(57)【要約】  自律型清掃ロボット（１００）は、シャーシ（１１０）と、シャーシ（１１０）に取り付けられ、面上でロボット（１００）を推進するよう配置された少なくとも一つの電動式駆動車輪（１２０ａ、１２０ｂ）と、シャーシ（１１０）に取り付けられ、外面（３５０）がシャーシ（１１０）の底面で且つ互い（３１０ａ、３１０ｂ）に露出している、一対の清掃ローラ（３１０ａ、３１０ｂ）とを備える。清掃ローラ（３１０ａ、３１０ｂ）は、ロボット（１００）が推進されている間互いに反対方向に回転するよう駆動可能であり、それによって、協働して、持ち上げられたデブリをローラ（３１０ａ、３１０ｂ）間で上方のロボット（１００）内に向かわせる。サイドブラシ（１４０）が、シャーシ（１１０）の下で、シャーシ（１１０）の側面（１０４ａ）に隣接して、上方に延びるサイドブラシ軸（ＺＣ）周りに回転するよう、シャーシ（１１０）に更に取り付けられており、一対の清掃ローラのうちの第一清掃ローラ（３１０ｂ）の外面（３１１ａ）は、一対の清掃ローラのうちの第二清掃ローラ（３１０ａ）の外面（３１２ａ）を超えて長手方向に延び、且つサイドブラシ軸（ＺＣ）を超えて長手方向に延び、第一清掃ローラ（３１０ｂ）がサイドブラシ軸（ＺＣ）まで及ぶ清掃幅（ＷＲ、ＷＲ１）を規定する。
2017537716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律型清掃ロボット（１００）であって、
シャーシ（１１０）と、
前記シャーシ（１１０）に取り付けられ、面上で前記ロボット（１００）を推進するよう配置された少なくとも一つの電動式駆動車輪（１２０ａ、１２０ｂ）と、
前記シャーシ（１１０）に取り付けられ、外面（３５０）が該シャーシ（１１０）の底面で且つ互い（３１０ａ、３１０ｂ）に露出している、一対の清掃ローラ（３１０ａ、３１０ｂ）であって、前記ロボット（１００）が推進されている間互いに反対方向に回転するよう駆動可能であり、それによって、協働して、持ち上げられたデブリを該ローラ（３１０ａ、３１０ｂ）間で上方の該ロボット（１００）内に向かわせる、清掃ローラ（３１０ａ、３１０ｂ）と、
前記シャーシ（１１０）の下で、該シャーシ（１１０）の側面（１０４ａ）に隣接して、上方に延びるサイドブラシ軸（ＺＣ）周りに回転するよう、該シャーシ（１１０）に取り付けられたサイドブラシ（１４０）と、
を備え、
前記一対の清掃ローラのうちの第一清掃ローラ（３１０ｂ）の外面（３１１ａ）は、該一対の清掃ローラのうちの第二清掃ローラ（３１０ａ）の外面（３１２ａ）を超えて長手方向に延び、且つ前記サイドブラシ軸（ＺＣ）を超えて長手方向に延び、該第一清掃ローラ（３１０ｂ）が該サイドブラシ軸（ＺＣ）まで及ぶ清掃幅（ＷＲ、ＷＲ１）を規定する、
自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項２】
前記一対の清掃ローラのうちの前記第一清掃ローラ（３１０ｂ）の前記外面（３１１ａ）は、少なくとも約１インチ該一組の清掃ローラのうちの前記第二清掃ローラ（３１０ａ）の前記外面（３１２ａ）を超えて長手方向に延びる、
請求項１に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項３】
前記第一清掃ローラ（３１０ｂ）の長さ（ＷＲ１）と前記第二清掃ローラ（３１０ａ）の長さ（ＷＲ２）との比は約１０：９から２：１の間である、
請求項１又は請求項２に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項４】
第一、第二、及び第三センサ（５３０ｅ、５３０ｄ、５３０ｃ）であって、前記シャーシ（１１０）に取り付けられ、該センサ（５３０ｅ、５３０ｄ、５３０ｃ）の下の床面から上方に反射した放射線に応答する第一、第二、及び第三センサ（５３０ｅ、５３０ｄ、５３０ｃ）を更に備え、該第一センサ（５３０ｅ）は前記ロボット（１００）の前方角（１０７ａ）に配置され、該第二センサ（５３０ｄ）は前記サイドブラシ（１４０）の近傍で該ロボット（１００）の前部（１０３）の近傍に配置され、該第三センサ（５３０ｃ）は該サイドブラシ（１４０）の近傍で該ロボット（１００）の側部（１０４ａ）に配置された、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項５】
前記サイドブラシ（１４０）は、環状構造に配置された、該環状の合計外周の６０％から９０％の間を占める複数の下方に延びる剛毛（１６０）を含む、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項６】
前記サイドブラシ（１４０）は、環状構造に配置され、それらの間に剛毛が無い領域を規定する複数の個別の剛毛房（１６０）を含み、該複数の個別の剛毛房（１６０）は該環状の合計外周の１０％から３０％の間を占める、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項７】
クリフセンサ（５３０ｃ、５３０ｄ）であって、前記シャーシ（１１０）に取り付けられ、該クリフセンサ（５３０ｃ、５３０ｄ）の下の床面から上方に反射した放射線に応答するクリフセンサ（５３０ｃ、５３０ｄ）を更に備え、前記サイドブラシ剛毛房（１６０）が該クリフセンサ（５３０ｃ、５３０ｄ）の直下の領域を通過して掃除するよう構成された、
請求項６に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項８】
前記上方に延びるサイドブラシ軸（ＺＣ）は、前記シャーシ（１１０）の前記底面と９０度未満の角度をなす、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項９】
前記清掃ローラ（３１０ａ、３１０ｂ）のうちの少なくとも一つは、ローラブラシであって、ローラコア（３１４）と、該コア（３１４）から延びて該ローラブラシの外面（３５０）を規定する剛毛（３１８）とを有するローラブラシを含む、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項１０】
前記清掃ローラ（３１０ａ、３１０ｂ）のそれぞれがローラブラシを含む、
請求項９に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項１１】
前記第一清掃ローラ（３１０ｂ）の剛毛（３１８）は、前記清掃ローラ（３１０ａ、３１０ｂ）が互いに反対方向に回転している間、前記第二清掃ローラブラシ（３１０ａ）の剛毛（３２０）の間の空間に延びる、
請求項１０に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項１２】
前記清掃ローラのうちの一つ（３１０ａ）のみがローラブラシを含み、該清掃ローラのうちの他方（３１０ｂ）は剛毛が無い、
請求項９に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項１３】
前記ローラ（３１０ａ、３１０ｂ）の少なくとも一つの外面（３５０）は弾性ポリマーを含む、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項１４】
前記弾性ポリマーは、前記外面（３５０）の隆起した特徴（３６０）の露出した面を形成する、
請求項１３に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項１５】
前記弾性ポリマーは、柔軟層（１４０）を覆うシース（３５０）状である、
請求項１３又は請求項１４に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項１６】
前記サイドブラシ（１４０）が、該サイドブラシ（１４０）が回転中に該サイドブラシ（１４０）の剛毛が前記一対の清掃ローラ（３１０ａ、３１０ｂ）の両方の前記外面（３５０）の下を掃除するよう配置された、
請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項１７】
モータ（６２０）であって、該モータ（６２０）の作動が前記サイドブラシ（１４０）及び、前記清掃ローラ（３１０ａ、３１０ｂ）の少なくとも一つを回転させるよう、該サイドブラシ（１４０）及び、該清掃ローラ（３１０ａ、３１０ｂ）の少なくとも一つと作動可能に連結されたモータ（６２０）を更に備える、
請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項１８】
前記一対の清掃ローラのうちの前記第一清掃ローラ（３１０ｂ）は、共通の軸周りに回転するよう配置された二つのローラセグメントを含む、
請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項１９】
前記シャーシ（１１０）は、前記シャーシ（１１０）の幅（Ｗ）の中央部の少なくとも９０％にわたって、直線状であり、概して前記一対の清掃ローラ（３１０ａ、３１０ｂ）と平行である、前方外端セグメント（１０３）を有する、
請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項２０】
前記サイドブラシ（１４０）が、該サイドブラシ（１４０）の回転中に該サイドブラシ（１４０）の剛毛（１６０）が前記前方外端セグメント（１０３）を超えて掃除するよう配置された、
請求項１９に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項２１】
前記シャーシ（１１０）は、前記サイドブラシ（１４０）に最も近い側に、直線状であり、概して前記前方外端セグメント（１０３）と直交する、横外端セグメント（１０４ａ）を有する、
請求項１９又は請求項２０に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項２２】
前記サイドブラシ（１４０）の回転方向は、該サイドブラシ（１４０）の一部が最初に前記側面（１０４ａ）の下を掃除してから前記前方外端セグメント（１０３）の下を掃除するまでに要する第一時間が、該一部が最初に該前方外端セグメント（１０３）の下を掃除してから該側面（１０４ａ）の下を掃除するまでに要する第二時間より長くなるよう規定されている、
請求項１９から請求項２１のいずれか一項に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項２３】
前記一対の清掃ローラのうちの前記第一清掃ローラ（３１０ｂ）は、前記清掃ロボット（１００）の全幅（Ｗ）の少なくとも７５％にわたって延びる、
請求項１から請求項２２のいずれか一項に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項２４】
前記清掃ローラ（３１０ａ、３１０ｂ）は、合計で、前記ロボット（１００）によって覆われる全床面積の少なくとも１０％の床面積を覆う、
請求項１から請求項２３のいずれか一項に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項２５】
前記清掃ローラ（３１０ａ、３１０ｂ）が、対応する平行なローラ回転軸（ＸＡ、ＸＢ）周りに回転するよう構成された、
請求項１から請求項２４のいずれか一項に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項２６】
前記上方に延びるサイドブラシ軸（ＺＣ）が、前記清掃ロボット（１００）の前方駆動方向（Ｆ）に関して前記ローラ回転軸の少なくとも一方（ＸＢ）の前方に配置された、
請求項２５に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項２７】
前記一対の清掃ローラのうちの前記第二清掃ローラ（３１０ａ）が、前記清掃ロボット（１００）の前方駆動方向（Ｆ）に関して該一対の清掃ローラのうちの前記第一清掃ローラ（３１０ｂ）の前方に配置された、
請求項１から請求項２６のいずれか一項に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項２８】
少なくとも前記一対の清掃ローラのうちの前記第二清掃ローラ（３１０ａ）が、前記少なくとも一つの電動式駆動車輪（１２０ａ、１２０ｂ）の前方に配置された軸（ＸＡ）周りに回転するよう配置された、
請求項２７に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【請求項２９】
前記一対の清掃ローラのうちの前記第二清掃ローラ（３１０ａ）がその周りに回転するよう配置されている前記軸（ＸＡ）が、前記清掃ロボット（１００）の前方端（１０３）から、該第二清掃ローラ（３１０ａ）の直径（ＬＲ１）の約二倍より短い距離である距離（ＤＦ）以内に配置された、
請求項２７又は請求項２８に記載の自律型清掃ロボット（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば床の清掃に用いられる自律型清掃ロボットといった、自律型清掃ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自律型床清掃ロボットは、直接的且つ継続的な人の介在や人による操作を必要とすることなく床面を清掃する。いくつかの自律型床清掃ロボットは、デブリを床から掃き取り、移動しながらデブリを取り込むことにより清掃する。いくつかの自律型床清掃ロボットは、デブリをロボットに引き込むのを補助する真空システムを含む。これらのようなロボットは、硬い床面上、又はカーペットやラグでできた床面上で動作することができる。これらのようなロボットは、壁やその他の障害物のできるだけ近くまで、及び角部のできるだけ奥まで清掃することができることが望まれる。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の一側面において、自律型清掃ロボットは、シャーシと、シャーシに取り付けられ、面上でロボットを推進するよう配置された少なくとも一つの電動式駆動車輪と、シャーシに取り付けられ、外面がシャーシの底面で且つ互いに露出している、一対の清掃ローラとを備える。清掃ローラは、ロボットが推進されている間互いに反対方向に回転するよう駆動可能であり、それによって、協働して、持ち上げられたデブリをローラ間で上方のロボット内に向かわせる。サイドブラシが、シャーシの下で、シャーシの側面に隣接して、上方に延びるサイドブラシ軸周りに回転するよう、シャーシに更に取り付けられている。一対の清掃ローラのうちの第一清掃ローラ外面は、一対の清掃ローラのうちの第二清掃ローラの外面を超えて長手方向に延び、且つサイドブラシ軸を超えて長手方向に延び、第一清掃ローラがサイドブラシ軸まで及ぶ清掃幅を規定する。他の実施例では、モータが、モータの作動がサイドブラシ及び、清掃ローラの少なくとも一つを回転させるよう、サイドブラシ及び、清掃ローラの少なくとも一つと作動可能に連結されている。
【０００４】
いくつかの例では、一対の清掃ローラのうちの第一清掃ローラの外面は、少なくとも約１インチ一組の清掃ローラのうちの第二清掃ローラの外面を超えて長手方向に延びる。第一清掃ローラの長さと第二清掃ローラの長さとの比は、例えば約１０：９から２：１の間であっても良い。いくつかの場合において、一対の清掃ローラのうちの第一清掃ローラは、共通の軸周りに回転するよう配置された二つのローラセグメントを含む。
【０００５】
いくつかの実施形態は、第三センサであって、シャーシに取り付けられ、センサの下の床面から上方に反射した放射線に応答する第一、第二、及び第三センサを有する。例えば、第一センサはロボットの前方角に配置され、第二センサはサイドブラシの近傍でロボットの前部の近傍に配置され、第三センサはサイドブラシの近傍でロボットの側部に配置されていても良い。
【０００６】
いくつかの例では、サイドブラシは、環状構造に配置された、環状の合計外周の６０％から９０％の間を占める複数の下方に延びる剛毛を含む。
【０００７】
上方に延びるサイドブラシ軸は、シャーシの底面と９０度未満の角度をなしても良い。
【０００８】
いくつかの実施例では、サイドブラシは、環状構造に配置された、それらの間に剛毛が無い領域を有する、複数の個別の剛毛房を含む。複数の個別の剛毛房は、個別の剛毛房の環状構造で規定される環状の合計外周の１０％から３０％の間を占めても良い。いくつかの場合においては、クリフセンサがシャーシに取り付けられており、クリフセンサは、クリフセンサの下の床面から上方に反射した放射線に応答する。サイドブラシ剛毛房は、クリフセンサの直下の領域を通過して掃除するよう構成されている。いくつかの場合においては、サイドブラシは、サイドブラシが回転中にサイドブラシの剛毛が一対の清掃ローラの両方の外面の下を掃除するよう配置されている。
【０００９】
いくつかの例では、清掃ローラのうちの少なくとも一つは、ローラブラシであって、ローラコアと、コアから延びてローラブラシの外面を規定する剛毛とを有する、ローラブラシを含む又はローラブラシである。いくつかの実施例では、清掃ローラのそれぞれがローラブラシを含む又はローラブラシである。第一清掃ローラの剛毛は、清掃ローラが互いに反対方向に回転している間、第二清掃ローラブラシの剛毛の間の空間に延びても良い。別の実施例では、清掃ローラのうちの一つのみがローラブラシを含み、清掃ローラのうちの他方は剛毛が無い。
【００１０】
いくつかの例では、ローラの少なくとも一つの外面は弾性ポリマーを含む。例えば、弾性ポリマーは、外面の隆起した特徴の露出した面を形成しても良い。いくつかの場合においては、弾性ポリマーは、柔軟層を覆うシース状である。
【００１１】
いくつかの実施例では、シャーシは、直線状の前方外端セグメントを有する。前方外端セグメントは、好適には、シャーシの幅の中央部の少なくとも９０％にわたって、概して一対の清掃ローラと平行である。サイドブラシは、サイドブラシの回転中にサイドブラシの剛毛が前方外端セグメントを超えて掃除するよう配置されても良い。シャーシは、サイドブラシに最も近い側に、直線状であり、概して前方外端セグメントと直交する、横外端セグメントも有しても良い。サイドブラシの回転方向は、サイドブラシの一部が最初に側面の下を掃除してから前方外端セグメントの下を掃除するまでに要する時間が、一部が最初に前方外端セグメントの下を掃除してから側面の下を掃除するまでに要する時間より長くなるよう選択しても良い。
【００１２】
一対の清掃ローラのうちの第一清掃ローラは、好適には、清掃ロボットの全幅の少なくとも７５％にわたって延びる。
【００１３】
清掃ローラは、好適には、合計で、ロボットによって覆われる全床面積の少なくとも１０％の床面積を覆う。
【００１４】
ほとんどの場合、清掃ローラは、対応する平行なローラ回転軸周りに回転するよう構成されている。上方に延びるサイドブラシ軸は、清掃ロボットの前方駆動方向に関して、ローラ回転軸の少なくとも一方の前方に配置されても良い。いくつかの例では、ローラ回転軸間の距離は、清掃ローラの直径の合計の半分より大きい。いくつかの場合においては、一対の清掃ローラのうちの少なくとも一方が、少なくとも一つの電動式駆動車輪の前方に配置された軸周りに回転するよう配置されており、好適には、清掃ロボットの前方端から、前方のローラの直径の二倍より短い距離以内に配置される。
【００１５】
ほとんどの場合、一対のローラは異なる長さを有する。一対のローラのうちの一つのローラ（例えば、移動方向に関して後方のローラ）を、サイドブラシの軸を越えて延びるように構成することで、ロボットの全幅に対して十分な総有効清掃軌道幅を維持しつつ、サイドブラシによるロボットの清掃軌道内へのデブリの掃引を容易にすることができる。一対のローラで規定される清掃軌道の外側で遭遇したデブリを、ロボットを前進駆動させることで清掃ローラがデブリと係合してロボット内にデブリを取り込むことができるように、効果的に再配置することができる。
【００１６】
発明の一以上の実施形態の詳細は、添付の図面及び以下の明細書に記載されている。発明のその他の特徴、物、及び長所は、明細書、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】図１Ａは、清掃ロボットの例の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示すロボットの底面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａに示すロボットの、着脱可能な上面カバーがロボットから取り外された状態の斜視図である。
【図２】図２は、図１Ａに示すロボットの簡略化した模式的な側面図である。
【図３】図３は、図１Ａに示すロボットのサイドブラシの斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａ及び図４Ｃは、それぞれ、図１Ｂに示すロボットのローラの例の斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示すローラのうちの一つの分解斜視図である。
【図４Ｃ】図４Ａ及び図４Ｃは、それぞれ、図１Ｂに示すロボットのローラの例の斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａ及び図５Ｂは、図４Ａに示すローラを囲う覆いを形成するロボットシャーシの一部の斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａ及び図５Ｂは、図４Ａに示すローラを囲う覆いを形成するロボットシャーシの一部の斜視図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図４Ａに示すローラのうちの一つの被駆動端の横断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図４Ａに示すローラのうちの一つの非被駆動端の横断面図である。
【図６Ａ】図６は、ロボットの駆動系の一例である。
【図６Ｂ】図６は、ロボットの駆動系の一例である。
【図７】図７は、ロボットのコントローラ及び当該コントローラで操作可能なロボットのシステムのブロック図である。
【図８】図８は、ロボットにより取り込まれる一片のデブリの例と共に示した、ロボットの清掃システムの簡略化した模式的な平面図である。
【図９】図９は、ロボットにより取り込まれる一片のデブリの例と共に示した、ロボットの清掃システムのローラの簡略化した模式的な側面図である。
【図１０】図１０は、鉛直方向に配向された剛毛を含む、ロボットのサイドブラシの実施例の斜視図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、複数の剛毛の列を有するロボットのローラの実施例の側面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Ａに示すローラのうちの一つの斜視図である。
【００１８】
いくつかの図面中の同様の番号は、同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
移動可能に支持された自律型ロボットは、表面を横断しながら当該表面を清掃することができる。ロボットは、デブリを撹拌し及び／又は表面上に負圧（例えば、部分的な真空）をかけてデブリを表面から持ち上げて表面からデブリを収集することで、表面からデブリを取り除くことができる。ロボットは、デブリを撹拌してデブリの取り込みを容易にする、ローラとブラシによる清掃システムを含むことができる。以下に詳細に説明するように、ローラ及びブラシの構成は、ロボットが、さもなければロボットが到達することが困難な角部や割れ目や場所からデブリを確実に収集できるようにするために用いることができる。
【００２０】
図１−８は、総括すると、自律型清掃ロボット１００の実施例に関連するものである。図１Ａ−Ｂは、それぞれロボット１００の斜視図及び底面図を示す。図１Ａを参照して、ロボット１００は、本体１１０と、前方部分１１２と、後方部分１１４とを含む。ロボット１００は、本体１１０で規定される互いに直交する３軸、すなわち、横軸Ｘ、前後軸Ｙ、及び中央鉛直軸Ｚに関する様々な動作の組み合わせにより床面上を移動することができる。前後軸Ｙに沿った前方駆動方向にはＦを指定し（以下、「前方」と呼ぶ）、前後軸Ｙに沿った後方駆動方向にはＡを指定する（以下、「後方」と呼ぶ）。横方向軸Ｘは、一時的に図１Ｂを参照して、車輪モジュール１２０ａ、１２０ｂの中心点で規定される軸に実質的に沿ってロボット１００の右側Ｒ及び左側Ｌの間に延びる。前方部分１１２は、概してロボット１００の側面１０４ａ−ｂに垂直な前面１０３を有する。一時的に図１Ａと図１Ｂの両方を参照して、湾曲面１０７ａ−ｂは、前面１０３を側面１０４ａ−ｂに接続する。前面１０３は、ロボット本体の幅の少なくとも９０％の長さを有する。後方部分１１４は概して湾曲しており、半円形の断面を有する。本体１１０の上部に配置されたユーザインターフェース１３９は、一以上のユーザコマンドを受け及び／又はロボット１００の状態を表示する。前方部分１１２に配置されたソナーセンサ５３０ａは、障害物からロボット１００までの距離を評価するための超音波信号の変換器の役割を果たす。本体１１０の前方部分１１２は、更に、ロボット１００の駆動軌道内の障害物を（例えば一以上のセンサによって）検出するバンパ１３０を担持する。例えば、ここでロボット１００の底面図を示す図１Ｂを参照して、清掃ルーティン中に車輪モジュール１２０ａ、１２０ｂがロボット１００を床面上で推進させている間、ロボット１００は、バンパ１３０によって検出されるイベント（例えば、障害物や壁との衝突）に応答して車輪モジュール１２０ａ、１２０ｂを制御してロボット１００を操縦する（例えば、障害物から離れるように操縦する）ことで、イベントに応答することができる。
【００２１】
引き続き図１Ｂを参照して、ロボット１００の前方部分１１２の底面は、清掃ヘッド１８０と、サイドブラシ１４０と、車輪モジュール１２０ａ−ｂと、キャスタ車輪１２６と、クリアランスレギュレータ１２８ａ−ｂと、クリフセンサ５３０ｂとを更に含む。前方部分１１２に配置された清掃ヘッド１８０は、軸ＸＡ周りに回転する前側ローラ３１０ａ及び軸ＸＢ周りに回転する後側ローラ３１０ｂを受ける。両軸ＸＡ、ＸＢは、実質的に軸Ｘと平行である。一時的に図２を参照して、前側ローラ３１０ａ及び後側ローラ３１０ｂは反対方向に回転する。より具体的には、後側ローラ３１０ｂは反時計回り方向ＣＣに回転し、前側ローラ３１０ａは時計回り方向Ｃに回転する。図１Ｂに戻り、ローラ３１０ａ−ｂは、清掃ヘッド１８０に解放可能に取り付けられている。ロボット本体１１０は、ロボット本体１１０の前方部分１１２の底部に配置されたサイドブラシ１４０を含む。サイドブラシ１４０軸ＺＣは、本体１１０の前方部分１１２の側部に位置するよう、ロボットの軸Ｘ及び軸Ｙに沿ってオフセットされている。サイドブラシ１４０は、使用時には、クリフセンサのうちの一つ５３０ｂの直下の領域を回転して掃除する。前側ローラ３１０ａ及び後側ローラ３１０ｂは、デブリを取り込むためにサイドブラシ１４０と協働する。このプロセスは後程詳しく説明する。サイドブラシ軸ＺＣは、前側ローラ軸ＸＡ及び後側ローラ軸ＸＢの両方の前方に配置されている。
【００２２】
車輪モジュール１２０ａ、１２０ｂは、横軸Ｙに沿って実質的に対向しており、対応する車輪１２４ａ、１２４ｂを駆動する対応する駆動モータ１２２ａ、１２２ｂを含む。車輪モジュール１２０ａ−ｂの前方駆動は、通常、ロボット１００の前方方向Ｆへの動作を引き起こし、車輪モジュール１２０の後方駆動は、通常、ロボット１００の後方方向Ａへの動作を生み出す。駆動モータ１２２ａ−ｂは、駆動モータ１２２ａ−ｂが実質的に対応する車輪１２４ａ−ｂの上に位置した状態で、本体１１０に（例えば留め具又は工具が不要な連結によって）解放可能に連結されている。車輪モジュール１２０ａ−ｂは、本体１１０に解放可能に取り付けられ、対応するばね１２５（図２に示す）によって強制的に床面と係合させられている。後程図示及び説明するバネによる付勢は、ロボット１００の清掃要素（例えば、ローラ３１０ａ−ｂ）が床面と接触している時に、駆動車輪１２４ａ−ｂも床面との接触及びトラクションを維持することを可能にする。
【００２３】
ロボット１００は、ロボット本体１１０の後方部分１１４を支持するよう配置されたキャスタ車輪１２６を更に含む。キャスタ車輪１２６は、スイベルで回転するものであり、キャスタ車輪１２６を付勢して床面との接触を維持させるよう、鉛直方向にばね付勢されている。キャスタ車輪１２６は、ロボット１００が動ける間はハードストップに乗っている。キャスタ車輪１２６内のセンサは、ロボット１００がもはや床面と接触していないこと（例えば、ロボット１００が階段まで後退し、鉛直方向にばね付勢されているスイベルキャスタ１２６が落下した時）を検出する。キャスタ車輪１２６は、加えて、ロボット本体１１０の後方部分１１４を床面から離した状態で維持し、ロボット１００が床面上を移動する際や障害物に登る際にロボット１００が床面をこすることを防止する。キャスタ車輪１２６のばね付勢は、ロボット１００の重心ＣＧ（図２に示す）の位置の誤差を許容し、ローラ３１０ａ−ｂと床１０との間の接触を維持することを可能にする。ロボット１００は、空の状態で約１０Ｎから６０Ｎの間の重量を有する。ロボット１００は、面上での良好なトラクション及び移動性を確保するために、その重量のほとんどを駆動車輪１２４ａ−ｂ上に有する。ロボット本体１１０の後方部分１１４に配置されたキャスタ１２６は、ロボットの重量の約０−２５％の間の重量を支持することができる。
【００２４】
駆動車輪１２４ａ−ｂに隣接して、且つ駆動車輪１２４ａ−ｂの前方において、ロボット本体１１０に回転可能に指示されているクリアランスレギュレータ１２８ａ−ｂは、本体１１０の底面と床面との間の最小クリアランス高（例えば、少なくとも２ｍｍ）を維持させるローラである。クリアランスレギュレータ１２８ａ−ｂは、ロボットの重量の約０−２５％の間の重量を支持し、ロボット１００が加速する際にロボット１００の前方部分１１２が地面に押し付けられないようにする。
【００２５】
ロボット１００は、ロボット本体１１０の前方端及び後方端の近傍に位置する複数のクリフセンサ５３０ｂ−ｆを含む。クリフセンサ５３０ｃ、５３０ｄ及び５３０ｅはロボットの前方部分１１２の前面１０３の近傍に位置し、クリフセンサ５３０ｂ及び５３０ｆは後方部分１１４に位置する。各クリフセンサは、ロボット１００がその本体１１０のどの側面側から到来する落ち込み又はクリフも検出できるように、側面の一つの近傍に配置されている。各クリフセンサ５３０ｂ−ｆは、例えば赤外光といった放射線を発し、放射線の反射を検出してクリフセンサ５３０ｂ−ｆからクリフセンサ５３０ｂ−ｆの下の面までの距離を判断する。例えば２ｍｍより長い距離といった、床とクリフセンサ５３０ｂ−ｆとの間の期待されるクリアランスより長い距離は、クリフセンサ５３０ｂ−ｆが床の地形にクリフのような特徴を検出したことを示す。
【００２６】
ロボットの前方部分１１２に位置するクリフセンサ５３０ｃ、５３０ｄ及び５３０ｅは、ロボットが前方方向Ｆに移動したり回転したりする際にロボットの本体１１０のどの側面側から到来する落ち込みやクリフも検出できるように配置されている。従って、クリフセンサ５３０ｃ、５３０ｄ及び５３０ｅは、右前角及び左前角の近傍（例えば、前面１０３を側面１０４ａ−ｂに接続する湾曲面１０７ａ−ｂの近傍）に配置されている。クリフセンサ５３０ｅは、湾曲面１０７ｂから約１−５ｍｍ以内に配置されている。ロボットの角にあるサイドブラシの位置の影響で、ロボットの反対側にある湾曲面１０７ａの近傍の同じ位置にクリフセンサを配置することができない。それでも（例えば、ロボット１００が前方方向Ｆに移動している際に）前部又は（例えばロボットが回転している際に）側面の近傍の潜在的なクリフを捉えるため、ロボットは、サイドブラシ１４０に隣接する角部の近傍に配置された一対のクリフセンサを含む。第一クリフセンサ５３０ｄはロボットの前端１０３に沿って配置され、第二クリフセンサ５３０ｃはロボットの右側に沿って配置されている。クリフセンサ５３０ｃ及び５３０ｄは、それぞれ、ロボット１００の角部（例えば、湾曲面１０７ａ）から少なくとも１０ｍｍから４０ｍｍの間に配置されている。クリフセンサ５３０ｃ及び５３０ｄは、サイドブラシ１４０が、使用時に、回転してクリフセンサ５３０ｃ及び５３０ｄの直下の領域を掃除するよう、サイドブラシ１４０の近傍に配置されている。
【００２７】
図１Ｃは、着脱可能な上面カバー１０５を取り外した状態のロボット１００の斜視図を示す。図１Ｃを参照して、ロボット本体１１０は、ロボット１００のあらゆる電気部品に電力を供給する電源１０２（例えばバッテリ）と、デブリをゴミ容器（不図示）に入れるための真空空気流を発生させる真空モジュール１６２とを支持する。一時的に図２を参照すると、プレナム（ｐｌｅｎｕｍ）１８２及びゴミ容器２０２の配置が大まかに示されている。プレナム１８２は清掃ヘッド１８０内のローラ３１０の上にある部屋であり、ゴミ容器２０２はロボットの後方部分１１４に位置する。導管（不図示）は、プレナム１８２をゴミ容器２０２に接続する。真空モジュール１６２は、プレナム１８２からゴミ容器２０２内への空気流を発生させるために、モータにより駆動される羽根車（不図示）を含む。図１Ｃに戻り、着脱可能な上面カバーを解放してゴミ容器へのアクセスを提供するために、ハンドル１０６を用いることができる。着脱可能な上面カバーの解放は、ロボット本体１１０に着脱可能に連結されている清掃ヘッド１８０用の解放機構へのアクセスも可能にする。ユーザは、ゴミ容器２０２及び／又は清掃ヘッド１８０を取り外して堆積した汚れやデブリを掃除することができる。ユーザは、ロボット１００の掃除のための大掛かりな分解をすることなく、ハンドル１０６を掴んで引っ張ることで、清掃ヘッド１８０を（例えば工具が不要なコネクタや留め具を解放することで）取り外し、ゴミ容器２０２を空にすることができる。ロボット１００は、更に、後程より詳細に説明するロボットコントローラ１５１を支持する。大まかには、コントローラ１５１は、（図１Ａ−Ｂに示す）ユーザインターフェース１３９、車輪モジュール１２０ａ−ｂ及びセンサ５３０といった、ロボット１００の電気機械部品を操作する。
【００２８】
本明細書で開示し説明する真空モジュール、ゴミ容器及び清掃ヘッドは、例えば、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる、「ロボット掃除機」と題して２０１２年４月３０日出願された米国特許出願第１３／４６０，２６１に開示されている真空システム、ゴミ容器及び清掃ヘッドを含んでも良い。
【００２９】
ロボット１００の簡略化した模式的な側面図である図２に、上述した駆動車輪サスペンションシステムの一例が示されている。車輪モジュール１２０ａのみが模式的に示されているが、車輪モジュール１２０ｂにも同様のサスペンションシステムが用いられていると理解されたい。車輪モジュール１２０ａは、ロボット本体１１０にピン留めされており、駆動車輪１２４ａを下方且つロボット本体１１０から離れる方向に付勢する、約５ニュートンから２５ニュートンの間のばね付勢を受けている。図２を参照して、駆動車輪１２４ａは、駆動車輪サスペンションアーム１２３によって支持されている。駆動車輪サスペンションアーム１２３は、回転中心１２３ａと、車輪回転中心１２３ｂと、回転中心１２３ａ及び車輪回転中心１２３ｂから離れたばね固定点１２３ｃとを有するブラケットである。回転中心１２３ａはロボット本体１１０にピン留めされており、車輪回転中心１２３ｂは駆動車輪１２４ａを回転可能に支持する。第三端１２３ｂに取り付けられた駆動車輪サスペンションばね１２５は、駆動車輪１２４ａを床面１０に向けて付勢する。ばね１２５は、ばね固定点１２３ｂにおける力を発生させ、駆動車輪１２４ａを床面１０に向けて動かすようサスペンションアーム１２３を回転中心１２３ａ周りに回転させる。例えば、駆動車輪１２４ａは、展開位置に移動した時は約１０ニュートンの下方付勢力を受け、ロボット本体１１０内の格納位置に移動した時は約２０ニュートンの下方付勢力を受けることができる。
【００３０】
ロボット１００の重心ＣＧは、本体１１０の前方部分１１２を下方に維持するのを補助するために駆動軸の前方に位置し（０−３５％）、ローラ３１０ａ−ｂを床に係合させる。例えば、この重心の配置は、駆動車輪１２４ａ、１２４ｂ周りをロボット本体１１０が前方に回転することを可能にする。
【００３１】
図３は、サイドブラシ１４０の構造を示している。サイドブラシ１４０は、床面上のデブリを撹拌し、（図１Ｃに示す）真空モジュール１６２の前方清掃軌道内にデブリを動かす。サイドブラシ１４０は、ロボット本体１１０を超えて延在（例えば、一時的に図１Ａを参照して、ロボット本体１１０の側面１０４及び前面１０３を超えて延在）しており、角部や家具の周囲といった到達困難領域にあるデブリをローラが取り込めるように撹拌することが可能になっている。サイドブラシ１４０は、サイドブラシ駆動軸（不図示）が渡されている軸ＺＣ周りに回転する。サイドブラシ１４０は、駆動軸の自由端近傍から延びる支柱１５０と、各支柱の自由端に取り付けられた剛毛房１６０とを更に含む。剛毛１６０は、繊維質であり、ナイロンや動物の毛といった合成繊維や天然繊維で作ることができる。ロボット本体１１０が床面上にあるとき、軸ＺＣは、床面１０を規定する面に対して直角でない角度且つロボットの底面に対して直角でない角度をなすよう配向されている。ロボットの底面となす角度は９０度未満である。駆動軸１４５は、ロボット本体１１０内に配置されたモータに直接取り付けられている。支柱１５０は、軸ＸＣに関して等距離間隔が空けられており、概して軸ＸＣに関して軸対称であり、それぞれが軸ＸＣから約１インチから２インチ延びている。支柱１５０は、硬い面や障害物と接触した際に変形するように、エラストマーといった柔軟な材料で作られている。図に示されているように、三本の柔軟な支柱１５０Ａ−Ｃは互いに６０度間隔を空けてある。剛毛房１６０は、実質的に同じ長さ及びカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を有する。駆動軸１４５からの、支柱１５０の延長線で規定される円形に配置された剛毛房１６０は、円形の外周の合計長さの１０％から３０％の間の長さを占める。
【００３２】
図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは、図１Ｂに示すローラ３１０ａ−ｂの構造に関するものである。図４Ａ及び４Ｃは、間隔を空けたシェブロン羽根３６０を有する例示的な対向ローラ３１０ａ−ｂを示す。ローラ３１０ａ及びローラ３１０ｂは、長さは異なるが構造的には同じである。後側ローラ３１０ａの長さは約７インチであり、前側ローラの長さは約６インチである。各ローラ３１０ａ−ｂは、駆動軸３２９のフランジ１８４０及び１８５０と、チューブ３５０を支持する発泡コア３１４とを含む。チューブ３５０は、各ローラの外面を形成するものであり、到来するデブリをより良好につかみ且つ変形できるように、エラストマーといった高摩擦材料で作られている。例えば、チューブ３５０は、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）から作ることができる。一つの実施例では、チューブ３５０の壁は、約１ｍｍの厚みと、約２３ｍｍの内径と、約２５ｍｍの外径を有する。弾性ポリマーチューブ３５０の羽根３６０は、チューブ３５０の外面の隆起した特徴である。羽根３６０の先端が通過する外周の外径は約３０ｍｍである。
【００３３】
引き続き図４Ａ及び４Ｃを参照して、ローラ３１０は、チューブ３５０上のシェブロン形状の羽根３６０が鏡像となるよう互いに向かい合う。説明するローラにおけるシェブロン形状の各羽根は、中心点３６５と、前側ローラ３１０ａ上で中心点３６５から下方に及び後側ローラ３１０ｂ上で中心点３６５から上方に延びる、二つの側又は足３６７とを含む。Ｖ字型シェブロンの二本の足は７度の角度をなす。羽根３６０のシェブロン形状は、毛やデブリをローラの両側から引き離してローラの中心に向けて引き込むことで、毛やデブリがロボット掃除機の作動を妨げ得るローラの端部に向けて毛やデブリが移動するのをより一層防止する。羽根３６０はチューブ３５０と一体的に形成されており、チューブ３５０の一端から他端に延びるＶ字型シェブロンを規定する。シェブロン羽根３６０は、チューブ３５０の外周周りに等間隔に配置されている。羽根３６０は、シェブロン羽根３６０と、圧縮可能なローラ３１０が係合する接触面との間の継続的な接触を提供するために、一つのシェブロンの両端が隣接するシェブロンの中心点３６５と同一平面上にあるよう整列されている。このような途切れない接触は、さもなければ接触状態と非接触状態との間での変化により生じるノイズを排除する。シェブロン羽根３６０は、ローラ３１０の放射軸に対して、例えば、約４５度の角度αで、回転方向に傾いてチューブ３５０の外面から延びる。
【００３４】
上述したように、ローラ３１０は、チューブ３５０上のシェブロン形状の羽根３６０が鏡像となるよう互いに向かい合っている。図４Ａに示す例では、長い方のローラ（例えば、ローラ３１０ｂ）のシェブロン形状の羽根は、中心点３６５から右側に延びる足３６７が中心点３６５から左側に延びる足３６７と実質的に同じ長さを有するよう、中心点３６５に関して対称である。短い方のローラ（例えば、ローラ３１０ａ）がシェブロン形状の鏡像を形成するために、ローラ３１０ａは中心点３６５に関して対称になっていない。むしろ、中心点３６５から右側に延びる足３６７は、中心点３６５から左側に延びる足３６７と異なる長さを有する。サイドブラシ１４０に向かって延びるローラ３１０ａの足３６７は、ロボット３１０のサイドブラシが無い側に向かって延びる足３６７より短い。図４Ｃに示す例では、短い方のローラ（例えば、ローラ３１０ａ）のシェブロン形状の羽根は、中心点３６５から右側に延びる足３６７の長さが中心点３６５から左側に延びる足３６７と実質的に同じ長さとなるよう、中心点３６５に関して対称である。長い方のローラ（例えば、ローラ３１０ｂ）がシェブロン形状の鏡像を形成するために、ローラ３１０ｂは中心点３６５に関して対称になっていない。むしろ、中心点３６５から右側に延びる足３６７は、中心点３６５から左側に延びる足３６７と異なる長さを有する。サイドブラシ１４０に向かって延びるローラ３１０ｂの足３６７は、ロボット３１０のサイドブラシが無い側に向かって延びる足３６７より長い。
【００３５】
図４Ｂは、図４Ａに示すローラ３１０ａといったローラの側面斜視分解図を示す。駆動軸３２９が、その被駆動端のフランジ１８４０及び１８５０と共に示されている。非被駆動端の駆動軸インサート１９３０及びフランジ１９３４も、非被駆動端のシュラウド７３０ｂと共に示されている。二つの発泡インサート３１４ａ−ｂがチューブ３５０内に収まり、チューブ３５０用の、潰すことが可能で弾力性のある発泡コア３１４を形成する。発泡コア３１４は弾力性があるため、発泡コア３１４が変形を引き起こす力を受けた場合に、力が取り除かれると変形していない状態に回復する。図に示すように、チューブ３５０は、発泡コア３１４を覆うシースを形成する。シェブロン羽根３６０は、チューブ３５０の外面から（例えば弾力性のあるチューブ状のローラの直径の少なくとも１０％の高さまで）延在するため、チューブ３５０の外面の周りにコード状の物が直接巻き付くのも防止する。従って、羽根３６０は、毛やその他の糸状のデブリがローラ３１０の発泡インサート３１４ａ−ｂにきつく巻き付いて清掃の有効性が減少するのを防止する。
【００３６】
清掃システムは、ロボット本体に配置された収集容積（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ｖｏｌｕｍｅ）（例えばゴミ容器）と、第一ローラブラシ及び第二ローラブラシの上に配置されたプレナムと、プレナム及び収集容積と空気連通する導管とを含む。いくつかの例では、清掃ヘッド１８０は、異なる長さのローラブラシ３１０ａ及び３１０ｂを受けるためのＬ形状を有する収納部を規定する。収納部は、ローラ３１０ａ及び３１０ｂが清掃のために床面１０と接触することを可能にする。
【００３７】
図５Ａ−Ｂを参照して、清掃ヘッド１８０は、ローラ３１０ａ及び３１０ｂの上に配置されたプレナム７３０ａ、７３０ｂを含む。導管又はダクト７３１ａ、７３１ｂは、プレナム７３０ａ、７３０ｂと収集容積との間の空気連通を提供する。プレナム７３０ａ、７３０ｂは、ローラ３１０ａ−ｂと協働して、真空モジュール１６２が空気流を１ｍｍ以下の空気隙間Ｇに集中させることを可能にする。導管又はダクト７３１ａ、７３１ｂは、導管又はダクト７３１ａ、７３１ｂの中心が隙間Ｇの真上に位置するよう、ローラ３１０ａと３１０ｂとの間にある小さい隙間Ｇと整列されている。プレナム７３０ａ、７３０ｂは、単一のプラスチック成型部品で形成することができる。加えて、プレナム７３０ａ、７３０ｂの形状は、空気流をローラ間に集中させるために、ローラの端部とプレナム７３０ａ、７３０ｂの表面との間に最低限の空間（例えば１ｍｍ以下）を提供するよう構成することができる。
【００３８】
プレナム７３０ａ、７３０ｂと収集容積との間の空気連通を提供する導管又はダクト７３１ａ、７３１ｂの形状は、求められる空気流の特性に基づいて変更することができる。一つの例では、図５Ａに示すように、導管又はダクト７３１ａ、７３１ｂは、二つのローラのうちの短い方３１０ａの長さに沿って延びる。この例では、導管又はダクト７３１ａは、長い方のローラ３１０ｂの、サイドブラシ１４０に隣接する部分に沿っては延びていない。導管又はダクト７３１ａを二つのローラ３１０ａ及び３１０ｂが互いに向かい合う領域のみに含めることで、空気流はローラ間に集中する。長い方のローラ３１０ｂの追加の部分（例えば、サイドブラシに隣接する部分）に隣接した導管は無いが、この領域で長い方のローラ３１０ｂによって収集されたデブリは、ローラのシェブロン形状及びシュラウドの傾斜した部分によって、導管又はダクト７３１ａに導向される。従って、ローラの真上に導管又はダクト７３１ａが無くても、長い方のローラの全長さがデブリの収集に役立つ。別の例では、図５Ｂに示すように、導管又はダクト７３１ｂは、短い方のローラ３１０ａ及び長い方のローラ３１０ｂの両方の長さに沿って延びる。この例では、導管又はダクト７３１ｂは、二つのローラ３１０ａ及び３１０ｂの間の領域と、長い方のローラ３１０ｂの追加の部分（例えば、サイドブラシに隣接する部分）に隣接する領域とで異なる幅を有する。導管又はダクト７３１ｂの、開口が小さい部分は、空気損失の防止に役立つ。導管又はダクト７３１ｂを両方のローラの全長に沿って含めることで、空気流がローラの全長に沿ったデブリ収集に役立つ。
【００３９】
図５Ｃは、清掃ヘッドローラ３１０の一実施形態の例示的な被駆動端の断面図である。後程より詳細に説明する駆動系は、後側ローラギアボックス４５０ａと、前側ローラギアボックス４５０ｂとを含む。駆動系は、ローラ駆動シャフト１８２０及び二つのブッシュ１８２２、１８２４と共に、ギアボックスハウジング１８１０内に示されている。当業者であれば理解できるように、ローラ駆動シャフト１８２０は、例えば、四角形の断面形状又は六角形の断面形状を有することができる。シュラウド７３０ａは、ローラチューブ３５０内から延びてギアボックスハウジング１８１０及びベアリング１８２４と接触することが示されており、毛やデブリがギア１８００に到達するのを防止することができる。ローラの駆動軸３２９は、ローラ駆動シャフト１８２０と係合する。説明する実施形態では、駆動軸３２９の駆動シャフト１８００を囲う領域は、大きいフランジ又はガード１８４０と、そこから外側に離して配置された小さいフランジ又はガード１８５０とを含む。フランジ／ガード１８４０、１８５０は、シュラウド１８３０と協働して、空気及びその他のデブリがギア１８００に向かって移動するのを防止する。チューブ３５０がシュラウド７３０ａにオーバーラップする例示的なチューブオーバーラップ領域１８６０が示されている。図５Ｃに示す被駆動端のフランジ及びオーバーラップ領域は、ラビリンス型のシールを形成して毛やデブリがギアに向かって移動するのを防止することができる。いくつかの実施形態では、シュラウドオーバーラップ領域１８６０があるにもかかわらずローラ内に入ることができる毛やデブリは、毛やデブリが清掃ヘッドの動作を妨害するのを実質防止するように、毛やデブリを収集することができる毛収容部又は中空ポケット部１８７０に集めることができる。もう一つの毛収容部又は中空ポケット部を、大きいフランジ１８４０及びシュラウド７３０ａで規定することができる。軸及びそれを囲う潰すことが可能なコアは、好適には、ローラの被駆動端の毛収容部から、ローラの他端である非被駆動端にある毛収容部又はシュラウド型の構造まで延びる。
【００４０】
図５Ｄは、ローラ３１０の一実施形態の例示的な非被駆動端の断面図である。ローラの非被駆動端のピン１９００及びブッシュ１９１０が、清掃ヘッド下部ハウジング３９０内に位置した状態で示されている。シュラウドは、例えば足１９２２で、ブッシュハウジング１９２０からローラチューブ３５０内に延び、ピン１９００及びブッシュ１９１０だけでなく、小さいフランジ又はガード１９３２及び大きいフランジ又はガード１０３４を有する駆動軸インサート１９３０も囲う。大きいフランジ１０３４は外側方向に延び、シュラウド１９２０の内面にほぼ接触している。チューブ３５０がシュラウド７３０ｂにオーバーラップする例示的なチューブオーバーラップ領域１９６０が示されている。図７Ｄに示す被駆動端のフランジ／ガード及びオーバーラップ領域は、ラビリンス型のシールを形成して毛やデブリがギアに向かって移動するのを防止する。シュラウドは、好適には、ローラ内部への毛の侵入及びピンの領域への毛の移動を防止するよう成形される。シュラウドオーバーラップ領域１９６０があるにもかかわらずローラ内に入ることができる毛やデブリは、毛やデブリが清掃ヘッドの動作を妨害するのを実質防止するように、毛やデブリを収集することができる毛収容部又は中空ポケット部１９７０に集まる。もう一つの毛収容部又は中空ポケット部が、大きいフランジ１９３４及びシュラウド７３０ｂで規定されている。
【００４１】
図６Ａ−Ｂは、それぞれ、ローラ３１０ａ−ｂが互いに反対方向に回転するようにサイドブラシ１４０、後側ローラ３１０ｂ及び前側ローラ３１０ａを駆動するための、例示的な駆動系６００の正面視及び底面視を示す。モータ６２０は、サイドブラシ１４０を直接駆動することができる。モータ６２０から後側ローラ３１０ｂを駆動する駆動軸への駆動系のギア比は、モータ６２０から前側ローラ３１０ａを駆動する駆動軸への駆動系のギア比と同じであり、約１：１０から１：３０（例えば、１：１０から１：１５の間、１：１５から１：２０の間、１：２０から１：２５の間、１：２５から１：３０の間）である。一つの特定の例では、メインブラシは１２００−１３３０ＲＰＭの間で回転し、コーナーブラシは５０−１００ＲＰＭの間で回転する。モータシャフト６２５からは、駆動系６００は、モータ６２０が後側ローラ３１０ｂ及び前側ローラ３１０ａの両方を駆動できるようにするギアを含む。サイドブラシ傘歯車６３０は、後側ローラ傘歯車６４０ｂ及び前側ローラ傘歯車６４０ａを駆動することができる。サイドブラシ傘歯車６３０と後側ローラ傘歯車６４０ｂとの間の噛み合い角度は、９０度又は９０度から若干オフセットした角度とすることができる。同様に、サイドブラシ傘歯車６３０と前側ローラ傘歯車６４０ａとの間の噛み合い角度も、９０度又は９０度から若干オフセットした角度とすることができる。前側ローラ傘歯車６４０ａは、前側ローラ駆動軸６６０ａに連結された駆動ギア６５５ａに連結することができる。後側ローラ傘歯車６４０ｂは、後側ローラ駆動軸６６０ｂに連結された駆動ギア６５５ｂを駆動するトランスファギア６５０ｂ、６５０ｃに連結することができる。図６Ａ−Ｂに示す構成は、図６Ｂの視点から見て反時計回りの回転を可能にし、後側及び前側ローラ３１０ａ−３１０ｂの床に近い部分を、ローラ間の隙間Ｇに向けて回転させる。
【００４２】
図７を参照して、信頼性が高く安定した自律的な動作を達成するため、ロボット１００は、清掃システム１７０、センサシステム５００、駆動システム１２０及びナビゲーションシステム６００を操作するロボットコントローラ１５１を含む。清掃システム１７０は、ローラ３１０、サイドブラシ１４０及び真空モジュール１６２を用いてデブリを取り込むよう構成されている。
【００４３】
センサシステム５００は、ロボット１００がロボットの環境内でとるべき行動の合理的な判断を下すのに十分な当該環境の認知を作り出すように互いに連動して用いることが可能な、様々な異なる種類のセンサ５３０を有する。センサシステム５００は、障害物検出障害物回避（ＯＤＯＡ）センサと、通信センサと、ナビゲーションセンサと、接触センサと、レーザスキャナと、イメージングソナー等とを含む。一時的に図１Ａ−Ｂを参照して、センサシステム５００は、測距ソナーセンサ５３０ａと、近接クリフセンサ５３０ｂと、クリアランスレギュレータ１２８ａ−ｂで操作可能なクリアランスセンサと、キャスタ車輪１２６で操作可能な接触センサと、バンパが障害物に遭遇した際に検出するバンパセンサシステム４００とを更に含む。加えて又は代替的に、センサシステム５３０は、限定されないが、近接センサ、ソナー、レーダー、ＬＩＤＡＲ（遠隔の対象物の距離及び／又はその他の情報を得るために散乱光の特性を測定する光学遠隔検知を伴う光検出と測距（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ））等、赤外線クリフセンサ、接触センサ、カメラ（例えば、立体ポイントクラウドイメージング（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ  ｐｏｉｎｔ  ｃｌｏｕｄ  ｉｍａｇｉｎｇ）、三次元（３Ｄ）イメージング又は深度図センサ、可視光カメラ及び／又は赤外線カメラ）等を含んでも良い。
【００４４】
車輪モジュール１２０ａ−ｂを含む駆動システム１２０は、（図１Ａに示す）ｘ、ｙ、及びθ成分を有する駆動コマンドに基づいてロボット１００を床面上で動かすことができる。コントローラ１５１は、疑似ランダムパターンでロボット１００を床面上で動かすよう構成されたナビゲーションシステム６００を操作する。ナビゲーションシステム６００は、ロボットコントローラ１５１に保存され及び／又は実行される、挙動ベースのシステムである。ナビゲーションシステム６００は、センサシステム５００と通信し、駆動コマンドを判断して駆動システム１２０に発行する。
【００４５】
（コントロールシステムを実行する）コントローラ１５１は、ロボットに、壁追従方式での移動、床清掃方式での移動、又は例えばバンパセンサシステム４００によって障害物が検出された場合に移動方向を変更するといった挙動を実行させるよう構成されている。ロボットコントローラ１５１は、上述したように、ロボット１００に配置されているセンサシステム５００の一以上のセンサ５３０（例えば、衝突センサ、近接センサ、壁センサ、静止センサ、及び又はクリフセンサ）に応答するものであっても良い。コントローラ１５１は、センサ５３０から受信した信号に応答して車輪モジュール１２０ａ、１２０ｂの方向を変更し、床面１０を処理中にロボット１００に障害物や散乱物を回避させることができる。ロボット１００が使用中に立ち往生した又は絡まった場合、ロボットコントローラ１５１は、ロボット１００が退避して通常の清掃作業を再開できるように、一連の退避挙動に従って車輪モジュール１２０ａ、１２０ｂの向きを変更する。
【００４６】
ロボットコントローラ１５１は、各車輪モジュール１２０ａ、１２０ｂの回転速度及び回転方向を独立して制御することで、ロボット１００を床面上であらゆる方向に動かすことができる。例えば、ロボットコントローラ１５１は、ロボット１００を、前方方向Ｆ、後方方向Ａ、右側方向Ｒ及び左側方向Ｌに動かすことができる。ロボット１００が前後軸Ｙに実質的に沿って移動中にロボット１００が中央垂直軸Ｚ周りに前後に回転するよう、ロボット１００は繰り返される左右交互の回転を行うことができる（以下、ウィグルモーション（ｗｉｇｇｌｅ  ｍｏｔｉｏｎ）と呼ぶ）。更に、ウィグルモーションは、ロボット静止を検出するためにロボットコントローラ１５１が使用することができる。加えて又は代替的に、ロボットコントローラ１５１は、ロボット１００が例えば障害物から離れる方向に移動できるよう、ロボット１００を、実質的にその場で回転するよう動かすことができる。ロボットコントローラ１５１は、ロボット１００を、床面を移動中に実質ランダムな（例えば、疑似ランダムの）軌道で移動させることができる。
【００４７】
図８は、本体幅Ｗ及び前方端幅ＷＦを有するロボット１００の底面の簡略化した図を示す。本体幅Ｗは、横方向軸Ｘに沿って測定した、ロボット１００の最も幅が広い部分で規定される。前方端幅ＷＦは、前方面の横方向軸Ｘに平行な部分の幅を指す。ローラ３１０ａ−ｂが回転すると、ローラ３１０ａ−ｂの床に面する外面が互いに協働して、デブリをゴミ容器２０２内に向かわせる。Ｙ軸に沿って測定した、長手方向回転軸ＸＡ、ＸＢの間の間隔距離ＤＳは、ローラ３１０ａ−ｂの直径の合計の半分以上である。従って、ローラ２１０ａとローラ３１０ｂとの間に小さい隙間Ｇが存在する。同様にＹ軸に沿って測定した前面距離ＤＦは、前側長手方向回転軸ＸＡと前面１０３との間の距離を規定するものであり、前側ローラ３１０ａの直径の二倍以下である。いくつかの例では、前側ローラ３１０ａの前端は、ロボットの前端１０３から約２ｃｍ未満（例えば、２ｃｍ未満、１ｃｍ未満、０．５ｃｍ未満）の位置にある。後側ローラ３１０ｂは、前側ローラ３１０ａより長い。長い後側ローラ３１０ｂは二つの端部３１１ａ−ｂを含み、短い前側ローラ３１０ａは二つの端部３１２ａ−ｂを含む。二つの端部３１１ａと３１１ｂとの間の距離は後側ローラ清掃幅ＷＲ１を規定し、二つの端部３１２ａと３１２ｂとの間の距離は前側ローラ清掃幅ＷＲ２を規定する。二つのローラ３１０ａ−ｂのうち幅が広い方のローラ、すなわち後側ローラ３１０ａの幅は、総ローラ清掃幅ＷＲを規定する。ローラ清掃幅ＷＲは、ロボット１００が前方又は後方に駆動された際に、サイドブラシの補助無しにローラの機械的動作でデブリを回収し取り込むことが可能な、ロボット１００の長さを示す。ローラ清掃幅ＷＲは、ロボット１００の前方部分１１２の幅Ｗの少なくとも約７５％（例えば、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％）である。いくつかの例では、前側ローラ３１０ａ清掃幅ＷＲ１と後側ローラ３１０ｂ清掃幅ＷＲ２との比は、約１：２から９：１０の間（例えば、約１：２から９：１０の間；約６：１０から９：１０の間；約７：１０から９：１０の間；約４：５；約９：１０）である。いくつかの例では、後側ローラ３１０ｂ清掃幅ＷＲ２は、少なくとも約０．５インチ（例えば、少なくとも約０．５インチ；少なくとも約０．７５インチ、少なくとも約１インチ；少なくとも約１．５インチ；少なくとも約２インチ）前側ローラ３１０ａ清掃幅ＷＲ１より長くても良い。
【００４８】
上述したように、例えば（図１Ｃに示す）真空モジュール１６２内に収容された羽根車によって、前側ローラ３１０ａと後側ローラ３１０ｂとの間の空気隙間Ｇを通して空気を引くことができる。羽根車は、清掃ヘッドの下の周囲から清掃ヘッド内に空気を引くことができ、その結果生じる真空吸引は、ローラ３１０が埃やデブリをローラ３１０の下の周囲から前側ローラ３１０ａと後側ローラ３１０ｂとの間の空気隙間Ｇを通してロボット掃除機の（図１Ｃに示す）ゴミ容器２０２に持ち上げるのを補助することができる。端部３１１ａ−ｂは長さＬＲ２を有し、端部３１２ａ−ｂは長さＬＲ１を有する。ＬＲ２及びＬＲ１は、それぞれ、ローラ３１０ａ及び３１０ｂの直径と等しい。図に示した概略図では、ローラ３１０ａ−ｂは、協働して、各ローラの投影領域及び空気隙間の投影領域の合計で規定されるローラカバレッジ領域を形成する。ローラカバレッジ領域の面積ＡＲは、以下の式（１）で判断することができる。
（１）ＡＲ＝ＬＲ１ＷＲ１＋ＬＲ２ＷＲ２＋ＧＷＲ２
図に示す実施例では、ローラカバレッジ領域面積ＡＲは、ロボット１００の合計投影床面積ＡＴの１０％から５０％の間の面積を占める。いくつかの例では、ローラカバレッジ領域面積ＡＲは、ロボット１００の合計投影床面積ＡＴの２５％から３５％の間の面積を占める。
【００４９】
サイドブラシ１４０が反時計回り方向ＣＣに回転している間、実質円形のサイドブラシ清掃領域５２５内にある床面上のあらゆる物体がサイドブラシ１４０と接触する。支柱及び支柱から突出する剛毛は、駆動軸が軸ＺＣ周りに回転すると、サイドブラシ清掃領域５２５を掃除する。サイドブラシ清掃領域５２５は、ローラ３１０の外面の下を掃除する。サイドブラシ１４０は、ロボットが到達困難な場所を清掃できるよう、ロボット本体１１０の床投影を越えて延びるサイドブラシ清掃領域５２５を生成することができる。サイドブラシ清掃領域５２５は、ロボット本体１１０の前面１０３及びロボット本体１１０の側面１０４ａの両方を越えて延びることができる。図に示す例では、ローラ端３１１ａは、Ｘ軸に沿って測定した場合に、約０．５ｃｍから５ｃｍサイドブラシ軸ＺＣより遠くまで延びる。いくつかの例では、サイドブラシは、概して直線の側面から延びる線と、概して平面の前面に対して平行に延びる線との交点を越えて延びる長さを有する剛毛を含む。支柱及び剛毛は、ローラ３１０の外面と接触するよう配置されても、ローラ３１０の外面と接触せずにローラ３１０の下を掃除しても良い。
【００５０】
［使用方法］
図８は、ロボット１００が壁５０５に沿って前方に移動する際のロボット１００のサイドブラシ１４０による大きいデブリＤの掃除を更に説明する。図８−９は、合わせて、大きいデブリＤの取り込みを容易にするプロセスを説明する。ロボット１００は使用中であり、その車輪によって前方方向Ｆに移動するよう駆動されている。ローラ３１０ａ及び３１０ｂは、地面に最も近いローラ表面がローラ３１０ａ−ｂ間の隙間に向かって移動するよう回転している。サイドブラシ１４０は、サイドブラシのロボット本体を越えて延びる部分がロボット１００の中央軸Ｙに向かって回転するよう、反時計回り方向ＣＣに駆動されている。ロボット１００は、壁５０５に遭遇し、ロボット１００の側面が実質的に壁５０５に対して平行であり近接するような位置に移動している。
【００５１】
大きいデブリＤは、最初は、ロボット１００が壁に沿って前方方向Ｆに移動する際、大きいデブリＤが後側ローラ端３１１ａよりもＹ軸から遠い距離にあるよう、壁５０５に寄りかかっている。言い換えると、最初は、ローラ清掃幅ＷＲはデブリＤを含まない。引き続き図８を参照して、ロボットは、サイドブラシ清掃領域５２５が壁５０５と床とにより規定される角に届くよう、壁５０５に沿って移動する。図に示すように、サイドブラシ清掃領域５２５は壁と干渉するが、サイドブラシ１４０の柔軟な構造が、壁との接触に応答してサイドブラシ１４０が変形することを可能にする。ロボットが大きいデブリＤに到達すると、大きいデブリＤはサイドブラシ清掃領域５２５に入ってサイドブラシ１４０によって撹拌され、概してサイドブラシ１４０の反時計回りの回転に追従する軌道Ｐを辿る。サイドブラシ１４０は、デブリＤを後側ローラ端３１１ａよりもＹ軸に近い位置に押し込む。その結果、デブリＤは、ローラ清掃幅ＷＲの前方軌道内に移動し、ローラによって取り込むことができる。ロボットが前方に駆動されると、大きいデブリＤは前側ローラ３１０ａに接触する。後側ローラ３１０ｂよりも床の近くに位置する前側ローラ３１０ａは、デブリＤを後側ローラと前側ローラとの間の隙間Ｇに向かわせる。
【００５２】
ローラの横断面図である図９では、ローラ間の隙間Ｇに向かわされた後のデブリＤを示している。図に示すように、前側ローラ３１０ａは反時計回り方向ＣＣに回転し、後側ローラ３１０ｂは時計回り方向Ｃに回転する。前側ローラ３１０ａは、この視点では、床１０に近い部分が隙間Ｇに向かってプレナム７３０ａ−ｂ内に回転するよう、反時計回りに回転する。後側ローラ３１０ｂも隙間Ｇに向かって回転するため、時計回りに回転している。上述したように、シュラウドは、真空モジュールが隙間Ｇから集められた空気吸込軌道５５５を形成するよう、ローラと協働する。空気吸込軌道５５５は、隙間Ｇの近傍から始まってロボットのゴミ容器に向けて内側に向かい、ゴミ容器内への埃及びデブリの吸引を容易にする。図９に示すように、デブリがローラ間の隙間より大きいサイズであってもデブリＤが隙間Ｇを通過することを可能にするよう、ローラ３１０は潰すことが可能である。デブリがローラ３１０を通過した後も、ローラは、その弾力性により円形断面を保ち（回復し）、デブリはゴミ容器導管に向かって上方に移動する。
【００５３】
サイドブラシ軸はロボットの底面にあると示したが、いくつかの実施例では、サイドブラシは、ロボットの底面のはめ込み部から延びても良い。はめ込み部は、サイドブラシが回転するとローラの表面と接触するよう、サイドブラシを持ち上げて角度付けすることができる。
【００５４】
本明細書では、ソナーセンサがバンパに配置されていると説明しているが、これらのセンサは、加えて又は代替的に、ロボットの様々な異なるあらゆる位置に配置することができる。例えば、ロボットが回転の準備をする際に到来する障害物を予測できるよう、ソナーセンサをロボットの側面に配置することができる。
【００５５】
車輪サスペンションブラケットは、三点でばね、車輪、及びロボット本体への連結を可能にする三角形の部材であると示したが、いくつかの実施例では、サスペンションブラケットはＬ字型の部材であっても良い。回転中心及び固定点は、三角形のサスペンションブラケットの回転中心及び固定点と実質的に同じ位置に配置することができる。
【００５６】
例示的なサイドブラシについて図示及び説明をしたが、ロボットの複数の方向からデブリを撹拌するために追加のサイドブラシを実装しても良い。支柱の数を変更しても良く、従って間隔も変化しても良い。
【００５７】
サイドブラシ軸ＺＣはロボットの底面と９０度未満の角度をなすと説明したが、いくつかの実施例では、サイドブラシ軸はロボットの底面と８０度から８８度の間の角度をなしても良い。
【００５８】
サイドブラシ軸ＺＣは後側及び前側ローラ軸ＸＢ、ＸＡの前方に配置されていると説明したが、いくつかの実施例では、サイドブラシは、前側ローラ軸の後方且つ後側ローラ軸の前方に配置することができる。
【００５９】
サイドブラシの支柱は柔軟であると説明したが、いくつかの実施例では、支柱は剛体とすることができる。例えば、ロボットの本体を越えては延びない支柱は、上述したような近くの硬い面や障害物との衝突を起こさないため、損傷の危険性無しに剛体とすることができる。
【００６０】
サイドブラシの駆動軸はモータシャフトとは別の部品であると説明したが、いくつかの実施例では、サイドブラシの駆動軸はモータシャフトであっても良い。ここで図１０を参照し、いくつかの例では、環状構造１５２が、環状構造で形成される平面に対して床に向かって約２５度から３５度の角度で環状構造１５２から延びて、デブリを回収するための円形のブラシを形成する剛毛１６０を支持することができる。別の例では、剛毛は、交差するように互いに角度をつけて延びることができる。上述したように、クリフセンサは、サイドブラシが届く範囲の下に位置する。このような構成において、ＩＲセンサがロボットの下の床を観察できるようにするために、剛毛を、概して円形のブラシ構造を形成するように延びる、それらの間に隙間を有する剛毛の束にまとめることができる。一般に、剛毛で形成される円の外周に沿って測定した場合に、外周の約６０％から約９０％の間（例えば、約６０％から約７０％の間、約７０％から約８０％の間、約８０％から約９０％の間）を剛毛が占め、約１０％から約４０％の間（例えば、約１０％から約２０％の間、約２０％から約３０％の間、約３０％から約４０％の間）がクリフセンサによるＩＲ反射の観察のために空いたままになっている。剛毛の材料は、合成繊維、動物又は植物繊維、又はその他の当技術分野において知られている繊維質の材料を含む。
【００６１】
上記で説明した駆動系は、ロボットローラ及びサイドブラシを単一の機械的エネルギー源を用いて駆動する手段の一例である。上記駆動系の他の電源供給システム又は構成を、ローラ及びサイドブラシを回転させるために実装することができる。駆動系は図５に示すようなギア構成を有すると説明したが、駆動系のギア比は、あらゆるロボットの実施例におけるトルク、速度、及び回転方向の仕様に合わせて必要に応じて変更することができると理解されたい。駆動系は、所望のギア比や所望の回転方向を得るために、追加のギア又はより少ないギアを有するよう変更することができる。駆動系は、力を駆動系を通してより長い距離伝達するために、ベルト、チェーン、又はその他の当分野において知られている手段も含んでも良い。サイドブラシの軸が床面と鋭角をなす実施例では、噛み合う傘歯車のうちの一つ（後側ローラ又は前側ローラ）は、９０度未満の角度でサイドブラシ傘歯車と噛み合い、他方の噛み合う傘歯車は、９０度より大きい角度でサイドブラシ傘歯車と噛み合うことができる。
【００６２】
駆動系は両ローラ及びサイドブラシを同時に駆動すると説明したが、いくつかの実施例では、別々の駆動系が各ローラ及びサイドブラシを駆動することができる。他の実施例では、駆動系が一つのローラ及びサイドブラシを駆動することができ、他方のローラは、駆動されないか、別の駆動系で駆動することができる。
【００６３】
前側ローラ及び後側ローラの回転速度は、モータ出力の回転速度と異なる回転速度とすることができ、羽根車の回転速度と異なる回転速度とすることができる。羽根車の回転速度は、モータの回転速度と異なる回転速度とすることができる。使用時は、前側及び後側ローラ、モータ、及び羽根車は、実質的に一定の回転速度を維持することができる。
【００６４】
発泡コアはローラのチューブを支持すると説明したが、他の実施例では、曲線のスポークが、チューブを支持する発泡材の全て又は一部に取って代わる。曲線のスポークは、二つの発泡インサートの間でローラの中央部分を支持することができ、例えば、ローラチューブ及びシェブロン羽根と一体的に成形することができる。
【００６５】
ローラは、一実施例では六枚のシェブロン羽根を含むと示したが、他の実施例では、ローラはそれより多い又は少ない羽根を有しても良い。例えば、より大きい柔軟な羽根の場合、各羽根がより長い時間床に接触することができる。その結果、同じ床接触時間を維持するためにより少ない羽根を用いることができる。
【００６６】
羽根角度αは放射軸に対して約４５度であると説明したが、いくつかの実施例では、シェブロン羽根の角度αは、放射軸に対して３０度から６０度の間とすることができる。シェブロン羽根を回転方向に角度付けることで、羽根の根元における応力を低減することができ、羽根が弾力性のあるチューブ状の部材からちぎれてとれる可能性を低減又は排除することができる。一以上のシェブロン羽根は、清掃面上のデブリと接触し、デブリを圧縮可能なローラの回転方向に向かわせる。
【００６７】
Ｖ字型シェブロンの足の間の角度は７度であると説明したが、他の実施例では、Ｖ字の足は、チューブ状の部材の表面を辿るチューブの一端から他端まで延びる線形軌道に対して、５度から１０度の角度をなす。角度θを１０度未満に限定することで、圧縮可能なローラを成形過程でより容易に製造することができる。１０度より急な角度は、８０ショアＡより硬いデュロメータのエラストマーにおける製造可能性に不具合を生じさせる可能性がある。
【００６８】
チューブは弾力性を有すると説明したが、いくつかの実施例では、チューブは、６０から８０ショアＡの間のデュロメータの弾性材で射出成型される。この範囲よりデュロメータが柔らかい材料は早期の摩耗及び壊滅的な破裂を起こす可能性があり、よりデュロメータが硬い弾性材はかなりの摩擦（すなわち、回転に対する抵抗）を生み出し、疲労及び応力破砕につながる可能性がある。
【００６９】
この例で示すローラは同心層を備える。各ローラは連続的であると図示及び説明をしたが、いくつかの実施例では、前側ローラ又は後側ローラといった、ローラの少なくとも一つは、同じ回転軸周りに回転する二つ以上の独立した長手方向ローラセグメントを備えることができる。一つのローラのセグメントは、それぞれが自身の駆動機構を有するか、単一の駆動系が全セグメントを作動させることができるよう連結することができる。他の実施例では、ローラに関する（例えば、チューブや羽根等の）長さや直径が変化し得る。
【００７０】
羽根はローラの外端からローラの中心に向かって連続的に渡されていると示したが、いくつかの実施例では、羽根は、同一線上にあるセグメントを経由して不連続に合流させることができる。これらの隆起したセグメントは互いに連結されていないため、連続的な羽根より柔軟である。ローラはロボットの一端からロボットの他端に渡された連続的な構造であると説明したが、いくつかの実施例では、前側又は後側ローラを、同じ軸周りで回転する複数のセクションに分割することができる。例えば、前側ローラは、軸ＸＡ周りに回転する二つの同一寸法のセクションを有しても良い。二つのセクションの間に隙間があっても良い。
【００７１】
後側ローラ３１０ｂの長さは７インチであり、前側ローラ３１０ａの長さは６インチであると説明したが、他の実施例では、ローラの長さはより長く又は短くすることができる。例えば、サイドブラシの直径が大きい場合、前側ローラは、例えば、後側ローラの半分の長さとすることができる。サイドブラシの直径が大きい場合、後側ローラも短くすることができる。
【００７２】
いくつかの実施例では、ローラは、対応するブラシモータ、あるいは、車輪駆動モータ又はサイドブラシモータのうちの一つによって、個別に駆動される。一つのローラを他方のローラと独立して駆動しても良い。駆動されたローラブラシは、床面上のデブリを撹拌し、収集容積に排出するためにデブリを吸引軌道内に移動させる。加えて又は代替的に、二つのローラのうちの一つは駆動することができ、他方は駆動されないがその長手方向軸周りの回転自由度を有する。駆動されるローラブラシは、撹拌されたデブリを床面から離し、ローラブラシに隣接するゴミ容器内に移動させるか、又は配管の一つに移動させる。駆動されるローラは、その回転によって床面上に働く力がロボットを前方に押すよう回転しても良い。
【００７３】
更に、ローラは、それらの対応する長手方向軸ＸＡ、ＸＢ周りに、同じ又は反対方向に回転しても良い。好適には、ローラは、床清掃中に双方の向き合う面が上方に移動してデブリをロボット内に取り込むのを補助するよう、互いに反対方向に回転する。いくつかの例では、ロボットは、第一及び第二ローラモータを含む。第一ローラモータは、前側ローラに連結することができ、前側ローラブラシを第一方向に駆動する。第二ローラモータは、後側ローラに連結することができ、後側ローラを第一方向と反対方向である第二方向に駆動する。第一方向の回転は、前方駆動方向に関して前方転がり方向であっても良い。
【００７４】
いくつかの実施例では、サイドブラシ軸ＺＣは、軸Ｚと１０−２０度の角度をなす。サイドブラシ清掃領域は実質的に円形であると図示及び説明をしたが、軸ＺＣの床面からのより大きいオフセットは、より楕円形のサイドブラシ清掃領域をもたらすと理解されたい。
【００７５】
ローラカバレッジ領域面積ＡＲはロボットの合計投影面積ＡＴの２０％から５０％の間の領域を占めると説明したが、いくつかの実施例では、ローラカバレッジ領域面積は合計投影面積のより小さい又は大きい割合を占めることができる。例えば、サイドブラシがより大きい領域を掃除できる場合、ローラがより小さい幅を有しても良く、その場合でもロボットに同様の清掃効率を実現させることができる。反対に、サイドブラシがより小さい領域しか掃除できない場合、同様の清掃効率を実現させるために、ローラがより大きい幅を有しても良い。
【００７６】
空気吸込軌道はローラ間の隙間を起点としていると示したが、空気吸込軌道は、実質的に床に接触している空気まで延びていても良い。空気流の軌道は、隙間を通過して床に向かって延びて、ローラがデブリをゴミ容器に向けて誘導するのを更に補助しても良い。
【００７７】
いくつかの実施例では、ロボットは、剛毛及び／又は撹拌フラップを備えるローラを少なくとも一つ有する。剛毛は繊維質であり、ナイロンや動物の毛といった合成繊維や天然繊維で作ることができる。図１１Ａは、前側ローラ３１０ａが三組の長手方向二列３１５の剛毛３１８を有し、後側ローラ３１０ｂが三組の長手方向二列３２５ａ−ｂの剛毛３２０ａ−ｂを有する、清掃ヘッド１８０の一例の側面図を示す。一組の長手方向列３２５ａ−ｂは、ローラコア３１４に関して周方向に間隔が空いている。各剛毛３１８、３２０ａ、３２０ｂは、一端がコア３１４に取り付けられており、他端は取り付けられていない。同列（例えば、列３１５、３２５ａ、３２５ｂ）の剛毛３１８、３２０ａ、３２０ｂは全て実質的に同じ長さを有する。
【００７８】
各剛毛３１８、３２０ａ、３２０ｂは、ブラシ３１０の回転の意図する方向Ｃに関して、どの程度ブラシ３１０の回転軸ＸＡ、ＸＢの前方又は後方に剛毛３１８、３２０ａ、３２０ｂが取り付けられているかで定義される剛毛オフセットＯを有する。中央軸ＸＡ、ＸＢの前方に取り付けられた剛毛３１８、３２０ａ、３２０ｂは、床１０に接触した際に自然に後方に動くため、剛毛が中央軸の後方に取り付けられた構成と比較して電力消費が減少する。また、ローラ３１０の中央軸ＸＡ、ＸＢの前方に取り付けられた剛毛３１８、３２０ａ、３２０ｂは、同じ有効直径においてより長い剛毛３１８、３２０ａ、３２０ｂが得られ、相対的に剛性が低いローラ３１０を形成する。その結果、後方にオフセットした剛毛構成と比較して、カーペットが敷かれた床面を移動及び清掃中の電流引き込みや電力消費を大幅に低減することができる。剛毛３１８、３２０ａ、３２０ｂは、例えば、ブラシ３１０の中央軸ＸＡ、ＸＢの後方への０から３ｍｍの間のオフセットを有する。
【００７９】
後側ローラ３１０ｂに関しては、第一列３２５ａは直径が０．００９インチの剛毛３２０ａを有し、第二列は直径が０．００５インチの剛毛３２０ｂを有する。第一剛毛列３２５ａ（直径が大きい方の剛毛の列）は、ローラコア３１４周りへの繊維の巻き付きを妨げるために、第二剛毛列３２５ｂ（直径が小さい方の剛毛の列）より相対的に柔らかい（すなわち、短い剛毛の方が堅い）。ロボット１００が表面１０から毛を拾い上げると、毛は表面からゴミ容器に直接移動せず、ブラシ３１０からプレナム１８２に移動し、次いでゴミ容器に移動するまでに、時間を要する可能性がある。柔軟な剛毛は、ローラへの毛の付着を減らし、ゴミ容器内への毛の堆積量を増加させる。
【００８０】
ローラ３１０ａ、３１０ｂは、それらの対応する剛毛３１８、３２０、３３０の第二の末端が、例えば、約１−１０ｍｍの隙間を空けて離れた状態となるよう、間隔を空けてある。プレナム１８２にデブリが蓄積すると、ブラシ３１０ａ、３１０ｂがプレナム１８２からデブリを掻き落とし、デブリの蓄積を最小限に抑える。剛毛３２０ａ−ｂは、プレナム１８２と干渉してプレナム１８２内を清潔に保つのに十分な長さを有し、床面１０の遷移部やグラウト線への長いリーチを可能にする。剛毛３２０ａ−ｂは、剛毛３１８と干渉するのにも十分な長さを有する。
【００８１】
ブラシ３１０ａ、３１０ｂの両方が、剛毛３１８の列３１５又は二列３２５の剛毛３２０、３３０の間に、且つ実質的に剛毛３１８の列３１５又は二列３２５の剛毛３２０、３３０と平行に配置された羽根３４０を含む。羽根３４０のそれぞれは、一端がコア３１４に取り付けられ、他端が自由となっている弾性材を含む。羽根３４０は、毛がローラコア３１４の周りに巻き付くのを防止する。加えて、羽根３４０は、毛をローラコア３１４の外側部分に保持し、毛の除去及び清掃を容易にする。
【００８２】
図１１Ｂは、後側ローラ３１０ｂの斜視図である。図１１Ｂを参照して、羽根３４０は、コア３１４上にシェブロン形状を規定する。羽根３４０は、剛毛３１８、３２０、３３０より短い。羽根３４０は、毛がローラコア３１４の周囲に深く強く巻き付くのを防止するため、コア３１４の周りに巻き付いた毛の除去を容易にする。羽根３４０は、ローラ３１０ａ、３１０ｂを通過する空気流を増加させ、その結果ゴミ容器２０２ｂへの毛やその他のデブリの堆積量を増加させる。毛がローラ３１０のコア３１４の周囲に深く巻き付かないため、真空によってローラ３１０から毛を引き離すこともまだ可能である。第一及び第二剛毛列３２５ａ、３２５ｂは、コア３１４に沿って周方向に狭い隙間だけ離してある。また、列３２５ａ、３２５ｂは、コア３１４上でシェブロン形状を規定する。
【００８３】
第一列の剛毛は０．００９インチの直径を有し、第二列の剛毛は０．００５インチの直径を有すると説明したが、いくつかの例では、第一列の剛毛は．００３−．０１０インチの剛毛直径を有し、．００１−．００７インチの間の剛毛直径を有する第二列の剛毛と隣接し且つ平行である。
【００８４】
剛毛は実質的に同じ長さを有すると説明したが、ある列の剛毛が別の列の剛毛より長くても良い。例えば、長手方向二列の剛毛を三組有するローラの場合、ローラ回転軸からより遠くにオフセットされた列が他の列よりも短くても良い。階段状になった剛毛長さによって、両方の剛毛の列を地面に等しく接触させるようにすることができる。いくつかの例では、より遠くにオフセットされた剛毛の列の剛毛長さは、第二列の剛毛長さの９０％未満である。いくつかの実施例では、より遠くにオフセットされた列は、他の列の剛毛と異なる組成物で作られても良い。第一列の剛毛の組成は第二列の剛毛の組成よりも硬いものでも良い。柔らかい剛毛が硬い剛毛より長い、柔らかい剛毛と硬い剛毛との組み合わせは、毛が長く柔らかい剛毛に捕らえられるようにすることを可能にするため、毛が収集容器により早く移動する。加えて、密度が高い及び／又はより硬い剛毛の組み合わせは、多種多様な種類の面からのデブリ、特に毛の回収を可能にする。第一剛毛列は、硬い床や硬いカーペットからのデブリの拾い上げに有効であり得る。柔らかい剛毛は、プレナムに適合して収集した毛をプレナムに離す点において優れている場合がある。清掃システムが床面からデブリを吸引すると、埃やデブリは清掃ヘッドのプレナムに付着することができる。
【００８５】
長手方向列は一列又は二列であると示したが、他の実施例では、一組に対して三以上の剛毛の長手方向列があっても良い。清掃ヘッドは、清掃を補助するための他の要素を更に含んでも良い。例えば、清掃ヘッドは、大きい物体（例えば、線材、コード及び衣類）がブラシの周囲に巻き付くのを防止するための針金枠を含んでも良い。針金枠は、垂直又は水平に配置されていても良く、又は垂直配置及び水平配置の両方の組み合わせを含んでも良い。
【００８６】
ロボットは、複数のローラのうちの一つに対して平行に且つ係合するように配置された少なくとも一つのブラシバーを更に含んでも良い。ブラシバーは、係合するローラの回転と干渉して、係合する剛毛から繊維や糸を取り除くことができる。床面を清掃するためにローラが回転すると、剛毛はブラシバーと接触することができる。ブラシバーは、ブラシの端部のデブリ（例えば毛）を撹拌して、ゴミ容器内に堆積させるために真空空気流内に打ち込む。ローラは、デブリ、特に毛のゴミ容器への収集量を増加させ、ブラシ上の毛の絡まりを減少させる。
【００８７】
上述した代替的なローラの実施例は両方のローラに剛毛を含むが、いくつかの実施例では、一つのローラが本開示の例示的実装形態における弾性ローラであり、他方のローラが上述したブラシローラであっても良い。このような組み合わせにおける各ローラは、ロボットが概して複数種類のデブリを取り込むことができるように、特定の種類のデブリを拾い上げるよう設計することができる。
【００８８】
いくつかの実施例を説明した。しかしながら、本開示の精神及び範囲を逸脱することなく様々な変更が可能であると理解されよう。従って、その他の実施例も以下の請求項の範囲内にある。
【図１Ａ】
2017537716.tif 000003
【図１Ｂ】
2017537716.tif 000004
【図１Ｃ】
2017537716.tif 000005
【図２】
2017537716.tif 000006
【図３】
2017537716.tif 000007
【図４Ａ】
2017537716.tif 000008
【図４Ｂ】
2017537716.tif 000009
【図４Ｃ】
2017537716.tif 000010
【図５Ａ】
2017537716.tif 000011
【図５Ｂ】
2017537716.tif 000012
【図５Ｃ】
2017537716.tif 000013
【図５Ｄ】
2017537716.tif 000014
【図６Ａ】
2017537716.tif 000015
【図６Ｂ】
2017537716.tif 000016
【図７】
2017537716.tif 000017
【図８】
2017537716.tif 000018
【図９】
2017537716.tif 000019
【図１０】
2017537716.tif 000020
【図１１Ａ】
2017537716.tif 000021
【図１１Ｂ】
2017537716.tif 000022
【国際調査報告】
2017537716.tif 000023
2017537716.tif 000024