專(zhuān)利名稱(chēng)：具有碰撞傳感器的移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備，包括至少一個(gè)可移動(dòng)的傳感器部件，用于感測(cè) 該移動(dòng)設(shè)備與靜止物體之間的碰撞，其中所述傳感器部件以彈簧加載的方式設(shè)置，以便在 通常情況下位于延伸位置，并且其中存在有用于檢測(cè)所述傳感器部件相對(duì)于所述移動(dòng)設(shè)備 的位移的裝置，所述裝置包括第一檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述傳感器部件的預(yù)定的第一位 移，和第二檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述傳感器部件的預(yù)定的更大的位移。
背景技術(shù)：
一種移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備公開(kāi)于KR-B-100835968中，該在先公開(kāi)文獻(xiàn)對(duì)應(yīng)于在后公 開(kāi)文本W(wǎng)0-A-2008/105634。該公開(kāi)文本記載了一種機(jī)器人真空吸塵器，其具有可移動(dòng)的傳 感器部件，該傳感器部件包括在主行進(jìn)方向上位于其前側(cè)的兩個(gè)緩沖器(bumper)。第一緩 沖器設(shè)置在設(shè)備前側(cè)的上部，第二緩沖器設(shè)置在下部。從而，第一緩沖器感測(cè)要被避讓的物 體，第二緩沖器感測(cè)要被越過(guò)(pass over)的物體。第二緩沖器能夠圍繞水平軸線向下轉(zhuǎn) 動(dòng)，從而該設(shè)備被升起以便越過(guò)可被翻越的物體。第一緩沖器能夠設(shè)置為比第二緩沖器突 出，從而要被避讓的障礙物首先與第一緩沖器接觸，然后與第二緩沖器接觸。因此，在第二 緩沖器操作之前，要被避讓的障礙物已經(jīng)被確定。另一種自主移動(dòng)機(jī)器人或平臺(tái)的感觸緩沖器記載于US-A-4596412中。該感觸緩 沖器包括多個(gè)可移動(dòng)的傳感器部件，這些部件是裝在外殼內(nèi)的自由浮動(dòng)式板條。用于檢測(cè) 傳感器部件移動(dòng)的裝置是附加到外殼且置于傳感器部件后面的多個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)。例如，移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備是一種真空吸塵器，用于當(dāng)移動(dòng)設(shè)備在房間地面上來(lái)回移 動(dòng)的同時(shí)自主打掃房間。因此，通過(guò)照相機(jī)或者其他觀測(cè)裝置(如聲納傳感器或者紅外傳 感器)對(duì)真空吸塵器周?chē)h(huán)境的觀測(cè)，該真空吸塵器的路徑能夠被控制。另外，傳感器部件 設(shè)于移動(dòng)設(shè)備的一側(cè)或者多側(cè)，以便感測(cè)移動(dòng)設(shè)備與房間地面上靜止物體(障礙物)之間 的物理接觸。該真空吸塵器可以包括兩個(gè)模塊包括真空風(fēng)扇和垃圾收集腔的主模塊；通 過(guò)軟管與主模塊連接的清潔頭模塊，垃圾通過(guò)該軟管從清潔頭模塊輸送到主模塊。此外，所 述軟管包括導(dǎo)線，用于從主模塊向清潔頭模塊供應(yīng)電能，以及用于在該兩個(gè)模塊之間進(jìn)行 電子信息交換。這種真空吸塵器公開(kāi)于US-A-2002/0174506中。因此，清潔頭模塊可以是 包括一個(gè)或者多個(gè)傳感器部件的移動(dòng)設(shè)備，所述傳感器部件用于感測(cè)模塊與要被打掃的房 間地面上靜止物體之間的物理接觸。

發(fā)明內(nèi)容
通常，移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備不得不在其周?chē)h(huán)境中的靜止物體之間尋找其行進(jìn)路徑。 當(dāng)移動(dòng)設(shè)備接觸靜止物體時(shí)，行進(jìn)方向必須改變，以便能夠避讓該靜止物體。因此，檢測(cè)與 這種靜止物體之間的接觸，從而使移動(dòng)設(shè)備以不同的方向(例如以相反的方向)繼續(xù)運(yùn)動(dòng) 而離開(kāi)靜止物體。然而，移動(dòng)設(shè)備在行進(jìn)時(shí)可能會(huì)被困在靜止物體之間。為了逃脫該受困 位置，移動(dòng)設(shè)備將進(jìn)行移動(dòng)，例如前后移動(dòng)和/或圍繞垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，但是動(dòng)作空間可能會(huì)很小。本發(fā)明的目的是一種移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備，由此設(shè)置有用于檢測(cè)所述傳感器部件相對(duì) 于所述移動(dòng)設(shè)備的位移的裝置，其中所述裝置包括第一檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述傳感器部 件的預(yù)定的第一位移；以及第二檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述傳感器部件的預(yù)定的更大的位移， 從而能夠?qū)崿F(xiàn)一種緊湊且相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，所述傳感器部件連接到框架，由此所述傳感器部件能夠相對(duì) 于所述框架移動(dòng)由所述第一檢測(cè)裝置檢測(cè)的所述第一位移，并且所述傳感器部件和所述 框架能夠一起相對(duì)于所述移動(dòng)裝置移動(dòng)以獲得由所述第二檢測(cè)裝置檢測(cè)的所述傳感器 部件的所述更大的位移，該第二檢測(cè)裝置檢測(cè)所述框架的預(yù)定位移。因此，移動(dòng)設(shè)備與 框架之間的彈簧加載大于框架與傳感器部件之間的彈簧加載。通過(guò)使用這種中間框架 (intermediary frame)，能夠?qū)崿F(xiàn)一種緊湊且相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，尤其是當(dāng)設(shè)備相對(duì)較小時(shí)， 例如該設(shè)備是真空吸塵器的清潔頭模塊。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備正常行進(jìn)時(shí)，根據(jù)來(lái)自第一檢測(cè)裝置的信號(hào)來(lái)控制移動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)。 然而，如果移動(dòng)設(shè)備所處的位置使得其看起來(lái)很難逃脫該位置，例如當(dāng)前后重復(fù)動(dòng)作時(shí)，則 所述第二檢測(cè)裝置將會(huì)啟動(dòng)并取代所述第一檢測(cè)裝置，從而移動(dòng)設(shè)備具有更大的運(yùn)動(dòng)自由 度，以便能夠從該受困位置逃脫。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，傳感器部件是位于移動(dòng)設(shè)備側(cè)面、優(yōu)選是位于移動(dòng)設(shè)備 的前側(cè)和/或后側(cè)的可移動(dòng)的緩沖器。因此，一旦移動(dòng)設(shè)備接觸靜止物體，則緩沖器就能產(chǎn) 生檢測(cè)信號(hào)，并且能夠在移動(dòng)設(shè)備與該物體之間的碰撞過(guò)程中吸收沖擊。移動(dòng)設(shè)備可以在 移動(dòng)設(shè)備的不同側(cè)帶有兩個(gè)或者更多個(gè)緩沖器，由此每個(gè)緩沖器都用作傳感器部件。EP-A-158^57公開(kāi)了一種移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備，其具有可移動(dòng)的緩沖器，該緩沖器界 定了該設(shè)備的周緣。緩沖器在設(shè)備的主框架上方的彈簧上浮動(dòng)。與障礙物之間的接觸導(dǎo)致 緩沖器相對(duì)于主框架運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)通過(guò)搖桿開(kāi)關(guān)檢測(cè)。優(yōu)選地，所述移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備具有主行進(jìn)方向，其中兩個(gè)傳感器部件位于所述移 動(dòng)設(shè)備的相反側(cè)，即前傳感器部件和后傳感器部件，其中所述前傳感器部件在所述主行進(jìn) 方向上延伸。當(dāng)移動(dòng)設(shè)備受困于兩個(gè)靜止物體(一個(gè)位于移動(dòng)設(shè)備前方，一個(gè)位于移動(dòng)設(shè) 備后方)之間時(shí)，通過(guò)使用第二檢測(cè)裝置代替第一檢測(cè)裝置而能夠增大動(dòng)作自由度。因此， 移動(dòng)設(shè)備能夠以更大的距離前后移動(dòng)，從而其具有更大的空間圍繞其垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，以便 逃脫其受困位置?？蚣芸梢詭в卸鄠€(gè)傳感器部件，其中第一檢測(cè)裝置檢測(cè)每個(gè)傳感器部件的預(yù)定位 移，第二檢測(cè)裝置檢測(cè)框架的預(yù)定位移。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，框架在移動(dòng)設(shè)備的相反 側(cè)、優(yōu)選是移動(dòng)設(shè)備的主行進(jìn)方向上的前側(cè)和后側(cè)帶有兩個(gè)傳感器部件，從而移動(dòng)設(shè)備在 逃脫受困位置過(guò)程中具有增加的前后動(dòng)作的自由度。當(dāng)然，框架可以帶有兩個(gè)以上的傳感 器部件，例如在設(shè)備的每一側(cè)。優(yōu)選地，檢測(cè)裝置包括微動(dòng)開(kāi)關(guān)，該微動(dòng)開(kāi)關(guān)能夠通過(guò)傳感器部件的位移來(lái)啟動(dòng)。 微動(dòng)開(kāi)關(guān)是簡(jiǎn)單的且相對(duì)小型的設(shè)備，其能夠在傳感器部件產(chǎn)生預(yù)定位移時(shí)提供電信號(hào)。在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，移動(dòng)設(shè)備是真空吸塵器，該真空吸塵器包括主模塊和 通過(guò)軟管連接到該主模塊的移動(dòng)清潔頭模塊，例如，如US-A-2002/0174506所公開(kāi)的，其中 所述清潔頭模塊包括所述可移動(dòng)的傳感器部件。
本發(fā)明還涉及一種用于控制移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備的方法，該移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備包括至少 一個(gè)可移動(dòng)的傳感器部件，用于感測(cè)該移動(dòng)設(shè)備與靜止物體之間的碰撞，其中所述傳感器 部件以彈簧加載的方式設(shè)置，以便在通常情況下位于延伸位置，并且其中檢測(cè)所述傳感器 部件相對(duì)于所述移動(dòng)設(shè)備的位移，其中第一檢測(cè)裝置檢測(cè)所述傳感器部件的預(yù)定的第一位 移，并且其中第二檢測(cè)裝置檢測(cè)所述傳感器部件的預(yù)定的更大的位移，其中所述傳感器部 件連接到框架，由此所述傳感器部件能夠相對(duì)于所述框架移動(dòng)由所述第一檢測(cè)裝置檢測(cè)的 所述第一位移，并且所述傳感器部件和所述框架能夠一起相對(duì)于所述移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)以獲得 由所述第二檢測(cè)裝置檢測(cè)的所述傳感器部件的所述更大的位移。


現(xiàn)在通過(guò)對(duì)包括連接到可移動(dòng)框架上的兩個(gè)可移動(dòng)的傳感器部件的移動(dòng)機(jī)器人 真空吸塵器的清潔頭模塊的實(shí)施方式的說(shuō)明來(lái)進(jìn)一步闡述本發(fā)明?，F(xiàn)在參考包括示意圖的 附圖，其中圖1是清潔頭模塊的橫截面透視圖；以及圖2和圖3是該模塊的示意性截面圖。具體地，圖2和圖3是示意圖，僅僅顯示了對(duì)闡述所述實(shí)施方式有貢獻(xiàn)的部件。
具體實(shí)施例方式附圖顯示了清潔頭模塊，該清潔頭模塊具有形成模塊下側(cè)主要部分的基部1?；?1帶有四個(gè)輪子，其中在截面圖中僅顯示了兩個(gè)輪子2。該兩個(gè)輪子2由電動(dòng)機(jī)3(圖1)驅(qū) 動(dòng)，另外兩個(gè)輪子(未顯示)由另一個(gè)電動(dòng)機(jī)(未顯示)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)獨(dú)立控制兩對(duì)輪子2 的轉(zhuǎn)速，能夠控制該模塊在地面上的運(yùn)動(dòng)。因此，該模塊能夠前后移動(dòng)，并且在該模塊移動(dòng) 期間以及在靜止位置期間，通過(guò)以不同轉(zhuǎn)速來(lái)驅(qū)動(dòng)兩對(duì)輪子2，該模塊能夠圍繞垂直軸線轉(zhuǎn) 動(dòng)。清潔頭模塊在吸塵口 5處具有轉(zhuǎn)動(dòng)刷4，該轉(zhuǎn)動(dòng)刷4在相對(duì)于模塊的主行進(jìn)方向 (附圖中為左右方向)的橫向延伸。工作時(shí)，位于模塊下側(cè)的吸塵口 5的開(kāi)口接近地面，同 時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)刷4接觸地面，從而地面上的垃圾可以被清除并通過(guò)吸塵口 5吸入并向連接到清潔 頭模塊的軟管(未顯示)輸送。軟管的另一端與包括真空風(fēng)扇和垃圾收集腔的真空吸塵器 的主模塊(未顯示)連接。模塊的上壁是框架6的一部分，該框架6部分地包圍該模塊。框架6通過(guò)四個(gè)螺 旋彈簧7 (顯示了兩個(gè)彈簧7)連接到基部1，從而框架6能夠在水平方向運(yùn)動(dòng)。彈簧7較 硬，以便需要較大的力才能使框架6相對(duì)于基部1運(yùn)動(dòng)。在模塊的前側(cè)(圖1中為右側(cè)，圖 2和圖3中為左側(cè))，框架6帶有緩沖器8，同時(shí)該框架在模塊的后側(cè)帶有緩沖器9。這兩個(gè) 緩沖器8、9通過(guò)螺旋彈簧10、11 (顯示于圖2和圖3中)連接到框架6，因此每個(gè)緩沖器8、 9能夠抵抗彈簧10、11的推力從其延伸位置(如圖2所示)向框架6移動(dòng)。因此，每個(gè)緩沖 器8、9將會(huì)接觸微動(dòng)開(kāi)關(guān)12、13，該微動(dòng)開(kāi)關(guān)12、13檢測(cè)該緩沖器8、9的所述移動(dòng)。當(dāng)清潔頭模塊前進(jìn)時(shí)(圖2和圖3中為向左)，該模塊可能會(huì)撞到靜止物體，由此 位于模塊前側(cè)的緩沖器8被推向框架6 (如圖3所示)。因此，微動(dòng)開(kāi)關(guān)12啟動(dòng)，從而產(chǎn)生 信號(hào)來(lái)報(bào)告與該靜止物體的碰撞，從而清潔頭模塊的運(yùn)動(dòng)將被立即停止，并且將會(huì)以相反方向繼續(xù)運(yùn)動(dòng)以離開(kāi)該靜止物體。然后該模塊可能會(huì)撞到另一靜止物體，例如當(dāng)該模塊沒(méi) 有以直線路徑行進(jìn)時(shí)，或者當(dāng)所述另一靜止物體之前并不存在時(shí)。因此，位于模塊后側(cè)的緩 沖器9被推向框架6，從而微動(dòng)開(kāi)關(guān)13檢測(cè)到與所述另一靜止物體的碰撞。為了找出從該 受困位置的出路，模塊可以試著在前后運(yùn)動(dòng)的同時(shí)圍繞垂直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)這兩個(gè)靜止物體 之間的空間較小時(shí)，模塊可能會(huì)很難動(dòng)作。為了增加動(dòng)作的自由度，停止微動(dòng)開(kāi)關(guān)12、13的 檢測(cè)，并且對(duì)與該靜止物體的接觸的檢測(cè)將由微動(dòng)開(kāi)關(guān)14、15接管，當(dāng)框架6相對(duì)于模塊的 基部1運(yùn)動(dòng)時(shí)，該微動(dòng)開(kāi)關(guān)14、15啟動(dòng)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)微動(dòng)開(kāi)關(guān)14、15的檢測(cè)發(fā)生于緩沖器8、 9相對(duì)于基部1移動(dòng)量較大的情況之下，所以模塊能夠更加靠近兩個(gè)靜止物體移動(dòng)，從而增 大了模塊動(dòng)作的自由度。圖3顯示了微動(dòng)開(kāi)關(guān)12、13被停止(即不工作)、以及與靜止物體的碰撞通過(guò)微 動(dòng)開(kāi)關(guān)14、15進(jìn)行檢測(cè)的情形。圖3中，模塊在向前運(yùn)動(dòng)時(shí)撞到靜止物體。因此，微動(dòng)開(kāi)關(guān) 14啟動(dòng)，因?yàn)榭蚣?抵抗彈簧7的力而產(chǎn)生移動(dòng)。使框架6相對(duì)于基部1移動(dòng)的力大于彈 簧10、11產(chǎn)生的力，從而當(dāng)彈簧10、11之一被向內(nèi)推時(shí)，框架6只相對(duì)于基部1移動(dòng)。綜上所述，移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備包括至少一個(gè)可移動(dòng)的傳感器部件8、9，用于感測(cè)移動(dòng) 設(shè)備與靜止物體之間的碰撞。第一檢測(cè)裝置12、13用于檢測(cè)傳感器部件8、9的預(yù)定的第一 位移，第二檢測(cè)裝置14、15用于檢測(cè)傳感器部件8、9的預(yù)定的更大的位移。本發(fā)明的上述實(shí)施方式僅僅是實(shí)例，在本發(fā)明的范圍內(nèi)多種其他實(shí)施方式也是可 行的。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備，包括至少一個(gè)可移動(dòng)的傳感器部件(8、9)，用于感測(cè)所述移 動(dòng)設(shè)備與靜止物體之間的碰撞，其中所述傳感器部件(8、9)以彈簧加載的方式設(shè)置，以便 在通常情況下位于延伸位置，并且其中設(shè)置有用于檢測(cè)所述傳感器部件(8、9)相對(duì)于所述 移動(dòng)設(shè)備的位移的裝置(12、13、14、15)，其中所述裝置包括第一檢測(cè)裝置(12、13)，用于 檢測(cè)所述傳感器部件(8、9)的預(yù)定的第一位移；以及第二檢測(cè)裝置(14、15)，用于檢測(cè)所述 傳感器部件(8、9)的預(yù)定的更大的位移，其特征在于所述傳感器部件(8、9)連接到框架 (6)，其中所述傳感器部件(8、9)能夠相對(duì)于所述框架(6)移動(dòng)由所述第一檢測(cè)裝置(12、 13)檢測(cè)的所述第一位移，并且其中，所述傳感器部件(8、9)和所述框架(6)能夠一起相對(duì) 于所述移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)以獲得由所述第二檢測(cè)裝置(14、1幻檢測(cè)的所述傳感器部件(8、9)的 所述更大的位移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備具有主行進(jìn)方向，并 且，兩個(gè)傳感器部件(8、9)位于所述移動(dòng)設(shè)備的相反側(cè)，即前傳感器部件(8)和后傳感器部 件(9)，其中所述前傳感器部件(8)在所述主行進(jìn)方向上延伸。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述框架(6)在所述移動(dòng) 設(shè)備的相反兩側(cè)帶有兩個(gè)傳感器部件(8、9)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述檢測(cè)裝置包括微動(dòng)開(kāi) 關(guān)(12、13、14、15)，該微動(dòng)開(kāi)關(guān)能夠通過(guò)所述傳感器部件(8、9)的所述位移來(lái)啟動(dòng)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述移動(dòng)設(shè)備是真空吸塵器，該真 空吸塵器包括主模塊和通過(guò)軟管連接到所述主模塊的移動(dòng)清潔頭模塊，其特征在于，所述 清潔頭模塊包括所述可移動(dòng)的傳感器部件(8、9)。
6.一種用于控制移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備的方法，該移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備包括至少一個(gè)可移動(dòng)的傳 感器部件(8、9)，用于感測(cè)該移動(dòng)設(shè)備與靜止物體之間的碰撞，其中所述傳感器部件(8、9) 以彈簧加載的方式設(shè)置，以便在通常情況下位于延伸位置，并且其中檢測(cè)所述傳感器部件 (8,9)相對(duì)于所述移動(dòng)設(shè)備的位移，其中第一檢測(cè)裝置(12、1 檢測(cè)所述傳感器部件(8、9) 的預(yù)定的第一位移，并且其中第二檢測(cè)裝置(14、1 檢測(cè)所述傳感器部件(8、9)的預(yù)定的 更大的位移，其特征在于，所述傳感器部件(8、9)連接到框架(6)，由此所述傳感器部件(8、 9)能夠相對(duì)于所述框架(6)移動(dòng)由所述第一檢測(cè)裝置(12，1 檢測(cè)的所述第一位移，并且 所述傳感器部件(8、9)和所述框架(6)能夠一起相對(duì)于所述移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)以獲得由所述第 二檢測(cè)裝置(14,1 檢測(cè)的所述傳感器部件(8、9)的所述更大的位移。
全文摘要
一種移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備，包括至少一個(gè)可移動(dòng)的傳感器部件(8、9)，用于感測(cè)所述移動(dòng)設(shè)備與靜止物體之間的碰撞。設(shè)置有第一檢測(cè)裝置(12、13)，用于檢測(cè)所述傳感器部件(8、9)的預(yù)定的第一位移；以及設(shè)置有第二檢測(cè)裝置(14、15)，用于檢測(cè)所述傳感器部件(8、9)的預(yù)定的更大的位移。
文檔編號(hào)B60R19/48GK102119092SQ200980131415
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月12日
發(fā)明者A-J·維恩斯特拉 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司