsform weist eine rotierbar mit einem autonomen Abdeckungsroboter gekoppelte Walze ein elastisches, röhrenförmiges Bauteil auf, in dem eine Mehrzahl von elastischen, gekrümmten Speichen ausgebildet ist, die sich zwischen einer Innenoberfläche des flexible, röhrenförmigen Bauteils und einer entlang der Längsachse des röhrenförmigen Bauteils angeordneten Nabe erstrecken. Die Nabe hat ein oder mehrere in ihr ausgebildete(s) Kopplungselement(e), um sicher mit der steifen Antriebswelle zu koppeln. In einer Ausführungsform sind die Kopplungselemente ein Paar von Anschlussbuchsen, die im Umfang der Nabe ausgebildet sind, um hervorstehende Führungsnasen aufzunehmen, die entlang der Außenoberfläche der steifen Antriebswelle ausgebildet sind. Die Kopplungselemente ermöglichen die Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle über die elastischen, gekrümmten Speichen auf das elastische, röhrenförmige Bauteil.
In einer Ausführungsform weist die komprimierbare Walze ferner ein elastisches, komprimierbares Material auf, das zwischen dem flexiblen, röhrenförmigen Bogen und der steifen Antriebswelle angeordnet ist. Das elastische, komprimierbare Material kann zum Beispiel TPU-Schaum, EVA-Schaum oder Polypropylen-Schaum sein, und in einigen Ausführungen kann das elastische, komprimierbare Material dauerhaft an der steifen Welle angebracht sein, um Scherkräften zu widerstehen, die andernfalls das elastische, komprimierbare Material lösen könnten. In einer Ausführung sind die gekrümmten Speichen im Querschnitt schlangenförmig und springen daher beim Entfernen einer externen (z. B. radialen) Kraft automatisch in ihre vollständige Ausdehnung zurück. Die gekrümmten Speichen und die Nabe können entlang der gesamten Länge des röhrenförmigen Bauteils in Längsrichtung angeordnet sein, müssen jedoch nur einen Abschnitt der Länge in Längsrichtung einnehmen. Zum Beispiel können die gekrümmten Speichen und die Nabe in einer Ausführung nur etwa 10% bis 20% der Länge des elastischen, röhrenförmigen Bauteils einnehmen und um den Mittelpunkt entlang der Längsachse des röhrenförmigen Bauteils zentriert sein, wodurch 80% oder mehr nicht versperrte Länge verbleiben, entlang derer komprimierbares, elastisches Material angeordnet sein kann.
In einem Aspekt erstreckt sich das elastische, komprimierbare Material entlang der Länge der Antriebswelle von der Nabe zu einem Standort innen von einem oder beiden Ende(n) der Antriebswelle, wodurch das elastische, röhrenförmige Bauteil wenigstens eine hohle Tasche an einem oder beiden Enden der Walze übrig lässt. In einer Ausführungsform sind in jedem Ende der Walze eine erste hohle Tasche und eine zweite hohle Tasche ausgebildet. Die erste hohle Tasche ist ein im Wesentlichen zylindrisches Volumen, das durch das elastische, röhrenförmige Bauteil und ein erstes Schutzbauteil (oder einen Flansch) begrenzt ist und radial einen kürzeren Abstand als den Innenradius des elastischen, röhrenförmigen Bauteils von der Antriebswelle nach außen aufweist und sich in im Wesentlichen paralleler Ausrichtung zum Ende des elastischen, röhrenförmigen Bauteils erstreckt. Das erste Schutzbauteil ist demnach durch einen Spalt von der Innenoberfläche des elastischen, röhrenförmigen Bauteils getrennt, der groß genug ist, um Büschel von Haaren, die in den Hohlraum wandern, durchzulassen. In einer Ausführungsform weist die Walze ferner eine Abschlusskappe auf, die eine oder mehrere konzentrische Wand/Wände oder Ummantelung(en) aufweist, die in die Enden des elastischen, röhrenförmigen Bauteils eingeführt und konzentrisch mit der Längsachse der Antriebswelle ausgerichtet ist/sind. In einer Ausführungsform ist das äußere Ummantelungsbauteil länger als das innere Ummantelungsbauteil. Das äußere Ummantelungsbauteil der Kappe passt in den Spalt zwischen der Ummantelung und dem elastischen, röhrenförmigen Bauteil, versperrt diesen jedoch nicht, sodass Haare in den ersten Hohlraum wandern können. Haare, die in den ersten Hohlraum wandern, können dann weiter in einen zweiten Hohlraum wandern, der durch die inneren und äußeren Ummantelungsbauteile begrenzt ist, wobei sich ein zweites Bauteil radial von der Antriebswelle nach außen erstreckt und am Ende der Antriebswelle und am Ende des inneren Ummantelungsbauteils ausgerichtet positioniert ist.
Der erste Hohlraum und der zweite Hohlraum sammeln Haare, um zu verhindern, dass die Haare die rotierenden Antriebselemente, zum Beispiel Zahnräder, stören. Sobald der erste und zweite Hohlraum mit Haaren gefüllt sind, werden zusätzliche Haare abgewiesen und daran gehindert, in Richtung der rotierenden Antriebselemente zu wandern. Das im ersten und zweiten Hohlraum gesammelte Haar baut zusätzlich eine statische Ladung auf, die zusätzliches Haar abstößt, das in die Walze wandern will. Sowohl das Antriebsende als auch das nicht angetriebene Ende der Walze weisen ähnlich konstruierte erste und zweite Hohlräume zum Sammeln von Haaren und Verhindern von Störungen der Drehelemente auf.
In einer anderen Ausführung weist ein autonomer, mobiler Roboter ein Fahrgestell mit einem darin montierten Antriebssystem auf, das mit einem Steuerungssystem in Kommunikation steht. Das Fahrgestell weist einen Unterdruckluftweg auf, der dadurch angeordnet ist, um Schmutz von einer am Fahrgestell montierten Reinigungsanordnung in einen am Fahrgestell montierten Schmutzsammelbehälter zu befördern. Der Unterdruckluftweg erstreckt sich zwischen der Reinigungsanordnung und dem Schmutzsammelbehälter und steht mit einem im Schmutzsammelbehälter angeordneten Flügelradbauteil in Fluid-Kommunikation. Ein mit dem Fahrgestell verbundenes Reinigungskopfmodul weist eine rotierbar damit gekoppelte, röhrenförmige vordere Walze und eine röhrenförmige hintere Walze auf, die angrenzend aneinander und unter einem Eingang zum Unterdruckluftweg positioniert sind. Die Längsachse der vorderen Walze liegt in einer ersten horizontalen Ebene, die über einer zweiten horizontalen Ebene positioniert ist, auf der die Längsachse der hinteren Walze liegt, und die hintere Walze reicht unter einen unteren Käfig der Reinigungskopfanordnung, um die Reinigungsoberfläche zu berühren. Die vordere Walze und die hintere Walze sind durch einen schmalen Luftspalt voneinander getrennt, sodass der Unterdrucksog aus dem Unterdruckluftweg an einem Punkt auf einer Reinigungsoberfläche direkt unter dem Spalt konzentriert ist. In einer Ausführungsform erstreckt sich der schmale Spalt über einen Abstand von oder zwischen etwa 1 mm und etwa 2 mm. In einem Aspekt ist die Querschnittfläche zwischen der vorderen und hinteren Walzen im Wesentlichen gleich dem oder kleiner als die Querschnittfläche der Unterdruckansaugung. Dies sorgt ferner dafür, dass die Unterdruckkonzentration auf der Reinigungsoberfläche direkt unter dem Spalt zwischen der vorderen und hinteren Walze bleibt. In einer Ausführungsform beträgt das Verhältnis der Fläche des Spaltes zur Fläche eines ebenen Querschnitts durch den über der vorderen und hinteren Walze positionierten Unterdruckluftwegeingang 1:1 und kann bis zu 10:1 betragen. In einer Ausführungsform beträgt das Verhältnis der Fläche des Spaltes zur Fläche des ebenen Querschnitts durch den Unterdruckluftwegeinlass, der über der vorderen und hinteren Walze positioniert ist, 4:1.
Zusätzlich ist in einigen Ausführungsformen eine untere Oberfläche des unteren Käfigs in einem Abstand von nicht mehr als 1 mm über der Reinigungsoberfläche positioniert und erhält dadurch ferner einen konzentrierten Unterdruck unter der Reinigungskopfanordnung, unter der vorderen Walze (die über der Reinigungsoberfläche schwebt) und nach oben durch den Spalt zwischen der vorderen und hinteren Walze aufrecht.
In einer Ausführungsform weist der Unterdruckluftweg einen im Wesentlichen konstanten, nicht winkligen Querschnitt von einer über den Walzen angeordneten Unterdruckansaugung zu einem Luftwegauslass, der angrenzend an den Schmutzsammelbehälter angeordnet ist, auf. In einer anderen Ausführungsform weitet sich die Unterdruckansaugung entlang der Längsachse der vorderen und hinteren Walze, um Schmutzteile aufzufangen, die entlang der gesamten Länge der Walzen eintreten. Die Unterdruckansaugung ist in Richtung des sich von der Unterdruckansaugung aus erstreckenden kleineren Querschnittvolumens des Unterdruckluftwegs gewinkelt und leitet die Schmutzteile dort hinein. Auf ähnliche Art und Weise kann der Luftwegauslass geweitet sein, um Schmutzteile über die gesamte Breite des Schmutzsammelbehälters zu verteilen, statt Schmutz in einem einzigen Haufen direkt angrenzend an den Luftwegauslass abzugeben. Durch das Beibehalten einer schmaleren Verengung über den Großteil des Unterdruckluftwegs und das Weiten der Unterdruckansaugung und des Luftwegauslasses wird die Luftstromgeschwindigkeit durch den Unterdruckluftweg, einschließlich an einem Hals oder einer Krümmung im Unterdruckluftweg, maximiert. Das Beibehalten einer hohen Luftgeschwindigkeit durch den Unterdruckluftweg ermöglicht, dass Schmutzteile den Hals des Unterdruckluftwegs passieren, statt sich dort abzusetzen und den Luftstrom zu behindern.
In einer Ausführungsform sind die vordere Walze und die hintere Walze parallel längs am Unterdruckluftwegeinlass ausgerichtet, und beide Walzen haben eine oder mehrere Schaufeln, die sich von einer Außenoberfläche davon nach außen erstrecken. In einer Ausführungsform erstreckt/erstrecken sich die eine oder mehreren Schaufel(n) von der Außenoberfläche der Walze in einer Höhe, die in einer Ausführungsform wenigstens 10% des Durchmessers der elastischen, röhrenförmigen Walze beträgt, und die Schaufeln auf der vorderen Walze sind in einem Abstand von 1 mm von den Schaufeln auf der hinteren Walze angeordnet. Das Beibehalten eines Spaltes zwischen den Schaufeln ermöglicht einen Luftstrom zwischen der vorderen und der hinteren Walze und das Minimieren dieses Spaltes halt eine Luftstromgeschwindigkeit auf der Reinigungsoberfläche direkt unter und zwischen der vorderen und der hinteren Walze aufrecht.
Die eine oder mehreren Schaufel(n) verhindert/verhindern, dass sich fadenartige Elemente, wie Haare oder Garn, direkt um die Außenoberfläche der Walze wickeln und die Reinigungseffektivität verringern. In einer Ausführungsform ist/sind die eine oder mehreren Schaufel(n) V-förmige Sparren. Das Definieren der Schaufeln als V-förmige Sparren hilft ferner dabei, Haare und andere Schmutzteile von den Enden der Walze zur Mitte der Walze zu leiten, wo sich die Spitze des V-förmigen Sparrens befindet. In einer Ausführungsform befindet sich die Spitze des V-förmigen Sparrens direkt in einer Linie mit dem Mittelpunkt des Unterdruckluftwegeinlasses des autonomen Abdeckungsroboters.
In einer anderen Ausführung weist ein autonomer, mobiler Roboter ein Fahrgestell mit einem darin montierten Antriebssystem auf, das mit einem Steuerungssystem in Kommunikation steht. Das Fahrgestell weist einen Unterdruckluftweg auf, der durch das Fahrgestellt hindurch angeordnet ist, um Schmutzteile von einer am Fahrgestell montierten Reinigungsanordnung in einen am Fahrgestell montierten Schmutzsammelbehälter zu befördern. Der Unterdruckluftweg erstreckt sich zwischen der Reinigungskopfanordnung und dem Schmutzsammelbehälter und steht mit einem im Schmutzsammelbehälter angeordneten Flügelradbauteil in Fluid-Kommunikation. Ein mit dem Fahrgestell verbundenes Reinigungskopfmodul weist eine rotierbar damit gekoppelte, röhrenförmige vordere Walze und eine röhrenförmige hintere Walze auf, die angrenzend aneinander und unter einem Einlass zum Unterdruckluftweg positioniert sind. Die Längsachse der vorderen Walze liegt in einer ersten horizontalen Ebene, die über einer zweiten horizontalen Ebene positioniert ist, auf der die Längsachse der hinteren Walze liegt, und die hintere Walze reicht unter einen unteren Käfig der Reinigungskopfanordnung, um die Reinigungsoberfläche zu berühren. Die vordere Walze und die hintere Walze sind durch einen Luftspalt voneinander getrennt, sodass der Unterdrucksog aus dem Unterdruckluftweg an einem Punkt auf einer Reinigungsoberfläche direkt unter dem Luftspalt konzentriert ist. In einer Ausführungsform erstreckt sich der Luftspalt über einen Abstand von oder zwischen 1 mm und 2 mm. Das Reinigungskopfmodul umgibt zwischen 125° und 175° des äußeren Umfangs jeder Walze in einem Abstand von 1 mm oder weniger zwischen einer Innenoberfläche des Reinigungskopfmoduls und den Außenoberflächen der vorderen und hinteren Walze. In einer Ausführungsform umgibt das Reinigungskopfmodul 150° des äußeren Umfangs jeder Walze in einem Abstand von 1 mm oder weniger. Der Unterdruckluftstrom wird demnach im Wesentlichen zwischen die Walzen geleitet, und durch die Walzen von der Reinigungsoberfläche angehobene Schmutzteile strömen durch den Luftspalt zwischen den Walzen in den Unterdruckluftweg, statt sich zwischen den Walzen des Reinigungskopfmoduls zu verkanten.
Zusätzlich ist in einigen Ausführungsformen eine untere Oberfläche des unteren Käfigs des Reinigungskopfes in einem Abstand von nicht mehr als 1 mm über der Reinigungsoberfläche positioniert und erhält dadurch ferner einen konzentrierten Unterdruck unter der Reinigungskopfanordnung, unter der vorderen Walze (die über der Reinigungsoberfläche schwebt) und nach oben durch den Spalt zwischen der vorderen und hinteren Walze aufrecht.
In einem Aspekt ist die Querschnittfläche des Spaltes zwischen der vorderen und der hinteren Walze im Wesentlichen genauso groß wie oder kleiner als die Querschnittfläche der Unterdruckansaugung. Dies hält die Unterdruckkonzentration auf der Reinigungsoberfläche direkt unter dem Spalt zwischen der vorderen und hinteren Walze weiter aufrecht. In einer Ausführungsform beträgt das Verhältnis der Fläche des Spaltes zur Fläche eines ebenen Querschnitts durch den über der vorderen und hinteren Walze positionierten Unterdruckluftwegeinlass 1:1 und kann bis zu 10:1 betragen. In einer Ausführungsform beträgt das Verhältnis der Fläche des Spaltes zur Fläche des ebenen Querschnitts durch den Unterdruckluftwegeinlass, der über der vorderen und hinteren Walze positioniert ist, 4:1.
In einer Ausführungsform sind die vordere Walze und die hintere Walze parallel längs am Unterdruckluftwegeinlass ausgerichtet, und beide Walzen weisen eine oder mehrere Schaufel(n) auf, die sich von einer äußeren Walzenoberfläche nach außen erstreckt/erstrecken. In einer Ausführungsform erstreckt/erstrecken sich die eine oder mehreren Schaufel(n) von der Außenoberfläche der Walze in einer Höhe, die in einer Ausführungsform wenigstens 10% des Durchmessers der elastischen, röhrenförmigen Walze beträgt, und die Schaufeln der vorderen Walze sind in einem Abstand von 1 mm von den Schaufeln an der hinteren Walze angeordnet. Das Beibehalten eines Spaltes zwischen den Schaufeln ermöglicht es, dass ein Luftstrom zwischen der vorderen und der hinteren Walze hindurch gelangen kann, und das Minimieren des Spaltes hält eine Luftstromgeschwindigkeit auf der Reinigungsoberfläche direkt unter und zwischen der vorderen und hinteren Walze aufrecht.
In einer Ausführung sind die Schaufeln V-förmige Sparren und die Schenkel des Vs stehen in einem Winkel θ von 5° bis 10° im Verhältnis zu einem linearen Pfad auf der Oberfläche jeder Walze und erstrecken sich von einem Ende einer Walze zum anderen Ende. Die eine oder mehreren Schaufel(n) verhindert/verhindern, dass sich fadenähnliche Elemente, wie Haare oder Garn, direkt um die Außenoberfläche der Walze wickeln und die Reinigungseffektivität verringern. In einer Ausführungsform ist/sind die eine oder mehreren Schaufel(n) V-förmige Sparren. Das Definieren der Schaufeln als V-förmige Sparren hilft ferner dabei, Haare und andere Schmutzteile von den Enden der Walze zur Mitte der Walze zu leiten, wo sich die Spitze des V-förmigen Sparrens befindet. In einer Ausführungsform befindet sich die Spitze des V-förmigen Sparrens direkt in einer Linie mit dem Mittelpunkt des Unterdruckluftwegeinlasses des autonomen Abdeckungsroboters.
In einer anderen Ausführung weist ein autonomer, mobiler Roboter ein Fahrgestell mit einem darin montierten Antriebssystem auf, das mit einem Steuerungssystem in Kommunikation steht. Das Fahrgestell weist einen Unterdruckluftweg auf, der durch das Fahrgestell angeordnet ist, um Schmutz von einer am Fahrgestell montierten Reinigungsanordnung in einen am Fahrgestell montierten Schmutzsammelbehälter zu befördern. Der Unterdruckluftweg erstreckt sich zwischen der Reinigungskopfanordnung und dem Schmutzsammelbehälter und steht mit einem im Schmutzsammelbehälter angeordneten Flügelradbauteil in Fluid-Kommunikation. Ein mit dem Fahrgestell verbundenes Reinigungskopfmodul weist eine rotierbar damit gekoppelte, röhrenförmige vordere Walze und eine röhrenförmige hintere Walze auf, die angrenzend aneinander und unter einem Einlass zum Unterdruckluftweg positioniert sind. Die Längsachse der vorderen Walze liegt in einer ersten horizontalen Ebene, die über einer zweiten horizontalen Ebene positioniert ist, auf der die Längsachse der hinteren Walze liegt, und die hintere Walze reicht unter einen unteren Käfig der Reinigungskopfanordnung, um die Reinigungsoberfläche zu berühren. Die vordere Walze und die hintere Walze sind durch einen Spalt von 1 mm oder weniger voneinander getrennt, sodass der Unterdrucksog aus dem Unterdruckluftweg an einem Punkt auf einer Reinigungsoberfläche direkt unter dem Spalt konzentriert ist. Das Reinigungskopfmodul umgibt zwischen 125° und 175° des äußeren Umfangs jeder Walze in einem Abstand von 1 mm oder weniger zwischen einer Innenoberfläche des Reinigungskopfmoduls und den Außenoberflächen der vorderen und hinteren Walze. In einer Ausführungsform umgibt das Reinigungskopfmodul 150° des äußeren Umfangs jeder Walze in einem Abstand von 1 mm oder weniger. Der Unterdruckluftstrom wird demnach im Wesentlichen zwischen den Walzen geleitet, und durch die Walzen von der Reinigungsoberfläche angehobene Schmutzteile strömen durch den Luftspalt zwischen den Walzen in den Unterdruckluftweg, statt sich zwischen den Walzen des Reinigungskopfmoduls zu verkanten.
Zusätzlich ist in einigen Ausführungsformen eine untere Oberfläche des unteren Käfigs des Reinigungskopfes in einem Abstand von nicht mehr als 1 mm über der Reinigungsoberfläche positioniert und erhält dadurch ferner einen konzentrierten Unterdruck unter der Reinigungskopfanordnung, unter der vorderen Walze (die über der Reinigungsoberfläche schwebt) und nach oben durch den Spalt zwischen der vorderen und hinteren Walze aufrecht.
In einer Ausführungsform weist der Roboter ferner einen Luftfilter auf, der zwischen dem Schmutzsammelbehälter und einem axialen Einlass des Flügelrades angeordnet ist, sodass der axiale Einlass des Flügelrades und die Längsachse des Luftfilters im Wesentlichen komplanar sind. In einigen Ausführungsformen verkapselt zusätzlich ein entfernbarer Luftfilterdeckel den Luftfilter- und Flügelradeinlass. Das unter dem entfernbaren Luftfilterdeckel und dem Luftfilter definierte Volumen weist eine diagonale Querschnittfläche auf, die der Querschnittfläche des Flügelradeingangs entspricht, sodass der Luftstrom durch das Volumen und in den Schmutzsammelbehälter kontinuierlich und frei von Luftstromverengung und/oder Behinderung bleibt.
In einer Ausführungsform sind die vordere Walze und die hintere Walze parallel längs am Unterdruckluftwegeinlass ausgerichtet, und beide Walzen weisen eine oder mehrere Schaufel(n) auf, die sich von einer äußeren Walzenoberfläche nach außen erstreckt/erstrecken. In einer Ausführungsform erstreckt/erstrecken sich die eine oder mehreren Schaufel(n) von der Außenoberfläche der Walze in einer Höhe, die in einer Ausführungsform wenigstens 10% des Durchmessers der elastischen, röhrenförmigen Walze beträgt, und die Schaufeln an der vorderen Walze sind in einem Abstand von 1 mm von den Schaufeln auf der hinteren Walze angeordnet. Das Beibehalten eines Spaltes zwischen den Schaufeln ermöglicht einen Luftstrom zwischen der vorderen und der hinteren Walze, und das Minimieren dieser Walze hält eine Luftstromgeschwindigkeit an der Reinigungsoberfläche direkt unter und zwischen der vorderen und der hinteren Walze aufrecht.
In einer Ausführung sind die Schaufeln V-förmige Sparren und die Schenkel des Vs stehen in einem Winkel θ von 5° bis 10° im Verhältnis zu einem linearen Pfad auf der Oberfläche jeder Walze und erstrecken sich von einem Ende einer Walze zum anderen Ende. Die eine oder mehreren Schaufel(n) verhindert/verhindern, dass sich fadenähnliche Elemente, wie Haare oder Garn, direkt um die Außenoberfläche der Walze wickeln und die Reinigungseffektivität verringern. In einer Ausführungsform ist/sind die eine oder mehreren Schaufel(n) V-förmige Sparren. Das Definieren der Schaufeln als V-förmige Sparren hilft ferner dabei, Haare und andere Schmutzteile von den Enden der Walze zur Mitte der Walze zu leiten, wo sich die Spitze des V-förmigen Sparrens befindet. In einer Ausführungsform befindet sich die Spitze des V-förmigen Sparrens direkt in einer Linie mit dem Mittelpunkt des Unterdruckluftwegeinlasses des autonomen Abdeckungsroboters.
In einer anderen Ausführung weist ein autonomer, mobiler Roboter ein Fahrgestell mit einem darin montierten Antriebssystem auf, das mit einem Steuerungssystem in Kommunikation steht. Das Fahrgestell weist einen Unterdruckluftweg auf, der dadurch angeordnet ist, um Schmutzteile von einer am Fahrgestell montierten Reinigungsanordnung in einen am Fahrgestell montierten Schmutzsammelbehälter zu befördern. Der Unterdruckluftweg erstreckt sich zwischen der Reinigungskopfanordnung und dem Schmutzsammelbehälter und steht mit einem im Schmutzsammelbehälter angeordneten Flügelradbauteil in Fluid-Kommunikation. Ein mit dem Fahrgestell verbundenes Reinigungskopfmodul weist eine rotierbar damit gekoppelte, röhrenförmige vordere Walze und eine röhrenförmige hintere Walze auf, die angrenzend aneinander und unter einem Einlass zum Unterdruckluftweg positioniert sind, sodass ein Fluid-Luftstrom von einem über den Walzen positionierten Unterdruckluftwegeinlass durch einen vorderen Abschnitt des Unterdruckluftwegs und in einen mit dem Schmutzsammelbehälter verbundenen hinteren Abschnitt des Unterdruckluftwegs strömt.
In einigen Ausführungsformen ist der sich vom Unterdruckluftweg erstreckende vordere Abschnitt (z. B. die Unterdruckansaugung 392 aus 3) geneigt, sodass eine obere Innenoberfläche Schmutzteile, insbesondere schwere Schmutzteile, in den hinteren Abschnitt des Unterdruckluftwegs umleitet. Die Längsachse des vorderen Abschnitts ist mit weniger als 90° und vorzugsweise etwa 45° im Verhältnis zu einer vertikalen Achse geneigt.
In einigen Ausführungsformen ist der sich von der Unterdruckansaugung erstreckende vordere Abschnitt in Richtung des hinteren Abschnitts gekrümmt. Der vordere Abschnitt kann zum Beispiel eine Teilparabel bilden, die zum Beispiel einen variablen Radius aufweist. Die Spitze der Parabel kann über der hinteren Walze, hinter einer vertikalen Achse, die an der Unterdruckansaugung ausgerichtet ist, angeordnet sein. Die innere Wand der oberen Oberfläche des gekrümmten Unterdruckluftwegs lenkt Schmutzteile in den hinteren Abschnitt des Unterdruckluftwegs ab.
Der vordere Abschnitt und der hintere Abschnitt des Unterdruckluftwegs können als einstückige, monolithische Komponente ausgebildet sein, aber in einigen Ausführungsformen ist der hintere Abschnitt ein elastomerisches Bauteil, das an einer abgedichteten Verbindungsstelle an einem steifen vorderen Abschnitt befestigt ist. In einer Ausführungsform ist die abgedichtete Verbindungsstelle eine Kompressionspassung, wobei der steife vordere Abschnitt in einen elastomerischen hinteren Abschnitt eingeführt und durch radiale Kompressionskräfte fixiert wird. In einer anderen Ausführungsform ist die abgedichtete Verbindungsstelle eine elastomerische Umspritzung. Die abgedichtete Verbindungsstelle bildet einen abgedichteten Unterdruckpfad, der Unterdruckverluste verhindert. In einigen Ausführungsformen endet der hintere Abschnitt in einem Flansch, der in einer abgedichteten Konfigurierung an eine Öffnung zum Schmutzsammelbehälter angrenzt. Der Unterdruckluftweg ermöglicht demnach einen glatten, abgedichteten Unterdruckluftstrom. In einer Ausführungsform ist der elastomerische hintere Abschnitt aus einem thermoplastischen Material, wie Mediprene^TM, oder einem thermoplastischen Vulkanisat (TPV), wie Santoprene^TM, hergestellt. In einer Ausführungsform ist der steife Abschnitt aus einem Kunststoffmaterial wie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Nylon hergestellt, wobei diese Materialien antistatische Eigenschaften aufweisen und der Ansammlung von Haaren entgegenwirken.
Die Längsachse der vorderen Walze liegt in einer ersten horizontalen Ebene, die über einer zweiten horizontalen Ebene positioniert ist, auf der die Längsachse der hinteren Walze liegt, und die hintere Walze reicht unter einen unteren Käfig der Reinigungskopfanordnung, um die Reinigungsoberfläche zu berühren. In einigen Ausführungsformen ist eine untere Oberfläche des unteren Käfigs in einem Abstand von nicht mehr als 1 mm über der Reinigungsoberfläche positioniert und erhält dadurch ferner einen konzentrierten Unterdruck unter der Reinigungskopfanordnung, unter der vorderen Walze (die über der Reinigungsoberfläche schwebt) und nach oben durch den Spalt zwischen der vorderen und hinteren Walze aufrecht.
In einer Ausführungsform sind die vordere Walze und die hintere Walze parallel längs am Unterdruckluftwegeinlass ausgerichtet, und beide Walzen weisen eine oder mehrere Schaufeln auf, die sich von einer äußeren Walzenoberfläche nach außen erstreckt/erstrecken. In einer Ausführungsform erstreckt/erstrecken sich die eine oder mehreren Schaufel(n) von der Außenoberfläche der Walze in einer Höhe, die in einer Ausführungsform wenigstens 10% des Durchmessers der elastischen, röhrenförmigen Walze beträgt, und die Schaufeln der vorderen Walze sind in einem Abstand von 1 mm von den Schaufeln auf der hinteren Walze angeordnet. Das Beibehalten eines Spaltes zwischen den Schaufeln ermöglicht es, dass ein Luftstrom zwischen der vorderen und der hinteren Walze hindurch gelangen kann, und das Minimieren des Spaltes hält eine Luftstromgeschwindigkeit auf der Reinigungsoberfläche direkt unter und zwischen der vorderen und hinteren Walze aufrecht.
Ziele und Vorteile der vorliegenden Lehren werden teilweise in der nachfolgenden Beschreibung ausgeführt und sind teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder sie können durch die Umsetzung der vorliegenden Lehren erlernt werden. Die Ziele und Vorteile der Lehren werden anhand der spezifisch in den beigefügten Ansprüchen aufgezeigten Elemente und Kombinationen umgesetzt und erzielt.
Es versteht sich, dass sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende ausführliche Beschreibung lediglich beispielhafter und erläuternder Natur sind und die vorliegenden Lehren, wie sie beansprucht werden, nicht einschränken.
Die beigefügten Zeichnungen, die in dieser Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil von ihr darstellen, zeigen die Ausführungsformen der vorliegenden Lehren und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundlagen der Lehren zu erläutern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine perspektivische Draufsicht einer Ausführungsform eines Reinigungsroboters gemäß den vorliegenden Lehren.
2A eine Querschnittansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Roboterstaubsaugerreinigungskopfes gemäß den vorliegenden Lehren.
2B eine Querschnittansicht einer anderen beispielhaften Ausführungsform eines Roboterstaubsaugerreinigungskopfes gemäß den vorliegenden Lehren.
3 eine Querschnittansicht der Ausführungsform eines Reinigungskopfes aus 2A in Kombination mit einem entsprechenden entfernbaren Staubbehälter.
4 eine perspektivische Explosionsansicht der Ausführungsform des Reinigungskopfes und Staubbehälters aus 2A und 3 von hinten.
5 eine perspektivische Seitenansicht der Ausführungsform des Reinigungskopfes und Staubbehälters aus 2B.
6 eine perspektivische Querschnittteilansicht der Reinigungskopfausführungsform aus 2A, 3 und 4.
7 eine perspektivische Seitenansicht eines beispielhaften Motor- und Reinigungskopfgetriebes für den Reinigungskopf aus 2B.
8 eine perspektivische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Flügelradanordnung gemäß den vorliegenden Lehren zur Verwendung in einem Reinigungskopf, wie dem aus 2B.
9 eine Querschnittansicht der Reinigungskopfausführungsform aus 5 durch das Flügelrad aus 8.
10 eine Querschnittansicht einer Ausführungsform des Reinigungskopfes gemäß 2B.
11 eine Seitenansicht der Reinigungskopfausführungsform aus 3, die zwei Arme eines viergliedrigen Koppelgetriebes zeigt.
12 eine andere Seitenansicht der Reinigungskopfausführungsform aus 3, die zwei andere Arme des viergliedrigen Koppelgetriebes zeigt.
13 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Arms für eine viergliedrige Kopplungsgetriebeaufhängung gemäß den vorliegenden Lehren.
14 eine perspektivische Ansicht eines anderen beispielhaften Arms für eine viergliedrige Kopplungsgetriebeaufhängung gemäß den vorliegenden Lehren.
15 eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform aus 3 von unten.
16 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Reinigungskopfausführungsform aus 3 von unten, wobei ein Walzenrahmen geöffnet ist, um die Walzen zu zeigen.
17 eine schematische Ansicht des Durchlaufens von großen Schmutzteilen durch beispielhafte, zusammendrückbare, elastische Walzen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Lehren.
18 eine Querschnittteilansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines angetriebenen Endes einer Walze gemäß den vorliegenden Lehren.
19 eine Querschnittteilansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines nicht angetriebenen Endes einer Walze gemäß den vorliegenden Lehren.
20 eine perspektivische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform elastischer Walzen gemäß den vorliegenden Lehren.
21 eine perspektivische Explosionsansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer elastischen Walze gemäß den vorliegenden Lehren von der Seite.
22 eine Querschnittansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Walze, die ein mit Speichen versehenes, elastisches Auflager aufweist, gemäß den vorliegenden Lehren.
23 eine perspektivische Vorderansicht eines Staubbehälters gemäß den vorliegenden Lehren, wobei eine vordere Behältertür offen ist.
24 eine perspektivische Draufsicht des Staubbehälters aus 24, wobei eine Filterzugriffstür offen ist.
25 eine perspektivische Draufsicht des Staubbehälters aus 24, wobei der Behälterdeckel und der Filter entfernt sind.
26 eine Querschnittansicht des Staubbehälters aus 23 durch das Flügelradgehäuse.
27A bis 27C schematisch Ansichten von drei Positionen einer beispielhaften Reinigungsanordnungsaufhängung gemäß den vorliegenden Lehren.
28A und 28B zeigen
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gemäß bestimmten Ausführungsformen ist in den vorliegenden Lehren ein Reinigungskopf oder eine Reinigungskopfanordnung vorgesehen, der/die wenigstens eine und zum Beispiel zwei Walze(n) verwendet, die zusammendrückbare aber elastische Kerne aufweist/aufweisen. Ausführungsformen der zusammendrückbaren, jedoch elastischen Walze weisen eine röhrenförmige Außenoberfläche mit sich davon erstreckenden Schaufeln auf. Die röhrenförmige Außenoberfläche kann von unten mit einem elastischen Stützsystem gestützt sein, das zum Beispiel eins oder mehrere von einem Schaummaterial und einer flexiblen Speiche aufweist. Die flexiblen Speichen und der Schaum können so ausgelegt sein, dass sie eine Krümmung, Größe und Zusammensetzung aufweisen, die geeignet ist, um eine gewünschte Walzenflexibilität und Elastizität zu erzielen. Wenngleich es in bestimmten Ausführungen wünschenswert sein kann, dass die Flexibilität und Elastizität der Walze entlang einer gesamten Länge der Walze gleichmäßig sind, sehen die vorliegenden Lehren Ausführungsformen vor, in denen die Flexibilität und Elastizität der Walze entlang ihrer Länge variieren.
In bestimmten Ausführungsformen kann die Schaumstütze einfach an eine röhrenförmige äußere Röhre der flexiblen, elastischen Walze geklebt und entlang der gesamten Länge der Walze bereitgestellt sein. Alternativ kann die Walze so ausgebildet sein, das sie elastische Speichen aufweist, welche die röhrenförmige Röhre entlang der gesamten Länge der Walze stützen. In bestimmten Ausführungsformen kann die röhrenförmige Röhre sowohl durch elastische Speichen als auch durch Schaum bereitgestellt sein, zum Beispiel unter Verwendung von elastischen Speichen in einem mittigen Abschnitt der Walze und Schaum an ihren äußeren Kanten oder umgekehrt. Die röhrenförmige Röhre kann mit einer Antriebswelle verbunden sein, um Drehmoment von der Antriebswelle auf die röhrenförmige Röhre zu übertragen, um die Walze auf geeignete Art und Weise im Reinigungskopf zu drehen.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Lehren können sich von einer Außenoberfläche der röhrenförmigen Röhre, von einem Ende der Walze zum anderen Ende der Walze erstreckende Schaufeln eine allgemein sparrenartige Form aufweisen. Die sparrenartige Form kann eine Bewegung von durch die Walze in Richtung einer Mitte der Walze (d. h. in Richtung einer Spitze des Sparrens) gekehrten Schmutzteilen ermöglichen, sodass sich Schmutzteile wie Haare nicht in den Enden der Walzen verfangen, wo sie den Betrieb der Walze und demnach des Reinigungskopfes beeinträchtigen können. Um durch die Interaktion der Walzenschaufeln mit dem Boden verursachte Geräusche zu verringern, kann die Spitze eines Schaufelsparrens die Spitze einer angrenzenden Schaufel tangieren.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren kann eine nachfolgende (hintere) Walze niedriger eingestellt sein als eine führende (vordere) Walze. Ausführungsformen der vorliegenden Lehren können außerdem ein Kopplungsgetriebe im Reinigungskopf verwenden, das die Walzen mit dem Reinigungskopfrahmen verbindet, der es dem Reinigungskopf ermöglicht, die vordere Kante des Reinigungskopfes höher schweben zu lassen als die hintere Kante des Reinigungskopfes. Das Anheben der vorderen Walze kann verhindern, dass sich die führende Walze, die typischerweise während der Vorwärtsbewegung des Roboterstaubsaugers in der gleichen Richtung rotiert wie seine Räder, während des Betriebs des Staubsaugers in den Teppich gräbt. Die nachfolgende Walze rotiert typischerweise im Vergleich zu den Rädern des Roboterstaubsaugers während seiner Vorwärtsbewegung in einer entgegengesetzten Richtung und läuft daher nicht Gefahr, sich in den Teppich zu graben, wenn sie auf Teppich trifft und/oder sich über diesen bewegt. Die vordere Walze kann zum Beispiel an einem unteren Abschnitt des Reinigungskopfes ausgerichtet sein, sodass sie nicht über diesen hinausragt.
In bestimmten Ausführungsformen des Reinigungskopfes kann eine zusammendrückbare, elastische Walze parallel zu und gegenüber einer anderen Walze ausgerichtet sein. Die andere Walze kann auf ähnliche Weise zusammendrückbar und elastisch sein. Das Gegenüberstellen der anderen Walze kann bedeuten, dass die Sparrenformen der Walzenschaufeln einander spiegeln, wenn die Walzen parallel zueinander im Reinigungskopf installiert werden. Die vorliegenden Lehren können außerdem eine elastische, zusammendrückbare Walze, wie sie hierin offenbart ist, mit einer üblichen Reinigungskopfwalze oder -bürste eines Roboterstaubsaugers kombinieren.
Ein Reinigungskopf gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren kann ein Hochgeschwindigkeitsluftsystem bereitstellen, das die Luftweggeschwindigkeit maximiert, indem die Reinigungskopfwalzen nah aneinander (mit einem minimalen Abstand zwischen ihnen) positioniert werden, sodass die Schaufeln darauf nah beieinander liegen, wobei eine Luftansaugröhre des Reinigungskopfes direkt über dem minimalen Abstand zwischen den Walzen liegt. Zudem können ein Walzenrahmen und ein unteres Gehäuse des Reinigungskopfes so geformt sein, dass sie den Abstand zwischen den Walzen und den Abschnitten des Reinigungskopfgehäuses, das die Walzen umgibt, minimieren, um wiederum den Bereich des Unterdruckstroms zu minimieren, um seine Geschwindigkeit zu maximieren. Der Walzenrahmen und ein unteres Gehäuse des Reinigungskopfes sollten nah genug an den Walzen liegen, um den Luftstrom zu maximieren oder ein vorgegebenes Niveau des Luftstroms zu erreichen, sollten jedoch auch derart in einem Abstand von den Walzen angeordnet sein, dass sich keine Schmutzteile dazwischen verkeilen können.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Lehren geht der Luftstrom direkt von den Walzen nach oben in eine Unterdruckansaugung, die eine Oberfläche aufweist, die als eine Ablenkoberfläche dienen kann (die z. B. schräg oder gekrümmt ist), um dichtere/schwerere Schmutzteile abzulenken, die von den Walzen nach oben in Richtung einer Kammer gekehrt werden, die zum Staubbehälter führt. Das Ablenken dichterer Schmutzteile in Richtung der Kammer und des Staubbehälters wird durch eine gewinkelte Unterdruckansaugung erleichtert, und derartiges Ablenken kann dem Staubsauger dabei helfen, dichtere/schwerere Schmutzteile in den Staubbehälter zu bewegen. In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren kann die Unterdruckansaugung eine parabolische Form oder einen konstanten Krümmungsradius aufweisen, wenngleich eine parabolische Form vorzuziehen ist. Die Unterdruckansaugung muss nicht zwangsläufig einen konstanten Radius aufweisen. Die Unterdruckansaugung kann so geformt sein, dass sie hilft, größere Schmutzteile zur Mitte der Kammer zu leiten, wo die Luftgeschwindigkeit am höchsten ist. Die Unterdruckansaugung leitet Luft in die Kammer und kann ein steiferes Material umfassen, um bessere Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung bereitzustellen und Schmutzteile besser in Richtung des Staubbehälters ablenken zu können. In Ausführungsformen der Lehren, die einen schwebenden Reinigungskopf verwenden, kann die Kammer ein flexibleres Material aufweisen, das es dem Reinigungskopf ermöglicht, zu schweben. Verschiedene Ausführungsformen sehen vor, dass die Verbindungsstelle der Unterdruckansaugung und der Kammer überspritzt ist, um eine glatte Oberfläche bereitzustellen, über welche die einströmende Luft strömt.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren ist der Luftstrom vom Reinigungskopf durch das Staubsaugerflügelrad während des Betriebs mit dem entfernbaren, ordnungsgemäß installierten Staubbehälter im Wesentlichen abgedichtet, um durch Absenken der Unterdruckstärke verursachte Lecks zu vermeiden. Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Lehren verwenden einen abgedichteten Filter im entfernbaren Staubbehälter. Der Filter befindet sich entlang des Pfades des Luftstroms zwischen dem Reinigungskopf und dem Staubsaugerflügelrad, um zu verhindern, dass Staub in das Flügelrad wandert. Der Filter ist vorzugsweise entfernbar, jedoch im installierten Zustand abgedichtet, um Luftstromlecks zu verhindern. Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Lehren schließen eine Anzeigelasche in einer Filteraussparung ein, um das Vorhandensein eines Filters anzuzeigen. Die Filteranwesenheitsanzeigelasche kann den Betrieb des Staubsaugers verhindern, wenn der Filter nicht ordnungsgemäß installiert ist, indem zum Beispiel verhindert wird, dass eine Filterzugriffstür geschlossen wird, sodass der entfernbare Staubbehälter nicht im Roboterstaubsauger installiert werden kann.
Ein Roboterstaubsauger, der einen Reinigungskopf und einen Staubbehälter gemäß den vorliegenden Lehren aufweist, weist aufgrund eines oder mehrerer der folgenden Punkte eine verbesserte Fluid-Dynamik auf: Flügelraddesign, Flügelradgehäusedesign, Minimieren von Biegungen im Luftpfad von den Walzen zum Staubsaugerflügelrad, Minimieren der Länge des Pfades von den Walzen zum Staubsaugerflügelrad, Minimieren jeglicher wirbelerzeugender Auswölbung entlang des Pfades von den Walzen zum Staubsaugerflügelrad. Die verbesserte Fluid-Dynamik kann es zum Beispiel ermöglichen, dass ein leistungsschwächeres Staubsaugerflügelrad (das weniger Batteriestrom zieht) einen ausreichenden Luftstrom für den Roboterstaubsauger bereitstellt.
In bestimmten Ausführungsformen kann die Luftstromgeschwindigkeit zusätzlich oder alternativ maximiert werden, indem eine im Wesentlichen konstante Querschnittfläche an Luftstrom über den Filter und in das Flügelrad aufrechterhalten wird.
An dieser Stelle wird ausführlich auf Ausführungsformen der vorliegenden Lehren eingegangen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Die hierin offenbarten und dargestellten Reinigungskopfwalzen/-bürsten können zum Beispiel Bürsten einschließen, wie sie in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 13/028,996, angemeldet am 16. Februar 2011, mit dem Titel „Vacuum Brush” offenbart sind, deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit durch Verweis in den vorliegenden Gegenstand mit einbezogen wird.
Im hierin verwendeten Sinne bezieht sich die Bezeichnung „Aufwärtsrotation” auf eine Rotation, die gegenläufig zu der Richtung der Vorwärtsbewegung des Roboters ist, d. h. die gegenläufig zur Rotation der Antriebsräder ist, wenn sich der Roboter in einer Vorwärtsbewegung bewegt. „Rollrotation” bezieht sich auf die entgegengesetzte Richtung, d. h. eine Rotation der Walze in der gleichen Richtung wie die Rotation der Antriebsräder in einer Vorwärtsrichtung. Eine derartige Rotation muss nicht zwangsläufig dieselbe Geschwindigkeit aufweisen wie die Rotation der Antriebsräder, und die Richtungsbeschreibung dient nur als Referenz, d. h. eine Walze kann sich in einer „Aufwärtsrotation” befinden, auch wenn der Roboter still steht oder sich rückwärts bewegt. „Röhre” im hierin verwendeten Sinne bedeutet „abdeckende Röhre” und muss nicht zwangsläufig ein abschließendes oder abgedichtetes Ende aufweisen. Die Bezeichnung „Kopplungsgetriebe” hat ihre gewöhnliche Bedeutung inne und wird so ausgelegt, dass sie ebene Kopplungsgetriebe, viergliedrige Kopplungsgetriebe, Schubkurbelkopplungen und Anordnungen von Kopplungsbauteilen, wie Scharnieren, Federn, Drähten, Fäden, Kabeln, Nocken und/oder Nuten, einschließt.
1 ist eine perspektivische Draufsicht einer Ausführungsform eines Reinigungsroboters gemäß den vorliegenden Lehren.
2A und 2B sind Querschnittansichten verschiedener Ausführungsformen eines bestimmten Abschnitts eines Roboterstaubsaugers, die jeweils eine Ausführungsform eines Reinigungskopfes 300, 100 gemäß den vorliegenden Lehren darstellen. Allgemein beschreibt die nachfolgende Beschreibung gemeinsame Merkmale verschiedener Ausführungsformen sowie Paare gleicher Merkmale in einer Ausführungsform mit durch ein Komma getrennten Bezugsziffern.
Mit Bezug auf beide Ausführungsformen weist der Reinigungskopf eine vordere Walze 310, 110 und eine hintere Walze 320, 120 auf, wobei jede Walze eine Achse 330, 130, die vorzugsweise im Wesentlichen steif und nicht zusammendrückbar ist, und einen zusammendrückbaren, elastischen Kern 340, 140, der die Achse 330, 130 umgibt, aufweist. Der zusammendrückbare, elastische Kern 340, 140 kann zum Beispiel ein Schaummaterial oder ein anderes elastisches Material, wie gekrümmte Speichen, die nachstehend ausführlicher beschrieben sind, umfassen. „Zusammendrückbare Walze” im hierin verwendeten Sinne bezeichnet eine Walze, die eine im Wesentlichen zusammenhängende röhrenförmige Außenoberfläche aufweist. Bei erheblichem Druck von außen biegt oder verformt sich die röhrenförmige Außenoberfläche und bei Entlasten des derartigen Drucks bewegt sie sich elastisch in ihre vorherige Form zurück, wie ein Ballon, Ball oder ein Reifen mit Notlaufeigenschaften.
Die Walzen 310, 320, 110, 120 haben vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt. Der zusammendrückbare, elastische Kern 340, 140 kann von einer Röhre 350, 150 umgeben sein, die Sparrenschaufeln 360, 160 aufweist. Gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren sind die Sparrenschaufeln 360, 160 sparrenförmig und zum Beispiel in gleichmäßigen Abständen 170 um die Röhre 350, 150 angeordnet, wenngleich die vorliegenden Lehren eine Vielzahl an Schaufelabständen und -formen vorsehen. Die Sparrenschaufeln 360, 160 können als 5, 6, 7, 8 oder 9 in regelmäßigen Abständen angeordnete Sparrenschaufeln angeordnet und einstückig mit der zusammendrückbaren Röhre 350, 150 (vorzugsweise spritzgegossen als ein vollständiges Teil) ausgebildet sein und sich zusammen mit der zusammendrückbaren Röhre 350, 150 verformen. In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren kann die Höhe H (siehe 2) der Sparrenschaufeln 360, 160 so bemessen sein, dass sie einen vorgegebenen Teil eines Spaltes G zwischen der vorderen Walze 310, 110 und der hinteren Walze 320, 120, zum Beispiel wenigstens etwa die Hälfte des Spaltes G zwischen der vorderen Walze 310, 110 und der hinteren Walze 320, 120, überbrückt. In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Lehren beträgt der Spalt G zwischen der vorderen Walze 310, 110 und der hinteren Walze 320, 120 etwa 7 mm und die Höhe H der Schaufeln 360, 160 beträgt etwa 3 mm, wodurch der Spalt g zwischen den Schaufeln 360, 160 etwa 1 mm beträgt.
Ein Walzenrahmen 380, 180 und das untere Gehäuse 390, 190 des Reinigungskopfes 300, 100 können so geformt sein, dass sie die äußere Form der Walzen 310, 320, 110, 120 ergänzen, sodass der Walzenrahmen 380, 180 und das untere Gehäuse 390, 190 nah genug an den Walzen liegen, um den Luftstrom im Spalt G zwischen den Walzen 310, 320, 110, 120 zu maximieren, aber auch in einem derartigen Abstand von den Walzen angeordnet sein sollten, dass sich darin keine Schmutzteile verkanten können. Die Nähe des Walzenrahmens 380, 180 und des unteren Gehäuses 390, 190 zu den Walzen 310, 320, 110, 120 verhindert, dass Luft von einem Außenspalt OG angesogen wird, sodass der Unterdrucksog im Spalt G zwischen den Walzen 310, 320, 110, 120 stärker ist. In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren kann der Abstand zwischen den Sparrenschaufeln 360, 160 (oder einem anderen äußersten Abschnitt der Walzen 310, 320, 110, 120) und den umgebenden Abschnitten des Walzenrahmens 380, 180 und dem unteren Gehäuse 390, 190 etwa 1 mm betragen.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Lehren kann Luft durch den Luftspalt G zwischen der vorderen Walze 310, 110 und der hinteren Walze 320, 120 gesogen werden, zum Beispiel durch ein in dem oder angrenzend an den Reinigungskopf angeordnetes Flügelrad. Das Flügelrad kann Luft von der Umgebung unter dem Reinigungskopf in den Reinigungskopf saugen und die sich daraus ergebende Unterdrucksaugkraft kann den Walzen 310, 320, 110, 120 dabei helfen, Dreck und Schmutzteile von der Umgebung unter dem Reinigungskopf 300, 100 in einen Staubbehälter des Roboterstaubsaugers zu saugen. In der dargestellten Ausführungsform aus 2A und 2B saugt das Staubsaugerflügelrad Luft (der Luftstrom ist durch die Pfeile dargestellt) durch eine Unterdruckansaugung 392, 200 in eine Hauptkammer 394, 210, die sich zwischen der Unterdruckansaugung 392, 200 und dem Staubbehälter (in 1 nicht dargestellt) erstrecken kann.
3 ist eine Querschnittansicht, mit Bezug auf die Ausführungsform aus 2A, eines Abschnitts eines Roboterstaubsaugers, der eine Ausführungsform eines Reinigungskopfes 300 und eine Ausführungsform eines entfernbaren Staubbehälters 400 gemäß den vorliegenden Lehren aufweist. Luft kann durch den Luftspalt zwischen der vorderen Walze 310 und der hinteren Walze 320 zum Beispiel durch ein in dem oder angrenzend an den Reinigungskopf 300 angeordnetes Staubsaugerflügelrad gesogen werden. Das Flügelrad kann Luft von der Umgebung unter dem Reinigungskopf in den Reinigungskopf saugen und die sich daraus ergebende Unterdrucksaugkraft kann den Walzen 310, 320 dabei helfen, Dreck und Schmutzteile von der Umgebung unter dem Reinigungskopf 300 in einen Staubbehälter 400 des Roboterstaubsaugers zu saugen. In der dargestellten Ausführungsform aus 3 ist das Flügelrad (in 26, 30 und 32 dargestellt) im Staubbehälter angeordnet und saugt Luft durch eine Unterdruckansaugung 392 in eine Hauptkammer 394, die sich zwischen der Unterdruckansaugung 392 und dem Staubbehälter 400 erstreckt. In der dargestellten Ausführungsform weist die Unterdruckansaugung 392 eine gewinkelte Oberfläche auf, die als Ablenkoberfläche dient, sodass Schmutzteile von den Walzen nach oben gekehrt und von der Unterdrucksaugkraft nach oben gesogen werden und auf die geneigte Wand der Unterdruckansaugung 392 treffen und in Richtung der Hauptkammer 394 und des Staubbehälters 400 abprallen. Das Ablenken dichterer Schmutzteile in Richtung der Hauptkammer 394 und des Staubbehälters 400 wird durch eine gewinkelte Unterdruckansaugung ermöglicht, die zum Beispiel einen Neigungswinkel von etwa 30° bis etwa 60° im Verhältnis zu der horizontalen Achse aufweist. Die Unterdruckansaugung 392 leitet Luft in die Hauptkammer 394. Die Unterdruckansaugung 392 kann ein steiferes Material umfassen, um bessere Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung bereitzustellen und Schmutzteile besser in Richtung des Staubbehälters 400 ablenken zu können. In Ausführungsformen der Lehren, die einen schwebenden Reinigungskopf 300 verwenden, kann die Hauptkammer 394 ein flexibleres Material aufweisen, das es dem Reinigungskopf 300 ermöglicht, im Verhältnis zum Reinigungskopfrahmen 398 und dem Staubbehälter 400 zu schweben. In einem derartigen Fall besteht die Hauptkammer 394 aus einem Elastomer, das etwa halb so dick wie oder dünner ist als der relativ steife Kunststoff der Eingangskammer 392. Verschiedene Ausführungsformen sehen vor, dass die Verbindungsstelle der Unterdruckansaugung 392 und der Hauptkammer 394 überspritzt oder anderweitig an der Verbindungsstelle 396 geglättet ist, um eine glatte Oberfläche bereitzustellen, über welche die einströmende Luft strömt.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren kann eine Dichtung (nicht dargestellt) bereitgestellt sein, um Reibung zu verringern, Abnutzungsbeständigkeit bereitzustellen und als Dichtungsfläche zwischen dem Reinigungskopf 300 und dem Staubbehälter 400 zu dienen. Dichtungen im Reinigungskopf und dem Staubbehälter können einer Kombination an Rotations- und Translationskräften entlang ihren Oberflächen ausgesetzt sein, wenn sich der Reinigungskopf im Fahrgestell des Roboterstaubsaugers auf und ab bewegt. In derartigen Fällen können abgedichtete Oberflächen mit mechanischen Kopplungselementen, die eine derartige Rotation und Verlagerung ermöglichen (wie z. B. Elastomer-Elastomer-Stumpfstoßverbindungen und/oder ineinander greifende Verbindungsstellen), gegeneinander gedrängt oder vorgespannt sein.
Der dargestellte beispielhafte entfembare Staubbehälter 400 weist einen Öffnungsmechanismus 410, der zum Beispiel federbelastet sein kann, einen Hohlraum 420 zum Sammeln von Schmutzteilen, einen entfembaren Filter 430 und eine Filtertür 440 auf, die in der dargestellten Ausführungsform einen Luftstromhohlraum 445 bereitstellt, der Luft vom Filter zu einem im Staubbehälter angeordneten Staubsaugerflügelrad strömen lässt. Der Hohlraum 420 weist ein Sammelvolumen auf. Der beispielhafte Staubbehälter ist nachstehend ausführlicher beschrieben.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Ausführungsformen des Reinigungskopfes 300 und der Staubbehälters 400 aus 3 von hinten. Wie dargestellt, weist der Staubbehälter 400 einen Öffnungsmechanismus 410 und eine Filtertür 440 auf. In bestimmten Ausführungsformen wäre das Staubsaugerflügelrad im Staubbehälter unter dem Abschnitt 450 aus 5 angeordnet. Tatsächlich kann der Abschnitt 450 aus FIG. eine entfernbare Platte sein, die den Zugriff auf das Staubsaugerflügelrad ermöglicht. Ein Fahrgestell liegt über dem Reinigungskopfrahmen 398. Im Reinigungskopf 300 ist ein Walzenmotor 610 an einer Vorderseite des Reinigungskopfes 300 dargestellt und ein Getriebe 620 ist dargestellt, das eine Untersetzung durchführt, sodass der Walzenmotor 610 die Walzen antreiben kann, die unter dem Walzengehäuse 390 positioniert sind. Die Hauptkammer 394 und die Unterdruckansaugung 392 sind ebenfalls dargestellt. Wie in 4 dargestellt, wird die Entlüftung für aus dem Behälter ausströmende Abluft durch eine Reihe von parallelen Lamellen, die nach oben gewinkelt sind, geleitet, um den Luftstrom vom Boden weg zu leiten. Dies verhindert, dass Abluft Staub und Flusen auf den Boden bläst, wenn der Roboter vorbeifährt.
Der Reinigungskopf 300 wird von einem viergliedrigen Kopplungsgetriebe, einer Schubkurbelkopplung oder einem entsprechenden Mechanismus, der ermöglicht, dass sich der vordere Teil des Reinigungskopfes 300 mit einer etwas schnelleren Rate nach oben bewegt als der hintere Teile, gestützt. Der vorderste Abschnitt des Reinigungskopfes 300, der einstückig mit dem schwebenden Kopplungsgetriebe ausgebildet ist, ist so aufgebaut, dass er mit einer schnelleren Rate angehoben wird als der hinterste Abschnitt (z. B. mit einer Rate von 100% bis 120%). Alternativ ist der Reinigungskopf 300 einstückig mit dem schwebenden Kopplungsgetriebe ausgebildet und so aufgebaut, dass er mit einer kleinen Winkelhebung (z. B. 0% bis 5%) beginnt und mit einer höheren Winkelhebung endet (z. B. 1% bis 10%). Alternativ ist der einstückig mit dem schwebenden Kopplungsgetriebe ausgebildete Reinigungskopf 300 so aufgebaut, dass er sich über eine vorgegebene Strecke nach oben verschiebt und sich gleichzeitig oder später in der Synthese um einen kleinen Winkel (z. B. 0% bis 10%) nach oben dreht. Die Synthese des Kopplungsgetriebes durch drei Positionen oder zwei Positionen, Funktionserzeugung, Pfaderzeugung oder Bewegungserzeugung, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, bestimmt die Längen und Schwenkpositionen der Kopplungen.
Die meisten Darstellungen des Reinigungskopfes 300, 100 in der vorliegenden Beschreibung zeigen den Reinigungskopf 300, 100 in einer schwebenden Position, z. B. in einer Position, in der die Schwerkraft den Reinigungskopf 300, 100 zieht, wenn der Roboter angehoben ist, oder alternativ hält die gesamte Abwärtsausdehnung, die durch die Kopplung möglich ist, in der Fahrgestellanordnung an, wenn sich das Roboterfahrgestell über verschiedene Böden bewegt. Die drei Positionen, die schematisch in 27A bis 27C dargestellt sind, zeigen eine schwebende Position; eine Position für den Betrieb auf harten Böden und eine Position, wenn der Roboter und der Reinigungskopf auf einen Teppich oder Vorleger treffen.
Eine erste Kopplung 630 und eine zweite Kopplung 640 (fixierte Kopplungen) eines viergliedrigen Kopplungsgetriebes sind auf einer rechten Seite des Reinigungskopfes 300 aus 4 dargestellt und im Wesentlichen ähnlich wie die zwei Kopplungsgetriebe 530, 560 des viergliedrigen Kopplungsgetriebes aus 5 (nachstehend beschrieben). Der Reinigungskopf bildet eine schwebende Kopplung zwischen den Gelenken, welche die zwei fixierten Kopplungen 630, 640 verbinden, und das Fahrgestell stützt die fixierte Kopplung. Die Kopplungen 630, 640 erstrecken sich angrenzend an das Walzengetriebe 620 und verbinden das Walzengehäuse 620 mit dem Rahmen 398, sodass das Walzengetriebe 620 (und somit die damit verbundenen Walzen) im Verhältnis zum Rahmen 398 „schweben” kann (können). Eine andere zweite Kopplung 650 eines zweiten, parallelen viergliedrigen Kopplungsgetriebes ist auf der entgegengesetzten Seite des Reinigungskopfes 300 dargestellt. Eine andere erste Kopplung 660 des zweiten, parallelen viergliedrigen Kopplungsgetriebes ist außerdem unter der zweiten Kopplung 650 zu erkennen. Die Kopplungen 640, 650 und 660 sind im Wesentlichen gerade. Die erste Kopplung 630 des dargestellten viergliedrigen Kopplungsgetriebes weist eine gebogene, etwas flache V-Form auf.
5 ist eine perspektivische Vorderansicht der zweiten Ausführungsform eines Reinigungskopfes gemäß den vorliegenden Lehren, wie der Reinigungskopf aus 2B. In dieser Konfigurierung ist das Flügelrad statt im Reinigungsbehälter als im Roboterkörper positioniert dargestellt, und ein Unterdruckluftstrom wird über die Unterdruckansaugung 200 durch den Behälter gesogen. In 5 sind eine Hauptkammer 210 und eine Unterdruckansaugung 200 sowie ein Lufteinlass 520 zu einem Staubsaugerflügelrad 500 zu erkennen. Das Staubsaugerflügelrad 500, ein Motor 510 und ein Walzengetriebe 530 sind ebenfalls in 5 zu erkennen. Im Gegensatz zu der ersten unter Bezugnahme auf 4 beschriebenen Ausführungsform umfasst die zweite (fixierte) Kopplung 570 des hinteren (in 5 dargestellten) viergliedrigen Kopplungsgetriebes einen beispielhaften L-förmigen Draht, der den Käfig 540 mit einem Flügelradgehäuse verbindet, das nachstehend ausführlicher beschrieben ist. Ein Draht wird als die zweite Kopplung 570 verwendet, um in Ausführungsformen der vorliegenden Lehren, in denen das Staubsaugerflügelrad im Reinigungskopf untergebracht ist, mehr Platz im Reinigungskopf 100 für das Flügelrad 500 bereitzustellen. Die Vorteile der Anordnung des Flügelrades im Reinigungskopf können einen größeren Staubbehälterhohlraum und den Betrieb des Flügelrades und der Walzen mit demselben Motor einschließen.
6 ist eine perspektivische Querschnittteilansicht der Reinigungskopfausführungsform aus 2A und 4. Das Verhältnis der vorderen Walze 310, der hinteren Walze 320, der Unterdruckansaugung 392, der Hauptkammer 394, des Walzenmotors 610 und des Walzengetriebegehäuses 620 ist zu erkennen. Der Walzenmotor 610 treibt auf bekannte Art und Weise über das Getriebe 620 sowohl die vordere Walze 310 als auch die hintere Walze 320 an. In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren lässt der Walzenmotor 610 die vordere Walze 310 in einer Rollrotation rotieren, um Schmutzteile vom Boden in einem Winkel in Richtung der hinteren Walze 320 zu kehren, und der Walzenmotor 610 lässt die hintere Walze 320 in einer Aufwärtsrotationsrichtung rotieren, um von der vorderen Walze 310 aufgewirbelte Schmutzteile (und anderen Schmutz) aufzufangen und diese Schmutzteile weiter in einem Winkel nach oben in Richtung der Unterdruckansaugung und der durch ein Staubsaugerflügelrad bereitgestellten Saugkraft zu kehren. Der Schmutz kann von der steifen, gewinkelten Oberfläche der Unterdruckansaugung 392 durch die Hauptkammer 394 und in den Staubbehälter 400 abprallen. Die dargestellten Walzenachsen 330 sind vorzugsweise nicht zusammendrückbar und können über die Keilmerkmale 335 Drehmoment vom Getriebe 620 auf die Walzen 310, 320 übertragen. Die dargestellten Achsen 330 können massiv oder hohl sein und unter 335 gekeilt sein, um die Übertragung von Drehmoment auf die Walzen 310, 320 zu ermöglichen. Außerdem sind gekrümmte Speichen 340 bereitgestellt, um eine zusammendrückbare, jedoch elastische Stütze der Walzenröhre 350 bereitzustellen.
Eine andere Ausführungsform eines Reinigungskopfantriebssystems, welche die Reinigungskopfanordnung aus 2B und 5 ergänzt, ist in 7, 8, 9, 10A und 10B dargestellt. Das dargestellte, beispielhafte Antriebssystem kann mit dem Reinigungskopf aus 5 verwendet werden und weist im Gegensatz zu der Ausführungsform aus 2A, 4 und 6 einen Motor 510 auf, der sowohl das Staubsaugerflügelrad als auch zwei Reinigungskopfwalzen antreiben kann. Ein Staubsaugerflügelrad, wie das Flügelrad 500 aus 4, kann durch eine Ausgangswelle 700 angetrieben werden, eine vordere Walze (z. B. die vordere Walze 110 aus 1) kann durch eine Antriebswelle 710 der vorderen Walze angetrieben werden und eine hintere Walze (z. B. die hintere Walze 120 aus 1) kann durch eine Antriebswelle 720 der hinteren Walze angetrieben werden. Ein Reinigungskopfgetriebe 730 enthält Zahnräder, die es dem Motor, der eine vorgegebene Rotationsgeschwindigkeit aufweist, die ausreichend ist, um ein Staubsaugerflügelrad anzutreiben, ermöglichen, die vordere Walze mit einer gewünschten Rotationsgeschwindigkeit in einer Walzenrotationsgeschwindigkeit anzutreiben und die hintere Walze mit einer gewünschten Rotationsgeschwindigkeit in einer Aufwärtsrotationsrichtung anzutreiben.
Das dargestellte, beispielhafte Reinigungskopfgetriebe 730 weist ein Getriebegehäuse 740 auf, das transparent dargestellt ist, sodass die Zahnräder sichtbar sind. In der dargestellten Ausführungsform sind die Walzenantriebswellen 720, 710 als sich von einem ersten Zahnrad 750 und einem vierten Zahnrad 758 erstreckend dargestellt, wobei die Walzenantriebswellen 710, 720 verwendet werden, um die vordere bzw. die hintere Reinigungskopfwalze 110, 110 anzutreiben. 7 zeigt außerdem die Motorausgangswelle 700 zur Verbindung mit einer Staubsaugerflügelradantriebswelle (siehe 8), wobei sich die Motorausgangswelle 700 direkt vom ersten Ende des Motors 510 aus erstreckt. Eine andere Ausgangswelle des Motors 510 erstreckt sich vom entgegengesetzten Ende des Motors in das Reinigungskopfzahnrad 730, um die Walzen anzutreiben.
Die Rotationsgeschwindigkeit der vorderen Walze und der hinteren Walze kann sich von der Rotationsgeschwindigkeit des Motorausgangs unterscheiden und kann von der Rotationsgeschwindigkeit des Flügelrades abweichen. Die Rotationsgeschwindigkeit des Flügelrades kann sich von der Rotationsgeschwindigkeit des Motors unterscheiden. Während des Betriebs können die Rotationsgeschwindigkeit der vorderen und hinteren Walze, des Motors und des Flügelrades im Wesentlichen konstant bleiben.
8 ist eine perspektivische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Staubsaugerflügelradanordnung 800 gemäß den vorliegenden Lehren zur Verwendung mit der Anordnung aus 7. Die dargestellte Flügelradanordnung 800 kann in einem Reinigungskopf wie dem Reinigungskopf 100 aus 4 verwendet werden. Die Anordnung 800 weist ein Flügelrad 500, eine Kopplung 810, die mit der Motorausgangswelle 700 aus 7 gekoppelt sein kann, eine Flügelradantriebswelle 820, ein Flügelradgehäuse 830 einschließlich eines äußeren Abschnitts 832 und eines inneren Abschnitts 834 auf, wobei der innere Abschnitt 834 des Flügelradgehäuses 830 einen Luftauslass 840 aufweist, der aus dem Flügelrad 500 strömende Luft zurück in die Umgebung leitet. Eine Getriebeabdeckung 850 ist als sich entlang des äußeren Abschnitts des Flügelradgehäuses 830 erstreckend dargestellt, wobei die Getriebeabdeckung Zahnräder (nicht dargestellt) schützt, die eine Untersetzung von der Antriebswelle 820 zum Flügelrad 500 bereitstellen.
In bestimmten Ausführungsformen der Flügelradanordnung 800 ist die Antriebswelle 820 eine 2-mm-Stahlwelle und die Antriebswelle wird an beiden Enden durch Lagerschalen gestützt. In verschiedenen Ausführungsformen können Rippen am Flügelradgehäuse 830 das Gehäuse versteifen, um Verformung unter Belastung zu verhindern und um zwecks Geräuschreduktion Vibrationen einzuschränken. Das dargestellte Flügelradgehäuse 830 weist einen Verbindungspunkt 860 für die in 5 dargestellte Kopplung 570 auf, sodass die Kopplung 570 das Flügelradgehäuse 830 mit dem Käfig 540 verbinden kann, um ein „Schweben” der Walzen im Fahrgestell zu ermöglichen.
9 ist eine Querschnittansicht einer Ausführungsform des Roboterstaubsaugereinigungskopfes 100 aus 5 durch das Flügelrad 500 und einen Abschnitt des Lufteinlasses 520. Die vordere Walze 110 ist ebenfalls mit einem Abschnitt der Unterdruckansaugung 200 darüber zu erkennen. Ein Abschnitt des Lufteinlasses 520 zum Flügelrad 500 ist dargestellt, wobei die Lufteinlassleitung, wie dargestellt, im inneren Abschnitt 900 des Flügelradgehäuses angeschlossen ist. Das Flügelrad 500 ist vom inneren Abschnitt 900 des Flügelradgehäuses und einem äußeren Abschnitt 910 des Flügelradgehäuses umgeben. Ein Zahnrad 920 des Flügelradgetriebes ist mit Lagerschalen 930 auf jeder seiner Seiten dargestellt, die zwischen dem äußeren Abschnitt 910 des Flügelradgehäuses und der Getriebeabdeckung 850 angeordnet sind. Das dargestellte Flügelrad 500 weist einen inneren Abschnitt 940 und einen äußeren Abschnitt 950 auf, die zum Beispiel zusammengerastet, befestigt, angebracht oder einstückig ausgebildet sein können. Während des Betriebs wird Luft durch das Flügelrad 500 vom Staubbehälter durch den Lufteinlass gesogen.
10A und 10B sind Querschnittansichten des Reinigungskopfes aus 2B und 5, die jeweils die Kammer 210 weggeschnitten und die Flügelradlufteinlassleitung 520 weggeschnitten zeigen. Wie in 10A dargestellt, ist die Hauptkammer 210 in der Ausführungsform eines Reinigungskopfes aus 2B eine Kammer mit geringer Reibung, die zum Beispiel ein Polyoxymethylen (z. B. Delrin^®) umfasst, bei dem es sich um ein technisches Thermoplast handelt, das in Präzisionsbauteilen verwendet wird, die eine hohe Steifheit, geringe Reibung und eine hervorragende Abmessungsstabilität erfordern. In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren kann eine Filzdichtung 220 bereitgestellt sein, um Reibung zu verringern, Abnutzungsbeständigkeit bereitzustellen, hervorragende Wasserdichte bereitzustellen und als eine Dichtungsfläche zwischen dem Reinigungskopf 100 und dem Staubbehälter (nicht dargestellt) zu dienen. Alle Dichtungen im Reinigungskopf und zwischen dem Reinigungskopf und dem Staubbehälter sind einer Kombination aus Rotations- und Umsetzungskräften entlang ihren Oberflächen ausgesetzt, wenn sich der Reinigungskopf im Fahrgestell des Roboterstaubsaugers auf und ab bewegt.
2 ist eine Querschnittteilansicht der Roboterstaubsaugerreinigungskopfumgebung aus 1, die eine beispielhafte Ausführungsform einer ringförmigen Dichtung 230 darstellt, die zwischen der Unterdruckleitung 200 und der Hauptkammer 210 eingesetzt werden kann. Die dargestellte ringförmige Dichtung 230 kann an einer Ausbuchtung 240 befestigt sein, die sich von einem Ende der Unterdruckleitung 200 erstreckt, wobei die ringförmige Dichtung 230 eine im Wesentlichen luftdichte Verbindung zwischen der Unterdruckleitung 200 und einer Öffnung 250 der Hauptkammer 210 ermöglicht. Die dargestellte, beispielhafte ringförmige Dichtung 230 weist eine Gummilippe 260 auf, die konfiguriert ist, um eine luftdichte Dichtung zwischen der Unterdruckleitung 200 und der Hauptkammer 210 bereitzustellen und es gleichzeitig der Unterdruckleitung 200 und der Hauptkammer 210 zu ermöglichen, sich während des Betriebs des Roboterstaubsaugers im Verhältnis zueinander zu bewegen. Die Unterdruckleitung 200 und die Hauptkammer 210 können sich im Verhältnis zueinander bewegen, wenn sich der Reinigungskopf im Verhältnis zum Roboterstaubsaugerfahrgestell bewegt. In der dargestellten Ausführungsform weist die Öffnung 250 der Hauptkammer einen vergrößerten Radius auf, um Platz für die Unterdruckleitung 200 und die ringförmige Dichtung 230 zu bieten und Platz für die Bewegung der Unterdruckleitung 200 und der Hauptkammer 210 im Verhältnis zueinander bereitzustellen.
Die Flügelradeinlassleitung 520 ist als zwei Abschnitte, einen vorderen Abschnitt 1010 und einen hinteren Abschnitt 1020, einschließend dargestellt. Der hintere Abschnitt 1020 erstreckt sich vom Staubbehälter zum vorderen Abschnitt 1010. Der vordere Abschnitt 1010 erstreckt sich vom hinteren Abschnitt 1020 zum Flügelrad 500. Eine rotierende und gleitende Dichtungsanordnung 1030 ist als den vorderen Abschnitt 1010 der Lufteinlassleitung 520 mit dem hinteren Abschnitt 1020 der Lufteinlassleitung 520 verbindend dargestellt. Wie die Dichtung 230 zwischen der Unterdruckleitung 200 und der Hauptkammer 210, die unter Bezugnahme auf 2B beschrieben wurde, weist die Gleitdichtungsanordnung 1030 zwischen dem vorderen Abschnitt 1010 und dem hinteren Abschnitt 1020 der Lufteinlassleitung 520 Lippen/Ausbuchtungen (in der dargestellten Ausführungsform sind zwei dargestellt) auf, die eine luftdichte Dichtung zwischen dem Lufteinlass und der Lufteinlassführung aufrechterhalten und es dem Lufteinlass und der Lufteinlassführung ermöglichen, sich während des Betriebs des Roboterstaubsaugers im Verhältnis zueinander zu bewegen, und insbesondere während Abschnitte des Reinigungskopfes unter Verwendung des hierin beschriebenen viergliedrigen Kopplungsgetriebes „schweben”.
11 zeigt eine Ansicht der linken Seite des Reinigungskopfes aus 4, wobei der Rahmen 398 zusammen mit der befestigten Kopplung 650 und Kopplung 660 des viergliedrigen Kopplungsgetriebes einer Seite dargestellt ist, das ermöglicht, dass sich Abschnitte des Reinigungskopfes 300 im Verhältnis zum Rahmen 398 und demnach dem Roboterstaubsaugerfahrgestell bewegen; und 12 zeigt eine Ansicht der rechten Seite des Reinigungskopfes aus 4, wobei der Rahmen 398 zusammen mit der befestigten Kopplung 630 und der vierten Kopplung 640 des viergliedrigen Kopplungsgetriebes der entgegengesetzten Seite dargestellt ist, das ermöglicht, dass sich Abschnitte des Reinigungskopfes 300 im Verhältnis zum Rahmen 398 und demnach dem Roboterstaubsaugerfahrgestell bewegen.
In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Lehren ist/sind das/die viergliedrige(n) Kopplungsgetriebe wirksam, um die vordere Walze mit einer etwas schnelleren Rate anzuheben als die hintere Walze. In den dargestellten Ausführungsformen lässt das viergliedrige Kopplungsgetriebe den Reinigungskopf „schweben”, und die Verbindungen haben leicht unterschiedliche Längen (z. B. nur Unterschiede von Millimetern), und die Punkte der Befestigung am Rahmen, Käfig oder Reinigungskopf bilden kein Rechteck oder Parallelogramm.
13 und 14 sind perspektivische Ansichten einer beispielhaften Kopplung einer viergliedrigen Kopplungsgetriebeaufhängung gemäß den vorliegenden Lehren, zum Beispiel der Kopplung 550 der Ausführungsform aus 4 oder der Kopplung 640 der Ausführungsform aus 12. 13 zeigt eine im Wesentlichen gerade Kopplung; 14 zeigt eine eine gebogene, etwas flache V-Form aufweisende Kopplung. In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Lehren können die Arme zum Beispiel PEI, PC, Acetal, Nylon 6, PBT, PC/PET, ABS, PET oder eine Kombination davon umfassen.
15 ist eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform des Reinigungskopfes 300 und des Staubbehälters 400 aus 5 von unten, wobei der Staubbehälter 400 entfembar mit dem Reinigungskopf 300 gekoppelt ist. Die Walzen 310, 320 sind zusammen mit dem Walzenrahmen 380 in einer geschlossenen Position dargestellt. Ausführungsformen der vorliegenden Lehren schließen einen entfernbaren Walzenrahmen 380 ein, der Zugriff auf die Walzen 310, 320 ermöglicht, zum Beispiel um die Walzen 310, 320 zu entfernen oder zu reinigen. Der Walzenrahmen 380 kann entfernbar durch Scharniere am Getriebe 620 oder dem unteren Gehäuse 390 befestigt sein, zum Beispiel über die Scharniere 1525 und Laschen 1520 einer bekannten Art. Die Laschen 1520 können in Richtung der Vorderseite des Reinigungskopfes gedrückt werden, um die hintere Seite des Walzenrahmens 380 freizugeben, und der Walzenrahmen 380 kann aufschwenken, um Zugriff auf die Walzen 310, 320 bereitzustellen. Der dargestellte, beispielhafte Walzenrahmen 380 aus 15 weist mehrere Überstände 1500 an einer vorderen Kante auf. Die Überstände können bereitgestellt sein, um den Reinigungskopf zu stützen, wenn er über der zu reinigenden Oberfläche schwebt, und außerdem um die Größe der Schmutzteile, die in den Reinigungskopf eindringen können, auf die Größe der Unterdruckleitung zu beschränken. Der dargestellte, beispielhafte Walzenrahmen 380 weist außerdem Vorwölbungen 1510 auf, die verwendet werden können, um Fäden und andere lange, dünne Materialien daran zu hindern, zwischen die Walzen 310, 320 gesogen zu werden. Im Zusammenhang mit dieser Beschreibung ist eine Vorwölbung eine kurze V-förmige Wanne, wie dargestellt. Die Vorwölbungen 1510 sind ganz am Ende der Walzen 310, 320 angeordnet und können zusätzlich großen Schmutz daran hindern, am Ende der Walzen 310, wo die Walzen unter Umständen nicht komprimierbar sind, zwischen die Walzen 310, 320 zu gelangen. In einigen Ausführungsformen liegt die röhrenförmige Außenoberfläche der Walze, die sich selbst erheblich verformen kann, an einem harten, zylindrischen Kern am Ende der Walze an. Der Zweck der Vorwölbung besteht darin, Objekte, die eine bestimmte Größe überschreiten (z. B. größer sind als der Spalt G), daran zu hindern, sich ganz an den Enden, wo sich die Walzen aufgrund des harten zylindrischen Kerns am Walzenende nicht verformen können, zwischen den Walzen zu verklemmen.
16 ist eine perspektivische Ansicht des Staubbehälters aus 15 von unten, wobei der Walzenrahmen 380 geöffnet ist, um die Walzen 310, 320 zu zeigen. Wie ersichtlich ist, kann ein Teil des durch die Vorwölbungen 1510 bedeckten Walzenbereichs unter Umständen nicht die komprimierbare, elastische Röhre 350 der Walzen sein. Die Laschen 1520, die es dem Walzenrahmen 380 ermöglichen, sich vom unteren Gehäuse 390 zu lösen, können lösbar mit Arretierungsmechanismen 1535 des unteren Gehäuses 390 in Eingriff treten, um das Walzengehäuse 380 zu schließen. Die nicht angetriebenen Enden 1600 der Walzen 310, 320 sind in 16 dargestellt und eine beispielhafte Ausführungsform davon ist in 19 dargestellt und nachstehend beschrieben.
17 zeigt schematisch ein großes Schmutzteil D, das zwischen die Walzen 310, 320 passt, wobei die Walzen komprimierbar sind, um es dem Schmutzteil D zu ermöglichen, durch eine Mitte der Walzen 310, 320 zu passen, obwohl die Größe des Schmutzteils D größer ist als der Spalt zwischen den Walzen. Nachdem das Schmutzteil D die Walzen 310, 320 passiert hat, nehmen die Walzen aufgrund ihrer Elastizität wieder ihren kreisförmigen Querschnitt an und das Schmutzteil bewegt sich in einer Richtung V_B nach oben zu einer Staubbehälterleitung. Wie dargestellt, rotiert die vordere Walze 310 in einer Rollrotationsrichtung CC und die hintere Walze 320 rotiert in einer Aufwärtsrotationsrichtung C.
18 ist eine Querschnittansicht eines beispielhaften angetriebenen Endes einer Ausführungsform einer Reinigungskopfwalze (z. B. Walzen 110, 120, 310, 320) gemäß den vorliegenden Lehren. Das Walzenantriebsgetriebe 1800 ist im Getriebegehäuse 1810 dargestellt, zusammen mit einer Walzenantriebswelle 1820 und zwei Lagerschalen 1822, 1824. Die Walzenantriebswelle 1820 kann zum Beispiel einen quadratischen Querschnitt oder einen sechskantigen Querschnitt aufweisen, wie für Fachleute ersichtlich ist. Eine Ummantelung 1830 ist als sich vom Innern der Walzenröhre 350 aus erstreckend dargestellt, um das Getriebegehäuse 1810 und das Lager 1824 zu berühren, und kann Haare und Schmutz daran hindern, zum Getriebe 1800 vorzudringen. Die Achse 330 der Walze steht in Eingriff mit der Walzenantriebswelle 1820. In der dargestellten Ausführungsform weist der Bereich der Achse 330, der die Antriebswelle 1800 umgibt, einen größeren Flansch oder Schutz 1840 und einen kleineren Flansch oder Schutz 1850 auf, die in Abständen davon nach außen angeordnet sind. Die Flansche/Schutzelemente 1840, 1850 wirken mit der Ummantelung 1830 zusammen, um Haare und andere Schmutzteile daran zu hindern, sich in Richtung des Getriebes 1800 zu bewegen. Ein beispielhafter Röhrenüberlappungsbereich 1860 ist dargestellt, in dem die Röhre 350 und die Ummantelung 1830 einer überlappen. Die Flansche und überlappenden Abschnitte des in 18 dargestellten Antriebsendes können eine Labyrinthdichtung bilden, um Haare und Schmutzteile daran zu hindern, sich in Richtung des Getriebes zu bewegen. In bestimmten Ausführungsformen kann sich trotz des Ummantelungsüberlappungsbereichs 1860 Haar oder Schmutz, das/der in die Walze gelangt, in einer Haarvertiefung oder einem Hohlraum 1870 ansammeln, die/der Haare und Schmutz auf eine Weise sammeln kann, die im Wesentlichen Haare und Schmutz daran hindert, den Betrieb des Reinigungskopfes zu behindern. Eine weitere Haarvertiefung oder ein weiterer Hohlraum kann durch den größeren Flansch 1840 und die Ummantelung 1830 definiert sein. In bestimmten Ausführungsformen erstrecken sich die Achse und ein umgebender, zusammendrückbarer Kern vorzugsweise von einer Haarvertiefung auf dem angetriebenen Ende der Walze zu einer Haarvertiefung oder einer anderen ummantelungsartigen Struktur am anderen, nicht angetriebenen Ende der Walze. In anderen Ausführungsformen ersetzen gekrümmte Speichen den gesamten oder einen Teil des Schaums, der die Röhre 350 stützt.
19 ist eine Querschnittteilansicht eines beispielhaften nicht angetriebenen Endes einer Ausführungsform einer Reinigungskopfwalze (z. B. Walzen 110, 120, 310, 320) gemäß den vorliegenden Lehren. Ein Stift 1900 und eine Lagerschale 1910 des nicht angetriebenen Endes der Walze sind als im unteren Gehäuse 390 des Reinigungskopfes angeordnet dargestellt. Eine Ummantelung erstreckt sich vom Lagerschalengehäuse 1920 in die Walzenröhre 350, zum Beispiel mit Schenkeln 1922, um den Stift 1900 und die Lagerschale 1910 zu umgeben, sowie einem Achseneinsatz 1930 mit einem kleineren Flansch oder Schutz 1932 und einem größeren Flansch oder Schutz 1934, wobei sich der größere Flansch 1934 nach außen erstreckt, um fast eine innere Oberfläche der Ummantelung 1920 zu berühren. Ein beispielhafter Röhrenüberlappungsbereich 1960 ist dargestellt, in dem die Röhre 350 und die Ummantelung 1920 einander überlappen. Die Flansche/Schutzelemente und überlappenden Abschnitte des in 19 dargestellten Antriebsendes können eine Labyrinthdichtung bereitstellen, um Haare und Schmutzteile daran zu hindern, sich in Richtung des Getriebes zu bewegen. Die Ummantelung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie verhindert, dass Haare in einen Innenraum der Walze gelangen und in einen Bereich des Stifts wandern. In bestimmten Ausführungsformen kann sich trotz des Ummantelungsüberlappungsbereichs 1960 Haar oder Schmutz, das/der in die Walze gelangt, in einer Haarvertiefung oder einem Hohlraum 1970 ansammeln, die/der Haare und Schmutz auf eine Weise sammeln kann, die Haare und Schmutz im Wesentlichen daran hindert, den Betrieb des Reinigungskopfes zu behindern. Ein(e) weitere(r) Haarvertiefung oder Hohlraum kann durch den größeren Flansch 1934 und die Ummantelung 1920 ausgebildet sein.
20 zeigt eine beispielhafte Seitenansicht von in Abständen angeordneten Sparrenschaufelwalzen, wie der vorderen Walze 310 und der hinteren Walze 320 aus 3. Die Flansche 1840 und 1850 der Achse 330 sind sichtbar, wie auch der Schaum 140, der die röhrenförmige Röhre 350 stützt. Die Walzen 310, 320 sind einander gegenüber angeordnet, was bedeutet, dass die sparrenförmigen Schaufeln 360 in der dargestellten Ausführungsform gespiegelt sind. Jede sparrenförmige Schaufel der dargestellten, beispielhaften Walzen weist eine mittige Spitze 365 und zwei Seiten oder Schenkel 367 auf, die sich an der vorderen Walze 310 nach unten und an der hinteren Walze 320 nach oben erstrecken. Die Sparrenform der Schaufel 360 kann Haare und Schmutzteile von den Seiten der Walzen weg und zu einer Mitte der Walzen ziehen, um Haare und Schmutzteile weiter daran zu hindern, zu den Walzenenden zu wandern, wo sie den Betrieb des Roboterstaubsaugers beinträchtigen können.
21 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Walze von der Seite, wie der Walze 310 aus 20. Die Achse 330 ist zusammen mit den Flanschen 1840 und 1850 ihrer angetriebenen Enden dargestellt. Der Achseneinsatz 1930 und der Flansch 1934 des nicht angetriebenen Endes sind ebenfalls dargestellt, zusammen mit der Ummantelung 1920 des nicht angetriebenen Endes. Die Schaumeinsätze 140, die in die röhrenförmige Röhre 350 passen, um einen zusammendrückbaren, elastischen Kern für die Röhre bereitzustellen, sind ebenfalls dargestellt. In bestimmten Ausführungsformen können die Schaumeinsätze durch gekrümmte Speichen (z. B. Speichen 340 aus 6) ersetzt oder mit gekrümmten Speichen kombiniert werden. Die gekrümmten Speichen können den mittigen Abschnitt der Walze 310 zwischen den zwei Schaumeinsätzen 140 stützen und können zum Beispiel einstückig mit der Walzenröhre 350 und der Sparrenschaufel 360 ausgebildet sein.
22 zeigt eine Querschnittansicht einer beispielhaften Walze mit gekrümmten Speichen 340, welche die Sparrenschaufelröhre 350 stützen. Wie dargestellt, können die gekrümmten Speichen einen ersten (inneren) Abschnitt 342, der in einer ersten Richtung gekrümmt ist, und einen zweiten (äußeren) Abschnitt 344, der entweder nicht gekrümmt oder in entgegengesetzter Richtung gekrümmt ist, aufweisen. Die relativen Längen der Abschnitte können variieren und basierend auf bestimmten Faktoren ausgewählt werden, wie Spritzgussanforderungen und gewünschte Steifigkeit/Flexibilität/Elastizität. Eine mittige Nabe 2200 der Walze kann in ihrer Größe zur Kopplung mit der Achse bemessen und ausgebildet sein, welche die Walze antreibt (z. B. Achse 330 aus 21). Um Drehmoment von der Achse auf die Walze zu übertragen, weist die dargestellte Walze zwei Einbuchtungen oder Kopplungselemente/Buchsen 2210 auf, die konfiguriert sind, um Auswölbungen oder Führungsnasen 335 der Achse aufzunehmen (siehe 6). Für Fachleute ist ersichtlich, dass es andere Verfahren gibt, um die Achse und die Walze zu koppeln, die Drehmoment von der Achse der Walze übertragen können.
23 ist eine perspektivische Vorderansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Staubbehälters 400 gemäß den vorliegenden Lehren. Der Staubbehälter weist auf seiner oberen Oberfläche einen Öffnungsmechanismus 410 und eine Filtertür 440 auf. In bestimmten Ausführungsformen wäre das Staubsaugerflügelrad im Staubbehälter unter dem Abschnitt 450 der Oberfläche des Behälters angeordnet. Tatsächlich kann der Abschnitt 450 der Oberfläche eine entfernbare Platte sein, die den Zugriff zum Staubsaugerflügelrad ermöglicht. Die Ausführungsform aus 23 zeigt außerdem einen Filtertüröffnungsmechanismus 2300, der, wie in 24 dargestellt, eine elastische Lasche 2400 und eine Vertiefung 2410 aufweisen kann, mit welcher die Lasche auf bekannte Art und Weise in Eingriff steht. Eine Tür 2310 des Staubbehälters 400 ist in einer offenen Position dargestellt, wodurch die Scharniere 2330 und der Hohlraum 420 zum Sammeln von Schmutz gezeigt werden. Die Tür 2310 weist eine Öffnung 2320 auf, die vorzugsweise in Größe und Position zum Beispiel mit der Hauptkammer 394 des Reinigungskopfes 300 aus 5 und 6 übereinstimmt. Ein Flügelradgehäuse 2340 befindet sich im Gehäuse. In der dargestellten Ausführungsform befindet sich das Flügelradgehäuse 2340 an einer Seite des Staubbehälterhohlraums 420.
24 ist eine perspektivische Draufsicht des Staubbehälters 400 aus 23, welche die Filtertür 440 in einer offenen Position zeigt, die den Filter 430 und die Wände 442, 444, 446 freilegt, die teilweise den Luftstromhohlraum 445 definieren, der ermöglicht, dass Luft vom Filter 430 zu einem im Staubbehälter 420 angeordneten Staubsaugerflügelrad strömt. In der dargestellten Ausführungsform strömt Luft von der Hauptkammer (z. B. der Hauptkammer 394 aus 5) durch die Öffnung 2320 in der Filtertür 2310 durch den Filter 430 und durch den Luftstromhohlraum 445 in Richtung des Pfeils aus 24, um das Staubsaugerflügelrad zu erreichen. Der Filter 430 ist vorzugsweise entfernbar und weist eine Lasche 430T auf, die es einem Benutzer ermöglicht, den Filter 430 aus dem Staubbehälter zu entfernen, um ihn zu reinigen und/oder zu ersetzen. Die beispielhafte Ausführungsform aus 24 weist eine optionale Filteranwesenheitsanzeigelasche 2430 in einem Filterhohlraum auf. Die Filteranwesenheitsanzeigelasche 2430 kann zum Beispiel den Betrieb des Roboterstaubsaugers verhindern, wenn der Filter 430 nicht ordnungsgemäß installiert ist, zum Beispiel indem sie sich in eine Position bewegt, die verhindert, dass die Filterzugangstür 440 geschlossen wird, was wiederum verhindert, dass der entfernbare Staubbehälter 400 im Roboterstaubsauger installiert werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Lehren ist der Filter mit dem umgebenden Abschnitt des Staubbehälters abgedichtet. Die Dichtung kann am Filter, am Staubbehälter oder sowohl am Filter als auch am Staubbehälter angeordnet sein.
25 ist eine perspektivische Draufsicht eines Abschnitts des Staubbehälters 400 aus 23 und 24, wobei ein oberer Abschnitt des Staubbehälters und der Filter 430 entfernt wurden. In der beispielhaften Ausführungsform werden mehrere Glieder 2510 verwendet, um den Filter 430 im Staubbehälter zu halten. Für Fachleute ist ersichtlich, dass andere Anordnungen verwendet werden können, um den Filter im Staubbehälter zu stützen und zu halten. In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren entspricht ein diagonaler Querschnitt des Luftstromhohlraums 445 (z. B. ein Querschnitt diagonal zu der Längsachse) der Querschnittfläche der Flügelradöffnung 2500, sodass der Luftstrom durch das Volumen und in den Schmutzsammelbehälter konstant und frei von Luftstromeinschränkungen bleibt.
26 ist eine Querschnittansicht des Staubbehälters aus 23–25 durch das Flügelradgehäuse 2340, den Flügelradmotor 2610 und das Flügelrad 2620. Der Pfad von der Luftstromaussparung 445 zum Flügelrad 2500 ist sichtbar.
Für Fachleute werden aus der Betrachtung der Beschreibung und der praktischen Umsetzung der hierin offenbarten Lehren andere Ausführungsformen der vorliegenden Lehren ersichtlich, von denen einige beispielhafte Ausführungsformen nachstehend ausführlich beschrieben sind.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren ist/sind eine oder mehrere Schaufel(n) einstückig mit dem elastischen, röhrenförmigen Bauteil ausgebildet und definiert/definieren V-förmige Sparren, die sich von einem Ende des elastischen, röhrenförmigen Bauteils zum anderen Ende erstrecken. In einer Ausführungsform ist/sind die eine oder mehreren Sparrenschaufel(n) in gleichen Abständen um den Umfang des elastischen, röhrenförmigen Bauteils angeordnet. In einer Ausführungsform sind die Schaufeln so ausgerichtet, dass die Enden eines Sparrens komplanar mit einer mittigen Spitze eines angrenzenden Sparrens sind. Diese Anordnung stellt konstanten Kontakt zwischen den Sparrenschaufeln und einer Kontaktoberfläche, mit welcher die komprimierbare Walze koppelt, bereit. Derartiger ununterbrochener Kontakt eliminiert Geräusche, die andernfalls durch das Variieren zwischen Kontakt- und Nicht-Kontaktbedingungen erzeugt werden würden. In einer Ausführungsform erstreckt/erstrecken sich eine oder mehrere Sparrenschaufel(n) von der Außenoberfläche der röhrenförmigen Walze in einem Winkel α zwischen 30° und 60° im Verhältnis zu einer radialen Achse und in Richtung der Rotation geneigt (siehe 20). In einer Ausführungsform beträgt der Winkel α der Sparrenschaufeln 45° zur radialen Achse. Das Winkeln der Sparrenschaufeln in Rotationsrichtung verringert die Belastung am Ursprung der Schaufel, wodurch die Wahrscheinlichkeit, dass die Schaufel vom elastischen, röhrenförmigen Bauteil gelöst wird, verringert oder eliminiert wird. Die eine oder mehreren Sparrenschaufel(n) berührt/berühren Schmutzteile auf einer Reinigungsoberfläche und leitet/leiten die Schmutzteile in die Rotationsrichtung der komprimierbaren Walze.
In einer Ausführungsform sind die Schaufeln V-förmige Sparren und die Schenkel des Vs liegen in einem Winkel θ von 5° bis 10° im Verhältnis zu einem linearen Pfad auf der Oberfläche des röhrenförmigen Bauteils und erstrecken sich von einem Ende des elastischen, röhrenförmigen Bauteils zum anderen Ende (siehe 22). In einer Ausführungsform sind die zwei Schenkel des V-förmigen Sparrens in einem Winkel θ von 7° angeordnet. Durch das Begrenzen des Winkels θ auf weniger als 10° kann die komprimierbare Walze durch Spritzgussprozesse hergestellt werden. Winkel, die spitzer sind als 10°, verursachen bei Elastomeren mit einem Durometer von härter als 80A Herstellungsfehler. In einer Ausführung sind das röhrenförmige Bauteil und die gekrümmten Speichen und die Nabe aus einem elastischen Material mit einem Durometer von zwischen 60 und 80A spritzgegossen. Ein Material mit einem weicheren Durometer als dieser Bereich kann vorzeitige Abnutzung und verhängnisvolle Brüche zur Folge haben und ein elastisches Material mit einem härteren Durometer erzeugt einen erheblichen Widerstand (d. h. Widerstand gegen die Rotation) und führt zu Ermüdungs- und Stressfrakturen. In einer Ausführungsform ist das elastische, röhrenförmige Element aus TPU hergestellt und die Wand des elastischen, röhrenförmigen Bauteils weist eine Dicke von etwa 1 mm auf. In einer Ausführungsform beträgt der Innendurchmesser des elastischen, röhrenförmigen Bauteils etwa 23 mm und der Außendurchmessern etwa 25 mm. In einer Ausführungsform des elastischen, röhrenförmigen Bauteils, das eine Mehrzahl an Sparrenschaufeln aufweist, ist der Durchmesser des äußeren Umfangs, der durch die Spitzen der Mehrzahl an Schaufeln gekehrt wird, 30 mm.
Da die eine oder mehreren Sparrenschaufel(n) von der Außenoberfläche des elastischen, röhrenförmigen Bauteils um eine Höhe, die sich in einer Ausführungsform wenigstens 10% des Durchmessers der elastischen, röhrenförmigen Walze beträgt, erstreckt/erstrecken, hindert/hindern sie fadenartige Elemente daran, sich direkt um die Außenoberfläche des elastischen, röhrenförmigen Bauteils zu wickeln. Die eine oder mehreren Schaufel(n) hindert/hindern demnach Haare oder andere fadenartige Schmutzteile daran, sich eng um den Kern der komprimierbaren Walze zu wickeln und die Reinigungseffektivität zu verringern. Das Definieren der Schaufeln als V-förmige Sparren hilft ferner dabei, Haare und andere Schmutzteile von den Enden einer Walze zur Mitte der Walze zu leiten, wo sich die Spitze des V-förmigen Sparrens befindet. In einer Ausführungsform befindet sich die Spitze des V-förmigen Sparrens direkt in einer Linie mit dem Mittelpunkt der Unterdruckansaugung des autonomen Abdeckungsroboters.
Das oben beschriebene viergliedrige Kopplungsgetriebe ermöglicht eine Bewegung („Schweben”) des Reinigungskopfes in seinem Rahmen. Wenn ein Roboterstaubsauger mit einem Reinigungskopf gemäß der vorliegenden Lehren betrieben wird, sollte eine Bodenfläche des Reinigungskopfes vorzugsweise im Wesentlichen parallel zum Boden bleiben, und in einigen Ausführungsformen ist es vorzuziehen, dass die vordere Walze 110, 310 während des Betriebs etwas höher positioniert ist als die hintere Walze 120, 320. Während des Betriebs sollte sich der Reinigungskopf jedoch vertikal bewegen können, zum Beispiel um Bodenunregelmäßigkeiten, wie Übergänge, Lüftungslöcher oder den Wechsel von einem Vinylboden zu Teppich, zu ermöglichen. Das dargestellte viergliedrige Kopplungsgetriebe stellt einen einfachen Mechanismus bereit, um den Reinigungskopf im Rahmen zu stützen und es dem Reinigungskopf zu ermöglichen, sich im Verhältnis zum Rahmen zu bewegen, damit der Reinigungskopf während des Betriebs des Roboterstaubsaugers vertikal angepasst werden kann, ohne dass er auf eine Weise gekippt werden muss, die verursacht, dass der Reinigungskopf seine parallele Position im Verhältnis zum Boden verliert. Wie in der dargestellten, beispielhaften Ausführungsform gezeigt, können sowohl die obere als auch die untere Kopplung mit der Reinigungskopfanordnung verbunden sein. Die obere Kopplung ist am äußeren Abschnitt des Flügelradgehäuses mit dem Rahmen verbunden. Die untere Kopplung ist ebenfalls am äußeren Abschnitt des Flügelradgehäuses mit dem Rahmen verbunden. Der Rahmen soll im Verhältnis zum Fahrgestell des Roboterstaubsaugers fixiert bleiben, wenn sich die hierin dargestellten Reinigungskopfkomponenten im Verhältnis zum Rahmen und dem Fahrgestell bewegen. Wie in der dargestellten, beispielhaften Ausführungsform gezeigt, kann der Rahmen weggeschnitten sein, um freie Sicht auf und freien physischen Zugriff auf die Kopplungen zu ermöglichen.
Der Rahmen soll im Verhältnis zum Fahrgestell des Roboterstaubsaugers fixiert bleiben, wenn sich die hierin dargestellten Reinigungskopfkomponenten im Verhältnis zum Rahmen und dem Fahrgestell bewegen.
In bestimmten Ausführungsformen wird die Kopplung mit einer variablen Rate angehoben (das vordere Rad wird mit einer schnelleren Rate angehoben als das hintere Rad), sodass der maximalen Hebewinkel vom Ruhezustand weniger als 10° beträgt. In einer Ausführungsform ist die Kopplung ein viergliedriges Kopplungsgetriebe, das symmetrisch über der Reinigungsanordnung platziert ist, sodass das vordere Ende jeder Gliederkopplung angrenzend an eine vordere Kante der Reinigungsanordnung befestigt ist.
Ein einer anderen Ausführung weist ein autonomer Abdeckungsroboter ein Fahrgestell auf, das einen vorderen und einen hinteren Abschnitt aufweist. Ein Antriebssystem ist am Fahrgestell befestigt und konfiguriert, um den Roboter über eine Reinigungsoberfläche zu manövrieren. Eine Reinigungsanordnung ist auf dem vorderen Abschnitt das Fahrgestells befestigt und weist zwei gegenläufig rotierende Walzen auf, die darin montiert sind, um Schmutz von der Reinigungsoberfläche aufzunehmen, wobei die Längsachse der vorderen Walze in einer ersten horizontalen Ebene liegt, die über einer zweiten horizontalen Ebene positioniert ist, auf welcher die Längsachse der hinteren Walze liegt. Die Reinigungsanordnung ist beweglich durch eine am vorderen Ende am Fahrgestell und an einem hinteren Ende an der Reinigungsanordnung befestigte Kopplung am Fahrgestell montiert. Wenn der Roboter von einer festen Oberfläche auf eine komprimierbare Oberfläche übergeht, hebt das Kopplungsgetriebe die Reinigungsanordnung von der Reinigungsoberfläche. Das Kopplungsgetriebe hebt die Reinigungsanordnung im Wesentlichen parallel zu der Reinigungsoberfläche an, jedoch derart, dass die vordere Walze mit einer schnelleren Rate angehoben wird als die hintere Walze.
In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Lehren umfasst die Hauptkammer einen im Wesentlichen horizontalen, elastomerischen Abschnitt, der in das Sammelvolumen führt. Der im Wesentlichen horizontale, elastomerische Abschnitt biegt sich, um ein Gefälle zu erzeugen, wenn das Kopplungsgetriebe die Reinigungsanordnung anhebt, um Höhendifferenzen in Reinigungsoberflächen zu berücksichtigen. In einer Ausführungsform biegt sich der im Wesentlichen horizontale elastomerische Abschnitt in einer vertikalen Dimension um wenigstens 5 mm, sodass durch die Walzen von der Reinigungsoberfläche angehobene Schmutzteile nach oben in die Kammer wandern und dann nach unten in den geschlossenen Staubbehälter geleitet werden.
28A und 28B zeigen eine Biegung der Hauptkammer 394, um ein Gefälle zu erzeugen, wenn das Kopplungsgetriebe die Reinigungsanordnung anhebt, wenn der Roboterstaubsauger auf einer Reinigungsoberfläche platziert wird, zum Beispiel vor dem Betrieb oder während des Betriebs des Roboterstaubsaugers.
Der vordere Abschnitt und der hintere Abschnitt des Unterdruckluftwegs können als einstückige, monolithische Komponente ausgebildet sein, aber in einigen Ausführungsformen ist der hintere Abschnitt ein elastomerisches Bauteil, das an einer abgedichteten Verbindungsstelle an einem steifen vorderen Abschnitt befestigt ist. In einer Ausführungsform ist die abgedichtete Verbindungsstelle eine Kompressionspassung, wobei der steife vordere Abschnitt in einen elastomerischen hinteren Abschnitt eingeführt und durch radiale Kompressionskräfte fixiert wird. In einer anderen Ausführungsform ist die abgedichtete Verbindungsstelle eine elastomerische Umspritzung. Die abgedichtete Verbindungsstelle bildet einen abgedichteten Unterdruckpfad, der Unterdruckverluste verhindert. In einigen Ausführungsformen endet der hintere Abschnitt in einem Flansch, der in einer abgedichteten Konfigurierung in einer Öffnung zum Schmutzsammelbehälter endet. Der Unterdruckluftweg ermöglicht demnach einen regelmäßigen, abgedichteten Unterdruckluftstrom. In einer Ausführungsform ist der elastomerische hintere Abschnitt aus einem thermoplastischen Material, wie Mediprene^TM, oder einem thermoplastischen Vulkanisat (TPV), wie Santoprene^TM, hergestellt. In einer Ausführungsform ist der steife Abschnitt aus einem Kunststoffmaterial wie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Nylon hergestellt, wobei diese Materialien antistatische Eigenschaften aufweisen und der Ansammlung von Haaren entgegenwirken.
29 ist eine Ansicht einer Ausführungsform eines Reinigungsroboters gemäß den vorliegenden Lehren von unten.
Für Fachleute werden aus der Betrachtung der Beschreibung und der praktischen Umsetzung der hierin offenbarten Lehren andere Ausführungsformen der vorliegenden Lehren ersichtlich. Die Beschreibung und Beispiele sind lediglich als Beispiele anzusehen, wobei der wahre Umfang und Geist der vorliegenden Lehren durch die folgenden Ansprüche definiert werden.

Claims

Autonomer, mobiler Roboter zum Reinigen einer Reinigungsoberfläche, der Folgendes umfasst: ein Fahrgestell, das ein darin montiertes, mit einem Steuerungssystem in Kommunikation stehendes Antriebssystem aufweist; eine Reinigungskopfanordnung, die einen unteren Käfig aufweist und am Fahrgestell montiert ist; einen Schmutzsammelbehälter, der am Fahrgestell montiert ist; und einen Unterdruckluftweg, der eine Unterdruckansaugung und einen Luftwegauslass aufweist, die angrenzend an den Schmutzsammelbehälter angeordnet und konfiguriert sind, um Schmutz von der Reinigungskopfanordnung zum Schmutzsammelbehälter zu befördern, wobei der Unterdruckluftweg zwischen der Reinigungsanordnung und dem Schmutzsammelbehälter verläuft und mit einem im Schmutzsammelbehälter angeordneten Flügelrad in Fluid-Kommunikation steht; ein Reinigungskopfmodul, das mit dem Fahrgestell verbunden ist und eine vordere Walze, die eine vordere formverändernde, elastische Röhre aufweist, und eine angrenzende hintere Walze, die eine hintere formverändernde, elastische Röhre aufweist, die unter der Unterdruckansaugung gegenläufig zueinander rotieren, aufweist, und wobei die Oberfläche der vorderen formverändernden Röhre und die Oberfläche der hinteren formverändernden Röhre durch einen schmalsten Luftspalt von weniger als 1 cm voneinander getrennt sind, sodass ein vom Unterdruckluftweg gerichteter Unterdrucksog im schmalsten Luftspalt konzentriert ist.
Autonomer, mobiler Roboter nach Anspruch 1, wobei sich eine oder mehrere der formverändernden Röhren beim Einführen von Schmutzteilen, die größer sind als der schmalste Luftspalt, von einem kreisförmigen Querschnitt zu teilweise im Querschnitt gebogen verändert/verändern, damit die Schmutzteile zwischen der vorderen und der hinteren formverändernden Röhre rollen können.
Autonomer, mobiler Roboter nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Längsachse der vorderen Walze in einer ersten horizontalen Ebene liegt, die über einer zweiten horizontalen Ebene positioniert ist, auf der eine Längsachse der hinteren Walze liegt, wobei wenigstens ein Abschnitt der hinteren Walze unter dem unteren Käfig der Reinigungskopfanordnung verläuft, um die Reinigungsoberfläche zu berühren.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der schmalste Luftspalt eine Breite von zwischen etwa 1 mm bis etwa 2 mm aufweist.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Querschnittfläche des schmalsten Luftspaltes zwischen der vorderen Walze und der hinteren Walze im Wesentlichen einer Querschnittfläche der Unterdruckansaugung entspricht oder kleiner als diese ist.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Verhältnis der Fläche des schmalsten Luftspaltes zu einer ebenen Querschnittfläche der Unterdruckansaugung zwischen etwa 1:1 bis 10:1 beträgt.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Verhältnis der Fläche des schmalsten Luftspaltes zu einer ebenen Querschnittfläche der Unterdruckansaugung etwa 4:1 beträgt.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine untere Fläche des unteren Käfigs während des Betriebs des autonomen, mobilen Roboters in einem Abstand von weniger als oder gleich etwa 1 mm über der Reinigungsoberfläche angeordnet ist.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Unterdruckluftweg einen im Wesentlichen konstanten, nicht winkligen Querschnitt von der Unterdruckansaugung bis zum Luftwegauslass aufweist.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die vordere Walze und die hintere Walze in paralleler Längsausrichtung zu der Unterdruckansaugung liegen und jede der vorderen Walze und der hinteren Walze wenigstens eine sich von einer Außenoberfläche davon nach außen erstreckende Schaufel aufweist.
Autonomer, mobiler Roboter nach Anspruch 10, wobei sich die wenigstens eine Schaufel um eine Höhe, die wenigstens 10% eines Durchmessers der jeweiligen Walze beträgt, von der Außenoberfläche der Walze erstreckt, und die wenigstens eine Schaufel an der vorderen Walze in einem Abstand von etwa 1 mm von der wenigstens einen Schaufel an der hinteren Walze angeordnet ist.
Autonomer, mobiler Roboter nach Anspruch 11, wobei jede der wenigstens einen Schaufel(n) einen V-förmigen Sparren umfasst, der eine Spitze aufweist.
Autonomer, mobiler Roboter nach Anspruch 12, wobei sich die Spitze des V-förmigen Sparrens direkt in einer Linie mit einem Mittelpunkt der Unterdruckansaugung befindet.
Autonomer, mobiler Roboter zum Reinigen einer Reinigungsoberfläche, der Folgendes umfasst: ein Fahrgestell, das ein darin montiertes, mit einem Steuerungssystem in Kommunikation stehendes Antriebssystem aufweist; eine Reinigungskopfanordnung, die einen unteren Käfig aufweist und am Fahrgestell montiert ist; einen Schmutzsammelbehälter, der am Fahrgestell montiert ist; einen Unterdruckluftweg, der eine Unterdruckansaugung und einen Luftwegauslass aufweist und konfiguriert ist, um Schmutzteile von der Reinigungskopfanordnung zu einem Schmutzsammelbehälter zu befördern, wobei sich der Unterdruckluftweg zwischen der Reinigungskopfanordnung und dem Schmutzsammelbehälter erstreckt; und ein Reinigungskopfmodul, das mit dem Fahrgestell verbunden ist und eine rotierbar gekoppelte vordere Walze aufweist, die eine vordere formverändernde, elastische Röhre umfasst, die angrenzend an eine rotierbar gekoppelte hintere Walze, die eine hintere formverändernde, elastische Röhre aufweist, positioniert ist, wobei sich die vordere Walze und die hintere Walze unter der Unterdruckansaugung zum Unterdruckluftweg befinden, ein Reinigungskopfmodul, das mit dem Fahrgestell verbunden ist und eine vordere Walze, die eine vordere formverändernde, elastische Röhre aufweist, die einstückig mit einer Mehrzahl an Längsschaufeln, die um einen Umfang davon verteilt sind, geformt ist, und eine angrenzende hintere Walze, die eine hintere formverändernde, elastische Röhre aufweist, die einstückig mit einer Mehrzahl an Längsschaufeln, die um den Umfang davon verteilt sind, geformt ist, aufweist, die sich unter der Unterdruckansaugung gegenläufig zueinander drehen, wobei die Längsschaufeln jeweils weniger als 2/3 eines schmalsten Luftspaltes zwischen der vorderen formverändernden, elastischen Röhre und der hinteren formverändernden, elastischen Röhre betragen, sodass die Längsschaufeln Schmutzteile von einer Reinigungsoberflächenposition direkt unter dem schmalsten Luftspalt aufwirbeln und zum schmalsten Luftspalt leiten.
Autonomer, mobiler Roboter nach Anspruch 14, wobei sich eine oder mehrere der formverändernden, elastischen Röhren, die einstückig mit einer Mehrzahl an über den Umfang davon verteilten Längsschaufeln geformt sind, beim Eintreten von Schmutzteilen, die größer sind als der schmalste Luftspalt, von einem kreisförmigen Querschnitt zu einem teilweise gebogenen und/oder versetzten Querschnitt verändert/verändern, damit die Schmutzteile zwischen die vordere und die hintere elastische, formverändernde Röhre rollen können.
Autonomer, mobiler Roboter nach Anspruch 14 oder 15, wobei eine Längsachse der vorderen Walze in einer ersten horizontalen Ebene liegt, die über einer zweiten horizontalen Ebene positioniert ist, auf der eine Längsachse der hinteren Walze liegt, und wobei sich die hintere Walze unter den unteren Käfig erstreckt, um die Reinigungsoberfläche zu berühren.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der Ansprüche 14–16, wobei die nächste Annäherung der gegenüberliegenden Längsschaufeln zwischen etwa 1 mm und etwa 2 mm beträgt.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der Ansprüche 14–17, wobei das Reinigungskopfmodul zwischen etwa 125° und etwa 175° eines äußeren Umfangs jeder der vorderen Walze und der hinteren Walze umgibt und das Reinigungskopfmodul in einem Abstand von weniger als oder gleich etwa 1 mm von einem radial äußersten Teil der vorderen Walze und der hinteren Walze angeordnet ist.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der Ansprüche 14–18, wobei das Reinigungskopfmodul etwa 150° eines äußeren Umfangs jeder der vorderen Walze und der hinteren Walze umgibt.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der Ansprüche 14–19, wobei eine untere Oberfläche des unteren Käfigs während des Betriebs des autonomen, mobilen Roboters in einem Abstand von weniger als oder gleich etwa 1 mm über der Reinigungsoberfläche angeordnet ist.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der Ansprüche 14–20, wobei eine Querschnittfläche des schmalsten Luftspaltes zwischen der vorderen Walze und der hinteren Walze im Wesentlichen einer Querschnittfläche der Unterdruckansaugung entspricht oder kleiner als diese ist.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der Ansprüche 14–21, wobei ein Verhältnis der Fläche des schmalsten Luftspaltes zu einer ebenen Querschnittfläche der Unterdruckansaugung zwischen etwa 1:1 bis 10:1 beträgt.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der Ansprüche 14–22, wobei ein Verhältnis der Fläche des Luftspaltes zu einer ebenen Querschnittfläche der Unterdruckansaugung etwa 4:1 beträgt.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der Ansprüche 14–23, wobei sich die wenigstens eine Längsschaufel um eine Höhe, die wenigstens 10% eines Durchmessers der jeweiligen Walze beträgt, von der Außenoberfläche der Walze erstreckt, und die wenigstens eine Längsschaufel an der vorderen Walze in einem Abstand von etwa 1 mm von der wenigstens einen Längsschaufel an der hinteren Walze angeordnet ist.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der Ansprüche 14–24, wobei die wenigstens eine Längsschaufel einen V-förmigen Sparren definiert, wobei der Sparren eine mittige Spitze, einen ersten Schenkel, der sich von der mittigen Spitze zu einem ersten Ende der äußeren Walzenoberfläche erstreckt, und einen zweiten Schenkel, der sich von der mittigen Spitze zu einem zweiten Ende der äußeren Walzenoberfläche erstreckt, aufweist.
Autonomer, mobiler Roboter nach Anspruch 25, wobei die Schenkel des V-förmigen Sparrens in einem Winkel θ von etwa 5° bis 10° im Verhältnis zu einem linearen Längspfad auf einer Oberfläche der Walze liegen und sich vom ersten Ende der Walze zum zweiten Ende der Walze erstrecken.
Autonomer, mobiler Roboter nach Anspruch 25 oder 26, wobei sich die Spitze des V-förmigen Sparrens direkt in einer Linie mit einem Mittelpunkt der Unterdruckansaugung befindet.
Autonomer, mobiler Roboter nach Anspruch 1–13, wobei das Reinigungskopfmodul zwischen etwa 125° und etwa 175° eines äußeren Umfangs jeder der vorderen Walze und der hinteren Walze umgibt und das Reinigungskopfmodul in einem Abstand von weniger als oder gleich etwa 1 mm von einem radial äußersten Teil der vorderen Walze und der hinteren Walze angeordnet ist.
Autonomer, mobiler Roboter nach Anspruch 28, wobei das Reinigungskopfmodul etwa 150° eines äußeren Umfangs jeder der vorderen Walze und der hinteren Walze umgibt.
Autonomer, mobiler Roboter zum Reinigen einer Reinigungsoberfläche, der Folgendes umfasst: ein Fahrgestell, das ein darin montiertes, mit einem Steuerungssystem in Kommunikation stehendes Antriebssystem aufweist; eine Reinigungskopfanordnung, die einen unteren Käfig aufweist und am Fahrgestell montiert ist; einen am Fahrgestell montierten Schmutzsammelbehälter; einen Unterdruckluftweg, der eine Unterdruckansaugung und einen Unterdruckauslass aufweist, die angrenzend an den Schmutzsammelbehälter angeordnet und konfiguriert sind, um Schmutzteile von der Reinigungskopfanordnung zu einem Schmutzsammelbehälter zu befördern, wobei sich der Unterdruckluftweg zwischen der Reinigungskopfanordnung und dem Schmutzsammelbehälter erstreckt und mit einem im Schmutzsammelbehälter angeordneten Flügelrad in Fluid-Kommunikation steht, ein Reinigungskopfmodul, das mit dem Fahrgestell verbunden ist und eine vordere Walze, die eine vordere formverändernde, elastische Röhre aufweist, und eine angrenzende hintere Walze, die eine hintere formverändernde, elastische Walze aufweist, aufweist, die gegenläufig zueinander unter der Unterdruckansaugung rotieren, wobei die Oberfläche der vorderen formverändernden Röhre und die Oberfläche der hinteren formverändernden Röhre durch einen schmalsten Luftspalt voneinander getrennt sind, sodass ein vom Unterdruckluftweg gerichteter Unterdrucksog im schmalsten Luftspalt konzentriert ist, wobei eine Querschnittfläche des schmalsten Luftspaltes zwischen der vorderen Walze und der hinteren Walze im Wesentlichen einer Querschnittfläche der Unterdruckansaugung entspricht oder kleiner als diese ist, sodass der Luftstrom im schmalsten Luftspalt im Wesentlichen dem Luftstrom im Luftweg entspricht oder stärker als dieser ist, und wobei der Luftweg eine Ablenkneigung oberhalb des schmalsten Luftspaltes aufweist, die Schmutzteile entlang des Unterdruckluftwegs in Richtung des Schmutzsammelbehälters umleitet.
Autonomer, mobiler Roboter nach Anspruch 30, wobei die Längsachse des vorderen Abschnitts des Unterdruckluftwegs einen Winkel von etwa 45° im Verhältnis zu der vertikalen Achse aufweist.
Autonomer, mobiler Roboter nach Anspruch 30 oder 31, wobei der vordere Abschnitt des Unterdruckluftwegs ein steifes Material umfasst und der hintere Abschnitt des Unterdruckluftwegs ein elastomerisches Bauteil umfasst, das an einer abgedichteten Verbindungsstelle an einem steifen vorderen Abschnitt angeschlossen ist.
Autonomer, mobiler Roboter nach einem der Ansprüche 30–32, wobei die Reinigungskopfanordnung durch ein Kopplungsgetriebe, das ein vorderes Ende und ein hinteres Ende aufweist und am vorderen Ende am Fahrgestell befestigt ist und am hinteren Ende am Reinigungskopfmodul befestigt ist, beweglich am Fahrgestell montiert ist, wobei das Kopplungsgetriebe konfiguriert ist, um die Reinigungskopfanordnung von der Reinigungsoberfläche abzuheben.
Autonomer, mobiler Roboter nach Anspruch 32 oder 33, wobei sich das elastomerische Bauteil stromabwärts von der Ablenkneigung befindet und ein Gefälle aufweist, wenn der autonome, mobile Roboter auf der Reinigungsoberfläche in eine Betriebsposition platziert wird.
Autonomer, mobiler Roboter nach Anspruch 32 oder 33, wobei die abgedichtete Verbindungsstelle eine elastomerische Umspritzung ist.