ES2399595T3 - Robot autónomo de limpieza de superficies para una limpieza en seco y en mojado - Google Patents
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- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0227—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using mechanical sensing means, e.g. for sensing treated area
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
- G05D1/0272—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising means for registering the travel distance, e.g. revolutions of wheels
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- A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D1/00—Detergent compositions based essentially on surface-active compounds; Use of these compounds as a detergent
- C11D1/38—Cationic compounds
- C11D1/62—Quaternary ammonium compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D1/00—Detergent compositions based essentially on surface-active compounds; Use of these compounds as a detergent
- C11D1/66—Non-ionic compounds
- C11D1/75—Amino oxides
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
- G05D1/0225—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving docking at a fixed facility, e.g. base station or loading bay
Abstract
Un robot de tratamiento de superficies (100), que comprende: un armazón de robot(200) que tiene un perímetro externo formado sustancialmente como una forma de ancho constante,accionado hacia delante mediante al menos un miembro rotatorio; un compartimento de fluido dispensado (S) que alberga un fluido para ser dispensado por el robot (100);un cabezal de limpieza en mojado (600) que emplea al menos un miembro de limpieza en mojado accionado (604) paralimpiar un ancho de limpieza a lo largo de una linea de ancho de limpieza del robot (100) con la ayuda de fluidodispensado; y un compartimento de material residual (D) que alberga fluido residual recogido por el robot; teniendo el cabezal de limpieza en mojado (600) un ancho de limpieza con respecto a la masa total del robot delarmazon de robot (200), compartimento de material dispensado (S) una vez vacío, cabezal de limpieza en mojado, ycompartimento de material residual (D) un vez lleno de fluido residual recogido por el robot (100), mayor o igual a trescentimetros de ancho de limpieza por kilogramo de masa total del robot.
Description
Robot autónomo de limpieza de superficies para una limpieza en seco y en mojado
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a dispositivos de limpieza y, más en particular, a un robot autónomo de limpieza de superficies.
Descripción de la técnica relacionada
En la técnica se conocen dispositivos robóticos autónomos de limpieza de suelos que tienen un precio para el usuario final lo suficientemente bajo como para introducirse en el mercado doméstico de limpieza de suelos. Por ejemplo, la patente estadounidense número 6.883.201 a nombre de Jones y col. titulada Autonomous Floor Cleaning Robot, divulga un robot autónomo. El robot divulgado en este documento incluye un armazón, un subsistema de alimentación por batería, un subsistema de accionamiento motriz operativo para impulsar el robot autónomo de limpieza de suelos sobre una superficie de suelo para operaciones de limpieza, un subsistema de control y gobierno operativo para controlar las operaciones de limpieza y el subsistema motriz, un conjunto de cepillo giratorio para barrer o recoger partículas sueltas de la superficie, un subsistema de aspiración para aspirar o recoger partículas sueltas sobre la superficie y un receptáculo de residuos extraíble para recoger las partículas y almacenar las partículas sueltas en el robot durante el funcionamiento. Modelos similares al dispositivo divulgado en la patente 6.883.201 se distribuyen comercialmente por IROBOT CORPORATION bajo los nombres comerciales de ROOMBA RED y ROOMBA DISCOVERY. Estos dispositivos pueden hacerse funcionar para limpiar superficies de suelo duras, por ejemplo suelos no alfombrados, así como suelos alfombrados, y para moverse libremente desde un tipo de superficie a otro tipo sin vigilarse y sin interrumpir el proceso de limpieza.
En particular, la patente 6.883.201 describe una primera zona de limpieza configurada para recoger partículas sueltas en un receptáculo. La primera zona de limpieza incluye un par de cepillos de rotación inversa que hacen contacto con la superficie que va a limpiarse. Los cepillos de rotación inversa están configurados con cerdas de cepillo que se mueven a una velocidad angular con respecto a la superficie del suelo a medida que el robot se desplaza sobre la superficie en una dirección de desplazamiento hacia delante. El movimiento angular de las cerdas de cepillo con respecto a la superficie del suelo tiende a sacudir las partículas sueltas dispuestas sobre la superficie hacia el interior del receptáculo que está dispuesto para recibir las partículas sacudidas.
La patente 6.883.201 describe además una segunda zona de limpieza configurada para recoger partículas sueltas en el receptáculo y situada detrás de la primera zona de limpieza de manera que la segunda zona de limpieza lleva a cabo una segunda limpieza de la superficie a medida que el robot se desplaza sobre la superficie en la dirección de avance. La segunda zona de limpieza incluye un dispositivo de vacío configurado para aspirar cualquier partícula restante y depositarla en el receptáculo.
En otros ejemplos, dispositivos autónomos de limpieza de uso doméstico se divulgan en la patente estadounidense número 6.748.297 y en la publicación de solicitud de patente estadounidense número 2003/0192144, ambas a nombre de Song y col. y ambas asignadas a Samsung Gwangu Electronics Co.
En estos ejemplos, los robots de limpieza autónomos están configurados con elementos de limpieza similares que utilizan cepillos giratorios y un dispositivo de vacío para sacudir y aspirar partículas sueltas y depositarlas en un receptáculo.
Aunque cada uno de los ejemplos anteriores proporciona robots autónomos asequibles de limpieza de suelos para recoger partículas sueltas, hasta la fecha no hay constancia de un robot autónomo asequible de limpieza de suelos que aplique un fluido de limpieza sobre el suelo para limpiar en mojado suelos en el hogar. En la técnica existe la necesidad de un dispositivo de este tipo y esa necesidad es tratada por la presente invención, cuyas diversas funciones, características y beneficios se describen en este documento en mayor detalle.
La limpieza en mojado de suelos en el hogar se ha realizado durante mucho tiempo de manera manual utilizando una bayeta o una esponja húmedas acopladas al extremo de un asa. La bayeta o la esponja se introducen en un recipiente lleno con un líquido de limpieza para absorber una cantidad del fluido de limpieza en la bayeta o en la esponja, y después se pasan sobre la superficie para aplicar el fluido de limpieza sobre la superficie. El fluido de limpieza interactúa con contaminantes de la superficie y puede disolver o emulsionar de otro modo los contaminantes en el fluido de limpieza. Por lo tanto, el fluido de limpieza se transforma en un líquido residual que incluye el fluido de limpieza y contaminantes mantenidos en suspensión dentro del fluido de limpieza. Después, la esponja o la bayeta se utilizan para absorber el líquido residual de la superficie. Aunque el agua limpia es en cierto modo eficaz para su utilización como un fluido de limpieza aplicado a los suelos, la mayor parte de la limpieza se realiza con un fluido de limpieza que es una mezcla de agua limpia y jabón o detergente que reacciona con los contaminantes para emulsionar los contaminantes en el agua. Además, se conoce el limpiar superficies de suelo con agua y detergente mezclados con otros agentes tales como un disolvente, una fragancia, un desinfectante, un agente de secado, partículas abrasivas, etc., para aumentar la eficacia del proceso de limpieza.
La esponja o la bayeta también pueden utilizarse como un elemento de fregado para fregar la superficie de suelo, y especialmente en zonas donde los contaminantes son particularmente difíciles de quitar del suelo. La acción de fregado sirve para agitar el fluido de limpieza para mezclarlo con contaminantes así como para aplicar una fuerza de fricción para separar los contaminantes de la superficie del suelo. La agitación mejora la acción de disolución y de emulsión del fluido de limpieza y la fuerza de fricción ayuda a romper la adherencia entre la superficie y los contaminantes.
Un problema con los procedimientos manuales de limpieza de suelos de la técnica anterior es que después de limpiar una zona de la superficie del suelo, debe enjuagarse el líquido residual de la bayeta o de la esponja, y esto se realiza normalmente volviendo a introducir la bayeta o la esponja en el recipiente lleno de fluido de limpieza. La etapa de enjuague contamina el fluido de limpieza con líquido residual y el fluido de limpieza se contamina más cada vez que se enjuaga la bayeta o la esponja. Como resultado, la eficacia del fluido de limpieza se deteriora a medida que se limpia más área de superficie de suelo.
Aunque el procedimiento manual tradicional es eficaz para la limpieza de suelos, es una labor lenta y que requiere esfuerzo. Además, su eficacia de limpieza disminuye a medida que se contamina el fluido de limpieza. Existe una necesidad en la técnica de un procedimiento mejorado para limpiar en mojado una superficie de suelo que proporcione un dispositivo asequible de limpieza en mojado de suelos para automatizar la limpieza en mojado de suelos en el hogar.
En muchos edificios de grandes dimensiones, tales como hospitales, grandes tiendas de venta al por menor, cafeterías, etc., existe la necesidad de limpiar en mojado los suelos todos los días o todas las noches, y este problema se ha tratado mediante el desarrollo de “robots” industriales de limpieza de suelos que pueden limpiar suelos en mojado. Un ejemplo de un dispositivo industrial de limpieza en mojado de suelos se divulga en la patente estadounidense número 5.279.672 a nombre de Betker y col. y asignada a Windsor Industries Inc. Betker y col. divulgan un dispositivo autónomo de limpieza de suelos que presenta un conjunto de accionamiento que proporciona una fuerza motriz para mover de manera autónoma el dispositivo de limpieza en mojado a lo largo de una trayectoria de limpieza.
El uso de la palabra “robot” o “autónomo” para describir el dispositivo de Betker y col. no significa necesariamente “sin vigilarse” o completamente autónomo (tales dispositivos se vigilan por un operador por muchos motivos). Un motivo de que tales dispositivos se vigilen por un operador es que pesan cientos de libras y pueden provocar daños importantes en caso de fallo de un sensor o de una variable de control no prevista. Un motivo más importante es que los dispositivos propuestos por Betker y col. no están configurados físicamente para salir de o moverse entre obstáculos y áreas cerradas, ni tampoco pueden programarse para salir de o moverse entre obstáculos y áreas cerradas. Por ejemplo, el fregador divulgado por Betker y col. se encontrará a menudo en la situación en la que no tiene el suficiente espacio lateral para girar según el radio controlado necesario y moverse alrededor de un obstáculo, y en tal caso “avisa al operador de que la situación requiere asistencia”, tal y como divulgan de manera expresa Betker y col. El dispositivo de Betker y col. es en algunos casos semiautónomo pero, a pesar de su avanzado complemento de detección, no afronta los principios fundamentales de un funcionamiento autónomo, incluyendo una configuración física y una respuesta flexible a su entorno. Posiblemente, el dispositivo de Betker y col. limpiará solamente durante algunos minutos antes de quedar atrapado y necesitar la intervención de un operador.
El dispositivo de Betker y col. proporciona un dispensador de fluido de limpieza para dispensar fluido de limpieza sobre el suelo, cepillos de fregado giratorios en contacto con la superficie del suelo para fregar el suelo con el fluido de limpieza y un sistema de recuperación de líquido residual que comprende una rasqueta y un sistema de aspiración para recuperar el líquido residual de la superficie del suelo. Aunque el dispositivo divulgado por Betker y col. puede utilizarse para limpiar en mojado de manera autónoma grandes áreas de suelo, no es adecuado para el mercado doméstico y, además, carece de muchas características, capacidades y funcionalidades de la presente invención descritas adicionalmente en este documento. En particular, el dispositivo autónomo industrial de limpieza divulgado por Betker y col. es demasiado grande, costoso y complejo para su utilización en el hogar y consume demasiada energía eléctrica para proporcionar una solución práctica para el mercado doméstico de limpieza en mojado de suelos. Un inconveniente fundamental del dispositivo de Betker es que parece que no es capaz físicamente ni puede programarse de manera flexible para responder a un entorno complejo y, por lo tanto, está diseñado para “ser rescatado” frecuentemente por su operador de control. Otro inconveniente es que sus técnicas de limpieza pueden no ser eficaces en un robot que pueda transportarse
o moverse manualmente por una persona, por ejemplo, con un peso inferior a 20 kg.
Recientemente, mejoras en la limpieza en mojado manual convencional de suelos en el hogar se han divulgado en la patente estadounidense número 5.968.281 a nombre de Wright y col. y asignada a Royal Appliance Mfg., titulada Method for Mopping and Drying a Floor. En este documento se divulga un sistema de limpieza en mojado de bajo coste para su utilización manual en el mercado doméstico. El sistema de limpieza en mojado divulgado por Wright y col. comprende un dispositivo de limpieza de suelos manual que presenta un asa con un recipiente de suministro de fluido de limpieza soportado en el asa. El dispositivo incluye una boquilla de dispensación de fluido de limpieza soportada en el asa para rociar fluido de limpieza sobre el suelo y una esponja de fregado de suelo acoplada al extremo del asa para hacer contacto con el suelo. El dispositivo también incluye un dispositivo mecánico para extraer el líquido residual de la esponja de fregado. Una rasqueta y un dispositivo de aspiración asociado están soportados en el extremo del asa y se utilizan para recoger líquido residual de la superficie del suelo y para depositar el líquido residual en un recipiente de líquido residual, soportado en el asa separado del depósito de disolución de limpieza. El dispositivo incluye además una fuente de alimentación por batería para activar el dispositivo de aspiración. Aunque Wright y col. describen un dispositivo de limpieza en mojado independiente así como un procedimiento mejorado de limpieza en mojado que separa el líquido
residual del líquido de limpieza, el dispositivo se maneja de manera manual y parece que carece de funcionalidad robótica (accionamiento por motor, control autónomo, etc.) y de otros beneficios y características identificados en la presente descripción.
El documento WO 2005/055795 A1 se refiere a un dispositivo de barrido automotriz o accionable (que comprende un cepillo de barrido y un área de recogida de suciedad asociada con el mismo). Con el fin de mejorar el dispositivo de barrido anteriormente mencionado de manera que permita una limpieza completa en comparación con dispositivos conocidos, se proporciona un dispositivo de aplicación de líquido, que se dispone por detrás del cepillo de barrido en la dirección de desplazamiento, ademas de un dispositivo deshumidificador que se dispone todavía más atrás.
Breve resumen de la invención
La presente invención se refiere a un robot de tratamiento de superficies, como se establece en la reivindicación 1. Modos de realización preferidos se describen en las reivindicaciones dependientes 2 a 7.
La presente invención resuelve los problemas mencionados en la técnica anterior proporcionando, entre otras cosas, un robot autónomo de bajo coste capaz de limpiar suelos en mojado y asequible para uso doméstico. Los problemas de la técnica anterior son tratados por la presente invención, la cual proporciona un robot de limpieza autónomo que comprende un armazón y un sistema de accionamiento de transporte configurado para desplazar de manera autónoma elementos de limpieza sobre una superficie de limpieza. El robot está apoyado sobre la superficie de limpieza mediante ruedas en contacto rodante con la superficie de limpieza y el robot incluye controles y elementos de accionamiento configurados para controlar que el robot atraviese generalmente la superficie de limpieza en una dirección de avance definida por un eje longitudinal. El robot está definido además por un eje transversal, perpendicular al eje longitudinal.
En particular, el robot de limpieza de superficies incluye dos zonas de limpieza distintas, estando configurada una primera zona de limpieza para recoger las partículas sueltas de la superficie y estando configurada una segunda zona de limpieza para aplicar un fluido de limpieza sobre la superficie, fregar la superficie y después recoger un líquido residual de la superficie. El robot de limpieza de superficies también puede incluir al menos dos recipientes o compartimentos, transportados en el mismo, para almacenar fluido de limpieza y materiales residuales.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, un robot de tratamiento de superficies incluye un cuerpo de robot que tiene un perimetro externo formado sustancialmente como una forma de ancho constante, y al menos dos miembros de accionamiento de circulación que accionan el cuerpo de robot hacia delante y que orientan el cuerpo de robot. Un compartimento de fluido dispensado que alberga fluido que va a dispensarse por el robot; y un fregador motorizado acciona al menos un elemento de fregado para limpiar, con la ayuda de fluido dispensado, sustancialmente a lo largo de una línea de ancho máximo de la forma de ancho constante, extendiéndose el elemento de fregado motorizado hasta sustancialmente menos de 1 cm de un borde tangencial del cuerpo del robot. Colocando el fregador a lo largo de la línea de ancho máximo de una forma de ancho constante tal como un cilindro, el borde del área de limpieza puede llevarse al borde del robot, permitiendo al robot limpiar con el borde a menos de 1 cm de una pared. Colocando las ruedas a lo largo de la línea de ancho máximo se impediría esto. De nuevo, la circulación incluye elementos giratorios tales como ruedas o cepillos, pero también cintas o bandas de circulación.
Si el cabezal de limpieza está a lo largo del ancho máximo, puede obtenerse el cabezal de limpieza más ancho colocando los al menos dos elementos de accionamiento de circulación a lo largo de una línea en la que el ancho del robot es inferior al ancho máximo del robot. Opcionalmente, el robot también incluye un aspirador en mojado que recoge el fluido dispensado después de que el elemento de fregado haya limpiado con la ayuda del fluido dispensado, y un compartimento de fluido residual que contiene fluido recogido por la unidad de aspirador en mojado. El compartimento de fluido residual y el compartimento de fluido dispensado pueden ser compartimentos integrales en un mismo módulo de tanque de fluido que sea fácilmente extraíble como un módulo del cuerpo de robot.
Breve descripción de los dibujos
Las características de la presente invención se entenderán mejor a partir de una descripción detallada de la invención y de una realización preferida de la misma seleccionada para fines ilustrativos y mostrada en los dibujos adjuntos, en los que:
La FIG. 1 ilustra una vista isométrica de una superficie superior de un robot de limpieza autónomo según la presente invención.
La FIG. 2 ilustra una vista isométrica de una superficie inferior de un armazón de un robot de limpieza autónomo según la presente invención.
La FIG. 3 ilustra una vista en despiece ordenado de un armazón de robot que presenta subsistemas de robot acoplados al mismo según la presente invención.
La FIG. 4 ilustra un diagrama de bloques esquemático que muestra la interrelación de subsistemas de un robot de limpieza autónomo según la presente invención.
La FIG. 5 ilustra una representación esquemática de un conjunto de aplicador de líquido según la presente invención.
La FIG. 6 ilustra una vista seccionada esquemática tomada a través de un conjunto de válvula de cierre instalada en un
tanque de suministro de fluido de limpieza según la presente invención.
La FIG. 7 ilustra una vista seccionada esquemática tomada a través de un conjunto de bomba según la presente
invención.
La FIG. 8 ilustra una vista desde arriba esquemática de un elemento flexible utilizado como una bomba de diafragma
según la presente invención.
La FIG. 9 ilustra una vista desde arriba esquemática de un elemento de cámara no flexible utilizado en el conjunto de
bomba según la presente invención.
La FIG. 10 ilustra una vista isométrica esquemática en despiece ordenado de un módulo de fregado según la presente
invención.
La FIG. 11 ilustra un cepillo de fregado giratorio isométrico según la presente invención.
La FIG. 12A ilustra una vista seccionada esquemática tomada a través de un segundo aparato de recogida utilizado para
recoger líquido residual según la presente invención.
La FIG. 12B ilustra una vista seccionada esquemática de un aparato de recogida alternativo utilizado para recoger líquido
residual según la presente invención.
La FIG. 13 es un diagrama de bloques esquemático que muestra elementos de un módulo de accionamiento utilizado
para hacer girar el cepillo de fregado según la presente invención.
La FIG. 14 es una representación esquemática de un sistema de movimiento de aire según la presente invención.
La FIG. 15 ilustra una vista isométrica esquemática en despiece ordenado de un conjunto de ventilador según la
presente invención.
La FIG. 16 ilustra una vista isométrica esquemática en despiece ordenado que muestra elementos de un módulo
integrado de almacenamiento de líquido según la presente invención.
La FIG. 17 ilustra una vista externa del módulo integrado de almacenamiento de líquido extraído del robot de limpieza
según la presente invención.
La FIG. 18 ilustra una vista esquemática en despiece ordenado de un módulo de rueda de morro según la presente
invención.
La FIG. 19 ilustra una vista seccionada esquemática tomada a través de un conjunto de rueda de morro según la
presente invención.
La FIG. 20 ilustra una vista esquemática en despiece ordenado de un conjunto de rueda de accionamiento según la
presente invención.
La FIG. 21 ilustra una vista en despiece ordenado de un armazón de robot que presenta subsistemas de robot acoplados
al mismo según una realización de la presente invención.
La FIG. 22 ilustra una vista en despiece ordenado de un armazón de robot que presenta subsistemas de robot acoplados
al mismo según una realización de la presente invención.
La FIG. 23 ilustra una vista isométrica en despiece ordenado de un cabezal de limpieza o módulo de fregado según una
realización de la presente invención.
La FIG. 24 ilustra una vista isométrica de un conjunto de ventilador según una realización de la presente invención.
La FIG. 25 ilustra una vista isométrica en despiece ordenado de un conjunto de ventilador según una realización de la
presente invención.
La FIG. 26 ilustra una vista isométrica en despiece ordenado de un conjunto de ventilador según una realización de la
presente invención.
La FIG. 27 ilustra una vista en despiece ordenado de un armazón de robot que presenta un tanque integrado según una
realización de la presente invención.
La FIG. 28 ilustra una vista en planta de una compuerta de sellado y de una superficie sustentadora dentro de la cámara
de distribución del tanque integrado ilustrado en la FIG. 27.
La FIG. 29 ilustra una vista seccionada lateral de la compuerta de sellado y de la superficie sustentadora dentro de la
cámara de distribución del tanque integrado ilustrado en la FIG. 28.
La FIG. 30 es una vista isométrica de la compuerta de sellado, de la superficie sustentadora y de una pared de flujo de
aire/espuma según una realización de la presente invención.
La FIG. 31 es una vista seccionada lateral de una compuerta de sellado y de un péndulo según una realización de la
presente invención.
La FIG. 32 es una vista isométrica de una pared de bloqueo de espuma dentro del tanque integrado según una
realización de la presente invención.
La FIG. 33 ilustra una vista esquemática en despiece ordenado de un módulo de rueda de morro según una realización
de la presente invención.
La FIG. 34 ilustra una vista lateral del módulo de rueda de morro de la FIG. 33.
La FIG. 35 ilustra una vista delantera del módulo de rueda de morro de la FIG. 33.
La FIG. 36 ilustra una serie de etapas de mantenimiento para mantener y dar servicio a una realización del robot de la
presente invención.
Las FIGS. 37 a 41ilustran las etapas de mantenimiento del robot identificadas en la FIG. 36.
La FIG. 42 ilustra una vista esquemática lateral de un cabezal de limpieza y de una rasqueta según otra realización de la
presente invención.
La FIG. 43 ilustra una vista en perspectiva del cabezal de limpieza y de la rasqueta ilustrados en la FIG. 42.
La FIG. 44 ilustra otra vista esquemática lateral del cabezal de limpieza y de la rasqueta ilustrados en la FIG. 42.
La FIG. 45 ilustra una tercera vista esquemática lateral del cabezal de limpieza y de la rasqueta ilustrados en la FIG. 42.
La FIG. 46 ilustra una trayectoria de limpieza de un robot móvil según una realización de la presente invención.
La FIG. 47 ilustra un robot móvil que presenta ruedas de accionamiento izquierda y derecha situadas a lo largo de un
diámetro central del armazón, según una realización de la invención.
La FIG. 48 ilustra un robot móvil que presenta ruedas de accionamiento izquierda y derecha situadas en la parte inferior
trasera del armazón, según otra realización de la invención.
La FIG. 49 ilustra un robot de diámetro desviado situado a una distancia d de una pared.
La FIG. 50 ilustra una secuencia de control para hacer girar un robot con respecto a una pared.
La FIG. 51 ilustra una primera fase de una secuencia para estimar un ángulo de pared, según una realización de la
invención.
La FIG. 52 ilustra una segunda fase de una secuencia para estimar un ángulo de pared, según una realización de la
invención.
La FIG. 53 ilustra una secuencia de evitación de obstáculos, según una realización de invención, para hacer que un
robot retroceda alejándose de un obstáculo.
La FIG. 54 ilustra una secuencia de giro de emergencia de un robot móvil, según una realización de la invención.
La FIG. 55 ilustra una secuencia de respuesta ante el descenso de una rueda para un robot móvil, según una realización
de la invención.
La FIG. 56 ilustra una realización de una secuencia de control de cepillo según un robot móvil de limpieza en mojado.
La FIG. 57 ilustra un gráfico de corriente generado por un motor de robot frente al tiempo durante al menos un ciclo de
rotación.
La FIG. 58 ilustra una realización de una secuencia de la seudoautocorrelación para un proceso de control de bomba
para un robot móvil de limpieza en mojado.
La FIG. 59 ilustra una realización de una secuencia para implementar un comportamiento de atasco para un robot de
limpieza en mojado.
La FIG. 60 ilustra una realización de un diagrama de circuito de detección de fluido para un robot móvil de limpieza en
mojado.
La FIG. 61A ilustra una realización comercial del robot de la presente invención, incluyendo accesorios.
La FIG. 61B ilustra varias vistas de una realización comercial del robot de la presente invención.
La FIG. 62 ilustra una realización de un panel de control y de una interfaz de usuario utilizados con una realización del robot.
La FIG. 63 ilustra otra realización de un panel de control y de una interfaz de usuario utilizados con una realización del robot.
Descripción detallada de las realizaciones
Haciendo referencia ahora a los dibujos en los que los mismos números de referencia identifican elementos correspondientes o similares a través de las diversas vistas, la FIG. 1 ilustra una vista isométrica que muestra las superficies externas de un robot de limpieza autónomo 100 según una realización preferida de la presente invención. El robot 100 está configurado con un volumen cilíndrico que presenta una sección transversal generalmente circular 102 con una superficie superior y una superficie inferior que es sustancialmente paralela y opuesta a la superficie superior. La sección transversal circular 102 está definida por tres ejes mutuamente perpendiculares; un eje vertical central 104, un eje longitudinal 106 y un eje transversal 108. El robot 100 está soportado de manera móvil con respecto a una superficie que va a limpiarse, en lo sucesivo, la superficie de limpieza. La superficie de limpieza es sustancialmente horizontal.
El robot 100 está soportado generalmente en un contacto rodante con la superficie de limpieza mediante una pluralidad de ruedas u otros elementos rodantes acoplados a un armazón 200. En una realización preferida, el eje longitudinal 108 define un eje de transporte a lo largo del cual el robot avanza sobre la superficie de limpieza. El robot avanza generalmente en una dirección de desplazamiento de avance o hacia delante, designada como F, durante las operaciones de limpieza. La dirección de desplazamiento opuesta (es decir, opuesta en 180º), está designada como A para un movimiento de retroceso. Generalmente, el robot no avanza en la dirección de retroceso durante las operaciones de limpieza, pero puede avanzar en la dirección de retroceso para evitar un objeto o para salir de una esquina o similar. Las operaciones de limpieza pueden continuar o suspenderse durante el desplazamiento hacia atrás. El eje transversal 108 está definido además por las etiquetas R para la derecha y L para la izquierda, tal y como se observa en la vista desde arriba de la FIG. 1. En las figuras siguientes, las direcciones R y L permanecen constantes para las vistas desde arriba, pero puede invertirse en la página impresa. En una realización preferida de la presente invención, el diámetro de la sección transversal circular 102 del robot es de 370 mm aproximadamente (14,57 pulgadas) y la altura del robot 100 por encima de la superficie de limpieza es de 85 mm aproximadamente (3,3 pulgadas). Sin embargo, el robot de limpieza autónomo 100 de la presente invención puede construirse con otro diámetro de sección transversal y con otras dimensiones de altura, así como con otras formas de sección transversal, por ejemplo cuadrada, rectangular y triangular, y formas volumétricas, por ejemplo, cúbica, de barra y piramidal.
El robot 100 puede incluir un panel de control de entrada de datos de usuario, no mostrado, dispuesto sobre una superficie externa, por ejemplo, la superficie superior, con uno o más accionadores manipulados por el usuario dispuestos sobre el panel de control. El accionamiento de un accionador del panel de control por un usuario genera una señal eléctrica, la cual se interpreta para iniciar un comando. El panel de control también puede incluir uno o más indicadores de estado de modo tales como indicadores visuales o sonoros perceptibles por un usuario. En un ejemplo, un usuario puede colocar el robot sobre la superficie de limpieza y accionar un accionador del panel de control para iniciar una operación de limpieza. En otro ejemplo, un usuario puede accionar un accionador del panel de control para detener una operación de limpieza.
La FIG. 21 muestra los cuatro módulos principales dispuestos sustancialmente de la manera habitual: un tanque 800, una parte superior, una batería 201, un cuerpo de robot 200 y un cabezal de limpieza 600 dentro del cuerpo de robot
200. El propio robot soporta la betería 201 en una cavidad de batería, y un tanque integrado 800 está soportado encima del robot y de la batería 201. La superficie inferior interna del tanque 800 y la superficie superior interna del cuerpo de robot 200 están configuradas para adaptarse sustancialmente a la forma de la batería 201. Tal y como se indica en este documento, la batería 201 puede sustituirse moviendo con palanca el tanque 800 sobre su pivote pero sin elevar o extraer necesariamente el tanque 800. Además, tal y como se muestra en la FIG. 21, el cabezal de limpieza 600 puede insertarse desde el lado derecho del robot en un movimiento deslizante sin extraer el tanque 800 o la batería 201, y en esta configuración puede extraerse del cuerpo de robot 200 para su limpieza en medio de un ciclo de limpieza o de otra manera. La FIG. 21 también muestra el panel de control 330 del robot, el cual se describe posteriormente.
Tal y como se muestra en la FIG. 21, el tanque 800 presenta un asa descrito en este documento en detalle, el cual presenta un bloqueador de trinquete de parada, se eleva ligeramente desde el tanque cuando se levanta, o de otra manera, tal y como se describe. Cuando el tanque 800 se monta en el cuerpo 200, este asa es para todo el robot. Cuando el tanque 800 está separado del robot, este asa es solamente para el tanque 800. Sin embargo, un segundo asa está formado en el cuerpo del robot, tal y como se muestra en la FIG. 21, una muesca debajo del panel de control 330. Por consiguiente, cuando el tanque 800 y la unidad de base 200 están separados, cada uno presenta su propio asa. Cuando el tanque 800 y la unidad de base 200 vuelven a integrarse, el asa principal sirve para transportar ambos. El mismo asa es tanto un fiador para la extracción del tanque cuando se empuja en una dirección como un interbloqueo
contra la extracción cuando se sujeta en la otra dirección.
Sistemas de limpieza a modo de ejemplo
Haciendo referencia ahora a la FIG. 2, el robot autónomo 100 incluye una pluralidad de módulos de limpieza soportados en un armazón 200 para limpiar la superficie de limpieza sustancialmente horizontal a medida que el robot se desplaza sobre la superficie de limpieza. Los módulos de limpieza se extienden por debajo del armazón de robot 200 para hacer contacto o para funcionar de otro modo sobre la superficie de limpieza durante las operaciones de limpieza. Más específicamente, el robot 100 está configurado con una primera zona de limpieza A para recoger partículas sueltas de la superficie de limpieza y para almacenar las partículas sueltas en un receptáculo contenido en el robot. El robot 100 está configurado además con una segunda zona de limpieza B que al menos aplica un fluido de limpieza sobre la superficie de limpieza. El fluido de limpieza puede ser solamente agua limpia o agua limpia mezclada con otros ingredientes para mejorar la limpieza. La aplicación del fluido de limpieza sirve para disolver, emulsionar o reaccionar de otro modo con contaminantes sobre la superficie de limpieza para separar los contaminantes de la misma. Los contaminantes pueden pasar a estar suspendidos o a combinarse de otro modo con el fluido de limpieza. Después de que se haya aplicado el fluido de limpieza sobre la superficie, se mezcla con los contaminantes y se convierte en material residual, por ejemplo un material residual líquido con contaminantes suspendidos o contenidos de otro modo en el mismo.
La parte inferior del robot 100 se muestra en la FIG. 2, la cual ilustra una primera zona de limpieza A dispuesta delante de la segunda zona de limpieza B con respecto al eje longitudinal 106. Por consiguiente, la primera zona de limpieza A precede a la segunda zona de limpieza B sobre la superficie de limpieza cuando el robot 100 se desplaza en la dirección de avance. La primera y la segunda zona de limpieza están configuradas con un ancho de limpieza W que generalmente está orientado de manera paralela o casi paralela con respecto al eje transversal 108. El ancho de limpieza W define el ancho de limpieza o superficie de contacto de limpieza del robot. A medida que el robot 100 avanza sobre la superficie de limpieza en la dirección de avance, el ancho de limpieza es el ancho de superficie de limpieza limpiado por el robot en una única pasada. De manera ideal, el ancho de limpieza se extiende a través del ancho transversal total del robot 100 para optimizar la eficacia de limpieza; sin embargo, en una implementación práctica, el ancho de limpieza es ligeramente más estrecho que el ancho transversal del robot debido a limitaciones espaciales en el armazón de robot 200.
Según la presente invención, el robot 100 atraviesa la superficie de limpieza en una dirección de avance sobre una trayectoria de limpieza con ambas zonas de limpieza funcionando a la vez. En una realización preferida, la velocidad de avance nominal del robot es de aproximadamente 12 cm por segundo (4,75 pulgadas por segundo); sin embargo, el robot y los dispositivos de limpieza pueden configurarse para limpiar a velocidades de avance más rápidas y más lentas. Con el fin de cubrir una habitación en un tiempo adecuado, el intervalo de velocidades razonables es de 5 a 25,4 cm por segundo aproximadamente (de 2 a 10 pulgadas por segundo). La primera zona de limpieza A precede a la segunda zona de limpieza B sobre la superficie de limpieza y recoge partículas sueltas de la superficie de limpieza a través del ancho de limpieza W. La segunda zona de limpieza B aplica fluido de limpieza sobre la superficie de limpieza a través del ancho de limpieza W. La segunda zona de limpieza también puede estar configurada para embadurnar el fluido de limpieza aplicado sobre la superficie de limpieza para nivelar el fluido de limpieza en una capa más uniforme y mezclar el fluido de limpieza con contaminantes en la superficie de limpieza. La segunda zona de limpieza B también puede estar configurada para fregar la superficie de limpieza a través del ancho de limpieza. La acción de fregado agita el fluido de limpieza para mezclarlo con contaminantes. La acción de fregado también aplica una fuerza de rozamiento contra los contaminantes para separar de ese modo los contaminantes de la superficie de limpieza. La segunda zona de limpieza B también puede estar configurada para recoger líquido residual de la superficie de limpieza a través del ancho de limpieza. Según la invención, una única pasada del robot sobre una trayectoria de limpieza recoge en primer lugar partículas sueltas de la superficie de limpieza a través del ancho de limpieza y después aplica un fluido de limpieza sobre la superficie de limpieza generalmente a través del ancho de limpieza W para interactuar con los contaminantes que permanezcan sobre la superficie de limpieza y puede aplicar además una acción de fregado para separar los contaminantes de la superficie de limpieza. Una única pasada del robot 100 sobre una trayectoria de limpieza también puede embadurnar el fluido de limpieza de una manera más uniforme sobre la superficie de limpieza. Una única pasada del robot sobre una trayectoria de limpieza también puede recoger líquido residual de la superficie de limpieza. Sin embargo, el robot puede estar diseñado para dejar una determinada cantidad de fluido por detrás del mismo en cada pasada o en algunas pasadas (por ejemplo, para dar tiempo a que el fluido de limpieza actúe sobre un material seco o sobre manchas rebeldes).
En general, el robot de limpieza 100 está configurado para limpiar una superficie de suelo dura interior no alfombrada, por ejemplo suelos cubiertos por baldosas, madera, vinilo, linóleo, piedras lisas o cemento y por otras capas de recubrimiento de suelos fabricadas que no sean demasiado abrasivas y que no absorban líquidos rápidamente. Sin embargo, otras realizaciones pueden estar adaptadas para limpiar, procesar, tratar o atravesar de otro modo superficies abrasivas, absorbentes de líquido y otras superficies. Además, en una realización preferida de la presente invención, el robot 100 está configurado para desplazarse de manera autónoma sobre los suelos de pequeñas habitaciones amuebladas cerradas como las típicas de los hogares y pequeños establecimientos comerciales. No se requiere que el robot 100 funcione sobre trayectorias de limpieza predefinidas sino que puede moverse sobre sustancialmente toda el área de superficie de limpieza bajo el control de varios algoritmos de transporte diseñados para funcionar independientemente de la forma del recinto o de la distribución de obstáculos. En particular, el robot 100 de la presente invención se mueve sobre trayectorias de limpieza según procedimientos preprogramados implementados en hardware, software, firmware o combinaciones de los mismos para implementar una variedad de modos, tales como tres modos
operativos básicos, es decir, patrones de movimiento, que pueden clasificarse como: (1) un modo de "cobertura de zonas"; (2) un modo de "seguimiento de pared/obstáculos"; y (3) un modo de "rebote". Además, el robot 100 está preprogramado para iniciar acciones en función de señales recibidas desde los sensores incorporados en el mismo, donde tales acciones incluyen, pero sin limitarse a, implementar uno de los patrones de movimiento anteriores, una parada de emergencia del robot 100, o emitir una alerta sonora. Estos modos de funcionamiento del robot de la presente invención se describen específicamente en la patente estadounidense número 6.809.490, a nombre de Jones y col., titulada Method and System for Multi-Mode Coverage for an Autonomous Robot. Sin embargo, la presente exposición también describe modos de funcionamiento alternativos.
En una realización, el robot 100 está configurado para limpiar aproximadamente 150 pies cuadrados de superficie de limpieza en una única operación de limpieza. Un tanque más grande o más pequeño puede permitir que esto varíe entre 100 pies cuadrados y 400 pies cuadrados. La duración de la operación de limpieza es de 45 minutos aproximadamente en determinadas realizaciones. El ejemplo de 45 minutos es con una única batería. En realizaciones con baterías más pequeñas, más grandes o con 2 o más baterías incorporadas, el tiempo de limpieza puede oscilar entre 20 minutos aproximadamente y 2 horas aproximadamente. Por consiguiente, los sistemas de robot están configurados (físicamente, y según se programen) para una limpieza autónoma no vigilada de 45 minutos o más sin necesidad de recargar una fuente de alimentación, rellenar el suministro de fluido de limpieza o vaciar los materiales residuales recogidos por el robot. Aunque determinadas realizaciones del robot están diseñadas para habitaciones pequeñas, no hay un tiempo mínimo de limpieza o un área mínima medida en pies cuadrados. Un robot según la invención puede estar configurado con un tanque de prácticamente cualquier tamaño.
Tal y como se muestra en las FIGS. 2 y 3, el robot 100 incluye una pluralidad de subsistemas montados en un armazón de robot 200. Los subsistemas de robot principales se muestran esquemáticamente en la FIG. 4, la cual ilustra un módulo de control maestro 300 interconectado para una comunicación bidireccional con cada uno de una pluralidad de otros subsistemas de robot. La interconexión de los subsistemas de robot se proporciona a través de una red de cables interconectados y/o de otros elementos conductores, por ejemplo trayectorias conductoras formadas en una placa de circuito impreso integrada o similar, tal y como se conoce ampliamente. El módulo de control maestro 300 incluye al menos un procesador de datos digitales programable o preprogramado, por ejemplo un microprocesador, para llevar a cabo etapas de programa, algoritmos y/u operaciones matemáticas y lógicas que puedan requerirse. El módulo de control maestro 300 incluye además una memoria de datos digitales en comunicación con el procesador de datos para almacenar en la misma etapas de programa y otros datos digitales. El módulo de control maestro 300 incluye además uno o más elementos de reloj para generar señales de temporización que puedan requerirse.
Un módulo de alimentación 310 suministra energía eléctrica a todos los subsistemas de robot principales. El módulo de alimentación incluye una fuente de alimentación independiente acoplada al armazón de robot 200, por ejemplo, una batería recargable, tal como una batería de hidruro de metal de níquel, etc. Además, la fuente de alimentación está configurada para recargarse mediante uno cualquiera de varios elementos de recarga y/o modos de recarga, o la batería puede ser sustituida por un usuario cuando está descargada o no puede utilizarse. El módulo de control maestro 300 también puede interactuar con el módulo de alimentación 310 para controlar la distribución de energía, para supervisar la utilización de energía y para iniciar modos de conservación de energía según se requiera.
El robot 100 también puede incluir uno o más módulos o elementos de interfaz 320. Cada módulo de interfaz 320 está acoplado al armazón de robot para proporcionar un elemento o puerto de interconexión para interconectarse con uno o más dispositivos externos. Los elementos y puertos de interconexión están preferentemente accesibles en una superficie externa del robot. El módulo de control maestro 300 también puede interactuar con los módulos de interfaz 320 para controlar la interacción del robot 100 con un dispositivo externo. En particular, se proporciona un elemento de módulo de interfaz para cargar la batería recargable a través de una fuente de alimentación o suministro de energía externos tal como una toma de corriente de CA o CC convencional. Otro elemento de módulo de interfaz puede configurarse para comunicaciones unidireccionales o bidireccionales a través de una red inalámbrica y elementos de módulo de interfaz adicionales pueden estar configurados para interactuar con uno o más dispositivos mecánicos para intercambiar líquidos y partículas sueltas con los mismos, por ejemplo para llenar un depósito de fluido de limpieza o para drenar o vaciar un recipiente de material residual.
Por consiguiente, el módulo de interfaz 320 puede comprender una pluralidad de puertos de interfaz y de elementos de conexión para interactuar con elementos externos activos para intercambiar comandos de funcionamiento, datos digitales y otras señales eléctricas con los mismos. El módulo de interfaz 320 puede interactuar además con uno o más dispositivos mecánicos para intercambiar materiales líquidos y/o sólidos con los mismos. El módulo de interfaz 320 también puede interactuar con una fuente de alimentación externa para cargar el módulo de alimentación de robot 310. Dispositivos externos activos para interactuar con el robot 100 pueden incluir, pero sin limitarse a, una base de acoplamiento apoyada en el suelo, un dispositivo de control remoto manual, un ordenador local o remoto, un módem, un dispositivo de memoria portátil para intercambiar código y/o datos con el robot y una interfaz de red para interconectar el robot 100 con cualquier dispositivo conectado a la red. Además, el módulo de interfaz 320 puede incluir elementos pasivos tales como ganchos o mecanismos de enganche para acoplar el robot 100 a una pared para su almacenamiento
o para acoplar el robot a una funda de transporte o similar.
En particular, un dispositivo externo activo según un aspecto de la presente invención confina el robot 100 en un espacio de limpieza tal como una habitación emitiendo radiación en un patrón de pared virtual. El robot 100 está configurado para
detectar el patrón de pared virtual y está programado para tratar el patrón de pared virtual como una pared de habitación de manera que el robot no atraviesa el patrón de pared virtual. Este aspecto particular de la presente invención se describe específicamente en la patente estadounidense número 6.690.134, a nombre de Jones y col., titulada Method and System for Robot Localization and Confinement.
Otro dispositivo externo activo según un aspecto adicional de la presente invención comprende una estación de base de robot utilizada para interactuar con el robot. La estación de base puede comprender una unidad fija conectada a una fuente de alimentación doméstica, por ejemplo una toma de corriente de CA, y/o a otras instalaciones domésticas tales como un conducto de suministro de agua, un conducto de drenaje de residuos y una interfaz de red. Según la invención, tanto el robot 100 como la estación de base están configurados para un acoplamiento autónomo y la estación de base puede estar configurada además para cargar el módulo de alimentación de robot 310 y para dar servicio al robot de otras maneras. Una estación de base y un robot autónomo configurados para un acoplamiento autónomo y para recargar el módulo de alimentación de robot se describen específicamente en la solicitud de patente estadounidense número de serie 10/762.219, a nombre de Cohen y col., presentada el 21 de enero de 2004, titulada Autonomous Robot Auto-Docking and Energy Management Systems and Methods.
El robot autónomo 100 incluye un subsistema de accionamiento de transporte motriz independiente 900 que se describe posteriormente en mayor detalle. El accionamiento de transporte 900 incluye tres ruedas que se extienden por debajo del armazón 200 para proporcionar tres puntos de apoyo rodante con respecto a la superficie de limpieza. Una rueda de morro está acoplada al armazón de robot 200 en un borde delantero del mismo, coaxial al eje longitudinal 106, y un par de ruedas de accionamiento están acopladas al armazón 200 detrás del eje transversal 108 y pueden girar alrededor de un eje de accionamiento que es paralelo al eje transversal 108. Cada rueda de accionamiento se acciona y se controla por separado para hacer avanzar el robot en una dirección deseada. Además, cada rueda de accionamiento está configurada para proporcionar suficiente fricción de accionamiento a medida que el robot funciona sobre una superficie de limpieza que está mojada con fluido de limpieza. La rueda de morro está configurada para autoalinearse con la dirección de desplazamiento. Las ruedas de accionamiento pueden controlarse para mover el robot 100 hacia delante o hacia atrás en una línea recta o a lo largo de una trayectoria curva.
El robot 100 incluye además un módulo de sensor 340. El módulo de sensor 340 comprende una pluralidad de sensores acoplados al armazón y/o integrados con los subsistemas del robot para detectar condiciones externas y para detectar condiciones internas. En respuesta a la detección de varias condiciones, el módulo de sensor 340 puede generar señales eléctricas y comunicar las señales eléctricas al módulo de control 300. Sensores individuales pueden llevar a cabo funciones tales como detectar paredes y otros obstáculos, detectar desniveles en la superficie de limpieza, denominados como riscos, detectar suciedad en el suelo, detectar un bajo nivel de batería, detectar un recipiente de fluido de limpieza vacío, detectar un recipiente de residuos lleno, medir o detectar el deslizamiento o distancia de velocidad de rueda de accionamiento recorrida, detectar la rotación de la rueda de morro o un desnivel o risco, detectar problemas del sistema de limpieza tales como pérdidas de sustentación del cepillo giratorio o atascos en el sistema de aspiración, detectar una limpieza insuficiente, el tipo de superficie de limpieza, el estado del sistema, la temperatura y otras muchas condiciones. En particular, varios aspectos del módulo de sensor 340 de la presente invención así como su funcionamiento, especialmente en lo que se refiere a la detección de elementos y condiciones externos, se describen específicamente en la patente estadounidense número 6.594.844, a nombre de Jones, titulada Robot Obstacle Detection System, y en la solicitud de patente estadounidense número de serie 11/166.986, a nombre de Casey y col., presentada el 24 de junio de 2005, titulada Obstacle Following Sensor Scheme for a Mobile Robot.
Una diferencia entre el presente robot y el robot de aspiración en seco o el limpiador industrial de grandes dimensiones es la proximidad de los componentes de control y de detección a los componentes de limpieza en mojado. En la mayoría de los robots de aspiración en seco, ni los elementos de detección ni los elementos de control son adecuados para humedecerse con agua o con disolventes o fluidos de limpieza más dañinos ya que no se utilizan limpiadores en mojado y no se genera fluido residual. Con un limpiador industrial de grandes dimensiones, los controles y los sensores pueden colocarse tan lejos como sea necesario de los elementos de limpieza, quizá en una distancia de varios pies, y los únicos sensores que necesitan permitir la humedad son aquéllos que detectan niveles de fluido.
La presente invención se contempla para un uso doméstico (también se contempla un uso comercial e industrial, pero estas realizaciones puede requerir versiones más grandes del robot). Por consiguiente, un robot doméstico debe ser pequeño y bajo, por ejemplo no mayor que 10,16 cm (4 pulgadas) desde el suelo, y tener un diámetro de 30,5 cm (1 pie) aproximadamente. Gran parte del volumen está ocupado por dispositivos de soplado, rociado, giro y cepillado de fluido, y el fluido y/o la espuma penetra en casi todas las partes del robot en un momento dado o en otro. A lo sumo, los dispositivos electrónicos de control y de detección estarán a algunas pulgadas del torrente de fluido o de espuma más cercano.
Por consiguiente, la invención contempla que toda la placa de control principal sea estanca a los fluidos, ya sea en un alojamiento resistente al agua o impermeable que presente al menos una resistencia al agua/fluidos de grado 3 de JIS (rociado suave), pero también son deseables el grado 5 (rociado fuerte) y el grado 7 (inmersión temporal). La placa de control principal debe estar sellada en un alojamiento de grado 3 a 7 de JIS (1) mediante una cubierta atornillada y sellada herméticamente sobre el alojamiento principal; (2) mediante una cubierta soldada, calafateada, sellada o pegada, fijada al alojamiento principal; (3) ensamblándose previamente en un compartimento o módulo resistente al agua, estanco al agua, impermeable o sellado herméticamente; o (4) colocándose en un volumen adecuado para encapsularse
o preencapsularse en resina o similar.
Muchos elementos de sensor presentan una pequeña placa de circuito local, algunas veces con un microprocesador local y/o con un convertidor A/D, etc., y estos componentes son normalmente sensibles a los fluidos y a la corrosión. La invención también contempla que todas las placas de circuito de detección distribuidas por todo el cuerpo del robot también estén selladas en un alojamiento de grado 3 a 7 de JIS de una manera similar. La invención también contempla que múltiples placas de circuito, incluyendo al menos la placa de circuito principal y una placa de circuito remota alejada varias pulgadas de la placa principal, puedan estar selladas mediante una única envoltura o alojamiento coincidente. Por ejemplo, todas o algunas de las placas de circuito pueden estar dispuestas en un único módulo de resina o de plástico que presente extensiones que lleguen a los emplazamientos de sensores locales, y una envoltura distribuida podría ser fijada sobre todas las placas de circuito. Además, conexiones eléctricas expuestas y terminales de sensores, motores o líneas de comunicación pueden sellarse de manera similar con envolturas, módulos, encapsulaciones, ajustes en caliente, juntas herméticas, etc. De esta manera, sustancialmente todo el sistema eléctrico es estanco a los fluidos y/o está aislado del rociado o espumado de líquidos. Todos y cada uno de los elementos eléctricos o electrónicos definidos en este documento como una placa de circuito, PCB, detector, sensor, etc. son candidatos para tal sellado.
El robot 100 también puede incluir un módulo de control de usuario 330. El módulo de control de usuario 330 proporciona una o más interfaces de entrada de usuario que generan una señal eléctrica en respuesta a una entrada de usuario y comunican la señal al módulo de control maestro 300. En una realización de la presente invención, el módulo de control de usuario, descrito anteriormente, proporciona una interfaz de entrada de usuario; sin embargo, un usuario puede introducir comandos a través de un dispositivo de control remoto manual, un ordenador programable u otro dispositivo programable o a través de comandos de voz. Un usuario puede introducir comandos de usuario para iniciar acciones tales como el encendido/apagado, iniciar, detener o cambiar un modo de limpieza, fijar una duración de limpieza, programar parámetros de limpieza tales como la hora de inicio y la duración y/o muchos otros comandos iniciados por el usuario. Comandos de entrada de usuario, funciones y componentes contemplados para utilizarse con la presente invención se describen específicamente en la solicitud de patente estadounidense número de serie 11/166.891, a nombre de Dubrovsky y col., presentada el 24 de junio de 2005, titulada Remote Control Scheduler and Method for Autonomous Robotic Devide. En este documento también se describen modos específicos de interacción de usuario.
Zonas de limpieza
Haciendo referencia ahora a la FIG. 2, una superficie inferior de un armazón de robot 200 se muestra en una vista isométrica. Tal y como se muestra en este documento, una primera zona de limpieza A está dispuesta delante de una segunda zona de limpieza B con respecto al eje longitudinal 106. Por consiguiente, a medida que el robot 100 se desplaza en la dirección de avance, la primera zona de limpieza A precede a la segunda zona de limpieza B sobre la superficie de limpieza. Cada zona de limpieza A y B presenta un ancho de limpieza W dispuesto generalmente paralelo al eje transversal 108. De manera ideal, el ancho de limpieza de cada zona de limpieza es sustancialmente idéntico; sin embargo, los anchos de limpieza real de las zonas de limpieza A y B pueden ser ligeramente diferentes. Según una realización preferida de la presente invención, el ancho de limpieza W está definido principalmente por la segunda zona de limpieza B, la cual se extiende desde una región cercana al borde circunferencial derecho de una superficie inferior del armazón de robot 200 sustancialmente paralela al eje transversal 108 y tiene una longitud de 296 mm o de 11,76 pulgadas aproximadamente, es decir, una longitud de 30 cm o de 12 pulgadas aproximadamente. Colocando la zona de limpieza B cerca del borde circunferencial derecho, el robot 100 puede maniobrar su borde circunferencial derecho cerca de una pared u otro obstáculo para limpiar la superficie de limpieza adyacente a la pared u obstáculo. Por consiguiente, los patrones de movimiento de robot incluyen algoritmos para desplazar el lado derecho del robot 100 de manera adyacente a cada pared u obstáculo encontrado por el robot durante un ciclo de limpieza. Por lo tanto, se dice que el robot 100 tiene un lado derecho dominante. Por supuesto, el robot 100 podría estar configurado en cambio con un lado izquierdo dominante. La primera zona de limpieza A está situada delante del eje transversal 108 y tiene un ancho de limpieza ligeramente más estrecho que la segunda zona de limpieza B, simplemente debido a la forma de circunferencia del robot 100. Sin embargo, cualquier área de superficie de limpieza no limpiada por la primera zona de limpieza A se limpia por la segunda zona de limpieza B.
Primera zona de limpieza o aspiración en seco
La primera zona de limpieza A está configurada para recoger partículas sueltas de la superficie de limpieza. En una realización preferida, un chorro de aire se genera mediante un sistema de movimiento de aire que incluye un orificio de chorro de aire 554 dispuesto en un borde izquierdo de la primera zona de limpieza A. El orificio de chorro de aire 554 expulsa un chorro o flujo continuo de aire presurizado desde el mismo. El orificio de chorro de aire 554 está orientado para dirigir el chorro de aire a través del ancho de limpieza de izquierda a derecha. Opuesto al orificio de chorro de aire 554, un orificio de entrada de aire 556 está dispuesto en un borde derecho de la primera zona de limpieza A. Un “orificio de entrada de aire" tal y como se utiliza en este documento puede significar "boquilla de vacío", "entrada de aire", "zona de presión negativa", etc. El sistema de movimiento de aire genera una zona de presión de aire negativa en los conductos conectados al orificio de entrada 556, que crea una zona de presión de aire negativa cercana al orificio de entrada 556. La zona de presión de aire negativa aspira partículas sueltas y aire hacia el interior del orificio de entrada de aire 556 y el sistema de movimiento de aire está configurado además para depositar las partículas sueltas en un recipiente de material residual contenido en el robot 100. Por consiguiente, el aire presurizado expulsado desde el orificio de chorro de aire 554 se desplaza a través del ancho de limpieza dentro de la primera zona de limpieza A y lleva las
partículas sueltas de la superficie de limpieza hacia una zona de presión de aire negativa cercana al orificio de entrada de aire 556. Las partículas sueltas se aspiran desde la superficie de limpieza a través del orificio de entrada de aire 556 y se depositan en el interior de un recipiente de residuos contenido en el robot 100. La primera zona de limpieza A está definida además por un canal casi rectangular formado entre el orificio de chorro de aire 554 y el orificio de entrada de aire 556. El canal está definido por paredes opuestas delantera y trasera de un área rebajada rectangular 574, la cual es una forma contorneada formada en la superficie inferior del armazón de robot 200. Las paredes delantera y trasera son sustancialmente transversales al eje longitudinal 106. El canal está definido además por una primera paleta "raspadora" (de guiado de flujo de aire) amoldable 576 acoplada al armazón de robot 200, por ejemplo a lo largo del borde trasero del área rebajada 574 y que se extiende desde la superficie inferior del armazón hasta la superficie de limpieza.
La paleta raspadora de guiado de flujo de aire está montada para hacer contacto o casi contacto con la superficie de limpieza. La paleta raspadora de guiado de flujo de aire 576 está formada preferentemente a partir de un delgado material moldeado, flexible y amoldable, por ejemplo un elemento en forma de barra con un grosor de 1 a 2 mm moldeado a partir de caucho de neopreno o similar. La paleta raspadora de guiado de flujo de aire 576, o al menos una parte de la paleta raspadora de guiado de flujo de aire, puede estar cubierta con un material de baja fricción, por ejemplo una resina de fluoropolímero para reducir la fricción entre la paleta raspadora de guiado de flujo de aire y la superficie de limpieza. La paleta raspadora de guiado de flujo de aire 576 puede estar acoplada al armazón de robot 200 mediante una unión adhesiva o mediante otros medios adecuados. La paleta de guiado de aire 576, hacia la parte trasera del robot, está inclinada con respecto a la dirección de desplazamiento, entre 95 y 120 grados aproximadamente con respecto a la dirección de desplazamiento. El extremo de la paleta 576 más cercano a la boquilla de vacío 556 está más próximo a la parte trasera. Por consiguiente, los desechos tenderán a moverse a lo largo de la paleta inclinada 576 a medida que el robot avanza. Tal y como se ilustra en la FIG. 2, la paleta de guiado inclinada 578 apunta sustancialmente hacia la entrada de vacío de tal manera que la entrada de vacío también introduce aire y desechos a lo largo del lado delantero de la paleta de guiado inclinada más pequeña 578. La pequeña paleta de aspiración en seco está situada para desviar objetos más ligeros, que de otro modo se soplarían pasado el orificio de aspiración, hacia el orificio de aspiración para introducirse en el mismo. También dirige objetos más grandes hacia este orifico.
La rueda orientable delantera, como la mostrada en la FIG. 2 cerca de la parte delantera del robot, está limitada generalmente a un movimiento de lado a lado de 180 grados. Sin embargo, determinadas realizaciones pueden beneficiarse de mayores intervalos de movimiento. Por ejemplo, el criterio para determinadas realizaciones de la rueda orientable delantera es de o bien 360 grados (movimiento libre) o bien inferior a 180 grados (movimiento limitado pero reversible), pero está comprendido normalmente entre 160 y 170 grados para realizaciones comerciales. Determinados intervalos de movimiento de la rueda orientable pueden hacer que la rueda quede atascada en un desplazamiento hacia atrás.
El canal de la primera zona de limpieza A proporciona un mayor volumen entre la superficie de limpieza y la superficie inferior del armazón de robot 200 local a la primera zona de limpieza A. El mayor volumen guía el flujo de aire entre el orificio de chorro 554 y el orificio de entrada de aire 556, y la paleta raspadora de guiado de flujo de aire 576 impide que las partículas sueltas y que el flujo de aire se escapen de la primera zona de limpieza A en la dirección hacia atrás. Además de guiar el chorro de aire y las partículas sueltas a través del ancho de limpieza, la primera paleta raspadora de guiado de flujo de aire 576 también puede ejercer una fuerza de fricción contra los contaminantes de la superficie de limpieza para ayudar a separar los contaminantes de la superficie de limpieza a medida que el robot se mueve en la dirección de avance. La primera paleta raspadora amoldable de guiado de flujo de aire 576 está configurada para ser lo bastante amoldable como para adaptar su forma de perfil a las discontinuidades de la superficie de limpieza, tales como los marcos de las puertas, molduras, resaltes, sin entorpecer el avance del robot 100.
Una segunda paleta raspadora amoldable de guiado de flujo de aire 578 también puede estar dispuesta en la primera zona de limpieza A para guiar además el chorro de aire hacia la zona de presión negativa que rodea al orificio de entrada de aire 554. La segunda paleta raspadora amoldable de guiado de flujo de aire tiene una construcción similar a la primera paleta raspadora amoldable de guiado de flujo de aire 576 y está acoplada a la superficie inferior del armazón de robot 200 para guiar además el aire y las partículas sueltas que se mueven a través del canal. En un ejemplo, una segunda área rebajada 579 está formada en la superficie inferior del armazón 200 y la segunda paleta raspadora amoldable de guiado de flujo de aire 576 sobresale hacia el interior de la primera área rebajada 574 en un ángulo agudo comprendido normalmente entre 30º y 60º con respecto al eje transversal 108. La segunda paleta amoldable de guiado de flujo de aire se extiende desde el borde delantero del área rebajada 574 y sobresale hacia el interior del canal aproximadamente entre un tercio y la mitad de la dimensión longitudinal del canal.
La primera zona de limpieza A atraviesa la superficie de limpieza a lo largo de una trayectoria de limpieza y recoge partículas sueltas a lo largo del ancho de limpieza. Al Recoger las partículas sueltas antes de que la segunda zona de limpieza B pase sobre la trayectoria de limpieza, las partículas sueltas se recogen antes de que la segunda zona de limpieza aplique un fluido de limpieza sobre la superficie de limpieza. Una ventaja de recoger las partículas sueltas con la primera zona de limpieza es que las partículas sueltas se recogen cuando todavía están secas. Una vez que las partículas sueltas absorban el fluido de limpieza aplicado por la segunda zona de limpieza son más difíciles de recoger. Además, el fluido de limpieza absorbido por las partículas sueltas no está disponible para limpiar la superficie, por lo que la eficacia de limpieza de la segunda zona de limpieza B puede degradarse. La primera zona de limpieza ahorra generalmente al usuario la tarea de barrer antes de fregar, y generalmente es un tratamiento previo. Sin embargo, en una configuración alternativa, la primera zona de limpieza es una aspiración en seco que puede funcionar por separado y
aparte de la funcionalidad de limpieza en mojado del robot. Además, en ese caso, la primera zona de limpieza puede estar dotada de un cepillo giratorio o de cepillos de rotación inversa, o puede utilizar solamente cepillos en lugar de un cepillo y aspirado.
En otra realización, la primera zona de limpieza puede estar configurada con otros elementos de limpieza tales como cepillos de rotación inversa que se extienden a través del ancho de limpieza para conducir las partículas sueltas hacia el interior de un receptáculo. En otra realización, un sistema de movimiento de aire puede estar configurado para chupar aire y partículas sueltas desde la superficie de limpieza a través de un orificio de entrada de aire alargado que se extiende a través del ancho de limpieza. En particular, otras realizaciones que pueden utilizarse para proporcionar una primera zona de limpieza según la presente invención se divulgan en la patente estadounidense número 6.883.201, a nombre de Jones y col., titulada Autonomous Floor-Cleaning Robot.
La FIG. 22 ilustra elementos similares a los ilustrados en la FIG. 3. En la siguiente descripción se utiliza alguna terminología alternativa. Los elementos mostrados en la FIG. 22 son la placa eléctrica principal 300, una bomba accionada por "leva" 706, la rueda orientable delantera 960, una placa de circuito de estasis 300a que contiene componentes y sensores de "estasis" IR (es decir, que detectan cuándo la rueda delantera no gira junto con las ruedas de accionamiento, indicando que el robot puede estar atrapado), una PCI de conmutador de láminas 300b, una PCI de enchufe de carga 300c para alojar un cable de carga de batería, una paleta de contacto con batería 777 para hacer contacto con la batería cuando está se coloca en el cuerpo del robot, una junta estanca/junta hermética de placa 301 alineada con el borde de la placa 300 y que se acopla a la envoltura para proteger del agua a la placa 300, un amortiguador de choques 200, el armazón principal 200, el motor y el sistema de transmisión 608 del cabezal de limpieza en mojado situados sustancialmente de manera alineada con el cabezal de limpieza en mojado, un conjunto izquierdo de rueda/sistema de transmisión 909 (que muestra resortes de empuje, la suspensión, un tren planetario integrado u otro tren de engranajes), un conjunto derecho de rueda/sistema de transmisión (dispuesto de manera similar), un conducto de aspiración en seco bifurcado y un conducto de escape 517a, 517b, un filtro reemplazable para el conjunto de ventilador (que debe tener poros suficientemente pequeños y una superficie configurada para impedir que entren partículas y una gran cantidad de agua en el conjunto de ventilador), una primera boquilla de rociado 712 (o boquilla de rociado izquierda 712), una segunda boquilla de rociado 714 (o boquilla de rociado derecha 714), un tubo de boquilla para la boquilla de rociado derecha, el conjunto de ventilador 502, la envoltura interior del cuerpo principal de robot y elementos de sujeción metálicos para fijar la envoltura interior al armazón.
La placa de circuito de estasis 300a, la PCI de conmutador de láminas 300b y el enchufe de carga 300c son partes que pueden o deben volverse resistentes al agua o impermeables mediante las estructuras descritas en este documento. Estas PCI, tal y como se muestra en la FIG. 22, tienden a estar colocadas para soportar las partes electrónicas y de detección asociadas.
El aspirador en seco puede estar dotado de un cepillo de limpieza principal para conducir la suciedad al interior de un pequeño cubo de recogida de suciedad. Este cubo puede estar montado delante del cepillo o detrás (con modificaciones apropiadas en el recubrimiento del cepillo). Además de cubrir el suelo con una delgada capa de agua, la cual se evapora y aumenta la humedad relativa, los conductos para el escape del aspirador pueden estar dirigidos para soplar aire constantemente a través del agua en el tanque sucio o en el tanque limpio. El aire que sale del tanque sucio o del tanque limpio tenderá a tener una mayor humedad relativa que el aire que entra en el mismo, aumentando además la humedad en la habitación, y si el fluido de limpieza ha añadido fragancia, puede esparcirse por la habitación.
Segunda zona de limpieza o cabezal de limpieza en mojado
La segunda zona de limpieza B incluye un aplicador de líquido 700 (también o como alternativa, un cabezal de rociado y/o esparcidor) configurado para aplicar un fluido de limpieza sobre la superficie de limpieza y el fluido de limpieza se aplica preferentemente de manera uniforme a través de todo el ancho de limpieza. El aplicador de líquido 700 está acoplado al armazón 200 e incluye al menos una boquilla configurada para rociar el fluido de limpieza sobre la superficie de limpieza. La segunda zona de limpieza B también puede incluir un módulo de fregado 600 (también o como alternativa, un cepillo motorizado) para llevar a cabo otras tareas de limpieza a través del ancho de limpieza después de que el fluido de limpieza se haya aplicado sobre la superficie de limpieza. El módulo de fregado 600 puede incluir un elemento embadurnador dispuesto a través del ancho de limpieza para embadurnar el fluido de limpieza para distribuirlo de una manera más uniforme sobre la superficie de limpieza. La segunda zona de limpieza B también puede incluir un elemento de fregado activo o pasivo, un cepillo de fregado, un elemento frotador o un paño configurado para fregar la superficie de limpieza a través del ancho de limpieza. La segunda zona de limpieza B también puede incluir un segundo aparato de recogida (también o como alternativa, un aspirador en mojado dirigido a una superficie mojada o a un cepillo mojado) configurado para recoger materiales residuales de la superficie de limpieza a través del ancho de limpieza, y el segundo aparato de recogida está configurado especialmente para recoger materiales residuales líquidos.
Módulo aplicador de líquido o cabezal de rociado
El módulo aplicador de líquido 700, mostrado de manera esquemática en la FIG. 5, está configurado para aplicar un volumen medido de fluido de limpieza sobre la superficie de limpieza a través del ancho de limpieza. “Módulo aplicador de líquido”, tal y como se utiliza en este documento, puede significar “boquilla”, “cabezal de rociado” y/o “elemento frotador/cepillo esparcidor”. Además, el módulo aplicador de líquido puede rociar el suelo directamente, rociar un rodillo o
cepillo portador de fluido, o aplicar fluido mediante una acción capilar o de goteo al suelo, cepillo, rodillo o bayeta. El módulo aplicador de líquido 700 recibe una cantidad de fluido de limpieza desde un recipiente de suministro de fluido de limpieza S, trasportado en el armazón 200, y bombea el fluido de limpieza a través de una o más boquillas de rociado dispuestas en el armazón 200. Las boquillas de rociado están acopladas al armazón de robot 200 detrás de la primera zona de limpieza A y cada boquilla está orientada para aplicar fluido de limpieza sobre la superficie de limpieza. En una realización preferida, un par de boquillas de rociado están acopladas al armazón de robot 200 en bordes distales izquierdo y derecho del ancho de limpieza W. Cada boquilla está orientada para rociar fluido de limpieza hacia el extremo opuesto del ancho de limpieza. Cada boquilla se bombea por separado para expulsar un patrón de rociado y la carrera de bombeo de cada boquilla se produce aproximadamente con un desfase de 180 grados con respecto a la otra boquilla, de manera que una de las dos boquillas siempre está aplicando fluido de limpieza.
Haciendo referencia a la FIG. 5, el módulo aplicador de líquido 700 incluye un recipiente de suministro de fluido de limpieza S, que está trasportado en el armazón 200 (y/o un compartimento dentro de un tanque integrado) y que puede extraerse del mismo por un usuario para rellenar el recipiente con fluido de limpieza (como alternativa, el recipiente S se rellena con agua, concentrado de limpieza que se suministra desde otro compartimento o como un sólido o polvos). El recipiente de suministro S está configurado con una abertura de drenaje o de salida 702 formada a través de una superficie de base del mismo. Un conducto de fluido 704 recibe fluido de limpieza desde la abertura de salida 702 y suministra una cantidad de fluido de limpieza a un conjunto de bomba 706. El conjunto de bomba 706 incluye partes de bomba izquierda y derecha 708 y 710, accionadas por una leva giratoria, mostradas en la FIG. 7. La parte de bomba izquierda 708 bombea fluido de limpieza a una boquilla de rociado izquierda 712 a través de un conducto 716 y la parte de bomba derecha 710 bombea fluido de limpieza a una boquilla de rociado derecha 714 a través de un conducto 718.
Un conjunto de válvula de cierre, mostrado en la vista seccionada de la FIG. 6, incluye una parte superior hembra 720, instalada dentro del recipiente de suministro S, y una parte macho 721 acoplada al armazón 200. La parte hembra 720 cierra y sella nominalmente la abertura de salida 702. La parte macho 721 abre la abertura de salida 702 para que el fluido de limpieza pueda acceder al interior del recipiente de suministro S. La parte hembra 720 incluye un alojamiento superior 722, un tope móvil empujado por resorte 724, un resorte de compresión 726 para empujar el tope 724 hasta una posición cerrada, y una junta hermética 728 para sellar la abertura de salida 702. El alojamiento superior 722 también puede soportar un elemento de filtro 730 dentro del recipiente de suministro S para filtrar contaminantes del fluido de limpieza antes de que el fluido salga del recipiente de suministro S.
La parte macho 721 del conjunto de válvula de cierre incluye un accesorio macho hueco 732 formado para insertarse dentro de la abertura de salida 702 y para penetrar en la junta hermética 728. La inserción del accesorio macho hueco 732 en la abertura de salida 702 desplaza hacia arriba el tope móvil 724 contra el resorte de compresión 726 para abrir la válvula de cierre. El accesorio macho hueco 732 está formado con un tubo de flujo 734 a lo largo de su eje longitudinal central y el flujo de tubo 734 incluye una o más aberturas 735 en su extremo más alto para recibir fluido de limpieza dentro del tubo de flujo 734. En su extremo inferior, el tubo de flujo 734 está en comunicación de fluidos con un accesorio de tubo flexible 736 acoplado a o formado de manera solidaria con el accesorio macho 732. El accesorio de tubo flexible 736 comprende un elemento de tubo que presenta un paso de fluido hueco 737 que pasa a través del mismo, y está acoplado al tubo flexible o conducto de fluido 704 que recibe fluido desde el accesorio de tubo flexible 736 y suministra el fluido al conjunto de bomba 706. El tubo de fluido 734 también puede incluir un elemento de filtro 739 extraíble por el usuario instalado en el mismo para filtrar el fluido de limpieza cuando sale del recipiente de suministro S.
Según la invención, la parte macho 721 de válvula de cierre está fijada al armazón 200 y está enganchada con la parte hembra 720, que está fijada al recipiente S. Cuando el recipiente S está instalado en el armazón en su posición de funcionamiento, la parte macho 721 se engancha con la parte hembra 720 para abrir la abertura de salida 702. Una cantidad de fluido de limpieza fluye desde el recipiente de suministro S hasta el conjunto de bomba 706 y el flujo puede ayudarse por la gravedad o aspirarse mediante el conjunto de bomba o por ambos medios.
El accesorio de tubo flexible 736 está equipado además con un par de elementos eléctricamente conductores, no mostrados, dispuestos en la superficie interna del paso de flujo de fluido de accesorio de tubo flexible 737 y los dos elementos conductores dentro de la cámara de flujo están aislados eléctricamente entre sí. Un circuito de medición, no mostrado, crea una diferencia de potencial eléctrico entre el par de elementos eléctricamente conductores y cuando el fluido de limpieza está presente dentro del paso de flujo 737, fluye corriente desde un electrodo al otro a través del fluido de limpieza y el circuito de medición detecta el flujo de corriente. Cuando el recipiente S está vacío, el circuito de medición no puede detectar el flujo de corriente y, en respuesta, envía una señal de recipiente de suministro vacío al controlador maestro 300. En respuesta a la recepción de la señal de recipiente de suministro vacío, el controlador maestro 300 realiza una acción adecuada.
El conjunto de bomba 706 ilustrado en la FIG. 5 incluye una parte de bomba izquierda 708 y una parte de bomba derecha 710. El conjunto de bomba 706 recibe un flujo continuo de fluido de limpieza desde el recipiente de suministro S y suministra alternativamente fluido de limpieza a la boquilla izquierda 712 y a la boquilla derecha 714. La FIG. 7 ilustra el conjunto de bomba 706 en una vista seccionada y el conjunto de bomba 706 se muestra montado en la superficie superior del armazón 200 de la FIG. 3. El conjunto de bomba 706 incluye un elemento de leva 738 montado en un árbol de accionamiento por motor para la rotación alrededor de un eje de rotación. El motor, no mostrado, hace girar el elemento de leva 738 a una velocidad angular sustancialmente constante bajo el control del controlador maestro 300. Sin embargo, la velocidad angular del elemento de leva 738 puede aumentarse o disminuirse para variar la frecuencia de
bombeo de la boquilla de rociado izquierda 712 y de la boquilla de rociado derecha 714. En particular, la velocidad angular del elemento de leva 738 controla el caudal de masa del fluido de limpieza aplicado sobre la superficie de limpieza. Según un aspecto de la presente invención, la velocidad angular del elemento de leva 738 puede ajustarse en proporción a la velocidad de avance del robot para aplicar un volumen uniforme de fluido de limpieza sobre la superficie de limpieza independientemente de la velocidad del robot. Como alternativa, los cambios en la velocidad angular del elemento de leva 738 pueden utilizarse para aumentar o disminuir el caudal de masa del fluido de limpieza aplicado sobre la superficie de limpieza según se desee.
El conjunto de bomba 706 incluye un elemento basculante 761 montado para pivotar alrededor un eje de pivote 762. El elemento basculante 761 incluye un par de elementos de seguidor de leva opuestos 764 en el lado izquierdo y 766 en el lado derecho. Cada seguidor de leva 764 y 766 permanece en un contacto constante con un perfil circunferencial del elemento de leva 738 a medida que el elemento de leva gira alrededor de su eje de rotación. El elemento basculante 761 incluye además un enlace izquierdo de accionador de bomba 763 y un enlace derecho de accionador de bomba 765. Cada enlace de accionador de bomba 763 y 7645 está acoplado de manera fija a un tubo corto de empalme izquierdo de accionador de cámara de bomba 759 y a un tubo corto de empalme derecho de accionador de cámara de bomba 758. Tal y como se entenderá fácilmente, la rotación del elemento de leva 738 hace que cada uno de los elementos de seguidor de leva 764 y 766 siga el perfil circunferencial de leva y el movimiento determinado por el perfil de leva se transfiere por el elemento basculante 761 tanto al tubo corto de empalme izquierdo de accionador 759 como al tubo corto de empalme derecho de accionador 758. Tal y como se describe posteriormente, el movimiento de los tubos cortos de empalme de accionador se utiliza para bombear fluido de limpieza. El perfil de leva está conformado particularmente para hacer que el elemento basculante 761 haga descender el tubo corto de empalme derecho de accionador 758 mientras que eleva simultáneamente el tubo corto de empalme izquierdo de accionador 759, y esta acción se produce durante los primeros 180 grados de leva. Como alternativa, los segundos 180 grados de rotación de leva hace que el elemento basculante 761 haga descender el tubo corto de empalme izquierdo de accionador 759 mientras que eleva simultáneamente el tubo corto de empalme derecho de accionador 758.
El elemento basculante 761 incluye además un brazo de sensor 767 que soporta un imán permanente 769 acoplado en su extremo. Un campo magnético generado por el imán 769 interactúa con un circuito eléctrico 771 soportado cerca del imán 769 y el circuito genera señales sensibles a los cambios en la orientación del campo magnético, utilizándose las señales para realizar un seguimiento del funcionamiento del conjunto de bomba 706.
Haciendo referencia a las FIGS. 7 a 9, el conjunto de bomba 706 comprende además una membrana flexible 744 montada entre un elemento no flexible superior 746 y un elemento no flexible inferior 748 opuestos, respectivamente. Haciendo referencia a la vista seccionada de la FIG. 7, el elemento flexible 744 está capturado entre un elemento no flexible superior 746 y un elemento no flexible inferior 748. Tanto el elemento no flexible superior 746, como el elemento flexible 744, así como el elemento no flexible inferior 748 están formados como una lámina sustancialmente rectangular que presenta un grosor generalmente uniforme. Sin embargo, cada elemento también incluye patrones de resaltes elevados y de depresiones rebajadas y otros contornos de superficie formados en superficies opuestas de los mismos. La FIG. 8 ilustra una vista desde arriba del elemento flexible 744 y la FIG. 9 ilustra una vista desde arriba del elemento no flexible inferior 748. El elemento flexible 744 está formado a partir de un material membranoso flexible tal como caucho de neopreno o similar, y los elementos no flexibles 748 y 746 están formados cada uno a partir de un material rígido no flexible tal como plástico duro moldeable o similar.
Tal y como se muestra en las FIGS. 8 y 9, tanto el elemento flexible 744 como el elemento no flexible 748 son simétricos en torno a un eje central designado como E en la figura. En particular, los lados izquierdos de cada uno de los elementos 746, 744 y 748 se combinan para formar una parte de bomba izquierda y los lados derechos de cada uno de los elementos 746, 744 y 748 se combinan para formar una parte de bomba derecha. Las partes de bomba izquierda y derecha son sustancialmente idénticas. Cuando los tres elementos están ensamblados conjuntamente, los resaltes elevados, las depresiones rebajadas y los contornos de superficie de cada elemento actúan conjuntamente con los resaltes elevados, las depresiones rebajadas y los contornos de superficie de las superficies de contacto de otro de los elementos para crear pozos de fluido y galerías. Los pozos y las galerías pueden estar formados entre el elemento superior 746 y el elemento flexible 744 o entre el elemento no flexible inferior 748 y el elemento flexible 744. En general, el elemento flexible 744 sirve como una capa hermética para sellar los pozos y las galerías y su flexibilidad se utiliza para reaccionar ante cambios de presión para sellar y/o abrir los pasos en respuesta a cambios de presión locales a medida que funciona la bomba. Además, orificios formados a través de los elementos permiten que el fluido entre y salga del conjunto de bomba y que fluya a través del elemento flexible 744.
Utilizando la parte de bomba derecha a modo de ejemplo, el fluido de limpieza se introduce en el conjunto de bomba a través de una abertura 765 formada en el centro del elemento no flexible inferior 748. La abertura 765 recibe fluido de limpieza desde el recipiente de suministro de fluido a través del conducto 704. El fluido entrante llena una galería 766. Los resaltes 775 y 768 forman una depresión entre los mismos y un resalte elevado de acoplamiento en el elemento flexible 744 ocupa la depresión entre los resaltes 775 y 768. Esto confina el fluido dentro de la galería 766 y sella a presión la galería. Una abertura 774 pasa a través del elemento flexible 744 y está en comunicación de fluidos con la galería 766. Cuando la cámara de bomba, descrita posteriormente, se expande, la expansión hace disminuir la presión local, introduciéndose fluido en la galería 766 a través de la abertura 774.
El fluido introducido a través de la abertura 774 llena un pozo 772. El pozo 772 está formado entre el elemento flexible
744 y el elemento no flexible superior 746. Un resalte 770 rodea el pozo 772 y se acopla a un contorno del elemento flexible superior 746 para retener el fluido en el pozo 772 y para sellar a presión el pozo. La superficie del pozo 772 es flexible, de manera que cuando la presión dentro del pozo 772 disminuye, la base del pozo se eleva para abrir la abertura 774 e introducir fluido a través de la abertura 774. Sin embargo, cuando la presión dentro del pozo 772 aumenta, debido a la contracción de la cámara de bomba, la abertura 774 se lleva contra una superficie de tope elevada 773 alineada directamente con la abertura y el pozo 772 actúa como una válvula de captura. Una segunda abertura 776 pasa a través del elemento flexible 744 para permitir que el fluido pase desde el pozo 772 a través del elemento flexible 744 y al interior de una cámara de bomba. La cámara de bomba está formada entre el elemento flexible 744 y el elemento no flexible inferior 748.
Haciendo referencia a la FIG. 7, una cámara de bomba derecha 752 se muestra en una vista seccionada. La cámara 752 incluye una curvatura en forma de bóveda formada por un bucle anular 756. La curvatura en forma de bóveda es un contorno de superficie del elemento flexible 744. El bucle anular 756 pasa a través de una gran abertura 760 formada a través del elemento no flexible superior 746. El volumen de la cámara de bomba se expande cuando el accionador de bomba 765 tira hacia arriba del tubo corto de empalme de accionador 758. La expansión de volumen disminuye la presión dentro de la cámara de bomba y el fluido se introduce en la cámara desde el pozo 772. El volumen de la cámara de bomba disminuye cuando el accionador de bomba 765 empuja hacia abajo el tubo corto de empalme de accionador
758. La disminución del volumen dentro de la cámara aumenta la presión y la presión aumentada expulsa el fluido fuera de la cámara de bomba.
La cámara de bomba está definida además por un pozo 780 formado en el elemento no flexible inferior 748. El pozo 780 está rodeado por una depresión 784 formada en el elemento no flexible inferior 748, mostrado en la FIG. 9, y un resalte 778 formado en el elemento flexible 744 se acopla a la depresión 784 para sellar a presión la cámara de bomba. La cámara de bomba 752 incluye además una abertura de salida 782 formada a través del elemento no flexible inferior 748 y a través de la cual se expulsa el fluido. La abertura de salida 782 suministra fluido a la boquilla derecha 714 a través del conducto 718. La abertura de salida 782 también es opuesta a una superficie de tope que actúa como una válvula de retención para cerrar la abertura de salida 782 cuando disminuye la cámara de bomba.
Por lo tanto, según la presente invención, el fluido de limpieza se extrae de un recipiente de suministro de limpieza S mediante la acción del conjunto de bomba 706. El conjunto de bomba 706 comprende dos cámaras de bomba distintas para bombear fluido de limpieza a dos boquillas de rociado distintas. Cada cámara de bomba está configurada para suministrar fluido de limpieza a una única boquilla en respuesta a un rápido aumento de presión dentro de la cámara de bomba. La presión dentro de la cámara de bomba está determinada por el perfil de leva, que está formado para llevar fluido a cada boquilla con el fin de rociar una capa sustancialmente uniforme de fluido de limpieza sobre la superficie de limpieza. En particular, el perfil de leva está configurado para suministrar un volumen sustancialmente uniforme de fluido de limpieza por unidad de longitud de ancho de limpieza W. En general, el aplicador de líquido de la presente invención está configurado para aplicar fluido de limpieza a una tasa volumétrica que oscila entre 0,2 y 5 ml por pie cuadrado aproximadamente, y preferentemente en el intervalo comprendido entre 0,6 y 2 ml por pie cuadrado aproximadamente. Sin embargo, dependiendo de la aplicación, el aplicador de líquido de la presente invención puede aplicar cualquier capa volumétrica deseada sobre la superficie. Además, el sistema aplicador de fluido de la presente invención puede utilizarse para aplicar otros líquidos sobre una superficie de suelo tal como cera, pintura, desinfectante, recubrimientos químicos, etc.
Tal y como se describe posteriormente en mayor detalle, un usuario puede extraer el recipiente de suministro S del armazón del robot y llenar el recipiente de suministro con un volumen medido de agua limpia y con un volumen medido correspondiente de un agente limpiador. El agua y el agente limpiador pueden verterse dentro del recipiente de suministro S a través de una abertura de acceso de recipiente de suministro 168 que está tapada por una tapa extraíble 172, mostrada en la FIG. 17. El recipiente de suministro S está configurado con una capacidad de volumen de líquido de 1100 ml aproximadamente (37 onzas de fluido) y los volúmenes deseados de agente limpiador y de agua limpia pueden verterse en el tanque de suministro en una proporción adecuada para una aplicación de limpieza particular.
Módulo de fregado, cepillo motorizado y/o elemento frotador motorizado
El módulo de fregado 600, según una realización preferida de la presente invención, se muestra en una vista isométrica en despiece ordenado en la FIG. 10 y en la vista desde abajo del robot mostrada en la FIG. 2. El módulo de fregado 600 puede estar configurado como un subconjunto aparte que se acopla al armazón 200 pero que puede extraerse del mismo, por un usuario, para limpiar o dar servicio de otro modo a los elementos de limpieza del mismo. Otras disposiciones pueden ser configuradas sin apartarse de la presente invención. Por ejemplo, en una configuración alternativa, la pared superior del módulo de fregado 600 sería esencialmente parte de/solidaria con el cuerpo principal de robot, pero el módulo de fregado se abriría tal y como se muestra para permitir limpiar el cepillo, la rasqueta y una cavidad interna (en este caso, "módulo de fregado" es una terminología apropiada). Un módulo de fregado fácilmente extraíble puede denominarse como un “cartucho”, por ejemplo un cartucho de fregado o un cartucho de cabezal de limpieza. El módulo de fregado 600 se instala y se encaja en una cavidad hueca 602 formada en el lado inferior del armazón 200. Un perfil de la cavidad hueca 602 se muestra en el lado derecho del armazón 200 en la FIG. 3. Los elementos de limpieza del módulo de fregado 600 están colocados detrás del módulo aplicador de líquido 700 para llevar a cabo operaciones de limpieza sobre una superficie de limpieza mojada.
En una realización preferida, el módulo de fregado 600 incluye un elemento esparcidor o embadurnador pasivo (también, y como alternativa, “esparcidor” o “cepillo esparcidor”) 612 acoplado a un borde delantero del mismo y dispuesto a través del ancho de limpieza. El cepillo esparcidor o embadurnador 612 se extiende hacia abajo desde el módulo de fregado 600 y está configurado para hacer contacto o casi contacto con la superficie de limpieza a través del ancho de limpieza. A medida que el robot 100 se desplaza en la dirección de avance, el cepillo embadurnador 612 se mueve sobre el patrón de fluido de limpieza aplicado por el aplicador de líquido y embadurna o esparce de manera más uniforme el fluido de limpieza sobre la superficie de limpieza. El cepillo embadurnador o esparcidor 612, mostrado en las FIGS. 2 y 10, comprende una pluralidad de cerdas embadurnadoras amoldables y blandas 614, estando capturado un primer extremo de cada cerda en un elemento de sujeción tal como un canal metálico ondulado o cualquier otro elemento de sujeción adecuado. Un segundo extremo de cada cerda embadurnadora 614 puede doblarse libremente cuando cada cerda hace contacto con la superficie de limpieza. La longitud y el diámetro de las cerdas embadurnadoras o esparcidoras 614, así como una dimensión de interferencia nominal que las cerdas embadurnadoras forman con respecto a la superficie de limpieza, pueden variarse para ajustar la rigidez de las cerdas y, por lo tanto, influir en la acción de embadurnado. En una realización preferida de la presente invención, el embadurnador o esparcidor 612 comprende cerdas de nailon con un diámetro de cerda medio comprendido en el intervalo entre 0,05 y 0,2 mm (0,002 y 0,008 pulgadas) aproximadamente. La longitud nominal de cada cerda 614 es de aproximadamente 16 mm (0,62 pulgadas) entre el elemento de sujeción y la superficie de limpieza, y las cerdas 614 están configuradas con una dimensión de interferencia de 0,75 mm (0,03 pulgadas) aproximadamente. El cepillo embadurnador 612 también puede dispersar el exceso de fluido de limpieza aplicado a la superficie de limpieza y distribuir el fluido de limpieza dispersado a otras ubicaciones. Por supuesto, también pueden utilizarse otros elementos embadurnadores o cepillos esparcidores tales como un elemento de paleta amoldable y flexible, elementos esponjosos o un elemento rodante en contacto con la superficie de limpieza. En caso de que múltiples boquillas o chorros de rociado uniformemente separados dirijan el fluido (mediante rociado, goteo o flujo) en un patrón regularmente espaciado sin un cepillo embadurnador, los múltiples chorros de rociado uniformemente separados funcionan como un "esparcidor".
El módulo de fregado 600 puede incluir, por ejemplo, un elemento de fregado, un cepillo de fregado, un elemento frotador
o un paño 604; sin embargo, la presente invención puede utilizarse sin un elemento de fregado. El elemento de fregado hace contacto con la superficie de limpieza durante las operaciones de limpieza y agita el fluido de limpieza para mezclarlo con contaminantes para emulsionar, disolver o reaccionar químicamente de otro modo con contaminantes. El elemento de fregado, cepillo de fregado, elemento frotador o paño también genera una fuerza de rozamiento a medida que se mueve con respecto a la superficie de limpieza y la fuerza ayuda a eliminar la adhesión y otras uniones entre los contaminantes y la superficie de limpieza. Además, el elemento de fregado puede ser un elemento pasivo o un elemento activo y puede hacer contacto directamente con la superficie de limpieza, puede no hacer contacto con la superficie de limpieza o puede estar configurado para moverse y establecer un contacto intermitente con la superficie de limpieza.
En una realización según la presente invención, un elemento de fregado pasivo, cepillo de fregado, elemento frotador o paño está acoplado al módulo de fregado 600 o a otro punto de acoplamiento del armazón 200 y dispuesto para hacer contacto con la superficie de limpieza a través del ancho de limpieza. Una fuerza se genera entre el elemento de fregado pasivo y la superficie de limpieza a medida que el robot se desplaza en la dirección de avance. El elemento de fregado pasivo, cepillo de fregado, elemento frotador o paño puede comprender una pluralidad de cerdas de fregado mantenidas en contacto con la superficie de limpieza, un material tejido o no tejido, por ejemplo una bayeta o un material laminado, mantenido en contacto con la superficie de limpieza, o un elemento sólido amoldable, tal como una esponja u otro elemento espumoso, sólido, poroso y amoldable, mantenido en contacto con la superficie de limpieza. En particular, un cepillo de fregado convencional, esponja o bayeta utilizados para fregar puede estar acoplado de manera fija al robot 100 y mantenido en contacto con la superficie de limpieza a través del ancho de limpieza detrás del aplicador de líquido para fregar la superficie de limpieza a medida que el robot 100 avanza sobre la superficie de limpieza. Además, el elemento de fregado pasivo puede estar configurado para poder sustituirse por el usuario o para rellenarse automáticamente, por ejemplo utilizando un rodillo de alimentación y un rodillo absorbente para hacer avanzar el material de fregado limpio en contacto con la superficie de limpieza.
En otra realización según la presente invención, uno o más elementos de fregado activos pueden moverse con respecto a la superficie de limpieza y con respecto al armazón del robot. El movimiento de los elementos de fregado activos aumenta el trabajo realizado entre el elemento de fregado, cepillo de fregado, elemento frotador o paños y la superficie de limpieza. Cada elemento de fregado móvil se acciona para moverse con respecto al armazón 200 mediante un módulo de accionamiento, también acoplado al armazón 200. Los elementos de fregado activos también pueden comprender una bayeta o material laminado mantenido en contacto con la superficie de limpieza, o un elemento sólido amoldable tal como una esponja u otro elemento espumoso, sólido, poroso y amoldable mantenido en contacto con la superficie de limpieza y que se hace vibrar mediante un elemento de soporte vibrante. Otros elementos de fregado activos también pueden incluir una pluralidad de cerdas de fregado y/o cualquier cepillo de fregado convencional soportado de manera móvil, esponja o bayeta utilizados para el fregado o también puede utilizarse un emisor de ultrasonidos para generar la acción de fregado. El movimiento relativo entre los elementos de fregado activos y el armazón puede comprender un movimiento lineal o un movimiento giratorio y los elementos de fregado activos pueden estar configurados para poder sustituirse y limpiarse por un usuario.
Haciendo referencia ahora a las FIGS. 10 a 12, una realización preferida de la presente invención incluye un elemento de fregado activo. El elemento de fregado activo comprende un conjunto de cepillo giratorio 604 dispuesto a través del ancho de limpieza, detrás de las boquillas de aplicador de líquido 712, 714, para fregar de manera activa la superficie de
limpieza después de que el fluido de limpieza se haya aplicado sobre la misma. El conjunto de cepillo giratorio 604 comprende un elemento de sujeción de cerdas cilíndrico 618 para soportar cerdas de fregado 616 que se extienden radialmente hacia fuera del mismo. El conjunto de cepillo giratorio 604 está soportado para girar alrededor de un eje de rotación que se extiende sustancialmente de manera paralela al ancho de limpieza. Las cerdas de fregado 616 son lo bastante largas como para interferir con la superficie de limpieza durante la rotación de manera que las cerdas de fregado 616 se doblan por el contacto con la superficie de limpieza.
Las cerdas de fregado 616 están instaladas en el conjunto de cepillo en grupos o conjuntos, comprendiendo cada conjunto una pluralidad de cerdas sujetadas por un único elemento de sujeción o dispositivo de acoplamiento. Las ubicaciones de los conjuntos están dispuestas a lo largo de una longitud longitudinal del elemento de sujeción de cerdas 618 en un patrón. El patrón pone al menos un conjunto de cerdas en contacto con la superficie de limpieza a través del ancho de limpieza durante cada revolución del elemento de cepillo giratorio 604. La rotación del elemento de cepillo 604 se realiza en el sentido de las agujas del reloj según se mira desde el lado derecho, de manera que el movimiento relativo entre las cerdas de fregado 616 y la superficie de limpieza tiende a llevar los contaminantes sueltos y el líquido residual en la dirección hacia atrás. Además, la fuerza de fricción generada por la rotación en el sentido de las agujas del reloj del elemento de cepillo 604 tiende a accionar el robot en la dirección de avance sumándose de ese modo a la fuerza de accionamiento hacia delante del sistema de accionamiento de transporte del robot. La dimensión nominal de cada cerda de fregado 616 que se extiende desde el elemento de sujeción cilíndrico 618 hace que la cerda interfiera con la superficie de limpieza y se doble cuando hace contacto con la superficie. La dimensión de interferencia es la longitud de cerda que supera la longitud requerida para hacer contacto con la superficie de limpieza. Cada una de estas dimensiones más el diámetro nominal de las cerdas de fregado 616 puede modificarse para influir en la rigidez de las cerdas y, por lo tanto, en la acción de fregado resultante. Se ha observado que configurando el elemento de cepillo de fregado 604 con cerdas de nailon que presentan una dimensión de doblado de entre 16 y 40 mm (0,62 y 1,6 pulgadas) aproximadamente, un diámetro de cerda de 0,15 mm (0,006 pulgadas) aproximadamente y una dimensión de interferencia de 0,75 mm (0,03 pulgadas) aproximadamente, se proporciona un buen rendimiento de fregado. En otro ejemplo, tiras de material de fregado pueden estar dispuestas a lo largo de una longitud longitudinal del elemento de sujeción de cerdas 618 en un patrón, acopladas al mismo para girar con el mismo. La FIG. 23 ilustra una segunda vista isométrica esquemática en despiece ordenado de un cabezal de limpieza o módulo de fregado similar al ilustrado en las FIGS. 10 y 11. En la FIG. 23 puede observarse más claramente la disposición de una envoltura superior 638, un cepillo estático 614, un cuerpo de cartucho 634, una rasqueta 630 y un cepillo esparcidor 604. La envoltura superior 638 y el cuerpo de cartucho 634 están unidos de manera pivotante por la varilla metálica 640; el cepillo de doble hélice 604 se apoya en el cuerpo de cartucho 634, aunque puede extraerse, y la rasqueta 630 ilustrada en la FIG. 23 es una rasqueta de una sola pieza con canales a través de la misma para que el aspirador extraiga fluido.
Detalle de la rasqueta y del aspirador en mojado
El módulo de fregado 600 también puede incluir un segundo aparato de recogida (también y como alternativa, “aspirador en mojado”) configurado para recoger líquido residual de la superficie de limpieza a través del ancho de limpieza. El segundo aparato de recogida está colocado generalmente detrás de las boquillas de aplicador de líquido 712, 714, detrás del cepillo embadurnador y detrás del elemento de fregado. En una realización preferida según la presente invención, un módulo de fregado 600 se muestra en una vista seccionada en la FIG. 12A. El elemento embadurnador 612 se muestra acoplado al módulo de fregado en su borde delantero y el conjunto de cepillo de fregado giratorio 604 se muestra montado en el centro del módulo de fregado. Detrás del conjunto de cepillo de fregado 604, una rasqueta 630 hace contacto con la superficie de limpieza a través de todo su ancho de limpieza para recoger líquido residual a medida que el robot 100 avanza en la dirección hacia delante. Un sistema de aspiración chupa aire a través de orificios en la rasqueta para aspirar líquido residual desde la superficie de limpieza. El sistema de aspiración deposita el líquido residual en un recipiente de almacenamiento de residuos contenido en el armazón de robot 200. Como alternativa, el robot puede reciclar todo o parte del fluido, es decir, una parte del fluido residual puede depurarse, o el fluido residual puede enviarse a un único tanque limpio/de residuos, ya sea filtrado o sin filtrar.
Tal y como se detalla en la vista seccionada de la FIG. 12A, la rasqueta 630 comprende un elemento vertical 1002 y un elemento horizontal 1004. Cada uno de los elementos 1002 y 1004 está formado a partir de un material sustancialmente flexible y amoldable tal como neopreno u otro caucho esponjoso, silicona, etc. También puede utilizarse una construcción de rasqueta de una sola pieza. En una realización preferida, el elemento vertical 1002 comprende un material de durómetro más flexible y es más deformable y amoldable que el elemento horizontal 1004. El elemento de rasqueta vertical 1002 hace contacto con la superficie de limpieza en un borde inferior 1006 o a lo largo de una superficie orientada hacia delante del elemento vertical 1002 cuando el elemento vertical está ligeramente doblado hacia atrás por la interferencia con la superficie de limpieza. El borde inferior 1006 o la superficie delantera permanece en contacto con la superficie de limpieza durante el movimiento de avance del robot y recoge líquido residual a lo largo de la superficie delantera. El líquido residual se recoge a lo largo de toda la longitud de la superficie delantera y del borde inferior 1006. El elemento de rasqueta horizontal 1004 incluye elementos separadores 1008 que se extienden hacia atrás desde su cuerpo principal 1010 y los elementos separadores 1008 definen un canal de aspiración 1012 entre el elemento de rasqueta vertical 1002 y el elemento de rasqueta horizontal 1004. Los elementos separadores 1008 son elementos discretos dispuestos a lo largo de todo el ancho de limpieza, proporcionando el espacio abierto entre los elementos separadores adyacentes 1008 un paso para el líquido residual que va a aspirarse a través del mismo.
Una boquilla de interfaz de aspiración 1014 está prevista en la pared superior del módulo de fregado 600. La boquilla de
aspiración 1014 se comunica con el sistema de movimiento de aire y extrae aire a través de la boquilla de aspiración 1014. El módulo de fregado 600 está configurado con una cámara de aspiración sellada 1016, que se extiende desde la boquilla de aspiración 1014 hasta el canal de aspiración 1012 y se extiende a lo largo de todo el ancho de limpieza. El aire extraído de la cámara de aspiración 1016 reduce la presión de aire en la salida del canal de aspiración 1012 y la menor presión de aire chupa líquido residual y aire desde la superficie de limpieza. El líquido residual chupado a través del canal de aspiración 1012 entra en la cámara 1016 y se extrae de la cámara 1016 depositándose finalmente en un recipiente de material residual mediante el sistema de movimiento de aire del robot. Tanto el elemento de rasqueta horizontal 1010 como el elemento de rasqueta vertical 1002 forman paredes de la cámara de aspiración 1016 y la rasqueta interactúa con los elementos del módulo de fregado circundante que están configurados para sellar a presión la cámara 1016. Además, los separadores 1008 están formados con la rigidez suficiente como para impedir que el canal de aspiración 1012 se cierre.
El elemento vertical de rasqueta 1002 incluye un bucle de flexión 1018 formado en su punto central. El bucle de flexión 1018 proporciona un eje de pivote alrededor del cual el extremo inferior del elemento vertical de rasqueta puede pivotar cuando el borde inferior de rasqueta 1006 encuentra una protuberancia u otra discontinuidad en la superficie de limpieza. Esto también permite que el borde 1006 se flexione cuando el robot cambia la dirección de desplazamiento. Cuando el borde inferior de rasqueta 1006 está fuera de la protuberancia o discontinuidad, vuelve a su posición normal de funcionamiento. El líquido residual se aspira además hacia el interior del recipiente, compartimento o tanque de almacenamiento de líquido residual como se describe posteriormente con respecto a la FIG. 10.
En una alternativa mostrada en la FIG. 12B, el segundo aparato de recogida comprende una rasqueta 630 interconectada con un sistema de aspiración. La rasqueta 630 recoge líquido residual en un volumen de recogida de líquido 676 formado entre un borde longitudinal de la rasqueta y la superficie de limpieza a medida que el robot 100 avanza en la dirección hacia delante. El sistema de aspiración interactúa con el volumen de recogida de líquido para aspirar el líquido residual de la superficie de limpieza y para depositar el líquido residual en un tanque de almacenamiento de residuos transportado en el armazón de robot 200. La rasqueta 630 se muestra en la FIG. 10 y en la vista seccionada de la FIG. 12B.
Tal y como se muestra en la FIG. 12B, la rasqueta 630 comprende un elemento sustancialmente flexible y amoldable moldeado a partir de caucho de neopreno, caucho de silicona, o similar, acoplado al extremo trasero del módulo de fregado 600 y dispuesto a través del ancho de limpieza. La rasqueta se extiende hacia abajo desde el armazón 200 para hacer contacto o casi contacto con la superficie de limpieza. En particular, la rasqueta 630 está acoplada al borde trasero del módulo de fregado 600 en un elemento de alojamiento inferior 634 del módulo de fregado y se extiende hacia abajo para hacer contacto o casi contacto con la superficie de limpieza. Tal y como se muestra en la FIG. 12B, la rasqueta 630 incluye una sección inferior sustancialmente horizontal 652 que se extiende detrás de y hacia abajo desde el elemento de alojamiento inferior 634 hacia la superficie de limpieza. Un borde delantero de la sección inferior horizontal de rasqueta 652 incluye una pluralidad de orificios de paso 654 dispuestos de manera uniforme a través del ancho de limpieza. Cada uno de la pluralidad de orificios de paso 654 interactúa con un dedo de montaje 656 correspondiente formado en el elemento de alojamiento inferior 634. Los orificios de paso entrelazados 652 y los dedos de montaje 654 colocan el borde delantero de la rasqueta 630 con respecto al alojamiento inferior 634 y una capa adhesiva aplicada entre los elementos entrelazados sella de manera estanca la superficie de contacto del alojamiento inferior de la rasqueta en el borde delantero.
La rasqueta 630 de la FIG. 12B está configurada además con una sección trasera 658 que está acoplada a un borde trasero del elemento de alojamiento inferior 634 a lo largo del ancho de limpieza. Una pluralidad de dedos de montaje 660 que se extienden hacia atrás está formada en el elemento de alojamiento inferior 634 para alojar orificios de paso correspondientes formados en la sección trasera 658 de la rasqueta. Los orificios de paso entrelazados 662 y los dedos de montaje traseros 660 colocan la sección trasera 658 de la rasqueta con respecto al alojamiento inferior 634 y una capa adhesiva aplicada entre los elementos entrelazados sella de manera estanca la superficie de contacto del alojamiento inferior de la rasqueta en el borde trasero. Por supuesto, puede utilizarse cualquier medio de acoplamiento.
Tal y como se muestra además en la FIG. 12B, una cámara de aspiración 664 está formada por superficies de la sección inferior 652 de la rasqueta, la sección trasera 658 de la rasqueta y las superficies del elemento de alojamiento inferior
634. La cámara de aspiración 664 se extiende longitudinalmente a lo largo de la rasqueta y de la superficie de contacto del alojamiento inferior a través del ancho de limpieza y está conectada de manera fluida con un tanque de almacenamiento de líquido residual, trasportado en el armazón, mediante uno o más conductos de fluido 666 descritos posteriormente. En una realización preferida de la FIG. 12B, dos conductos de fluido 666 interactúan con la cámara de aspiración 664 en extremos distales de la misma. Cada uno de los conductos de fluido 666 está acoplado a la cámara de aspiración 664 a través de una junta hermética de sellado elastomérica 670. La junta hermética 670 se instala en una abertura del alojamiento inferior 634 y se mantiene en la misma mediante una unión adhesiva, un ajuste prensado o mediante otros medios de sujeción apropiados. La junta hermética 670 incluye una abertura que pasa a través de la misma y que está dimensionada para alojar el conducto de fluido 666 en la misma. La pared exterior del conducto 666 tiene una sección decreciente para proporcionar un paso hacia la junta hermética 670. El conducto 666 es solidario con el depósito integrado de almacenamiento de líquido residual y forma un sellado estanco a los gases y a los líquidos con la junta hermética 670 cuando está totalmente insertada en el mismo.
La rasqueta de la FIG. 12B incluye un resalte longitudinal 672 formado en una superficie de contacto entre la sección
inferior horizontal 652 y la sección trasera 658 a través del ancho de limpieza. El resalte 672 está soportado en contacto con, o casi en contacto con, la superficie de limpieza durante el funcionamiento normal. Delante del resalte 672, la sección inferior horizontal 652 está contorneada para proporcionar el volumen de recogida de líquido residual 674. Una pluralidad de orificios de aspiración 668 se extiende desde el volumen de recogida de líquido 674 a través de la sección inferior horizontal rasqueta 652 y hacia el interior de la cámara de aspiración 664. Cuando se genera una presión de aire negativa dentro de la cámara de aspiración 664, el líquido residual se extrae del volumen de recogida de líquido 674 y se introduce en la cámara de aspiración 664. El líquido residual se aspira además hacia el interior del recipiente o tanque de almacenamiento de líquido residual tal y como se describe posteriormente.
Una tercera configuración de rasqueta se muestra en las FIGS. 42 a 45. La FIG. 42 ilustra una vista esquemática lateral; la FIG. 43 ilustra una vista en perspectiva, la FIG 44 ilustra otra vista esquemática lateral y la FIG. 45 ilustra una tercera vista esquemática lateral. Esta rasqueta es una rasqueta dividida, en la que un panel almenado delantero proporciona una separación para crear canales de aspiración, y un elemento frotador de rasqueta trasero mantiene un contacto con el suelo y recoge fluido para el vacío. Estos elementos están situados en diferentes partes del cabezal de limpieza y se acoplan cuando el cabezal de limpieza está cerrado.
Tal y como se muestra en la FIG. 42, el alojamiento o recubrimiento de cartucho se abre en torno a un punto de articulación 613 (a la derecha, por encima del cepillo estático 612). El cepillo estático 612 (por ejemplo, el cepillo esparcidor) está montado en la parte inferior del recubrimiento. El cepillo giratorio 604 (por ejemplo, el cepillo o elemento frotador motorizado) también está soportado por la parte inferior del recubrimiento. La rasqueta delantera 1004 está acoplada a la parte inferior del recubrimiento. Tal y como se muestra en la FIG. 42, la rasqueta delantera 1004 se muestra en una posición que adoptaría si no hiciera contacto con el recubrimiento trasero, es decir, la rasqueta delantera 1004 es elástica o se lleva hacia la rasqueta trasera 1006 que, en este caso, es un elastómero elástico. Cuando la rasqueta trasera 1006, que puede estar sobremoldeada en la parte superior del recubrimiento, está cerrada con la envoltura o parte superior del recubrimiento, las dos rasquetas adoptan la posición de funcionamiento (mostrada de manera seccionada en la FIG. 44). La rasqueta trasera 1006, que es elástica, se desplaza hacia la parte trasera, y la rasqueta delantera 1004 solo se desplaza ligeramente hacia la parte delantera, deslizándose ligeramente a lo largo de la rasqueta trasera 1006. La posición adoptada está ligeramente inclinada y proporciona los canales de aspiración justo por encima de la superficie del suelo, haciendo la rasqueta trasera 1006 un contacto suficiente con el suelo. Tal y como se muestra en la FIG. 43, la rasqueta delantera 1004 está formada como un panel almenado inclinado con respecto a la vertical y que se extiende a lo largo del ancho de trabajo, conduciendo el panel almenado hasta una esquina de flexión 1009 que apunta hacia arriba y que también se extiende a lo largo del ancho de trabajo, panel que dobla la esquina y después se curva hacia abajo y hacia delante y conduce hasta un panel horizontal de montaje. Las almenas o nervaduras 1008, visibles en la FIG. 43, mantienen una trayectoria de flujo correcta entre la rasqueta delantera 1004 y la rasqueta trasera 1006. El ángulo de flexión proporciona un buen margen de movimiento y flexibilidad a partir del trabajo conjunto tanto de la rasqueta delantera como de la trasera (tal y como se menciona en este documento, pueden superarse obstáculos cuya altura sea la distancia del robot al suelo).
La rasqueta trasera 1006, mostrada de manera seccionada en la FIG. 45, tiene un grosor de 1 mm aproximadamente (indicándose otras dimensiones en este documento) e incluye un panel plano dispuesto de manera vertical y que se extiende a lo largo del ancho de trabajo, un elemento amoldable como un bucle de flexión de curva en C inversa 1018, más delgado que el panel plano y que también se extiende a lo largo del ancho de trabajo, y un contorno de retención rápida 1019 (mostrado retenido en la FIG. 44). En la posición de funcionamiento, la rasqueta trasera 1006 se dobla generalmente entre el elemento de retención rápida 1019 y el panel plano 1006, teniendo lugar gran parte de la deformación a lo largo de la altura del bucle de flexión de curva en C 1018. Otras estructuras, tales como articulaciones o diferentes materiales, pueden utilizarse como el elemento amoldable y se considera que están dentro del alcance de la invención. La rasqueta trasera 1006 puede formarse, tal y como se muestra en la FIG. 42, para extenderse hasta la parte superior y por encima de la cámara de aspiración. Si los orificios de paso están formados o construidos en el material de rasqueta trasera superior, toda la rasqueta trasera puede actuar como una rasqueta y como un sellado para los orificios de aspiración en mojado en la parte superior de la cámara de aspiración en mojado 1016, ya que el material de rasqueta trasero elástico está dispuesto muy cerca de los conductos de aspiración cuando el cartucho de cabezal de limpieza está acoplado al robot. En otros casos, si la rasqueta trasera 1006 está formada a partir de un material diferente al de toda o parte de la zona superior de la rasqueta trasera 1006, o si la rasqueta trasera 1006 no se extiende hasta la parte superior
o alrededor de la cámara de aspiración, pueden proporcionarse sellados alternativos.
La FIG. 44 muestra en general la posición de funcionamiento, en la que la rasqueta trasera 1006 está inclinada hacia atrás y ambas partes de flexión están colocadas para permitir la flexión de la combinación de rasquetas. Aunque la rasqueta trasera 1006 está formada como una pared de panel plana (describiéndose alternativas en este documento) con una parte inferior llana, al estar inclinada hacia atrás en la posición de funcionamiento por la rasqueta delantera 1004, y un borde de trabajo, el borde de la pared y de la parte inferior de la pared hace contacto con el suelo en lugar de con la parte inferior llana. La fuerza de contacto, el área, el ángulo, la lisura y el perfil de borde de este contacto son importantes contribuyentes para la resistencia al avance ejercida por los elementos de limpieza y, tal como se describe en este documento, se mantienen a nivel de resistencia al avance suficientemente bajo para permitir la tracción habilitando al mismo tiempo la recogida de agua sobre superficies llanas o irregulares.
Una rasqueta como la descrita está divida longitudinalmente para un desensamblado y una limpieza sencillos. Esto permite al usuario extraer fácilmente las secciones delanteras y traseras de la rasqueta y de la cámara de aspiración
asociada y permite extraer fácilmente cualquier bloqueo u obstrucción que pueda producirse de vez en cuando en la trayectoria de vacío. También permite que el usuario meta el cabezal de limpieza, por ejemplo, en un lavavajillas para una limpieza más profunda y para sanearlo. Sin embargo, la rasqueta también puede estar divida alternativamente de izquierda a derecha; cuando el robot gire en su sitio o dé vueltas, la rasqueta puede adoptar una configuración en la que un lado está doblado hacia atrás y un lado está doblado hacia delante. El punto en que la deformación pasa de estar hacia atrás a estar hacia delante puede actuar como una columna más o menos sólida debajo del robot, tendiendo a enclavarlo y a interferir con la movilidad. Proporcionando una división en el centro de la rasqueta, esta tendencia puede mitigarse o eliminarse, aumentando la movilidad.
Haciendo referencia a la FIG. 10, el módulo de fregado 600 está formado como un susbsistema aparte que puede extraerse del armazón del robot. El módulo de fregado 600 incluye elementos de soporte que comprenden un alojamiento moldeado de dos partes formado por el elemento de alojamiento inferior 634 y un elemento de alojamiento superior de acoplamiento 636. Los elementos de alojamiento inferior y superior están formados para alojar en los mismos el conjunto de cepillo de fregado giratorio 604 y para soportarlo para que gire con respecto al armazón. Los elementos de alojamiento inferior y superior 634 y 636 están acoplados entre sí en un borde delantero de los mismos mediante una disposición de acoplamiento articulada. Cada elemento de alojamiento 634 y 636 incluye una pluralidad de elementos de articulación entrelazados 638 para alojar en los mismos una varilla de articulación 640 para formar la conexión articulada. Por supuesto, pueden utilizarse otras disposiciones de articulación. Los elementos de alojamiento superior e inferior 634 y 636 forman una cavidad longitudinal para capturar en la misma el conjunto de cepillo de fregado giratorio 604 y pueden abrirse por un usuario cuando el módulo de fregado 600 se extrae del robot 100. Después, el usuario puede extraer el conjunto de cepillo de fregado giratorio 604 del alojamiento para limpiarlo, reemplazarlo o despejar un atasco.
El conjunto de cepillo de fregado giratorio 604 comprende el elemento de sujeción de cerdas cilíndrico 618, el cual puede estar formado como un elemento sólido tal como un árbol soldado formado a partir de plástico ABS relleno de vidrio o de nailon relleno de vidrio. Como alternativa, el elemento de sujeción de cerdas 618 puede comprender un árbol moldeado con un árbol de soporte central 642 insertado a través de un taladro longitudinal formado a través del árbol moldeado. El árbol de soporte central 642 puede instalarse mediante un montaje a presión o mediante otros medios de acoplamiento apropiados para acoplar entre sí de manera fija el elemento de sujeción de cerdas 618 y el árbol de soporte central 642. El árbol de soporte central 642 se proporciona para reforzar el conjunto de cepillo 604 y, por lo tanto, está formado a partir de un material rígido tal como una varilla de acero inoxidable con un diámetro de 10 a 15 mm (de 0,4 a 0,6 pulgadas) aproximadamente. El árbol de soporte central 642 está formado con la suficiente rigidez como para impedir una deformación excesiva del elemento de sujeción de cepillo cilíndrico. Además, el árbol de soporte central 642 puede estar configurado para resistir la corrosión y/o la abrasión durante el uso normal.
Tal y como se indica en este documento, se utiliza un cepillo motorizado. El propio cepillo puede extraerse fácilmente del cabezal de limpieza. Esto permite la posibilidad de intercambiar diferentes cepillos para situaciones especiales sin sustituir todo el cabezal de limpieza. La invención contempla un conjunto de cepillos, presentando cada uno una estructura física diferente (por ejemplo, cerdas muy juntas, sueltas, cerdas rígidas, elementos frotadores y cerdas, etc.) para suelos de madera, juntas, suelos irregulares, etc. Diferentes composiciones y configuraciones de cerdas pueden ser apropiadas para diferentes superficies de suelo. Cada agrupación de cerdas puede estar compuesta de un número y tipo diferente de cerdas. El tamaño de la agrupación y la composición de las cerdas influyen en su capacidad de limpieza, consumo de energía y capacidad de tratar diferentes texturas de suelo, y administración del fluido. Disponiendo las agrupaciones en un ángulo lateral se permite una limpieza más allá del borde del centro del cepillo, y disponiendo las agrupaciones en un ángulo tangencial se permite que las puntas de las cerdas incidan de manera más agresiva contra el suelo y lleguen más dentro de las hendiduras/juntas.
El elemento de sujeción de cerdas 618 está configurado con una pluralidad de orificios de alojamiento de cerdas 620 perforados, o formados de otro modo, de manera perpendicular al eje de rotación del conjunto de cepillo de fregado 604. Los orificios de alojamiento de cerdas 620 contienen conjuntos de cerdas de fregado 616 que están unidos o fijados de otro modo en los mismos. En una realización de ejemplo, dos patrones en espiral de orificios de alojamiento 620 están rellenos con cerdas 616. Un primer patrón en espiral presenta un primer conjunto 622 y un segundo conjunto 624, y conjuntos de cerdas posteriores siguen un patrón de trayectoria en espiral 626 alrededor del diámetro exterior del elemento de sujeción. Un segundo patrón en espiral 628 comienza con un primer conjunto 630 sustancialmente opuesto de manera diametral al conjunto 622. Cada patrón de los conjuntos de cerdas está desviado a lo largo del eje longitud del elemento de sujeción de cerdas para hacer contacto en diferentes puntos a través del ancho de limpieza. Sin embargo, los patrones están dispuestos para fregar todo el ancho de limpieza con cada rotación completa del elemento de sujeción de cerdas 618. Además, el patrón está dispuesto para hacer que solo un pequeño número de conjuntos de cerdas (por ejemplo, dos) haga un contacto total y simultáneo con la superficie de limpieza con el fin de reducir la fuerza de flexión ejercida y el par motor requerido para hacer girar el conjunto de cepillo de fregado 604. Por supuesto, pueden utilizarse otras configuraciones de cepillo de fregado que presenten diferentes patrones de cerdas, materiales y ángulos de inserción. En particular, las cerdas del borde derecho del elemento de fregado pueden estar insertadas en un ángulo y hacerse más largas para ampliar la acción de limpieza del cepillo de fregado hacia el borde derecho del robot para limpiar cerca del borde de una pared.
El conjunto de cepillo de fregado 604 está acoplado al módulo de accionamiento giratorio de cepillo de fregado 606, el cual se muestra de manera esquemática en la FIG. 13. El módulo de accionamiento giratorio de cepillo de fregado 606 incluye un motor de CC de accionamiento giratorio de cepillo 608, el cual se acciona a una velocidad angular constante
mediante un accionador de motor 650. El accionador de motor 650 está fijado para accionar el motor 608 a una tensión y a un nivel de corriente de CC que proporciona la velocidad angular deseada del conjunto de cepillado giratorio 604, que en una realización es de 1500 RPM aproximadamente; se contemplan valores tan bajos como 500 RPM aproximadamente y tan altos como 3000 RPM aproximadamente. El motor de accionamiento 608 está acoplado a una transmisión de accionamiento mecánico 610 que aumenta el par motor de accionamiento y transfiere el eje de accionamiento giratorio desde el motor de accionamiento 608, el cual está situado en el lado superior del armazón 200, hasta el eje de rotación del conjunto de cepillo de fregado 604, el cual está situado en un lado inferior del armazón 200. Un acoplamiento de accionamiento 642 se extiende desde la transmisión de accionamiento mecánico 610 y se acopla con el conjunto de cepillo de fregado giratorio 604 en su extremo izquierdo. La acción de deslizar el módulo de fregado 600 en la cavidad 602 acopla el extremo izquierdo del conjunto de cepillo giratorio 604 con el acoplamiento de accionamiento 642. El acoplamiento del conjunto de cepillo giratorio 604 alinea su extremo izquierdo con un eje de rotación deseado, soporta el extremo izquierdo para la rotación y suministra una fuerza de accionamiento giratoria al extremo izquierdo. El extremo derecho del conjunto de cepillo 604 incluye un cojinete u otro elemento de soporte giratorio 643 para interactuar con superficies de apoyo previstas en los elementos de alojamiento de módulo 634, 636.
El módulo de fregado 600 incluye además un elemento de extremo derecho moldeado 644 el cual envuelve el extremo derecho del módulo para impedir que residuos y fluidos pulverizados se escapen del módulo. El elemento de extremo derecho 644 termina en sus superficies externas para integrarse con el estilo y con la forma de las superficies externas adyacentes del robot 100. El elemento de alojamiento inferior 634 está configurado para proporcionar características de acoplamiento para acoplar el cepillo embadurnador 612 a su borde delantero y para acoplar la rasqueta 630 a su borde trasero. Un elemento de enganche pivotante 646 se muestra en la FIG. 10 y se utiliza para enganchar el módulo de fregado 600 en su posición de funcionamiento cuando está instalado correctamente en la cavidad 632. El fiador 646 se acopla a contornos de acoplamiento previstos en el lado superior del armazón 200 y se lleva hacia una posición cerrada mediante un resorte de torsión 648. Una garra de enganche 649 pasa a través del armazón 200 y se engancha a un elemento de gancho formado en el alojamiento superior 636. Los elementos estructurales del módulo de limpieza en mojado 600 pueden moldearse a partir de un material plástico adecuado tal como un policarbonato, ABS, u otros materiales o combinaciones de materiales. En particular, estos incluyen el alojamiento inferior 634, el alojamiento superior 636, el elemento de extremo derecho 644 y el fiador 646.
Subsistemas de movimiento de aire o conjunto de aspiración y soplado
La FIG. 14 ilustra una representación esquemática de un módulo de aspiración en seco y en mojado 500 y su interacción con los elementos de limpieza del robot 100. El módulo de aspiración en seco y en mojado 500 interactúa con el primer aparato de recogida para aspirar partículas sueltas de la superficie de limpieza y con el segundo aparato de recogida para aspirar líquido residual de la superficie de limpieza. El módulo de aspiración en seco y en mojado 500 también interactúa con un recipiente integrado de almacenamiento de líquido 800 acoplado al armazón 200 y deposita partículas sueltas y líquido residual en uno o más recipientes alojados en el mismo.
Haciendo referencia a las FIGS. 14 y 15, el módulo de aspiración en seco y en mojado 500 comprende un único conjunto de ventilador 502; sin embargo, pueden utilizarse dos o más ventiladores sin apartarse de la presente invención. El conjunto de ventilador 502 incluye un motor de ventilador giratorio 504, que presenta un alojamiento fijo 506 y un árbol giratorio 508 que se extiende desde el mismo. El alojamiento de motor fijo 506 está acoplado al conjunto de ventilador 502 en una superficie externa de un revestimiento trasero 510 mediante elementos de fijación roscados o similares. El árbol de motor 508 se extiende a través del recubrimiento trasero 510 y un impulsor de ventilador 512 está acoplado al árbol de motor 508 mediante un montaje a presión, o mediante otros medios de acoplamiento apropiados, para hacer que el impulsor 512 gire con el árbol de motor 508. Un recubrimiento delantero 514 está acoplado con el recubrimiento trasero 510 para alojar el impulsor de ventilador 512 en una cavidad hueca formada entre los recubrimientos delantero y trasero. El recubrimiento delantero de ventilador 514 incluye un orificio de entrada de aire circular 516 formado de manera solidaria con el mismo y situado de manera sustancialmente coaxial a un eje de rotación del árbol de motor 508 y del impulsor 512. Los recubrimientos delantero y trasero 510, 514 forman conjuntamente un orificio de salida de aire 518 en un borde radial distal del conjunto de ventilador 502.
El impulsor de ventilador 512 comprende generalmente una pluralidad de elementos de paleta dispuestos alrededor de un eje de rotación central del mismo y está configurado para introducir aire de manera axial a lo largo de su eje de rotación y para expulsar el aire de manera radial cuando gira el impulsor 718. La rotación del impulsor 512 crea una zona de presión de aire negativa, o vacío, en su lado de entrada y una zona de presión de aire positiva en su lado de salida. El motor de ventilador 710 está configurado para hacer girar el impulsor 715 a una tasa sustancialmente constante de velocidad de rotación, por ejemplo de 14.000 RPM, que genera un caudal de aire superior que los ventiladores convencionales para aspiradoras o aspiradoras en mojado. Se contemplan velocidades tan bajas como 1.000 RPM aproximadamente y tan altas como 25.000 RPM aproximadamente, dependiendo de la configuración del ventilador. Un volante puede ser concéntrico al impulsor de ventilador 715, especialmente si el ventilador está situado cerca del centro de gravedad del robot.
El caudal de aire del ventilador puede oscilar entre 60 y 100 CFM aproximadamente al aire libre y tener un valor de 60 CFM aproximadamente en el robot, con aproximadamente el 60% de este caudal dedicado a la parte de de aspirador en mojado del robot. Este porcentaje puede ajustarse ya sea de manera manual por el usuario o durante la fabricación. El ajuste del flujo de aire entre los sistemas de aspiración en seco y de aspiración en mojado permite al usuario cubrir
necesidades particulares de determinadas aplicaciones. Además, un diseño de ventilador de múltiples fases podría generar un caudal de aire similar pero una velocidad y una presión estática superiores, lo que ayuda a mantener el flujo. Una mayor velocidad también permite al dispositivo arrastrar partículas secas y elevar y aspirar fluidos. Las múltiples nervaduras y canales de la rasqueta ayudan a crear áreas de alta velocidad localizada para partículas arrastradas. En una realización, el área total de sección transversal es de 180 mm2 tanto para el aspirador en seco como para el aspirador en mojado (rasqueta y orificio de aspiración).
Tal y como se muestra en las FIGS. 24 y 25, un ejemplo de un impulsor 512 es un ventilador de dos fases ensamblado a partir de un placa de base 512a que presenta un pico o punta formado en la misma, y un conjunto de álabes 512b, que presenta un inductor 512c y un exductor 512d formados en el mismo. Tal y como se muestra en la FIG. 24, el inductor 512c incluye paletas de entrada curvadas hacia delante que aumentan el caudal y la eficacia en comparación con diseños de ventilador que no utilizan un inductor. Las paletas del exductor son paletas en flecha y contribuyen al flujo centrífugo. Además, tal y como se muestra en la FIG. 24, vástagos equilibradores 512e específicamente dimensionados están colocados a intervalos con el mismo número de grados alrededor del borde del conjunto de álabes 512b. Los vástagos se utilizan para ayudar en la extracción de material para equilibrarse como un conjunto de ventilador diseñado para un funcionamiento constante de un ventilador de plástico a 14.000 RPM. Tanto la placa de base 512b como el conjunto de álabes 512b están formados a partir de resina o plástico, y presentan varias irregularidades y variaciones de densidad. Después de que la placa de base 512b y el conjunto de álabes 512b se hayan ensamblado, una máquina equilibradora se utiliza para identificar una pluralidad de vástagos en posiciones específicas de extracción con el fin de equilibrar el impulsor. Tal y como se muestra en las FIGS. 15 y 26, el impulsor 512 está dispuesto dentro de una espiral formada a partir de los recubrimientos delantero y trasero 512, 514. La espiral es para recuperar presión estática y para recoger flujo para su utilización en la parte de “soplado” del sistema de aspiración en seco. Tal y como se muestra en la FIG. 26, una espiral delantera 514 y una espiral trasera 510 están ensambladas entre sí para sujetar al impulsor 512, y una junta 516 sella el extremo de inductor del impulsor 512. El impulsor 512 proporciona vacío para las secciones de aspiración en seco y en mojado, y una parte de la salida está divida para proporcionar un chorro de aire a la sección de aspiración en seco. Un bifurcador 515 divide una parte más pequeña del flujo de aire de salida utilizando un conducto trasero 517b, mientras que la mayor parte del flujo de aire de salida se expulsa a través de un conducto de escape y un silenciador. Tal y como se muestra en la FIG. 26, una placa de circuito 504a para el motor de ventilador 504 está colocada cerca del motor de ventilador. Esta placa de circuito es una placa que puede volverse resistente al agua o impermeable mediante las estructuras descritas en este documento.
Con respecto al soplador mostrado en las FIGS. 24 a 26, el diseño en espiral se dobla sobre sí mismo para permitir un impulsor un 30% más grande, sin ninguna pérdida de volumen de espiral manteniendo al mismo tiempo el mismo tamaño de paquete. El inductor es la parte de la paleta de ventilador dedicada solamente al flujo de entrada. Como alternativa o adicionalmente, un sistema de desvío activo o pasivo (por ejemplo, un regulador más álabe; o un accionador motorizado más un álabe) puede proporcionarse para equilibrar los flujos de salida del soplador con los flujos de entrada del orificio de aspiración para un rendimiento óptimo en una variedad de condiciones de sistema. Un "foso" (es decir, un canal o una pared) está alternativa o adicionalmente delante del impulsor para impedir que entre agua en el impulsor. El impulsor utilizado para el tratamiento del aire desplaza el aire a través del sistema a una velocidad considerable, lo que puede dar lugar a que el agua se salga del tanque sucio, a través del impulsor, y de nuevo al suelo. El foso está diseñado para impedir o limitar esto.
Tal y como se muestra en las FIGS., el conducto de escape principal está alineado con el cabezal de limpieza. Dicho de otro modo, aunque el cabezal de limpieza se extiende hasta el borde del lado principal del robot, un espacio de hasta 1/5 del robot está preservado al lado del cabezal de limpieza en el diámetro del robot. Tal y como se ha indicado anteriormente, el tren de engranajes y/o el motor para el elemento frotador o cepillo motorizado del cabezal de limpieza puede estar dispuesto en este espacio. Además, el conducto de escape principal puede estar colocado en este espacio. Colocando el conducto de escape principal, el cual es bastante resistente (siendo la mayor parte del conducto de escape para los aspiradores en seco y en mojado, utilizándose solamente una parte para soplar residuos en el aspirador en seco) a lo largo de la línea del cabezal de limpieza se impide que un fluido aplicado, de cepillado y/o de limpieza se escape del perímetro del robot en el lado no dominante. Además, una característica del cabezal de limpieza es que el alojamiento de cartucho está seco por dentro (no está conectado a ningún dispositivo de generación de fluido y generalmente está sellado contra la humedad), de manera que tras la extracción del cartucho del cabezal de limpieza, el usuario tiene acceso a superficies secas para manejar el cabezal de limpieza. El conducto de escape también puede estar situado detrás del cabezal de limpieza para ayudar en el secado. En ese caso, el conducto de escape puede ampliarse mediante conductos y canales apropiados.
Tal y como se muestra esquemáticamente en la FIG. 14, un conducto o tubo de aire cerrado 552 está conectado entre el orificio de salida de alojamiento de ventilador 518 y el orifico de chorro de aire 554 de la primera zona de limpieza A y suministra aire a alta presión al orificio de chorro de aire 554. En el extremo opuesto de la primera zona de limpieza A, un conducto o tubo de aire cerrado 558 conecta el orificio de entrada de aire 556 con el módulo integrado de depósito de almacenamiento de líquido 800 en una abertura de entrada de recipiente 557. Solidario con el recipiente o tanque integrado de almacenamiento 800, un conducto 832, descrito posteriormente, conecta la abertura de entrada de recipiente 557 con una cámara de distribución 562. La cámara de distribución 562 comprende una unión para alojar una pluralidad de conductos de aire conectados a la misma. La cámara de distribución 562 está dispuesta encima de una parte de recipiente de almacenamiento de residuos del módulo integrado de recipiente o tanque de almacenamiento de líquido 800. La cámara de distribución 562 y la parte de recipiente de residuos están configuradas para depositar
partículas sueltas aspiradas desde la superficie de limpieza por el orificio de entrada de aire 556 hacia el interior del recipiente de residuos. La cámara de distribución 562 está en comunicación de fluidos con el orificio de entrada de ventilador 516 a través de un conducto o tubo de aire cerrado que comprende un conducto 564, no mostrado, conectado entre el conjunto de ventilador y una abertura de salida de aire de recipiente 566. La abertura de salida de aire de recipiente 566 está conectada de manera fluida con la cámara de distribución 562 mediante un conducto de aire 830 que está incorporado en el módulo integrado de tanque de almacenamiento de líquido 800. La rotación del impulsor de ventilador 512 genera una presión de aire negativa o un vacío dentro de la cámara de distribución 560. La presión de aire negativa generada dentro de la cámara de distribución 560 introduce aire y partículas sueltas desde el orificio de entrada de aire 556.
Tal y como se muestra además esquemáticamente en la FIG. 14, un par de conductos o tubos de aire cerrados 666 interactúan con el módulo de fregado 600 de la segunda zona de limpieza B. Los conductos de aire 666, mostrados en una vista seccionada en la FIG. 10, comprenden tubos externos que se extienden hacia abajo desde el módulo integrado de recipiente de líquido 800. Los tubos externos 666 se insertan en las juntas herméticas 670 del alojamiento superior del módulo de fregado.
Tal y como se muestra en la FIG. 14, los conductos 834 y 836 conectan de manera fluida cada tubo externo 666 a la cámara de distribución 652. La presión de aire negativa generada dentro de la cámara de distribución 652 extrae aire de la cámara de aspiración 664 a través de los conductos 834, 836 y 666 para aspirar líquido residual desde la superficie de limpieza a través de los orificios de aspiración 668 que se extienden desde la cámara de aspiración 664 hasta el volumen de recogida de líquido residual 674. El líquido residual se introduce en la cámara de distribución 562 y se deposita en el depósito integrado de almacenamiento de líquido residual.
Por supuesto, se contemplan otras configuraciones de aspiración en seco y en mojado sin aparatarse de la presente invención. En un ejemplo, un primer conjunto de ventilador puede estar configurado para recoger partículas sueltas de la primera zona de limpieza y para depositar las partículas sueltas en el primer recipiente o tanque de almacenamiento de residuos, y un segundo conjunto de ventilador puede estar configurado para recoger líquido residual desde la segunda zona de limpieza y para depositar el líquido residual en un segundo recipiente o tanque de almacenamiento de residuos. Tanque integrado de almacenamiento de líquido.
Elementos del módulo de depósito integrado de almacenamiento de líquido 800 se muestran en las FIGS. 1, 12, 14, 16 y
17. Haciendo referencia a la FIG. 16, el recipiente integrado de almacenamiento de líquido 800 está formado con al menos dos partes de recipiente o de tanque de almacenamiento de líquido. Una parte de recipiente comprende una parte de recipiente de residuos y la segunda parte de recipiente comprende una parte de recipiente o de tanque de almacenamiento de fluido de limpieza. En otra realización de la presente invención, los dos recipientes de almacenamiento están formados como una unidad solidaria que está configurada para acoplarse al armazón 200 y para poder extraerse del armazón por un usuario para vaciar la parte de recipiente de residuos y para llenar la parte de recipiente de fluido de limpieza. En una realización alternativa, los recipientes de almacenamiento integrados pueden llenarse y vaciarse de manera autónoma cuando el robot 100 está acoplado a una estación de base configurada para transferir fluido de limpieza y material residual hacia y desde el robot 100. La parte de recipiente de fluido de limpieza S comprende un tanque de suministro sellado para almacenar una cantidad del fluido de limpieza. La parte de recipiente de residuos W comprende un tanque de residuos sellado para almacenar partículas sueltas recogidas por el primer aparato de recogida y para almacenar líquido residual recogido por el segundo aparato de recogida.
El tanque D (o compartimento D) de residuos comprende un primer elemento moldeado de plástico formado con una superficie de base 804 y una pared perimétrica 806 formada de manera solidaria, dispuesta generalmente de manera ortogonal con respecto a la superficie de base 804. La superficie de base 804 está formada con varios contornos para adaptarse al espacio disponible en el armazón 200 y para proporcionar un área de retención 164 que se utiliza para orientar el módulo integrado de recipiente o tanque de almacenamiento de líquido 800 en el armazón 200. El retén 164 incluye un par de canales 808 que interactúan con carriles de alineación 208 correspondientes formados en un elemento de articulación 202 acoplado al armazón 200 y descrito posteriormente. La pared perimétrica 806 incluye superficies externas acabadas 810 que están coloreadas y formadas según el estilo y la forma de las otras superficies externas del robot. El tanque de residuos D también puede incluir un sensor de nivel de tanque alojado en el mismo y puede estar configurado para comunicar una señal de nivel de tanque al controlador maestro 300 cuando el tanque D (o compartimento D) de residuos está lleno. El sensor de nivel puede comprender un par de electrodos conductores dispuestos dentro del tanque y separados entre sí. Un circuito de medición aplica una diferencia de potencial eléctrico entre los electrodos desde fuera del tanque. Cuando el tanque está vacío no fluye corriente entre los electrodos. Sin embargo, cuando ambos electrodos están sumergidos en líquido residual, fluye corriente a través del líquido residual desde un electrodo a otro. Por consiguiente, los electrodos pueden estar situados en posiciones con el tanque para detectar el nivel de fluido dentro del tanque.
El recipiente o tanque de almacenamiento de fluido de limpieza S está formado en parte por un segundo elemento moldeado de plástico 812. El segundo elemento moldeado 812 tiene generalmente una sección transversal circular y está formado con un grosor sustancialmente uniforme entre una superficie superior y una superficie inferior opuestas. El elemento 812 está acoplado a la pared perimétrica del recipiente de fluido 810 y está unido o acoplado de otro modo a la misma para sellar el recipiente, compartimento o tanque de residuos D. La cámara de distribución 562 está incorporada dentro del segundo elemento moldeado 812 y colocada de manera vertical encima del recipiente, tanque D (o
compartimento D) de residuos cuando el robot de limpieza está funcionando. La cámara de distribución 562 también puede comprender un elemento moldeado aparte.
El segundo elemento moldeado 812 está conformado para proporcionar una segunda parte de recipiente para almacenar una cantidad de fluido de limpieza. La segunda parte de recipiente está formada en parte por una sección delantera inclinada hacia abajo que presenta una primera pared perimétrica 816 formada de manera solidaria dispuesta en una dirección ascendente generalmente de manera vertical. La primera pared perimétrica 816 forma una primera parte de una pared perimétrica envolvente del depósito integrado de almacenamiento de líquido S. El elemento moldeado 812 está conformado además para adaptarse al espacio disponible en el armazón 200. El elemento moldeado 812 también incluye la abertura de entrada de aire de recipiente 840 para interactuar con el conducto de aire 558 de la primera zona de limpieza. El elemento moldeado 812 también incluye la abertura de salida de aire de recipiente 838 para interactuar con el conjunto de ventilador 502 a través del conducto 564.
Un conjunto moldeado de envoltura 818 está acoplado al elemento moldeado 812. El conjunto de envoltura 818 incluye una segunda parte de la pared perimétrica de tanque de suministro formada en el mismo y proporciona una pared superior 824 del recinto de tanque de suministro. El conjunto de envoltura 818 está acoplado a la primera parte de pared perimétrica 816 y a otras superficies del elemento moldeado 814 y está unido o acoplado de otro modo a la misma para sellar el recipiente de suministro S. El recipiente de suministro S puede incluir un sensor de tanque vacío alojado en el mismo y puede estar configurado para comunicar una señal de tanque vacío al controlador maestro 300 cuando el tanque superior está vacío.
El conjunto de envoltura 818 comprende un elemento de envoltura moldeado de plástico que presenta superficies externas acabadas 820, 822 y 824. Las superficies externas acabadas están acabadas según el estilo y la forma de las otras superficies externas del robot y, por lo tanto, pueden estar coloreadas y tener un estilo apropiado. El conjunto de envoltura 818 incluye orificios de acceso de usuario 166, 168 hacia el tanque o recipiente de residuos D y hacia el recipiente de suministro S, respectivamente. El conjunto de envoltura 818 incluye además el asa 162 y un elemento de pivote de asa 163 acoplado al mismo y que se puede hacer funcionar para desenganchar el tanque integrado de almacenamiento de líquido 800 del armazón 200 o para coger todo el robot 100.
Según la invención, la cámara de distribución 562 y cada uno de los conductos de aire 830, 832 ,834 y 836 están dentro del recipiente de suministro de fluido de limpieza S y las interconexiones de cada uno de estos elementos están selladas contra líquidos y gases para impedir que el fluido de limpieza y los materiales residuales se mezclen entre sí. La cámara de distribución 562 está formada de manera vertical encima del recipiente, compartimento o tanque de residuos D, de manera que el líquido residual y las partículas sueltas aspirados hacia el interior de la cámara de distribución 562 se depositarán dentro del tanque D (o compartimento D) de residuos mediante la fuerza de la gravedad. Las superficies laterales 828 de la cámara de distribución incluyen cuatro aberturas formadas a través de las mismas para interconectar la cámara de distribución 562 con los cuatro conductos de aire cerrados que interactúan con la misma. Cada uno de los cuatro conductos de aire cerrados 830, 832, 834 y 836 puede comprender un elemento de tubo moldeado de plástico formado con extremos configurados para interactuar con una abertura de acoplamiento apropiada.
Tal y como se muestra en la FIG. 16, la abertura de salida de aire de recipiente 838 es generalmente rectangular y el conducto 830 que conecta la abertura de salida de aire de recipiente 838 y la cámara de distribución 562 está conformado con un extremo generalmente rectangular. Esta configuración proporciona una abertura de salida 838 de gran área para alojar un filtro de aire asociado con la misma. El filtro de aire está acoplado al conducto de entrada de ventilador 564 para filtrar el aire introducido por el conjunto de ventilador 502. Cuando el tanque integrado de almacenamiento 800 se extrae del robot, el filtro de aire permanece acoplado al conducto de aire 564 y puede limpiarse en su sitio o extraerse para su limpieza o sustitución según se requiera. El área del filtro de aire y la abertura de salida de recipiente 838 están formadas con un tamaño lo bastante grande como para permitir que el sistema de aspiración en seco y en mojado funcione incluso cuando el 50% aproximadamente, o más, del flujo de aire a través del filtro esté bloqueado por residuos atrapados dentro del mismo.
La Fig. 27 ilustra una segunda vista isométrica esquemática en despiece ordenado que muestra elementos de un tanque integrado similar al de la FIG. 16. La FIG. 27 ilustra muchos de los mismos elementos o elementos similares de la FIG. 3. En la siguiente descripción se utiliza alguna terminología alternativa. Los elementos mostrados en la FIG. 27 son el asa, una cámara de distribución 830 que incluye un colector, y tubos 832, 834, 836 (en esta realización, la cámara de distribución y los conductos de flujo de aire son todos solidarios; en otras realizaciones, los conductos de flujo de aire se sustituyen por tubos de guiado de caucho), un filtro de bomba y una lámina de imán. La FIG. 27 muestra una tapa de tanque de caucho flexible con forma de D para el tanque limpio, una tapa similar para el tanque de residuos (estas tapas de tanque de caucho incluyen una junta circular interior que se adapta a la forma de los tubos que conducen hasta los compartimentos, y una parte exterior con forma de D que presenta un receptor coincidente en la cubierta de tanque, tal y como se ilustra en la FIG. 27). Cuando el tanque está cargado en el elemento de sujeción a modo de horquilla o abrazadera de pivote, el elemento de sujeción puede ayudar a mantener cerradas las dos tapas de tanque de caucho flexibles con forma de D. La figura también ilustra la parte inferior del tanque (que forma el compartimento sucio), la parte central del tanque y la parte superior del tanque (que forma el compartimento limpio). Tal y como se muestra, la cámara de distribución y/o los conductos para el aspirador en seco y/o el aspirador en mojado se extienden a través del tanque limpio. Esto no se encuentra generalmente en un dispositivo más grande, ya que un dispositivo más grande tendrá espacio para colocar conductos de aspiración y/u otros conductos de flujo de aire fuera de los tanques de agua limpia o
sucia. Como alternativa, solo algunos de los conductos de aspiración podrán extenderse a través del tanque limpio (por ejemplo, solo el de aspiración en mojado, solo el de aspiración en seco, el de aspiración en mojado y el de aspiración en seco), o algunos o todos los conductos podrán extenderse a través del tanque sucio. Como alternativa, uno o más conductos podrán extenderse a través de ambos tanques. Como una alternativa adicional, los conductos podrán formarse en otra capa, es decir, estar intercalados entre dos placas centrales del tanque. La FIG. 27 también ilustra una junta tórica para sellar la parte superior del tanque a un tubo que pasa desde la parte superior del tanque a través de la parte central del tanque hasta el compartimento sucio. Las FIGS. 28 a 30 muestran una compuerta de sellado 598, una superficie sustentadora, una pared de espuma/de flujo de aire y una bola 594 dentro del tanque integrado 592. La FIG. 31 es una vista isométrica de una pared de bloqueo de espuma dentro del tanque integrado 592.
Las FIGS. 28 a 30 muestran una compuerta de sellado 598, una superficie sustentadora, una pared de espuma/de flujo de aire y una bola 594 dentro del tanque integrado 592. La FIG. 31 es una vista isométrica de una pared de bloqueo de espuma dentro del tanque integrado 592.
Tal y como se muestra en la FIG. 27, una abertura 562a en la parte inferior de la cámara de distribución (en esta realización, "parte inferior" se refiere a la orientación de funcionamiento) permite que las partículas y el agua residual se depositen en el tanque de residuos D. Tal y como se muestra en la FIG. 16A, esta abertura es relativamente grande. Cuando el tanque o robot se levanta y abandona la orientación de funcionamiento, los residuos recogidos deben retenerse en el tanque de residuos D para impedir que entren en el ventilador o se salgan del tanque de residuos mojando al usuario o el suelo. Tal y como se muestra en las FIGS. 28 a 30, una compuerta articulada 598 está prevista para sellar la abertura 562a.
La compuerta articulada 598 está articulada en un lado de la abertura 562a, y se abre hacia abajo. Es decir, cuando el robot está funcionando, la compuerta 598 se mantiene abierta para permitir que los residuos entren en el tanque de residuos D. Sin embargo, el flujo de aire que pasa sobre la compuerta 598 hacia el lado de vacío del conjunto de ventilador 502 crea una región de baja presión por encima de la compuerta 598 (efecto de Venturi/Bernoulli), lo que tiende a llevar hacia arriba y cerrar la compuerta en algunas condiciones de funcionamiento. Una superficie sustentadora 596 acoplada a la compuerta 598 dentro de la cámara de distribución 562 se introduce en este flujo de aire, y el efecto de fuerza descendente de la superficie sustentadora 596 domina el efecto de Bernoulli, manteniendo la compuerta 598 abierta cuando haya un flujo de aire importante. La superficie sustentadora 596 está conformada como un ala generalmente horizontal 596a (y, en determinadas realizaciones, de manera aterrajada) montada encima de una aleta vertical 596b, pareciéndose a un conjunto de cola de avión en forma de T. La superficie sustentadora 596 está orientada en una dirección para crear una fuerza descendente o una fuerza de abertura de compuerta durante el funcionamiento del robot.
Sin embargo, tal y como se muestra en las FIGS. 28 a 30, no se permite abrir la compuerta articulada 598 más allá de una bola 594. La bola 594 está prevista debajo de la compuerta 598 para cerrar la compuerta 598 cuando el tanque o el robot pasa desde la orientación de funcionamiento hasta una orientación no horizontal, vertical o parcialmente vertical (por ejemplo, cuando se transporta solamente el tanque o el robot). Como alternativa, la bola 594 puede impedir que la compuerta 598 se aleje más de una distancia predeterminada desde la abertura. Independientemente del grado de movimiento de la compuerta 598, la disposición de la bola 594 y de la compuerta 598 permite abrir y cerrar la compuerta 598 en momentos adecuados. Un cono superior abierto hacia abajo 598a está formado en la parte inferior de la compuerta articulada, y un cono inferior abierto hacia arriba 592 está formado en el tanque de residuos D. Las paredes de cada cono están inclinadas a menos de 45 grados con respecto a la horizontal, siendo las paredes del cono inferior 592 más delgadas que las del cono superior 598a y estando inclinadas a menos de 30 grados con respecto a la horizontal. En una orientación de funcionamiento normal, la bola 594 se apoya en el cono inferior 592 y los residuos caen a través de la abertura 562a y alrededor de la bola 594. Cuando el tanque o el robot pasan a cualquier orientación distinta a la horizontal, la bola 594 se sale del cono inferior poco profundo 592 y se de desplaza a lo largo de las paredes convergentes del cono superior y del cono inferior, empujando y cerrando la compuerta 598. Una junta de labios coincidente 562b-598a alrededor de la abertura 562a y de la compuerta 598 impide que los residuos se salgan del tanque de residuos D cuando la compuerta 598 se cierra mediante la bola 594.
Sin embargo, la aleta vertical 596b tiene otra finalidad aparte de simplemente soportar la(s) superficie(s) sustentadora(s) 596a. La aleta vertical 596b forma una pared vertical que se extiende sustancialmente a través de la longitud de la compuerta 598. Esta pared comienza en o cerca de la entrada del conducto de aspiración en mojado 832 y de los conductos de aspiración en seco 834, 836 dentro de la cámara de distribución 562 y separa el (los) flujo(s) de aire de aspiración en seco del flujo de aire de aspiración en mojado a través de la longitud de la compuerta 598 tal y como se ha indicado, así como sustancialmente a través de la longitud de la cámara de distribución 562. Por consiguiente, las partículas tenderán generalmente a permanecer secas mientras se depositan dentro del tanque de residuos D. El flujo de aire del lado seco se desplaza a una velocidad superior que el flujo de aire del lado mojado que entra en la cámara de distribución. Mantener la espuma en el lado de baja velocidad favorece que la espuma se desplace hacia el interior del tanque.
Tal y como se muestra en las FIGS. 28 a 30, la disposición de compuerta, bola y superficie sustentadora utiliza la gravedad y el flujo de aire existente para abrir y cerrar la compuerta/abertura dependiendo de las circunstancias, y generalmente evita problemas de corrosión o de acumulación de sedimentos, lo que podría provocar de manera adversa un funcionamiento más complejo. La combinación constituye un elemento de apertura-cierre (la compuerta); un elemento
que ayuda a abrir la compuerta durante el funcionamiento (la superficie sustentadora); y un elemento que ayuda a cerrar la compuerta cuando el robot pasa a una posición de no funcionamiento (la bola). Puede no ser necesario cerrar la compuerta cuando el robot no está en funcionamiento pero permanece en una posición horizontal, ya que la gravedad impide el escape de fluido residual, y mantener la compuerta abierta tiene la ventaja de permitir que el fluido de la cámara de distribución pase al interior del tanque de residuos después de que el flujo de aire se detenga. Sin embargo, en los casos en que la compuerta debe estar cerrada durante los momentos de inactividad, otros medios mecánicos (incluyendo superficies sustentadoras, resortes, bolas o pesos) podrían cerrar la compuerta tan pronto como el flujo de aire se detenga; por ejemplo, podría introducirse, adicional o alternativamente, un elemento que tienda a cerrar la compuerta excepto durante el funcionamiento. Un accionamiento no motorizado y no eléctrico de un mecanismo de este tipo no requiere ninguna fuente de alimentación independiente y debe observarse que la combinación de compuerta, bola y superficie sustentadora es simple, robusta y duradera. Aun así, pueden utilizase accionadores eléctricos y/o alimentados por fluidos en lugar de o además de dispositivos mecánicos tales como superficies sustentadoras, bolas, resortes, (incluyendo elastómeros), y pesos.
Tal y como se muestra en la FIG. 31, una técnica alternativa particular para mantener la compuerta abierta o cerrada de manera apropiada utiliza un péndulo o peso vertical dispuesto para arrastrarse y abrir, o permitir abrir, la compuerta durante el funcionamiento y para bascularse y cerrar la compuerta cuando el tanque o el robot pase a una orientación no horizontal. El péndulo o peso vertical podría estar colgado libremente desde una posición cercana a la parte inferior de la compuerta o podría estar acoplado a un brazo relativamente rígido multidireccional o "sombrero" inclinado con respecto al "árbol" del péndulo, pivotando el péndulo sustancialmente en torno al ángulo, preferentemente en torno a una bola multidireccional, reborde, o eje acoplado de manera holgada que permita a los brazos inclinarse con respecto a la compuerta. Un soporte que proporciona un eje apropiado es una forma cónica con un pequeño orificio en la punta del cono, abriéndose el cono hacia abajo, y estando el árbol del péndulo relativamente suelto en el orificio la punta del cono. Si el sombrero o los brazos están por encima del orificio y el peso móvil dentro del cono, el conjunto mantendrá los brazos en posición horizontal hasta que el robot o el tanque no estén en posición horizontal, en cuyo caso el árbol del péndulo se inclinará dentro del orificio y del cono, y al menos una parte del sombrero o de los brazos empujará entonces la compuerta para cerrarla. La compuerta puede incluir un asiento para el sombrero o los brazos que estén curvados internamente a lo largo del sombrero para permitir una separación y un movimiento libre según sea apropiado. El peso de péndulo hace pivotar los brazos o el sombrero de manera que los brazos o el sombrero están sustancialmente horizontales cuando el robot o el tanque está en posición horizontal (tirando para abrir o permitiendo que la compuerta relativamente amoldable se abra cuando el robot o el tanque está en posición horizontal) y al menos un brazo o parte del sombrero empuja la compuerta contra la junta cuando el robot o el tanque no está en posición horizontal (empujando la compuerta relativamente amoldable para cerrarla en la orientación vertical o no horizontal). El peso de péndulo debe moverse libremente y puede colocarse tan lejos como sea posible de la compuerta (cerca de paredes alejadas del tanque) para proporcionar un mayor brazo del momento.
La FIG. 32 es una vista isométrica de una pared de bloqueo de espuma 580 del tanque integrado D. Tal y como se indica en este documento, un sensor de fluido residual (WTF) se utiliza en la parte superior del tanque de fluido residual. El sensor de fluido residual es conductor, y cuando el fluido residual alcanza la parte superior del tanque, una corriente puede pasar entre dos sondas metálicas en la parte superior del compartimento, indicando a través de una señal visible
o sonora emitida desde el robot que el compartimento de residuos está lleno. Sin embargo, durante la limpieza, dependiendo del fluido de limpieza y de lo que se haya limpiado, puede acumularse espuma en el compartimento de fluido residual y, puesto que la espuma puede conducir una corriente, puede darse una falsa lectura positiva en el sensor de llenado de fluido residual. La espuma tiende a generarse antes o durante la entrada de fluido residual en la abertura u orificio de entrada al compartimento de residuos. Tal y como se muestra en la FIG. 32, una pared está prevista entre una sección aislada 579 del compartimento de fluido residual (en la que están dispuestas una o ambas sondas) y el resto del tanque D. La pared 580 incluye un hueco u orificio de entrada de fluido 578 en la parte inferior del tanque D, pero también puede ser una pared completa que aísle la cámara de sondas 579, con un flujo suficiente de aire permitido para dejar que entre agua fácilmente en la cámara, y que posteriormente suba dentro de la misma. Puede haber espuma en la cámara principal D, pero no se transfiere a la cámara de sondas aislada 579, la cual permanece generalmente libre de espuma. Por consiguiente, el sensor no registra generalmente la presencia de espuma en esta configuración.
Volviendo a las FIGS. 16 y 28, cada una de las aberturas de recipiente 840 y 838 está configurada con una junta hermética, no mostrada, situada de manera externa a la abertura de recipiente. Las juntas herméticas proporcionan sellados sustancialmente herméticos entre el conjunto de recipiente 800 y los conductos 564 y 558. En una realización, las juntas herméticas permanecen fijadas al armazón 200 cuando el recipiente integrado de suministro de líquido 800 se extrae del armazón 200. El sellado se forma cuando el conjunto de recipiente 800 está enganchado en su sitio en el armazón del robot. Además, algunas de las aberturas del recipiente pueden incluir una junta de compuerta o similar para impedir que salga líquido del recipiente cuando lo coja un usuario. La junta de compuerta permanece acoplada al recipiente.
La FIG. 28 muestra que los conductos de aire están conectados a la cámara de distribución con tubos flexibles (por ejemplo, elastoméricos). Estos tubos ayudan a dar cuenta de las tolerancias acumuladas de fabricación. Como alternativa, tal y como se ha tratado en este documento, todo el conjunto formado por la cámara de distribución y los conductos puede formarse, por ejemplo, como una unidad moldeada por soplado o de otro modo; o la cámara de distribución y los conductos pueden ser unidades de superiores e inferiores coincidentes moldeadas por inyección o de otro modo.
Por lo tanto, según la presente invención, el conjunto de ventilador 502 genera una presión negativa de vacío que vacía el conducto de aire 564, extrae aire a través del filtro de aire dispuesto en el extremo del conducto de aire 564, vacía el conducto de entrada de ventilador 830 y la cámara de distribución 562. El vacío generado en la cámara de distribución 562 succiona aire desde cada uno de los conductos conectados a la misma para aspirar partículas sueltas cercanas al orificio de entrada de aire 556 y para succionar líquido residual de la superficie de limpieza a través de los conductos de aire 834, 836 y 666 y a través de la cámara de aspiración 664 y de los orificios de aspiración 668. Las partículas sueltas y el líquido residual se introducen en la cámara de distribución 562 y se depositan en el recipiente, compartimento o tanque de residuos D.
Haciendo referencia a las FIGS. 1, 3, 16 y 17, el recipiente o tanque integrado de almacenamiento de líquido 800 está acoplado a un lado superior del armazón de robot 200 mediante un elemento de articulación 202. El elemento de articulación 202 está acoplado de manera pivotante al armazón de robot 200 en un borde trasero del mismo. El depósito integrado de almacenamiento de líquido 800 puede extraerse del armazón de robot 200 por un usuario y el usuario puede llenar el recipiente de suministro de fluido de limpieza S con agua limpia y con un volumen medido de fluido de limpieza tal como jabón o detergente. El usuario también puede extraer los residuos del recipiente, compartimento o tanque de residuos D y lavar el recipiente de residuos si fuera necesario.
Para facilitar el manejo, el tanque integrado de almacenamiento de líquido 800 incluye un asa 162 que puede agarrar el usuario, formado de manera solidaria con el conjunto de envoltura 818 en un borde delantero del robot 100. El asa 162 incluye un elemento de pivote 163 acoplado al mismo mediante una disposición de articulación para el conjunto de envoltura 818. En un modo de funcionamiento, un usuario puede agarrar el asa 162 para coger de ese modo todo el robot 100. En una realización preferida, el robot 100 pesa entre 3 y 5 kilos (entre 6,6 y 11 libras) aproximadamente, cuando está lleno de líquidos, y puede llevarse fácilmente por el usuario con una mano.
En un segundo modo de funcionamiento, el asa 162 se utiliza para extraer el tanque integrado 800 del armazón 200. En este modo, el usuario presiona sobre un borde trasero del asa 162 para pivotar inicialmente el asa hacia abajo. La acción pivotante descendente libera un mecanismo de enganche, no mostrado, que acopla un borde delantero del recipiente o tanque de almacenamiento de líquido 800 al armazón de robot 200. Con el mecanismo de enganche desenganchado, el usuario agarra el asa 162 y lo levanta verticalmente hacia arriba. La fuerza de elevación hace pivotar todo el conjunto de recipiente 800 alrededor de un eje de pivote 204, proporcionado mediante un elemento de articulación que está acoplado de manera pivotante al borde trasero del armazón 200. El elemento de articulación 202 soporta el extremo trasero del recipiente integrado de almacenamiento de líquido 800 en el armazón 200 y, además, la elevación del asa hace girar el elemento de articulación 202 hasta una posición abierta que facilita la extracción del conjunto de recipiente 800 del armazón 200. En la posición abierta, el borde delantero del depósito integrado de almacenamiento de líquido 800 está elevado, de manera que una elevación adicional del asa 162 eleva el tanque de almacenamiento de líquido 800 desenganchándolo del elemento de articulación 202 y separándolo del robot 100.
Tal y como se muestra en la FIG. 17, el recipiente integrado de almacenamiento de líquido 800 está formado con superficies exteriores traseras rebajadas que forman un área de retención 164 y el área de retención 164 coincide con un área de alojamiento del elemento de articulación 202. Tal y como se muestra en la FIG. 3, el área de alojamiento de elemento de articulación comprende un soporte a modo de horquilla que presenta una pared superior 204 y una pared inferior 206 opuestas y adaptadas para engancharse con y orientar el área de retención 164 del recipiente o tanque de almacenamiento. La alineación del área de retención 264 y de las paredes de articulación 204 y 206 alinea el recipiente integrado de almacenamiento 800 con el armazón de robot 200 y con el mecanismo de enganche utilizado para acoplar el borde delantero del recipiente al armazón 200. En particular, la pared inferior 206 incluye carriles de alineación 208 adaptados para acoplarse con muescas 808 formadas en el lado inferior del área de retención 164. En la FIG. 3, el elemento de articulación 202 se muestra pivotado hasta una posición totalmente abierta para cargar y descargar el recipiente o tanque de almacenamiento 800. La posición de carga y de descarga rota aproximadamente 75º desde una posición cerrada o de funcionamiento; sin embargo, se contemplan otras orientaciones de carga y de descarga. En la posición de carga y de descarga, el área de retención 164 del contenedor de almacenamiento se engancha o se desengancha fácilmente del soporte a modo de horquilla del elemento de articulación 202. Tal y como se muestra en la FIG. 1, el tanque integrado de almacenamiento de líquido 800 y el elemento de articulación 202 están configurados para proporcionar superficies externas acabadas que se integran perfectamente y manteniendo el estilo de las otras superficies externas del robot 100. Es importante señalar, tal y como se ha indicado anteriormente, que el tanque integrado de almacenamiento de líquido maximiza el volumen de almacenamiento interno permitiendo al mismo tiempo que el robot funcione de manera autónoma sin atascarse en bordes o esquinas angulosos presentes en paredes, pasillos, obstáculos o esquinas de la habitación.
Dos orificios de acceso están previstos en una superficie superior del recipiente o tanque de almacenamiento de líquidos 800 en el área de retención 164 y se muestran en las FIGS. 16 y 17. Los orificios de acceso están situados en el área de retención 164 para quedar ocultos por la pared superior 204 del elemento de articulación cuando el conjunto de tanque de almacenamiento de líquido 800 está instalado en el armazón de robot 200. Un orificio de acceso izquierdo 166 proporciona al usuario acceso al recipiente, compartimento o tanque de residuos D a través de la cámara de distribución
562. Un orificio de acceso derecho 168 proporciona al usuario acceso al recipiente de almacenamiento de fluido de limpieza S. Los orificios de acceso izquierdo y derecho 166, 168 están sellados por tapas de tanque extraíbles por el usuario que pueden tener una forma o color que las distinga fácilmente.
Sistema de accionamiento de transporte 900
En una realización preferida, el robot 100 está soportado para desplazarse sobre la superficie de limpieza mediante un sistema de transporte 900 de tres puntos. El sistema de transporte 900 comprende un par de módulos independientes de ruedas traseras de accionamiento de transporte, 902 en el lado izquierdo y 904 en el lado derecho, acoplados al armazón 200 detrás de los módulos de limpieza. En una realización preferida, las ruedas traseras independientes de accionamiento 902 y 904 están soportadas para girar alrededor de un eje de accionamiento común 906 que es sustancialmente paralelo al eje transversal 108. Sin embargo, cada rueda de accionamiento puede ladearse con respecto al eje transversal 108 de manera que cada rueda de accionamiento presenta su propia orientación de eje de accionamiento. Los módulos de rueda de accionamiento 902 y 904 se accionan y se controlan de manera independiente por el controlador maestro 300 para hacer avanzar el robot en cualquier dirección deseada. El módulo de accionamiento izquierdo 902 se muestra sobresaliendo desde la parte inferior del armazón 200 en la FIG. 3 y el módulo de accionamiento derecho 904 se muestra montado en una superficie superior del armazón 200 en la FIG. 4. En una realización preferida, tanto el módulo de accionamiento izquierdo 902 como el módulo de accionamiento derecho 904 está acoplados de manera pivotante al armazón 200 haciendo que hagan contacto con la superficie de limpieza mediante resortes de hojas 908, mostrados en la FIG. 3. Los resortes de hojas 908 están montados para empujar cada módulo de accionamiento trasero para que pivoten de manera descendente hacia la superficie de limpieza cuando la rueda de accionamiento bordea un risco o se eleva de otro modo de la superficie de limpieza. Un sensor de rueda asociado con cada rueda de accionamiento detecta cuándo una rueda pivota hacia abajo y envía una señal al controlador maestro 300.
Las ruedas de accionamiento de la presente invención están configuradas particularmente para funcionar sobre superficies enjabonadas y mojadas. En particular, tal y como se muestra en la FIG. 20, cada rueda de accionamiento 1100 comprende un elemento de rueda con forma de copa 1102 acoplado a los módulos de rueda de accionamiento 902 y 904. El módulo de rueda de accionamiento incluye un motor de accionamiento y una transmisión de tren de accionamiento para accionar la rueda de accionamiento para el desplazamiento. El módulo de rueda de accionamiento también puede incluir un sensor para detectar el deslizamiento de las ruedas con respecto a la superficie de limpieza.
Los elementos de rueda con forma de copa 1102 están formados a partir de un material rígido tal como plástico duro moldeado para mantener la forma de la rueda y proporcionar rigidez. El elemento de rueda con forma de copa 1102 proporciona un diámetro exterior 1104 dimensionado para alojar en el mismo un elemento de neumático anular 1106. El elemento de neumático anular 1106 está configurado para proporcionar una superficie de accionamiento de alta fricción no deslizante para hacer contacto con la superficie de limpieza mojada y para mantener la tracción sobre la superficie enjabonada mojada.
En una realización, el elemento de neumático anular 1106 presenta un diámetro interno 1108 de aproximadamente 37 mm y está dimensionado para montarse de manera apropiada sobre el diámetro exterior 1104. El neumático puede estar unido, pegado o montado a presión al diámetro exterior 1104 para impedir que resbale entre el diámetro interior de neumático 1108 y el diámetro exterior 1104. El grosor radial de neumático 1110 es de 3 mm aproximadamente. El material de neumático es un homopolímero de cloropreno estabilizado con negro de bisulfuro de tiurama con una densidad de entre 14 y 16 libras por pie cúbico o de aproximadamente 15 libras por pie cúbico, espumado para un tamaño de célula de 0,1 mm ± 0,02 mm. El neumático presenta una dureza después del espumado de entre 69 y 75 Shore 00 aproximadamente. El material de neumático se distribuye por Monmouth Rubber and Plastics Corporation bajo el nombre comercial de DURAFOAM DK5151HD.
Se contemplan otros materiales de neumático, dependiendo de la aplicación particular, incluyendo, por ejemplo, los fabricados con neopreno y cloropreno y otros materiales esponjosos de caucho de célula cerrada. También pueden utilizarse neumáticos fabricados con policloruro de vinilo (PVC) y acrilonitrilo-butadieno (ABS) (con o sin otros extraíbles, hidrocarburos, negro de carbón y cenizas). Además, neumáticos de construcción de espuma triturada pueden proporcionar alguna funcionalidad a modo de rasqueta, ya que los neumáticos se accionan sobre la superficie mojada que está limpiándose. Los neumáticos fabricados a partir de materiales distribuidos bajo los nombres comerciales de RUBATEX R411, R421, R428, R451 y R4261 (fabricados y distribuidos por Rubatex International, LLC); ENSOLITE (fabricados y distribuidos por Armacell LLC); y productos fabricados y distribuidos por American Converters/VAS, Inc., son además sustitutos funcionales para el DURAFOAM DK5151HD indicado anteriormente.
En determinadas realizaciones, el material de neumático puede contener caucho(s) natural(es) y/o caucho(s) sintético(s), por ejemplo, caucho de nitrilo (acrilonitrilo), caucho de estireno-butadieno (SBR), caucho de etilenopropileno (EPDM), caucho de silicona, caucho de fluorocarbono, caucho de látex, caucho de silicona, caucho de butilo, caucho de estireno, caucho de polibutadieno, caucho de nitrilo hidrogenado (HNBR), neopreno (policloropreno) y mezclas de los mismos.
En determinadas realizaciones, el material de neumático puede contener uno o más elastómeros, por ejemplo, poliacrílicos (es decir, poliacrilonitrilo y polimetilmetacrilato (PMMA)), policlorocarbonos (es decir, PVC), polifluorocarbonos (es decir, politetrafluorometileno), poliolefinas (es decir, polietileno, polipropileno y polibutinelo), poliésteres (es decir, tereftalato de polietileno y politereftalato de butileno), policarbonatos, poliamidas, poliimidas, polisulfonas y mezclas y/o copolímeros de los mismos. Los elastómeros pueden incluir homopolímeros, copolímeros, mezclas de polímeros, redes de interpenetración, polímeros modificados químicamente, polímeros injertados, polímeros cubiertos por superficies y/o polímetros tratados por superficie.
En determinadas realizaciones, el material de neumático puede contener uno o más rellenos, por ejemplo, agentes de refuerzo tales como negro de carbón y sílice, rellenos no reforzadores, sulfuro, agentes reticuladores, agentes de acoplamiento, arcillas, silicatos, carbonato de calcio, ceras, aceites, antioxidantes (es decir, parafenileno diamina antiozonante (PPDA), difenilamina octilada y 1,2-dihidro-2,2,4-trimetilquinolina polimerizado) y otros aditivos.
En determinadas realizaciones, el material de neumático puede formularse para presentar propiedades ventajosas, por ejemplo, una tracción, rigidez, módulo, dureza, resistencia a la tensión, resistencia a los impactos, densidad, resistencia a las roturas, energía de ruptura, resistencia al agrietamiento, elasticidad, propiedades dinámicas, resistencia a flexiones repetidas, resistencia a la abrasión, resistencia al desgate, conservación del color y/o resistencia química (es decir, resistencia a las sustancias presentes en la disolución de limpieza y en la superficie que está limpiándose, por ejemplo, ácidos diluidos, álcalis diluidos, aceites y grasas, hidrocarburos alifáticos, hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos halogenados y/o alcoholes) deseados.
Debe observarse que el tamaño de célula de los neumáticos de espuma de célula cerrada puede afectar a la funcionalidad, en lo que respecta a la tracción, resistencia a los contaminantes, durabilidad, y a otros factores. Los tamaños de célula que oscilan entre 20 μm aproximadamente y 400 μm aproximadamente pueden proporcionar un rendimiento aceptable, dependiendo del peso del robot y del estado de la superficie que está limpiándose. Intervalos particulares incluyen el comprendido entre 20 μm aproximadamente y 120 μm aproximadamente, con un tamaño de célula medio de 60 μm, y más en particular entre 20 μm aproximadamente y 40 μm aproximadamente, para una tracción aceptable a través de una variedad de estados de superficie y de contaminantes.
En determinadas realizaciones, los neumáticos tienen un ancho de 13 mm aproximadamente, aunque neumáticos más anchos proporcionan una tracción adicional. Tal y como se ha indicado anteriormente, los neumáticos puede tener un grosor de 3mm aproximadamente, aunque neumáticos con un grosor de entre 4 mm y 5 mm o superior pueden utilizarse para una mayor tracción. Neumáticos más delgados con un grosor de un milímetro y medio aproximadamente y neumáticos más gruesos de 4 mm y medio aproximadamente pueden ser beneficiosos, dependiendo del peso del robot, velocidad de funcionamiento, patrones de movimiento y texturas de superficie. Neumáticos más gruesos pueden estar sujetos a una deformación permanente por compresión. Sin embargo, si el robot de limpieza es más pesado, neumáticos más grandes pueden ser deseables. También pueden utilizarse neumáticos con bordes exteriores redondeados o cuadrados.
Para aumentar la tracción, el diámetro exterior del neumático puede estar entallado. El entallado proporciona generalmente tracción (a) reduciendo la distancia de transporte para la extracción de fluido desde la banda de contacto proporcionando un vacío al que dirigir el fluido, (b) permitiendo que gran parte del neumático se adapte al suelo, aumentando de ese modo la movilidad de la banda de rodadura, y (c) proporcionando un mecanismo de limpieza que ayuda en la extracción de fluidos. En al menos una instancia, el término “entallado” se refiere a seccionar el material del neumático para proporcionar un patrón de delgadas muescas 1110 en la diámetro exterior del neumático. En una realización, cada muesca tiene una profundidad de 1,5mm aproximadamente y un ancho de 20 a 300 micrones aproximadamente. El entallado puede dejar una base de neumático tan pequeña como 1/2 mm o inferior, por ejemplo, una profundidad de entallado de entre 3 mm y medio en un neumático con un grosor de 4 mm. El patrón de muescas puede proporcionar muescas que estén separadas sustancialmente de manera uniforme, con espacios de entre 2 y 200 mm aproximadamente entre muescas adyacentes. “Separadas de manera uniforme” puede significar, en una instancia, separadas y con un patrón repetido, no necesariamente que cada corte entallado esté a la misma distancia del siguiente. El eje de corte de muesca forma un ángulo G con el eje longitudinal del neumático. El ángulo G oscila entre los 10 y los 50 grados aproximadamente en determinadas realizaciones.
En otras realizaciones, el patrón de entallado es una trama en forma de diamante a intervalos de 3,5 mm que puede estar cortada en ángulos de 45 grados (± 10 grados) alternativos con respecto al eje de rotación. También se contempla un entallado sustancialmente circunferencial, un entallado que expulse líquido a través de canales y otros patrones de entallado. La profundidad y el ángulo de entallado pueden modificarse dependiendo de las aplicaciones particulares. Además, aunque una mayor profundidad o un mayor ancho de entallado pueden aumentar la tracción, este beneficio debe equilibrarse con el efecto de la integridad estructural de la espuma del neumático. En determinadas realizaciones, por ejemplo, se ha determinado que neumáticos con un grosor comprendido entre 3 mm y 4 mm con un entallado cruzado en forma de diamante a intervalos de 7 mm proporciona una buena tracción de neumático. Neumáticos más grandes pueden permitir un patrón más fino, un entallado más profundo y/o un entallado más ancho. Además, neumáticos particularmente anchos o neumáticos fabricados a partir de determinados materiales pueden no requerir ningún entallado para una tracción eficaz. Aunque determinados patrones de entallado puede ser más útiles sobre superficies mojadas o secas, o sobre diferentes tipos de superficies, el entallado que proporcione una tracción constante a través de una variedad de aplicaciones puede ser el más deseable para un robot limpiador de propósito general.
Los diversos materiales, tamaños, configuraciones, entallados, etc., de neumático afectan a la tracción del robot durante su utilización. En determinadas realizaciones, las ruedas del robot ruedan directamente a través del rociado de disolución de limpieza, lo que afecta a la tracción, al igual que los contaminantes encontrados durante la limpieza. Una pérdida de tracción de las ruedas puede provocar ineficiencias de funcionamiento en la forma de deslizamiento de las ruedas, lo que puede dar lugar a que el robot se desvíe de su trayectoria prevista. Esta desviación puede aumentar el tiempo de limpieza y reducir la vida de la batería. Por consiguiente, las ruedas del robot deben tener una configuración que resulte adecuada para una excelente tracción sobre todas las superficies, con el tamaño más pequeño del motor
correspondiente.
Los contaminantes típicos encontrados durante la limpieza incluyen productos químicos, ya sean descargados por el robot o de otro tipo. Ya sea en un estado líquido (por ejemplo, aceite de pino, jabón de manos, cloruro de amonio, etc.) o en un estado seco (por ejemplo, detergente en polvo, polvos de talco, etc.), estos productos químicos pueden descomponer el material de los neumáticos. Además, los neumáticos del robot pueden encontrarse con humedad o con contaminantes mojados de tipo alimenticio (por ejemplo, soda, leche, miel, mostaza, huevos, etc.), contaminantes secos (por ejemplo, migas, arroz, harina, azúcar, etc.) y aceites (por ejemplo, aceite de maíz, mantequilla, mayonesa, etc.). Todos estos contaminantes pueden encontrarse como residuos, charcos o masas líquidas, o manchas secas. Se ha comprobado que los materiales de neumático descritos anteriormente son eficaces a lo hora de resistir la descomposición de material provocado por estos diversos productos químicos y aceites. Además, se ha comprobado que el tamaño de célula y el entallado de neumático descritos son beneficios para mantener la tracción cuando se encuentran contaminantes mojados y secos, productos químicos u otros elementos. Sin embargo, los contaminantes secos en determinadas concentraciones pueden incrustarse dentro del entallado. El limpiador químico utilizado en el dispositivo, descrito posteriormente, también ayuda a emulsionar determinados contaminantes, lo que puede reducir el posible daño provocado por otros contaminantes químicos al diluir estos productos químicos.
Además de los contaminantes que pueden encontrarse durante el uso, los diversos accesorios de limpieza (por ejemplo, cepillos, rasquetas, etc.) del dispositivo afectan a la tracción del dispositivo. La resistencia al avance creada por estos dispositivos, el modo de contacto (es decir, redondeado, afilado, liso, flexible, rugoso, etc.) de los dispositivos, así como la posibilidad de deslizamiento provocada por los contaminantes, varía dependiendo de la superficie que esté limpiándose. Limitando las áreas de contacto entre el robot y la superficie que está limpiándose se reduce la fricción inherente, lo que mejora la estabilidad de la dirección y el movimiento. Se ha demostrado que una fuerza de resistencia al avance de 6,67 N (una libra y media) frente un empuje de entre 13,34 N y 22,24 N (entre tres y cinco libras) es eficaz en robots que pesan aproximadamente entre 2,27 kg y 4,54 kg (entre 5 y 10 libras). Dependiendo del peso del robot limpiador estas cifras pueden variar, pero debe observarse que se obtiene un rendimiento aceptable a una resistencia al avance inferior al 50% aproximadamente y que se mejora con una resistencia al avance inferior al 30% aproximadamente.
Los materiales de neumático (y el tamaño de célula, densidad, dureza, etc. correspondientes), el entallado, el peso del robot, los contaminantes encontrados, el grado de autonomía del robot, el material del suelo, etc., influyen conjuntamente en los coeficientes de tracción total de los neumáticos del robot. Para determinados robots limpiadores, el coeficiente de tracción (COT) para el umbral de movilidad mínimo se ha establecido dividiendo una resistencia al avance de 8,9 N (2 libras) (medida durante la prueba de la rasqueta) por una fuerza normal de 26,7 N (seis libras) aplicada a los neumáticos. Por tanto, este umbral de movilidad mínimo es de 0,33 aproximadamente. Un umbral objetivo de 0,5 se determinó midiendo el rendimiento de neumáticos de espuma negra triturada. Los coeficientes de tracción de muchos de los materiales descritos anteriormente están dentro de un intervalo COT comprendido entre 0,25 y 0,47, por lo tanto dentro del intervalo aceptable entre el umbral de movilidad y el umbral objetivo. Además, son deseables neumáticos que presenten poca variabilidad en los coeficientes de tracción entre superficies mojadas y superficies secas, dada la variedad de condiciones de trabajo a las que está expuesto el robot limpiador.
El dispositivo de limpieza del robot también puede beneficiarse utilizando revestimientos o fundas que envuelvan al menos parcialmente o totalmente los neumáticos. Materiales absorbentes tales como algodón, lino, papel, seda, cuero poroso, gamuza, etc., pueden utilizarse junto con los neumáticos para aumentar la tracción. Como alternativa, estos revestimientos pueden sustituir completamente a las ruedas cauchotadas montándolos simplemente en el diámetro exterior 1104 del elemento de rueda con forma de copa 1102. Ya se utilicen como revestimiento de los neumáticos de caucho o como una alternativa total a los neumáticos de caucho, los materiales pueden intercambiarse por el usuario o pueden extraerse y sustituirse de manera automatizada en una estación de base o de carga. Además, el robot puede proporcionar al usuario final conjuntos de neumáticos de diferentes materiales, con instrucciones para utilizar neumáticos particulares sobre superficies de suelo particulares.
La solución de limpieza utilizada en el robot limpiador debe poder emulsionar rápidamente los contaminantes y quitar los residuos secos de las superficies sin dañar el robot o la propia superficie. Dados los efectos adversos descritos anteriormente con relación a los neumáticos del robot y a determinados productos químicos, la agresividad de la disolución de limpieza debe equilibrarse con los impactos negativos a corto y a largo plazo en los neumáticos y en otros componentes del robot. En vista de estas consideraciones, prácticamente cualquier material de limpieza que cumpla los requisitos de limpieza particulares puede utilizarse con el robot de limpieza. En general, por ejemplo, puede utilizarse una disolución que incluya tanto un agente tensoactivo como un agente quelante. Además, puede añadirse un agente equilibrador de pH tal como ácido cítrico. Añadiendo un agente aromático, tal como eucalipto, lavanda y/o lima, por ejemplo, puede mejorarse la introducción en el mercado de un limpiador de este tipo, contribuyendo a que el usuario perciba que el dispositivo realiza una limpieza eficaz. Un color azul, verde u otro color apreciable también puede ayudar a distinguir el limpiador por motivos de seguridad o por otros motivos. La disolución también puede estar diluida y aún así limpiar de manera eficaz cuando se utilice junto con el robot limpiador. Durante el funcionamiento, hay una alta probabilidad de que el robot limpiador pueda pasar sobre un área de suelo particular varias veces, reduciendo de ese modo la necesidad de utilizar un limpiador de gran intensidad. Además, el limpiador diluido reduce los problemas de desgaste en los neumáticos y en otros componentes, tal y como se ha descrito anteriormente. Un limpiador que se ha demostrado eficaz para la limpieza, sin provocar daños en los componentes del robot, incluye poliglucosa de alquilo (por
ejemplo, en una concentración entre el 1% y el 3%) y etilendiamina-tetraacetato de tetrapotasio (EDTA de tetrapotasio) (por ejemplo, en una concentración entre el 0,5% y el 1,5%). Durante el uso, esta disolución de limpieza se diluye con agua para generar una disolución de limpieza que presenta, por ejemplo, entre el 3% y el 6% de limpiador aproximadamente y entre el 94% y el 97% de agua aproximadamente. Por consiguiente, en este caso, la disolución de limpieza aplicada realmente al suelo puede ser tan pequeña como entre el 0,03% y el 0,18% de agente tensoactivo y entre el 0,01% y el 0,1% de agente quelante. Por supuesto, otros limpiadores y concentraciones del mismo pueden utilizarse con el robot limpiador divulgado.
Por ejemplo, las familias de agentes tensoactivos y de agentes quelantes divulgados en la patente estadounidense
6.774.098 también son adecuadas para aplicarse en el robot que presenta los materiales y las configuraciones de neumático divulgados. Sin embargo, para equilibrar la agresividad de los limpiadores divulgados en la patente '098 con el desgaste producido en los componentes de la máquina, se prefiere que los agentes de limpieza (i) no incluyan ningún disolvente o que incluyan un disolvente a un porcentaje inferior al del agente quelante de un disolvente de alcohol o que presente los disolventes divulgados en concentraciones comprendidas entre 1/2 y 1/100, y/o (ii) que estén diluidos además para un uso de un única pasada determinista, de pasadas repetidas deterministas o de múltiples pasadas aleatorias en un robot mediante el 20% ± 15% (pasada única), el 10% ± 8% (pasada repetida) y entre el 5% y el 0,1% (múltiples pasadas aleatorias) respectivamente, de las concentraciones divulgadas; y/o (iii) que se combinen además con un agente antiespumante conocido por ser compatible con el agente tensoactivo y con el agente quelante seleccionados en los mismos porcentajes o en porcentajes inferiores que los limpiadores de alfombras comerciales, por ejemplo, menos del 5% de emulsión de silicona, y/o (iv) que se sustituyan por o que se mezclen de manera compatible con un eliminador de olores de cultivos bacterianos viables.
En determinadas realizaciones, la disolución de limpieza utilizada en el robot limpiador incluye (o es) una o más realizaciones del “limpiador de superficies duras” descrito en la patente estadounidense 6.774.098, preferiblemente sujeto a los puntos (i), (ii), (iii) y/o (iv) anteriores. Determinadas realizaciones del "limpiador de superficies duras" de la patente estadounidense 6.774.098 se describen los siguientes párrafos.
En una realización, el limpiador de superficies duras comprende: (a) un sistema tensoactivo que consiste en óxidos de amina con la fórmula general (I):
- o sales de amina cuaternaria con la fórmula general (II):
- o combinaciones de los óxidos de amina y de las sales de amina cuaternaria anteriores; y (b) un compuesto orgánico polar muy ligeramente soluble en agua que presenta una solubilidad en agua que oscila entre el 0,1% y 1,0% en peso aproximadamente, oscilando una relación de peso del compuesto orgánico polar muy ligeramente soluble en agua con respecto al sistema tensoactivo entre 0,1:1 aproximadamente y 1:1 aproximadamente, donde R1 y R2 son iguales o diferentes y se seleccionan a partir del grupo que consiste en metilo, etilo, propilo, isopropilo, hidroxietilo e hidroxipropilo, R3 se selecciona a partir del grupo que consiste en alquilos de cadena lineal, alquilos de cadena ramificada, heteroalquilos de cadena lineal, heteroalquilos de cadena ramificada y éteres de alquilo, presentando cada uno entre 10 y 20 átomos de carbono aproximadamente, R4 se selecciona a partir del grupo que consiste en grupos de alquilo que presentan entre 1 y 5 átomos de carbono aproximadamente, y X es un átomo de halógeno.
En otra realización, el limpiador de superficies duras comprende: (a) o bien (i) una combinación de un agente tensoactivo no iónico y un agente tensoactivo de amonio cuaternario o bien (ii) un agente tensoactivo anfotérico, oscilando la cantidad total presente del agente tensoactivo entre el 0,001% y el 10% aproximadamente, donde el agente tensoactivo no iónico se selecciona a partir de un grupo que consiste en un éter de alquilfenol alcoxilado, un alcohol alcoxilado, o un agente tensoactivo no iónico semipolar seleccionado a partir del grupo que consiste en monoalquilo de cadena larga,
dióxidos de amina de trialquilo de cadena corta, óxidos de amina de alquilamidodialquilo, sulfóxidos y óxidos de fosfina;
(b) no más del 50% de al menos un disolvente orgánico dispersable o soluble en agua que presente una presión de vapor de al menos 0,001 mm Hg a 25ºC; (c) entre el 0,01% y el 25% de etilendiamina-tetraacetato de tetraamonio (EDTA de tetraamonio) como un agente quelante; y (d) agua.
En otra realización adicional, el limpiador de superficies duras comprende (a) un agente tensoactivo seleccionado a partir del grupo que consiste en agentes tensoactivos aniónicos, agentes tensoactivos no iónicos y mezclas de los mismos con, opcionalmente, un agente tensoactivo de amonio cuaternario, oscilando la cantidad total presente de agente tensoactivo entre el 0,001% y el 10% en peso aproximadamente; (b) al menos un disolvente orgánico dispersable o soluble en agua que presente una presión de vapor de al menos 0,001 mm Hg a 25ºC, seleccionándose el al menos un disolvente orgánico a partir del grupo que consiste en alcanoles, dioles, éteres de glicol y mezclas de los mismos presentes en una cantidad que oscila entre el 1% y el 50% en peso aproximadamente del limpiador; (c) etilendiamina-tetraacetato de tetrapotasio (EDTA de potasio) como un agente quelante, estando presente el EDTA de potasio entre el 0,01% y el 25% en peso aproximadamente del limpiador; y (d) agua.
En otra realización adicional, el limpiador de superficies duras comprende (a) un agente tensoactivo no iónico con, opcionalmente, un agente tensoactivo de amonio cuaternario, oscilando la cantidad total presente del agente tensoactivo entre el 0,001% y el 10% aproximadamente, donde el agente tensoactivo no iónico se selecciona a partir del grupo que consiste en un éter de alquilfenol alcoxilado, un alcohol alcoxilado, o un agente tensoactivo no iónico semipolar seleccionado a partir del grupo que consiste en monoalquilo de cadena larga, dióxidos de amina de trialquilo de cadena corta, óxidos de amina de alquilamidodialquilo, sulfóxidos y óxidos de fosfina; (b) no más del 50% de al menos un disolvente orgánico dispersable o soluble en agua que presente una presión de vapor de al menos 0,001 mm Hg a 25ºC;
(c) entre el 0,01% y el 25% de etilendiamina-tetraacetato de tetraamonio (EDTA de tetraamonio) como un agente quelante; y (d) agua.
En determinadas realizaciones, el limpiador de superficies duras presenta una viscosidad inferior a 100 cps aproximadamente y comprende: (a) al menos el 85% aproximadamente de agua, en la que se disuelve (b) al menos un 0,45 aproximadamente de equivalente por kilogramo de un anión inorgánico que, cuando se combina con iones de calcio, forma una sal que presenta una solubilidad no superior a 0,2 g/100 g de agua a 25ºC, donde el anión es un ión de carbonato, de fluoruro o de metasilicato, o una mezcla de tales aniones, (c) al menos el 0,3% en peso, en base al peso de la composición, de un agente tensoactivo detersivo que incluye un óxido de amina de la forma RR1R2N -> O donde R es C6-C12 alquilo y R1 y R2 son, de manera independiente, C1-4 alquilo o C1-4 hidroxialquilo, y (d) al menos el 0,5% en peso aproximadamente de un agente de blanqueo, en base al peso de la composición, donde la composición de limpieza es alcalina y esencialmente libre de agentes quelantes, sales que contienen fósforo, y abrasivos.
En determinadas realizaciones, la disolución de limpieza utilizada en el robot limpiador incluye (o es) una o más realizaciones de los limpiadores de superficies duras descritos en las patentes estadounidenses números 5.573.710, 5.814.591, 5.972.876, 6.004.916, 6.200.941 y 6.214.784.
La patente estadounidense número 5.573.710 divulga una composición de limpieza acuosa de múltiples superficies que puede utilizarse para la eliminación de grasas y manchas en superficies duras o en sustratos fibrosos duros tales como alfombras y tapicerías. La composición contiene (a) un sistema tensoactivo que consiste en óxidos de amina con la fórmula general (I):
- o sales de amina cuaternaria con la fórmula general (II):
- o combinaciones de los óxidos de amina y de las sales de amina cuaternaria anteriores; y (b) un compuesto orgánico
polar muy ligeramente soluble en agua. El compuesto orgánico polar muy ligeramente soluble en agua puede presentar una solubilidad en agua que oscila entre el 0,1% y el 1,0% en peso aproximadamente, y la relación de peso del compuesto orgánico polar muy ligeramente soluble en agua con respecto al sistema tensoactivo puede oscilar entre 0,1:1 aproximadamente y 1:1 aproximadamente. R1 y R2 pueden seleccionarse a partir del grupo que consiste en metilo, etilo, propilo, isopropilo, hidroxietilo e hidroxipropilo. R1 y R2 pueden ser iguales o diferentes. R3 puede seleccionarse a partir del grupo que consiste en alquilos de cadena lineal, alquilos de cadena ramificada, heteroalquilos de cadena lineal, éteres de alquilo y heteroalquilos de cadena ramificada, presentando cada uno entre 10 y 20 átomos de carbono aproximadamente. R4 puede seleccionarse a partir del grupo que consiste en grupos de alquilo que presentan entre 1 y 5 átomos de carbono aproximadamente. X es un átomo de halógeno.
En determinados casos, la composición incluye además un compuesto orgánico soluble en agua en una cantidad efectiva para reducir la formación de estrías. El compuesto orgánico soluble en agua puede seleccionarse a partir de éteres de glicol solubles en agua y alcoholes de alquilo solubles en agua. El compuesto orgánico soluble en agua puede presentar una solubilidad en agua de al menos el 14,5% en peso. La relación de peso del sistema tensoactivo con respecto al compuesto orgánico soluble en agua puede oscilar entre 0,033:1 aproximadamente y 0,2:1 aproximadamente.
La patente estadounidense número 5.814.591 describe un limpiador acuoso de superficies duras con una eliminación de tierra mejorada. El limpiador incluye (a) o bien (i) un agente tensoactivo no iónico, un agente tensoactivo anfotérico o una combinación de los mismos, o bien (ii) un agente tensoactivo de amonio cuaternario, estando presentes los agentes tensoactivos en un cantidad para una limpieza eficaz; (b) al menos un disolvente orgánico dispersable o soluble en agua que presente una presión de vapor de al menos 0,001 mm Hg a 25ºC, estando presente el al menos un disolvente orgánico en una cantidad para una solubilidad o dispersión eficaces; (c) etilendiamina-tetraacetato de amonio (EDTA de amonio) como un agente quelante, estando presente el EDTA de amonio en una cantidad eficaz para mejorar la eliminación de tierra en el limpiador; y (d) agua. El agente tensoactivo total puede estar presente en una cantidad de entre el 0,001% y un 10% aproximadamente. En un producto concentrado, el agente tensoactivo puede estar presente hasta el 20% en peso. El agente tensoactivo no iónico puede seleccionarse a partir del grupo que consiste en un éter de alquilfenol alcoxilado, un alcohol alcoxilado, o un agente tensoactivo no iónico semipolar seleccionado a partir del grupo que consiste en monoalquilo de cadena larga, dióxidos de amina de trialquilo de cadena corta, óxidos de amina de alquilamidodialquilo, sulfóxidos y óxidos de fosfina. El al menos un disolvente orgánico dispersable o soluble en agua puede estar presente en una cantidad no superior al 50% en peso del limpiador. El EDTA de amonio puede ser un EDTA de tetraamonio y estar presente en una cantidad comprendida entre el 0,01% y el 25% en peso aproximadamente del limpiador total.
La patente estadounidense número 5.972.876 divulga un limpiador acuoso de superficies duras que comprende (a) un agente tensoactivo seleccionado a partir del grupo que consiste en agentes tensoactivos aniónicos, agentes tensoactivos no iónicos y mezclas de los mismos con, opcionalmente, un agente tensoactivo de amonio cuaternario, estando presente la cantidad total de agente tensoactivo en una cantidad para una limpieza eficaz; (b) al menos un disolvente orgánico dispersable o soluble en agua que presente una presión de vapor de al menos 0,001 mm Hg a 25ºC, estando presente el disolvente orgánico en una cantidad para una solubilidad o dispersión eficaz; (c) etilendiamina-tetraacetato de tetrapotasio (EDTA de potasio) como un agente quelante, estando presente el EDTA de potasio en una cantidad eficaz para mejorar la eliminación de tierra en el limpiador; y (d) agua. La cantidad total de agente tensoactivo puede estar presente en una cantidad comprendida entre el 0,001% y el 10% en peso aproximadamente. El al menos un disolvente orgánico puede seleccionarse a partir del grupo que consiste en alcanoles, dioles, éteres de glicol y mezclas de los mismos, y está presente en una cantidad comprendida entre el 1% y el 50% en peso aproximadamente del limpiador. El EDTA de potasio puede estar presente entre el 0,01% y el 25% en peso aproximadamente del limpiador.
La patente estadounidense número 6.004.916 divulga un limpiador acuoso de superficies duras que contiene (a) un agente tensoactivo no iónico o un agente tensoactivo anfotérico con, opcionalmente, un agente tensoactivo de amonio cuaternario, estando presentes los agentes tensoactivos en una cantidad para una limpieza eficaz; (b) al menos un disolvente orgánico dispersable o soluble en agua que presente una presión de vapor de al menos 0,001 mm Hg a 25ºC, estando presente el al menos un disolvente orgánico en una cantidad para una solubilidad o una dispersión eficaces; (c) etilendiamina-tetraacetato de amonio (EDTA de amonio) como un agente quelante, estando presente el EDTA de amonio en una cantidad eficaz para mejorar la eliminación de tierra en el limpiador; y (d) agua. El agente tensoactivo puede ser un agente tensoactivo no iónico con, opcionalmente, un agente tensoactivo de amonio cuaternario. El agente tensoactivo no iónico puede seleccionarse a partir del grupo que consiste en un éter de alquilfenol alcoxilado, un alcohol alcoxilado, o un agente tensoactivo no iónico semipolar seleccionado a partir del grupo que consiste en monoalquilo de cadena larga, dióxidos de amina de trialquilo de cadena corta, óxidos de amina de alquilamidodialquilo, sulfóxidos y óxidos de fosfina. La cantidad total del agente tensoactivo puede estar presente entre el 0,001% y el 10% aproximadamente. El al menos un disolvente orgánico dispersable o soluble en agua puede estar presente en una cantidad no superior al 50% en peso del limpiador. El EDTA de amonio puede ser un EDTA de tetraamonio que esté presente en una cantidad de entre el 0,01% y el 25% en peso aproximadamente del limpiador total.
La patente estadounidense número 6.200.941 divulga una composición de limpieza diluida para superficies duras. La composición de limpieza contiene (a) al menos el 85% de agua aproximadamente, en la que se disuelve (b) al menos un 0,45 aproximadamente de equivalente por kilogramo de un anión inorgánico que, cuando se combina con iones de calcio, forma una sal que presenta una solubilidad no superior a 0,2 g/100 g de agua a 25ºC; (c) al menos el 0,3% en
peso, en base al peso de la composición, de un agente tensoactivo detersivo. La composición presenta preferentemente una viscosidad inferior a 100 cps aproximadamente. El anión puede ser un ión de carbonato, de fluoruro o de metasilicato, o una mezcla de tales aniones. El agente tensoactivo detersivo puede incluir un óxido de amina de la forma RR1R2N -> O donde R es C6-C12 alquilo y R1 y R2 son, de manera independiente, C1-4 alquilo o C1-4 hidroxialquilo. La composición puede contener además al menos el 0,5% en peso aproximadamente de un agente de blanqueo, en base al peso de la composición. En un caso, la composición de limpieza es alcalina y esencialmente libre de agentes quelantes, sales que contienen fósforo, y abrasivos.
La patente estadounidense número 6.214.784 describe una composición similar a la descrita en la patente estadounidense número 5.972.876. La composición puede incluir carbonato de dipotasio como un tampón.
Opcionalmente, el fluido de limpieza puede utilizarse para refrigerar el motor o el motor puede utilizarse para calentar el fluido de limpieza. El motor utilizado para hacer girar el cepillo de limpieza principal disipa una energía considerable en forma de calor. Este calor reduce la vida del motor y de los componentes electrónicos. Es posible conducir el fluido de limpieza en torno a este motor de manera que el calor se transfiera desde el motor al calor. Esto puede mejorar el rendimiento de limpieza y reducir el esfuerzo del motor. Una estructura incluiría un sistema de conductos, componentes de transferencia de calor y materiales conductores de calor para el sistema de conductos y/o las partes de motor en contacto con el sistema de conductos. Además, la utilización de un motor de rotor en mojado para la bomba de fluido o el mecanismo de cepillo permitiría que el motor esté sumergido en el tanque limpio, lo que podría simplificar las conexiones así como depositar calor residual en el fluido de limpieza.
El módulo de rueda de morro 960, mostrado en una vista en despiece ordenado en la FIG. 18 y en una vista seccionada en la FIG. 19, incluye una rueda de morro 962 alojada en un alojamiento orientable 964 y acoplada a un conjunto de soporte vertical 966. El módulo de rueda de morro 960 está acoplado al armazón 200 delante de los módulos de limpieza y proporciona un tercer elemento de soporte para soportar el armazón 200 con respecto a la superficie de limpieza. El conjunto de soporte vertical 966 está acoplado de manera pivotante al alojamiento orientable 964 en un extremo inferior del mismo y permite al alojamiento orientable pivotar alejándose del armazón 200 cuando el armazón se eleva con respecto a la superficie de limpieza o cuando la rueda de morro bordea un risco. Un extremo superior del conjunto de soporte vertical 966 pasa a través del armazón 200 y puede rotar con respecto al mismo para permitir que todo el módulo de rueda de morro 960 rote libremente alrededor de un eje sustancialmente vertical a medida que el robot 100 se desplaza sobre la superficie de limpieza mediante las ruedas de accionamiento de transporte traseras 902 y 904. Por consiguiente, el módulo de rueda de morro se autoalinea con respecto a la dirección de transporte del robot.
El armazón 200 está equipado con un pozo de montaje de rueda de morro 968 para alojar en el mismo el módulo de rueda de morro 960. El pozo 968 está formado en el lado inferior del armazón 200 en un borde circunferencial delantero del mismo. El extremo superior del conjunto de soporte vertical 966 atraviesa un orificio a través del armazón 200 y está capturado en el orificio para acoplar la rueda de morro al armazón. El extremo superior del conjunto de soporte vertical 966 también interactúa con elementos de detección acoplados al armazón 200 en su lado superior.
El conjunto de rueda de morro 962 está configurado con una rueda moldeada de plástico 972 que presenta salientes de eje 974 que se extienden desde la misma y está soportado para girar con respecto al alojamiento orientable 964 mediante orificios de eje opuestos alineados conjuntamente 970 formando un eje de rotación de rueda de accionamiento. La rueda de plástico 972 incluye tres muescas circunferenciales en su diámetro exterior. Una muesca central 976 está prevista para alojar en la misma un seguidor de leva 998. La rueda de plástico incluye además un par de muescas de neumático 978 circunferenciales y simétricamente opuestas para alojar en las mismas una junta tórica elastomérica 980. Las juntas tóricas elastoméricas 980 hacen contacto con la superficie de limpieza durante el funcionamiento y las propiedades del material de las juntas tóricas se seleccionan para proporcionar un coeficiente de fricción deseado entre la rueda de morro y la superficie de limpieza. El conjunto de rueda de morro 962 es un elemento pasivo que está en contacto rodante con la superficie de limpieza a través de las juntas tóricas 980 y que gira alrededor de su eje de rotación formado por el saliente de eje 974 cuando el robot 100 se desplaza sobre la superficie de limpieza.
El alojamiento orientable 964 está formado con un par de superficies de horquilla opuestas con orificios de pivote opuestos alineados conjuntamente 982 formados a través de las mismas para alojar en los mismos el conjunto de soporte vertical 966. Un elemento de acoplamiento vertical 984 incluye un elemento de pivote 986 en su extremo inferior que se instala entre las superficies de horquilla. El elemento de pivote 986 incluye un taladro de eje de pivote 988 formado en el mismo para alinearse con el orificio de pivote coalineado 982. Una varilla de pivote 989 se extiende a través de los orificios de pivote coalineados 982 y está montada a presión dentro del taladro de eje de pivote 988 quedando capturada en el mismo. Un resorte de torsión 990 está instalado sobre la varilla de pivote 988 y proporciona una fuerza elástica que empuja el alojamiento orientable 964 y el conjunto de rueda de morro 962 hasta una posición extendida hacia abajo haciendo que la rueda de morro 962 gire hasta una orientación que coloca la rueda de morro 962 más distalmente por debajo de la superficie inferior del armazón 200. La posición extendida hacia abajo es una posición no operativa. La constante elástica del resorte de torsión 990 es lo bastante pequeña como para que el peso del robot 100 supere su fueza de empuje cuando el robot 100 está colocado sobre la superficie de limpieza para la limpieza. Como alternativa, cuando el conjunto de rueda de morro pasa sobre un risco, o se eleva con respecto a la superficie de limpieza, la fuerza de empuje del resorte de torsión hace pivotar la rueda de morro hasta la posición no operativa extendida hacia abajo. Esta condición se detecta por un sensor de bajada de rueda, descrito posteriormente, y se envía una señal al controlador maestro 300 para detener el desplazamiento o para iniciar alguna otra acción.
El elemento de acoplamiento vertical 984 incluye una parte de árbol vertical hueca 992 que se extiende hacia arriba desde el elemento de pivote 986. La parte de árbol hueca 992 pasa a través del orificio del armazón 200 y queda capturada en el mismo mediante un anillo de retención 994 y una arandela de empuje 996. Esto acopla el conjunto de rueda de morro 960 al armazón y le permite girar libremente alrededor de un eje vertical cuando el robot se está desplazando.
El módulo de rueda de morro 960 está equipado con elementos de detección que generan señales de sensor utilizadas por el módulo de control maestro 300 para contar las revoluciones de las ruedas, para determinar la velocidad de rotación de las ruedas y para detectar una condición de bajada de rueda, por ejemplo, cuando el alojamiento orientable 964 pivota hacia abajo mediante la fuerza del resorte de torsión 990. Los sensores generan una señal de rotación de rueda utilizando un émbolo de seguimiento de leva 998 que incluye un elemento de detección que se mueve en respuesta a la rotación de la rueda. El seguidor de leva 998 comprende una varilla con forma de L, estando soportada de manera móvil la parte vertical dentro del árbol hueco 992 pasando por tanto a través del orificio del armazón 200 para extenderse por encima de la superficie superior del mismo. El extremo inferior de la varilla 992 forma un seguidor de leva que está montado dentro de la muesca circunferencial central de rueda 976 y que puede moverse con respecto a la misma. El seguidor de leva 998 está soportado en contacto con un cubo desviado 1000 mostrado en la FIG. 18. El cubo desviado 1000 comprende un contorno excéntrico formado de manera no simétrica alrededor del eje de rotación de rueda de morro dentro de la muesca circunferencial 976. Con cada rotación de la rueda 962, el cubo desviado 1000 produce una oscilación del seguidor de leva 998, el cual se mueve en vaivén a lo largo de un eje sustancialmente vertical.
Las FIGS. 33 a 35 muestran una estructura alternativa de la rueda orientable delantera. Tal y como se muestra en las FIGS. 33 y 34, la rueda orientable delantera puede estar estructurada generalmente tal y como se ha descrito anteriormente y con un diseño que integre las funciones de un sensor de estasis (para determinar que la rueda orientable delantera no accionada está girando) y de un conmutador de bajada de rueda (para determinar que ya no hace contacto con el suelo). Un elemento con forma de anzuelo 998 que presenta un árbol vertical y un gancho horizontal está en forma de bucle alrededor de un refuerzo excéntrico 999 formado en el centro de la rueda orientable. Mientras que la rueda orientable gira alrededor de su eje de rotación para un movimiento de avance y alrededor del soporte 984 para girar, el elemento de detección de elemento de anzuelo 998 puede girar libremente dentro del soporte 984 (sin impedir el giro de la rueda orientable) pero también puede deslizarse verticalmente dentro del soporte 984. A medida que el accionador se mueve hacia arriba y hacia abajo de manera sinusoidal, un sensor (como el descrito en este documento, generalmente un sensor de “estasis” óptico o magnético próximo a la parte superior del elemento 998) puede utilizarse para comprobar si el robot se desplaza hacia delante. Como alternativa, se utilizan dos sensores, cada uno cerca de cada extremo vertical del posible desplazamiento del elemento 998, es decir, separados en sustancialmente el doble de la desviación del refuerzo 999. Dos sensores mejoran la resolución. Como alternativa, los dos sensores pueden modelarse como, o sustituirse por un sensor lineal para proporcionar un perfil analógico a lo largo del tiempo de la rotación de la rueda (por ejemplo, incluso con dos sensores solamente, si se colocan con cuidado, la intensidad de salida analógica de la detección óptica, magnética o eléctrica de los extremos opuestos del elemento 998 puede proporcionar extremos opuestos de una señal sustancialmente sinusoidal durante la rotación, proporcionando información de la velocidad y de odometría limitada). Están colocados según la posición de la rueda orientable delantera en su suspensión durante la utilización normal del robot. Además, un sensor de bajada de rueda (de nuevo, óptico, magnético o similar) está colocado debajo de los sensores de estasis. Tal y como se ha indicado, la rueda se empuja en sus alojamientos de soporte 984, 970 para pivotar y moverse dentro de un intervalo vertical de giro y proporcionar un suspensión elástica. Puesto que el elemento 998 se mueve dentro o por debajo del alcance del sensor de bajada de rueda, puede detectarse si la rueda delantera del robot desciende debido a un risco o a la recogida del robot. Por consiguiente, el conjunto con el elemento 998 y los sensores funciona como un sensor de estasis y como un sensor de bajada de rueda, y también puede actuar como un sensor de velocidad. Tal y como se ha indicado en este documento, el entallado del material de neumático es una trama de cortes diagonales. Estos cortes pueden estar en ángulos comprendidos entre 20 y 70 grados con respecto a la línea de movimiento de avance del robot.
Un detector de rueda de una sola ocurrencia por revolución incluye un imán permanente 1002 acoplado al extremo superior de la varilla con forma de L mediante un elemento de acoplamiento 1004. El imán 1002 oscila a través de un movimiento vertical periódico con cada revolución completa de la rueda de morro. El imán 1002 genera un campo magnético que se utiliza para interactuar con un conmutador de láminas, no mostrado, montado en el armazón 200 en una ubicación fija con respecto al imán móvil 1002. El conmutador de láminas se activa por el campo magnético cada vez que el imán 1002 está en la posición superior total en su desplazamiento. Esto genera una única señal por revolución que es detectada por el controlador maestro 300. Un segundo conmutador de láminas también puede estar situado cerca del imán 1002 y calibrado para generar una señal de bajada de rueda. El segundo conmutador de láminas está colocado en una ubicación que se verá afectada por el campo magnético cuando el imán 1002 baja hasta la posición no operativa de bajada de rueda.
Factor de forma básica
En una realización del robot de la presente invención, el diámetro de la sección transversal circular 102 del robot es de 370 mm o 14,54 pulgadas, es decir, de 35 a 40 cm o de 12 a 15 pulgadas aproximadamente, y la altura del robot 100 por encima de la superficie de limpieza es de 85 mm o 3,3 pulgadas, es decir, de 70 a 100 mm o de 3 a 4 pulgadas y media aproximadamente. Este tamaño se desplazará por el portal de una vivienda, debajo de los zócalos, y limpiará por debajo
de muchas sillas, mesas, módulos portátiles y taburetes típicos y por detrás y al lado de algunos retretes, soportes de lavabos y otros artículos de porcelana. Sin embargo, el robot de limpieza autónomo 100 de la presente invención puede construirse con otro diámetro de sección transversal y con otras dimensiones de altura, así como con otras formas de sección transversal, por ejemplo, cuadradas, rectangulares y triangulares, y formas volumétricas, por ejemplo, cúbicas, de barra y piramidales. La altura del robot es inferior a la de un zócalo de armario de 25,4 cm (10 pulgadas) (aproximadamente la altura de un zócalo accesible para una silla de ruedas o zócalos europeos), y preferentemente inferior a la de un zócalo de armario de 10,16 cm (4 pulgadas) (el estándar americano más bajo). Como alternativa, la altura de la parte del robot que limpia dentro de un zócalo puede estar limitada de esta manera, siendo más alto el resto del robot.
Una realización de un robot según la invención utiliza una estructura física altamente integrada y puede fabricarse como un producto comercial producido en masa. Tal y como se muestra en la FIG. 1B, una realización de este tipo incluye varias partes: el cuerpo del robot, el tanque de fluido mojado, la batería y un cabezal de limpieza. El tanque puede ser un elemento estructural (por ejemplo, el robot se coge por el asa del tanque lleno de fluido), o el robot puede ser una estructura de armazón-cuerpo o un conjunto de estructuras monocasco autoportantes. Definido en determinadas circunstancias, monocasco puede significar “sustancialmente monocasco”, o “al menos parcialmente monocasco”, y otras definiciones alternativas no se excluyen (por ejemplo, robots que presentan nervaduras de soporte o bastidores, o que incluyen un cuerpo de soporte de carga que también puede presentar elementos a modo de armazón tal como un soporte en voladizo para otros elementos). Los robots que presentan una variedad de componentes están dentro del alcance de esta invención. Un robot de limpieza de este tipo incluye un cepillo o un elemento frotador accionados por motor, un primer alojamiento que aloja un tanque de fluido y un segundo alojamiento que aloja un mecanismo de accionamiento orientable. Un mecanismo de acoplamiento acopla el primer alojamiento al segundo alojamiento para formar una superficie exterior sustancialmente cilíndrica del robot de limpieza. El robot de limpieza dispensa fluido desde el tanque de fluido y cepilla o frota una superficie humedecida por el fluido.
En otra realización, el robot de limpieza incluye un cepillo o elemento frotador accionados por motor, un tanque formado como una sección cilíndrica superior que almacena fluido, y una plataforma formada como una sección cilíndrica inferior. La plataforma aloja un mecanismo de accionamiento orientable. Un mecanismo de acoplamiento acopla el tanque a la plataforma, coincidiendo la sección cilíndrica superior del tanque con la sección cilíndrica inferior de la plataforma para formar una superficie exterior sustancialmente cilíndrica del robot de limpieza.
La integración de un tanque de fluido como parte de un cuerpo cilíndrico permite llevar a cabo una limpieza en mojado mediante un robot autónomo con el máximo tiempo de limpieza posible. Si el cuerpo no es cilíndrico en su totalidad, es decir, no presenta un perímetro circular, la autonomía se ve afectada ya que salir de esquinas y corredores ligeramente mayores que el robot se vuelve más difícil. Integrando el tanque de fluido dentro del cuerpo del robot puede maximizarse el volumen del tanque. Otras formas de ancho constante (triángulo de Reuleaux o polígono de ancho constante) también son posibles como una forma perimétrica y se considera que están dentro del significado del término “cilíndrico” para los fines de esta memoria descriptiva, pero el perímetro circular tiene el área interna máxima de formas de ancho constante y, por lo tanto, la máxima capacidad posible de fluido.
Otra realización adicional del robot de limpieza descrito en este documento incluye un compartimento de fluido residual, un compartimento de fluido dispensado, un tanque parcialmente monocasco que aloja al menos uno de entre el compartimento de fluido residual y el compartimento de fluido dispensado, y una plataforma parcialmente monocasco que aloja un mecanismo de accionamiento orientable. Un mecanismo de acoplamiento acopla el tanque parcialmente monocasco a la plataforma parcialmente monocasco para formar una superficie exterior sustancialmente cilíndrica del robot de limpieza. El robot de limpieza cepilla una superficie humedecida al menos en parte por el fluido dispensado por el robot de limpieza.
Otra realización incluye un cepillo o un elemento frotador accionados por motor, un tanque que aloja un compartimento de fluido para almacenar fluido, una plataforma que incluye un bastidor que aloja al tanque, una conexión de fluidos entre el tanque y la plataforma, y una conexión de vacío entre el tanque y la plataforma. Un acoplamiento engancha mecánicamente el tanque a la plataforma. El enganche del mecanismo acoplamiento sella la conexión de fluidos y la conexión de vacío y forma una superficie exterior sustancialmente cilíndrica del robot de limpieza. El robot de limpieza cepilla una superficie humedecida al menos en parte por el fluido del compartimento de fluido. El fluido del compartimento de fluido puede, pero no necesariamente, recogerse por el aspirador (que puede recoger solamente partículas secas antes del cepillo o elemento frotador).
Otra realización adicional incluye un cepillo o un elemento frotador accionados por motor, un tanque monocasco que aloja un compartimento de fluido, y una plataforma que incluye un bastidor pivotante que aloja un extremo del tanque y que puede girar para acoplar el tanque monocasco a la plataforma. Un acoplamiento engancha mecánicamente el tanque monocasco a la plataforma, de manera que el enganche del acoplamiento forma una superficie exterior sustancialmente cilíndrica del robot de limpieza. El robot de limpieza cepilla una superficie humedecida al menos en parte por el fluido del compartimento de fluido. El bastidor pivotante puede estar dispuesto opcionalmente para alojar el tanque en el mismo ángulo en que lo llevaría un usuario. Si el tanque cuelga de la mano de un usuario en un ángulo debido a una configuración de asa, entonces el tanque podría
Otra realización alternativa del robot limpiador incluye un cepillo o elemento frotador accionado por motor, un tanque que
aloja un compartimento de fluido para almacenar líquido, una plataforma que incluye un bastidor que aloja al tanque, una conexión de fluidos entre el tanque y la plataforma, y una conexión de vacío entre el tanque y la plataforma. Un acoplamiento engancha mecánicamente el tanque a la plataforma, de manera que el enganche del acoplamiento sella la conexión de fluidos y la conexión de vacío y forma una superficie exterior sustancialmente cilíndrica del robot de limpieza. El robot de limpieza cepilla una superficie humedecida al menos en parte por el fluido del compartimento de fluido.
En otra realización alternativa, el robot de limpieza incluye un tanque que aloja un compartimento de fluido para almacenar fluido, un cabezal de limpieza que incluye un cepillo accionado por motor y un aspirador, y una plataforma. La plataforma incluye un primer receptáculo que aloja una batería. Un bastidor aloja al tanque de manera que el tanque cubre la batería. La batería no necesita estar debajo del tanque, sino que puede estar acoplada directamente al cuerpo en la parte superior o en el lateral. Además, el cabezal de limpieza, en una realización, no puede extraerse o sustituirse a no ser que el tanque pivote hacia arriba, ya que los tanques y los componentes relacionados pueden crear un interbloqueo con el cabezal de limpieza cuando el tanque está fijado en su sitio.
El cabezal de limpieza puede considerarse parte de la plataforma, u opcionalmente un segundo receptáculo puede alojar al cabezal de limpieza desde un lado de la plataforma. El robot puede incluir una conexión de fluidos entre el tanque y la plataforma (como un ejemplo, de manera que la plataforma pueda dispensar fluido) y una conexión de vacío entre el tanque y la plataforma y/o el cabezal de limpieza (como un ejemplo, de manera que el material aspirado por la plataforma pueda depositarse en el tanque). La conexión de vacío y/o la conexión de fluidos pueden realizarse directamente entre el tanque y el cabezal de limpieza, por ejemplo, mediante juntas de ajuste en el tanque y en el cabezal de limpieza. Un acoplamiento puede enganchar mecánicamente el tanque a la plataforma y puede sellar la conexión de fluidos y la conexión de vacío.
Aunque todas las combinaciones anteriores pueden utilizar un cepillo o un elemento frotador, la utilización de un cepillo provoca menos fricción que los elementos frotadores; además, las diversas cerdas de un cepillo giratorio todavía proporcionan un contacto continuo y continuamente repetitivo con una superficie. La palabra "cepillo" incluye bayetas, cepillos, esponjas, paños, etc., que se pueden hacer girar, moverse en vaivén, ser orbitales, accionarse por correa, moverse con el robot, etc.
Aunque diferentes proporciones son posibles, es ventajoso maximizar el volumen del tanque de fluido si el tanque de fluido es superior al 50% de la superficie superior, hasta el 50% de la pared lateral o inferior al 50% de la superficie inferior del robot. Sin embargo, es más ventajoso si el tanque de fluido es inferior al 25% de la superficie inferior y superior al 75% de la superficie superior, ya que esto equilibra la necesidad de soportar el tanque con la mayor parte de volumen.
Tal y como se ha indicado en este documento, el cepillo accionado por motor está alojado en un cabezal de limpieza que está insertado de manera extraíble en el lateral del primer alojamiento, y presenta un mecanismo de enclavamiento, de bloqueo por trinquete, de apertura/ cierre por trinquete o de retención para mantenerlo sujeto en su sitio y mantener los sellados y las conexiones. Esta construcción permite extraer el cabezal de limpieza sin extraer el tanque. Si la batería está debajo del tanque pero encima del cuerpo, el cabezal de limpieza también puede extraerse sin extraer la batería. Una batería puede estar dispuesta de manera similar, utilizando una estructura similar, para insertarse de manera extraíble desde el lateral del robot, con un mecanismo de enclavamiento, de bloqueo por trinquete, de apertura/cierre por trinquete o de retención para mantener las conexiones eléctricas. La batería también puede estar integrada en el tanque
o en el cuerpo, y puede incluir una o más baterías reemplazables, recargables o rellenables, células de combustible, tanques de combustible o cualquier combinación de los mismos.
El mecanismo de acoplamiento para fijar el tanque al cuerpo puede incluir un asa del tanque de fluido haciéndose portátil todo el robot sustancialmente cilíndrico o solamente el tanque, a través del asa del tanque de fluido. El asa también puede incluir un mecanismo de enclavamiento, de bloqueo por trinquete, de apertura/cierre por trinquete o de retención. El asa ilustrada en este documento incluye un mecanismo que aloja un pulsador para fijar por trinquete el tanque al cuerpo, otro pulsador para soltar el tanque del cuerpo, aunque también puede cogerse para utilizarse como asa. El mecanismo de acoplamiento puede incluir un pivote y un elemento de bloqueo, alojando el pivote un extremo del tanque y haciendo girar el tanque para engancharse al elemento de bloqueo.
Muchas de las realizaciones anteriores utilizan una estructura de tanque que funciona como un compartimento de fluido y como un elemento estructural o de soporte del robot. Además, el tanque puede alojar compartimentos de fluido limpio y sucio como en la realización ilustrada. Como alternativa, puede proporcionarse un tanque adicional para separar fluidos limpios y sucios, y/o para mezclar un concentrado con agua en uno de los tanques. Podrían proporcionarse más compartimentos (por ejemplo, un compartimento para un antiespumante, un compartimento para combustible, etc.). La realización muestra la manera en la que un tanque o un tanque combinado puede autosostenerse o actuar como un elemento estructural; un experto en la materia reconocerá que los mismos tipos de acoplamientos y soportes pueden modificarse fácilmente para más de un tanque.
Tal y como se indica en este documento, los dos compartimentos del tanque están dispuestos de manera que a medida que el fluido se desplaza desde un compartimento al suelo y después se recoge, el centro de gravedad permanece sustancialmente en su sitio y/o permanece sustancialmente sobre las ruedas de accionamiento. La presente estructura utiliza compartimentos que están apilados o parcialmente apilados unos encima de otros con su centro de gravedad de
compartimento lleno a menos de 10 cm entre sí. Como alternativa, los compartimentos pueden ser concéntricos (concéntricos de manera que uno está dentro de otro en la dirección lateral); pueden estar intercalados (por ejemplo, dedos o formas en L intercalados en la dirección lateral); o todo o una parte del compartimento limpio puede ser un contenedor flexible dentro del compartimento sucio y rodeado por el compartimento sucio, de manera que el contenedor flexible se comprime a medida que el fluido limpio sale del mismo y el fluido sucio que llena el compartimento sucio ocupa el lugar del fluido limpio. El contenedor flexible puede ser una parte de la zona inferior del tanque limpio que se pliega, se flexiona o se expande hacia el interior del tanque sucio. Por ejemplo, en la FIG. 27, las partes planas de sector circular del segundo elemento de plástico (tanque central) 812 a la izquierda y/o a la derecha de la abertura 562a (tal y como se ilustra en la FIG. 27) puede formarse como una parte de flexión, expansión o plegado que se expande hacia el interior del tanque de residuos. Por este motivo, la cámara de distribución 562 puede estar dispuesta con lados rectos en esas direcciones.
Dentro de un tanque son posibles varios tipos de construcciones de los compartimentos: pueden estar separados, pueden estar unidos por una pared (tal y como se ilustra), pueden ser compartimentos deformables separados o pueden ser compartimentos anidados. Determinados compartimentos pueden estar anidados y ser deformables o pueden incluir una pared plegable que separe compartimentos. Las paredes que separan compartimentos pueden estar articuladas, plegarse, etc., y los compartimentos pueden estar separados por una o más membranas semipermeables, osmóticas, u osmóticas inversas, u otros filtros. El "compartimento" o el "tanque" puede ser rígido, deformable o plegable, excepto cuando se especifique lo contrario. El mismo compartimento puede utilizarse para dos fluidos diferentes en circunstancias diferentes (compartimento de agua y limpiador premezclado; compartimento de tratamiento o pulido, etc.). Los compartimentos dentro de un tanque pueden utilizarse para agua o disolvente, una disolución de limpieza mezclada, un concentrado, un fluido sucio, partículas secas, un combustible, aromas, un antiespumante, un marcador, un abrillantador, un tratamiento, cera, etc., según sea apropiado.
Aunque la mayoría de los ejemplos anteriores presentan un tanque extraíble, en una realización alternativa el tanque puede ser permanente. El término "acoplamiento" se refiere a la familia de mecanismos para montar fácilmente una cosa en otra, incluyendo tipos reversibles de acoplamientos tales como encajes a presión, fiadores, ganchos, bloqueadores de trinquete, bloqueadores de retención, tornillos, bayonetas, velcro, etc. También incluye la utilización de la gravedad y de elementos de guiado para sujetar una parte superior sobre una parte inferior, o partes elastoméricas compatibles firmemente montadas. El modificador “fácilmente separable” distingue generalmente un acoplamiento semipermanente (permanente excepto para reparaciones, por ejemplo, tornillos o pernos) de acoplamientos permanentes tales como pegamentos/soldaduras. Los acoplamientos semipermanentes o permanentes podrían ser más prácticos en el caso de un robot más grande que se vacíe mediante una base de acoplamiento o de suelo (las realizaciones anteriores pueden incluir una base de acoplamiento o de suelo compatible).
Tal y como se ha indicado anteriormente, la plataforma también puede alojar un pulverizador, un esparcidor, una boquilla, una acción capilar, un paño de limpieza u otro mecanismo de dispensación de fluido para dispensar un fluido, y/o un cepillo, aspirador, rasqueta, paño de limpieza u otro mecanismo de recogida de fluido para recoger fluido residual. Tal y como se ha utilizado anteriormente, la acción de “humedecerse por el fluido” puede producirse antes o después de que el fluido se haya almacenado en un tanque (por ejemplo, el fluido puede aplicarse manualmente por una persona y recogerse por el robot, o el fluido puede dejarse sobre la superficie mediante el robot para secarse o evaporarse, dependiendo del tipo de fluido, por ejemplo, para pulidos o tratamientos de suelo). Cualquiera o ambos alojamientos pueden ser sustancialmente monocascos o pueden incluir una parte de armazón o bloqueador para una parte de armazón añadida.
En casos en los que se utiliza un elemento de sujeción de pivote, el elemento de sujeción de pivote es metálico y tiene rigidez y durabilidad. La utilización de un pivote metálico pesado aumenta el peso del robot (por lo tanto, la presión y la fuerza de fregado) y, de manera más significativa, desplaza el centro de gravedad del alojamiento principal a la parte delantera o la parte trasera (según sea necesario, dependiendo de dónde esté situado el pivote metálico). Si un asa metálico se utiliza en un extremo opuesto del robot, entonces las dos partes metálicas pueden facilitar el equilibrado y el posicionamiento del centro de gravedad según se desee. Sin embargo, el equilibrado y el posicionamiento pueden facilitarse en cambio mediante la utilización de un bastidor de soporte metálico que desplace el centro de gravedad del robot hacia la línea de contacto de accionamiento de rueda/correa, o simplemente mediante un peso elevado (por ejemplo, hierro fundido) colocado apropiadamente para desplazar el centro de gravedad del robot lleno de fluido hacia la línea de contacto de accionamiento de rueda/correa.
Para robots diseñados para realizar recorridos (incluyendo los robots de limpieza), es mejor colocar ruedas de accionamiento diferenciales en el diámetro para permitir al robot girar en su sitio. Sin embargo, es ventajoso situar el ancho de trabajo o el cabezal de limpieza en el diámetro de un robot circular, ya que esto proporcionará el recorrido de trabajo más amplio. En determinados robots aspiradores fabricados por iRobot Corporation bajo la marca comercial ROOMBA, puesto que un cepillo lateral puede utilizarse cuando se siguen las paredes para llevar las partículas dentro del ancho de trabajo, las ruedas está colocadas en el diámetro del perímetro circular para esa finalidad. Si el robot sigue las paredes en el mismo lado cada vez, solo se necesitará un cepillo lateral.
Sin embargo, para un robot de limpieza que aplique líquido, el cepillo lateral no es tan eficaz. Aunque la presente invención contempla la utilización de un cepillo lateral seco o mojado sustancialmente parecido de manera física al de un aspirador en seco para facilitar una limpieza en seco, una limpieza en mojado o ambas, no se cree que sea necesario.
Además, colocar el cabezal de limpieza en el diámetro del perímetro circular de manera que el ancho del cabezal de limpieza pueda llegar más cerca de la pared, ayuda a proporcionar una limpieza eficaz. En el caso de otra curva de ancho constante, el cabezal de limpieza puede colocarse en el tramo más ancho y las ruedas de accionamiento diferenciales pueden estar dispuestas cerca del diámetro de un círculo circunscrito que rodee el perímetro del robot (como alternativa, un robot de este tipo puede utilizar un mecanismo holonómico con ruedas omnidireccionales dispuestas de manera equiangular).
Cuando el cabezal de limpieza está en el diámetro del perímetro circular, puede ser colindante con el borde del robot, mejorando por tanto el rendimiento de limpieza del borde. Además, si el robot se controla y está configurado para seguir siempre paredes y obstáculos en un lado dominante, entonces el cabezal de limpieza solo necesita ser colindante con un borde del robot. Una disposición de este tipo permite usar el espacio del lado no dominante para otros fines. En el caso de una realización del robot, este espacio de borde del diámetro se utiliza para un tren de engranajes y para una estructura de enganche para permitir que el cabezal de limpieza se enganche de manera deslizante en forma de cartucho desde un lado lateral del robot (desde el lado dominante/de limpieza de borde), véanse las FIGS. 3 y 3B.
El sistema de limpieza de una realización específica es una recogida en seco, seguida de una aplicación (en mojado) de fluido, seguida de una recogida de fluido. La razón de que la recogida en seco preceda a la aplicación de fluido, tal y como se ha descrito en este documento, es fundamentalmente que la recogida en mojado es principalmente de agua gris/fluido residual y no de partículas y grandes residuos sueltos, los cuales provocarían varios efectos negativos en la recogida en mojado y pueden recogerse normalmente de manera más sencilla cuando están secos.
Pueden añadirse etapas de limpieza adicionales en un robot de limpieza en mojado según la presente invención. Por ejemplo, puede incluirse una etapa de aplicación de material seco después de la etapa de recogida en seco, por ejemplo, una etapa en la que un polvo abrasivo, un catalizador, un reactivo, etc., u otro material seco se deposita y se mezcla con fluido (o el rociador de humedad está apagado y el material seco se recoge o se deja para una recogida posterior).
También es posible eliminar la etapa de recogida en seco en caso de que se adopte otra contramedida que se ocupe de la posibilidad de partículas o residuos mojados, por ejemplo, cuando un mecanismo de recogida en mojado aloja tales residuos. Una realización del dispositivo puede utilizar un cepillo de fregado que preceda a una rasqueta/aspiración en mojado de banda lateral a lo largo de la trayectoria de limpieza. Como un ejemplo, en una realización alternativa en la que un cepillo de fregado está colocado para girar dentro de la boca de un aspirador y dirige los residuos a la boca del aspirador, la etapa de recogida en seco puede ser menos importante. También es posible modificar el sistema de limpieza de manera que el proceso de aplicación de fluido no preceda inmediatamente al proceso de recogida de fluido. Como un ejemplo, en una realización alternativa, un primer robot aplicaría fluido y un segundo robot recogería el fluido, o un único robot podría estar configurado para aplicar fluido en una pasada y eliminar el fluido en una segunda pasada a lo largo de la misma trayectoria.
También sería posible modificar el sistema de limpieza de manera que no se lleve a cabo el proceso de recogida de fluido, por ejemplo en el caso de cera o abrillantador. En otra realización, el robot puede aplicar un tipo de fluido (por ejemplo, un fluido de limpieza), recogerlo, y aplicar un segundo tipo de fluido (por ejemplo, cera o abrillantador) que no se recoja.
También sería posible modificar el sistema de limpieza de manera que el proceso de aplicación de fluido aplique fluido a un cepillo, rodillo, cinta, banda, bayeta u otro medio de fregado en lugar de directamente al suelo, y el fluido hace contacto en primer lugar con el suelo principalmente a medida que se transporta mediante el medio de fregado.
Tal y como se describe en este documento, nuevos sistemas de limpieza determinados son particularmente muy adecuados para el limpiador robótico de la invención. Sin embargo, ninguna parte del proceso o del sistema es crítica, pero hay determinadas combinaciones de procesos de limpieza que forman sistemas de limpieza que tienen diferentes ventajas a las expuestas en este documento. Muchas de las estructuras robóticas, de forma y de configuración expuestas en este documento son nuevas y ventajosas para cualquier sistema de limpieza en mojado (como un ejemplo, las estructuras asociadas con un cabezal de limpieza en mojado que se extienden solamente hasta un borde lateral, donde el robot siempre limpia en ese lado).
Tal y como se describe en este documento, el robot pesa preferentemente entre 3 y 5 kg aproximadamente cuando está completamente lleno de fluido. Para una utilización doméstica, el robot puede pesar como mucho 10 kg aproximadamente. Intervalos a modo de ejemplo de dimensiones físicas del robot son una masa total de 2 a 10 kg aproximadamente; un ancho de limpieza de 10 cm a 40 cm aproximadamente dentro de un diámetro de 20 a 50 cm aproximadamente; un diámetro de rueda de 3 cm a 20 cm aproximadamente; una línea de contacto de rueda de accionamiento de 2 cm a 10 cm aproximadamente para todas las ruedas de accionamiento (dos, tres, cuatro ruedas de accionamiento); una banda de contacto de rueda de accionamiento para todas las ruedas de 2 cm2 aproximadamente o superior. Un robot vacío a modo de ejemplo pesa menos de 4 kg aproximadamente, y menos de 5 kg aproximadamente cuando está lleno, y contiene aproximadamente 1 kg (o entre 800 y 1200 ml) de fluido limpio o sucio (en caso de que el robot aplique y recoja fluido). El tanque de residuos está dimensionado según la eficacia del proceso de recogida. Por ejemplo, con una rasqueta relativamente ineficaz diseñada o dispuesta para dejar una cantidad predeterminada de fluido mojado en cada pasada (por ejemplo, de manera que el fluido de limpieza pueda depositarse y trabajar progresivamente sobre manchas o restos secos de comida), el tanque de residuos puede estar diseñado para que tenga un tamaño
idéntico o más pequeño que el tanque limpio. Es posible que una parte del fluido depositado no se recoja, y otra parte puede evaporarse antes de que pueda recogerse. En caso de que una recogida en seco preceda a la recogida en mojado y se utilice una rasqueta eficaz (por ejemplo, silicona), entonces puede ser necesario dimensionar el tanque de residuos para que sea igual o más grande que el tanque de fluido limpio. Una proporción del volumen de tanque, por ejemplo, del 5% aproximadamente o superior, también puede dedicarse a un alojamiento o control de espuma, lo que puede aumentar el tamaño del tanque de residuos.
Un robot de limpieza autónomo viable de superficies duras tiene una masa inferior a 10 kg aproximadamente y tiene al menos un elemento de fregado o de limpieza. Con el fin de cepillar, limpiar o fregar la superficie de manera eficaz, el elemento de fregado o de limpieza crea una resistencia al avance y, para un robot que pese menos de 10 kg, debe crear una resistencia media al avance de hasta el 40% del peso aproximadamente, pero preferentemente inferior al 25% aproximadamente. Las fuerzas de resistencia al avance (la resistencia total al avance asociada con cualquier paleta, rasqueta o componente que cree una resistencia al avance) no deben superar el 25% aproximadamente del peso de robot para garantizar una buena movilidad en ausencia de suspensiones activas/sistemas de peso constante, ya que cualquier obstáculo de elevación quitará peso de otro modo a los neumáticos y afectará a la fuerza motriz. La máxima tracción disponible no supera normalmente el 40% aproximadamente del peso del robot sobre superficies resbaladizas con un fluido de limpieza a base de agente tensoactivo (baja tensión de superficie), quizá es tan alta como el 50% aproximadamente en los mejores casos, y la tracción/empuje debe superar las fuerzas parásitas/de resistencia al avance. Sin embargo, con el fin de navegar satisfactoriamente de manera autónoma, para tener el suficiente empuje para superar pequeños peligros y obstáculos, para subirse a umbrales con los que pueden encontrarse el elemento de fregado o de cepillado de diferente manera con las ruedas, y para salir de atascos y de otras circunstancias de emergencia, el robot debe tener un empuje/tracción, proporcionado en su mayor parte por las ruedas de accionamiento, del 150% aproximadamente o superior con respecto a la fuerza media parásita/de resistencia al avance. Un cepillo giratorio, dependiendo del sentido de rotación, puede crear una resistencia al avance o un empuje, contemplando la invención ambas posibilidades. Un ejemplo de un robot divulgado en detalle en este documento, que pesa 3,85 kg aproximadamente (8 libras y media), con una resistencia al avance inferior a un valor comprendido entre 8,89 N y 15,6 N (entre 2 y 3 libras y media) generada por cepillos, elementos frotadores, rasquetas y fricción de ruedas inactivas, pero con un empuje superior a un valor comprendido entre 13,34 N y 24,46 N (entre 3 y 5 libras y media) generado solamente por las ruedas de accionamiento o por la ruedas de accionamiento en combinación con un cepillo de rotación hacia delante, es un ejemplo de un robot que puede limpiar de manera satisfactoria y desplazarse de manera autónoma. Algunas veces debe añadirse peso para mejorar la tracción poniendo más peso en las ruedas (por ejemplo, un asa metálica, un bastidor de pivote a modo de horquilla, un motor más grande que el necesario y/o un lastre en una realización del presente dispositivo). Con o sin el peso añadido, una realización del presente dispositivo obtiene un porcentaje funcional de empuje a partir de un cepillo de rotación hacia adelante (que normalmente está apagado en la marcha atrás), lo que no es una característica necesaria en un limpiador industrial de grandes dimensiones.
El ancho del cabezal de limpieza para la masa del robot de limpieza doméstico, con un peso inferior a 10 kg (o incluso inferior a 20 kg), es notablemente diferente de los limpiadores industriales autopropulsados. Según las realizaciones de la invención, es un ancho de limpieza (en mojado) que oscila entre 1 cm por cada kilo de masa del robot, de manera ideal 5 ó 6 cm aproximadamente de ancho de limpieza por cada kilo de masa del robot, y 10 cm de ancho de limpieza por cada kilo de masa del robot (proporciones más altas se aplican generalmente a masas más bajas). Es difícil aplicar una fuerza de limpieza o de fregado suficiente con más de 10 cm de ancho de limpieza por cada kilo de masa de robot; y menos de 1 cm por cada kilo de masa de robot da lugar a un ancho de limpieza ineficaz o a un robot muy pesado para que un consumidor pueda utilizarlo de manera adecuada, es decir, no puede transportarse fácilmente por una persona normal (o débil). Las máquinas de limpieza industriales autopropulsadas tienen normalmente un ancho de limpieza comprendido entre 1 y 3 cm, o inferior, por kilo de masa de la máquina.
Las proporciones de estas dimensiones o propiedades pueden determinar si un robot con un peso inferior a 10 kg, y en algunos casos inferior a 20 kg, es eficaz para una utilización doméstica general. Aunque algunas de tales proporciones se han descrito anteriormente de manera explícita, se considera expresamente que determinadas proporciones (por ejemplo, área en centímetros cuadrados de contacto de rueda por libra de peso de robot, centímetros de línea de contacto de rueda por libra de resistencia al avance, etc.) se divulgan intrínsecamente en este documento, aunque limitadas al conjunto de diferentes configuraciones de robot descritas en este documento.
Aunque la presente descripción trata en detalle la mejor configuración de materiales y geometría para neumáticos o bandas de rodadura para un robot útil en superficies domésticas mojadas, determinadas combinaciones de otros elementos limpiadores con estos materiales y geometría de neumático son particularmente eficaces. En lo que respecta a los propios neumáticos, tal y como se ha descrito, una configuración ventajosa será un grosor de neumático de espuma de 3 mm con entalladuras de una profundidad de 2 mm. Esta configuración funciona de manera adecuada cuando no se soportan más de 3 a 4 kg por neumático. La combinación ideal de entalladuras, estructura de célula y absorbencia para un neumático está afectada por el peso del robot.
Al menos una rasqueta o un elemento frotador pasivo es ventajoso en el robot de limpieza en mojado. Por ejemplo, una parte de aspiración en mojado debe estar estrechamente seguida por una rasqueta para acumular el grosor de una película de agua depositada para su recogida. Una rasqueta trasera (en mojado) debe tener la suficiente flexibilidad y margen de movimiento para sortear cualquier obstáculo superior a 2 mm, pero de manera ideal para despejar la distancia al suelo desde el robot (en el caso de la realización detallada en este documento, una altura mínima o distancia del robot
al suelo de 4 mm y medio).
Cualquier fuerza de reacción presentada por la rasqueta que sea direccionalmente opuesta a la gravedad se resta de la tracción disponible y no debe superar el 20% aproximadamente del peso del robot, no superando de manera ideal el 10% aproximadamente del peso del robot. Una determinada cantidad de presión de borde, que presenta una fuerza de reacción idéntica, es necesaria para que la rasqueta limpie y recoja fluido. Con el fin de obtener una combinación eficaz de recogida de fluido, fuerza de reacción, desgaste y respuesta flexible a los obstáculos, los parámetros físicos de la rasqueta deben estar bien controlados y equilibrados. Debe observarse que un radio de borde de trabajo de 3/10 mm aproximadamente para una rasqueta inferior a 300 mm aproximadamente es particularmente eficaz, y puede esperarse que rasquetas con un borde de trabajo de entre 1/10 mm y 5/10 mm aproximadamente sean viables dependiendo de otras adaptaciones realizadas. El desgaste, el rendimiento de la rasqueta y la fuerza de resistencia al avance se mejoran con una rasqueta de una sección transversal sustancialmente rectangular (opcionalmente trapezoidal) y/o con un grosor de 1 mm aproximadamente (opcionalmente entre medio milímetro y un milímetro y medio), con esquinas de 90 grados aproximadamente (opcionalmente de 60 a 120 grados aproximadamente), paralela al suelo a menos de medio milímetro aproximadamente a lo largo de su longitud de trabajo (opcionalmente a menos de 3/4 de milímetro), y recta en menos de 1/500 mm aproximadamente por unidad de longitud (opcionalmente en menos de 1/100 aproximadamente), con un borde de trabajo igual o inferior a 3/10 mm aproximadamente tal y como se ha indicado anteriormente. Desviaciones de los parámetros anteriores requieren una mayor presión de borde (fuerza opuesta a la gravedad) para compensarse, reduciendo desde ese modo la tracción disponible.
En este documento se describen tres conjuntos de rasqueta/aspirador en mojado a modo de ejemplo, uno de los cuales utiliza una "rasqueta dividida", donde la recogida en mojado se proporciona principalmente mediante un canal de aspiración entre una rasqueta en mojado delantera y una rasqueta en mojado trasera, y las dos rasquetas son elementos separados que pueden deslizarse entre sí ya que la rasqueta se deforma durante el uso. Tal y como se ilustra en la FIG. 12 de este documento, la rasqueta en mojado trasera a la izquierda del dibujo se separaría de la rasqueta en mojado delantera adyacente al cepillo cuando el cartucho se abre para su limpieza. La rasqueta en mojado delantera está almenada en una superficie interior para proporcionar una serie de canales de aspiración, y el tanque principal de la rasqueta en mojado delantera se deforma de manera apropiada para mantener el vacío dentro de los canales y mostrar los extremos delanteros de los canales al suelo. La rasqueta en mojado delantera (de un diseño de rasqueta dividida), mantiene un área de sección transversal abierta constante para definir los parámetros aerodinámicos con respecto a la rasqueta en mojado trasera. Sin embargo, con el fin conseguir esto, la rasqueta en mojado delantera solo necesita hacer contacto con el suelo en ubicaciones designadas y no requiere presión de borde para funcionar. La rasqueta en mojado delantera debe poder limpiar obstáculos en la distancia del robot al suelo, por ejemplo, limpiar cualquier obstáculo por encima de una altura mínima de 4 milímetros y medio del robot para una distancia al suelo trasera o en mojado de 4 milímetros y medio. La rasqueta en mojado delantera debe mantener áreas de sección transversal aerodinámicas entre el 80% y el 120% aproximadamente, de manera ideal entre el 90% y el 110% aproximadamente, del punto de diseño (por ejemplo, el área de sección transversal proyectada en un diseño estático) en cualquier ubicación a lo largo de su longitud. La desviación del área seccionada transversal da como resultado una asistencia de aspiración inconsistente para la rasqueta y reduce el rendimiento de limpieza.
Cuando se utiliza una rasqueta con o detrás de un aspirador en seco, la rasqueta de aspiración en seco debe tener la suficiente flexibilidad y margen de movimiento como para sortear cualquier obstáculo más alto que la distancia al suelo delantera, es decir, por ejemplo para sortear cualquier obstáculo más alto que una altura de 6 milímetros y medio aproximadamente de la mitad (en seco) delantera del robot (en este ejemplo, la altura delantera puede ser superior o inferior). Puesto que el fin principal de la "rasqueta en seco" o "paleta raspadora" es funcionar como una guía de flujo de aire, y no como una paleta raspadora o rasqueta verdaderas, a pesar de la utilización de la terminología “rasqueta en seco” y “paleta raspadora” de este documento, el extremo de la rasqueta en seco puede estar diseñado opcionalmente para estar separado del suelo, por ejemplo, entre 0 y 1 mm aproximadamente, de manera ideal en medio milímetro. La presión del borde no se requiere necesariamente para la rasqueta de aspiración en seco, es decir, la paleta de guiado de flujo de aire, para funcionar adecuadamente con un rendimiento óptimo. Una paleta ideal de guiado de flujo de aire puede pivotar longitudinalmente entre 10 y 30 grados aproximadamente, de manera ideal en 20 grados.
Cuando se utilizan cepillos o elementos frotadores, los cepillos o los elementos frotadores tanto estáticos como giratorios deben hacer contacto con el suelo en una amplia gama de variaciones de superficie (por ejemplo, en escenarios de limpieza en mojado, incluyendo suelos embaldosados, lisos, de madera, de cemento). Este contacto se consigue según la invención generalmente de una o dos maneras: el cepillo o el elemento frotador está montado utilizando un bastidor flotante (por ejemplo, sobre resortes, elastómeros, elementos de guiado, etc.); y/o una flexibilidad adecuada para la cantidad diseñada de interferencia o enganche del cepillo de fregado o elemento frotador con la superficie. Tal y como se ha indicado anteriormente, cualquier fuerza de reacción presentada por los cepillos/aparato de fregado que sea opuesta a la gravedad se resta de la tracción disponible y no debe superar el 10% aproximadamente del peso del robot. Los diseños de hélice de los cepillos giratorios ayudan a minimizar las fuerzas opuestas a la gravedad y a reducir los requisitos de energía para la rotación.
La mayoría de las realizaciones descritas en este documento, en las que se utiliza un cepillo giratorio, utilizan un único cepillo. Puede proporcionarse más de un cepillo, por ejemplo, dos cepillos de rotación inversa con un cepillo a cada lado longitudinal de la línea central de un robot, o más. También puede utilizarse un cepillo de rotación diferencial. En este caso, dos cepillos, que mide cada uno sustancialmente la mitad del ancho del robot en el diámetro de rotación, están
colocados a cada lado lateral de la línea central de giro/rotación, extendiéndose cada uno a lo largo de la mitad del diámetro. Cada cepillo está conectado a un mecanismo y motor diferentes, y pueden girar en sentidos opuestos o en el mismo sentido o en el mismo sentido, a diferentes velocidades en ambos sentidos, lo que puede proporcionar un impulso de rotación y de traslación para el robot.
Un robot de limpieza según una realización de la invención también está dotado de un sistema de suspensión, que incluye principalmente un conjunto de rueda pivotante que incluye elasticidad y/o amortiguación, que presenta un diseño de altura de recorrido que considera fuerzas ascendentes y descendentes. La suspensión ideal puede suministrar de manera ideal hasta un 2% aproximadamente (opcionalmente entre el 1% y el 5%) de la fuerza descendente mínima del robot (es decir, masa o peso del robot menos las fuerzas ascendentes desde los elementos de contacto elásticos o amoldables tales como cepillos, rasquetas, etc.). Es decir, la suspensión se apoya sobre "topes duros" con solamente el 2% aproximadamente de la fuerza descendente disponible aplicada (teniendo los topes elásticos el 98% restante, opcionalmente entre el 95% y el 99%), de manera que casi cualquier obstáculo o perturbación que pueda generar una fuerza ascendente dará como resultado la elevación de la suspensión o flotación del robot sobre el obstáculo manteniendo al mismo tiempo la máxima fuerza disponible en la banda de contacto de los neumáticos. Esta fuerza elástica (y como corolario, tracción de robot) puede maximizarse mediante la presencia de un sistema activo que varíe su fuerza con respecto a la carga útil variable del robot (nivel relativo de tanque limpio y sucio). Se proporcionaría una suspensión activa mediante accionadores eléctricos o solenoides, potencia de fluido, etc., con una resistencia de amortiguación y una resistencia elástica apropiadas, tal y como entienden los expertos en la materia.
El centro de gravedad del robot tenderá a desplazarse durante la recuperación de los fluidos a no ser que el limpiador y los tanques de residuos se equilibren para mantener constantemente la misma posición del centro de gravedad. Si un sistema de recuperación de fluido puede recuperar prácticamente todo el fluido depositado independientemente de la superficie, o una modelización predice cuánto líquido se recuperará en el interior del tanque de residuos, mantener la misma posición del centro de gravedad (mediante el diseño del compartimento de tanque) puede permitir que un sistema de suspensión pasivo suministre la máxima tracción disponible. La presente invención contempla un diseño de tanque que incluye un primer compartimento que presenta un perfil que mantiene sustancialmente la posición del centro de gravedad del compartimento a medida que se vacía, y un segundo compartimento que presenta un perfil que mantiene sustancialmente la posición del centro de gravedad del compartimento a medida que se llena, donde el centro de gravedad de los tanques combinados se mantiene sustancialmente dentro del diámetro de las ruedas y sobre las ruedas. Esto se consigue más fácilmente con tanques que estén apilados al menos parcialmente en la dirección vertical.
Aunque los tanques de limpieza están configurados como partes integradas, la invención contempla la utilización de cartuchos de fluido de limpieza. El usuario puede insertaría un cartucho de plástico sellado en una depresión o cavidad en el alojamiento del robot, completando el cartucho de manera uniforme o sustancialmente uniforme (quizá ligeramente elevado) el perfil exterior lateral y/o superior del robot, y estando configurado preferentemente para contener una cantidad medida anteriormente de fluido de limpieza. Fijando el cartucho en el robot se perforará o se rasgará el alojamiento del cartucho, permitiendo que el fluido de limpieza se mezcle con agua en la cantidad correcta.
Tal y como se ha indicado anteriormente, en ausencia de una recuperación perfecta de fluido o de suspensión activa puede conseguirse una movilidad superior ya sea modelando o suponiendo un porcentaje mínimo de fluido recuperado a través de todas las superficies (el 70% del líquido depositado, por ejemplo) y diseñando el perfil de los compartimentos y las posiciones del centro de gravedad según esta suposición/modelo. Alternativa o adicionalmente, fijar la fuerza elástica con un valor idéntico a la máxima condición de descarga (tanque vacío) puede contribuir a una mayor tracción y movilidad. Como regla, la carrera de la suspensión debe ser al menos idéntica al máximo obstáculo que el amortiguador de choques (y otras barreras de borde) permite dejar pasar por debajo del robot.
La maximización del diámetro de las ruedas disminuye los requisitos de energía y de tracción para un obstáculo o depresión dados. La máxima capacidad diseñada de trepado de obstáculos debe ser el 10% aproximadamente del diámetro de las ruedas o inferior. Una rueda con un diámetro de 45 mm debe superar un obstáculo o depresión de 4,5 mm. En la mayoría de realizaciones descritas en este documento, el robot es corto y bajo por varios motivos. El amortiguador de choques está fijado en una posición baja para distinguir entre alfombras, umbrales y suelos duros, de manera que un amortiguador de choques a 3 mm del suelo aproximadamente impedirá que el robot se suba a la mayoría de alfombras (presentando el amortiguador de choques una distancia al suelo comprendida entre 2 y 5 mm aproximadamente). El resto de la superficie de trabajo del robot, por ejemplo, el aspirador en seco y el cabezal de limpieza en mojado por debajo del robot, también presenta elementos que se extienden hacia el suelo (elementos de guiado de aire, rasquetas, cepillos) que se vuelven más eficaces con una distancia al suelo menor. Puesto que la distancia al suelo de una realización está comprendida entre 3 y 6 mm, las ruedas solo necesitan medir entre 30 mm y 60 mm. Sin embargo, normalmente es mejor que sean más grandes, incluso cuando se dirijan hacia obstáculos más bajos.
Tal y como se muestra en las diversas FIGS., en la parte inferior del amortiguador de choques delantero 220 hay almenas, en este caso delgadas lengüetas laterales colocadas en intervalos a lo largo de la longitud del amortiguador de choques delantero. Estas lengüetas actúan como un detector mecánico de alfombras complementario para la detección principal de colisiones o de obstáculos del amortiguador de choques 200, siendo elementos que sobresalen hacia una altura en la que la alfombra pasaría por debajo del robot antes de que la rueda delantera se suba a la alfombra, fijadas a 3 mm del suelo aproximadamente alrededor de la periferia inferior del amortiguador de choques delantero y que pueden accionar el amortiguador de choques delantero. Las lengüetas se extienden por debajo del borde delantero del
amortiguador de choques delantero. Además, la envoltura interior 200a del robot, necesaria para proteger el interior del robot cuando se extrae el conjunto de tanque, proporciona una rigidez adicional, reduciendo los requisitos del armazón 200 (parte inferior 200b).
Control y controlador (circuito) del robot
Según al menos una realización, el robot puede incluir un armazón generalmente circular o redondo 200 (véase la FIG. 3, por ejemplo), al que al menos una primera y una segunda rueda de accionamiento 1100 pueden conectarse de manera giratoria. Las ruedas de accionamiento 1100 pueden estar situadas en una parte inferior del armazón 200 para soportar el robot a través de la superficie de limpieza cuando se accionan las ruedas de accionamiento 1100. Además, las ruedas de accionamiento 1100 pueden estar colocadas de manera que los centros respectivos de cada rueda de accionamiento 1100 estén a lo largo de una línea virtual que sea generalmente paralela al plano de la superficie de limpieza, por ejemplo. En este documento se describen varias secuencias de control del robot de la presente invención y de sus componentes. Además, el robot puede desplazarse a través de un entorno de trabajo utilizando varios sistemas de control y de desplazamiento conocidos en la técnica, incluyendo, pero sin limitarse a, los divulgados en las solicitudes estadounidenses con números de serie 11/176.048, 10/453.202 y 11/166986; la solicitud provisional estadounidense número de serie 60/741.442, presentada el 2 de diciembre de 2005, titulada “Robot Networking, Theming, and Communication System”, a nombre de Campbell y col.; y la patente estadounidense número 6.594.844.
En una realización, la línea virtual puede extenderse a través de un punto central del armazón circular 200 del robot, y las ruedas de accionamiento 1100, que incluyen una rueda de accionamiento izquierda y una rueda de accionamiento derecha, pueden estar colocadas cada una en bordes exteriores opuestos entre sí del armazón 200. Las ruedas de accionamiento 100 pueden accionarse después simultáneamente en una dirección giratoria de avance para impulsar el robot sobre la superficie de limpieza; además, las ruedas de accionamiento pueden accionarse de diferente manera, accionándose una de las ruedas de accionamiento 1100 para girar más rápidamente que la otra, de manera que la desviación del armazón 200 gire alrededor de su punto central. Como resultado, el robot puede maniobrar incluso cuando no haya espacio libre, ya que las ruedas de accionamiento 1100 accionadas de diferente manera pueden hacer girar el armazón 200 del robot sin tener que impulsar simultáneamente el robot hacia delante o hacia atrás con respecto a la superficie de limpieza (esto puede conseguirse accionando cada rueda de accionamiento 1100 a la misma velocidad de rotación pero en sentidos mutuamente opuestos, por ejemplo).
Según otra realización, el armazón de robot 200 puede incluir un módulo de fregado 600 (véase la FIG. 12A, por ejemplo), que presenta una forma generalmente lineal y que puede extenderse desde un primer punto a lo largo de un borde circunferencial exterior del armazón circular 200, a través del punto central, y hasta un segundo punto a lo largo del borde circunferencial exterior del armazón circular 200 (generalmente definiendo de ese modo una línea central de bisección a través del centro del armazón circular 200, por ejemplo). En una realización de este tipo, ambas ruedas de accionamiento 1100 están colocadas en la parte inferior del armazón 200 ya sea en el lado delantero o en el lado trasero del módulo de fregado 600 y, en determinadas realizaciones, hacia la parte trasera del módulo de fregado 600 para contribuir a la estabilidad de desplazamiento del robot, por ejemplo. Otras ubicaciones de las ruedas de accionamiento son posibles. Como un ejemplo, un robot que presenta 4 ruedas de accionamiento, una longitudinal al cabezal de limpieza en cualquier lado del robot, y con 3 ruedas de accionamiento, en el lado derecho una delante y otra detrás del cabezal de limpieza, y a la izquierda la rueda situada en el diámetro a la izquierda del cabezal de limpieza. Tales configuraciones podrían proporcionar al robot un movimiento más parecido a un robot que presente un accionamiento diferencial en la línea central, y facilitan las optimizaciones de software para controlar el movimiento del robot, entre otras cosas.
Según una realización, el robot móvil 100 puede limpiar un suelo u otra superficie de limpieza utilizando una trayectoria generalmente espiral, por ejemplo. Eligiendo una trayectoria espiral según un ancho efectivo del aplicador de líquido 700, por ejemplo, el robot puede depositar de manera eficaz fluido de limpieza sobre un área máxima de la superficie de limpieza. En ese caso, un robot con un lado dominante gira a partir del lado dominante, con el fin de que el lado dominante (es decir, un lado en el que el cabezal de limpieza se extiende hacia el borde y a través del cual el robot sigue los obstáculos) forme el exterior de la espiral. Para una espiral sencilla, esto puede dejar una zona sin limpiar, por ejemplo, cuando el cabezal de limpieza está desviado hacia la derecha y robot realiza un movimiento en espiral hacia la izquierda, creando la parte inferior del robot sin cobertura de cabezal de limpieza un pequeño círculo sin limpiar en el centro de la espiral (aunque este círculo es temporal dado que el robot regresará probablemente de manera aleatoria a la misma zona antes del final del ciclo de limpieza). Esto puede llevarse a cabo siguiendo la espiral con una pasada central basada en un desplazamiento estimado, o siguiendo la espiral con una o dos figuras en ocho basadas en un desplazamiento estimado. Sin embargo, en caso de que el robot se encuentre con una pared o con un obstáculo antes de que el procedimiento de avance en espiral inicie la pasada central, existe la posibilidad de que esta interrupción deje el círculo sin limpiar (invirtiendo el sentido de la espiral desde el obstáculo o pudiendo utilizarse también de manera arbitraria para alcanzar la zona circular).
Un patrón de cobertura alternativo que no crea necesariamente tal espacio se muestra en la FIG. 46. En este patrón, el robot móvil 100 puede seguir un patrón de solapamiento similar al utilizado por las máquinas de repavimentación sobre hielo utilizadas en pistas de patinaje, con el fin de garantizar que se pase adecuadamente por todas las áreas de la trayectoria. La FIG. 46 muestra la trayectoria general de las ruedas en líneas discontinuas 911 y la trayectoria de cobertura general en líneas continuas 913. El patrón es simplemente una serie de círculos u óvalos que se solapan entre
sí, siendo el diámetro de la trayectoria seguida mayor que el ancho del camino de cobertura. Puede implementarse como una serie de cuadrados o rectángulos solapados con esquinas redondeadas, mostrándose rectángulos en la FIG. 46. Tal y como se muestra en la FIG. 46, un patrón a modo de ejemplo utiliza esencialmente giros perpendiculares orientados de diferente manera. El robot se desplaza una distancia a través de un primer camino, gira paralelo al mismo, lo atraviesa de manera paralela al mismo, después vuelve al primer camino, girando finalmente antes del primer camino para solaparlo y desplazarse de manera paralela al primer camino. El solapado es suficiente para cubrir cualquier "zona no tratada" generada por el cabezal de limpieza desviado o por las ruedas diferenciales desviadas. Después, el robot gira en una posición esencialmente similar al primer giro y repite este proceso tratando el camino que acaba de formarse como el primer camino. De manera sucesiva, aunque el robot deje una zona sin limpiar o no tratada en el centro al inicio del patrón de cobertura, el robot desplazará el óvalo, círculo, cuadrado o rectángulo de solapamiento de manera que la zona no tratada se cubra finalmente. Tal y como puede observarse en la FIG. 46, el diámetro de o la distancia a través del primer bucle y de los bucles posteriores del patrón puede tener cualquier tamaño ya que el robot solapará finalmente la cobertura. Bucles más grandes también tienen una mayor eficacia de limpieza si incorporan muchas líneas rectas. Sin embargo, si los bucles son demasiado grandes, se acumulan errores de desplazamiento, pueden encontrarse obstáculos que interrumpan el patrón, etc. Si los bucles son demasiado pequeños, entonces se emplea mucho tiempo en los giros diferenciales durante los cuales la limpieza no es tan satisfactoria como en los desplazamientos rectos, siendo además más lenta que en los desplazamientos rectos. En el presente caso, el patrón de cobertura descrito anteriormente es de un tamaño que cubrirá completamente el centro del bucle entre la tercera y la quinta pasada paralela (paralela si la forma del bucle es irregular, circular, ovalada, cuadrada o rectangular) y se solapa en no más de la mitad del ancho de limpieza en cada pasada. Un patrón de cobertura preciso a modo de ejemplo se solapa entre el 120% y el 200% aproximadamente de la distancia en línea recta desde el centro de las ruedas hasta el borde del cabezal de limpieza (o como alternativa, presenta bucles desviados por el ancho de limpieza menos un valor comprendido entre el 120% y el 200% aproximadamente de esta distancia, o como alternativa simplemente se solapa entre 1/5 y un 1/3 del ancho del cabezal de limpieza, o como alternativa presenta bucles desviaos entre 2/3 y 4/5 del ancho del cabezal de limpieza), y presenta bucles que son más pequeños que tres o cuatro veces aproximadamente el diámetro de trabajo. Estos bucles son sustancialmente simétricos, ya sean círculos, polígonos, cuadrados (los dos últimos con esquinas curvadas a medida que gira el robot).
La FIG. 48 ilustra un robot móvil que presenta ruedas de accionamiento izquierda y derecha 1100 situadas en la parte inferior trasera del armazón 200, en donde una línea discontinua indica la línea virtual que se extiende a través de los centros de ambas ruedas de accionamiento 1100. Puesto que la línea virtual del robot "de diámetro desviado" no pasa través del punto central del armazón 200 (que es diferente del robot de diámetro centrado mostrado en la FIG. 47, por ejemplo), el control de desviación diferencial que se efectúa accionando de manera diferencial las ruedas de accionamiento izquierda y derecha 1100 es diferente de las realizaciones en las que la línea virtual pasa a través del punto central del armazón 200. Por ejemplo, a diferencia del ejemplo de intersección con el punto central, el robot ilustrado en la FIG. 49 experimenta necesariamente un movimiento de avance o de retroceso simultáneo mediante el robot con respecto a la superficie de limpieza cuando la desviación del robot se modifica accionando de manera diferencial las ruedas de accionamiento 1100. Por consiguiente, el control del robot de diámetro desviado (en este documento "robot desviado") para varias tareas tales como un giro pronunciado, el avance a lo largo de trayectorias curvas, el seguimiento de riscos, comportamientos de seguimiento de protuberancias y otros comportamientos de este tipo, se ve alterado respecto al robot de diámetro no desviado, teniendo en cuenta las diferencias provocadas por el desvío de las ruedas de accionamiento 1100 con respecto al diámetro (es decir, la línea virtual de bisección central) del armazón 200. A continuación se describen varios comportamientos de robot desviado a modo de ejemplo que el controlador del robot puede implementar para controlar el robot en consecuencia.
El robot puede incluir un comportamiento de seguimiento de protuberancias. El comportamiento de seguimiento de protuberancias facilita la salida del robot desviado de un área estrecha o parcialmente encerrada (tal como un hueco en la pared o el final estrecho de un pasillo, por ejemplo). El comportamiento de seguimiento de protuberancias puede incluir al menos dos fases: (1) girar en el sitio (es decir, ajustar la desviación del robot) cuando un amortiguador de choques (u otro sensor de presión o contacto adecuado para detectar el contacto del robot con un obstáculo, tal como un conmutador de resorte de hojas, un conmutador de proximidad magnético, etc.) se comprime, y (2) desplazarse en una trayectoria generalmente con forma de arco en el sentido opuesto del giro con un radio decreciente hasta que el amortiguador de choques se comprima de nuevo.
Según al menos una implementación a modo de ejemplo, la fase 1 del algoritmo modifica el radio de giro para mantener el amortiguador de choques contra la pared durante el giro (véase la FIG. 49). L1 es una línea virtual que se extiende a través de los centros de las ruedas de accionamiento 1100, y el robot puede girar alrededor de cualquier punto de esta línea. L2 es una línea virtual que es perpendicular a la pared y pasa a través del centro del robot (punto C). El punto A es la intersección de L1 y L2. Según este algoritmo, por ejemplo, el robot puede mantener una distancia constante ‘d’ entre el robot y la pared.
Para hacer girar el robot manteniendo al mismo tiempo 'd' constante, el robot ajusta las velocidades de rueda respectivas para la primera y la segunda rueda de accionamiento 1100 de manera que el robot gira alrededor del punto A. Esto puede ser un proceso continuo, de manera que el punto A se mueve con respecto a la superficie de limpieza a medida que el robot gira.
Haciendo referencia a la FIG. 50, por ejemplo, el controlador implementa un algoritmo basado en ciclos de control con el
fin de llevar a cabo el comportamiento adecuado. En una etapa inicial S101, el robot espera un ciclo de control, después de lo cual el robot vuelve a calcular la posición estimada del punto A en la etapa S102. Después, el robot fija la velocidad de giro respectiva para cada rueda de accionamiento 1100 en la etapa S103, según la posición recalculada de A; después, el proceso se repite en la primera etapa S101.
Según realizaciones en las que el robot puede no presentar un sensor que indique a qué ángulo está la pared con respecto al robot, el algoritmo de control puede estimar la posición del punto A basándose en qué conmutador del amortiguador de choques está cerrado (el izquierdo, el derecho, o ambos) y puede actualizar su estimación cuando cambie el estado de cierre del conmutador del amortiguador de choques. Por consiguiente, esta estimación puede permitir que el comportamiento de escape de seguimiento de protuberancias funcione correctamente la mayoría de las veces.
Con referencia a las FIGS. 51 y 52 se ilustra un proceso de estimación a modo de ejemplo, en el que el término "cuadrante de choque" se refiere a qué conmutador del amortiguador de choques está cerrado ('izquierdo' significa que solo está cerrado el conmutador izquierdo, 'derecho' significa solo el conmutador derecho, y ‘ambos’ significa que están cerrados tanto el conmutador izquierdo como el conmutador derecho). La FIG. 51 ilustra un ejemplo de un algoritmo continuo que actualiza el ángulo de pared en cada ciclo de control, y la FIG. 52 ilustra cómo se actualiza la estimación cuando cambia el cuadrante de pared.
Por ejemplo, tal y como se ilustra en la FIG. 51, en una etapa inicial S201, el robot crea una estimación inicial del ángulo de pared basándose en el cuadrante de choque, después espera un ciclo de control posterior en S202. Una vez que comienza el ciclo de control, el robot determina en S203 si el cuadrante de choque detectado actualmente es diferente el cuadrante de choque anterior, y si es así, vuelve a estimar el ángulo de pared basándose en el cuadrante de choque anterior y en el cuadrante de choque actual en S205, y vuelve a S202 para esperar un ciclo de control posterior (formando de ese modo un bucle de proceso). Sin embargo, si el cuadrante de choque actual y el cuadrante de choque anterior son el mismo, el robot estima en S204 el ángulo de pared basándose en los movimientos de las ruedas durante el ciclo de control en lugar de en diferencias en los cuadrantes de choque, y después vuelve también a la etapa de espera de ciclo de control S202.
Tal y como se muestra en la FIG. 52, el proceso avanza a lo largo de una primera serie de etapas de prueba enlazadas (S301, S307, S312, S317 y S319), que incluyen determinar si el cuadrante de choque anterior era el izquierdo, el derecho o ambos, o si el cuadrante actual es el izquierdo o el derecho. Si ninguna de las determinaciones en esta serie inicial de etapas de prueba enlazadas es “sí”, entonces el robot determina una estimación por defecto para el ángulo de pared de 0 grados en S321. Sin embargo, si, por otro lado, el robot determina que el cuadrante de choque anterior fue el izquierdo, entonces el robot determina a continuación en S302 si el cuadrante de choque actual es ambos (en cuyo caso, el robot estima el ángulo de pared como 7,5 grados en S305), en S303 si el cuadrante de choque actual es el derecho (en cuyo caso, el robot estima el ángulo de pared como 0 grados en S306) o, si no, determina por defecto la estimación a 0 grados en S304. Si, por otro lado, el cuadrante de choque anterior era en cambio ambos según se determinó en S307, entonces el proceso estima el ángulo de pared como 7,5 grados en S310 si el cuadrante de choque actual se determinó como el izquierdo en S308, o como -7,5 grados en S311 si el cuadrante de choque actual es el derecho según se determinó en S309; si no, el ángulo de pared se estima por defecto a 0 grados en S304. Además, si el cuadrante de choque anterior fue el derecho según se determinó en S312, entonces el robot estima el ángulo de pared como -7,5 grados en S315 solo si el cuadrante de choque actual es ambos según se determinó en S313; si no, la estimación se fija por defecto a 0 grados (a través de S316, si S314 determina el cuadrante de choque como el izquierdo, o a través de S304 en caso contrario).
Por otro lado, si el cuadrante de choque anterior no fue ni el izquierdo, ni el derecho, ni ambos (lo que puede ocurrir en un ciclo de control inicial cuando no se haya detectado todavía ningún cuadrante de choque anterior), entonces el robot determina en S317 si el cuadrante de choque actual es el izquierdo (en cuyo caso la estimación pasa a ser de 30 grados en S318) o el derecho, según se determinó en S319 (en cuyo caso la estimación pasa a ser de -30 grados en S320); si no, la estimación del ángulo de pared se fija por defecto a 0 grados en S321.
El robot también puede presentar comportamientos de giros de emergencia y de evitación de riscos. Además, el robot puede utilizar un algoritmo de bloqueo de dirección con el fin salir de esquinas y distribuirse por toda una habitación u otra área que contenga la superficie de limpieza. Esto puede dar como resultado en ocasiones que el robot gire hacia un obstáculo o un risco que acabe de detectarse. Por lo tanto, con el fin de evitar que caiga por un risco en una situación en la que el robot desviado gira hacia un obstáculo o risco que acaba de detectar según el algoritmo de bloqueo de dirección (lo que puede ocurrir debido a que el robot desviado no rote alrededor de su centro sin un movimiento adicional de traslación hacia delante o hacia atrás con respecto a la superficie de limpieza), el robot desviado puede retroceder una distancia adicional (por ejemplo, de 10 mm aproximadamente, aunque como alternativa pueden usarse distancias comprendidas entre 5mm aproximadamente y dos veces el desvío del diámetro). Un retroceso excesivo puede dar lugar a una caída por un risco diferente que pudiera estar detrás del robot, ya que el robot puede no presentar sensores de riscos en la parte trasera del robot en algunas realizaciones. Además, el robot también puede girar una cantidad adicional (para un ejemplo no limitativo, 20 grados; o, como alternativa, cualquier ángulo entre 0 y 90 grados también puede ser deseable) guando gira hacia un risco detectado, en comparación con un robot no desviado.
La FIG. 53 ilustra un algoritmo a modo de ejemplo que puede utilizar un robot desviado. En una etapa inicial S401, el
robot determina una dirección de un risco detectado, basándose en qué detector de riscos de entre al menos un sensor de riscos derecho y un sensor de riscos izquierdo (como ejemplos no limitativos) se ha activado (si solo se ha activado el sensor de riscos derecho, el robot determina que el risco está a la derecha; si solo se ha activado el sensor de riscos izquierdo, entonces el robot determina que el risco está a la izquierda; si no, el robot determina en cambio una dirección aleatoria). Después, el robot determina en S402 si la dirección está bloqueada y si es diferente de la dirección del risco. Si es así, en S403 el robot retrocede (por ejemplo, en una distancia particular, tal como 10 mm; como alternativa, la distancia puede fijarse dinámicamente en respuesta a otros factores ambientales o de comportamiento conocidos por el robot, o en cualquier cantidad predeterminada adecuada) y gira (por ejemplo, en una cantidad particular tal como 20 grados; como alternativa, la cantidad de giro puede fijarse dinámicamente o puede ser cualquier cantidad adecuada) antes de avanzar de nuevo. Si no, en S404 el robot actúa según el comportamiento de evitación de riscos habitual.
El comportamiento de giro de emergencia se utiliza para escapar cuando el robot determina que puede estar atascado en una obstrucción. En realizaciones en las que el robot es un robot desviado y no puede utilizarse para rotar en el sitio alrededor de su centro sin avanzar o retroceder necesariamente de manera simultánea, haciendo por lo tanto que el robot desviado tenga el riesgo de caer por un risco, el robot desviado puede invertir su dirección de giro de emergencia si se encuentra con un risco durante el comportamiento.
Tal y como se muestra en la FIG. 54, por ejemplo, según un ejemplo de un comportamiento de giro de emergencia de un robot de desvío, el robot puede elegir de manera aleatoria un sentido y una magnitud de rotación en los que girar alrededor de su centro, en una primera etapa S501. Después, el robot puede iniciar su giro en S502 y después esperar el siguiente ciclo de control en S503. Después, el robot puede fijar su velocidad en S504 basándose en el ángulo de giro elegido y después comprobar en S505 si se ha detectado o no un risco. Si es así, el robot invierte entonces su sentido de giro en S506, y el proceso de control vuelve entonces a S503 para esperar un ciclo de control posterior; si no, el proceso de control simplemente vuelve a S503 para esperar el siguiente ciclo de control sin invertir el sentido de rotación.
El robot puede tener un comportamiento de rebote para tratar una baja tracción. El robot puede funcionar en entornos en los que el suelo u otra superficie de limpieza estén mojados, y puede haber otros elementos o salientes en la parte inferior del armazón del robot que puedan hacer contacto con el suelo y reducir la fuerza de contacto de las ruedas. Para permitir esto, cuando se acciona el amortiguador de choques, el comportamiento de rebote del robot puede hacerlo retroceder al menos 10 mm aproximadamente (o cualquier otra distancia adecuada), y después detener el retroceso cuando se haya retrocedido más de 20 mm (u otra distancia adecuada) o cuando se haya liberado el amortiguador de choques. A diferencia de los robots convencionales, un robot según esta realización puede retroceder una cantidad mínima antes de realizar un barrido para determinar si el amortiguador de choques se ha liberado. La distancia total también puede mantenerse a un mínimo para evitar caer inadvertidamente por un risco, pero suficiente para que el robot pueda girar.
El robot también puede incluir un comportamiento de bajada de rueda para detectar transiciones y desniveles en el suelo, así como obstáculos de pendiente gradual u objetos que no pueden detectarse de otro modo mediante los amortiguadores de choques u otros sensores de detección de obstáculos. Por ejemplo, si la parte delantera del robot pasa por una transición poco profunda en el suelo, o si la parte delantera del robot asciende debido a una elevación gradual o a un objeto sobre la superficie de limpieza cuya presencia no puede detectar el robot mediante el accionamiento de un amortiguador de choques u otro sensor, las ruedas delanteras 1100 del robot pueden descender y, por lo tanto, perder contacto con la superficie. Por consiguiente, el robot puede incluir un sensor que se activa cuando la rueda del robot desciende hasta su posición más baja (o hasta cualquier otro punto inferior a lo normal adecuado para indicar una posible pérdida de contacto). Por lo tanto, cuando la rueda delantera desciende, el robot puede reaccionar entonces a una activación del sensor de bajada de rueda de una manera similar a un golpe del amortiguador de choques. Como un ejemplo no limitativo, si después de retroceder una corta distancia, la rueda no vuelve (por ejemplo, el sensor de bajada de rueda no se desactiva), el robot puede detenerse (y, por ejemplo, avisar al usuario con un código de error de bajada de rueda, alarma u otra indicación) por motivos de seguridad. Al reaccionar ante una condición de bajada de rueda tal como una protuberancia, por ejemplo, el robot puede evitar subirse a alfombras o a otras superficies u obstáculos del suelo no deseados.
La FIG. 55 muestra que después de entrar en el comportamiento de bajada de rueda, como una primera etapa S601, el robot retrocede en S602 hasta que en S603 el robot haya recorrido una distancia particular (por ejemplo, 50 mm), o haya pasado una cantidad de tiempo particular (por ejemplo, 1 segundo, o cualquier otra cantidad de tiempo adecuada), y/o el sensor de bajada de rueda ya no esté activo (por ejemplo, si el sensor de bajada de rueda es un sensor de tipo continuo en lugar de un sensor de tipo impulsos o de tipo momentáneo). Después, el robot determina en S604 si el sensor de bajada de rueda ya no está activo y, si es así, el robot puede entrar entonces en el modo de comportamiento de rebote y/o seguir limpiando la superficie de limpieza (como alternativa, por ejemplo, el robot puede simplemente volver a su modo normal o a cualquier otro modo de comportamiento adecuado) en S605. Si, por otro lado, el sensor de bajada de rueda no se ha desactivado, el robot puede abandonar entonces su comportamiento de limpieza (o comportamiento de desplazamiento, según sea el caso), y también puede emitir una alarma, código de error u otro indicador de "auxilio" con el fin de avisar al usuario de que el robot ya no está limpiando y ha entrado en modo de "fallo" estacionario en S606, como un ejemplo no limitativo.
A continuación se describen determinadas realizaciones de los comportamientos de limpieza en mojado. Según algunas realizaciones, en las que el robot incluye componentes para una limpieza en mojado de la superficie de limpieza
(incluyendo el módulo aplicador de líquido 700 y elementos asociados), el motor de ventilador de aspiración puede estar funcionando todo el tiempo que el robot esté limpiando. Como resultado, cualquier líquido depositado anteriormente sobre la superficie de limpieza (por ejemplo, líquido de limpieza aplicado en un ciclo de limpieza anterior, o líquido de una bebida derramada sobre el suelo por una persona, o cualquier otro líquido) puede retirarse de la superficie de limpieza; además, cualquier líquido o humedad que permanezca en el robot o en los componentes del robot (por ejemplo, como resultado de operaciones de limpieza en mojado llevadas a cabo por el robot) puede secarse más rápidamente como resultado de un flujo de aire aplicado sobre el líquido o la humedad residuales. Por lo tanto, el robot puede secarse de manera apropiada más rápidamente y la probabilidad de fugas o derrames no deseados del líquido del robot, como puede suceder cuando un usuario recoge prematuramente un robot todavía mojado, puede reducirse. Además, el cepillo y la bomba pueden controlarse según las características de movilidad y de limpieza del robot. A continuación se describen comportamientos de robot adicionales relacionados con robots de limpieza en mojado.
El proceso de secado del robot puede activarse, por ejemplo, por una o más condiciones tales como, por ejemplo, un temporizador que haga que el robot inicie el proceso de secado a una hora particular del día o después de que haya transcurrido un periodo de tiempo durante un ciclo de limpieza en mojado; o, como alternativa, en respuesta a una caída brusca en la tensión de batería suministrada al robot, lo que puede indicar que la batería no proporcionará pronto la suficiente energía. Como ventaja, por ejemplo, el robot puede estar configurado para garantizar que esté seco antes de que se agote completamente el suministro de energía de la batería.
A continuación se describen realizaciones del control de cepillo principal. Cuando el robot está en movimiento, el cepillo principal puede girar en el sentido de las agujas del reloj cuando se mira desde el lado derecho del robot, tal y como se ilustra en la FIG. 3, por ejemplo. Como resultado, esto genera a una fuerza de avance para el robot ya que el cepillo principal de giro en el sentido de las agujas del reloj hace contacto con la superficie de limpieza o con el suelo, por ejemplo, facilitando la propulsión hacia delante del robot con respecto a la superficie de limpieza. Asimismo, cuando retrocede, el robot puede apagar el cepillo y el robot también puede dejar el cepillo apagado hasta que se haya desplazado hacia adelante al menos, por ejemplo, 25 mm aproximadamente (puede utilizarse una distancia o un retardo de tiempo adecuados alternativos, por ejemplo, de entre 0 y 50 mm) tras reanudar el movimiento hacia delante. Como alternativa, cuando el cepillo puede hacerse girar en un sentido inverso (por ejemplo, en el sentido contrario a las agujas del reloj, cuando se mira desde el lado derecho del robot) cuando el robot retrocede, con el fin de proporcionar un fuerza de propulsión inversa adicional, como un ejemplo no limitativo.
La FIG. 56 ilustra un proceso de control de cepillo a modo de ejemplo según una realización de este tipo. El robot puede esperar un siguiente ciclo de control en S701 (en este documento denominado como la “primera etapa”, aunque el proceso de control de comportamiento puede comenzar alternativamente en cualquier punto adecuado, por ejemplo, y no está limitado a comenzar en esta etapa), y después determina si el robot está retrocediendo o no en S702. Si no está retrocediendo, entonces el robot enciende el cepillo (o deja el cepillo encendido) en S703 y después vuelve a la primera etapa S701.
Por otro lado, si se determina que el robot está retrocediendo, el robot puede apagar entonces su cepillo en S704 y esperar después un siguiente ciclo de control en S705; en el siguiente ciclo de control, el robot puede determinar de nuevo si el robot está retrocediendo en S706 y, si es así, el proceso puede entrar en un subbucle volviendo a la etapa de espera S705 inmediatamente anterior y esperar de nuevo un siguiente ciclo de control. Sin embargo, si el robot determina que el robot no está retrocediendo en este subbucle, entonces puede salir del subbucle y fijar un contador de distancia a un estado inicial (tal como fijando a cero un valor entero almacenado en la memoria electrónica, o un registro de cómputo, o contador mecánico, u otro contador adecuado, como ejemplos) en S707, y después entrar en otro subbucle esperando de nuevo un siguiente ciclo de control en S708. En el siguiente ciclo de control, el robot puede incrementar entonces (o disminuir) el contador de distancia en S709 y después determinar si el contador de distancia ha alcanzado o ha superado un valor de umbral (por ejemplo, 25 mm, o 1 segundo, o cualquier otro umbral disponible) en S710.
Si el robot determina que el contador de distancia no ha alcanzado o superado el valor de umbral, el robot puede volver a iterar este subbucle devolviendo el proceso a la etapa de espera de siguiente ciclo de control inmediatamente anterior en S708, por ejemplo. Si no, el robot puede en cambio encender (o dejar encendido) el cepillo en S703 y volver a la primera etapa S701 en el proceso de control de cepillo.
Para realizaciones de robots que incluyen una capacidad de limpieza en mojado, puede incluirse una bomba que pueda controlarse para dispensar fluido de limpieza sobre la superficie de limpieza, por ejemplo. Con el fin de distribuir de manera eficaz el fluido de limpieza sobre el suelo, el robot puede controlar el árbol de salida de la bomba hasta una velocidad de rotación específica, incluyendo realizaciones en las que no se incluye ningún sensor de velocidad mecánico. Además, el robot puede apagar la bomba en varios casos durante la limpieza para no depositar demasiado fluido sobre una zona, tal como, por ejemplo, si el robot no está atravesando la superficie de limpieza a una velocidad apropiada para dispersar de manera apropiada el fluido de limpieza. Además, el robot puede llevar a cabo una secuencia específica cuando se enciende para cebar la bomba rápidamente. Además, la bomba puede apagarse durante 5 minutos después de haber terminado la limpieza para secar de manera apropiada el interior del robot, aunque esto puede variar entre 15 segundos y 15 minutos dependiendo del flujo de aire y de las propiedades del fluido. A continuación se describen otros ejemplos de control de bomba y de comportamientos relacionados con la bomba.
En una realización, el robot puede calcular el área de suelo de una habitación que vaya a limpiarse, ya sea atravesándola inicialmente y registrando los límites de la habitación o recibiendo información desde un usuario o un ordenador. Después, el robot puede controlar la bomba en proporción al tamaño calculado de la habitación, con el fin de garantizar que todo el suelo (o al menos un área máxima u óptima del mismo) reciba un cantidad efectiva de fluido de limpieza, por ejemplo. Como ventaja, el fluido de limpieza puede conservarse y puede reducirse el riesgo de dejar el suelo solo parcialmente limpio.
En al menos una realización, un robot puede incluir una bomba que sea una bomba de diafragma de movimiento alternativo que presente dos cámaras. La bomba se acciona por un pequeño motor de CC y el árbol de salida presenta una leva excéntrica que acciona el mecanismo de la bomba. La velocidad de salida de la bomba puede controlarse hasta una velocidad de rotación particular para distribuir la cantidad correcta de fluido de limpieza. Para evitar los costes y las posibles imprecisiones de un sensor mecánico, también puede incluirse un sensor eléctrico. Cuando se acciona con una tensión sustancialmente constante, por ejemplo, la corriente consumida por la bomba puede representarse mediante una señal que presenta un periodo que varía con la velocidad de salida de la bomba, tal y como se ilustra en un ejemplo no limitativo en la FIG. 57. Midiendo la corriente de la bomba a lo largo del tiempo y analizando los datos resultantes, puede determinarse la velocidad a la que está girando la bomba.
Tal y como se indica en este documento, la bomba de diafragma distribuye agua delante del cabezal de limpieza. Una única membrana intercalada entre dos piezas de alojamiento actúa como válvulas de retención de entrada y salida y como una cámara de bombeo. La bomba presenta dos circuitos independientes que alimentan a dos boquillas de salida. La bomba se acciona mediante una leva de manera que la salida de boquilla es constante por unidad de distancia rociada. Dicho de otro modo, la leva acciona la bomba de manera que cada boquilla deja un charco uniforme a través del ancho total del cepillo de limpieza. La salida de cada canal de bomba se dirige a las boquillas que están colocadas directamente de manera opuesta entre sí y alineadas con cada extremo del cepillo de limpieza y delante del cabezal de limpieza. Las boquillas rocían agua de manera paralela a y delante del cabezal de limpieza. Rocían directamente fuera de fase en la misma frecuencia en un esfuerzo por minimizar la distancia de desplazamiento lineal entre charcos de salida. El motivo de dos boquillas es reducir o eliminar cualquier irregularidad o imprecisión aparente en una sola boquilla. Al haber dos boquillas opuestas, las salidas se equilibran y el fluido de limpieza se aplica de manera uniforme.
Según al menos una realización, el robot puede analizar datos relacionados con la velocidad de la bomba utilizando un algoritmo de seudoautocorrelación u otro algoritmo adecuado. La corriente que la bomba está consumiendo puede muestrearse en cada ciclo de control (generalmente 67 veces por segundo aproximadamente, u otra tasa adecuada, por ejemplo, entre 10 y 200 veces por segundo) e introducirse en un circuito intermedio. El circuito intermedio analiza cada ciclo de control (u otra tasa periódica adecuada) para estimar el periodo de la señal. El algoritmo de seudoautocorrelación proporciona un valor de correlación para una variedad de periodos de muestra, desde 194 ms aproximadamente (correspondientes a 79 RPM), por ejemplo, hasta 761 ms aproximadamente (309 RPM) en intervalos de 15 ms, según un ejemplo (obsérvese que los valores particulares de tiempo, intervalos y tasas son simplemente ejemplos no limitativos que pueden sustituirse por cualquier otro valor adecuado). Un valor de correlación se calcula sumando el valor absoluto de la diferencia de una pluralidad de muestras en el circuito intermedio separadas por el periodo de muestra. Un valor de correlación inferior indica generalmente una mejor correspondencia.
El algoritmo de seudoautocorrelación puede indicar falsamente en algunas ocasiones una correspondencia incluso para frecuencias incorrectas, ya que puede corresponderse con frecuencias cuyo periodo es un múltiplo del periodo correcto, y si los dos lóbulos de la señal tienen un tamaño similar, esto también puede indicar de manera errónea una correspondencia en la mitad del periodo. Para evitar este problema, puede calcularse una estimación de velocidad de bomba a partir de la tensión que está suministrándose a la bomba y de la corriente que está consumiendo. Según una realización a modo de ejemplo, esto puede basarse en datos medidos a partir de varios sensores para medir las constantes apropiadas. Según este proceso, ejemplos de fórmulas para determinar una RPM de bomba estimada basada en lecturas de tensión y de corriente pueden incluir, entre otras:
Perido_de_tensión = 61 -2,5 * V;
Corriente_nominal = 8,4 + 3,95 * V;
Pendiente = 1,3302 -0,07502 * V;
Periodo = Periodo_de_tensión + (I -Corriente_nominal) * Pendiente; y
RPM = 4020 / Periodo.
Aunque debe considerarse que todo esto puede variar en un ± 5%, o hasta un ± 20%, los valores se han determinado de manera empírica para tener en cuenta variaciones de tolerancia entre bombas y motores.
La FIG. 58 ilustra un ejemplo de un algoritmo utilizado para determinar la velocidad de la bomba. En una etapa inicial S801, el robot calcula un valor de correlación para cada periodo, después en S802 encuentra los dos valores de correlación más pequeños que sean mayores que 50 por debajo del valor medio. Esto es una constante determinada empíricamente y es un ejemplo no limitativo. Valores razonables variarán ampliamente dependiendo de los valores de corriente reales de la bomba, de cómo se convierten los valores de corriente de la bomba en valores digitales y de la tasa
de muestreo. Después, el robot determina si hay o no correlaciones no válidas en S803; si no hay ninguna, el proceso determina que el periodo es desconocido en S804; por otro lado, si la determinación es que no hay correlaciones no válidas, entonces el proceso determina si hay o no una sola correlación en S805. Si es así, el proceso devuelve el periodo de la única correlación válida en S806. En caso contrario, el proceso determina en S807 si hay o no dos correlaciones que presenten periodos de tres picos o menos y, si es así, entonces el proceso devuelve el periodo de la correlación más baja en S808.
Si no, el proceso determina en S809 si la correlación más pequeña tiene un valor que es más pequeño en más de 25, en cuyo caso el proceso devuelve el periodo de la correlación más pequeña en S810. Al igual que antes, esto es una constante determinada empíricamente y pretende ser solamente un ejemplo. En caso contrario, el proceso determina entonces si los periodos son múltiplos de 1,5, 2 ó 3 en S811. Si no, el proceso determina el periodo como desconocido en S812; en caso contrario, el proceso continúa con el cálculo de una estimación del periodo (la estimación se calcula tal y como se ha descrito anteriormente) en S813, y después determina en S814 si la estimación generada de esta manera está sustancialmente más cerca o no de uno de los periodos y si es así, el proceso devolverá el periodo más cercano a la estimación en S815; si no, el proceso devuelve el periodo más pequeño en S816.
El robot también puede incluir un control de inhabilitación de bomba. En algunas realizaciones, la bomba puede pararse en varios casos para evitar depositar agua en el suelo si el robot no va a recogerla (o no puede hacerlo). Por ejemplo, si la bomba estuviera funcionando (depositando por tanto fluido de limpieza) mientras el robot va marcha atrás, el agua depositada podría no recogerse ya que la parte del robot que recoge fluido está detrás de las salidas de fluido (a no ser que el robot volviera a atravesar el área en la que se ha desplazado hacia atrás).
Las condiciones en las que la bomba puede pararse pueden incluir, entre otras: (1) cuando el robot va marcha atrás; (2) cuando el robot está girando en el sitio (para realizaciones de robot no desviado o, como alternativa, cuando el robot está girando en un área muy pequeña, tanto para realizaciones de robot desviado como para realizaciones de robot no desviado); (3) cuando el robot está girando alrededor de un punto más próximo al centro de rotación que la mitad de la distancia entre las ruedas; y/o (4) cuando el robot detecta circunstancias que se interpretan como una condición de atasco.
La FIG. 59 describe un ejemplo de una secuencia para implementar un comportamiento de atasco para un robot de limpieza en mojado. En una primera etapa S901 (debe observarse que aunque se denomina como la “primera etapa” por comodidad de explicación, el proceso puede empezar alternativamente en cualquier otra etapa adecuada del proceso) el proceso fija una variable o bandera “puede estar atascado” (que puede ser una posición en una memoria electrónica, o un biestable, o un conmutador mecánico, o cualquier otra estructura adecuada; en este caso denominada como “puede estar atascado”) a un estado que representa “no atascado” (en este caso denominado como “falso”; el estado opuesto denominado como “verdadero”). Después, el proceso espera un siguiente ciclo de control en S902 y después determina si el robot está en un estado de emergencia constante de amortiguador de choques (por ejemplo, un estado en el que el amortiguador de choques se activa constantemente) en S903 y, si es así, el proceso fija "puede estar atascado" a verdadero en S904, espera a que el amortiguador de choques esté despejado durante dos segundos (por ejemplo, entre 0,2 y 10 segundos) en S905 y después vuelve a iterar el proceso de comportamiento de atasco volviendo a la primera etapa S901. En caso contrario, el proceso determina en S906 si existen otros estados de emergencia; si es así, el proceso fija “puede estar atascado” a verdadero en S907, espera a que el amortiguador de choques, el sensor de riscos y/o el sensor de pared virtual se active en S908 y después vuelve a la primera etapa S901. Si no, el proceso determina en S909 si el sensor de bajada de rueda está activo; si es así, el proceso fija "puede estar atascado" a verdadero en S910, espera a que el sensor de bajada de rueda esté despejado durante 2 segundos (por ejemplo, entre 0,2 y 10 segundos) en S911 y después vuelve a la primera etapa. En caso contrario, el proceso entra en un subbucle volviendo a S902 para esperar el siguiente ciclo de control.
La bomba del robot también puede requerir una secuencia de cebado. En realizaciones de robots que incluyen una bomba, la bomba puede funcionar a pleno voltaje durante (como un ejemplo no limitativo) 2 segundos (o cualquier otro intervalo adecuado) durante el encendido, para facilitar el cebado de la bomba.
También puede incluirse un ciclo de secado en determinadas realizaciones del robot de limpieza. Por ejemplo, los robots de limpieza en mojado pueden succionar generalmente de manera constante un fluido de limpieza sucio (y/u otro líquido) del suelo o superficie de limpieza. El fluido puede formar un residuo a lo largo de los canales de aspiración dentro del robot. Para evitar fugas del fluido o residuo desde el robot (fugas que pueden formar un charco o mancha sobre la superficie de limpieza) después de un ciclo de limpieza, el robot puede funcionar durante un periodo de tiempo (en este caso denominado como "el periodo de secado") después de que haya finalizado la limpieza, con la bomba apagada y la aspiración funcionando. Durante el periodo de secado, la aspiración puede mantenerse y/o el cepillo puede seguir girando para secar el cepillo y su envoltura. El robot también puede moverse dentro de su entorno (por ejemplo, en su patrón de limpieza normal), para permitir que el robot recoja cualquier líquido que permanezca debajo del robot y que pudiera capturar la rasqueta del robot, así como para evitar posibles daños al suelo o superficie de limpieza que pudieran provocarse por el giro del cepillo en un lugar.
El robot tiene sensores adicionales. Según al menos una realización, un robot de limpieza en mojado puede incluir uno o más sensores tales como, por ejemplo, un sensor de nivel de fluido, un sensor presente en el filtro, en el cabezal de limpieza y/o un en el tanque, entre otros. Un robot puede incluir, como un ejemplo no limitativo, dos sensores de nivel de
fluido, uno para detectar si queda líquido limpio y otro para detectar si el tanque de fluido residual está lleno. Cada sensor puede utilizar los mismos componentes electrónicos y procesos de accionamiento. La FIG. 60 ilustra un circuito electrónico de ejemplo, en el que R1 y R2 son resistencias de limitación de corriente (que pueden tener el mismo valor o, como alternativa, valores diferentes).
Para obtener una lectura del sensor, el proceso de control puede fijar la Salida 1 a +5V, la Salida 2 a 0V y leer la entrada analógica (Lectura 1). Después puede invertir la salidas, fijando la Salida 1 a 0V y la Salida 2 a +5V (otros valores de tensión como +3,3, 12, 24 son adecuados para otras tensiones de sistema). Después, el proceso puede leer de nuevo la entrada analógica (Lectura 2) y restar las dos lecturas (es decir, restar Lectura 2 a Lectura 1) para obtener, como resultado, la tensión a través de los electrodos de detección, en este caso denominada como la "tensión de detección". Por consiguiente, un conjunto de fórmulas puede utilizarse para calcular la resistencia a través de los electrodos de detección, tal como, por ejemplo:
Tensión a través de R1 (o R2) = (5 V [de la tensión aplicada a la patilla superior] -Tensión de detección) / 2;
Corriente a través de R1 (o R2) = (Tensión a través de R1) / R1; y/o
Resistencia de detección = (Tensión de detección) / (Tensión a través de R1).
Generalmente, estas fórmulas son eficaces si R1 y R2 son iguales, y se requerirán diferentes fórmulas si R1 y R2 son diferentes. Si la resistencia de detección está por debajo de un umbral, el sensor indica que el fluido está sirviendo como un puente entre los electrodos. Como un ejemplo, R1 y R2 puede tener un valor de 2 K ohmios (opcionalmente entre 300 y 5000 ohmios), y el umbral puede tener un valor de 30 K ohmios (o, como alternativa, cualquier otro valor adecuado, por ejemplo, entre 5 K y 80 K ohmios).
El robot también puede incluir sensores de filtro, de cabezal de limpieza y de tanque. Cada uno de estos componentes (filtro, conjunto de cabezal de limpieza y conjunto de tanque) puede incluir un imán. En una posición correspondiente del robot puede haber un conmutador de láminas que se cierre en la presencia de un campo magnético suficientemente fuerte (como alternativa, puede utilizarse un conmutador de tipo relé, un sensor de presión, un sensor óptico o cualquier otro sistema apropiado para detectar la presencia de los componentes mencionados anteriormente). Esto permite al sistema de control comprobar si estos componentes están correctamente instalados. Puesto que el filtro puede tener una gran importancia, debido a que el ventilador de aspiración puede dañarse fácilmente por materiales extraños y debido a que sin el conjunto de cabezal de limpieza o el tanque el robot no limpiaría el suelo, el sistema de control no permite al robot funcionar si falta cualquiera de estos componentes o si se extraen durante el funcionamiento, según al menos una realización.
Para evitar que se impida de manera errónea que el robot funcione cuando el tanque esté realmente presente pero el sensor haya fallado, el sistema de control puede permitir al robot limpiar si el sensor presente en el tanque no funciona. Según un ejemplo, si el sensor presente en el tanque estaba funcionando al inicio del funcionamiento y el sensor presente en el tanque indica que el tanque se ha extraído durante el funcionamiento, el robot puede pararse.
La interfaz de usuario para el robot puede consistir simplemente en un botón de encendido. Sin embargo, adicionalmente, puede proporcionarse un botón de limpieza. En un ejemplo, cada uno de los botones está dotado de una luz.
Tal y como se muestra en la FIG. 62, con el fin de proporcionar al usuario información relacionada con el funcionamiento del robot, el botón de encendido puede utilizarse para indicar el estado de carga de la batería, por ejemplo, rojo para indicar que la batería está vacía, pulsos verdes para indicar que la batería está cargándose (de manera rápida o lenta para diferentes ciclos de carga o ciclos de refresco de la batería), un verde constante para indicar que la batería está totalmente cargada, y un rojo intermitente para indicar que la batería no está instalada. El botón de limpieza puede utilizarse para indicar el estado del tanque de limpieza o el estado de la operación de limpieza, por ejemplo, verde para la limpieza, pulsos azules para el secado (limpieza casi completada), y un azul constante para indicar que el tanque está vacío o que se ha terminado el ciclo de limpieza.
Por consiguiente, en este ejemplo de interfaz de usuario, el robot presenta una batería y un tanque de material reponible, y un panel está dotado de dos botones iluminables, uno de los botones controlando una operación de encendido/apagado del robot y que se ilumina, opcionalmente mediante patrones y/o colores, según el estado de encendido/apagado; y el otro botón iniciando una operación de limpieza mediante el robot utilizando el tanque de material reponible y que se ilumina, opcionalmente mediante patrones y/o colores, según el estado del material reponible en el tanque y/o el estado de un ciclo de limpieza y/o ciclo de secado utilizando el material reponible del tanque. "Iluminar" significa esencialmente activar, y se incluyen formas de hacer un aviso más visible (cambio de color, paso de luz a oscuridad, indicaciones, etc.) sin iluminación real. Una alternativa utiliza un botón y patrones y/o colores para indicar el estado de energía y/o del material reponible tal y como se ha indicado anteriormente. Pulsar uno o dos botones en combinaciones (pulsación breve, pulsación continuada, doble pulsación breve, pulsar ambos de manera continuada, pulsar uno de manera continuada y otro de manera breve) puede utilizarse para iniciar operaciones directamente, tal como iniciar el secado inmediatamente, ignorar un fallo de sensor o proporcionar acceso a modos de prueba o de diagnóstico.
Tal y como se muestra en la FIG. 63, puede proporcionarse información adicional con luces de estado que son importantes para supervisar el funcionamiento autónomo. En este caso, las luces de estado pueden ser un texto iluminable que indique directamente un problema junto con un color reconocido como un aviso por la mayoría de las personas. Si las luces son mensajes de texto iluminables, no hay necesidad de que el usuario acuda a un manual para interpretar el problema del robot, ya que el robot no incluye una complejidad innecesaria mediante la inclusión de un panel de visualización y de elementos de control asociados. En el presente caso, una luz de aviso que indica al usuario que debe “comprobar el tanque” debe utilizar realmente las palabras "comprobar tanque" y puede iluminarse en un color de “aviso” (por ejemplo, amarillo, rojo o naranja) color, para un aviso de servicio (por ejemplo, falta el tanque) o en un color de “no aviso” (por ejemplo, verde, azul, morado, blanco) para un simple mensaje de estado (por ejemplo, el ciclo de limpieza ha finalizado). Además de o como alternativa, una iluminación para “comprobar cepillo” y “estoy atascado” son útiles en el presente contexto. El mensaje “comprobar cepillo” puede aparecer cuando el cepillo se ha atascado o no se ha instalado correctamente, por ejemplo, detectando una carga en el motor. El mensaje “estoy atascado” debe aparecer cuando el robot se percate de una condición de atasco o de estasis, después de haber pasado por o se hayan generado comportamientos apropiados de emergencia, de evitación de riscos, de escape y otros comportamientos de antiestasis (en ocasiones, comportamientos “balísticos”). Una detección dependerá de la estasis de la rueda delantera mientras gira cualquier otra rueda. Un elemento de visualización de 7 segmentos de código de servicio puede proporcionar información que permita diagnosticar problemas por el usuario o por los técnicos.
Por consiguiente, en este ejemplo de interfaz de usuario, el robot presenta un mecanismo motorizado y/o un cepillo motorizado y/o un tanque de material reponible, y se proporciona un panel con indicaciones de avisos que puede iluminarse, opcionalmente mediante patrones y/o colores, según el estado del mecanismo y/o del cepillo y/o del tanque de material reponible del robot. En determinadas realizaciones, las indicaciones son mensajes de texto reales. Además, preferentemente, la iluminación tiene colores de aviso y de no aviso según las circunstancias. El tanque de material reponible debe poder notificar tanto un mal funcionamiento del tanque como mensajes de tanque de vacío. Nuevamente, estas luces se iluminan opcionalmente siguiendo patrones.
Funcionamiento y mantenimiento
Las FIGS. 36 a 41 ilustran un procedimiento para hacer funcionar y mantener un robot de limpieza configurado físicamente para tal funcionamiento y mantenimiento, y también incluye información relacionada con el orden de apilado/ensamblado de las partes del robot y/o con la dependencia de configuración física del robot. Las FIGS. 37 a 41 ilustran posiciones, movimientos y otras acciones físicas manuales fácilmente reconocibles, así como orientaciones, posiciones y configuraciones fácilmente reconocibles de un robot de limpieza, y la presente descripción incluye todo lo que se reconoce fácilmente a través de estos dibujos.
Según las FIGS. 36 a 41, una realización del robot está configurada estructuralmente para permitir colocar físicamente un tanque para proporcionar acceso a un área interna (S2), o para permitir extraer físicamente un cabezal de limpieza del cuerpo del robot (S3). Tal y como se muestra en las FIGS. 36 a 41, ninguna acción depende de la otra, y la extracción del cabezal de limpieza y del tanque pueden realizarse de manera independiente. Una vez que el tanque está dispuesto en una posición de liberación (S2), el tanque puede desacoplarse (S4). Sin embargo, incluso sin desacoplar el tanque (S4), el área interna se vuelve disponible y el usuario puede acceder entonces a un filtro que se vuelve visible y accesible (S12), a una boquilla (ojal) de vacío que se vuelve visible y accesible (S14), y a una batería que se vuelve visible y accesible (S16). Todo esto es más cómodo si el tanque está desacoplado (S4), pero como el tanque no impide un acceso general al área interna en la posición de liberación, las acciones S12, S14 y S16 pueden llevarse a cabo sin desacoplar el tanque. El filtro puede lavarse y volverse a instalar (S20) después de haberse soltado. La batería puede colocarse y manipularse de diferente manera, por ejemplo, para insertarse en el cuerpo del robot o en el tanque sin soltar el tanque, adaptándose sustancialmente la superficie exterior de la batería al perfil exterior del robot cuando la batería está en su sitio.
Una vez que se haya desacoplado el tanque (S4), el tanque sucio, si está lleno, puede vaciarse (S6) y lavarse (S18). Sin embargo, tanto si el tanque sucio está lleno o vacío, el tanque limpio puede llenarse con fluido de limpieza (S8) o con agua (S10), no dependiendo estas acciones entre sí. El tanque, cargado con una mezcla de fluido de limpieza y de agua (o tal y como se ha indicado en este documento, con un fluido de limpieza de cartucho y/o con agua solamente y/o con una premezcla de ambos), se acopla (S22) y después se bloquea por trinquete (S24). Después, el robot puede funcionar de manera autónoma. Estas operaciones pueden llevarse a cabo totalmente o en parte por una base de acoplamiento o de limpieza del robot. En ese caso, puede ser ventajoso no soltar el tanque o desacoplar el tanque; en cambio, puede accederse a las áreas de fluido del robot, así como a las áreas que incluyen partes limpiables tales como el filtro o la boquilla de vacío, a través de orificios alternativos en los compartimentos del tanque previstos para la finalidad de vaciar el tanque de manera automatizada. La presente invención contempla el acoplamiento y/o el vaciado automatizados del tanque y/o del robot. En ese caso, algunas o todas las etapas de la FIG. 36 son etapas de proceso llevadas a cabo por el procesador, manipuladores y mecanismos de la base de acoplamiento o de vaciado en comunicación con el procesador del robot.
En determinadas realizaciones, la liberación del cabezal de limpieza y la liberación del tanque son dependientes. En tales casos, la liberación del cabezal de limpieza se realiza dentro del cuerpo del robot y el tanque debe estar en la posición de liberación para acceder al cabezal de limpieza, tal y como se ilustra en las FIGS. Cuando está en la posición bajada o de enganche, el tanque bloquea el cabezal de limpieza en su sitio e impide el acceso al botón de liberación del cabezal de
limpieza. En esta configuración, el cabezal de limpieza se engancha a los tanques a través de los canales de aspiración que se extienden desde el tanque a través del cuerpo del robot hacia el interior del cabezal de limpieza (tal y como se ilustra en las FIGS.). En ese caso, el solapamiento vertical es beneficioso para un contacto de sellado, y el movimiento lateral del cabezal de limpieza contra los canales genera desgaste; por lo tanto, el cabezal de limpieza puede estar
5 diseñado para soltarse solamente cuando el tanque esté suelto para evitar este desgate.
Los expertos en la técnica reconocerán además que aunque la invención se ha descrito anteriormente según realizaciones preferidas, no está limitada a las mismas. Varias características y aspectos de la invención descrita anteriormente pueden utilizarse de manera individual o conjunta. Además, aunque la invención se ha descrito en el contexto de su implementación en un entorno particular y para aplicaciones particulares, por ejemplo, la limpieza del
10 suelo de una casa, los expertos en la materia reconocerán que su utilidad no está limitada a las mismas y que la presente invención puede utilizarse de manera beneficiosa en cualquier pluralidad de entornos e implementaciones incluyendo, pero sin limitarse a, la limpieza de cualquier superficie sustancialmente horizontal.
Claims (9)
- REIVINDICACIONES1. Un robot de tratamiento de superficies (100), que comprende:un armazón de robot(200) que tiene un perímetro externo formado sustancialmente como una forma de ancho constante, accionado hacia delante mediante al menos un miembro rotatorio;un compartimento de fluido dispensado (S) que alberga un fluido para ser dispensado por el robot (100);un cabezal de limpieza en mojado (600) que emplea al menos un miembro de limpieza en mojado accionado (604) para limpiar un ancho de limpieza a lo largo de una linea de ancho de limpieza del robot (100) con la ayuda de fluido dispensado; yun compartimento de material residual (D) que alberga fluido residual recogido por el robot;teniendo el cabezal de limpieza en mojado (600) un ancho de limpieza con respecto a la masa total del robot del armazon de robot (200), compartimento de material dispensado (S) una vez vacío, cabezal de limpieza en mojado, y compartimento de material residual (D) un vez lleno de fluido residual recogido por el robot (100), mayor o igual a tres centimetros de ancho de limpieza por kilogramo de masa total del robot.
- 2. El robot de tratamiento de superficies (100) según la reivindicación 1, incluyendo el cabezal de limpieza en mojado(600) un fregador de circulación accionado (604) que friega la superficie que va a ser limpiada a lo largo de una línea de ancho de limpieza del robot (100) con la ayuda del fluido dispensado.
-
- 3.
- El robot de tratamiento de superficies (100) según la reivindicación 1, incluyendo el cabezal de limpieza en mojado accionado un aspirador en mojado accionado que recoje el fluido residual.
-
- 4.
- El robot de tratamiento de superficies (100) según la reivindicación 1, en el que el robot (100) tiene una masa inferior a 20 kilogramos.
-
- 5.
- El robot de tratamiento de superficies (100) según la reivindicación 4, en el que el robot tiene una masa inferior a 10 kilogramos.
-
- 6.
- El robot de tratamiento de superficies (100) según la reivindicación 4 o 5, en el que el robot (100) tiene un ancho de limpieza de 5 cm o 6 cm por cada kilogramo de masa del robot.
-
- 7.
- El robot de tratamiento de superficies (100) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el armazón de robot(200) tiene un perímetro circular.
-
- 8.
- El robot de tratamiento de superficies (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el armazón de robot (200) tene forma de triángulo de Reuleaux o de polígono de ancho constante.
-
- 9.
- El robot de tratamiento de superficies (100) según la reivindicación 1, en el que los dos compartimentos (D, S) están dispuestos de tal modo que a medida que se mueve fluido de un compartimento al suelo y es recogido a continuación, el centro de gravedad permanece sustancialmente en su sitio, y/o permanece sustancialmente sobre las ruedas de accionamiento de dicho robot, en el que los compartimentos (D, S) están apilados o parcialmente apilados uno sobre el otro en el que los centros de gravedad de los compartimentos llenos se encuentran a menos de 10 cm entre sí.
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