Brevet FR2858202A1 — publié le 20050204

La présente invention concerne un robot nettoyeur équipé d'un générateur d'ions négatifs, et plus particulièrement un robot nettoyeur capable de se déplacer automatiquement pour nettoyer une surface de nettoyage, et générer des ions négatifs simultanément. Un robot nettoyeur à usage général réalise une tâche de nettoyage sans nécessiter l'intervention d'un utilisateur, en se déplaçant automatiquement et en aspirant la poussière sur un sol. Le robot nettoyeur 10 détecte les distances aux obstacles, comme un meuble, un appareil domestique, et des murs de la zone à nettoyer, via un capteur, et entraîne de façon sélective une paire de moteurs qu'il contient pour empêcher la collision, ou le blocage, par les obstacles. Le robot nettoyeur modifie 15 sa direction de déplacement sans assistance pendant la réalisation de la tâche de nettoyage. En faisant référence à la figure 1, le robot nettoyeur comprend un corps 1, une paire de roues secondaires 2 montées des deux côtés d'une partie avant 20 inférieure du corps de nettoyeur, et une paire de roues d'entraînement 3. Les roues d'entraînement sont montées au niveau des deux côtés arrière inférieurs du corps de nettoyeur. Le robot nettoyeur comprend aussi une paire de 25 moteurs 5 permettant d'entraîner par rotation la paire de roues d'entraînement, et une courroie synchrone 7 permettant de transmettre une force d'entraînement depuis les roues d'entraînement arrière vers les roues secondaires avant. De plus, au niveau de l'extrémité avant du corps se trouve un orifice d'aspiration 9 destiné à aspirer des substances étrangères, comme la poussière, depuis la surface de nettoyage. L'orifice d'aspiration est entraîné par un moteur d'entraînement (non représenté). Le robot nettoyeur présentant la structure susmentionnée change automatiquement sa direction de déplacement en entraînant de façon sélective la paire de moteurs. Le robot nettoyeur dirige l'orifice d'aspiration 10 pour nettoyer les substances étrangères de la surface de nettoyage. Le robot nettoyeur conventionnel se déplace et aspire la poussière ou la saleté sur le sol par l'orifice d'aspiration, et libère de l'air filtré. Par conséquent, la poussière qui ne se trouve pas 15 dans la zone de nettoyage immédiate reste sur la surface de nettoyage. La poussière sur le sol peut s'envoler et se trouver dans l'air, nécessitant alors un besoin d'aération pendant une certaine durée après la tâche de nettoyage. De plus, pour purifier l'air, l'utilisateur 20 devra acheter des générateurs d'ions supplémentaires, au moins un pour chaque pièce. Si l'utilisateur équipe chaque pièce d'un générateur d'ions, cela devient un gaspillage trop important. En conséquence, il existe dans l'état de la 25 technique un besoin jusqu'à présent non résolu de répondre aux problèmes précédemment cités. La présente invention vise à remédier aux inconvénients associés à la technique antérieure. En particulier, elle vise à fournir un robot nettoyeur capable de se déplacer automatiquement autour d'une zone prédéterminée, tout en réalisant un nettoyage par le vide et/ou en purifiant l'air en même temps ou de façon sélective. A cet effet, elle a pour objet un robot nettoyeur, comprenant: - un corps propre à se déplacer automatiquement à l'intérieur d'une zone de nettoyage; - une unité d'entraînement destinée à entraîner 10 plusieurs roues montées sur une partie inférieure du corps; - une unité d'aspiration montée dans le corps pour aspirer la poussière sur un sol; - une unité de génération d'ions négatifs 15 montée dans le corps pour générer des ions négatifs; et - une unité de commande destinée à commander l'unité d'entraînement pour qu'elle entraîne le robot nettoyeur selon un modèle de déplacement pré- enregistré, et à commander le fonctionnement de l'unité de génération 20 d'ions négatifs, de sorte que le robot nettoyeur, lorsqu'il se déplace automatiquement à l'intérieur de ladite zone de nettoyage, est propre à effectuer un nettoyage par aspiration en utilisant l'unité d'aspiration, et une 25 purification de l'air en utilisant l'unité de génération d'ions négatifs, simultanément ou sélectivement. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - l'unité de génération d'ions négatifs comprend: un ventilateur d'écoulement; un moteur de rotation permettant de faire tourner le ventilateur; une conduite d'évacuation permettant de libérer l'air du corps; . un élément de grille monté au niveau d'une extrémité de la conduite d'évacuation et muni de plusieurs orifices; et un générateur d'ions négatifs monté dans 10 l'élément de grille pour générer des ions négatifs dans l'air qui est libéré de la conduite d'évacuation; - l'unité de génération d'ions négatifs comprend en outre plusieurs filtres destinés à recueillir la poussière de l'air, l'air purifié étant propre à être 15 déchargé vers un espace prédéterminé via un orifice d'évacuation formé en fonction de la position de l'élément de grille au niveau d'un côté d'un capot dont est pourvu le corps; - les filtres comprennent: 20. un premier filtre destiné à filtrer les particules de poussière de grande taille de l'air aspiré, et un second filtre destiné à filtrer les minuscules particules de poussière et les odeurs 25 désagréables; - l'unité d'entraînement comprend: une paire de moteurs d'entraînement montés dans le corps, et actionnés par une source d'alimentation respective; une paire de roues d'entraînement qui pivotent sous l'action de la paire de moteurs d'entraînement; une paire de roues secondaires qui pivotent sous l'action de la paire de roues d'entraînement; et. un moyen de transmission de la force d'entraînement, propre à rendre solidaires en rotation les roues d'entraînement et les roues secondaires; - le moyen de transmission de la force 10 d'entraînement est une courroie synchrone; - l'élément de grille est relié à la masse par rapport au corps; - l'élément de grille est formé de résine antistatique pour éviter qu'il soit chargé par une charge 15 électrique positive. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description suivante, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la fig. 1, évoquée ci-dessus, est un schéma montrant la structure d'une partie inférieure d'un robot nettoyeur conventionnel; - la fig. 2 est un dessin montrant une vue en perspective d'un robot nettoyeur équipé d'un générateur 25 d'ions négatifs en accord avec la présente invention; - la fig. 3 est un schéma fonctionnel montrant une commande à l'intérieur du robot nettoyeur en accord avec la présente invention; - la fig. 4 est un schéma montrant une vue en perspective éclatée des pièces principales du robot nettoyeur en accord avec la présente invention; et - la fig. 5 est une vue latérale d'un robot 5 nettoyeur comportant un générateur d'ions négatifs mis à la masse selon un mode de réalisation de la présente invention. En faisant référence aux figures 2 à 4, le robot nettoyeur comprend un corps de nettoyeur 12, un capot de 10 corps 14 connecté au corps de nettoyeur 12, une unité d'aspiration 16, une unité d'entraînement 20, une caméra supérieure 30, une caméra avant 32, un détecteur d'obstacle 34, une unité de commande 40, une unité de génération d'ions négatifs 11, une mémoire 41 et une 15 unité de transmission 43. Un symbole de référence "I" représente un côté avant du robot nettoyeur. L'unité d'aspiration 16 est montée sur le corps de nettoyeur 12 pour collecter la poussière sur le sol opposé en aspirant de l'air. L'unité d'aspiration 16 peut 20 être structurée selon différentes méthodes bien connues. Par exemple, l'unité d'aspiration 16 peut comprendre un moteur d'aspiration (non représenté) et une chambre de collecte de poussière destinée à collecter la poussière qui est aspirée par le moteur d'aspiration par 25 l'intermédiaire d'une entrée ou d'un orifice d'aspiration qui fait face au sol. L'unité d'entraînement 20 comprend une paire de roues secondaires 21 montées des deux côtés avant, une paire de roues d'entraînement 22 montées au niveau des deux côtés arrière, une paire de moteurs d'entraînement 24 destinés à entraîner la paire de roues d'entraînement arrière 22 respectivement, et un moyen 25 de transmission de force d'entraînement destiné à transmettre la force 5 d'entraînement des roues d'entraînement arrière 22 vers les roues secondaires avant 21. Dans ce mode de réalisation, le moyen 25 de transmission de la force d'entraînement est formé en tant que courroie synchrone ou poulie à engrenages. De plus, l'unité d'entraînement 20 entraîne les moteurs 24 indépendamment, dans le sens horaire ou antihoraire, en fonction d'un signal de commande émanant de l'unité de commande 40. La direction de déplacement du robot nettoyeur est déterminée en faisant varier la 15 vitesse de rotation des moteurs d'entraînement respectifs 24. La caméra avant 32 est montée sur le corps de nettoyeur 12 pour photographier une image vers l'avant et émettre l'image photographiée vers l'unité de commande 20 40. La caméra supérieure 30 est montée sur le corps de nettoyeur 12 pour photographier une image d'un plafond, et émettre l'image photographiée vers l'unité de commande 40. De préférence, une lentille grand angulaire (non 25 représentée) est employée pour la caméra supérieure 30. La structure de la lentille grand angulaire est divulguée dans la demande de brevet coréen 1996-7005245, dans la demande de brevet coréen 199748669, et dans la demande de brevet coréen 1994-22112. La lentille grand angulaire a été placée sur le marché par plusieurs fabricants de lentilles. Par conséquent, une description détaillée de celle-ci sera omise. Les capteurs d'obstacle 34 sont disposés selon un 5 intervalle prédéterminé sur une circonférence du corps de nettoyeur 12 pour transmettre un signal vers l'extérieur et recevoir un signal réfléchi. Comme alternative, on peut utiliser un capteur d'ondes supersoniques pour le détecteur d'obstacle 34, qui émet une onde supersonique 10 et reçoit une onde supersonique réfléchie. Le capteur d'obstacle 34 est aussi utilisé pour détecter la distance à un obstacle. Un capteur de rotation peut être employé comme capteur de distance de déplacement (non représenté) et est connecté à l'unité de commande 40, qui détecte la vitesse de rotation des roues d'entraînement 22 ou des roues secondaires 21. Le capteur de rotation peut être un encodeur qui détecte la vitesse de rotation des moteurs d'entraînement respectifs 24. En faisant référence à la figure 4, l'unité de génération d'ions négatifs 11 comprend un ventilateur d'écoulement 45, un moteur de rotation 47, un générateur d'ions négatifs 49, une conduite d'évacuation 57, un élément de grille 59, et une pluralité de filtres 51. Le 25 ventilateur d'écoulement 45 est monté sur un côté du corps de nettoyeur 12 pour évacuer de l'air depuis l'intérieur du corps de nettoyeur 12. Le moteur de rotation 47 est entraîné par une unité d'alimentation (non représentée) , et fait tourner le ventilateur d'écoulement 45 pour fournir une force de rotation permettant d'évacuer de l'air du corps de nettoyeur 12. Le générateur d'ions négatifs 49 génère des ions négatifs depuis l'air qui est libéré par le ventilateur d'écoulement 45. Les ions négatifs générés sont déchargés avec l'air, purifiant ainsi l'air extérieur. Un ion négatif comprend de minuscules particules invisibles qui sont chargées d'électricité. Un ion est un 10 atome électrifié qui est une unité constituante minuscule, ou une molécule électrifiée qui est un agrégat d'atomes. Un ion négatif représente un ion qui porte une charge négative. Lorsqu'une molécule stable est chargée 15 d'électricité par des entités spécifiques et est de ce fait électrifiée, l'état de la molécule est appelé ionisation négative. A tire d'exemple, l'oxygène et le chlore ont des chances d'être ionisés négativement. Lorsqu'un électron est éjecté de la surface d'une 20 substance, il se produit une émission électrique. Un générateur d'ions négatifs est un dispositif permettant d'ioniser les matières alentours en générant des électrons massifs sur ce principe. Par conséquent, en fournissant une tension négative d'approximativement 25 mille volts, des électrons qui portent des charges négatives sont émis dans l'air selon une vitesse élevée, par une décharge de type corona, à savoir par une rupture d'une isolation dans l'air, avec une énergie suffisante pour effectuer une ionisation et ioniser négativement l'air. Le générateur d'ions négatifs 49 est un générateur d'ions négatifs disponible dans le commerce qui génère 5 des ions négatifs pour purifier l'air et fournir un air rafraîchi au sein d'un certain espace. La conduite d'évacuation 57 est une trajectoire d'évacuation pour l'air dans le corps de nettoyeur du robot nettoyeur. L'élément de grille 59 est connecté à une extrémité de la 10 conduite d'évacuation 57, et présente plusieurs trous. L'air qui est passé par la conduite d'évacuation 57 est déchargé vers un espace prédéterminé via un orifice d'évacuation 63 qui est formé au niveau d'un côté du capot de corps 14 qui correspond à une position de 15 l'élément de grille 59. Comme on le voit à la fig. 5, l'élément de grille 59 peut être mis à la masse vers le corps de nettoyeur 12 par une unité de mise à la masse 65. Cela permet d'éviter que les ions négatifs générés par le générateur d'ions 20 négatifs 49 adhèrent à l'élément de grille 59 lorsque des ions positifs sont générés au niveau de l'élément de grille 59, détériorant alors l'efficacité de génération d'ions négatifs. Pour la même raison, l'orifice d'évacuation 63 peut être formé d'une résine 25 antistatique, comme l'élément de grille 59 est mis à la masse vers le corps de nettoyeur 12. Les différents filtres 51 sont montés au niveau d'un côté de l'élément de grille 59 pour filtrer l'air libéré par la conduite d'évacuation 57, et ils comprennent un premier filtre 53 et un second filtre 55. Le premier filtre 53 filtre les grandes particules de poussière de l'air aspiré. Le second filtre 55 filtre 5 les fines poussières des particules d'air qui ont traversé le premier filtre 53 et désodorise également. De préférence le second filtre 55 se compose d'un filtre de type HEPA qui filtre la plupart des organismes responsables des maladies des voies respiratoires et des 10 allergies, à savoir les moisissures, la poussière domestique, les poils d'animaux et les virus. Comme alternative, le second filtre 55 peut être un filtre désodorisant commun. Le filtre désodorisant purifie l'air en éliminant différentes odeurs. La mémoire 41 enregistre l'image du plafond photographié par la caméra supérieure 30, et aide l'unité de commande 40 à calculer les informations d'emplacement ou les informations de déplacement du robot nettoyeur. L'unité de transmission 43 émet les données de 20 transmission à un dispositif externe 80 via un émetteurrécepteur (non représenté) monté dans l'unité de commande 40, et transmet un signal depuis le dispositif externe 80 reçu par l'émetteur-récepteur (non représenté) vers l'unité de commande 40. Le dispositif externe 80 est de 25 préférence un routeur de communication sans fil. L'unité de commande 40 traite le signal reçu par l'unité de transmission 43, et commande en conséquence les différentes parties. Dans la situation dans laquelle un appareil à entrée par touches (non représenté) est disposé dans le corps de nettoyeur 12 et comprend plusieurs touches permettant de définir les fonctions de l'appareil, l'unité de commande 40 traite les signaux des touches entrés depuis l'appareil à touches. L'unité de commande 40 commande l'unité d'entraînement 20 pour se déplacer autour d'une zone de travail en fonction d'un modèle de déplacement prédéterminé, puis enregistre dans la mémoire 41 une image du plafond sur la base de l'image photographiée par 10 la caméra supérieure 30. Comme alternative, à réception d'une commande sans fil émise depuis l'appareil à touches ou d'une commande externe, l'unité de commande 40 regarde la carte d'image avant de réaliser le travail de nettoyage. En utilisant la carte d'image lorsqu'elle 15 réalise sa tâche de travail, l'unité de commande 40 reconnaît une position du robot nettoyeur. Lors de l'émission d'un signal de demande de travail sans fil émis par l'appareil à touches ou depuis l'extérieur, l'unité de commande 40 reconnaît la position actuelle du 20 robot nettoyeur en comparant la carte d'image avec les images actuelles émises par la caméra supérieure 30 et la caméra avant 32, et dirige l'unité d'entraînement 20 pour qu'elle se déplace depuis la position perçue et qui correspond à une trajectoire vers la destination 25 souhaitée. Le signal de demande de travail comprend une tâche de nettoyage ou une surveillance par les caméras 30, 32. Lors du déplacement le long de la trajectoire vers la destination, l'unité de commande 40 calcule une erreur de déplacement en utilisant une distance de déplacement détectée par l'encodeur et la position actuelle qui est perçue en comparant l'image photographiée à la carte d'image enregistrée. L'unité de commande 40 dirige 5 l'unité d'entraînement 15 de façon à ce qu'elle suive la trajectoire vers la destination en effectuant une compensation avec l'erreur calculée. Lorsque le robot nettoyeur 10 fonctionne, l'unité de commande 40 actionne l'unité d'aspiration 16 et l'unité de génération d'ions 10 négatifs 11 en fonction du signal de demande de travail, sélectivement ou en même temps. En particulier, le ventilateur d'écoulement 45 de l'unité de génération d'ions négatifs 11 est entraîné par la puissance fournie via l'unité d'alimentation (non représentée) du corps de 15 nettoyeur 12. L'air déchargé par la conduite d'évacuation 57 est purifié par les différents filtres 51, et lors de sa libération, de l'air purifié passe par le générateur d'ions négatifs 49. Par conséquent, de l'air ionisé est évacué vers une zone de nettoyage 20 prédéterminée. De plus, la poussière ou la saleté présente sur le sol est aspirée dans le corps de nettoyeur 12 via un moteur d'aspiration (non représenté) et un tube d'aspiration, alors que de l'air purifié est évacué. En 25 conséquence, lorsqu'il se déplace le long d'une zone prédéterminée, le robot nettoyeur nettoie le sol en déchargeant de l'air purifié et des ions négatifs dans l'air de façon sélective ou en même temps. Lorsque l'utilisateur introduit un signal demandant l'arrêt du fonctionnement de l'unité d'entraînement 20 vers le dispositif externe 80, le robot nettoyeur 10 reste dans une certaine position et continue à nettoyer 5 le sol ou à générer des ions négatifs. À la fin du travail de nettoyage ou de la génération d'ions négatifs, l'utilisateur entre une commande d'arrêt via le dispositif externe 80. En conséquence, l'unité de commande 40 du robot nettoyeur 10 arrête la tâche de 10 travail et ramène le robot nettoyeur 10 vers une position originale. Comme décrit précédemment, le robot nettoyeur 10 équipé du générateur d'ions négatifs se déplace automatiquement le long de la zone de nettoyage et réalise une aspiration en utilisant l'unité d'aspiration 15 16, et une purification de l'air en utilisant l'unité de génération d'ions négatifs 11, en même temps ou de façon sélective. Comme décrit précédemment, le robot nettoyeur en accord avec la présente invention nettoie le sol et 20 génère des ions négatifs vers une zone prédéterminée tout en se déplaçant automatiquement le long de la zone prédéterminée. En conséquence, le robot nettoyeur est une aide à la santé humaine et rafraîchit un environnement domestique. De plus, le robot nettoyeur en accord avec la 25 présente invention est économique, étant donné que l'utilisateur n'a pas à acheter un générateur d'ions négatifs séparé, et simple à utiliser du fait de son fonctionnement automatique. De plus, l'élément de grille 59 est formé d'une résine antistatique, et mis à la masse sur le corps de nettoyeur 12 pour garder l'élément de grille 59 électriquement neutre ou négatif en toute circonstance. 5 En conséquence, les ions négatifs générés par le générateur d'ions négatifs 49 ne peuvent adhérer sur une surface de l'élément de grille 59. Alors que l'invention a été décrite en faisant référence à certains modes de réalisation préférés de 10 celle-ci, les spécialistes de la technique comprendront que différentes modifications dans la forme et les détails peuvent être réalisées sans déroger à l'esprit et à l'étendue de l'invention tels que définis par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Robot nettoyeur, comprenant: - un corps (12) propre à se déplacer automatiquement à l'intérieur d'une zone de nettoyage; - une unité d'entraînement (20) destinée à entraîner plusieurs roues (21, 22) montées sur une partie inférieure du corps; - une unité d'aspiration (16) montée dans le 10 corps pour aspirer la poussière sur un sol; - une unité (11) de génération d'ions négatifs montée dans le corps pour générer des ions négatifs; et - une unité de commande (40) destinée à commander l'unité d'entraînement (20) pour qu'elle 15 entraîne le robot nettoyeur selon un modèle de déplacement pré-enregistré, et à commander le fonctionnement de l'unité (11) de génération d'ions négatifs, de sorte que le robot nettoyeur, lorsqu'il se déplace 20 automatiquement à l'intérieur de ladite zone de nettoyage, est propre à effectuer un nettoyage par aspiration en utilisant l'unité d'aspiration (16), et une purification de l'air en utilisant l'unité (11) de génération d'ions négatifs, simultanément ou sélectivement. 2. Robot nettoyeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité (11) de génération d'ions négatifs comprend: - un ventilateur d'écoulement (45) ; - un moteur de rotation (47) permettant de faire tourner le ventilateur; - une conduite d'évacuation (57) permettant de libérer l'air du corps (12) ; - un élément de grille (59) monté au niveau d'une extrémité de la conduite d'évacuation et muni de plusieurs orifices; et un générateur (49) d'ions négatifs monté dans l'élément de grille pour générer des ions négatifs dans 10 l'air qui est libéré de la conduite d'évacuation. 3. Robot nettoyeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité de génération d'ions négatifs comprend en outre plusieurs filtres (53, 55) destinés à recueillir la poussière de l'air, l'air 15 purifié étant propre à être déchargé vers un espace prédéterminé via un orifice d'évacuation (63) formé en fonction de la position de l'élément de grille (59) au niveau d'un côté d'un capot (14) dont est pourvu le corps (12). 4. Robot nettoyeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les filtres comprennent: - un premier filtre (53) destiné à filtrer les particules de poussière de grande taille de l'air aspiré, et - un second filtre (55) destiné à filtrer les minuscules particules de poussière et les odeurs désagréables. 5. Robot nettoyeur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité d'entraînement (20) comprend: une paire de moteurs d'entraînement (24) 5 montés dans le corps (12), et actionnés par une source d'alimentation respective; - une paire de roues d'entraînement (22) qui pivotent sous l'action de la paire de moteurs d'entraînement; - une paire de roues secondaires (21) qui pivotent sous l'action de la paire de roues d'entraînement; et - un moyen (25) de transmission de la force d'entraînement, propre à rendre solidaire en rotation les 15 roues d'entraînement et les roues secondaires. 6. Robot nettoyeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen (25) de transmission de la force d'entraînement est une courroie synchrone. 7. Robot nettoyeur selon l'une des revendications 2 20 à 6, caractérisé en ce que l'élément de grille (59) est relié à la masse par rapport au corps (12). 8. Robot nettoyeur selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'élément de grille (59) est formé de résine antistatique pour éviter qu'il soit 25 chargé par une charge électrique positive.