自主模块化机器人制造技术

一种自主模块化机器人附件固持系统，该附件固持系统用于持有两个或更多个可替换附件以用于执行独特任务，如蒸汽清洗，吸尘，除草等。此附件可以循序地置放于机器人的行进路线，并构造为执行相互配合的任务。以清洁地板为例，第一附件可构造为真空清洁此地板且一第二附件可构造为蒸汽清洁此地板。此机器人也可以包含竖直平移升降机构，其包含附件固持系统，以允许附件被竖直移动。升降机构也可包含靠近升降机构顶部的尺寸传感器。此尺寸传感器可用来决定尺寸，例如，具有任何持有附件的机器人的高度及/或宽度,以用于帮助导航机器人和避开障碍物。

【技术实现步骤摘要】
自主模块化机器人本申请是申请日为2016年5月11日、国家申请号为201680040511.3(PCT申请号为PCT/US2016/031933)、名称为“自主模块化机器人”的中国专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请主张依35U.S.C.§119(e)于2015年5月12日所提交的美国临时申请案号第62/160,059，以及于2015年8月4日所提交的美国临时申请案号第62/200,814的优先权。此外，本申请是2015年11月10日所提交的美国专利申请号14/937,633的部分继续申请案。
本专利技术通常涉及一种多功能机器人，特别是涉及一种构造为接受能够构造为执行多种功能的多个可替换附件的模块化机器人。
技术介绍
自主机器人由于其能够自动执行传统人工所执行的各种任务，或者是自动执行经由对机器人的直接人为控制所执行的各种任务，而变得越来越普遍。简单地来说，一个自主机器人可以是一个机械式地板清洁装置，例如真空吸尘机器人或是机器人拖把。这些机器人通常为可程式化，允许用户针对这些机器人配置操作时间、操作频率以及其他各种的设定。一旦被程式化后，这些机器人可以不需要另外的人力输入，即可执行任务、移动以及与周围的环境进行互动。而当这类的机器人变得愈来愈普及时，它们通常会被设计为仅执行独特的功能，例如清理表面。因此，由于为了用户希望完成的每一任务而需要获得专用的自主机器人，造成执行多种任务将会变得十分困难及/或成本极为昂贵。
技术实现思路
在部分的实施例中，提供自主模块化机器人。此机器人包含主体；附着至此主体的驱动系统；附件固持系统；以及控制系统。此驱动系统构造为移动此主体。此附件固持系统构造为将两个或两个以上可替换附件联接至主体，且每一个可替换附件可构造为执行一任务。控制系统可构造为自主化控制驱动系统，并当可替换附件耦合至主体上时，控制系统可自主化控制可替换附件。此机器人也可以包含升降机构以允许移动这些可替换附件，例如竖直开启及下降，横向地往返，或从一侧倾斜到另一侧，亦即所有当机器人保持静止或是组合机器人运动。附图说明图1A是根据部分实施例的自主机器人的示例的前透视图。图1B-1C分别是根据部分实施例的装载和卸载电源供应器的自主机器人的后透视图。图2A-2D是图1A中的自主机器人的俯视、透视、后视与侧视图的示例。图3是根据部分实施例描述自主机器人的电连接的示意图的示例。图4是根据部分实施例描述主电源供应器的电连接的示意图的示例。图5是根据部分实施例描述副电源供应器的电连接的示意图的示例。此处所提供的附图用以说明实施例，且此附图并不限制本专利技术的范围。此外，在附图里的特征并不一定是按照比例而进行绘制。具体实施方式在部分的实施例中，自主模块化机器人包含附件固持系统，而此附件固持系统系允许此机器人同时保持两个或多用于执行任务的可替换附件。每一可替换附件能够构造为执行唯一的任务，例如蒸汽清洗、吸尘、割草、打磨、抛光、车道及/或街道清洁(如清扫)、包装采集及/或移动，等等。在部分的实施例中，这些可替换附件可以被保持，使得它们能在机器人的行进路径上被循序地设置。举例来说,第一可替换附件可直接保持在第二可替换附件的前方，使得此两个可替换附件在机器人的行进路径上排在相同的一列上。这些可替换附件可构造为执行相互配合的任务。以清洁一地板为例，第一可替换附件能够构造为对地板进行吸尘，而第二可替换附件则能够构造为对此地板进行蒸汽清洁。较佳地，可替换附件可在插接站或是基站处从此机器人自动地进行装载和卸载。通过机器人根据需要自动对齐并装载或卸载可替换附件以完成此机器人被程式化所执行的工作指派，此装载和卸载能够被自主执行。在部分的实施例中，此机器人可包含升降机构，其能够垂直平移、倾斜、旋转及/或向前或向后移动。此升降机构可包含附件固持系统，由此允许可替换附件被垂直移动。此垂直运动可以用作执行任务的其中一部分及/或用作容纳不同尺寸的可替换附件。可以理解的是，此升降机构接近或保持可替换附件的移动可能会改变此机器人的实际尺寸。尺寸的这种改变可以影响到此机器人的移动，以及影响到此机器人在其路径上与障碍物的间隙。较佳地，此升降机构在其顶部附近包含有尺寸传感器。此尺寸传感器可用来决定具有任何持有的可替换附件的机器人的尺寸，例如，高度及/或宽度，以帮助导航机器人和避开障碍物。有利地，此机器人允许利用可替换附件来彻底改变其功能。此外，提供多个附件的能力可以提升机器人在执行特定指派任务时的效率。举例来说，此附件可以执行相互配合的任务(此相互配合的任务是指执行一任务时，将会增加执行另一任务的功效)以更有效地完成特别的指派任务，例如清洁地板。除此之外，此升降机构允许执行需要垂直移动的任务的能力以及容纳各种不同的具有不同高度的附件的能力。在部分的实施例中，尺寸传感器有利地通过使用用以帮助所述装置的运作及导航的单个传感器来维持其轻薄性。现在将参考附图，其中相同的附图标记代表相同的部件。图1A显示自主模块化机器人100的透视图的示例。此机器人100包含主体1、可替换附件4a及4b、驱动系统7、用以支撑机器人的前端离开地面的前端支撑系统10、电子控制系统13以及主电源供应器17。主体1可用于作基底或是框架，其余元件可以是位于或是附接在该基站或框架上并在该基站或框架内。驱动系统7系靠近主体1的后端3安装至主体1。在部分的实施例中，此后端3能够相当于机器人100的前端，也就是说，此机器人100能够构造为在一方向上前进，而使得后端3是在机器人100的前方。请继续参照图1A，驱动系统7提供此机器人100横越底层表面的可动性。在部分的实施例中，驱动系统7系包含车轮8。这些车轮8的转动允许了主体1通过表面。支撑系统10可安装至主体1且与驱动系统7相偏移，例如，此支撑系统10可靠近此机器人100远离车轮8的相对端定位。在部分的实施例中，此支撑系统10可包含可转动车轮或是不可转动车轮11，例如，布置在可替换附件4a及4b的之不同侧上两个间隔开的车轮。在其他的实施例中，此支撑系统10可以省略车轮，且可包含用于接触表面和在表面上滑动的一个或多个低摩擦垫。在部分实施例中，其中车轮11是可旋转的，支撑系统10可作为具有可转动车轮的转向系统，可转动车轮以视需要在不同的方向转动以及指向不同的方向。在这样的实施例中，支撑系统10可以帮助机器人100导航以横越表面，并可帮助诸如机器人100在行进时转动及改变方向的功能。因此，支撑系统10可以帮助改变机器人在向前及向后移动时进行的侧向移动。在部分的实施例中，支撑系统10以及驱动系统7两者都可以具有可转动车轮，此可转动车轮可用以增加机器人100的可动性并减少机器人100的旋转半径。此可替换附件4a、4b给机器人100提供了模块化级别以及多种功能。在部分的实施例中，依据所联接至主体1的可替换附件4a及4b，可替换附件4a及4b允许机器人100的功能及效用被完全地改变。如第1A图所示，可替换附件4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自主机器人，包含：/n主体，所述主体具有框架，所述框架包括前端和后端，其中，所述框架包括将框架的后端连接至框架的前端的第一框架延伸件和第二框架延伸件，所述框架的前端包括至设置在第一框架延伸件、第二框架延伸件和所述后端之间的开孔的路径；/n驱动系统，所述驱动系统连接至所述框架；/n固持系统，所述固持系统联接至所述框架；/n升降机构，所述升降机构附接至所述框架；/n清扫机附件，所述清扫机附件具有基本上适配在主体的所述开孔中的尺寸，所述清扫机附件能够连接至所述固持系统，以利用所述升降机构升高和降低所述清扫机附件；以及/n控制器，所述控制器与所述驱动系统、所述固持系统以及所述升降机构交互；/n其中，所述控制器被配置为启动所述固持系统以在所述主体被布置在清扫机附件上方并且所述清扫机附件基本上被布置在所述开孔内时连接所述框架与清扫机附件，并且所述驱动系统由所述控制器控制，以移动所述自主机器人以及启动清扫机附件以清扫表面。/n

【技术特征摘要】
20150512 US 62/160,059;20150804 US 62/200,814;20151.一种自主机器人，包含：
主体，所述主体具有框架，所述框架包括前端和后端，其中，所述框架包括将框架的后端连接至框架的前端的第一框架延伸件和第二框架延伸件，所述框架的前端包括至设置在第一框架延伸件、第二框架延伸件和所述后端之间的开孔的路径；
驱动系统，所述驱动系统连接至所述框架；
固持系统，所述固持系统联接至所述框架；
升降机构，所述升降机构附接至所述框架；
清扫机附件，所述清扫机附件具有基本上适配在主体的所述开孔中的尺寸，所述清扫机附件能够连接至所述固持系统，以利用所述升降机构升高和降低所述清扫机附件；以及
控制器，所述控制器与所述驱动系统、所述固持系统以及所述升降机构交互；
其中，所述控制器被配置为启动所述固持系统以在所述主体被布置在清扫机附件上方并且所述清扫机附件基本上被布置在所述开孔内时连接所述框架与清扫机附件，并且所述驱动系统由所述控制器控制，以移动所述自主机器人以及启动清扫机附件以清扫表面。


2.根据权利要求1所述的自主机器人，还包含：
连接至所述主体的电源供应器；以及
连接至清扫机附件的电源供应器。


3.根据权利要求1所述的自主机器人，还包含：
马达；以及
连接至所述框架的车轮，所述马达连接至所述车轮，以基于来自所述控制器的指令驱动具有清扫机附件或不具有清扫机附件的自主机器人。


4.根据权利要求3所述的自主机器人，其中，所述自主机器人的主体被控制成：
在工作区域内移动，以使用清扫机附件执行表面的清扫，以及
移动到插接站，用于与清扫机附件和所述自主机器人中的一者或两者相关的电池的再充电。


5.根据权利要求1所述的自主机器人，还包含：
设置在所述主体上的多个照相机，所述多个照相机至少包括面朝前的照相机、面朝后的照相机和侧向照相机，用于观察行进路径以及在自主机器人的移动期间避开一个或更多个障碍物。


6.根据权利要求5所述的自主机器人，其中，所述多个照相机收集经处理的图像数据，以使得驱动系统能够沿着行进路径移动自主机器人，以及对准至插接站，以对与清扫机附件和所述自主机器人中的一者或两者相关的一个或更多个电池进行再充电。


7.根据权利要求1所述的自主机器人，还包含：与图像数据结合使用的多个传感器，以使得驱动系统能够在使用清扫机附件清扫表面的工作期间移动自主机器人并避开障碍物。


8.根据权利要求1所述的自主机器人，其中，提供了插接站，以使得自主机器人能够卸载清扫机附件，以便给清扫机附件的电池充电，其中，为了卸载清扫机附件，控制器使得提升机构在插接站处降下清扫机附件，并且脱离固持系统。


9.根据权利要求8所述的自主机器人，其中，所清扫机附件能够与另一清扫机附件互换，并且所述控制器被配...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷格·拉塔纳法尼亚拉特，丁大伟，
申请(专利权)人：威尔伯特有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US