JP2015231574A - Autonomous floor cleaning robot - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an autonomous floor cleaning robot capable of autonomously dealing with a detected situation by detecting the situation in which the robot is placed.SOLUTION: The autonomous floor cleaning robot includes a housing and a chassis, a plurality of wheels configured so as to move the robot on a floor surface and connected to the chassis through respectively corresponding arms and a motor for driving the plurality of wheels, a control part for controlling the movement of the robot on the floor surface, a sensor for detecting an obstacle to transmit obstacle information to the control part, a waste container, and a first rotary member configured so as to direct particles toward the waste container. The plurality of wheels are respectively connected rotatably to the tips of respectively corresponding arms, the proximal end of an arm is connected rotatably to the chassis, the plurality of wheels are respectively energized to an extended position away from the chassis by a spring extending between an arm and the chassis, and the weight of the robot overcomes the force of the spring which respectively energizes the plurality of wheels to the extended positions.

Description

本発明は清掃デバイスに関し、より詳細には、自律的床清掃ロボットに関する。   The present invention relates to a cleaning device, and more particularly to an autonomous floor cleaning robot.

自律的ロボット清掃デバイスは当業界で公知である。たとえば米国特許第5,940,927号および第5,781,960号は、"自己案内式真空クリーナ用の自律的表面清掃装置およびノズル機構(Autonomous Surface Cleaning Apparatus and a Nozzle Arrangement for a Self-Guiding Vacuum Cleaner)"を開示している。自律的清掃デバイスに対する主な要件のひとつは自給式電源であり、もし斯かる自律的清掃デバイスが外部電源へのコンセントへの電力コードを利用するならば、それを直ちに排除しなければ自律的清掃デバイスの有用性は相当に低下する。   Autonomous robot cleaning devices are known in the art. For example, US Pat. Nos. 5,940,927 and 5,781,960 disclose “Autonomous Surface Cleaning Apparatus and No Nozzle Arrangement for a Self-Guiding Vacuum Cleaner”. Yes. One of the main requirements for an autonomous cleaning device is a self-contained power source, and if such an autonomous cleaning device utilizes a power cord to an outlet to an external power source, it must be eliminated immediately. The usefulness of the device is significantly reduced.

また、バッテリなどの自給式電源の駆動能力は明らかに改善されているが、今日の自給式電源は依然として電力提供の時間的制限がある。ブラシ・アセンブリおよび真空アセンブリなどの清掃デバイスに対する清掃機構は典型的に、効率的な清掃能力を提供すべく大きな電力負荷を必要とする。このことは特にブラシ・アセンブリおよび真空アセンブリが組合せ物として構成されたときに当てはまる、と言うのも、斯かる組合せ物のブラシ・アセンブリおよび/または真空アセンブリは典型的に協働作用に対して設計もしくは構成されていないからである。   In addition, although the driving capability of a self-contained power source such as a battery is clearly improved, today's self-contained power source still has a time limit for providing power. Cleaning mechanisms for cleaning devices such as brush assemblies and vacuum assemblies typically require large power loads to provide efficient cleaning capabilities. This is especially true when the brush assembly and vacuum assembly are configured as a combination, since the brush assembly and / or vacuum assembly of such a combination is typically designed for co-operation. Or it is not configured.

故に、協働作用に対して当該自律的清掃デバイスの清掃機構の清掃能力および効率を最適化する一方で斯かる清掃機構に対する電力要件を付随的に最小化もしくは減少すべく設計かつ構成された自律的清掃デバイスを提供する必要がある。   Thus, an autonomous design and configuration designed to optimize the cleaning capability and efficiency of the cleaning mechanism of the autonomous cleaning device for co-operation while concomitantly minimizing or reducing the power requirements for such cleaning mechanism. There is a need to provide a mechanical cleaning device.

本発明のひとつの目的は、人間が介在せずに指定領域を清掃すべく動作可能な清掃デバイスを提供することにある。   One object of the present invention is to provide a cleaning device operable to clean a specified area without human intervention.

本発明の別の目的は、協働作用に対して当該自律的清掃デバイスの清掃機構の清掃能力および効率を最適化する一方で斯かる機構に対する電力要件を付随的に最小化すべく設計かつ構成された自律的清掃デバイスを提供することにある。   Another object of the present invention is designed and configured to optimize the cleaning capability and efficiency of the cleaning mechanism of the autonomous cleaning device for cooperative action while concomitantly minimizing the power requirements for such mechanism. To provide an autonomous cleaning device.

本発明のこれらのおよび他の目的は、自律的床清掃ロボットであって、ハウジング及びシャーシと、少なくとも部分的にハウジング内に配置され、ロボットを床面上で移動させるよう構成される、それぞれが先端及び近位端を有する対応するアームを介してシャーシに連結された複数の車輪及び複数の車輪を駆動する少なくとも一つのモータと、ハウジング内に配置され、ロボットの床面上での移動を制御する制御部と、ロボットが障害物に反応するように制御部がロボットを制御できるよう、障害物を検出し障害物情報を制御部に伝達する、少なくとも一つのセンサと、少なくとも部分的にハウジング内に配置され、粒子を受け入れるよう構成される、着脱可能なゴミ容器と、粒子をゴミ容器に向かわせるよう構成される第一回転部材と、を備え、複数の車輪はそれぞれ対応するアームの先端に回転可能に結合され、アームの近位端は回転可能にシャーシに結合され、複数の車輪は、アームとシャーシとの間に延びるバネによって、それぞれシャーシから離れた延伸位置に付勢され、清掃中において、ロボットの重量が複数の車輪をそれぞれ延伸位置に付勢するバネの力を克服することを特徴とする、本発明の一実施例に係る自律的床清掃ロボットにより達成される。   These and other objects of the present invention are autonomous floor cleaning robots, each of which is disposed at least partially within the housing and chassis and is configured to move the robot over the floor surface. A plurality of wheels connected to the chassis via corresponding arms having a tip and a proximal end, and at least one motor for driving the wheels, and disposed in the housing to control movement of the robot on the floor surface A controller that controls the robot so that the robot reacts to the obstacle, at least one sensor that detects the obstacle and transmits obstacle information to the controller, and at least partially within the housing A detachable garbage container arranged to receive particles and a first rotating member configured to direct particles to the garbage container; Each of the plurality of wheels is rotatably coupled to the tip of the corresponding arm, the proximal end of the arm is rotatably coupled to the chassis, and the plurality of wheels are each provided by a spring extending between the arm and the chassis. According to one embodiment of the present invention, wherein the weight of the robot is biased to the extended position away from the chassis, and the weight of the robot overcomes the force of the spring that biases each of the plurality of wheels to the extended position during cleaning. Achieved by autonomous floor cleaning robot.

本発明に係る自律的床清掃ロボットの概略図である。It is the schematic of the autonomous floor cleaning robot which concerns on this invention. 本発明に係る自律的床清掃ロボットの一実施例の斜視図である。It is a perspective view of one Example of the autonomous floor cleaning robot which concerns on this invention. 図2の自律的床清掃ロボットの底部平面図である。FIG. 3 is a bottom plan view of the autonomous floor cleaning robot of FIG. 2. 本発明に係る自律的床清掃ロボットの別実施例のカバーを取り外した部分的破断頂部平面図である。It is the partially broken top plan view which removed the cover of another example of the autonomous floor cleaning robot concerning the present invention. 図4の自律的床清掃ロボットの実施例の部分的破断底部平面図である。FIG. 5 is a partially broken bottom plan view of the embodiment of the autonomous floor cleaning robot of FIG. 4. 図4の自律的床清掃ロボットの実施例の部分的破断側面図である。FIG. 5 is a partially broken side view of the embodiment of the autonomous floor cleaning robot of FIG. 4. 図4の自律的床清掃ロボットの実施例のデッキおよびシャーシの平面図である。FIG. 5 is a plan view of the deck and chassis of the embodiment of the autonomous floor cleaning robot of FIG. 4. B-B線に沿った図7の断面図である。It is sectional drawing of FIG. 7 along the BB line. 図4の自律的床清掃ロボットの実施例のデッキ調節サブアセンブリの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a deck adjustment subassembly of the embodiment of the autonomous floor cleaning robot of FIG. 4. 図4の自律的床清掃ロボットの実施例に対する粉塵カートリッジの第1分解斜視図である。FIG. 5 is a first exploded perspective view of a dust cartridge for the embodiment of the autonomous floor cleaning robot of FIG. 4. 図10の粉塵カートリッジの第2分解斜視図である。FIG. 11 is a second exploded perspective view of the dust cartridge of FIG. 10. 図4の自律的床清掃ロボットの実施例に対するフラッパ・ブラシおよび主要ブラシを含む二段階ブラシ・アセンブリの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a two-stage brush assembly including a flapper brush and a main brush for the embodiment of the autonomous floor cleaning robot of FIG. 4. 図4の自律的床清掃ロボットの実施例に対するブレードおよび真空区画を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing blades and vacuum compartments for the embodiment of the autonomous floor cleaning robot of FIG. 4. 図13の自律的床清掃ロボットの実施例の部分的分解斜視図である。FIG. 14 is a partially exploded perspective view of the embodiment of the autonomous floor cleaning robot of FIG. 13.

添付図面に関して本発明の詳細な説明を参照すれば、本発明ならびに付随的な特徴および利点は更に完全に理解されよう。   The invention and its attendant features and advantages will be more fully understood with reference to the detailed description of the invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.

幾つかの図を通して同様の参照番号は対応するもしくは同様の要素を表す図面を参照すると、図1は本発明に係る自律的床清掃ロボット10の概略図である。ロボット10は、ハウジング基礎構造20、電力サブシステム30、駆動サブシステム40、センサ・サブシステム50、制御モジュール60、サイド・ブラシ・アセンブリ70および自己調節清掃ヘッド・サブシステム80を備える。以下の段落にて更に詳細に記述される如く、電力サブシステム30、駆動サブシステム40、センサ・サブシステム50、制御モジュール60、サイド・ブラシ・アセンブリ70および自己調節清掃ヘッド・サブシステム80は組み合わされて、ロボット10のハウジング基礎構造20に一体化される。   Referring to the drawings wherein like reference numerals represent corresponding or like elements throughout the several views, FIG. 1 is a schematic diagram of an autonomous floor cleaning robot 10 according to the present invention. The robot 10 includes a housing substructure 20, a power subsystem 30, a drive subsystem 40, a sensor subsystem 50, a control module 60, a side brush assembly 70 and a self-adjusting cleaning head subsystem 80. The power subsystem 30, drive subsystem 40, sensor subsystem 50, control module 60, side brush assembly 70, and self-adjusting cleaning head subsystem 80 are combined as described in more detail in the following paragraphs. And integrated into the housing basic structure 20 of the robot 10.

自律的床清掃ロボット10の以下の説明において、“前方(forward)/前(fore)”という用語は自律的床清掃ロボット10の動作の主要方向を指し、前後軸心(fore-aft axis)(図4、図5の参照符号“FA”を参照)という用語はロボット10の前後直径と一致する動作の前方向を定義する。   In the following description of the autonomous floor cleaning robot 10, the term “forward / fore” refers to the main direction of operation of the autonomous floor cleaning robot 10, and the fore-aft axis ( The term “reference” “FA” in FIGS. 4 and 5) defines a forward direction of motion that matches the front-rear diameter of the robot 10.

図2、図3および図4乃至図6を参照するとロボット10のハウジング基礎構造20は、シャーシ21、カバー22、変位可能バンパ23、先端車輪サブアセンブリ24および搬送用ハンドル25を備える。シャーシ21は好適には、該シャーシ21と組み合わせるべく特に電力サブシステム30、駆動サブシステム40、センサ・サブシステム50、サイド・ブラシ・アセンブリ70および自己調節清掃ヘッド・サブシステム80の要素を取付けもしくは一体化すべく事前形成された複数の凹み、凹所および構造部材を含む単体要素としてのプラスチックなどの材料から成形される。カバー22は好適には、構成においてシャーシ21と相補的な単体要素であってシャーシ21に取付けられた要素/構成要素且つ/又は自己調節清掃ヘッド・サブシステム80を構成する要素/構成要素を保護してそれに対するアクセスを提供する単体要素としてのプラスチックなどの材料から成形される。シャーシ21およびカバー22は協働してたとえばネジなどの任意の適切な手段により着脱可能に一体化されると共に、シャーシ21およびカバー22は協働して、前後軸心FAに沿い概略的に対称的である概略的に円筒状構成を有する最小高さの構造的包絡体を形成する。   2, 3, and 4 to 6, the housing base structure 20 of the robot 10 includes a chassis 21, a cover 22, a displaceable bumper 23, a tip wheel subassembly 24, and a transport handle 25. The chassis 21 preferably mounts or otherwise incorporates elements of the power subsystem 30, drive subsystem 40, sensor subsystem 50, side brush assembly 70 and self-adjusting cleaning head subsystem 80 to be combined with the chassis 21. Molded from a material such as plastic as a unitary element including a plurality of depressions, recesses and structural members preformed to be integrated. The cover 22 is preferably a unitary element that is complementary to the chassis 21 in construction and protects the elements / components attached to the chassis 21 and / or the elements / components that make up the self-adjusting cleaning head subsystem 80. And molded from a material such as plastic as a single element that provides access to it. The chassis 21 and the cover 22 cooperate to be detachably integrated by any suitable means such as screws, and the chassis 21 and the cover 22 cooperate to be roughly symmetrical along the longitudinal axis FA. Forming a minimum height structural envelope having a generally cylindrical configuration.

概略的に弧状構成を有する変位可能バンパ23は、シャーシ21の前部にて可動結合で取付けられることで、そこから外方にすなわち通常動作位置へと延在する。上記変位可能バンパの取付構成は、バンパ23が所定質量の静止対象物もしくは障害物に遭遇したときは常に該バンパ23が(通常動作位置から)シャーシ21に向けて変位されすなわち変位位置となり、かつ、(バンパ23の斯かる一切の変位に応じ、ロボット10を静止対象物もしくは障害物から回避させる“反動”モードを実施し、かつ、異なる方向における前方移動を再開すべくランダムなもしくは重み付きランダム転回を開始するなどの清掃ルーチンを継続するという制御モジュール60の動作により)静止対象物もしくは障害物との接触が終結したときにバンパ23が通常動作位置へと戻る如きものである。変位可能バンパ23の取付構成は、シャーシ21に関するバンパ23の移動を促進すべく作動する一対の回転可能支持部材23RSMを備える。   A displaceable bumper 23 having a generally arcuate configuration is mounted in a movable connection at the front of the chassis 21 so as to extend outwardly, ie to a normal operating position. The displaceable bumper mounting configuration is such that whenever the bumper 23 encounters a stationary object or obstacle with a predetermined mass, the bumper 23 is displaced toward the chassis 21 (from the normal operating position), i.e., a displacement position, and (In response to any such displacement of the bumper 23, a “rebound” mode is implemented that causes the robot 10 to avoid a stationary object or obstacle, and random or weighted random to resume forward movement in a different direction. The bumper 23 returns to the normal operation position when the contact with the stationary object or obstacle is terminated (by the operation of the control module 60 to continue the cleaning routine such as starting a turn). The mounting configuration of the displaceable bumper 23 includes a pair of rotatable support members 23RSM that operate to promote movement of the bumper 23 relative to the chassis 21.

一対の回転可能支持部材23RSMは、変位可能バンパ23の中心近位にて自律的床清掃ロボット10の前後軸心FAの回りに対称的に取付けられる。各支持部材23RSMの一端はたとえばピン/合せピンおよびスリーブ配置などの習用手段によりシャーシ21に回転可能に取付けられると共に、各支持部材23RSMの他端もまた同様の習用手段により変位可能バンパ23に回転可能に取付けられる。各支持部材23RSMと組み合わせて(不図示の)付勢スプリングが配設されると共に、該スプリングは、静止対象物もしくは障害物との接触が終結したときは常に(各支持部材23RSMの回転移動により)変位可能バンパ23を通常動作位置へと戻すのに必要な付勢力を提供すべく作用する。   The pair of rotatable support members 23RSM are mounted symmetrically around the front-rear axis FA of the autonomous floor cleaning robot 10 near the center of the displaceable bumper 23. One end of each support member 23RSM is rotatably attached to the chassis 21 by customary means such as pin / matching pin and sleeve arrangement, and the other end of each support member 23RSM is also rotated to the displaceable bumper 23 by similar customary means. Mounted as possible. A biasing spring (not shown) is provided in combination with each support member 23RSM, and the spring is always moved (by the rotational movement of each support member 23RSM) when the contact with the stationary object or obstacle is terminated. ) Acts to provide the biasing force necessary to return the displaceable bumper 23 to the normal operating position.

本明細書中に記述される実施例は、変位可能バンパ23の中心の遠位にて自律的床清掃ロボット10の前後軸心FAの回りに平行に対称的に取付けられた一対のバンパ・アーム23BAを含む。これらのバンパ・アーム23BA自体は変位可能バンパ23に対する構造的支持を提供せず、寧ろ、変位可能バンパ23を介して遭遇した静止対象物もしくは障害物の箇所を決定すべく作用するセンサ・サブシステム50の一部である。静止対象物もしくは障害物との遭遇の間において一方もしくは両方のバンパ・アーム23BAがシャーシ21に関して線形に変位可能とされることで、制御モジュール60が“反動”モードを実施するための対応信号を提供するたとえばIR遮断ビームセンサ、機械的スィッチ、静電容量センサなどの関連センサを起動する如く、各バンパ・アーム23BAの一端は変位可能バンパ23に堅固に固定され且つ各バンパ・アーム23BAの他端はたとえばスロット配置などの様式でシャーシ21に組み合わせて取付けられる。センサ・サブシステム50のこの見地の作用ならびに静止対象物もしくは障害物との接触もしくは接近の検出に有用なセンサの代替実施例に関する更なる詳細は、本出願と同様に本出願人が所有する同時係属の“自律的ロボットに対するマルチモード適用のための方法およびシステム”と称されて2002年1月24日に出願された米国特許出願第10/056,804号に見られる。   The embodiment described herein includes a pair of bumper arms mounted symmetrically in parallel around the longitudinal axis FA of the autonomous floor cleaning robot 10 distal to the center of the displaceable bumper 23. Includes 23BA. These bumper arms 23BA themselves do not provide structural support for the displaceable bumper 23, but rather a sensor subsystem that acts to determine the location of stationary objects or obstacles encountered via the displaceable bumper 23. Part of 50. One or both bumper arms 23BA can be linearly displaced with respect to the chassis 21 during the encounter with a stationary object or obstacle so that the control module 60 provides a corresponding signal to implement the “rebound” mode. One end of each bumper arm 23BA is firmly fixed to the displaceable bumper 23 and other than each bumper arm 23BA so as to activate the associated sensors such as IR blocking beam sensors, mechanical switches, capacitance sensors, etc. The ends are attached in combination to the chassis 21 in a manner such as slot arrangement. Further details regarding this aspect of the sensor subsystem 50 and alternative embodiments of sensors useful for detecting contact or proximity to stationary objects or obstacles can be found in the applicant's own See in US patent application Ser. No. 10 / 056,804, filed Jan. 24, 2002, entitled Pending “Method and System for Multi-Mode Application to Autonomous Robots”.

先端車輪サブアセンブリ24は、取付シャフトを含むUリンク部材(clevis member)24CMに組み合わせて回転可能に取付けられた車輪24Wを備える。Uリンク取付シャフト24CMは、自律的床清掃ロボット10の前後直径上でシャーシ21の前端部にて該シャーシの凹み内に配設される。Uリンク取付シャフト24CMと組み合わせて(図6においてUリンク部材24CMの脚部の背後に隠れた)付勢スプリング24BSが配設され、該スプリングは、先端車輪サブアセンブリ24が清掃されるべき表面との接触を喪失したときは常に先端車輪サブアセンブリ24を‘延伸’位置へと付勢すべく作用する。清掃動作の間において自律的床清掃ロボット10の重量は、付勢スプリング24BSにより及ぼされる力を克服することで、清掃されるべき表面上を車輪が自由に回転するという部分的に引込まれた作動位置へと先端車輪サブアセンブリ24を付勢するに十分である。上記Uリンク部材の各端部からは三角形状もしくは円錐状の翼部24TWが夫々外方に延在し、自律的床清掃ロボット10の転回移動の間において上記車輪の側部が低位の障害物に係合するのを防止する。翼部24TWは、上記ロボットが転回するときに隆起部を摺動して乗り越える際の傾斜部として作用する。   The tip wheel subassembly 24 includes a wheel 24W rotatably mounted in combination with a U-link member 24CM including a mounting shaft. The U link mounting shaft 24CM is disposed in the recess of the chassis at the front end of the chassis 21 on the front and rear diameters of the autonomous floor cleaning robot 10. A biasing spring 24BS (hidden behind the leg of the U link member 24CM in FIG. 6) is provided in combination with the U link mounting shaft 24CM, and the spring has a surface on which the tip wheel subassembly 24 is to be cleaned. Whenever the contact is lost, it acts to bias the tip wheel subassembly 24 to the 'extended' position. During the cleaning operation, the weight of the autonomous floor cleaning robot 10 is partially retracted so that the wheels rotate freely over the surface to be cleaned by overcoming the force exerted by the biasing spring 24BS. It is sufficient to bias the tip wheel subassembly 24 into position. Triangular or conical wings 24TW extend outward from each end of the U-link member, and the side of the wheel is a low-order obstacle during the rolling movement of the autonomous floor cleaning robot 10. Is prevented from engaging. The wing part 24TW acts as an inclined part when the robot turns and slides over the raised part.

搬送用ハンドル25の各端部25Eは、自律的床清掃ロボット10の前後軸心FAに関して中心合わせされたカバー22の前端部にて該カバー22に対して枢動すべく組み合わせて固定される。自律的床清掃ロボット10が清掃されるべき表面上に着座しまたは該表面上を移動するとき、搬送用ハンドル25はカバー22の表面と略々面一に位置する(ハンドル/カバー枢動構成の配置と関連する搬送用ハンドル25の重量は、重力作用により搬送用ハンドル25をこの面一位置へと自動的に戻すに十分である)。自律的床清掃ロボット10が搬送用ハンドル25により持ち上げられたとき、自律的床清掃ロボット10の後端部は該自律的床清掃ロボット10の前端部の下方に位置することから、自己調節清掃ヘッド・サブシステム80から粒状破片が脱落することはない。   Each end portion 25E of the transfer handle 25 is fixed in combination so as to pivot relative to the cover 22 at the front end portion of the cover 22 centered with respect to the longitudinal axis FA of the autonomous floor cleaning robot 10. When the autonomous floor cleaning robot 10 sits on or moves over the surface to be cleaned, the transport handle 25 is substantially flush with the surface of the cover 22 (in a handle / cover pivot configuration). The weight of the transport handle 25 associated with the placement is sufficient to automatically return the transport handle 25 to this flush position by gravity). When the autonomous floor cleaning robot 10 is lifted by the transfer handle 25, the rear end portion of the autonomous floor cleaning robot 10 is located below the front end portion of the autonomous floor cleaning robot 10, so that the self-adjusting cleaning head -Granular debris does not fall off from the subsystem 80.

記述された実施例の電力サブシステム30は清掃動作の間において、駆動サブシステム40、センサ・サブシステム50、サイド・ブラシ・アセンブリ70および自己調節清掃ヘッド・サブシステム80の個々の要素/構成要素、ならびに、制御モジュール60の回路および構成要素に対し、関連回路32-4、32-5、32-7、32-8および32-6を介して夫々給電するためのエネルギを提供する(図1参照)。自律的床清掃ロボット10の記述実施例に対する電力サブシステム30は、NiMHバッテリパックなどの充電式バッテリパック34から成る。充電式バッテリパック34はシャーシ21に形成され(て特にバッテリパック34を取付け/保持すべきサイズとされ)た凹み内に取付けられると共に、たとえば(不図示の)スプリング・ラッチなどの任意の習用の手段により其処に保持される。上記バッテリ用凹みは、ネジなどの習用手段によりシャーシ21に固定された蓋部34Lによりカバーされる。蓋部34Lに対しては、自動作業終了(automatic shutdown)の間において自律的床清掃ロボット10の停止を促進する摩擦パッド36が固着される。摩擦パッド36は、上記ロボットが直立部(cliff)を乗り越えようと試行する際に該ロボットが停止するのを助力する。充電式バッテリパック34は、駆動サブシステム40、センサ・サブシステム50、サイド・ブラシ・アセンブリ70、自己調節清掃ヘッド・サブシステム80から成る要素/構成要素、ならびに、制御モジュール60の回路および構成要素の電力要件を満足し乍ら、最大充電時に60〜90分に亙り自律的床清掃ロボット10を動作させるに十分な電力を提供すべく構成される。   The power subsystem 30 of the described embodiment is a separate component / component of the drive subsystem 40, sensor subsystem 50, side brush assembly 70 and self-adjusting cleaning head subsystem 80 during the cleaning operation. , As well as the circuitry and components of the control module 60, providing energy to power the associated circuits 32-4, 32-5, 32-7, 32-8 and 32-6, respectively (FIG. 1). reference). The power subsystem 30 for the described embodiment of the autonomous floor cleaning robot 10 comprises a rechargeable battery pack 34, such as a NiMH battery pack. The rechargeable battery pack 34 is mounted in a recess formed in the chassis 21 (particularly sized for the battery pack 34 to be mounted / retained) and can be used for any custom purpose such as a spring latch (not shown). Held there by means. The battery recess is covered with a lid portion 34L fixed to the chassis 21 by customary means such as screws. A friction pad 36 that promotes the stop of the autonomous floor cleaning robot 10 is fixed to the lid 34L during the automatic shutdown. The friction pad 36 helps the robot to stop when the robot tries to get over the cliff. The rechargeable battery pack 34 comprises elements / components comprising a drive subsystem 40, a sensor subsystem 50, a side brush assembly 70, a self-adjusting cleaning head subsystem 80, as well as the circuitry and components of the control module 60. If the power requirement is satisfied, it is configured to provide sufficient power to operate the autonomous floor cleaning robot 10 for 60 to 90 minutes at maximum charge.

駆動サブシステム40は、(1)清掃動作のために自律的床清掃ロボット10を推進し、(2)サイド・ブラシ・アセンブリ70を作動させ、且つ、(3)斯かる清掃動作の間に自己調節清掃ヘッド・サブシステム80を作動させる独立手段を備える。斯かる独立手段は、それら自体が独立動作モータ42AM、42BMを夫々有する左右の主要車輪サブアセンブリ42A、42Bと、サイド・ブラシ・アセンブリ70に対する独立電気モータ44と、一方46は上記真空アセンブリに対し且つ他方48は上記二段階ブラシ・アセンブリに対するものである2個の独立電気モータ46、48とを含む。   The drive subsystem 40 (1) propels the autonomous floor cleaning robot 10 for cleaning operations, (2) activates the side brush assembly 70, and (3) self-activates during such cleaning operations. Independent means for operating the adjustment cleaning head subsystem 80 are provided. Such independent means include left and right main wheel subassemblies 42A and 42B, each having independent motors 42AM and 42BM, respectively, and an independent electric motor 44 for side brush assembly 70, while 46 is for the vacuum assembly. And the other 48 includes two independent electric motors 46, 48 which are for the two-stage brush assembly.

左右の主要車輪サブアセンブリ42A、42Bは、シャーシ21の横方向直径の各端部に形成された該シャーシ21の凹み内に独立して取付けられる(該横方向直径は、ロボット10の前後軸心FAに対して直交する)。この箇所にて取付けると自律的床清掃ロボット10には強化された転回能力が提供される、と言うのも、主要車輪サブアセンブリ42A、42Bのモータはたとえば鋭角的転回、漸進的転回、原位置転回などの広範囲な転回動作を行うべく独立して作動され得るからである。   The left and right main wheel subassemblies 42A and 42B are independently mounted in recesses in the chassis 21 formed at each end of the chassis 21 lateral diameter (the lateral diameter is determined by the longitudinal axis of the robot 10). Orthogonal to FA). When installed at this location, the autonomous floor cleaning robot 10 is provided with enhanced turning capability, since the motors of the main wheel subassemblies 42A, 42B are, for example, acute turning, progressive turning, in-situ. This is because it can be operated independently to perform a wide range of turning operations such as turning.

主要車輪サブアセンブリ42A、42Bは夫々、Uリンク部材42ACM、42BCMと組み合わせて回転可能に取付けられた車輪42AW、42BWを備える。各Uリンク部材42ACM、42BCMは、車輪回転軸心の後方にてシャーシ21に枢動的に取付けられ(車輪回転軸心42AARを示す図6を参照;不図示の車輪サブアセンブリ42Bに対する車輪回転軸心は同一である)、すなわち、独立して懸架される。主要車輪サブアセンブリ42A、42Bの後方枢動軸心42APA、42BPA(図4参照)によれば、自律的床清掃ロボット10の移動性すなわち所定円弧に亙るサブアセンブリ42A、42Bの枢動移動が促進される。主要車輪サブアセンブリ42A、42Bに夫々関連するモータ42AM、42BMは、Uリンク部材42ACM、42BCMの後端部に取付けられる。引張スプリング42BTSの一端は、Uリンク部材42BCMの後方部分に取付けられると共に、引張スプリング42BTSの他端は夫々の車輪42AW、42BWの前方にてシャーシ21に取付けられる(右側車輪サブアセンブリ42Aに対する引張スプリングは図示されないが、左側車輪サブアセンブリ42Aの引張スプリング42BTSと同一である)。   The main wheel subassemblies 42A and 42B include wheels 42AW and 42BW that are rotatably mounted in combination with the U link members 42ACM and 42BCM, respectively. Each U link member 42ACM, 42BCM is pivotally attached to the chassis 21 behind the wheel rotation axis (see FIG. 6 showing the wheel rotation axis 42AAR; the wheel rotation axis for the wheel subassembly 42B not shown) The hearts are the same), that is, they are suspended independently. According to the rear pivot axes 42APA and 42BPA (see FIG. 4) of the main wheel subassemblies 42A and 42B, the mobility of the autonomous floor cleaning robot 10, that is, the pivot movement of the subassemblies 42A and 42B over a predetermined arc is promoted. Is done. Motors 42AM and 42BM respectively associated with the main wheel subassemblies 42A and 42B are attached to the rear ends of the U link members 42ACM and 42BCM. One end of the tension spring 42BTS is attached to the rear portion of the U link member 42BCM, and the other end of the tension spring 42BTS is attached to the chassis 21 in front of the respective wheels 42AW and 42BW (the tension spring for the right wheel subassembly 42A). Is not shown, but is the same as the tension spring 42BTS of the left wheel subassembly 42A).

各引張スプリングは、自律的床清掃ロボット10が床部から取り去られたときに夫々の主要車輪サブアセンブリ42A、42Bを(対応するUリンク部材42ACM、42BCMの所定円弧に亙る枢動移動により)‘延伸’位置へと回転可能に付勢すべく作動する(この‘延伸’位置において上記車輪回転軸心はシャーシ21の底部平面の下方に位置する)。自律的床清掃ロボット10が清掃されるべき表面上に着座しまたは該表面上を移動するとき、該自律的床清掃ロボット10の重量により各主要車輪サブアセンブリ42A、42Bは引込もしくは作動位置へと重力的に付勢されるが、其処で各車輪の回転軸心はシャーシ21の底部平面と略々共面的である。主要車輪サブアセンブリ42A、42Bのモータ42AM、42BMは、(1)前方または後方に直線状に自律的床清掃ロボット10を推進すべく同一回転方向で同一速度にて、(2)(一方の車輪がゼロ速度で作動される状況を含め)自律的床清掃ロボット10に対する転回パターンを行うべく異なる速度で、または、(3)ロボット10が原位置転回すなわち“狭い場所での旋回”を行うべく逆回転方向で同一速度にて、各主要車輪を駆動すべく作動する。   Each tension spring moves the respective main wheel subassembly 42A, 42B (by pivotal movement over a predetermined arc of the corresponding U link member 42ACM, 42BCM) when the autonomous floor cleaning robot 10 is removed from the floor. It operates to urge the rotation to the “stretched” position (in this “stretched” position, the wheel rotation axis is located below the bottom plane of the chassis 21). When the autonomous floor cleaning robot 10 sits on or moves over the surface to be cleaned, the weight of the autonomous floor cleaning robot 10 causes each main wheel subassembly 42A, 42B to move into the retracted or activated position. It is gravitationally biased, where the rotational axis of each wheel is substantially coplanar with the bottom plane of the chassis 21. The motors 42AM, 42BM of the main wheel subassemblies 42A, 42B are: (1) at the same speed in the same direction of rotation to propel the autonomous floor cleaning robot 10 in a straight line forward or backward (2) (one wheel At different speeds to make a turning pattern for the autonomous floor cleaning robot 10 (including situations where it is operated at zero speed), or (3) reverse to make the robot 10 turn in place, or “turn in a narrow place” Operates to drive each major wheel at the same speed in the direction of rotation.

主要車輪サブアセンブリ42A、42Bの車輪42AW、42BWは好適には、“凹凸状”トレッド構成42AKT、42BKTを有する。この凹凸状トレッド構成42AKT、42BKTは、特に円滑表面を踏破するとき、および、たとえばむき出しの床部からカーペットへもしくはその逆の様に異なる組織の連続表面間を踏破するときに、自律的床清掃ロボット10に対して大きな牽引力を提供する。この凹凸状トレッド構成42AKT、42BKTはまた、自律的床清掃ロボット10の移動の間においてカーペット/敷物の房状布が車輪42AW、42BWに捕捉されて各車輪およびシャーシ21の間に巻き込まれることも防止する。但し当業者であれば、他のトレッド・パターン/構成は本発明の有効範囲内であることを理解し得よう。   The wheels 42AW, 42BW of the main wheel subassemblies 42A, 42B preferably have "uneven" tread configurations 42AKT, 42BKT. This rugged tread configuration 42AKT, 42BKT is especially useful when traversing smooth surfaces and when traversing between successive surfaces of different tissues, for example from bare floor to carpet or vice versa. A large traction force is provided to the robot 10. This uneven tread configuration 42AKT, 42BKT also allows the carpet / rug tufted fabric to be captured by the wheels 42AW, 42BW and caught between each wheel and the chassis 21 during the movement of the autonomous floor cleaning robot 10. To prevent. However, one skilled in the art will appreciate that other tread patterns / configurations are within the scope of the present invention.

センサ・サブシステム50は、(1)制御検知ユニット52または(2)緊急事態検知ユニット54として広範囲に特徴付けられ得る種々の異なる検知ユニットを備える。名称が意味する如く、制御検知ユニット52は自律的床清掃ロボット10の通常動作を調整すべく作動し、且つ、緊急事態検知ユニット54は自律的床清掃ロボット10の作用に悪影響し得る状況(たとえば清掃されつつある表面から降下する階段)を検出して斯かる検出に応じた信号を提供することから自律的床清掃ロボット10は制御モジュール60により適切な応答を実施し得るべく作動する。自律的床清掃ロボット10の制御検知ユニット52および緊急事態検知ユニット54は以下の段落に要約して記述されるが、更に完全な記述は、本出願と同様に本出願人が所有する同時係属の“ロボット障害物検出システム”と称されて2001年1月24日に出願された米国特許出願第09/768,773号、“ロボット位置測定および局限用の方法およびシステム”と称されて2002年6月12日に出願された米国特許出願第10/167,851号および“自律的ロボットに対するマルチモード適用のための方法およびシステム”と称されて2002年1月24日に出願された米国特許出願第10/056,804号に見られる。   The sensor subsystem 50 comprises a variety of different detection units that can be broadly characterized as (1) a control detection unit 52 or (2) an emergency detection unit 54. As the name implies, the control detection unit 52 operates to adjust the normal operation of the autonomous floor cleaning robot 10 and the emergency detection unit 54 can adversely affect the operation of the autonomous floor cleaning robot 10 (e.g. The autonomous floor cleaning robot 10 operates to allow the control module 60 to perform an appropriate response because it detects the staircase descending from the surface being cleaned and provides a signal in response to such detection. The control detection unit 52 and emergency detection unit 54 of the autonomous floor cleaning robot 10 are summarized and described in the following paragraphs, but a more complete description is a co-pending patent owned by the applicant as well as the present application. US patent application Ser. No. 09 / 768,773 filed Jan. 24, 2001, entitled “Robot Obstacle Detection System”, June 2002, entitled “Method and System for Robot Positioning and Localization” U.S. Patent Application No. 10 / 167,851 filed on the 12th and U.S. Patent Application No. 10 / filed on Jan. 24, 2002, entitled "Method and System for Multi-Mode Application to Autonomous Robots" It can be seen in 056,804.

制御検知ユニット52は、変位可能バンパ23の線形変位可能バンパ・アーム23BAに関連して取付けられた障害物検出センサ52ODと、変位可能バンパ23の右手部分に取付けられた壁部検知アセンブリ52WSと、自律的床清掃ロボット10の前後直径に沿い変位可能バンパ23の頂上に取付けられた仮想壁部検知アセンブリ52VWSと、各車輪サブアセンブリ42A、42Bに組み合わせて取付けられたIRセンサ/エンコーダ組合体52WEとを含む。   The control detection unit 52 includes an obstacle detection sensor 52OD attached in relation to the linear displaceable bumper arm 23BA of the displaceable bumper 23, a wall detection assembly 52WS attached to the right hand portion of the displaceable bumper 23, and A virtual wall detection assembly 52VWS mounted on the top of the displaceable bumper 23 along the front-rear diameter of the autonomous floor cleaning robot 10, and an IR sensor / encoder combination 52WE mounted in combination with each wheel subassembly 42A, 42B including.

各障害物検出センサ52ODは各線形変位可能バンパ・アーム23BAの一方と関連して位置されたエミッタ/検出器組合物を含むことから、センサ52ODはバンパ・アーム23BAの変位に応じて検出信号を制御モジュール60に送信すべく作動する。壁部検知アセンブリ52WSは、壁部もしくは他の類似構造の接近を検出して制御モジュール60に検出信号を送信すべく作動するエミッタ/検出器組合物を含む。各IRセンサ/エンコーダ組合体52WEは、関連する車輪サブアセンブリ42A、42Bの回転を測定し且つそれに対応する信号を制御モジュール60に送信すべく作用する。   Since each obstacle detection sensor 52OD includes an emitter / detector combination positioned in association with one of each linearly displaceable bumper arm 23BA, sensor 52OD provides a detection signal in response to the displacement of the bumper arm 23BA. Operates to transmit to control module 60. Wall sensing assembly 52WS includes an emitter / detector combination that operates to detect the approach of a wall or other similar structure and send a detection signal to control module 60. Each IR sensor / encoder combination 52WE acts to measure the rotation of the associated wheel subassembly 42A, 42B and send a corresponding signal to the control module 60.

仮想壁部検知アセンブリ52VWSは、スタンドアロン・エミッタ(不図示の仮想壁部ユニット)により発せられた力場(force field)および平行ビームを検出して夫々の信号を制御モジュール60に送信すべく作動する。自律的床清掃ロボット10は上記平行ビームを通過しない様にプログラムされることから、上記仮想壁部ユニットは、たとえば上りの階段、清掃されるべきでない部屋に対するアクセスなどの禁止領域にロボット10が進入するのを防止すべく使用され得る。ロボット10は更に上記仮想壁部ユニットにより発せられた力場を回避すべくプログラムされることで、床部清掃動作の間においてロボット10が上記仮想壁部ユニットをオーバーランすることが防止される。   The virtual wall sensing assembly 52VWS operates to detect force fields and parallel beams emitted by stand-alone emitters (not shown virtual wall units) and transmit respective signals to the control module 60. . Since the autonomous floor cleaning robot 10 is programmed so as not to pass the parallel beam, the virtual wall unit can enter the prohibited area such as an upstairs or access to a room that should not be cleaned. Can be used to prevent The robot 10 is further programmed to avoid the force field generated by the virtual wall unit, thereby preventing the robot 10 from overrunning the virtual wall unit during the floor cleaning operation.

緊急事態検知ユニット54は、変位可能バンパ23内に取付けられた‘直立部検出器’アセンブリ54CDと、左右の主要車輪サブアセンブリ42A、42Bおよび先端車輪アセンブリ24に関連して取付けられた車輪低下アセンブリ54WDと、各主要車輪サブアセンブリ42A、42Bのモータ42AM、42BMに対する夫々の電流停止検知ユニット54CSならびにモータ44、48(これらの2つのモータは記述実施例において共通回路を介して給電される)に対するひとつの電流停止検知ユニット54CSとを含む。自律的床清掃ロボット10の記述実施例に対しては、4個の直立部検出器アセンブリ54CDが変位可能バンパ23内に取付けられる。各直立部検出器アセンブリ54CDは、たとえば下り階段などのロボット10の経路における所定降下を検出して信号を制御モジュール60に送信すべく作動するエミッタ/検出器組合物を含む。車輪低下アセンブリ54WDは、対応する左右の主要車輪サブアセンブリ42A、42Bおよび/または先端車輪アセンブリ24がたとえば接触スィッチなどの延在位置に進入する時点を検出して対応信号を制御モジュール60に送信すべく作動する。電流停止検知ユニット54CSは、各構成要素に対応するモータの停止状態を表す夫々のモータの電流変化を検出して対応信号を制御モジュール60に送信すべく作動する。   The emergency detection unit 54 includes a 'upright detector' assembly 54CD mounted in the displaceable bumper 23, and a wheel lowering assembly mounted in relation to the left and right main wheel subassemblies 42A, 42B and the tip wheel assembly 24. For 54WD and the respective current stop detection units 54CS for the motors 42AM, 42BM of each main wheel subassembly 42A, 42B and the motors 44, 48 (these two motors are fed via a common circuit in the described embodiment) One current stop detection unit 54CS is included. For the described embodiment of the autonomous floor cleaning robot 10, four upright detector assemblies 54 CD are mounted in the displaceable bumper 23. Each upright detector assembly 54CD includes an emitter / detector combination that operates to detect a predetermined descent in the path of the robot 10, such as a downstairs, and send a signal to the control module 60. The wheel lowering assembly 54WD detects when the corresponding left and right main wheel subassemblies 42A, 42B and / or the tip wheel assembly 24 enter an extended position such as a contact switch and sends a corresponding signal to the control module 60. It works as much as possible. The current stop detection unit 54CS operates to detect a change in the current of each motor indicating the stop state of the motor corresponding to each component and to transmit a corresponding signal to the control module 60.

制御モジュール60は、床部清掃動作の間においてセンサ・サブシステム50により生成された信号に応じて自律的床清掃ロボット10の移動を制御するための、該ロボット10に対する制御回路(たとえば図1の制御ライン60-4、60-5、60-7および60-8を参照)およびマイクロコントローラを備える。本発明に係る自律的床清掃ロボット10の制御モジュール60は、(1)“スポット到達範囲”モード、(2)“壁部/障害物追随”モードおよび(3)“反動”モードと分類され得る3つの基本動作モードすなわち移動パターンを実施すべく(ハード結線、ソフトウェア、ファームウェアもしくはそれらの組み合わせで)事前プログラムされる。これに加えて制御モジュール60はセンサ・サブシステム50から受信した信号に基づき行動を開始すべく事前プログラムされるが、斯かる行動としては限定的なものとしてで無く、移動パターン(2)および(3)の実施、ロボット10の緊急停止、または、音響警報の発生が挙げられる。制御モジュール60によるロボット10の作用に関する更なる詳細は、本出願と同様に本出願人が所有する同時係属の“ロボット障害物検出システム”と称されて2001年1月24日に出願された米国特許出願第09/768,773号、“ロボット位置測定および局限用の方法およびシステム”と称されて2002年6月12日に出願された米国特許出願第10/167,851号および“自律的ロボットに対するマルチモード適用のための方法およびシステム”と称されて2002年1月24日に出願された米国特許出願第10/056,804号に詳述される。   The control module 60 controls the robot 10 to control movement of the autonomous floor cleaning robot 10 in response to signals generated by the sensor subsystem 50 during floor cleaning operations (eg, FIG. 1). Control lines 60-4, 60-5, 60-7 and 60-8) and a microcontroller. The control module 60 of the autonomous floor cleaning robot 10 according to the present invention can be classified as (1) “spot reach” mode, (2) “wall / obstacle tracking” mode, and (3) “rebound” mode. Pre-programmed (in hard connection, software, firmware or a combination thereof) to implement three basic modes of operation or movement patterns. In addition to this, the control module 60 is pre-programmed to initiate an action based on the signal received from the sensor subsystem 50, but such action is not limited and includes movement patterns (2) and ( Implementation of 3), emergency stop of the robot 10, or generation of an acoustic alarm can be mentioned. Further details regarding the operation of the robot 10 by the control module 60 can be found in the United States filed January 24, 2001 under the name of a co-pending “robot obstacle detection system” owned by the applicant as well as the present application. US patent application Ser. No. 09 / 768,773, US patent application Ser. No. 10 / 167,851, filed Jun. 12, 2002, entitled “Robot Positioning and Localization Method and System” and “Multi-Mode for Autonomous Robots” Detailed description is given in US patent application Ser. No. 10 / 056,804, filed Jan. 24, 2002, entitled “Methods and Systems for Application”.

サイド・ブラシ・アセンブリ70は、自律的床清掃ロボット10のハウジング基礎構造20の外周よりも外側の大寸および小寸の粉塵を捕捉して斯かる粉塵を自己調節清掃ヘッド・サブシステム80へと導向すべく作動する。これによりロボット10に対しては、(壁部追随モードの間に)幅木(baseboard)の近傍の表面を清掃する能力が提供される。   The side brush assembly 70 captures large and small dust outside the outer periphery of the housing foundation structure 20 of the autonomous floor cleaning robot 10 and passes such dust to the self-adjusting cleaning head subsystem 80. Operates to direct. This provides the robot 10 with the ability to clean the surface near the baseboard (during the wall following mode).

サイド・ブラシ・アセンブリ70は、(変位可能バンパ23の右端部の直後の右側主要車輪サブアセンブリ42Aの前方にて)シャーシ21の右前象限の下側表面に形成された凹所内に取付けられる。サイド・ブラシ・アセンブリ70は、トルク転送のために電気モータ44に回転可能に接続された一端を有するシャフト72と、シャフト72の他端に接続されたハブ74と、ハブ74を囲繞するカバー・プレート75と、ハブ74に固着されたブラシ手段76と、一群の剛毛(bristle)78とを備える。   The side brush assembly 70 is mounted in a recess formed in the lower surface of the right front quadrant of the chassis 21 (in front of the right main wheel subassembly 42A immediately after the right end of the displaceable bumper 23). The side brush assembly 70 includes a shaft 72 having one end rotatably connected to the electric motor 44 for torque transfer, a hub 74 connected to the other end of the shaft 72, and a cover surrounding the hub 74. It comprises a plate 75, brush means 76 secured to the hub 74, and a group of bristle 78.

カバー・プレート75は、床部清掃動作の間においてブラシ手段76がシャーシ21の下方に詰まるのを防止する様にハブ74を取り囲むべく構成されてシャーシ21に固定される。   The cover plate 75 is configured and secured to the chassis 21 to surround the hub 74 so as to prevent the brush means 76 from clogging below the chassis 21 during the floor cleaning operation.

図4乃至図6の実施例に対し、ブラシ手段76はハブ74から外方に延在する対置ブラシ・アームを備える。これらのブラシ・アーム76は、一定幅の“L”/ホッケースティック形状の弾性プラスチックもしくはゴム材料から形成される。ブラシ・アーム76の形状および構造の協働により、清掃動作の間において障害物もしくは障害に一時的に遭遇したときに該ブラシ・アーム76は弾性的に変形し得る。付随的に、一定幅の対置ブラシ・アーム76を用いることは、変位可能バンパ23における近傍の直立部検出器アセンブリ54CD(図5における最左部の直立部検出器アセンブリ54CD)の作動に対してサイド・ブラシ・アセンブリ70のブラシ手段76の作用が(すなわち閉塞により)悪影響しないことを確実にするための、(完全なもしくは部分的に円形のブラシ構成の使用に対する)代替策である。ブラシ・アーム76は、自律的床清掃ロボット10、特にその変位可能バンパ23の外周縁を越えて延在するに十分な長さを有する。斯かる長さによれば自律的床清掃ロボット10は、該ロボット10のシャーシ21および/または変位可能バンパ23により壁部/幅木を擦過することなく(壁部追随モードの間において)幅木の近傍の表面を清掃し得る。   For the embodiment of FIGS. 4-6, the brush means 76 includes a counter-brush arm extending outwardly from the hub 74. These brush arms 76 are formed from a constant width “L” / hockey stick-shaped elastic plastic or rubber material. Due to the cooperation of the shape and structure of the brush arm 76, the brush arm 76 can be elastically deformed when an obstacle or obstacle is temporarily encountered during the cleaning operation. Additionally, the use of a constant width counter-brush arm 76 is relative to the operation of the adjacent upright detector assembly 54CD (the leftmost upright detector assembly 54CD in FIG. 5) in the displaceable bumper 23. An alternative (relative to the use of a complete or partially circular brush configuration) to ensure that the action of the brush means 76 of the side brush assembly 70 is not adversely affected (ie by occlusion). The brush arm 76 has a length sufficient to extend beyond the outer periphery of the autonomous floor cleaning robot 10, in particular its displaceable bumper 23. According to such a length, the autonomous floor cleaning robot 10 does not scrape the wall / baseboard (during the wall following mode) by the chassis 21 and / or the displaceable bumper 23 of the robot 10. The surface in the vicinity of can be cleaned.

一群の剛毛78は、(歯ブラシ形状と同様に)各ブラシ・アーム76の最外側自由端部に設定されることで、サイド・ブラシ・アセンブリ70の掃引能力を提供する。剛毛78は、主要車輪サブアセンブリ42A、42Bおよび先端車輪サブアセンブリ24が作動位置に在るときに清掃されつつある表面に係合するに十分な長さを有する。   A group of bristles 78 is set at the outermost free end of each brush arm 76 (similar to a toothbrush shape) to provide the sweeping capability of the side brush assembly 70. The bristles 78 are long enough to engage the surface being cleaned when the main wheel subassembly 42A, 42B and the tip wheel subassembly 24 are in the operative position.

自己調節清掃ヘッド・サブシステム80は、本発明に係る自律的床清掃ロボット10に対する清掃機構を提供する。自己調節清掃ヘッド・サブシステム80の好適実施例に対する清掃機構は、ブラシ・アセンブリ90および真空アセンブリ100を含む。   Self-adjusting cleaning head subsystem 80 provides a cleaning mechanism for autonomous floor cleaning robot 10 according to the present invention. The cleaning mechanism for the preferred embodiment of the self-adjusting cleaning head subsystem 80 includes a brush assembly 90 and a vacuum assembly 100.

図4乃至図6の記述実施例に対し、ブラシ・アセンブリ90は二段階ブラシ機構であり、且つ、二段階ブラシ・アセンブリ90および真空アセンブリ100は、効率的清掃能力を同時に提供し乍らロボット10の全体的電力要件を最小化すべくロボット10での使用のために適合かつ設計された、構造的および機能的に独立した清掃機構である。先行段落に記述された清掃機構に加えて自己調節清掃ヘッド・サブシステム80は、シャーシ21に枢動連結されたデッキ構造82と、自動デッキ調整サブアセンブリ84と、着脱可能粉塵カートリッジ86と、二段階ブラシ・アセンブリ90を遮蔽する一本以上の仕切枠(bail)88とを含む。   4-6, the brush assembly 90 is a two-stage brush mechanism, and the two-stage brush assembly 90 and the vacuum assembly 100 provide an efficient cleaning capability while simultaneously providing the robot 10. A structurally and functionally independent cleaning mechanism that is adapted and designed for use with the robot 10 to minimize overall power requirements. In addition to the cleaning mechanism described in the preceding paragraph, the self-adjusting cleaning head subsystem 80 includes a deck structure 82 pivotally connected to the chassis 21, an automatic deck adjustment subassembly 84, a removable dust cartridge 86, And one or more bail 88 that shields the stage brush assembly 90.

デッキ82は好適にはプラスチックなどの材料から単体構造として作製されると共に、該デッキ82の後端部に形成されて対置かつ離間された各側壁82SWを含む(各側壁82SWの一方は、モータ46を収納するU形状構造と、ブラシ・アセンブリ凹み82Wと、下側デッキ表面の中間部に形成されることで二段階ブラシ・アセンブリ90と着脱可能粉塵カートリッジ86との間に開口を画成する横手開孔82LAと、モータ48に対して上側デッキ表面の前方部分に形成された取付ブラケット82MBとを含む)。   The deck 82 is preferably fabricated as a unitary structure from a material such as plastic and includes each side wall 82SW formed at the rear end of the deck 82 and spaced apart from each other (one of the side walls 82SW is a motor 46). A U-shaped structure that houses the cartridge, a brush assembly dent 82W, and a side that defines an opening between the two-stage brush assembly 90 and the removable dust cartridge 86 by being formed in the middle of the lower deck surface Including an opening 82LA and a mounting bracket 82MB formed on the front portion of the upper deck surface with respect to the motor 48).

各側壁82SWは、たとえば回転継手(図4の参照符号82RJを参照)などの習用手段によりデッキ82をシャーシ21に枢動組み合わせで取付けるべく位置かつ構成される。デッキ82/シャーシ21の組み合わせの枢動軸心は、自律的床清掃ロボット10の後端部において該ロボット10の前後軸心FAに対して直交する(図4において枢動軸心を特定する参照符号82PAを参照)。   Each side wall 82SW is positioned and configured to attach the deck 82 to the chassis 21 in a pivotal combination by customary means such as a rotary joint (see reference numeral 82RJ in FIG. 4). The pivot axis of the combination of the deck 82 / chassis 21 is orthogonal to the longitudinal axis FA of the robot 10 at the rear end of the autonomous floor cleaning robot 10 (see FIG. 4 for identifying the pivot axis). (See symbol 82PA).

取付ブラケット82MBは、一定トルクモータ48をデッキ82の前方唇部に取付けるべく位置かつ構成される。取付けられたモータ48の回転軸心は、自律的床清掃ロボット10の前後直径に対して直交する(図4においてモータ48の回転軸心を特定する参照符号48RAを参照)。取付けられたモータ48からは、固定側の習用の二段出力変速機48Bの入力側に一定トルクを伝達するシャフト48Sが延在する(二段出力変速機48Bのハウジングはデッキ82の一部として作製される)。   The mounting bracket 82MB is positioned and configured to attach the constant torque motor 48 to the front lip of the deck 82. The rotational axis of the attached motor 48 is orthogonal to the front-rear diameter of the autonomous floor cleaning robot 10 (see reference numeral 48RA identifying the rotational axis of the motor 48 in FIG. 4). From the mounted motor 48, a shaft 48S for transmitting a constant torque extends to the input side of a customary two-stage output transmission 48B on the fixed side (the housing of the two-stage output transmission 48B is part of the deck 82). Produced).

図7乃至図9に更に詳細に示されたデッキ調整サブアセンブリ84は、モータ48、デッキ82およびシャーシ21に組み合わせて取付けられると共に、電気モータ48と組み合わされて、二段階ブラシ・アセンブリ90が該二段階ブラシ・アセンブリ90の回転速度の所定減少に帰着する状況に遭遇したときは常に、枢動軸心82PAの回りにてシャーシ21に関してデッキ82を枢動する物理的機構および起動力を提供すべく作用する。自律的床清掃ロボット10が床部などの円滑表面とカーペット表面との間を遷移するときに最も一般的に生ずるこの状況は、本記述の残部における‘調節モード’として特徴付けられる。   The deck adjustment subassembly 84, shown in greater detail in FIGS. 7-9, is mounted in combination with the motor 48, deck 82 and chassis 21, and is combined with the electric motor 48 to provide the two-stage brush assembly 90. Provide the physical mechanism and starting force to pivot the deck 82 relative to the chassis 21 about the pivot axis 82PA whenever a situation is encountered that results in a predetermined reduction in the rotational speed of the two-stage brush assembly 90 It works as much as possible. This situation that most commonly occurs when the autonomous floor cleaning robot 10 transitions between a smooth surface such as a floor and a carpet surface is characterized as an 'adjustment mode' in the remainder of the description.

図4の記述実施例に対するデッキ調整サブアセンブリ84は、モータ・ケージ84MC、プーリ84P、プーリ・コード84C、アンカ部材84AMおよび相補的ケージ停止部84CSを含む。モータ48はモータ・ケージ84MC内に回転不能に固定され、且つ、モータ・ケージ84MCは各取付ブラケット82MB間に回転可能組み合わせで取付けられる。プーリ84Pは、モータ48のシャフト48Sが該プーリ84Pの中心を自由に通過する如き様式で、内部取付ブラケット82MBの逆側にてモータ・ケージ84MCに定置的に固着される。アンカ部材84AMは、プーリ84Pと整列してシャーシ21の頂面に定置的に固着される。   The deck adjustment subassembly 84 for the described embodiment of FIG. 4 includes a motor cage 84MC, a pulley 84P, a pulley cord 84C, an anchor member 84AM, and a complementary cage stop 84CS. The motor 48 is fixed in the motor cage 84MC in a non-rotatable manner, and the motor cage 84MC is mounted in a rotatable combination between the mounting brackets 82MB. The pulley 84P is fixedly secured to the motor cage 84MC on the opposite side of the internal mounting bracket 82MB in such a manner that the shaft 48S of the motor 48 passes freely through the center of the pulley 84P. Anchor member 84AM is fixedly fixed to the top surface of chassis 21 in alignment with pulley 84P.

プーリ・コード84Cの一端はアンカ部材84AMに固定され、且つ、他端は、‘下方’もしくは非枢動位置にデッキ82が在るときにプーリ・コード84Cが張設される如き様式で、プーリ84Pに固定される。各ケージ停止部84CSの一方はモータ・ケージ84MCに固着され、相補的ケージ停止部84CSはデッキ82に固着される。通常清掃動作の間において自己調節清掃ヘッド・サブシステム80の重量の故にデッキ82が‘下方’位置とされたときに、各相補的ケージ停止部84CSは当接係合する。   One end of the pulley cord 84C is fixed to the anchor member 84AM, and the other end is arranged in such a manner that the pulley cord 84C is stretched when the deck 82 is in the 'downward' or non-pivoting position. Fixed to 84P. One of the cage stops 84CS is secured to the motor cage 84MC, and the complementary cage stops 84CS are secured to the deck 82. Each complementary cage stop 84CS abuts when the deck 82 is in the 'down' position due to the weight of the self-adjusting cleaning head subsystem 80 during normal cleaning operations.

通常清掃動作の間において、モータ48により生成されたトルクは、二段出力変速機48Bを介してシャフト48Sにより二段階ブラシ・アセンブリ90へと伝達される。上記モータ・ケージ・アセンブリは、プーリ84P上のプーリ・コード84Cにより生成された反作用トルクにより回転が防止される。回転するブラシが遭遇する抵抗が変化したとき、これを補償すべくデッキ高さが調節される。たとえばもし、当該装置が円滑床部からカーペット上へと転動するときにブラシ・トルクが増大したなら、モータ48のトルク出力は増大する。これに応じ、モータ48の出力トルクは増大する。この様に増大したトルクにより、プーリ84Pに対してプーリ・コード84Cにより及ぼされる反作用トルクは克服される。これによりプーリ84Pは、それ自体が実効的にプーリ・コード84Cを引張るべく回転する。これにより、上記デッキは上記枢動軸心の回りで枢動され、上記ブラシは上昇され、ブラシと床部との間の摩擦は減少され、且つ、二段階ブラシ・アセンブリ90により必要とされるトルクが減少される。このことは、モータ48と、プーリ・コード84Cによりプーリ84P上に生成された反作用トルクが再び平衡とされて新たなデッキ高さが確立されるまで継続する。   During normal cleaning operations, the torque generated by the motor 48 is transmitted to the two-stage brush assembly 90 by the shaft 48S via the two-stage output transmission 48B. The motor cage assembly is prevented from rotating by the reaction torque generated by the pulley cord 84C on the pulley 84P. When the resistance encountered by the rotating brush changes, the deck height is adjusted to compensate for this. For example, if the brush torque increases as the device rolls from the smooth floor onto the carpet, the torque output of the motor 48 increases. Accordingly, the output torque of the motor 48 increases. This increased torque overcomes the reaction torque exerted on pulley 84P by pulley cord 84C. As a result, the pulley 84P itself rotates to effectively pull the pulley cord 84C. This causes the deck to pivot about the pivot axis, the brush is raised, the friction between the brush and the floor is reduced, and is required by the two-stage brush assembly 90. Torque is reduced. This continues until the reaction torque generated on the pulley 84P by the motor 48 and pulley cord 84C is rebalanced and a new deck height is established.

換言すると、シャフト48Sが本質的に静止していることから調節モードの間において上記トルク伝達機構は遮断される。この条件によりモータ48は実効的にシャフト48Sの回りにて回動する。モータ48はモータ・ケージ84MCに対して回転不能に固定されることから、モータ・ケージ84MCおよび付随的にプーリ84Pは取付ブラケット82MBに関して回転する。プーリ84Pに対して与えられた回転動作によりプーリ84Pは、アンカ部材84AMに向けてプーリ・コード84PCに‘巻付き上昇’する。モータ・ケージ84MCは取付ブラケット82MBによりデッキ82の前方唇部に実効的に取付けられることから、プーリ84Pのこの移動によりデッキ82はその枢動軸心82PAの回りにて“上方”位置へと枢動する。この枢動動作によりデッキ82の前部は、自律的床清掃ロボットが踏破している表面から離間移動する。   In other words, the torque transmission mechanism is cut off during the adjustment mode because the shaft 48S is essentially stationary. Under this condition, the motor 48 effectively rotates around the shaft 48S. Since the motor 48 is non-rotatably fixed to the motor cage 84MC, the motor cage 84MC and incidentally the pulley 84P rotate with respect to the mounting bracket 82MB. The pulley 84P is 'wound up' around the pulley cord 84PC toward the anchor member 84AM by the rotational motion applied to the pulley 84P. Since the motor cage 84MC is effectively attached to the front lip of the deck 82 by the mounting bracket 82MB, this movement of the pulley 84P causes the deck 82 to pivot to an “up” position about its pivot axis 82PA. Move. By this pivoting operation, the front portion of the deck 82 moves away from the surface on which the autonomous floor cleaning robot passes.

斯かる枢動動作はまた実効的に、二段階ブラシ・アセンブリ90が接触していた表面から該アセンブリを離間移動させることから、該二段階ブラシ・アセンブリ90は速度上昇すると共に(モータ48から伝達される一定トルクに一致する)定常状態回転速度を再開し得る。この際(二段階ブラシ・アセンブリ90がその定常状態回転速度に到達したとき)、デッキ82の前縁部の重量(主としてモータ48)によりデッキ82は‘下方’もしくは通常状態すなわちシャーシ21の底面と平面的になる様に戻り枢動すべく重力的に付勢され、其処で各相補的ケージ停止部84CSは当接係合する。   Such pivoting also effectively moves the assembly away from the surface with which the two-stage brush assembly 90 was in contact, so that the two-stage brush assembly 90 increases in speed (transmitted from the motor 48). The steady state rotational speed can be resumed (corresponding to the constant torque being applied). At this time (when the two-stage brush assembly 90 reaches its steady state rotational speed), the deck 82 may be 'downward' or normal, i.e., the bottom surface of the chassis 21 due to the weight of the front edge of the deck 82 (mainly the motor 48). Gravitally biased to return and pivot in a planar manner, where each complementary cage stop 84CS abuts.

先行段落に記述されたデッキ調整サブアセンブリ84は、本発明に係る自律的床清掃ロボット10の好適な枢動機構であるが、当業者であれば、上記調節モードにおいてデッキ82の枢動移動を誘起すべくデッキ調整サブアセンブリ84により発現されたトルクを利用すべく他の機構が採用され得ることを理解し得よう。たとえば上記デッキ調節サブアセンブリは、調節モードの間においてデッキ82を“上方”位置へと枢動させる図9に示され(て参照符号SLCMにより特定され)た如きスプリング負荷クラッチ機構、または、遠心クラッチ機構もしくはトルク制限クラッチ機構から成り得る。他の実施例においてモータ・トルクは、上記プーリをカムおよび定力スプリングにより置き換えてまたはプーリをラックおよびピニオンで置き換えることで、反作用トルクを生成するためにスプリングもしくは清掃ヘッドの重量のいずれかを用いて、清掃ヘッドの高さを調節すべく使用され得る。   The deck adjustment subassembly 84 described in the preceding paragraph is a preferred pivoting mechanism for the autonomous floor cleaning robot 10 according to the present invention, but those skilled in the art will be able to pivot the deck 82 in the adjustment mode described above. It will be appreciated that other mechanisms may be employed to utilize the torque developed by the deck adjustment subassembly 84 to induce. For example, the deck adjustment subassembly may be a spring loaded clutch mechanism such as that shown in FIG. 9 (identified by reference numeral SLCM) or centrifugal clutch that pivots the deck 82 to the “up” position during the adjustment mode. A mechanism or a torque limiting clutch mechanism can be used. In other embodiments, the motor torque uses either the spring or the weight of the cleaning head to generate a reaction torque by replacing the pulley with a cam and constant force spring or replacing the pulley with a rack and pinion. And can be used to adjust the height of the cleaning head.

着脱可能粉塵カートリッジ86は、二段階ブラシ・アセンブリ90の作用により掃引された大寸および小寸粉塵、ならびに、真空アセンブリ100の作用により吸引された小寸粉塵の一時的格納を提供する。着脱可能粉塵カートリッジ86は、二段階ブラシ・アセンブリ90により掃引された大寸および小寸粉塵に対する第1格納チャンバ86SC1と、真空アセンブリ100の作用により吸引された小寸粉塵に対する第2格納チャンバ86SC2とを有する二重チャンバ構造として構成される。着脱可能粉塵カートリッジ86は更にデッキ82と組み合わせて挿入されるべく構成されることから、デッキ調整サブアセンブリ84のセグメントは自律的床清掃ロボット10の後方外部側壁構造の一部を画成する。   The removable dust cartridge 86 provides temporary storage of large and small dust swept by the action of the two-stage brush assembly 90 and small dust sucked by the action of the vacuum assembly 100. The removable dust cartridge 86 includes a first storage chamber 86SC1 for large and small dust swept by the two-stage brush assembly 90, and a second storage chamber 86SC2 for small dust sucked by the action of the vacuum assembly 100. Is configured as a dual chamber structure. Since the removable dust cartridge 86 is further configured to be inserted in combination with the deck 82, the segments of the deck adjustment subassembly 84 define a portion of the rear external sidewall structure of the autonomous floor cleaning robot 10.

図10および図11に示された如く着脱可能粉塵カートリッジ86は、対向する各側壁部材86SWにより相互に接合された底板部材86FMおよび天板部材86CMを備える。底板部材86FMおよび天板部材86CMは側壁部材86SWを越えて延在して開放端部86OEを画成し、且つ、底板部材86FMの自由端部は僅かに角度付けされて複数のバッフル突起86AJを含むことで、二段階ブラシ・アセンブリ90のブラシ機構に捕捉された破片(debris)を除去し、且つ、デッキ82と組み合わされた着脱可能粉塵カートリッジ86の挿入ならびに着脱可能粉塵カートリッジ86内へと掃引された粉塵の保持とを促進する。開放端部86OEの遠位にて底板部材86FMと天板部材86CMとの間には、側壁部材86SWと当接係合する後壁部材86BWが取付けられる。後壁部材86BWは、二段階ブラシ・アセンブリ90により掃引された粉塵が跳ねて該ブラシ・アセンブリ90内に戻るのを防止すべく、粉塵を角度的に偏向させる目的でバッフル構成を有する。底板部材86FM、天板部材86CM、側壁部材86SWおよび後壁部材86BWは組み合わされることで、第1格納チャンバ86SC1を画成する。   As shown in FIGS. 10 and 11, the removable dust cartridge 86 includes a bottom plate member 86FM and a top plate member 86CM that are joined to each other by the opposing side wall members 86SW. The bottom plate member 86FM and the top plate member 86CM extend beyond the side wall member 86SW to define an open end 86OE, and the free end of the bottom plate member 86FM is slightly angled to form a plurality of baffle protrusions 86AJ. Including, removes debris trapped by the brush mechanism of the two-stage brush assembly 90, and inserts a removable dust cartridge 86 combined with the deck 82 and sweeps into the removable dust cartridge 86 Promotes the retention of generated dust. A rear wall member 86BW that comes into contact with and engages with the side wall member 86SW is attached between the bottom plate member 86FM and the top plate member 86CM at the distal end of the open end 86OE. The rear wall member 86BW has a baffle configuration for the purpose of angularly deflecting the dust to prevent the dust swept by the two-stage brush assembly 90 from splashing back into the brush assembly 90. The bottom plate member 86FM, the top plate member 86CM, the side wall member 86SW, and the rear wall member 86BW are combined to define the first storage chamber 86SC1.

着脱可能粉塵カートリッジ86は更に、自律的床清掃ロボット10の後方外部側壁構造を画成する湾曲弧状部材86CAMを備える。湾曲弧状部材86CAMは、天板部材86CM、底板部材86Fおよび側壁部材86SWに係合する。湾曲弧状部材86CAMと一方の側壁部材86SWとの間には、着脱可能粉塵カートリッジ86に対する真空取入口86VIを画成する間隙が形成される。底板部材86FMと組み合わせて弾性嵌合挿入すべく、交換可能フィルタ86RFが構成される。交換可能フィルタ86RF、湾曲弧状部材86CAMおよび後壁部材86BWは組み合わされて、第2格納チャンバ86SC1を画成する。   The removable dust cartridge 86 further includes a curved arcuate member 86CAM that defines the rear external sidewall structure of the autonomous floor cleaning robot 10. The curved arc member 86CAM engages with the top plate member 86CM, the bottom plate member 86F, and the side wall member 86SW. A gap is formed between the curved arc-shaped member 86CAM and the one side wall member 86SW to define a vacuum inlet 86VI for the removable dust cartridge 86. A replaceable filter 86RF is configured to be elastically fitted and inserted in combination with the bottom plate member 86FM. The replaceable filter 86RF, the curved arc member 86CAM, and the rear wall member 86BW are combined to define the second storage chamber 86SC1.

着脱可能粉塵カートリッジ86はデッキ82の対向離間する各側壁82SW間に挿入されるべく構成されることから、着脱可能粉塵カートリッジ86の開放端部はデッキ82に形成された横手開孔82LAと整列する。天板部材86CMの外側面にはラッチ部材86LMが取付けられるが、該ラッチ部材は、デッキ82の上側表面に形成された相補的ショルダと係合することで着脱可能粉塵カートリッジ86をデッキ82に一体的に組み合わせて掛止すべく作用する。   Since the detachable dust cartridge 86 is configured to be inserted between the opposing side walls 82SW of the deck 82, the open end of the detachable dust cartridge 86 is aligned with the lateral opening 82LA formed in the deck 82. . A latch member 86LM is attached to the outer surface of the top plate member 86CM. The latch member engages with a complementary shoulder formed on the upper surface of the deck 82 so that the removable dust cartridge 86 is integrated with the deck 82. It works to hang in combination.

仕切枠88は、二段階ブラシ・アセンブリ90を覆う一本以上の狭幅ゲージワイヤ構造を備える。記述実施例に対して仕切枠88は、城砦的(castellated)形状すなわち交互的側部開放矩形に形成された連続的な狭幅ゲージワイヤ構造から成る。代替的に仕切枠88は、狭幅ゲージワイヤで形成された複数の側部開口単一矩形から成り得る。仕切枠88は、二段階ブラシ・アセンブリ90の両側の直近にてデッキ82に夫々形成された相補的保持溝88A、88B内へと圧力嵌め挿入されるべく設計かつ構成される。仕切枠88は清掃動作の間にカーペット飾り房、房状布、敷物縁部などの大きな外部物体から二段階ブラシ・アセンブリ90を遮蔽すべく作用し、すなわち、仕切枠88は斯かる物体を二段階ブラシ・アセンブリ90から離間偏向することで該物体がブラシ機構に絡むのを防止する。   The divider frame 88 includes one or more narrow gauge wire structures that cover the two-stage brush assembly 90. For the described embodiment, the divider 88 comprises a continuous narrow gauge wire structure formed in a castellated shape, ie, alternating side open rectangles. Alternatively, the divider frame 88 may consist of a plurality of side-opening single rectangles formed of narrow gauge wires. The divider frame 88 is designed and configured to be press-fitted into complementary retaining grooves 88A, 88B formed in the deck 82 in the immediate vicinity of both sides of the two-stage brush assembly 90, respectively. The divider 88 acts to shield the two-stage brush assembly 90 from large external objects such as carpet tresses, tufted cloth, rug edges, etc. during the cleaning operation, i.e. Deviation away from the staged brush assembly 90 prevents the object from becoming entangled with the brush mechanism.

図4の記述実施例に対する二段階ブラシ・アセンブリ90は、図12に概略的に示されたフラッパ・ブラシ92および主要ブラシ94を備える。構造的には、フラッパ・ブラシ92および主要ブラシ94は相互に関して非対称的であり、主要ブラシ94はフラッパ・ブラシ92のOD(外径)よりも大きなODを有する。フラッパ・ブラシ92および主要ブラシ94は以下に更に詳細に記述される如くデッキ82の凹所に取付けられることで、それらの夫々の回転要素により画成される各掃引外周の間の間隔を最小とする。機能的にはフラッパ・ブラシ92および主要ブラシ94は相互に逆回転し、フラッパ・ブラシ92は大寸粉塵を着脱可能粉塵カートリッジ86内へと導向する第1方向に回転し、主要ブラシ94は大寸および小寸粉塵を着脱可能粉塵カートリッジ86内へと導向すべく、自律的床清掃ロボット10の前方移動とは逆の第2方向へと回転する。これに加えて主要ブラシ94のこの回転動作は、二段階ブラシ・アセンブリ90により掃引されない粉塵が自律的床清掃ロボット10の移動により引き続き真空アセンブリ100により吸引され(吸い込まれ)得る如く、大寸および小寸粉塵を真空アセンブリ100の拾い上げ領域に向けて導向するという二次的効果を有する。   The two-stage brush assembly 90 for the described embodiment of FIG. 4 comprises a flapper brush 92 and a main brush 94 shown schematically in FIG. Structurally, the flapper brush 92 and the main brush 94 are asymmetric with respect to each other, and the main brush 94 has an OD greater than the OD (outer diameter) of the flapper brush 92. Flapper brush 92 and main brush 94 are mounted in the recesses of deck 82 as described in more detail below to minimize the spacing between each sweeping perimeter defined by their respective rotating elements. To do. Functionally, the flapper brush 92 and the main brush 94 rotate counterclockwise, the flapper brush 92 rotates in the first direction that directs large dust into the removable dust cartridge 86, and the main brush 94 is large. In order to direct the small and small dust particles into the removable dust cartridge 86, the autonomous floor cleaning robot 10 rotates in the second direction opposite to the forward movement. In addition, this rotational movement of the main brush 94 is large and small so that dust that is not swept by the two-stage brush assembly 90 can continue to be sucked (sucked) by the vacuum assembly 100 as the autonomous floor cleaning robot 10 moves. It has the secondary effect of directing small dust to the pick-up area of the vacuum assembly 100.

フラッパ・ブラシ92は、第1および第2端部を有する中央部材92CMを備える。この第1および第2端部は、フラッパ・ブラシ92の回転が電気モータ48から伝達されたトルクにより提供される如く、フラッパ・ブラシ92をデッキ82と二段出力変速機48Bの第1出力ポート48BO1とに対して夫々回転可能組み合わせで取付けるべく設計かつ構成される(変速機48Bはフラッパ・ブラシ92の回転速度が自律的床清掃ロボット10の速度に関連する如く構成され、ロボット10の記述実施例は約0.9フィート/秒の最高速を有する)。他の実施例においてフラッパ・ブラシ92は、踏破速度に関連してもしくは関連せずに踏破速度よりも実質的に高速で回転する。髪の毛および他の類似物体をフラッパ・ブラシ92から強制離間することで斯かる物体が中央部材92CMの各端部に絡まり二段階ブラシ・アセンブリ90が停止するのを防止すべく、中央部材92CMの第1および第2端部の近傍には斜面構成を有する各車軸ガード92AGが一体形成される。   Flapper brush 92 includes a central member 92CM having first and second ends. The first and second ends connect the flapper brush 92 to the deck 82 and the first output port of the two-stage output transmission 48B so that the rotation of the flapper brush 92 is provided by the torque transmitted from the electric motor 48. Designed and configured to attach to 48BO1 in a rotatable combination (transmission 48B is configured so that the rotation speed of flapper brush 92 is related to the speed of autonomous floor cleaning robot 10, and the robot 10 is described. The example has a maximum speed of about 0.9 feet / second). In other embodiments, the flapper brush 92 rotates at a substantially higher speed than the traversing speed, with or without the traversing speed. Forcing the hair and other similar objects away from the flapper brush 92 prevents the object from becoming entangled at each end of the central member 92CM and preventing the two-stage brush assembly 90 from stopping. Each axle guard 92AG having a slope configuration is integrally formed in the vicinity of the first and second end portions.

フラッパ・ブラシ92のブラシ要素は、各車軸ガード92AGの内端部間にて中央部材92CMに対して固定され且つ該中央部材に沿って延在する弾性プラスチック材料から形成された複数の清掃用セグメント帯片92CSを備える(図示実施例に対し、中央部材92CMに嵌合して固定されるべきスリーブは其処から外方に延在する一体的セグメント帯片を有する)。これらの清掃用セグメント帯片92CSをヘリングボーン(herringbone)パターンもしくはシェブロン(chevron)パターンで配置すると本発明に係る自律的床清掃ロボット10の二段階ブラシ・アセンブリ90に対して最適な清掃効果(機能およびノイズレベル)が提供されることが確認された。また清掃用セグメント帯片92CSをヘリングボーン/シェブロン・パターンで配置すると、帯片92CSにより捕捉された大寸粉塵はフラッパ・ブラシ92の回転により該フラッパ・ブラシの中心へと移動された。而して、線形/直線状パターンで配置された清掃用帯片はブラシが回転されたときに刺激的な羽ばたきノイズを起こすことが確認された。更に、螺旋パターンで配置された清掃用帯片は大寸粒状物をブラシの各端部に向けて移動し、粉塵は回転ブラシにより提供される掃引作用から離脱する結果とされた。   The brush element of the flapper brush 92 includes a plurality of cleaning segments formed of an elastic plastic material that is secured to and extends along the central member 92CM between the inner ends of each axle guard 92AG. A strip 92CS is provided (for the illustrated embodiment, the sleeve to be fitted and secured to the central member 92CM has an integral segment strip extending outwardly therefrom). When these cleaning segment strips 92CS are arranged in a herringbone pattern or a chevron pattern, an optimum cleaning effect (function) is obtained for the two-stage brush assembly 90 of the autonomous floor cleaning robot 10 according to the present invention. And noise level) were provided. Further, when the cleaning segment strip 92CS is arranged in a herringbone / chevron pattern, the large-sized dust captured by the strip 92CS is moved to the center of the flapper brush by the rotation of the flapper brush 92. Thus, it has been confirmed that cleaning strips arranged in a linear / straight pattern cause exciting flapping noise when the brush is rotated. In addition, the cleaning strips arranged in a spiral pattern moved large particulates toward each end of the brush, and dust was the result of leaving the sweeping action provided by the rotating brush.

記述実施例に対しては、6個の清掃用セグメント帯片92CSが、中央部材92CMの円周回りにヘリングボーン/シェブロン・パターンにて等距離離間された。当業者であれば、本発明の有効範囲から逸脱せずにこれより多いもしくは少ない個数の清掃用セグメント帯片92CSがフラッパ・ブラシ90に採用され得ることを理解し得よう。各清掃用帯片92Sは所定間隔にてセグメント化されるが斯かるセグメント化間隔は仕切枠88を形成する各ワイヤ間の構成(間隔)に依存する。上述の仕切枠88の実施例の結果、フラッパ・ブラシ92の記述実施例の各清掃用帯片92CSは5個のセグメントを有する。   For the described embodiment, six cleaning segment strips 92CS were spaced equidistantly around the circumference of the central member 92CM in a herringbone / chevron pattern. One skilled in the art will appreciate that a greater or lesser number of cleaning segment strips 92CS may be employed in the flapper brush 90 without departing from the scope of the present invention. Each cleaning strip 92S is segmented at a predetermined interval. The segmentation interval depends on the configuration (interval) between the wires forming the partition frame 88. As a result of the embodiment of the partition frame 88 described above, each cleaning strip 92CS of the described embodiment of the flapper brush 92 has five segments.

主要ブラシ94は、第1および第2の直線状端部を有する(すなわち螺旋の中心線に沿い整列された)中央部材94CMを備える(記述実施例に対し、中央部材94CMは螺旋構成を有する丸形金属部材である)。中央部材94CMに組み合わせて、セグメント化保護部材94PMが一体化される。保護部材94PMの各セグメントは、当該各半円形端部キャップの間に延在する一体リブ94IRを有すべく対向して離間された半円形端部キャップ94ECを含む。記述実施例に対し、各対の半円形端部キャップECはそれらの間に延在する2個の一体リブを有する。保護部材94PMは、組立てられた相補的半円形端部キャップ94ECが円形状を有する如く、たとえばネジなどの任意の習用の手段にて相補的端部キャップ94ECを接合することで組立てられる。   The main brush 94 comprises a central member 94CM having first and second straight ends (i.e. aligned along the centerline of the helix) (for the described embodiment, the central member 94CM is a round having a helical configuration. Shaped metal member). In combination with the central member 94CM, the segmented protection member 94PM is integrated. Each segment of the protective member 94PM includes a semi-circular end cap 94EC that is spaced apart to have an integral rib 94IR extending between the respective semi-circular end caps. For the described embodiment, each pair of semicircular end caps EC has two integral ribs extending between them. The protective member 94PM is assembled by joining the complementary end caps 94EC with any conventional means such as screws, such that the assembled complementary semi-circular end caps 94EC have a circular shape.

保護部材94PMは中央部材94CMに組み合わせて一体化されることから中央部材94CMは保護部材94PMの中心線に沿い配設され、中央部材94CMの第1端部は一方の円形キャップ94ECで終端し且つ中央部材94CMの第2端部は他方の円形端部キャップ94ECを貫通延在する。中央部材94CMの第2端部はデッキ82に対して回転可能組み合わせで取付けられ、且つ、中央部材94CMの第1端部と協働する円形端部キャップ94ECは、変速機48Bを介して電気モータ48から伝達されるトルクにより主要ブラシ94の回転が提供される如く、変速機48Bの第2出力ポート48BO2に回転可能組み合わせで取付けられるべく設計かつ構成される。   Since the protective member 94PM is combined and integrated with the central member 94CM, the central member 94CM is disposed along the center line of the protective member 94PM, the first end of the central member 94CM terminates with one circular cap 94EC and The second end of the central member 94CM extends through the other circular end cap 94EC. The second end of the central member 94CM is attached to the deck 82 in a rotatable combination, and the circular end cap 94EC cooperating with the first end of the central member 94CM is connected to the electric motor via the transmission 48B. Designed and configured to be attached in a rotatable combination to the second output port 48BO2 of the transmission 48B so that rotation of the main brush 94 is provided by torque transmitted from 48.

各剛毛94Bは中央部材94CMと組み合わされて、保護部材94PMの各一体リブ94IR間に且つ各円形端部キャップ94ECにより確立されたODを越えて延在すべく設定される。各一体リブ94IRは、主要ブラシ94による敷物飾り房および房状布などの物体の吸い込みを阻止すべく構成されて作用する。   Each bristles 94B is combined with the central member 94CM and is set to extend between each integral rib 94IR of the protective member 94PM and beyond the OD established by each circular end cap 94EC. Each integral rib 94IR is configured and acts to prevent the main brush 94 from sucking objects such as rugs and tufted cloth.

主要ブラシ94の剛毛94Bは、表面清掃作業に対する剛毛を形成すべく習用的に用いられる任意の材料から作製され得る。主要ブラシ94の剛毛94Bは、本発明に係る自律的床清掃ロボット10により行われる清掃動作の間に遭遇した粉塵に関して“軽打(flicking)”作用を提供すべく特に構成されることで大きな掃引能力を提供する。記述実施例に対して各剛毛94Bは、約0.254ミリメートル(0.010インチ)の直径、約22.86ミリメートル(0.90インチ)の長さ、および、丸形状の自由端部を有する。この形状は最適な軽打作用を提供することが確認された。約0.3556ミリメートル(0.014インチ)を超える直径を有する剛毛は更に長い摩耗寿命を有するが、斯かる剛毛は強靱すぎて本発明の二段階ブラシ・アセンブリ90に関して適切な軽打作用を提供し得ない。また0.254ミリメートル(0.010インチ)未満の剛毛直径は斯かる剛毛の自由端部の尚早な摩耗を受け、上記主要ブラシの掃引能力が低下する。好適実施例において上記主要ブラシは上記フラッパ・ブラシよりも僅かに下位に設定されることで、上記フラッパが硬質表面床部に接触しないのを確実とする。   The bristles 94B of the main brush 94 can be made from any material customarily used to form bristles for surface cleaning operations. The bristles 94B of the main brush 94 are greatly swept by being specially configured to provide a "flicking" action with respect to dust encountered during the cleaning operation performed by the autonomous floor cleaning robot 10 according to the present invention. Provide ability. For the described embodiment, each bristles 94B has a diameter of about 0.010 inches, a length of about 0.90 inches, and a round free end. It has been confirmed that this shape provides an optimal tapping action. While bristles having a diameter of greater than about 0.314 millimeters (0.014 inches) have a longer wear life, such bristles may be too tough to provide a suitable tapping action with the two-stage brush assembly 90 of the present invention. Absent. Also, bristle diameters of less than 0.254 millimeters (0.010 inches) are subject to premature wear of the free ends of such bristles, reducing the sweep capability of the primary brush. In a preferred embodiment, the main brush is set slightly below the flapper brush to ensure that the flapper does not touch the hard surface floor.

真空アセンブリ100は、電気モータ46により独立的に動力供給される。自己調節可能ブラシ・アセンブリ90から独立して真空アセンブリ100が動作することで、上記ブラシ・システムに依存して該真空アセンブリが動作した場合に可能なよりも、更に高い真空力がバッテリ電源を用いて生成かつ維持され得る。他の実施例において上記主要ブラシのモータは、真空を駆動し得る。本明細書中において、真空アセンブリ100に対する取入口は二段階ブラシ・アセンブリ90により画成される“掃引領域”に依存しない寸法を有する独立構造的ユニットである点に関し、独立的動作が用いられる。   The vacuum assembly 100 is independently powered by the electric motor 46. By operating the vacuum assembly 100 independently of the self-adjustable brush assembly 90, a higher vacuum force can be used with battery power than is possible when the vacuum assembly is operated depending on the brush system. Can be produced and maintained. In another embodiment, the main brush motor may drive a vacuum. In this document, independent operation is used in that the inlet to the vacuum assembly 100 is an independent structural unit having dimensions that are independent of the “sweep area” defined by the two-stage brush assembly 90.

二段階ブラシ・アセンブリ90の直後に配置された真空アセンブリ100すなわち後端真空源は、上記真空取入口が二段階ブラシ・アセンブリ90の主要ブラシ94の直近にて前方を向く様に配向されることから、真空アセンブリ100の吸い込みもしくは真空引きの有効性が増進される。図13、図14を参照すると真空アセンブリ100は、真空取入口102、真空区画104、区画カバー106、真空チャンバ108、羽根車110および真空チャネル112を備える。真空取入口102は半硬質/弾性プラスチックもしくは弾性材料で形成された第1および第2ブレード102A、102Bを備えるが、これらのブレードは一定サイズ(横幅および間隙−以下の説明を参照)の真空取入口102を提供すべく構成かつ配置されることから、真空アセンブリ100は記述実施例に対し約4m/秒である一定の空気流入速度を確実に提供する。   The vacuum assembly 100, i.e. the rear vacuum source, placed immediately after the two-stage brush assembly 90 is oriented so that the vacuum inlet faces forward in the immediate vicinity of the main brush 94 of the two-stage brush assembly 90. Thus, the effectiveness of suction or evacuation of the vacuum assembly 100 is enhanced. Referring to FIGS. 13 and 14, the vacuum assembly 100 includes a vacuum inlet 102, a vacuum compartment 104, a compartment cover 106, a vacuum chamber 108, an impeller 110, and a vacuum channel 112. The vacuum inlet 102 includes first and second blades 102A, 102B formed of semi-rigid / elastic plastic or elastic material, but these blades are of a certain size (width and gap-see description below). Since constructed and arranged to provide the inlet 102, the vacuum assembly 100 reliably provides a constant air inflow rate that is about 4 m / sec for the described embodiment.

第1ブレード102Aは、該第1ブレード102Aの各端部が二段階ブラシ・アセンブリ90の横方向寸法を越えて延在する如き所定幅(横方向)寸法を備えた略矩形形状を有する。第1ブレード102Aの一方の横方向縁部は、自律的床清掃ロボット10の前後直径と実質的に対称的な配向にて主要ブラシ94の直近にて但し該ブラシから離間してデッキ82の下側表面に取付けられる(デッキ82に形成された横方向隆起部は、上述の仕切枠88に対する保持溝を具現することに加え、それらの間の分離を提供する)。この横方向縁部はまた真空区画104内に延在し、其処でそれは真空区画104の前縁部にシール係合する。第1ブレード102Aはデッキ82の底面に関して前方へと角度付けされると共に、該第1ブレード102Aの自由端部102AFEが清掃されるべき表面をまさに掠(かす)る如き長さを有する。   The first blade 102A has a generally rectangular shape with a predetermined width (lateral) dimension such that each end of the first blade 102A extends beyond the lateral dimension of the two-stage brush assembly 90. One lateral edge of the first blade 102A is in close proximity to the main brush 94 in a substantially symmetrical orientation with the front-to-back diameter of the autonomous floor cleaning robot 10, but away from the brush and below the deck 82. Attached to the side surfaces (the lateral ridges formed in the deck 82 provide a separation between them in addition to embodying the retaining grooves for the partition frame 88 described above). This lateral edge also extends into the vacuum compartment 104 where it is in sealing engagement with the front edge of the vacuum compartment 104. The first blade 102A is angled forward with respect to the bottom surface of the deck 82 and has a length such that the free end 102AFE of the first blade 102A just rubs the surface to be cleaned.

自由端部102AFEは、清掃動作の間において真空取入口102が粉塵を押圧するのを防止する城砦的形状を有する。第1ブレード102Aの幅に沿い離間された、自由端部102AFEの城砦的セグメント102CSに対しては、所定高さを有する突起102Pが整列される。所定実施例に対し、突起102Pの高さは約2mmである。突起102Pの所定高さは、第1および第2ブレード102A、102B間の“間隙”を規定する。   The free end 102AFE has a fortified shape that prevents the vacuum inlet 102 from pressing dust during the cleaning operation. A protrusion 102P having a predetermined height is aligned with the fortified segment 102CS of the free end 102AFE spaced apart along the width of the first blade 102A. For the given embodiment, the height of the protrusion 102P is about 2 mm. The predetermined height of the protrusion 102P defines a “gap” between the first and second blades 102A, 102B.

第2ブレード102Bは、幅および長さにおいて第1ブレード102Aと相補的である平坦な単体構成を有する。但し第2ブレード102Bは城砦的自由端部を有さず、代わりに、第2ブレード102Bの自由端部は直線状縁部を有する。第2ブレード102Bは、区画カバー106の前縁部に対してシール組み合わせで接合され、且つ、第1ブレード102Aに対して実質的に平行となるべく区画カバー106に関して角度付けられる。区画カバー106が真空区画104の所定位置に嵌合されたとき、第2ブレード102Bの平坦表面は第1ブレード102Aの複数の突起102Pに当接することで、第1および第2ブレード102A、102B間に“間隙”を形成する。   Second blade 102B has a flat unitary configuration that is complementary in width and length to first blade 102A. However, the second blade 102B does not have a fortified free end, and instead the free end of the second blade 102B has a straight edge. The second blade 102B is joined in a sealing combination to the front edge of the compartment cover 106 and is angled with respect to the compartment cover 106 to be substantially parallel to the first blade 102A. When the section cover 106 is fitted into a predetermined position of the vacuum section 104, the flat surface of the second blade 102B comes into contact with the plurality of protrusions 102P of the first blade 102A, so that the first and second blades 102A and 102B are in contact with each other. A “gap” is formed in

真空取入口102と流体連通する真空区画104は、デッキ82の下側表面に形成された凹所を備える。この凹所は、区画底板104Fと、真空区画104の周縁部を線引きする連続的区画壁部104CWとを含む。底板104を貫通し且つ該底板104Fの一側に対してオフセットされて、開孔104Aが形成される。区画底板104Fの幾何中心からオフセットされたこの開孔104Aの箇所の故に、区画底板104Fから上方に突出する幾つかの案内リブ104GRを形成するのが賢明である。これらの案内リブ104GRは第1および第2ブレード102A、102Bの間の間隙を通り流入する空気を区画底板104の全体に亙り配分すべく作用することから、間隙全体に亙り一定の空気流入が生成かつ維持され、すなわち、真空取入口102は(大気圧に関して)実質的に一定の‘負’圧を有する。   The vacuum compartment 104 in fluid communication with the vacuum inlet 102 includes a recess formed in the lower surface of the deck 82. This recess includes a compartment bottom plate 104F and a continuous compartment wall 104CW that draws the peripheral edge of the vacuum compartment 104. An opening 104A is formed through the bottom plate 104 and offset from one side of the bottom plate 104F. Because of the location of this aperture 104A offset from the geometric center of the compartment bottom plate 104F, it is advisable to form several guide ribs 104GR that project upward from the compartment bottom plate 104F. These guide ribs 104GR act to distribute the air flowing through the gap between the first and second blades 102A and 102B over the entire partition bottom plate 104, so that a constant air inflow is generated over the entire gap. And maintained, ie, the vacuum inlet 102 has a substantially constant 'negative' pressure (with respect to atmospheric pressure).

区画カバー106は、真空区画104の周縁部の形状と相補的な構成を有する。カバー106は更に連続的区画壁部104CWに対してシール組み合わせで圧力嵌めされるべく構成され、その場合に真空区画104および真空カバー106は組み合わされて真空アセンブリ100の真空チャンバ108を画成する。区画カバー106は、真空チャネル112から一切の破片を取出すべく取外され得る。区画カバー106は好適には透明もしくは半透明プラスチック材料で作製されることで、ユーザは目詰りが生じた時点を視覚的に決定し得る。   The compartment cover 106 has a configuration complementary to the shape of the peripheral edge of the vacuum compartment 104. The cover 106 is further configured to be press-fit with a seal combination against the continuous compartment wall 104CW, where the vacuum compartment 104 and the vacuum cover 106 are combined to define the vacuum chamber 108 of the vacuum assembly 100. The compartment cover 106 can be removed to remove any debris from the vacuum channel 112. The compartment cover 106 is preferably made of a transparent or translucent plastic material so that the user can visually determine when clogging has occurred.

羽根車110は、該羽根車110の取入口が開孔104A内に位置される如き様式でデッキ82に組み合わせて取付けられる。羽根車110は電気モータ46に対して作用的に接続されることから、モータ46からのトルクは羽根車110へと伝達され、一定速度にて該羽根車が回転されて真空チャンバ108から空気が吸引される。羽根車110の吐出口は、真空チャネル112の一端にシール組み合わせで一体化される。   The impeller 110 is mounted in combination with the deck 82 in such a manner that the inlet of the impeller 110 is located in the opening 104A. Since the impeller 110 is operatively connected to the electric motor 46, torque from the motor 46 is transmitted to the impeller 110, the impeller is rotated at a constant speed, and air is supplied from the vacuum chamber 108. Sucked. The discharge port of the impeller 110 is integrated with one end of the vacuum channel 112 by a seal combination.

真空チャネル112は、別体構造として形成されてデッキ82に取付けられるか、または、デッキ82の一体部分として形成された中空構造部材である。真空チャネル110の他端は、着脱可能粉塵カートリッジ86の真空取入口86VIとシール組み合わせで一体化される。真空チャネル112の外側面は、着脱可能粉塵カートリッジ86の湾曲弧状部材86CAMの外部形状と相補的な形状である。   The vacuum channel 112 is a hollow structural member formed as a separate structure and attached to the deck 82 or formed as an integral part of the deck 82. The other end of the vacuum channel 110 is integrated with the vacuum inlet 86VI of the removable dust cartridge 86 by a seal combination. The outer surface of the vacuum channel 112 is complementary to the external shape of the curved arcuate member 86CAM of the removable dust cartridge 86.

上記教示に鑑みれば、本発明の種々の改変および変更が可能である。たとえば上述の好適実施例は自己調節式の清掃ヘッド・サブシステム80を含み、すなわち、調節モードの間において二段階ブラシ・アセンブリ90のブラシ・トルクにおける所定増加に応じてデッキ82はシャーシ21に関して自動的に枢動可能とされた。本発明に係る自律的床清掃ロボットの別実施例は、清掃ヘッド・サブシステムが調節可能でなくすなわち上記デッキがシャーシに関して枢動可能でないことを除き、上述された如きである。この実施例は、上述のデッキ調節サブアセンブリを含まず、すなわち、デッキはシャーシに対して堅固に固定される。代替的に上記デッキはシャーシの一体部分として作製され得るものであり、その場合にデッキは実際的構成、すなわち、上記清掃ヘッド・サブシステムを備える各構成要素の特定およびロボットに対するそれらの組み合わせ一体化を簡素化する構成である。   Various modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings. For example, the preferred embodiment described above includes a self-adjusting cleaning head subsystem 80, i.e., deck 82 is automatic with respect to chassis 21 in response to a predetermined increase in brush torque of two-stage brush assembly 90 during an adjustment mode. Was able to pivot. Another embodiment of an autonomous floor cleaning robot according to the present invention is as described above, except that the cleaning head subsystem is not adjustable, i.e. the deck is not pivotable with respect to the chassis. This embodiment does not include the deck adjustment subassembly described above, i.e., the deck is rigidly secured to the chassis. Alternatively, the deck can be made as an integral part of the chassis, in which case the deck is a practical configuration, i.e. the identification of each component comprising the cleaning head subsystem and their combined integration to the robot. It is the structure which simplifies.

故に添付の各請求項の有効範囲内において本発明は本明細書中に特に記述された以外の様式で実施され得ることは理解される。   It is therefore to be understood that within the scope of the appended claims, the invention may be practiced otherwise than as specifically described herein.

10…自律的床清掃ロボット
20…ハウジング基礎構造
21…シャーシ
22…カバー
23…バンパ
23RSM…回転可能支持部材
24…先端車輪アセンブリ
25…搬送用ハンドル
30…電力サブシステム
34…充電式バッテリパック
40…駆動サブシステム
42A、42B…車輪サブアセンブリ
42AAR…車輪回転軸心
42AM、42BM…モータ
44…電気モータ
48…モータ
48B…変速機
48S…シャフト
50…サブシステム
52…制御検知ユニット
60…制御モジュール
60…制御ライン
72…シャフト
74…ハブ
75…プレート
76…ブラシ手段
78…剛毛
82MB…取付ブラケット
82PA…枢動軸心
82SW…各側壁
84…自動デッキ調整サブアセンブリ
84AM…アンカ部材
84CS…相補的ケージ停止部
84MC…ケージ
86…着脱可能粉塵カートリッジ
86AJ…バッフル突起
86BW…後壁部材
86CAM…湾曲弧状部材
86CM…天板部材
86FM…底板部材
86LM…ラッチ部材
86OE…開放端部
86RF…交換可能フィルタ
86VI…真空取入口
94PM…セグメント化保護部材
94PM…保護部材
100…真空アセンブリ
10 ... autonomous floor cleaning robot
20… Housing basic structure
21 ... Chassis
22 ... Cover
23 ... Bumper
23RSM… Rotatable support member
24 ... tip wheel assembly
25 ... Handle for transport
30 ... Power subsystem
34… Rechargeable battery pack
40 ... Drive subsystem
42A, 42B ... Wheel subassembly
42AAR ... Wheel rotation axis
42AM, 42BM… Motor
44… Electric motor
48 ... Motor
48B ... Transmission
48S ... Shaft
50 ... Subsystem
52 ... Control detection unit
60 ... Control module
60 ... Control line
72 ... Shaft
74 ... Hub
75 ... Plate
76 ... Brush means
78 ... Bristle
82MB… Mounting bracket
82PA ... pivot axis
82SW: Each side wall
84… Automatic deck adjustment subassembly
84 AM…Anchor material
84CS: Complementary cage stop
84MC… Cage
86 ... Detachable dust cartridge
86AJ ... Baffle protrusion
86BW… Rear wall member
86CAM: Curved arc member
86CM ... top plate
86FM… Bottom plate member
86LM ... Latch member
86OE… Open end
86RF ... replaceable filter
86VI… Vacuum intake
94PM ... Segmented protective member
94PM ... Protective member
100 ... Vacuum assembly

Claims (20)

自律的床清掃ロボットであって、
ハウジング及びシャーシと、
少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置され、前記ロボットを床面上で移動させるよう構成される、それぞれが先端及び近位端を有する対応するアームを介して前記シャーシに連結された複数の車輪及び該複数の車輪を駆動する少なくとも一つのモータと、
前記ハウジング内に配置され、前記ロボットの前記床面上での移動を制御する制御部と、
前記ロボットが障害物に反応するように前記制御部が前記ロボットを制御できるよう、障害物を検出し障害物情報を該制御部に伝達する、少なくとも一つのセンサと、
少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置され、粒子を受け入れるよう構成される、着脱可能なゴミ容器と、
粒子を前記ゴミ容器に向かわせるよう構成される第一回転部材と、を備え、
前記複数の車輪はそれぞれ対応する前記アームの前記先端に回転可能に結合され、該アームの前記近位端は回転可能に前記シャーシに結合され、
前記複数の車輪は、前記アームと前記シャーシとの間に延びるバネによって、それぞれ該シャーシから離れた延伸位置に付勢され、
清掃中において、前記ロボットの重量が前記複数の車輪をそれぞれ前記延伸位置に付勢する前記バネの力を克服する、
自律的床清掃ロボット。
An autonomous floor cleaning robot,
A housing and a chassis;
A plurality of wheels disposed at least partially within the housing and configured to move the robot on the floor, each coupled to the chassis via corresponding arms each having a tip and a proximal end; At least one motor for driving the plurality of wheels;
A controller disposed in the housing and controlling movement of the robot on the floor;
At least one sensor for detecting an obstacle and transmitting obstacle information to the controller so that the controller can control the robot so that the robot reacts to the obstacle;
A removable trash can disposed at least partially within the housing and configured to receive particles;
A first rotating member configured to direct particles to the waste container,
Each of the plurality of wheels is rotatably coupled to the tip of the corresponding arm, and the proximal end of the arm is rotatably coupled to the chassis;
The plurality of wheels are urged to an extended position away from the chassis by a spring extending between the arm and the chassis,
During cleaning, the weight of the robot overcomes the force of the spring that biases the plurality of wheels to the extended position, respectively.
Autonomous floor cleaning robot.
前記第一回転部材と協働して前記ゴミ容器に粒子を向かわせる第二回転部材を更に備える、請求項1に記載の自律的床清掃ロボット。   The autonomous floor cleaning robot according to claim 1, further comprising a second rotating member that cooperates with the first rotating member to direct particles toward the garbage container. 前記第一回転部材は、前記床面に接し、粒子を扇動して前記第二回転部材に向かわせる、請求項2に記載の自律的床清掃ロボット。   3. The autonomous floor cleaning robot according to claim 2, wherein the first rotating member is in contact with the floor surface and agitates particles toward the second rotating member. 前記第二回転部材は、第一回転部材からの粒子を受けて前記ゴミ容器に向かわせるよう配置される、請求項3に記載の自律的床清掃ロボット。   The autonomous floor cleaning robot according to claim 3, wherein the second rotating member is arranged to receive particles from the first rotating member and direct the particles to the garbage container. 少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置され、粒子を吸引して前記ゴミ容器に向かわせるよう構成される気流生成システムを更に備える、請求項1から4のいずれか一項に記載の自律的床清掃ロボット。   The autonomous floor cleaning according to any one of the preceding claims, further comprising an airflow generation system disposed at least partially within the housing and configured to suck particles and direct them toward the waste container. robot. 前記第一回転部材は前記気流生成システムと協働して粒子を前記ゴミ容器に向かわせる、請求項5に記載の自律的床清掃ロボット。   The autonomous floor cleaning robot according to claim 5, wherein the first rotating member cooperates with the airflow generation system to direct particles to the garbage container. 前記気流生成システムによって移動した空気は前記ハウジングから放出される前にフィルタを通過する、請求項5又は6に記載の自律的床清掃ロボット。   The autonomous floor cleaning robot according to claim 5 or 6, wherein air moved by the air flow generation system passes through a filter before being released from the housing. 前記少なくとも一つのセンサは、前記複数の車輪の一つが前記延伸位置まで低下したことを検出する車輪低下センサを含み、
前記制御部は、前記車輪低下センサが前記複数の車輪の一つが前記延伸位置まで低下したことを検出した場合、前記ロボットの前記床面上での移動を停止させる、請求項1から7のいずれか一項に記載の自律的床清掃ロボット。
The at least one sensor includes a wheel lowering sensor that detects that one of the plurality of wheels has lowered to the extended position;
8. The control unit according to claim 1, wherein when the wheel lowering sensor detects that one of the plurality of wheels has decreased to the extended position, the control unit stops the movement of the robot on the floor surface. The autonomous floor cleaning robot according to claim 1.
前記第一回転部材はブラシである、請求項1から8のいずれか一項に記載の自律的床清掃ロボット。   The autonomous floor cleaning robot according to claim 1, wherein the first rotating member is a brush. 自律的床清掃ロボットであって、
ハウジング及びシャーシと、
第一車輪及び、該第一車輪を前記シャーシに結合する第一アームであって、該シャーシに回転可能に結合される近位端と、該第一車輪が回転可能に結合される先端とを有する第一アームと、
前記第一アームを前記シャーシに連結し、該第一アームの前記先端及び前記第一車輪を延伸位置に付勢する第一弾性部材と、
第二車輪及び、該第二車輪を前記シャーシに結合する第二アームであって、該シャーシに回転可能に結合される近位端と、該第二車輪が回転可能に結合される先端とを有する第二アームと、
前記第二アームを前記シャーシに連結し、該第二アームの前記先端及び前記第二車輪を延伸位置に付勢する第二弾性部材と、
少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置され、前記ロボットを床面上で移動させるよう前記第一車輪及び前記第二車輪を駆動する少なくとも一つのモータと、
前記ハウジング内に配置され、前記ロボットの前記床面上での移動を制御する制御部と、
前記ロボットが障害物に反応するように前記制御部が前記ロボットを制御できるよう、障害物を検出し障害物情報を該制御部に伝達する、少なくとも一つのセンサと、
少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置され、粒子を受け入れるよう構成される、着脱可能なゴミ容器と、
粒子を扇動し前記ゴミ容器に向かわせるよう構成される回転ブラシと、を備え、
清掃中において、前記ロボットの重量が前記第一車輪及び前記第二車輪を前記延伸位置に付勢する前記第一弾性部材及び前記第二弾性部材の力を克服する、
自律的床清掃ロボット。
An autonomous floor cleaning robot,
A housing and a chassis;
A first wheel and a first arm for coupling the first wheel to the chassis, a proximal end rotatably coupled to the chassis, and a tip to which the first wheel is rotatably coupled A first arm having;
A first elastic member that connects the first arm to the chassis and biases the tip of the first arm and the first wheel to an extended position;
A second wheel and a second arm for coupling the second wheel to the chassis, a proximal end rotatably coupled to the chassis, and a tip to which the second wheel is rotatably coupled A second arm having,
A second elastic member that connects the second arm to the chassis and biases the tip of the second arm and the second wheel to an extended position;
At least one motor disposed at least partially within the housing and driving the first wheel and the second wheel to move the robot on a floor surface;
A controller disposed in the housing and controlling movement of the robot on the floor;
At least one sensor for detecting an obstacle and transmitting obstacle information to the controller so that the controller can control the robot so that the robot reacts to the obstacle;
A removable trash can disposed at least partially within the housing and configured to receive particles;
A rotating brush configured to incite particles and move toward the trash container,
During cleaning, the weight of the robot overcomes the forces of the first elastic member and the second elastic member that bias the first wheel and the second wheel to the extended position;
Autonomous floor cleaning robot.
前記少なくとも一つのセンサは、前記第一車輪及び前記第二車輪の一つが前記延伸位置まで低下したことを検出する車輪低下センサを含み、
前記制御部は、前記車輪低下センサが前記第一車輪及び前記第二車輪の一つが前記延伸位置まで低下したことを検出した場合、前記ロボットの前記床面上での移動を停止させる、請求項10に記載の自律的床清掃ロボット。
The at least one sensor includes a wheel lowering sensor that detects that one of the first wheel and the second wheel is lowered to the extended position;
The control unit stops movement of the robot on the floor surface when the wheel lowering sensor detects that one of the first wheel and the second wheel is lowered to the extended position. 10. The autonomous floor cleaning robot according to 10.
前記ゴミ容器は、前記回転ブラシ及び回転部材によって該ゴミ容器に向かわされた粒子を受けるよう構成され、該粒子はフィルタを通過せずに該ゴミ容器に移動する、請求項10又は11に記載の自律的床清掃ロボット。   12. The garbage container according to claim 10 or 11, wherein the garbage container is configured to receive particles directed to the garbage container by the rotating brush and the rotating member, and the particles move to the garbage container without passing through a filter. Autonomous floor cleaning robot. 前記回転部材は、少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置され、前記回転ブラシよりも前記床面から離して配置される、請求項12に記載の自律的床清掃ロボット。   The autonomous floor cleaning robot according to claim 12, wherein the rotating member is disposed at least partially in the housing and is disposed farther from the floor surface than the rotating brush. 少なくとも部分的に前記ハウジング内に配置され、粒子を吸引するよう構成される気流生成システムを更に備える、請求項10から13のいずれか一項に記載の自律的床清掃ロボット。     14. The autonomous floor cleaning robot according to any one of claims 10 to 13, further comprising an airflow generation system disposed at least partially within the housing and configured to attract particles. 前記回転ブラシは前記気流生成システムと協働して粒子を前記ゴミ容器に向かわせる、請求項14に記載の自律的床清掃ロボット。   The autonomous floor cleaning robot according to claim 14, wherein the rotating brush cooperates with the airflow generation system to direct particles to the garbage container. 前記気流生成システムによって移動した空気は前記ハウジングから放出される前にフィルタを通過する、請求項14又は15に記載の自律的床清掃ロボット。   The autonomous floor cleaning robot according to claim 14 or 15, wherein the air moved by the airflow generation system passes through a filter before being released from the housing. 粒子を床からゴミ容器に向かわせる方法であって、
回転するアームによって清掃ロボットのシャーシに結合され、該アームと該シャーシとの間に延びるバネによって延伸位置に付勢される車輪を駆動して該清掃ロボットを床面上で移動させ、
前記清掃ロボットが使用位置に置かれている場合に、該清掃ロボットの重量によって前記車輪を前記延伸位置に付勢する前記バネの力を克服させ、
障害物を検出し、
前記清掃ロボットに検出した前記障害物を回避させ、
床面上から粒子を扇動して前記清掃ロボットの着脱可能なゴミ容器に向かわせ、
負圧を発生させて扇動された前記粒子を前記ゴミ容器に向かわせ、
前記粒子を前記ゴミ容器内に保持する、方法。
A method of moving particles from the floor to a trash can,
The cleaning robot is moved on the floor surface by driving a wheel coupled to a cleaning robot chassis by a rotating arm and biased to an extended position by a spring extending between the arm and the chassis;
When the cleaning robot is in a use position, the weight of the cleaning robot is used to overcome the force of the spring that biases the wheel to the extended position;
Detecting obstacles,
Let the cleaning robot avoid the detected obstacle,
Instigate particles from the floor to the removable garbage container of the cleaning robot,
Directing the particles that have been agitated by generating a negative pressure to the garbage container,
A method of retaining the particles in the garbage container.
空気によって運ばれた前記粒子が前記ゴミ容器に保持された後、該粒子を該ゴミ容器に向かわせるために使用した空気をフィルタでろ過することを含む、請求項17に記載の方法。   The method of claim 17, comprising filtering the air used to direct the particles carried by the air to the trash container after the particles are retained in the trash container. 床面上から粒子を扇動して前記ゴミ容器に向かわせることは、該粒子を少なくとも部分的にハウジング内に配置された回転部材に向かわせ、該回転部材を回転させて該粒子を該ゴミ容器に向かわせることを含む、請求項17又は18に記載の方法。   Inciting the particles from the floor surface toward the garbage container means directing the particles at least partially to a rotating member disposed in the housing and rotating the rotating member to cause the particles to move to the garbage container. 19. A method according to claim 17 or 18, comprising directing to. 前記車輪の一つが延伸位置まで低下した場合に該車輪低下を検出し、
前記車輪の一つが延伸位置まで低下したことを検出した場合に前記清掃ロボットの床面上での移動を停止させることを更に含む、請求項17から19のいずれか一項に記載の方法。

Detecting the wheel drop when one of the wheels drops to the extended position;
The method according to any one of claims 17 to 19, further comprising stopping the movement of the cleaning robot on the floor surface when it is detected that one of the wheels has been lowered to the extended position.

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