用于清洁机器人的具有不同长度和/或角度的刷毛的侧刷和侧刷偏转器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年5月15日递交的序列号为62/506,203的美国临时专利申请的权益，该美国临时专利申请的全部内容通过引用的方式被并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及清洁机器人，并且更具体地涉及用于清洁机器人的侧刷。
背景技术
清洁机器人(例如，机器人真空吸尘器、机器人拖把、机器人除尘器等)可基于一种或多种编程的清洁模式(例如，墙壁跟随模式、随机图样模式、定点模式等)来清洁表面(例如地板)。清洁模式会使清洁机器人按照一个或多个预编程指令来横穿地板。在横穿地板时，清洁机器人会使用清洁工具(例如，真空系统、拖把、尘垫等)来清除地板上的碎屑。
例如，机器人真空吸尘器可以包括一个或多个从动轮、真空系统和侧刷。侧刷的一个示例可以具有从毂部延伸并且围绕毂部的外周间隔开的刷毛簇。侧刷的另一示例可以具有单独地从毂部并且连续地围绕毂部延伸的单独的刷毛。刷毛可延伸超出机器人真空吸尘器的外周，使得侧刷的旋转将碎屑沿机器人真空吸尘器的方向推动超出机器人真空吸尘器的外周。例如，侧刷可以将房间角落的碎屑推入真空系统的吸入口。
附图说明
从以下对根据所要求保护的主题的实施例的详细描述，所要求保护的主题的特征和优点将变得显而易见，该描述应参照附图来考虑，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的包括侧刷的清洁机器人的示例的示意性平面图。
图2A是根据本发明的实施例的具有从毂部单独延伸的不同长度的刷毛的侧刷的示例的示意性平面图。
图2B是根据本发明的实施例的侧刷的示例的示意性侧视图，该侧刷具有从毂部相对于毂部以不同角度延伸的刷毛。
图2C是根据本发明的实施例的可用于形成图2A和图2B所示的侧刷的刷毛条的示例的示意性透视图。
图3是侧刷的另一实施例的透视图，该侧刷包括从毂部以不同的长度和角度单独延伸的刷毛。
图4是图3的与根据本发明的实施例的清洁机器人联接的侧刷的透视图。
图5是清洁机器人的另一实施例的底视图，该清洁机器人包括侧刷和侧刷偏转器。
具体实施方式
根据本文公开的实施例的用于清洁机器人的侧刷包括从毂部相对于毂部以不同的长度和/或角度延伸的刷毛。毂部可被构造成可旋转地联接至清洁机器人。在一些实施例中，多个刷毛单独地延伸且连续地围绕毂部的至少一部分延伸。侧刷可以包括例如不同长度和/或相对于毂部成不同角度的刷毛组。
通过改变刷毛长度和/或刷毛角度中的一个或多个，可以改善清洁机器人的性能。较长的刷毛能够实现更远的触及范围和更大的扫掠面积，而较短的刷毛则可以减少对被清洁的表面上的物品的干扰。例如，当旋转时，侧刷可以接合存在于地板上的一个或多个表面处理件(例如，区域地毯)。具有长度相同并以相同角度延伸的刷毛的侧刷可能具有与例如存在于地板上的区域地毯相缠绕的趋势。通过调节一个或多个刷毛的长度和/或角度，可以使侧刷将被缠绕的可能性变得较小。
图1示出了清洁机器人100的示例的示意性平面图，该清洁机器人100具有主体102、多个从动轮104和至少一个侧刷106。从动轮104联接到至少一个驱动马达108，使得驱动马达108的致动引起从动轮104推动清洁机器人100横跨表面110(例如，地板)。侧刷106可旋转地联接到主体102，使得联接到侧刷106的刷马达116引起侧刷106旋转。替代性地，侧刷106可以联接到驱动马达108，使得驱动马达108可以引起侧刷106旋转。
侧刷106的旋转可沿真空入口118的方向推动表面110上的碎屑。在一个示例中，侧刷106的至少一部分延伸超出主体102的外周，使得邻近主体102的碎屑可以被推入真空入口118。真空入口118流体地联接至真空马达120，使得空气从真空入口118通过碎屑收集器122被吸入真空出口124。携带在通过真空入口118吸入的空气中的碎屑的至少一部分沉积在碎屑收集器122内。在一些情况下，在碎屑收集器122和真空出口124之间延伸的空气流路径内设置一个或多个过滤器，以收集未沉积在碎屑收集器122中的任何碎屑。
图2A示出了具有不同长度的刷毛的侧刷200的示意性平面图，其可以是图1的侧刷106的示例。如图所示，侧刷200包括毂部202和多个刷毛204，该多个刷毛204单独地远离毂部202的外周表面206延伸。刷毛204可以联接到毂部202，使得刷毛204连续地围绕毂部202延伸，从而形成整个圆形或部分圆形的刷构造。如本文中所使用的，如果多个刷毛304共同地从毂部302的周界(例如，圆周)并且围绕该周界的至少80％延伸，并且每个刷毛204和至少一个相邻的刷毛204之间的间隔距离210小于或等于多个刷毛204中最宽的刷毛204的宽度的两倍，则刷毛204被定义为连续地围绕毂部202延伸。例如，间隔距离210可以小于或等于多个刷毛204中最宽的刷毛204的一个宽度，其在多个刷毛204中最宽的刷毛204的宽度的一半到两倍的范围内，和/或每个刷毛204的至少一部分可以与至少一个其他刷毛204直接相邻(例如，接触)。可以在相邻刷毛204的端部之间和/或在相邻刷毛204的基部之间测得间隔距离210。
每个刷毛204可以联接到公共载体或基板(例如，刷毛条)并从公共载体或基板延伸，该公共载体或基板至少部分地外接在毂部202的外周表面206上。在一些情况下，刷毛204完全外接在毂部202上。在所示的示例中，刷毛204是作为单独的刷毛，而不是刷毛簇从毂部202延伸。
在所示的实施例中，第一多个刷毛212具有第一刷毛长度214，而第二多个刷毛216具有第二刷毛长度218。如本文中所使用的，刷毛204的长度是在毂部202的外周表面206与刷毛204的最远端部之间测得的。在所示的实施例中，测得第一刷毛长度214小于第二刷毛长度218。第一刷毛长度214与第二刷毛长度218的比值可以例如在5:6至1:3的范围内。作为进一步的示例，第一刷毛长度214与第二刷毛长度218的比值可以在2:3至1:2的范围内。作为更进一步的示例，第一刷毛长度214与第二刷毛长度218的比值可以是1:1。
尽管所示实施例包括具有两个不同长度的刷毛组，但是在其他实施例中，各个刷毛和/或刷毛组可以具有多于两个的不同长度。在一些情况下，多个刷毛204中的每个刷毛可以具有如下刷毛长度，测得该刷毛长度与多个刷毛204中的相邻刷毛的刷毛长度不同。换句话说，刷毛204的长度随着刷毛204沿着毂部202的外周表面206延伸而变化。在这些情况下，刷毛204可以根据它们的长度布置，使得刷毛204的远端部220共同地限定出波形形状的图案。示例波形形状图案可以包括正弦波形图案、方波波形图案、梯形波形图案和/或任何其他波形图案。
在所示的实施例中，第一多个刷毛212围绕毂部202延伸第一圆周距离221，而第二多个刷毛216围绕毂部202延伸第二圆周距离223。可以测得第一圆周距离221与第二圆周距离223的比值在8:1至1:2的范围内。作为进一步的示例，可以测得第一圆周距离221与第二圆周距离223的比值在4:1至1:1的范围内。作为更进一步的示例，可以测得第一圆周距离221与第二圆周距离223的比值在3:1至1:1的范围内。
侧刷200的扫掠面积222可以被定义为在侧刷200旋转一圈时至少一个刷毛204通过的面积。刷毛204占据的扫掠面积222的比例可能影响侧刷200的清洁效果。例如，刷毛204可占据扫掠面积的至少40％、扫掠面积的至少50％、扫掠面积的至少60％、扫掠面积的至少70％、扫掠面积的至少80％、扫描面积的至少90％，或任何其他合适的比例。
图2B示出了侧刷201的示例的示意性平面图，该侧刷201具有相对于毂部202成不同角度的刷毛。如上所述，侧刷201可具有全部为相同长度或不同长度的刷毛。如图所示，侧刷201在井部224内可旋转地连接至清洁机器人100，使得侧刷201围绕总体垂直于地板228延伸的旋转轴线226旋转。井部224在清洁机器人100内限定出凹入区域，该凹入区域从清洁机器人100的面向地板的表面230沿远离地板228的方向延伸。
侧刷201包括多个刷毛204，该多个刷毛204远离毂部202的外周表面206延伸。如图所示，一个或多个刷毛204与毂部202的外周表面206、旋转轴线226和/或垂直于地板228的轴线形成第一角度θ，而至少另一个刷毛204与外周表面206、旋转轴线226和/或垂直于地板228的轴线形成第二角度α。如图大体所示，第一角度θ和第二角度α均在刷毛204与外周表面206和/或旋转轴线226之间竖直地测得。可以选择第一角度θ，以使得刷毛204从毂部202沿总体上朝向清洁机器人100的面向地板的表面230的方向延伸。在一些情况下，至少一个刷毛204的至少一部分接合(例如，接触)面向地板的表面230。可以选择第二角度α，以使得刷毛204从毂部202沿总体上朝向地板228的方向延伸。在一些情况下，至少一个刷毛204的至少一部分接合(例如，接触)地板228。尽管示意图示出了两个刷毛和两个不同的角度，但是各个刷毛和/或刷毛组可以从毂部202以多于两个的不同角度延伸。
在所示的实施例中，测得第一角度θ小于第二角度α。例如，测得第一角度θ可以小于90°，而测得第二角度α可以大于90°。作为更具体的示例，测得第一角度θ可以在40°至90°的范围内，而测得第二角度α可以在90°至140°的范围内。刷毛204可以从毂部202以在这些范围内变化的角度延伸。这样，刷毛204通常可被描述为限定出围绕毂部202延伸的波形形状图案。例如，刷毛204可围绕毂部202延伸，从而形成正弦波形图案、方波波形图案、梯形波形图案，和/或任何其他波形图案。
图2C示出了可用于形成侧刷的刷毛条的示例的示意性透视图。刷毛条包括多个刷毛204，该多个刷毛204从可以围绕着毂部202联接的载体或基板208延伸。在一些情况下，基板208联接到毂部202的外周表面206，使得刷毛204从毂部202延伸。例如，基板208可以粘结地联接到外周表面206。在一些情况下，基板208的至少一部分被接纳在毂部202内的凹槽内，使得刷毛204沿着毂部202的外周边缘延伸。在其他实施例中，每个刷毛204可以直接联接到毂部202。在一些情况下，毂部202可以包括能够接纳相应刷毛204的至少一部分的多个开口。此外或替代性地，一个或多个刷毛204可以从毂部202形成或模制到毂部202中。
图3示出了带有具有不同长度和不同角度的刷毛的侧刷300的透视图，这可以是图1的侧刷106的示例。侧刷300包括毂部302、多个刷毛304和连接器306。连接器306被构造成将侧刷300可旋转地联接到清洁机器人(例如，图1的清洁机器人100)。如图所示，连接器306从毂部302延伸，使得连接器306可被接纳在清洁机器人的相应容纳件内。替代性地，连接器306可以是至少部分地延伸穿过毂部302的容纳件，使得连接器306可以接纳从清洁机器人延伸的相应突出部。
如图所示，当联接到毂部302时，第一多个刷毛308沿清洁机器人的方向延伸，而第二多个刷毛310沿远离清洁机器人的方向延伸。换句话说，第一多个刷毛308和第二多个刷毛310沿着毂部302的旋转轴线312朝大体相反的方向(例如，朝上和朝下)延伸。刷毛308、310的不同角度可以例如通过使刷毛弯折或永久变形、通过使刷毛从毂部302或从载体(例如，图2C中的基板208)以不同的角度延伸和/或通过具有从毂部302延伸的结构(例如突出部)来形成。
图4示出了联接到清洁机器人400的侧刷300的示例，清洁机器人400可以是图1的清洁机器人100的示例。侧刷300可以在防撞件402附近可旋转地联接到清洁机器人400，使得刷毛308和/或刷毛310的至少一部分延伸超出清洁机器人400。在其他实施例中，刷毛308和/或刷毛310可以延伸不超出清洁机器人400的外周。
在所示的实施例中，第一多个刷毛308沿清洁机器人400的方向延伸。在一些情况下，第一多个刷毛308的至少一部分接合(例如，接触)清洁机器人400的底表面404。这样，当侧刷300旋转时，第一多个刷毛308沿着清洁机器人400的底表面404滑动。第二多个刷毛310可以沿远离清洁机器人400的方向延伸，使得第二多个刷毛310的至少一部分接合表面(例如，地板)。这样，当侧刷300旋转时，第二多个刷毛310可沿清洁机器人400的方向(例如，沿真空入口的方向)推动残留在表面上的碎屑。
在一些实施例中，清洁机器人400包括一个或多个传感器。传感器可包括例如悬崖传感器406，该悬崖传感器406能够检测清洁机器人400行进的表面的高度变化。悬崖传感器406可用于防止清洁机器人400横越高度的突然变化大于预定值的区域。例如，当清洁机器人400靠近楼梯间的边缘时，清洁机器人400可停止和/或转离楼梯间，使得清洁机器人400不会从一个或多个台阶摔下来。
在所示的实施例中，当侧刷300旋转时，较长的刷毛310而不是较短的刷毛308在悬崖传感器406和表面之间通过。这样，侧刷300的旋转就不会干扰悬崖传感器的运行。在侧刷包括相同长度的刷毛的其他实施例中，刷毛可以单独从毂部延伸，并且在各个刷毛之间具有一定的间隔，当刷毛在悬崖传感器406和表面之间通过时，该间隔允许悬崖传感器运行。
还如图4所示，在一些情况下，刷毛304连续地围绕毂部302但没有完全包围毂部302延伸。例如，刷毛304可围绕毂部302的至少80％、毂部302的至少90％、毂部302的至少95％、毂部302的至少99％，或任何其他合适的圆周距离而延伸。此外，尽管在本文中已将毂部302总体上示为具有圆形横截面，但是这种构造是非限制性的。例如，毂部302可以具有正方形的横截面、矩形的横截面、三角形的横截面、八边形的横截面、五边形的横截面，或任何其他合适的横截面。
尽管所示实施例示出了具有不同长度和/或角度的多组刷毛，但是侧刷可仅包括具有一种长度和/或角度的一组刷毛和具有另一种长度和/或角度的一组刷毛。尽管示例性实施例示出了单独地且连续地围绕毂部延伸的刷毛，但是包括具有不同长度和/或相对于毂部的不同角度的刷毛的侧刷也可以由从毂部延伸的刷毛簇形成。
图5示出了清洁机器人100的一个实施例的示例，该清洁机器人100包括一个或多个侧刷碎屑偏转器500。清洁机器人100可包括主体102、多个从动轮104和至少一个侧刷106。从动轮104联接到至少一个驱动马达108(为清楚起见未示出)，使得驱动马达108的致动引起从动轮104推动清洁机器人100横越表面110(例如，地板)。侧刷106可旋转地联接到主体102，使得联接到侧刷106的刷马达116(为清楚起见未示出)和/或驱动马达108引起侧刷106的旋转。
侧刷106可包括对本领域技术人员已知的任何侧刷设计。在至少一个实施例中，如图5中大体上所示，一个或多个侧刷106可包括从毂部202延伸的一个或多个刷毛204簇505，在所示的实施例中，侧刷106包括具有相同长度的多个刷毛204簇505；然而，应当理解，簇505中的一个或多个刷毛204可具有不同的长度，和/或多个簇505中的一个或多个簇可具有长度与多个簇505中的另一个簇的刷毛204长度不同的刷毛204。替代性地，一个或多个侧刷106可包括本文所述的任何侧刷106。例如，一个或多个侧刷106可包括连续地围绕毂部202延伸的多个刷毛204。多个刷毛204中的至少一个可以与毂部202的外周表面形成第一角度，并且多个刷毛204中的至少一个可以与毂部202的外周表面形成第二角度，该第二角度大于第一角度，和/或多个刷毛204中的至少一个可以具有第一刷毛长度，并且多个刷毛204中的至少一个具有第二刷毛长度，第一刷毛长度小于第二刷毛长度。
在任何情况下，侧刷106的旋转旨在沿真空入口118的方向推动表面110上的碎屑。在一个示例中，侧刷106的至少一部分延伸超出主体102的外周，使得邻近主体102的碎屑可以被推向真空入口118。然而，如可以被理解的，侧刷106可能会接触碎屑并且不经意地导致碎屑围绕侧刷106旋转(例如，在侧刷106和从动轮104之间，和/或在从动轮104和真空入口118之间)并弹射到清洁机器人100之外。结果，碎屑可能不会被推向真空入口118，并因此可能不会被清洁机器人100拾取。
为了解决这个问题，清洁机器人100可以包括一个或多个侧刷偏转器510，该侧刷偏转器510被构造成减少和/或消除碎屑不经意地围绕侧刷106旋转并弹射到清洁机器人100之外。因此，侧刷偏转器510可以被构造成在真空入口118的前方以及清洁机器人100下方的区域512中捕获和/或收集碎屑。结果，由侧刷160推动的碎屑将被引向真空入口118，并最终被吸入穿过真空入口118并沉积在碎屑收集器122内。
侧刷偏转器510可包括柔性材料条和/或多个刷毛512(也称为偏转器刷毛)，其从清洁机器人100的面向地板的表面230总体上朝向地板向下延伸。侧刷偏转器510可以足够柔性以使得侧刷偏转器510总体上符合变化的表面轮廓。侧刷偏转器510可以从面向地板的表面230部分地和/或一直朝向地板地向下延伸。侧刷106的一些或全部刷毛204可穿过侧刷偏转器510的至少一部分。替代性地(或此外)，侧刷106的一些或全部刷毛204可以在侧刷偏转器510的至少一部分下方通过。
在所示的实施例中，侧刷偏转器510被示出为基本上连续的柔性材料条和/或多个刷毛512；然而，应当理解，侧刷偏转器510可以不连续。例如，侧刷偏转器510可以由多个离散的和/或不连续的部分形成。侧刷偏转器510可具有线性或非线性构造。侧刷偏转器510可以在侧刷106与真空入口118和/或搅拨器514之间的区域的全部或一部分内延伸；然而，侧刷偏转器510的一部分也可以在侧刷106的前方的区域(即，相较于侧刷106更靠近清洁机器人100的前部)中延伸和/或在真空入口118和/或搅拨器514后方的区域(即，相较于真空入口118和/或搅拨器514更靠近清洁机器人100的后部)中延伸。
一个或多个侧刷偏转器510可以顺着纵向轴线Ld布置，该纵向轴线Ld与清洁机器人100的纵向轴线Lr和/或向前的方向F平行或不平行。在所示的实施例中，示出了清洁机器人100具有两个侧刷偏转器510，该两个侧刷偏转器顺着纵向轴线Ld布置，该纵向轴线Ld与清洁机器人100的纵向轴线Lr和/或向前的方向F不平行。例如，侧刷偏转器510可以布置成形成碎屑溜槽或通道512。碎屑溜槽或通道512被定义为如下的区域，该区域在侧刷偏转器510之间侧向延伸并且在清洁机器人100的面向地板的表面230与地板之间竖直延伸。碎屑溜槽或通道512可以被构造成总体上将碎屑引向真空入口118和/或搅拨器514(搅拨器514可以至少部分地设置在真空入口118内，和/或与真空入口118分开地设置)。根据一个实施例，碎屑溜槽或通道512可以具有总体逐渐变窄的构造，其中当碎屑溜槽或通道512移动靠近真空入口118和/或搅拨器514时，其侧向尺寸(即，从左到右的尺寸)变小。碎屑溜槽或通道512的逐渐变窄的构造可有助于将碎屑引向真空入口118和/或搅拨器514，同时还使得侧刷106彼此能够进一步侧向分开地设置(从而增大侧刷106的扫掠面积222(图2A))。碎屑溜槽或通道512的逐渐变窄可以是线性的或非线性的。尽管清洁机器人100的所示实施例被示出具有两个侧刷偏转器510，但是应当理解，清洁机器人100可以仅具有一个侧刷偏转器510或多于两个的侧刷偏转器510。
尽管本文已经描述了本发明的原理，但是本领域的技术人员应该理解，该描述仅作为示例，而不是对本发明范围的限制。除了本文示出和描述的示例性实施例之外，在本发明的范围内还可以想到其他实施例。本领域技术人员将理解，真空附件可以体现本文所包含的任何一个或多个特征，并且这些特征可以以任何特定的组合或子组合来使用。本领域普通技术人员进行的修改和替换被认为在本发明的范围内，本发明的范围仅由所附权利要求书来限制。
