專利名稱：用于清潔機器人的位置信息識別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于清潔機器人的位置信息識別裝置，特別是，涉及一種通過以某一角度轉(zhuǎn)動傳感器能360°觀察清潔機器人的周邊環(huán)境的用于清潔機器人的位置信息識別裝置。
背景技術(shù)：
通常，自動移動清潔器(以下稱為清潔機器人)在其移動的同時進行清潔工作，當(dāng)充電電池電力耗盡時，它會自行移動到充電位置，進行充電，在充電之后，回到清潔位置并再次進行清潔工作。
為了在清潔區(qū)域中來回移動的同時進行清潔和充電，傳統(tǒng)的清潔機器人包括一具有風(fēng)扇電機、吸氣管以及過濾器等的清潔器主體1；多個可轉(zhuǎn)動地安裝在清潔器主體1的底面的左右兩側(cè)并移動清潔器主體1的驅(qū)動輪2；以及每隔一定間隔安裝在清潔器主體1的外圓周上用于感測周邊環(huán)境的各個超聲波傳感器3。
在每個超聲波傳感器3中，都有一對發(fā)射器3A和接收器3B以90°角固定安裝在前/后或左/右，或在必要時，多對發(fā)射器3A和接收器3B每隔一定間隔沿圓周方向安裝。而且，考慮到恰當(dāng)?shù)撵`敏度，主要使用傳感檢測范圍在±30°的傳感器。
此外，如圖2所示，當(dāng)清潔器主體1在驅(qū)動輪2的轉(zhuǎn)動方向上移動時，固定在清潔器主體1的外圓周上的各個超聲波傳感器3的發(fā)射器3A生成超聲波，接收器3B檢測反射回的超聲波，超聲波傳感器3識別清潔器主體1的位置和所在環(huán)境并確定清潔器主體1的行進方向或行進距離等。
然而，如上所述，在傳統(tǒng)清潔機器人中，因為考慮到適當(dāng)?shù)撵`敏度，主要用檢測范圍為±30°的傳感器作為超聲波傳感器3，當(dāng)在清潔器主體1上安裝四個超聲波傳感器3時，檢測范圍僅僅為240°，因此不能充分地觀察清潔器周圍的情況。為了充分地觀察清潔器的周邊環(huán)境，必須安裝至少六個超聲波傳感器3，在此情況下，如圖2所示，因為在各個超聲波傳感器3之間還有檢測范圍之外的相鄰區(qū)域，所以需要更多的超聲波傳感器3。
而且，當(dāng)清潔機器人沿著墻面水平移動時，因為在超聲波傳感器3之間有檢測區(qū)域之外的區(qū)域，所以清潔器主體1在以某一角度轉(zhuǎn)動的同時移動，因此就需要做出非必要的轉(zhuǎn)動動作。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于清潔機器人的位置信息識別裝置，該裝置通過使用小數(shù)量的超聲波傳感器，能充分地觀察清潔器的周邊環(huán)境。
此外，本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于清潔機器人的位置信息識別裝置，該裝置能沿著墻面水平移動，而不需轉(zhuǎn)動清潔器主體。
為達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的用于清潔機器人的位置信息識別裝置包括安裝在清潔器主體上的固定板；為產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力而固定安裝在固定板上的主電機；與主電機的轉(zhuǎn)動軸相結(jié)合的轉(zhuǎn)動圓筒，轉(zhuǎn)動圓筒可以以某角度旋轉(zhuǎn)；以及為感測周邊環(huán)境而以某一角度安裝在轉(zhuǎn)動圓筒上的多個位置信息傳感器。
本發(fā)明其他的目的、特征和優(yōu)點通過結(jié)合附圖的詳細描述而變得清晰明了。


附圖用于進一步理解本發(fā)明，附圖包含在申請文件中，并構(gòu)成該申請文件的一部分，與說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。
在圖中圖1為一外部透視圖，示出根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的清潔機器人的一個例子；圖2為一頂視圖，示出根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的清潔機器人的位置信息識別裝置；圖3為一外部透視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的清潔機器人的一個例子；圖4為一垂直剖視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的用于上下移動傳感器組件的傳感器隱藏機構(gòu)；圖5為一分解透視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的一位置識別裝置；圖6為一垂直剖視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的用于清潔機器人的位置信息識別裝置；圖7為一透視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的用于清潔機器人的位置信息識別裝置的使用狀態(tài)；以及圖8為一頂視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的用于清潔機器人的位置信息識別裝置。
具體實施例方式
以下，現(xiàn)在將參考附圖，說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖3為一外部透視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的清潔機器人的一個例子，圖4為一垂直剖視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的用于上下移動傳感器組件的傳感器隱藏機構(gòu)，圖5為一分解透視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的用于清潔機器人的位置識別裝置，以及圖6為一頂視圖，示出根據(jù)本發(fā)明的用于清潔機器人的位置信息識別裝置。
如圖3～6所示，根據(jù)本發(fā)明的清潔機器人包括一個具有風(fēng)扇、電機、吸氣管以及過濾器等的清潔器主體1；多個可轉(zhuǎn)動地安裝在清潔器主體1的底面的左右兩側(cè)并移動清潔器主體1的驅(qū)動輪2；以及可轉(zhuǎn)動地安裝在清潔器主體1上用于感測周邊環(huán)境的傳感器組件10。
在清潔器主體1中，傳感器組件接收部分1A是凹進的，以便具有一定的深度或形成孔洞，以隱藏傳感器組件10。此外，在傳感器組件接收部分1A的側(cè)面有傳感器隱藏機構(gòu)20，通過與傳感器組件10的固定板11相結(jié)合，上下移動傳感器組件10。
如圖4所示，傳感器隱藏機構(gòu)包括雙向轉(zhuǎn)動電機21；與雙向轉(zhuǎn)動電機21的轉(zhuǎn)動軸相結(jié)合以使雙向轉(zhuǎn)動的小齒輪22；與小齒輪22相結(jié)合并根據(jù)小齒輪22的轉(zhuǎn)動方向線性地上下移動的齒條23；以及與齒條23結(jié)合為一體，并與傳感器組件10的固定板11相結(jié)合的傳感器支承板24。此外，在傳感器支承板24的側(cè)面上至少有兩個導(dǎo)向凸出件24A，且優(yōu)選地，傳感器組件接收部分1A的側(cè)壁在長度方向上具有一長導(dǎo)向槽1B，與導(dǎo)向凸出件24A相對應(yīng)。
并且，可用電機和繩索將傳感器隱藏機構(gòu)20構(gòu)造為一般滑輪形式。
如圖5和圖6所示，傳感器組件10包括安裝在清潔器主體1上的固定板11；固定安裝在固定板11并產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力的主電機12；與主電機12的轉(zhuǎn)動軸12a相結(jié)合并與之一起轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動圓筒；以及多個以一定角度沿圓周方向安裝在轉(zhuǎn)動圓筒13上，并感測周邊環(huán)境的(在圖5和圖6中為四個)位置信息傳感器14。
固定板11為圓盤形，且主電機12通過螺釘緊固固定在其中心部分。此外，通過擰緊螺釘，固定板11將作為傳感器隱藏機構(gòu)20的一部分的傳感器支承板24固定。
主電機12為可正向和反向轉(zhuǎn)動的雙向轉(zhuǎn)動電機，主電機12不同的旋轉(zhuǎn)角度可根據(jù)位置信息傳感器14的數(shù)目以及適當(dāng)?shù)母袦y角度來控制。更具體地說，在一般的超聲波傳感器中，合適的感測角度為±30°，當(dāng)超聲波傳感器的數(shù)目為四個時，將主電機12的旋轉(zhuǎn)角控制為±45°，并優(yōu)選地進行全向感測。此外，在主電機12的頂面上，導(dǎo)板支撐凸出件12b近似地以轉(zhuǎn)動軸12A為中心以約三個點凸出形成，以便支撐轉(zhuǎn)動導(dǎo)板15。
轉(zhuǎn)動圓筒13包括可轉(zhuǎn)動地安裝在固定板11的頂面上的內(nèi)筒13A，該內(nèi)筒13A插入主電機12的外圓周并在轉(zhuǎn)動圓筒13的內(nèi)圓周頂部具有電動凸出件13a，以便與主電機12的轉(zhuǎn)動軸12a結(jié)合；以及與內(nèi)筒13A的頂端相結(jié)合的外筒13B，在其外圓周上每隔一定間隔具有一位置信息傳感器14并與之一起旋轉(zhuǎn)。
內(nèi)筒13A呈具有敞開的頂面和底面的圓筒形，且優(yōu)選地分別在上外圓周形成凸緣部分13b，用于穩(wěn)定轉(zhuǎn)動，在下外圓周形成凸緣部分13c，用于與外筒13B牢固結(jié)合。此外，電動凸出件13a具有三個支臂，以及一形成在三個支臂中心的固定孔13d，用于與電動機12的轉(zhuǎn)動軸12A相結(jié)合。
外筒13B具有敞開的底面和封閉的頂面，呈罩形，且在頂面的中心具有導(dǎo)板插入孔13e，用于接納轉(zhuǎn)動導(dǎo)板15。
超聲波傳感器型的位置信息傳感器14以約90°角安裝在轉(zhuǎn)動圓筒13的外筒13B上，以便其具有大約±30°的合適的感測角。還可以在內(nèi)筒13A的外圓周上安裝超聲波傳感器，并在外筒13B上形成超聲波透孔(未示出)。
轉(zhuǎn)動導(dǎo)板15的直徑大小可以以一定間隙插入轉(zhuǎn)動圓筒13的內(nèi)筒13A的頂端，轉(zhuǎn)動導(dǎo)板15的厚度由其在內(nèi)筒13A的電動凸出件13a上的安裝長度加外筒13B的厚度而得到。而且，優(yōu)選地，轉(zhuǎn)動導(dǎo)板15的外圓周具有與外筒13B的導(dǎo)板插入孔13e滑動接觸的尺寸。此外，在轉(zhuǎn)動導(dǎo)板15的中央部分形成支撐孔15a，以便容納主電機12的導(dǎo)板支撐突起12b。
尚未說明的標號14a為位置信息傳感器14的發(fā)射器，標號14b為位置信息傳感器14的接收器，且標號16為顯示器。
下面詳細說明根據(jù)本發(fā)明的用于清潔機器人的位置信息識別裝置的工作。
首先，當(dāng)用戶按下工作按鈕時，蓄電池(未示出)的電力被施加給風(fēng)扇電機(未示出)，且當(dāng)風(fēng)扇電機運行時產(chǎn)生吸力。同時，根據(jù)控制器(未示出)的指令轉(zhuǎn)動驅(qū)動輪2并將清潔器主體1移動到清潔位置，且執(zhí)行相應(yīng)的自動清潔過程。
此外，當(dāng)通過隨時檢測蓄電池的充電電平，清潔器的控制器判斷充電電平低于某一電平時，通過調(diào)整清潔器的行進方向向前或向后轉(zhuǎn)動驅(qū)動輪2，從而使清潔器主體1接近充電器(未示出)所在的位置。
此處，為了判斷清潔器主體1的清潔位置或充電位置，位置信息傳感器14會充分地觀察周邊環(huán)境，識別關(guān)于周邊環(huán)境和充電器的位置信息，并將它們實時存儲在一微型計算機(未示出)中。
下面將更詳細地說明該工作過程。
如圖4和圖7所示，當(dāng)與小齒輪22相結(jié)合的雙向轉(zhuǎn)動電機21旋轉(zhuǎn)時，與齒條23相結(jié)合的傳感器組件10的固定板11向上移動，并且傳感器組件10上升。
之后，當(dāng)位置信息傳感器14暴露出清潔器主體1的傳感器接收部分1a之外時，主電機12轉(zhuǎn)動。
圖8為一頂視圖，示意性示出用于清潔機器人的位置信息識別裝置，當(dāng)轉(zhuǎn)動主電機12時，轉(zhuǎn)動圓筒13以±45°角進行左右轉(zhuǎn)動。同時，以90°角安裝在轉(zhuǎn)動圓筒13的外筒13B上的每個位置信息傳感器14的發(fā)射器14a發(fā)出聲波，接收器14b接收從周圍物體反射回的該聲波，且每個位置信息傳感器14都識別出精確的位置信息。此處，如上所述，每個位置信息傳感器14安裝成使它們之間具有約90°的夾角，同時具有合適的感測角度±30°，每個傳感器14以約±45°角左/右轉(zhuǎn)動，并因此可360°地充分觀察清潔機器人的周邊環(huán)境。
因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，當(dāng)在本發(fā)明中安裝相同數(shù)目的超聲波傳感器時，可以獲得大得多的觀測區(qū)域，且因此可以更加高效并準確地獲得關(guān)于周邊環(huán)境和充電器的位置信息。
此外，當(dāng)清潔機器人沿著墻面移動時，因為傳感器組件水平地旋轉(zhuǎn)-移動，同時與墻面保持一定距離，所以清潔器主體可以只進行移動而不做附加的轉(zhuǎn)動，從而減少輸入損耗。
此外，通過在傳感器組件的頂部中心部分設(shè)置轉(zhuǎn)動導(dǎo)板并安裝用于顯示從微型計算機輸入的各種信息的顯示裝置，可以通過傳感器很容易獲得各種信息，即，關(guān)于清潔器的工作狀態(tài)或各種周邊環(huán)境的信息。
此外，在傳感器組件中，通過將轉(zhuǎn)動圓筒與主電機的轉(zhuǎn)動軸相結(jié)合，在工作中減少了空程現(xiàn)象，從而提高了電動機效率。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的用于清潔機器人的位置信息識別裝置中，通過每隔一定間隔安裝若干個超聲波傳感器并左右旋轉(zhuǎn)，傳感器的觀察區(qū)域比現(xiàn)有技術(shù)顯著增大，且在位置識別和距離調(diào)整中，清潔器主體可以避免無用的轉(zhuǎn)動，從而提高清潔效率。
由于在不違背其要旨或基本特征的情況下，本發(fā)明可以以多種形式實施，因此還應(yīng)理解，除非另有說明，上述說明的任何細節(jié)并不對上述的實施例構(gòu)成限制，而是應(yīng)在所附的權(quán)利要求中確定的要旨和范圍之內(nèi)，寬泛地加以理解，因此，在權(quán)利要求的范圍和界線內(nèi)的所有的變更和修改，或在該范圍和界線的等同物，都包含在所附的權(quán)利要求之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于清潔機器人的位置信息識別裝置，包括安裝在清潔器主體上的固定板；固定安裝在固定板上用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力的主電機；與主電機的轉(zhuǎn)動軸相結(jié)合以便以一定角度旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動圓筒；以及多個以一定角度安裝在轉(zhuǎn)動圓筒上的位置信息傳感器，用于感測周邊環(huán)境。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，該固定板為圓盤形，且主電機用螺釘緊固結(jié)合在該固定板的中心部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，該固定板包括傳感器隱藏裝置，該傳感器隱藏裝置用于在工作狀態(tài)下將位置信息傳感器升高一定高度，以便將位置信息傳感器暴露在清潔器主體之外，且在充電或工作停止狀態(tài)下將位置信息傳感器下降到清潔器主體中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，主電機為以一定角度向前或向后轉(zhuǎn)動的雙向轉(zhuǎn)動電機。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，主電機的旋轉(zhuǎn)角度為±45°。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征在于，主電機具有導(dǎo)板支撐凸出件，該導(dǎo)板支撐凸出件在主電機的頂面上以轉(zhuǎn)動軸為中心的三個點上凸出形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，位置信息傳感器以90°間隔安裝在轉(zhuǎn)動圓筒的外圓周上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)動圓筒包括內(nèi)筒，該內(nèi)筒可轉(zhuǎn)動地安裝在固定板的頂端部分上，插入主電機的外圓周中，并在轉(zhuǎn)動圓筒的內(nèi)圓周上部具有電動凸出件，以便與主電機的轉(zhuǎn)動軸相結(jié)合；以及與內(nèi)筒的上端牢固結(jié)合的外筒，以便外筒與內(nèi)筒一起旋轉(zhuǎn)并且在轉(zhuǎn)動圓筒的外圓周上隔一定間隔具有位置信息傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于，內(nèi)筒為具有敞開的頂部和底部的圓筒形，在其外圓周下端形成凸緣部分以穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動圓筒，且在其外圓周上端形成凸緣部分以與外筒牢固結(jié)合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于，外筒具有如罩形的敞開的底部和封閉的頂部，并含有形成在頂部中央部分的插入孔，以便容納轉(zhuǎn)動導(dǎo)板。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)動圓筒在頂部中央部分具有導(dǎo)板插入孔，以容納與主電機結(jié)合為一體的轉(zhuǎn)動導(dǎo)板。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于，外部的顯示裝置安裝在導(dǎo)板的頂面，以顯示關(guān)于清潔器工作狀態(tài)或各種環(huán)境的信息。
13.一種清潔機器人的主體，包括轉(zhuǎn)動地安裝在清潔器主體的頂部正面的傳感器組件，以觀察周邊環(huán)境；內(nèi)凹或打孔形成的傳感器組件容納部分，以便隱藏傳感器組件；以及在傳感器組件接收部分的側(cè)面形成的傳感器隱藏機構(gòu)，用于上下移動傳感器組件。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的主體，其特征在于，傳感器隱藏機構(gòu)包括一雙向轉(zhuǎn)動電機；與雙向轉(zhuǎn)動電機的轉(zhuǎn)動軸結(jié)合并雙向旋轉(zhuǎn)的小齒輪；與該小齒輪相結(jié)合并根據(jù)小齒輪的轉(zhuǎn)動方向上下直線移動的齒條；以及與齒條一體形成的且與傳感器組件的固定板相結(jié)合的傳感器支承板。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的主體，其特征在于，傳感器支承板包括至少兩個位于側(cè)面上的導(dǎo)向凸出件，并包括位于傳感器組件容納部分的側(cè)壁的長導(dǎo)向槽，以便與導(dǎo)向凸出件相對應(yīng)。
全文摘要
在傳統(tǒng)的清潔機器人中，考慮到適當(dāng)?shù)撵`敏度問題，主要使用感測范圍為±30°的超聲波傳感器，當(dāng)四個超聲波傳感器安裝在清潔器主體上時，獲得240°的檢測范圍，因此不能充分地觀察到清潔器的周邊環(huán)境。為解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的用于清潔機器人的位置信息識別裝置包括安裝在清潔器主體上的固定板；為產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力而固定安裝在固定板上的主電機；與主電機的轉(zhuǎn)動軸相結(jié)合的轉(zhuǎn)動圓筒，轉(zhuǎn)動圓筒可以以某角度旋轉(zhuǎn)；以及為檢測周邊環(huán)境而以某一角度安裝在轉(zhuǎn)動圓筒上的多個位置信息傳感器。通過以固定間隔安裝若干個可左/右轉(zhuǎn)動的超聲波傳感器，可以顯著增大觀察區(qū)域，從而通過消除清潔器主體在位置識別和距離調(diào)整中的無用的轉(zhuǎn)動動作，可以提高效率。
文檔編號A47L9/28GK1517188SQ0314362
公開日2004年8月4日 申請日期2003年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月23日
發(fā)明者禹春圭, 田炯臣 申請人:Lg電子株式會社