ES2948865A1 - Sistema de limpieza en humedo y metodo asociado - Google Patents

Abstract

Robot de limpieza (100) concebido para realizar una operación de limpieza en húmedo en comunicación con una estación de mantenimiento (200) configurada para recibir (202, 205) al robot de limpieza (100) en una operación de mantenimiento, como por ejemplo rellenar el depósito de líquidos (150; 201); y que comprende, al menos, un depósito de líquidos (150) con al menos un sensor de nivel de sólidos y/o líquidos (156; 209) que establece un nivel objetivo, medios de localización, como por ejemplo un LIDAR (107); medios de limpieza (151, 161) activables; y medios de control (114) configurados para, al menos, activar los medios de localización cuando el nivel de líquido en el depósito (156) alcance un nivel objetivo previamente establecido, estableciendo una coordenada de referencia, antes de dirigirse, el robot de limpieza (100) a la estación de mantenimiento (200) a realizar una operación de mantenimiento.

Description

DESCRIPCIÓN

SISTEMA DE LIMPIEZA EN HÚMEDO Y MÉTODO ASOCIADO

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se encuentra en el campo técnico de los aparatos automáticos o semiautomáticos de limpieza y, más concretamente a los robots de limpieza en húmedo que operan sobre los suelos de viviendas u otros entornos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Son ampliamente conocidos en el estado de la técnica los aparatos de limpieza por aspiración, con medios de desplazamiento autónomos o semiautónomos, como los robots aspiradores. Como robot aspirador se entiende comúnmente a la estructura formada por un bastidor desplazable con respecto a la superficie a limpiar; medios de desplazamiento suficientes para que el movimiento sea autónomo o semiautónomo; baterías y medios para recargarlas; medios de limpieza, tales como cepillos para mejorar la recogida y un motor de succión; y al menos un sistema de control conectado operativamente a los medios de desplazamiento y limpieza, que permiten la utilización del aparato en uno o varios modos de funcionamiento.

La unidad de aspiración incluida en este tipo de aparatos está generalmente ubicada en la estructura principal del dispositivo y es encargada de aspirar la suciedad del suelo mediante la generación de una presión negativa. Para llevar a cabo las tareas de recogida, estos dispositivos pueden disponer de uno o varios rodillos de limpieza giratorios o elementos similares, contenidos en una cavidad de la propia estructura, los cuales ocupan, al menos, todo el ancho del orificio de aspiración. Es a través de este orificio de aspiración por donde la suciedad es conducida al contenedor interior en el que se acumulan los residuos recogidos durante las tareas de limpieza.

Este tipo de aparatos de limpieza pueden disponer también de medios de fregado para llevar a cabo de manera simultánea o exclusiva tareas de limpieza con líquidos. Esta simultaneidad en la limpieza en seco y húmedo permite optimizar el uso de la energía disponible en las baterías con las que cuentan, puesto que, con un pequeño gasto energético adicional, pueden realizar tareas de limpieza más avanzadas; es decir, el robot es capaz de aspirar, barrer y fregar en una sola pasada.

Los medios de fregado presentes en el estado de la técnica suelen consistir en un conjunto formado por un elemento para la impulsión de fluidos y una superficie de fregado con una superficie textil de tejido permeable. El elemento para la impulsión de fluidos habilita el flujo de líquido de fregado desde el recipiente donde está alojado hasta la superficie de tejido permeable, la cual tenga contacto directo con la superficie a limpiar, en una operación de limpieza. Este tipo de elementos suelen consistir cepillos y/o mopas, los cuales impregnan el suelo del líquido de fregado y ejercen presión sobre él para realizar una limpieza en húmedo más eficiente.

El gran inconveniente de los robots aspiradores con funciones de limpieza en húmedo es el limitado volumen del depósito de líquidos que suministra el fluido para las labores de limpieza. A pesar de existir aparatos con un sistema de dosificación de líquidos variable controlado electrónicamente, los cuales mejoran la optimización del uso del líquido de fregado, la cantidad disponible resulta insuficiente para cubrir el total de la superficie de trabajo, requiriendo un llenado manual por parte del usuario.

Para tratar de solucionar este problema, han sido publicados múltiples documentos en el estado de la técnica acerca de bases de llenado de agua automático para robots. Por ejemplo, el documento CN204016196U GUANGZHOU UNIVERSITY (2014) divulga un dispositivo de control para el llenado automático de un robot, comprendiendo el dispositivo de llenado un grifo de agua con un extremo cónico a través del cual se vierte el agua desde el depósito hasta el robot. Este flujo de agua se controla mediante una electroválvula conectada con el controlador.

Más en particular, pertenece también al estado de la técnica el documento WO2019205156A1 de SMART DYNAMICS CO LTD (2019) que describe un sistema de drenaje y suministro de agua automático aplicado a un robot de limpieza que puede comunicarse con una estación de servicio que está emparejada. Expone que, cuando el aparato o robot de limpieza detecta que un tanque de agua sucia está lleno, dicho robot de limpieza regresa y se acopla a la estación de carga para que descargue agua, logrando así la descarga automática de agua.

A pesar de estos avances tecnológicos recogidos en el estado de la técnica, los robots carecen de comportamientos autónomos para asegurarse de ser capaces de fregar la totalidad de la superficie de trabajo. Por lo tanto, una meta de la presente invención es la consecución de un sistema de limpieza compuesto por un robot de limpieza con líquido que sea capaz de operar de una sola vez en el área completa de trabajo sin necesidad de intervención humana.

En conclusión, los robots de limpieza pertenecientes al estado de la técnica presentan soluciones parciales para el problema planteado que contemplan carencias en su aplicación debido a la falta de eficiencia sobre la gestión del líquido de limpieza u otras materias consumibles o almacenables, las cuales necesiten, durante el desarrollo de una operación de limpieza del aparato de limpieza, una operación de mantenimiento que interrumpa la operación de limpieza en curso.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Las limitaciones mostradas anteriormente y presentes en el estado de la técnica son un gran inconveniente a la hora de desarrollar un robot completamente autónomo libre de interacción humana, por lo que existe la necesidad de un sistema de limpieza compuesto por un robot de limpieza concebido para realizar una operación de limpieza, en comunicación con una estación de mantenimiento configurada para recibir al robot de limpieza en una operación de mantenimiento, como es la tarea de llenado automático, semiautomático o asistido del líquido de fregado desde dicha estación de mantenimiento; o una operación de reposo del robot en la estación.

La presente invención también divulga un procedimiento de fregado para un robot de limpieza que, ante las razones y problemas mencionados anteriormente, es capaz de obtener alta autonomía de autogestión en las tareas de limpieza en húmedo en cualquier tipo de escenario ya sea un espacio grande, con multitud de obstáculos o suelo de distintas rugosidades. Para ello, la invención presenta un robot de limpieza que comprende un cuerpo principal, medios de control, medios de almacenamiento de energía, medios de impulsión y tracción, medios de limpieza, medios de localización y medios de almacenaje de líquidos y/o sólidos. El cuerpo principal incluye en su interior a los medios de control, los cuales son los encargados de dirigir todas las operaciones del dispositivo, actuando sobre los demás medios del robot de limpieza.

Estos medios de control se ejemplifican en una placa de circuito impreso, denominada también PCB, en la que se disponen diversos componentes electrónicos necesarios para la correcta operación del dispositivo tales como condensadores, transistores, resistencias fijas, resistencias variables, reguladores de tensión, bobinas inductoras, transformadores, diodos, rectificadores, interruptores, relés, circuitos integrados y multitud de sensores. Todos estos componentes tienen como elementos principales una serie de microcontroladores (MCU) que regulan la actividad y los procesos del resto de elementos de menor jerarquía. En ciertas aplicaciones más exigentes es necesario el uso de una o varias unidades centrales de procesamiento (CPU).

Estos medios de control pueden apoyarse en diferentes sensores que ayudan a la navegación del robot, creando mapas de trabajo para realizar operaciones de limpieza y/o mantenimiento y/o reposo, pudiendo localizar puntos concretos en dichos mapas de trabajo. Para ello usamos sensores de escaneado del entorno (LIDAR), y/o sensores tridimensionales, y/o sensores volumétricos para generar una nube de puntos, y/o sensores de profundidad, y/o cámaras de espectro infrarrojo y/o unidades de medición inercial (IMU), etc.

Ciertas implementaciones de la presente divulgación pueden incluir un sistema de almacenamiento de energía compuesto por celdas cilíndricas de ión-litio con un voltaje unitario que varía entre los 3,2 voltios y los 4,2 voltios, cuyo valor nominal unitario es de 3,7 voltios.

Este sistema de almacenamiento de energía o acumulador de energía reciben el suministro de energía a través de unos medios de recarga que se posicionan en contacto directo con los medios de recarga de la estación de mantenimiento asociada. Para llevar a cabo el acoplamiento entre el robot de limpieza y la estación de mantenimiento es necesario al menos un medio de comunicación entre ellos. Generalmente, este medio de comunicación consiste en un sensor IR que permite el intercambio de información entre ambos elementos del sistema de limpieza divulgado. Los medios de impulsión y tracción se concretan en, al menos, dos ruedas motrices situadas en la parte izquierda y derecha del robot de limpieza. Cada una de las ruedas es accionada por un motor eléctrico de potencia variable. La potencia mecánica de estos motores eléctricos puede ser transmitida a las ruedas de manera directa o indirecta, a través de una serie de engranajes que reducen la velocidad del motor para que las ruedas sean capaces de ofrecer un par mecánico mayor ante determinadas circunstancias de superación de obstáculos elevados. Estos medios de impulsión y tracción se complementan con la acción de ruedas omnidireccionales no motorizadas que ayudan al robot a realizar correctamente los giros y movimientos necesarios.

Por su parte, los medios de limpieza están situados en el cuerpo principal del robot e incluyen un depósito de líquidos que lo suministra a la superficie de trabajo mediante un impulsor de fluidos, en una operación de limpieza. El depósito de líquidos puede alojar uno o varios compartimentos para disponer de más de un producto de limpieza y presenta un volumen típico de entre 150 mililitros y 750 mililitros.

En ciertas ocasiones el depósito de líquidos comparte el espacio con el depósito de recolección de residuos, en el caso de que el robot de limpieza cuente con esta función de recogida de suciedad. En estas circunstancias, el volumen típico del receptáculo donde se aloja el líquido de fregado es menor, entre 50 mililitros y 500 mililitros. Este depósito puede incorporar en su seno al impulsor de fluidos. En ciertas aplicaciones este impulsor de fluidos está alojado en el interior del cuerpo principal del robot de limpieza.

Un ejemplo de estos elementos impulsores de fluidos son las bombas de líquidos y las bombas de aire. Las primeras, se encuentran en comunicación hidráulica con el depósito de líquidos y su labor consiste en dotar de energía al líquido de fregado mediante su propio mecanismo interno. Las segundas, realizan un aporte de energía sobre el líquido de limpieza mediante la impulsión de pequeñas cantidades de aire en el interior del depósito las cuales provocan una diferencia de presión en su interior que hacen que el líquido caiga por los orificios de salida. Estos orificios de salida del depósito colindan con sendos orificios situados en el soporte de la mopa, a través de los cuales el líquido cae sobre la propia mopa o tejido de limpieza en húmedo para empaparla.

El soporte de la mopa está configurado para portar dicha mopa adherida y permitir que se deslice por el suelo a medida que el robot de limpieza se desplaza. En ciertas aplicaciones, el soporte de la mopa puede ser retirado del robot de limpieza para facilitar las tareas de mantenimiento de dicho tejido, así como para poder retirarlo en caso de no querer hacer uso de este en ciertas tareas de limpieza. Algunos ejemplos de la presente divulgación exhiben diversos orificios en el soporte de la mopa que, a modo de guía, permiten su movimiento relativo al robot de limpieza cuando el elemento de agitación es puesto en funcionamiento, en una operación de limpieza. Este elemento de agitación generalmente se concreta en un motor eléctrico de potencia variable que transmite energía mecánica al soporte de la mopa para que este pueda friccionar contra el suelo realizando movimientos en ejes diferentes a los del movimiento principal del robot.

En algunas aplicaciones los medios de limpieza incluyen cepillos giratorios que complementan las tareas de limpieza y ayudan a la recogida de residuos por la aspiración generada por una bomba de succión instalada en el interior del cuerpo principal del aparato. Estos cepillos presentan un eje de rotación perpendicular al sentido de avance principal del robot y pueden estar contenidos en diferentes planos. Este tipo de elementos están accionados por motores eléctricos de potencia variable que proporcionan la energía mecánica necesaria para su rotación y correcto funcionamiento. En algunas ocasiones, la transmisión de energía se realiza mediante un sistema de engranajes que reducen la velocidad de giro y aumentan el par de salida. Concretamente, el robot de limpieza expuesto en la presente invención cuenta con un detector del nivel de líquido presente en el depósito de líquidos. Este detector emite señales a los medios de control del robot de limpieza e indica la presencia o ausencia de líquido de limpieza en el depósito de líquidos.

Esta señal emitida por el detector del nivel de líquido cuando hay ausencia de dicho líquido de limpieza es utilizada por los medios de control del robot de limpieza para conocer con exactitud el momento en el que el depósito se ha quedado sin líquido en su interior y, por lo tanto, donde ha dejado de realizar una correcta limpieza en húmedo de la superficie de trabajo. Adicionalmente, el robot de limpieza guarda la posición dentro del área de trabajo en la que ha ocurrido este evento en virtud de las señales emitidas por los sensores y recibidas por los medios de control para guiar la navegación del robot de limpieza.

En ciertas implementaciones de la presente invención, el robot de limpieza cuenta con un sensor de humedad instalado en la mopa que permite a los medios de control recibir la señal del nivel de humedad de dicho tejido de fregado.

Esta señal emitida por el sensor de humedad es utilizada por los medios de control del robot de limpieza para conocer con exactitud el momento en el que la mopa se ha quedado con un nivel de humedad inferior al necesario para llevar a cabo una correcta limpieza en húmedo de la superficie de trabajo. El robot de limpieza también guarda la posición dentro del área de trabajo en la que ha ocurrido este evento, como coordenada de referencia en una operación de limpieza, en virtud de las señales recibidas de los sensores a los medios de control, guiando la navegación del robot.

Mediante el conocimiento del lugar concreto en el que robot de limpieza ha detenido la realización correcta de las funciones de limpieza en húmedo, los medios de control establecen una rutina automática que hace que el robot de limpieza vuelva a ese lugar a retomar las labores de limpieza una vez su depósito de líquidos ha sido llenado mediante una estación de mantenimiento automática.

Las aplicaciones de la presente invención incluyen un dispositivo robótico o robot de limpieza configurado para realizar al menos una tarea de limpieza en húmedo, comprendiendo al menos un depósito de almacenamiento de líquido de limpieza con un puerto de carga a través del cual la estación de mantenimiento traspasa el líquido de limpieza para su llenado.

Esta estación de mantenimiento cuenta con medios de control de sus operaciones, medios de dosificación de líquidos y un contenedor de dicho líquido, el cual es suministrado al robot. Además, cuenta con al menos un medio de comunicación con el robot de limpieza que permite a este realizar con un alto índice de eficacia el acoplamiento con la estación.

Ciertas aplicaciones de la invención incluyen medios de vaciado del depósito de residuos del robot de limpieza, los cuales pueden corresponder a un motor de aspiración o soplado que genere una diferencia de presión mediante la cual los residuos contenidos en el depósito de almacenamiento de suciedad del robot son conducidos al depósito de almacenamiento de suciedad de la estación de mantenimiento.

Adicionalmente, la estación de mantenimiento puede incluir en ciertas aplicaciones medios de carga para los acumuladores de energía incluidos en el interior del robot que suministran la energía necesaria para llevar a cabo las labores de limpieza.

Los medios de control de la estación de mantenimiento cuentan con una placa de circuito impreso (PCB) en la que se disponen diversos componentes electrónicos necesarios para la correcta operación del dispositivo tales como condensadores, transistores, resistencias fijas, resistencias variables, reguladores de tensión, bobinas inductoras, transformadores, diodos, rectificadores, interruptores, relés, circuitos integrados y multitud de sensores. Todos estos componentes tienen como elementos principales una serie de microcontroladores (MCUs) que regulan la actividad y los procesos del resto de elementos de menor jerarquía. En ciertas aplicaciones más exigentes es necesario el uso de una o varias unidades centrales de procesamiento (CPUs).

Estos medios de control se encargan de dirigir todas las actividades y operaciones de la estación de mantenimiento, así como de coordinar las labores de comunicación entre la propia base y el robot de limpieza.

Por su parte, los medios de dosificación de líquidos se encargan de suministrar el agua desde el contenedor de líquidos de la estación de mantenimiento al depósito de líquido de limpieza del robot.

Este contenedor de líquidos de la estación de mantenimiento se encuentra ubicado en su interior y tiene un volumen típico de entre 500 mililitros y 5 litros. Generalmente cuenta con un fácil acceso desde el exterior para que el usuario sea capaz de rellenar el agua con sencillez cada vez que sea necesario.

El suministro de líquido desde la estación al robot se lleva a cabo a través de un sistema de conductos que van del primer elemento al segundo.

Algunas aplicaciones cuentan con medios de impulsión del líquido, ejemplificados en bombas de agua o aire, las cuales son capaces de mover el agua con alta eficiencia.

Ciertas aplicaciones más sencillas realizan el trasvase de líquido tomando ventaja de la fuerza gravitacional mediante vasos comunicantes. En estas aplicaciones es completamente necesario que la cota inferior del depósito de líquidos de la estación esté ubicada por encima de la cota superior del depósito de líquidos del robot de limpieza.

De acuerdo con el propósito de la presente invención, se expone un método para la gestión del suministro de líquido de fregado en un robot de limpieza, comprendiendo dicho método los siguientes pasos:

a. Disponer de un robot de limpieza que comprenda al menos un depósito de líquido de limpieza, medios de detección del nivel de líquido restante en dicho depósito, medios de navegación y medios de comunicación con la estación de mantenimiento.

b. Disponer de una estación de mantenimiento con al menos un depósito de líquido de limpieza, medios de detección del nivel de líquido restante en dicho depósito y medios de comunicación con el robot de limpieza.

c. Determinar, mediante los medios de detección del nivel de líquido restante en el robot, el momento en el cual el nivel del líquido en el depósito del robot se encuentra en el nivel predeterminado como nivel mínimo.

d. Almacenar, mediante los medios de navegación, la ubicación exacta en que el anterior evento (c) se ha producido.

e. Comenzar una tarea de vuelta a la estación de mantenimiento por parte del robot de limpieza con el guiado de los medios de navegación.

f. Realizar un acoplamiento del robot de limpieza con la estación de mantenimiento gracias a los medios de comunicación entre ellos.

g. Proceder al suministro de líquido de limpieza desde el depósito de líquidos de la estación de mantenimiento hasta el depósito de líquido de limpieza del robot.

h. Detener el suministro de líquidos desde la estación de mantenimiento al detectar, mediante los medios de detección del nivel de líquido restante en el depósito del robot, que el nivel del líquido en el depósito del robot se encuentra en el nivel predeterminado como nivel máximo.

i. Retomar las labores de limpieza en húmedo en la ubicación almacenada en la unidad de control gracias a los medios de navegación en el paso d).

En otras aplicaciones que cuentan con medios de detección de humedad en la mopa, el desencadenante del paso d) se produce al detectarse un nivel de humedad en la mopa del robot igual al nivel predeterminado como nivel mínimo. Esta diferencia implica un uso más eficiente y responsable del líquido al continuar las labores de limpieza hasta el momento en que la mopa presenta un insuficiente nivel de humedad para llevar a cabo las labores de limpieza en húmedo.

El método de suministro de líquido de fregado expuesto es vulnerable a sufrir ciertos eventos tales como la detección de un nivel de líquido en el depósito de la estación de mantenimiento por debajo del nivel predeterminado como nivel inferior. Ante este eventual suceso, la estación de mantenimiento suministra la máxima cantidad de líquido disponible en su depósito y lanza un aviso al usuario para que proceda a su recarga. Este aviso se realiza mediante señales luminosas y/o acústicas a través de cualquier de los aparatos que forman el sistema de limpieza divulgado (estación y robot) y/o a través de un aparato conectado a ellos de manera inalámbrica.

Debido a la habilidad del robot de limpieza expuesto de conocer el área de trabajo y sus dimensiones, el suministro de líquidos desde la estación de mantenimiento al robot de limpieza se ve condicionado por la superficie restante a ser limpiada en el momento de la recarga. Es decir, dado que el robot conoce el caudal de agua utilizado durante las labores de limpieza en húmedo y conoce también el área restante a limpiar, es inmediata la obtención del volumen de agua necesario para acabar la operación de manera exitosa.

Específicamente, el robot de limpieza expuesto en la presente invención conoce la cantidad de líquido de limpieza que va a necesitar según su conocimiento sobre la superficie, lo que caracteriza al robot de la posibilidad de autogestión sobre la totalidad de líquido de limpieza del que dispone.

Esta particularidad permite optimizar el uso de la energía disponible en los acumuladores de energía del robot de limpieza, ya que el aparato debe desplazar por la superficie de trabajo una cantidad de masa menor que si recarga el depósito de líquidos por completo. Además, se produce un ahorro del tiempo total de limpieza, debido a que el tiempo de recarga de líquidos se reduce considerablemente.

Por todo lo expuesto en el presente documento, la invención expone una mejora en el proceso de limpieza en húmedo o fregado de los robots de limpieza asociados a una estación de mantenimiento dado que otorga al sistema de limpieza de una autonomía casi completa y asegura la completa limpieza con líquidos de la totalidad de la superficie.

En conclusión, mediante el método de gestión del líquido de limpieza se garantiza que el robot de limpieza abarque la totalidad de superficie cuando realiza las funciones de limpieza en húmedo sin importar el área de trabajo haciendo un uso responsable tanto del líquido de limpieza disponible como de la energía disponible en los acumuladores del robot. Asimismo, la invención consigue resolver el reto de programar el robot una única vez para operar de manera completamente automatizada sin necesidad de asistencia humana.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una vista en planta superior del robot de limpieza ejemplificado. Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva de la parte inferior del robot de limpieza ejemplificado.

Figura 3.- Muestra una vista en perfil del robot de limpieza ejemplificado.

Figura 4.- Muestra una vista en planta inferior del robot de limpieza ejemplificado. Figura 5.- Muestra una vista en perspectiva del depósito de líquidos del robot de limpieza ejemplificado.

Figura 6.- Muestra una vista en perspectiva del depósito de líquidos del robot de limpieza ejemplificado.

Figura 7.- Muestra una vista en perspectiva de la estación de mantenimiento ejemplificada.

Figura 8.- Muestra una vista en perfil de la estación de mantenimiento ejemplificada con el robot de limpieza acoplado.

Figura 9.- Muestra una vista en alzado seccionada de la estación de mantenimiento ejemplificada.

Listado de referencias

100. - Robot de limpieza autónomo.

101. - Cuerpo principal.

102. - “Bumper”.

103. - Medios de recarga.

104. - Sensor infrarrojos de comunicación con la estación de mantenimiento.

105. a- Rueda motriz derecha.

105. b.- Rueda motriz izquierda.

106. - Rueda omnidireccional.

107. - Sensor LIDAR.

108. - Sensor IR de suelo

109. - Acumuladores de energía.

110. - Sensor IR de pared.

111. - Cepillo giratorio lateral.

112. - Cepillo giratorio central.

113. - Tapa del cepillo central.

114. - Medios de control.

150. - Depósito de líquidos.

151. - Mopa de limpieza.

152. -Soporte de la mopa de limpieza.

153. - Orificio llenado automático de líquido.

154. - Orificio llenado manual de líquido.

155. - Pulsador extracción manual.

156. - Sensor del nivel de líquido en el depósito.

157. - Sensor de humedad en la mopa.

158. - Orificios de dosificación de líquido.

159. - Conector depósito-robot.

160. - Rodamiento.

161. - Medios de impulsión de líquido.

200. - Estación de mantenimiento.

201. - Depósito de líquidos.

202. - Depósito de recolección de residuos.

203. - Puerto de admisión de residuos.

204. - Puerto de suministro de líquidos.

205. - Sensores infrarrojos (IR) de comunicación.

206. - Medios de recarga del acumulador de energía del robot.

207. - Medios de impulsión de líquidos.

208. - Medios de canalización de líquidos.

209. - Sensor del nivel de líquido en el depósito.

210. - Cuerpo principal.

211. - Motor de vaciado de residuos.

212. - Medios de control.

213. - Tapa superior.

214. - Indicador luminoso.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

En la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferentes, se hace referencia a los dibujos adjuntos que forman parte de esta memoria, y en los que se muestran a modo de ilustración realizaciones preferentes específicas en las que la invención puede llevarse a cabo. Estas realizaciones se describen con el suficiente detalle como para permitir que los expertos en la técnica lleven a cabo la invención, y se entiende que pueden utilizarse otras realizaciones y que pueden realizarse cambios lógicos estructurales, mecánicos y/o eléctricos sin apartarse del alcance de la invención. Para evitar detalles no necesarios para permitir a los expertos en la técnica llevar a cabo la descripción detallada no debe, por tanto, tomarse en un sentido limitativo.

La presente invención describe un sistema de limpieza que comprende un robot de limpieza (100) y una estación de mantenimiento (200) de dicho robot. Las tareas de mantenimiento constan principalmente de la recarga de líquido en el depósito (150) del robot (100). Alternativamente, la estación de mantenimiento (200) es capaz de vaciar los residuos recolectados por el robot (100) durante una operación de aspiración. Adicionalmente, la estación de mantenimiento (200) recarga los acumuladores de energía (109) del robot (100).

En una realización preferente de la invención propuesta, se presenta un robot de limpieza (100) que comprende, al menos:

• Un cuerpo principal (101);

• Medios de control (114);

• Mopa de limpieza (151);

• Medios de impulsión de líquidos (161);

• Acumuladores de energía (109);

• Un depósito de líquidos (150);

• Un sensor de nivel de líquido del depósito (156);

• Medios de comunicación con la estación de mantenimiento (104).

Este robot de limpieza (100) forma un sistema de limpieza junto a una estación de mantenimiento, con la que interactúa en labores de limpieza y/o mantenimiento (200), y que comprende, al menos:

• Un cuerpo principal (210);

• Un depósito de líquidos (201);

• Medios de control (212); y,

• Medios de comunicación con el robot de limpieza (205).

En referencia a las FIGS. 1-4, el robot de limpieza (100) ejemplificado muestra un cuerpo principal (101) de forma circular con un diámetro de 330 milímetros. Esta forma redondeada le permite una gran versatilidad de movimientos a la hora de enfrentarse a todo tipo de obstáculos.

En el interior del cuerpo principal (101) se alojan los medios de control (114) comandados por una serie de componentes electrónicos dispuestos en una placa de circuito impreso que incluye una unidad central de procesamiento. Esta unidad de procesamiento envía las órdenes a los actuadores teniendo en cuenta las señales de los sensores que están incluidos en los medios de control (114) como son sensores IR (108a, 108b, 108c, 108d, 108e, 108f) para detectar cambios bruscos de altura que el robot no puede sortear, un sensor IR para el seguimiento preciso de bordes (110), medios de comunicación para el correcto acoplamiento y comunicación del robot de limpieza (100) con la estación de mantenimiento (200), como un sensor IR (104), una serie de interruptores para detectar colisiones frontales o “bumper” (102) y un sensor LIDAR (acrónimo de sus siglas en inglés: Laser Imaging Detection and Ranging) (107) con el que el robot realiza el mapa del entorno de trabajo para una operación de limpieza y/o mantenimiento, estableciendo las rutas de movimiento óptimas y la dimensión precisa del área de trabajo.

Los medios de control (114) comandan también el correcto funcionamiento de los acumuladores de energía (109). En el robot preconizado este sistema se concreta en un set de 8 celdas cilíndricas de 18 milímetros de radio y 65 milímetros de longitud. Estas celdas de ión-litio están conectadas en paralelo en dos grupos de cuatro elementos que, a su vez, están conectados en serie para aportar una diferencia de potencial de 14,8 voltios y una capacidad de 6400 miliamperios por hora al acumulador de energía (109). Cuando el robot de limpieza (100) se queda sin energía, recibe el suministro a través de los medios de recarga (103a, 103b) situados en la parte inferior del cuerpo principal (101).

Este suministro de energía se lleva a cabo por parte de la estación de mantenimiento (200); más concretamente, a través de los medios de recarga (206) del acumulador de energía del robot de limpieza (100).

En el ejemplo mostrado en las FIGS. 1-4, el robot de limpieza (100) presenta un sistema de impulsión y tracción compuesto por dos ruedas motrices (105a, 105b) situadas cada una en la parte izquierda y derecha respectivamente del cuerpo principal (101). Estas ruedas son accionadas mediante sendos motores eléctricos de potencia variable y se apoyan en una rueda omnidireccional (106) situada en la parte delantera del cuerpo principal (101).

En referencia a los medios de limpieza, comprenden un cepillo giratorio (111) situado en el lado derecho del robot de limpieza (100). Este cepillo tiene como función la recogida de la suciedad presente en los bordes y esquinas y su guiado hacia el cepillo central (112) a través del cual la suciedad es aspirada al interior del cuerpo principal (101). Este cepillo principal puede ser desensamblado para operaciones de mantenimiento mediante la retirada de la tapa (113) que lo fija a la estructura del robot de limpieza (100). Específicamente para las funciones de limpieza en húmedo, el sistema de limpieza cuenta con un depósito (150) de 250 mililitros de volumen útil. En su interior se alojan los medios de impulsión (161), ejemplificados en una bomba de agua que impulsa el fluido de limpieza hacia la mopa de limpieza (151) a través de ciertos orificios de dosificación de líquido (158) dispuestos en el soporte de la mopa (152). Dicho depósito de líquidos (150) dispone en su interior de un sensor del nivel de líquido (156).

En una realización preferente, el nivel de líquido restante en el depósito (150) se detecta mediante una boya construida de material ferromagnético cuyo campo magnético es leído por un sensor de efecto Hall, alojado en equivalencia a los niveles previamente establecidos, en orden de establecer un evento que genere una operación de mantenimiento.

En otra realización preferente, el soporte de la mopa (152) adicionalmente alberga un sensor de humedad (157) en la mopa de limpieza (151). Dicho sensor de humedad (157) funciona bajo el principio físico de la conductividad eléctrica; por lo tanto, se concreta mediante dos conectores eléctricos entre los que se establece una pequeña diferencia de potencial que permite conocer el grado de humectación de la mopa (151) mediante el análisis de la conductividad eléctrica entre dichos conectores.

En referencia a las FIGS. 5 y 6, el depósito de líquidos (150) cuenta con un pulsador (155) para su desacoplamiento del cuerpo principal (101). Mediante este desacoplamiento el usuario puede realizar ciertas tareas de mantenimiento en él como cambiar la mopa de limpieza (151) o incluso llenar el depósito (150) a través de un orificio de entrada (154) situado en la parte superior del depósito (150) para tal efecto, en caso de ser necesario.

Por su parte, la estación de mantenimiento (200) dispone de un depósito de líquidos (201) en el interior del cuerpo principal (210). Su estructura dispone de una tapa superior (213) a través de la cual se puede rellenar manualmente el volumen del depósito de líquidos (201) y extraer el depósito de residuos (202) en caso de que la estación de mantenimiento (200) cuente con la posibilidad de vaciar los residuos del robot de limpieza (100).

En la parte inferior del cuerpo principal (210) se encuentran los medios de recarga del acumulador de energía del robot (206), a través de los cuales se proporciona energía al robot (100) mientras está acoplado en la estación de mantenimiento (200). El estado de este proceso de carga se monitoriza mediante el indicador luminoso (214) dispuesto en la parte frontal del cuerpo principal (210).

En referencia a la FIG. 7, la estación de mantenimiento (200) tiene a su vez sensores infrarrojos (IR) de comunicación (205) con el robot de limpieza (100) a través de los cuales recibe un evento, y envía la información necesaria para llevar a cabo las tareas de mantenimiento tales como el llenado de agua del depósito y/o el vaciado de residuos, en una operación de mantenimiento.

En relación con las FIGS. 8 y 9, la estación de mantenimiento (200) cuenta con un depósito de recolección de residuos (202) a donde llegan los detritos y demás suciedad alojada en el robot (100) durante las labores de limpieza a través del puerto de admisión de residuos (203). Los residuos alcanzan dicho depósito (202) en virtud de la presión generada por el motor de vaciado (211) situado en la parte inferior del depósito (202).

De manera predeterminada, y en relación con el método expuesto en la presente invención, el robot (100) parte de la estación de mantenimiento (200) para realizar una tarea de limpieza en húmedo. Periódicamente, los medios de control (114) del robot (100) monitorizan, mediante el sensor del nivel de líquido en el depósito (156) si el nivel del líquido en el depósito (150) del robot (100) se encuentra en el nivel predeterminado como nivel mínimo.

Adicionalmente, se puede disponer de un sensor de humedad en la mopa (157), los medios de control (114) del robot (100) monitorizan, si el nivel de humedad en la mopa (151) se encuentra en el nivel predeterminado como nivel mínimo. En caso negativo, el robot (100) continúa la limpieza por el área de trabajo; mientras que, en caso afirmativo, los medios de control (114) almacenan la ubicación concreta, como coordenada de referencia, en donde se ha producido cualquiera de los anteriores eventos gracias a la señal recibida por el sensor LIDAR (107). Posteriormente, el robot (100) vuelve a la estación de mantenimiento (200) para realizar una operación de mantenimiento y se acopla e intercambia la información necesaria con la estación (200) a través de los sensores infrarrojos de comunicación (104, 205) presentes en cada aparato.

Con el robot (100) acoplado en a estación (200), los medios de control (212) de la estación de mantenimiento (200) mandan la orden a los medios de impulsión de líquidos (207) para que comience el suministro de líquido desde el depósito de líquidos (201) de la estación (200) al depósito de líquidos (150) del robot (100) a través del puerto de suministro de líquidos (204), los medios de canalización (208) y el orificio de llenado automático (153). Una vez el sensor del nivel de líquido en el depósito (156) detecta que el nivel del líquido en el depósito del robot se encuentra en el nivel predeterminado como nivel máximo, se detiene el suministro de líquidos mediante la detención de los medios de impulsión (207) de la estación de mantenimiento (200); conformando así una operación de mantenimiento, que en este caso, es de relleno de líquido del depósito del robot (100).

En virtud del mapa de superficie de trabajo construido gracias al sensor LIDAR (107), en una operación de limpieza, el robot (100) conoce el área restante a ser limpiada. Si el volumen de líquido necesario fuese menor al volumen máximo del depósito de líquidos (150), el suministro de agua se detiene una vez rellenada la cantidad de líquido necesaria. De esta manera se ahorra tiempo en las labores de mantenimiento y el robot (100) ha de arrastrar una masa menor durante su movimiento.

Por último, el robot (100) se desacopla de la estación de mantenimiento (200) y retoma las labores de limpieza en la ubicación donde se detuvo la operación de limpieza, para realizar una operación de mantenimiento. Esta ubicación queda registrada como coordenada de referencia.

El proceso reivindicado en el método presentado queda reflejado en las FIGS 10 y 11, las cuales muestran un supuesto de operación de limpieza interrumpida por un evento que genera una operación de mantenimiento, de manera que asegura la continuación de la limpieza en un punto concreto dentro del área de trabajo tras haberse quedado el robot (100) sin líquido en el depósito (150).

Ante una eventual falta de líquido en el depósito de líquidos (201) de la estación de mantenimiento (200) detectado por el sensor del nivel de líquido (209), se emite una alerta luminosa a través del indicador luminoso (203) del cuerpo principal (210). Además, esta alerta se realiza a través de un dispositivo conectado de manera inalámbrica de manera que el usuario pueda rellenar con la mayor inmediatez posible el depósito (201) accediendo a él a través de la tapa superior (213).

La aplicación industrial de la presente invención es clara, ya que permite obtener un sistema de limpieza compuesto por un robot de limpieza (100) y una estación de mantenimiento (200) con un alto grado de autonomía que evite casi por completo la interacción humana, optimizando además los recursos hídricos y energéticos disponibles. Además, el sistema garantiza la completa limpieza en húmedo de la superficie de trabajo, en una operación de limpieza.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Robot de limpieza (100) concebido para realizar una operación de limpieza en húmedo en comunicación con una estación de mantenimiento (200) configurada para recibir (202, 205) al robot de limpieza (100) en una operación de mantenimiento, como por ejemplo rellenar el depósito de líquidos (150; 201); y que comprende, al menos;

a. Un depósito de líquidos (150) con al menos un sensor de nivel líquidos (156; 209) instalado de manera que establece un nivel objetivo. b. Medios de localización, como por ejemplo un LIDAR (107);

c. Medios de limpieza (151, 161) activables; y,

d. Medios de control (114) configurados para, al menos, activar los medios de localización cuando el nivel de líquido en el depósito (156) alcance el nivel objetivo, estableciendo una coordenada de referencia, antes de dirigirse, el robot de limpieza (100) a la estación de mantenimiento (200) a realizar una operación de mantenimiento;

Caracterizado por que los medios de control (114) del robot de limpieza (100) están configurados para, en una operación de limpieza del robot de limpieza (100) interrumpida por un evento que genere una operación de mantenimiento, no activar los medios de limpieza (151, 161) hasta alcanzar la coordenada de referencia.

2. Método de limpieza según la reivindicación anterior, en donde la unidad de control está configurada para comparar la cantidad de líquido presente en el depósito (150) con unos niveles de líquidos predeterminados a través del sensor de nivel de líquido (156), y que comprende los siguientes pasos a ejecutar:

a. Una tarea de limpieza en húmedo mientras el nivel de líquido en el depósito (150) del robot de limpieza (100) se encuentra por encima del nivel predeterminado como mínimo;

b. Una tarea de vuelta a la estación de mantenimiento (200), previo guardado de la coordenada de referencia, cuando el nivel de líquido en el depósito (150) del robot de limpieza (100) se encuentra en el nivel predeterminado como nivel mínimo, y el posterior acoplamiento del robot de limpieza (100) en la estación de mantenimiento (200) en virtud de la comunicación entre los medios de comunicación con la estación de mantenimiento (104) y medios de comunicación con el robot de limpieza (205);

c. Una orden de ejecución del llenado del depósito (150) del robot de limpieza (100) a los medios de control (212) de la estación de mantenimiento (200) hasta que el nivel de líquido del depósito (150) del robot de limpieza (100) alcance el nivel predeterminado como nivel máximo.

d. Una reanudación de la tarea de limpieza en húmedo en la coordenada de referencia, es decir, el lugar donde los medios de control (114) recibieron la señal del sensor de nivel de líquidos (156) indicando un nivel igual al predeterminado como nivel mínimo.

3. Método de limpieza según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el robot de limpieza (100) comprende adicionalmente un sensor de humedad en la mopa (157) caracterizado por que los medios de control (114) del robot de limpieza (100) están configurados para comparar el nivel de humedad en la mopa (151) con unos niveles de humectación predeterminados a través del sensor de humedad (157) para ejecutar: a. Una tarea de limpieza en húmedo mientras el nivel de humectación de la mopa (151) del robot de limpieza (100) se encuentra por encima del nivel predeterminado como mínimo;

b. Una tarea de vuelta a la estación de mantenimiento (200), previo guardado de la coordenada de referencia, cuando el nivel de líquido en el depósito (150) del robot de limpieza (100) se encuentra en el nivel predeterminado como nivel mínimo y cuando el nivel de humectación de la mopa (151) del robot de limpieza (100) se encuentra en el nivel predeterminado como nivel mínimo, y el posterior acoplamiento del robot de limpieza (100) en la estación de mantenimiento (200) en virtud a la comunicación entre los medios de comunicación con la estación de mantenimiento (104) y medios de comunicación con el robot de limpieza (205);

c. Una orden de ejecución del llenado del depósito (150) del robot de limpieza (100) a los medios de control (212) de la estación de mantenimiento (200) hasta que el nivel de líquido del depósito (150) del robot de limpieza (100) alcance el nivel predeterminado como nivel máximo.

d. Una reanudación de la tarea de limpieza en húmedo en la coordenada de referencia, es decir, en el lugar donde los medios de control (114) recibieron la señal del sensor de nivel de líquidos (156) indicando un nivel igual al predeterminado como nivel mínimo y la señal sensor de humedad en la mopa (157) indicando un nivel de humectación igual al predeterminado como nivel mínimo.

4. Sistema de limpieza, conforme a cualquiera de las anteriores reivindicaciones, donde los medios de control (114) del robot de limpieza (100) reciben la señal de un sensor LIDAR (107) situado en la parte superior del cuerpo principal (101) del robot (100) para ubicar las coordenadas exactas donde dichos medios de control (114) recibieron la señal del sensor de nivel de líquidos (156) indicando un nivel igual al predeterminado como nivel mínimo y/o la señal sensor de humedad en la mopa (157) indicando un nivel de humectación igual al predeterminado como nivel mínimo, así como para estimar el volumen de agua necesario que debe suministrar la estación de mantenimiento (200) en una operación de llenado en función del área restante a ser limpiada en húmedo.

5. Sistema de limpieza conforme a cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la estación de mantenimiento (200) comprende un sensor de nivel de líquido (209) del depósito de líquidos (210) y, al menos, un indicador luminoso (214) configurado para emitir un señal de alarma al recibir la señal de ausencia de líquido por parte del sensor de nivel de líquido (209) durante la ejecución del llenado del depósito (150) del robot de limpieza (100) a través de los medios de canalización de líquidos de la estación de mantenimiento (208).

6. Sistema de limpieza según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la estación de mantenimiento (200) comprende un depósito de recolección de residuos (202), un motor de vaciado de residuos (211) y un puerto de admisión de residuos (203), de manera que los medios de control (212) ejecutan la activación del motor de vaciado de residuos (211) para llevar a cabo el vaciado de los residuos alojados en el robot de limpieza (100) a través del puerto de admisión de residuos (203) para su posterior almacenamiento en el depósito de recolección de residuos (202) situado en el interior del cuerpo principal (210) de la estación de mantenimiento (200) de manera simultánea al llenado del depósito (150) del robot de limpieza (100) por parte de la estación de mantenimiento (200).