移动式机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种移动式机器人。特别地，虽然不是排他地，本发明在家用移动式机器人应用中具有实用性，比如移动式地面扫除器，真空吸尘器和地面洗涤器，且例如被使用在家庭或工作环境。
【背景技术】
[0002]移动式机器人器具在家庭或工作环境中越来越常见。典型地，这些机器人器具为机器人地面扫除器或真空吸尘器的形式。已知的移动式机器人真空吸尘器的例子是iRobot公司制造的RoombaTM系列机器，由三星制造的NavibotTM系列机器，和在W097/40734中的一部分中描述的伊莱克斯TrilobiteTM。值得注意的是W097/40734中的真空吸尘器的沉重部件(比如电子器件和真空马达)位于壳体的后部部分中，同时脏物收集腔被定位于壳体的前部部分中(参考它的正常行进方向)。
[0003]机器人真空吸尘器被要求当它前进时绕外界行进并清理地面。房间或办公室可能不具有在一个水平上的所有的地面面积，所以可能有各种起伏和转变，机器人必须能够越过它们以便有效地执行它的任务。例如，在房间之间和/或在地面面积内的地面覆盖物的类型之间可能存在小的竖向台阶。同样地，该机器人可被要求攀登上临时地面覆盖物，比如小地越。
[0004]家庭移动式机器人的“攀登能力”很大程度取决于它的整体配置。应理解例如如果机器人质量中心显著地偏向机器人的后部部分，则存在越过过渡点时“搁浅”的风险。这可影响真空清洁机器人，其被配置以致它们的较重部件(比如真空马达，蓄电池和电子器件)被容纳在机器的后部部分中，同时它的相对较轻的部件(比如脏物收集仓)被用在机器的前部部分附近。这样的配置显示在W097/40734中。
【发明内容】
[0005]在这个背景下，本发明提供了一种移动式机器人，包括体部和偏压器件，该体部具有驱动装置，该驱动装置用于在表面上支撑和驱动体部，该偏压器件用于将体部的后部部分沿远离地面表面的方向偏压。
[0006]本发明在移动式机器人中提供了独特优势，其质量中心被定位在相对后面的位置中。移动式机器人具有这样的“向后偏置”的质量中心可具有相对强的爬过过渡点的能力，因为在它的前部处重量小从而要求少的驱动能量以抬起它的前部区段向上且越过过渡点。然而，如果它的主驱动装置不能够拉动机器人的后部区段向上且越过过渡点，它的质量的向后偏置可导致机器人被卡住或“搁浅”。本发明提供了通过提供器件以远离地面表面向上地偏压移动式机器人同时保持具有向后偏置质量中心的移动式机器人的优点，机械简洁地解决这个问题的方法
[0007]在一个实施例中，该偏压器件可实现为地面接合支撑构件的形式，其被布置为支撑体部的后部部分。这个配置因此用于以预定力推动后面部分远离地面表面，其在机器人卡在过渡点(例如其可为浅台阶)上的情况下具有将体部向前“翻”的效果。
[0008]为了确保地面接合构件的低物理轮廓，它可存储在体部的适当的凹室或凹处中且可在存储位置和展开位置之间移动。实现上述功能的特便利配置通过摆动臂提供，该摆动臂相对于机器人的体部枢转且被布置为当机器人搁在表面上时，部分地或完全地存储在凹处中。
[0009]该地面接合支撑构件可相对于体部绕大致垂直轴线旋转。该地面接合支撑构件可包括载体和摆动臂，该载体可旋转地安装到体部，该摆动臂枢转地被安装到载体，该载体能够相对于体部绕大体垂直轴线旋转，该摆动臂能够相对于载体绕大体水平轴线枢转。
[0010]为了实现预定向下力，弹簧构件可被布置为作用在地面接合支撑构件上。尽管弹簧构件可为螺旋压缩弹簧，例如，它还可为扭力弹簧，该扭力弹簧被支撑在摆动臂和体部之间以便将摆动臂偏压进入展开位置。
[0011]虽然该摆动臂可安装有轨道或滑道，以减少它和邻近的地面表面的摩擦接触，更好的选择是提供具有滚子或轮子的摆动臂。
[0012]为了在平衡位置中提供它的偏压力，该摆动臂可被定位于体部的后部部分上、与体部的纵向轴线对齐。另一选择为将摆动臂定位在一对其他地面接合支撑件之间，例如被固定且从动的轮子或滚子，其减少在弹簧加载摆动臂上的负载。
【附图说明】
[0013]为了本发明更容易被理解，现在将仅通过举例的方式参考附图描述实施例，在附图中:
[0014]图1是根据本发明的实施例的移动式机器人的前透视图；
[0015]图2是从图1中的移动式机器人下方观察的视图；
[0016]图3是图1中的移动式机器人的分解透视图，示出了它的主要组件；
[0017]图4是图1至3中的移动式机器人的牵引单元的侧视图，且示出了牵引单元的运动范围；
[0018]图5是从图1中的移动式机器人的下方观察的简化的透视图，示出了地面接合支撑构件在展开位置；
[0019]图6是图5中的地面接合支撑构件的放大图，且图7是穿过地面接合支撑构件的纵向截面；
[0020]图8是与图5中所示相似的简化的透视图，但其示出了地面接合支撑构件在完全存储位置；
[0021]图9是图8中的地面接合支撑构件的放大图，且图10是穿过地面接合支撑构件的纵向截面；
[0022]图11是地面接合支撑构件的透视图；
[0023]图12a至12e示出了上述附图中的简化形式的移动式机器人越过地面表面中的过渡点的顺序视图；以及
[0024]图13a和13b是替代实施例的示意性视图；
[0025]图14、15a-b、16a_b和17a_c示出了用于地面接合支撑构件的替代实施例。
【具体实施方式】
[0026]参考图1、2、3和4，自主表面处理器具为移动式机器人真空吸尘器2的形式(下文中称为‘机器人’)，包括主体3，该主体具有四个主要组件:底座(或底板)4，本体6，大致圆形外罩8和分离装置10，该本体6被承载在底座4上，该大致圆形外罩8可安装在底座4上且为机器人2提供大致圆形轮廓，该分离装置10被承载在本体6的前部上且其突出穿过外罩8的互补形状的切口 12。
[0027]为了本说明书的目的，机器人的情景中的术语“前”和“后”将按操作期间它的前进和倒退方向的意思来使用，其中分离装置10被定位在机器人的前部。同样地，术语“左”和“右”将被关于机器人向前运动的方向使用。正如将从图1中理解，机器人2的主体具有相对短的圆柱的一般形式，主要为了可操作性的原因，且因此具有圆柱轴线‘C’，该圆柱轴线‘C’关于机器人行驶过的表面大致垂直地延伸。因此，圆柱轴线C大致垂直于机器人的纵向轴线‘L’延伸，机器人的纵向轴线‘L’沿机器人2的前后方向取向，且因此穿过分离装置10的中心。
[0028]该底座4支撑机器人的几个部件且优选由高强度的注射模制塑料材料制造，如ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)，虽然它也可由适当的金属制造，如铝或钢，或如碳纤维复合材料这样的复合材料，以举几个例子。如将说明的，底座4的主要功能是用作驱动平台和承载清洁装置，该清洁装置用于清洁机器人行驶过的表面。
[0029]特别参考图3，底座4的前部部分14是相对平坦的且为盘状形式，且限定弯曲的机头15，该弯曲的机头15形成机器人2的前部。前部部分14的每个侧翼具有安装到它的相应的牵引单元20。
[0030]一对牵引单元20定位于底座4的相对侧上，且可独立地操作使机器人能根据牵引单元20的旋转的速度和方向被沿前进和倒退方向驱动，以随着弯曲的路径朝向左或右行进，或当场沿任一方向转动。这样的配置往往被称为差速传动，牵引单元20的细节稍后将在说明书中更充分地描述。
[0031]底座4的相对狭窄的前部部分14向后部部分22变宽，该后部部分22包括表面处理组件24或‘清洁头’，其具有大致圆柱形形式且相对于底座的纵向轴线‘L’横向地跨底座4的大致整个宽度延伸。
[0032]还参考图2，其示出了机器人2的底面，清洁头24限定矩形抽吸开口 26，该开口 26面向支撑表面且当机器人2运行时污垢和碎肩被抽吸进入该开口 26。细长的刷棒28被容纳在清洁头24内且以传统的方式通过减速齿轮和传动带配置32由电动机30驱动，虽然其他驱动装置如完全齿轮传动或直接驱动也被设想。而且，尽管基于车