Movilidad de robot de cubrimiento.

Un robot autónomo (100, 200, 258, 270, 300) comprende:

un chasis (102);

un sistema de tracción (104) montado sobre el chasis (102) y configurado para maniobrar el robot

un sensor de proximidad de piso (140) ubicado en el chasis (102) y configurado para detectar una superficie de piso adyacente, el sensor (140) comprende:

un emisor de rayo (148) configurado para dirigir un rayo hacia la superficie del piso; y un receptor de rayo (150) sensible a una reflexión del rayo dirigido desde la superficie del piso y montado en un receptáculo dirigido hacia abajo (144, 146) del chasis (102); y una cubierta transparente a los rayos (152) que tiene un borde delantero (158) y un borde posterior (159) dispuesto a través de un extremo inferior del receptáculo (144, 146) para prohibir la acumulación de sedimento en el receptáculo, el borde delantero (158) elevado por encima del borde posterior (159) .

Movilidad de Robot de Cubrimiento.

Campo técnico Esta invención se relaciona con robots, y más particularmente con robots de cubrimiento autónomo.

Antecedentes Los robots autónomos son robots que pueden realizar tareas deseadas en ambientes no estructurados sin guía humana continúa. Muchas clases de robots son autónomos en algún grado. Diferentes robots pueden ser autónomos en diferentes formas. Un robot de cubrimiento autónomo atraviesa una superficie de trabajo sin la guía humana continúa para realizar una o más tareas. En el campo de la robótica orientada al hogar, oficina y/o consumidor, se han adoptado ampliamente robots móviles que realizan funciones domésticas tales como aspirar, lavar el piso, patrullar, cortar el césped y otras tareas.

La WO 2005/083541 A1 describe un sensor piezoeléctrico de residuos y un procesador de señal asociado sensibles para encontrar residuos que permite a un dispositivo de limpieza autónomo o no autónomo detectar la presencia de los residuos y en respuesta, seleccionar un modo de comportamiento, condición operativa o patrón de movimiento, tal como el cubrimiento de un área o similar. Se pueden utilizar múltiples canales sensores para permitir la detección o generación de señales de residuos diferenciales a izquierda/derecha y por lo tanto permitir a un dispositivo autónomo dirigirse en la dirección de los residuos.

La WO 02/101477 A2 muestra un sistema de control para un robot móvil que se proporciona para cubrir efectivamente un área dada al operar en una pluralidad de formas, que incluyen un modo para seguir obstáculos y un modo de rebote aleatorio. En otras realizaciones, el cubrimiento del área, tal como en espiral, u otros modos también se utiliza para aumentar la efectividad. Adicionalmente, se utiliza arquitectura con base en comportamiento para implementar el sistema de control, y se utilizan diversos comportamientos de escape para asegurar el cubrimiento completo.

Resumen La presente invención se relaciona con un robot autónomo de acuerdo con la reivindicación 1. Se describen realizaciones preferidas en las reivindicaciones dependientes 2 a 14.

Un robot de cubrimiento autónomo encontrará muchos obstáculos mientras permanece en operación. Con el fin de continuar funcionando, el robot necesitará evitar obstáculos continuamente, y liberarse por sí mismo en casos en donde sea atrapado por telas, cuerdas, u otros medios mullidos en los que se pueda enredar.

En otro aspecto, un robot autónomo incluye un chasis, un sistema de tracción montado sobre el chasis y configurado para maniobrar el robot, y un sensor de proximidad de piso montado en el chasis y configurado para detectar la superficie del piso por debajo del robot. El sensor de proximidad de piso incluye un emisor de rayos configurado para dirigir un rayo hacia la superficie del piso y un receptor de rayos sensible a la reflexión del rayo dirigido desde la superficie del piso y montado en un receptáculo del chasis dirigido hacia abajo. El sensor de proximidad de piso puede ser una unidad sustancialmente sellada (por ejemplo, en la dirección hacia abajo) y también puede incluir una cubierta transparente a los rayos que tiene un borde delantero y borde posterior dispuesto a través de un extremo inferior del receptáculo para prohibir la acumulación de sedimento, "pelusa de alfombra", pelo, o polvo doméstico dentro del receptáculo. La cubierta puede incluir un lente hecho de un material antiestático. El borde delantero de la cubierta, es decir, el borde de la cubierta en la dirección de movimiento del robot, en el borde de ataque del robot, se eleva por encima del borde posterior. La superficie inferior del receptáculo puede tener forma de cuña. En un ejemplo, el sensor de proximidad de piso incluye por lo menos un par de emisor y receptor infrarrojos, sustancialmente como se describe en "Robot con sistema de detección de obstáculos", Patente Estadounidense No. 6, 594, 844.

En una implementación, el sistema de tracción del robot incluye por lo menos una rueda de tracción suspendida del chasis y por lo menos un sensor de proximidad de piso-rueda montado en el chasis y alojado adyacente a una de las ruedas, el sensor de proximidad de piso-rueda configurado para detectar la superficie del piso adyacente a la rueda. El sistema de tracción también puede incluir un controlador configurado para maniobrar el robot lejos de un repecho percibido en respuesta a una señal recibida del sensor de proximidad de piso. En algunos casos, el sistema de tracción incluye un sensor de caída de rueda ubicado cerca de una de las ruedas y sensible al desplazamiento sustancial hacia abajo de la rueda con respecto al chasis. El sistema de tracción puede incluir un sistema de validación que valida la operabilidad de los sensores de proximidad de piso cuando caen todas las ruedas. La validación se basa en la inferencia de que todas las ruedas caídas son probablemente el resultado de un robot que es levantado del piso por una persona, y comprueba que todos los sensores de proximidad de piso no registran una superficie del piso (sin reflexión medida, o una reflexión que es muy fuerte) . Cualquier sensor que registra una superficie del piso o una reflexión muy fuerte (por ejemplo, que indica un sensor bloqueado) se considera bloqueado. En respuesta a esta detección, el robot puede iniciar una sesión de reporte de mantenimiento en el que signos o luces indican que se deben limpiar los sensores de proximidad de piso. En respuesta a esta detección, el robot prohibirá el movimiento hacia adelante hasta que se determina un procedimiento de validación de que están limpios todos los sensores de proximidad de piso y son funcionales. Cada uno de los sensores de proximidad de caída de rueda y de piso-rueda pueden incluir por lo menos un par de emisor y receptor infrarrojos.

Descripción de las figuras La Figura 1 muestra una vista en perspectiva desde arriba de un robot de cubrimiento autónomo de ejemplo. La Figura 2 muestra una vista en perspectiva desde abajo de un robot de cubrimiento autónomo de ejemplo. La Figura 3 muestra una vista en explosión de un robot de cubrimiento autónomo de ejemplo. La Figura 4 muestra una vista en perspectiva delantera de una cabeza de limpieza principal de ejemplo que se puede incorporar en un robot de cubrimiento autónomo.

La Figura 5 muestra una vista en explosión de una cabeza de limpieza principal de ejemplo que se puede utilizar con un robot de cubrimiento autónomo. La Figura 6A muestra una vista en perspectiva desde arriba de una cabeza de limpieza de borde de ejemplo que utiliza un cepillo giratorio. La Figura 6B muestra una vista en explosión de una cabeza de limpieza de borde de ejemplo. La Figura 6C muestra vistas esquemáticas de una inclinación de una cabeza de limpieza de borde de ejemplo. La Figura 7 muestra un ejemplo de una cabeza de limpieza de borde con una escobilla giratoria. La Figura 8A muestra un parachoques que se puede utilizar con el robot de cubrimiento autónomo. La Figura 8B muestra sensores de parachoques cinéticos y sensores de proximidad. La Figura 9A muestra un diagrama de bloque de un robot de ejemplo; Las Figuras 9B y 9C muestran diagramas de flujo que describen el control de movimiento y la operación de barrido. La Figura 10 muestra los sensores de proximidad de piso y una abrazadera que se puede utilizar para detectar un piso adyacente. Las Figuras 11 y 12 muestran vistas laterales y en explosión de un sensor de proximidad de piso. La Figura 13 muestra una vista en explosión de una cubierta utilizada con el sensor de proximidad de piso mostrado en las Figuras 11 y 12. La Figura 14 es una vista en explosión que muestra un ejemplo de un ensamble de rodachina. La Figura 15 es una vista en explosión que muestra un ejemplo de un sensor de caída de rueda. La Figura 16 es una vista de sección transversal que muestra un ejemplo de un ensamble de rodachina. Las Figuras 17A-H ilustran ejemplos de métodos para desenredar robots de cubrimiento con diversas configuraciones de cabezas de limpieza. La Figura 17A ilustra un método para desenredar que se puede utilizar con un robot de cubrimiento que tienen un rodillo agitador.

La Figura 17B ilustra un método para desenredar que se puede utilizar con un robot de cubrimiento que tiene un rodillo agitador y un rodillo de cepillo.

La Figura 17C tiene una vista lateral y una vista inferior que ilustra un método para desenredar un robot de cubrimiento con rodillos de agitación duales.

La Figura 17D ilustra un método alterno para desenredar con el robot mostrado en la Figura 17C.

La Figura... [Seguir leyendo]

1. Un robot autónomo (100, 200, 258, 270, 300) comprende:

un chasis (102) ; un sistema de tracción (104) montado sobre el chasis (102) y configurado para maniobrar el robot

un sensor de proximidad de piso (140) ubicado en el chasis (102) y configurado para detectar una superficie de piso adyacente, el sensor (140) comprende:

un emisor de rayo (148) configurado para dirigir un rayo hacia la superficie del piso; y un receptor de rayo (150) sensible a una reflexión del rayo dirigido desde la superficie del piso y montado en un receptáculo dirigido hacia abajo (144, 146) del chasis (102) ; y una cubierta transparente a los rayos (152) que tiene un borde delantero (158) y un borde posterior (159) dispuesto a través de un extremo inferior del receptáculo (144, 146) para prohibir la acumulación de sedimento en el receptáculo, el borde delantero (158) elevado por encima del borde posterior (159) .

2. El robot de la reivindicación 1 en donde el sensor de proximidad de piso (140) comprende por lo menos un par de emisor (148) y receptor (150) infrarrojo.

3. El robot de la reivindicación 1 o reivindicación 2 en donde el sistema de tracción (104) comprende:

por lo menos una rueda de tracción (162) suspendida desde el chasis (102) ; y por lo menos un sensor de proximidad de piso-rueda (168) ubicado en el chasis (102) y alojado adyacente a una de las ruedas (112, 114, 116, 164) , el sensor de proximidad piso-rueda (168) se configura para detectar la superficie de piso adyacente a dicha una de las ruedas (112, 114, 116, 164) .

4. El robot de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3 en donde el sistema de tracción (104) comprende adicionalmente un controlador (108) configurado para maniobrar el robot lejos de un repecho percibido en respuesta a una señal recibida desde el sensor de proximidad de piso (140) .

5. El robot de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4 en donde el sistema de tracción (104) comprende adicionalmente un sensor de caída de rueda (166) alojado cerca de una de las ruedas (112, 114, 116, 164) y sensible al desplazamiento sustancial hacia abajo de dicha una de las ruedas con respecto al chasis (102) .

6. El robot de la reivindicación 5 en donde el sistema de tracción (104) comprende adicionalmente un sistema de validación (108) que valida la operabilidad de los sensores de proximidad de piso (140) cuando caen las ruedas, y/o en donde el sensor de caída de rueda (166) comprende por lo menos un par de emisor (170) y receptor (172) infrarrojo.

7. El robot de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la superficie inferior (156) del receptáculo (144, 146) tiene forma de cuña.

8. El robot de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7 en donde la cubierta (152) comprende un lente (154) .

9. El robot de una cualquiera de las reivindicaciones 1-8 en donde la cubierta (152) comprende un material antiestático.

10. El robot de la reivindicación 9, en donde el material antiestático tiene propiedades conductoras o disipadoras.

11. El robot de la reivindicación 9 o 10, en donde el material antiestático se selecciona de un policarbonato antiestático, óxido de cobre dopado o policarbonato recubierto, Lexan antiestático, polietileno antiestático, aleación de ABS/policarbonato antiestático.

12. El robot de una cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en donde la cubierta (152) hace tierra mediante una ruta conductora a tierra.

13. El robot de la reivindicación 10, en donde el material antiestático es ABS 747 y PC 114R o 1250Y mezclado con un polvo antiestático.

14. El robot de una cualquiera de las reivindicaciones 9-13, en donde una cubierta de robot, el chasis (102) , y otras partes son por lo menos en parte antiestáticas, disipadoras y/o conductoras, con el fin que la cubierta antiestática haga tierra (152) .

Receptores IRBinoculares (x2) Microcontroladorde Parachoques

Sensores deRepecho (x4)

Interruptorde Rodachina

Controlador

de Parlante Codificador

Controlador deRueda Izquierda Sensor deCorriente deMotorInterruptorde Caída Receptor IR

Sensor deResiduos (x2)

Procesadorde Audio ROM FLASH Micro-

Transceptor RF

controladorPrincipal Puerto Serial Control dePotencia Carga/Coulometría Controlador deCepillo Principal Sensor deCorriente deMotor Sensor deParachoques (x2)

RegistrosLEDsde

Segmento

Cambio 7 Botones

Extra

Controlador LCD

LCD

Clave deSeguridad

Circuito deGuarda Controlador deMotor de Vacío Sensor deCorriente deMotor Interruptor deInmovilidad Controlador deCepillo Lateral Sensor deCorrientede Motor

Codificador Controlador deRueda Derecha Sensor deCorrientede MotorInterruptorde Caída Receptor IR

DIRECCIÓN DE TRABAJO DEL ROBOT