(57)【要約】妨害物を検知するための移動ロボット用のシステム。妨害物は、ロボットの移動性を損なう又は妨げることがある対象物、並びにカーペット敷き表面から硬質表面への変わり目、硬質表面からカーペットへの変わり目、又は他の型の床張りの間の変わり目を包含する。そのシステムは、妨害物の下側で動くことができる鋤を包含する。妨害物を掃き退ける、又はロボットが検知可能な高さまで持ち上げることができる。検知すると、ロボットは、その移動方向を変える、又は移動を全く停止することができる。
2004524981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャーシを有するロボット用の表面移動探知システムにおいて、
前記シャーシとの間に環状の隙間が設けられる状態で前記シャーシに可撓的に取付け可能な鋤と、
妨害物と前記鋤との間の衝突に起因する前記環状の隙間の変化を検知するセンサーと、
を改良点として含む、ロボット用の表面移動探知システム。
【請求項２】
前記鋤は、前記ロボット上で上下に調整が可能であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記鋤は、前記ロボットが配置され、前記鋤が車輪により支えられる表面の上方に可変の隙間を設けるように、上下に調整が可能であることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記センサーは、チャネル内へ挿入される取付けロッドを具備し、該チャネルが、ロッドの変位を検知する前方に向くばね式接触スイッチを備えていることを特徴とする、請求項１、２、又は３に記載の表面移動探知システム。
【請求項５】
前記センサーが、振動センサーを具備することを特徴とする、請求項１、２、又は３に記載の表面移動探知システム。
【請求項６】
妨害物処理システムを備え、外縁および前面を有し支持面上において利用可能な移動ロボットにおいて、
前記システムは、前記前面に近接され、前記ロボットの外縁から外に向かって延在する鋤を備え、該鋤は、前記支持面に対して鋭角な関係で配置されている移動ロボット。
【請求項７】
前記鋤が、前記支持表面から１０ｍｍ未満の隙間を有することを特徴とする、請求項６に記載のロボット。
【請求項８】
前記鋤の高さ以上の高さに配置されたセンサーを更に具備し、該センサーは、該鋤に遮られて該高さに持ち上げられた妨害物を検知する、請求項６又は７に記載のロボット。
【請求項９】
ロボット用の表面移動探知システムにおいて、
鋤と、
前記鋤の上方で前記ロボットにおいて利用可能とされる音響又は光学センサーであって、該ロボットが動作中、該鋤により該センサーの前方に持ち上げられた物質を検知する音響又は光学センサーと、
を改良点として含むロボット用の表面移動探知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動ロボットに関し、特に移動ロボットが所与の妨害物によって移動不可能になる、又は危険を冒して通り過ぎるのを防ぐためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動ロボットには、家庭用及び産業用に多数の用途がある。移動とは、ロボットが１つ場所から別の場所へ移動できることを意味する。そのロボットは、場所間を移動して、音、赤外線受光、ビデオ画像、爆発物検知などの信号を、離れた場所へ送信することができる。操作者をその離れた場所に配置してもよいし、又は信号を後で検索するために保存してもよい。移動ロボットは、侵入者検知のために所与の領域を巡回する、あるいはカーペット又は硬質表面床のような特定表面領域を洗浄することができる。
【０００３】
カーペット及び敷物は、パイル又はループには関係なく、床張りを意図した織布及び他の布地シート商品を包含する。硬質表面の床として、硬質木材、コンクリート、セラミックタイル、ビニル、合成組織タイル、リノリウム、及び滑らかなマット、並びに積層体などが挙げられるが、これに限定されない。
【０００４】
家や事務所やその他の場所で、硬質表面の床は、カーペット敷き領域と隣接することが多い。更に、家では、その上に小型敷物がある硬質表面の床を有することが多い。硬質表面床用手入れロボットは、そのような床のモップ拭き、磨き、ほこり取り、ワックスがけなどを含むメンテナンス及び洗浄を移動して実行する。そのようなロボットは、硬質表面用に意図した洗浄流体、光沢剤、含油布ほこり取り、ワックスなどを適用している間にカーペット敷き表面又は小型敷物上に乗り上げてはならない。さもなければ、カーペット又は小型敷物を損傷することがある。逆に、カーペット又は敷物に適用することを意図された洗浄溶液は、硬質表面の床を損傷することがある。硬質表面手入れロボットがカーペット又は小型敷物の上に移動するあるいはその逆を防ぐために、壁やドアなどの従来の仕切りに頼ることはできない。
【０００５】
更に、ロボットは、カーペット又は小型敷物によって移動不可能になることがある。硬質表面上での移動性のために設計されたロボットの車輪及び牽引装置は、カーペット又は小型敷物を横切って同一ロボットを推進するには不十分なことがある。更に、ロボットの先導縁がカーペット又は小型敷物の下側へ入って持ち上げるなどすると、ロボットがカーペットに引っ掛かる、又はより起こりがちなことに小型敷物に引っ掛かることがある。
【０００６】
使用中のロボットを移動不可能にする又はロボットにより損傷されることがあるカーペット、小型敷物、及びその他の障壁を包括的に、以下、妨害物と呼ぶ。妨害物とは、ロボットを移動不可能にする、その移動を過度に制限する、又は予定された業務を実行中のロボットに損傷される可能性がある、ロボット行路内にある全ての妨害物である。
【０００７】
米国特許第４，９７７，６３９号（タカハシ（Takahashi）ら）は、硬質表面の床上でブラシの回転を停止させるために手動真空掃除機内で使用されるカーペット接触センサーを開示している。そのセンサーは、カーペットの中に沈み込む狭い接触要素から一部構成されるが、より広い接触要素に関しては硬質表面の床上で支持される。同米国特許公報（例えば、特許文献１参照）は、真空掃除機が硬質表面からカーペットへ又はその逆の変わり目を越えた後にのみカーペットが感知されることを教示する。同米国特許公報（例えば、特許文献１参照）は、カーペットが硬質表面よりも実質的により貫入可能であることに基づいているが、固く編まれた敷物ではそうでない場合がある。更に、この教示は、ロボットを移動不可能にすることがある小型敷物などの妨害物を如何にして回避するかの示唆は何も提供しない。
【０００８】
米国特許第５，１４４，７１５号（マツヨ（Matsuyo）ら）では、床の型を決定するのに使用される真空掃除機のほこり吸い上げ力学が開示されている。空気流をかけると硬質表面の床からはほこりが突然取り去られるが、カーペットからはほこりはより徐々に真空除去される。空気流中のこの違いが光学センサーで検知される。同米国特許公報（例えば、特許文献２参照）は、特に真空掃除機を対象とし、床の型の変わり目を横切った後にのみセンサーは変わり目を報告する。
【０００９】
米国特許第５，２７７，８３９号（シュルツ（Shultz）ら）には、自動誘導される車両用の案内路をカーペット上に確立するための永久蛍光染料物質が開示されている。その染料物質は、紫外線に曝された時に蛍光を発するが、そうでなければ不可視である。カーペット上にその染料で引かれた線は、車両を光学的に誘導するのに使用することができる。米国特許第４，７０７，２９７号では、除去可能（洗濯可能）な蛍光染料を使用する同様なスキームが開示されている。
【００１０】
米国特許第６，０７６，２２７号（シャリグ（Shallig）ら）は、処理する表面の型を検知する表面型検知器を教示し、この表面型検知器は振動検知器を具備する。音響パルスが床に向かって伝播される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
様々な入射角における床表面からの反射振幅が、床の型を決定するのに使用される。上に挙げた教示と同様に、シャリグらのセンサーは、床の型の変わり目を検知する前にその変わり目の上を通過しなければならない。同様に、カーペットに対する硬質表面の床の型を検知する光学検知器は、表面の相対反射度を基にする。光学検知器は、模様付き／非平坦の硬質表面とカーペットの間を確実に区別することはできない。
【００１２】
その結果、移動ロボットが妨害物を回避するのを助けることができるシステムへの要望が依然存在する。特に、移動ロボットが硬質表面の床とカーペット又は敷物の間の区別ができるシステムへの要望が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、移動ロボット用の妨害物処理システムを具備する。そのシステムは鋤を具備する。その鋤は、ロボットに近位端で取り付けられて、そこから外に向かって遠位端へ延在する。その鋤は、ロボットが載る床又は他の支持面に対して鋭角な関係で配置された前向きの面を有する。その鋤は、ロボットの事前に決定した他の構成要素に相対的に移動可能である。好適な構成要素は、ロボットのシャーシ、サスペンションなどを包含する。そのような相対移動は、センサーで検知可能である。
【００１４】
妨害物に遭遇すると、鋤は、それを押し退けるか、鋤の遠位端を妨害物の下へ滑り込ませて持ち上げるか、又は鋤がロボットの他の構成要素に相対的に移動する。この３つの状況のいずれもが、妨害物のためにロボットが移動不可能になるのを未然に防ぐ。
【００１５】
妨害物が押し退けられた場合には、ロボットの前向き移動は妨げられない。鋤が妨害物の下に滑り込む場合、妨害物は上向きに移動して、ロボットにより近くなりうる。妨害物が上向きに移動すると、ある高さに達して、ロボットのセンサーによって検知可能である。センサーが検知すると、ロボットは方向を変えて、妨害物を回避する。妨害物が鋤をロボットの他の事前に決定した構成要素に相対的に移動させた場合、そのような相対移動はセンサーによって検知される。再び、ロボットはその方向を変えて、妨害物を回避する。
【００１６】
別の実施形態では、ロボット車輪又は他の床接触表面上への抵抗が監視され、ロボットが表面型の差に遭遇した時に生じる摩擦差を検知することができる。そのような検知は、駆動モータへの電流、又は車輪回転に対する駆動モータへの電力を測定して達成することができる。別の実施形態では、床の型の差異は、床に対して偏倚された洗浄シートの位置又は変位を測定して検知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１〜２を参照すると、本発明は、上で挙げた業務のいずれか並びにロボットが適合できる幾つかの他の業務を実行するのに有用なロボット１００を含む。第一の実施においては、ロボットは、シャーシ、任意選択的にサスペンションによってシャーシに搭載された駆動機構、及びシャーシに可動的に取り付けられたシェルを具備する自律又は遠隔制御ロボットとすることができる。任意のサスペンションは、駆動機構とシャーシの間に挿入された弾力性部材を包含することができ、その結果、シェルが事前に決定された力で支持面に向かって押されると弾力性部材が圧縮して、駆動機構が移動しシェル及び／又はシャーシが床若しくはテーブルなどの支持面に接触することができる。シェルは、ロボットの外被であって、審美的に感じがよいいかなるデザインであってもよく、ロボットの内部品を包囲して塵埃などから保護する。
【００１８】
第二の実施では、ロボットは、複数の細長い開口部と、複数の細長い開口部内に受け入れられた複数の細長い弾性支持材により可動的にシャーシに取り付けられた実質的に剛性のシェル１４０とを有する、シャーシ１１０を具備することができる。この配置によって、シェルが、シャーシに相対的に実質的に制約されない水平移動及び上下に制約された移動を行うことができる。この配置は、剛性シェルの中央部分に取り付けられた受動部分及びシャーシに取り付られた能動部分を有するセンサーと共に使用することができる。
【００１９】
第三の実施では、ロボットは、シャーシ１１０と、シャーシに可動的に取り付けられた実質的に剛性のシェル１４０と、滑り止め下部縁部材９０と支持面の間の上下の隙間を調節可能にするように可動的にシェルに取り付けられた滑り止め下部縁部材とを具備する。好ましくは、その隙間は０．８ｃｍより大きい。この隙間により、ロボットが移動中に小さな妨害物によって妨げられるおそれが低減される。
【００２０】
本発明は、ロボットの移動を妨げることがある妨害物を検知する、及び／又はその妨害物によって移動不可能になるのを防ぐシステムを含む。そのような妨害物として、カーペット敷き表面から硬質表面への変わり目、硬質表面からカーペット敷き及び小型敷物若しくはマットへの変わり目、ロボットが動かすには重過ぎる対象物、ロボットを予定する行路からそらせる対象物、並びにロボットが目標域に達するのを妨げる対象物などが挙げられるが、これに限定されない。
【００２１】
そのような妨害物によるロボットの移動の損失、移動の偏向、又は予定外の移動を管理するそのシステムは、鋤１０を具備する。鋤１０は、ロボットの基部に対してある角度関係で、特に鋭角な関係で配置された前向き表面２００を有する。ロボットの基部とは、車輪又はロボットが置かれるいずれかの３つの支持部により画定される平面である。
【００２２】
図１Ａ及び２を参照すると、ロボットが床又は他の支持面上に置かれている又は移動している時、鋤は、水平平面に対してある角度関係、特に鋭角な関係にある。典型的には、鋤の前向き面２００は、床と前向き面の間に鋭角で傾いた角度を画定する。鋤の前向き面は、断面が平らであって、弓形の凸面がロボットの中心から離れており、又、ロボットの中心に向いて凹面とすることができる。
【００２３】
鋤の前向き面が平らな場合、その面は、第一の実施態様ではロボットの基部に対して２０〜７０度の角度、第二の実施態様では３０〜６０度の角度、第三の実施態様では４５度の角度を画定することができる。角度関係は、鋤１０の前向き面２００とロボットが置かれている平らな水平支持面の間に含まれる角度として画定され、ロボットの前面３００で計られる。凹面又は凸面の鋤が選定される場合、弧状断面の全体に亘って一定又は可変する曲率半径を有することができる。例えば、鋤は、ロボットの前面３００において前面から周方向外側の位置よりも小さい曲率半径を有することができる。同様に、鋤の曲率半径は、鋤の高さが増すにつれて減少、又はその逆でもよい。鋤の高さ又は半径の広がりは、ロボットの前面３００が方位角的に近づくにつれて増加してもよい。同様に、鋤は、頂点がロボットの前面と一致する山形紋形状を有してもよい。
【００２４】
鋤は、ロボットの少なくとも前面上に配置される。鋤は、ロボットのシェル外縁の少なくとも９０度、可能性として少なくとも１８０度、可能性として少なくとも２７０度、及び幾つかの実施では３６０度に対することができる傾いた平面である。鋤がロボットを包囲しない場合、鋤は、方位角的にロボットの前面上に中心を置くことができる。ロボットの前面は、ロボットの前向き方向に面するロボットの円周上の点である。前向き方向は、目標場所に向かって直線移動する間にロボットが主として向く方向として定義される。ロボットは、無制限な全方向への移動の間に同一の方向付けを有する場合、単一の前向き方向を有することができ、又、複数軸に移動可能である場合、複数の前向き方向を有することができる。鋤は、シェル１４０と一体形成しても、取り付け可能でもよい。
【００２５】
図２を参照すると、好ましくは、モーターギアボックスなどのシャーシ１１０の低位にある要素は、実質的にシェル２０の滑り止め下縁部９０の上方に配置され、シェル２０が妨害物の上を通り過ぎた後にこのような低位要素が接触して、自律ロボット１０が妨害物に引っ掛かることがないようにする。したがって、シャーシ１１０のどの部分も、車輪１３６を除いて、シェル２０の滑り止め下縁部９０より下にあるべきではない。
【００２６】
鋤の底部は、床又は他の支持面から最小の隙間を有すべきである。１〜１０ｍｍの隙間、任意選択的に５ｍｍ未満が好適であり得る。隙間が小さ過ぎると、鋤は、ロボットに洗浄されるはずの小さな屑又はごみを集める又はブラシで払いのけることになる。隙間が大き過ぎると、鋤は、妨害物を遮ることなく上を通り過ぎてしまう。妨害物の上を通り過ぎると、更なる移動でロボットが妨げられることがある。
【００２７】
図３を参照すると、シェル２０の下側とシャーシ３４の頂部との間の上下の隙間は、滑り止め下縁部材２２と床又は他の表面２４の間の地上の隙間に少なくとも同じ大きさであるのが好ましく、地上の隙間は図１に関連して先に記したように、好ましくは０．８ｃｍ未満である。
【００２８】
したがって、鋤は、妨害物を脇に退けるか、又は上下に移動するかのいずれかをすべきである。妨害物がロボットと比較して相対的に大きい、例えば敷物又は床に部分的に支えられた妨害物の場合、妨害物の上下の移動が生じる可能性が最も高い。
【００２９】
妨害物は鋤によって上下に移動されると、鋤の前向き面３００に乗り上がり、ついには、鋤により支えられた妨害物又はその部分の高さが位置２０にあるセンサーの高さに達する。この高さにおいて、センサーが妨害物を検知し、ロボットは自動的に方向を変えて妨害物から離れる。任意選択的に、ロボットは、使用者により取り除かれるまでその位置に留まってもよい。
【００３０】
シェル１４０は外部突出部無しに形成され、ロボットが妨害物と接触しながら自由に回転できるようにすることができる。しかしながら、別の方法として、床を掃くために、シェル２０の半径を越えて突き出す１つ又はそれ以上の可撓性ブラシを自律ロボット１０に取り付けることも望ましい。
【００３１】
図２は、シェル２０をシャーシ３４に可動的に取り付ける好ましい取付け機構７０、並びにシャーシ３４に相対的なシェル２０の水平移動を感知するための好ましいセンサーを示す。そのセンサーは、また自律ロボット１０が踏まれた時などに、シェル１４０のシャーシ１１０へ向く圧縮又はたわみも感知するのが好ましい。好ましい取付け機構及び好ましいセンサーを示したが、その変更並びに他の型の取り付け機構及びセンサーを代わりに使用してもよい。取付け機構７０及びセンサー９０は例示を目的に示しており、本発明はこれに限定されない。
【００３２】
シェル１４０は、２つ以上の弾性支持体７２により移動可能にシャーシ１１０に取り付けることができ、支持体として、例えば、ばね、弾性ロッド、又は弾性管などがあり、それぞれシャーシの中に受け入れられる。好ましくは、弾性支持体７２は、上下の加重で縮まるように十分に圧縮性である。各弾性支持体７２の底部はシャーシ３４に取り付けられ、各弾性支持体７２の頂部は、シェル２０に取り付けられる。シェル２０は、水平方向例えば矢印Ｃの方向に移動中に妨害物と接触すると、シェル２０はシャーシに相対的にほぼ水平の弧を描くように自由に移動することができる。床に張り出している可能性があるカウンターをよけるために自律ロボット１０の全高は好ましくは低くするが、開口部によって、弾性支持体７２は比較的長くすることができる。弾性支持体７２の長さは、好ましくは自律ロボット１０の高さの少なくとも半分であり、より好ましくはその高さの少なくとも７５％である。比較的長い弾性支持体７２の長さにより、シェル２０の上下には拘束されているが実質的に自由なシャーシ３４に相対的な移動が可能になる。この配置によって、従来技術の自律移動洗浄装置の薄い変形可能なカバーではなく、強度のある剛性のシェル１４０（損なうことなく踏み付け可能）を使用することが可能になる。
【００３３】
再び図２を参照すると、センサー１３０が、シャーシ１１０又はロボットの事前決定した他のいずれかの構成要素に相対的なシェルの水平移動を感知する。センサー１３０は、シェル２０の下側に取り付けられた受動部分を含むことができる。「受動」という用語は、受動部分が作動するために電導体を通す必要がないという意味で使用する。センサー９０の受動部分をシェル２０の上に設定することは、シャーシからシェル２０へ電導体を通す必要がないという点で有利である。受動部分は、シェルと第二又はより小さな導電性円板の間に挟まれた、第一の又は大きな導電性円板を含むことができる。円板類は、互いに近接されてシェルに取り付けられる。
【００３４】
センサー９０は又、シャーシ３４に取り付けられた能動部分を含むことができる。「能動」という用語は、能動部分が作動するためには、電導体を通す必要があるという意味で使用する。センサー９０の能動部分は、１つ以上、好ましくは３つ以上の電気接触センサーを含み、シェル２０がシャーシ１１０に相対的に変位していない位置の時に小さな導電性円板及び大きな導電性円板と同心である円上に等しい角度間隔で配置される。それぞれの電気接触センサー９０は、隙間で分離された２つの電気接点を含む。シェル１４０は、妨害物に接触すると、接触点からベクトル的に１８０度離れる方向へシャーシ１１０に相対的に変位する。シェル１４０と共に変位した小さな導電性円板は、電気接触センサー９０の少なくとも１つの上方を移動する。十分な量で変位すると、小さな導電性円板は、電気接点の間の隙間をつないで、電気接触センサー９０の少なくとも１つを始動させる。電気接触センサー９０のそれぞれは、制御モジュールへ作動可能なように接続される。３つ以上の電気接触センサー９０のどれ（１つ又は複数）が作動されたかに基づいて、シェル２０の変位の方向がその制御モジュールによって決定される。変位の方向を決定することにより、制御モジュールは、自律ロボット１０を再び前進させる前に、例えば、回転させ、又は後退させて回転させ、妨害物から離すことができる。したがって、自律ロボット１０は、その環境内の妨害物を確実に避けることができる。
【００３５】
センサー９０は、自律ロボット１０が踏まれた時などに、シェル２０のシャーシ１１０へ向かう変位又は圧縮も感知するのが好ましい。シェル１４０が垂直に下向きに押し下げられると、大きな導電性円板が、電気接触センサー１００の全ての電気接点の間の隙間を電気的につなぐ。一旦制御モジュールがこの状態の存在を判断すると、制御モジュールは、例えばロボット内のモーター類を停止することができる。
【００３６】
あるいは、光学センサーを衝突検知に使用することができる。光学センサーは、シェル１４０に取り付けられた受動部分とシャーシ１１０に取り付けられた能動部分とを有することができる。光学センサーの受動部分は、シェルに対して同心となるようにシェルに取り付けられた反射円板を包含する。光学センサーの能動部分は、ＬＥＤなどの光源、及び複数の、任意に６つのフォトダイオードなどの受光センサーを包含し、受光センサーは、シェル１４０がシャーシ１１０に対して変位していない位置にある時に反射円板と同心である円上に等角度間隔に配置される。もちろん、１つより多い光源を代わりに使用してもよい。同様に、６つより多いか又は少ない受光センサー１１８を代わりに使用してもよい。例えば、１つ以上の光源／センサーのペア、すなわち、各ペアが１つの光源と１つの受光センサーからなるものを使用してもよい。光源及び受光センサーは、反射円板に向かって上を向いて取り付けられる。好ましくは、反射円板は光障壁リングの内側に取り付けられ、光源は光障壁リングの内側に取り付けられ、光障壁リング類は、光の漏れを減少する距離で間隔を離す。好ましくは、受光センサー１１８を囲んで迷光の導入を減少する。
【００３７】
シェルがシャーシと相対的に水平に変位すると、反射円板は１つ以上の受光センサーの上方に移動される。したがって、妨害物がシェルを変位させると、光は光源から反射円板を経由して伝えられ、１つ以上の受光センサーを始動させる。それぞれの受光センサーは、制御モジュールへ接続されて作動可能である。受光センサーのどれ（１つ又は複数）が作動されたかに基いて、シェルの変位方向が制御モジュールによって決定される。変位の方向を決定することにより、制御モジュールは、自律ロボット１００を再び前進させる前に、例えば、回転させ、又は後退させて回転させ、妨害物から離すことができる。したがって、自律ロボット１００は、その環境内の妨害物を確実に避けることができる。
【００３８】
本発明と共に使用するのに好適なロボットは、本発明の譲受人に共に譲渡された米国特許出願、２０００年１１月１７日にバートシュ（Bartsch）らによるＮｏ．０９／７１５，３０７、及び２０００年５月３０日にキルクパトリック（Kirkpatrick）らによるＮｏ．０９／５８０，０８３に記載されており、この両方を参考として本明細書に組み入れる。
【００３９】
図１の正面図に戻って参照すると、床メンテナンスロボット１００は、鋤１０と、支持面上から様々な高さに予め定めることができる場所２０の音響又は光学近接センサーとを備える。
【００４０】
図１Ａでは、右へ走行するロボットがカーペット又は床上にある何か他の布地などの物質の縁のような妨害物５０に接触すると、鋤１０が、雪かき又は機関車の牛捕捉器に非常に似た作用をして、物質５０を床６０から前向きの音響又は光学センサー２０の範囲内へ持ち上げる。先導縁１０と床６０の間の上下の距離は、ロボットの追従車輪３０を垂直調整支持体４０で上下させることによって調整が可能である。垂直調整支持体４０の調整機構は、摩擦嵌合、ねじ付きロッド及びチャネル、つめ車、又は同様の手段とすることができる。追従車輪の上げ下げは、それぞれ鋤を床６０に対して下げるか又は上げる作用をする。
【００４１】
動作中には、前向きの音響（ソナー）又は光学センサー（ＩＲ）は、妨害物が近づいた時に信号をマイクロプロセッサーに提供し、後退又は回転を起して妨害物から遠ざける。物質が持ち上げられた場合には、同じ信号が提供されて、マイクロプロセッサー制御から同じ反応が作り出される。センサーが範囲型（例えば、妨害物への距離に比例する信号を作り出す）である場合、持ち上げられた物質又はカーペットによる突然のセンサー遮蔽は、妨害物へのよりゆっくりした接近と区別することができる。好ましい実施形態では、その鋤は鋤の形状である。
【００４２】
ロボットの底面図である図２を参照すると、鋤１０がカーペット又は何か他の低位にある妨害物に衝突すると、鋤１０を支えるシェル１４０が動かされて１つ以上の接触スイッチ１３０が押される。シェル１４０は、水平平面内で動力付きシャーシ１１０に相対的に、シェル１４０と動力付きシャーシ１１０の間の環状の隙間１２０が許容する範囲で、自由に移動できることを理解すべきである。１つ以上の接触スイッチ１３０が閉じられると、マイクロプロセッサー又は他の制御モジュールへ信号が送られ、ロボットが回転されて衝突した妨害物から離される。
【００４３】
鋤１０は、カーペット又は敷物の上では高摩擦係数であり、硬質表面床上では比較的低摩擦係数となる、接着剤パッチ、小フック、小ブラシ、又は類似の材料といった摩擦要素１５０を備えることができる。そのフックは、ニューハンプシャー州（Manchester,NH）のベルクロＵＳＡ社（Velcro USA,Inc.）のベルクロブランドで購入することができ、又は本発明の譲受人に共に譲渡された米国特許群、トーマス（Thomas）へ発行された第５，１１６，５６３号、トーマスらへ発行された第５，０５８，２４７号、及びトーマスへ発行された第５，３１８，７４１号の教示によって作られた自由形成突起物とすることができ、これら特許の全てを参考として本明細書に組み入れる。摩擦要素１５０は、鋤が通り過ぎることがある低位カーペットを捕らえ、これによって接触スイッチ１３０を始動させる働きをする。
【００４４】
洗浄手段（図示せず）、通常はシートホルダーが支えるモップ（ウェット又はドライいずれか）、ダスティングクロス、ブラシ、又は他の洗浄器具は、ロボットに恒久的な又は取外し可能な取り付けをすることができる。取付けは、チャネル１６０及びロッド１７０のような、当技術分野で既知のいずれかの手段を使用して達成することができる。ロッド１７０は、上下に向く、又は上下に平行なベクトル要素を有することができる。洗浄器具がカーペットなどの高摩擦表面に遭遇すると、垂直ロッド１７０がチャネルの後に向かって押されて（ばね懸架）接触スイッチ１３０に当り、高抗力条件が存在することをマイクロプロセッサーに伝える。接触スイッチ１３０のばね作用（作動力）は雌型チャネル１６０内の他の弾性手段で補足できることを注記する必要がある。
【００４５】
機能的には、シートホルダー及びダスティングシート、磨きブラシ、又は濡れモップなどの洗浄器具をロボットが移動させている時、洗浄器具の抗力は、硬質表面の床よりもカーペットなどの布地表面の方がはるかに高い。抗力の増加は、洗浄器具を支持する垂直ロッド１７０に後向きの力を及ぼし、チャネルの後に配置された接触スイッチ１３０を垂直ロッドで閉じて、高抗力状態が存在することをマイクロプロセッサーに伝える。
【００４６】
別の方法として、カーペットに接触している洗浄器具により引き起こされる抗力の増加は、推進モータ（単数又は複数）に直列に入れた電気抵抗素子の端子間電圧降下を測定して推進モータへ流れる電流を監視することにより検知できる。
【００４７】
図１Ａ〜２を参照すると、本発明では、圧電フィルム若しくは結晶又は磁気ひずみ素子などの振動感知変換器１３０を使用して、能動的又は受動的に表面型を検知することができる。前記素子は、支持車輪支持体４０に取り付けてもよい。受動的使用では、車輪と表面の接触から生じる周波数及び振幅に対して、変換器からの信号の振幅を監視する。カーペットとの接触で生じる振動（及び信号）は、硬質の床からの振動及び信号とは異なる。一般的に、硬質表面の床からの内容は高周波数（衝撃）内容を有する。特許文献５を参照すると、能動的使用では、床へ及び床からの振動を伝導するのに使われる媒体は、空気よりも車輪支持体であることが分かる。これによって、車輪が平面上を走行する結果として生じる振動の受動的監視と空気対固体の音響界面に固有の動力損失の排除とが可能となり、その結果、より低い動力レベルでより高い及びより低い振動周波数を使用することができるという利点が得られる。あるいは、車輪よりも、ロボットが走行する表面に接触するノブ又は球面体といったどのような固体形体でも振動伝導手段として使用することができる。そのような感知手段は、ロボットの鋤１０の下側に配置して取り付けるのが有利であり得る。更に、この場所のセンサーは受動的振動（及び能動的帰還信号への変更）の欠落の結果として断崖を検知し、ロボットを回転して階段などの断崖からそらすのにも使用できることが分かる。
【００４８】
代替実施形態では、延長した鋤１０は輪の形体であり、ロボット１００の全周に延びて外接し、ロボットのシェル１４０に対して上下に調整が可能であり、それにより床表面に対して上下に調節可能である。
【００４９】
図３で代替実施形態を参照すると、鋤１０がロボットのシェルと共に断面図で表示され、鋤１０のロボットのシェル１４０に対する上下の移動が可能になる摩擦嵌合が示されている。この配置によって、硬質表面床上のカーペットのような物品には衝突するが、隆起線、グラウト線、若しくは他の隆起部、又は硬質表面の床の上下不均一形体には接触しないようにするのに必要な表面上方の隙間によって、鋤を操作表面に対して下げる又は上げることができる。
【００５０】
本発明の特定の変形例及び実施形態を示し説明してきたが、本発明の教示から逸脱することなく、このシステムに対して様々な変更形態を作ることが可能である。本発明を説明するのに使用した用語は、制限する用語としてではなく、その説明的意義で使用しており、その全ての同等語も特許請求の範囲内に含まれると意図している。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】鋤１０と鋤１０の上方の場所２０にある接触又は非接触センサーとを有する床メンテナンスに好適な、代表的なロボット１００の概略的立面図である。
【図１Ａ】右へ走行する床メンテナンスロボット１００の概略的な部分立面図である。鋤１０は、カーペット又は他の妨害物５０を床６０から位置２０にある前向きのセンサーに向けて持ち上げているのが示される。この実施形態の追従車輪１３６は、鋤１０と床の間の上下の距離を制御するために、上下の調整が可能な支持体４０を備える。任意選択の振動センサー４５が、上下に調整が可能な支持体４０上に取り付けられて示される。
【図２】床メンテナンスロボットの底面図であり、動力付きシャーシ１１０、外側シェル１４０、並びに動力付きシャーシ１１０と外側ケース又はシェル１４０の間の環状の隙間１２０が示される。鋤１０は、外側シェル１４０に取り付けられている。高摩擦カーペット接触要素１５０及び接触スィッチ１３０も、鋤１０の下側に示される。
【図３】上下の調整が可能な鋤１４０及び外側シェル１４０の断面を示す。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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