ES2334064T3 - Robot modular. - Google Patents
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Abstract
Un robot de amplia cobertura (100) que comprende: un chasis (202); múltiples conjuntos de rueda motriz (110a-b) dispuestos sobre el chasis (202), comprendiendo cada conjunto de rueda motriz: una carcasa del conjunto de rueda motriz (324a-b); una rueda (326a-b) acoplada giratoriamente a la carcasa (324a-b); y un motor de accionamiento de rueda (328a-b) situado en la carcasa del conjunto de rueda motriz (324ab) y que funciona para accionar la rueda (326a-b); y un conjunto de limpieza (112, 102) situado en el chasis (202) comprendiendo el conjunto de limpieza: una carcasa del conjunto de limpieza (332-338); un cabezal de limpieza (334, 340) acoplado giratoriamente a la carcasa del conjunto de limpieza (332, 338); y un motor de accionamiento de limpieza (336, 342) situado en la carcasa del conjunto de limpieza (332, 338) y que funciona para accionar el cabezal de limpieza (334, 340); en el que cada uno de los conjuntos de rueda (110a-b) y el conjunto de limpieza (112, 102) puede extraerse por separado e independientemente de los receptáculos respectivos (304, 306, 308, 310) del chasis (202) como unidades completas.
Description
Robot modular.
Esta invención se refiere a robots y, más
particularmente, a robots de amplia cobertura.
El documento WO 01/91623 A2 describe la técnica
anterior pertinente.
En el campo de la robótica doméstica, para
oficinas y/u orientada a consumidores, los robots móviles que
realizan funciones domésticas, tales como pasar la aspiradora, se
han adoptado ampliamente y pueden encontrarse ejemplos de robots
que realizan el fregado del suelo, patrullan, cortan el césped y
otras tareas. Los robots móviles contienen muchos componentes,
algunos de los cuales pueden desgastarse o requerir mantenimiento
antes que otros componentes. Generalmente, cuando un componente
falla el robot puede tener importantes problemas de funcionamiento
o fallar en su conjunto. Puede requerirse a un usuario que envíe el
robot completo a un taller de reparación para revisarlo, lo que
puede requerir desmontar partes significativas del robot o, si el
coste de reparación supera el valor del robot, el robot puede
desecharse. Como alternativa, el usuario puede necesitar adquirir
un nuevo robot entero.
La invención es un robot de amplia cobertura
como se define en la reivindicación 1.
Los robots de amplia cobertura tienen numerosos
componentes que pueden requerir el mantenimiento periódico durante
la vida de servicio. Un robot de amplia cobertura se usa para tratar
una superficie. Esto incluye limpiar así como pulir, pintar,
revestir, barrer, esterilizar, aplicar tratamientos y más. Un robot
de amplia cobertura modular que permite la retirada de componentes
discretos o conjuntos para su reparación o sustitución mejora la
capacidad de mantenimiento del robot y aumenta la vida de servicio
global del robot. Además, algunos módulos pueden cambiarse por un
módulo alternativo que se adapta en la misma cavidad conformada pero
que tiene diferente funcionalidad. En general, los siguientes
módulos pueden retirarse de un robot de amplia cobertura y
sustituirse sin afectar a la funcionalidad del robot: un cabezal de
limpieza principal, un cabezal de cepillado lateral, un módulo de
ruedas, una papelera de vacío, un panel o cubierta superior
sustituible, un control remoto empotrable en una cubierta, un panel
de retención
inferior sustituible, una cubierta o elemento deslizante, una batería, un parachoques y una rueda orientable delantera.
inferior sustituible, una cubierta o elemento deslizante, una batería, un parachoques y una rueda orientable delantera.
En un aspecto, el robot de amplia cobertura
incluye un chasis, múltiples conjuntos de rueda motriz dispuestos
en el chasis y un conjunto funcional que incluye un cabezal
funcional (por ejemplo, un conjunto de limpieza) situado en el
chasis. Cada conjunto de rueda motriz (por ejemplo, un módulo de
rueda motriz) incluye una carcasa del conjunto de rueda motriz, una
rueda acoplada giratoriamente a la carcasa y un motor de
accionamiento de la rueda situado en la carcasa del conjunto de
rueda motriz y que puede funcionar para accionar la rueda. El
conjunto de limpieza (por ejemplo, el módulo de cabezal funcional)
incluye una carcasa del conjunto de limpieza, un cabezal de
limpieza acoplado giratoriamente (por ejemplo, un cabezal funcional
acoplado para el movimiento funcional) a la carcasa del conjunto de
limpieza, y un motor de accionamiento de limpieza situado en la
carcasa del conjunto de limpieza y que funciona para accionar el
cabezal de limpieza. Los conjuntos de ruedas y el conjunto de
limpieza pueden extraerse por separado e independientemente cada uno
de ellos de los receptáculos respectivos en el chasis en forma de
cartuchos o unidades completas. Los receptáculos pueden ser
cavidades conformadas que tienen paredes receptoras que rodean y
guían la adaptación de las formas de la pared externa de un
cartucho o módulo, de manera que cada módulo se desliza en y se
adapta en una cavidad conformada correspondiente. Paralelas a al
menos una dirección (por ejemplo, la de inserción), las paredes del
modelo y la cavidad conformada correspondiente pueden ser
esencialmente paralelas, de manera que se guía a un módulo para que
entre en una cavidad conformada de adaptación a lo largo de una
línea recta. Los módulos pueden asegurarse en el chasis mediante
sujeciones y/o una cubierta de acceso o retención.
En una realización práctica, cada conjunto de
rueda motriz incluye también una conexión que suspende la rueda
desde una parte delantera del chasis. Conectando un primer extremo
de la conexión a una parte trasera del chasis y permitiendo que la
rueda conectada a un segundo extremo de la conexión se mueva
radialmente alrededor del primer extremo de la conexión y
verticalmente con respecto al chasis, el robot puede atravesar
umbrales y zonas de transición de una forma más fácil que un robot
sin dicha conexión. La conexión facilita también una inclinación
hacia delante del chasis como respuesta al par de torsión desde la
rueda que también ayuda a que el robot atraviese umbrales y zonas
de transición.
En otro ejemplo, el conjunto de rueda (modular o
no modular) incluye al menos parte de un sensor de proximidad para
detectar la ausencia de un suelo adyacente. El sensor de proximidad
puede ser un par de emisor y receptor de infrarrojos (IR), donde el
emisor y el receptor IR están localizados en cualquier lado de la
rueda y están situados para emitir y recibir un rayo IR emitido a
un ángulo que se refleja desde una superficie del suelo por debajo
de la rueda. En ausencia del suelo, el rayo IR emitido no se refleja
desde el suelo y no se recibe en el receptor IR. Cuando el sensor
de proximidad detecta la ausencia del suelo, esto se notifica a un
controlador del robot de manera que se inicia una maniobra para
evitar que se precipite por un hueco.
En una realización práctica, cada conjunto de
rueda incluye también un conector eléctrico dispuesto en una
superficie externa de la carcasa del conjunto de rueda motriz y
configurado para adaptarse con un conector eléctrico del chasis
correspondiente dentro de su receptáculo respectivo cuando el
conjunto de rueda motriz se sitúa dentro del receptáculo, para
establecer una conexión eléctrica con el conjunto de rueda. De forma
similar, el conjunto de limpieza puede incluir un conector
eléctrico dispuesto en una superficie externa de la carcasa del
conjunto de limpieza y configurado para adaptarse con un conector
eléctrico del chasis correspondiente dentro de su receptáculo
respectivo cuando el conjunto de limpieza se sitúa dentro del
receptáculo, para establecer una conexión eléctrica con el conjunto
de limpieza. Los conectores pueden alinearse entre sí en una línea
recta como un módulo que se guía para entre en una cavidad
conformada de adaptación a lo largo de una línea recta.
En algunas realizaciones prácticas, el conector
eléctrico para cada módulo es un enchufe eléctrico en el lado del
módulo que funciona sin herramientas (que puede funcionar sin
herramientas) que se adapta a un enchufe eléctrico en el lado del
módulo que funciona sin herramientas en el chasis.
En un ejemplo, el robot de limpieza incluye
también una batería eléctrica o una celda electroquímica situada en
el chasis. La batería eléctrica proporciona energía al robot.
En otro ejemplo, el robot de limpieza incluye un
conjunto de rueda orientable extraíble dispuesto en el chasis. El
conjunto de rueda orientable extraíble proporciona un soporte
adicional entre el robot y el suelo.
En otro ejemplo, el robot incluye una cubierta
extraíble (por ejemplo, una cubierta de retención o de acceso)
asegurada a una parte inferior del chasis. La cubierta asegura cada
conjunto de rueda y conjunto de limpieza dentro de sus receptáculos
respectivos. El robot puede incluir también una cubierta extraíble
(por ejemplo, un panel estético o funcional, por ejemplo, como se
describe en la Solicitud de Patente Provisional de Estados Unidos
Nº 60/741.422, que se incorpora a este documento como referente en
su totalidad) dispuesta sobre una parte superior del chasis. La
cubierta extraíble en la parte superior del chasis permite a un
propietario unir cubiertas o paneles temáticos o funcionales que
tienen diversos colores y marcas; o, por ejemplo, sensores
adicionales, por ejemplo, de navegación o de detección obstáculos.
En un caso, la cubierta extraíble incluye un panel de visualización
de mantenimiento segmentado que mimetiza sustancialmente el aspecto
del robot. Las marcas iluminables que corresponden a cada
receptáculo del módulo se disponen en la pantalla de mantenimiento
segmentada. Los receptáculos de módulo corresponden individualmente
a un conjunto de rueda motriz, un conjunto de limpieza, la batería
o la papelera de limpieza, respectivamente. En otro caso, la
cubierta extraíble incluye un dispositivo de salida de audio para
suministrar instrucciones y alertar a un usuario de una
interferencia o de algún otro problema con el robot. La placa del
controlador en el robot controla la iluminación de las marcas y las
respuestas de audio desde el dispositivo de salida de audio para
comunicar las necesidades de mantenimiento o instrucciones a un
usuario.
El controlador puede usar las marcas iluminables
para comunicar información a un usuario. Algunos ejemplos incluyen:
una luz fija que indica el tipo de módulo; una luz parpadeante que
indica el uso de un módulo; la no existencia de una luz parpadeante
durante un giro normal del cabezal de limpieza durante la limpieza;
una luz parpadeante durante el giro inverso del cabezal de limpieza
durante una operación de preparación de la superficie.
En algunas realizaciones prácticas, el robot
incluye un parachoques extraíble dispuesto en una parte delantera
del chasis. El parachoques protege al robot y a los objetos que
entran en contacto con el parachoques.
En un ejemplo, el robot de limpieza incluye una
papelera de limpieza situada en el chasis y dispuesta para recoger
los desechos (incluyendo, por ejemplo, el líquido residual) retirado
de una superficie de trabajo por el cabezal de limpieza. La
papelera de limpieza puede incluir una carcasa de la papelera que
define una cavidad para desechos y una cavidad de filtro; así como
un filtro de la papelera y una cubierta de la papelera. Puede
proporcionarse más de una cavidad para desechos, por ejemplo una
cavidad para desechos de barrido y una cavidad para desechos
aspirados. Si se aplica un tratamiento o un fluido de limpieza, una
papelera de limpieza puede incluir una parte de dosificación de
fluido de limpieza. La cavidad para desechos se configura para
recoger los deshechos retirados de una superficie de trabajo
mediante el cabezal de limpieza. La cavidad de filtro se configura
para recoger los desechos retirados de una superficie de trabajo
mediante un ventilador de aspiración en comunicación fluida con la
cavidad de filtro. El filtro de la papelera se dispone en la cavidad
de filtro y está configurado para inhibir sustancialmente que el
material particulado entre en el ventilador del aspirador. La
cubierta de la papelera está unida giratoriamente a la carcasa de la
papelera y está configurada para moverse entre una posición cerrada
de la papelera y una posición abierta de la papelera, exponiendo la
cavidad de filtro y el filtro de la papelera para su
mantenimiento.
En una realización práctica, la papelera de
limpieza incluye también un accionador de resorte de la cubierta de
la papelera que desvía la cubierta de la papelera a la posición
abierta. Cuando la papelera de limpieza está instalada en el robot,
la cubierta de la papelera se mantiene cerrada. Cuando la papelera
de limpieza se retira del robot, la cubierta de la papelera se
acciona para abrirla mediante el resorte, exponiendo la cavidad de
filtro y el filtro de la papelera para su mantenimiento. La papelera
de limpieza puede incluir también un pestillo para mantener la
cubierta de la papelera desviada en la posición cerrada, permitiendo
que un usuario abra selectivamente la cubierta de la papelera.
En otra realización práctica, la papelera de
limpieza incluye también una placa de filtrado extraíble, que puede
lavarse, cargada iónicamente y modular en la cavidad de filtro.
En un ejemplo, el giro del cabezal de limpieza
incluye cepillos y la dirección de giro se invierte permitiendo que
el conjunto de limpieza actúe como un dispositivo de preparación de
la superficie (alfombra). En este ejemplo, la papelera lleva un
líquido o un polvo (ambientadores, etc.) que se dosifica mediante el
cabezal de limpieza sobre la superficie del suelo.
Los detalles de una o más realizaciones
prácticas de la descripción se indican en dibujos adjuntos y en la
descripción a continuación. Otras características, objetos y
ventajas de la descripción resultarán evidentes a partir de la
descripción y los dibujos y a partir de las reivindicaciones.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 1A es una vista en perspectiva desde
arriba que muestra un ejemplo de un robot de amplia cobertura.
La Figura 1B es una vista en perspectiva desde
abajo que muestra un ejemplo de un robot de amplia cobertura.
La Figura 1C es una vista en sección que muestra
un ejemplo de un robot de amplia cobertura.
La Figura 1D es una vista en sección que muestra
un ejemplo de un robot de amplia cobertura.
La Figura 1E es una vista en sección transversal
que muestra cavidades conformadas, módulos de adaptación y paredes
externas paralelas de un robot de amplia cobertura.
La Figura 1F es una vista en sección transversal
que muestra cavidades conformadas, módulos de adaptación y paredes
externas paralelas de un robot de amplia cobertura.
Las Figuras 2A y 2B son vistas despiezadas que
muestran ejemplos de un chasis, una cubierta central funcional, un
panel superior y una cubierta de retención de un robot de amplia
cobertura.
La Figura 3 es una vista despiezada que muestra
un ejemplo de conjuntos de limpieza, conjuntos de rueda motriz, una
batería y una cubierta inferior de un robot de amplia cobertura.
La Figura 4A es una vista en perspectiva que
muestra un ejemplo de un cabezal de limpieza horizontal.
La Figura 4B es una vista en perspectiva que
muestra un ejemplo de un conjunto de limpieza vertical.
La Figura 4C es una vista esquemática que
muestra un ejemplo de un conjunto de limpieza vertical.
La Figura 5 es una vista en perspectiva que
muestra un ejemplo de un parachoques de un robot de amplia
cobertura.
La Figura 6 es una vista despiezada que muestra
un ejemplo de una papelera de limpieza.
Las Figuras 7A-B son vistas en
sección transversal que muestran ejemplos de papeleras de limpieza
que incluyen cubiertas de la papelera de limpieza.
La Figura 8 es una vista despiezada que muestra
un ejemplo de un conjunto de rueda orientable.
La Figura 9A es una vista despiezada que muestra
un ejemplo de un sensor de rueda-caída.
La Figura 9B es una vista en sección transversal
que muestra un ejemplo de un conjunto de rueda orientable.
La Figura 10A es una vista despiezada desde una
perspectiva desde arriba que muestra un ejemplo de un conjunto de
rueda motriz.
La Figura 10B es una vista frontal de un
conector eléctrico.
La Figura 11 es una vista despiezada desde una
perspectiva desde abajo que muestra un ejemplo de un conjunto de
rueda motriz.
La Figura 12 es una vista en perspectiva que
muestra un ejemplo de un conjunto de limpieza.
La Figura 13 es una vista en perspectiva desde
abajo que muestra un ejemplo de un conjunto de cabezal de
limpieza.
La Figura 14 es una vista en perspectiva desde
arriba que muestra un ejemplo de un conjunto de cabezal de
limpieza.
La Figura 15 es una vista que muestra un ejemplo
de un robot de amplia cobertura.
La Figura 16 es una vista esquemática que
muestra un ejemplo de un proceso de mantenimiento de un robot de
amplia cobertura.
La Figura 17 es una vista en perspectiva desde
arriba que muestra un ejemplo de un robot de amplia cobertura.
Los símbolos de referencia similares en los
diversos dibujos indican elementos similares.
La Figura 1A es una vista en perspectiva desde
arriba que muestra un ejemplo de un robot de amplia cobertura 100.
El robot de amplia cobertura 100 puede usarse para limpiar una
superficie de trabajo, tal como un suelo o una pared aspirando los
desechos cepillados desde la superficie de trabajo. El robot de
amplia cobertura 100 incluye componentes modulares que pueden
extraerse por separado e independiente del robot de amplia cobertura
100. Un robot de amplia cobertura se usa para tratar una
superficie. Esto incluye limpiar así como pulir, pintar, revestir,
barrer, esterilizar, aplicar tratamientos y más.
La vista desde arriba del robot de amplia
cobertura 100 muestra un conjunto de limpieza extraíble 102, una
cubierta superior extraíble 104, una cubierta decorativa extraíble
106 y un parachoques extraíble 108. En una realización práctica, el
conjunto de limpieza 102 mueve los deshechos que están sobre la
superficie de trabajo a una trayectoria de aspiración bajo el robot
de amplia cobertura 100. La cubierta superior 104 cubre los
componentes internos en el lado superior del robot de amplia
cobertura 100. La cubierta decorativa 106 se usa para cambiar el
aspecto o el estilo del robot de amplia cobertura 100, tal como con
colores o temas. La cubierta decorativa 106 puede ser también o
como alternativa, un panel o placa funcional que lleva sensores,
interfases, accionadores y similares (por ejemplo, la cubierta 106
puede estar provista de algunos o todos de su propio
microprocesador, sensores montados, accionadores montados y/o una
interfaz de enchufe en el propio robot). Diferentes cubiertas
decorativas 106 o diferentes cubiertas funcionales (no mostradas)
pueden montarse de forma intercambiable como módulos si tienen la
misma forma externa, por ejemplo, una configuración de pared
externa que se adapta a una cavidad o hueco de recepción de cubierta
conformado en el robot 100. El parachoques 108 protege al robot de
amplia cobertura 100 y a los objetos con los que el robot de amplia
cobertura 100 entra en contacto durante el contacto.
Los componentes modulares, tales como el
conjunto de limpieza 102, la cubierta superior 104, la cubierta
decorativa 106 y el parachoques 108, se disponen para poder
montarse en las cavidades receptoras conformadas de adaptación y
pueden extraerse por separado e independientemente del robot de
amplia cobertura 100. Por ejemplo, un componente roto o gastado
puede retirarse y sustituirse por un componente que funciona
apropiadamente o un componente multi-funcional
puede fijarse y usarse de nuevo. En un ejemplo alternativo, un
componente tal como la cubierta decorativa 106, puede sustituirse
para cambiar el estilo o el aspecto del robot de amplia cobertura
100. En otro ejemplo, un componente puede sustituirse para cambiar
la función del robot de amplia cobertura 100, tal como sustituyendo
los cepillos rígidos del conjunto de limpieza 102 por cepillos
blandos.
La Figura 1B es una vista en perspectiva desde
abajo que muestra un ejemplo del robot de amplia cobertura 100. La
vista desde abajo del robot de amplia cobertura 100 muestra
conjuntos de rueda motriz extraíbles 110a-b, un
segundo conjunto de limpieza extraíble 112, un conjunto de rueda
orientable extraíble 114, una papelera de limpieza extraíble 116 y
una cubierta inferior extraíble 118. Los conjuntos de rueda motriz
100a-b proporcionan propulsión para el robot de
amplia cobertura 100. El segundo conjunto del limpieza 112 mueve
también los desechos que están sobre la superficie de trabajo hacia
una trayectoria de aspiración bajo el robot de amplia cobertura
100. El conjunto de rueda orientable 114 proporciona un tercer punto
de contacto con la superficie de trabajo. La papelera de limpieza
116 almacena los desechos que el robot de amplia cobertura 100
aspira desde la superficie de trabajo. La cubierta inferior 118
ayuda a asegurar los módulos conformados, tales como los conjuntos
de limpieza 102 y 112, los conjuntos de rueda motriz
110a-b y el conjunto de rueda orientable 114 en el
robot de amplia cobertura 100.
Con referencia a las Figuras 1C y 1D, los
módulos conformados (por ejemplo, los módulos 110, 112, 110b, 102
mostrados en forma esquemática) pueden estar provistos de conectores
mecánicos (por ejemplo, para aceptar una sujeción o que por sí
mismos sean una sujeción) 1003a, 1403, 411 así como conectores
eléctricos 1002a, 1402, 410. Los conectores mecánicos en los
módulos conformados se alinean con los conectores, fijaciones o
puntos duros 205, 209, 211 correspondientes formados en el chasis
del robot 202 y los conectores eléctricos en los módulos
conformados se alinean simultáneamente con los conectores de
adaptación 204, 208, 206, 210 formados en el chasis del robot 202,
cuando un módulo conformado, por ejemplo, se desliza en su cavidad
receptora conformada de adaptación. Esto permite que los módulos se
monten de forma segura y que los conectores eléctricos proporcionen
electricidad a cada módulo.
Con referencia a las Figuras 1E y 1F, el chasis
202 se forma como una estructura unitaria, que incluye cavidades de
receptáculo conformadas orientadas hacia abajo. En la Figura 1E, se
muestran el receptáculo conformado 304, que se adapta a la carcasa
del módulo de rueda 110a, el receptáculo conformado 306/310, que se
adapta a la carcasa de módulo de rueda 110b y la carcasa del módulo
de cepillo lateral 340 y el receptáculo conformado del cabezal
funcional 308, que se adapta a la carcasa del módulo del cabezal
funcional 332. Cada receptáculo conformado es de una copa irregular
que tiene un enchufe en o sobre la pared inferior de la copa, un
perímetro de paredes paralelas con la forma de los módulos a
aceptar y un lado abierto orientado hacia la cubierta inferior 110.
Como un ejemplo, en las Figuras 1E y 1F se ilustran las paredes
paralelas 304a y la pared inferior 304b, aunque cada uno de los
receptáculos conformados puede tener elementos similares. Como se
ilustra de forma esquemática, la parte inferior del robot 100
incluye diversos módulos. Las paredes paralelas de los receptáculos
conformados y las paredes paralelas de adaptación de los módulos de
adaptación son de un ajuste deslizante ajustado (si el módulo va a
formar parte del monocasco estructural del cuerpo) y un ajuste
deslizante flojo (si el módulo va a ser inactivo pero no
contribuirá significativamente a la rigidez del robot móvil). Como
las paredes son paralelas, permiten que el módulo se deslice
directamente hacia la "copa" del receptáculo conformado
receptor a lo largo de las paredes hacia la parte inferior (donde,
como se ha analizado en este documento, un conector eléctrico a
enchufar en la misma dirección recta se recibe en un enchufe en la
parte inferior o lateral del receptáculo). Como se muestra en las
Figuras 1E y 1F, los receptáculos conformados próximos pueden
compartir una pared (por ejemplo, como el receptáculo del cabezal
funcional 308 comparte paredes con los receptáculos del módulo de
rueda 304, 306) y un solo receptáculo puede recibir más de un
módulo, siempre y cuando estos módulos tengan también paredes
paralelas donde se apoyen unos con otros (por ejemplo, como el
receptáculo del módulo de rueda 306 y el receptáculo del módulo de
cepillo lateral 310 están interconectados y la pared o carcasa del
módulo de rueda 324a y la carcasa del módulo de cepillo 340 tienen
una pared paralela de apoyo donde los receptáculos se interconectan
(o, por ejemplo, forman un solo receptáculo). Como se ilustra en
forma esquemática en la Figura 1E, los módulos se deslizan a su
sitio en la dirección "vertical" (por ejemplo, una pared
paralela) hasta que alcanzan la parte inferior de su receptáculo de
adaptación. Como se ilustra adicionalmente, cada uno de los módulos
puede asegurarse en su receptáculo o receptáculos correspondientes
mediante la sujeciones F, que se sujetan en la misma dirección que
la dirección de inserción, permitiendo el acceso directo cuando se
retira la cubierta 110. Como se observa en este documento, la
cubierta 110 preferiblemente no necesita herramientas, y tiene
broches, pasadores, guías de deslizamiento o similares para
asegurarla al chasis y cuando la cubierta 110 se retira, la mayor
parte de los módulos son visibles y cualquier sujeción puede
retirarse para permitir que el módulo se deslice hacia fuera.
Las Figuras 2A-2B proporcionan
vistas despiezadas que muestran un ejemplo de un chasis 202, una
carcasa funcional 104, y las cubiertas 106 y 118 del robot de
amplia cobertura 100. El chasis 202 lleva los conjuntos de limpieza
102 y 112, los conjuntos de rueda motriz 110a-b y el
conjunto de rueda orientable 114 así como otros componentes del
robot de amplia cobertura 100. El chasis 202 incluye receptáculos
donde los componentes se aseguran mediante la cubierta inferior
118. En una realización práctica, el chasis 202 es una construcción
unitaria que define cada receptáculo para cada módulo e incluye
puntos de contacto para las piezas. En este aspecto, como se ha
indicado, el chasis 202 puede formarse por técnicas total o
parcialmente unitarias o de monocasco, en las que la carga
estructural se soporta usando una capa superficial externa del
chasis ("capa superficial estructural"). El chasis 202 y la
carcasa funcional superior 104 pueden incluir elementos electrónicos
tales como una placa del controlador 1050 que hay que sellar
herméticamente o impermeabilizar y pueden asegurarse de forma rígida
juntos para formar un soporte estructural monocasco de dos partes.
Los módulos como se ha analizado en este documento pueden
soportarse mediante la capa superficial estructural, pero pueden
formarse también como miembros del monocasco y/o pueden tener un
monocasco externo por sí mismos que permite que un módulo se deslice
en su cavidad receptora conformada y se asegure para contribuir a
la rigidez estructural del robot. Por otro lado, las cubiertas 106
y 118 generalmente no contribuyen significativamente a la rigidez
estructural del robot (aunque cada una podría modificarse para que
lo hiciera). La Figura 3 es una vista despiezada que muestra un
ejemplo de los conjuntos de limpieza 102 y 112, los conjuntos de
rueda motriz 110a-b, una batería eléctrica 362 y la
cubierta inferior 118 del robot de amplia cobertura 100. La cubierta
inferior 118 retiene la batería 302, actúa como una barrera para
evitar la infiltración de materia extraña en el robot 100 y
proporciona una barrera aislante para las superficies calientes.
Con referencia a las Figuras 1C-F y la Figura 3, el
chasis 202 define receptáculos receptores conformados 304, 306,
308, 310 y 312 donde se reciben el conjunto de rueda motriz 110a,
el conjunto de rueda motriz 110b, el conjunto de limpieza 112, el
conjunto de limpieza 102 y la batería eléctrica 302 (mediante
paredes paralelas deslizantes del módulo hacia las paredes paralelas
del receptáculo receptor conformado de adaptación) que están
asegurados a la cubierta inferior 118, respectivamente. La cubierta
inferior 118 incluye aberturas 314, 316, 318, 320 y 322 que son, por
ejemplo, menores que las aberturas orientadas hacia abajo de los
receptáculos receptores conformados correspondientes para permitir
que el conjunto de rueda motriz 110a, el conjunto de rueda motriz
110b, el conjunto de limpieza 112, el conjunto de limpieza 102 y el
conjunto de rueda orientable 102, respectivamente, actúen a través
de la cubierta inferior y, en algunos casos, entren en contacto con
la superficie de trabajo.
La modularidad de la cubierta inferior 118
permite que el robot 100 se altere para acomodarse a diferentes
superficies de suelo. La cubierta inferior 118 puede disponerse
sobre el chasis 202 a diversas alturas de la cubierta con respecto
a un suelo para acomodarse a diferentes tipos de suelo. Para
alfombras altas de tipo tripe, la cubierta inferior 118 puede
recubrirse con Teflón y reducirse la altura de la cubierta, para
permitir que el robot 100 pase rozando (flote) sobre la alfombra
gruesa con facilidad. Cuando la superficie del suelo es
principalmente un suelo duro, puede usarse una cubierta inferior
sustituible 118 con cepillos finos dispuestos en una parte
delantera de la cubierta inferior 118 para canalizar la suciedad
fina hacia el conjunto de limpieza 112. Los cepillos finos
adicionales dispuestos en una parte trasera de la cubierta inferior
118 pueden usarse para minimizar que el polvo existente en el aire
escape del conjunto de limpieza 112. Cuando se usa el robot 100
para limpiar superficies con muchos cambios de altura
(cornisas/escaleras), la cubierta inferior 118 puede equiparse con
plataformas de deslizamiento que actúan como un sistema de frenado
para evitar que el robot 100 falle o se deslice por las cornisas.
En otra realización práctica, un módulo de luz UV que funciona en
proximidad cercana al suelo para higienizar suelos se dispone por
debajo de la cubierta inferior 118, que está equipada con
terminales eléctricos para poner en contacto los contactos
eléctricos de uno de los conjuntos de limpieza 102 ó 112. En otra
realización práctica más, la cubierta inferior 118 está equipada con
solapas de papel de lija para preparar el suelo de una
fábrica/laboratorio que necesite una limpieza abrasiva del suelo
antes de poder aplicar una capa de pintura.
El módulo de conjunto de rueda motriz
110a-b incluye carcasas del conjunto de rueda motriz
324a-b, ruedas 326a-b, motores
accionadores de rueda 328a-b y conexiones
330a-b, respectivamente. Las ruedas
326a-b están acopladas giratoriamente a las
carcasas del conjunto de rueda motriz 324a-b.
Además, las carcasas del conjunto de rueda motriz
324a-b llevan los motores accionadores de rueda
328a-b, respectivamente. Los motores accionadores
de rueda 328a-b pueden funcionar para accionar las
ruedas 326a-b, respectivamente. Las conexiones
330a-b unen los conjuntos de rueda motriz
110a-b, respectivamente, al chasis 202 en una
localización por delante de las ruedas 326a-b,
respectivamente. Las conexiones 330a-b suspenden las
ruedas 326a-b, respectivamente, desde el chasis
202. Las conexiones 330a-b giran en la conexión al
chasis 202 para permitir que la ruedas 326a-b,
respectivamente, se muevan hacia arriba y hacia abajo.
El módulo del conjunto de limpieza principal 112
incluye una carcasa del conjunto de limpieza 332, un cepillo
principal 334, un cepillo secundario y un motor de accionamiento de
limpieza 336. El cepillo principal 334, el cepillo secundario, una
estructura giratoria, un cable de la cubierta o gancho, y otros
elementos que se mueven junto con los cepillos para acomodarse a
las variaciones superficiales forman un cabezal de limpieza
principal. El cepillo principal 334 está acoplado de forma rotatoria
a la carcasa del conjunto de limpieza 332 y gira para cepillar y
limpiar la superficie de trabajo. La carcasa del conjunto de
limpieza 332 lleva un motor de accionamiento de limpieza 336. El
motor de accionamiento de limpieza 336 acciona el cepillo principal
334 y opcionalmente un cepillo secundario. Este módulo del conjunto
de limpieza principal 112, como se representa, incluye el cabezal
funcional principal del robot 100 (es decir, que funciona en y que
cubre un área a medida que el robot se mueve hacia delante), y el
cabezal funcional principal del robot la anchura funcional principal
del robot 100.
El módulo o cabezal del conjunto de limpieza
lateral o del lado 102 incluye una carcasa del conjunto de limpieza
338, un cepillo lateral 340 y un motor de accionamiento de limpieza
342. El cepillo lateral 340 está acoplado giratoriamente a la
carcasa del conjunto de limpieza 338 y gira para cepillar y limpiar
la superficie de trabajo, extendiéndose el cepillo lateral 340 más
allá del perímetro del robot para recoger desechos a lo largo de
las paredes y en las esquinas y dirigir los desechos delante de
cepillo principal 334, para que los recoja cepillo principal. La
carcasa del conjunto de limpieza 338 lleva el motor de accionamiento
de limpieza 342. El motor de accionamiento de limpieza 342 acciona
el cepillo lateral 340.
La batería eléctrica 302 proporciona energía a
los componentes, tales como los conjuntos de rueda motriz
110a-b y los conjuntos de limpieza 102 y 112,
mediante controladores y amplificadores del motor. Los módulos de
rueda motriz 110a-b y los módulos de limpieza 102 y
112 incluyen conectores eléctricos que conectan la electricidad y/o
el control del motor a los motores accionadores de rueda
328a-b y los motores accionadores de limpieza 336 y
342, respectivamente. Los conectores eléctricos se localizan sobre
una superficie externa de las carcasas del conjunto de rueda motriz
324a-b y las carcasas del conjunto de limpieza 332 y
338. Los conectores eléctricos se adaptan a los conectores
eléctricos existentes dentro de los receptáculos 304, 306, 308, 310
y 312 en el chasis 202.
La Figura 4A es una vista en perspectiva que
muestra un ejemplo de un cepillo principal 334. El cepillo principal
334 puede extraerse por separado e independiente del cabezal de
limpieza dentro del conjunto de limpieza 112 y, de esta manera, del
robot de amplia cobertura 100. El cepillo principal 334, en este
caso, gira alrededor de un eje horizontal paralelo a la superficie
de trabajo, y es así un conjunto de limpieza horizontal aunque la
anchura de trabajo principal de un robot de amplia cobertura puede
incluir cepillos que giran verticalmente, no tener cepillos y en su
lugar trabajar con vacío, un cepillo de movimiento alterno, un
miembro de cinta en circulación y otras herramientas de limpieza
conocidas. El cepillo principal 334 tiene un cuerpo cilíndrico 402
que define un eje de giro longitudinal. Se unen cerdas 404
radialmente al cuerpo cilíndrico 402. Se unen solapas flexibles 406
longitudinalmente a lo largo del cuerpo cilíndrico 402. A medida que
giran, las cerdas 404 y las solapas flexibles 406 mueven los
desechos que hay sobre la superficie de trabajo, dirigiéndolos
hacia una papelera de barrido en el robot. En algunos casos, el
cepillo principal puede dirigir también los desechos y la suciedad
hacia una trayectoria de aspiración bajo el robot de limpieza 100.
En el caso de un robot de limpieza en húmedo, el cepillo principal
puede tener en lugar de esto último una función de lavado, y por
vacío u otro tipo de recogida puede recoger el fluido residual
después del
lavado.
lavado.
La Figura 4B es una vista en perspectiva que
muestra un ejemplo del conjunto de limpieza lateral 102, que puede
ser un conjunto de limpieza vertical. En ciertas realizaciones
prácticas, el cabezal de limpieza 340 puede extraerse por separado
e independiente del conjunto de limpieza 102 y el robot de limpieza
100. El cepillo de limpieza lateral 340 gira alrededor de un eje
vertical perpendicular a la superficie de trabajo. El cepillo de
limpieza 340 tiene elementos de cepillo 408 con un primer extremo
que se une al cabezal de limpieza 340 en el eje de giro y un
segundo extremo que parte del eje de giro. En ciertas realizaciones
prácticas, los elementos de cepillo adyacentes están espaciados
uniformemente alrededor del eje del cabezal de limpieza 340, tal
como un espacio de 120 grados entre tres elementos o de 60 grados
entre seis elementos. Los elementos de cepillo 408 se extienden más
allá de un borde periférico del robot de amplia cobertura 100 para
mover los desechos adyacentes al robot de amplia cobertura 100
hacia la trayectoria de aspiración bajo el robot de amplia
cobertura 100. En algunas realizaciones prácticas, aunque el
conjunto de limpieza vertical 102 es generalmente vertical, el
cabezal de limpieza 340 funciona alrededor de un eje desviado
(inclinado) respecto a un eje vertical del conjunto de limpieza
vertical 102. Como se muestra de forma esquemática en la Figura 4C,
el cepillo 340 puede estar inclinado, tanto en la dirección hacia
delante como en la dirección de lado a lado (es decir, inclinado
hacia abajo con respecto al plano de contacto de la rueda alrededor
de una línea a aproximadamente 45 grados desde la dirección de
desplazamiento dentro del plano), para recoger desechos desde el
exterior de la periferia del robot hacia la anchura del robot
principal, pero sin alterar dichos desechos recogidos una vez que
están allí o expulsar de otra manera los desechos desde la anchura
de trabajo del robot. El eje desviado puede ajustarse opcionalmente
para adaptarse a la inclinación del cabezal de limpieza 340 para
adecuarse a diversos tipos de alfombras tales como tripes.
Con referencia a las Figuras 4B y 1D, el módulo
de limpieza lateral 102 incluye un conector eléctrico 410. Cuando
el conjunto de limpieza 102 se sitúa en el receptáculo conformado
310 el conector eléctrico 410 se adapta al conector eléctrico 210
en el receptáculo 310 (como se ha descrito, opcionalmente tiene
paredes paralelas conformadas para guiar los conectores eléctricos
para que se adapten). El conector eléctrico adaptado 410
proporciona energía al motor de accionamiento de limpieza 342 desde
la batería eléctrica 302. Un punto duro mecánico o sujeción 411 en
el módulo de limpieza lateral 102 se adapta al punto duro mecánico
correspondiente 211 en el receptáculo 310.
La Figura 5 es una vista en perspectiva que
muestra un ejemplo del parachoques del robot de amplia cobertura
108. El parachoques 108 se une al robot de amplia cobertura 100 en
una parte delantera del chasis 202. El parachoques 108 puede
extraerse por separado e independiente del chasis 202 y el robot de
amplia cobertura 100. El parachoques 108 protege al robot de amplia
cobertura 100 y a uno o más objetos situados en la trayectoria del
robot de amplia cobertura 100 durante una colisión con uno o más
objetos.
La Figura 6 es una vista despiezada que muestra
un ejemplo de la papelera de limpieza 116. La papelera de limpieza
116 incluye una carcasa inferior 602, una carcasa intermedia 604,
una carcasa superior 606, una cavidad para desechos 607, una
cavidad de filtro 608, una cubierta de la cavidad de filtro 609, una
prensa de desechos 610, y un ventilador de aspiración 612. Con
referencia a la Figura 2, el chasis 202 define una ranura de
recepción de papelera 316 donde se aloja la papelera de limpieza
116.
Juntas, la carcasa superior 606 y la carcasa
intermedia 604 forman una cavidad para desechos 607. La cavidad
para desechos 607 tiene al menos una abertura en su lado delantero
adyacente al conjunto de limpieza 112. A través de la abertura o
aberturas la cavidad para desechos 607 puede recoger desechos del
conjunto de limpieza 112.
Juntas, la carcasa inferior 606 y la carcasa
intermedia 604 pueden formar también una cavidad de filtro 608 que
almacena los desechos aspirados desde la superficie de trabajo. La
prensa de desechos 610 lava la superficie de trabajo y dirige los
desechos hacia la cavidad para desechos 608. El ventilador de
aspiración 612 está unido al lado superior de la carcasa intermedia
604. El ventilador de aspiración 612 crea una trayectoria de
aspiración desde la superficie de trabajo en la prensa de desechos
610 y a través de la cavidad de filtro 608. Un filtro por debajo
del ventilador de aspiración 612 evita que los desechos salgan de la
cavidad de filtro 608 y entren en el ventilador de aspiración
612.
La cubierta de la cavidad de filtro 609 está
unida giratoriamente a la carcasa intermedia 604 y está configurada
para moverse entre una posición cerrada y una posición abierta, que
expone la cavidad de filtro 608 y un filtro para su
mantenimiento.
La papelera de limpieza 116 puede incluir
también un accionador de resorte de la cubierta de la cavidad de
filtro 611 que desvía la cubierta de la cavidad de filtro 609 a la
posición abierta. Cuando la papelera de limpieza 116 está asegurada
al chasis 202 la cubierta de la cavidad de filtro 609 se mantiene en
una posición cerrada. Cuando la cubierta de la cavidad de filtro
609 se retira del chasis 202, el resorte de la cubierta de la
cavidad de filtro 611 hace girar la cubierta de la cavidad de filtro
609 para abrirla, exponiendo la cavidad de filtro 608 para la
retirada de los desechos. En un ejemplo, la papelera de limpieza 116
puede incluir también un pestillo para mantener la cubierta de la
cavidad de filtro 609 desviada a la posición cerrada, hasta que un
usuario libera el pestillo, permitiendo de esta manera que el
resorte de la cubierta de la cavidad de filtro 611 gire la cubierta
para abrirla.
El ventilador de aspiración 612 incluye un
conector eléctrico 614. El conector eléctrico 614 proporciona
energía al ventilador de aspiración 612 desde la batería eléctrica
302. El conector eléctrico 614 sobresale a través de una abertura
616 en la carcasa superior 606. Esto permite que el conector
eléctrico 614 se adapte a un conector eléctrico en el chasis 202
cuando la papelera de limpieza 116 se pone en un receptáculo dentro
del chasis 202.
Las Figuras 7A-B son vistas en
sección transversal que muestran ejemplos de la papelera de limpieza
116 que incluyen cubiertas de la papelera de limpieza. La Figura 7A
muestra un ejemplo de la papelera de limpieza 116 que tiene una
cubierta de la papelera de limpieza 702 articulada en la carcasa de
la papelera 606. La cubierta de la papelera 702 encierra un lado
del robot de la papelera de filtro 116. La cubierta de la papelera
702 puede abrirse para vaciar la papelera de limpieza 116 y, en
particular, los desechos de la cavidad de filtro 608. Un filtro de
papelera 704 por debajo del ventilador de aspiración 612 retiene los
desechos aspirados hacia la cavidad de filtro 608 a lo largo la
trayectoria de aspiración. La cubierta de la papelera 702 pueden
tener resortes unidos 706 u otro dispositivo que desvía la cubierta
de la papelera 702 hacia una posición abierta.
En ciertas realizaciones prácticas, la cubierta
de la papelera 702 se abre a medida que la papelera de limpieza 116
se retira del robot de amplia cobertura 100 (como se muestran en las
Figuras 7A, 7B).
Como alternativa, la cubierta de la papelera 702
puede abrirse cuando se libera un pestillo de la cubierta de la
papelera. El pestillo retiene la cubierta de papelera 702 en una
posición cerrada tal como durante el funcionamiento del robot de
amplia cobertura 100. El pestillo puede liberarse para abrir la
cubierta de la papelera 702 y vaciar la papelera de limpieza
116.
La Figura 8 es una vista despiezada que muestra
un ejemplo del conjunto de rueda orientable 114. El conjunto de
rueda orientable 114 puede extraerse por separado e independiente
del chasis 202 y el robot de amplia cobertura 100. El conjunto de
rueda orientable 114 incluye una carcasa de rueda orientable 802,
una rueda orientable 804, un sensor de rueda-caída
806 y un sensor de proximidad de rueda-suelo
808.
La carcasa de rueda orientable 804 lleva la
rueda orientable 802, el sensor de rueda-caída 806 y
el sensor de proximidad rueda-suelo 808. La rueda
orientable 804 gira alrededor del eje vertical y rueda alrededor de
un eje horizontal en la carcasa de rueda orientable 802.
El sensor de rueda-caída 806
detecta el desplazamiento hacia abajo de la rueda orientable 804 con
respecto al chasis 202. El sensor de rueda-caída
806 determina si la rueda orientable 804 está en contacto con la
superficie de trabajo.
El sensor de proximidad
rueda-suelo 808 está alojado adyacente a la rueda
orientable 804. El sensor de proximidad rueda-suelo
808 detecta la proximidad del suelo respecto al chasis 202. El
sensor de proximidad rueda-suelo 808 incluye un
emisor de infrarrojos (IR) y un receptor IR. El emisor IR produce
una señal IR. La señal IR se refleja desde la superficie del suelo.
El receptor IR detecta la señal IR reflejada y determina la
proximidad de la superficie de trabajo. Como alternativa, el sensor
de proximidad rueda-suelo 808 puede usar otro tipo
de sensor, tal como un sensor de luz visible. El sensor de
proximidad rueda-suelo 808 evita que el robot de
amplia cobertura 100 se mueva hacia abajo precipitándose por un
hueco en la superficie de trabajo, tal como el escalón de una
escalera o una cornisa. En ciertas realizaciones prácticas, los
conjuntos de rueda motriz 110a-b incluyen cada uno
un sensor de proximidad rueda-suelo.
La Figura 9A es una vista despiezada que muestra
un ejemplo del sensor rueda-caída 806. El sensor
rueda-caída 806 incluye un emisor IR 902 y un
receptor IR 904. El emisor IR 902 produce una señal IR. La señal IR
se refleja desde la rueda orientable 804. El receptor IR 904
detecta la señal IR reflejada y determina la posición vertical de
la rueda orientable 804.
La Figura 9B es una vista en sección transversal
que muestra un ejemplo del conjunto de rueda orientable 114. La
vista muestra una superficie superior 906 de la rueda orientable 804
desde la que se refleja la señal IR. El receptor IR 904 usa la
señal IR reflejada para determinar la posición vertical de la rueda
orientable 804.
La Figura 10a es una vista despiezada desde una
perspectiva desde arriba que muestra un ejemplo del conjunto de
rueda motriz 110a. La vista muestra la carcasa del conjunto de rueda
motriz 324a, el motor de accionamiento de rueda 328a, la conexión
330a, la rueda 326a y el conector eléctrico 1002. La Figura 11 es
una vista despiezada desde una perspectiva desde abajo que muestra
un ejemplo del conjunto de rueda motriz 110b. La vista muestra la
carcasa del conjunto de rueda motriz 324b, el motor de accionamiento
de rueda 328b, la conexión 330b, la rueda 326b y el conector
eléctrico 1002b.
Con referencia a las Figuras
10A-B, 11 y 1C, el conjunto de rueda motriz 110a
incluye también un conector eléctrico 1002. Cuando el conjunto de
rueda motriz 110a se pone en el receptáculo 304, el conector
eléctrico 1002a se ajusta con el conector eléctrico 204 en el
receptáculo 304. Esto permite que el conector eléctrico 1002a
proporcione energía al motor de accionamiento de rueda 328a desde la
batería eléctrica 302. Un punto duro mecánico 1003a en el conjunto
de rueda motriz 110a se adapta a un punto duro mecánico
correspondiente 205 en el receptáculo 304. El conector eléctrico
1002a en el conjunto de rueda motriz 110a es un conector flotante
(tarjeta de borde) montado en la carcasa del módulo 324a con
pernos/tornillos 1004 con una holgura entre los pernos 1004, el
conector eléctrico 1002a y las paredes de la carcasa del módulo
324a. El diseño de flotación libre limitada permite que el conector
eléctrico 1002a se mueva una pequeña cantidad cuando los elementos
de localización, tales como el punto duro mecánico 1003a, del módulo
se conectan, minimizando de esta manera la tensión en el conjunto
de conectores durante el montaje y durante el funcionamiento.
La Figura 2 es una vista en perspectiva que
muestra un ejemplo de un módulo de limpieza 112 (o módulo de
cobertura o funcional, para realizaciones prácticas que no
"limpian"). Dentro del módulo de limpieza 112, la carcasa del
módulo de limpieza 332 lleva un conjunto de cabezal de limpieza
1202. El conjunto de cabezal de limpieza 1202 puede moverse con
respecto a la carcasa del conjunto de limpieza 332 y el robot de
amplia cobertura 100. El conjunto de cabezal de limpieza 1202 lleva
el cepillo de limpieza principal 334 y el motor de accionamiento de
limpieza 336 (como puede observarse, aunque se proporciona una
multiplicidad de grupos de cerdas en el cepillo 334, sólo se
representan unos pocos por claridad).
La Figura 13 es una vista en perspectiva desde
abajo que muestra un ejemplo de conjunto del cabezal de limpieza
1202. El conjunto de cabezal de limpieza 1202 incluye una carcasa
del conjunto del cabezal de limpieza 1302. La carcasa del conjunto
del cabezal de limpieza 1302 lleva el cepillo de limpieza principal
334 y un cepillo de limpieza secundario 1304.
El cepillo de limpieza principal 1304 se acopla
giratoriamente a la carcasa del conjunto del cabezal de limpieza
1302. El cepillo de limpieza secundario 1304 incluye solapas
flexibles. El cepillo secundario 1304 gira en la dirección opuesta
al cepillo principal 1302, de manera que los desechos impulsados por
el cepillo principal 1304 se cogen y se dirigen hacia y sobre el
cepillo secundario. Además, las solapas flexibles pueden cepillar
la superficie de trabajo hasta limpiarla a medida que gira el
cabezal de limpieza 1304.
La Figura 14 es una vista en perspectiva desde
arriba que muestra un ejemplo del conjunto de cabezal de limpieza
1202. La vista muestra la localización del motor de accionamiento de
limpieza 336 en la parte trasera de la carcasa del conjunto del
cabezal de limpieza 1302. Con referencia a las Figuras 14 y 1C, la
carcasa del conjunto del cabezal de limpieza 1302 incluye también
un conector eléctrico 1402. El conector eléctrico 1402 proporciona
energía al motor de accionamiento de limpieza 336 desde la batería
eléctrica 302. El conector eléctrico 1402 sobresale a través de una
abertura en la carcasa del conjunto de limpieza 332 cuando el
conjunto del cabezal de limpieza 1202 se pone en el conjunto de
limpieza 112. De forma similar al módulo de rueda, el conector
eléctrico 1402 en el conjunto de rueda motriz 110a es un conector
flotante (tarjeta de borde) montado en la carcasa del módulo con
pernos, que tiene una holgura entre los pernos y una ranura
receptora con forma de C en la tarjeta de borde, así como que rodea
al conector eléctrico 1402. Cuando el conjunto de limpieza 112 se
pone en el receptáculo 308, el conector eléctrico 1402 se adapta al
conector eléctrico 208 en el chasis 202 para proporcionar energía
al motor de accionamiento de limpieza 336. Los puntos duros
mecánicos 1403 en el conjunto de limpieza 112 se adaptan a ajustan
los puntos duros mecánicos correspondientes 209 en el receptáculo
308.
En una realización práctica, con referencia a
las Figuras 1C-D los conectores eléctricos 1002,
1102, 1402 y 410 son enchufes eléctricos del lado del módulo que
funcionan sin herramientas (que pueden funcionar sin herramientas)
que se adaptan a los enchufes eléctricos del lado del módulo que
funcionan sin herramienta correspondientes 204, 206, 208 y 210 en
el chasis 202. Los conectores eléctricos 1002, 1102, 1402, 410, 204,
206, 208 y 210 establecen una conexión eléctrica entre cada módulo
(el conjunto de rueda motriz 110a, el conjunto de rueda motriz
110b, el conjunto de limpieza 112, el conjunto de limpieza 102, la
batería eléctrica 302 y la papelera de limpieza 116) y un
receptáculo correspondiente 304, 306, 308, 310, 312 y 316,
respectivamente, tras la inserción del módulo en el
receptáculo.
receptáculo.
Con referencia a las Figuras
1C-D, el chasis 202 define el receptáculo 250 en el
que el tablero del controlador 1050 se monta de forma extraíble.
Los conectores eléctricos 204, 206, 208 y 210 en los receptáculos
304, 306, 308 y 310 respectivamente, están conectados
eléctricamente al tablero del controlador 1050. Un panel de
visualización 105 se dispone por encima del chasis 202. El panel de
visualización 105 está en comunicación eléctrica con el tablero del
controlador 1050.
La Figura 15 es una vista esquemática que
muestra un ejemplo de un robot 100 que incluye un panel de
visualización 105 que tiene marcas 150 y un dispositivo de salida
de audio 160. Las marcas 150 comprenden una pantalla de
mantenimiento segmentada que mimetiza sustancialmente el aspecto del
robot, con marcas iluminables 3040, 3060, 3080, 3100, 3120 y 3160
que corresponden a cada receptáculo del módulo 304, 306, 308, 310,
312 y 316, respectivamente. Los receptáculos del módulo 304, 306,
308, 310, 312 y 316 corresponden al conjunto de rueda motriz 110a,
el conjunto de rueda motriz 110b, el conjunto de limpieza 112, el
conjunto de limpieza 102, la batería eléctrica 302 y la papelera de
limpieza 116, respectivamente. El tablero del controlador 1050
controla la iluminación de las marcas 3040, 3060, 3080, 3100, 3120,
y 3160, las respuestas de audio desde el dispositivo de salida de
audio 160 del panel de visualización 105 para comunicar las
necesidades de mantenimiento a un usuario. En un ejemplo, el
controlador ilumina una o más de las marcas 304, 306, 308, 310, 312
y 316 en el panel de visualización de mantenimiento segmentado 105
para indicar que es necesario que un usuario retire y sustituya un
módulo en uno de los receptáculos 304, 306, 308, 310, 312 y 316.
El tablero del controlador 1050 controla las
corrientes suministradas a los conjuntos de rueda motriz
110a-b y los conjuntos de cabezal de limpieza 102 y
112. Tras detectar una sobreintensidad, las marcas apropiadas 3040,
3060, 3080 y 3100 del dispositivo de mantenimiento 150 se iluminan
mediante el tablero del controlador 150 para indicar una
interferencia u otra obstrucción que hay que despejar. En otro
ejemplo, el tablero del controlador 1050 envía una respuesta de
audio que se suministra mediante el dispositivo de salida de audio
160 para proporcionar instrucciones sobre cómo corregir un problema.
Una vez que la interferencia o problema se aclara, una pantalla de
aviso/mantenimiento permanecerá iluminada si sigue habiendo una
sobreintensidad, indicando que se requiere la sustitución del
módulo. En una realización práctica, la papelera de limpieza 116
incluye un sensor de llenado de papelera que comunica una capacidad
de papelera real al tablero del controlador 1050. Cuando el tablero
del controlador 1050 detecta que la papelera está llena ilumina la
marca 3160 para señalar a un usuario que vacíe la papelera de
limpieza 116. Cuando el tablero del controlador 1050 detecta que la
batería 302 está baja o que necesita mantenimiento ilumina la marca
3120 para indicar a un usuario el mantenimiento de la batería 302.
En cada ejemplo, el tablero del controlador 1050 puede tener
instrucciones de audio guiadas suministradas mediante el
dispositivo de salida de audio 160. (Por ejemplo, retirar la
cubierta, retirar el módulo, enviarlo o desecharlo y pedir uno
nuevo). Pueden proporcionarse diferentes colores (por ejemplo, LED
de múltiples colores o diferentes LED) para cada segmento, para
comunicar diferentes mensajes - por ejemplo, verde para indicar que
no es necesario prestar atención, amarillo para indicar una
interferencia, rojo para indicar que es necesario mantenimiento o
sustitución, verde parpadeante para indican un cuidado ordinario
tal como vaciado de papelera, sustitución del fluido de limpieza o
carga de la batería).
Con referencia a la Figura 16, se usa
modularidad para prolongar la vida del robot. En una realización
práctica, un usuario responde a la iluminación de las marcas
iluminables 3040, 3060, 3080, 3100, 3120, y 3160 en la pantalla de
mantenimiento 105 que corresponden a uno o más módulos o a
instrucciones proporcionadas desde el dispositivo de salida de
audio 160 para identificar un módulo a sustituir. El usuario
comunica una solicitud de mantenimiento a través de un ordenador
4002 a través de una red interna 4004 a un servidor web 4006 que
dirige la solicitud de mantenimiento a un centro de satisfacción
4008. El centro de satisfacción 4008 envía un paquete con la pieza
de sustitución 4010 al usuario. El robot 100 puede proporcionar
instrucciones de audio sobre cómo instalar la pieza. En otra
realización práctica, el robot 100 se comunica de forma inalámbrica
con una red local 4002, que comunica la solicitud de
mantenimiento.
Con referencia a la Figura 17, la modularidad
del robot 100 puede ampliarse adicionalmente mediante una ranura
del módulo 190 definida en una parte superior del robot 100. La
ranura modular 190 se configura para aceptar un módulo de datos
192. El módulo de datos 192 está auto-contenido y
puede transportar datos sobre los dispositivos de almacenamiento
tipo RAM, ROM, Flash o EEPROM constituyentes (que pueden cargarse
con programas, contenidos de video o audio en el ordenador de
usuario equipado con una unidad de escritura especial o en el
fabricante para proporcionar contenidos tales como un contenido
temático, por ejemplo).
En un ejemplo, el módulo de datos 192 es un
dispositivo de registro instalable en la ranura del módulo 190 para
registrar el kilometraje del robot 100 y sus partes constituyentes.
Por ejemplo, el módulo de datos 192 puede registrar una distancia
recorrida, cómo de a menudo se ha usado el robot 100, el periodo de
validez de ciertos módulos, cuándo se han cambiado los módulos,
etc. Adicionalmente, el robot puede configurarse para que no
funcione si el módulo de datos 192 no está instalado. En otro
ejemplo más, el módulo de datos 192 se usa para cambiar el
comportamiento de los programas del robot 100. La cubierta 106 puede
formar el cuerpo del módulo de datos 192, por ejemplo, con sensores
adicionales (por ejemplo, un sonar que apunta hacia delante,
emisores/receptores IR en múltiples direcciones, receptores IR que
apuntan hacia direcciones en las que apunta una brújula,
proyectores IR que apuntan al techo, receptores IR que apuntan al
techo, giróscopos dispuestos para direccionamiento y/o viraje),
accionadores (por ejemplo, una unidad de recipiente/inclinación, una
unidad de pulverización), comunicación (líneas RF o IR de visión) o
microprocesadores.
"ROBOT OBSTACLE DETECTION SYSTEM" Patente
de Estados Unidos Nº 6.594.844, que describe sensores de proximidad
tales como sensores de huecos y sensores de seguimiento de paredes;
"AUTONOMOUS FLOOR-CLEANING ROBOT", Patente de
Estados Unidos Nº 6.883.201, que describe una estructura general de
un robot Roomba de amplia cobertura/limpieza de iRobot y cabezales
de limpieza principal y de borde en detalle; "METHOD AND SYSTEM
FOR MULTI-MODE COVERAGE FOR AN AUTONOMOUS
ROBOT", Patente de Estados Unidos Nº 6.809.409, que describe un
control de movimiento y comportamientos de cobertura, incluyendo
comportamientos de escape, seleccionados para que sean arbitrarios,
de acuerdo con los principios de la robótica de comportamiento; y
"METHOD AND SYSTEM FOR ROBOT LOCALIZATION AND CONFINEMENT",
Patente de Estados Unidos Nº 6.781.338, que describe paredes
virtuales, es decir, confinamientos del robot que usan rayos de
dirección que simulan paredes, todas las cuales son pertinentes.
Otros detalles y elementos del robot combinables
con los descritos en este documento pueden encontrarse en las
siguientes Solicitudes de Patente de Estados Unidos presentadas
simultáneamente con la presente; tituladas "AUTONOMOUS COVERAGE
ROBOT NAVIGATION SYSTEM", que tiene asignado el número de
publicación US
2007/0244610; "COVERAGE ROBOT MOBILITY" que tiene asignado el número de publicación US 2007/0234492; y "ROBOT SYSTEM" que tiene asignado el número de publicación US 2007/0250212; los contenidos completos de la solicitudes mencionadas anteriormente se incorporan a este documento como referencia.
2007/0244610; "COVERAGE ROBOT MOBILITY" que tiene asignado el número de publicación US 2007/0234492; y "ROBOT SYSTEM" que tiene asignado el número de publicación US 2007/0250212; los contenidos completos de la solicitudes mencionadas anteriormente se incorporan a este documento como referencia.
Se ha descrito un número de realizaciones
prácticas. Independientemente de ello, se entenderá que pueden
hacerse diversas modificadas sin alejarse de la invención.
Por ejemplo, el robot de amplia cobertura puede
incluir un número diferente de conjuntos de rueda motriz o
conjuntos de limpieza distintos de los descritos anteriormente.
Claims (13)
1. Un robot de amplia cobertura (100) que
comprende:
- un chasis (202);
- múltiples conjuntos de rueda motriz (110a-b) dispuestos sobre el chasis (202), comprendiendo cada conjunto de rueda motriz:
- una carcasa del conjunto de rueda motriz (324a-b);
- una rueda (326a-b) acoplada giratoriamente a la carcasa (324a-b); y
- un motor de accionamiento de rueda (328a-b) situado en la carcasa del conjunto de rueda motriz (324a-b) y que funciona para accionar la rueda (326a-b); y
- un conjunto de limpieza (112, 102) situado en el chasis (202) comprendiendo el conjunto de limpieza:
- una carcasa del conjunto de limpieza (332-338);
- un cabezal de limpieza (334, 340) acoplado giratoriamente a la carcasa del conjunto de limpieza (332, 338); y
- un motor de accionamiento de limpieza (336, 342) situado en la carcasa del conjunto de limpieza (332, 338) y que funciona para accionar el cabezal de limpieza (334, 340);
- en el que cada uno de los conjuntos de rueda (110a-b) y el conjunto de limpieza (112, 102) puede extraerse por separado e independientemente de los receptáculos respectivos (304, 306, 308, 310) del chasis (202) como unidades completas.
2. El robot de la reivindicación 1, que
comprende adicionalmente una cubierta extraíble (118) asegurada a
una parte inferior del chasis (202) y que asegura cada conjunto de
rueda (110a-b) y conjunto de limpieza (112, 102)
dentro de sus receptáculos respectivos (304, 306, 308, 310).
3. El robot de la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, en el que cada conjunto de rueda
(110a-b) comprende adicionalmente un conector
eléctrico (1002a-b) dispuesto sobre una superficie
externa de la carcasa del conjunto de rueda motriz
(324a-b) y configurado para adaptarse a un conector
eléctrico del chasis (204, 206) correspondiente dentro de su
receptáculo respectivo (304; 306) cuando el conjunto de rueda motriz
(110a-b) se sitúa dentro del receptáculo (304; 306)
para establecer una conexión eléctrica con el conjunto de rueda
(110a-b).
4. El robot de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el conjunto de limpieza (112,
102) comprende adicionalmente un conector eléctrico (1402, 410)
dispuesto sobre una superficie externa de la carcasa del conjunto
de limpieza (332, 338) y configurado para adaptarse a un conector
eléctrico del chasis correspondiente (208, 210) dentro de su
receptáculo respectivo (308, 310) cuando el conjunto de limpieza
(112, 102) se sitúa dentro del receptáculo (308, 310), para
establecer una conexión eléctrica con el conjunto de limpieza (112,
102).
5. El robot de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente una
batería eléctrica (302) situada en el chasis (202) y/o que
comprende adicionalmente un conjunto de rueda orientable extraíble
(114) dispuesta sobre el chasis (202).
6. El robot de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que cada uno del conjunto de
rueda motriz (110a-b) comprende adicionalmente una
conexión (330a-b) que suspende la rueda
(326a-b) desde una parte delantera del chasis (202)
y/o que comprende adicionalmente un sensor de proximidad (808)
configurado para detectar una ausencia de un suelo adyacente.
7. El robot de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente una
cubierta amovible (104) dispuesta sobre una parte superior del
chasis (202) y/o que comprende adicionalmente un parachoques
extraíble (108) dispuesto en una parte delantera del chasis
(202).
8. El robot de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente una
papelera de limpieza (116) situada en el chasis (202) y dispuesta
para recoger los desechos retirados de una superficie de trabajo
mediante el cabezal de limpieza (112).
9. El robot de la reivindicación 8, en el que la
papelera de limpieza (116) comprende:
- una carcasa de papelera (602, 604, 606) que define una cavidad para desechos (607) y una cavidad de filtro (608), estando configurada la cavidad para desechos para recoger los desechos retirados de una superficie de trabajo mediante el cabezal de limpieza (334), estando configurada la cavidad de filtro para recoger desechos retirados de una superficie de trabajo mediante un ventilador de aspiración (612) en comunicación fluida con la cavidad de filtro;
- un filtro de papelera (704) dispuesto en la cavidad de filtro (608) y configurado para inhibir sustancialmente que el material particulado entre el ventilador de aspiración (612); y
- una cubierta de la papelera (609, 702) unidad a la carcasa de la papelera (602, 604, 606) y
- configurada para moverse entre una posición de papelera cerrada y una posición de papelera abierta, exponiendo la cavidad de filtro (608) y el filtro de papelera (704) para su mantenimiento.
10. El robot de la reivindicación 9, en el que
la papelera de limpieza (116) comprende adicionalmente un accionador
de resorte de la cubierta de la papelera (611, 706) que desvía la
cubierta de la papelera (609, 702) a la posición abierta y/o que
comprende adicionalmente un pestillo para mantener la cubierta de la
papelera desviada (609, 702) en la posición cerrada.
11. El robot de la reivindicación 1, en el
que:
- el chasis (202) comprende adicionalmente un primer receptáculo del módulo (304, 306) y un segundo receptáculo de módulo (308);
- los múltiples conjuntos de rueda motriz (110a-b) están configurados para ser recibidos en el primer receptáculo del módulo (304, 306);
- el conjunto de limpieza (112, 102) está configurado para ser recibido en el segundo receptáculo del módulo (308, 310); y
- el robot (100) comprende adicionalmente:
- un controlador (1050) configurado para proporcionar un control eléctrico independiente al primer receptáculo del módulo (304, 306) y al segundo receptáculo del módulo (308, 310); y
- un panel de visualización (105) conectado al controlador (1050) y que comprende:
- una pantalla de mantenimiento segmentada (150) que mimetiza sustancialmente el aspecto del robot (100); y marcas iluminables (3040, 3060, 3080, 3100) dispuestas sobre la pantalla de mantenimiento segmentada (150) y que corresponden al primer receptáculo del módulo (304, 306) y el segundo receptáculo del módulo (308, 312)
- en el que el controlador (1050) está configurado para iluminar las marcas (3040, 3060, 3080, 3100) sobre la pantalla de mantenimiento segmentada (150) para indicar qué módulo en uno del primer receptáculo del módulo (304, 306) y el segundo receptáculo del módulo (308, 310) tiene que retirarse y sustituirse.
12. El robot de la reivindicación 11, en el que
el panel de visualización (105) comprende adicionalmente un
dispositivo de salida de audio (160) controlado por el controlador
(1050).
13. El robot de la reivindicación 1, en el
que:
- el chasis (202) define una pluralidad de receptáculos receptores de módulo (304, 306, 308, 310, 312) cada uno de los cuales tiene un enchufe eléctrico en el lado del receptáculo que funciona sin herramientas (204, 206, 208, 210); y
- el robot (100) comprende adicionalmente:
- un controlador (1050) configurado para proporcionar un control eléctrico independiente a cada enchufe eléctrico del lado del receptáculo que funciona sin herramientas (204, 206, 208, 210); y
- un miembro de bloqueo que funciona sin herramientas (118) para bloquear al menos un módulo (304, 306, 308, 310, 312) al chasis (202) sin usar una herramienta:
- en el que al menos uno de los receptáculos (304, 306, 308, 310, 312) recibe los conjuntos de rueda motriz (110a-b) fácilmente extraíbles del chasis (202) como una unidad completa cuando el miembro de bloqueo (118) está desbloqueado, estando conectado el motor de accionamiento de la rueda (328a-b) a un enchufe eléctrico del lado del módulo que funciona sin herramientas (1002a-b) que se adapta a un enchufe eléctrico del lado del receptáculo correspondiente (204; 206); y
\newpage
- en el que al menos uno de los receptáculos (304, 306, 308, 310, 312) recibe el conjunto de limpieza (112, 102), un módulo del cabezal funcional (112, 102) comprendiendo el módulo del cabezal funcional (112, 102):
- una carcasa del conjunto funcional (332, 338);
- un elemento funcional móvil (334, 340) situado en la carcasa del conjunto funcional (332, 338); y
- un motor de accionamiento funcional (336, 342) situado en la carcasa del conjunto de limpieza (332, 338) y que funciona para dirigir el elemento funcional (334, 340), estando conectado el motor de accionamiento funcional (336, 342) a un enchufe eléctrico del lado del módulo que funciona sin herramientas (1402, 410) que se adapta a un enchufe eléctrico del lado del receptáculo correspondiente (208, 210).
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