少なくとも本体及び緩衝器を有する装置、並びに斯かる装置を有するロボット掃除機

专利摘要:
装置１は、本体２と、面上の該装置の移動の間に障害物との衝突により引き起こされる衝撃から該本体を保護するための該本体に移動可能に装着された緩衝器６と、を有する。該緩衝器は、該緩衝器が該本体に対して移動可能な方向に対して少なくとも略垂直な方向に延在する少なくとも１つのばね９により、該本体に装着される。更に、斯かる装置を有するロボット掃除機が提供される。
公开号:JP2011510732A
申请号:JP2010544825
申请日:2009-01-23
公开日:2011-04-07
发明作者:ロナルド；エム シュナイデル；イェロエン デッケルス；ヤン；ダブリュ ブルッゲルス；ロベルトゥス；エム；ジー ライス
申请人:コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ；
IPC主号:A47L9-00

专利说明:

[0001] 本発明は、装置であって、本体と、面上の前記装置の移動の間に障害物との衝突により引き起こされる衝撃から前記本体を保護するための前記本体に移動可能に装着された緩衝器と、を有する装置に関する。]
[0002] 本発明はまた、斯かる装置を有するロボット掃除機に関する。]
[0003] 前記緩衝器は、本体に対する衝撃のみならず障害物に対する衝撃をも緩和する。]
背景技術

[0004] 米国出願公開US2005/0021181は、斯かる装置を有するロボット掃除機であって、面上を該ロボット掃除機を移動させるために本体がモータにより駆動されるロボット掃除機を開示している。予期しない障害物との突然の衝突により引き起こされる衝撃を緩和するための半円形の環状緩衝器が、本体に装着されている。該緩衝器は、１つの所定の方向に、本体に対して移動可能である。]
発明が解決しようとする課題

[0005] しかしながら、ロボット掃除機が面上を移動させられる場合、障害物は何処にでも位置し得るため、衝撃の方向は、該ロボット掃除機が移動する面に平行ないずれの方向のものともなり得る。]
[0006] 緩衝器が本体に対して移動可能な方向と平行でない方向における衝撃は、依然として本体に損傷を引き起こし得る。]
[0007] 斯かる問題は、ロボット掃除機にのみ生じるものではなく、その他の面上を移動可能なモータ駆動による又は手動で動かされる装置にも生じる。]
[0008] 更に、米国出願公開US-A1-2005/0021181によるロボット掃除機は、本体に対する緩衝器の移動をガイドするための、特殊なガイド素子を必要とする。]
[0009] 本発明の目的は、本体に対する緩衝器の動き及びガイドが単純な方法で実現される装置を提供することにある。]
課題を解決するための手段

[0010] 本目的は、前記緩衝器が、前記緩衝器が前記本体に対して移動可能な方向に対して少なくとも略垂直な方向に延在する少なくとも１つのばねにより、前記本体に装着されることにより、本発明による装置により達成される。]
[0011] ばねが、緩衝器が移動可能な方向に少なくとも略垂直に延在するという事実により、緩衝器が本体に対して移動したときに該ばねは曲がることとなる。該ばねが、本体が移動可能な面に平行な全ての方向に曲げられ得る場合には、緩衝器もまた、これらの全ての方向に、本体に対して移動可能となる。]
[0012] 更に、該ばねは、本体に対する緩衝器の移動についてのガイド手段として機能し、それにより別個のガイド手段が必要でなくなる。]
[0013] 該ばねがコイルばねである場合には、該ガイドは、互いの上をスライドするコイルばねの巻線により実現される。]
[0014] 本発明による装置の一実施例は、前記緩衝器が、少なくとも略環状であり、前記本体を少なくとも略囲むことを特徴とする。]
[0015] 斯かる緩衝器により、本体は全体的に保護され、緩衝器は、前記面に平行に延在する全ての方向に、本体に対して移動可能となる。各方向において緩衝器が移動可能な距離は、各方向における緩衝器と本体との間の間隔に依存する。]
[0016] 本発明による装置の別の実施例は、前記緩衝器が、互いに対して平行に延在し、且つ前記本体に対して前記緩衝器が移動可能な方向に対して少なくとも略垂直である、少なくとも３つのばねにより、前記本体に装着されたことを特徴とする。]
[0017] 該少なくとも３つのばねは、本体に対する緩衝器の優れた接続及び支持を確実にする。]
[0018] 本発明による装置の更なる実施例は、前記ばねがプリテンションされた張力ばねであることを特徴とする。]
[0019] 斯かるプリテンションされた張力ばねは、本体に対する緩衝器のいずれの特定の望ましい挙動についても最適化されたばねが見出されるように曲げられたときの全ての種類の力−変位特性について得られ得る。更に、斯かるタイプのばねは、巻線を互いに対して押し付け、それにより本体に対する緩衝器の移動のための十分なガイドを提供する。]
[0020] 本発明による装置の他の実施例は、前記ばねが、所定の値より小さな力の下では比較的大きな剛性を持ち、前記所定の値を超える力の下では比較的小さな剛性を持つことを特徴とする。]
[0021] ばねの斯かる特徴により、緩衝器は、例えば本体が加速したときにのみ、本体に対して僅かにのみ移動することとなる。しかしながら、緩衝器に対する所定の値よりも大きな力を伴って該緩衝器が物体に当たるとすぐに、該ばねは比較的小さな剛性を呈し、本体に対する緩衝器の容易な移動を促進し、それにより本体は好適に保護される。前記緩衝器は好適には、所定の距離だけ前記本体に対して移動可能であり、前記比較的大きな剛性は、前記所定の距離の少なくとも２０％の間生じる。動作時には該剛性は、可能な限り短い距離に亘って、特定の力レベルに達するまで比較的大きい必要がある。]
[0022] 本発明による装置の更に他の実施例は、前記装置が、前記本体に対する前記緩衝器の変位を検出するための少なくとも１つのセンサと、前記検出された変位が所定の変位よりも大きい場合に前記本体の移動を停止するための停止手段と、を有することを特徴とする。]
[0023] このようにして、本体の更なる移動が防止され、損傷を受けないようにする。]
[0024] 本発明による装置の更なる実施例は、前記本体が漏斗状の面を有し、前記ばねによって前記緩衝器に接続された素子が前記漏斗状の面の上をスライドする又は転がることが可能であることを特徴とする。]
[0025] 斯かる漏斗状の表面は、該素子を、初期位置と考えられる該漏斗の最低点へとスライドさせ又は転がらせる。緩衝器が衝突されるとすぐに、該緩衝器はばね及び該素子と共に、該漏斗状の表面に対して移動させられ、それにより該素子が、前記最低点よりも高い位置にまで、該漏斗状の表面上をスライドする又は転がる。緩衝器に対する外力が消えるとすぐに、該素子は、前記最低点へと該漏斗状の表面上をスライドして又は転がって戻り、それにより、ばね及び該素子に装着された緩衝器が、それぞれの初期位置へと戻る。]
[0026] 本発明はまた、ここで前述した装置を有するロボット掃除機に関する。本体は斯かるロボット掃除機によりモータ駆動され、所定のパターンか又はランダム的なパターンで面上を移動させられる。該面上の移動の間、障害物が当たり得る。斯かる場合には、緩衝器が本体に対して移動し、それによりばねが曲げられる。該移動は好適にはセンサにより検出され、その後本体が停止される。]
[0027] 本発明は、添付図面を参照しながら、以下により詳細に説明される。]
図面の簡単な説明

[0028] 本発明による装置の断面図である。
本体に対する２つの異なる位置において示された緩衝器を伴う、図１Ａに示された装置の断面図である。
図１Ａに示された装置の断面平面図である。
曲げられたときのプリテンションされた張力コイルばねのばね特性を示す図である。
図３に示されたものと類似するばね特性を示す。
本発明による装置の更なる実施例の断面図である。
本発明によるロボット掃除機の実施例の正面斜視図である。
本発明によるロボット掃除機の実施例の後面斜視図である。] 図１Ａ 図３
実施例

[0029] 図面において、同一の部分は同じ参照番号により示されている。]
[0030] 図１Ａ、１Ｂ及び２は、本発明による装置１を示しており、装置１は、筐体３と該筐体３の対向する側面に配置された走行輪の２つの対４、５を備えた、モータにより駆動される本体２を有する。装置１はまた、垂直方向に延在する４つのコイルばね９により本体２に接続された、緩衝器６を有する。緩衝器６は、本体２を囲む環状の部分７を有し、本体２から或る距離をおいて配置され、環状の部分７は、ばね９が接続されたカバー部８に接続される。緩衝器６の外面はセンサ層１０を備え、センサ層１０の機能は以下に説明される。] 図１Ａ
[0031] 図２から明らかに分かるように、本体２の両側における環状の部分７と本体２との間の距離は等しい。また、Ｘ方向における距離とＹ方向における距離とは略同じである。しかしながら、例えば本体２及び緩衝器６のための利用可能な空間、及び種々の方向における予測される衝撃力に依存して、Ｘ方向における距離とＹ方向における距離とは異なっても良い。] 図２
[0032] 図３は、二重矢印により示された方向に力が作用する、垂直方向に延在するプリテンションされた張力コイルばね９を示す。該力によって、ばね９は曲げられ、ばね９の巻線は互いに対してスライドし、互いに対して移動する。斯かるばね９の典型的な力−変位特性が本図に示されており、ここでばね９は比較的小さな力の下では比較的大きな剛性を示す（剛性は、力を変位により除算することで定義される）。特定の変位の後には、ばね９の比較的大きな変位を得るには、比較的小さな力しか必要とされない。図のこの部分において、ばね９は比較的小さな剛性を持つ。ばね９に掛かる力が取り除かれるとすぐに、ばね９は、内力の影響の下で、初期位置に戻る。] 図３
[0033] 図４は、図３に示したものと類似する図を示し、変位及び力の値を示す。] 図３ 図４
[0034] 装置１がモータにより駆動される本体２によって面上を移動させられる場合、緩衝器６は本体２に対して過度に振動しないことが望ましい。このことは、美的観点からのみならず、動きを制御する観点からも望ましい。それ故、本体２の面上の通常の移動の間には、緩衝器６の本体２に対する変位を制限するために、ばね９が比較的大きな剛性を呈することが望ましい。斯かる通常の移動の間には、緩衝器６によりばね９に掛かる力はＦｓｔｉｃｋよりも小さい必要がある。ここでＦｓｔｉｃｋは、質量Ｍｂｕｍｐｅｒに本体２の最大加速度Ａｍａｘを掛けた値よりも大きい必要がある。実際的な状況では、例えば付加的な振動及び従って加速度をもたらし得る車輪の真円度を考慮するため、３のファクタのマージンが導入される。]
[0035] 一例においては、Ｆｓｔｉｃｋは２Ｎであり、Ｘｓｔｉｃｋは０．２ｍｍであり、そのためゼロに近い力の下では剛性が１０Ｎ／ｍｍとなる。]
[0036] ＦｘがＦｓｔｉｃｋよりも大きい場合にのみ、緩衝器６は本体２に対して移動する。センサ層１０が障害物に触れるとすぐに、モータにより駆動される本体２に対してプロセッサ（図示されていない）が信号を送信し、それにより本体２の動きが停止され、反転され、又は変更される。この処理の間、本体２は該障害物の方向に更に少しだけ動き、それにより緩衝器６が本体２に当接するまた本体２に対して移動する。緩衝器６は次いで本体２に対して距離Ｌａｂｓｏｒｐｔｉｏｎだけ移動し、そこで緩衝器６に対する最大の許容可能な力Ｆｍａｘが生じる。]
[0037] Ｌａｂｓｏｒｐｔｉｏｎは該装置の安全／損傷基準、速度及び制動特性に依存する。０．３ｍ／秒で移動する４ｋｇの装置については、１０ｍｍの吸収距離Ｌａｂｓｏｒｐｔｉｏｎが十分であると分かった。１０ｍｍのＬａｂｓｏｒｐｔｉｏｎを持つ斯かる４ｋｇの装置については、Ｆｍａｘの値として４Ｎが適切であると分かった。]
[0038] ばね９はＸ方向のみならずＹ方向にも曲げられ得るため、緩衝器６はＸ、Ｙ及びφ方向において本体に対して移動させられ得る。]
[0039] 図５は、本発明による装置の他の実施例２１を示し、装置２１は装置１の緩衝器６と同様の緩衝器６を有する。装置２１はまた、漏斗状の面２３を少なくともＸ方向に、好適にはＹ方向にも（これにより実際的な漏斗形状が得られる）持つ、本体２２を有する。漏斗状の面２３は、最低点２４を持つ。Ｚ方向に延在するばね２５は、緩衝器６に接続される。ばね２５の緩衝器６とは逆側の側は、漏斗状の面２３上を転がることが可能な球２６に接続される。] 図５
[0040] 本体２２が面上を移動させられ障害物に当たると、緩衝器６は本体２２に対して変位させられ、それにより球２６が、最低点２４から上方向に面２３を転がる。該障害物によって作用させられた力が取り除かれるとすぐに、緩衝器６は初期位置に戻る。]
[0041] 最低点である点２４を持つ他のタイプの漏斗状の面２３を備えることも可能である。面２３は、最初に急な勾配を持ち、次いで緩い勾配を持っても良い。このことは、大きな剛性及び小さな剛性と同じ効果を持つこととなる。]
[0042] また、本体２に対する緩衝器６の所望の動きに依存して、異なる力−変位特性を持つ他のタイプのばねを用いることも可能である。例えば、全ての力に対して一定の剛性を持つばねが利用されても良い。]
[0043] 図６Ａ及び６Ｂは、本発明によるロボット掃除機３１の実施例を示し、ロボット掃除機３１は、標準的な掃除機に類似する２つの主なアセンブリ、即ちファンモジュール及び埃容器を有するモジュール３２と、ホース３４を介してモジュール３２に接続された掃除ヘッドモジュール３３とを有する。モジュール３２、３３は、面上を移動可能な本体と見なすことができる。各モジュール３２、３３は、動作時に障害物が当たったときに本体に対する衝撃を緩和するための、図１Ａ、１Ｂ及び２に示されたような緩衝器６を備える。該緩衝器は、障害物に対する衝撃も緩和する。] 図１Ａ 図６Ａ
[0044] 緩衝器６は図６Ａ及び６Ｂにおいては見えていない。緩衝器６は、モジュール３２、３３の本体を少なくとも略囲み、斯くしてホース３４のための空間を残す。] 図６Ａ
[0045] 要約すると、装置は、本体と、面上の該装置の移動の間に障害物との衝突により引き起こされる衝撃から該本体を保護するための該本体に移動可能に装着された緩衝器と、を有する。該緩衝器は、該緩衝器が該本体に対して移動可能な方向に対して少なくとも略垂直な方向に延在する少なくとも１つのばねにより、該本体に装着される。更に、斯かる装置を有するロボット掃除機が提供される。]
[0046] 本発明の範囲はここで前述した例に限定されるものではなく、添付する請求項に定義された本発明の範囲から逸脱することなく幾つかの修正及び変更が可能であることは、当業者には明らかであろう。本発明は図面及び以上の記述において説明され記載されたが、斯かる説明及び記載は例として示されたものであり、限定するものとみなされるべきではない。本発明は、開示された実施例に限定されるものではない。図面、説明及び添付される請求項を読むことにより、請求される本発明を実施化する当業者によって、開示された実施例に対する変形が理解され実行され得る。請求項において、動詞「有する（comprise）」及びその語形変化の使用は、請求項に記載されたもの以外のステップ又は要素の存在を除外するものではなく、不定冠詞「１つの（a又はan）」は複数を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。請求項におけるいずれの参照記号も、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。]

权利要求:

請求項1
装置であって、本体と、面上の前記装置の移動の間に障害物との衝突により引き起こされる衝撃から前記本体を保護するための前記本体に移動可能に装着された緩衝器と、を有する装置において、前記緩衝器は、前記緩衝器が前記本体に対して移動可能な方向に対して少なくとも略垂直な方向に延在する少なくとも１つのばねにより、前記本体に装着されたことを特徴とする装置。
請求項2
前記緩衝器は、少なくとも略環状であり、前記本体を少なくとも略囲むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
請求項3
前記緩衝器は、前記装置が移動可能な前記面に平行な方向において、前記本体に対して移動可能であり、前記少なくとも１つのばねは、前記面に垂直に延在することを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
請求項4
前記緩衝器は、互いに対して平行に延在し、且つ前記本体に対して前記緩衝器が移動可能な方向に対して少なくとも略垂直である、少なくとも３つのばねにより、前記本体に装着されたことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
請求項5
前記ばねはプリテンションされた張力ばねであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
請求項6
前記ばねは、所定の値より小さな力の下では比較的大きな剛性を持ち、前記所定の値を超える力の下では比較的小さな剛性を持つことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
請求項7
前記緩衝器は、所定の距離だけ前記本体に対して移動可能であり、前記比較的大きな剛性は、前記所定の距離の少なくとも２０％の間生じることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
請求項8
前記装置は、前記本体に対する前記緩衝器の変位を検出するための少なくとも１つのセンサと、前記検出された変位が所定の変位よりも大きい場合に前記本体の移動を停止するための停止手段と、を有することを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置。
請求項9
前記本体は漏斗状の面を有し、前記ばねによって前記緩衝器に接続された素子が前記漏斗状の面の上をスライドする又は転がることが可能であることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置。
請求項10
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置を有し、前記本体がモータにより駆動される、ロボット掃除機。