JP7033821B2 - Cleaning device with debris sensor - Google Patents

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Description

関連特許文献のクロスリファレンス
本特許出願は、下記の共通所有の米国特許出願または特許に関し、その内容がすべて記載されたごとく、参照によりその内容はここに取り込まれたものとする。
Cross-reference to related patent documents This patent application shall be incorporated herein by reference, as all the contents of the following commonly owned US patent applications or patents have been described.

2001年1月24日出願の米国特許出願番号09/768,773号であり、現在は米国特許第6,594,844号、タイトル名「ロボット障害物検出システム(Robot Obstacle Detection System(Atty.Dkt.DP-4)」
2002年1月3日出願の米国暫定特許出願番号60/345,764号、タイトル名「自律型ロボット用清浄機構(Cleaning Mechanisms for Autonomous Robot)」
2002年1月24日出願の米国特許出願番号10/056,804号、タイトル名「ロボットの局在化および制限のための方法とシステム(Method and System for Robot Localization and Confinement(Atty Dkt.DP.DP-6)」
2002年6月12日出願の米国特許出願番号10/167,851号、タイトル名「自律型ロボットのためのマルチモードカバレッジ用の方法とシステム(Method and System for Multi-Mode(登録商標) Coverage for an Autonomous Robot(Atty Dkt.DP-5)」
2002年12月16日出願の米国特許出願番号10/320,729号、タイトル名「自律型床清掃ロボット(Autonomous Floor-Cleaning Robot(Atty Dkt.DP-10)」
2003年9月12日出願の米国特許出願番号10/661,835号、タイトル名「ロボット装置用のナビゲーション制御システム(Navigational Control System for Robotic Device(Atty Dkt.DP-9)」
発明の分野
本発明は、一般的に清浄装置に関し、特に、清浄装置の清浄経路においてデブリによる瞬間的衝突を感知するため、および清浄装置の動作モードの制御を可能にするためのデブリセンサに関する。「デブリ」という用語はここでは、自律型または非自律型であろうと、真空クリーナまたは他の清浄装置により収集される、ゴミ、埃、および/または他の微粒子または対象物を集合的に示すために使用される。
It is US Patent Application No. 09 / 768,773 filed on January 24, 2001, and is currently US Patent No. 6,594,844, titled "Robot Obstacle Detection System (Atty.Dkt). .DP-4) "
US Provisional Patent Application No. 60 / 345,764 filed on January 3, 2002, title "Cleaning Mechanisms for Autonomous Robot"
US Patent Application No. 10 / 056,804, filed January 24, 2002, entitled "Methods and Systems for Robot Localization and Confinement (Atty Dkt. DP." DP-6) "
US Pat. an Autonomous Robot (Atty Dkt. DP-5) "
US Patent Application No. 10 / 320,729 filed on December 16, 2002, title "Autonomous Floor-Cleaning Robot (Atty Dkt. DP-10)"
US Patent Application No. 10 / 661,835 filed on September 12, 2003, title "Navigation Control System for Robotic Device (Atty Dkt. DP-9)"
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to a cleaning device in general, and particularly to a debris sensor for detecting a momentary collision due to debris in the cleaning path of the cleaning device and for enabling control of an operation mode of the cleaning device. The term "debris" is used herein to collectively refer to debris, dust, and / or other particles or objects collected by a vacuum cleaner or other cleaning device, whether autonomous or non-autonomous. Used for.

発明の背景
清浄装置用に適しているいくつかを含むデブリセンサは、この技術において知られている。デブリセンサは、上記に参照して特許出願において開示されるような、自律型清浄装置において有益であり、非自律型清浄装置においても有益であり、ユーザーに、特に汚れた領域に入りつつあるかどうかを示し、デブリの検出に応答してパワー設定を増加するか、または他のいくつかの動作設定を修正できるようにする。
Background of the Invention Debris sensors, including some suitable for cleaning devices, are known in the art. Whether debris sensors are beneficial in autonomous cleaning devices, as disclosed in patent applications above, and also in non-autonomous cleaning devices, and are entering a particularly dirty area for the user. In response to debris detection, increase the power setting or allow some other behavioral settings to be modified.

デブリセンサの例を下記に開示する。 An example of a debris sensor is disclosed below.

De Brey 3,674,316
De Brey 3,989,311
De Brey 4,175,892
Kurz 4,601,082
Westergren 4,733,430
Martin 4,733,431
Harkonen 4,829,626
Takashima 5,105,502
Takashima 5,136,750
Kawakami 5,163,202
Yang 5,319,827
Kim 5,440,216
Gordon 5,608,944
Imamura 5,815,884
Imamura 6,023,814
Kasper 6,446,302
Gordon 6,571,422
ここに開示された例のうち、多くのそのようなデブリセンサは、本質的には光学的であり、光エミッタおよび検出器を使用する。例えば、真空クリーナに使用される典型的な設計においては、光学センサの光送信機および光受信機は、埃が流れる吸引経路または清浄経路に露出されるように配置される。従って、真空クリーナの使用中は、埃粒子は、光が放射され、検出される光送信機および光受信機の露出された表面に付着し易く、光学センサの性能を劣化させる。
De Brey 3,674,316
De Brey 3,989,311
De Brey 4,175,892
Kurz 4,601,082
Westergreen 4,733,430
Martin 4,733,431
Harkonen 4,829,626
Takashima 5,105,502
Takashima 5,136,750
Kawakami 5,163,202
Yang 5,319,827
Kim 5,440,216
Gordon 5,608,944
Imamura 5,815,884
Imamura 6,023,814
Kasper 6,446,302
Gordon 6,571,422
Of the examples disclosed herein, many such debris sensors are optical in nature and use light emitters and detectors. For example, in a typical design used for a vacuum cleaner, the optical transmitter and receiver of the optical sensor are arranged so as to be exposed to a suction path or a cleaning path through which dust flows. Therefore, during the use of the vacuum cleaner, the dust particles are likely to emit light and adhere to the exposed surface of the detected optical transmitter and optical receiver, degrading the performance of the optical sensor.

従って、デブリの付着により劣化することのないデブリセンサを提供することが望まれている。 Therefore, it is desired to provide a debris sensor that does not deteriorate due to the adhesion of debris.

更に、従来技術に典型的なデブリセンサは、蓄積部または清浄経路に堆積したデブリのレベルには感度が良いが、瞬間的なデブリの衝突または遭遇に対しては特に感度が良いとはいえない。 Further, the debris sensor typical of the prior art is sensitive to the level of debris deposited in the pool or clean path, but not particularly sensitive to momentary debris collisions or encounters.

従って、デブリの衝突を瞬間的に感知して応答でき、清浄対象の床または他の表面上のデブリに直ちに応答し、大気の流れの変動、瞬間的パワー、または清浄装置の他の動作状態に対する感度が減じられたデブリセンサを提供することが望ましい。 Therefore, it can instantly sense and respond to debris collisions, respond immediately to debris on the floor or other surface to be cleaned, and respond to atmospheric flow fluctuations, momentary power, or other operating conditions of the cleaning device. It is desirable to provide a debris sensor with reduced sensitivity.

また、例えば、デブリセンサにより生成された信号に基づいて、装置を「より汚れた」領域に向けて操縦するような、検出されたデブリに応答する動作モード、移動パターン、または行動を有する自律型清浄装置を提供することも有益である。 Autonomous cleaning with behavioral modes, movement patterns, or behaviors that respond to detected debris, such as maneuvering the device towards a "dirty" area, for example, based on a signal generated by a debris sensor. It is also beneficial to provide the device.

更に、自律型または非自律型清浄装置の何れかの動作モードを制御、選択、または変更するために使用できるデブリセンサを提供することは望ましい。 Further, it is desirable to provide a debris sensor that can be used to control, select, or change the operating mode of either autonomous or non-autonomous cleaning equipment.

本発明は、デブリセンサと、そのようなデブリセンサを利用する装置を提供し、センサは、デブリの衝突に瞬間的に応答して、そのようなセンサを含む自律型または非自律型清浄装置の動作モードを制御、選択、または変更するために使用できる。 The present invention provides a debris sensor and a device utilizing such a debris sensor, wherein the sensor responds instantaneously to a collision of debris and the operating mode of an autonomous or non-autonomous cleaning device including such a sensor. Can be used to control, select, or change.

本発明の1つの態様は、自律型清浄装置であって、清浄装置の移動を可能にするように動作可能な駆動システムと、駆動システムと通信状態にあるコントローラであって、駆動システムを制御して、清浄装置の少なくとも1つの移動パターンを提供するように動作可能なプロセッサを含むコントローラと、デブリを前記清浄装置の清浄経路へ向かって掃き上げるように動作可能なブラシアセンブリと、清浄装置がデブリに遭遇したことを示すデブリ信号を生成するデブリセンサとを備え、プロセッサは、デブリ信号に応答して、清浄装置の所定の動作モードから1つの動作モードを選択する。 One aspect of the present invention is an autonomous cleaning device, which is a drive system that can operate so as to enable movement of the cleaning device, and a controller that is in communication with the drive system to control the drive system. A controller including a processor capable of operating to provide at least one movement pattern of the cleaning device, a brush assembly capable of sweeping debris toward the cleaning path of the cleaning device, and the cleaning device debris. The processor comprises a debris sensor that produces a debris signal indicating that it has encountered a debris signal, and the processor selects one of the predetermined operating modes of the cleaning device in response to the debris signal.

動作モードの選択は、清浄装置の移動パターンを選択することを含むことができる。 The selection of the operating mode can include selecting the movement pattern of the cleaning device.

移動パターンは、デブリを含む領域のスポットカバレッジ、または、デブリを含む領域に向けて、清浄装置を操縦することを含むことができる。デブリセンサは、第1および第2デブリ信号を生成するようにそれぞれ動作可能な、等間隔に分離された第1および第2デブリ感知素子を含むことができ、プロセッサは、第1および第2デブリ信号のそれぞれに応答して、よりデブリの多い側(例えば、左または右側)に向けて操縦するような移動パターンを選択することができる。 The movement pattern can include spot coverage of the area containing debris, or maneuvering the cleaning device towards the area containing debris. The debris sensor can include first and second debris sensing elements that are evenly spaced apart and can operate to generate first and second debris signals, respectively, and the processor can include the first and second debris signals. In response to each of the above, it is possible to select a movement pattern that steers toward the side with more debris (for example, left or right).

デブリセンサは、清浄装置の清浄経路に近接して該ブラシアセンブリによって掃き上げられるデブリが衝突する場所に位置し、デブリに衝突したことに応答して、デブリに衝突したことを示す信号を生成する圧電センサ素子を含むことができる。 The debris sensor is located close to the cleaning path of the cleaning device at the location where the debris swept up by the brush assembly collides, and in response to the debris collision, it produces a signal indicating that it has collided with the debris. Sensor elements can be included.

本発明のデブリセンサもまた非自律型清浄装置に取り込むことができる。本発明の本態様は、清浄経路に近接して位置し、デブリに衝突したことに応答して、デブリに衝突したことを示すデブリ信号を生成する圧電センサ素子と、デブリ信号に応答して、清浄装置の動作モードを変更するプロセッサを含むことができる。動作モードの変更は、ユーザーが認知できる表示灯を点灯すること、パワー設定を変更すること(例えば、より多くのデブリに遭遇したときはより高いパワー設定)、または、装置の移動速度を減じることを含むことができる。 The debris sensor of the present invention can also be incorporated into a non-autonomous cleaning device. The present aspect of the present invention comprises a piezoelectric sensor element located close to a clean path and generating a debris signal indicating that it has collided with debris in response to a collision with debris, and a piezoelectric sensor element in response to the debris signal. It can include a processor that changes the operating mode of the debris. To change the operating mode, turn on a user-recognizable indicator light, change the power setting (for example, higher power setting when more debris is encountered), or reduce the speed of movement of the device. Can be included.

本発明の更なる態様は、デブリセンサであり、清浄装置の清浄経路に近接してまたはその内部に位置し、デブリに衝突したことに応答して、デブリに衝突したことを示す第1信号を生成する圧電素子と、第1信号を処理して、清浄装置が遭遇しているデブリの特徴を示す第2信号を生成するように動作可能なプロセッサを含む。その特徴は、例えば、デブリの量または体積パラメータ、または清浄装置の現在の位置から、デブリを含む領域へのベクトルであってよい。 A further aspect of the invention is a debris sensor, located near or within the debris path of the debris device, that produces a first signal indicating that it has collided with debris in response to a collision with debris. It includes a piezoelectric element that can be operated to process a first signal to generate a second signal that is characteristic of the debris encountered by the purifier. The feature may be, for example, a debris amount or volume parameter, or a vector from the current position of the cleaning device to the area containing the debris.

本発明の別の態様は、床または他の表面をカバーする自律型清浄装置の運動を利用して、清浄装置の移動についての知識と提携してデブリ信号を処理し、デブリ勾配を計算する。デブリ勾配は、自律型清浄装置が表面に沿って移動するときの、デブリ衝突計数の変化を示す。勾配の符号(デブリの増加または減少に関連して、正または負)を調べることにより、自律型清浄装置コントローラは、装置の経路または移動パターンを連続的に調整して、デブリ領域を効果的に清浄する。 Another aspect of the invention utilizes the motion of an autonomous cleaning device covering the floor or other surface to process the debris signal and calculate the debris gradient in conjunction with knowledge of the cleaning device movement. The debris gradient indicates the change in the debris collision count as the autonomous cleaning device moves along the surface. By examining the sign of the gradient (positive or negative in relation to the increase or decrease of debris), the autonomous cleaning device controller continuously adjusts the path or movement pattern of the device to effectively capture the debris area. Clean.

本発明のこれらのおよび他の態様、特徴、および利点は、本発明の実施形態が例として示され、記述される添付図を参照しての下記の記述からより明白になるであろう。 These and other aspects, features, and advantages of the invention will be more apparent from the following description with reference to the accompanying drawings in which embodiments of the invention are illustrated and described.

本発明のデブリセンサを採用できる例としての典型的な自律型清浄装置の平面図である。It is a top view of the typical autonomous cleaning device as an example which can adopt the debris sensor of this invention. 図1のロボット装置の典型的なハードウェア素子のブロック図であり、本発明のデブリセンササブシステムを含んでいる。FIG. 1 is a block diagram of a typical hardware element of the robotic apparatus of FIG. 1 and includes the debris sensor subsystem of the present invention. 図1のロボット装置の側面図であり、主清浄ブラシ素子により掃き上げられたデブリが衝突する清浄または真空経路に位置する、本発明に係るデブリセンサを示している。FIG. 1 is a side view of the robot device of FIG. 1, showing a debris sensor according to the present invention, which is located in a clean or vacuum path where debris swept up by the main clean brush element collide. 本発明に従う圧電デブリセンサの分解図である。It is an exploded view of the piezoelectric debris sensor according to this invention. 本発明に係るデブリセンサ信号処理アーキテクチャの模式図である。It is a schematic diagram of the debris sensor signal processing architecture which concerns on this invention. 図5のデブリセンサアーキテクチャ用の信号処理回路の模式図である。It is a schematic diagram of the signal processing circuit for the debris sensor architecture of FIG. 図5のデブリセンサアーキテクチャ用の信号処理回路の模式図である。It is a schematic diagram of the signal processing circuit for the debris sensor architecture of FIG. 図5のデブリセンサアーキテクチャ用の信号処理回路の模式図である。It is a schematic diagram of the signal processing circuit for the debris sensor architecture of FIG. 非自律型清浄装置におけるデブリセンサを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the debris sensor in a non-autonomous cleaning device. 本発明の1つの実施形態に係る方法のフローチャートである。It is a flowchart of the method which concerns on one Embodiment of this invention.

本発明、および付随する特徴および利点のより完全な理解は、添付図と携帯して考慮するに、本発明の下記の詳細な記述を参照することにより得られるであろう。
発明の詳細な説明
本発明のデブリセンサを、自律型清浄装置の広い範囲(そして実際は、図7に例として示した非自律型清浄装置にも)に組み込むことができるが、まず、図1~図3に示す典型的な自律型清浄装置の流れで記述する。そのような自律型清浄装置の構造、機能、および行動モードの更なる詳細は、上記のクロスリファレンスの節で引用した特許出願に記述されており、それぞれは、参照によりここに組み込まれたものとする。従って、下記の詳細記述は、下記の節により構成される。
A more complete understanding of the invention, and associated features and benefits, will be obtained by reference to the following detailed description of the invention for consideration in carrying with the accompanying figures.
Detailed Description of the Invention The debris sensor of the present invention can be incorporated into a wide range of autonomous cleaning devices (and, in fact, also in the non-autonomous cleaning device shown as an example in FIG. 7). It will be described by the flow of the typical autonomous cleaning device shown in 3. Further details on the structure, function, and mode of action of such autonomous purifiers are described in the patent applications cited in the cross-reference section above, each of which is incorporated herein by reference. do. Therefore, the detailed description below is composed of the following sections.

I. 典型的な自律型清浄装置
II. 自律型清浄装置の行動モード
III.デブリセンサ構造
IV.信号処理
V. 結論
I.自律型清浄装置
いくつかの図を通して、類似の参照番号は、対応するまたは同様な素子を特定している図を参照され、図1は、典型的な自律型清浄ロボット装置100の概略平面図であり、装置内には、本発明によるデブリセンサが組み込まれている。図2は、図1のロボット装置100のハードウェアのブロック図である。
I. Typical autonomous cleaning device
II. Behavior mode of autonomous cleaning device
III. Debris sensor structure
IV. Signal processing V. Conclusion I. Autonomous Cleaning Device Throughout some figures, similar reference numbers refer to the figure identifying the corresponding or similar element, FIG. 1 is a schematic plan view of a typical autonomous cleaning robot device 100. Yes, a debris sensor according to the present invention is incorporated in the device. FIG. 2 is a block diagram of the hardware of the robot device 100 of FIG.

iRobot Corporation of Burlington、MAにより、ROOMBAの登録商標で商用化されているロボット装置100の、ハードウェアと行動モード(清浄動作のためのカバレッジ行動または移動パターン;一時的な移動パターンへの退避行動;および緊急事態に対する安全行動)の例を、本発明のデブリ感知システムがどのように採用されるかについてのより完全な理解のために、下記に説明する。しかし、本発明はまた、非自律型清浄装置にも採用でき、その例を、図7に関連付けて下記に記述する。 The robot device 100 commercialized by iRobot Corporation of Burlington, MA under the registered trademark of ROOMBA, hardware and behavior mode (coverage behavior or movement pattern for clean movement; evacuation behavior to temporary movement pattern; And examples of safe behaviour in emergencies) are provided below for a more complete understanding of how the debris sensing system of the present invention is employed. However, the present invention can also be applied to non-autonomous cleaning devices, examples of which are described below in association with FIG.

下記の記述において、「前方」および「前」という用語は、ロボット装置の運動の主要方向(前方)を示すために使用される(図1において参照文字「FM」で示される矢印を参照)。ロボット装置100の前/後軸FAxは、主要側と非主要側とそれぞれが定義される、ほぼ対称な右半分と左半分にロボット装置100を分割する、ロボット装置100の中央径と一致する。 In the description below, the terms "forward" and "front" are used to indicate the main direction (forward) of movement of the robotic device (see the arrow indicated by the reference letter "FM" in FIG. 1). The front / rear axis FA x of the robot device 100 coincides with the center diameter of the robot device 100, which divides the robot device 100 into approximately symmetrical right and left halves, which are defined as the main side and the non-main side, respectively. ..

そのようなロボット装置100の例は、概略ディスク形状の格納構造を有しており、シャーシ102と、シャーシ102に固定された外部シェル104が含まれ、最小高さの構造的包絡線を画定している(家具の下における移動を容易にするために)。ロボット装置100を備えるハードウェアは一般的に、それぞれ、パワーシステム、起動パワーシステム(ここでは、「駆動システム」とも称せられる)、センサシステム、制御モジュール、サイドブラシアセンブリ、または自己調整清浄ヘッドシステムの基本素子として分類でき、その全部は、格納構造と組み合わせて統合されている。そのように分類されたハードウェアに加えて、ロボット装置100は更に、概略弧状構成および前輪アセンブリ108を有する前方バンパー106を含む。 An example of such a robotic apparatus 100 has a substantially disk-shaped storage structure that includes a chassis 102 and an external shell 104 secured to the chassis 102 to define a minimum height structural envelope. (To facilitate movement under the furniture). Hardware with the robotic apparatus 100 is generally a power system, a start-up power system (also referred to here as a "drive system"), a sensor system, a control module, a side brush assembly, or a self-adjusting cleaning head system, respectively. It can be classified as a basic element, all of which are integrated in combination with the storage structure. In addition to such classified hardware, the robotic appliance 100 further includes a front bumper 106 with a schematic arc configuration and a front wheel assembly 108.

前方バンパー106(単一構成要素して示されているか;または2部分からなる構成要素)は、シャーシ102と移動可能に統合されており(変位可能支持部材対により)、そこから外側に延伸している。ロボット装置100が、その移動中に障害物(例えば、壁、家具)に衝突するといつでも、バンパー106はシャーシ102に向けて変位(圧縮)され、障害物との接触が終了すると、元の延伸した(動作する)姿勢に戻る。 The front bumper 106 (shown as a single component; or a two-part component) is movably integrated with the chassis 102 (by a pair of displaceable support members) and extends outward from it. ing. Whenever the robotic apparatus 100 collides with an obstacle (eg, a wall, furniture) during its movement, the bumper 106 is displaced (compressed) towards the chassis 102 and stretched back when contact with the obstacle ends. Return to the (working) posture.

前輪アセンブリ108は、シャーシ102に、偏って組み合わせられて搭載されていて、それにより、前輪アセンブリ108は、清浄動作中は、引っ込んだ姿勢にあり(ロボット装置100の重量のため)、清浄中の表面上を自由に回転する。前輪アセンブリ108が、動作中に急斜面(例えば、下降階段、中二階の床)に遭遇すると、前輪アセンブリ108は、延伸した姿勢に傾けられる。 The front wheel assembly 108 is mounted on the chassis 102 in a biased combination so that the front wheel assembly 108 is in a retracted position during the cleaning operation (due to the weight of the robotic apparatus 100) and is being cleaned. Freely rotate on the surface. When the front wheel assembly 108 encounters a steep slope (eg, downstairs, mezzanine floor) during operation, the front wheel assembly 108 is tilted into an extended position.

ロボット装置100の電気で作動するハードウェアに動力を与えるエネルギーを供給するパワーシステムのハードウェアは、シャーシ102と組み合わせて統合された再充電可能バッテリーパック110(および関連する導線)を備える。 The hardware of the power system, which supplies energy to power the electrically operated hardware of the robotic apparatus 100, comprises a rechargeable battery pack 110 (and associated leads) integrated in combination with the chassis 102.

図1に示すように、起動パワーシステムは、ロボット装置100の移動中にロボット装置100を推進し、例えば、サイドブラシアセンブリおよび自己調整清浄ヘッドなどの清浄機構を作動する手段を提供する。起動パワーシステムは、左および右主要駆動輪アセンブリ112Lと112R、それらに関連する独立電動モーター114Lと114R、およびそれぞれがサイドブラシアセンブリと自己調整清浄ヘッドを作動するためである電動モーター116と118を備えている。 As shown in FIG. 1, the activation power system provides means for propelling the robotic appliance 100 while the robotic appliance 100 is in motion and operating a cleaning mechanism such as a side brush assembly and a self-adjusting cleaning head. The start-up power system has left and right main drive wheel assemblies 112L and 112R, their associated independent motors 114L and 114R, and electric motors 116 and 118 for each to operate the side brush assembly and self-adjusting clean head. I have.

電動モーター114Lと114Rは、主要駆動輪アセンブリ112Lと112Rにそれぞれ機械的に結合されており、行動モードの実行に対する応答として、または、下記に詳細に記述されるように、図1に示す左および右デブリセンサ125Lと125Rにより生成されるデブリ信号に応答して、制御モジュールにより生成される制御信号により独立して作動される。 The electric motors 114L and 114R are mechanically coupled to the main drive wheel assemblies 112L and 112R, respectively, and are shown on the left and in FIG. 1 as a response to the execution of the mode of action or as detailed below. It is operated independently by the control signal generated by the control module in response to the debris signal generated by the right debris sensors 125L and 125R.

電動モーター114Lと114Rの独立した動作により、主要駆動輪アセンブリ112Lと112Rは、(1)ロボット装置100を、直線上を前方または後方へ推進するために、同じ方向に同じ速度で回転させられ、(2)ロボット装置100の、多様な右および/または左回転パターン(鋭い回転から、浅い回転までの範囲で)を実現するために、差分的に回転させられ(1つの車輪アセンブリが回転されない状態を含む)、および(3)ロボット装置100をその場所で回転する、つまり、「10セント銀貨上の回転」のために、反対方向に同じ速度で回転させられて、ロボット装置100の移動機能の幅広いレパートリを提供する。 Due to the independent operation of the electric motors 114L and 114R, the main drive wheel assemblies 112L and 112R are (1) rotated in the same direction and at the same speed to propel the robot device 100 forward or backward in a straight line. (2) The robot device 100 is rotated differentially (one wheel assembly is not rotated) in order to realize various right and / or left rotation patterns (from sharp rotation to shallow rotation). (Including), and (3) rotating the robot device 100 in its place, i.e., rotated at the same speed in opposite directions for "rotation on a 10 cent silver coin", of the movement function of the robot device 100. Offers a wide repertoire.

図1に示すように、センサシステムは、ロボット装置100の行動モード動作を制御する信号を生成するように動作する多様な異なるセンサユニットを備える。上述のロボット装置100は、障害物検出ユニット120、絶壁検出ユニット122、車輪落下センサ124、障害物追尾ユニット126、仮想壁全方向性検出器128、失速センサユニット130、主車輪エンコーダユニット132、および本発明に従う、下記に詳細を記述する左および右デブリセンサ125Lおよび125Rを含む。 As shown in FIG. 1, the sensor system comprises a variety of different sensor units that operate to generate signals that control the behavioral mode operation of the robotic device 100. The robot device 100 described above includes an obstacle detection unit 120, a cliff detection unit 122, a wheel drop sensor 124, an obstacle tracking unit 126, a virtual wall omnidirectional detector 128, a stall sensor unit 130, a main wheel encoder unit 132, and Includes left and right debris sensors 125L and 125R according to the invention, which are described in detail below.

例示された実施形態において、障害物(「衝突」)検出ユニット120は、前方バンパー106の変位可能支持部材対と組み合わせて搭載されるIRブレークビームセンサであってよい。これらの障害物検出ユニット120は、前方バンパー106が圧縮されるようにロボット装置100が障害物に衝突したときはいつでも、1つまたは2つ以上の支持部材対間の相対変位を示す1つまたは2つ以上の信号を生成するように動作する。これらの信号は、ロボット装置100の前-後軸FAに関して、傷害物と接触する近似点(および実行すべき行動モード)を決定するために、制御モジュールにより処理される。 In an exemplary embodiment, the obstacle (“collision”) detection unit 120 may be an IR break beam sensor mounted in combination with a displaceable support member pair of front bumper 106. These obstacle detection units 120 indicate one or more relative displacements between one or more pairs of support members whenever the robotic apparatus 100 collides with an obstacle such that the front bumper 106 is compressed. It operates to generate two or more signals. These signals are processed by the control module to determine the approximation point (and the mode of action to be performed) in contact with the injury with respect to the front-rear axis FAX of the robotic appliance 100.

絶壁検出ユニット122は、前方バンパー106と組み合わせて搭載される。各絶壁検出ユニット122は、エミッタから下方に出射された放射が、検出器により横切られて検出されている表面から反射されるように焦点を確立するように構成され、動作するIRエミッタ/検出器対を備える。反射された放射が検出器により検出されない場合、つまり、急斜面に遭遇した場合は、絶壁検出ユニット122は制御モジュール(1つまたは2以上の行動モードを実行させる)に信号を送信する。 The cliff detection unit 122 is mounted in combination with the front bumper 106. Each cliff detection unit 122 is an IR emitter / detector that operates and is configured to establish a focus so that radiation emitted downward from the emitter is reflected from the surface being detected across the detector. Have a pair. If the reflected radiation is not detected by the detector, i.e., when a steep slope is encountered, the cliff detection unit 122 signals the control module (which causes one or more modes of action).

接触スイッチのような車輪落下センサ124は、主要駆動車輪アセンブリ112Lと112Rと、前輪アセンブリ108のそれぞれと組み合わせて統合され、車輪アセンブリの何れかが引き出された姿勢にあるときは、つまり、横切っている表面と接触していないときはいつでも、信号を生成するように動作する(このことにより、制御モジュールは、1つまたは2つ以上の行動モードを実行する)。 A wheel drop sensor 124, such as a contact switch, is integrated in combination with each of the main drive wheel assemblies 112L and 112R and the front wheel assembly 108, when any of the wheel assemblies are in a pulled out position, i.e., across. Whenever it is not in contact with a surface, it operates to generate a signal (which causes the control module to perform one or more modes of action).

上述の実施形態での障害物追尾ユニット126は、ロボット装置100の「主要」側(図1の右側)に搭載されたIRエミッタ/検出器対である。エミッタ/検出器対は、構成において絶壁検出ユニット122と類似しているが、エミッタがロボット装置100の主要側から横方向に放射を出射できるように配置されている。ユニット126は、障害物から反射され、検出器により検出された放射の結果として、障害物が検出されたときはいつでも、制御モジュールへ信号を送信するように動作する。制御モジュールは、この信号に応答して、1つまたは2つ以上の行動モードを実行させる。 The obstacle tracking unit 126 in the above embodiment is an IR emitter / detector pair mounted on the "main" side (right side of FIG. 1) of the robotic apparatus 100. The emitter / detector pair is similar in configuration to the cliff detection unit 122, but is arranged so that the emitter can emit lateral radiation from the main side of the robotic device 100. Unit 126 operates to send a signal to the control module whenever an obstacle is detected as a result of the radiation reflected from the obstacle and detected by the detector. The control module causes one or more modes of action to be executed in response to this signal.

ロボット装置100の上述の実施形態と一緒に使用される仮想壁検出システムは、外部シェル104の頂上に搭載された全方向性検出器128と、軸方向に向けられた閉じ込めビームを送信するスタンドアロン型送信ユニット(図示せず)を備える。スタンドアロン型送信ユニットは、出射された閉じ込めビームが、画定された作業領域へのアクセス路を阻害し、それによりロボット装置100を、画定された作業領域(例えば、ロボット装置100を、清浄する特別な部屋内に閉じ込める入口)の動作に限定する。閉じ込めビームを検出すると、全方向性検出器128は、制御モジュールへ信号を送信する(これにより、1つまたは2つ以上の行動モードが実行されて、ロボット装置100を、スタンドアロン型送信ユニットにより生成された閉じ込めビームから離れるように移動させる)。 The virtual wall detection system used with the above-described embodiment of the robotic apparatus 100 is a stand-alone type that transmits an omnidirectional detector 128 mounted on the top of an external shell 104 and an axially directed confinement beam. It is equipped with a transmission unit (not shown). In the stand-alone transmission unit, the emitted confinement beam obstructs the access path to the defined work area, thereby cleaning the robot device 100 and the defined work area (for example, the robot device 100). It is limited to the operation of the entrance that is confined in the room). Upon detecting the confinement beam, the omnidirectional detector 128 sends a signal to the control module (so that one or more modes of action are performed and the robotic device 100 is generated by the stand-alone transmit unit. Move away from the confined beam).

失速センサユニット130は、各電動モーター114L、114R、116、および118と組み合わせて統合され、関連する電動モーターにおいて電流の変化が検出されると(これは対応する被駆動ハードウェアにおける故障状態を示す)、制御モジュールへ信号を送信するように動作する。制御モジュールは、そのような信号に応答して、1つまたは2つ以上の行動モードを実行するように動作する。 The stall sensor unit 130 is integrated in combination with the respective motors 114L, 114R, 116, and 118, and when a change in current is detected in the associated motor (which indicates a fault condition in the corresponding driven hardware). ), Operates to send a signal to the control module. The control module operates to perform one or more modes of action in response to such signals.

主車輪エンコーダユニット132(図2参照)は、各主駆動車輪アセンブリ112Lと112Rと組み合わせて統合され、対応する車輪の回転を検出し、それに対応して制御モジュールに信号を送信するように動作する(車輪の回転は、ロボット装置100が走行した距離を推定するのに使用できる)。 The main wheel encoder unit 132 (see FIG. 2) is integrated in combination with each main drive wheel assembly 112L and 112R and operates to detect the corresponding wheel rotation and send a corresponding signal to the control module. (Wheel rotation can be used to estimate the distance traveled by the robot device 100).

制御モジュール ここで図2を参照して、制御モジュールは、ロボット装置100のセンサと、制御可能なハードウェアに接続されたI/Oポートを含むマイクロプロセッシングユニット135と、マイクロコントローラ(Motorola MC9512E128CPV16ビットコントローラのような)、およびROMとRAMメモリを備える。I/Oポートは、マイクロコントローラとセンサユニット(下記により詳細を記述する左および右デブリセンサ125を含む)と制御可能なハードウェアの間のインタフェースとして機能し、センサユニットにより生成された信号をマイクロコントローラに転送し、マイクロコントローラにより生成された制御(命令)信号を制御可能なハードウェアに転送して、特別な行動モードを実行させる。 Control Module With reference to FIG. 2, the control module includes a sensor of the robotic apparatus 100, a microprocessing unit 135 including an I / O port connected to controllable hardware, and a microcontroller (Motorola MC9512E128CPV 16-bit controller). Like), and with ROM and RAM memory. The I / O port acts as an interface between the microcontroller and the sensor unit (including the left and right debris sensors 125 described in more detail below) and the controllable hardware, and the signal generated by the sensor unit is the microcontroller. And transfers the control (instruction) signal generated by the microcontroller to controllable hardware to execute a special mode of action.

マイクロコントローラは、センサ信号を処理し、そのような処理信号に基づいて特別な行動モードを実行し、ロボット装置100に対して実行された行動モードに基づいて、制御可能なハードウェアに対して制御(命令)信号を生成するための命令セットを実行するように動作する。ロボット装置100に対する清浄カバレッジおよび制御プログラムは、マイクロプロセッシングユニット135のROMに格納されており、そこには、行動モード、センサ処理アルゴリズム、制御信号生成アルゴリズム、およびロボット装置100の制御をどの行動モードまたは複数の行動モードに与えるかを決める優先化アルゴリズムが含まれている。マイクロプロセッシングユニット135のRAMは、ロボット装置100の活動状態を格納するために使用され、ロボット装置100が現在作動されている行動モード(複数の行動モード)のIDと、それに関連するハードウェアコマンドが含まれている。 The microcontroller processes sensor signals, executes a special mode of action based on such processed signals, and controls controllable hardware based on the mode of action performed on the robotic apparatus 100. (Instruction) Operates to execute an instruction set for generating a signal. The clean coverage and control program for the robotic appliance 100 is stored in the ROM of the microprocessing unit 135, in which behavioral mode, sensor processing algorithm, control signal generation algorithm, and which behavioral mode or control of the robotic appliance 100 is controlled. It contains a priority algorithm that determines whether to give to multiple modes of action. The RAM of the microprocessing unit 135 is used to store the activity state of the robot device 100, and the ID of the action mode (multiple action modes) in which the robot device 100 is currently operated and the hardware command related thereto are stored. include.

再び図1を参照して、格納構造の周辺の外部の粒子を集めて、その粒子を自己調整清浄ヘッドシステムに向かわせるように構成され、動作するサイドブラシアセンブリ140が示されている。サイドブラシアセンブリ140により、ロボット装置100が「障害物追尾」行動モードで作動されているときに、底板に近接する表面を清浄する機能がロボット装置100に与えられる。図1に示すように、好ましくは、サイドブラシアセンブリ140はロボット装置100の主要側の前方四分円においてシャーシ102と組み合わせて搭載される。 Referring again to FIG. 1, a side brush assembly 140 configured and operating to collect external particles around the containment structure and direct the particles towards a self-adjusting cleaning head system is shown. The side brush assembly 140 provides the robot device 100 with the ability to clean the surface close to the bottom plate when the robot device 100 is operating in the "obstacle tracking" behavior mode. As shown in FIG. 1, preferably, the side brush assembly 140 is mounted in combination with the chassis 102 in the front quadrant on the main side of the robotic apparatus 100.

既述のロボット装置100用の自己調整清浄ヘッドシステム145は、二段階ブラシアセンブリと真空アセンブリを備え、それぞれは、電動モーターにより独立してパワーが供給される(図1の参照番号118は、実際には、1つはブラシアセンブリ用の、もう1つは真空アセンブリ用の2つの独立電動モーターを特定している)。ロボット装置100の清浄機能は、清浄ヘッドシステム145の幅(図1における参照文字Wを参照)により共通して特徴付けられる。 The self-adjusting cleaning head system 145 for the robotic apparatus 100 described above comprises a two-stage brush assembly and a vacuum assembly, each of which is independently powered by an electric motor (reference number 118 in FIG. 1 is in fact). Identifies two independent electric motors, one for the brush assembly and one for the vacuum assembly). The cleaning function of the robot device 100 is commonly characterized by the width of the cleaning head system 145 (see reference letter W in FIG. 1).

ここで図3を参照して、ロボット装置100の1つの実施形態においては、清浄ブラシアセンブリは、非対称な、反回転フラッパおよび主ブラシ要素92と94をそれぞれ備え、それらは真空アセンブリ入口84の前方に配置され、粒子性デブリ127を、除去用埃カートリッジ86に向けるように動作する。図3に示すように、ロボット装置100はまた、下記に詳細に記述するように、圧電センサ素子であってよい、左および右デブリセンサ素子125PSを含むことができる。圧電デブリセンサ素子125PSは、ロボット装置100の清浄経路に位置することができ、例えば、清浄ヘッドの屋根に搭載され、それにより、ブラシ素子により掃き集められ、および/または真空により引き寄せられた粒子127が衝突したときは、デブリセンサ素子125PSは、デブリが衝突したこと、そしてこのようにして、自律型清浄装置が動作している領域にデブリが存在することを示す電気パルスを生成する。 Now with reference to FIG. 3, in one embodiment of the robotic apparatus 100, the cleaning brush assembly comprises an asymmetric, anti-rotating flapper and main brush elements 92 and 94, respectively, which are in front of the vacuum assembly inlet 84. And operates to direct the particulate debris 127 towards the removal dust cartridge 86. As shown in FIG. 3, the robotic apparatus 100 can also include left and right debris sensor elements 125PS, which may be piezoelectric sensor elements, as described in detail below. The piezoelectric debris sensor element 125PS can be located in the cleaning path of the robotic appliance 100, for example, mounted on the roof of the cleaning head, whereby the particles 127 swept up by the brush element and / or attracted by vacuum. In the event of a collision, the debris sensor element 125PS produces an electrical pulse indicating that the debris has collided and, in this way, the debris is present in the area where the autonomous cleaning device is operating.

より特別には、図3に示す配置において、センサ素子125PSは、主およびフラッパブラシ94と92がそれに沿って出会う軸AXに実質的に位置しており、それにより、粒子は最大力でデブリセンサ素子125PSに衝突する。 More specifically, in the arrangement shown in FIG. 3, the sensor element 125PS is substantially located on the axis AX where the main and flapper brushes 94 and 92 meet along it, whereby the particles are at maximum force debris sensor element. Collide with 125PS.

図1に示すように、そして、下記により詳細に記述するように、ロボット清浄装置は、左および右側圧電デブリセンサを取り付けることができ、ロボット装置が「汚れた」領域の方向を向くような信号を送るために処理できる、分離した左および右側デブリ信号を生成する。 As shown in FIG. 1 and as described in more detail below, the robotic cleaning device can be fitted with left and right piezoelectric debris sensors to signal such that the robotic device points towards a "dirty" area. Generates separate left and right debris signals that can be processed for sending.

信号処理と、圧電デブリセンサにより生成されたデブリ信号に基づく行動モードの選択と共に、圧電デブリセンサの動作は、清浄装置の行動モードの一般的な態様の簡単な既述に従って、下記で検討される。
II 行動モード
ロボット装置100は、画定された作業領域を効果的に清浄するために、種々の行動モードを採用することができ、ここにおいて行動モードは制御システムの層であり、平行に作動できる。マイクロプロセッシングユニット135は、優先化調停方式を実行して、センサシステムからの入力に基づいて、与えられたいかなるシナリオに対しても、1つまたは2つ以上の主要動作モードを特定して実行するように動作する。
The operation of the piezoelectric debris sensor, along with signal processing and selection of the behavioral mode based on the debris signal generated by the piezoelectric debris sensor, is discussed below according to a brief description of the general aspects of the behavioral mode of the purifier.
II Action Mode The robotic apparatus 100 can employ various action modes in order to effectively clean the defined work area, where the action mode is a layer of the control system and can operate in parallel. The microprocessing unit 135 executes a priority arbitration scheme to identify and execute one or more major modes of operation for any given scenario based on inputs from the sensor system. Works like this.

既述したロボット装置100の行動モードは、(1)カバレッジ行動モード、(2)退避行動モード、および(3)安全行動モードにより特徴付けられる。カバレッジ行動モードは、主にロボット装置100がその清浄動作を、効率よくかつ効果的な方法で行うことを可能にするように設計され、退避および安全行動モードは、センサシステムからの信号が、ロボット装置100の通常動作が、例えば、障害物に遭遇して阻害されたり、または例えば急斜面が検出されて阻害されたりしそうであることを示すときに実行される優先行動モードである。 The action mode of the robot device 100 described above is characterized by (1) coverage action mode, (2) evacuation action mode, and (3) safe action mode. The coverage action mode is primarily designed to allow the robot device 100 to perform its cleaning operation in an efficient and effective manner, while the evacuation and safe action modes are signals from the sensor system to the robot. It is a priority action mode that is executed when the normal operation of the device 100 is likely to be hindered, for example by encountering an obstacle, or, for example, a steep slope is detected and is likely to be hindered.

ロボット装置100の代表的かつ例としてのカバレッジ行動(清浄)モードには、(1)「スポットカバレッジ」パターン、(2)「障害物追尾(または、「エッジ清浄」)カバレッジ」パターン、および(3)「部屋カバレッジ」パターンが含まれる。「スポットカバレッジ」パターンは、ロボット装置100に、定義作業領域内の限られた領域、例えば、交通量の多い領域を清浄させる。好適な実施形態においては、「スポットカバレッジ」パターンは、らせん状アルゴリズムにより実行される(しかし、例えば、多角形のような、自己閉塞領域アルゴリズムの他のタイプも使用できる)。ロボット装置100に、外側に向いたらせん状(好適)の、または内側に向いたらせん状の移動をさせるらせん状アルゴリズムは、マイクロプロセッシングユニット135から、主車輪アセンブリ112Lと112Rへの制御信号により、その回転半径/複数の半径を、時間の関数として変化させて(それにより、ロボット装置100のらせん状移動パターンが増大/減少される)実行される。 Typical and exemplary coverage behavior (cleaning) modes of the robotic apparatus 100 include (1) "spot coverage" patterns, (2) "obstacle tracking (or" edge cleaning ") coverage" patterns, and (3). ) Includes "room coverage" pattern. The "spot coverage" pattern causes the robot device 100 to clean a limited area within the defined work area, for example, a high traffic area. In a preferred embodiment, the "spot coverage" pattern is performed by a spiral algorithm (although other types of self-blocking region algorithms, such as polygons, can also be used). The spiral algorithm that causes the robot device 100 to move in an outward spiral (suitable) or inward spiral is a control signal from the microprocessing unit 135 to the main wheel assemblies 112L and 112R. The radius of gyration / plurality of radii is changed as a function of time (thus increasing / decreasing the spiral movement pattern of the robot device 100).

ロボット装置100は、所定のまたはランダムな時間だけ、所定のまたはランダムな距離(例えば、最大らせん距離)、および/または特別な事象が起こるまで、例えば、障害物検出ユニット120の1つまたは2つ以上が起動されるまで(まとめて、過渡期状態)、「スポットカバレッジ」パターンで作動される。いったん、過渡期状態が起きると、ロボット装置100は、異なる動作モード、例えば、「直線」行動モード(ロボット装置100の好適な実施形態においては、「直線」行動モードは低い優先順位であり、ロボットを約0.306m/sの前もって設定された速度で、近似的な直線上を推進させるデフォルト行動)または、「直線」行動モードと組み合わせられた「バウンド」行動モードのような、異なる行動モードを実行、またはそのモードに遷移する。 The robotic apparatus 100 may, for example, one or two of the obstacle detection units 120 for a predetermined or random time, for a predetermined or random distance (eg, maximum spiral distance), and / or until a special event occurs. Until the above is activated (collectively, the transitional state), it operates in the "spot coverage" pattern. Once a transitional state occurs, the robotic apparatus 100 has a different mode of operation, eg, a "straight-line" behavior mode (in a preferred embodiment of the robotic apparatus 100, the "straight-line" behavior mode is a low priority and the robot A different action mode, such as a "bound" action mode combined with a "straight line" action mode) or a default action that propels the robot on an approximate straight line at a pre-set speed of about 0.306 m / s. Execute or transition to that mode.

過渡期状態が、ロボット装置100が障害物に遭遇した結果である場合は、ロボット装置100は、異なる行動モードに遷移する代わりに、別の行動を起こすことができる。ロボット装置100は、らせん状アルゴリズムの制御により、一時的にある行動モードを実行して障害物を回避またはそこから退避して、動作を再開することができる(つまり、同じ方向にらせん移動を継続する)。または、ロボット装置100は、らせん状アルゴリズムの制御により、一時的にある行動モードを実行して障害物を回避しまたはそこから退避して、動作を再開することができる(しかし反対方向、つまり、反射らせん移動)。 If the transient state is the result of the robot device 100 encountering an obstacle, the robot device 100 can take another action instead of transitioning to a different action mode. The robot device 100 can temporarily execute a certain action mode to avoid or evacuate an obstacle and resume the operation (that is, continue the spiral movement in the same direction) by controlling the spiral algorithm. do). Alternatively, the robotic apparatus 100 can temporarily execute a certain action mode to avoid or evacuate an obstacle and resume operation in the opposite direction, that is, under the control of a spiral algorithm. Reflective spiral movement).

「障害物追尾カバレッジ」パターンにより、ロボット装置100は、定義された作業領域の周囲、例えば、壁で仕切られた部屋、および/または、定義された作業領域内の障害物(例えば、家具)の周囲を清浄する。好適には、図1のロボット装置100は、障害物追尾ユニット126(図1参照)を利用して、障害物、例えば、壁、家具などに関してのその姿勢を連続して維持し、ロボット装置100の運動により、障害物の周囲近くまで移動し、同時にその周囲を清浄することができる。障害物追尾ユニット126の異なる実施形態を使用して、「障害物追尾」行動パターンを実行することができる。 The "obstacle tracking coverage" pattern allows the robotic apparatus 100 to be around an obstacle (eg, furniture) around a defined work area, eg, a room partitioned by a wall, and / or within the defined work area. Clean the surroundings. Preferably, the robot device 100 of FIG. 1 uses the obstacle tracking unit 126 (see FIG. 1) to continuously maintain its posture with respect to obstacles such as walls and furniture, and the robot device 100. The movement of the robot allows it to move closer to the surroundings of the obstacle and at the same time clean the surroundings. Different embodiments of the obstacle tracking unit 126 can be used to perform an "obstacle tracking" behavior pattern.

第1実施形態において、障害物追尾ユニット126は、障害物の存在または存在しないことを検出するように作動される。別の実施形態においては、障害物追尾ユニット126は、障害物を検出して、その障害物とロボット装置100の間に所定の距離を維持するように作動される。第1実施形態においては、マイクロプロセッシングユニット135は、障害物追尾ユニット126からの信号に応答して、小さな時計回りまたは反時計回りの回転を実行して、障害物に対してのその姿勢を維持するように動作する。ロボット装置100は、ロボット装置100が障害物検出から、非検出に(反射から、非反射に)遷移するときは小さな時計回りを実行し、またはロボット装置100が、非検出から、検出に(非反射から反射に)遷移するときは、小さな反時計回りを実行する。同様な回転行動がロボット装置100により実行されて、障害物からの所定の距離が維持される。 In the first embodiment, the obstacle tracking unit 126 is operated to detect the presence or absence of an obstacle. In another embodiment, the obstacle tracking unit 126 is operated to detect an obstacle and maintain a predetermined distance between the obstacle and the robotic apparatus 100. In a first embodiment, the microprocessing unit 135 performs a small clockwise or counterclockwise rotation in response to a signal from the obstacle tracking unit 126 to maintain its attitude towards the obstacle. It works like that. The robotic appliance 100 performs a small clockwise turn when the robotic appliance 100 transitions from obstacle detection to non-detection (from reflective to non-reflective), or the robotic appliance 100 performs from non-detection to detection (non-reflective). When transitioning from reflection to reflection), perform a small counterclockwise rotation. A similar rotational action is performed by the robotic appliance 100 to maintain a predetermined distance from the obstacle.

ロボット装置100は、所定のまたはランダムな時間だけ、所定のまたはランダムな距離(例えば、最大または最小距離)、および/または特別な事象が起こるまで、例えば、障害物検出ユニット120の1つまたは2つ以上が所定の回数だけ起動されるまで(まとめて、過渡期状態)、「障害物追尾」行動モードで作動される。ある実施形態においては、マイクロプロセッシングユニット135は、ロボット装置100を障害物に対して整列させるために、最小角度の反時計回りの回転を実行する「障害物追尾」行動モードにおいて、障害物検出ユニット120が起動されると、ロボット装置に「整列」行動モードを実行させる。 The robotic apparatus 100 may, for example, one or two of the obstacle detection units 120 for a predetermined or random time, for a predetermined or random distance (eg, maximum or minimum distance), and / or until a special event occurs. It is activated in the "obstacle tracking" action mode until one or more are activated a predetermined number of times (collectively, in a transitional state). In one embodiment, the microprocessing unit 135 is an obstacle detection unit in an "obstacle tracking" behavior mode that performs a minimum angle counterclockwise rotation to align the robotic device 100 with respect to an obstacle. When 120 is activated, the robot device is made to execute the "alignment" action mode.

「部屋カバレッジ」パターンは、壁、階段、障害物、または他の障壁(例えば、仮想壁ユニット)により仕切られる如何なる定義作業領域を清浄するために、ロボット装置100により使用することができる。「部屋カバレッジ」パターンの好適な実施形態は、「直線」行動モードと組み合わせた「ランダムバウンド」行動モードを含む。最初は、ロボット装置100は「直線」行動モード、つまり、直線アルゴリズム(同じ回転速度で、同じ方向で動作している主要駆動車輪アセンブリ112Lと112R)の制御のもとで、障害物に遭遇するまで走行する。1つまたは2つ以上の障害物検出ユニット120が起動されると、マイクロプロセッシングユニット135は、起動された障害物追尾ユニット(複数)126に基づいて、新しい方向の容認できる範囲を計算するように動作する。マイクロプロセッシングユニット135は、容認できる範囲内から新しい方向を選択し、時計回り、または反時計回りの回転を実行して、最小移動で新しい方向を達成する。ある実施形態においては、新しい回転方向は、前方移動が続き、ロボット装置100の清浄性能を増大する。新しい方向は、方向の容認できる方向範囲から、またはある統計的選択方式、例えば、ガウス分布に基づいてランダムに選択してもよい。「部屋カバレッジ」行動モードの他の実施形態においては、マイクロプロセッシングユニット135を、センサシステムからの入力なしに、ランダムにまたは所定の回数だけ方向を変更するようにプログラムすることができる。 The "room coverage" pattern can be used by the robotic apparatus 100 to clean any defined work area partitioned by walls, stairs, obstacles, or other barriers (eg, virtual wall units). A preferred embodiment of the "room coverage" pattern includes a "random bound" behavior mode combined with a "straight" behavior mode. Initially, the robotic apparatus 100 encounters an obstacle under the control of a "straight line" behavior mode, that is, a linear algorithm (main drive wheel assemblies 112L and 112R operating at the same rotational speed and in the same direction). Drive up to. When one or more obstacle detection units 120 are activated, the microprocessing unit 135 now calculates an acceptable range for the new direction based on the activated obstacle tracking units 126. Operate. The microprocessing unit 135 selects a new direction within an acceptable range and performs a clockwise or counterclockwise rotation to achieve the new direction with minimal movement. In certain embodiments, the new direction of rotation continues to move forward, increasing the cleaning performance of the robotic appliance 100. The new direction may be randomly selected from an acceptable directional range of directions or based on some statistical selection method, eg Gaussian distribution. In another embodiment of the "room coverage" behavior mode, the microprocessing unit 135 can be programmed to redirect randomly or a predetermined number of times without input from the sensor system.

ロボット装置100は、所定のまたはランダムな時間だけ、所定のまたはランダムな距離(例えば、最大または最小距離)、および/または特別な事象が起こるまで、例えば、障害物検出ユニット120が所定回数だけ起動されるまで(まとめて過渡期状態)、「部屋カバレッジ」モードで作動される。 The robotic apparatus 100 activates, for example, the obstacle detection unit 120 a predetermined number of times for a predetermined or random time, for a predetermined or random distance (eg, maximum or minimum distance), and / or until a special event occurs. It will operate in "room coverage" mode until it is done (collectively in a transitional state).

例として、ロボット装置100は、4つの退避行動モード、つまり「回転」行動モード、「エッジ」行動モード、「車輪落下」行動モード、および「緩慢」行動モードを含むことができる。この技術に精通した者は、ロボット装置100により他の行動モードが利用できるということを認識されよう。これらの行動モードの1つまたは2つ以上が、例えば、サイドブラシアセンブリ140または二段階ブラシアセンブリの電動モーター116と118の1つにおいて、低または高失速閾値以上の電流の上昇、所定の時間だけの前方バンパー106の圧縮された姿勢、車輪落下の検出に応答して実行される。 As an example, the robotic apparatus 100 can include four evacuation behavior modes: a "rotation" behavior mode, an "edge" behavior mode, a "wheel fall" behavior mode, and a "slow" behavior mode. Those familiar with this technique will recognize that other modes of action are available with the robotic apparatus 100. One or more of these modes of action are, for example, in one of the electric motors 116 and 118 of the side brush assembly 140 or the two-stage brush assembly, an increase in current above the low or high stall threshold, for a given time only. The front bumper 106 of the front bumper 106 is executed in response to the detection of the compressed posture and wheel fall.

「回転」行動モードにおいて、ロボット装置100は、ランダムな方向に、より高速(例えば、公称回転速度の2倍)で開始し、より低速(公称回転速度の半分)に減じるように、つまり、それぞれ小パニック回転および大パニック回転で、その場所で回転する。好ましくは、小パニック回転は45°から90°の範囲であり、大パニック回転は、好ましくは、90°から270°の範囲である。「回転」行動モードは、ロボット装置100が、部屋の障害物上で、例えば、カーペットの高所部分、傾斜のあるランプ台の上で動きが取れなくなることを、部屋の障害物の下で、例えば、ソファの下で動きが取れなくなること、または狭い領域に閉じ込められることを回避する。 In the "rotation" mode of action, the robotic apparatus 100 starts at a higher speed (eg, twice the nominal rotation speed) and decreases to a slower speed (half the nominal rotation speed) in random directions, i.e., respectively. Small panic rotations and large panic rotations rotate in place. Preferably, the small panic rotation is in the range of 45 ° to 90 ° and the large panic rotation is preferably in the range of 90 ° to 270 °. In the "rotation" action mode, the robot device 100 is stuck on an obstacle in the room, for example, on a high part of the carpet, on a sloping lamp stand, under the obstacle in the room. For example, avoid getting stuck under the sofa or being trapped in a small area.

「エッジ」行動モードにおいては、傷害物検出ユニット120の何れもが起動することなく、所定の角度、例えば60°だけ回転するまで、またはロボット装置が、「エッジ」行動モードの開始から、所定の角度、例えば、170°だけ回転するまで、障害物のエッジを追尾する。「エッジ」行動モードにより、ロボット装置100は、狭い領域から退避するために、可能な限り最小の穴を通過することが可能になる。 In the "edge" action mode, a predetermined angle, eg, 60 °, or from the start of the "edge" action mode, without any of the injury detection units 120 being activated. Track the edge of the obstacle until it is rotated by an angle, eg 170 °. The "edge" behavior mode allows the robotic appliance 100 to pass through the smallest possible hole in order to evacuate from a small area.

「車輪落下」行動モードにおいては、マイクロプロセッシングユニット135は、主車輪駆動アセンブリ112Lと112Rの方向を一時的に反転して、その後、それを停止する。起動された車輪落下センサ124が所定時間内に活動を停止すると、マイクロプロセッシングユニット135は、車輪落下センサ124の起動の前に、実行されていた行動モードを再実行する。 In the "wheel drop" behavior mode, the microprocessing unit 135 temporarily reverses the directions of the main wheel drive assemblies 112L and 112R and then stops them. When the activated wheel drop sensor 124 is deactivated within a predetermined time, the microprocessing unit 135 re-executes the action mode that was being executed prior to the activation of the wheel drop sensor 124.

ある事象、例えば、車輪落下センサ124または絶壁検出ユニット122の起動に応答して、「緩慢」行動モードが、所定の距離だけ実行されてロボット装置100を減速し、その後、元の動作速度に徐々に戻す。 In response to an event, eg, activation of the wheel drop sensor 124 or cliff detection unit 122, a "slow" action mode is performed for a predetermined distance to slow down the robotic appliance 100 and then gradually return to its original operating speed. Return to.

センササブシステムにより安全状態が検出されると、例えば、対応する電動モーターを一時的にオフにするようなブラシまたは車輪の失速が連続して起きたり、車輪落下センサ124または絶壁検出ユニット122が、所定の時間だけ増大して起動されたりすると、ロボット装置100は、一般的にはオフ状態になる。更に、可聴アラームが生成される。 When a safety condition is detected by the sensor subsystem, for example, a series of brush or wheel stalls that temporarily turn off the corresponding electric motor, or the wheel drop sensor 124 or cliff detection unit 122, When the robot device 100 is started after being increased by a predetermined time, the robot device 100 is generally turned off. In addition, an audible alarm is generated.

ロボット装置100に対する行動モードの上記の記述は、単にロボット装置100により実行され得る動作モードのタイプを表現したものにすぎない。この技術に精通した者は、上述の行動モードが、他の組合せおよび/または状況でも実行でき、他の行動モードおよび移動パターンもまた可能であることを認識できよう。
III デブリセンサの構造と動作
図1から図3に示すように、本発明によれば、自律型清浄装置(および、同様に、図7に例として示した非自律型清浄装置)は、デブリセンサを組み込むことにより改善できる。図1から図3に例示された実施形態において、デブリセンササブシステムは、清浄装置の清浄経路に近接して、またはその内部に位置する左および右圧電デブリセンサ素子125Lと125Rと、センサからのデブリ信号を処理し、マイクロプロセッシングユニット135または他のコントローラへ転送するための電子機器素子を備える。
The above description of the action mode for the robot device 100 merely represents the type of action mode that can be performed by the robot device 100. Those familiar with this technique will recognize that the above behavioral modes can be performed in other combinations and / or situations, as well as other behavioral modes and movement patterns.
III Structure and operation of the debris sensor As shown in FIGS. 1 to 3, according to the present invention, the autonomous cleaning device (and similarly, the non-autonomous cleaning device shown as an example in FIG. 7) incorporates the debris sensor. It can be improved by this. In the embodiments illustrated in FIGS. 1 to 3, the debris sensor subsystem comprises left and right piezoelectric debris sensor elements 125L and 125R located near or within the cleaning path of the cleaning device and debris from the sensor. It comprises an electronic device element for processing a signal and transferring it to a microprocessing unit 135 or another controller.

自律型ロボット清浄装置に採用されると、デブリセンサからのデブリ信号は、行動モードを選択し(スポット清浄モードになるように)、動作状態(速度、パワー、またはその他のような)を変更し、デブリの方向に操縦し(特に、等間隔に離された左および右デブリセンサが使用されて差分信号が生成される)、または他の行動を起こすように使用することができる。 When adopted in an autonomous robot cleaning device, the debris signal from the debris sensor selects the action mode (to be in spot cleaning mode), changes the operating state (such as speed, power, or other) and It can be steered in the direction of debris (especially equidistant left and right debris sensors are used to generate differential signals) or used to take other actions.

本発明に係るデブリセンサはまた、非自律型清浄装置に組み込むことができる。例えば、図7に示すような相対的に従来技術に属する真空掃除機700などの非自律型清浄装置に採用されると、装置の清浄または真空経路内に位置する圧電デブリセンサ704PSにより生成されたデブリ信号706を、制御マイクロプロセッサ708により真空掃除機702の本体に採用して、ユーザーが認識できる信号(表示灯710を点灯するなどして)を生成し、パワーシステム703からのパワーを増大し、または行動のある組合せ(「高パワー」電灯の点灯および同時にパワーを増大するような)を取ることができる。 The debris sensor according to the present invention can also be incorporated into a non-autonomous cleaning device. For example, when adopted in a non-autonomous cleaning device such as a vacuum cleaner 700 relatively belonging to the prior art as shown in FIG. 7, the device is cleaned or debris generated by the piezoelectric debris sensor 704PS located in the vacuum path. The signal 706 is adopted in the main body of the vacuum cleaner 702 by the control microprocessor 708 to generate a user-recognizable signal (such as turning on the indicator light 710) to increase the power from the power system 703. Or it can be a combination of actions (such as turning on a "high power" light and increasing power at the same time).

デブリセンササブシステムの動作のアルゴリズムの態様は、図8にまとめてある。そこに示されるように、本発明に係る方法は、デブリとの衝突を、そして、デブリの存在、量または体積、および方向を示す左および右デブリ信号を検出すること(802)、デブリ信号値に基づいて、動作モードまたは移動パターン(「スポットカバレッジ」のような)を選択すること(804)、差分左/右デブリ信号に基づいて移動方向を選択すること(例えば、よりデブリが多い側へ向けて操縦すること)(806)、デブリの存在または他の特徴を示すユーザーが認識できる信号を生成すること(例えば、ユーザーが認識可能なLEDを点灯すること)(808)、または動作状態、例えばパワーを変更または制御すること(810)を含むことができる。 Aspects of the algorithm for the operation of the debris sensor subsystem are summarized in FIG. As shown therein, the method according to the invention detects a collision with debris and left and right debris signals indicating the presence, amount or volume of debris, and direction (802), debris signal values. Select an operating mode or movement pattern (such as "spot coverage") based on (804), select a movement direction based on the differential left / right debris signal (eg, to the side with more debris). Maneuvering towards) (806), generating a user-recognizable signal indicating the presence or other features of debris (eg, turning on a user-recognizable LED) (808), or operating state, For example, changing or controlling the power (810) can be included.

本発明の更なる実践は、自律型清浄装置の、床または他の表面上の運動を利用して、清浄装置の移動についての情報と結び付けてデブリ信号を処理してデブリ勾配を計算する(図8における812)。デブリ勾配は、自律型清浄装置がある表面に沿って移動するときの、デブリとの衝突計数における変化を示している。勾配の符号(増大または減少するデブリに関連して正または負)を調べることにより、自律型清浄装置コントローラは装置経路または移動パターンを連続的に調整して、デブリのある場所を最も効果的に清浄するようにできる(812)。 A further practice of the present invention utilizes the motion of an autonomous cleaner on the floor or other surface to process the debris signal in conjunction with information about the movement of the cleaner to calculate the debris gradient (Figure). 812 in 8). The debris gradient shows the change in the collision count with debris as the autonomous cleaning device moves along a surface. By examining the sign of the gradient (positive or negative in relation to increasing or decreasing debris), the autonomous purifier controller continuously adjusts the appliance path or movement pattern to be most effective at the location of the debris. Can be cleaned (812).

圧電センサ 上記のように、圧電トランスデューサ素子は、本発明のデブリセンササブシステムにおいて使用できる。圧電センサは、デブリの衝突に瞬間的に応答し、従来の技術に典型的な光学デブリセンサの性能を劣化させる付着に対して、相対的に高い免疫性を有する。 Piezoelectric Sensor As described above, the piezoelectric transducer element can be used in the debris sensor subsystem of the present invention. Piezoelectric sensors have relatively high immunity to adhesions that respond instantaneously to debris collisions and degrade the performance of optical debris sensors typical of conventional techniques.

圧電デブリセンサ素子125PSの例が、図4に示されている。図4を参照して、圧電デブリセンサ素子125PSは、1つまたは2つ以上の、厚さが0.20mm、直径が20mmの、圧電材料からなる真ちゅうディスク402を、その頂上側に接続された電極(合計の厚さが0.51mm)を含むことができ、それらは順に、エラストマパッド404、プラスチック埃センサキャップ406、関連する電子機器素子408を含むデブリセンサPCボード、接地された金属シールド410に搭載され、搭載ネジ(またはボルト、または類似物)412とエラストマグロメット414により支持されている。エラストマグロメット414により、震動がある程度減衰され、圧電デブリセンサ素子125PSと清浄装置の間の絶縁が提供される。 An example of the piezoelectric debris sensor element 125PS is shown in FIG. Referring to FIG. 4, the piezoelectric debris sensor element 125PS has one or more electrodes connected to the top of a brass disk 402 made of a piezoelectric material having a thickness of 0.20 mm and a diameter of 20 mm. (Total thickness 0.51 mm) can be included, which in turn are mounted on an elastoma pad 404, a plastic dust sensor cap 406, a debris sensor PC board containing the relevant device element 408, and a grounded metal shield 410. And supported by mounting screws (or bolts, or the like) 412 and elastoma grommet 414. The elastomer grommet 414 attenuates the vibration to some extent and provides insulation between the piezoelectric debris sensor element 125PS and the cleaning device.

図4に示す例においては、安価な音響器に典型的に使用されるタイプの剛体圧電ディスクを使用できる。しかし、柔軟圧電フィルムも、有利に採用することができる。フィルムは任意の形状に製造できるので、その使用により、例えばディスクが位置する選択された場所における感度ではなく、清浄装置の全清浄幅に渡るデブリに対する感度の可能性が提供される。しかし、逆に、現在において、フィルムはより高価であり、時間の経過において劣化し易い。逆に、真ちゅうディスクは非常に強固であることが実証されている。 In the example shown in FIG. 4, a rigid piezoelectric disc of the type typically used for inexpensive acoustic devices can be used. However, flexible piezoelectric films can also be advantageously adopted. Since the film can be manufactured in any shape, its use provides the possibility of sensitivity to debris over the entire cleaning width of the cleaning device, rather than, for example, the sensitivity at the selected location where the disc is located. However, on the contrary, at present, films are more expensive and tend to deteriorate over time. Conversely, brass discs have proven to be very strong.

図4に示す典型的な実装構成は、図3に示すような自律型真空クリーナのように、機構的に非常に騒音を出すプラットフォームにおける使用に対して実質的に最適化されている。そのような装置においては、震動の減衰またはセンサの絶縁は非常に有効である。しかし、図7に示すような箱型真空クリーナのような、非自律型清浄装置を含む適用例においては、図4の実装システムの減衰態様は不要である。非自律型清浄装置においては、代替の実装システムは、圧電素子をその筐体に直接固定するための熱を含んでもよい。いずれにせよ、向上された性能を達成するための重要な考察は、クランプ、ボルト、またはその他の方法で圧電素子を定位置に維持するために必要な面積を減少することである。このクランプされた「デッドゾーン」の占めるスペースが小さいほど、圧電素子はより感度が高くなる。 The typical mounting configuration shown in FIG. 4 is substantially optimized for use in a platform that is mechanically very noisy, such as an autonomous vacuum cleaner as shown in FIG. In such devices, vibration damping or sensor insulation is very effective. However, in the application example including the non-autonomous cleaning device such as the box type vacuum cleaner as shown in FIG. 7, the attenuation mode of the mounting system of FIG. 4 is unnecessary. In non-autonomous cleaning equipment, the alternative mounting system may include heat to secure the piezoelectric element directly to its housing. In any case, an important consideration for achieving improved performance is to reduce the area required to keep the piezoelectric element in place by clamping, bolting, or other means. The smaller the space occupied by this clamped "dead zone", the more sensitive the piezoelectric element.

動作中に、清浄ブラシアセンブリ(例えば、図3のブラシ94)により投げ上げられた、または、清浄装置内の清浄経路(例えば、図3の真空構成要素104)を流れるデブリは、圧電デブリセンサ素子125PSの底部、つまり全て真ちゅうの部分に衝突することがある。図3に示すように、ロボット装置100においては、圧電デブリセンサ素子125PSは、主ブラシ94とフラッパブラシ92がそれに沿って出会う軸AXにおいて実質的に位置しており、それにより、微粒子127は投げ上げられ、最大力で圧電デブリセンサ素子125PSに衝突する。 During operation, the debris thrown up by the cleaning brush assembly (eg, brush 94 in FIG. 3) or flowing through the cleaning path in the cleaning device (eg, vacuum component 104 in FIG. 3) is the piezoelectric debris sensor element 125PS. It may collide with the bottom of the brush, that is, the entire brass part. As shown in FIG. 3, in the robot apparatus 100, the piezoelectric debris sensor element 125PS is substantially located on the axis AX where the main brush 94 and the flapper brush 92 meet along the axis AX, whereby the fine particles 127 are thrown up. It collides with the piezoelectric debris sensor element 125PS with the maximum force.

よく知られているように、圧電センサは機械的エネルギー(例えば、デブリの衝突による運動エネルギーおよび真ちゅうディスクの振動)を電気エネルギーに変換するが(この場合、デブリが衝突するたびに電気パルスを生成する)処理されてシステムコントローラ(例えば、図1と図2のマイクロプロセッシングユニット135または図8の708)に送信されて、本発明に従って、動作モードの変更を制御、または変更させるのは、この電気パルスである。圧電素子は、典型的にはオーディオトランスデューサとして使用されるように設計され、例えば、ビープトーンを生成する。AC電圧が加えられると、それらは、AC波形に歩調を合わせて機械的に振動して可聴出力を生成する。逆に、それらが機械的に振動すると、AC電圧出力を生成する。このようにして、それらは本発明に採用される。特に、対象物が最初にセンサの真ちゅう面に衝突すると、ディスクを内側に曲げ、それによって電圧パルスが生成される。 As is well known, piezoelectric sensors convert mechanical energy (eg, kinetic energy from collision of debris and vibration of brass discs) into electrical energy (in this case, generate an electrical pulse each time the debris collides). It is this electricity that is processed and transmitted to the system controller (eg, microprocessing units 135 in FIGS. 1 and 2 or 708 in FIG. 8) to control or cause changes in operating mode in accordance with the present invention. It is a pulse. Piezoelectric elements are typically designed to be used as audio transducers and, for example, produce beep tones. When an AC voltage is applied, they oscillate mechanically in step with the AC waveform to produce an audible output. Conversely, when they vibrate mechanically, they produce an AC voltage output. In this way, they are employed in the present invention. In particular, when an object first hits the brass surface of the sensor, it bends the disk inward, which produces a voltage pulse.

フィルタ処理 しかし、圧電デブリセンサ素子125PSは、清浄装置シャーシ、またはその実装システムを通して本体と直接または間接的に接触するので(図3と図4を参照)、清浄装置が機能しているときには、モーター、ブラシ、ファン、および他の移動部分により通常は生成される機械的振動の影響を受けやすい。この機械的振動により、センサに衝突する小さな低質量のデブリ(つぶされた黒胡椒のような)により生成される信号よりも振幅が大きい不要なノイズ信号を、センサに出力させることになる。その最終結果として、センサは、低周波数のノイズ成分(最大約16kHzまで)とより高周波の、できれば振幅のより小さな、デブリ衝突成分(30kHzより大きく、最大数百kHz)から構成される合成信号を出力する。このように、重要でない信号をフィルタ処理する手段を提供することは有効である。 Filtering However, since the piezoelectric debris sensor element 125PS makes direct or indirect contact with the body through the cleaning device chassis or its mounting system (see FIGS. 3 and 4), when the cleaning device is functioning, the motor, Sensitive to mechanical vibrations normally generated by brushes, fans, and other moving parts. This mechanical vibration causes the sensor to output an unwanted noise signal with a larger amplitude than the signal generated by the small, low mass debris (such as crushed peppercorn) that collides with the sensor. As a result, the sensor produces a composite signal consisting of a low frequency noise component (up to about 16 kHz) and a higher frequency, preferably smaller amplitude, debris collision component (greater than 30 kHz, up to several hundred kHz). Output. Thus, it is useful to provide a means of filtering insignificant signals.

従って、下記に記述するように、電子フィルタは、低周波信号成分を大幅に減衰して、信号対ノイズ性能を向上するために使用される。そのようなフィルタ処理および信号処理素子のアーキテクチャと回路の例は、図5と図6と関連して記述される。
IV 信号処理
図5は、本発明の1つの実践におけるデブリセンササブシステムの信号処理素子の模式図である。
Therefore, as described below, electronic filters are used to significantly attenuate low frequency signal components and improve signal-to-noise performance. Examples of architectures and circuits for such filtering and signal processing devices are described in connection with FIGS. 5 and 6.
IV Signal Processing FIG. 5 is a schematic diagram of a signal processing element of a debris sensor subsystem in one practice of the present invention.

上述したように、デブリセンサの1の目的は、自律型清浄装置が、デブリを拾い上げたとき、またはデブリのある場所に遭遇したときにそれを感知できるようにすることである。この情報は、清浄行動における変更をするために、または例えば、デブリに遭遇したときの上述したスポット清浄モードのような、選択された動作または行動モードに装置が入るようにするための入力として使用できる。図7に示す非自律型清浄装置においては、デブリセンサ704PSからのデブリ信号706は、ユーザーが認識できる表示灯710を点灯したり(例えば、デブリに遭遇していることをユーザーに信号で伝える)、パワーユニット703から清浄システムへのパワー出力を上げたり、または他の動作の変更または変更の組合せ(例えば、ユーザーが認識できる「高パワー」電灯を点灯して、同時にパワーを上げる)を引き起こすために使用できる。 As mentioned above, one purpose of the debris sensor is to enable an autonomous cleaning device to detect debris when it is picked up or when it encounters a location with debris. This information is used as input to make changes in the cleanup behavior or to allow the device to enter the selected behavior or behavioral mode, for example, the spot cleanup mode described above when encountering debris. can. In the non-autonomous cleaning device shown in FIG. 7, the debris signal 706 from the debris sensor 704PS lights a user-recognizable indicator lamp 710 (for example, signals the user that debris has been encountered). Used to increase the power output from the power unit 703 to the cleaning system, or to trigger other behavioral changes or combinations of changes (eg, turning on a user-recognizable "high power" lamp and increasing power at the same time). can.

更に、上述したように、2つのデブリセンサ回路モジュール(つまり、図1の125Lと125Rのような左および右チャネル)は、自律型清浄装置が、清浄ヘッドアセンブリの右側および左側で拾い上げたデブリ量の間の差を感知できるようにするために使用できる。例えば、自律型清浄装置がその左側の先にあるゴミの場所に遭遇すると、左側デブリセンサはデブリの衝突を示し、右側センサは、デブリの衝突を示さない(または示しても少量)。この差分出力は、自律型清浄装置のマイクロプロセッサコントローラ(図1と図2のマイクロプロセッシングユニット135のような)により、装置をデブリの方向へ操縦する(例えば、左側デブリセンサが、右側デブリセンサより高い信号値を生成しているときは、左へ操縦する)、またはデブリの方向のベクトルを選択する、またはスポットカバレッジまたはその他のような移動パターンまたは行動パターンを選択するように使用することができる。 Further, as mentioned above, the two debris sensor circuit modules (ie, left and right channels such as 125L and 125R in FIG. 1) are the amount of debris picked up by the autonomous cleaning device on the right and left sides of the cleaning head assembly. It can be used to be able to detect the difference between them. For example, if an autonomous cleaner encounters a dust location on its left side, the left debris sensor will show a debris collision and the right sensor will not (or even show a small amount) a debris collision. This differential output steers the device in the direction of debris by the microprocessor controller of the autonomous cleaning device (such as the microprocessing unit 135 of FIGS. 1 and 2) (eg, the left debris sensor has a higher signal than the right debris sensor). Can be used to steer to the left when generating values), or to select a vector of debris direction, or to select a movement pattern or behavior pattern such as spot coverage or otherwise.

このように、図5は、左側および右側の両チャネルを含むことができるデブリセンササブシステムの1つのチャネル(例えば、左側チャネル)を示している。右側チャネルは、実質的に同一であり、それゆえ、その構造と動作は下記の検討から理解されよう。 As such, FIG. 5 shows one channel (eg, left channel) of a debris sensor subsystem that can include both left and right channels. The right channel is substantially identical and therefore its structure and behavior will be understood from the discussion below.

図5に示すように、左側チャネルは、センサ素子(圧電ディスク)402、音響振動フィルタ/RFIフィルタモジュール502、信号増幅器504、基準レベル生成器506、減衰器508、減衰器508と基準レベル生成器506の出力を比較する比較器510、およびパルスストレッチャ512から構成されている。パルスストレッチャ512からの出力は、図2に示されるマイクロプロセッシングユニット135、つまり、動作的行動を選択するときの使用に適しているコントローラのようなシステムコントローラへの論理レベル出力信号である。 As shown in FIG. 5, the left channel includes a sensor element (piezoelectric disk) 402, an acoustic vibration filter / RFI filter module 502, a signal amplifier 504, a reference level generator 506, an attenuator 508, an attenuator 508 and a reference level generator. It consists of a comparator 510 for comparing the outputs of the 506 and a pulse stretcher 512. The output from the pulse stretcher 512 is a logic level output signal to the microprocessing unit 135 shown in FIG. 2, a system controller such as a controller suitable for use when selecting behavioral behavior.

音響振動フィルタ/RFIフィルタブロック502は、大きな減衰を提供し(1つの実施形態においては、-45dbボルトを超える)、低周波数の、低変化率の機械的信号のほとんどを阻止し、高周波数の、高い変化率のデブリ衝突信号を通過させるように設計することができる。しかし、これらの高周波数信号がフィルタを通過しても、減衰されるので、このように信号増幅器504による増幅が必要になる。 The acoustic vibration filter / RFI filter block 502 provides large attenuation (in one embodiment, greater than -45db volt), blocking most of the low frequency, low rate of change mechanical signals and high frequency. , Can be designed to pass high rate of change debris collision signals. However, even if these high frequency signals pass through the filter, they are attenuated, so that amplification by the signal amplifier 504 is required in this way.

所望の高周波数デブリ衝突信号の増幅に加えて、フィルタを通過する、非常に小さな残留機械的ノイズ信号もまた、増幅器それ自身により生成された電気ノイズと、モーターにより生成され、大気中を放射されるか、またはセンサおよびその導線により拾われたいかなる無線周波数干渉(RFI)成分と共に増幅される。信号増幅器の高周波数応答は、非常に高い周波数RFIの増幅を最小にするように設計されている。この、所望のデブリ衝突信号よりもはるかに低い周波数成分を有する一定バックグラウンドノイズ信号は、基準レベル生成器506に供給される。基準レベル生成器506の目的は、ノイズ信号の瞬間ピーク値、または包絡線に続く基準信号を生成するためである。図5において関心対象の信号、つまり、デブリがセンサに衝突した結果の信号もまたこの基準レベル生成器506に供給される。このように、基準レベル生成器506は、高周波数で、高い変化率のデブリ衝突信号にそれほどすばやく応答しないで、これらの信号の瞬間ピーク値を追尾できるように設計される。結果としての基準信号は、下記に記述するように、比較のために使用される。 In addition to amplifying the desired high frequency debris collision signal, a very small residual mechanical noise signal that passes through the filter is also generated by the motor and radiated into the atmosphere with the electrical noise generated by the amplifier itself. Or amplified with any radio frequency interference (RFI) component picked up by the sensor and its conductors. The high frequency response of the signal amplifier is designed to minimize the amplification of very high frequency RFIs. This constant background noise signal with a frequency component much lower than the desired debris collision signal is fed to the reference level generator 506. The purpose of the reference level generator 506 is to generate the instantaneous peak value of the noise signal, or the reference signal following the envelope. In FIG. 5, the signal of interest, that is, the signal resulting from the collision of debris with the sensor, is also supplied to the reference level generator 506. Thus, the reference level generator 506 is designed to be able to track the instantaneous peak values of high frequency, high rate of change debris collision signals without responding too quickly. The resulting reference signal is used for comparison as described below.

再び図5を参照して、信号増幅器504からの信号もまた減衰器508に供給されるということが分かる。これは基準レベル生成器506に供給される信号と同じであるので、関心対象の高周波数信号(つまり、デブリがセンサに衝突したときの)および低周波数ノイズの両者を含む復号信号である。減衰器508は、この信号の振幅を減少して、通常は、デブリがセンサ素子に衝突していないときの基準レベル生成器506からの信号の振幅より小さくなる。 With reference to FIG. 5 again, it can be seen that the signal from the signal amplifier 504 is also supplied to the attenuator 508. Since this is the same signal supplied to the reference level generator 506, it is a decoded signal that contains both the high frequency signal of interest (ie, when debris collides with the sensor) and the low frequency noise. The attenuator 508 reduces the amplitude of this signal, usually less than the amplitude of the signal from the reference level generator 506 when the debris does not collide with the sensor element.

比較器510は、減衰器508からの信号の瞬間電圧振幅値を、基準レベル生成器506からの信号と比較する。通常は、清浄装置が動作中で、デブリがセンサ素子に衝突していないときは、基準レベル生成器506から出てくる瞬間電圧は、減衰器508から出てくる電圧よりも高くなる。これにより、比較器510は、高論理レベル信号(論理1)を出力するようになり、その信号は、パルスストレッチャ512により反転されて、低論理レベル(論理0)が生成される。 The comparator 510 compares the instantaneous voltage amplitude value of the signal from the attenuator 508 with the signal from the reference level generator 506. Normally, when the cleaning device is in operation and the debris does not collide with the sensor element, the instantaneous voltage coming out of the reference level generator 506 is higher than the voltage coming out of the attenuator 508. As a result, the comparator 510 comes to output a high logic level signal (logic 1), and the signal is inverted by the pulse stretcher 512 to generate a low logic level (logic 0).

しかし、デブリがセンサに衝突すると、減衰器508からの電圧は、基準レベル生成器506からの電圧を超え(この回路は、信号増幅器504からの高周波数で、高変化率の信号成分を追尾できないため)、デブリの衝突で生成された信号は、電圧振幅において、音響振動フィルタ502により、より厳しく減衰される一定バックグラウンド機械的ノイズ信号より高くなる。これにより、比較器510が、状態を一時的に論理レベル0に変更する。パルスストレッチャ512は、この非常に短い(典型的に10マイクロ秒未満)事象を、一定1ミリ秒(+0.3mS、-0mS)事象に拡張し、システムコントローラ(例えば、図2のマイクロプロセッシングユニット135)に信号のサンプリングに十分な時間を提供する。 However, when the debris collides with the sensor, the voltage from the attenuator 508 exceeds the voltage from the reference level generator 506 (this circuit cannot track the high frequency, high rate of change signal component from the signal amplifier 504). Therefore, the signal generated by the collision of debris is higher in voltage amplitude than the constant background mechanical noise signal which is more severely attenuated by the acoustic vibration filter 502. As a result, the comparator 510 temporarily changes the state to the logic level 0. The pulse stretcher 512 extends this very short (typically less than 10 microseconds) event to a constant 1 millisecond (+ 0.3 mS, -0 mS) event and a system controller (eg, the microprocessing unit 135 of FIG. 2). ) Sufficient time to sample the signal.

システムコントローラがこの1ミリ秒の論理0パルスを「見る」と、その事象をデブリの衝突と解釈する。 When the system controller "sees" this 1-millisecond logic 0 pulse, it interprets the event as a debris collision.

ここで音響振動フィルタ/RFIフィルタ502のRFIフィルタ部を参照すると、このフィルタは、モーターおよびモーター駆動回路により生成される、非常に高い周波数で放射された電気ノイズ(RFI)を減衰するように機能する。 Referring here to the RFI filter section of the acoustic vibration filter / RFI filter 502, this filter functions to attenuate the electrical noise (RFI) radiated at very high frequencies generated by the motor and the motor drive circuit. do.

要約すると、センサ素子に接続された例示回路は、振幅と周波数の両者の情報を使用して、デブリの衝突(デブリを拾い上げている清浄装置を示す)を、これもまたセンサ素子により拾い上げられた通常のバックグランド機械的ノイズと、モーターおよびモーター駆動回路により生成された放射無線周波数電気ノイズから区別する。望ましくないが、通常の一定バックグラウンドノイズは、良好な信号対ノイズ比を維持しながら、偽デブリ衝突兆候を回避する動的基準を確立するために使用される。 In summary, the exemplary circuit connected to the sensor element used both amplitude and frequency information to pick up debris collisions (indicating a cleaning device picking up debris), which was also picked up by the sensor element. Distinguish between normal background mechanical noise and radiated radio frequency electrical noise generated by the motor and motor drive circuits. Although not desirable, normal constant background noise is used to establish dynamic criteria for avoiding false debris collision signs while maintaining a good signal-to-noise ratio.

実践において、センサ素子用の機械的搭載システム(図4参照)もまた、センサ素子に影響を与える機械的音響ノイズ振動結合を最小にするように設計される。 In practice, the mechanical mounting system for the sensor element (see FIG. 4) is also designed to minimize the mechanical acoustic noise vibration coupling that affects the sensor element.

信号処理回路 (図6Aから図6Cで構成される)図6は、典型的なデブリセンサ回路の詳細模式図である。この技術に精通した者には、他の実施形態において、信号処理は、マイクロプロセッシングユニット135のソフトウェア内で部分的にまたは全体的に実行され得るということを理解されよう。図6を参照して、適切な信号処理回路の示された例は、下記の素子を含み、下記の記述に従って動作する。 Signal processing circuit (consisting of FIGS. 6A to 6C) FIG. 6 is a detailed schematic diagram of a typical debris sensor circuit. Those familiar with this technique will appreciate that, in other embodiments, signal processing can be performed partially or entirely within the software of the microprocessing unit 135. With reference to FIG. 6, the illustrated example of a suitable signal processing circuit comprises the following elements and operates according to the description below.

圧電センサディスク(図4の圧電ディスク402を参照)からの、グランドを基準にした複合信号は容量C1に供給され、搭載システムを介してセンサに導かれる、低周波数の、音響機械的振動を減衰するように設計された、5極の、ハイパス受動R-Cフィルタに入力される。このフィルタは、21.5kHzの、-100dB/Decade(周波数10倍の変化に対しての減少率)でロールオフする、-3dB折点周波数を有する。このフィルタの出力は、非常に高い周波数RFIのいずれをも減衰するように設計された、単極の、ローパス受動R-Cフィルタに供給される。このフィルタは、1.06MHzの、-20dB/Decadeでロールオフする、-3dB折点周波数を有する。このフィルタの出力はD1とD2によりダイオードクランプされ、センサ素子が、増幅器の供給レールより大きな電圧パルスを生成する厳しい衝突を持続する事象において、U1高電圧遷移から保護する。増幅器チェーンおよび後続の比較器回路用の信号供給動作に要求されるDCバイアスは、R5とR6により生成される。これらの2個の抵抗値は、それらのテブナンインピダンスが、C5と共に作動して、フィルタの5番目の極周波数応答を正しく維持するように選択される。 The ground-referenced composite signal from the piezoelectric sensor disk (see Piezoelectric Disk 402 in FIG. 4) is supplied to capacitance C1 and attenuates low frequency, acoustic mechanical vibrations that are guided to the sensor via the onboard system. It is input to a 5-pole, high-pass passive RC filter designed to do so. This filter has a -3 dB break point frequency that rolls off at 21.5 kHz, -100 dB / Decade (decrease rate for 10-fold frequency change). The output of this filter is fed to a unipolar, lowpass passive RC filter designed to attenuate any of the very high frequency RFIs. This filter has a -3 dB break point frequency of 1.06 MHz, which rolls off at -20 dB / Decade. The output of this filter is diode clamped by D1 and D2 to protect the sensor element from U1 high voltage transitions in the event of sustained severe collisions that produce voltage pulses larger than the supply rails of the amplifier. The DC bias required for the signal supply operation for the amplifier chain and subsequent comparator circuits is generated by R5 and R6. These two resistance values are selected so that their Thevenin impedance works with C5 to correctly maintain the fifth polar frequency response of the filter.

U1A、U1B、およびその関連成分は、理論上、441のACゲインの、2段階、ac結合された、非反転増幅器を形成する。C9とC10は、低周波数においてゲインを最小にするように機能し、一方、C7とC8は、RFI周波数においてゲインをロールオフするように機能する。フィルタ入力から増幅器出力への、正味の理論上の周波数応答は、32.5kHz、-100dB/Decadeにおいて-3dBの単極ハイパス応答と、100kHz、-32dB/Decade、および5.4MHz、-100dB/Decadeにおいて、折点周波数を有する2極ローパス応答であり、共にバンドパスフィルタを形成している。 U1A, U1B, and related components theoretically form a two-step, ac-coupled, non-inverting amplifier with an AC gain of 441. C9 and C10 function to minimize gain at low frequencies, while C7 and C8 function to roll off gain at RFI frequencies. The net theoretical frequency response from the filter input to the amplifier output is -3dB unipolar highpass response at 32.5kHz, -100dB / Decade, and 100kHz, -32dB / Decade, and 5.4MHz, -100dB /. In Decade, it is a two-pole low-pass response having a folding point frequency, and both form a band-pass filter.

増幅器からの出力は分割され、1つの出力はR14に入力し、他は、U1Cの非反転入力に入力する。R14に入力する信号は、R14-R15電圧デバイダにより減衰され、比較器U2Aの反転入力に供給される。U1Bの出力からの他の信号分岐は、増幅器U1Cの非反転入力に供給される。U1Dと共にU1C、およびその間の成分(図2に示すように)は、半波長の、正ピーク検出器を形成する。アタックおよびデケイタイムは、それぞれR13とR12により設定される。この回路からの出力は、R16を介して、U2Aの非反転入力に供給される。R16は、R19と共に、スイッチング時間とノイズ免疫性を向上するためにヒステリシスを与える。U2Aは、ピーク検出器の出力と、R14-R15減衰器の間の瞬間値を比較するように機能する。 The output from the amplifier is split, one output is input to R14 and the other is input to the non-inverting input of U1C. The signal input to R14 is attenuated by the R14-R15 voltage divider and supplied to the inverting input of the comparator U2A. Other signal branches from the output of U1B are supplied to the non-inverting input of amplifier U1C. U1C with U1D, and the components in between (as shown in FIG. 2), form a half-wave, positive peak detector. The attack and decay times are set by R13 and R12, respectively. The output from this circuit is supplied to the non-inverting input of U2A via R16. R16, along with R19, provides hysteresis to improve switching time and noise immunity. The U2A functions to compare the output of the peak detector with the instantaneous value between the R14-R15 attenuator.

通常は、デブリがセンサに衝突していないときは、ピーク検出器の出力は、その振幅が減衰器ネットワークの出力よりも大きくなる。デブリがセンサに衝突すると、低周波数機械的ノイズ信号成分よりも大きく、フロントエンドハイパスフィルタから出て、U1Aに入る振幅を有する、高周波数パルスが生成される。この信号は、その振幅が、ピーク検出器から出る信号よりも、R14-R15減衰器ネットワークから出た後でさえ、より大きくなるが、これは、ピーク検出器が、R13、C11、およびR12のネットワークにおける成分値のために、高速パルスを追尾できないことによる。比較器は、デブリ衝突パルスの振幅が、ピーク検出器から出る、ダイナミックな、ノイズにより生成された、基準レベルの信号より大きい限りは、状態を高から低に変更する。この比較器出力パルスは、システムコントローラが見るためには短すぎるために、パルスストレッチャが使用される。 Normally, when debris does not collide with the sensor, the output of the peak detector will have its amplitude greater than the output of the attenuator network. When the debris collides with the sensor, a high frequency pulse is generated that is larger than the low frequency mechanical noise signal component and has an amplitude that exits the front-end highpass filter and enters U1A. This signal has a greater amplitude than the signal coming out of the peak detector, even after coming out of the R14-R15 attenuator network, which means that the peak detectors are on R13, C11, and R12. This is due to the inability to track high speed pulses due to component values in the network. The comparator changes the state from high to low as long as the amplitude of the debris collision pulse is greater than the dynamic, noise-generated, reference-level signal emanating from the peak detector. This comparator output pulse is too short for the system controller to see, so a pulse stretcher is used.

パルスストレッチャは、ロックアウト機構を有するワンショット単安定設計であり、それにより、タイムアウト期間の最後まで、再トリガを回避する。U2Aからの出力は、C13とQ1の接合点に供給される。C13は信号を、U2Cとその関連成分により形成された単安定に結合する。Q1は、単安定がタイムアウトになるまで、U2Aの出力を低く保つことによりロックアウトとして機能する。タイムアウト期間は、R22、C12,およびR18により形成される時定数と、R20-R21電圧デバイダにより設定される基準レベルにより設定される。この時間は、コントローラ/プロセッサにより使用されるソフトウェアの条件により規定されるように、1mS、+0.3mS、および-0.00mSに対して調整できる。 The pulse stretcher is a one-shot monostable design with a lockout mechanism, thereby avoiding re-triggering until the end of the timeout period. The output from U2A is supplied to the junction between C13 and Q1. C13 monostablely couples the signal formed by U2C and its associated components. Q1 functions as a lockout by keeping the output of U2A low until the monostability times out. The time-out period is set by the time constant formed by R22, C12, and R18 and the reference level set by the R20-R21 voltage divider. This time can be adjusted for 1 mS, +0.3 mS, and -0.00 mS as specified by the software conditions used by the controller / processor.

デブリセンサ回路のパワーは、U3と関連成分により提供される。U3は、5ボルト出力を提供する低パワー線形調整器である。ロボットに搭載されたバッテリからの非調整電圧は、パワー入力を提供する。 The power of the debris sensor circuit is provided by U3 and related components. The U3 is a low power linear regulator that provides a 5 volt output. The unadjusted voltage from the battery mounted on the robot provides a power input.

必要な場合は、R14とR12により回路調整が設定される。これらの調整により、回路応答を、短時間の間に同調できる。 If necessary, circuit adjustments are set by R14 and R12. With these adjustments, the circuit response can be tuned in a short time.

この種の生成装置においては、デブリセンサ回路プリント回路基板(PCB)へのパワー、およびそこからの信号は、シールドケーブルを介して主基板に転送される。または、ノイズフィルタを、シールドケーブルの使用と置き換えることができ、配線コストが削減される。ケーブルシールドドレインワイヤは、センサ回路PCB側でのみ接地できる。このシールドは、接地電流をまったく搬送しない。ケーブル内の分離された導体が、パワーグランドを搬送する。ノイズ減少のために、生成センサPCBは、底部側に固体接地面を有する上面側にすべての成分を有するべきである。センサPCBは、ロボットモーターからの放射ノイズピックアップから成分をシールドするために、基板の上側をカバーする接地された金属シールドを有する搭載アセンブリに格納されるべきである。圧電センサディスクを、図4に示すような、適切な機械的搭載システム上のセンサ回路PCBの下に搭載することができ、そのことにより、接続リードを、ノイズ免疫性のために可能な限り短く維持することができる。
V.結論
本発明は、デブリの堆積により劣化されることがなく、デブリの衝突の瞬間的に感知して応答でき、従って、床または清浄対象の他の表面上のデブリに直接応答して、大気流の変動、瞬間的なパワー、または清浄装置の他の動作状態に対しては、低感度のデブリセンサを提供する。
In this type of generator, the power to the debris sensor circuit printed circuit board (PCB) and the signals from it are transferred to the main board via a shielded cable. Alternatively, the noise filter can be replaced with the use of shielded cable, reducing wiring costs. The cable shielded drain wire can be grounded only on the PCB side of the sensor circuit. This shield does not carry any ground current. Separate conductors in the cable carry the power ground. For noise reduction, the generated sensor PCB should have all components on the top side with a solid ground plane on the bottom side. The sensor PCB should be housed in a mounting assembly with a grounded metal shield covering the top of the substrate to shield the components from radiated noise pickups from the robot motor. Piezoelectric sensor disks can be mounted under the sensor circuit PCB on a suitable mechanical mounting system, as shown in FIG. 4, thereby keeping the connection leads as short as possible for noise immunity. Can be maintained.
V. CONCLUSIONS The invention is not degraded by debris deposition and can be instantaneously sensed and responded to debris collisions, thus responding directly to debris on the floor or other surface of the object to be cleaned. It provides a low-sensitivity debris sensor for fluctuations in power, momentary power, or other operating conditions of the cleaning device.

ここで記述したように採用されると、本発明により、自律型清浄装置は、その動作を制御し、または例えば、デブリセンサにより生成された信号に基づいて、より「汚れた」場所へ装置を向かうように操縦するような、検出されたデブリに応答する複数の動作モード、移動パターン、または行動の中から選択することができる。 As described herein, according to the invention, the autonomous cleaning device controls its operation or, for example, directs the device to a more "dirty" location based on the signal generated by the debris sensor. You can choose from multiple modes of operation, movement patterns, or behaviors that respond to detected debris, such as maneuvering.

デブリセンサはまた、非自律型清浄装置にも採用でき、自律型または非自律型清浄装置の何れかの動作モードを制御し、選択し、または変更することができる。 Debris sensors can also be employed in non-autonomous cleaning devices, which can control, select, or change the operating mode of either autonomous or non-autonomous cleaning devices.

更に、開示された信号処理アーキテクチャおよび回路は、特に、圧電デブリセンサと組み合わせると有効であり、高い信号対ノイズ比を提供する。 In addition, the disclosed signal processing architectures and circuits are particularly useful in combination with piezoelectric debris sensors and provide high signal-to-noise ratios.

この技術に精通した者は、本発明の広い範囲での変更および変形が、本発明の範囲において可能であることを認識できよう。デブリセンサはまた、ここで記述した以外の目的および装置にも採用できる。従って、上述した内容は、単に例として提示されたにすぎず、本発明の範囲は、付随する請求項によってのみ制限される。 Those familiar with the art will recognize that a wide range of modifications and variations of the present invention are possible within the scope of the present invention. Debris sensors can also be used for purposes and devices other than those described herein. Therefore, the above is merely presented as an example, and the scope of the present invention is limited only by the accompanying claims.

Claims (8)

自律型清浄装置であって、
右車輪アセンブリ及び左車輪アセンブリを含む駆動システムと、
サイドブラシ及び電動モータを有するサイドブラシアセンブリと、
電動モータ及びブラシアセンブリを有する清浄ヘッドアセンブリと、
ゴミ容器と、
前記駆動システム、前記サイドブラシアセンブリ、前記清浄ヘッドアセンブリ及び前記ゴミ容器を担持するシャーシであって、前記サイドブラシが粒子を清掃面から前記清浄ヘッドアセンブリに向かわせるように動作する、シャーシと、
前記清浄ヘッドアセンブリと前記ゴミ容器との間に配置された左右の圧電デブリセンサであって、前記サイドブラシによって前記清浄ヘッドアセンブリに向かわされ前記清浄ヘッドアセンブリによって前記ゴミ容器に向かわされた粒子を検出可能である左右の圧電デブリセンサと、
前記駆動システムを制御するように構成された制御モジュールであって、左右の前記圧電デブリセンサによる前記粒子の検出結果に基づいて当該自律型清浄装置の移動方向を選択するように構成された、制御モジュールと、
を備える自律型清浄装置。
It is an autonomous cleaning device
A drive system that includes a right wheel assembly and a left wheel assembly,
With a side brush assembly with side brushes and electric motors,
A clean head assembly with an electric motor and brush assembly,
Garbage container and
A chassis that carries the drive system, the side brush assembly, the cleaning head assembly, and the dust container, wherein the side brushes operate to direct particles from the cleaning surface to the cleaning head assembly.
Left and right piezoelectric debris sensors placed between the clean head assembly and the dust container, capable of detecting particles directed to the clean head assembly by the side brush and directed to the dust container by the clean head assembly. The left and right piezoelectric debris sensors,
A control module configured to control the drive system, the control module configured to select the moving direction of the autonomous cleaning device based on the detection result of the particles by the left and right piezoelectric debris sensors. When,
An autonomous cleaning device equipped with.
前記清浄ヘッドアセンブリの前記ブラシアセンブリがフラッパブラシを含む、
請求項1に記載の自律型清浄装置。
The brush assembly of the clean head assembly includes a flapper brush.
The autonomous cleaning device according to claim 1 .
前記清浄ヘッドアセンブリの前記ブラシアセンブリが反回転主ブラシを更に含む、
請求項に記載の自律型清浄装置。
The brush assembly of the clean head assembly further comprises a non-rotating main brush.
The autonomous cleaning device according to claim 2 .
自律型清浄装置であって、
右車輪アセンブリ及び左車輪アセンブリを含む駆動システムと、
電動モータ及びブラシアセンブリを有する清浄ヘッドアセンブリと、
ゴミ容器と、
前記駆動システム、前記清浄ヘッドアセンブリ及び前記ゴミ容器を担持するシャーシであって、前記清浄ヘッドアセンブリが粒子を前記ゴミ容器に向かわせるように動作する、シャーシと、
前記清浄ヘッドアセンブリと前記ゴミ容器との間の清浄経路内で前記清浄ヘッドアセンブリ側に配置された左右の圧電デブリセンサであって、前記清浄ヘッドアセンブリによって前記ゴミ容器に向かわされた粒子を検出可能である左右の圧電デブリセンサと、
前記駆動システムを制御するように構成された制御モジュールであって、左右の前記圧電デブリセンサによる前記粒子の検出結果に基づいて当該自律型清浄装置の移動方向を選択するように構成された、制御モジュールと、
を備える自律型清浄装置。
It is an autonomous cleaning device
A drive system that includes a right wheel assembly and a left wheel assembly,
A clean head assembly with an electric motor and brush assembly,
Garbage container and
A chassis that carries the drive system, the cleaning head assembly, and the garbage container, wherein the cleaning head assembly operates to direct particles toward the garbage container.
Left and right piezoelectric debris sensors located on the cleaning head assembly side in the cleaning path between the cleaning head assembly and the dust container, capable of detecting particles directed toward the dust container by the cleaning head assembly. With some left and right piezoelectric debris sensors,
A control module configured to control the drive system, the control module configured to select the moving direction of the autonomous cleaning device based on the detection result of the particles by the left and right piezoelectric debris sensors. When,
An autonomous cleaning device equipped with.
前記清浄ヘッドアセンブリの前記ブラシアセンブリがフラッパブラシを含む、
請求項に記載の自律型清浄装置。
The brush assembly of the clean head assembly includes a flapper brush.
The autonomous cleaning device according to claim 4 .
前記清浄ヘッドアセンブリの前記ブラシアセンブリが反回転主ブラシを更に含む、
請求項に記載の自律型清浄装置。
The brush assembly of the clean head assembly further comprises a non-rotating main brush.
The autonomous cleaning device according to claim 5 .
左右の前記圧電デブリセンサは、前記清浄ヘッドアセンブリと前記ゴミ容器との間の清浄経路内で前記清浄ヘッドアセンブリ側に配置されている、
請求項1またはに記載の自律型清浄装置。
The left and right piezoelectric debris sensors are arranged on the cleaning head assembly side in the cleaning path between the cleaning head assembly and the garbage container.
The autonomous cleaning device according to claim 1 or 4 .
前記サイドブラシアセンブリは、前記清浄ヘッドアセンブリ及び左右の前記圧電デブリセンサの前方に配置されている、
請求項1から3のいずれか一項に記載の自律型清浄装置。
The side brush assembly is located in front of the clean head assembly and the left and right piezoelectric debris sensors.
The autonomous cleaning device according to any one of claims 1 to 3 .
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