(57)【要約】【課題】ロボット掃除機のために改善された清掃ヘッドを提供する。【解決手段】自律型カバレッジロボットは、前方部および後方部を有するシャーシを有する。駆動システムは、シャーシに装着され、かつ清掃表面より上のロボットを操作するように構成される。清掃組立体は、シャーシの前方部上に装着され、かつ清掃表面から屑を除去するためにその中に装着された２つの逆回転ローラを有し、この前方ローラの長軸が、後方ローラの長軸が位置する第２の水平面より上に配置された第１の水平面に位置する。この清掃組立体が、シャーシの前端部かつ清掃組立体に対する後端部に固定されるリンク機構によりシャーシに移動可能に装着される。このロボットが硬い表面から圧縮可能な表面に移動する際、リンク機構は清掃組立体を清掃表面から持ち上げる。【選択図】図１
2018149401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット清掃システムであって、
屑収集容器と、
前記屑収集容器に屑を送達するよう構成される真空風道と、
前記真空風道と空気連通する清掃ヘッドであって、前記清掃ヘッドが、
前記真空風道と反対の空隙により分離した２つの弾性の形状を変化する管と、
前記形状を変化する管のそれぞれの外周表面を包囲する形状に沿った筐体であって、前記筐体が、約１ｍｍより小さいまたは等しく各前記形状を変化する管の径方向の最外部から離間される筐体と
を備える清掃ヘッドと
を備え、
前記清掃ヘッドが、
第１の構成であって、前記２つの形状を変化する管が、前記空隙を介し、かつ前記真空風道内へと通過する屑を撹拌するための清掃表面に対して回転する、第１の構成と、      第２の構成であって、前記両方の形状を変化する管が、前記真空風道内へと通過する前記空隙より大きな対象を回転させるためにお互いに反対に変形する、第２の構成と
において動作可能である、
ロボット清掃システム。
【請求項２】
前記空隙より大きな対象の導入において、前記形状を変化する管の１つまたは複数が、前記形状を変化する管の間で前記屑が回転できるように円形の断面形状から変化した断面形状に部分的に変形する、請求項１に記載のロボット清掃システム。
【請求項３】
前記空隙の最狭部が、約１ｍｍおよび約２ｍｍの間の幅を有する、請求項１に記載のロボット清掃システム。
【請求項４】
前記形状を変化する管のそれぞれが、外周表面の壁および前記外周表面の壁に沿って外方に延在する複数の撹拌羽根を有する、請求項１に記載のロボット清掃システム。
【請求項５】
各撹拌羽根が、前記それぞれの形状を変化する管の直径の少なくとも１０％の高さまで前記外周表面の壁から延在し、かつ前記空隙の最狭部が、前記２つの対向する形状を変化する管のそれぞれの撹拌羽根の間で形成される、請求項４に記載のロボット清掃システム。
【請求項６】
前記筐体が、各前記形状を変化する管の外周表面の約１２５°および約１７５°の間を包囲し、前記形状に沿った筐体が、１つまたは複数の通気しゃ断壁が前記撹拌羽根および前記筐体の間で形成することができるような距離まで各前記形状を変化する管の径方向の最外部から離間される、請求項４に記載のロボット清掃システム。
【請求項７】
ロボット清掃システムであって、
屑収集容器と、
前記屑収集容器に屑を送達するよう構成される真空風道と、
前記真空風道と空気連通する清掃ヘッドであって、前記清掃ヘッドが、
前記真空風道と反対の空隙により分離した２つの弾性の形状を変化する管であって、各前記形状を変化する管が周辺壁を有する２つの弾性の形状を変化する管と、
前記空隙を介した前記真空風道より直下で清掃表面位置から直接屑を撹拌かつ方向付けするために、各前記形状を変化する管の周辺壁に沿って外方に延在する複数の撹拌羽根であって、前記撹拌羽根が前記空隙中へ延在し、１つの前記形状を変化する管の撹拌羽根が、他の前記形状を変化する管の前記撹拌羽根と重複しない、複数の撹拌羽根と、
各前記形状を変化する管の外周表面の約１２５°および約１７５°の間を包囲する形状に沿った筐体であって、前記筐体が、１つまたは複数の通気しゃ断壁が前記撹拌羽根および前記筐体の間で形成できるような距離まで各前記形状を変化する管の径方向の最外部から離間した、形状に沿った筐体と
を備える、清掃ヘッドとを備え、
前記清掃ヘッドが、
第１の構成であって、前記２つの形状を変化する管が前記空隙を介し、前記真空風道内へと通過する前記清掃表面上の屑を撹拌するための前記清掃ヘッドにより係合した清掃表面に対して回転する、第１の構成と、
第２の構成であって、形状を変化する管の両方が、前記真空風道内へと通過する前記空隙より大きな対象を回転するためお互いに対向して変形する、第２の構成と
において動作可能である、
ロボット清掃システム。
【請求項８】
前記筐体が、約１ｍｍより小さくまたは等しい長さまで各前記形状を変化する管の径方向の最外部から径方向に離間した、請求項７に記載のロボット清掃システム。
【請求項９】
前記空隙より大きな対象の導入において、前記形状を変化する管の１つまたは複数が、円形の断面形状から変化した断面形状に部分的に変形し、かつ／または前記形状を変化する管の間で前記屑が回転できるように中心から離れて変形する、請求項７に記載のロボット清掃システム。
【請求項１０】
前記空隙の最狭部が、約１ｍｍおよび約２ｍｍの間の幅を有する、請求項７に記載のロボット清掃システム。
【請求項１１】
前記筐体が、各前記形状を変化する管の外周表面の約１５０°を包囲する、請求項１０に記載のロボット清掃システム。
【請求項１２】
前記形状を変化する管の間の前記空隙の断面領域が、前記真空風道の断面領域と実質的に等しいまたはより小さい、請求項７に記載のロボット清掃システム。
【請求項１３】
前記真空風道を横切る平面の断面領域に対する前記空隙の領域の比が、約１：１および１０：１の間である、請求項７に記載のロボット清掃システム。
【請求項１４】
前記真空風道を横切る平面の断面領域に対する前記空隙の領域の比が、約４：１である、請求項１３に記載のロボット清掃システム。
【請求項１５】
前記撹拌羽根が、前記それぞれの形状を変化する管の直径の少なくとも１０％の高さまで前記対応する周辺の壁から延在し、かつ前記２つの対向する形状を変化する管のそれぞれの撹拌羽根の間で形成した前記空隙の最狭部が、約１ｍｍの幅を有する、請求項７に記載のロボット清掃システム。
【請求項１６】
少なくとも１つの撹拌羽根が、Ｖ字形シェブロンを画定し、前記シェブロンが、中心先端、前記中心先端から前記形状を変化する管の第１の端部へ延在する第１の脚と、および前記中心先端から前記形状を変化する管の第２の端部へ延在する第２の脚を有し、前記Ｖ字形シェブロンの前記脚が、前記対応する周辺の壁の表面上を追跡する直線的な軸方向経路に対して約５°〜１０°の角度で配置され、かつ前記形状を変化する管の前記第１の端部から前記形状を変化する管の前記第２の端部へ延在し、前記Ｖ字形シェブロンの前記中心先端が、前記真空風道の中心線上に直接配置される、請求項７に記載のロボット清掃システム。
【請求項１７】
ロボット清掃システムであって、
屑収集容器と、
前記屑収集容器に屑を送達するよう構成した真空風道と、
前記真空風道と空気連通した清掃ヘッドであって、前記清掃ヘッドが、
前記真空風道と反対の空隙により分離した２つの弾性の形状を変化する管と、
各前記形状を変化する管の周辺の壁に沿って外方に延在する複数の撹拌羽根と、
前記形状を変化する管の各外周表面の約１２５°〜約１７５°を包囲する形状に沿った筐体であって、前記筐体が、１つまたは複数の通気しゃ断壁が前記撹拌羽根および前記筐体の間で形成することができるような距離まで各前記形状を変化する管の径方向の最外部から離間する、筐体と
を備える清掃ヘッドと
を備え、
前記清掃ヘッドが、
第１の構成であって、前記２つの形状を変化する管が、前記空隙を介し前記真空風道内へ通過する前記清掃表面上で屑を撹拌するための前記清掃ヘッドにより係合した清掃表面に対して回転する、第１の構成と、
第２の構成であって、形状を変化する弾性チューブの両方が、前記真空風道内へ通過するための前記空隙より大きな対象を回転するように、お互いに対向して変形する、第２の構成と
において作動可能である、
ロボット清掃システム。
【請求項１８】
前記筐体が、約１ｍｍより短いまたは等しい長さまで各前記形状を変化する管の径方向の最外部から離間した、請求項１７に記載のロボット清掃システム。
【請求項１９】
前記真空風道の一部が、前記屑収集容器に向かって前記真空風道に沿った屑を方向転換させる前記空隙より上の偏向勾配を画定し、前記偏向勾配が、前記清掃表面に関する垂直軸に対して約４５°の角度を有する、請求項１７に記載のロボット清掃システム。
【請求項２０】
前記真空風道の前記偏向勾配が、エラストマーのオーバーモールドされ封止された連結部で前記真空風道の残りに接合した硬質の材料を含む、請求項１９に記載のロボット清掃システム。
【請求項２１】
前記エラストマーのオーバーモールドされた連結部が、前記偏向勾配から下流にあり、かつ、作動位置において下方の勾配を有する、請求項２０に記載のロボット清掃システム。
【請求項２２】
前記清掃ヘッドが、前記清掃ヘッドの後方部に取り付けられた装着リンク機構を備え、前記リンク機構が、前記装着リンク機構の一端または両端部を中心に前記清掃ヘッドを枢動することにより前記清掃表面から前記清掃ヘッド組立体を持ち上げるように構成される、請求項１７に記載のロボット清掃システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１１年４月２９日に「ロボット掃除機」という名称で出願された米国特許仮出願第６１／４８１，１４７号の優先権を主張し、その内容は参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本教示は、ロボット掃除機のための清掃ヘッドに関する。本教示は、より詳細には、改良された清掃能力を有するロボット掃除機のための清掃ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００３】
ロボット掃除機の設計者および製造業者に対する配慮には、とりわけ清掃ヘッドの有効性を最大にすることおよびごみ容器の容積を増加すること、ロボット掃除機の全体サイズおよび製造費を最小にすること、十分な清掃能力を提供すること、ならびに毛髪および他の屑をロボット掃除機の性能の妨害または低下を防止することが含まれる。
【０００４】
ごみ容器は、毛髪、ごみ、および掃除機をかけられたかつ／または床から一掃された屑を収集する。より大きいごみ容器により、使用者がごみ容器を取外し空にする必要の前に、ロボット掃除機が環境からより多くの屑を除去することが可能になり、これは使用者の満足を増加することができる。
【０００５】
ロボット掃除機は、１つまたは複数の回転ブラシおよび／または屑を清掃ヘッドの中に、概してごみ容器に向かって引き込む真空流れを主に使用して、通常屑を床から取り除く。
【０００６】
毛髪ならびに紐および糸などの同様の屑が絡む可能性があり、ロボット掃除機を詰まらせ、かつ／または清掃能力を低下させることは公知である。
【０００７】
多くのロボット掃除機では、インペラは、一掃した埃、毛髪および屑を運ぶ空気をごみ容器の中に引き入れるために、ロボット掃除機のごみ容器内に配置されることが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本教示は、ロボット掃除機のために改善された清掃ヘッドを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実装において、自律型カバレッジロボットと回転自在に係合した圧縮可能な弾性ローラは、その上で外表面から外方に延在する１つまたは複数の羽根を有する弾性管状部材を含む。弾性管状部材は、その中に一体形成された、可撓性の管状部材の内表面と管状部材の長軸に沿って配置されたハブとの間に延在する、複数の弾性の曲線スポークを有する。ハブは、硬質の駆動軸と確実に係合するために、その中に形成された１つまたは複数の係合要素を有する。一実施形態では、係合要素は、硬質の駆動軸の外表面に沿って形成された隆起したキー要素を受領するために、ハブの周囲の中に形成された１対の受容体である。係合要素は、トルクを駆動軸から弾性の曲線スポークを介して弾性管状部材に移動できる。
【００１０】
ある特定の実施形態では、曲線スポークは可撓性の管状部材の長軸長さの約５％〜約５０％、より具体的には可撓性の管状部材の長軸長さの約１０％〜約３０％、より具体的には可撓性の管状部材の長軸長さの約１０％〜約２０％の範囲内で延在する。
【００１１】
一実施形態では、圧縮可能なローラは、可撓性の管状管と硬質の駆動軸との間に配置された弾性の圧縮可能な材料をさらに含む。弾性の圧縮可能な材料は、たとえば、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）フォーム、エチル酢酸ビニル（ＥＶＡ）、またはポリプロピレンフォームであってもよく、また一部の実施例では、弾性の圧縮可能な材料は、そうでなければ弾性の圧縮可能な材料を除去するはずである剪断力に抵抗するために、硬質軸に恒久的に取り付けられてもよい。一実施例では、曲線スポークは断面が蛇行形状であり、したがって外力（たとえば径方向力）を取り除くと曲線スポークの完全伸長に自動的にはね返る。曲線スポークおよびハブは、管状部材の長軸長さ全体に沿って配置されてもよいが、長軸長さの一部を占めることのみが必要である。たとえば、一実施例では、曲線スポークおよびハブは、弾性の管状部材の長さの約１０％〜約２０％のみを占めてもよく、それに沿って圧縮可能な弾性材料が配置され得る、閉塞されない長さの８０％以上を残し、管状部材の長軸に沿って管状部材の中心部を中心に集中されてもよい。
【００１２】
一態様では、１つまたは複数の羽根は、弾性管状部材で一体形成され、弾性管状部材の一端部から他方の端部に延在するＶ字形シェブロンを画定する。一実施形態では、１つまたは複数の羽根は、弾性管状部材の周囲を中心に等距離に離間される。一実施形態では、羽根は、１つのシェブロンの端部が隣接したシェブロンの中心先端と同一平面上にあるように位置合わせされる。この配置は、羽根とそれと圧縮可能なローラが係合する接触面との間に常に接触を提供する。このような途切れない接触は、そうでないと接触状態と非接触状態とによって異なることによって生成される騒音を取り除く。一実施例では、１つまたは複数の羽根は、管状ローラの外表面から放射軸に対して３０°〜６０°の角αで回転方向に向かって傾斜して延在する（図２０参照）。一実施形態では、羽根の角αは放射軸に対して４５°である。羽根を回転方向に傾斜させることにより、羽根の基部で応力を低減させることができ、それにより羽根が弾性管状部材から引き離される可能性を低減させるまたは取り除く。１つまたは複数の羽根は、清掃表面上の屑に接触し、屑を圧縮可能な弾性ローラの回転方向に向ける。
【００１３】
一実施例では、羽根はＶ字形シェブロンであり、Ｖ字の脚は管状部材の表面上を追跡する直線経路に対して５°〜１０°の角Θであり、弾性管状部材の一端部から他方の端部に延在する（図２２参照）。一実施形態では、Ｖ字形シェブロンの２つの脚は、７°の角Θである。角Θを１０°未満に制限することにより、圧縮可能なローラは成形工程によって、より容易に製造可能である。１０°より急勾配の角度は、８０Ａより硬いデュロメータを有するエラストマーに対して製造可能性の不具合を生み出す可能性がある。一実施形態では、管状部材および曲線スポークおよびハブは、６０Ａ〜８０Ａの範囲のデュロメータの弾性材料から射出成形される。この範囲より柔軟なデュロメータ材料は、早期摩耗および壊滅的破裂を示すことがあり、より硬いデュロメータの弾性材料は実質的な障害（すなわち、回転に対する抵抗）を生み出し、疲労破砕および応力破砕をもたらすことになる。一実施形態では、弾性管状部材はＴＰＵから製造され、弾性管状部材の壁は約１ｍｍの厚さを有する。一実施形態では、弾性管状部材の内径は約２３ｍｍであり、外径は約２５ｍｍである。複数の羽根を有する弾性管状部材の一実施形態では、複数の羽根の先端によって一掃された外側周囲の直径は３０ｍｍである。
【００１４】
１つまたは複数の羽根は、一実施形態では、弾性管状部材の外表面から弾性管状ローラの直径の少なくとも１０％である高さ分、延在しているので、１つまたは複数の羽根は、コード状要素が弾性管状部材の外表面の周囲を直接覆うことを防止できる。したがって、１つまたは複数の羽根は、毛髪または他の紐状の屑が圧縮可能なローラのコアの周囲を堅く覆い、清掃の有効性を低減することを防止できる。Ｖ字形シェブロンのような羽根を画定することにより、毛髪および他の屑がローラの端部からローラの中心に向かって配向させる働きをさらにし、その中でＶ字形シェブロンの点が配置される。一実施形態では、Ｖ字形シェブロンの点は自律型カバレッジロボットの掃除機流入口の中心とまっすぐ一直線に配置される。
【００１５】
圧縮可能なローラのこれらの構造要素は、圧縮可能なローラを通過して真空風道の中に入る対象と接触できるが、隙間空間を最小にする。圧縮可能なローラと清掃ヘッドモジュールとの間の狭い空間（たとえば、１ｍｍの間隙）は、真空気流を真空風道から清掃表面に集中させ、それによって気流速度を維持する。ローラの圧縮率により、それらの狭い隙間空間より大きい対象が、１つまたは複数の羽根により真空風道の中に向けられることが可能になる。圧縮可能なローラは弾性的に拡張し、一旦対象が圧縮可能なローラを通過して真空風道の中に入ると完全な構造伸張を取戻し、それによって接触力を取り除く。
【００１６】
本教示の様々な実施形態によれば、清掃ヘッドのフレームまたはケージは清掃ヘッドを包囲し、清掃ヘッドのロボット掃除機シャーシへの取り付けを促進する。以上に論じた四棒リンク機構は、清掃ヘッドのそのフレーム内での動き（すなわち、「浮動」）を促進する。本教示による清掃ヘッドを有するロボット掃除機が作動される際、清掃ヘッドの底表面は床に実質的に平行のままであることが好ましく、一部の実施形態では、特に硬い表面（たとえば、硬材またはタイル）から圧縮可能な表面（たとえば、カーペット）に移動中に、前部ローラが清掃表面の中にめり込むことを防止するために、前部ローラは、作動中に後部ローラよりわずかに高く位置されることが好ましい。清掃ヘッドは、たとえば、敷居、通気孔、またはビニル床からカーペットへの移動のような床の不規則性に適合するために、作動中に垂直に動く。示された四棒リンク機構は、清掃ヘッドをフレーム内で支持するために単純な機構を提供し、清掃ヘッドが床に対してその平行な位置を崩す手法で枢動することなく、清掃ヘッドがロボット掃除機の作動中に垂直に調節できるように、清掃ヘッドをフレームに対して動かすことができる。
【００１７】
フレームは、本明細書に示された清掃ヘッド部がフレームおよびシャーシに対して動くときに、ロボット掃除機のシャーシに対して固定されたままであることが意図される。
【００１８】
別の実施例では、自律型カバレッジロボットは前方部および後方部を有するシャーシを有する。駆動システムはシャーシに装着され、ロボットを清掃表面の上で操作するように構成される。清掃組立体はシャーシの前方部上に装着され、屑を清掃表面から獲得するためにその中に装着された２つの逆回転ローラを有し、前方ローラの長軸はその上に後方ローラの長軸が位置する第２の水平面の上に配置された第１の水平面内に位置する。清掃組立体は、前方部でシャーシに、後方部で清掃組立体に取り付けられたリンク機構により、シャーシに可動に装着される。ロボットが硬い表面から圧縮可能な表面に移動する際、リンク機構は清掃組立体を清掃表面から持ち上げる。リンク機構は、前部ローラが後方ローラより速い速度で持ち上げるように、しかし清掃表面に実質的に平行に清掃組立体を持ち上げる。
【００１９】
ロボットは、シャーシの後方部上に装着された閉囲されたごみ容器モジュールを有し、閉囲されたごみ容器モジュールは、封止された真空プレナム（これは空気流入口を含むことができる）を介して２つの逆回転ローラと連通する収集量を画定する。封止された真空プレナムは、２つの逆回転ローラの上に配置された第１の開口、および収集量への入り口ポートに隣接して配置された第２の開口を有する。プレナムは、収集量に入る実質的に水平なエラストマー部またはヒンジ部を備える。実質的な水平部は、リンク機構が清掃表面における高差に適応するために清掃組立体を持ち上げる際、下方の勾配を生み出すために曲がるまたは枢動する。一実施形態では、実質的に水平なエラストマー部は、ローラにより清掃表面から持ち上げられた屑がプレナムの中に移動し、閉囲されたごみ容器の中に向けられるように、垂直寸法で少なくとも５ｍｍ曲がる。
【００２０】
ある特定の実施形態では、エラストマー部は約１ｍｍ〜約１０ｍｍ、より具体的には約２ｍｍ〜約８ｍｍ、より具体的には約４ｍｍ〜約６ｍｍ（たとえば、５ｍｍ）の範囲で曲がる。
【００２１】
一実施形態では、リンク機構は、静止状態から最大拳上角度が１０°未満であるように、様々な速度で持ち上げる（前部ローラは後部ローラより速い速度で持ち上がる）。
【００２２】
前方ローラは、硬材などの硬い清掃表面上で、前方ローラが表面の上に浮遊し、後方ローラのみが接触するように、後方ローラより高く配置される。ロボットは硬い清掃表面からカーペットなどの厚い圧縮可能な表面に移動する度に、リンク機構は２つの逆回転ローラを含む全清掃組立体を上方に、清掃表面と実質的に水平に上昇させる。加えて、リンク機構は、前方ローラが後方ローラより速く持ち上がるように、清掃組立体の前方を清掃組立体の後方より速い速度で持ち上げる。この不均等な拳上率は、たとえば、硬材の床とカーペットとの間の移動に適応する一方で、電流の流れを低減させる。電流の流れは、ロボットの駆動車輪と同じ方向に回転する前方車輪がカーペットの中にめり込んだ場合は、急増するはずである。
【００２３】
一実施形態では、清掃組立体は清掃ヘッドフレームおよびローラ筐体を有し、清掃ヘッドフレームは、それにローラ筐体が可動に連結されるシャーシ部を画定する。別の実施例では、自律型移動ロボットは、制御システムと連通してその中に装着された駆動システムを有するシャーシを含む。シャーシは、屑をシャーシに装着された清掃組立体からシャーシに装着された屑収集容器に送達するために、それを通って配置される真空風道を有する。真空風道は、清掃組立体と屑収集容器との間に延在し、屑収集容器内部に配置されたインペラ部材と流体連通する。シャーシに連結された清掃ヘッドモジュールは、それと回転自在に係合した、互いに隣接し、真空風道への流入口の下に配置された前部ローラおよび後部ローラを有する。一実施形態では、前部ローラおよび後部ローラは、流入口と位置合わせされた長軸に平行である。一実施例では、前部ローラおよび後部ローラの両方は圧縮可能である。別の実施例では、前部ローラおよび後部ローラのうちの１つは圧縮可能なローラである。
【００２４】
一実施例では、清掃ヘッド組立体は、その上で自律型移動ロボットが動く清掃表面の真上の前部ローラに隣接して配置された少なくとも２つの隆起した先端部をさらに含む。各先端部は、隣接する先端部から真空風道内の最短断面寸法以下の距離で分離される。加えて、少なくとも１つは圧縮可能な前部ローラと後部ローラとの間で変形可能な最大距離は、真空風道の最短断面寸法以下である。したがって、最短断面の真空風道の寸法より大きいあらゆる屑は、真空風道内に留まる対象がないように、少なくとも２つの先端部により真空風道から押し出されることになる。一実施例では、少なくとも２つの先端部は、前部ローラの長さに沿って清掃ヘッドを横切り均一に分散される複数の先端部である。別の態様では、清掃ヘッド組立体は、清掃表面に実質的に水平に配置され、清掃表面と前部および後部ローラとの間に位置された１対の「ノーカー」、すなわち突起を含む。各突起は、ローラの陥没可能でない端部に沿って内方に延在し、それによって対象がローラの端部の間に留まることを防止する。たとえば、突起は電気コードが前部ローラと後部ローラとの間を移動すること、および駆動モータが停止することを防止する。
【００２５】
一実施例では、清掃ヘッドモジュールと回転自在に係合する圧縮可能なローラは、その上に外表面から外方に延在する１つまたは複数の羽根を有する弾性管状部材を含む。弾性管状部材は、その中に一体形成された、可撓性の管状部材の内表面と管状部材の長軸に沿って配置されたハブとの間に延在する複数の弾性の曲線スポークを有する。ハブは、硬質の駆動軸と確実に係合するために、その中に形成された１つまたは複数の係合要素を有する。一実施形態では、係合要素は、硬質の駆動軸の外表面に沿って形成された、隆起したキー要素を受け取るために、ハブの周囲の中に形成された１対の受容体である。係合要素により、トルクが駆動軸から弾性の曲線スポークを介して弾性管状部材に移動することができる。
【００２６】
一実施形態では、圧縮可能なローラは、可撓性の管状部材と硬質の駆動軸との間に配置された弾性の圧縮可能な材料をさらに含む。弾性の圧縮可能な材料は、たとえば、ＴＰＵフォーム、ＥＶＡフォーム、またはポリプロピレンフォームであってもよく、一部の実施例では、弾性の圧縮可能な材料は、そうでなければ弾性の圧縮可能な材料を除去するはずである、剪断力に抵抗するために硬質軸に恒久的に取り付けられてもよい。他の実施例では、弾性の圧縮可能な材料は、そうでなければ弾性の圧縮可能な材料を除去するはずである、剪断力に抵抗するために可撓性の管状部材の内表面に恒久的に取り付けられてもよい。一実施例では、曲線スポークは断面が蛇行形状であり、したがって外力（たとえば径方向力）を取り除くと曲線スポークの完全伸長に自動的にはね返る。曲線スポークおよびハブは、管状部材の長軸長さ全体に沿って配置されてもよいが、長軸長さの一部を占めることのみが必要である。たとえば、一実施例では、曲線スポークおよびハブは、弾性の管状部材の長さの約１０％〜約２０％のみを占めてもよく、それに沿って圧縮可能な材料が配置され得る、閉塞されない長さの８０％以上を残し、管状部材の長軸に沿って中心点を中心に集中されてもよい。
【００２７】
一態様では、１つまたは複数の羽根は、弾性管状部材で一体形成され、弾性管状部材の一端部から他方の端部に延在するＶ字形シェブロンを画定する。一実施形態では、１つまたは複数の羽根は、弾性管状部材の外周を中心に等距離に離間される。一実施形態では、羽根は、１つのシェブロンの端部が隣接したシェブロンの中心先端と同一平面上にあるように位置合わせされる。この配置は、羽根とそれと圧縮可能なローラが係合する接触面との間に常に接触を提供する。このような途切れない接触は、そうでないと接触状態と非接触状態とによって異なることによって生成される騒音を取り除く。一実施例では、１つまたは複数の羽根は、管状ローラの外表面から放射軸に対して３０°〜６０°の角αで回転方向に向かって傾斜して延在する。一実施形態では、羽根の角αは放射軸に対して４５°である。羽根を回転方向に傾斜させることにより、羽根の基部で応力を低減させ、それにより羽根が弾性管状部材から引き離される可能性を低減させるまたは取り除く。１つまたは複数の羽根は、清掃表面上の屑に接触し、屑を圧縮可能なローラの回転方向に向ける。
【００２８】
一実施例では、羽根はＶ字形シェブロンであり、Ｖ字の脚は管状部材の表面上を追跡する直線経路に対して５°〜１０°の角Θであり、弾性管状部材の一端部から他方の端部に延在する。一実施形態では、Ｖ字形シェブロンの２つの脚は、７°の角Θである。一実施形態では、管状部材および曲線スポークおよびハブは、６０Ａ〜８０Ａの範囲のデュロメータの弾性材料から射出成形される。この範囲より柔軟なデュロメータ材料は、早期摩耗および壊滅的破裂を示すことがあり、より硬いデュロメータの弾性材料は実質的な障害（すなわち、回転に対する抵抗）を生み出し、疲労破砕および応力破砕をもたらすことになる。一実施形態では、弾性管状部材はＴＰＵから製造され、弾性管状部材の壁は約１ｍｍの厚さを有する。一実施形態では、弾性管状部材の内径は約２３ｍｍであり、外径は約２５ｍｍである。複数の羽根を有する弾性管状部材の一実施形態では、複数の羽根の先端によって一掃された外側周囲の直径は３０ｍｍである。
【００２９】
１つまたは複数の羽根は、一実施形態では、弾性管状部材の外表面から弾性管状ローラの直径の少なくとも１０％である高さ分、延在しているので、１つまたは複数の羽根は、コード状要素が弾性管状部材の外表面の周囲を直接覆うことを防止する。したがって、１つまたは複数の羽根は、毛髪または他の紐状の屑が圧縮可能なローラのコアの周囲を堅く覆い、清掃の有効性を低減することを防止できる。Ｖ字形シェブロンのような羽根を画定することにより、毛髪および他の屑がローラの端部からローラの中心に向かって配向させる働きをさらにし、その中でＶ字形シェブロンの点が配置される。一実施形態では、Ｖ字形シェブロンの点は自律型カバレッジロボットの掃除機流入口の中心とまっすぐ一直線に配置される。
【００３０】
圧縮可能なローラのこれらの構造要素は、圧縮可能なローラを通過して真空風道の中に入る対象と接触できるが、隙間空間を最小にする。圧縮可能なローラと清掃ヘッドモジュールとの間の狭い空間（たとえば、１ｍｍの間隙）は、真空気流を真空風道から清掃表面に集中させ、それによって気流速度を維持する。ローラの圧縮率により、それらの狭い隙間空間より大きい対象が、１つまたは複数の羽根により真空風道の中に向けられることが可能になる。圧縮可能なローラは弾性的に拡張し、一旦対象が圧縮可能なローラを通過して真空風道の中に入ると完全な構造伸張を取戻し、それによって接触力を取り除く。
【００３１】
２つの圧縮可能なローラを有する一実施形態では、単一の圧縮可能なローラを有する実施形態と比較して、２倍の大きさの対象が、２つの圧縮可能なローラの間を通って真空風道の中に入ってもよい。たとえば、互いに向かい合い、それぞれが複数の羽根を有する２つの圧縮可能なローラを有する一実施形態では、弾性管状部材の外表面は、７ｍｍの間隔で離間されている。それぞれの圧縮可能なローラ上の羽根は、弾性管状部材の外表面から３ｍｍの距離を延ばし、各ローラ上の羽根は、それらの最も近接した接触点で１ｍｍ離間される。この実施形態では、１４ｍｍの大きさの対象は、１４ｍｍ以上の最短寸法を有する真空プレナムに進む途中に圧縮可能なローラを圧縮してもよい。弾性管状部材の外表面の間の間隔は制御されるが、圧縮可能なローラの羽根の間の間隙が異なるのは、１つまたは複数の羽根のそれぞれの位置のタイミングが調整される必要がないためである。
【００３２】
ある特定の実施形態では、ローラの間の間隙は約７ｍｍであり、羽根は互いの１ｍｍ内に近づき、各羽根は約３ｍｍの高さを有し、ローラの圧縮性に起因して、このような実施形態は、約１４ｍｍの大きさの品目およびたとえば、約７ｍｍ〜約２１ｍｍのサイズの範囲の品目が、ローラの間を通過し掃除機流入口およびごみ容器内に堆積するための中央プレナムの中に入れることができるように構成される。ある特定の実施形態では、ローラ間の空間は５ｍｍ〜１０ｍｍ、より具体的には６ｍｍ〜８ｍｍ（たとえば、７ｍｍ）の範囲であることが可能である。羽根の高さは、たとえば１ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍ（たとえば、３ｍｍ）の範囲であることが可能である。隣接したローラの羽根の間の間隔は、たとえば、1／2ｍｍ〜５ｍｍ、より具体的には1／2ｍｍ〜２ｍｍ（たとえば、１ｍｍ）の範囲であることが可能である。
【００３３】
ある特定の実施形態では、羽根を備えるローラは、約３０〜３１ｍｍの直径を有することができ、羽根の無い約２５ｍｍの直径の管を有することができ、このような実施形態では、隣接したローラの中心軸は約３３ｍｍ離れている。羽根の無いローラ管の外径は、たとえば、約１５ｍｍ〜約５０ｍｍ、より具体的には約２０ｍｍ〜約４０ｍｍ、より具体的には約２５ｍｍ〜約３０ｍｍであることが可能である。
【００３４】
ある特定の実施形態では、陥没可能な弾性の形状が変化するローラは、各ローラの形状が変化してローラの直径の１／３より大きい屑がローラの間を通り、好ましくはローラの直径の1／2より大きい屑がローラを通過することができるように、相互変形または曲がることができる。
【００３５】
本教示のある特定の実施形態では、羽根の高さは、ローラ間の完全分離の２／３未満を占め、好ましくはローラの完全分離の1／2未満、さらに好ましくは完全分離の約１ｃｍを超える。
【００３６】
一実装において、自律型カバレッジロボットと回転自在に係合したローラは、可撓性の管状部材の内表面と管状部材の長軸に沿って配置されたハブとの間に延在する、複数の弾性の曲線スポークをその中に有する弾性管状部材を含む。ハブは、硬質の駆動軸と確実に係合するために、その中に形成された１つまたは複数の係合要素を有する。一実施形態では、係合要素は、硬質の駆動軸の外表面に沿って形成された隆起したキー要素を受領するために、ハブの周囲の中に形成された１対の受容体である。係合要素は、トルクを駆動軸から弾性の曲線スポークを介して弾性管状部材に移動できる。
【００３７】
一実施形態では、圧縮可能なローラは、可撓性の管状シートと硬質の駆動軸との間に配置された弾性の圧縮可能な材料をさらに含む。弾性の圧縮可能な材料は、ＴＰＵフォーム、ＥＶＡフォーム、またはポリプロピレンフォームであってもよく、また一部の実施例では、弾性の圧縮可能な材料は、そうでなければ弾性の圧縮可能な材料を除去するはずである剪断力に抵抗するために、硬質軸に恒久的に取り付けられてもよい。一実施例では、曲線スポークは断面が蛇行形状であり、したがって外力（たとえば径方向力）を取り除くと曲線スポークの完全伸長に自動的にはね返る。曲線スポークおよびハブは、管状部材の長軸長さ全体に沿って配置されてもよいが、長軸長さの一部を占めることのみが必要である。たとえば、一実施例では、曲線スポークおよびハブは、弾性管状部材の長さの約１０％〜約２０％のみを占めてもよく、それに沿って圧縮可能な弾性材料が配置され得る、閉塞されない長さの８０％以上を残し、管状部材の長軸に沿って管状部材の中心点を中心に集中されてもよい。
【００３８】
一態様では、弾性の圧縮可能な材料は、駆動軸の長さに沿ってハブから駆動軸の一端部または両端部から内方の場所に延在し、弾性管状部材はそれによって少なくとも１つの中空ポケットをローラのいずれかの端部または両端部に残す。一実施形態では、ローラの各端部は、第１の中空ポケットおよび第２の中空ポケットをその中に有する。第１の中空ポケットは弾性管状部材、および駆動軸から弾性管状部材の内側半径より短い距離で径方向に外方に延在し、弾性管状部材の端部と実質的に平行に位置合わせされる第１のガード部材（またはフランジ）によって囲まれる実質的に円筒の容積である。したがって、第１のガード部材は、中空ポケットの中に移動する毛髪の房を収容するのに十分な大きさの間隙で、弾性管状部材の内表面から分離される。一実施例では、ローラは、弾性管状部材の端部の中に挿入され、駆動軸の長軸と同心円状に位置合わせされた、１つまたは複数の同心壁、またはシュラウドを有する端部キャップをさらに含む。一実施形態では、外部シュラウド部材は内部シュラウド部材より長い。キャップの外部シュラウド部材は、毛髪が第１の中空ポケットの中に移動するように、シュラウドと弾性管状部材との間隙に適合するが、完全に閉塞しない。次いで第１の中空ポケットの中へ移動する毛髪は、内部および外部のシュラウド部材によって囲まれる第２の中空ポケットの中にさらに移動してもよく、第１および第２のガード部材は駆動軸から径方向に延在し、内部シュラウド部材の端部と位置合わせされた駆動軸の端部上に配置される。
【００３９】
第１の中空ポケットおよび第２の中空ポケットは、毛髪が回転式駆動要素、たとえば歯車を妨害することを防止するように、毛髪を収集する。一旦第１および第２の中空ポケットが毛髪で満たされると、追加の毛髪は拒否され、回転式駆動要素に向かう移動が防止される。第１および第２の中空ポケット内部に収集された毛髪は、さらにローラの中に移動しようとする追加の毛髪を寄せ付けない静電荷を構築する。ローラの駆動端部および非駆動端部の両方は、毛髪を収集し回転式要素の妨害を防止する、同様に構築された第１および第２の中空ポケットを有する。
【００４０】
別の実施例では、自律型移動ロボットは、制御システムと連通してその中に装着された駆動システムを有するシャーシを含む。シャーシは、屑をシャーシに装着された清掃ヘッド組立体からシャーシに装着された屑収集容器に送達するために、それを通って配置された真空風道を有する。真空風道は、清掃組立体と屑収集容器との間に延在し、屑収集容器内部に配置されたインペラ部材と流体連通する。シャーシに連結された清掃ヘッドモジュールは、それと回転自在に係合した、互いに隣接し、真空風道への流入口の下に配置された管状前部ローラおよび管状後部ローラを有する。前部ローラの長軸はその上に後部ローラの長軸が位置する第２の水平面の上に配置された第１の水平面内に位置し、後部ローラは清掃表面と接触するために、清掃ヘッド組立体の下部ケージの下に延在する。前部ローラおよび後部ローラは、真空風道から配向された真空吸引が、狭い空隙の真下の清掃表面上の点に集中させるように、間隙によって分離される。一実施形態では、狭い間隙は約１ｍｍおよび約２ｍｍで、または約１ｍｍ〜約２ｍｍの距離に及ぶ。一態様では、前部ローラと後部ローラの間隙の断面領域は、掃除機流入口の断面領域と実質的に等しいかまたはそれより狭い。これは、真空の集中を前部ローラと後部ローラとの間隙の真下の清掃表面にさらに維持する。一実施形態では、前部ローラおよび後部ローラの上に配置された真空風道流入口を横切る平面断面の領域に対する間隙の領域の割合は１対１であり、１０対１までに及んでもよい。一実施形態では、前部ローラおよび後部ローラの上に配置された真空風道流入口を横切る平面断面の領域に対する間隙の領域の割合は４対１である。
【００４１】
加えて、一部の実施形態では、下部ケージの下部表面は、清掃表面の上に１ｍｍ以下の距離で配置され、それによって清掃ヘッド組立体の下、（清掃表面の上に浮動する）前部ローラの下、および前部ローラと後部ローラとの間の間隙を通る集中された真空をさらに維持する。
【００４２】
一実施形態では、真空風道は、ローラの上に配置された掃除機流入口から屑収集容器に隣接して配置された風道流出口に、実質的に一定の角度のない断面を有する。別の実施形態では、掃除機流入口は、ローラの全長に沿って入る屑を捕捉するために、前部ローラおよび後部ローラの長軸に沿って外方に開く。掃除機流入口は、掃除機流入口から延在する真空風道のより小さい断面容積に向かって傾斜し、真空風道のより小さい断面容積の中に屑を方向転換させる。同様に、風道流出口は、屑を風道流出口に直接隣接した単一のマウンド内に放出するより、むしろ屑を屑収集容器の全幅を通して分散するために開かれてもよい。真空風道の大部分を通してより狭い狭窄状態を維持すること、また掃除機流入口および風道流出口のみを開くことにより、風道速度は真空風道を通り、真空風道内の喉部または屈曲部を含み最大化される。真空風道全体を通して高い気流速度を維持することにより、屑をそこに積もらせ気流を塞ぐより、むしろ真空風道の喉部を通過させることが可能になる。
【００４３】
一実施形態では、前部ローラおよび後部ローラは、真空風道の流入口と位置合わせされた長軸に平行であり、両方のローラはその外表面から外方に延在する１つまたは複数の羽根を有する。一実施形態では、１つまたは複数の羽根はローラの外表面から、一実施形態では、弾性管状ローラの直径の少なくとも１０％である高さで延在し、前部ローラ上の羽根は、後部ローラ上の羽根から１ｍｍの距離で離間される。羽根の間の間隙を維持することにより、気流が前部ローラと後部ローラとの間を通ることが可能になり、その間隙を最小にすることにより、前部ローラおよび後部ローラの真下ならびに前部ローラと後部ローラとの間の清掃表面の気流速度を維持する。
【００４４】
１つまたは複数の羽根は、毛髪または紐などのコード状要素がローラの外表面の周囲を直接覆うこと、また清掃の有効性を低減することを防止する。一実施形態では、１つまたは複数の羽根はＶ字形シェブロンである。Ｖ字形シェブロンのような羽根を画定することにより、毛髪および他の屑がローラの端部からローラの中心に向かって配向させる働きをさらにし、その中でＶ字形シェブロン点が配置される。一実施形態では、Ｖ字形シェブロンの点は自律型カバレッジロボットの掃除機流入口の中心とまっすぐ一直線に配置される。
【００４５】
別の実施例では、自律型移動ロボットは、制御システムと連通してその中に装着された駆動システムを有するシャーシを含む。シャーシは、屑をシャーシに装着された清掃ヘッド組立体からシャーシに装着された屑収集容器に送達するために、それを通って配置された真空風道を有する。真空風道は、清掃ヘッド組立体と屑収集容器との間に延在し、屑収集容器内部に配置されたインペラ部材と流体連通する。シャーシに連結された清掃ヘッドモジュールは、それと回転自在に係合した、互いに隣接し、真空風道への流入口の下に配置された管状前部ローラおよび管状後部ローラを有する。前部ローラの長軸はその上に後部ローラの長軸が位置する第２の水平面の上に配置された第１の水平面内に位置し、後部ローラは清掃表面と接触するために、清掃ヘッド組立体の下部ケージの下に延在する。前部ローラおよび後部ローラは、真空風道から配向された真空吸引が、空隙の真下の清掃表面上の点に集中させるように、間隙によって分離される。一実施形態では、空隙は約１ｍｍおよび約２ｍｍで、または約１ｍｍ〜約２ｍｍの距離に及ぶ。清掃ヘッドモジュールは、各ローラの外周の１２５°〜１７５°で清掃ヘッドモジュールの内表面と前部ローラおよび後部ローラの外表面との間を１ｍｍ以下の間隔で包囲する。一実施形態では、清掃ヘッドモジュールは、１ｍｍ以下の距離で各ローラの外周表面の１５０°を包囲する。したがって、真空気流は、ローラの間に実質的に向けられ、清掃表面からローラによって持ち上げられた屑は、清掃ヘッドモジュールのローラの間に積もるより、むしろローラの間の空隙を通って真空風道の中に流れる。
【００４６】
加えて、一部の実施形態では、清掃ヘッドの下部ケージの下部表面は、清掃表面の上に１ｍｍ以下の距離で配置され、それによって清掃ヘッド組立体の下、（清掃表面の上に浮動する）前部ローラの下、および前部ローラと後部ローラとの間の間隙を通る集中された真空をさらに維持する。
【００４７】
一態様では、前部ローラと後部ローラの間隙の断面領域は、掃除機流入口の断面領域と実質的に等しいかまたはそれより狭い。これは、真空の集中を前部ローラと後部ローラとの間隙の真下の清掃表面にさらに維持する。一実施形態では、前部ローラおよび後部ローラの上に配置された真空風道流入口を横切る平面断面の領域に対する間隙の領域の割合は１対１であり、１０対１までに及んでもよい。一実施形態では、前部ローラおよび後部ローラの上に配置された真空風道流入口を横切る平面断面の領域に対する間隙の領域の割合は４対１である。
【００４８】
一実施形態では、前部ローラおよび後部ローラは、真空風道の流入口と位置合わせされた長軸に平行であり、両方のローラは外部ローラの表面から外方に延在する１つまたは複数の羽根を有する。一実施形態では、１つまたは複数の羽根はローラの外表面から、一実施形態では、弾性管状ローラの直径の少なくとも１０％である高さで延在し、前部ローラ上の羽根は、後部ローラ上の羽根から１ｍｍの距離で離間される。羽根の間の間隙を維持することにより、気流が前部ローラと後部ローラとの間を通ることが可能になり、その間隙を最小にすることにより、前部ローラおよび後部ローラの真下ならびに前部ローラと後部ローラとの間の清掃表面の気流速度を維持する。
【００４９】
一実施例では、羽根はＶ字形シェブロンであり、Ｖ字の脚は各ローラの表面上を追跡する直線経路に対して５°〜１０°の角Θであり、ローラの一端部から他方の端部に延在する。１つまたは複数の羽根は、毛髪または紐などのコード状要素がローラの外表面の周囲を直接覆うこと、また清掃の有効性を低減することを防止する。一実施形態では、１つまたは複数の羽根はＶ字形シェブロンである。Ｖ字形シェブロンのような羽根を画定することにより、毛髪および他の屑がローラの端部からローラの中心に向かって配向させる働きをさらにし、その中でＶ字形シェブロン点が配置される。一実施形態では、Ｖ字形シェブロンの点は自律型カバレッジロボットの掃除機流入口の中心とまっすぐ一直線に配置される。
【００５０】
別の実施例では、自律型移動ロボットは、制御システムと連通してその中に装着された駆動システムを有するシャーシを含む。シャーシは、屑をシャーシに装着された清掃ヘッド組立体からシャーシに装着された屑収集容器に送達するために、それを通って配置された真空風道を有する。真空風道は、清掃ヘッド組立体と屑収集容器との間に延在し、屑収集容器内部に配置されたインペラ部材と流体連通する。シャーシに連結された清掃ヘッドモジュールは、それと回転自在に係合した、互いに隣接し、真空風道への流入口の下に配置された管状前部ローラおよび管状後部ローラを有する。前部ローラの長軸はその上に後部ローラの長軸が位置する第２の水平面の上に配置された第１の水平面内に位置し、後部ローラは清掃表面と接触するために、清掃ヘッド組立体の下部ケージの下に延在する。前部ローラおよび後部ローラは、真空風道から配向された真空吸引が、空隙の真下の清掃表面上の点に集中させるように、１ｍｍ以下の間隙によって分離される。清掃ヘッドモジュールは、各ローラの外周の１２５°〜１７５°で清掃ヘッドモジュールの内表面と前部ローラおよび後部ローラの外表面との間を１ｍｍ以下の間隔で包囲する。一実施形態では、清掃ヘッドモジュールは、１ｍｍ以下の距離で各ローラの外周表面の１５０°を包囲する。したがって、真空気流は、ローラの間に実質的に向けられ、清掃表面からローラによって持ち上げられた屑は、清掃ヘッドモジュールのローラの間に積もるより、むしろローラの間の空隙を通って真空風道の中に流れる。
【００５１】
加えて、一部の実施形態では、清掃ヘッドの下部ケージの下部表面は、清掃表面の上に１ｍｍ以下の距離で配置され、それによって清掃ヘッド組立体の下、（清掃表面の上に浮動する）前部ローラの下、および前部ローラと後部ローラとの間の間隙を通る集中された真空をさらに維持する。
【００５２】
一実施形態では、ロボットは、屑収集容器の間に配置されたエアフィルタ、およびインペラの軸方向の吸入口およびエアフィルタの長軸が実質的に同一平面であるように、インペラの軸方向の吸入口をさらに含む。加えて、実施形態では、取外し可能なエアフィルタの蓋は、エアフィルタおよびインペラ吸入口をカプセル化する。取外し可能なエアフィルタの蓋およびエアフィルタの下に画定された容積は、気流が連続したままで、全容積を通り屑収集容器の中に入る気流の縮小および／または収縮がないように、インペラ吸入口の断面領域に等しい横断面領域を有する。
【００５３】
一実施形態では、前部ローラおよび後部ローラは、真空風道の流入口と位置合わせされた長軸に平行であり、両方のローラは外部ローラの表面から外方に延在する１つまたは複数の羽根を有する。一実施形態では、１つまたは複数の羽根はローラの外表面から、一実施形態では、弾性管状ローラの直径の少なくとも１０％である高さで延在し、前部ローラ上の羽根は、後部ローラ上の羽根から１ｍｍの距離で離間される。羽根の間の間隙を維持することにより、気流が前部ローラと後部ローラとの間を通ることが可能になり、その間隙を最小にすることにより、前部ローラおよび後部ローラの真下ならびに前部ローラと後部ローラとの間の清掃表面の気流速度を維持する。
【００５４】
一実施例では、羽根はＶ字形シェブロンであり、Ｖ字の脚は各ローラの表面上を追跡する直線経路に対して５°〜１０°の角Θであり、ローラの一端部から他方の端部に延在する。１つまたは複数の羽根は、毛髪または紐などのコード状要素がローラの外表面の周囲を直接覆うこと、また清掃の有効性を低減することを防止する。一実施形態では、１つまたは複数の羽根はＶ字形シェブロンである。Ｖ字形シェブロンのような羽根を画定することにより、毛髪および他の屑がローラの端部からローラの中心に向かって配向させる働きをさらにし、その中でＶ字形シェブロン点が配置される。一実施形態では、Ｖ字形シェブロンの点は自律型カバレッジロボットの掃除機流入口の中心とまっすぐ一直線に配置される。
【００５５】
別の実施例では、自律型移動ロボットは、制御システムと連通してその中に装着された駆動システムを有するシャーシを含む。シャーシは、屑をシャーシに装着された清掃ヘッド組立体からシャーシに装着された屑収集容器に送達するために、それを通って配置された真空風道を有する。真空風道は、清掃ヘッド組立体と屑収集容器との間に延在し、屑収集容器内部に配置されたインペラ部材と流体連通する。シャーシに連結された清掃ヘッドモジュールは、流体気流がローラの上に配置された真空風道流入口から真空風道の前方部を通り、屑収集容器と結合された真空風道の後方部の中に上方に移動するように、それと回転自在に係合した、互いに隣接し、真空風道への流入口の下に配置された管状前部ローラおよび管状後部ローラを有する。
【００５６】
実施形態では、真空風道（たとえば、図３に示された掃除機流入口３９２）から延びる前方部は、頂部内表面が屑、特に重い屑を真空風道の後方部の中に方向転換させるように傾斜される。前方部の長軸は、垂直軸に対して９０°未満、好ましくは約４５°に傾斜される。
【００５７】
実施形態では、真空風道流入口から延びる前方部は、後方部に向かって湾曲される。前方部は、たとえば、様々な半径を有する部分放物線を形成してもよい。放物線の頂点は、掃除機流入口と位置合わせされた垂直軸の後方の後部ローラの上に配置されてもよい。湾曲した真空風道の上部表面の内壁は、屑を真空風道の後方部の中に偏向させる。
【００５８】
真空風道の前方部および後方部は、単一の一体型構成部品として形成されてもよいが、一部の実施形態では、後方部は、硬質の前方部に封止された連結部で接合されたエラストマー部材である。一実施形態では、封止された連結部は圧縮嵌合であり、硬質の前方部はエラストマー後方部の中に挿入され、径方向の圧縮力によって取り付けられる。別の実施形態では、封止された連結部はエラストマーのオーバーモールドである。封止された連結部は、真空の喪失を防止する封止された真空経路を形成する。実施形態では、後方部は、開口を封止された構成内の屑収集容器に当接するフランジ内で終了する。したがって、真空風道は平滑な封止された真空気流を可能にする。一実施形態では、エラストマー後方部は、Ｍｅｄｉｐｒｅｎｅ（商標）などの熱可塑性プラスチック材料またはＳａｎｔｏｐｒｅｎｅ（商標）などの熱可塑性加硫物（ＴＰＶ）から製造される。一実施形態では、硬質の前方部は、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）またはナイロンなどのプラスチック材料から製造され、その材料は帯電防止特性を有し、毛髪の蓄積に抵抗する。
【００５９】
前部ローラの長軸は、その上に背部ローラの長軸が位置する第２の水平面の上に配置された第１の水平面に位置し、後部ローラは清掃表面と接触するために、清掃ヘッド組立体の下部ケージの下に延在する。一部の実施形態では、下部ケージの下部表面は、清掃表面の上に１ｍｍ以下の距離で配置され、それによって清掃ヘッド組立体の下、（清掃表面の上に浮動する）前部ローラの下、および前部ローラと後部ローラとの間の間隙を通る集中された真空をさらに維持する。
【００６０】
一実施形態では、前部ローラおよび後部ローラは、真空風道の流入口と位置合わせされた長軸に平行であり、両方のローラは外部ローラの表面から外方に延在する１つまたは複数の羽根を有する。一実施形態では、１つまたは複数の羽根はローラの外表面から、一実施形態では、弾性管状ローラの直径の少なくとも１０％である高さで延在し、前部ローラ上の羽根は、後部ローラ上の羽根から１ｍｍの距離で離間される。羽根の間の間隙を維持することにより、気流が前部ローラと後部ローラとの間を通ることが可能になり、その間隙を最小にすることにより、前部ローラおよび後部ローラの真下ならびに前部ローラと後部ローラとの間の清掃表面の気流速度を維持する。
【００６１】
本教示の対象および利点は、以下の記述に一部が説明され、一部は記述から明らかになり、または本教示の実施によってわかることがある。本教示の対象および利点は、特に添付の特許請求の範囲において指摘された要素および組合せを用いて理解され達成されよう。
【００６２】
前述の概要および以下の詳述はどちらも、例示および説明に過ぎず、主張されたように本教示を限定しないことを理解されたい。
【００６３】
添付図面は、本明細書の一部に組み込まれ本明細書の一部を構成し、本教示の実施形態を示し、概要とともに本教示の原理を説明する働きをする。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本教示による清掃ロボットの実施形態の平面斜視図である。
【図２Ａ】本教示によるロボット掃除機の清掃ヘッドの例示的実施形態の断面図である。
【図２Ｂ】本教示によるロボット掃除機の清掃ヘッドの別の例示的実施形態の断面図である。
【図３】対応する取外し可能なごみ容器と組み合わせて、図２Ａに示された清掃ヘッドの実施形態の断面図である。
【図４】図２Ａおよび３の清掃ヘッドおよびごみ容器の実施形態の分解背面斜視図である。
【図５】図２Ｂの清掃ヘッドおよびごみ容器の実施形態の側背面斜視図である。
【図６】図２Ａ、３、および４の清掃ヘッドの実施形態の部分側面斜視断面図である。
【図７】図２Ｂに示された清掃ヘッドに対する例示的モータおよび清掃ヘッドの歯車箱の側面斜視図である。
【図８】図２Ｂに示された清掃ヘッドなどの清掃ヘッドに使用するために、本教示によるインペラ組立体の実施形態の側面斜視図である。
【図９】図８に示されたインペラを通って取られた、図５の清掃ヘッドの実施形態の断面図である。
【図１０】図２Ｂによる清掃ヘッドの実施形態の断面図である。
【図１１】四棒リンク機構の２つのアームを示す、図３の清掃ヘッドの実施形態の側面図である。
【図１２】四棒リンク機構の２つの他のアームを示す、図３の清掃ヘッドの実施形態の別の側面図である。
【図１３】本教示による四棒リンク機構の浮遊のための例示的アームの斜視図である。
【図１４】本教示による四棒リンク機構の浮遊のための別の例示的アームの斜視図である。
【図１５】図３の実施形態の底面斜視図である。
【図１６】ローラを露出するために開いたローラフレームを備えた、図３の清掃ヘッドの実施形態の一部の底面斜視図である。
【図１７】本教示の実施形態による例示的陥没可能な弾性ローラを通る大きい屑の通過を概略的に示す図である。
【図１８】本教示によるローラの駆動端部の例示的実施形態の部分断面図である。
【図１９】本教示によるローラの非駆動端部の例示的実施形態の部分断面図である。
【図２０】本教示による弾性ローラの例示的実施形態の側面斜視図である。
【図２１】本教示による弾性ローラの例示的実施形態の分解側面斜視図である。
【図２２】本教示によるスポークの弾性支持部を有するローラの例示的実施形態の断面図である。
【図２３】開いた正面容器ドアを有する、本教示によるごみ容器の正面斜視図である。
【図２４】開いたフィルタ・アクセスドアを有する、図２４のごみ容器の平面斜視図である。
【図２５】容器頂部およびフィルタが取り除かれた、図２４のごみ容器の平面斜視図である。
【図２６】インペラ筐体を通って取られた、図２３のごみ容器の断面図である。
【図２７Ａ】本教示による例示的清掃組立体の浮遊のための３つの位置を概略的に示す図である。
【図２７Ｂ】本教示による例示的清掃組立体の浮遊のための３つの位置を概略的に示す図である。
【図２７Ｃ】本教示による例示的清掃組立体の浮遊のための３つの位置を概略的に示す図である。
【図２８Ａ】例示的清掃組立体の断面図である。
【図２８Ｂ】例示的清掃組立体の断面図である。
【図２９】例示的清掃組立体の低面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
ある特定の実施形態によれば、本教示は、陥没可能だが弾性のコアを有する少なくとも１つ、たとえば２つのローラを利用する清掃ヘッドまたは清掃ヘッド組立体を企図する。陥没可能だが弾性のローラの実施形態は、そこから延びる羽根を有する外部管状表面を含む。外部管状表面を、たとえば、１つまたは複数の発泡材料および可撓性のスポークを含む弾性支持システムで底面を支持することが可能である。可撓性のスポークおよびフォームは、所望のローラの可撓性および弾性を得るために適切な湾曲、サイズ、および構成を有するように設計されることが可能である。ある特定の実施形態では、ローラの可撓性および弾性がローラの全長に沿って一致することが望ましい場合があるが、本教示はローラの可撓性および弾性がその長さによって変化する実施形態を企図する。
【００６６】
ある特定の実施形態では、フォーム支持部を、可撓性の弾性ローラの羽根管状外部管に単に接着することができ、ローラの全長に沿って提供することができる。別法として、ローラを、ローラの全長に沿って管状管を支持する弾性スポークを有するために成形することができる。ある特定の実施形態では、管状管を、弾性スポークおよびフォームの両方によって、たとえば、ローラの中心部における弾性スポークおよびその外縁部でのフォーム、またはその逆を利用して、提供することができる。管状管は、ローラを清掃ヘッド内で適切に回転させるために、トルクを駆動軸から管状管に移動するように駆動軸にキーで合わせることが可能である。
【００６７】
本教示の様々な実施形態では、管状管の外表面から、一方のローラの端部からローラの他方の端部に延在する羽根は、概してシェブロンタイプの形状を有することができる。シェブロンタイプの形状は、毛髪などの屑が、その中で屑がローラしたがって清掃ヘッドの作動を妨げる可能性がある、ローラの端部内に捕捉されないように、ローラの中心に向かう（すなわち、シェブロンの点に向かう）ローラによって一掃される屑の動きを促進することができる。ローラ羽根と床との相互作用によって生じる騒音を低減するために、１つの羽根シェブロンの点は隣接した羽根の先端と正接することができる。
【００６８】
本教示のある特定の実施形態では、従動（後部）ローラを主動（前部）ローラより低く設置することができる。また本教示の実施形態は、ローラを、清掃ヘッドが清掃ヘッドの従動縁部より高く清掃ヘッドの主動縁部を浮動できる、清掃ヘッドフレームに取り付ける清掃ヘッド内部のリンク機構も利用することができる。主動ローラを高く保つことにより、通常その前進移動中にロボット掃除機の車輪と同じ方向に回転する主動ローラが、掃除機の作動中にカーペット内にめり込むことを防止できる。従動ローラは、通常その前進移動中にロボット掃除機の車輪と反対方向に回転し、したがって、従動ローラがカーペットに遭遇するかつ／またはカーペットを横断する度に、カーペットの中にめり込む危険を冒し難い。前部ローラを、それを超えて突出しないように、構造、たとえば、清掃ヘッドの底部と位置合わせすることができる。
【００６９】
清掃ヘッドのある特定の実施形態では、一方の陥没可能な弾性ローラを、別のローラに平行に位置合わせし、「対面する」ことが可能である。他方のローラは、同様に陥没可能で弾性であることが可能である。他方のローラを「対面すること」は、ローラが互いに平行であるために清掃ヘッド内に設置されると、ローラ羽根のシェブロン形状が互いに鏡写しであることを意味することができる。また本教示は、本明細書に開示されたように、弾性の陥没可能なローラを従来のロボット掃除機清掃ヘッドローラまたはブラシと組み合わせることができる。
【００７０】
本教示のある特定の実施形態による清掃ヘッドは、その上の羽根がローラ間の最小空間の真上に置かれた清掃ヘッドの吸入管を有して、互いに接近するように、清掃ヘッドローラを互いに接近して（それらの間を最小の間隔で）置くことにより、気流速度を最大にする高速空気システムを提供できる。加えて、ローラフレームおよび清掃ヘッドの下部筐体は、ローラとローラを包囲する清掃ヘッド筐体の一部との間の空間を最小にするように形状されることができ、その速度を最大にするために真空流れの領域を再度最小にする。清掃ヘッドのローラフレームおよび下部筐体は、気流を最大にするまたは気流の所定のレベルを得るためにローラに十分に接近されるべきであるが、また屑がその中に押し込まれないようにローラから離間されるべきである。
【００７１】
本教示の様々な実施形態では、気流は、ローラからローラにより上方に掃かれたより高密度の／より重い屑をごみ容器に導くプレナムに向かって弾ませるために、偏向する表面（たとえば、傾斜したまたは湾曲した）として作用することができる表面を有する掃除機流入口の中にまっすぐ上昇する。より高密度の屑をプレナムおよびごみ容器に向かって弾ませることは、傾斜された掃除機流入口によってより良好に促進され、このように弾むことにより、掃除機がより高密度の／より重い屑をごみ容器に移動させることを支援することができる。本教示のある特定の実施形態では、掃除機流入口は、放物線形状または湾曲の一定半径を有することができるが、放物線形状が好ましい。掃除機流入口は一定半径を有する必要はない。掃除機流入口は、その中で空気速度は最高であるプレナムの中心に向けて、より大きい屑を導く働きをするように形状されることができる。掃除機流入口は空気をプレナムの中に配向し、より良好な耐摩耗性のため、また屑をごみ容器に向かってより良好に弾ませるためにより硬質な材料を備えることができる。浮動する清掃ヘッドを利用する教示の実施形態では、プレナムは清掃ヘッドを浮動できる、より可撓性の材料を備えることができる。様々な実施形態は、掃除機流入口とプレナムの接合がそれを渡って気流が入る平滑な平面を提供するためにオーバーモールドされることを企図する。
【００７２】
本教示のある特定の実施形態では、適切に設置された取外し可能なごみ容器と共に作動中、清掃ヘッドから真空インペラを通る気流は、漏出が真空強度を下げることを防止するために実質的に封止される。本教示の様々な実施形態は、封止されたフィルタを取外し可能なごみ容器内部に利用する。フィルタはごみのインペラへの移動を防止するために、清掃ヘッドと真空インペラとの間の気流の経路に沿って配置される。フィルタは、好ましくは取外し可能だが、気流の漏れを防止するために取り付けられるときは封止される。本教示のある特定の実施形態は、「フィルタを配置する」インジケータタブをフィルタ空洞内部に含む。フィルタ配置インジケータタブは、取外し可能なごみ容器がロボット掃除機内に設置できないように、たとえば、フィルタ・アクセスドアが閉じることを防止することにより、フィルタが適切に設置されていない際に掃除機の作動を防止できる。
【００７３】
本教示による清掃ヘッドおよびごみ容器を有するロボット掃除機は、以下の１つまたは複数、すなわち、インペラの設計、インペラ筐体の設計、空気経路内でローラから真空インペラへの回転を最小にすること、ローラから真空インペラへの経路長さを最小にすること、ローラから真空インペラへの経路に沿ったあらゆる渦を生成する突起を最小にすることに起因する流体力学を向上させた。向上した流体力学は、たとえば、ロボット掃除機に対して適切な量の気流を提供するために、真空インペラをより低電力にする（引き出す電池電源が少ない）ことを可能にできる。
【００７４】
ある特定の実施形態では、気流速度は、加えて、または別法として、フィルタを横切りインペラの中に入る気流の実質的に一定な断面領域を維持することによって、最大にされることが可能である。
【００７５】
次に、添付図面にその例が示された、本教示の実施形態を詳細に参照する。本明細書に開示され示された清掃ヘッドローラ／ブラシは、たとえば、参照によってその全体が本明細書の開示に組み込まれる、掃除機ブラシの名称で２０１１年２月１６日に出願された米国特許出願第１３／０２８，９９６号に開示されたブラシを含んでもよい。
【００７６】
本明細書で使用される場合、「上昇回転」はロボットの前進運動の方向と反対、すなわち、ロボットが前進方向に動くにつれて駆動輪の回転に反対のローラの回転を意味するものとする。「ロール回転」は、反対方向、すなわち、駆動輪の前進方向への回転と同じ方向のローラの回転を意味するものとする。こうした回転は、駆動輪と同じ速度である必要はなく、方向の記述は参考目的である、すなわち、ローラは、ロボットが静止していても、または逆行しても、「上昇回転」に回転してよい。本明細書で使用される場合、「管」は「被覆管」を意味し、終端部または封止端部を有する必要はない。「リンク機構」はその通常の意味を有し、平面リンク機構、四棒リンク機構、スライダクランクリンク機構、およびピボット、ばね、ワイヤ、紐、コード、カム、および／またはグルーブを備えるリンク部材の配置を包含するようにみなされる。
【００７７】
図１は、本教示による清掃ロボットの実施形態の平面斜視図である。
【００７８】
図２Ａおよび２Ｂは、ロボット掃除機の類似部の異なる実施形態の断面図であり、それぞれは本教示による清掃ヘッド３００、１００の実施形態を示す。一般に、以下の説明は異なる実施形態の共通の特徴、ならびに一実施形態内の一致する特徴の対を読点で区切られた参照番号を使用して記載するものとする。
【００７９】
両方の実施形態について、清掃ヘッドは前部ローラ３１０、１１０および後部ローラ３２０、１２０を含み、それぞれのローラは、好ましくは実質的に硬質で陥没可能でない軸３３０、１３０、および軸３３０、１３０を包囲する陥没可能な弾性コア３４０、１４０を有する。陥没可能な弾性コア３４０、１４０は、たとえば発泡材料、または以下にさらに詳細に論じられる曲線スポークなどの他の弾性材料を含むことができる。本明細書で使用される場合、「陥没可能なローラ」は、実質的に連続した管状外表面を備えるローラを意味する。材料に外圧を掛けると、管状外表面は折れ曲がるか、または変形し、このような圧力を解放すると、弾性は風船、ボール、または「ランフラット」タイヤのようにその元の形状に戻る。
【００８０】
ローラ３１０、３２０、１１０、１２０は好ましくは円形断面を有する。陥没可能な弾性コア３４０、１４０は、シェブロン羽根３６０、１６０を有する管３５０、１５０によって包囲されることが可能である。本教示のある特定の実施形態によれば、シェブロン羽根３６０、１６０は、シェブロン形状であり、たとえば、管３５０、１５０の周囲を等しい間隔１７０で離間されるが、本教示は様々な羽根の離間間隔および形状を企図する。シェブロン羽根３６０、１６０は、５、６、７、８、または９個の規則的に離間されたシェブロン羽根として配置されてもよく、陥没可能な管３５０、１５０と一体化され（好ましくは１つの完全な部品として射出成形され）、陥没可能な管３５０、１５０と一緒に変形する。本教示のある特定の実施形態では、シェブロン羽根３６０、１６０の高さＨ（図２参照）は、前部ローラ３１０、１１０と後部ローラ３２０、１２０との間の間隙Ｇの事前に選択された量、たとえば、前部ローラ３１０、１１０と後部ローラ３２０、１２０との間の間隙Ｇの少なくとも約半分を架橋するように選択されることが可能である。本教示の例示的実施形態では、前部ローラ３１０、１１０と後部ローラ３２０、１２０との間の間隙Ｇは約７ｍｍであり、羽根３６０、１６０の高さＨは約３ｍｍであり、羽根３６０と１６０との間隙ｇは約１ｍｍになる。
【００８１】
清掃ヘッド３００、１００のローラフレーム３８０、１８０および下部筐体３９０、１９０は、ローラフレーム３８０、１８０および下部筐体３９０、１９０がローラ３１０、３２０、１１０、１２０間の間隙Ｇ内の気流を最大にするためにローラに十分接近するように、ローラ３１０、３２０、１１０、１２０の外形を企図するように形状されることが可能であるが、また屑がその中に押し込まれないようにローラから離間されるべきである。ローラフレーム３８０、１８０および下部筐体３９０、１９０とローラ３１０、３２０、１１０、１２０との近さは、外側間隙ＯＧから引き込まれる空気に抵抗し、その結果掃除機吸力はローラ３１０、３２０、１１０、１２０間の間隙Ｇ内部でより強くなる。本教示のある特定の実施形態では、シェブロン羽根３６０、１６０（またはローラ３１０、３２０、１１０、１２０の他の最外部）とローラフレーム３８０、１８０および下部筐体３９０、１９０の包囲部との間の隙間は、約１ｍｍであることが可能である。
【００８２】
本教示の様々な実施形態では、空気は、たとえば、清掃ヘッド内部に、または清掃ヘッドに隣接して収納されたインペラによって、前部ローラ３１０、１１０と後部ローラ３２０、１２０との間の空隙Ｇを通って引っ張られることが可能である。インペラは、空気を清掃ヘッドの下の環境から清掃ヘッドの中に引き込むことができ、得られる掃除機吸引は、埃および屑を清掃ヘッド３００、１００の下の環境からロボット掃除機のごみ容器の中に引っ張る際にローラ３１０、３２０、１１０、１２０を支援することができる。図２Ａおよび２Ｂの示された実施形態では、真空インペラは、空気（矢印によって示される気流）を掃除機流入口３９２、２００を通って、掃除機流入口３９２、２００とごみ容器（図１には示されていない）との間に延在することができる中心プレナム３９４、２１０に引っ張る。
【００８３】
図３は、本教示による清掃ヘッド３００の実施形態および取外し可能なごみ容器４００の実施形態を有するロボット掃除機の一部の、図２Ａの実施形態を参照にした断面図である。空気は、たとえば、清掃ヘッド３００内部に、または清掃ヘッド３００に隣接して収納された真空インペラによって、前部ローラ３１０と後部ローラ３２０との間の空隙を通って引っ張られることが可能である。インペラは、空気を清掃ヘッドの下の環境から清掃ヘッドの中に引き込むことができ、得られる掃除機吸引は、埃および屑を清掃ヘッド３００の下の環境からロボット掃除機のごみ容器４００の中に引っ張る際にローラ３１０、３２０を支援することができる。図３の示された実施形態では、真空インペラ（図２６、３０、および３２に示されている）はごみ容器内部に収納され、空気を掃除機流入口３９２を通って、掃除機流入口３９２とごみ容器４００との間に延在することができる中心プレナム３９４に引っ張る。示された実施形態では、掃除機流入口３９２は、ローラによって上方に一掃され、掃除機の吸引によって上方に引き込まれた屑が、掃除機流入口３９２の傾斜した壁に衝突し、中心プレナム３９４およびごみ容器４００に向かって弾むことができるように、歪んだ表面として作用できる傾斜した表面を有する。より高密度の屑を中心プレナム３９４およびごみ容器４００に向かって弾ませることは、たとえば、水平に対して約３０°〜約６０°の勾配角度を有する、傾斜した掃除機流入口によってより良好に促進される。掃除機流入口３９２は空気を中心プレナム３９４の中に向ける。掃除機流入口３９２は、より良好な摩耗耐性のため、および屑をごみ容器４００に向かってより良好に弾ませるために、より硬質な材料を含むことができる。浮動清掃ヘッド３００を利用する本教示の実施形態では、中心プレナム３９４は、清掃ヘッド３００が清掃ヘッドフレーム３９８およびごみ容器４００に対して「浮動」できる、より可撓性のある材料を含むことができる。このような場合、中心プレナム３９４は、導入プレナム３９２の比較的硬質のプラスチックの約半分の厚さまたは導入プレナム３９２の比較的硬質のプラスチックより薄いエラストマーから作成される。様々な実施形態は、掃除機流入口３９２と中心プレナム３９４の接合が、それを渡って気流が入る平滑な平面を提供するために接合部３９６でオーバーモールドされる、あるいは平滑にされることを企図する。
【００８４】
本教示のある特定の実施形態では、封止（図示せず）は、摩擦を低減し、摩耗耐性を提供し、清掃ヘッド３００とごみ容器４００との間の端面封止として働くために提供されることが可能である。清掃ヘッドおよびごみ容器内の封止は、清掃ヘッドがロボット掃除機シャーシ内部を上下移動するにつれて、それらの表面に沿って回転と移動力の組合せの影響を受けてもよい。このような場合、封止された表面は、このような回転および移動に適合する機械的係合（たとえば、エラストマー同士の突合せ継手および／または連動継手など）を伴い互いに向かって押し付けられても、または付勢されてもよい。
【００８５】
示された例示的な取外し可能なごみ容器４００は、たとえば、ばねで留められ得る解放機構４１０、屑収集のための空洞４２０、取外し可能なフィルタ４３０、および空気をフィルタからごみ容器内部に収納された真空インペラに流すことを可能にする気流空洞４４５を提供する、実施形態に示されたフィルタドア４４０を含む。空洞４２０は収集量を有する。例示的ごみ容器は以下により詳細に記載される。
【００８６】
図４は、図３の清掃ヘッド３００およびごみ容器４００の実施形態の分解背面斜視図である。示されたように、ごみ容器４００は解放機構４１０およびフィルタドア４４０を含む。ある特定の実施形態では、真空インペラは、図４に示された一部４５０の下のごみ容器内部に収納されるはずである。実際に、図４の一部４５０は、真空インペラにアクセス可能な取外し可能なパネルであることが可能である。シャーシは清掃ヘッドフレーム３９８の上に位置する。清掃ヘッド３００内部では、ローラモータ６１０は、清掃ヘッド３００の正面に示されており、歯車箱６２０は、ローラモータ６１０がローラ筐体３９０の下に配置されるローラを駆動できるように、歯車による減速を実行することが示される。中心プレナム３９４および掃除機流入口３９２も示されている。図４に示されたように、容器から出る空気を排出するための排気口は、気流を床から離れる方に向けるように、上方に傾斜された一連の平行な薄板を通して向けられる。これは、ロボットが通る度に床の上の埃および毛羽を排気が吹き飛ばすことを防止する。
【００８７】
清掃ヘッド３００は、「四棒リンク機構」、「スライダクランクリンク機構」、または清掃ヘッド３００の前部を後部よりわずかに高速で上方に動かすことが可能になる、同等の機構によって支持される。清掃ヘッド３００の最前部は浮動リンクと一体化し、最後部より高速（たとえば、１００％〜１２０％の速度）で持ち上げるために統合される。別法として、清掃ヘッド３００は、浮動リンクと一体化し、小さい傾斜の拳上（たとえば、０％〜５％）で開始し、より高い傾斜の拳上（たとえば、１％〜１０％）で終わるように持ち上げるために統合される。別法として、清掃ヘッド３００は、浮動リンクと一体化し、一定量で上方に移動し、同時にまたは統合の後半に、小さい傾斜（０％〜１０％）で回転するために統合される。３つの位置もしくは２つの位置を通るリンク機構の統合、機能生成、経路生成、または運動生成は、当業者に公知のように、リンクの長さおよびピボットの場所を決定する。
【００８８】
本明細書における清掃ヘッド３００、１００のほとんどの描写は、浮遊している位置、たとえば、ロボットが持ち上げられた際に重力が清掃ヘッド３００、１００を引っ張るはずである位置、あるいはロボットのシャーシが様々な地形上を移動するにつれて、シャーシ組立体内部のリンク機構停止によって可能にされた完全な下方への拡張における、清掃ヘッド３００、１００を示す。図２７Ａ〜２７Ｃに概略的に示された３つの位置は、浮遊している位置、硬質床の作動位置、およびロボットおよび清掃ヘッドがカーペットまたはラグに遭遇した時の位置を示す。
【００８９】
四棒リンク機構の第１のリンク６３０および第２のリンク６４０（接地リンク）は、清掃ヘッド３００の図４の描写の右側部上に示され、図５（以下に記載される）の四棒リンク機構の２つのリンク機構５３０、５６０と実質的に類似している。清掃ヘッドは、２つの接地リンク６３０、６４０を連結する結合部間の浮動リンクを形成し、シャーシは固定リンクを支持する。リンク６３０、６４０は、ローラ歯車箱６２０（したがってそれに連結されたローラ）がフレーム３９８に対して「浮動」できるように、ローラ歯車箱６２０に隣接して延在し、ローラ歯車箱６２０をフレーム３９８に連結する。第２の平行な四棒リンク機構の別の第２のリンク６５０は、清掃ヘッド３００の反対側に示されている。また第２の平行な四棒リンク機構の別の第１のリンク６６０も、第２のリンク６５０の下に配置されていることがわかる。リンク６４０、６５０、および６６０は実質的にまっすぐである。示された四棒リンク機構の第１のリンク６３０は、屈曲した、若干浅いＶ字形を有する。
【００９０】
図５は、図２Ｂに示された清掃ヘッドなどの、本教示による清掃ヘッドの第２の実施形態の正面斜視図である。この構成において、インペラは、清掃容器内部よりむしろロボット本体内部に位置され、真空気流は掃除機流入口２００を介して容器を通って引き寄せされる。図５では、中心プレナム２１０および掃除機流入口２００、ならびに真空インペラ５００へ続く空気入口５２０が見られる。また真空インペラ５００、モータ５１０、およびローラ歯車箱５３０も図５に見られる。図４を参照に説明された第１の実施形態と対照的に、四棒リンク機構の反対側（図５における）の第２の（接地）リンク５７０は、ケージ５４０をインペラ筐体に連結する例示的Ｌ字形ワイヤを備え、インペラ筐体は以下により詳細に示される。ワイヤは、清掃ヘッド内部の真空インペラを収容する本教示の実施形態において、インペラ５００に対して清掃ヘッド１００内により多くの余地を提供するために、第２のリンク５７０として使用される。インペラを清掃ヘッド内部に収納する利点は、容易にごみ容器の空洞をより大きくし、同じモータがインペラおよびローラに電力供給できることを含む。
【００９１】
図６は、図２Ａおよび４の清掃ヘッドの実施形態の部分側面斜視断面図である。前部ローラ３１０、後部ローラ３２０、掃除機流入口３９２、中心プレナム３９４、ローラモータ６１０、およびローラ歯車箱６２０の関係が見られる。ローラモータ６１０は、前部ローラ３１０および後部ローラ３２０の両方を公知の手法で歯車箱６２０を介して駆動する。本教示のある特定の実施形態では、ローラモータ６１０は、屑を床から後部ローラ３２０に向かった傾斜で一掃するために、前部ローラ３１０をロール回転方向に回転し、ローラモータ６１０は、前部ローラ３１０（および他の屑）によって送り出された屑を捕え、掃除機流入口および真空インペラによって提供された吸引に向かう傾斜でさらに上方に向くその屑を一掃するために、後部ローラ３２０を上昇回転方向に回転する。屑は、中心プレナム３９４を通ってごみ容器４００の中に掃除機流入口３９２の硬質の傾斜した表面から跳ね返ることができる。示されたローラ軸３３０は、好ましくは陥没可能ではなく、キー機能３３５を介して歯車箱６２０からローラ３１０、３２０までトルクを移動することができる。示された軸３３０をソリッドまたは中空であることが可能であり、ローラ３１０、３２０への回転トルクの移動を促進するために３３５でキーに合わせることができる。また陥没可能だが弾性の支持をローラ管３５０に提供するために湾曲したスポーク３４０も示されている。
【００９２】
清掃ヘッド駆動システムの別の実施形態は、図２Ｂおよび５の清掃ヘッド配置に補完的であり、図７、８、９、１０に示されている。示された例示的駆動システムは、図５の清掃ヘッドと共に使用することが可能であり、図２Ａ、４、および６の実施形態と対照的に、真空インペラおよび２つの清掃ヘッドローラの両方を駆動できるモータ５１０を含む。図４に示されたインペラ５００などの真空インペラは、出力軸７００によって駆動されることが可能であり、前部ローラ（たとえば、図１における前部ローラ１１０）は前部ローラ駆動軸７１０によって駆動されることが可能であり、後部ローラ（たとえば、図１における後部ローラ１２０）は後部ローラ駆動軸７２０によって駆動されることが可能である。清掃ヘッド歯車箱７３０は、真空インペラを駆動するのに十分な所与の回転速度を有するモータが前部ローラを所望の回転速度でロール回転方向に、また後部ローラを所望の回転速度で上昇回転方向に駆動できる歯車を含む。
【００９３】
示された例示的清掃ヘッド歯車箱７３０は、歯車が見られるように、透明として示された歯車箱筐体７４０を含む。示された実施形態では、ローラ駆動軸７２０、７１０は、第１の歯車７５０および第４の歯車７５８から延在して示され、ローラ駆動軸７１０、７２０は、前部および後部清掃ヘッドローラ１１０、１１０のそれぞれを駆動するために使用される。また図７は、真空インペラ駆動軸（図８参照）に連結するためにモータ出力軸７００を示し、モータ出力軸７００は、モータ５１０の第１の端部から直接延びる。モータ５１０の別の出力軸は、ローラを駆動するためにモータの反対側の端部から清掃ヘッド歯車箱７３０の中に延びる。
【００９４】
前部ローラおよび後部ローラの回転速度は、モータ出力の回転速度と異なることが可能であり、インペラの回転速度と異なることが可能である。インペラの回転速度は、モータの回転速度と異なることが可能である。使用時に、前部および後部ローラ、モータ、ならびにインペラの回転速度は、実質的に一定に維持することができる。
【００９５】
図８は、図７の組立体と一緒に使用されるために、本教示による真空インペラ組立体８００の例示的実施形態の側面斜視図である。示されたインペラ組立体８００は、図４に示された清掃ヘッド１００などの清掃ヘッド内で使用されることが可能である。組立体８００は、インペラ５００、図７に示されたモータ出力軸７００に結合されることが可能である結合器８１０、インペラ駆動軸８２０、外側部８３２を含むインペラ筐体８３０および内側部８３４を含み、インペラ筐体８３０の内側部８３４は、インペラ５００から出る空気を環境の中に戻るように向ける空気流出口８４０を含む。歯車箱カバー８５０は、インペラ筐体８３０の外側部に沿って延在するように示され、歯車箱カバーは、駆動軸８２０からインペラ５００に歯車による減速を提供する歯車（図示せず）を保護する。
【００９６】
インペラ組立体８００のある特定の実施形態では、駆動軸８２０は２ｍｍの鋼鉄軸であり、ブッシングは駆動軸をいずれかの端部上で支持する。様々な実施形態では、インペラ筐体８３０上のリブは、荷重下の変形を防止し、音響の低減のために振動を制限するために筐体を強化することができる。示されたインペラ筐体８３０は、リンク５７０がローラの「浮動」をシャーシ内部で促進するために、インペラ筐体８３０をケージ５４０に連結することができるように、図５に示されたリンク５７０に対する連結点８６０を含む。
【００９７】
図９は、インペラ５００および空気流入口５２０の一部を通って取られた、図５のロボット掃除機清掃ヘッド１００の一実施形態の断面図である。また前部ローラ１１０は、その上の掃除機流入口２００の一部と共に見られる。インペラ５００への空気流入口５２０の一部が示されており、空気流入口の導管は、示されたようにインペラ筐体の内側部９００と嵌り合う。インペラ５００は、インペラ筐体の内側部９００およびインペラ筐体の外側部９１０によって閉囲される。インペラ歯車箱の歯車９２０は、ブッシング９３０と共にその各側部上に示され、ブッシング９３０はインペラ筐体の外側部９１０と歯車箱カバー８５０との間に収納される。示されたインペラ５００は、たとえば、一緒に噛み合う、締結される、付着される、または一体成形されることが可能な、内側部９４０および外側部９５０を含む。使用時に、空気はインペラ５００によりごみ容器から空気流入口を通って引っ張られる。
【００９８】
図１０は、図２Ｂおよび５の清掃ヘッドの断面図であり、それぞれは断面図内のプレナム２１０および断面図内のインペラ空気流入口導管５２０を示す。図１０Ａに示されたように、図２Ｂに示された清掃ヘッドの実施形態では、中心プレナム２１０は、たとえば、ポリオキシメチレン（たとえば、Ｄｅｌｒｉｎ（登録商標））を含む低摩擦プレナムであり、ポリオキシメチレンは高い剛性、低摩擦および優れた寸法安定性を必要とする精密部品に使用される工学熱可塑性プラスチックである。本教示のある特定の実施形態では、フェルト封止２２０は、摩擦を低減し、優れた摩耗耐性を提供し、清掃ヘッド１００とごみ容器（図示せず）との間の端面封止として働くために提供されることが可能である。清掃ヘッド内部および清掃ヘッドとごみ容器との間のすべての封止は、清掃ヘッドがロボット掃除機シャーシ内部を上下に動く度に、それらの表面に沿って回転と移動力の組合せの影響を受けることになる。
【００９９】
図２は、真空導管２００と中心プレナム２１０との間で利用されることが可能な環状封止２３０の例示的実施形態を示す、図１のロボット掃除機清掃ヘッド環境の部分断面図である。示された環状封止２３０は、真空導管２００の端部から延びる突起部２４０に装着されることが可能であり、環状封止２３０は、真空導管２００と中心プレナム２１０の開口２５０との間を実質的に気密嵌合することを容易にする。示された例示的環状封止２３０は、真空導管２００と中心プレナム２１０との間の気密封止を維持するように構成されたゴム製のリップ２６０を含む一方で、真空導管２００および中心プレナム２１０をロボット掃除機の作動中に互いに対して動くことができる。真空導管２００および中心プレナム２１０は、清掃ヘッドがロボット掃除機シャーシに対して動く度に、互いに対して動いてもよい。示された実施形態では、中心プレナム開口２５０は、真空導管２００と環状封止２３０を収容するために増加された半径を有し、真空導管２００および中心プレナム２１０の相対運動のための余地を提供する。
【０１００】
インペラ流入口導管５２０は、２つの部分、前方部１０１０および後方部１０２０を含むように示されている。後方部１０２０は、ごみ容器から前方部１０１０に延びる。前方部１０１０は後方部１０２０からインペラ５００に延びる。回転し摺動する封止構成１０３０は、空気流入口導管５２０の前方部１０１０が空気流入口導管５２０の後方部１０２０と嵌合するように示されている。図２Ｂについて論じられた真空導管２００と中心プレナム２１０との間の封止２３０と同様に、空気流入口導管５２０の前方部１０１０と後方部１０２０との間の摺動する封止構成１０３０は、空気流入口と空気入力管との間の気密封止を維持する一方で、空気流入口および空気入力管がロボット掃除機の作動中、特に清掃ヘッドの一部が本明細書に記載された四棒リンク機構を使用して「浮動」する間、互いに対して動くことができる、リップ／突起部（２つは示された実施形態に示されている）を含む。
【０１０１】
図１１は、図４の清掃ヘッドの左側面図を示し、フレーム３９８は、清掃ヘッド３００の一部がフレーム３９８に対して、したがってロボット掃除機シャーシに対して動くことを可能にする一方の面の四棒リンク機構の、取り付けられた状態のリンク６５０およびリンク６６０と共に示されており、図１２は、図４の清掃ヘッドの右側面図を示し、フレーム３９８は、清掃ヘッド３００の一部がフレーム３９８に対して、したがってロボット掃除機シャーシに対して動くことを可能にする、反対側の面の四棒リンク機構の、取り付けられた状態のリンク６３０および第４のリンク６４０と共に示されている。
【０１０２】
本教示の様々な実施形態では、四棒リンク機構（複数可）は、後部ローラよりわずかに速い速度の前部ローラを持ち上げるように作動する。示された実施形態では、四棒リンク機構は清掃ヘッドを「浮動」しており、リンク機構はわずかに異なる長さ（たとえば、数ミリメートルのみの差）を有し、フレーム、ケージ、または清掃ヘッドへの取付け点は長方形または平行四辺形を形成しない。
【０１０３】
図１３および１４は、本教示による四棒リンク機構の浮遊に対する例示的リンク、たとえば、図４の実施形態のリンク５５０、または図１２の実施形態のリンク６４０の斜視図である。図１３は実質的にまっすぐなリンクを示し、図１４は若干浅いＶ字形の屈曲を有するリンクを示す。本教示の様々な実施形態では、アームは、たとえば、ＰＥＩ、ＰＣ、アセタール、ナイロン６、ＰＢＴ、ＰＣ／ＰＥＴ、ＡＢＳ、ＰＥＴ、またはそれらの組合せを含むことができる。
【０１０４】
図１５は、清掃ヘッド３００と取外し可能に係合したごみ容器４００と共に、図５の清掃ヘッド３００およびごみ容器４００の実施形態の底面斜視図である。ローラ３１０、３２０は閉位置におけるローラフレーム３８０と共に示されている。本教示の実施形態では、取外し可能なローラフレーム３８０を含むことにより、たとえばローラ３１０、３２０を取り外すまたは清掃するためにローラ３１０、３２０に接近することができる。ローラフレーム３８０は、たとえば、公知の種類のヒンジ１５２５およびタブ１５２０を介して、歯車箱６２０もしくは下部筐体３９０に解除可能にヒンジで動くように取り付けられることが可能である。タブ１５２０は、ローラフレーム３８０の背面を解除するために清掃ヘッドの正面に向かって押圧されることが可能であり、ローラフレーム３８０はローラ３１０、３２０に接近するために枢動して開くことができる。図１５に示された、示された例示的ローラフレーム３８０は複数の先端部１５００を前方縁部上に含む。先端部は、清掃ヘッドが清掃される表面を横切って浮動する度に、清掃ヘッドを支持するために提供されることが可能であり、また清掃ヘッドに入ることができる屑のサイズを真空導管のサイズに制限する。また示された例示的ローラフレーム３８０は、コードおよび他の細長い材料が、ローラ３１０と３２０との間に引き込まれることを防止するために使用されることが可能な「ノーカー」１５１０も含む。本明細書の内容において、「ノーカー」は示されたように短いＶ字形溝である。「ノーカー」１５１０は、ローラ３１０、３２０の最端部に配置され、より大きい屑がローラ３１０と３２０との間に、ローラが同様に圧縮可能でないかもしれないローラ３１０の端部で入ることをさらに防止することができる。一部の実施形態では、ローラの管状外殻は、それ自体が実質的に変形でき、硬い円柱コアにローラの端部で当接する。「ノーカー」の目的は、ある種のサイズより大きい（たとえば、間隙Ｇより大きい）捕捉された対象がローラの間に最端部で詰まることを防止することであり、この場合ローラは硬い円柱コアのためにローラの端部で変形しなくてもよい。
【０１０５】
図１６は、ローラ３１０、３２０を露出するために開いたローラフレーム３８０を備えた、図１５の清掃ヘッドの底面斜視図である。図に示すように、ノーカー１５１０によって覆われた一部のローラ領域は、ローラの圧縮可能な弾性管３５０でなくてもよい。ローラフレーム３８０を下部筐体３９０から解放できるタブ１５２０は、ローラ筐体３８０を閉じるために下部筐体３９０のラッチ機構１５３５を解除可能に係合できる。ローラ３１０、３２０の非駆動端部１６００が図１６に示され、その例示的実施形態は、図１９に示され、以下に説明される。
【０１０６】
図１７は、ローラ３１０、３２０によって収容される大きい片の屑Ｄを概略的に示し、ローラは、屑Ｄのサイズがローラ間の間隙より大きいにもかかわらず、屑Ｄがローラ３１０、３２０の中心を通過できるように陥没可能である。屑Ｄがローラ３１０、３２０を通過後、ローラは、ローラの弾性に起因してローラの円形断面を保持し（回復し）、屑はごみ容器導管に向かって上方に方向ＶBに動く。示されたように、前部ローラ３１０はロール回転方向ＣＣに回転し、後部ローラ３２０は上昇回転方向Ｃに回転する。
【０１０７】
図１８は、本開示による清掃ヘッドローラ（たとえば、ローラ１１０、１２０、３１０、３２０）の実施形態の例示的駆動端部の断面図である。ローラ駆動歯車１８００は、ローラ駆動軸１８２０および２つのブッシング１８２２、１８２４と共に、歯車箱筐体１８１０内に示される。ローラ駆動軸１８２０は、たとえば、当業者には理解されるはずであるように、四角形断面図または六角形断面図を有することができる。シュラウド１８３０は、歯車箱筐体１８１０および軸受１８２４に接触するために、ローラ管３５０内部から延びるように示され、毛髪および屑が歯車１８００に達することを防止することができる。ローラの軸３３０はローラ駆動軸１８２０に係合する。示された実施形態では、駆動軸１８００を包囲する軸３３０の領域は、より大きいフランジまたはガード１８４０、およびそれから外方に離間されたより小さいフランジまたはガード１８５０を含む。フランジ／ガード１８４０、１８５０は、シュラウド１８３０と協働して毛髪および他の屑が歯車１８００に向かって移動することを防止する。管３５０がシュラウド１８３０に重複する場合の、例示的管の重複領域１８６０が示されている。図１８に示されたフランジおよび駆動端部の重複部は、毛髪および屑が歯車に向かって動くことを防止するために、ラビリンス式封止を生成することができる。ある特定の実施形態では、シュラウド重複領域１８６０にもかかわらずローラに入り込む毛髪および屑は、毛髪および屑が清掃ヘッドの作動を妨げることを実質的に防止する手法で毛髪および屑を収集できる、毛髪用窪みまたは中空ポケット１８７０内部に蓄積できる。別の毛髪用窪みまたは中空ポケットは、より大きいフランジ１８４０およびシュラウド１８３０によって画定されることが可能である。ある特定の実施形態では、軸および包囲する陥没可能なコアは、好ましくはローラのこの駆動端部上の毛髪用窪みからローラの他方の非駆動端部上の毛髪用窪みまたは他のシュラウド式構造に延びる。他の実施形態では、曲線スポークは、管３５０を支持するフォームのすべてまたは一部を置換する。
【０１０８】
図１９は、本教示による清掃ヘッドローラ（たとえば、ローラ１１０、１２０、３１０、３２０）の実施形態の例示的非駆動端部の断面図である。ローラの非駆動端部のピン１９００およびブッシング１９１０は、清掃ヘッド下部筐体３９０内に着座して示されている。シュラウドは、ピン１９００およびブッシング１９１０、ならびにより小さいフランジまたはガード１９３２およびより大きいフランジまたはガード１９３４を有する軸挿入部１９３０を包囲するために、ブッシング筐体１９２０からローラ管３５０の中に、たとえば、脚１９２２と共に延び、より大きいフランジ１９３４は、シュラウド１９２０の内表面にほぼ接触するように外方に延びる。管３５０がシュラウド１９２０に重複する場合の、例示的管の重複領域１９６０が示されている。図１９に示されたフランジ／ガードおよび駆動端部の重複部は、毛髪および屑が歯車に向かって動くことを防止するために、ラビリンス式封止を生成することができる。シュラウドは、好ましくは毛髪がローラの内部に入り、毛髪がピンの領域に移動することを防止するように形状される。ある特定の実施形態では、シュラウド重複領域１９６０にもかかわらずローラに入り込む毛髪および屑は、毛髪および屑が清掃ヘッドの作動を妨げることを実質的に防止する手法で毛髪および屑を収集できる、毛髪用窪みまたは中空ポケット１９７０内部に蓄積できる。別の毛髪用窪みまたは中空ポケットは、より大きいフランジ１９３４およびシュラウド１９２０によって画定されることが可能である。
【０１０９】
図２０は、図３の前部ローラ３１０および後部ローラ３２０などの例示的な対面する離間したシェブロン羽根ローラを示す。管状管３５０を支持するフォーム１４０ができるように、軸３３０のフランジ１８４０および１８５０が見られる。ローラ３１０、３２０は互いに対面し、これは示された実施形態では、シェブロン形状の羽根３６０が鏡像であることを意味する。示された例示的ローラの各シェブロン形状の羽根は、中心点３６５および前部ローラ３１０上にそれから下方に、また後部ローラ３２０上にそれから上方に延びる２つの側部または脚３６７を含む。羽根３６０のシェブロン形状は、毛髪および屑をローラ端部がロボット掃除機の作動を妨げる可能性のあるローラ端部に向かって移動することをさらに防止するために、毛髪および屑をローラの側部から離し、ローラの中心に向かって引き寄せることができる。
【０１１０】
図２１は、図２０のローラ３１０などのローラの例示的実施形態の一側面の斜視分解図を示す。軸３３０は、その駆動端部のフランジ１８４０および１８５０と共に示されている。また非駆動端部の軸挿入部１９３０およびフランジ１９３４も非駆動端部のシュラウド１９２０と共に示されている。管に対して陥没可能な弾性コアを提供するために、管状管３５０に嵌合する２つのフォーム挿入部１４０が示されている。ある特定の実施形態では、フォーム挿入部は、曲線スポーク（たとえば、図６に示されたスポーク３４０）によって置換されることが可能であるか、または曲線スポークと組み合わせられることが可能である。曲線スポークは２つのフォーム挿入部１４０の間のローラ３１０の中心部を支持することができ、たとえば、ローラ管３５０およびシェブロン羽根３６０と一体成形されることが可能である。
【０１１１】
図２２は、シェブロン羽根管３５０を支持する曲線スポーク３４０を有する例示的ローラの断面図を示す。示されたように、曲線スポークは第１の方向に曲線をなす第１の（内部）部分３４２、および反対方向に屈曲または湾曲のいずれかが欠如している第２の（外部）部分３４４を有することができる。該部分の相対長さは異なることが可能であり、成形要件および所望の堅固さ／陥没の可能性／弾性のような要因に基づいて選択されることが可能である。ローラの中心ハブ２２００は、ローラ（たとえば、図２１の軸３３０）を駆動する軸と嵌合するサイズにされ形状されることが可能である。回転トルクを軸からローラに移動するために、示されたローラは、軸の突起またはキー３３５（図６参照）を受け取るように構成された２つの凹所または係合要素／受容体２２１０を含む。回転トルクを軸からローラに移動する軸またはローラを嵌合するための他の方法が存在することを、当業者は理解されよう。
【０１１２】
図２３は、本教示によるごみ容器４００の例示的実施形態の正面斜視図である。ごみ容器は、その頂面上に解放機構４１０およびフィルタドア４４０を含む。ある特定の実施形態では、真空インペラは、容器の頂面の部分４５０下のごみ容器内部に収納されるはずである。実際に、頂面の部分４５０は、真空インペラに接近できる取外し可能なパネルであることが可能である。また図２３の実施形態は、図２４に示されたように、弾性タブ２４００およびタブが公知の手法で係合する凹所２４１０を含むことができる、フィルタドア解放機構２３００も示す。ごみ容器４００のドア２３１０は、屑の収集のためにヒンジ２３３０および空洞４２０を露出する開位置に示されている。ドア２３１０は好ましくは、たとえば、図５および６に示された清掃ヘッド３００の中心プレナム３９４とサイズおよび場所が一致する開口２３２０を含む。インペラ筐体２３４０は筐体内部に配置される。示された実施形態では、インペラ筐体２３４０は、ごみ容器空洞４２０の一側部に向かって配置される。
【０１１３】
図２４は、図２３のごみ容器４００の平面斜視図であり、フィルタ４３０、および空気をフィルタ４３０からごみ容器空洞４２０内部に収納された真空インペラに流すことができる気流空洞４４５を、部分的に画定する壁４４２、４４４、４４６を露出する開位置におけるフィルタドア４４０を示す。示された実施形態では、空気は、真空インペラに達するために、中心プレナム（たとえば、図５の中心プレナム３９４）からフィルタドア２３１０内の開口２３２０を通って、フィルタ４３０を通って、また気流空洞４４５を通って図２４の矢印の方向に流れる。フィルタ４３０は、好ましくは解放可能であり、使用者がフィルタ４３０をごみ容器から、たとえば、清掃および／または置換のために取り除くことができるタブ４３０Ｔを含む。図２４の例示的実施形態は、フィルタ空洞内部に恣意的な「フィルタを配置する」インジケータタブ２４３０を含む。フィルタ配置インジケータタブ２４３０は、たとえば、フィルタドア４４０が閉じることを防止し、次いで取外し可能なごみ容器４００がロボット掃除機内に設置されることを防止する位置に動くことによって、フィルタ４３０が適切に設置されていない際に、たとえばロボット掃除機の作動を防止することができる。本教示の好ましい実施形態では、フィルタはごみ容器の包囲する部分の内部に封止される。封止はフィルタ上、ごみ容器上、またはフィルタおよびごみ容器の両方の上に利用されることが可能である。
【０１１４】
図２５は、ごみ容器の頂部およびフィルタ４３０が取り除かれた、図２３および２４のごみ容器４００の一部の平面斜視図である。例示的実施形態では、複数の棒２５１０を使用してフィルタ４３０をごみ容器内部に保持する。他の構成を使用してフィルタを支持し、ごみ容器内部に維持することができることが当業者には理解されよう。本教示のある特定の実施形態では、気流空洞４４５の横断面領域（たとえば、長軸に対して横方向に取られた断面）は、気流を一定に、かつ全容量を通してまた屑収集容器の中への気流の収縮および／または圧縮がないことを維持するように、インペラ開口２５００の断面領域と等しい。
【０１１５】
図２６は、インペラ筐体２３４０、インペラモータ２６１０、およびインペラ２６２０を通って取られた、図２３〜２５のごみ容器の断面図である。気流空洞４４５からインペラ２５００までの経路が見られる。
【０１１６】
本教示の他の実施形態は、本明細書の考慮、および本明細書に開示された本教示の実施から当業者には明らかになり、その一部の例示的実施形態は詳細に説明され以下に記載される。
【０１１７】
本教示のある特定の実施形態では、１つまたは複数の羽根は、弾性管状部材と一体形成され、弾性管状部材の一端部から他方の端部に延在するＶ字形シェブロンを画定する。一実施形態では、１つまたは複数のシェブロン羽根は、弾性管部材の周囲を中心に等距離に離間される。一実施形態では、羽根は１つのシェブロン端部が隣接したシェブロンの中心先端部と同一平面であるように位置合わせされる。この配置は、シェブロン羽根と、それと圧縮可能なローラが係合する接触表面との間に一定の接触を提供する。このような途切れない接触は、そうでないと接触状態と非接触状態との間で異なることによって生成される騒音を取り除く。一実施例では、１つまたは複数のシェブロン羽根は、管状ローラの外表面から放射軸に対して３０°〜６０°の角αでまた回転方向に傾斜して延在する（図２０参照）。一実施形態では、シェブロン羽根の角αは放射軸に対して４５°である。シェブロン羽根を回転方向に傾斜させることにより、羽根の基部で応力を低減させ、それにより羽根が弾性管状部材から引き離される可能性を低減させるまたは取り除く。１つまたは複数のシェブロン羽根は、清掃表面上の屑に接触し、屑を圧縮可能なローラの回転方向に向ける。
【０１１８】
一実施例では、羽根はＶ字形シェブロンであり、Ｖ字の脚は管状部材の表面上を追跡した直線経路に対して５°〜１０°の角Θであり、弾性管状部材の一端部から他方の端部に延在する（図２２参照）。一実施形態では、Ｖ字形シェブロンの２つの脚は、７°の角Θである。角Θを１０°未満に制限することにより、圧縮可能なローラは成形工程により製造可能である。１０°より急勾配の角度は、８０Ａより硬いデュロメータを有するエラストマーに対する製造可能性において不具合を生み出す。一実施例では、管状部材および曲線スポークおよびハブは、６０Ａ〜８０Ａのデュロメータの弾性材料から射出成形される。この範囲より柔軟なデュロメータ材料は、早期摩耗および壊滅的破裂を示すことがあり、より硬いデュロメータの弾性材料は実質的な障害（すなわち、回転に対する抵抗）を生み出し、疲労破砕および応力破砕をもたらすことになる。一実施形態では、弾性管状部材はＴＰＵから製造され、弾性管状部材の壁は約１ｍｍの厚さを有する。一実施形態では、弾性管状部材の内径は約２３ｍｍであり、外径は約２５ｍｍである。複数のシェブロン羽根を有する弾性管状部材の一実施形態では、複数の羽根の先端によって一掃された外側周囲の直径は３０ｍｍである。
【０１１９】
１つまたは複数のシェブロン羽根は、一実施形態では、弾性管状部材の外表面から弾性管状ローラの直径の少なくとも１０％である高さ分、延在するので、１つまたは複数の羽根は、コード状要素が弾性管状部材の外表面の周囲を直接覆うことを防止する。したがって、１つまたは複数の羽根は、毛髪または他の紐状の屑が圧縮可能なローラのコアの周囲を堅く覆い、清掃の有効性を低減することを防止する。Ｖ字形シェブロンのような羽根を画定することにより、さらに毛髪および他の屑がローラの端部からローラの中心に向かって配向させる働きをし、その中でＶ字形シェブロン点が配置される。一実施形態では、Ｖ字形シェブロン点は自律型カバレッジロボットの掃除機流入口の中心とまっすぐ一直線に配置される。
【０１２０】
以上に論じられた四棒リンク機構の実施形態は、清掃ヘッドのそのフレーム内での動き（「浮動」）を促進する。本教示による清掃ヘッドを有するロボット掃除機が作動される際、清掃ヘッドの底表面は床に実質的に平行のままであることが好ましく、一部の実施形態では、前部ローラ１１０、３１０は、作動中に後部ローラ１２０、３２０よりわずかに高く配置されることが好ましい。しかし、清掃ヘッドは、たとえば、敷居、通気孔、またはビニル床からカーペットへの移動のような床の不規則性に適合するために、作動中に垂直に動くことができるべきである。示された四棒リンク機構は、清掃ヘッドをフレーム内で支持するために単純な機構を提供し、清掃ヘッドが床に対してその平行な位置を崩す手法で枢動することなく、清掃ヘッドがロボット掃除機の作動中に垂直に調節できるように、清掃ヘッドをフレームに対して動かすことができる。示されたように、示された例示的実施形態では、頂部および底部リンクの両方は清掃ヘッド組立体にスナップ嵌合できる。頂部リンクは、フレームをインペラ筐体の外側部に連結する。また底部リンクも、フレームをインペラ筐体の外側部に連結する。フレームは、本明細書に示された清掃ヘッド構成部品がフレームおよびシャーシに対して動く際に、ロボット掃除機シャーシに対して固定されたままであるように意図される。示された例示的実施形態に示されたように、フレームは全視覚およびリンク機構への物理的接近が可能な断面図であることが可能である。
【０１２１】
フレームは、本明細書に示された清掃ヘッド部がフレームおよびシャーシに対して動くときに、ロボット掃除機のシャーシに対して固定されたままであることが意図される。
【０１２２】
一実施形態では、リンク機構は、静止状態から最大拳上角度が１０°未満であるように、様々な速度で持ち上げる（前部車輪は後部車輪より速い速度で持ち上がる）。一実施形態では、リンク機構は、各棒リンク機構の前方端が清掃組立体の前方縁部に隣接して付着するように、清掃組立体を中心に対称に置かれた四棒リンク機構である。
【０１２３】
別の実施例では、自律型カバレッジロボットは前方部および後方部を有するシャーシを有する。駆動システムはシャーシに装着され、ロボットを清掃表面の上で操作するように構成される。清掃組立体はシャーシの前方部上に装着され、屑を清掃表面から獲得するためにその中に装着された２つの逆回転ローラを有し、前方ローラの長軸はその上に後方ローラの長軸が位置する第２の水平面の上に配置された第１の水平面内に位置する。清掃組立体は、前方部でシャーシに、後方部で清掃組立体に取り付けられたリンク機構により、シャーシに可動に装着される。ロボットが硬い表面から圧縮可能な表面に移動する際、リンク機構は清掃組立体を清掃表面から持ち上げる。リンク機構は、前部ローラが後方ローラより速い速度で持ち上げるように、しかし清掃表面に実質的に平行に清掃組立体を持ち上げる。
【０１２４】
本教示のある特定の実施形態では、中心プレナムは、収集容積に入る実質的に水平なエラストマー部を備える。実質的に水平なエラストマー部は、リンク機構が清掃表面における異なる高さを収容するために清掃組立体を持ち上げる際、下向きの勾配を生成するために曲がる。一実施形態では、実質的に水平なエラストマー部は、ローラにより清掃表面から持ち上げられた屑がプレナムの中に昇り、閉囲されたごみ容器の中に下方に向けられるように、垂直寸法に少なくとも５ｍｍ曲がる。
【０１２５】
図２８Ａおよび２８Ｂは、ロボット掃除機が、たとえば、ロボット掃除機の作動前または作動中に清掃表面上に置かれる際にリンク機構が清掃組立体を持ち上げる度に、下向きの勾配を生成するための中心プレナム３９４の屈曲を示す。
【０１２６】
真空風道の前方部および後方部は、単一の一体型構成部品として形成されてもよいが、一部の実施形態では、後方部は、硬質の前方部に封止された連結部で接合されたエラストマー部材である。一実施形態では、封止された連結部は圧縮嵌合であり、硬質の前方部はエラストマー後方部の中に挿入され、径方向の圧縮力によって取り付けられる。別の実施形態では、封止された連結部はエラストマーのオーバーモールドである。封止された連結部は、真空の喪失を防止する封止された真空経路を形成する。実施形態では、後方部は、開口を封止された構成内の屑収集容器に当接するフランジ内で終了する。したがって、真空風道は平滑な封止された真空気流を可能にする。一実施形態では、エラストマー後方部は、Ｍｅｄｉｐｒｅｎｅ（商標）などの熱可塑性プラスチック材料またはＳａｎｔｏｐｒｅｎｅ（商標）などの熱可塑性加硫物（ＴＰＶ）から製造される。一実施形態では、硬質の前方部は、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）またはナイロンなどのプラスチック材料から製造され、その材料は帯電防止特性を有し、毛髪の蓄積に抵抗する。
【０１２７】
図２９は、本教示による清掃ロボットの実施形態の底面図である。
【０１２８】
本教示の他の実施形態は、本明細書の考慮、および本明細書に開示された本教示の実施から当業者には明らかになろう。本明細書および例は例示のみとしてみなされ、以下の特許請求の範囲によって示される本教示の真の範囲および精神を有することを意図する。
【０１２９】
（実施形態１）
移動清掃ロボットであって、
真空風道を形成するシャーシと、
前記シャーシにより支持され、前記移動清掃ロボットを支持する床面に近接して配置された清掃ヘッドであって、前記真空風道と空気連通する前記清掃ヘッドと、
前記シャーシに解放可能に受け入れられる収集容器と、
を有し、
前記収集容器は、
屑収集容積と、前記収集容器が前記シャーシに受け入れられたときに前記屑収集容積を前記真空風道に空気連通させるように配置された屑吸入口と、を形成する容器ハウジングであって、この容器ハウジングは、前記床面に対する上部及び側部を有し、前記上部は、前記屑収集容積内にフィルタアクセス開口及びフィルタ台座を形成し、前記フィルタアクセス開口を介してアクセス可能であり、前記側部は、排気口を形成する、前記容器ハウジングと、
前記容器ハウジング内に配置され、且つ、前記屑吸入口に空気連通したインペラ入口と、前記排気口に空気連通したインペラ出口とを有するインペラであって、このインペラは、空気を前記真空風道から前記屑吸入口を介して前記屑収集容積内に引き入れ、前記排気口から引き出す、前記インペラと、
前記フィルタアクセス開口において前記容器ハウジングの前記上部に結合したフィルタドアであって、このフィルタドアは、閉位置と、前記フィルタアクセス開口を通じてアクセス可能にする開位置との間で移動可能である、前記フィルタドアと、
前記フィルタ台座に解放可能に受け入れられ、前記フィルタ台座に着座されるフィルタであって、このフィルタは、前記屑吸入口に空気連通した入口面と、前記フィルタドアに対向する出口面とを有し、このフィルタは、前記屑収集容積と前記インペラとの間に配置されて、前記フィルタの前記出口面と前記フィルタドアとの間に気流空洞を形成し、この気流空洞は、前記インペラ入口に空気連通し、長軸を画定する、前記フィルタと、
を有し、
前記気流空洞の前記長軸に対して横方向に取られた横断面領域は、前記インペラ入口の断面領域と実質的に等しい、移動清掃ロボット。
（実施形態２）
前記屑吸入口は、前記フィルタの前記入口面に実質的に垂直に配置された入口軸を画定する、実施形態１に記載の移動清掃ロボット。
（実施形態３）
前記インペラ入口は、前記気流空洞の前記長軸と径方向に整合している、実施形態１に記載の移動清掃ロボット。
（実施形態４）
前記フィルタドアは、前記屑収集容積内に延びる壁を含み、当該フィルタドアが前記閉位置にあるときに前記気流空洞を部分的に形成する、実施形態１に記載の移動清掃ロボット。
（実施形態５）
前記フィルタドアは、当該フィルタドアを前記容器ハウジングの前記上部に解放可能に取り付けるように構成された解放機構を含む、実施形態４に記載の移動清掃ロボット。
（実施形態６）
前記容器ハウジングの前記上部は、凹所を形成し、前記解放機構は、前記凹所と解放可能に係合するように構成された弾性タブを有する、実施形態５に記載の移動清掃ロボット。
（実施形態７）
前記フィルタは、当該フィルタの前記出口面から延びるプルタブを含み、前記フィルタドアが前記開位置にあるときに前記フィルタを前記フィルタ台座から取り外しやすくなっている、実施形態４に記載の移動清掃ロボット。
（実施形態８）
前記フィルタ台座に配置されたフィルタ配置機構を更に有し、前記フィルタ配置機構は、前記フィルタが前記フィルタ台座内に設置されていないとき、又は前記フィルタが前記フィルタ台座から外れたときに、前記フィルタドアが前記閉位置に移動することを防止するように構成されている、実施形態７に記載の移動清掃ロボット。
（実施形態９）
前記フィルタ台座は、着座された前記フィルタを前記屑収集容積内に保持するように配置された１つ以上のフィルタ支持部材を有する、実施形態１に記載の移動清掃ロボット。
（実施形態１０）
前記フィルタは、第１端部及び第２端部を有し、前記第１端部と前記第２端部との間に長軸を画定し、前記フィルタは、前記インペラ入口に隣接して配置された前記第１端部から、前記容器ハウジングの前記側部に隣接して配置された前記第２端部まで長手方向に延び、前記フィルタの前記第２端部と前記インペラ入口とは、前記フィルタの前記長軸にわたる分離距離だけ離間しており、前記インペラは、前記フィルタの前記第１端部と前記容器ハウジングの前記側部との間に延びる、実施形態１に記載の移動清掃ロボット。
（実施形態１１）
前記フィルタ台座は、前記フィルタの前記長軸に対して傾いた向きにて前記フィルタを保持し、前記フィルタの出口面は、前記屑吸入口に部分的に対面する、実施形態１０に記載の移動清掃ロボット。
（実施形態１２）
前記インペラは、前記屑収集容積に隣接して配置される、実施形態１に記載の移動清掃ロボット。
（実施形態１３）
前記容器ハウジングは、上面及び底面を有し、前記インペラは、前記容器ハウジングの前記上面及び前記底面に実質的に垂直に伸びる回転軸を画定する、実施形態１に記載の移動清掃ロボット。
（実施形態１４）
前記インペラの前記回転軸は、前記フィルタと交差しない、実施形態１３に記載の移動清掃ロボット。
（実施形態１５）
前記インペラ入口は、前記インペラの前記回転軸と同軸である、実施形態１３に記載の移動清掃ロボット。
（実施形態１６）
前記容器ハウジングの前記上部は、前記インペラへのアクセスを提供するよう構成された解放可能なアクセスパネルを含む、実施形態１に記載の移動清掃ロボット。
（実施形態１７）
前記容器ハウジングに枢動可能に結合され、閉位置と、前記屑収集容積にアクセス可能な開位置との間で移動する屑アクセスドアを更に有し、この屑アクセスドアは、前記屑吸入口を形成する、実施形態１に記載の移動清掃ロボット。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年7月19日(2018.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律型カバレッジロボットと回転自在に係合した弾性の圧縮可能なローラであって、
第１の端部と第２の端部との間にわたる長軸を有する弾性管状部材を有し、
前記弾性管状部材は、
外表面と、
前記弾性管状部材で一体形成され、前記外表面から外方に延び、Ｖ字形シェブロンを画定する１つまたは複数の羽根と、
を有し、
前記Ｖ字形シェブロンの各々は、中心先端と、前記中心先端から前記弾性管状部材の前記第１の端部付近まで延びる第１の脚と、前記中心先端から前記弾性管状部材の前記第２の端部付近まで延びる第２の脚と、を有し、
前記弾性管状部材内に配置された弾性の圧縮可能な材料と、
前記弾性管状部材の前記第１又は第２の端部まで延び、前記弾性管状部材が変形しない重複領域を形成するブッシング筐体と、を更に有する、
ことを特徴とする弾性の圧縮可能なローラ。
【請求項２】
前記外表面内において前記弾性管状部材の前記長軸に沿って配置されたハブを更に有する、請求項１に記載の弾性の圧縮可能なローラ。
【請求項３】
前記ハブは、前記弾性管状部材の長さの約１０％〜２０％を占める、請求項２に記載の弾性の圧縮可能なローラ。
【請求項４】
前記弾性管状部材の内表面と前記ハブとの間に延びる複数の弾性スポークを更に有する、請求項１に記載の弾性の圧縮可能なローラ。
【請求項５】
前記弾性管状部材、前記スポーク及び前記ハブは、６０Ａ〜８０Ａの範囲のデュロメータの弾性材料から一体的且つ均質的に形成される、請求項４に記載の弾性の圧縮可能なローラ。
【請求項６】
前記ブッシング筐体は、前記長軸と軸方向に位置合わせされたピンを包囲するブッシングを更に有する、請求項１に記載の弾性の圧縮可能なローラ。
【請求項７】
前記弾性の圧縮可能な材料は、前記弾性管状部材の内表面に接着される、請求項１に記載の弾性の圧縮可能なローラ。
【請求項８】
前記弾性の圧縮可能な材料は、発泡弾性体を有する、請求項１に記載の弾性の圧縮可能なローラ。
【請求項９】
前記弾性の圧縮可能な材料は、２つのフォーム挿入部を有する、請求項１に記載の弾性の圧縮可能なローラ。
【請求項１０】
前記発泡弾性体は、熱可塑性ポリウレタンフォーム、エチル酢酸ビニルフォーム、及びポリプロピレンフォームのうちの１つである、請求項１に記載の弾性の圧縮可能なローラ。
【請求項１１】
前記１つまたは複数の羽根は、前記弾性管状部材の周囲において、等距離に離間されている、請求項１に記載の弾性の圧縮可能なローラ。
【請求項１２】
前記１つまたは複数の羽根は、少なくとも５つの羽根を有する、請求項１１に記載の弾性の圧縮可能なローラ。
【請求項１３】
前記１つまたは複数の羽根は、前記弾性管状部材の直径の少なくとも１０％の高さを有する、請求項１に記載の弾性の圧縮可能なローラ。
【請求項１４】
前記弾性管状部材は、１／２〜３ｍｍの壁厚を有する、請求項１に記載の弾性の圧縮可能なローラ。
【請求項１５】
清掃ロボットであって、
屑収集容積と、
屑を前記屑収集容積に送達するよう構成された掃除機流入口と、
前記掃除機流入口に空気連通するローラ筐体と、
前記掃除機流入口に対向し、第１の端部と第２の端部との間にわたる長軸を有する弾性管状部材を備える圧縮可能なローラと、
を有し、
前記弾性管状部材は、
外表面と、
前記弾性管状部材で一体形成され、前記外表面から外方に延び、Ｖ字形シェブロンを画定する１つまたは複数の羽根であって、前記Ｖ字形シェブロンの各々が、中心先端と、前記中心先端から前記弾性管状部材の前記第１の端部付近まで延びる第１の脚と、前記中心先端から前記弾性管状部材の前記第２の端部付近まで延びる第２の脚と、を備える、前記１つまたは複数の羽根と、
前記弾性管状部材内に配置された弾性の圧縮可能な材料と、
有する、ことを特徴とする清掃ロボット。
【請求項１６】
前記圧縮可能なローラは、前記弾性管状部材の前記第１又は第２の端部まで延び、前記弾性管状部材が変形しない重複領域を形成するブッシング筐体と、を更に有する、請求項１５に記載の清掃ロボット。
【請求項１７】
前記１つまたは複数の羽根は、形状が変化する管の直径の少なくとも１０％の高さ分、周壁から延びている、請求項１５に記載の清掃ロボット。
【請求項１８】
前記ローラ筐体は、前記圧縮可能なローラの径方向の最外部から、約１ｍｍ以下だけ、離間されている、請求項１５に記載の清掃ロボット。
【請求項１９】
前記長軸は、前記掃除機流入口と長手方向において平行に位置合わせされている、請求項１５に記載の清掃ロボット。
【請求項２０】
前記外表面内において前記弾性管状部材の前記長軸に沿って配置されたハブを更に有する、請求項１５に記載の清掃ロボット。
【請求項２１】
前記ハブは、前記弾性管状部材の長さの約１０％〜２０％を占める、請求項２０に記載の清掃ロボット。
【請求項２２】
前記弾性の圧縮可能な材料は、２つのフォーム挿入部を有する、請求項１５に記載の清掃ロボット。