壁追蹤機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型通常涉及機(jī)器人的控制運(yùn)動(dòng)以在運(yùn)動(dòng)期間跟蹤諸如壁的障礙物。
【背景技術(shù)】
[0002]移動(dòng)機(jī)器人可被用于經(jīng)過表面以執(zhí)行各種操作，如清潔、吸塵等。諸如壁、固定物等障礙物可能對于某些移動(dòng)機(jī)器人到達(dá)某些區(qū)域是困難的。例如，相鄰于壁與地板之間交叉的表面對于機(jī)器人的經(jīng)過是困難的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]當(dāng)機(jī)器人執(zhí)行壁追蹤行為時(shí)，示例機(jī)器人可以保持與壁表面接觸。當(dāng)機(jī)器人追蹤壁表面時(shí)，與機(jī)器人緩沖器相關(guān)聯(lián)的傳感器能夠連續(xù)使機(jī)器人的清潔墊與壁表面之間接觸。傳感器還可以檢測緩沖器不與壁表面接觸的時(shí)刻，以使機(jī)器人能夠調(diào)整其自身的方向以繼續(xù)追蹤壁表面。
[0004]示例機(jī)器人包括:可相對于表面移動(dòng)的主體；安裝在主體上的緩沖器，以使緩沖器相對于主體運(yùn)動(dòng)；響應(yīng)于由緩沖器與表面之間的接觸引起的緩沖器相對于主體的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生信號(hào)的傳感器；以及基于值控制主體運(yùn)動(dòng)以使主體跟蹤表面的控制器。緩沖器在相對于主體的未壓縮位置與相對于主體的壓縮位置之間是可移動(dòng)的。信號(hào)隨緩沖器相對于主體的運(yùn)動(dòng)線性變化。值基于信號(hào)并且表示處于部分壓縮位置的緩沖器具有在未壓縮位置與壓縮位置之間的壓縮范圍。示例機(jī)器人可以包括單獨(dú)或組合的一個(gè)或多個(gè)下述特征。
[0005]表面可包括壁表面?？刂浦黧w運(yùn)動(dòng)的控制器的配置可以包括使機(jī)器人保持與壁表面以大約3度至大約20度之間的角度接觸的配置。機(jī)器人可包括附接至主體底部的清潔墊以及配置成從機(jī)器人分配流體的流體施加器。該清潔墊可以延伸超過緩沖器。
[0006]控制主體的運(yùn)動(dòng)以使主體跟蹤表面的控制器的配置可以包括使機(jī)器人執(zhí)行壁追蹤行為的配置，其中控制器控制主體的運(yùn)動(dòng)，以使主體以一定角度接觸壁表面，以致緩沖器處于部分壓縮位置，并且控制器調(diào)整機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)和平移速度，以保持緩沖器的壓縮在部分壓縮位置?？刂浦黧w的運(yùn)動(dòng)以使主體跟蹤表面的控制器的配置可以包括在壁追蹤行為中使機(jī)器人保持清潔墊與壁表面接觸的配置。
[0007]傳感器可以是第一傳感器并且信號(hào)可以是第一信號(hào)。機(jī)器人可包括第二傳感器以產(chǎn)生響應(yīng)于緩沖器運(yùn)動(dòng)的第二信號(hào)。第二信號(hào)可以隨緩沖器的運(yùn)動(dòng)線性變化?？刂破骺梢员痪幊桃曰诘谝恢岛偷诙涤?jì)算值，第一值基于第一信號(hào)，并且第二值基于第二信號(hào)。
[0008]主體可以具有左側(cè)，右側(cè)，前部和后部。第一傳感器可以相鄰于右側(cè)并且第二傳感器可以相鄰于左側(cè)。緩沖器可沿著機(jī)器人的前部放置并且沿著左側(cè)和右側(cè)部分地延伸。機(jī)器人可包括第三傳感器以產(chǎn)生響應(yīng)于緩沖器的運(yùn)動(dòng)的第三信號(hào)。該第三信號(hào)隨緩沖器的運(yùn)動(dòng)線性變化。第三傳感器可以在左側(cè)與右側(cè)之間，并且第三傳感器相鄰于前部。
[0009]傳感器可以是或包括安裝至緩沖器的支柱、安裝至支柱的磁體，以及安裝在主體中磁體上的霍爾效應(yīng)傳感器。傳感器可以是或包括電容傳感器。該電容性傳感器可以包括一對電容板?；诰彌_器的運(yùn)動(dòng)，至少電容板可以相對于另一個(gè)電容板移動(dòng)?？刂破骺梢员痪幊桃詮捻憫?yīng)于至少一個(gè)電容板的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的信號(hào)中確定時(shí)間常數(shù)。傳感器可以是或包括電感傳感器。該電感傳感器可以包括基于緩沖器的運(yùn)動(dòng)可在繞組中可移動(dòng)的芯材。控制器可以被編程，以從響應(yīng)于芯材運(yùn)動(dòng)的信號(hào)中確定時(shí)間常數(shù)。
[0010]表面可包括房間的壁，并且控制器可以被編程以控制主體的運(yùn)動(dòng)以跟蹤壁表面從而通過保持壓縮范圍內(nèi)的值來保持與壁接觸。響應(yīng)于在未壓縮位置的預(yù)定范圍內(nèi)的緩沖器，控制器可以被編程以動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)緩沖器相對于主體的位置。響應(yīng)于在壓縮范圍以外的值以及表示比與壓縮范圍相關(guān)聯(lián)的壓縮量更進(jìn)一步壓縮的緩沖器，控制器可被編程以控制主體的運(yùn)動(dòng)以使主體從表面撤回。響應(yīng)于在壓縮范圍以外的值以及表示比與壓縮范圍相關(guān)聯(lián)的壓縮量更少壓縮的緩沖器，控制器可以被編程以控制主體的運(yùn)動(dòng)以使主體轉(zhuǎn)向表面。
[0011]主體可以包括輪子，并且機(jī)器人可以包括與輪子相關(guān)聯(lián)的檢測器。該檢測器可以用于檢測輪子的速度。至少部分的基于比預(yù)定速度小的輪子速度以及在壓縮范圍以外的值，控制器可以被編程以控制主體的運(yùn)動(dòng)從而使主體從表面撤回，轉(zhuǎn)動(dòng)遠(yuǎn)離表面，隨后重新接合表面?？刂破骺梢员痪幊桃允怪黧w以一定角度跟蹤表面?？刂破骺梢员痪幊桃曰谥嫡{(diào)整角度。
[0012]另一示例機(jī)器人可以包括:主體，其可相對于表面移動(dòng)；緩沖器，其安裝在主體上以使緩沖器相對于主體運(yùn)動(dòng)；線性傳感器，響應(yīng)于由緩沖器與表面之間的一段時(shí)間的接觸引起的緩沖器相對于主體的運(yùn)動(dòng)，其產(chǎn)生信號(hào)；以及控制器，基于由線性傳感器產(chǎn)生的信號(hào)，其產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)。該信號(hào)隨緩沖器的運(yùn)動(dòng)線性變化。一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)用于控制主體的運(yùn)動(dòng)以至少在一段時(shí)間內(nèi)跟蹤表面。示例機(jī)器人可以包括單獨(dú)的或組合的一個(gè)或多個(gè)下述特征。
[0013]表面可包括壁表面?？刂浦黧w運(yùn)動(dòng)的控制器的配置可以包括使機(jī)器人保持與壁表面以大約3度至大約20度之間的角度接觸的配置。機(jī)器人可包括附接至主體底部的清潔墊和配置成從機(jī)器人中分配流體的流體施加器。清潔墊可以延伸超過緩沖器。
[0014]控制主體的運(yùn)動(dòng)以使主體跟蹤表面的控制器的配置可以包括使機(jī)器人執(zhí)行壁追蹤行為的配置，其中控制器控制主體的運(yùn)動(dòng)，以使主體以一定角度接觸壁表面，以致緩沖器處于部分壓縮位置，并且控制器調(diào)整機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)和平移速度，以保持緩沖器的壓縮在部分壓縮位置?？刂浦黧w的運(yùn)動(dòng)以使主體跟蹤表面的控制器的配置可以包括使機(jī)器人在壁追蹤行為中保持清潔墊與壁表面之間的接觸。
[0015]線性傳感器可以包括第一線性傳感器和第二線性傳感器。第一線性傳感器可以設(shè)置在相鄰于主體的第一側(cè)，并且第二線性傳感器可以設(shè)置在相鄰于主體的第二側(cè)。線性傳感器可以包括設(shè)置在第一線性傳感器與第二線性傳感器之間的第三線性傳感器。
[0016]每個(gè)線性傳感器可以包括安裝至緩沖器的支柱、安裝至支柱的磁體，以及安裝主體中磁體上的霍爾效應(yīng)傳感器。每個(gè)線性傳感器可以是或包括電容傳感器。電容性傳感器可以包括一對電容板?；诰彌_器的運(yùn)動(dòng)，至少一個(gè)電容板可相對于另一個(gè)電容板移動(dòng)?？刂破骺梢员痪幊桃詮捻憫?yīng)于至少一個(gè)電容板的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的信號(hào)中確定時(shí)間常數(shù)。每個(gè)線性傳感器可以是或包括電感傳感器。該感應(yīng)傳感器可以包括基于緩沖器的運(yùn)動(dòng)可在繞組中移動(dòng)的芯材。控制器可以被編程以從響應(yīng)于芯材運(yùn)動(dòng)的信號(hào)中確定時(shí)間常數(shù)。
[0017]控制機(jī)器人的一示例方法包括:基于隨機(jī)器人與表面之間的力大小線性變化的至少一個(gè)信號(hào)來確定機(jī)器人與超過閾值的表面之間的接觸水平；以及控制機(jī)器人跟蹤表面以保持機(jī)器人與超過閾值的表面之間的至少一個(gè)接觸水平。示例方法可以包括單獨(dú)或組合的一個(gè)或多個(gè)下述特征。
[0018]閾值可以是下限閾值。方法可包括:基于至少一個(gè)信號(hào)來確定機(jī)器人與表面之間的力的大小超過上限閾值，其中上限閾值大于下限閾值，并且響應(yīng)于確定的機(jī)器人與表面之間的力的大小超過上限閾值時(shí)，控制機(jī)器人從表面撤回。
[0019]機(jī)器人可包括輪子。方法可包括檢測輪子的速度，并且至少部分地基于輪子的速度，控制機(jī)器人從表面撤回，轉(zhuǎn)動(dòng)離開表面，隨后重新接合表面。
[0020]確定可以基于隨機(jī)器人與表面之間的力的大小線性變化的兩個(gè)或更多個(gè)信號(hào)。方法可以包括至少部分的基于兩個(gè)或更多的信號(hào)控制一定的角度，機(jī)器人以該角度接合表面。
[0021]本文所描述的示例機(jī)器人和方法的優(yōu)點(diǎn)可以包括但不限于下述內(nèi)容。在一示例中，機(jī)器人可以清潔縫隙、拐角，以及可能難以到達(dá)和可能積聚碎肩的其它區(qū)域。在一示例中，機(jī)器人可以清潔具有由壁和房間障礙形成的幾何構(gòu)造的房間。在一示例中，機(jī)器人具有能夠使機(jī)器人錯(cuò)過房間的清潔區(qū)域的幾何構(gòu)造。在這樣的示例中，機(jī)器人能夠執(zhí)行壁追蹤從而進(jìn)入清潔操作期間其它運(yùn)動(dòng)和清潔圖案可能錯(cuò)過的區(qū)域。
[0022]在本說明書中描述的包含在【實(shí)用新型內(nèi)容】部分中的任何兩個(gè)或更多的特征可以被組合以形成在文本中沒有具體描述的實(shí)施方式。
[0023]本文所描述的機(jī)器人和技術(shù)，或其部分，可以由計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品控制，該產(chǎn)品包括存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)非短暫性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中并且是可在一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備上執(zhí)行以控制(例如，坐標(biāo))本文所描述操作的指令。本文所描述的機(jī)器人，或其部分，可以被執(zhí)行為所有或部分的裝置或電子系統(tǒng)，其可以包括一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備和存儲(chǔ)器以存儲(chǔ)可執(zhí)行指令從而執(zhí)行各種操作。
[0024]一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的細(xì)節(jié)闡述于本文的附圖和描述。其它特征和優(yōu)點(diǎn)從說明和附圖以及權(quán)力要求中將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0025]圖1A是移動(dòng)機(jī)器人的透視圖。
[0026]圖1B是圖1A的移動(dòng)機(jī)器人的側(cè)視圖。
[0027]圖1C是圖1A的移動(dòng)機(jī)器人的俯視圖。
[0028]圖1D是與圖1A的移動(dòng)機(jī)器人一起使用的清潔墊的俯視圖。
[0029]圖1E是清潔墊的附接機(jī)構(gòu)的俯視圖。
[0030]圖1F是圖1A的移動(dòng)機(jī)器人的分解透視圖。
[0031]圖1G是從圖1A的移動(dòng)機(jī)器人中移除的頂部的透視圖。
[0032]圖1H是從圖1A的移動(dòng)機(jī)器人中移除的頂部的透視圖。
[0033]圖2A至圖2C是接觸壁表面的移動(dòng)機(jī)器人的緩沖器的俯視示意圖。
[0034]圖3A是示出移動(dòng)機(jī)器人擦洗地板表面的移動(dòng)機(jī)器人的俯視圖。
[0035]圖3B是執(zhí)行辮形(cornrow)圖案以清潔房間的移動(dòng)機(jī)器人的俯視圖。
[0036]圖3C是移動(dòng)清潔圖3B的房間周邊的俯視圖。
[0037]圖3D至圖3H是清潔具有障礙物的房間的一示例移動(dòng)機(jī)器人的俯視圖。
[0038]圖4是圖1A的示例移動(dòng)機(jī)器人的控制器的架構(gòu)的示意圖。
[0039]圖5A至圖5F示出清潔內(nèi)拐角的移動(dòng)機(jī)器人。
[0040]圖6A至圖6E示出清潔周邊外拐角的移動(dòng)機(jī)器人。
[0041]圖7A至圖7D描述清潔壁表面的移動(dòng)機(jī)器人的一示例。
[0042]圖8是示出由移動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行以追蹤壁表面過程的流程圖。
[0043]在不同附圖中的相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0044]本文所描述的是配置成橫穿諸如地板、地毯、草皮，或其他材料表面的示例機(jī)器人。該示例機(jī)器人可以配置成對表面執(zhí)行各種操作，包括但不限制于吸塵、濕式或干式清潔、濕清潔、拋光等。
[0045]可以以圖案或者隨機(jī)地橫穿表面的開放區(qū)域。壁或其它障礙物(例如，具有豎直表面)可能影響機(jī)器人如何橫穿表面。例如，相鄰于壁的表面使用圖案或隨機(jī)橫穿難于到達(dá)。因此，在本文所描述的示例機(jī)器人使用壁追蹤(也稱為跟蹤)技術(shù)，其能夠使機(jī)器人橫穿相鄰與壁或其它障礙物的表面。在文中所描述的以示例跟蹤技術(shù)包括使用線性傳感器來感應(yīng)機(jī)器人與壁之間的力，并且響應(yīng)于所感應(yīng)的力控制機(jī)器人追蹤壁的運(yùn)動(dòng)。在某些實(shí)施方式中，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)基于測量的機(jī)器人與壁之間的力的大小來控制以至所測量的力保持在目標(biāo)范圍內(nèi)。例如，機(jī)器人能夠以一定角度(例如，在5度與10度之間)接觸壁，以至由于壁與緩沖器之間的摩擦，緩沖器被部分的壓縮。其他實(shí)施方式也被描述。
[0046]本文中所描述的示例跟蹤技術(shù)可以與在其運(yùn)行中遇到壁或其他障礙物的任何適合類型的機(jī)器人或者其它裝置一起使用。采用該跟蹤技術(shù)的機(jī)器人的一示例是移動(dòng)機(jī)器人，其能夠圍繞房間導(dǎo)航來清潔房間的地板表面。參照圖1A，在某些實(shí)施方式中，移動(dòng)機(jī)器人100導(dǎo)航并清潔具有側(cè)壁表面20的房間的地板表面10。在某些實(shí)施方式中，機(jī)器人的重量小于5鎊(例如小于2.26kg)，并且具有中心CG。在某些實(shí)施方式中，移動(dòng)機(jī)器人可以是自動(dòng)的。機(jī)器人100包括由輪子(在圖1A中不可見)支撐的主體102，例如，該輪子能夠基于具有x、y和Θ部件的驅(qū)動(dòng)指令來操縱機(jī)器人100橫跨地板表面10。如圖所示，機(jī)器人主體102具有正方形的形狀并且限定X軸和Y軸。X軸限定機(jī)器人100向右的方向R以及機(jī)器人100向左的方向L。Y軸限定機(jī)器人100向后的方向A (向后)以及機(jī)器人100向前的方向F。在其它實(shí)施方式中，主體102可以具有其它形狀，諸如圓形、橢圓形、表面滴斑形、長方形、前面正方形或長方形以及后面圓形的組合、或者任何這些形狀的縱向不對稱組合。主體102包括底部(未示出)以及頂部108。
[0047]沿著機(jī)器人主體102的底部，位于機(jī)器人100的兩個(gè)后角的一個(gè)或兩個(gè)中的一個(gè)或多個(gè)后懸壁傳感器(未示出)以及位于移動(dòng)機(jī)器人100的前角中一個(gè)或兩個(gè)中的一個(gè)或多個(gè)前懸壁傳感器(未示出)檢測突出部分或地板表面10的其它陡峭臺(tái)階，并且防止機(jī)器人100在該地板邊緣落下。懸壁傳感器可以是機(jī)械下降傳感器或者是基于光的接近傳感器，諸如，IR(紅外線)對、雙發(fā)射器、單接收器或者雙接收器、單發(fā)射器IR基