专利名称：用于双刷机器人池清洁器的方向控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动推动的自动化池和罐清洁器的方向控制，所述清洁器通过移动位于清洁器壳体的相对端部处的刷而被支撑。
本发明的技术背景现有技术中披露了多种用于控制罐和游泳池清洁器的移动形式的方法和设备。这些控制的基本目的是确保清洁器在清洁期间基本上经过整个待清洁表面。对于罐和地上游泳池，机器人清洁器一般仅与罐或者池的底面接触。对于地下游泳池，池清洁器被设计成爬上侧壁，通常到水线，接着倒转移动方向以从侧壁下降并且重新开始穿过池底面的清洁路径。在一些壁清洁单元中，池清洁器实际沿着壁移动作为其预定形式移动的一部分以使其沿着不同的路径下降。在许多情况下，移动形式是随机的并且池清洁器必须操作许多小时，并且不能保证一些表面没有被错过。
这里所用的术语“池”和“池清洁器”包括用于商业和工业的罐、槽、盆等和罐清洁器。
现有技术的池清洁器包括由一对环形轨或者带支撑的池清洁器，所述一对环形轨或者带由一对马达或者一个马达独立驱动；以及被支撑在基本上为圆柱形的清洁刷上的池清洁器，所述基本上为圆柱形的清洁刷又被链轮和带轮的系统驱动。移动刷可由形成在圆柱形支撑表面中的带筋的固体聚合物网制成，或者由光滑的或者很粗糙和弹性的泡沫聚合物材料制成。
为了控制池清洁器的移动形式，本领域中所采用的一种方式是提供与用于停止、启动和/或反转驱动马达的方向的控制器结合使用的编程处理器。另外，本领域已知的是，通过中断泵马达和推进器以产生足以转动整个池清洁器主体的扭力来控制池清洁器在待清洁表面上的取向。在其他情况下，处理器设有复杂算法，所设计的复杂算法用于使得池清洁器在变向前在预定时间内移动，或者在其他情况下，使其随机地在待清洁表面上移动，可以预见的是，提供足够的时间，池清洁器实际上覆盖所有浸没在水中的待清洁的表面。还已经披露了这样的装置，即，包括用于检测侧壁或者其他障碍物的一个或者多个传感器以产生被发送到处理器使得清洁器的操作程序发生一些变化的信号。
本领域普通技术人员应该理解的是，关于具有多于一个驱动马达的池清洁器的设计和组装的费用是比较大的。当这与包括复杂程序和算法的集成电路装置和处理器以及相关控制器的设计和制造的费用结合时，显然附加费用大大增加。另外，关于双驱动马达的机械联动是磨损和需要维护的潜在故障的根源。
因此，本发明的一个目的在于，提供一种比现有技术中仅需要一个驱动马达的控制罐和池清洁器的移动方向的设备和方法简单且成本低的控制罐和池清洁器的移动方向的设备和方法。
本发明的另一个目的在于，提供一种用于这样一种罐和池清洁器中的池清洁器方向控制设备和方法，即，所述罐和池清洁器仅适于清洁底面但也从池的侧壁下降，同时建立规则和调节的移动形式，确保在较短的时间内与所有表面清洁接触。
本发明的另一个目的在于，提供一种使用比较简单的处理器程序的池清洁器的方向控制系统，包括与已知类型和/或池的尺寸结合使用的特别调节的处理器程序。
本发明概述利用本发明的方法和设备可实现上述目的和其他优点，在本发明的方法和设备中，池清洁器主体被支撑在一对同轴安装的但位于池清洁器壳体的相对端部处的分离的刷上，这对刷中的一个例如被公共驱动装置驱动，例如与一个驱动马达相连的带。根据清洁器的移动方向，驱动刷也可采取前端位置和后端位置。利用转动延迟离合器机构使得每一个驱动刷以可操作的方式与相应的相邻自由刷相连。两个刷最好以在公共轴上轴向转动的方式被安装。
驱动马达的转动方向以及池清洁器的移动方向由编程处理器和相关的控制器确定。当改变驱动马达的方向改变时，在驱动刷的预定角度或者量的弧形移动或者转动下转动延迟离合器使得驱动的刷与相邻自由刷脱离。自由刷在预定数量的驱动刷的部分和/或满转下停止移动。这具有围绕固定的自由刷转动或者枢转的效果。
在清洁器壳体的一侧上的前端刷和后端刷进行预定角度的转动后，离合器接合相邻的前端和后端自由刷以使在单元的任何一个端部的两对刷再次同步移动并且清洁器直线前进。
本发明的方法和设备主要利用分别位于池清洁器的前端和后端的一对支撑刷的一侧的差动角位移使得池清洁器转动或者枢转接着接合相应的相邻自由刷，从而消除差动位移并且相邻驱动的和自由刷以相同的角速度转动。在一个优选实施例中，驱动和自由刷安装在一个公共轴上。但是，也可采用其他安装方式并且在本发明的保护范围内。
应该理解的是，可通过完全中断自由刷的转动来实现驱动刷和自由相邻刷的差动角位移，但利用自由刷的低速转动也可产生差动转速，从而大大基本相同的效果，即，在不同角方向上移动的池清洁器的转向。
本领域普通技术人员应该理解的是，在每一个腿后的池清洁器路径的方向的变化角度将由多个因素决定。这些包括池清洁器的宽度；刷的接触表面的直径/周长；在自由刷采用同步转速之前驱动刷的满和/或部分转的数量；作用在由池表面(例如，釉面砖对粗糙的混凝土)确定的刷的接触表面之间的摩擦力；以及刷的种类，例如模制的聚氯乙烯、具有光滑表面的膨胀聚合物泡沫以及具有弹性粗糙表面的聚合物平面。例如，具有直径为3英寸的刷的池清洁器将具有9.5英寸的周长。前端和后端刷的满转在理论上使得池清洁器的一端从其起始点移动略小于9英寸的距离。池清洁器的摩擦力、惯性和整体移动将使得实际距离略小。
对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，在应用本发明的方法和设备时必须考虑池清洁器的结构(特别包括刷的尺寸及其相对宽度)以及机器在其中操作的池或者罐中的环境。程序设计和执行是熟悉现有技术的机器人罐和池清洁器的操作和控制的程序员的领域技能。
在一个优选实施例中，第一离合器元件固定在每一个驱动刷的内端和自由刷的相对表面；突出销或者其他形式的接合元件从驱动离合器板朝向设有用于以转动滑动方式接收突出销的沟槽的第二或者自由板的相对内表面延伸。自由离合器板中的沟槽还包括固定接合元件。当使得驱动离合器板转动时，其突出销在自由板中的沟槽中转动直至它到达自由刷离合器板中的突出接合元件，接着它们同步移动。
当驱动刷的转动方向反转时，在驱动板中的突出销将在沟槽中移动约一满转直至它到达自由板中的接合元件。如从本实施例的描述中可以理解的是，对于方向的每一次改变，自由刷保持固定同时在离合器元件完全接合并且采用同步转动之前驱动刷移动通过约一满转。
在该实施例的一个变型中，开槽在一侧上的中间离合器板被插在驱动离合器板面和自由离合器板面之间，所述中间离合器板在其相对表面上包括突出的接合元件。当驱动刷的转动方向反转时，驱动离合器板的表面上的突出销在接合在相邻的中间板中的相应的销之前移动约一满转，从而也使其转动。在中间板的相对侧面上的突出销继续在相邻的自由离合器板中的相应沟槽中转动，但不移动自由板直至它到达自由板的接合元件。该结构在自由刷开始同步移动之前提供了基本两个满转。
在该实施例的另一个变型中，中间离合器板的相对侧面设有沟槽和接合元件。在该实施例中，在自由刷离合器板接合并且使得相连的自由刷同步转动之前完成另一个基本满转。
在该实施例的另一个变型中，根据在先实施例的一个带沟槽的中间离合器板或者两个带沟槽的中间离合器板的描述构造的多个中间离合器板被插在一个公共转动轴上并且相对的离合器板安装在自由和驱动刷上。从在先的描述中可以理解的是，每一个中间离合器板可提供附加的一个或者两个基本满转。
还可明显地看出，各个突出销和接合元件的宽度将从360度减少角位移。可利用使得突出和接合元件的尺寸达到最小来使得该减小量达到最小，即，利用较窄的耐腐蚀金属的带，例如不锈钢；或者利用模制或者机加工沟槽以在每一个相对表面中留下较窄的材料片。
在本发明的方法和设备所涉及的机械延迟离合器机构的另一个优选实施例中，一段挠性线或者类似的材料的相对两端与驱动和自由刷的相对表面相连。当驱动刷在一个方向上转动时，所述线围绕刷安装于其上的轴卷绕直至所有的松弛部分已经被卷取，此时自由刷开始同步转动。当驱动马达的转动方向反转时，在驱动刷的转动方向上的相应变化使得松弛部分形成在线中，所述线在第一方向上从轴上解卷，使得自由轮移动。这种效果持续进行直至驱动刷已经转动到足以再次围绕轴卷曲所述松弛部分，此时自由刷开始随着驱动刷同步移动。
在该实施例中，在自由刷开始移动之前驱动刷的角位移范围受几个变量影响，包括线的长度、线卷绕所需的轴的直径和安装在自由和驱动刷的相对表面上的线的各个端部的相对径向位置。
应该理解的是，这里所用的词语“线”包括编织的不锈钢线、编织的尼龙、尼龙单丝、由芬芳聚酰胺纤维形成的绳和能够反复卷绕和解卷同时抵挡挠曲疲劳和/或加工硬化和在张力下不适当张紧的其他人造和天然材料。
在另一个优选实施例中，易变可膨胀的元件(例如囊)位于在驱动刷上的壳体和在自由刷上的相应壳体之间并且加压流体逐渐被加入到可膨胀的元件中，当驱动刷的转动方向反转时，在自由刷和驱动刷之间具有预定的差动位移。当驱动马达在反转其方向之前停止时，加压流体从可膨胀的元件排出，所述可膨胀的元件从其与自由刷相连或者相关联的壳体元件接合的位置收缩。在该实施例中，来自于池的加压水流可被便利地引入到可膨胀的元件中，例如，安装在自由刷的相对两端的壳体的方向上径向和/或轴向逐渐膨胀的聚合物囊。当马达停止时，囊减压并且流体排出，从而自由刷与驱动刷脱离并且使清洁器改变其移动方向。
在另一个实施例中，驱动和自由刷的相对端面设有轨道齿轮系统，在各个中心和轨道齿轮元件上的齿轮齿的尺寸和数量是预定的以使得自由刷脱开，从而实现池清洁器的所需转向角度。
也可利用电磁离合器，并且离合器板的接合启动被编程在处理器中。在利用电磁机构的实施例中，驱动刷在预定的时间内独立于自由刷操作以完成主体的转向，接着电磁离合器被通电以使自由刷与驱动刷同步移动。在驱动马达停止的同时，程序控制器脱开电磁离合器；接着当驱动马达在相反的方向上启动时在控制器中的定时器启动，并且重复程序步骤。
在相关的实施例中，电磁离合器被朝向接合弹簧偏压以产生驱动和自由刷的同步移动；脱开是间歇的以产生方向变化。当电池提供动力时该操作方法是优选的。
本领域普通技术人员显而易见的是，可利用其他方法和设备基于时间间隔或者预定角位移在驱动和自由刷之间产生差动位移以在驱动马达停止和反向后实现池清洁器的所需方向变化。例如，可启动螺线管以推动在驱动刷或者自由刷上的可转向移动离合器板使其与相对离合器板接合或者脱开。其他一些电磁结构可被利用以达到所需的结果。
应该理解的是，根据本发明的方法在池清洁器整个操作过程中在池清洁器在其上的移动的表面的方向上提供力矢量的泵马达连续工作。该向下的推力使得池清洁器牵引部分一直与表面保持接触。与现有技术方法相比，这种方式的改进之处在于，泵马达停止或者其转速大大降低以在转向操作过程中减小刷之间的摩擦力。根据本发明，通过停止刷在清洁器的一侧上的移动同时使得各个相邻的刷在清洁器的相对侧面上转动，提供足够的牵引以在各个相邻刷的移动同步之前使得单元转到新的所需的移动方向，不减小用于将基本中立漂浮的池清洁器保持在其移动的水平或者垂直表面上的向下的力矢量。
方向控制程序在另一个方面，本发明还提供一种用于以一种高效重复的方式控制池清洁器的移动以使得池清洁器基本上通过待清洁的池或者罐的整个表面而与其外形(例如矩形、曲线形或者两者的结合)无关的新颖的程序和系统。该方向控制程序适于仅清洁池或者罐的底面以及有效地控制池清洁器在池的底壁和侧壁中的移动。
在一个优选实施例中，池清洁器的编程方向移动是在预定的时间段内沿着第一较长的腿；驱动马达停止和方向被反转；在池清洁器的一侧的任何一端的驱动刷在预定转数内以比自由刷大的转速转动以使得清洁器主体转动；接着自由刷接合以与各个相邻的驱动刷同步移动，并且池清洁器在驱动马达停止和转向前较小的时间段内沿着第二腿前进；上述步骤重复预定数量的周期，接着在基本上为较长的腿所用时间两倍的时间内驱动马达的动力持续不中断；在延长的运行时间后，驱动，马达停止并且其转向；原始步骤重复与上述相同预定数量的周期。
在对处理器编程时，参考马达的速度、刷的直径/周长以及清洁器在其中操作的池或者罐的尺寸确定池清洁器横穿较长和较短的腿所需的时间。例如，高速驱动马达可在带驱动池清洁器中产生大约每分钟60英尺的速度同时常规(较低)速度马达将在池的底面上产生大约每分钟30英尺的清洁器速度。
在一个优选实施例中，前进的较短的腿足以使得池清洁器前进超过池的底部宽度的一半的距离。对于装有常规的或者低速马达的池清洁器，一个完整周期所需的时间为1分钟，其中较长的腿所需的时间为36秒，较短的腿所需的时间为24秒。在该实施例中，在30个这样的周期后，长腿和短腿的顺序颠倒。在该操作模式下，池清洁器从池的一侧通过Z字形路径移动。当这发生时，清洁方式的相对方向颠倒，即，如果池清洁器在前30个周期内围绕池的周边逆时针方向移动，接着清洁器穿过池并且到达相对的水线，相对于池的周边下30个周期将为顺时针方向。
在该操作模式下，已经发现，当装有高速马达并且所达到的方向角度变化为15度至60度的使用本发明的方法和设备的池清洁器在不规则的曲线形构造的大型家用游泳池中操作时，一个小时经过周长3.5次。
所选择的电池操作根据本发明，与高效清洁形式结合的具有一个驱动马达的池清洁器的操作的高效模式能够使得该单元由船用可充电电池提供动力。本发明的设备和方法的另一个优点是，它无需池清洁器沿着池的水线水平移动以在驱动马达转向后采用一个新的移动方向。
来自于外部电源的浮动电源电缆的消除使得池清洁器更有效并且消除了程序被施加在基本中立漂浮池清洁器的作用力中断的可能性。电池通电操作还消除了在单元在水线处操作时电源电缆将干扰刷的移动的危险。
水银开关的使用在本发明的另一个优选实施例中，处理器和控制器电路包括当池清洁器主体在任何一端从基本水平的位置移动到70度或者更大的角度时启动的水银开关。该信号开始定时操作阶段，之后驱动马达停止并转向。这样，当池清洁器到达侧壁并且从基本水平方向移动到基本垂直方向时，水银开关的移动完成了能够产生由处理器接收的启动时钟电路的信号的电路。在预定时间段(例如可为8至20秒)后，驱动马达停止并且其方向颠倒。在从水银开关接收信号后的预定时间间隔可足以确保在马达转向之前池清洁器到达池的水线。
在该实施例中，前进的较长的腿最好足以使得池清洁器在每一个周期中横穿池的宽度的大约二分之一；前进的较长的腿无需在操作程序中预定，这是由于当单元开始其壁的下降时池清洁器最后将通过水银开关产生一个信号。
如在先前的优选实施例中，处理器可最好被编程以在一个周期模式中操作，并且移动方向的周期性变化是从逆时针到顺时针，反之亦然。
在使用两个马达驱动同轴安装但独立刷对中的每一个的实施例中，处理器的程序可包括在预定数量的周期后颠倒转动方向的步骤。这将使得池清洁器相对于游泳池的周边从顺时针移动模式变为逆时针模式，无需使得池清洁器完全横穿底部，并且如果适合的话，池的相对侧壁如在上述一个驱动马达实施例中描述的。
当池清洁器到达水线时，在定时停止和驱动马达转向之前池清洁器的纵向轴线将基本上在垂直于水线的方向上。在该构造中，当驱动马达使得位于清洁器壳体的同一侧上的前和后刷的每一对中的一个转动时单元进行角转动以改变方向。在池清洁器已经以较小的锐角到达水线并且关于水银开关信号的产生的定时操作不足以使得单元采用在侧壁上的基本垂直的位置，但是池清洁器将沿着不同于水线的路径返回底部。但是，根据本发明的改进的编程控制方法构造和操作的池清洁器不会对其在完成池的清洁所需的时间内覆盖待清洁的表面的能力产生不良影响。
两个驱动马达的备选实施例尽管上述本发明的优选实施例利用在刷同步转动后实现延迟的机械装置使得一对同轴的相邻刷中的一个延迟启动从而在具有一个驱动马达的情况下很有效地操作，但这种很有效的清洁形式也可利用第二驱动马达来实现。在利用两个驱动马达的实施例中，无需离合器或者其他延迟联动机构。成对的前和后刷的每一个独立地响应于独立的驱动马达的动作转动。程序被编程以便以上述具有一个自由刷的实施例所述的方式操作其中一个驱动马达。在启动相邻刷的转动中的预定延迟输入到处理器程序中以达到关于移动形式的相同的最终结果，但没有在池清洁器主体的任何一端处的相邻刷之间的机械联动。
本领域普通技术人员显而易见的是，第二驱动马达的使用增大了材料成本和组装池清洁器的劳动力，增加重量以及增加操作和维护费用。第二驱动马达的增加还可使其利用安装在池清洁器主体中的自备电池变的不实际，这是由于耗用功率大大增加。
附图的简要说明下面参照附图进一步对本发明进行详细描述，在附图中
图1是表示本发明的一个实施例的池清洁器的壳体被局剖的顶部侧透视图；图2是用于本发明中转动延迟离合器机构的一个实施例的分解图；图3是图2的离合器组件在线3-3的横截面图；图4是图3的实施例在线4-4的横截面图；图5是转动延迟离合器组件的另一个实施例的分解透视图；图6是转动离合器组件的另一个实施例的透视图；图7是图6的离合器组件在线7-7的横截面图；图8是图6中所示的组件的一部分在线8-8的横截面图；图9是图6的离合器组件的分解透视图；图10是用于本发明的转动延迟离合器组件的另一个实施例的部分横截的顶视图；图11是与图11类似的一个变型实施例的图；图12是本发明的方法所涉及的池清洁器在基本为圆形的池中移动的示意图；图13A和13B是本发明的方法所涉及的池清洁器在不规则形状的池中移动的示意图；以及图14A和14B是本发明的方法的另一个实施例的类似于图13A和13B的示意图。
现参见图1，其中示出了具有壳体102的池清洁器100，所述壳体102的上部具有用于从过滤器泵排水以推动清洁器刷与待穿过的表面接触的出口104。把手101设置在壳体102的顶部附近以提升和搬运清洁器。在壳体的每一端处，一对刷12、14是以可转动的方式同轴安装的。一个驱动马达110轴装于接合驱动带114的驱动带轮112上。
刷12的外端装有驱动带轮120，驱动带114位于驱动带轮120上。下面，刷12被称为“驱动刷”。
相邻刷14安装在公共轴16上，与刷12分离并且可在下面详细描述的限度内自由转动。下面，在描述本发明的设备和方法时刷14被称为“自由刷”。
为了进一步便于描述和理解本发明，驱动刷12在附图中用阴影线表示以与自由刷14区分开。
继续参见图1中所示的实施例，延迟离合器装置30位于刷12和14之间并且同轴地安装在轴16上。
现参见图2，具有轴向开口40的驱动离合器板32固定安装在驱动刷12的内部和内端。在所示的实施例中，驱动离合器板32具有环形凹槽34，接合元件36伸入环形凹槽34中。还设置调节螺钉38以进一步调节，如下面所述。相对的离合器板62固定安装在自由刷14的内端并且其内表面的构造与板32类似。
如在该实施例中进一步示出的，分别具有突出的接合元件44和54的一对中间离合器元件42和52安装在板32和62之间。当驱动离合器板32经过足够的转数时，突出元件36和接合元件44、54都接触并且自由刷同步移动。在驱动马达和驱动刷12反转后，自由刷14保持不动直至中间离合器元件转动足以使接合元件返回与突出元件接触。在该实施例中，在自由刷开始同步移动之前被驱动轮基本上转三个整圈。
现参见图3，其中示出了表示固定的离合器板和转动的中间离合器元件42和44的配合布置的截面图。可以清楚地看到，所有元件以可转动的方式被安装在轴16上。
图4的截面图示出了在离合器板32上的突出元件36接触接合元件44和54的关系。从该截面图中可以看出，在板32的周边中的调节螺钉38可下降以相对于突出元件36使得中间离合器元件42定位。
可调节的延迟驱动离合器板组件的一个备选优选实施例被示意性地示出在图5的分解图中。在所示的实施例中，相对的离合器板72和92分别设有多个可移动的可调节的突出元件74和94。中间离合器元件82和84分别设有位置适于接合径向突出的接触元件76和96的接合元件83和85。如在上述实施例中，离合器组件同轴安装在轴16上，轴16还支撑刷12和14。
该延迟驱动离合器组件的实施例能够在自由刷接合和同步操作之前仅通过将在端部离合器板72、92中的一个或者两个上的一个或者多个突出元件74、94径向向内移动到中央空间中以在小于以整圈的情况下接触接合元件83和/或85来对独立的转动数量进行调节。如上所述，这种调节能力可在驱动马达转向时特别适应池清洁器转动的角度和弧形。
本领域普通技术人员应该理解的是，其他结构和构造也可使用以调节转数或者部分转动的数量。例如，滑动接合销(未示出)可安装在端部离合器板72、92中的一个或者两个上以在轴向上移动接触固定的接合元件83、85。
另一个实施例如在图6至图9中所示，其中相同的元件用与前述的附图标记表示。中间板122也安装在端部驱动板72和端部驱动板92中间的轴16上。在该构造中，端板分别设有多个销71和91，并且中间板122设有贯穿被销71和91接合的板的至少一个销121。从对图5的调节螺钉74和94的功能的描述中可以理解的是，销122朝向板122的前进分别控制了驱动和从动板72和92之间的转动。参考前面所述的变量和池清洁器进行的方向变化的所需角度确定销71和91的数量和布置以及它们穿过板的情况。这样，图6-9的实施例使得池清洁器的使用者调节销的位置以适应待清洁的池的要求。
参见图10，其中示意性地示出了使用在分别与驱动刷组件12和自由刷组件14相连的板52和54之间延伸的挠性线56的延迟驱动机构。根据该实施例，在驱动刷12完成足够角位移后，驱动刷12和相关的板52的移动将导致线56螺旋卷绕在支撑自由刷组件14的轴16上。
如图11中所示，轴16可设有直径较大的壳体60，直径较大的壳体60需要较少的线56的卷绕以去除所有松弛部分并且使得自由刷14与刷12同步移动。线56的相对端部的连接点58和59的位置变化也用于当线中的松弛部分被卷取时改变板54和相关的自由刷经受的转数和角位移。应该理解的是，从图11的轴16或者轴筒60解开线所需的转数将是在自由刷14开始与驱动刷12同步移动之前所需的总转数的一半。
从图10和11中示意图中理解的是，板52、54的位置可靠得较近，并且它们可被组装在一个保护壳体62中，如阴影线所示。或者，板52和54可设有环形开口或者边缘以使它们紧密地安装在一起以封闭线。反转驱动马达的方向使得线解卷接着卷绕在轴筒或者轴60上，从而在每一次转向时使得池清洁器转向。
现参见图12，其中示意性地示出了在具有周边102的大型基本为圆形的灌或者池101中操作的池清洁器100的可控制的移动形式。池清洁器100具有前和后驱动刷12和同轴安装的自由刷14。在所示的操作模式中，池清洁器100在第一位置102A接近和接触侧壁；驱动马达和驱动刷的转动方向颠倒并且在足以使得清洁器转动在15度至60度的范围内的一个角度的转数下操作，接着与自由刷14同步操作以沿着较短的腿(S)移动，接着，单元停止并且方向反转以沿着较长的腿(L)移动到在池100的周边的第二位置102B。
该移动形式沿着交替的长腿和短腿(L、S)继续进行直至在接触点102C处完成预定数量的周期。接着，沿着长腿和短腿的移动顺序被颠倒使得清洁器10朝向池100的中心移动以使池清洁器不返回接触与其分开的侧壁。从图12的示意图中可以看出，池清洁器按照编程的方向控制继续进行直至其到达在相对侧壁上的位置102E。当程序反转时，池清洁器100相对于池101的周边102的移动形式从逆时针变为顺时针。
现参见图13，其中示意性地示出了根据本发明的一种优选操作方法的池清洁器100的可控方向移动。池清洁器100开始上移并且在预定数量的周期中离开不规则形状的池101的侧壁。根据图3的示意图，在池的侧面上的点102A处的第一周期数量结束时，超长的腿L’使得池清洁器穿过池的整个底面并且在102E处从相对侧壁下降。接着，池清洁器采用其编程清洁操作以沿着预定的长腿和短腿移动，但在该周期过程中沿着顺时针方向移动。
现参照图14A和14B描述另一种操作模式，其中示意性地示出了装有水银开关的池清洁器的可控方向移动，所述水银开关在池清洁器主体的取向从水平移动到预定的70度角时产生信号。当池清洁器100在壁上向上移动时，水银开关信号被处理器接收并且在驱动马达停止和反转之前时钟提供8秒的延迟。接着处理器定时器在其反转驱动马达的方向之前使得池清洁器经过池的中部。这样，池清洁器在基于交替的水银开关和时间控制的程序上工作。长腿(M)被水银开关控制，同时短腿(T)被定时器控制。
该周期重复预定数量的次数，接着当池清洁器从壁下降并且经过池的中部时，它不反转，当时间控制改变水银控制时，但继续移动通过池并且回复其程序，但在顺时针方向移动。
从上面的描述中可以看出，本发明的控制池清洁器的移动的方法和设备可在不借助于嵌入在处理器中的必须有控制器执行的复杂算法的情况下完成。控制清洁器移动的装置相对简单使得设备在待清洁的池或者罐的特定条件下被调节。
权利要求
1.一种用于控制自动推动机器人池清洁器的方向移动的方法，包括下列步骤a.提供池清洁器，所述池清洁器具有同轴安装在池清洁器的相对两端的第一对和第二对双刷，用以在横向于移动方向的轴上旋转，第一对刷安装在一侧，第二对刷安装在清洁器的相对一侧，利用刷的转动推动池清洁器，所述池清洁器具有至少一个以可操作的方式与第一对刷连接的驱动马达用以进行同步驱动；b.启动至少一个驱动马达以便利用第一和第二对刷的同步转动，沿着基本上直的路径在第一方向上推动池清洁器；c.停止和反转驱动马达以便以大于第二对刷的转动角速度转动第一对刷，从而使得池清洁器枢转通过预定的方向角度变化；以及d.恢复第二对双刷和第一对刷的同步转动，从而使得池清洁器沿着与第一方向偏离一定角度的基本上直的路径在第二方向上移动。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于，池清洁器设有转动延迟离合器，它同轴地位于池清洁器的任何一端的第一和第二对双刷的每一个之间，方法的步骤(d)包括使得第一对驱动刷转过预定数量的角转动同时第二对自由刷保持不动；以及利用离合器接合第二对刷以启动第二对与第一对刷的同步转动。
3.权利要求2所述的方法，其特征在于，转动延迟离合器包括与第一和第二对刷的相对表面中的每一个相连的固定离合器板，所述方法包括转动第一固定板直至它接合在第二对刷上的相对板以启动第二对刷与第一对刷的同步转动。
4.权利要求2所述的方法，其特征在于，转动延迟离合器包括与第一和第二对刷中的每一个的相对表面相连的固定离合器板以及在所述固定的离合器板之间的轴上转动安装的至少一个中间自由板，所述方法包括转动第一固定板以接合至少一个中间自由板并且继续所述转动以接合在第二自由刷上的相对固定板以启动第二对刷与第一对刷的同步转动。
5.权利要求2所述的方法，其特征在于，转动延迟离合器包括在与在每一个轴上的第一和第二刷的相对表面中的每一个相连的相对端部元件之间延伸并且与轴卷绕接触的细长挠性元件，所述方法包括转动第一对刷以首先解开所述挠性元件，接着在相反方向上重新卷绕挠性元件直至第二对自由刷的同步转动启动。
6.权利要求2所述的方法，其特征在于，转动延迟离合器包括可转动地位于第一和第二刷中的每一个的相对端部之间的可膨胀的元件，所述方法包括提供一种加压流体以使得可膨胀的元件延伸与第二刷摩擦接合，同时第一刷转动，从而启动第二对刷与第一对刷的同步转动。
7.权利要求2所述的方法，其特征在于，转动延迟离合器包括两件式轨道齿轮组件，两件式轨道齿轮组件的第一转动元件与每一个第一刷相连，两件式轨道齿轮组件的第二转动元件与每一个第二刷相连，从而当第一刷的转动方向反转时使得第一和第二轨道齿轮元件临时脱开并且在第一刷的预定转动后接合。
8.权利要求2所述的方法，其特征在于，转动延迟离合器包括电磁离合器接合组件和相关装置，以在第一对刷转动方向反转后以预定间隔启动第一与第二刷的接合。
9.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述池清洁器设有以可操作的方式与第一对刷相连的第一驱动马达、以可操作的方式与第二对刷相连的第二驱动马达，以及响应于处理器信号来控制各个马达的操作速度和方向的控制器，所述方法还包括下列步骤e.同时启动第一和第二驱动马达以在第一方向推动池清洁器；f.停止第一和第二驱动马达并且以大于第二马达的转速启动第一马达使其在相反方向转动；以及g.在预定时间后，启动第二驱动马达，用于与第一驱动马达同步转动。
10.权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤(f)中第二马达保持停止。
11.权利要求1所述的方法还包括根据一个程序操作池清洁器，在所述程序中，池清洁器在第一预定时间内在第一方向上被推动并且在小于第一预定时间的第二预定时间内在偏离一定角度的第二方向上被推动，以及重复该编程移动方式。
12.权利要求11所述的方法，其特征在于，池清洁器在第二时间内横穿在池的侧壁之间的距离的大约一半。
13.权利要求11所述的方法，其特征在于，在构成原始周期的预定数量的周期内重复该编程移动方式，接着在为第一时间两倍的延长时间内在第一方向上推动池清洁器，接着池清洁器停止并且接着重复初始周期。
14.权利要求12所述的方法，其特征在于，在池清洁器清洁池底和侧壁的时间周期中，池清洁器从顺时针变为逆时针移动方式。
15.权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个驱动马达是由电池供电的。
16.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述池清洁器还包括具有垂直于池清洁器所处表面的力矢量的泵排出流，并且在清洁周期中所述泵连续工作。
17.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述池清洁器还包括当池清洁器在任何一端从基本水平的取向移动到大约70度或者更大的角度时启动的信号发生取向传感器，并且所述方法包括响应于表示池清洁器在侧壁上升的信号，在预定的时间内推动池清洁器，在预定的时间后终止池清洁器的移动，以及反转移动方向以使得池清洁器沿着与池清洁器从壁上升的路径偏离一定角度的路径从壁下降。
18.一种自动推动机器人池清洁器，包括池清洁器壳体，所述池清洁器壳体具有同轴安装在壳体的相对两端的第一对和第二对双刷以在与移动方向横交的轴上转动，第一对刷安装在一侧，第二对刷安装在清洁器的相对一侧，利用刷的转动推动池清洁器；b.可操作连接的至少一个可反转的驱动马达，以便同步驱动第一对刷；c.用于控制至少一个驱动马达的转动方向从而控制池清洁器的方向移动的控制器；以及d.同轴地位于每一对第一和第二刷之间的转动延迟离合器，从而在启动第二对刷的同步转动之前利用第一对驱动刷的转动方向的反转使得离合器与第二对刷临时脱开，从而使得池清洁器枢转过预定方向变化角度，从而使得池清洁器沿着与在反转之前的方向偏离一定角度的基本直的路径的方向移动。
19.权利要求18所述的池清洁器，其特征在于，转动延迟离合器包括与在池清洁器的任何一端的第一和第二对双刷中的每一个相连的离合器板，和在每一个离合器组件中的至少一个离合器接合元件，在接合在第二离合器板以启动第二对刷与第一对刷的同步转动之前，与第一对驱动刷相连的离合器板转过预定数量的转动角度同时第二对自由刷保持不动。
20.权利要求18所述的池清洁器，其特征在于，转动延迟离合器组件包括与第一和第二对刷的相对表面相连的固定离合器板，以及在所述固定的离合器板之间的轴上转动安装的至少一个中间自由板，转动与第一对驱动刷相连的离合器板以接合至少一个中间自由板并且继续所述转动以接合在第二自由刷上的相对板以启动第二对刷与第一对刷的同步转动。
21.权利要求18所述的池清洁器，其特征在于，转动延迟离合器组件包括在每一个轴上的刷的相对表面相连的相对端部元件之间延伸并且与轴卷绕接触的细长挠性元件，第一对刷的转动方向反转导致从轴上解开所述挠性元件，接着在相反方向上重新卷绕挠性元件直至第二对刷的同步转动启动。
22.权利要求18所述的池清洁器，其特征在于，转动延迟离合器包括可转动地位于第一和第二刷中的每一个的相对端部之间的可膨胀的元件，所述可膨胀的元件与加压流体源连通，从而加压流体可控地进入可膨胀的元件使得可膨胀的元件延伸与第二刷摩擦接合，同时第一刷转动，从而启动第二对刷与第一对刷同步转动。
23.权利要求18所述的池清洁器，其特征在于，转动延迟离合器组件包括两件式轨道齿轮组件，两件式轨道齿轮组件的第一转动元件与每一个第一刷相连，两件式轨道齿轮组件的第二转动元件与每一个第二刷相连，从而当第一刷的转动方向反转时使得第一和第二轨道齿轮元件临时脱开。
24.权利要求18所述的池清洁器，其特征在于，转动延迟离合器组件包括电磁离合器接合组件和相关装置，以便根据来自可编程控制器的信号以预定间隔启动第一与第二刷的接合。
全文摘要
一种自动推动机器人池清洁器(100)具有同轴安装在池清洁器的相对两端的第一对驱动刷(12、14)和第二对自由刷以在与移动方向横交的轴(16)上转动。第一对刷安装在一侧并且被驱动马达(110)驱动；第二对刷安装在清洁器的相对一侧。转动延迟离合器同轴地位于池清洁器的任何一端的第一和第二对双刷的每一个之间，从而在启动第二对刷的同步转动之前利用第一对驱动刷的转动方向的反转使得离合器与第二对刷临时脱开，从而使得池清洁器枢转过预定方向变化角度。在每一次反转后，使得池清洁器沿着与在反转之前的方向偏离一定角度的基本直的路径的方向上移动。高效清洁程序允许利用电池为在从侧壁上升以及清洁底面的池清洁器中的驱动马达和水泵马达供电。
文档编号B08B1/00GK1902369SQ200480039830
公开日2007年1月24日 申请日期2004年11月4日 优先权日2003年11月4日
发明者G·埃尔利奇, T·霍尔瓦思 申请人:水溶液产品公司