DE202017000833U1

DE202017000833U1 - Beweglicher Roboter

Info

Publication number: DE202017000833U1
Application number: DE202017000833.5U
Authority: DE
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2027-02-17
Also published as: US10314454B2; EP3207847A3; EP3207847B1; EP3300647B1; EP3207847A2; CN207412115U; US20170238778A1; EP3300647A1

Abstract

Reiniger, der ein automatisches Fahren durchführt, der aufweist: einen Hauptkörper; eine Antriebseinheit zum Bewegen des Hauptkörpers; und eine Reinigungseinheit zum Durchführen der Reinigung auf einer Reinigungsfläche, auf der der Hauptkörper positioniert ist, wobei die Antriebseinheit umfasst: ein Hauptrad; einen Motor zum Erzeugen einer Antriebskraft; eine Getriebeeinheit, die mit dem Hauptrad und dem Motor verbunden ist und die Antriebskraft von dem Motor auf das Hauptrad überträgt; und ein Beinelement, das auf einer Welle, die das Hauptrad und die Getriebeeinheit verbindet, angeordnet ist und unabhängig von dem Hauptrad Axialschub bereitstellt.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen beweglichen Roboter und insbesondere einen beweglichen Roboter, der fähig ist, ein Radfesthaltephänomen zu überwinden.
Im Allgemeinen wurde ein Roboter für einen industriellen Zweck entwickelt und war verantwortlich für einen Teil der Fabrikautomatisierung. In letzter Zeit wurden Roboteranwendungsfelder ferner erweitert, um medizinische Roboter oder Luftraumroboter zu entwickeln, und Haushaltsroboter, die in normalen Häusern verwendet werden können, wurden ebenfalls hergestellt.
Ein typisches Beispiel für Haushaltsroboter ist ein Reinigungsroboter, der eine Art von Haushaltsgerät zum Durchführen einer Reinigung durch Ansaugen von Umgebungsstaub oder Fremdobjekten ist, während er auf einer vorgegebenen Fläche fährt. Ein derartiger Reinigungsroboter umfasst eine im Allgemeinen wiederaufladbare Batterie und hat einen Hindernissensor, der fähig ist, ein Hindernis während des Fahrens zu meiden, so dass der Reinigungsroboter das Reinigen durchführen kann, während er fährt.
In letzter Zeit wurden Forschungen über das Reinigen hinaus, während Reinigungsroboter einfach selbständig auf der Reinigungsfläche fahren, für die Nutzung von Reinigungsrobotern auf verschiedenen Gebieten, wie etwa dem Gesundheitswesen, intelligenter Haustechnik, Fernsteuerung und ähnlichem aktiv betrieben.
Wenn ein Reinigungsroboter auf einer Reinigungsfläche ein selbständiges Fahren durchführt, kann der Roboter auf verschiedene Hindernisse treffen, die auf einer Reinigungsfläche vorhanden sind, und somit ist ein Algorithmus zur Meidung derartiger Hindernisse erforderlich, wenn selbständiges Fahren und ein Reinigungsbetrieb durchgeführt werden.
Wenn eine Bodenoberfläche der Reinigungsfläche jedoch nicht eben ist, falls die gesamten Bodenoberflächenabschnitte, die nicht eben sind, als Hindernisse erkannt werden, kann eine Reinigungsfläche verringert werden und eine Erkennungsreferenz in Bezug auf ein Hindernis sollte nicht zu streng festgelegt werden.
Wenn der Reinigungsroboter somit einen Abschnitt der Bodenoberfläche durchläuft, ohne einen unebenen Abschnitt der Bodenoberfläche als ein Hindernis zu erkennen, kann wenigstens eines des mehreren Räder nicht in Kontakt mit der Bodenoberfläche kommen, was eine Leerlaufdrehung bewirkt, was es dem Reinigungsroboter unmöglich macht, normal zu fahren.
Auch wenn wenigstens eines der mehreren Räder des Reinigungsroboters vollkommen festgehalten wird, kann der festgehaltene Zustand des Rads lediglich durch eine Ausgangsleistung von einem Motor nicht freigegeben werden.
Somit werden ein Reinigungsroboter zum Lösen eines Leerlaufdrehungsphänomens und eines vollkommenen Festhalteproblems des Rads, die auftreten können, wenn der Reinigungsroboter auf Bodenoberflächen mit verschiedenen Beschaffenheiten läuft, und ein Steuerverfahren dafür benötigt. Das heißt, ein Reinigungsroboter, der das Leerlaufdrehungsphänomen oder das vollkommene Festhaltephänomen vermeiden kann, und ein Steuerverfahren dafür werden benötigt.
Die koreanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 10-2015-0065134 offenbart einen Reinigungsroboter, der fähig ist, einen steckengebliebenen Zustand, wie etwa einen Zustand, in dem der Reinigungsroboter eingefangen wird (Einfangphänomen) oder angehoben ist (Hebephänomen) oder ein Objekt-Feststeckphänomen und ähnliche zur Fahrzeit zu erfassen.
Jedoch ist der Reinigungsroboter der verwandten Technik nicht fähig, das Einfang-, Hebe- oder Objekt-Feststeckphänomen zu lösen, und benötigt ein Hilfsrad, das derart installiert ist, dass es einem Hauptrad entspricht, und einen getrennten Motor, der das Hilfsrad in dem feststeckenden Zustand bewegt. Somit werden die Herstellungskosten eines Roboters erhöht, um das Hilfsrad und den Motor zur Bewegung einer Position des Hilfsrads zu installieren, und da getrennte elektrische Leistung an den getrennten Motor zugeführt werden muss, um das Hilfsrad zu bewegen, wird der Wirkungsgrad der verbrauchten Leistung in dem Roboter verringert.
Auch erhöht das Hinzufügen des Hilfsrads ein Gewicht des Roboterkörpers, was Unbequemlichkeit für den Benutzer bewirkt.
Auch wenn der Roboter der verwandten Technik über ein Hindernis geht, wird nur an das Hilfsrad zugeführte Leistung genutzt und in dem Hauptrad tritt immer noch eine Leerlaufdrehung auf.
Daher ist eine Aufgabe der detaillierten Beschreibung, einen Reinigungsroboter bereitzustellen, der fähig ist, zu verhindern, dass wenigstens eines von mehreren Rädern in Kontakt mit dem Boden ist, wodurch die Leerlaufdrehung des wenigstens einen Rads verhindert wird.
Eine andere Aufgabe der detaillierten Beschreibung ist, einen Reinigungsroboter bereitzustellen, der fähig ist, selbst aus einem festgehaltenen Zustand zu entkommen, wenn wenigstens eines von mehreren Rädern von einem Hindernis vollkommen festgehalten wird und sich nicht bewegt.
Eine andere Aufgabe der detaillierten Beschreibung ist, einen Reinigungsroboter bereitzustellen, der fähig ist einen Boden zu durchlaufen, der nicht als ein Umgehungshindernis erkannt wird und der einen gekrümmten Abschnitt hat.
Eine andere Aufgabe der detaillierten Beschreibung ist, einen Reinigungsroboter bereitzustellen, der fähig ist, ein Hindernis unter Verwendung eines vorhandenen Antriebsrads und eines Motors zu durchlaufen, ohne ein Rad zu dem Reinigungsroboter hinzuzufügen.
Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der Schutzansprüche gelöst.
Ein beweglicher Roboter oder ein Reiniger, die selbständiges Fahren durchführen, können umfassen: einen Hauptkörper; eine Antriebseinheit, die den Hauptkörper bewegt; und eine Reinigungseinheit, die die Reinigung auf einer Reinigungsfläche durchführt, auf der der Hauptkörper positioniert ist, wobei die Antriebseinheit umfasst: ein Hauptrad; einen Motor, der eine Antriebskraft erzeugt; eine Getriebeeinheit, die mit dem Hauptrad und dem Motor verbunden ist und die Antriebskraft von dem Motor auf das Hauptrad überträgt; und ein Beinelement, das auf einer Welle, die das Hauptrad und die Getriebeeinheit verbindet, angeordnet ist und unabhängig von dem Hauptrad Axialschub bereitstellt.
Das Beinelement gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Stangenform haben, und wenn das Hauptrad sich im Leerlauf dreht oder wenn das Hauptrad von einem Hindernis vollkommen festgehalten wird oder in einem Blockierzustand ist, stellt das Beinelement unabhängig von dem Hauptrad einen Axialschub bereit, so dass der bewegliche Roboter wieder in einen Normalzustand zurückkehrt. Das heißt, in einem Fall, in dem das Hauptrad des beweglichen Roboters sich im Leerlauf dreht, oder in einem Fall, in dem das Hauptrad von einem Hindernis oder einer Bodenoberfläche vollkommen festgehalten wird, oder in einem Blockierzustand ist, kann das Beinelement anregen, dass es sich auf das Hindernis oder eine Bodenoberfläche bewegt, so dass der Hauptkörper des beweglichen Roboters dem Leerlaufdrehzustand, dem vollkommen festgehaltenen Zustand oder dem Blockierzustand entkommt.
Im Detail kann das Beinelement eine Stangenform haben, eine Länge des Beinelements kann größer als ein Radius des Hauptrads sein, und wenn das Hauptrad sich im Leerlauf dreht oder von einem Hindernis festgehalten wird, kann das Beinelement sich drehen.
In einer Ausführungsform kann die Antriebseinheit ferner ein elastisches Element umfassen, das zwischen dem Beinelement und der Getriebeeinheit angeordnet ist, und eine Länge des elastischen Elements kann gemäß dem auf das Hauptrad angewendeten Drehmoment geändert werden.
Wenn das Hauptrad in einer Ausführungsform sich im Leerlauf dreht, kann eine Länge des elastischen Elements vergrößert werden, um zu bewirken, dass das Beinelement und das Hauptrad gekoppelt werden.
In einer Ausführungsform kann die Antriebseinheit ferner umfassen: ein erstes Kopplungselement, das das Hauptrad und das Beinelement koppelt.
Wenn das Hauptrad in einer Ausführungsform von einem Hindernis festgehalten wird, kann eine Länge des elastischen Elements verringert werden und es kann mit einem Abschnitt der Getriebeeinheit und des Beinelements gekoppelt werden.
In einer Ausführungsform kann die Antriebseinheit ferner umfassen: eine zweite Kopplungseinheit, die einen Abschnitt der Getriebeeinheit und des Beinelements koppelt.
In einer Ausführungsform kann der bewegliche Roboter oder der Reiniger ferner umfassen: einen Sensor, der Informationen in Bezug auf das auf die Antriebseinheit angewendete Drehmoment abtastet; und eine Steuerung, die die Antriebseinheit auf der Basis der von dem Sensor abgetasteten Informationen steuert.
In einer Ausführungsform kann die Steuerung eine Länge des elastischen Elements auf der Basis von Informationen, die von dem Sensor abgetastet werden, ändern.
Wenn das Drehmoment in einer Ausführungsform größer oder gleich einem Referenzdrehmomentwert ist, kann die Steuerung eine Länge des elastischen Elements vergrößern, um das Beinelement mit dem Hauptrad zu koppeln.
Wenn das Drehmoment in einer Ausführungsform kleiner als der Referenzdrehmomentwert ist, kann die Steuerung eine Länge des elastischen Elements verringern, um das Beinelement mit der Getriebeeinheit zu koppeln.
Ein beweglicher Roboter oder ein Reiniger, die selbständiges Fahren durchführen, können umfassen: einen Hauptkörper; eine Antriebseinheit, die den Hauptkörper bewegt; eine Reinigungseinheit, die die Reinigung auf einer Reinigungsfläche durchführt, auf der der Hauptkörper positioniert ist; und eine Steuerung, die einen Betrieb der Antriebseinheit und der Reinigungseinheit steuert, wobei die Antriebseinheit umfasst: ein Hauptrad, ein Hilfsrad, einen Motor, der eine Antriebskraft erzeugt, eine Getriebeeinheit, die mit dem Hauptrad und dem Motor verbunden ist und die Antriebskraft von dem Motor auf das Hauptrad überträgt, ein Kupplungselement, das mit der Getriebeeinheit verbunden ist und die Antriebskraft von dem Motor auf das Hilfsrad überträgt, und ein Hilfswellenelement, das zwischen das Kupplungselement und das Hilfsrad geschaltet ist, wobei die Steuerung eine Installationsposition des Hilfsrads gemäß einem Zustand der Antriebseinheit ändert.
In einer Ausführungsform kann das Kupplungselement eine auf das Hauptrad übertragene Antriebskraft auf das Hilfsrad verteilen.
In einer Ausführungsform können der bewegliche Roboter oder der Reiniger ferner umfassen: einen Sensor, der Informationen in Bezug auf ein Hindernis abtastet, wobei die Steuerung die Antriebseinheit auf der Basis von Informationen, die von dem Sensor abgetastet werden, derart steuert, dass das Hilfsrad in Kontakt mit dem Hindernis ist.
Wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wenigstens eines von mehreren Rädern leerläuft, während der Roboter eine Bodenoberfläche mit verschiedenen Beschaffenheiten durchläuft, kann der Roboter dem Leerlaufzustand unter Nutzung einer Antriebskraft unabhängig von dem Hauptrad entkommen.
Auch wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wenigstens eines der mehreren Räder von einem Hindernis festgehalten wird, während der Roboter eine Bodenoberfläche mit verschiedenen Beschaffenheiten durchläuft, kann der Roboter dem festgehaltenen Zustand unter Nutzung einer Antriebskraft unabhängig von dem Hauptrad entkommen.
Da gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung auch eine Bewegungsleistung durch über unebene Fläche verbessert werden kann, indem eine einfache Vorrichtung zu der Antriebseinheit hinzugefügt wird, ohne einen getrennten Sensor zu dem Roboter hinzuzufügen, kann die Bewegungsleistung des Roboters mit geringen Kosten erheblich verbessert werden.
Ebenso kann der Roboter mit Rädern sich gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung leicht über eine unebene Fläche bewegen.
Wenn eine Reinigungsfläche eine unebene Fläche ist, kann auch der Reinigungswirkungsgrad des Roboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, selbst wenn ein Hindernis auf der Reinigungsfläche vorhanden ist, verbessert werden.
Da der Roboter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Gegensatz zu dem Roboter der verwandten Technik auch ohne ein Hilfsrad ein Hindernis durchlaufen kann, können auch Herstellungskosten und das Gewicht des Roboters verringert werden, und der Leistungswirkungsgrad des Roboters im Vergleich zu dem Roboter der verwandten Technik kann verbessert werden.
Die begleitenden Zeichnungen, die enthalten sind, um ein weiteres Verständnis der Erfindung bereitzustellen und die aufgenommen sind und einen Teil dieser Spezifikation bilden, stellen beispielhafte Ausführungsformen dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.
In den Zeichnungen:
1A ist eine Konzeptansicht, die eine hintere Oberfläche eines beweglichen Roboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
1B ist eine Konzeptansicht, die eine Seitenoberfläche eines beweglichen Roboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
1C ist ein Blockdiagramm, das Komponenten eines beweglichen Roboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
2A und 2B sind Konzeptansichten, die eine Antriebseinheit eines beweglichen Roboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen.
2C ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die Antriebseinheit von 2B darstellt.
2D ist eine Konzeptansicht, die insbesondere die Antriebseinheit eines in 2C dargestellten Reinigungsroboters darstellt.
3A bis 3C sind Konzeptansichten, die einen Betrieb der Antriebseinheit gemäß einem Fahrzustand, einem vollkommen festgehaltenen Zustand und einem Leerlaufzustand eines beweglichen Roboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen.
4A und 4B sind Konzeptansichten, die ein Hauptrad und eine Auflage eines beweglichen Roboters, der aus einem festgehaltenen Zustand entkommt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellen.
5 ist eine Konzeptansicht eines beweglichen Roboters gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung
6A und 6B sind Konzeptansichten, die eine Antriebseinheit mit einem Hauptrad und einem Hilfsrad, die in dem in 5 dargestellten Roboter enthalten sind, darstellt.
7 ist eine Seitenansicht der Antriebseinheit, die ein Hauptrad und ein Hilfsrad umfasst, die in 6A und 6B dargestellt sind.
Nun wird unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen eine detaillierte Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen gegeben. Der Kürze der Beschreibung halber werden unter Bezug auf die Zeichnungen die gleichen oder äquivalente Komponenten mit den gleichen Bezugszahlen versehen und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
1A und 1B stellen das Aussehen eines beweglichen Roboters, insbesondere einer hinteren Oberfläche eines beweglichen Roboters, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
Bezug nehmend auf 1A und 1B kann ein beweglicher Roboter 100 einen Hauptkörper 10 umfassen, der eingerichtet ist, um beweglich zu sein. Wenn der bewegliche Roboter 100 ein Reinigungsroboter ist, kann der Hauptkörper 10 eine (nicht gezeigte) Reinigungseinheit umfassen, die eine Saugkraft erzeugt.
Eine Antriebseinheit, die fähig ist, den Hauptkörper 10 in eine gewünschte Richtung zu bewegen und den Hauptkörper 10 zu drehen, ist in dem Hauptkörper 10 bereitgestellt. Die Antriebseinheit kann mehrere drehbare Räder umfassen und jedes der Räder kann getrennt gedreht werden und der Hauptkörper 10 kann in eine gewünschte Richtung gedreht werden. Im Detail kann die Antriebseinheit wenigstens ein Hauptantriebsrad 130a und Hilfsräder 130e und 130f umfassen. Zum Beispiel kann der Hauptkörper 10 zwei Hauptantriebsräder 130a umfassen und das Hauptantriebsrad kann auf einer unteren Oberfläche des Hauptkörpers 10 installiert sein
1C stellt Komponenten eines beweglichen Roboters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
Wie in 1C dargestellt, kann ein beweglicher Roboter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Kommunikationseinheit 110 und/oder eine Eingabeeinheit 120 und/oder eine Antriebseinheit 130 und/oder eine Abtasteinheit 140 und/oder eine Ausgabeeinheit 150 und/oder eine Leistungsversorgungseinheit 160 und/oder einen Speicher 170 und/oder eine Steuerung 180 und/oder eine Kombination davon umfassen.
Hier sind die in 1C dargestellten Komponenten nicht wesentlich, und ein Reinigungsroboter mit weniger oder mehr Komponenten kann implementiert werden. Hier nachstehend werden die Komponenten beschrieben.
Die Leistungsversorgungseinheit 160 umfasst eine Batterie, die von einer externen Netzstromquelle geladen werden kann, und liefert Leistung an den beweglichen Roboter. Die Leistungsversorgungseinheit 160 kann an jede in dem beweglichen Roboter enthaltene Komponente Leistung zuführen, um Betriebsleistung zuzuführen, die erforderlich ist, damit der bewegliche Roboter fährt oder eine spezifische Funktion ausführt.
Hier kann die Steuerung 180 eine Restleistungskapazität der Batterie abtasten, und wenn die Restleistungskapazität ausreicht, kann die Steuerung den beweglichen Roboter steuern, um sich zu einer Ladestation zu bewegen, die mit einer externen Netzstromquelle verbunden ist, und die Batterie bei Aufnahme eines Ladestroms von der Ladestation aufladen. Die Batterie kann mit einer Batterieabtasteinheit verbunden sein, und eine Restbatteriekapazität und ein Ladezustand können an die Steuerung 180 übermittelt werden. Die Ausgabeeinheit 150 kann durch die Steuerung eine Restbatteriekapazität auf einem Bildschirm anzeigen.
Die Batterie kann in einer tieferen Position der Mitte des Reinigungsroboters positioniert sein oder kann auf einer der linken und rechten Seiten des Reinigungsroboters positioniert sein. In dem letzteren Fall kann der bewegliche Roboter ferner ein Ausgleichsgewicht umfassen, um die Einseitigkeit im Gewicht der Batterie auszugleichen.
Indessen kann die Antriebseinheit 130 einen Motor umfassen und den Motor antreiben, um linke und rechte Haupträder des Hauptkörpers des beweglichen Roboters in beide Richtungen zu drehen oder den Hauptkörper zu bewegen. Die Antriebseinheit 130 kann den Hauptkörper des beweglichen Roboters vorwärts/rückwärts und nach links/rechts antreiben oder den Hauptkörper des beweglichen Roboters in die Lage versetzen, in einer gekrümmten Weise zu fahren oder sich an seinem Platz zu drehen.
Indessen empfängt die Eingabeeinheit 120 von einem Benutzer verschiedene Steuerbefehle in Bezug auf den Reinigungsroboter. Die Eingabeeinheit 120 kann einen oder mehrere Knöpfe, zum Beispiel einen OK-Knopf, einen Festlegungsknopf und ähnliche umfassen. Der OK-Knopf ist ein Knopf zum Empfangen eines Befehls zum Prüfen von Erfassungsinformationen, Hindernisinformationen, Positionsinformationen und Karteninformationen von dem Benutzer, und der Festlegungsknopf kann ein Knopf zu Festlegen der vorstehend erwähnten Informationsarten durch den Benutzer sein.
Auch kann die Eingabeeinheit 120 einen Eingaberücksetzknopf zum Aufheben einer früheren Benutzereingabe und erneuten Empfangen einer Benutzereingabe, einen Löschknopf zum Löschen einer vorher festgelegten Benutzereingabe, einen Knopf zum Festlegen oder Ändern einer Betriebsart oder einen Knopf zum Empfangen eines Befehls zum Zurückkehren zu der Ladestation umfassen.
Auch kann die Eingabeeinheit 120 in einem oberen Abschnitt des beweglichen Roboters als ein Hardkey, ein Softkey oder ein Berührungsfeld installiert sein. Auch kann die Eingabeeinheit 120 zusammen mit der Ausgabeeinheit 150 eine Form eines Berührungsbildschirms haben.
Indessen kann die Ausgabeeinheit 150 in einem oberen Abschnitt des beweglichen Roboters installiert sein. Ihre Installationsposition oder Installationsform kann verändert werden. Zum Beispiel kann die Ausgabeeinheit 150 einen Batteriezustand oder einen Fahrplan anzeigen.
Auch kann die Ausgabeeinheit Informationen in Bezug auf einen Zustand eines Inneren des beweglichen Roboters, der von dem Sensor 140 erfasst wird, zum Beispiel einen aktuellen Zustand jeder in dem beweglichen Roboter enthaltenen Komponente, ausgeben. Ebenso kann die Ausgabeeinheit 150 externe Zustandsinformationen, Hindernisinformationen, Positionsinformationen und Karteninformationen, die von dem Sensor 140 erfasst werden, auf einem Bildschirm ausgeben. Die Ausgabeeinheit 150 kann als wenigstens eine Vorrichtung von einer Leuchtdiode (LED), einer Flüssigkristallanzeige (LCD), einem Plasmaanzeigefeld (PDP), einer organischen Leuchtdiode (OLED) aufgebaut werden.
Die Ausgabeeinheit 150 kann ferner eine Tonausgabeeinheit umfassen, die einen Betriebsvorgang oder ein Ergebnis des Betriebs des beweglichen Roboters, der von der Steuerung 180 durchgeführt wird, hörbar ausgibt. Zum Beispiel kann die Ausgabeeinheit 150 entsprechend einem von der Steuerung 180 erzeugten Warnsignal einen Warnton nach außen ausgeben.
Hier kann die Tonausgabeeinheit eine Einheit zum Ausgeben eines Tons, wie etwa ein Piepser, ein Lautsprecher und ähnliches, sein, und die Ausgabeeinheit 50 kann Audiodaten oder Nachrichtendaten mit einem vorgegebenen Muster, die in dem Speicher 170 gespeichert sind, durch die Tonausgabeeinheit ausgeben.
Somit kann der bewegliche Roboter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung Umgebungsinformationen in Bezug auf einen Fahrbereich auf einem Bildschirm ausgeben oder er kann sie als einen Ton durch die Ausgabeeinheit 150 ausgeben. Auch kann der bewegliche Roboter gemäß einer anderen Ausführungsform Karteninformationen oder Umgebungsinformationen durch die Kommunikationseinheit 110 an eine Endgerätvorrichtung übertragen, so dass die Endgerätvorrichtung einen Bildschirm oder einen Ton ausgeben kann, der durch die Ausgabeeinheit 150 ausgegeben werden soll.
Indessen kann die Kommunikationseinheit 110 mit der Endgerätvorrichtung und/oder einer anderen Vorrichtung, die in einem spezifischen Bereich positioniert ist (die in dieser Offenbarung zusammen mit einem „Haushaltsgerät” verwendet wird), gemäß einem Kommunikationsschema aus Leitungs-, drahtlosen und Satellitenkommunikationsschemata verbunden sein, um Daten zu senden und zu empfangen.
Die Kommunikationseinheit 110 kann Daten an eine andere Vorrichtung, die in einem spezifischen Bereich positioniert ist, senden und von ihr empfangen. Hier kann die andere Vorrichtung jede Vorrichtung sein, solange sie mit einem Netzwerk verbunden ist und Daten senden und empfangen kann. Zum Beispiel kann die andere Vorrichtung eine Vorrichtung, wie etwa eine Klimaanlage, eine Heizvorrichtung, ein Luftreiniger, eine Lampe, ein Fernseher, ein Auto und ähnliches, sein. Ebenso kann die andere Vorrichtung ein Sensor sein, der eine Temperatur, Feuchtigkeit, den Atmosphärendruck, ein Gas und ähnliches abtastet.
Indessen speichert der Speicher 170 ein Steuerprogramm, das den Reinigungsroboter steuert oder antreibt, und dementsprechende Daten. Der Speicher 170 kann Audioinformationen, Bildinformationen, Hindernisinformationen, Positionsinformationen, Karteninformationen und ähnliches speichern. Auch kann der Speicher 170 Informationen in Bezug auf ein Fahrmuster speichern.
Als der Speicher 170 wird gewöhnlich ein nicht-flüchtiger Speicher verwendet. Hier ist der nicht-flüchtige Speicher (NV) (oder NVRAM) eine Speichervorrichtung, die fähig ist, gespeicherte Informationen fortlaufend zu erhalten, selbst wenn keine Leistung an sie angelegt wird. Zum Beispiel kann der Speicher 170 ein ROM, ein Flash-Speicher, eine magnetische Computerspeichervorrichtung (zum Beispiel eine Festplatte oder ein Magnetband), ein optisches Plattenlaufwert, ein magnetischer RMA, ein PRAM und ähnliches sein.
Indessen kann der Sensor 140 einen externen Signalsensor und/oder einen Frontsensor und/oder einen Klippensensor umfassen.
Der externe Signalsensor kann ein externes Signal des beweglichen Roboters abtasten. Der externe Signalsensor kann zum Beispiel ein Infrarotsensor, ein Ultraschallsensor, ein Funkfrequenzsensor und ähnliches sein.
Der bewegliche Roboter kann eine Position und eine Richtung der Ladestation nach Empfang eines Führungssignals, das von der Ladestation erzeugt wird, unter Verwendung des externen Signalsensors prüfen. Hier kann die Ladestation das Führungssignal, das eine Richtung und eine Entfernung anzeigt, derart übertragen, dass der bewegliche Roboter zurück gebracht werden kann. Das heißt, nach Empfang des von der Ladestation gesendeten Signals, kann der bewegliche Roboter eine aktuelle Position bestimmen und eine Bewegungsrichtung für die Rückkehr zu der Ladestation festlegen.
Indessen kann der Frontsensor in einem vorgegebenen Intervall auf einer Vorderseite des beweglichen Roboters, insbesondere entlang einer Außenumfangsoberfläche einer Seitenoberfläche des beweglichen Roboters installiert sein. Der Frontsensor kann auf wenigstens einer Seitenoberfläche des beweglichen Roboters positioniert sein, um ein Hindernis voraus abzutasten. Der Frontsensor kann ein Objekt, insbesondere ein Hindernis, das in einer Bewegungsrichtung des beweglichen Roboters vorhanden ist, erfassen und kann Erfassungsinformationen an die Steuerung 180 übermitteln. Das heißt, der Frontsensor kann einen Vorsprung, der in einem Bewegungsweg des beweglichen Roboters vorhanden ist, Einrichtungsgegenstände, Möbel, eine Wandoberfläche, eine Wandecke und ähnliches in einem Haus abtasten und entsprechende Informationen an die Steuerung 180 senden.
Der Frontsensor kann zum Beispiel ein Infrarotsensor, ein Ultraschallsensor, ein Funkfrequenzsensor, ein geomagnetischer Sensor und ähnliches sein, und der bewegliche Roboter kann eine Art von Sensor oder zwei oder mehr Arten von Sensoren zusammen als den Frontsensor verwenden.
Zum Beispiel kann im Allgemeinen hauptsächlich der Ultraschallsensor verwendet werden, um ein Hindernis in einem entfernten Bereich abzutasten. Der Ultraschallsensor kann eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit umfassen. Die Steuerung 180 kann dementsprechend, ob eine durch die Sendeeinheit abgestrahlte Ultraschallwelle von einem Hindernis oder ähnlichem reflektiert und von der Empfangseinheit empfangen wird, bestimmen, ob ein Hindernis vorhanden ist, und eine Entfernung zu dem Hindernis unter Verwendung einer Ultraschallwellenausstrahlungszeit und einer Ultraschallwellenempfangszeit berechnen.
Auch kann die Steuerung 180 Informationen in Bezug auf eine Größe eines Hindernisses durch Vergleichen einer von der Sendeeinheit abgestrahlten Ultraschallwelle und einer von der Empfangseinheit empfangenen Ultraschallwelle erfassen. Zum Beispiel kann die Steuerung 180, wenn von der Empfangseinheit eine größere Menge an Ultraschallwellen empfangen wird, bestimmen, dass die Größe des Hindernisses größer ist.
In einer Ausführungsform können mehrere Ultraschallsensoren (zum Beispiel fünf Ultraschallsensoren) auf einer Außenumfangsoberfläche einer Vorderseite des beweglichen Roboters installiert sein. Hier können die Sendeeinheiten und die Empfangseinheiten der Ultraschallsensoren abwechselnd auf der Vorderseite des beweglichen Roboters installiert sein.
Nämlich können die Sendeeinheiten derart angeordnet sein, dass sie von der Mitte der Vorderseite des Hauptkörpers des beweglichen Roboters beabstandet sind, und in diesem Fall können eine oder zwei oder mehr Sendeeinheiten zwischen den Empfangseinheiten angeordnet werden, um einen Empfangsbereich für ein Ultraschallsignal, das von dem Hindernis reflektiert wird, oder ähnliches zu bilden. Aufgrund dieser Anordnung kann ein Empfangsbereich erweitert werden, während die Anzahl von Sensoren verringert wird. Ein Sendewinkel von Ultraschallwellen kann in einem Winkel eines Bereichs aufrecht erhalten werden, der andere Signale nicht beeinträchtigt, um ein Nebensignalphänomen zu verhindern. Auch kann die Empfangsempfindlichkeit der Empfangseinheiten verschieden festgelegt werden.
Auch können die Ultraschallsensoren in einem vorgegebenen Winkel aufwärts installiert werden, so dass die von den Ultraschallsensoren erzeugten Ultraschallwellen nach oben ausgegeben werden, und in diesem Fall, kann ferner ein vorgegebenes Blockierelement bereitgestellt werden, um zu verhindern, dass die Ultraschallwellen nach unten abgestrahlt werden.
Indessen können, wie vorstehend erwähnt, zwei oder mehr Arten von Sensoren als die Frontsensoren verwendet werden, und somit können ein oder mehr Arten von Sensoren von einem Infrarotsensor, einem Ultraschallsensor und einem Funkfrequenzsensor als die Frontsensoren verwendet werden.
Zum Beispiel kann der Frontsensor neben dem Ultraschallsensor einen Infrarotsensor als eine andere Art von Sensor umfassen.
Der Infrarotsensor kann zusammen mit dem Ultraschallsensor auf einer Außenumfangsoberfläche des beweglichen Roboters installiert sein. Der Infrarotsensor kann ebenfalls ein Hindernis, das vor oder auf der Seite des beweglichen Roboters vorhanden ist, abtasten und entsprechende Hindernisinformationen an die Steuerung 180 senden. Das heißt, der Infrarotsensor kann einen Vorsprung, der in einem Bewegungsweg des beweglichen Roboters vorhanden ist, Einrichtungsgegenstände, Möbel, eine Wandoberfläche, eine Wandecke und ähnliches in einem Haus abtasten und entsprechende Informationen an die Steuerung 180 senden. Somit kann der bewegliche Roboter sich innerhalb einer Reinigungsfläche bewegen, ohne mit einem Hindernis zu kollidieren.
Indessen können als der Klippensensor verschiedene Arten von optischen Sensoren verwendet werden, und der Klippensensor kann ein Hindernis des Bodens, der den Hauptkörper des beweglichen Roboters trägt, abtasten.
Das heißt, der Klippensensor kann auf einer hinteren Oberfläche des beweglichen Roboters installiert werden und kann abhängig von einer Art eines beweglichen Roboters in verschiedenen Bereichen installiert werden. Der Klippensensor kann auf einer hinteren Oberfläche des beweglichen Roboters positioniert sein, um ein Hindernis auf dem Boden abzutasten. Der Klippensensor kann wie der Hindernissensor ein Infrarotsensor mit einer lichtemittierenden Einheit und einer Lichtempfangseinheit, ein Ultraschallsensor, ein Funkfrequenzsignal, ein positionsempfindlicher Detektor-(PSD-)Sensor und ähnliches sein.
Zum Beispiel kann jeder der Klippensensoren auf der Vorderseite des beweglichen Roboters installiert sein, und die anderen zwei Klippensensoren können auf einer relativ hinteren Seite installiert sein.
Zum Beispiel kann der Klippensensor ein PSD-Sensor sein oder kann mehrere verschiedene Sensorarten umfassen.
Der PSD-Sensor erfasst die Positionen der kurzen und langen Strecken eines einfallenden Lichts mit einem einzelnen p-n-Übergang unter Verwendung des Oberflächenwiderstands eines Halbleiters. Der PSD-Sensor umfasst einen 1D-PSD-Sensor, der Licht auf einer einzigen Achse erfasst, und einen 2D-PSD-Sensor, der die Position von Licht auf der Oberfläche erfassen kann, und sie haben eine PIN-Fotodiodenstruktur. Der PSD-Sensor ist eine Art von Infrarotsensor, der einen Infrarotstrahl an ein Hindernis sendet und einen Winkel zwischen dem Infrarotstrahl, der an das Hindernis gesendet wird, und einem Infrarotstrahl, der rückgeführt wird, nachdem er von dem Hindernis reflektiert wird, misst, wobei auf diese Weise ein Abstand zwischen ihnen gemessen wird. Das heißt, der PSD-Sensor berechnet unter Verwendung einer Triangulation einen Abstand zu dem Hindernis.
Der PSD-Sensor umfasst eine lichtemittierende Einheit, die Infrarotlicht zu einem Hindernis emittiert, und eine Lichtempfangseinheit, die Infrarotlicht empfängt, das rückgeführt wird, nachdem es von dem Hindernis reflektiert wird. Im Allgemeinen ist der PSD-Sensor als ein Modul ausgebildet. In einem Fall, in dem ein Hindernis unter Verwendung des PSD-Sensors abgetastet wird, kann ungeachtet eines Unterschieds in dem Reflexionsvermögen oder der Farbe des Hindernisses ein stabiler Messwert erhalten werden.
Die Steuerung 180 kann einen Winkel zwischen einem Infrarotlichtemissionssignal, das von dem Klippensensor in Richtung des Bodens abgestrahlt wird, und einem Reflexionssignal, das empfangen wird, nachdem es von dem Hindernis reflektiert wurde, messen, um eine Klippe abzutasten und deren Tiefe zu analysieren.
Indessen kann die Steuerung 180 gemäß einem Bodenzustand der unter Verwendung des Klippensensors abgetasteten Klippe bestimmen, ob der bewegliche Roboter fähig sein kann, eine Klippe zu durchlaufen. Zum Beispiel kann die Steuerung 180 durch den Klippensensor bestimmen, ob eine Klippe vorhanden ist, und eine Tiefe der Klippe bestimmen, und nur, wenn von dem Klippensensor ein Reflexionssignal abgetastet wird, lässt die Steuerung 180 zu, dass der bewegliche Roboter die Klippe durchläuft.
In einem anderen Beispiel kann die Steuerung 180 unter Verwendung des Klippensensors bestimmen, ob der bewegliche Roboter angehoben wird.
Indessen kann ein unterer Kamerasensor auf einer hinteren Oberfläche des beweglichen Roboters bereitgestellt werden und Bildinformationen in Bezug auf eine Unterseite, nämlich den Boden (oder eine Oberfläche, die gereinigt werden soll) während der Bewegung erhalten. Der auf der hinteren Oberfläche bereitgestellte untere Kamerasensor kann als ein unterer Kamerasensor definiert werden und kann auch als ein optischer Durchflusssensor bezeichnet werden. Der untere Kamerasensor kann ein Bild der Unterseite, das von einem darin bereitgestellten Bildsensor eingegeben wird, umwandeln, um ein vorgegebenes Bilddatenformat zu erzeugen. Die erzeugten Bilddaten können in dem Speicher 170 gespeichert werden.
Auch können eine oder mehrere Lichtquellen derart installiert werden, dass sie zu einem Bildsensor benachbart sind. Eine oder mehrere Lichtquellen strahlen Licht in einen vorgegebenen Bereich des Bodens ab, der von dem Bildsensor aufgenommen wird. Nämlich wird in einem Fall, in dem der bewegliche Roboter sich auf einem Reinigungsbereich entlang des Bodens bewegt, ein vorgegebener Abstand zwischen dem Bildsensor und dem Boden aufrecht erhalten, wenn der Boden glatt ist. Andererseits kann der Bildsensor in einem Fall, in dem der bewegliche Roboter sich auf dem Boden bewegt, der uneben ist, aufgrund von Vertiefungen und Vorsprüngen und einem Hindernis des Bodens um einen vorgegebenen Abstand oder mehr von dem Boden weg kommen. In diesem Fall können die eine oder die mehreren Lichtquellen durch die Steuerung 180 derart gesteuert werden, dass eine Menge an abgestrahltem Licht eingestellt werden kann. Die Lichtquellen können eine lichtemittierende Vorrichtung, zum Beispiel eine Leuchtdiode (LED) oder ähnliches sein, deren Lichtmenge eingestellt werden kann.
Die Steuerung 180 kann eine Position des beweglichen Roboters ungeachtet dessen, ob der bewegliche Roboter rutscht, unter Verwendung des unteren Kamerasensors erfassen. Die Steuerung 180 kann von dem unteren Kamerasensor über die Zeit aufgenommene Bilddaten vergleichen und analysieren, um eine Bewegungsstrecke und eine Bewegungsrichtung zu berechnen und eine Position des beweglichen Roboters auf der Basis der berechneten Bewegungsstrecke und der Bewegungsrichtung berechnen. Durch Verwenden der Bildinformationen bezüglich der Unterseite des beweglichen Roboters unter Verwendung der unteren Kamerasensors kann die Steuerung 180 eine gegen Rutschen beständige Korrektur in Bezug auf eine Position des beweglichen Roboters mit anderen Mitteln durchführen.
Indessen kann ein oberer Kamerasensor installiert werden, um einer Oberseite oder einer Vorderseite des beweglichen Roboters zugewandt zu sein, um Bilder um den beweglichen Roboter herum aufzunehmen. Wenn der bewegliche Roboter mehrere Kamerasensoren umfasst, können die Kamerasensoren in einem oberen Abschnitt oder auf einer Seitenoberfläche des beweglichen Roboters in einem vorgegebenen Abstand oder in einem vorgegebenen Winkel ausgebildet sein.
Indessen kann der obere Kamerasensor derart installiert sein, dass er einer Oberseite oder einer Vorderseite des beweglichen Roboters zugewandt ist, um ein Bild um den beweglichen Roboter herum aufzunehmen. Wenn der bewegliche Roboter mehrere obere Kamerasensoren hat, können die Kamerasensoren in einem vorgegebenen Abstand oder einem vorgegebenen Winkel auf einem oberen Abschnitt oder einer Seitenoberfläche des beweglichen Roboters bereitgestellt sein.
2A und 2B stellen eine Ausführungsform eines beweglichen Roboters und einer Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Offenbarung dar.
2C ist eine perspektivische Explosionsansicht der Antriebseinheit von 2A und 2B.
Wie in 2A dargestellt, kann die Antriebseinheit 130 ein Axialschub bereitstellendes Beinelement 132 und/oder ein Hauptrad 133 und/oder ein Federelement 134 und/oder ein elastisches Element 135 und/oder eine Getriebeeinheit 136 umfassen.
Im Detail kann das Hauptrad 133 eine kreisförmige Form haben und kann mehrere auf seiner Außenoberfläche ausgebildete Vertiefungen haben. Ein Loch kann in einem mittleren Abschnitt des Hauptrads 133 bereitgestellt sein.
Der Motor 131 erzeugt eine Antriebskraft, und das Hauptrad 133 kann die von dem Motor 131 erzeugte Antriebskraft durch die Getriebeeinheit 136 aufnehmen.
Das Beinelement 132 kann eine Stangenform haben und kann derart ausgebildet sein, dass es länger als ein Radius des Hauptrads 133 ist. Ebenso kann ein Loch, das im Wesentlichen dem in dem Hauptrad 133 ausgebildeten Loch entspricht, in einem Abschnitt des Beinelements 132 ausgebildet sein. Folglich können das Beinelement 132 und das Hauptrad 133 auf der gleichen Welle installiert sein und in diesem Fall kann ein Ende des Beinelements 132 von der gleichen Welle weiter weg sein als eine Umfangsoberfläche des Hauptrads 133.
Selbst wenn das Hauptrad 133 sich im Leerlauf dreht oder von einem Hindernis vollkommen festgehalten wird, kann das Beinelement 132 unabhängig von dem Hauptrad 133 einen Axialschub an den beweglichen Roboter bereitstellen, so dass der Hauptkörper des beweglichen Roboters angeregt werden kann, sich auf dem Boden zu bewegen oder das Hindernis zu überwinden.
Das heißt, das Beinelement 132 kann ein Axialschub-Bereitstellungselement sein, das einen getrennten Axialschub bereitstellt, um den Roboter in einem Zustand, in dem er von dem Hindernis festgehalten wird, einem Blockierzustand oder einem Zustand, in dem das Hauptantriebsrad in einem Leerlaufdrehzustand ist, in einen Normalzustand zurück zu bringen.
Das heißt, wenn das Hauptrad 133 sich im Leerlauf dreht oder von einem Hindernis festgehalten wird, kann das Beinelement 132 gedreht werden.
Ebenso Bezug nehmend auf 2C kann das Beinelement 132 eine Stangenform haben und ein Ende des Beinelements 132 kann eine sanft gekrümmte Oberfläche haben. Wenngleich in 2C nicht gezeigt, kann ein (nicht gezeigtes) Dämpfungselement an dem einen Endabschnitt des Beinelements 132 weiter weg als die Außenumfangsoberfläche des Hauptrads 133 angeordnet sein. Wenn das Beinelement 132 somit unabhängig von dem Hauptrad einen Axialschub an eine Bodenoberfläche oder ein Hindernis bereitstellt, kann ein Schaden an einem Endabschnitt des Beinelements 132 verhindert werden.
Indessen kann das Beinelement 132 aus einem anderen Material als dem einer Außenumfangsoberfläche des Hauptrads 133 ausgebildet sein. Das heißt, ein Reibungskoeffizient einer Außenoberfläche eines Endes des Beinelements 132 kann höher als der der Außenumfangsoberfläche des Hauptrads 133 sein.
Die Getriebeeinheit 136 kann mit dem Hauptrad 133 und dem Motor 131 verbunden sein und überträgt Antriebskraft von dem Motor 131 an das Hauptrad 133. Das Beinelement 132 kann auf einer Achse angeordnet sein, die das Hauptrad 133 und die Getriebeeinheit 136 verbindet.
Die Getriebeeinheit 136 kann eine Welle umfassen, die jeweils mit dem Motor 131 und dem Hauptrad 133 verbunden ist, und mehrere Zahnräder können installiert sein, um innerhalb der Getriebeeinheit 136 in Eingriff miteinander gebracht zu werden und in dem Motor 131 erzeugte Antriebskraft auf das Hauptrad 133 zu übertragen.
Ein Federelement 134 kann mit der Getriebeeinheit 136 und dem Hauptkörper des Roboters gekoppelt sein. Das Federelement 134 kann die Antriebseinheit 130 mit dem Hauptkörper des Roboters koppeln und dient dazu, einen äußeren Stoß zu dämpfen.
Auch kann das elastische Element 135 zwischen dem Beinelement 132 und der Getriebeeinheit 136 angeordnet sein. Im Detail kann das elastische Element 135 Bezug nehmend auf 2C auf einer Achse installiert sein, die die Getriebeeinheit 136 und das Hauptrad 133 verbindet. Das heißt, wie das Hauptrad 133 und das Beinelement 132 kann das elastische Element 135 ein Loch haben und kann in eine Antriebswelle eingesetzt werden, die das Hauptrad 133 und die Getriebeeinheit 136 verbindet.
2D stellt eine Ausführungsform in Bezug auf einen Antriebswellenabschnitt dar, der die Getriebeeinheit 136 und das Hauptrad 133 verbindet.
Bezug nehmend auf 2D kann ein Radbefestigungselement in einem ersten Abschnitt 136a der Antriebswelle ausgebildet sein. Das Radbefestigungselement kann die Antriebswelle und das Hauptrad 133 als einen starren Körper befestigen.
Auch kann ein erstes Kopplungselement, das das Hauptrad 133 und das Beinelement 132 koppelt, in einem zweiten Abschnitt 136b der Antriebswelle ausgebildet sein, und ein zweites Kopplungselement, das Beinelement 132 und einen Abschnitt der Getriebeeinheit 136 koppelt, kann in einem dritten Abschnitt 136c ausgebildet sein.
Auch kann ein Befestigungsabschnitt für das elastische Element in einem vierten Abschnitt 136d der Antriebswelle ausgebildet sein. Somit kann ein Ende des elastischen Elements 135 als ein starrer Körper mit einem Abschnitt der Getriebeeinheit 136 ausgebildet sein.
3A bis 3C stellen eine Ausführungsform in Bezug auf einen Betrieb der Antriebseinheit 130 jeweils in einem Fahrzustand, einem vollkommen festgehaltenen Zustand und einem Leerlaufdrehzustand eines beweglichen Roboters gemäß der vorliegenden Offenbarung dar.
Wenn der bewegliche Roboter Bezug nehmend auf 3A normal arbeitet, kann das Beinelement 132 im Wesentlichen an dem Hauptkörper des beweglichen Roboters befestigt werden anstatt mit der Antriebswelle gedreht zu werden. Das heißt, ein (nicht gezeigtes) Lager wird zwischen dem Beinelement 132 und der Antriebswelle bereitgestellt, und wenn das Beinelement 132 nicht mit einem ersten Kopplungselement oder einem zweiten Kopplungselement gekoppelt ist, kann das Beinelement 132 in Bezug auf die Antriebswelle leerlaufen. Wenn der bewegliche Roboter normal arbeitet, kann das elastische Element 135 auch eine vorgegebene Länge aufrecht erhalten.
Das heißt, wenn der bewegliche Roboter normal arbeitet, kann das elastische Element 135 eine vorgegebene Länge aufrecht erhalten, so dass ein Abstand zwischen einer Oberfläche des Beinelements 132 und einer Oberfläche der Getriebeeinheit 136 als ein erster Referenzabstand d1 aufrecht erhalten wird. Wenn auf diese Weise ein auf die Antriebswelle angewendetes Drehmoment und eine Torsionskraft des elastischen Elements ausgeglichen sind, kann eine Länge des elastischen Elements 135 aufrecht erhalten werden.
Wenngleich indessen in 3A nicht gezeigt, ist der Motor 131 in einem AUS-Zustand, wenn der bewegliche Roboter ortsfest ist, und somit kann das elastische Element 135 in einem Zustand freier Länge gehalten werden.
Wenn das Hauptrad des beweglichen Roboters Bezug nehmend auf 3B sich im Leerlauf dreht, kann eine Länge des elastischen Elements 135 vergrößert werden.
Wenn das Hauptrad 133 im Detail in einen Leerlaufdrehzustand eintritt, wird die äußere Kraft oder das Drehmoment, die/das auf das Hauptrad 133 angewendet wird, verringert, und ein komprimiertes elastisches Element 135 kann gemäß der Änderung verlängert werden. Das heißt, wenn das Hauptrad 133 sich im Leerlauf dreht, kann eine Länge des elastischen Elements 135 vergrößert werden.
Wenn die Länge des elastischen Elements 135 vergrößert wird und der Abstand zwischen einer Oberfläche des Beinelements 132 und einer Oberfläche der Getriebeeinheit 136 größer oder gleich einem zweiten Referenzabstand ist, kann das Beinelement 132 mit dem ersten Kopplungselement gekoppelt werden, um an dem Hauptrad 133 befestigt zu werden.
Wenn im Gegensatz dazu Bezug nehmend auf 3C das Hauptrad des beweglichen Roboters von einem Hindernis festgehalten wird, kann eine Länge des elastischen Elements 135 verringert werden.
Wenn das Hauptrad 133 im Detail von einem Hindernis festgehalten wird, wird eine äußere Kraft oder ein Drehmoment, die/das auf das Hauptrad 133 angewendet wird, vergrößert, und somit wird auch das auf die Antriebswelle des Hauptrads 133 angewendete Drehmoment vergrößert. Somit wird das auf das elastische Element 135 angewendete Drehmoment geändert und das elastische Element 135 kann ferner gemäß der Änderung kontrahiert werden. Das heißt, wenn das Hauptrad 133 von einem Hindernis festgehalten wird, kann die Länge des elastischen Elements 135 verringert werden.
Wenn die Länge des elastischen Elements 135 verringert wird, so dass ein Abstand zwischen einer Oberfläche des Beinelements 132 und einer Oberfläche der Getriebeeinheit 136 kleiner oder gleich einem dritten Referenzabstand ist, kann das Beinelement 132 mit einem zweiten Kopplungselement gekoppelt werden und an der Antriebswelle der Getriebeeinheit befestigt werden.
Da gemäß der vorstehend erwähnten Ausführungsform eine Fahrleistung auf einer unebenen Fläche verbessert wird, indem eine einfache Vorrichtung zu der Antriebseinheit hinzugefügt wird, ohne einen getrennten Sensor an dem Roboter anzubringen, kann die Fahrleistung des Roboters zu niedrigen Kosten erheblich verbessert werden.
Da auch die Leistungsübertragungseinheit verbessert wird und das Hinzufügen eines mechanischen Teils zu einem vorhanden Reinigungsrobotermechanismus minimiert wird, wird ein Konstruktionsverfahren zur Verbesserung mechanischer Teile vereinfacht, um eine Möglichkeit der gewerblichen Nutzung zu erhöhen und eine Entwicklungszeitspanne eines vorhandenen Reinigungsroboters zu verkürzen. Auch da kein zusätzlicher Antrieb angebracht wird, wird der zusätzliche Leistungsverbrauch minimiert und einer Festhaltesituation kann entkommen werden.
Indessen kann der bewegliche Roboter gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Sensor zum Abtasten von Informationen in Bezug auf das auf die Antriebseinheit angewendete Drehmoment haben.
Die Steuerung 180 des beweglichen Roboters kann die Antriebseinheit 130 auf der Basis der von dem Sensor abgetasteten Informationen steuern. Das heißt, die Steuerung 180 kann eine Länge des elastischen Elements auf der Basis der Informationen in Bezug auf das auf die Antriebseinheit angewendete Drehmoment ändern.
Wenn das auf die Antriebseinheit 130 angewendete Drehmoment im Detail größer oder gleich einem Referenzdrehmomentwert ist, kann die Steuerung 180 eine Länge des elastischen Elements 135 vergrößern, um das Beinelement 132 mit dem Hauptrad 133 zu koppeln.
Auch wenn das auf die Antriebseinheit 130 angewendete Drehmoment kleiner als der Referenzdrehmomentwert ist, kann die Steuerung 180 eine Länge des elastischen Elements 135 verringern, um das Beinelement 132 mit einem Abschnitt der Getriebeeinheit 136 zu koppeln.
Ein beweglicher Roboter gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezug auf 5 beschrieben.
Bezug nehmend auf 5 kann die Antriebseinheit 130 das Hauptantriebsrad 133 und/oder die Getriebeeinheit 136 und/oder ein Kupplungselement 138 und/oder ein Hilfswellenelement 139 umfassen.
Wie in 5 dargestellt, kann das Kupplungselement 138 mit dem Hilfsrad 137 und der Getriebeeinheit 136 verbunden sein, und eine Antriebskraft von dem Motor 131 auf das Hilfsrad 137 übertragen.
Zum Beispiel kann das Kupplungselement 138 als eine magnetische Kupplung ausgebildet sein. Die magnetische Kupplung kann einen Elektromagneten umfassen und eine Antriebskraft unter Verwendung einer in dem Elektromagneten erzeugten Magnetkraft auf das Hilfsrad 137 übertragen.
In einem anderen Beispiel kann das Kupplungselement 138 ein Steuersignal in Bezug auf einen Betrieb des Kupplungselements 138 von der Steuerung 180 empfangen.
Das Kupplungselement 138 kann eine Leistung von dem Hauptrad an das Hilfsrad 137 verteilen.
Wenn das Kupplungselement 138 in einem EIN-Zustand ist, kann das Kupplungselement drehbar sein und eine Installationsposition des Hilfsrads 137 ändern.
Die Antriebseinheit 130 des in 5 dargestellten beweglichen Roboters wird unter Bezug auf 6A und 6B im Detail beschrieben.
Wenn der bewegliche Roboter, wie in 6A dargestellt, normal fährt, kann das Kupplungselement 138 ausgeschaltet werden und das Hilfsrad 137 kann einen Boden (oder einen Untergrund) oder ein Hindernis nicht kontaktieren. Wenn das Kupplungselement 138 Bezug nehmend auf einen Abschnitt, der durch die gestrichelte Linie von 7 angezeigt wird, in einem AUS-Zustand ist, kann das Hilfsrad 137 in einer Position sein, in der das Hilfsrad 137 nicht in Kontakt mit dem Boden oder einem Hindernis ist.
Wenn das Hauptrad 133 des beweglichen Roboters indessen, wie in 6B dargestellt, sich im Leerlauf dreht oder von einem Hindernis vollkommen festgehalten wird, wird das Kupplungselement 138 eingeschaltet und das Hilfsrad 137 kann in Kontakt mit dem Boden oder dem Hindernis sein. Wenn das Kupplungselement 138 Bezug nehmend auf einen Abschnitt, der durch die durchgezogene Linie von 7 angezeigt wird, in einem EIN-Zustand ist, kann das Hilfsrad 137 in einer Position sein, in der es in Kontakt mit dem Boden oder dem Hindernis ist.
Indessen kann die Steuerung 180 einen Betrieb des Kupplungselements 138 auf der Basis von Informationen in Bezug auf das Hindernis steuern. Hier können die Informationen in Bezug auf das Hindernis einen Abstand zwischen dem Hindernis und dem Hauptkörper, eine Höhe des Hindernisses, eine geneigte Oberfläche, eine Form, eine Oberfläche und ähnliches umfassen.
Wenn zum Beispiel eine Höhe des in einer Bewegungsrichtung des Roboters angeordneten Hindernisses größer oder gleich einem vorgegebenen Höhenwert ist, kann die Steuerung 180 die Antriebseinheit 130 steuern, um das Kupplungselement 138 einzuschalten, um zu ermöglichen, dass das Hilfsrad 137 in Kontakt mit dem Hindernis ist.
Bezug nehmend auf 6A und 6B können auch Oberflächen des Hauptrads und des Hilfsrads verschiedene Formen haben.
Vorzugsweise kann eine Reibungskraft, die durch die Form der Oberfläche des Hilfsrads gebildet wird, höher als eine Reibungskraft sein, die durch die Form der Oberfläche des Hauptrads gebildet wird. Zum Beispiel kann die Oberfläche des Hilfsrads eine Zackenform haben.
Wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wenigstens eines von mehreren Rädern sich im Leerlauf dreht, während der Roboter eine Bodenoberfläche mit verschiedenen Beschaffenheiten durchlauft, kann der Roboter dem Leerlaufzustand unter Verwendung einer Antriebskraft unabhängig von dem Hauptrad entkommen.
Wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wenigstens eines von mehreren Rädern durch ein Hindernis festgehalten wird, während der Roboter eine Bodenoberfläche mit verschiedenen Beschaffenheiten durchlauft, kann der Roboter dem Festhaltezustand unter Verwendung einer Antriebskraft unabhängig von dem Hauptrad entkommen.
Da gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Bewegungsleistung auf einer unebenen Fläche verbessert werden kann, indem eine einfache Vorrichtung zu der Antriebseinheit hinzugefügt wird, ohne einen getrennten Sensor an dem Roboter anzubringen, kann die Bewegungsleistung des Roboters zu geringen Kosten erheblich verbessert werden.
Auch kann sich der Roboter mit Rädern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung leicht auf einer unebenen Fläche bewegen.
Wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Reinigungsfläche eine unebene Fläche ist, kann der Reinigungswirkungsgrad des Roboters auch verbessert werden, selbst wenn ein Hindernis auf der Reinigungsfläche vorhanden ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 10-2015-0065134 [0010]

Claims

Reiniger, der ein automatisches Fahren durchführt, der aufweist: einen Hauptkörper; eine Antriebseinheit zum Bewegen des Hauptkörpers; und eine Reinigungseinheit zum Durchführen der Reinigung auf einer Reinigungsfläche, auf der der Hauptkörper positioniert ist, wobei die Antriebseinheit umfasst: ein Hauptrad; einen Motor zum Erzeugen einer Antriebskraft; eine Getriebeeinheit, die mit dem Hauptrad und dem Motor verbunden ist und die Antriebskraft von dem Motor auf das Hauptrad überträgt; und ein Beinelement, das auf einer Welle, die das Hauptrad und die Getriebeeinheit verbindet, angeordnet ist und unabhängig von dem Hauptrad Axialschub bereitstellt.
Reiniger nach Anspruch 1, wobei das Beinelement eine Stangenform hat, eine Länge des Beinelements größer als ein Radius des Hauptrads ist, und das Beinelement sich dreht, wenn das Hauptrad sich im Leerlauf dreht oder von einem Hindernis festgehalten wird.
Reiniger nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Antriebseinheit ferner ein elastisches Element umfasst, das zwischen dem Beinelement und der Getriebeeinheit angeordnet ist, und eine Länge des elastischen Elements gemäß dem auf das Hauptrad angewendeten Drehmoment geändert wird.
Reiniger nach Anspruch 3, wobei wenn das Hauptrad sich im Leerlauf dreht, eine Länge des elastischen Elements vergrößert wird, um zu bewirken, dass das Beinelement und das Hauptrad gekoppelt werden.
Reiniger nach Anspruch 4, wobei die Antriebseinheit ferner umfasst: ein erstes Kopplungselement, das das Hauptrad und das Beinelement koppelt.
Reiniger nach Anspruch 3, 4 oder 5, wobei wenn das Hauptrad von einem Hindernis festgehalten wird, eine Länge des elastischen Elements verringert wird und es mit einem Abschnitt der Getriebeeinheit und des Beinelements gekoppelt wird.
Reiniger nach Anspruch 6, wobei die Antriebseinheit ferner umfasst: eine zweite Kopplungseinheit, die einen Abschnitt der Getriebeeinheit und des Beinelements koppelt.
Reiniger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der ferner aufweist: einen Sensor, der Informationen in Bezug auf das auf die Antriebseinheit angewendete Drehmoment abtastet; und eine Steuerung, die die Antriebseinheit auf der Basis der von dem Sensor abgetasteten Informationen steuert.
Reiniger nach Anspruch 8, wobei die Steuerung eine Länge des elastischen Elements auf der Basis von Informationen, die von dem Sensor abgetastet werden, ändert.
Reiniger nach Anspruch 9, wobei wenn das Drehmoment größer oder gleich einem Referenzdrehmomentwert ist, die Steuerung eine Länge des elastischen Elements vergrößert, um das Beinelement mit dem Hauptrad zu koppeln.
Reiniger nach Anspruch 9 oder 10, wobei wenn das Drehmoment kleiner als der Referenzdrehmomentwert ist, die Steuerung eine Länge des elastischen Elements verringert, um das Beinelement mit der Getriebeeinheit zu koppeln.
Reiniger, der ein selbständiges Fahren durchführt, der aufweist: einen Hauptkörper; eine Antriebseinheit zum Bewegen des Hauptkörpers; eine Reinigungseinheit zum Durchführen der Reinigung auf einer Reinigungsfläche, auf der der Hauptkörper positioniert ist; und eine Steuerung, die einen Betrieb der Antriebseinheit und der Reinigungseinheit steuert, wobei die Antriebseinheit umfasst: ein Hauptrad und ein Hilfsrad; einen Motor zum Erzeugen einer Antriebskraft; eine Getriebeeinheit, die mit dem Hauptrad und dem Motor verbunden ist und die Antriebskraft von dem Motor auf das Hauptrad überträgt; ein Kupplungselement, das mit der Getriebeeinheit verbunden ist und die Antriebskraft von dem Motor auf das Hilfsrad überträgt; und ein Hilfswellenelement, das zwischen das Kupplungselement und das Hilfsrad geschaltet ist, wobei die Steuerung eine Installationsposition des Hilfsrads gemäß einem Zustand der Antriebseinheit ändert.
Reiniger nach Anspruch 12, wobei das Kupplungselement eine auf das Hauptrad übertragene Antriebskraft auf das Hilfsrad verteilt.
Reiniger nach Anspruch 12 oder 13, der ferner aufweist: einen Sensor, der Informationen in Bezug auf ein Hindernis abtastet, wobei die Steuerung die Antriebseinheit auf der Basis von Informationen, die von dem Sensor abgetastet werden, derart steuert, dass das Hilfsrad in Kontakt mit dem Hindernis ist.
Reiniger nach Anspruch 12, 13 oder 14, wobei eine Oberflächenreibungskraft des Hilfsrads größer als eine Oberflächenreibungskraft des Hauptrads ist.