CN1683120B - 带有机载操纵杆传感器的机器人设备和相关运行方法 - Google Patents
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Abstract
提供带有操纵杆传感器的机器人设备和相关运行方法。在一个实施例中，该机器人设备包括：壳体；配置成在机器人设备穿过表面区域和接触障碍物时提供变化的检测信号的操纵杆传感器；适合接收所检测信号的控制器，其中控制器根据所检测信号确定障碍物相对于机器人设备和对应于所述表面区域的x-y平面的方向，并根据障碍物的方向控制机器人设备；牵引装置；在所述x-y平面上限定用于机器人设备的至少前部和后部的周缘的缓冲器，其中，缓冲器与操纵杆传感器可操作地连通，使得缓冲器相对于壳体的移动改变操纵杆传感器提供的所述一个或多个检测信号。
Description
本申请要求2004年4月2日提交的美国临时专利申请No.60/559,186的优先权，在此参引其公开。
技术领域
本发明涉及带有机载操纵杆传感器的机器人设备。为了在避开障碍物物的情况下执行功能型任务，与使用机载操纵杆传感器探测阻挡和其它障碍物物和机器人设备的相应工作相结合本发明具有特殊应用，下面就此进行说明。但是，应理解，本发明也能够修改用于其他用途。例如，操纵杆传感器可以与机器人设备的壁跟踪操作结合。
背景技术
目前，一些移动机器人装置包括复杂的悬架和连接***，在装置的外壳与障碍物接触时它们驱动一个或多个多触点传感器。但是，这些装置一般太复杂，昂贵，在多类机器人设备中使用较不灵活。几项专利公开了这样的移动机器人设备。
例如，一类移动机器人设备包括机器人接触屏蔽装置，它包括由安装在底部部件上至少一个外壳支持部件支撑的外壳，和检测向外壳施加外力的传感器装置。该传感器装置具有带中心的底部传感器部分和垂直部件。该底部传感器部分固定在底部部件上。该垂直部件固定在外壳上。垂直部件在底部传感器部分的中心上。向外壳施加的外力使得外壳相对于底部部件平移，底部传感器部分检测垂直部件相对于底部传感器部分中心的位移，并产生输出，它表示施加的外力的方向和程度至少之一。
另一个移动机器人设备是自动的移动表面处理装置，具有底盘，通过悬架安装在底盘的驱动机构，和可移动安装到底盘的基本刚性的外壳。悬架包括在驱动机构和底盘之间的弹性部件，使得在外壳被预定力推向支撑表面时，弹性部件压缩，允许驱动机构移动并且外壳和/或底盘接触支撑表面。在底盘中多个长形开口内容纳的多个长形的弹性支撑件支撑外壳。碰撞探测传感器的无源部分安装到外壳的中心部分。非滑动下边缘部件可移动地安装到外壳上，以调节在非滑动下边缘部件和支撑表面之间的间隙。
因此，特别需要一种避开障碍物和/或跟踪墙壁或其他阻挡的装置，它比机器人设备的以前设计较不复杂、较廉价、和较坚固耐用。
发明内容
本发明考虑在机器人设备中使用操纵杆传感器，以探测阻挡和其他障碍物，以及克服上述问题和其他问题中的至少一个相关运行方法。
在一个方面，提供一种机器人设备。在一个实施例中，该机器人设备包括：壳体；操纵杆传感器，它安装到所述壳体，并配置成提供在机人设备穿过表面区域和接触障碍物时变化的一个或多个检测的信号；控制器，安装到所述壳体，并适合接收该一个或多个信号，其中控制器至少部分地根据所述一个或多个检测信号，确定障碍物相对于机器人设备和与该表面区域对应的x-y平面的方向，并至少部分地根据障碍物的方向控制机器人设备；牵引装置，安装到所述壳体并与控制器连通，其中牵引装置在该表面区域上推进该机器人设备；和缓冲器，它在x-y平面上限定用于机器人设备的至少前部分和后部分的周缘，其中缓冲器与操纵杆传感器可操作地连通，使得缓冲器相对于壳体的移动改变操纵杆传感器提供的一个或多个检测信号。
在另一个实施例中，机器人设备包括：壳体；操纵杆传感器，它安装到壳体上，并配置成在机器人设备穿过表面区域时和接触障碍物时提供改变的一个和多个检测信号；控制器，它安装到壳体上，并适于接收一个或多个检测信号，其中控制器至少部分地根据该一个或多个检测信号确定障碍物相对于机器人设备和与该表面区域相应的x-y平面的方向，并至少部分地根据障碍物的方向控制机器人设备的移动，以响应与障碍物的接触移离该障碍物，和继续穿过该表面区域，避开障碍物；牵引装置，它安装在壳体并与控制器连通，其中牵引装置在该表面区域上推进机器人设备；和缓冲器，它在x-y平面上限定机器人设备的周缘，其中缓冲器与操纵杆传感器可操作地连通，使得缓冲器相对于壳体的移动改变操纵杆传感器提供的一个或多个检测信号。
在另一方面，提供一种控制机器人设备以便在穿过表面区域时执行所需任务的方法。在一个实施例中，所述方法包括步骤：a)提供机器人设备，机器人设备包括：壳体；安装到所述壳体上的操纵杆传感器，所述操纵杆传感器配置成在机器人设备穿过表面区域并接触障碍物时提供变化的一个或多个检测信号；安装到所述壳体上并适合接收所述一个或多个检测信号的控制器；安装到壳体上并与控制器连通的牵引装置；安装到壳体上并与控制器连通的功能装置；以及在与表面区域对应的x-y平面上限定机器人设备的周缘的缓冲器，其中，缓冲器与操纵杆传感器可操作地连通，使得缓冲器相对于壳体的移动改变操纵杆传感器提供的所述一个或多个检测信号；b)向机器人设备提供动力；c)选择机器人设备的运行模式；d)启动机器人设备的运行；e)至少部分地根据所选择的运行模式控制牵引装置以便在所述表面区域上推进机器人设备；f)至少部分地根据所选择的运行模式控制功能装置以便执行所需任务；g)至少部分地根据所述一个或多个检测信号，确定何时机器人设备接触障碍物、以及至少障碍物相对于机器人设备和x-y平面的方向；和h)至少部分地根据障碍物的方向控制机器人设备的移动，以便响应与障碍物的接触移离障碍物，和继续穿过该表面区域，使得避开障碍物。
在另一个实施例中，所述方法包括步骤：a)提供机器人设备，机器人设备包括：壳体；安装到所述壳体上的操纵杆传感器，所述操纵杆传感器配置成在机器人设备穿过表面区域并接触障碍物时提供变化的一个或多个检测信号；安装到所述壳体上并适合接收所述一个或多个检测信号的控制器；安装到壳体上并与控制器连通的牵引装置；安装到壳体上并与控制器连通的功能装置；以及在与所述表面区域对应的x-y平面上限定用于机器人设备的至少前部和后部的周缘的缓冲器，其中，缓冲器与操纵杆传感器可操作地连通，使得缓冲器相对于壳体的移动改变操纵杆传感器提供的所述一个或多个检测信号；b)向机器人设备提供动力；c)选择机器人设备的运行模式；d)启动机器人设备的运行；e)至少部分地根据所选择的运行模式控制牵引装置以便在所述表面区域上推进机器人设备；f)至少部分地根据所选择的运行模式控制功能装置以便执行所需任务；g)确定何时机器人设备接触障碍物、以及至少障碍物相对于机器人设备和x-y平面的方向；和h)响应与障碍物的接触控制机器人设备。
在又另一方面，提供一种在跨越表面区域时执行所需任务的机器人设备。在一个实施例中，机器人设备包括：壳体；安装到所述壳体上的操纵杆传感器，所述操纵杆传感器配置成在机器人设备穿过表面区域并接触相关障碍物时提供变化的一个或多个检测信号；安装到壳体上的牵引装置；安装到壳体上的功能装置；用于向机器人设备提供动力的第一控制装置；用于选择机器人设备的运行模式的第二控制装置；用于启动机器人设备的运行的第三控制装置；安装到壳体上并适于接收所述一个或多个检测信号的处理装置，与第一、第二、和第三控制装置、牵引装置、和功能专制连通，以便i)至少部分地根据所选择的运行模式控制牵引专制，以在所述表面区域上推进机器人设备，ii)至少部分地根据所选择的运行模式，控制功能装置执行所需任务，iii)确定机器人设备何时与障碍物接触、以及至少障碍物相对于机器人设备和与所述表面区域对应的x-y平面的方向，以及iv)响应与障碍物的接触控制机器人设备；和在所述x-y平面上限定用于机器人设备的至少前部和后部的周缘的缓冲器，其中，缓冲器与操纵杆传感器可操作地连通，使得缓冲器相对于壳体的移动改变操纵杆传感器提供的所述一个或多个检测信号。
在另一个实施例中，机器人设备包括：壳体；安装到所述壳体上的操纵杆传感器，所述操纵杆传感器配置成在机器人设备穿过表面区域并接触相关障碍物时提供变化的一个或多个检测信号；安装到壳体上的牵引装置；安装到壳体上的功能装置；在与表面区域对应的x-y平面上限定机器人设备的周缘的缓冲器，其中，缓冲器与操纵杆传感器可操作地连通，使得缓冲器相对于壳体的移动改变操纵杆传感器提供的所述一个或多个检测信号；用于向机器人设备提供动力的第一控制装置；用于选择机器人设备的运行模式的第二控制装置；用于启动机器人设备的运行的第三控制装置；安装到壳体上并适于接收所述一个或多个检测信号的处理装置，与牵引装置、功能装置、以及第一、第二、和第三控制装置连通，以便i)至少部分地根据所选择的运行模式控制牵引装置，以在所述表面区域上推进机器人设备，ii)至少部分地根据所选择的运行模式，控制功能装置执行所需任务，iii)至少部分地根据所述一个或多个检测信号，确定机器人设备何时与障碍物接触、以及至少障碍物相对于机器人设备和所述x-y平面的方向，以及iv)至少部分地根据障碍物的方向控制机器人设备的移动，以响应与障碍物的接触移离障碍物、并继续穿过所述表面区域，以避开所述障碍物。
阅读和理解在此提供的说明将使得本领域技术人员明了本发明的效果和优点。
附图说明
下面结合以下附图详细说明本发明。
图1是根据本发明带有机载操纵杆传感器并装配清扫机功能的机器人设备实施例的分解透视图；
图2是与图1的机器人设备相关的污物斗组件的实施例的分解透视图；
图3是与图1机器人设备相关的主印刷电路板(PCB)组件的分解透视图；
图4是根据本发明带有机载操纵杆传感器并设有清扫和/或真空除尘的刷辊的另一个实施例的侧视图；
图5是根据本发明带有机载操纵杆传感器并设有清扫和/或真空除尘的刷辊的另一个实施例的侧视图；
图6是装有开/关控制、探测阻挡和其他障碍物的操纵杆传感器和探测地面条件缺失的地面传感器的本发明机器人设备的工作状态示意图；
图7-10是装有检测阻挡和其他障碍物的操纵杆传感器以及探测地面条件缺失的地面传感器的本发明机器人设备主控制的流程图；
图11-13是与根据本发明机器人设备实施例相关的对各种中断和错误状态进行处理的中断处理例行程序的流程图；
图14是根据本发明带有机载操纵杆传感器并装有进行清扫机功能的机器人设备另一实施例的分解透视图；
图15是与图14的机器人设备相关的控制/指示器PCB组件的分解透视图；
图16-18是根据本发明装有电源、模式和启动控制的机器人设备的工作和控制的流程图；
图19是带有在正常中心位置示出的机载操纵杆传感器的本发明机器人设备的实施例的局部剖视图；
图20是带有例如接触障碍物造成处于歪斜位置的机载操纵杆传感器的本发明机器人设备实施例的局部剖视图；
图21是与图1的机器人设备类似的机器人设备实施例的电气方框图；
图22是图14的机器人设备实施例电气方框图；
图23是与图14机器人设备类似的机器人设备实施例的电气方框图；
图24是根据本发明的机器人设备实施例的剖视图，示出在正常中心位置的上缓冲器制动器；和
图25是图24的缓冲器制动器的实施例的局部剖视图。
具体实施方式
虽然结合附图描述本发明，但是附图是为了说明本发明的实施例，本发明并不局限于这些实施例。应理解，除了附图和相关描述提供的那些以外，本发明可以采取各种组件和组件设置的形式，和各种步骤和步骤安排的形式。在附图中，相同的标记表示相同的元件。
参照图1，装有机器人清扫机功能的机器人设备10的实施例包括基部12和固定到基部12的基部盖14。污物斗组件16容纳在基部盖14和基部12中。缓冲器18在基部盖14上浮动。第一和第二牵引装置以及第一和第二清洁装置安装在基部12上，第一和第二牵引装置可以是第一和第二驱动带/履带组件20，21，第一和第二清洁装置可以是第一和第二刷辊组件22，23。替代地，例如，牵引装置可以是轮组件，它与一个或多个附加旋转/平衡轮组件或滚结合工作。替代地，例如，清洁装置也可以是静止或振动的刷或带有可更换的拖把布的拖把头***。第一和第二电池包24、第一和第二电动机26，27、和第一和第二刷辊电动机28，29能够安装到基部12上。另外，第一、第二、第三和第四地面传感器组件34和主印刷电路板(PCB)组件36也能够安装到基部12。例如，上述元件能够安装在基部盖14和基部12之间。开关组件38能够安装在基部盖14和缓冲器18之间，开关触发机构伸向缓冲器18。第一、第二、第三和第四缓冲器弹簧40能够由基部12中的突起、插口、柱、或突出部接收，穿过基部盖14向缓冲器18延伸，并且能够由缓冲器18上的相应突起、插口、柱或突出部接收。在替换的实施例中，缓冲器18能够由多部分形成，例如，两个半部分或四个四分之一部分。
第一驱动带/履带组件20能够包括驱动带/履带42、第一和第二驱动带轮44以及第一和第二驱动销轴46。驱动带/履带42绕着第一和第二驱动带轮44装配。每个驱动销轴46由相应的驱动带轮44接收，并向基部12延伸。在每个驱动带/履带组件20中的第一和第二驱动销轴46从侧部和/或底部由基部接收。同样，第二驱动带/履带组件21能够包括驱动带/履带43、第一和第二驱动带轮以及第一和第二驱动销轴47。
如果希望，每个刷辊组件22，23能够包括刷辊杆组件46、通过刷辊杆组件46的中心延伸的刷辊轴48、在刷辊杆组件46的一端的刷辊链轮50、设置在刷辊轴48相对端上的第一和第二端刷轴承52、和装配到轴承52的第一和第二端帽54。第一和第二刷辊组件22，23能够从底部由基部接收。第一和第二喷嘴护板56装配在刷辊组件22上，将污物和灰尘引向污物斗组件16。第一和第二底部托架58安装到缓冲器18，在缓冲器18接触障碍物时，与在基部12中的各空腔配合以引导和限制基部12相对于缓冲器18的水平移动。
第一刷辊带60能够在第一刷辊组件22上从第一刷辊电动机28向刷链轮50延伸。同样，第二刷辊带61能够在第二刷辊组件23上从第二刷辊电动机29向刷链轮延伸。第一和第二刷辊电动机28和29能够被驱动在相反方向旋转刷辊组件22，使得两个刷辊组件22将污物和灰尘向污物斗组件16内引导。刷辊电动机28，29可以是变速的、可反向的、和独立控制的。例如，刷辊电动机28，29可以被反向以从污物路径取出阻塞物。
第一驱动带62能够从在第一驱动带/履带组件20内的第一驱动电动机26向驱动带轮44之一延伸。同样，第二驱动带63能够在第二驱动带/履带组件21内的第二驱动电动机27向驱动带轮45之一延伸。在此实施例中，驱动电动机26，27上可变速的、可反向的、和独立控制的。例如，第一和第二驱动电动机26，27可同时以不同速度运行，并可以同时在不同方向被驱动，以驱动和转向机器人设备10。在替换的实施例中，一个或多个轮可连接到独立控制的致动器，并与驱动装置结合提供转向。
在图1的实施例中，开关组件38包括第一和第二开关64，65、第一和第二开关弹簧66、AC电源充电插口68和开关保持器70。第一和第二开关弹簧66分别装配在与第一和第二开关64，65相关的触发机构上。第一和第二弹簧66和相关的触发机构指向缓冲器18。开关保持器70容纳第一和第二开关64，65和AC电源充电插口68。左开关盖72位于缓冲器18顶部上，使得在左开关盖72被按压时第一开关64被触发。在它被松开后，相关的开关弹簧66使得左开关盖72返回它的正常位置。类似地，右开关盖74位于缓冲器18顶部上，使得在右开关盖74被按压时第二开关65被触发。同样，在它被松开后，相关的开关弹簧66使得右开关盖74返回它的正常位置。如果希望的话，三色指示器76(如三色发光二级管LED)能够设在基部12上，提供关于开关64，65触发和机器人设备10的运行其它方面相关的各种指示。
在另一实施例中，污物斗组件16可用真空/污物斗组件602(图21)代替，它将机器人设备10从机器人清扫设备转换成机器人真空除尘器。刷辊组件22，23在机器人真空除尘器中是任选的。在另一实施例中，机器人设备10(如机器人清扫设备或真空除尘器)可以装有仅第一刷辊组件22，而不是上述的两个刷辊组件22，23。作为另一实施例，机器人设备10可以装有地面拖把模件，以代替刷辊组件22，23和污物斗组件16。地面拖把模件可以包括带有可更换的拖布的拖把头***。在其它实施例中，地面拖把模件也可以包括清洁流体分配***。
参照图2，污物斗组件16的实施例能够包括接收污物斗盘80的污物斗壳体78。污物斗盘80能够滑动到壳体78中并锁定在位。盖82装配在污物壳体78的顶上。为了取出污物斗盘80，带有污物斗闩锁86的污物斗把手84能够安装到盖82的顶上。在触发该闩锁后，污物斗闩锁弹簧88将污物斗闩锁86还原到它的正常位置。在所述的实施例中，在污物斗组件16被安装并且机器人设备10(图1)被启动时，污物斗盘80收集污物和灰尘。通过取下污物斗组件16、触发污物斗闩锁86以释放污物斗盘80、从污物斗组件16取下污物斗盘80并向废物容器中倾倒污物斗盘80，可以将污物斗盘80清空。
在另一实施例中，污物斗组件16不包括污物斗盘80。而是，污物斗壳体78具有连接到污物斗闩锁86的收集门。在此实施例中，在污物斗组件16被安装并且机器人设备10运行时，污物斗壳体78收集污物和灰尘。通过取下污物斗组件16、并触发污物斗闩锁86以打开门，能够清空污物斗壳体78。
参照图3，主PCB组件36的实施例包括主板90和安装到主板90上的操纵杆传感器组件92。操纵杆传感器组件92包括带有轴95的操纵杆传感器94、和带有装配在轴95上的套筒97的头部96。在所述的实施例中，操纵杆传感器94可以是具有与轴95相关的弹簧触发返回中心特征的两轴电位计。操纵杆传感器94能够提供从轴95的中心位置约±25度的位移行程。例如，Noble USA，Inc.of Rolling Meadows，Illinois制造的型号为XVL161的操纵杆可用作操纵杆传感器。当然，也能够使用任何适当的常规操纵杆。在另一实施例中，头部96可适于通过圆柱形空腔(图19和20)直接装配在操纵杆传感器94的轴95上。
参照图21，机器人设备10(图1)的电气方框图600显示第一和第二电池包24可以向开关组件38的第一开关64提供电源。例如，第一开关64与左开关盖72(图1)相关，并用于电源开关。在第一开关64闭合时，电源可以分配到第一和第二驱动电动机26、第一和第二刷辊电动机28、和主PCB组件36。主PCB组件36也可以与开关组件38(如，第二开关65与右开关盖74相关(图1))的第二开关65、第一和第二刷辊电动机26，27、第一和第二驱动电动机28，29、第一、第二、第三和第四地面传感器组件34和三色指示器76连通。例如，第二开关65的功能是结合启动和模式选择开关。主PCB组件36可以根据第二开关65的触发长度和/或顺序、来自第一、第二、第三和第四地面传感器组件34的信号的状态、和/或来自主PCB组件36内的操纵杆传感器92(图3)的状态信号，控制第一和第二驱动电动机26，27、第一和第二刷辊电动机28，29以及三色指示器76。
电气方框图600也示出，机器人设备10(图1)可以包括任选的带有抽吸电动机604的真空/污物斗组件602。在机器人设备10(图1)中设置真空/污物斗组件602时，刷辊组件22，23(图1)和相应的刷辊电动机28，29是任选的。在此实施例中，主PCB组件36也可以与抽吸电动机连通。与其它电动机相同，主PCB组件36可以根据第二开关触发的长度和/或顺序、来自第一、第二、第三和第四地面传感器组件34的信号状态、和/或来自主PCB组件36内的操纵杆传感器92(图3)的状态信号控制抽吸电动机604。
参照图4，机器人设备100的另一实施例包括上壳体102、呈履带驱动组件104形式的驱动装置、刷辊组件106、前缓冲器108、后缓冲器110和操作杆传感器组件112。在此实施例中，上壳体102在内壳体上浮动，并通过适当的已知连接与操纵杆传感器组件112连接，使得上壳体102的移动引起从操纵杆传感器组件112向上延伸的轴的偏斜。所述的机器人设备100能够用作机器人清扫设备。当然，它也可以装配抽吸电动机604(图21)，用作机器人真空除尘器。在机器人真空除尘器的配置中刷辊组件106是任选的。
参照图5，机器人设备20的另一实施例包括固定的刚性外壳122、履带驱动组件124、刷辊组件126、和多个压力传感器组件128。每个压力传感器组件128能够包括压力传感器130、密封的可充气的缓冲器132和互连空气管134。密封可充气缓冲器132沿固定的外壳122的外边缘设置。所述的机器人设备120的实施例用作机器人清扫设备。与前面的实施例相同，抽吸电动机604(图21)可以加到此实施例上，将该机器人清扫设备转变为机器人真空除尘器。在机器人真空除尘器的配置中刷辊组件126是任选的。
参照图1、3和6，示例的状态图140辨别了机器人设备的各种运行状态和状态的转变。一般，机器人设备的运行包括移动控制(如第一和第二驱动带/履带组件22，23)和清洁设施的控制(如第一和第二刷辊组件22，23)。更具体地，响应第一和第二开关64，65的某些触发以及第一、第二、第三或第四地面传感器组件34和操纵杆传感器组件92的某些状态的探测，主PCB组件36控制第一和第二驱动电动机26，27以及第一和第二刷辊电动机28，29的运行。例如，第一开关66可以是功能为主电源开关的两位闩锁按钮开关。因此，压下左开关盖72引起第一开关的交替触发，以开关主电源。在主电源接通时，例如，三色指示器76可以亮红灯。相反，在主电源关闭时，三色指示器灯熄灭。
第二开关65可以是用于在机器人设备的各种工作模式之间选择的瞬时两位按钮开关。因此，在按压右开关盖74以触发第二开关时，主PCB组件36探测到每个触发，并可以在短触发和长触发之间分辩。例如，第二开关的单个短触发可以引起机器人设备启动正常运行(如一个刷旋转)，并引起三色指示器亮绿色。在预定时间内的两个或多个短触发可引起机器人设备启动深度清洁运行(如两个刷旋转)。第二开关的单一长触发可以开始第一特殊类型的运行，如以预先选择的方式进行窄范围局部(spot)清洁工作。预定时间内的两个或多个长触发可以引起机器人设备开始以第二特定模式运行，如较宽范围和/或不同预选模式，以进行局部清洁操作。主PCB组件36可以适于探测短和长触发的组合，启动以任何特定模式的正常清洁或深度清洁。另外，在运行过程中第二开关的单个短触发可用于停止当前工作模式。当然，可以实施对操作人员合适并且主PCB可分辩的任何序列的短和长触发。类似地，主板可分辩的触发的各种时段可以是控制不同运行的基础。
在所述的实施例中，缓冲器18在缓冲器弹簧40上在基部盖14上方浮动。也就是说，弹性偏压装置(如缓冲器弹簧40)将缓冲器18与基部盖14和基部12分开，使得缓冲器18能够相对于基部盖14和基部12移动。在缓冲器18和基部12之间的唯一的刚性连接是操纵杆传感器组件92。在缓冲器18上的凸起或插口容纳操作杆传感器组件92的头部96。在机器人设备移动和缓冲器118接触阻挡或其它障碍物时，缓冲器18通常阻止机器人设备10的其它组件相对于缓冲器18继续移动。这使得头部96和从操纵杆传感器94伸出的轴95移动。主PCB组件36根据来自操纵杆传感器94与轴95的移动相应的信号探测与障碍物的接触。基部12或基部盖14可以包括限制缓冲器18移动的制动器，使得它不能够移动到与操纵杆传感器94相关的轴95的移动范围外。在所述实施例中，安装到缓冲器18的底部托架58与在基部12中的各空腔配合，引导和限制基部12相对于缓冲器18的水平移动，使得在缓冲器18接触到障碍物时，这种移动不超过轴95的范围。在另一实施例中，缓冲器18能够由多个部分形成，例如，两个半部分或四个四分之一部分。
如果希望，地面传感器34可以是带有发射器和相应的探测器的红外线传感器。发射器具有向下指向诸如带/履带组件20的相应驱动装置前方位置的表面或地面的发射场。探测器具有与相应发射器的发射场相交的视场，使得能够在机器人设备例如被悬挂在凹陷中或沿楼梯滚落之前探测到地面状态的离开边缘和缺失。
参照图6，状态图140示出机器人设备的运行。例如，在机器人设备接通电源并触发启动控制后运行开始。然后，机器人设备开始向前移动。通过与它们接触探测到障碍物，如家具、杂物、墙壁和其它障碍物。在探测到障碍物时，机器人设备或后退或旋向以离开障碍物。例如，机器人设备也避免下台阶和前进到凹陷中，否则它就不能从这些地方逃逸以继续正常移动。
在状态142，机器人设备关闭(即，关闭主电源和/或没有触发启动控制)。主电源开关的触发和控制开关的一个或多个短触发引起从关状态(状态142)到开状态144的“开/关钮”转换，在开状态144机器人设备开始向前移动。从向前状态(状态144)，主电源开关的触发将关掉机器人设备、或控制开关的短触发将制动机器人设备引起向“关”状态(状态142)的“开/关”转变。类似地，如果在暂停发生之前机器人设备没有开始向前移动，存在从向前状态(状态144)向关状态(状态142)的“暂停”转变。
如果操纵杆传感器探测到与障碍物接触，存在从向前状态(状态144)向机器人设备退回一个小量的状态146的“任何碰撞”的转变。类似地，如果任何地面传感器组件探测到地面状态缺失，存在着从向前状态(状态144)向机器人设备向后移动较大距离的状态148的“离开边缘”转变。
操纵杆传感器能够探测相对于表示缓冲器外周的参考***的接触障碍物的方向。例如，如果使用罗盘面参考***，正常向前移动被识别为北，与障碍物接触的缓冲器外周的点也被识别为北。从该参考点，能够辨别在缓冲器周围的东北、东、东南、南和西南、西和西北接触。接触的较高分辨率也是可能的。而且，也能够采用其它的参考***，如时钟面参考***或360度参考***。另外，能够对沿着不同可辨别方向接触的障碍物实施其它的控制响应。
参照图6，从状态146，如果从东北或东探测到接触，“东北或东的碰撞”将机器人设备转变到开始小左转的状态150。当在西北或西方向探测到障碍物时，它使得从小后退状态向机器人设备开始小右转的“西北或西碰撞”转变。如果操纵杆传感器探测到在北方向与障碍物接触，那么发生从小后退状态(状态146)向状态154的“头部碰撞”转变，并且进行一个随机选择的向左或右在60到120度之间的转向。当在150、152、或154的任何转动状态过程中，如果地面传感器探测到地面状态缺失，则发生向猛烈后退状态(状态148)的“离开边缘”转变。否则，在小左转、小右转、或随机转向完成时，存在回到向前状态(状态144)的正常转变。
从猛烈后退状态(状态148)，如果右侧前方地面传感器探测到地面状态缺失，则存在向机器人设备开始45度左转的状态156的“右传感器后退”的转变。类似地，如果前方左侧地面传感器探测到地面状态缺失，那么存在从猛烈后退状态(状态148)到机器人设备开始45度右转的状态158的“左传感器后退”的转变。如果两个前侧传感器探测到地面状态缺失，那么存在从猛烈后退状态(状态148)到机器人设备开始90度右转的状态160的“两个传感器后退”的转变。在完成转向状态156、158或160时，存在回到向前状态144的正常转变。
在猛烈后退状态(状态148)，如果在暂停期结束之前机器人设备不向后移动，那么存在向机器人设备停止进入错误状态的状态162的“暂停”转变。类似地，如果其它错误状态被探测到，如在刷电动机或驱动电动机上的过电流状态，一个中断使得机器人设备转到中断/错误处理的状态164，并发生从状态164向机器人设备停止的状态162的“错误”转变。为关闭机器人设备触发主电源开关引起从错误状态(状态162)向关闭状态(状态142)的转变。
参照图7-10，在触发主电源开关的步骤202，开始用于机器人设备的主控制的程序200。接着，初始化主板，三色指示器灯亮，指示施加了电源(如亮绿灯)(步骤204)。在步骤206，程序等待控制或启动钮被按压。一旦启动钮被按压，程序确定是否启动钮仍在被按压(步骤208)。如果启动钮仍在被按压，在步骤210，程序确定是否启动钮已被按压长时间。可以装备机器人设备提供一个或多个局部清洁运行模式。例如，在第一局部清洁模式可以是清洁3英尺×3英尺或5英尺×5英尺的表面面积的预定移动图案。如果启动钮已被按压长时间，程序使得三色指示器亮，指示选择了局部清洁运行(如黄色灯亮)，并设定局部清洁标记(步骤212)。否则，程序前进到步骤208。在步骤208，在程序确定启动钮还没有被按压时，程序前进到建立运行时间的步骤214。接着，刷辊电动机被打开(步骤216)。如果包括附加的运行模式，可以使用与步骤206-212类似的附加循环。例如，如果正常运行是运行一个刷辊电动机，可以探测到启动钮的第二短触发，以便切换到用两个刷辊电动机运行的深度清洁运行。另外，通过启动钮的第二长触发可以实施另一局部清洁模式。第二局部清洁模式可以清洁较大的或较小的区域和/或使用与第一局部清洁模式不同的预定模式。
参照图8，在步骤218，程序确定是否必须处理例外。这些例外包括探测到托起状态(如机器人设备被托起)、电池不足状态、过电流状态和暂停状态。如果存在要处理的例外，程序停止所有的电动机和使得三色指示器亮，显示一个错误状态(如红灯亮，可能闪耀)(步骤220)。接着在步骤222，程序等待控制或启动钮被长时间按压。在长时间按压启动钮时，机器人设备复位，程序前进到步骤218，以评估和处理例外。
在步骤218，如果没有要程序的例外，程序继续到步骤224，启动机器人设备的向前移动。在步骤226，程序确定是否存在对向前移动的阻碍。如果不存在，在步骤228，程序检查是否任何例外要求处理。因此，如果没有例外要求处理，在步骤230，程序检查是否设定局部清洁标记。如果设定局部清洁标记，机器人设备根据预定模式进行周期性的转动(步骤232)，以进行局部清洁运行。如果没有设定局部清洁标记，那么机器人设备回到步骤226。在步骤228，如果存在要处理的例外，程序回到步骤218，以评估和处理例外。
在步骤226，如果存在向前移动的阻碍，清除局部清洁标记(步骤234)。接着，程序确定是否所有四个下降传感器探测到地面状态缺失(步骤236)。如果所有四个下降传感器探测到地面状态缺失，那么机器人设备可能已被托起，并设定托起的例外标记(步骤238)。在所有下降传感器没有探测到地面状态缺失，那么程序确定是否东北和西北的下降传感器都探测到地面状态缺失(步骤240)，如图9所示。如果东北和西北的下降传感器都探测到地面状态缺失，那么程序引起机器人设备沿着完全后退的方向移动(步骤242)。接着，程序确定是否东南或西南下降传感器探测到地面状态缺失(步骤244)。如果东南或西南下降传感器探测到地面状态缺失，那么程序以一(1)补充下降计数器。接着，程序确定是否下降计数器等于四(4)(步骤248)。在下降计数器等于4时，设定履带错误例外标记(步骤250)，程序回到带有例外状态的步骤218，这将最终引起机器人设备的停止。另外，如果在步骤248下降计数器不等于4，那么程序回到步骤218，以评估处理例外。
在步骤244，如果东南或西南下降传感器都没有探测到地面状态缺失，那么程序前进到步骤252。这里，程序确定是否西北和东北下降传感器探测到地面状态缺失。如果西北和东北下降传感器没有探测到地面状态缺失，然后，如在步骤254所示，机器人设备向左转以便东北下降传感器探测地面状态缺失，或向右转以便西北下降传感器探测到地面状态缺失，并且程序回到步骤218，以评估和处理例外。如果没有例外被识别，那么程序最终切换到向前移动。如果在步骤252西北和东北下降传感器都探测到地面状态缺失，那么程序回到步骤242，开始完全后退。
参照图9，在步骤240，如果东北和西北下降传感器不是都探测到地面状态缺失，那么程序确定是否东北或西北下降传感器任何一个探测到地面状态缺失(步骤256)。如果东北或西北下降传感器探测到地面状态缺失，那么机器人设备沿着完全后退方向移动(步骤258)。接着，程序确定是否东南或西南下降传感器任何一个探测到地面状态缺失(步骤260)。如果东南或西南下降传感器探测到地面状态缺失，那么程序以一(1)递增下降计数器(步骤262)。接着，程序确定是否下降计数器等于四(4)(步骤264)。如果下降计数器等于4，程序设定轨道错误例外标记(步骤266)，并回到带有例外状态的步骤218，它降最终引起机器人设备停机。当在步骤264下降计数器不等于4时，程序回到步骤218，以评估和处理例外。如果没有任何例外被识别，程序最终切换到向前移动。
在步骤260，如果东南或西南下降传感器都没有探测到地面条件失去，程序确定是否东北或西北下降传感器任何一个探测到地面状态缺失(步骤268)。如果东北或西北下降传感器都没有探测到地面状态缺失，那么程序确定是否东北下降传感器探测到地面状态缺失(步骤270)。如果东北下降传感器探测到地面状态缺失，那么机器人设备右转(步骤272)，并回到步骤218，以评估和处理例外。但是，如果在步骤270东北下降传感器没有探测到地面状态缺失，那么机器人设备左转(步骤274)，并且程序回到步骤218，评估处理例外。在步骤268，如果东北或西北下降传感器探测到地面状态缺失，那么程序回到步骤258，开始完全后退。
在步骤256，如果东北或西北下降传感器都没有探测到地面状态缺失，那么程序确定是否向前时间大于例如两秒(步骤276)。如果向前时间大于两秒，那么程序清除轨道错误标记和下降计数器(步骤278)，并前进到步骤280(图10)。在步骤276，如果向前时间不小于两秒，那么程序前进到步骤280，而不清除轨道错误标记或下降计数器。
参照图10，在步骤280，程序确定是否罗盘被设定为北。如果罗盘是设定为北，程序确定是否应对当前状态存在短的向前移动。如果存在短的向前移动，那么机器人设备做出与最后转向同方向的小转弯(步骤284)，并回到步骤218，以评估和处理例外。如果当前的状态显示不应有短向前移动，那么机器人设备做出随机的转向(步骤286)并回到步骤218，以评估和处理例外。在步骤280，如果罗盘不读出北，程序前进到步骤288，确定是否罗盘读出东北、东或东南。如果是，机器人设备开始小的随机右转(步骤290)，并回到步骤218，以评估和处理例外。在另一方面，如果罗盘不读出东北、东或东南，那么程序到步骤292，并确定是否罗盘读出西北、西、西南或南。如果是，机器人设备开始小的随机左转(步骤294)，并回到步骤218，以评估和处理例外。如果否，程序就回到步骤218，以评估处理例外。
参照图11-13，在步骤302中断处理例行程序300开始。程序确定是否标量值等于0(步骤304)。如果标量值等于0，程序更新它的计时器(如运行时间、定点时间、向前时间、反向时间、计时器0、计时器1)(步骤306)。如果标量值不是0，程序确定是否控制或启动钮被按压(步骤308)。如果启动钮被按压，程序确定是否长标记等于1(步骤310)。在长标记不等于1时，程序将计数器递增1(步骤312)。接着，程序确定是否计数器等于1秒(步骤314)。如果是，长标记被设定为1(步骤316)。
在步骤308，如果启动钮未被按压，程序设定长标记等于0，并且长计数器等于0(步骤318)，并前进到步骤320。在步骤310，如果长标记等于1，程序到步骤320。在步骤314，如果计数器不等于1秒，程序直接到步骤320。
在步骤320，程序递增电动机计数器。接着，程序确定是否电动机计数器大于十(10)(步骤322)。如果电动机计数器大于10，程序将电动机计数器设定等于0(步骤324)。另一方面，如果电动机计数器不等于十(10)，那么程序到步骤326。
参照图12，在步骤326，程序确定是否左电动机被启动。如果是，程序确定是否电动机计数器大于左设定点(步骤328)。如果电动机计数器不大于左设定点，程序设定左电动机驱动等于合适方向(步骤330)，并到步骤336。如果电动机计数器大于左设定点，程序设定电动机驱动等于关闭(步骤332)并到步骤336。在步骤326，如果左电动机未被启动，程序设定左电动机驱动器等于关闭(步骤334)，并到步骤336。
在步骤330、332、或334后，程序确定是否右电动机被启动(步骤336)。如果是，程序确定是否该电动机计数器大于右设定点(步骤338)。如果不是，程序设定右电动机驱动等于合适方向(步骤340)，并到步骤346。如果电动机计数器大于右设定点，那么程序设定电动机驱动等于关闭(步骤342)，并到步骤346(图13)。在步骤336，如果右电动机未被启动，程序设定右电动机驱动等于关闭(off)(步骤344)，并到步骤346。
参照图13，在步骤340、342、或344后，程序确定是否刷电动机被启动(步骤346)。如果是，程序确定是否该电动机计数器大于刷设定点(步骤348)。在电动机计数器不大于刷设定点时，程序设定刷电动机驱动器等于开(on)(步骤350)，并到步骤356。但是，如果电动机计数器大于刷设定点，那么程序设定电动机驱动器等于关闭(步骤352)，并到步骤356。在步骤346，如果刷电动机未被启动，程序设定刷电动机驱动等于关闭(off)(步骤354)，并到步骤356。
在步骤350、352或354后，程序更新操纵杆传感器和电动机电流传感器的所有模拟/数字转换(A/D)信道(步骤356)。接着，程序更新随机转台(步骤358)。在步骤360，程序更新LED闪光灯。此时，中断程序结束(步骤362)。
参照图14，在此示出本发明另一个机器人设备实施例。在此实施例中，相同的组件用带有后缀(’)的相同数码标记，新组件用新标记。机器人设备10’装备成机器人清扫设备，并包括基部12’和固定到基部12’的基部盖14’。污物斗组件16’由基部盖14’和基部12’容纳。缓冲器18’在基部盖14’上浮动。如第一和第二驱动带/履带组件20’，21’的第一和第二牵引装置以及如第一和第二刷辊组件22’，23’的第一和第二清洁装置安装在基部12’上。替代地，例如，牵引装置可以是与一个或多个另外旋转\平衡轮组件或辊结合的轮组件。替代地，例如，清洁装置可以是静止的或振动刷、或带有可更换的拖把布的拖把头部***。电池包24’、第一和第二驱动电动机26’，27’以及第一和第二刷辊28‘，29’能够安装到基部12’上。另外，第一、第二、第三和第四地面传感器组件34’和主PCB组件36’能够安装到基部12’上。例如，上述元件能够安装在基部盖14’和基部12’之间。第一、第二、第三和第四缓冲器弹簧40能够由在基部12’中的突起、插口、柱或突出部容纳，通过基部盖14’向缓冲器18’延伸，并能够由在缓冲器18’上的相应突起、插口、柱或突出部容纳。在另一个实施例中，缓冲器18’能够由多个部分形成，例如两个半部分或四个四分之一部分。
第一驱动带/履带组件20’能够包括驱动带/履带42’、第一和第二驱动带轮44’、和第一和第二驱动轴销46’。驱动带/履带42’装配在第一和第二驱动带轮44’周围。每个驱动轴销46’由相应的驱动带轮44’容纳，并向基部12’延伸。在每个驱动带/履带组件20’中的第一和第二驱动轴销46’从侧部和/或底部由基部12’容纳。同样地，第二驱动带/履带组件21’能够包括驱动带/履带43’、第一和第二驱动带轮45’、和第一和第二驱动轴销47’。
如果希望，每个刷辊组件22’，23’能够包括刷辊杆组件46’、穿过刷辊杆组件46’的中心刷辊轴48’、在刷辊杆组件的一端的刷辊链轮50’、在刷辊轴48’的相对端的第一和第二刷轴承52’、和装配到刷轴承52’上的第一和第二端帽54’。第一和第二刷辊组件22’，23’能够从底部由基部12’容纳。喷嘴护板56’装配在刷辊组件上，以向污物斗组件16’引导污物和灰尘。第一和第二底部托架58’安装到缓冲器18’上，与基部12’中的空腔配合，以便在缓冲器接触障碍物时引导和限制基部12’相对于缓冲器18’的水平移动。
第一刷辊带60’能够在第一刷辊组件22上从第一刷辊电动机28’向刷链轮50’延伸。同样，第二刷辊带61’能够在第二刷辊组件23’上从第二刷辊电动机29’向刷链轮延伸。第一和第二刷辊电动机28’和29’能够被驱动在相反方向旋转刷辊组件22’，使得两个刷辊组件22’将污物和灰尘向污物斗组件16’内引导。刷辊电动机28’，29’可以是变速的、可反向的、和独立控制的。例如刷辊电动机28’，29’可以反向以从污物路径取出阻塞物。
第一驱动带62’能够从在第一驱动带/履带组件20’内的第一驱动电动机26’向驱动带轮44’之一延伸。同样，第二驱动带63’能够从在第二驱动带/履带组件21’内的第二驱动电动机27’向驱动带轮45’之一延伸。在此实施例中，驱动电动机26’，27’是可变速的、可反向的、和独立控制的。例如，第一和第二驱动电动机26’，27’可同时以不同速度运行，并可以同时在不同方向被驱动，以驱动和转向机器人设备10’。在替换的实施例中，一个或多个轮连接到独立控制的致动器，并结合驱动装置提供转向。
参照图14，搬运把手402通过左搬运把手夹404和右搬运把手夹406固定到基部盖14’。搬运把手402使得使用者能够提升和搬运机器人设备10’。安全微型开关408可以由安全开关座410容纳。安全开关座410可以安装在基部盖14’或基部12’，并设置成使得在污物斗组件16’正确地安装在机器人设备10’内时触发安全微型开关408。例如，污物斗组件16’可包括与在安全微型开关408上的触发机构相应的突起或肋条。污物斗组件16’可通过在基部盖14’或基部12’中的导向部被接收并夹紧在位，以将它固定到基部12’和/或基部盖14’上。控制/指示器PCB盖412可安装到基部12’，以在基部12’和基部盖14’之间固定控制/指示器PCB组件414，使开关触发机构从控制/指示器PCB组件414向缓冲器18’延伸。第一和第二电池包触点416可安装到基部12’，并位于与在电池包24’上的相应端子接触。缓冲器支撑环418可沿下部安装到缓冲器18’上，以使得缓冲器增强和在与障碍物接触时减少弯曲。
污物斗组件16’的一个实施例包括污物斗顶部420、螺钉422、污物斗搬运把手424、污物斗门428和污物斗壳体430。污物斗顶部420可用螺钉422固定到污物斗壳体430上。污物斗搬运把手424可以任何合适方式固定到污物斗组件16’。污物斗搬运把手424例如允许使用者从机器人设备10’中提升污物斗组件16’、搬运和保持污物斗组件16’、并将污物斗组件下降到机器人设备10’中。污物斗门428可安装到污物斗壳体430，例如沿着上旋转侧，并例如沿下栓锁侧由已知的栓锁机构关闭。
在所述的实施例中，在污物斗组件16’安装并且机器人设备10’运行时，污物斗壳体430收集污物和灰尘。安全微型开关408适于探测污物斗组件16’正确安装的时间，并对正常运行起安全互锁作用。例如，香港的Defond制造的DMC-115型微型开关可用于该安全微型开关408。一般，在安全微型开关408未被触发时电动机将被停用。例如，如果污物斗组件16’未被正常安装，与移动和清洁相关的电动机被停用。通过从机器人设备10’取下污物斗组件16’、打开污物斗门428和倾倒污物组件16’，使得装在其中的污物通过与打开的污物斗门428相应的污物斗壳体430的开口被引导到废物容器中，能够将污物斗壳体430清空。
在替换的实施例中，污物斗组件16’可用真空/污物斗组件722(图23)，它将机器人设备10’从机器人清扫设备转换成机器人真空除尘器。刷辊组件22’，23’在机器人真空除尘器中是任选的。在另一实施例中，机器人设备10’(如机器人清扫设备或真空除尘器)可以装有仅第一刷辊组件22’，而不是上述的两个刷辊组件22’，23’。作为另一实施例，机器人设备10‘可以装有地面拖把模件，以代替刷辊组件22’，23’和污物斗组件16’。地面拖把模件可以包括带有可更的拖布的拖把头部***。在其它实施例中，地面拖把模件也可以包括清洁流体分配***。
参照图15，控制/指示器PCB组件414可包括模式钮432、源钮434、动钮436、第一、第二、第三开关弹簧438。第一，第二和第三弹簧438分别与模式、电源和启动钮432，434和436相关。开关弹簧438安装在开关座架440中。开关座架440适于装配在与电源钮434相关的闩锁钮开关442、和分别与模式和启动钮432，436相关的第一和第二瞬时按钮开关444，445上。通过压下电源钮434可触发栓锁按钮开关442。第一瞬时按钮开关444可通过压下模式钮432触发。第二瞬时按钮开关445可通过压下驱动钮436触发。开关弹簧438可弹性地偏压钮432，434，436，以在相应的钮被释放后将它们返回到正常位置。
控制/指示器PCB组件414也可包括第一和第二黄色指示器446，447(如黄色LED)、绿色指示器448(如绿色LED)、以及第一和第二红色指示器(如红色LED)450，451。每个指示器446，448，449，450，451由间隔件插口452容纳。控制/指示器板454可容纳开关座架440、栓锁按钮开关442、第一和第二瞬时按钮开关444，445、间隔件插口452、4插脚线-板的端板456、8插脚线-板端板458、和AC电源充电器插口。
在机器人设备10’被完全组装时，在所述的实施例中，在控制/指示器PCB组件414上的钮423，434，436通过缓冲器18’的剖开区域从机器人设备10’的顶部可接近。类似地，在所述的实施例中，在控制/指示器PCB组件414上的指示器446，447，448，450，451通过缓冲器18’剖开的区域露出，能够从具有机器人设备10’的顶部部分的视场的透射见到。
参照图22，机器人设备10’的电气方框图700(图14)显示，电池包24’可以向第一和第二电池包触点416提供电源。例如，第一电池包触点416可进一步向控制/指示器组件414的栓锁按钮开关442提供电源。栓锁按钮开关442例如是与电源钮434相关的(图15)，并用作电源开关。在栓锁按钮开关442闭合时，电源可分配到第一和第二驱动电动机26’，27’、第一和第二刷辊电动机28’，29’、在主PCB组件36’的控制器704上的调压器电路702、和在控制/指示器PCB组件414中的调压器电路706。调压器电路702将调整的电源分配到控制器702的其他电路/组件，如处理器708、驱动器电路710、信号调节器电路712、刷辊电动机驱动器电路714、和驱动电动机驱动器电路716。调压器电路706将调整的电源分配到控制/指示器PCB组件414的其他电路/组件，如第一和第二瞬时按钮开关444，445、黄色指示器446，447、绿色指示器448、和红色指示器450，451。
处理器708也可以与主PCB组件36’的操纵杆传感器92’、安全微型开关408、控制/指示器PCB组件414的第一和第二瞬时按钮开关444，445(如第一瞬时按钮开关444与模式钮432相关(图15)，第二瞬时按钮445与启动钮436相关(图15))、驱动器电路710、信号调节电路712、刷辊电动机驱动器电路714、和驱动电动机驱动器电路716。驱动器电路710驱动信号以控制控制/指示器组件414的指示器446，447，448，450，451。信号调节电路712提供电源，并调节来自第一、第二、第三和第四地面传感器组件34’的检测信号。刷辊电动机驱动器电路714驱动信号独立控制第一和第二刷辊电动机28’，29’。驱动电动机驱动器电路716驱动信号以便在任一方向独立控制第一和第二驱动电动机26’，27’。第一瞬时按钮开关444例如功能为模式选择钮。第二瞬时按钮445例如为启动开关。控制器704可根据第一瞬时按钮开关444触发、第二瞬时按钮开关445触发的长度和/或顺序、来自第一、第二、第三、第四地面传感器组件34’的信号的状态、来自主PCB组件36’内的操纵杆传感器92’的状态信号、和/或安全微型开关408的信号的状态，控制第一和第二驱动电动机26’，27’、第一和第二刷辊电动机28’，29’、和指示器446，447，448，450，451。
参照图6、14和15，示例的状态图140标出了机器人设备的各种运行状态。一般，机器人设备的运行包括移动控制(如第一和第二驱动带/履带组件20’，21’)和清洁设施控制(如第一和第二刷辊组件22’，23’)。具体地，响应在控制/指示器PCB组件414上的开关442，444，445的某些触发、和由第一、第二、第三、和第四地面传感器组件34’和操纵杆传感器92’进行的某些状态探测，主PCB组件16’控制第一和第二驱动电动机26’，27’以及第一和第二刷辊电动机28’，29’的运行。栓锁按钮开关442例如可是两位栓锁按钮开关，它的功能是主电源开关。因此，压下电源钮434引起栓锁按钮开关442的交替触发，以开关主电源。在主电源初始接通时，例如，绿色指示器448亮。绿色指示器亮也可以表示，选择默认缺省和正常模式，如用第一刷辊组件22’清洁。相反，在主电源关闭时，该指示器熄灭。
第一瞬时按钮开关444可以用于在设备10’的各种运行模式之间选择。因此，在按压模式钮432以触发第一瞬时按钮开关444时，主PCB组件36’探测每个触发，并可以在短触发和长触发之间辨别。例如，第一瞬时按钮开关444的单个短触发可以引起机器人设备10’在正常或缺省模式(如一个刷辊运行)与深度清洁运行(如两个刷辊运行)之间切换它的运行模式。也即，如果机器人设备10’当前在正常或缺省模式，那么一个短触发引起机器人设备切换到深度清洁模式。相反，如果机器人设备10‘当前在深度清洁模式，一个短触发引起它切换到正常或缺省模式。在深度清洁模式被选择时，第一黄色指示器446可以亮，并且绿色指示器448熄灭。
第一瞬时按钮开关444的单一长触发可以引起机器人设备10’切换到第一特定模式，如以预选方式进行的窄范围局部清洁运行。在第一特定模式被选择时，第二黄色指示器447可以亮。在正常或深度清洁任何一个中可以用第一特定模式。因此，在选择第一特定模式时，第二黄色指示器447可以与绿色指示器448或第一黄色指示器446一同亮。
在预定时间内的两个或多个长触发可引起机器人设备10’切换到第二特定模式，如用于局部清洁运行的较宽范围和/或不同预选模式。在第二特定模式被选择时，第一红色指示器450可以亮。第二特定模式可以用在正常或深度清洁模式任何一个中。因此，在选择第二特定模式时，第一红色指示器450可与绿色指示器448和第一黄色指示器446一起亮。
主PCB组件36’可用于短和长触发的任何适当的组合，以产生以任何特定模式进行的初始正常清洁或深度清洁。当然，可以实施适合操作人员并可由主PCB组件16’辨别的短或长触发的任何顺序。类似地，主PCB板可识别的触发的各种时段可以是用于控制不同运行的基础。
另外，第二瞬时按钮开关445的触发在当前选择的运行模式中的机器人设备10’的启动运行与停止运行之间切换。也即，如果机器人设备10’当前是打开的，但是没有运行，第二瞬时按钮开关445的触发引起机器人设备10’启动运行。相反，如果机器人设备当前运行，第二瞬时按钮开关445的触发引起它停止运行。在运行被启动时，驱动电动机26’和刷辊电动机28’由主PCB组件36’根据当前选择的运行模式控制。
如上所述，机器人设备10’也可以包括探测如电动机过电流状态、暂停、在该设备被托起时、和低电池状态等的错误的组件(未示出)。在探测到低电池状态时，主PCB组件36’停止机器人设备的运行，可以是第一红指示器450亮，并且熄灭绿和黄色指示器448和446。此时，操作人员能够在标准AC公用电源插口和AC电源充电插口460之间连接适当的适配器，给电池包24’充电。替代地，设计机器人设备10’可以设计成使用DC电源充电，并包括DC电源充电插口以代替AC电源充电插口460。此时，在标准的AC公用电源插口与DC电源充电插口之间可连接合适的AC/DC转换器，给电池包24’充电。当然，另一个任选是在DC电源和DC电源充电插口之间连接适当的适配器。
在探测到其他类型的错误时，主PCB组件36’停止机器人设备10’的运行，并可以使第二红指示器450亮、和使得其他的指示器446，448，450熄灭。替代地，通过使第二红指示器450以及其他指示器446，448，450的一个或多个照亮，主PCB组件36’可在其他的错误状态之间区别。通过与第二红指示器450一起亮的指示器的各种结合中闪亮一个或多个指示器，主PCB组件36’可以进一步在错误状态类型之间区别。
参照图16，用于机器人设备的主控制的程序500在电源钮被触发的步骤502开始。接着，用选择的正常(即，缺省)模式(如单个刷辊运行)初始化主板，并亮绿色指示器，以显示施加了电源并选择了正常模式(步骤504)。在点“a”，多个控制回路同时确定选择另一模式的时间和触发启动钮的时间。
例如，在步骤506，程序确定短预定时间按压模式钮的时间。如果是，运行模式在正常模式和深度清洁模式(如两个刷辊运行)之间切换(步骤508)。也即，如果当前选择了正常模式，那么模式被切换到深度清洁模式，反之亦然。在当前的选择模式切换到深度清洁时，绿指示器熄灭，第一黄色指示器亮。相反，在当前选择的模式切换到正常时，第一黄指示器熄灭，绿指示器亮。在步骤508完成后，程序回到点“a”。如果模式钮未被按压短预定时间，那么程序保持在点“a”。
在步骤510，程序确定一次长预定时间按压模式钮的时间。如果是，第一局部清洁模式被选择，第二黄色指示器亮，程序回到点“a”(步骤512)。如果模式钮未被一次长时间按压，程序保持在点“a”。
在步骤514，程序确定何时模式钮两次长预定时间被按压。如果是，第二局部清洁模式被选择，第一红指示器亮，程序回到点“a”(步骤516)。如果模式钮未被两次长预定时间按压，程序保持在点“a”。
参照图17，点“a”也延伸到步骤518，此时，程序确定何时驱动钮被按压。如果是，程序前进到步骤520，在此确定运行时间。如果启动钮未被按压，程序保持在点“a”.
在完成步骤520后，程序确定是否正常模式被选择(步骤522)。如果是，一个刷辊电动机被接通(步骤524)，否则，因为深度清洁被选择两个刷辊电动机被接通(步骤526)。在步骤528，程序确定是否必须处理例外。这些例外包括探测到托起状态(即，机器人设备被托起)、电池不足状态、过电流状态、和暂停状态。如果存在要处理的例外，程序停止所有的电动机、并使得预定指示器或指示器的结合以连续或闪烁方式亮，以显示探测到的具体的例外状态(步骤530)。接着，在步骤532，程序确定是否按压了启动钮以停止或复位机器人设备。如果是，程序停止刷辊电动机，并回到点“a”，选择了正常或缺省模式并使得绿指示器亮(步骤534)，否则程序等待启动钮在步骤532被按压。
参照图18，如果在步骤528不存在要程序的例外，程序500到步骤536，确定是否选择了第一局部清洁模式。如果没有选择第一局部清洁模式，程序确定是否选择了第二局部清洁模式(步骤538)。如果没有选择第二局部清洁模式，程序到步骤540，并启动使用传感器以避开障碍物的向前移动，因为没有选择特殊化的清洁模式。如果第一局部清洁模式被选择，从步骤536，程序前进到步骤542，启动按照第一预定模式的向前移动，进行局部清洁，例如三平方英尺面积的局部清洁。如果第二局部清洁模式被选择，从步骤538，程序前进到步骤544，并启动按照第二预定模式的向前移动，进行例如五平方英尺面积的局部清洁。
使用传感器以避开在被清洁的区域内的障碍物，沿特殊预定模式的第一和/或第二预定模式的向前移动可被调节。另外，如果在以这些特殊清洁模式被清洁的区域内传感器探测到障碍物，那么机器人设备可以将状况作为例外处理，并停止清洁运行，直到操作人员能够介入并如步骤528-534所示的复位或再启动该装置。可以与在图8-10的步骤224-294中说明的相同方式，控制为避开障碍物在步骤540，542，544过程中的向前移动。
在步骤540，542，和544之后的任何点上，操作人员可以通过按压启动钮，停止或复位机器人设备。在步骤546，程序确定何时为了停止或复位机器人设备按压启动钮。如果是，程序停止刷辊电动机和驱动电动机，回到点“a”，正常的或缺省的模式被选择，并且亮绿指示器(步骤548)，否则在步骤540，542或544程序继续当前的清洁运行。
与在图1示出的上述实施例相同，在图14的实施例中，缓冲器18’在缓冲器弹簧40’上在基部盖14’上方浮动。也就是说，弹性偏压装置(如缓冲器弹簧40’)将缓冲器18’与基部盖14’和基部12’分开，使得缓冲器18’能够相对于基部盖14’和基部12’移动。在缓冲器18’和基部12’之间唯一的刚性连接是操纵杆传感器组件92’。在缓冲器18’上的凸起或插口97’(图19和20)容纳操作杆传感器组件92’的头部96’。在机器人设备10’移动并且缓冲器18’接触阻挡或其它障碍物时，缓冲器18’移动。这使得头部96’移动从操纵杆传感器94’伸出的头部96’。主PCB组件36’根据与轴95’的移动相应的操纵杆传感器94’的信号，探测到与障碍物接触。基部12’或基部盖14’可以包括限制缓冲器18’移动的制动器，使得它不能够移动到与操纵杆传感器94’相关的轴95的移动范围外。在所述实施例中，安装到缓冲器18’的底部托架58’与在基部12’中的各空腔配合，引导和限制基部12’相对于缓冲器18’的水平移动，使得在缓冲器18’接触到障碍物时，这种移动不超过轴95’的范围。在另一实施例中，缓冲器18’能够由多个部分形成，例如，两个半部分或四个四分之一部分。
参照图19和20，机器人设备10’的局部剖视图示出，在机器人设备10’接触障碍物时，操纵杆传感器94’的示例性的“之前”和“之后”状态。图19反映出”之前”状态，图20反映出”之后”状态。在这两个图中也示出基部12’、基部盖14’、缓冲器18’、驱动带/履带组件20’、刷辊组件22’、主PCB组件36’、喷嘴护板56’、和底部托架58’。如图所示，底部托架58’被安装到缓冲器18’上，底部托架58’的水平表面区域通常与基部12’的水平表面滑动接触。应注意，在缓冲器18’与障碍物接触时，缓冲器18’和底部托架58’停止横向移动，而机器人设备10’的基部12’和其他组件继续横向移动。
在接触障碍物时，基部12’的水平表面跨越底部托架58’的相应水平面滑动，并且基部12’的垂直表面接近底部托架58’的相应垂直表面。在这发生时，在操纵杆传感器94’的头部96’上的从缓冲器18’向下伸的突起或插口97’引起从操纵杆传感器94’向上伸的轴95’在障碍物的相对方向偏斜。这改变从操纵杆传感器94’发出的信号，使得主PCB组件36’能够停止机器人设备10’的移动并开始适当的算法，以移动离开并试图避开障碍物。基部12’和其他组件可以继续移动，而缓冲器18’和底部托架58’相对静止，直到基部12’的垂直表面区域的一部分接触底部托架58’的垂直表面的相应部分。如果在主PCB组件36’停止机器人设备10’的向前移动之前这些垂直表面接触，基部12’停止跨过底部托架58’的水平表面的滑动。能够限制在基部12’与底部托架58’之间的相对移动。例如，在图中所示的实施例中，相对移动能够近似为0.2英寸。
相对移动的量取决于底部托架58’和上述基部12’的垂直表面与水平表面形成的基部12’中的相应空腔的形状。每个底部托架58’与基部12’的相应空腔配合，使得缓冲器18’和基部12’之间的相对移动对于在任何方向与障碍物接触是大体一致的。在图1的机器人设备10的基部12和底部托架58之间的移动以上述相同的方式被导向和限制。
参照图24和25，在此示出另一限制在机器人设备10’中的缓冲器18’相对于基部12’和基部盖14’移动的技术。在一个实施例中，这个技术可用于代替图19和20所示的技术。在另一实施例中，可以一起实施这两项技术。在又一实施例中，这个技术可用于限制缓冲器18’的水平移动，图19和20的技术可实施仅将缓冲器18’可移动地安装到基部12’。在这个替代的实施例中，在基部12‘中的空腔不必形成用于底部托架58’的制动器。因此，相对于底部托架的空腔大小、形状和相互关系要求较小的精确度。
参照图24，机器人设备10’的剖视图示出基部12’、基部盖14’和缓冲器18’。突起和插口456可以从缓冲器18’向下向基部盖14’延伸。相应的插口、柱、突起、或突出部458可以从基部盖14’向上向缓冲器18’延伸。在缓冲器18’安装时，突起部458可以伸入到插口456中。在机器人设备接触障碍物时，这限制缓冲器相对于基部12’和基部盖14’的水平移动。如图所示，水平移动可以限制到0.201英寸，使得在操纵杆传感器94’上的轴95’(图20)不被推到超过移动的运行范围。第二插口/突起部组在图24中示出，与插口456和突起458相对。第二和其他插口/突起组是任选的。
参照图25，在此机器人设备10’的局部剖视图示出，从不同的透射的基部盖14’、缓冲器18’、插口456和突起部458的更近的图。注意，示出正常位置，插口456环绕突起部458，使得突起部458大体在插口内居中。
虽然就一定实施例说明了清洁设备，但是在阅读和理解上述的说明时，本领域技术人员能够明了不同的替换和修改。上述说明是为了说明而不是限定本发明的范围。本发明包括在权利要求及其等同物内的所有替代、修改或变化。
Claims (47)
1.一种机器人设备，包括：
壳体；
安装到所述壳体上的操纵杆传感器，所述操纵杆传感器配置成在机器人设备穿过表面区域并接触相关障碍物时提供变化的一个或多个检测信号；
安装到壳体上并与控制器连通的推进机构，其中推进机构在所述表面区域上移动机器人设备；
在与机器人设备所在表面对应的x-y平面上限定用于机器人设备的至少前部和后部的周缘的缓冲器，其中，缓冲器与操纵杆传感器可操作地连通，使得缓冲器相对于壳体的移动改变操纵杆传感器提供的所述一个或多个检测信号；和
安装到所述壳体上并适合从操纵杆传感器接收所述一个或多个检测信号的控制器，其中，控制器至少部分地根据所述一个或多个检测信号确定相关障碍物相对于x-y平面的方向，并至少部分地根据障碍物的方向控制推进机构的运行；
其中，该操纵杆传感器包括：
两轴电位计操纵杆，它包括弹簧致动返回中心的轴；和
安装到所述轴上的头部。
2.如权利要求1的机器人设备，其特征在于，所述一个和多个检测信号以至少表示障碍物相对于机器人设备和x-y平面的方向的方式改变。
3.如权利要求1的机器人设备，其特征在于，缓冲器可移动地固定到壳体上，以在缓冲器接触障碍物时，允许缓冲器至少在x-y平面上相对壳体移动预定距离。
4.如权利要求1的机器人设备，其特征在于，缓冲器由多个部分形成。
5.如权利要求1的机器人设备，其特征在于，还包括：
容纳在壳体中并与控制器可操作地连通的刷辊组件，其中控制器控制刷辊组件的运行；和
可取下地容纳在壳体中的污物斗组件，用于在刷辊组件被运行时接收和收集污物和灰尘。
6.如权利要求1的机器人设备，其特征在于，还包括：
由壳体可取下地容纳的真空/污物斗组件，真空/污物斗组件包括：与控制器可操作地连通的抽吸电动机；以及与喷嘴和抽吸电动机可操作地连通的污物斗组件，以在抽吸电动机被运行时接收和收集污物和灰尘。
7.如权利要求1的机器人设备，其特征在于，缓冲器包括向着壳体定向的插口，插口的移动大体与缓冲器的移动一致，并且其中操纵杆传感器设置在壳体上，使得该头部的至少一部分位于插口内，以便在机器人设备与障碍物接触时，操纵杆传感器上的轴被移动。
8.如权利要求1的机器人设备，其特征在于，还包括：
置于壳体与缓冲器之间的多个缓冲器弹簧，用于将缓冲器与壳体隔开，并相对于壳体朝着预定正常位置弹性地偏压缓冲器；和
固定到缓冲器上的多个托架，用于可移动地将缓冲器固定到壳体上、并允许缓冲器相对于壳体在x-y平面上受限制的移动。
9.如权利要求1的机器人设备，其特征在于，缓冲器包括向着壳体定向的至少一个插口，插口的移动大体与缓冲器的移动一致，其中壳体包括设置在壳体上的相应突起，使得至少一部分突起位于相关的插口内，其中每个插口和突起组合至少在x-y平面上限制缓冲器相对于壳体的移动。
10.一种机器人设备，包括：
壳体；
安装到所述壳体上的操纵杆传感器，所述操纵杆传感器配置成在机器人设备穿过表面区域并接触相关障碍物时提供变化的一个或多个检测信号，所述操纵杆传感器包括：两轴电位计操纵杆，它包括弹簧致动返回中心的轴；和安装到所述轴上的头部；
安装到壳体上并与控制器连通的推进机构，其中推进机构在所述表面区域上移动机器人设备；
在与机器人设备所在表面对应的x-y平面上限定机器人设备的周缘的缓冲器，其中，缓冲器与操纵杆传感器可操作地连通，使得缓冲器相对于壳体的移动改变操纵杆传感器提供的所述一个或多个检测信号；
安装到所述壳体上并适合接收所述一个或多个检测信号的控制器，其中，控制器至少部分地根据所述一个或多个检测信号确定相关障碍物相对于x-y平面的方向，并至少部分地根据障碍物的方向控制推进机构的运行，以响应与相关障碍物的接触移离相关障碍物、并继续穿过所述表面区域，以避开所述相关障碍物。
11.如权利要求10的机器人设备，其特征在于，所述一个和多个检测信号以至少表示障碍物相对于机器人设备和x-y平面的方向的方式改变。
12.如权利要求10的机器人设备，其特征在于，缓冲器可移动地固定到壳体上，以在缓冲器接触障碍物时，允许缓冲器至少在x-y平面上相对壳体移动预定距离。
13.如权利要求10的机器人设备，其特征在于，缓冲器由多个部分形成。
14.如权利要求10的机器人设备，其特征在于，还包括：
容纳在壳体中并与控制器可操作地连通的刷辊组件，其中控制器控制刷辊组件的运行；和
可取下地容纳在壳体中的污物斗组件，用于在刷辊组件被运行时接收和收集污物和灰尘。
15.如权利要求10的机器人设备，其特征在于，还包括：
由壳体可取下地容纳的真空/污物斗组件，真空/污物斗组件包括：与控制器可操作地连通的抽吸电动机；以及与抽吸电动机和表面区域可操作地连通的污物斗组件，以在抽吸电动机被运行时接收和收集污物和灰尘。
16.如权利要求10的机器人设备，其特征在于，该操纵杆传感器包括：
安装到所述轴上的头部。
17.如权利要求16的机器人设备，其特征在于，缓冲器包括向着壳体定向的插口，插口的移动大体与缓冲器的移动一致，并且其中操纵杆传感器设置在壳体上，使得该头部的至少一部分位于插口内，以便在机器人设备与障碍物接触时，操纵杆传感器上的轴被移动。
18.如权利要求10的机器人设备，其特征在于，还包括：
置于壳体与缓冲器之间的多个缓冲器弹簧，用于将缓冲器与壳体隔开，并相对于壳体朝着预定正常位置弹性地偏压缓冲器；和
固定到缓冲器上的多个托架，用于可移动地将缓冲器固定到壳体上、并允许缓冲器相对于壳体在x-y平面上受限制的移动。
19.如权利要求10的机器人设备，其特征在于，缓冲器包括向着壳体定向的至少一个插口，插口的移动大体与缓冲器的移动一致，其中壳体包括设置在壳体上的相应突起，使得至少一部分突起位于相关的插口内，其中每个插口和突起组合至少在x-y平面上限制缓冲器相对于壳体的移动。
20.一种控制机器人设备以便在穿过表面区域时执行所需任务的方法，所述方法包括步骤：
a)提供机器人设备，机器人设备包括：壳体；安装到所述壳体上的操纵杆传感器，所述操纵杆传感器配置成在机器人设备穿过表面区域并接触障碍物时提供变化的一个或多个检测信号；安装到所述壳体上并适合接收所述一个或多个检测信号的控制器；安装到壳体上并与控制器连通的牵引装置；安装到壳体上并与控制器连通的功能装置；以及在与表面区域对应的x-y平面上限定机器人设备的周缘的缓冲器，其中，缓冲器与操纵杆传感器可操作地连通，使得缓冲器相对于壳体的移动改变操纵杆传感器提供的所述一个或多个检测信号，所述操纵杆传感器包括：
两轴电位计操纵杆，它包括弹簧致动返回中心的轴；和
安装到所述轴上的头部；
b)向机器人设备提供动力；
c)选择机器人设备的运行模式；
d)启动机器人设备的运行；
e)至少部分地根据所选择的运行模式控制牵引装置以便在所述表面区域上推进机器人设备；
f)至少部分地根据所选择的运行模式控制功能装置以便执行所需任务；
g)至少部分地根据所述一个或多个检测信号，确定何时机器人设备接触障碍物、以及至少障碍物相对于机器人设备和x-y平面的方向；和
h)至少部分地根据障碍物的方向控制机器人设备的移动，以便响应与障碍物的接触移离障碍物。
21.如权利要求20的方法，其特征在于，还包括步骤：
以至少表示障碍物相对于机器人设备和x-y平面的方向的方式改变所述一个和多个检测信号。
22.如权利要求20的方法，其特征在于，机器人设备还包括置于壳体和缓冲器之间的多个缓冲器弹簧，用于将缓冲器与壳体隔开，所述方法还包括步骤：
相对于壳体朝着预定正常位置弹性地偏压缓冲器。
23.如权利要求22的方法，其特征在于，还包括步骤：
当机器人设备移离障碍物时，朝着预定正常位置弹性地偏压缓冲器。
24.如权利要求20的方法，其特征在于，还包括步骤：
至少部分地根据障碍物的方向，继续跨越所述表面以便避开障碍物。
25.如权利要求20的方法，其特征在于，还包括步骤：
在所述表面上进行抽吸。
26.一种控制机器人设备以便在穿过表面区域时执行所需任务的方法，所述方法包括步骤：
a)提供机器人设备，机器人设备包括：壳体；安装到所述壳体上的操纵杆传感器，所述操纵杆传感器配置成在机器人设备穿过表面区域并接触障碍物时提供变化的一个或多个检测信号；安装到所述壳体上并适合接收所述一个或多个检测信号的控制器；安装到壳体上并与控制器连通的牵引装置；安装到壳体上并与控制器连通的功能装置；以及在与所述表面区域对应的x-y平面上限定用于机器人设备的至少前部和后部的周缘的缓冲器，其中，缓冲器与操纵杆传感器可操作地连通，使得缓冲器相对于壳体的移动改变操纵杆传感器提供的所述一个或多个检测信号，所述操纵杆传感器包括：
两轴电位计操纵杆，它包括弹簧致动返回中心的轴；和
安装到所述轴上的头部；
b)向机器人设备提供动力；
c)选择机器人设备的运行模式；
d)启动机器人设备的运行；
e)至少部分地根据所选择的运行模式控制牵引装置以便在所述表面区域上推进机器人设备；
f)至少部分地根据所选择的运行模式控制功能装置以便执行所需任务；
g)确定何时机器人设备接触障碍物、以及至少障碍物相对于机器人设备和x-y平面的方向；和
h)响应与障碍物的接触控制机器人设备。
27.如权利要求26的方法，其特征在于，还包括步骤：
以至少表示障碍物相对于机器人设备和x-y平面的方向的方式改变所述一个和多个检测信号。
28.如权利要求26的方法，其特征在于，机器人设备还包括置于壳体和缓冲器之间的多个缓冲器弹簧，用于将缓冲器与壳体隔开，所述方法还包括步骤：
相对于壳体朝着预定正常位置弹性地偏压缓冲器。
29.如权利要求28的方法，其特征在于，还包括步骤：
当机器人设备移离障碍物时，朝着预定正常位置弹性地偏压缓冲器。
30.如权利要求26的方法，其特征在于，功能装置包括由壳体容纳并与控制器可操作地连通的刷辊组件，以及由壳体容纳以便在刷辊组件被驱动时接收和收集污物和灰尘的污物斗组件。
31.如权利要求26的方法，其特征在于，功能装置包括由壳体可取下地容纳的真空/污物斗组件，所述真空/污物斗组件包括与控制器可操作地连通的抽吸电动机，以及与所述表面区域和抽吸电动机可操作地连通的污物斗组件，以在抽吸电动机被驱动时接收和收集污物和灰尘。
32.一种在跨越表面区域时执行所需任务的机器人设备，包括：
壳体；
安装到所述壳体上的操纵杆传感器，所述操纵杆传感器包括：两轴电位计操纵杆，它包括弹簧致动返回中心的轴；和安装在所述轴上的头部，所述操纵杆传感器配置成在机器人设备穿过表面区域并接触相关障碍物时提供变化的一个或多个检测信号；
安装到壳体上的推进机构；
安装到壳体上的清洁元件；
用于向机器人设备提供动力的第一控制装置；
用于选择机器人设备的运行模式的第二控制装置；
用于启动机器人设备的运行的第三控制装置；
安装到壳体上并适于接收所述一个或多个检测信号的处理装置，与第一、第二、和第三控制装置、推进机构、和清洁元件连通，以便i)至少部分地根据所选择的运行模式控制推进机构，以在所述表面区域上移动机器人设备，ii)至少部分地根据所选择的运行模式，控制清洁元件执行所需任务，iii)确定机器人设备何时与障碍物接触、以及至少障碍物相对于机器人设备和与所述表面区域对应的x-y平面的方向，以及iv)响应与障碍物的接触控制机器人设备；和
在所述x-y平面上限定用于机器人设备的至少前部和后部的周缘的缓冲器，其中，缓冲器与操纵杆传感器可操作地连通，使得缓冲器相对于壳体的移动改变操纵杆传感器提供的所述一个或多个检测信号。
33.如权利要求32的机器人设备，其特征在于，还包括：
用于以至少表示障碍物相对于机器人设备和x-y平面的方向的方式改变所述一个和多个检测信号的装置。
34.如权利要求32的机器人设备，其特征在于，还包括：
用于相对于壳体朝着预定正常位置偏压缓冲器的弹性部件。
35.如权利要求32的机器人设备，其特征在于，清洁元件包括：
容纳在壳体中并与控制器可操作地连通的刷辊组件；和
可取下地容纳在壳体中的污物斗组件，用于在刷辊组件被运行时接收和收集污物和灰尘。
36.如权利要求32的机器人设备，其特征在于，清洁元件包括：
由壳体可取下地容纳的真空/污物斗组件，真空/污物斗组件包括：
与控制器可操作地连通的抽吸电动机；以及
与抽吸电动机和表面区域可操作地连通的污物斗组件，以在抽吸电动机被运行时接收和收集污物和灰尘。
37.如权利要求32的机器人设备，其特征在于，缓冲器可移动地固定到壳体上，以在缓冲器接触障碍物时，允许缓冲器至少在x-y平面上相对壳体移动预定距离。
38.如权利要求32的机器人设备，其特征在于，缓冲器由多个部分形成。
39.如权利要求32的机器人设备，其特征在于，缓冲器包括向着壳体定向的至少一个插口，插口的移动大体与缓冲器的移动一致，其中壳体包括设置在壳体上的相应突起，使得至少一部分突起位于相关的插口内，其中每个插口和突起组合至少在x-y平面上限制缓冲器相对于壳体的移动。
40.一种在跨越表面区域时执行所需任务的机器人设备，包括：
壳体；
安装到所述壳体上的操纵杆传感器，所述操纵杆传感器包括：两轴电位计操纵杆，它包括弹簧致动返回中心的轴；和安装在所述轴上的头部，所述操纵杆传感器配置成在机器人设备穿过表面区域并接触相关障碍物时提供变化的一个或多个检测信号；
安装到壳体上的牵引装置；
安装到壳体上的功能装置；
在与表面区域对应的x-y平面上限定机器人设备的周缘的缓冲器，其中，缓冲器与操纵杆传感器可操作地连通，使得缓冲器相对于壳体的移动改变操纵杆传感器提供的所述一个或多个检测信号；
用于向机器人设备提供动力的第一控制装置；
用于选择机器人设备的运行模式的第二控制装置；
用于启动机器人设备的运行的第三控制装置；
安装到壳体上并适于接收所述一个或多个检测信号的处理装置，与牵引装置、功能装置、以及第一、第二、和第三控制装置连通，以便i)至少部分地根据所选择的运行模式控制牵引装置，以在所述表面区域上推进机器人设备，ii)至少部分地根据所选择的运行模式，控制功能装置执行所需任务，iii)至少部分地根据所述一个或多个检测信号，确定机器人设备何时与障碍物接触、以及至少障碍物相对于机器人设备和所述x-y平面的方向，以及iv)至少部分地根据障碍物的方向控制机器人设备的移动，以响应与障碍物的接触移离障碍物、并继续穿过所述表面区域，以避开所述障碍物。
41.如权利要求40的机器人设备，其特征在于，还包括：
用于以至少表示障碍物相对于机器人设备和x-y平面的方向的方式改变所述一个和多个检测信号的装置。
42.如权利要求40的机器人设备，其特征在于，还包括：
用于相对于壳体朝着预定正常位置弹性地偏压缓冲器的装置。
43.如权利要求40的机器人设备，其特征在于，功能装置包括：
容纳在壳体中并与控制器可操作地连通的刷辊组件；和
可取下地容纳在壳体中的污物斗组件，用于在刷辊组件被运行时接收和收集污物和灰尘。
44.如权利要求40的机器人设备，其特征在于，功能装置包括：
由壳体可取下地容纳的真空/污物斗组件，真空/污物斗组件包括：
与控制器可操作地连通的抽吸电动机；以及
与抽吸电动机和表面区域可操作地连通的污物斗组件，以在抽吸电动机被运行时接收和收集污物和灰尘。
45.如权利要求40的机器人设备，其特征在于，缓冲器可移动地固定到壳体上，以在缓冲器接触障碍物时，允许缓冲器至少在x-y平面上相对壳体移动预定距离。
46.如权利要求40的机器人设备，其特征在于，缓冲器由多个部分形成。
47.如权利要求40的机器人设备，其特征在于，缓冲器包括向着壳体定向的至少一个插口，插口的移动大体与缓冲器的移动一致，其中壳体包括设置在壳体上的相应突起，使得至少一部分突起位于相关的插口内，其中每个插口和突起组合至少在x-y平面上限制缓冲器相对于壳体的移动。
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