TWI603704B - 自動式清掃機 - Google Patents

Description

自動式清掃機

本發明係有關於一種自動式清掃機，尤其是，有關於一種能夠在藉由運行單元自主運行於預定區域上時清掃地板的自動式清掃機。

通常，真空清掃機係一種利用由設置在清掃機主體中的抽吸馬達所產生的真空壓力抽吸包含灰塵的空氣，然後從該清掃機主體的內部過濾掉異物的設備。

該真空清掃機分為由使用者操控的被動式真空清掃機以及在沒有使用者操控的情況下自主執行清掃操作的自動式清掃機。

該自動式清掃機為一種能夠藉由使用充電電池作為驅動源來依據輸入程式運行於期望的清掃區域上時自主執行清掃操作的設備。

通常，該自動式清掃機藉由運行於牆壁或者障礙物包圍的區域的周邊而通過感測器來確定清掃區域，然後搜索清掃路徑來清掃所確定的清掃區域。接著，該自動式清掃機基於由感測器檢測輪子的轉速與旋轉角度的信號來計算運行距離以及當前位置，並且運行於預設的清掃路徑上。

該自動式清掃機設置有運行單元，用以前後左右移動或旋轉清掃機主體。通常，該運行單元包括設置在該清掃機主體的右側與左側的主輪、以及用於輔助該清掃機主體與該主輪一起運動的輔助輪。

該自動式清掃機的驅動能力主要由該主輪來決定。該主輪相對於障礙物的高度可具有較小的直徑(例如門檻的梯級形區域)，或者依據材料/硬度可具有降低的地面接觸力。這會導致該自動式清掃機具有降低的運行性能，該運行性能包括在障礙物上的滑動性能。

因此，詳細說明的一實施態樣係提供一種自動式清掃機，該自動式清掃機具有增強的運行性能，該運行性能包括在障礙物上的滑動性 能。

為了達成該些與其他優點，並根據本說明書的意圖，如本文中所體現並概括描述的，提供一種自動式清掃機，包括：一清掃機主體；一驅動單元，被配置以提供一驅動力；一主動皮帶輪，連接至該驅動單元，且形成為可藉由從該驅動單元接收該驅動力而旋轉；一第一從動皮帶輪與一第二從動皮帶輪，設置在該主動皮帶輪的兩側；以及一皮帶，藉由整體包圍該主動皮帶輪以及該第一從動皮帶輪與該第二從動皮帶輪而形成一封閉環圈，且被配置以當該主動皮帶輪旋轉時旋轉該第一從動皮帶輪與該第二從動皮帶輪。

在本發明的一實施例中，該第一從動皮帶輪與該第二從動皮帶輪的每一個可形成為具有比該主動皮帶輪的直徑更小的直徑。

該第一從動皮帶輪與該第二從動皮帶輪的旋轉軸可與該主動皮帶輪的旋轉軸設置在同一線上。

該皮帶可由可彈性變形的材料形成，並且該皮帶的向內彈性變形的空餘空間可形成在該主動皮帶輪與該第一從動皮帶輪之間，以及該主動皮帶輪與該第二從動皮帶輪之間。

在本發明的另一實施例中，該驅動單元可包括：一驅動馬達部件，被配置以產生一驅動力；以及一齒輪箱部件，被配置以連接該驅動馬達部件與該主動皮帶輪。

該齒輪箱部件可包括：一齒輪單元，被配置以將該驅動馬達部件的一驅動力傳送到該主動皮帶輪；以及一外殼，包括一主外殼，被配置以將該齒輪單元容納在其中、以及一第一子外殼與一第二子外殼，分別朝該主外殼的兩側延伸且被配置以支撐該第一從動皮帶輪與該第二從動皮帶輪的該旋轉軸。

該自動式清掃機可進一步包括：一支撐單元，被設置以覆蓋該第一子外殼與該第二子外殼，並且固定到該清掃機主體；以及一懸架單元，包括形成在該支撐單元與該第一子外殼之間的一第一懸架、以及形成在該支撐單元與該第二子外殼之間的一第二懸架。

該第一懸架可包括：一第一導桿，形成為從該支撐單元突出且穿過該第一子外殼、以及一第一彈簧，形成為包圍該第一導桿，並且由 該支撐單元與該第一子外殼支撐；以及該第二懸架可包括：一第二導桿，形成為從該支撐單元突出且穿過該第二子外殼、以及一第二彈簧，形成為包圍該第二導桿，並且由該支撐單元與該第二子外殼支撐。

該支撐單元可設置有一開口，覆蓋該主動皮帶輪上側的該皮帶通過該開口部分暴露於外側。

依據本發明的另一態樣，提供一種自動式清掃機，包括：一清掃機主體，被配置以執行一清掃操作；以及一運行單元，設置在該清掃機主體的右側與左側，並且形成為可獨立操作，其中該運行單元包括：一主動皮帶輪；一第一從動皮帶輪與一第二從動皮帶輪，設置在該主動皮帶輪的兩側，並且形成為具有比該主動皮帶輪的直徑更小的直徑；以及一皮帶，藉由整體包圍該主動皮帶輪以及該第一從動皮帶輪與該第二從動皮帶輪而形成一封閉環圈。

本發明的自動式清掃機可具有以下優點。

首先，由於該運行單元是以由該主動皮帶輪、該第一從動皮帶輪、該第二從動皮帶輪以及該皮帶組成的履帶形式配置，因此可增加該皮帶的地面接觸面積。

其次，與該主動皮帶輪相比具有更小直徑的該第一從動皮帶輪及該第二從動皮帶輪設置在該主動皮帶輪的兩側，並且該從動皮帶輪從地板表面向上隔開。利用此種配置，該皮帶的兩側可從地板表面向上傾斜。這可讓該自動式清掃機具有在障礙物上增強滑動的性能。

進一步地，當該運行單元在障礙物上滑動時，該皮帶朝形成在該主動皮帶輪與該第一從動皮帶輪之間以及該主動皮帶輪與該第二從動皮帶輪之間的空餘空間向內彈性變形。這可增強該自動式清掃機在障礙物上的滑動性能。

進一步地，由於上下運作的該懸架單元設置在該主動皮帶輪的兩側，因此該主動皮帶輪的兩側可具有平衡的地面接觸力。

進一步地，本發明的適用性範圍將從下文中給出的詳細描述中更加顯而易見。然而，應理解的是，詳細描述與具體示例雖然表明了本發明的較佳實施例，但僅僅是通過舉例說明的方式給出，因為在本發明的精神與範圍內的各種改變與修改對本領域技術人員而言將由詳細描述中顯 而易見。

100‧‧‧自動式清掃機

110‧‧‧清掃機主體

120‧‧‧抽吸單元

130‧‧‧側刷

140‧‧‧感測器

150‧‧‧運行單元

150’‧‧‧主輪

150”‧‧‧輔助輪

151‧‧‧主動皮帶輪

152‧‧‧第一從動皮帶輪

153‧‧‧第二從動皮帶輪

154‧‧‧皮帶

160‧‧‧驅動單元

160’‧‧‧驅動馬達部件

160”‧‧‧齒輪箱部件

161‧‧‧齒輪單元

162‧‧‧外殼

162a‧‧‧主外殼

162b‧‧‧第一子外殼

162c‧‧‧第二子外殼

180‧‧‧支撐單元

180a‧‧‧開口

190‧‧‧懸架單元

191‧‧‧第一懸架

191a‧‧‧第一導桿

191b‧‧‧第一彈簧

192‧‧‧第二懸架

192a‧‧‧第二導桿

192b‧‧‧第二彈簧

S1、S2‧‧‧空餘空間

A‧‧‧障礙物

所包括的圖式是為了提供本發明的進一步理解，並且納入到本說明書中而構成本說明書的一部分，其用以舉例說明示範性實施例，同時與說明一同用於解釋本發明的原理。

在圖式中：第1圖係依據本發明實施例的自動式清掃機的立體圖；第2圖係第1圖所示之自動式清掃機的仰視圖；第3圖係舉例說明第1圖的自動式清掃機中運行單元的位置的概念視圖；第4圖係第3圖所示之運行單元的拆開立體圖；第5圖係舉例說明第4圖所示之運行單元的內部的視圖；以及第6圖係舉例說明第4圖的運行單元在障礙物上滑動的概念視圖。

現在參考所附圖式依據本文中所揭露的示範性實施例來進行詳細描述。為了使參考圖式簡單描述，相同或等效的元件可設置有相同或類似的參考數字，並且將不對其進行重複描述。

通常，例如「模組」與「單元」這樣的字尾可用來指元件或零件。在本文中該字尾的使用只是想要便於說明書的描述，並且該字尾本身並非意在給出任何特殊含義或者功能。

在本文所揭露中，為了簡潔起見，通常已省略對相關領域的普通技術人員之其中之一而言眾所周知的內容。

所附圖式被使用來幫助容易理解各技術特徵，並且應理解的是，本文中出現的實施例不受所附圖式的限制。如此，本文中所揭露者應解釋成除所附圖式中特別陳述的之外還延伸至任何改變、等效以及替代。

要理解的是，儘管術語中的第一、第二等在本文中可用來描述各種元件，但是該些元件不應受該些術語的限制。該些術語通常只是用來將一個元件與另一個區別開。

單數表示可包括複數表示，除非其代表與上下文明顯不同的含義。

例如在本文中使用的「包括」或者「具有」這樣的術語，並且應理解為該些術語意在表明存在本說明書中公開的若干元件、功能或者步驟，並且還應理解的是同樣可利用較大或較少的元件、功能或者步驟。

第1圖係依據本發明實施例的自動式清掃機100的立體圖，第2圖係第1圖所示之自動式清掃機100的仰視圖。

參考第1圖與第2圖，自動式清掃機100係在自主運行於一預定區域上時藉由抽吸地板上包含異物的灰塵執行清掃操作。

自動式清掃機100被配置以利用由安裝於清掃機主體110內部的抽吸馬達(未顯示)所產生的真空壓力通過抽吸單元120抽吸包含灰塵的空氣，然後過濾掉其中的異物。側刷130可旋轉地設置在抽吸單元120的兩側，並且被配置以將形成在清掃機主體110兩側的灰塵收集到抽吸單元120中。

清掃機主體110被配置以將元件容納其中，並且藉由運行單元150運行於地板上。用於控制自動式清掃機100的全部操作的控制器(未顯示)、用於提供驅動該自動式清掃機所需電力的電源供應單元(未顯示)、各種類型的感測器140等可設置在清掃機主體110。

運行單元150被配置以前後左右移動或旋轉清掃機主體110。該運行單元150包括主輪150’以及輔助輪150”。

主輪150’設置在清掃機主體110的右側與左側，並且形成為可在控制器的控制下往一個方向或者另一個方向旋轉。主輪150’可彼此獨立地被驅動。例如，主輪150’可由不同驅動馬達部件160’來驅動。

輔助輪150”被配置以與主輪150’一起支撐清掃機主體110，並且被配置以藉由主輪150’輔助清掃機主體110的移動。

如前面本發明的先前技術中所提到的，自動式清掃機100的驅動能力主要由主輪150’來決定。然而，因為自動式清掃機100形成為具有離地板表面的低高度的扁平形狀，所以在增加主輪150’的直徑方面受到限制。因此，主輪150’相對於障礙物的高度可具有較小的直徑(例如門檻的梯級形區域)，或者依據材料硬度可具有降低的地面接觸力。這會導致該自動式清掃機具有降低的運行性能，該運行性能包括在障礙物上的滑動性能。

下文中，將說明藉由解決此問題而具有包括在障礙物上的滑動性能之增強的運行性能的自動式清掃機100。

第3圖係舉例說明第1圖的自動式清掃機100中的運行單元150的概念視圖。第4圖係第3圖所示之運行單元150的拆開立體圖。第5圖係舉例說明第4圖所示之運行單元150的內部的視圖。

運行單元150設置在清掃機主體110的右側與左側，並且應用於形成為可彼此獨立操作的主輪150’。然而，本發明不限於此。亦即，運行單元150既可應用於輔助輪150”又可應用於主輪150’。

參考第3圖至第5圖，運行單元150是由主動皮帶輪151、第一從動皮帶輪152、第二從動皮帶輪153以及皮帶154組成的履帶車形式。

主動皮帶輪151連接至用於提供驅動力的驅動單元160，並且形成為可藉由從驅動單元160接收驅動力而旋轉。之後將更詳細地說明驅動單元160。

第一從動皮帶輪152與第二從動皮帶輪153設置在主動皮帶輪151的兩側。如所示的，第一從動皮帶輪152與第二從動皮帶輪153的每一個可形成為具有比主動皮帶輪151的直徑更小的直徑。進一步地，第一從動皮帶輪152與第二從動皮帶輪153可形成為具有大小相同的直徑。

主動皮帶輪151、第一從動皮帶輪152以及第二從動皮帶輪153的每一個的外側部分可由可彈性變形的材料形成。例如，主動皮帶輪151可包括由剛性材料形成的中心部分以及由彈性材料形成且包圍該中心部分的外側部分。

如第3圖中所示，清掃機主體110可形成為覆蓋主動皮帶輪151、第一從動皮帶輪152以及第二從動皮帶輪153的外側的至少一部分。

皮帶154形成為包圍主動皮帶輪151、第一從動皮帶輪152以及第二從動皮帶輪153的封閉環圈。並且皮帶154被配置以當主動皮帶輪151旋轉時旋轉第一從動皮帶輪152與第二從動皮帶輪153。更具體地，一旦藉由通過驅動單元160接收驅動力而旋轉主動皮帶輪151時，連接至主動皮帶輪151的皮帶154就一起旋轉。因為皮帶154旋轉，所以第一從動皮帶輪152以及第二從動皮帶輪153一起旋轉。

皮帶154由可彈性變形的材料(例如，橡膠、氨基甲酸乙酯 等)形成。並且皮帶154的一部分接觸地板以提供摩擦力，以使運行單元150運行於地板上。因為皮帶154形成為包住設置在主動皮帶輪151兩側的第一從動皮帶輪152以及第二從動皮帶輪153，所以皮帶154可形成為長的；這可增加皮帶154的地面接觸面積。

因為摩擦力隨著皮帶154增加，所以主動皮帶輪151、第一從動皮帶輪152以及第二從動皮帶輪153的每一個可具有凸凹形的外周面。

在主動皮帶輪151設置在平的地板表面上的狀態下，第一從動皮帶輪152以及第二從動皮帶輪153可設置在從該地板表面向上隔開的位置。在圖式中，第一從動皮帶輪152以及第二從動皮帶輪153的旋轉軸與主動皮帶輪151的旋轉軸設置在同一條線上。

與主動皮帶輪151相比具有更小直徑的第一從動皮帶輪152以及第二從動皮帶輪153設置在主動皮帶輪151的兩側，並且第一從動皮帶輪152和第二從動皮帶輪153從地板表面向上隔開。利用此種配置，面向地板表面的皮帶154的兩側從地板表面向上傾斜。這可讓自動式清掃機具有增強的在障礙物上滑動的性能。

皮帶154的向內彈性變形的空餘空間(S1、S2)可形成在主動皮帶輪151與第一從動皮帶輪152之間以及主動皮帶輪151與第二從動皮帶輪153之間。該空餘空間被設計為在運行單元150於障礙物上滑動時皮帶154與障礙物的外部形狀一致地變形。

第6圖為舉例說明第4圖的運行單元150在障礙物(A)上滑動的概念視圖。

如所示的，一旦主動皮帶輪151與第二從動皮帶輪153之間的皮帶154與障礙物(A)的外部形狀一致地向內彈性變形時，皮帶154與障礙物(A)的接觸面積就增加。這可增強該自動式清掃機在障礙物(A)上的滑動性能。

運行單元150可進一步包括蓋(未顯示)，該蓋被配置以藉由覆蓋主動皮帶輪151、第一從動皮帶輪152以及第二從動皮帶輪153來防止異物滲透。該蓋可形成為同時覆蓋主動皮帶輪151、第一從動皮帶輪152以及第二從動皮帶輪153。

下文中，將說明驅動單元160的詳細結構、懸架結構等。

驅動單元160包括驅動馬達部件160’與齒輪箱部件160”。

驅動馬達部件160’包括用於產生驅動力的驅動馬達(未顯示)、以及用於將例如旋轉角度與速度的驅動馬達的資訊以電信號形式輸出的編碼器(未顯示)。該驅動馬達形成為可沿兩個方向旋轉，並且控制器基於從該編碼器獲取的資訊控制該驅動馬達的驅動(旋轉方向、旋轉角度、旋轉速度等)。

齒輪箱部件160”連接驅動馬達部件160’與主動皮帶輪151，並且包括齒輪單元161與外殼162。

齒輪單元161將驅動馬達部件160’的驅動力傳送到主動皮帶輪151。齒輪單元161由多個齒輪組成，並且被配置以藉由通過齒輪比的控制對其進行適當改變而將旋轉速度與轉矩傳送到主動皮帶輪151。

外殼162包括用於將齒輪單元161容納在其中的主外殼162a以及分別朝主外殼162a的兩側延伸且被配置以支撐第一從動皮帶輪152與第二從動皮帶輪153的旋轉軸的第一子外殼162b與第二子外殼162c。

自動式清掃機100設置有用於吸收衝擊的懸架裝置，以便防止地板表面的衝擊轉移到清掃機主體110。該懸架裝置包括支撐單元180與懸架單元190。

支撐單元180設置為覆蓋第一子外殼162b與第二子外殼162c，並且固定清掃機主體110。支撐單元180可與其他元件模組化在一起，以作為運行單元150的一個元件。利用此種配置而有利的是，預先製造的運行單元150藉由支撐單元180通過簡單的組裝過程而被完整地安裝於清掃機主體110。與此相反地，支撐單元180可與清掃機主體110一體形成。

上下運作的懸架單元190設置在主動皮帶輪151的兩側。如所示的，懸架單元190包括形成在支撐單元180與第一子外殼162b之間的第一懸架191、以及形成在支撐單元180與第二子外殼162c之間的第二懸架192。

第一懸架191可包括第一導桿191a與第一彈簧191b。

第一導桿191a形成為從支撐單元180突出且穿過第一子外殼162b。為了防止插入第一子外殼162b中的第一導桿191a與第一子外殼162b分離，可將防分離結構設置在第一導桿191a與第一子外殼162b的至 少其中之一上。

第一彈簧191b形成為包圍第一導桿191a，並且由支撐單元180與第一子外殼162b來支撐。在本實施例中，第一彈簧191b被配置為渦漩彈簧；然而，本發明並不限於此。第一彈簧191b可配置為板彈簧，並且可安裝於第一導桿191a。

同樣地，第二懸架192可包括第二導桿192a與第二彈簧192b。

第二導桿192a形成為從支撐單元180突出且穿過第二子外殼162c。為了防止插入第二子外殼162c中的第二導桿192a與第二子外殼162c分離，可將防分離結構設置在第二導桿192a與第二子外殼162c的至少其中之一上。

第二彈簧192b形成為包圍第二導桿192a，並且由支撐單元180與第二子外殼162c來支撐。在本實施例中，第二彈簧192b被配置為渦漩彈簧。然而，本發明並不限於此。第二彈簧192b可配置為板彈簧，並且可安裝於第二導桿192a。

因為上下運作的懸架單元190設置在主動皮帶輪151的兩側，所以主動皮帶輪151的兩側可具有平衡的地面接觸力。

支撐單元180可設置有開口180a，覆蓋主動皮帶輪151上側的皮帶154通過開口180a部分暴露於外側。在這種情況下，主動皮帶輪151可設計成具有較大的直徑。

由於目前的特徵在不背離其特點的前提下可實現為若干形式，所以還應理解的是，上述實施例除非另有說明，否則不受前面描述的任何細節的限制，而是應在所附申請專利範圍中所定義的範圍內概括地解釋，因此落入申請專利範圍的邊界與界限或者該邊界與界限的等效範圍之內的所有改變與修改均被所附申請專利範圍所包含。

150‧‧‧運行單元

151‧‧‧主動皮帶輪

152‧‧‧第一從動皮帶輪

153‧‧‧第二從動皮帶輪

154‧‧‧皮帶

160‧‧‧驅動單元

160’‧‧‧驅動馬達部件

160”‧‧‧齒輪箱部件

180‧‧‧支撐單元

180a‧‧‧開口

190‧‧‧懸架單元

S1、S2‧‧‧空餘空間

Claims (9)

1. 一種自動式清掃機，包括：一清掃機主體；一驅動單元，被配置以提供一驅動力；一主動皮帶輪，連接至該驅動單元，且形成為可藉由從該驅動單元接收該驅動力而旋轉；一第一從動皮帶輪與一第二從動皮帶輪，設置在該主動皮帶輪的兩側；以及一皮帶，藉由整體包圍該主動皮帶輪以及該第一從動皮帶輪與該第二從動皮帶輪而形成一封閉環圈，且被配置以當該主動皮帶輪旋轉時旋轉該第一從動皮帶輪與該第二從動皮帶輪，其中，該驅動單元包含一外殼，包括一主外殼，被配置以支撐該主動皮帶輪的旋轉軸、以及一第一子外殼與一第二子外殼，分別朝該主外殼的兩側延伸並被配置以支撐該第一從動皮帶輪與該第二從動皮帶輪的旋轉軸，以及其中，該自動式清掃機進一步包括：一支撐單元，被設置以覆蓋該第一子外殼與該第二子外殼，並且固定到該清掃機主體；以及一懸架單元，包括形成在該支撐單元與該第一子外殼之間的一第一懸架、以及形成在該支撐單元與該第二子外殼之間的一第二懸架。
2. 依據申請專利範圍第1項所述的自動式清掃機，其中，該第一從動皮帶輪與該第二從動皮帶輪的每一個形成為具有比該主動皮帶輪的直徑更小的直徑。
3. 依據申請專利範圍第2項所述的自動式清掃機，其中，該第一從動皮帶輪與該第二從動皮帶輪的旋轉軸與該主動皮帶輪的旋轉軸設置在同一線上。
4. 依據申請專利範圍第3項所述的自動式清掃機，其中，該皮帶由可彈性變形的材料形成，以及其中，該皮帶的向內彈性變形的空餘空間形成在該主動皮帶輪與該第一從動皮帶輪之間，以及該主動皮帶輪與該第二從動皮帶輪之間。
5. 依據申請專利範圍第1項所述的自動式清掃機，其中該驅動單元包括：一驅動馬達部件，被配置以產生一驅動力；以及一齒輪箱部件，被配置以連接該驅動馬達部件與該主動皮帶輪。
6. 依據申請專利範圍第5項所述的自動式清掃機，其中，該齒輪箱部件包括：一齒輪單元，被配置以將該驅動馬達部件的一驅動力傳送到該主動皮帶輪；以及該外殼，包括該主外殼，被配置以將該齒輪單元容納在其中、以及該第一子外殼與該第二子外殼。
7. 依據申請專利範圍第1項所述的自動式清掃機，其中，該第一懸架包括：一第一導桿，形成為從該支撐單元突出且穿過該第一子外殼；以及一第一彈簧，形成為包圍該第一導桿，並且由該支撐單元與該第一子外殼支撐，以及其中該第二懸架包括：一第二導桿，形成為從該支撐單元突出且穿過該第二子外殼；以及一第二彈簧，形成為包圍該第二導桿，並且由該支撐單元與該第二子外殼支撐。
8. 依據申請專利範圍第1項所述的自動式清掃機，其中，該支撐單元設置有一開口，覆蓋該主動皮帶輪上側的該皮帶通過該開口部分暴露於外側。
9. 一種自動式清掃機，包括：一清掃機主體，被配置以執行一清掃操作；以及一運行單元，設置在該清掃機主體的右側與左側，並且形成為可獨立操作，其中，該運行單元包括：一主動皮帶輪；一第一從動皮帶輪與一第二從動皮帶輪，設置在該主動皮帶輪的兩側，並且形成為具有比該主動皮帶輪的直徑更小的直徑；以及一皮帶，藉由整體包圍該主動皮帶輪以及該第一從動皮帶輪與該第 二從動皮帶輪而形成一封閉環圈，其中，該驅動單元包含一外殼，包括一主外殼，被配置以支撐該主動皮帶輪的旋轉軸、以及一第一子外殼與一第二子外殼，分別朝該主外殼的兩側延伸並被配置以支撐該第一從動皮帶輪與該第二從動皮帶輪的旋轉軸，以及其中，該自動式清掃機進一步包括：一支撐單元，被設置以覆蓋該第一子外殼與該第二子外殼，並且固定到該清掃機主體；以及一懸架單元，包括形成在該支撐單元與該第一子外殼之間的一第一懸架、以及形成在該支撐單元與該第二子外殼之間的一第二懸架。