(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動型掃除ロボットであって、
駆動システムを支持するシャシと、
ゴミ収集容積部と、
前記移動型掃除ロボットの底部を完全にするように形成されているクリーニングヘッドとを具備し、前記クリーニングヘッドは、
前記クリーニングヘッドを前記シャシに付けるためのフレームと、
内部空洞を有するモノリシックハウジングと、
前記フレームから前記モノリシックハウジングを移動可能に懸架するサスペンションリンケージであって、前記モノリシックハウジングを持ち上げるように構成されているサスペンションリンケージと、
可撓性材料から形成され、前記モノリシックハウジングに嵌合されるダイアフラムと、
前記フレームに嵌合される剛体ダクトであって、前記ダイアフラムを通して前記モノリシックハウジングと前記剛体ダクトとの間に空気圧経路を形成するための剛体ダクトと、
前記モノリシックハウジングの前記内部空洞内に配設されるクリーニングエクストラクタとを備える、移動型掃除ロボット。
【請求項２】
第1の側部から第2の側部への横軸を含む方形の前方部分であって、前記クリーニングヘッドは前記方形の前方部分の前記横軸を横切って前記方形の前方部分内に一体化され、前記クリーニングエクストラクタは前記第1または第2の側部のうちの一方から1センチメートル以内で前記横軸を横切って延在する方形の前方部分をさらに備える請求項1に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項３】
前記前方部分の前縁部と前記クリーニングエクストラクタとの間の前記方形の前方部分の位置に配設される隅部ブラシと、
前記隅部ブラシを駆動するためのモータであって、前記隅部ブラシと垂直構成をとる前記フレームの内側に位置決めされ、前記駆動システムは、前記クリーニングエクストラクタより前記前縁部から遠い位置にあるモータとをさらに備える請求項2に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項４】
前記ダイアフラムは
前記ダイアフラムの伸長部を圧縮することによって前記剛体ダクトと形成された第1のシールと、
前記モノリシックハウジングと形成され、受け入れチャネルによって分離されている頂部フランジと底部フランジとを有する二重フランジ構成を備える第2のシールであって、前記受け入れチャネルは前記モノリシックハウジングのリップ部を受け入れ、前記底部フランジは前記モノリシックハウジングの開口を通して前記モノリシックハウジングの前記内部空洞内に受け入れられ、前記頂部フランジは前記モノリシックハウジングの頂面に嵌合される第2のシールとをさらに備え、
前記ダイアフラムを前記モノリシックハウジングに嵌合させるステップは、前記モノリシックハウジングの前記内部空洞から前記ゴミ収集容積部の吸込口までの前記空気圧経路を形成する請求項1に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項５】
前記ダイアフラムを前記モノリシックハウジングに嵌合させるステップは、前記ダイアフラムと前記モノリシックハウジングとの間に化学結合を形成するステップを含む請求項4に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項６】
前記第1のシールは、前記剛体ダクトのナイフエッジシールが前記ダイアフラムの伸長部内に押し込まれることによって形成される請求項4に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項７】
前記サスペンションリンケージは移動可能な前記モノリシックハウジングを前記シャシに結合する4本のバー付きのアセンブリを備え、前記サスペンションリンケージは前記空気圧経路に隣接して取り付けられ、前記モノリシックハウジングの外側端から内向きに相隔てて並ぶ請求項1に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項８】
前記モノリシックハウジングは前記内部空洞内に配設されている前記クリーニングエクストラクタの形状に前記内部空洞を適合させる形状を有する剛体材料の単一成形品から製作され、前記フレームは、面取りされた底縁を形成するように整形される請求項1に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項９】
前記モノリシックハウジングは
前記クリーニングエクストラクタを受け入れるように構成されているアウトプットギアであって、各アウトプットギアはシールを備え、前記クリーニングエクストラクタは曲げやすい管状ローラである、アウトプットギアと、
前記曲げやすい管状ローラを前記内部空洞の内側に固定するように構成されているラッチとをさらに備える請求項1に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項１０】
前記アウトプットギアを駆動し、前記クリーニングエクストラクタを回転させるように構成されている前記アウトプットギアと連通するギアボックスであって、前記モノリシックハウジングの端部に隣接し、前記モノリシックハウジングの前記端部から3センチメートル未満に延在する、ギアボックスと、
前記ギアボックスを駆動するためのモータであって、前記モノリシックハウジングの頂部に付けられる、モータとをさらに備える請求項9に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項１１】
前記クリーニングヘッドは、前記モノリシックハウジングを動作時にクリーニング面にほぼ平行に維持するように前記モノリシックハウジングのバランスをとるチューニングスプリングをさらに備える請求項1に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項１２】
前記サスペンションリンケージは、
前記モノリシックハウジングから形成されるハウジングキャリアと、
前記フレームから形成されるフレームキャリアと、
前記フレームキャリアを前記ハウジングキャリアに接続するサスペンションリンクと、
前記サスペンションリンクを接合部のピン上で受け取り、前記サスペンションリンクが前記ピンの周りで枢動することを許す接合部とをさらに備え、
前記ハウジングキャリアおよびフレームキャリアは、前記接合部を受け入れるように構成される請求項1に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項１３】
前記サスペンションリンケージおよび前記ダイアフラムは、前記モノリシックハウジングが前記フレームの移動から独立してクリーニング面に沿って浮くことを可能にするように構成される請求項1に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項１４】
前記剛体ダクトは、ゴミ検出センサを備える請求項1に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項１５】
後方カバーをさらに備え、前記後方カバーは前記フレームと嵌合し、前記移動型掃除ロボットの前記底部を完全にする請求項1に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項１６】
前記ゴミ収集容積部を受け入れるためのゴミ箱格納部をさらに備え、前記ゴミ箱格納部は、掃除作業中に蓋でカバーされ、前記掃除作業は、前記蓋が少し開いているときに制限を受ける請求項1に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項１７】
前記ダイアフラムは、前記モノリシックハウジングが隆起状態にあるときに折り畳まれ、前記ダイアフラムは、折り畳みによって前記ダイアフラムを通る空気圧空気流経路の断面を縮小しない請求項1に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項１８】
前記サスペンションリンケージは、フレックスベアリングヒンジを備える請求項1に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項１９】
前記剛体ダクトは、前記ゴミ収集容積部の吸込口とともにシールを形成する請求項1に記載の移動型掃除ロボット。
【請求項２０】
前記モノリシックハウジング内に前記クリーニングエクストラクタを固定するように構成されているラッチをさらに備え、前記ラッチは前記モノリシックハウジングとともに封止する重ね継ぎを備え、前記重ね継ぎは、前記重ね継ぎの別の配向に関して前記重ね継ぎ内にゴミが溜まるのを低減するように配向される請求項1に記載の移動型掃除ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、2017年1月17日に出願した米国出願第62/447,112号の利益を主張する、2017年12月1日に出願した米国出願第15/829,357号への優先権を主張するものである。
【０００２】
本明細書は、移動型掃除ロボット(mobile cleaning robot)のためのクリーニングヘッドに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
移動型掃除ロボットは、床などの表面上をナビゲートし、その表面を掃除してゴミを除去することができる。移動型掃除ロボットに付けられているクリーニングヘッドは、表面と係合し、ゴミを取り込む。収集されたゴミは、ゴミ箱に保管される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書では、駆動システムを支持するシャシと、ゴミ収集容積部と、ロボットの底部を完全にするために形成されているクリーニングヘッドとを備える移動型掃除ロボットを説明する。クリーニングヘッドは、クリーニングヘッドをシャシに付けるためのフレームと、内部空洞を有するモノリシックハウジングと、フレームからモノリシックハウジングを移動可能に懸架するサスペンションリンケージであって、モノリシックハウジングを持ち上げるように構成されているサスペンションリンケージと、可撓性材料から形成され、モノリシックハウジングに嵌合されているダイアフラムと、フレームに嵌合されている剛体ダクトであってモノリシックハウジングとダイアフラムを通る剛体ダクトとの間に空気圧経路を形成する剛体ダクトと、モノリシックハウジングの内部空洞内に配設されているクリーニングエクストラクタ(cleaning extractor)とを備える。
【０００５】
いくつかの実装形態において、移動型掃除ロボットは、第1の側部から第2の側部への横軸を含む方形の前方部分をさらに備え、クリーニングヘッドは方形の前方部分の横軸を横切って方形の前方部分内に一体化され、クリーニングエクストラクタは第1または第2の側部のうちの一方から1センチメートル以内で横軸を横切って延在する。
【０００６】
いくつかの実装形態において、移動型掃除ロボットは、前方部分の前縁部とクリーニングエクストラクタとの間の方形の前方部分の位置に配設される隅部ブラシと、隅部ブラシを駆動するためのモータであって、隅部ブラシと垂直構成をとるよう(たとえば、隅部ブラシの縦軸に垂直)にフレームの内側に位置決めされているモータとをさらに備える。駆動システムは、前縁部からクリーニングエクストラクタより遠くにある。
【０００７】
いくつかの実装形態において、ダイアフラムは、ダイアフラムの伸長部を圧縮することによって剛体ダクトと形成された第1のシールをさらに備える。いくつかの実装形態において、ダイアフラムは、モノリシックハウジングと形成され、受け入れチャネルによって分離されている頂部フランジと底部フランジとを有する二重フランジ構成を備える第2のシールを具備する。受け入れチャネルは、モノリシックハウジングのリップ部を受け入れる。底部フランジは、モノリシックハウジングの開口を通してモノリシックハウジングの内部空洞内に受け入れられ、頂部フランジはモノリシックハウジングの頂面に嵌合される。いくつかの実装形態において、ダイアフラムをモノリシックハウジングに嵌合させることで、モノリシックハウジングの内部空洞からゴミ収集容積部の吸込口までの空気圧経路を形成する。いくつかの実装形態において、移動型掃除ロボットの第1のシールは、剛体ダクトのナイフエッジシールがダイアフラムの伸長部内に押し込まれることによって形成される。
【０００８】
いくつかの実装形態において、ダイアフラムをモノリシックハウジングに嵌合させるステップは、ダイアフラムとモノリシックハウジングとの間に化学結合を形成する。
【０００９】
いくつかの実装形態において、サスペンションリンケージは、移動可能なモノリシックハウジングをシャシに結合する4本のバー付きのアセンブリを備える。サスペンションリンケージは、空気圧経路に隣接して取り付けられ、モノリシックハウジングの外側端から内向きに相隔てて並ぶ。
【００１０】
いくつかの実装形態において、モノリシックハウジングは、内部空洞内に配設されているクリーニングエクストラクタの形状に内部空洞を適合させる形状を有する剛体材料の単一成形品から製作される。フレームは、面取りされた底縁を形成するように整形される。
【００１１】
いくつかの実装形態において、モノリシックハウジングは、クリーニングエクストラクタを受け入れるように構成されているアウトプットギアをさらに備える。いくつかの実装形態において、アウトプットギアは各々シールを備える。いくつかの実装形態において、クリーニングエクストラクタは、曲げやすい管状ローラである。いくつかの実装形態において、モノリシックハウジングは、曲げやすい管状ローラを内部空洞の内側に固定するように構成されているラッチを備える。
【００１２】
いくつかの実装形態において、移動型掃除ロボットは、アウトプットギアを駆動し、クリーニングエクストラクタを回転させるように構成されているアウトプットギアと連通するギアボックスを備える。いくつかの実装形態において、ギアボックスは、モノリシックハウジングの端部に隣接し、モノリシックハウジングの端部から3センチメートル未満に延在する。いくつかの実装形態において、クリーニングヘッドはギアボックスを駆動するためのモータを備え、モータはモノリシックハウジングの頂部に付けられる。
【００１３】
いくつかの実装形態において、クリーニングヘッドは、モノリシックハウジングを動作時にクリーニング面にほぼ平行に維持するようにモノリシックハウジングのバランスをとるチューニングスプリング(tuned spring)を備える。
【００１４】
いくつかの実装形態において、サスペンションリンケージは、モノリシックハウジングから形成されるハウジングキャリアと、フレームから形成されるフレームキャリアと、フレームキャリアをハウジングキャリアに接続するサスペンションリンクと、サスペンションリンクを接合部のピン上で受け取り、サスペンションリンクがピンの周りで枢動するのを可能にする接合部とを備える。いくつかの実装形態において、ハウジングキャリアおよびフレームキャリアは、接合部を受け入れるように構成される。
【００１５】
いくつかの実装形態において、サスペンションリンケージおよびダイアフラムは、モノリシックハウジングがフレームの移動から独立してクリーニング面に沿って浮くことを可能にするように構成される。
【００１６】
いくつかの実装形態において、剛体ダクトは、ゴミ検出センサを備える。
【００１７】
いくつかの実装形態において、移動型掃除ロボットは、後方カバー(aft cover)を備え、後方カバーはフレームと嵌合し、ロボットの底部を完全にする。いくつかの実装形態において、移動型掃除ロボットは、ゴミ収集容積部を受け入れるためのゴミ箱格納部(bin well)を備える。いくつかの実装形態において、掃除作業中、ゴミ箱格納部は蓋でカバーされる。いくつかの実装形態において、掃除作業は、蓋が少し開いているときに制限を受ける。
【００１８】
いくつかの実装形態において、ダイアフラムは、モノリシックハウジングが隆起状態にあるときに折り畳まれる。折り畳みは、ダイアフラムを通る空気圧空気流経路の断面を縮小しない。いくつかの実装形態において、サスペンションリンケージは、フレックスベアリングヒンジ(flex-bearing hinge)を備える。いくつかの実装形態において、剛体ダクトは、ゴミ収集容積部の吸込口とともにシールを形成する。いくつかの実装形態において、ラッチは、クリーニングエクストラクタをモノリシックハウジング内に固定するように構成される。いくつかの実装形態において、ラッチは、モノリシックハウジングを封止する重ね継ぎを備える。いくつかの実装形態において、重ね継ぎは、重ね継ぎの別の配向に関して重ね継ぎ内にゴミが溜まるのを低減するように配向される。
【００１９】
移動型掃除ロボットは、複数の利点を備える。移動型掃除ロボットのクリーニングヘッドは、クリーニング面の外形、起伏、および他の特徴に乗るようにクリーニング面上に懸架される。特に、クリーニングヘッドの一部は、クリーニングエクストラクタおよびクリーニングヘッドのモノリシックハウジングの縁がこれらの特徴が小さすぎて移動型掃除ロボットの本体部が追随できない場合であってもクリーニング面の外形、起伏、および他の特徴に乗るようにクリーニング面上に「浮かぶ」。クリーニングヘッドのモノリシックハウジングとクリーニング面との接触は、クリーニングヘッドの吸引を劣化させる空気漏れを減らす。
【００２０】
移動型掃除ロボットの中心、およびクリーニングエクストラクタの上にサスペンションリンケージを位置決めすることで、サスペンションリンケージがクリーニングヘッドのモノリシックハウジングを上げ下げしてクリーニング面上に「浮かぶ」ようにすることを可能にする。サスペンションリンケージは、移動型掃除ロボットの横軸に沿ってクリーニング面に対してクリーニングヘッドレベルを上げ下げ(たとえば、平行に)する。サスペンションリンケージは、モノリシックハウジングの底縁がクリーニング面の外形、起伏、および他の特徴に接触し、追随し、吸引を劣化させるモノリシックハウジングの底縁からの空気漏れを低減するようにモノリシックハウジングを前方または後方に傾けることなくモノリシックハウジングを上げ下げすることができる。
【００２１】
ダイアフラムは、移動型掃除ロボットの空気圧経路を封止し、クリーニングヘッドのモノリシックハウジングがサスペンションリンケージを使用して自由に移動することを可能にする。ダイアフラムは、クリーニングヘッドがクリーニング面上に浮かんでいる間にクリーニングヘッドの動きを妨げない。ダイアフラムは、クリーニングヘッドがサスペンションリンケージにより移動するときに移動型掃除ロボットの空気圧経路を塞がない。ダイアフラムは、ダイアフラムがダイアフラム材料を引き延ばしたり圧縮したりすることなくクリーニングヘッドが移動することを可能にするように曲がる形状を有する。
【００２２】
モノリシックハウジングは、クリーニングヘッドの下のクリーニング面において吸引をより強く、より均一にすることができる。隅部ブラシは、隅部ブラシがクリーニング面の隅部にあるゴミに到達できるように移動型掃除ロボットの縁に非常に近い位置に配設される。クリーニングエクストラクタは、移動型掃除ロボットのほぼ横軸全体を横切り、移動型掃除ロボットの最も広い横部分のところに位置決めされる。
【００２３】
本明細書で説明されている発明対象の1つまたは複数の実装形態の詳細は、付属の図面および以下の説明で述べられる。他の潜在的な特徴、態様、および利点は、説明、図面およ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】
【００２４】
【図１】例示的な移動型掃除ロボットの上面斜視図である。
【図２】図1の移動型掃除ロボットの底部を示す斜視図である。
【図３】図2の移動型掃除ロボットの底部を示す分解斜視図である。
【図４】図1〜図3の移動型掃除ロボットの概略切欠側面図である。
【図５】図1〜図4の移動型掃除ロボットの分解上面斜視図である。
【図６】図1〜図5の移動型掃除ロボットの分解側面斜視図である。
【図７】図1〜図6の移動型掃除ロボットの分解底面斜視図である。
【図８】図1〜図7の移動型掃除ロボットのクリーニングヘッドの分解斜視図である。
【図９】図1〜図7の移動型掃除ロボットの例示的なモノリシックハウジングおよびダイアフラムの斜視図である。
【図１０】図1〜図7の移動型掃除ロボットのモノリシックハウジングおよびダイアフラムの側面図である。
【図１１Ａ】図1〜図7の移動型掃除ロボットのダイアフラムの側面図である。
【図１１Ｂ】図1〜図7の移動型掃除ロボットのダイアフラムの斜視図である。
【図１２】図4の移動型掃除ロボットの一部の側面図である。
【図１３】伸長位置にある図8の例示的なクリーニングヘッドの側面切欠図である。
【図１４】格納位置にある図8の例示的なクリーニングヘッドの側面切欠図である。
【図１５】図8の例示的なクリーニングヘッドの一部の底面斜視図である。
【図１６】図8の例示的なクリーニングヘッドの分解斜視図である。
【図１７】図8の例示的なクリーニングヘッドの斜視図である。
【図１８】図8の例示的なクリーニングヘッドの斜視図である。
【図１９Ａ】図8の例示的なクリーニングヘッドの例示的なサスペンションリンケージの斜視図である。
【図１９Ｂ】図8の例示的なクリーニングヘッドのサスペンションリンケージの斜視図である。
【図２０】図8の例示的なクリーニングヘッドのリンケージの一部の底面斜視図である。
【図２１】図8の例示的なクリーニングヘッドのリンケージの一部の底面斜視図である。
【図２２Ａ】図8の例示的なクリーニングヘッドのリンケージの例示的なラッチの斜視図である。
【図２２Ｂ】図8の例示的なクリーニングヘッドのリンケージの例示的なラッチの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
様々な図面中の同様の参照番号および名称は同様の要素を示す。
【００２６】
移動型掃除ロボットは、部屋または他の場所の周りをナビゲートし、それが移動する際に載る表面を掃除することができる。いくつかの実装形態において、ロボットは、自律的にナビゲートする。移動型掃除ロボットは、表面からホコリおよびゴミを収集し、ホコリおよびゴミをゴミ箱に保管する。移動型掃除ロボットは、表面と係合して表面からゴミを引き出すクリーニングヘッドを備える。クリーニングエクストラクタは、表面上でゴミをかき混ぜて、移動型掃除ロボットが表面からゴミを掃除(たとえば、バキューミング)するのを補助する。クリーニングヘッドは、クリーニングヘッドが表面における高さ変動に合わせて調整されることを可能にする機械的サスペンションリンケージによって移動型掃除ロボットに付けられる。クリーニングヘッドは、クリーニングエクストラクタが移動型掃除ロボットの移動時にクリーニング面との接触を維持するようにクリーニング面に乗る。クリーニングヘッドは、ダイアフラムに嵌合されるモノリシックハウジングを備える。モノリシックハウジングは、一緒に嵌合される2つまたはそれ以上の材料片から形成されるのではなく、剛体または半剛体材料の単一成形品から形成される。モノリシックハウジングのモノリシック構造は、2つまたはそれ以上の材料片からハウジングを形成することによって引き起こされる継ぎ目および空隙を減らす。モノリシックハウジングは、クリーニングエクストラクタを保持する。モノリシックハウジングは、ゴミを移動型掃除ロボットのゴミ箱に運ぶための空気圧空気流経路の最初の部分を画成する。クリーニングヘッドは、クリーニング面に乗ることによってクリーニング面上に「浮かび」、クリーニング面の高さ形状に追随する。サスペンションリンケージは、掃除ロボットがクリーニング面の起伏に乗って移動する際にモノリシックハウジングがクリーニング面との接触を維持することを可能にし、それによって、モノリシックハウジングとクリーニング面との間の間隙によって引き起こされる空気漏れを低減する。空気漏れが低減されることで、クリーニング面からゴミを取り除くための移動型掃除ロボットの吸引を増大させることが可能になる。
【００２７】
図1は、クリーニング面を自律的にナビゲートし、クリーニング面上で掃除作業(たとえば、バキューム作業)を実行することができる移動型掃除ロボット100を示している。移動型掃除ロボット100は、前方部分110と後方部分115とを有する本体部を備える。いくつかの実装形態において、本体部の前方部分110は、たとえば、上から見たときに、直角にされたまたは実質的に平坦な前縁部125を備える。この例では、後方部分115は、上から見たときに、「D」字形または「墓石」形を形成する丸い(たとえば、半円形)後縁部130を備える。しかしながら、他の個別の形状、複数の形状などは、後方部分115設計または前方部分110設計で採用され得る。
【００２８】
移動型掃除ロボット100の前縁部125は、軸150によって図1に示されている、移動型掃除ロボット100の横軸に沿って延在する。軸150は、移動型掃除ロボット100の第1の側部135から移動型掃除ロボット100の前方部分110の第2の側部140まで延在する。掃除作業において、移動型掃除ロボット100の前縁部125は、典型的には、ただし常にではないが、クリーニング面の一部を横切る移動型掃除ロボット100の第1の部分である。たとえば、移動型掃除ロボット100が掃除作業を一直線に実行し、前進している場合、前縁部125は、移動型掃除ロボット100の本体部の他の部分の前にクリーニング面を横切る。
【００２９】
移動型掃除ロボット100(これ以降、「ロボット100」)は蓋145を備える。図4に示されているように、蓋145は、ゴミ箱格納部420をゴミ箱415に対するシャシ310においてカバーする。図1を再び参照すると、蓋145は、ロボット100の動作中にゴミ箱415がずれるのを防ぎ、ロボット100の動作中に(たとえば、掃除作業中に)ゴミ箱415が取り外されるのを防ぐことができる。蓋145は、蓋145がゴミ箱415の上でスイング動作により開閉するようにヒンジによってロボット100に付けられる。いくつかの実装形態において、蓋145は、ゴミ箱415がロボット100内に適切に据え付けられたときにゴミ箱415の上で閉じる。しかしながら、ゴミ箱415が不適切に据え付けられている場合、ゴミ箱415の少なくとも一部は蓋145のスイング経路内に貫入するのでゴミ箱415は蓋145がスイング動作で閉じてゴミ箱415をカバーするのを妨げる。いくつかの実装形態において、蓋145からの可視指示は、ゴミ箱415がゴミ箱格納部420とすっかりまたは完全に揃っていないと使用者に警告し、それによって是正処置が必要であること(たとえば、ゴミ箱415の調整)を示す視覚的注意を与え得る。いくつかの実装形態において、ロボット100は、蓋145が少し開いているときにロボット100が動作するのを防ぐ1つまたは複数のメカニズムを備える。このメカニズムは、蓋145が少し開いていることを検出するためのスイッチ、電気接点、センサ、などのうちの1つまたは複数を備え得る。
【００３０】
図2は、クリーニングヘッド200を備えるロボット100の底部を示す斜視図である。クリーニングヘッド200は、前縁部125の近くの、ロボット100の前方部分110のところに位置決めされる。前縁部125は、クリーニングヘッド(破線200でおおよそが示されている)がロボットの軸150を実質的に横切るように実質的に直角にされた部分を備える。クリーニングヘッド200は、ロボット100の前縁部125の一部を形成するフレーム205を備える。フレーム205は、ロボット100の前縁部125の近くのセンサ255、260に対する開口を備える。クリーニングエクストラクタ265、270は、クリーニングヘッドのモノリシックハウジング215の内側に位置決めされる。隅部ブラシ120は、フレーム205内のクリーニングヘッド200の隅部の近くに位置決めされる。
【００３１】
クリーニングヘッド200は、ロボット100の他の部分の前方でクリーニング面と係合するようにロボット100の前縁部125の近くに、またはそこに位置決めされる。クリーニングヘッド200は、車輪225、230より、ロボット100の前方部分110に近い位置に位置決めされ、車輪225、230の前でロボット100を横切るものとしてよい。そのような配置構成の一利点は、クリーニングヘッド200が車輪225、230の間に位置決めされた場合により制限される間隔と比べて、ロボット100の横方向長さのほぼ全体を横切ることができるという点である。クリーニングヘッド200の長さは、クリーニングヘッド200の1つまたは複数のクリーニングエクストラクタ265、270がロボット100の第1の側部135と第2の側部140との間に画成される横幅150を実質的に横切ることを可能にする。クリーニング面は、クリーニングヘッドがロボットの横幅150を実質的に横切ることがない場合に比べてクリーニング面をカバーするために必要なロボット100による通過が少ないのでより速く掃除することができる。それに加えて、ロボット100は、充電が必要になる前にクリーニング面のより広い表面領域をカバーし、それにより、充電ステーションに戻る回数を減らし、ロボット100の効率を高めることができる。
【００３２】
いくつかの実装形態において、クリーニングヘッド200は、ロボット100の軸150全体を横断する。いくつかの実装形態において、クリーニングエクストラクタ265、270は、ロボット100の軸150の90%を超えて延在する。いくつかの実装形態において、クリーニングエクストラクタ265、270は、ロボット100の第1または第2の側部135、140のうちの1つの1センチメートルの範囲内でロボット100の軸150を横切る。いくつかの実装形態において、クリーニングエクストラクタ265、270は、ロボット100の第1および第2の側部135、140の1〜5センチメートルの範囲内でロボット100の軸150を横切る。
【００３３】
クリーニングエクストラクタ265、270は、クリーニングエクストラクタ265、270がロボット100の軸150を実質的に横切るので移動するロボット100が載るクリーニング面のかなりの部分を掃除することができる。たとえば、クリーニングエクストラクタ265、270は、壁、隅部などの障害物の近くのクリーニング面の一部分などのクリーニング面の縁を掃除することができる。障害物の近くのクリーニング面の部分は、ロボット100の横幅150にわたって実質的に延在しなかった場合にクリーニングエクストラクタ265、270によって到達不可能となることもあり、ロボット100は、クリーニング面のこれらの部分を掃除するために隅部ブラシ120を巧みに操作する必要があり得る。クリーニングエクストラクタ265、270にこの長さがあるので、ロボット100の第1の側部135および第2の側部140の近くに延在しないクリーニングエクストラクタに関して隅部ブラシ120を使用してクリーニング面を掃除する必要性が減じる。
【００３４】
クリーニングヘッド200は、モノリシックハウジング215がロボット100のフレーム205および他の部分から独立して移動するようにロボット100に付けられる。図7を見るとわかるように、クリーニングヘッド200は、ロボット100のシャシ310に装着される。図2を再び参照すると、モノリシックハウジング215は、クリーニングエクストラクタ265、270がクリーニング面の外形の上に乗るようにフレーム205から懸架される。モノリシックハウジング215は、クリーニングエクストラクタ265、270が持ち上がってクリーニング面から離れることなくクリーニング面の起伏に乗って進むようにクリーニング面に乗って進む。クリーニングヘッド200のモノリシックハウジング215は、車輪225、230の移動と無関係にクリーニング面に接近し、そして遠ざかることができる。たとえば、車輪225、230は、硬質の滑らかな表面から軟質の(たとえば、カーペットのような)表面に変化するなど、クリーニング面のより大きい起伏の上でロボット100を巧みに操作するためにロボット100から引っ込み、伸長する。たとえば、ロボット100が軟質のフラシ天の表面から硬質の滑らかな表面へナビゲートするときに、クリーニングヘッド200のモノリシックハウジング215は硬質の滑らかな表面に下がる。ロボット100が硬質の表面から軟質の表面へナビゲートするときに、クリーニングヘッド200のモノリシックハウジング215は軟質のフラシ天の表面に乗り上げる。
【００３５】
フレーム205は、剛体または半剛体材料から形成される。フレーム205は、ロボット100の前縁部125のところまたはその近くに面取りされた底縁を形成する傾斜した前部分290を備える。傾斜した前部分290は、ロボット100が凸凹のある表面を横切ってナビゲートし、フローリングの高さの変化に対応することを可能にする(たとえば、カーペットを敷いた表面への硬質フローリング)。傾斜した前部分290は、モノリシックハウジング215の前に延在する。フレーム205は、シャシ310(以下で図7に関して説明されているような)上に載る形状を形成し、重ね継ぎ250を使用するなどして、ロボット100の後方カバー245と一体化する。フレーム205および後方カバー245は、ロボット100の底部を完全にし、実質的に連続する表面およびゴミを捕らえることなくクリーニング面上を滑らかに走る滑らかな表面を形成する。いくつかの実装形態において、フレーム205は、クリーニング面(たとえば、カーペット)に引っ掛かり得る縁または隅部がないようにロボット100の後方カバー245と滑らかに一体化する。いくつかの実装形態において、フレーム205は、ロボット100の底部分と滑らかに一体化する。図3に示されているように、フレーム205は、ねじなどでシャシ310上に装着することによってロボット100に締結する。
【００３６】
再び図2を参照すると、フレーム205の傾斜した前部分290は、前近接センサ255、260などの、センサ用の1つまたは複数の開口を備える。前近接センサ255、260は、ロボット100がクリーニング面をあちこちナビゲートするのを補助する。たとえば、前近接センサ255、260は、赤外線センサ、またはクリーニング面からのロボット100の前方端の垂直離隔を検出する他のセンサなどの、測距センサを備える。ロボット100が、階段の踊り場などの縁に接近した場合、前近接センサ255、260は、ロボット100を停止させる信号を送信し、ロボット100は、縁から後退することができる。いくつかの前センサは、差分信号または冗長信号を提供するなど、連携して動作し得る。
【００３７】
隅部ブラシ120は、ロボット100の前縁部125の近くに位置決めされ、フレーム205によって支持される。隅部ブラシ120は、モータによって回転される中心シャフトから延在する剛毛を備える。いくつかの実装形態において、隅部ブラシ120またはその一部(剛毛など)は、ロボット100の前縁部125または第1の側部135などの、ロボット100の外縁を越えて延在する。いくつかの実装形態において、隅部ブラシ120は、クリーニングエクストラクタ265、270の前に位置決めされる。いくつかの実装形態において、隅部ブラシ120は、掃除作業中にクリーニングヘッド200の経路内にゴミを掃き入れる。いくつかの実装形態において、隅部ブラシ120は、クリーニングエクストラクタ265、270によって取り除くためにロボット100の近くの垂直面から障害物(たとえば、幅木、家具の脚部など)上に置かれているゴミなどのゴミを掃き出す。
【００３８】
隅部ブラシ120は、隅部ブラシモータ805によって駆動される。図8に示されているように、隅部ブラシモータ805は、クリーニングヘッド200のフレーム205上に位置決めされる。隅部ブラシモータ805は、隅部ブラシギアボックス(たとえば、図20のギアボックス2020)に結合される。隅部ブラシギアボックスは、隅部ブラシ120とともに垂直構成で配設される。隅部ブラシモータ805は、隅部ブラシギアボックスに隣接して、フレーム205の傾斜した前部分290の近くに位置決めされる。隅部ブラシモータ805および隅部ブラシギアボックスの構成は、隅部ブラシ120が前縁部125の近くのロボット100の前方部分110の直角にされた隅部295の近くに位置決めされることを可能にする。いくつかの実装形態において、隅部ブラシモータ805のシャフトは、ロボット100の前方部分110の直角にされた隅部295から1センチメートル未満までフレーム205を貫通する。いくつかの実装形態において、隅部ブラシ120は、差し渡し70〜90mmの範囲である。いくつかの実装形態において、隅部ブラシ120は、90mmより大きい。
【００３９】
再び図2を参照すると、モノリシックハウジング215は、クリーニングエクストラクタ265、270を支持するために内部空洞(たとえば、図15の内部空洞1505)を備える。モノリシックハウジング215は、前に説明されているように、ロボット100が移動するときに、モノリシックハウジング215がフレーム205と無関係に移動し、クリーニング面上に「浮かぶ」ことができるようにフレーム205に結合され、フレーム205から懸架される。モノリシックハウジングは、ロボット100の空気圧経路の初期部分を形成する。モノリシックハウジングは、モノリシックハウジングの底縁がクリーニング面と接触するようにフレーム205から懸架され、クリーニング面とモノリシックハウジング215の側部との間で生じる空気圧経路からの空気漏れを低減する。ゴミがクリーニングエクストラクタ265、270を通してバキュームされ、モノリシックハウジング215内に取り込まれるように空気流経路内に陰圧が印加され得る。いくつかの実装形態において、モノリシックハウジング215は、レーキングプラウ210で終端する縁を備える。ロボット100が表面上をナビゲートするときに、レーキングプラウ210が、掃除作業中に軟質表面(たとえば、カーペット、敷物など)を掻きながら進み、クリーニングエクストラクタ265、270により掃除できるように表面を準備することができる。レーキングプラウ210は、大きすぎてクリーニングヘッド200によってクリーニング面から取り除けない、クリーニングエクストラクタ265、270内に詰まってしまうか、またはくぎ付けになってしまう可能性のある大きなゴミなどのゴミがクリーニングエクストラクタ265、270の下を通らないことを確実にする。いくつかの実装形態において、これらの間隙があれば、ロボット100がクリーニング面をナビゲートして横切るときに大きなゴミがモノリシックハウジング215から押しのけられることが確実になる。いくつかの実装形態において、レーキングプラウは、クリーニングエクストラクタ265の一部の周りで湾曲し保護を高めている。
【００４０】
ロボット100は、クリーニング面上でロボット100を支持するための車輪225、230を備える。車輪225、230は、ロボット100の駆動システムの一部である。車輪225、230は、自律ナビゲーションなどのため、ロボット100を移動するのに使用される。車輪225、230は、ロボット100の底部分を貫通し、サスペンションシステムによりロボット100に付けられる。車輪225、230は、互いに独立してロボット100の本体部上で車輪が枢動するための余地を与える、格納部235などの、車輪格納部内に配設される。車輪格納部は、ロボット100の底部分内に空洞を備える。車輪格納部は、クリーニングヘッド200がロボット100の車輪格納部と前縁部125との間にあるように位置決めされる。車輪225、230は、ロボット100の車輪225、230がクリーニング面を掴み、ロボット100にクリーニング面を横切らせることを可能にする、ゴム、プラスチックなどの材料を含む。いくつかの実装形態において、車輪225、230はモジュール式であり、容易に交換可能である。駆動システムは、クリーニングヘッド200が、ロボット100が適所で立ち往生することなくクリーニング面と係合し、クリーニング面上に陰圧を発生させることができるように車輪225、230を駆動する。
【００４１】
いくつかの実装形態において、キャスタ240は、車輪225、230に加えてロボット100を支持できるものである。キャスタ240は、クリーニング面上に乗り、旋回し、回転することができる。いくつかの実装形態において、キャスタ240は、クリーニングヘッド200の反対側でロボット100の後方部分115を支持するようにロボット100の後縁部130の近くに置かれる。クリーニングヘッド200は、車輪225、230を横切ってロボット100の前方部分の近くに片持ち梁のように作られている。一実装形態において、キャスタ240は片持ち梁として働き、車輪225、230を横切ってクリーニングヘッド200の片持ち梁支持を完全にする。ロボット100が第2の表面(たとえば、硬質の表面)から第1の表面(たとえば、軟質の表面)に接近するときに、前方部分110は第1の表面から離れる方向に傾斜し、クリーニングヘッド200は下がって第1の表面と係合する。車輪225、230は、表面の高さの変化に対応して移動する。モノリシックハウジング215は、第2の表面から第1の表面に遷移し、遷移中に密接接触または浮遊接触を維持する。ロボット100が第1の表面(たとえば、軟質の表面)から第2の表面(たとえば、硬質の表面)に接近するときに、前方部分110は第2の表面の方へ傾斜し、モノリシックハウジング215は引っ込んで第2の表面と係合する。車輪225、230は、表面の変化に対応して移動する。モノリシックハウジング215は、以下で、図13〜図14に関してより詳しく説明されているように、第1の表面から第2の表面に遷移し、遷移中に密接接触または浮遊接触を維持する。
【００４２】
ロボット100は、自律的にクリーニング面上をナビゲートすることができる。公称ナビゲーションにおいて、ロボット100の前縁部125は、クリーニング面の一部を乗り越えるロボット100の第1の部分である。回転するクリーニングエクストラクタ265、270は、クリーニング面上のゴミを掃き上げるために表面と係合する。車輪225、230およびキャスタ240は、クリーニングヘッド200によってすでに越えられているクリーニング面の一部分と接触する。いくつかの実装形態において、ロボット100は、転回する必要がある場合がある。ロボット100は、車輪225、230を反対方向に回転させることによって適所で転回することができる。いくつかの実装形態において、ロボット100は、逆に移動することができる。それに加えて、クリーニングヘッド200内の陰圧源(たとえば、図4のブロワ430)は、クリーニング面がきれいであることがわかるか、ロボット100が掃除作業を実行していないか(たとえば、充電のためベースに戻ろうとしているなど)、またはロボット100が立ち往生しているか、もしくは特定の操作などを実行していると決定された場合にオフにすることができる。
【００４３】
図4は、ロボット100を通るおおよその空気流経路435(破線によってマークされている)を示すロボット100の概略側面破断図である。空気流経路は、掃除作業のために陰圧(たとえば、真空圧力)が生成され得るロボット100を通る空気圧経路を含む。空気流経路は、クリーニングエクストラクタ265、270の近くのクリーニング面から、ロボット100を通り、ロボット100内の通気口から出るものとしてよい。空気流経路は、クリーニング面からロボット100内のゴミを運ぶのに十分強い。
【００４４】
ブロワ430は、ロボット100の内側に陰圧を発生させ、掃除作業用の吸引力を引き起こすために使用され得る。たとえば、ブロワ430は、真空源またはインペラを備え得る。ブロワ430は、空気流経路内に陰圧を発生させる。ブロワ430は、空気流経路からの空気をロボット100内の通気口(図示せず)から吹き出して、ロボット100の内側に陰圧を発生させる。ブロワ430は、クリーニングヘッド200から空気をロボット100内に引き込む。クリーニングヘッド200の近くのクリーニング面に存在しているゴミは、クリーニングヘッド200内に吸引され、空気流経路内に出される。空気流経路は、ゴミ箱415を通過してゴミを収集し、フィルタ425を通過してゴミを含む空気を清浄化し、ロボット100のゴミ箱内にゴミを取り込む。ブロワ430によってロボット100から追い出された空気は、ほぼゴミを含まない。ブロワ430は、ロボット100の後方部分115の近くに配置されるものとしてよい。いくつかの実装形態において、ブロワ430は、15〜20エアワットの空気流を発生する。いくつかの実装形態において、ブロワ430は、20エアワットを超える空気流を発生する。
【００４５】
空気流経路は、モノリシッククリーニングヘッド200からダイアフラム410を通り、剛体ダクト405を通り、ゴミ箱415およびゴミ箱415の内側のフィルタ425を通り、ブロワ430を通り、ロボット100の後方部分115から外に出る。剛体ダクト405は、剛体または半剛体材料から形成される。ダイアフラム410は、モノリシックハウジング215から剛体ダクト405への可撓性導管を備え、これは空気流経路から空気漏れまたは空気喪失を生じることなくモノリシックハウジング215が剛体ダクト405から独立して移動することを可能にする。
【００４６】
剛体ダクト405は、空気が剛体ダクト405の一方の端部から剛体ダクト405の他方の端部へ通過することを許す導管を形成する。剛体ダクト405は、ダクトの一方の端部から他方の端部へ通るときにダクトの側部から空気が漏出することを許さない。剛体ダクト405は、ダイアフラム410に形成されたシールとともにクリーニングヘッド200のフレーム205上に装着される。いくつかの実装形態において、剛体ダクト405をフレーム205に装着するためにねじが使用される。いくつかの実装形態において、剛体ダクト405は、圧電汚れゴミセンサ(図15のセンサ1535など)を備え、粒子状物質をゴミ箱入口の方へ誘導する角度を付けられている。剛体ダクト405は、ゴミ箱415の吸込口(たとえば、図5の吸込口510)とともに封止する。いくつかの実装形態において、ゴミ箱415の吸込口510は、ゴミ箱がロボット100内に挿入されたときに剛体ダクト405に対してしっかり押し付けられる。
【００４７】
図5は、ロボット100の分解図を示している。ロボット100は、蓋145、ゴミ箱415、ロボット本体部105、および底部505を備える。いくつかの実装形態において、ゴミ箱415は、排出口(図示せず)と、吸込口510とを備える。吸込口510は、開口の縁の周りに形状適合性を有するシールを有する開口を備える。シールは圧縮して剛体ダクト405に当たり、剛体ダクト405からゴミ箱415に進み吸込口510に進む空気流経路に対する封止空気風道を形成する。ゴミ箱415は、掃除作業中にシャシ310のゴミ箱格納部420内に挿入される。
【００４８】
ロボット100の底部505は、クリーニングヘッド200と後方カバー245とを備える。後方カバー245は、クリーニングヘッド200のフレーム205と当接して、ロボット100の底部505を完全にする。
【００４９】
図6は、ロボット100の一例の逆さにした分解図を示している。ロボット100の底部505は、後方カバー245とクリーニングヘッド200とを備える。後方カバー245は、ゴミ箱415の外部への排出のための排出開口605を備える。ゴミ箱415は、ゴミを取り除かれた空気がゴミ箱415からブロワ430を通して追い出される際に通る排気口610を備える。
【００５０】
図7は、シャシ310に関してロボットの底部505のアセンブリを示している。シャシ310は、ロボット100の他のコンポーネントが装着されている枠組み/骨格を形成する。たとえば、クリーニングヘッド200のフレーム205は、シャシ310に締結される。後方カバー245は、シャシ310に締結される。シャシ310は、ロボット100の掃除作業中にゴミ箱415が置かれるゴミ箱格納部420を備える。
【００５１】
図8は、クリーニングヘッド200の分解図を示している。クリーニングヘッド200は、フレーム205、モノリシックハウジング215、ダイアフラム410、剛体ダクト405、隅部ブラシモータ805、クリーニングエクストラクタギアボックス220、クリーニングエクストラクタモータ810、およびクリーニングエクストラクタ265、270を備える。フレーム205はロボット100のシャシ310に装着され、フレーム205はクリーニングヘッド200の他のコンポーネントを支持する。隅部ブラシモータ805およびクリーニングエクストラクタモータ810およびギアボックス220は、フレーム205上に装着される。モノリシックハウジング215に取り付けられている、ダイアフラム410はフレーム205を貫通し、ねじ隆起部815a〜dを穴835と係合させる。ハウジングキャリア825a〜bは、それぞれ、フレーム205を通りフレームキャリア820a〜bから横切る。ハウジングキャリア825a〜bおよびフレームキャリア820a〜bは、図13〜図14および図16を参照しつつ以下で説明されている、サスペンションリンケージ1600の一部を形成する。剛体ダクト405は、ねじ隆起部815a〜dと係合するねじなどでフレーム205の頂部に装着される。剛体ダクト405およびフレーム205は、フレーム205と剛体ダクト405との間の空気流経路を封止するダイアフラム伸長部830を圧縮する。
【００５２】
クリーニングヘッド200は、隅部ブラシ120を備える。隅部ブラシ120は、フレーム205(図2に関して上で説明されているような)を貫通する。隅部ブラシギアボックスおよび隅部ブラシモータ805は、隅部ブラシ120の上に来るように構成される。そのような構成は、隅部ブラシ120の心棒がロボット100の直角にされた隅部から5センチメートル以内となるようにすることを可能にし、これにより、隅部ブラシ120をロボット100の周を超えて伸長することを可能にする。いくつかの実装形態において、隅部ブラシ120は、ロボット100の直角にされた隅部から1〜2cmの間にある。
【００５３】
クリーニングヘッド200は、1つまたは複数のクリーニングエクストラクタ265、270を回すためのクリーニングエクストラクタモータ810を備える。クリーニングエクストラクタモータ810は、クリーニングヘッド200の横縁の近くに装着され得る。クリーニングエクストラクタモータ810は、クリーニングヘッド200のモノリシックハウジング215の頂部に装着される。クリーニングエクストラクタモータ810の配置は、モノリシックハウジング215が、クリーニングエクストラクタモータ810がモノリシックハウジング215に沿って置かれた場合に比べて、ロボット100の横幅150を横切ってさらに遠くまで伸長することを可能にする。
【００５４】
クリーニングエクストラクタモータ810は、モノリシックハウジング215の外側端上に装着されているクリーニングエクストラクタギアボックス220に結合する。クリーニングエクストラクタギアボックスは、モノリシックハウジング215の外側端から3センチメートル未満のところに延在する。いくつかの実装形態において、クリーニングエクストラクタギアボックスは2段階ギアボックスである。クリーニングエクストラクタギアボックスは、クリーニングエクストラクタ265、270の各クリーニングエクストラクタに対するアウトプットギアに結合される。掃除作業中に、クリーニングエクストラクタモータ810は、電流を受け、ギアボックスを通じて、アウトプットギアを回転させる。いくつかの実装形態において、クリーニングエクストラクタモータ810のトルクは、各アウトプットギアの間でほぼ等しく分割される。いくつかの実装形態において、クリーニングエクストラクタモータ810のトルクは、クリーニングエクストラクタの一方に対して、他方よりも大きい(クリーニングエクストラクタ265に対しては65%、クリーニングエクストラクタ270に対しては35%バイアスされる)。クリーニングエクストラクタ265、270は、アウトプットギア内に配設され、回転してクリーニング面からゴミを掃き上げて空気流経路内に送る。クリーニングエクストラクタギアボックスは、髪の毛などのゴミがギアボックス内に巻き込まれるのを防ぐため伸ばされたベル型ハウジングを備える。アウトプットギアの構成は、以下で図15に関してより詳しく説明される。
【００５５】
図9は、ダイアフラム410とともに組み立てられたモノリシックハウジング215の斜視図を示している。モノリシックハウジング215は、内部空洞内に配設されているクリーニングエクストラクタ265、270の形状に内部空洞(たとえば、図15の内部空洞1505)を適合させる形状を有する剛体材料の単一成形品から製作される。モノリシックハウジング215は、各々掃除作業のためにクリーニングエクストラクタ265、270をそれぞれ受け入れる第1の部分空洞915および第2の部分空洞920を備える。ハウジングリンケージキャリア825aおよび第2のハウジングリンケージキャリア825bは、モノリシックハウジング215と同じ一体成形品から成形される。モノリシックハウジング215は、フレーム205からモノリシックハウジング215を懸架するためのサスペンションリンケージ1600の一部を形成するハウジングキャリア825a〜bを備える。
【００５６】
いくつかの実装形態において、モノリシックハウジング215の後縁部は、可撓性障壁910を備える。可撓性障壁910は、モノリシックハウジングの横軸に沿って延在し、モノリシックハウジング215からクリーニング面まで延在する。可撓性障壁910は、モノリシックハウジング215の後縁部に付けられ、モノリシックハウジング215とクリーニング面との間の空隙を減らし、モノリシックハウジング215の開口部における空気流速度を大きくする。そのようなものとして、可撓性障壁910は、掃除作業中にロボット100が収集し損ねるか、または乗り越えるゴミの量を減らすのに役立つ。
【００５７】
モノリシックハウジングは、材料の一体成形品から形成される。モノリシックハウジング215を一体成形品から形成することで製造を簡略化し、クリーニングヘッド200内にゴミを取り込むか、または空気漏れを許すことができるアセンブリの継ぎ目および間隙を減らすか、もしくはなくす。それに加えて、モノリシックハウジング215の耐久性も向上し得る。たとえば、ハウジングキャリア825bは、構造上の弱点を引き起こすか、または空隙を形成する可能性のある、モノリシックハウジング215へのボルト締め、接着剤による取り付け、または他の何らかの方法による貼り付けを不要にする。
【００５８】
ダイアフラム410は、ダイアフラム本体部905とダイアフラム伸長部830を備える。ダイアフラム伸長部830は、図8に示されている、フレーム205のねじ隆起部815a〜dに対するクリアランスを形成する穴835を備える。剛体ダクト405は、ねじ隆起部815a〜dでフレーム205に締結し、剛体ダクト405とダイアフラム410との間に第1のシール(たとえば、図12の第1のシール1205)を形成する。
【００５９】
図10は、ダイアフラム410とともに組み立てられたモノリシックハウジング215の正面図を示している。モノリシックハウジング215は、第2のシール1005を形成するためのリップ部1010を備える。リップ部1010は、モノリシックハウジング215と同じ材料の一体成形品から形成される。ダイアフラム伸長部830は、シールを形成するために使用される(たとえば、図12に示されている第1のシール1205)。第2のシール1005は、モノリシックハウジング215とダイアフラム410との間に形成される。ダイアフラム本体部905は、第1のシールと第2のシール1005との間に導管を形成する。図14を簡単に参照すると、サスペンションリンケージ1600がモノリシックハウジング215を持ち上げたときに、ダイアフラム本体部905は、剛体ダクト405とモノリシックハウジング215との間でダイアフラム410によって形成された導管が短縮されるように平行移動する。ダイアフラム本体部壁1035は、ダイアフラム410を通る空気流経路の断面が著しく減少してロボット100の掃除性能に影響を及ぼさないようにサスペンションリンケージ1600が持ち上げられたときに平行移動する。ダイアフラム壁1035は、サスペンションリンケージ1600がクリーニングヘッド200を持ち上げたり、下げたりするときに皺になったり折り畳まれたりせず、ぴんっと張ったままである。いくつかの実装形態において、ダイアフラム本体部壁1035は、0.5〜1.5mmの範囲の厚さを有する。
【００６０】
図10および図11A〜図11Bを参照すると、ダイアフラム伸長部830はダイアフラム410から伸長し、ダイアフラム410の第1のシールを形成する。ダイアフラム伸長部830は、ダイアフラム本体部905から実質的に平らに延在する。ダイアフラム伸長部830は、剛体ダクト405とモノリシックハウジング215との間で機械的に圧縮され、第1のシール1205を形成する。ねじ、または他の締結メカニズムは、穴835などのダイアフラム伸長部830内の開口を通して延在させることができる。
【００６１】
いくつかの実装形態において、ダイアフラム伸長部830は長さ1040によって示されているように幅10〜15mmであり、フレーム205の頂部と重なり合い、剛体ダクト405にしっかり嵌合する。いくつかの実装形態において、伸長部830は、長さ1045によって示されているように第2のシール1005の二重フランジの外周から5mm以内に延在する。伸長部830のサイズは、クリーニングヘッド200の完全な垂直方向平行移動および引き込み位置の下で適切な保持力が生じることを確実にする。ダイアフラム伸長部830が形成されて故障モードを低減するが、それは伸長部におけるミシン目または取付穴の周りに蓄積する応力集中が少ないか、または全くないからである。応力集中は、クリーニングヘッドからのダイアフラム410の破れまたは剥離を減らすことができる(たとえば、ポストの引き離し)。剛体ダクト405は、第1のシール1205を完全にするためにダイアフラム伸長部830内に圧入するナイフエッジシールを備える。
【００６２】
図12を参照すると、ダイアフラム410は、モノリシックハウジング内の開口1015の周りを包む第2のシール1005を使用してモノリシックハウジング215と嵌合する。ダイアフラム410は、モノリシックハウジング215の開口1015のリップ部1010に被さるように成形され、第2のシール1005を形成する。第2のシール1005は、二重フランジ構成を備える。二重フランジ構成は、頂部フランジ1020および底部フランジ1025を使用してダイアフラム410をモノリシックハウジング215に封止する。頂部フランジ1020および底部フランジ1025は、ダイアフラム410内で受け入れチャネル1030をサンドイッチ状に挟む。受け入れチャネル1030は、モノリシックハウジング215の開口1015のリップ部1010を受け入れる。底部フランジ1025は、開口のリップ部1010の上でモノリシックハウジング215の開口1015を貫通してモノリシックハウジングの内部空洞1505内に入る。第2のシール1005は、モノリシックハウジング215の気密シールを形成し、第2のフランジは、内部空洞1505の内側にあり、開口のリップ部1010をダイアフラム410の受け入れチャネル1030内に誘導する。
【００６３】
いくつかの実装形態において、ダイアフラム410の底部の第1のシール1005は、気密シールおよび堅牢な保持特徴部を同時に形成する。ダイアフラム410のリップ部1010は、滑らかな開口部(たとえば、角のある台形ではなく丸い長円)の周りに等しい力を加えて適所にしっかりオーバーモールドされ、応力集中の下で故障点を引き起こすおそれのあるミシン目はない。いくつかの実装形態において、ダイアフラム410はモノリシックハウジング215上にオーバーモールドされ、第2のシール1005を形成する。オーバーモールドプロセスは、ダイアフラム410およびモノリシックハウジング215を化学的に嵌合させる「プラスチック溶接部」を形成する。いくつかの実装形態において、ダイアフラムは、TPEプラスチックを含む。いくつかの実装形態において、モノリシックハウジング215は、PCABSプラスチックを含む。オーバーモールドプロセスは、TPEプラスチックをPCABSプラスチックに化学結合して気密シールを形成する。
【００６４】
ダイアフラム410は、ダイアフラムを通り剛体ダクト405に進む層流を乱すおそれのあるリップ部または突起部を有しないモノリシックハウジング215の内部空洞1505に付けられる。いくつかの実装形態において、ダイアフラム本体部905を通る空気流経路の断面は、第2のシール830から第1のシール1205へサイズが減少し得る。この構成は、ゴミがクリーニング面からゴミ箱415に移動されるときにダイアフラム410内の空気流を加速することができる。滑らかな遷移は、空気流中の渦による損失を制限する。空気流経路の速度増大は、クリーニング面からゴミ箱415へのゴミのより効果的な移送を可能にし得る。
【００６５】
図11Aを再び参照すると、ダイアフラム410の斜視図が示されている。頂部フランジ1020、底部フランジ1025、およびダイアフラム伸長部830はより詳しく図示されている。ダイアフラム本体部壁1035は、サスペンションリンケージ1600が持ち上げられたときに平行移動する(たとえば、図14に示されているように)。ダイアフラム本体部壁1035は、空気流を遮ることなく形状適合し、空気流経路(たとえば、空気圧経路)の断面を縮小し、以下で図13〜図14に関してより詳しく説明されているように、ダイアフラム材料を圧縮する、または引き伸ばすことがない。第1のシール(たとえば、図12の第1のシール1205)は、剛体ダクト405とシャシ310との間に圧縮されたダイアフラム410の伸長部830、またはフランジを備える。第1のシール1205は、剛体ダクト405とシャシ310との間で形状適合可能である。上で説明されているように、剛体ダクト405はねじを使用してシャシ310に固定され得るので、ダイアフラム410は、ねじがダイアフラムの第1のシール1205を通って剛体ダクト405からシャシ310へ入ることを可能にするための伸長部内の1つまたは複数の穴835を備える。第1のシール1205を使用してダイアフラム410を封止することで、接着剤を不要にし、ロボット100のモジュール性の程度を高めることができる。たとえば、モノリシックハウジング215は、接着剤を交換する必要なく、またダイアフラム410を破る危険性なく、ロボット100から取り出され得る。図11Bは、ダイアフラム本体部905およびダイアフラム本体部壁1035を含むダイアフラム410と、ダイアフラム伸長部830と、頂部フランジ1020と、底部フランジ1025との代替図を示している。
【００６６】
いくつかの実装形態において、ダイアフラム410は、TPE、TPV、SEBS、または熱可塑性エラストマーなどのプラスチック材料を含む。いくつかの実装形態において、プラスチック材料は、糸くず、髪の毛、および他の軽量のゴミがはじかれるように、または固着しないように非静電または帯電防止材料である。いくつかの実装形態において、ダイアフラム410は、シリコンのような材料の粘着性などの、最小の粘着性を有する。プラスチック材料は、厚さ0.5〜1.0mmであってよい。いくつかの実装形態において、プラスチックの厚さは、ダイアフラム410がクリーニング面の上にまたはその面でクリーニングヘッド200を浮かばせるのに適した剛性を有するように較正される。いくつかの実装形態において、材料の剛性は、20〜60ショアAである。いくつかの実装形態において、ダイアフラム410の剛性は、ダイアフラムがモノリシックハウジング215の垂直移動に対して最小の抵抗をもたらすような剛性である。図13〜図14を簡単に参照すると、ダイアフラムの形状は、クリーニングヘッド200がサスペンションリンケージ1600を使用して移動するときに材料に「皺が寄る」ことのないような形状である。むしろ、ダイアフラム410は、ゴミが剛体ダクト405内に滑らかに跳ね返る代わりに留まる可能性のある鋭利な縁もしくは深い凹みを生じることなく、ベローズの単一の折り畳みなどの、膨張および収縮する滑らかな湾曲した側壁とともに成形される。いくつかの実装形態において、ダイアフラムは、ばね作用で補助する蛇行形状のダイアフラム本体部壁1035設計を備える。ダイアフラム本体部壁1035の設計は、サスペンションリンケージ1600を使用してクリーニングヘッド200がクリーニング面の方へ平行移動し、そこから平行移動で離れて行くのに最低の力で済むような設計である。ダイアフラム本体部壁1035の設計は、サスペンションリンケージ1600が移動するときにダイアフラム510を通る空気流経路への変化を制限する。いくつかの実装形態において、このダイアフラムの形状は、頂部フランジ1020と底部フランジ1025との間でダイアフラム上に自明な垂直抵抗をもたらす。このダイアフラムの形状は、壁が垂直移動の距離の1/8だけ移動する横剛性をもたらし、ダイアフラム410の折り目へのゴミ取り込みを起きにくくする。
【００６７】
ダイアフラム410の形状は組み立てを円滑にする。いくつかの実装形態において、ダイアフラム410は、フレーム開口部を通して折り畳まれ、組み立て時にフレーム205のねじ隆起部にかかり、剛体ダクト405によって圧縮され、封止され得る。ダイアフラム伸長部830は高圧下ではるかに高く圧縮され、プラスチックの上にプラスチックまたはゴムの上にゴムのシールに比べて良好なシールを形成する。
【００６８】
図12を参照すると、これは図4のロボット100の拡大図であり、ダイアフラム410は空気流経路435内に配設され、剛体ダクト405を懸架されているクリーニングヘッド200のモノリシックハウジング215に接続する。ダイアフラム410は、剛体ダクト405およびモノリシックハウジング215を接続する空気圧導管を形成し、クリーニング面1210の近くのクリーニングヘッド200からブロワ430までの単一の連続する空気流経路(たとえば、空気圧経路)を形成する。ダイアフラム410は、クリーニングヘッド200とロボット本体部105との間の相対的移動に対応して曲がる。ダイアフラムは、クリーニングヘッド200からゴミ箱415までの空気流経路のシールを維持しながらモノリシックハウジング215がロボット本体部105の移動から独立してクリーニング面の起伏に追随することを可能にする。たとえば、軟質表面(たとえば、カーペット)と係合したときに、クリーニングヘッド200は浮き上がり、ダイアフラム410は折り畳まれてゴミを取り込むことのないフレーム205の周りの滑らかな連続する蛇行形状に屈曲する。別の例では、硬質表面(たとえば、木の床)と係合したときに、クリーニングヘッド200は下がり、ダイアフラム410は伸長される。クリーニングヘッド200の浮遊挙動は、クリーニング面上のクリーニングヘッド200からの吸引を増大させるが、それは、モノリシックハウジング215とクリーニング面1210との間の間隙などの、空気流経路内の空気漏れを許す空隙が縮小されるか、またはなくなるからである。
【００６９】
空気流経路は続いてダイアフラム410を通り、モノリシックハウジング215内に入る。モノリシックハウジング215は、内部空洞1505を備える。内部空洞1505は、空気流経路内の漏れを最小にするように構成される。内部空洞1505は、クリーニングエクストラクタ265、270の周りにシェルを形成し、空気流が内部空洞1505の開口1015の間に、またクリーニング面の方に向く開放端からダイアフラム410内に入るのを許す。モノリシックハウジング215および内部空洞1505は、図15に関してより詳しく説明される。
【００７０】
クリーニング面は、ロボット100を通る空気流経路を開始する、内部空洞1505の開放端を通る空気流経路に露出される。掃除作業中、クリーニングエクストラクタ265、270に露出されるクリーニング面の部分は、ブロワ430によって発生する陰圧を受ける。クリーニングエクストラクタ265、270の間の空気流経路を通して吸引される空気は、モノリシックハウジング215の内部空洞1505に入る。空気流経路は、内部空洞1505が中実シェルを含むので上で説明されているようなモノリシックハウジング215の内部空洞1505と嵌合されるダイアフラム410内に導かれる。
【００７１】
図13は、クリーニング面1310に関してモノリシックハウジング215を上げ下げするためのサスペンションリンケージ1600を示すクリーニングヘッド200の一部の側面図である。サスペンションリンク1305(図16のサスペンションリンク1610aであってもよい)などのサスペンションリンクは、ロボット100の底部に関して傾けられる。下げられた状態では、サスペンションリンク1305をハウジングリンケージキャリア(たとえば、ハウジングリンケージキャリア825a)に付ける枢軸接合部は、サスペンションリンクをフレームリンケージキャリア820a、820bに付ける枢軸接合部より低い。クリーニングエクストラクタ265、270の底縁は、モノリシックハウジング215の底部とおおよそ平面をなす。モノリシックハウジング215は、フレーム205より、クリーニング面1310に近く延在する。したがって、モノリシックハウジング215は、クリーニング面1310と係合し、モノリシックハウジング215とクリーニング面との間の空気漏れを減らすことができる。クリーニングエクストラクタ265、270は、ロボット100が掃除作業を実行しているクリーニング面1310と係合する。
【００７２】
ダイアフラム410は、ダイアフラム伸長部830と第2のシール1005との間で伸長状態で見ることができる。ダイアフラム本体部壁1035は、空気流経路を形成するように延在し、この空気流経路はモノリシックハウジング215から剛体ダクト405へ向かう。
【００７３】
図14は、持ち上がっている状態のモノリシックハウジング215を上げ下げするためのサスペンションリンケージ1600を示すモノリシッククリーニングヘッド200の側面図である。サスペンションリンケージ1600のサスペンションリンク1305、1405は、ロボット100の底部に、および互いにおおよそ平行である。クリーニングエクストラクタ265、270は、ロボット100の底面とおおよそ同一平面上にある。モノリシックハウジング215は、クリーニング面1310と係合するようにフレーム205とほぼ平面をなす(またはその中に引っ込められる)。
【００７４】
ダイアフラム本体部壁1035は、ダイアフラム伸長部830と第2のシール1005との間で滑らかな蛇行形状を形成する。ダイアフラム本体部壁1035は、第2のシール1005がダイアフラム本体部905の上にあるか、または隣接するように湾曲する。モノリシックハウジング215は、フレーム205を通り上へ延在する。したがって、ダイアフラム410は、モノリシックハウジング215と剛体ダクトとの間の封止された空気流経路435を維持しながらモノリシックハウジング215がフレーム205のそばを通ることを可能にする。フレーム205を通り越すモノリシッククリーニングヘッド200の移動は、モノリシックハウジング215がクリーニング面1310の起伏に乗ることを可能にし、ダイアフラム410は、空気流経路を塞いだり、またはゴミを取り込んだりしない。ダイアフラム410は、モノリシックハウジング215がクリーニング面1310に乗ることを許しながらぴんと張った状態のままである。ダイアフラム壁1035は、蛇行形状を空気流経路から離れる方向でフレーム205より上に、またその周りに形成し、折り目を変形すること、圧縮すること、引き伸ばすこと、または空気流経路に露出することをしない。ダイアフラム410は、空気流経路を遮らず、圧縮することも伸びることもなく、第1および第2のシール1005、1205を維持する。ダイアフラム410の材料は、作業中に変形したり伸びたりしないので、ダイアフラムがモノリシッククリーニングヘッド200の移動を許すように変形するか、圧縮するか、または引き伸ばした場合と比べて厚く耐久性が高いダイアフラム材料が使用され得る。いくつかの実装形態において、ダイアフラムは、2つの物体の間の動きを許すように圧縮するか、または伸びる、プレナムと異なる。したがって、ダイアフラム410の運動特性は、プレナムのものに比べてチューニングしやすく、ダイアフラム410はより耐久性が高く、ダイアフラム410は空気流経路への障害物を形成しない。ダイアフラム410は、伸長状態および折り畳み状態の両方においてかなりぴんと張った状態のままである。モノリシックハウジング215の頂部は、モノリシックハウジング215の頂部がフレーム205の頂部の上に移動するようにフレーム205を上昇させ、フレーム205を通る。
【００７５】
剛体ダクト405は、フレーム205に固定され、サスペンションリンケージ1600がモノリシックハウジング215を持ち上げるか、または下げるときに移動しない。ダイアフラム410は可撓性を有し、サスペンションリンケージ1600がサスペンションリンケージの運動の範囲内で自由に移動することを許し、それでもモノリシックハウジング215の内部空洞1505と剛体ダクト405との間に封止された空気流経路を有する。クリーニングヘッド200が移動するにもかかわらず封止された空気流経路を維持することによって、空気流の速度も維持される。
【００７６】
図15は、モノリシックハウジング215の内部空洞1505とダイアフラム410とを示す下からのクリーニングヘッド200の斜視図である。モノリシックハウジング215の前縁部は、大きなゴミが上で説明されているようにクリーニングヘッド200の下に入るのを防ぐためレーキングプラウ210で終端する。モノリシックハウジングの後縁部は、モノリシックハウジング215とクリーニング面との間の空気漏れをさらに減らすために可撓性障壁910を備える。いくつかの実装形態において、可撓性障壁910は、剛性のある丸い縁であってよい。たとえば、モノリシックハウジング215は、レーキングプラウ210および可撓性障壁910がクリーニング面の外形と係合するようにクリーニング面の外形に沿って乗る。
【００７７】
モノリシックハウジング215は、1つまたは複数のクリーニングエクストラクタを受け入れるように構成されている内部空洞1505を形成する。内部空洞1505はクリーニング面の方を向き、ダイアフラム410に接続されている開口1015を備える。モノリシックハウジング215の内部空洞1505は、ゴミが取り込まれることがなく、内部空洞1505の内側でモノリシックハウジングに当たって溜まることのないように連続的な中実表面を形成する。それに加えて、内部空洞1505は、間隙または組み立ての継ぎ目をなくし、滑らかな層流が内部空洞1505を横切ることができるように、一体成形品から形成される。空気流経路は、クリーニング面から持ち上げられたゴミがクリーニング面から空気流経路を通過し、ダイアフラム410を通るようにするために使用され得る陰圧を内部空洞1505が受けるようにする。内部空洞1505は、1つまたは複数のクリーニングエクストラクタ265、270の外形におおよそ追随し、クリーニング面に露出されている1つまたは複数のクリーニングエクストラクタ265、270の一部を残す。
【００７８】
モノリシックハウジング215は、クリーニングエクストラクタ265、270の形状とおおよそマッチするように整形される。これらの外形は、空気流をダイアフラム410の中心の方へ誘導する。これは、空気流速度がゴミの取り込みの直接的経路において最大となることを確実にする。いくつかの実装形態において、ロボットが2つのクリーニングエクストラクタを有している場合、空気流速度はクリーニングエクストラクタ265、270の間で最大になる。いくつかの実装形態において、クリーニングエクストラクタ265、270は、モノリシックハウジング215の横軸に沿って延在する管状ローラである。モノリシックハウジング215は、内部空洞1505が各管状ローラの形状に適応する各管状ローラに対する部分空洞を有するように管状ローラを適合させる形状を有する。たとえば、第1の管状ローラ(図示せず)は、アーチ形または半円形の第1の部分空洞915内に配設され、第2の管状ローラ(図示せず)は、アーチ形または半円形の第2の部分空洞920内に配設され得る。
【００７９】
1つまたは複数のアウトプットギアが、内部空洞1505の表面に配設される。たとえば、第1のアウトプットギア1520は、第1の部分空洞915の近くに配設され、第2のアウトプットギア1525は、第2の部分空洞920の近くに配設され得る。各アウトプットギアは、キー付きノッチ(keyed notch)を備える。ノッチは、クリーニングエクストラクタの突起部の輪郭とマッチする六角形などの、形状に対してキーとして働き得る。いくつかの実装形態において、複数のエクストラクタがある場合、各アウトプットギアに対する形状は、クリーニングヘッド200の整備または清掃の後などに使用者がクリーニングエクストラクタ265、270をモノリシックハウジング215内で正しい配向または位置にするのを補助するため他の形状と異なるものとしてよい。ノッチは、対称的または非対称的であってよく、クリーニングエクストラクタを回すための縁を備える。アウトプットギア1520、1525は、アウトプットギア1520、1525を通る内部空洞1505の縁からの空気漏れがないように封止される。各アウトプットギアは、髪の毛などのゴミがエクストラクタ内に巻き込まれるのを防ぐため伸ばされたベル型ハウジングでカバーされる。
【００８０】
クリーニングエクストラクタモータ810は、アウトプットギアを駆動し、そうして各アウトプットギア内に嵌っているクリーニングエクストラクタ265、270を回転させる。クリーニングエクストラクタモータ810は、モノリシックハウジング215の外側端上に装着されているクリーニングエクストラクタギアボックス220を通してアウトプットギアを駆動する。クリーニングエクストラクタギアボックス220は、モノリシックハウジング215がロボット100の横軸を実質的に横断することを可能にする狭い輪郭を有する。いくつかの実装形態において、クリーニングエクストラクタギアボックス220は、モノリシックハウジング215の外側端から3センチメートル未満のところに延在する。クリーニングエクストラクタギアボックス220の狭い構成は、モノリシックハウジング215がロボット100の第2の側部140に近づくことを可能にする。隅部ブラシ120は、クリーニングエクストラクタギアボックス220の前に配設される。いくつかの実装形態において、隅部ブラシ120は回転して、クリーニングエクストラクタ265、270の前のクリーニングエクストラクタギアボックス220の前の表面からゴミを掃き取る。
【００８１】
ラッチ1550は、クリーニングエクストラクタ265、270をモノリシックハウジング215内に固定することができる。一実装形態において、ラッチ1550は、アウトプットギアに対向する内部空洞1505の外側端上に配設されるスプリングラッチである。ラッチ1550は、ヒンジ1545のところで回転し、モノリシックハウジング215上に締結される。ラッチ1550は、クリーニングエクストラクタ265、270の端部を保持するためのノッチを備える。ノッチは、ノッチによって保持されているクリーニングエクストラクタが、ばね仕掛けのラッチ2205(図22Aおよび図22Bを参照)のところで振動するか、またはモノリシックハウジング215から脱着することなく、適所で回転することを可能にする。クリーニングエクストラクタ265、270は、クリーニングエクストラクタの各々の端部をそれぞれのアウトプットギア内に挿入し、次いで、ラッチ1550をクリーニングエクストラクタ265、270の駆動端部の各々の上で閉じることによって内部空洞1505内に入れられる。ラッチ1550は、クリーニングエクストラクタ265、270がクリーニングヘッド200の全横幅を実質的に横切ることを可能にする狭い輪郭を有する。ラッチ1550は、クリーニングエクストラクタ265、270を適所に保持し、クリーニングヘッド200の縁からの空隙を低減するためにクリーニングエクストラクタ265、270の一部とマッチするように整形される。
【００８２】
いくつかの実装形態において、ラッチは、エクストラクタの回転に基づき配向されている重ね継ぎを備えることができ、使用者によって移動可能である間にシールを形成する。たとえば、重ね継ぎ(図22Bの2210を参照)は、ゴミが接合部内に押し込まれるのではなくエクストラクタによって接合部の上に押されるように配向される。
【００８３】
ラッチ1550の実装形態が、図22A〜図22Bに示されている。図22Aは、モノリシックハウジング215に対するシールを形成する閉鎖位置にあるラッチ1550を示している。図22Bは、保守作業などのためにクリーニングエクストラクタ265、270を取り外すなど、クリーニングエクストラクタ265、270にアクセスするために開放位置にあるラッチ1550を示している。ラッチ1550は、ラッチ1550を適所に固定するためのヒンジ式スナップ2205を備える。ラッチ1150は、シールを維持している間クリーニングエクストラクタ265、270がモノリシックハウジング215の内側で自由に回転することを可能にする。ラッチ1550は、重ね継ぎ2210を備える。重ね継ぎ2210は、エクストラクタによってラッチ1550に押し当てられるゴミは、接合部内に押し込まれるのではなく接合部から押し離されるように配向される。
【００８４】
図15を再び参照すると、内部空洞1505は実質的に封止され、空気漏れを防いでいる。クリーニング面に生じる陰圧は、クリーニングエクストラクタ265、270の全長にわたっておおよそ等しく強い。たとえば、クリーニングエクストラクタ265、270の縁の近くの陰圧は、クリーニングエクストラクタ265、270の中心の近くの陰圧とほぼ同じである。
【００８５】
内部空洞1505は、ダイアフラム410が第2のシール1005を使用して封止される開口1015を有する。内部空洞1505およびダイアフラム410は一緒になって、空気流経路内の空気をダイアフラム410に通し、剛体ダクト405内に入れる。第2のシール1005は、上で図10に関して説明されているようにモノリシックハウジング215の内部空洞1505とダイアフラム410とを滑らかに一体化する。ダイアフラム410と内部空洞1505の滑らかな一体化は、空気流がモノリシックハウジング215の下の任意の位置にあるクリーニング面からゴミを持ち上げて詰まったり引っ掛かったりすることなくゴミをダイアフラム410に通して運ぶことを可能にする。
【００８６】
剛体ダクト405は、モノリシックハウジング215からダイアフラム410に対向するクリーニングヘッド200の空気流経路を完全にする。剛体ダクト405は、空気流経路を通して流れるゴミを含む空気内のゴミを検出するためにゴミ検出センサ1535を備えることができる。いくつかの実装形態において、ゴミ検出センサ1535は、圧電センサを含む。ゴミは、空気流内でセンサに衝撃を与えることによってゴミ検出センサ1535を活性化する。ゴミ検出センサ1535は空気流経路を監視して、ロボット100がナビゲートしているクリーニング面の領域がきれいであるかどうか、または追加の掃除作業が実行されるべきかどうかを決定する。ゴミ検出センサ1535は、直径約1〜2センチメートルであるものとしてよい。ゴミ検出センサ1535は、剛体ダクト405を通って流れるゴミを含む空気内のゴミがゴミ検出センサに衝撃を与える、剛体ダクト405内の位置に埋め込まれる。いくつかの実装形態において、ゴミ検出センサ1535は、空気流経路内で運ばれるゴミがロボット100の作業中にセンサに衝撃を与えるように剛体ダクト405の湾曲部の近くに配置される。クリーニングヘッド200は、フレーム205のねじ隆起部1530a〜dを使用してシャシ310に締結される。
【００８７】
図16は、クリーニングヘッド200のサスペンションリンケージ1600(破線で指定されている)の一実装形態の分解図を示している。サスペンションリンク1610a〜dは、接合部1605a〜dなどの、接続されているピン接合部内に差し込まれるものとしてよい。ピン接合部1605a〜dは、キャリア820b、825bなどの、リンケージキャリア内に差し込まれる(たとえば、図19Aの矢印1905および1910によって示されているように)。いくつかの実装形態において、サスペンションリンク1610a〜dは、サスペンションリンク1610a〜dに沿って曲がり、または角を有しないなど直線状であり、互いにおおよそ平行でありサスペンションリンケージ1600を形成する。接合部1605a〜dは、フレームリンケージキャリア820a、820bおよびモノリシックハウジングリンケージキャリア825a、825b内に挿入される。この実装形態では、部材1610a〜dをキャリア825a〜bおよび820a〜bにねじで留めるのではなく、接合部1605a〜dがキャリア825a〜bおよび820a〜b内のスロットに挿入される。接合部1605a〜dは、キャリア825a〜bおよび820a〜b内に差し込まれ、適所に嵌るので、組み立てが円滑に行われる。キャリア825a〜bおよび820a〜bは、各々、接合部1605a〜dが特定の配向でしかそのキャリア内に挿入され得ず、サスペンションリンク1610a〜dが望みの方向に回転するように構成される。
【００８８】
キャリア820a〜bおよび825a〜bは、ねじまたはピンを使用することなくサスペンションリンク1610a〜dを適所に保持し、サスペンションリンク1610a〜dが枢動することを可能にする。この運動は、モノリシックハウジング215の垂直方向平行移動に対応できる。サスペンションリンケージ1600は、モノリシックハウジング215がクリーニング面の方へ、およびクリーニング面から離れて平行移動し、クリーニング面に対してほぼ平行のままになることを可能にする。いくつかの実装形態において、チューニングスプリング(たとえば、図17のチューニングスプリング1705)が、懸架されたモノリシックハウジングの重量によって引き起こされるサスペンションリンケージ1600の周りの非対称の荷重を補償する。この非対称は、モノリシックハウジング215上に配設されているモータ810およびギアボックス220によってもたらされる。チューニングスプリング1705は、モノリシックハウジング215が横軸に沿って作業中にクリーニング面に対しておおよそ平行のままであるようにモノリシックハウジング215のバランをとる。そのような構成は、モノリシックハウジング215をダイアフラム410に荷重をかけることなくサスペンションリンケージ1600から吊り下げることができる。モノリシックハウジング215は、クリーニング面によりクリーニングエクストラクタ265、270上にかけられる力に合わせて調整することができ、それによりクリーニングエクストラクタが空気流経路内にゴミを掃き上げることを可能にする。サスペンションリンケージ1600の枢軸は、モノリシックハウジングが自由に簡単に移動できるようにモノリシックハウジング215がサスペンションリンケージ1600内で最小限度の摩擦がある中で移動することを可能にするように調整され得る。
【００８９】
図17〜図18は、掃除作業中などでモノリシックハウジング215をフレーム205からクリーニング面の上に移動可能に懸架するためのサスペンションリンケージ1600を示すクリーニングヘッド200の斜視図である。サスペンションリンケージ1600は、モノリシックハウジング215がクリーニング面の方へ、およびクリーニング面から離れて移動し、フレーム205(およびロボット本体部105)より大きい可撓性によりクリーニング面の起伏に形状適合することを可能にする。サスペンションリンケージ1600は、モノリシックハウジング215をモノリシックハウジング215の上のフレーム205に接続する。この構成は、モノリシックハウジング215が、サスペンションリンケージ1600がモノリシックハウジング215の側部にあった場合に可能である以上に遠くまでクリーニングヘッド200の横軸150に沿って延在することを可能にする。より長いモノリシックハウジング215は、クリーニングヘッド200の吸引に曝されているクリーニング面の面積を増やす。クリーニングエクストラクタ265、270は、より長いモノリシックハウジング215に嵌り、ロボット100が通る毎にクリーニング面のうちの多くを掃除するようにより長くされ得る。
【００９０】
サスペンションリンケージ1600は、空気流経路がサスペンションリンケージ1600に露出されないようにモノリシックハウジング215の外装に接続する。4つのキャリア820a、b、825a、bは、ダイアフラム410の開口1015にまたがっている。モノリシックハウジング215は、モノリシックハウジング215の底部が浮くか、またはクリーニング面の起伏に対応するようにサスペンションリンケージ1600から懸架される。サスペンションリンケージ1600は、モノリシックハウジング215とクリーニング面との間に空隙を潜在的に引き起こす、モノリシックハウジング215の下に延在することなくモノリシックハウジング215を支持する。サスペンションリンケージ1600は、モノリシックハウジング215がクリーニング面の上に浮かび、小さな起伏などのクリーニング面の非常に小さい変化がモノリシックハウジング215によって係合され、クリーニングエクストラクタ265、270によって係合されるようにダイアフラム410から懸架することを可能にする。ロボット100がクリーニング面の周りをナビゲートしているときに、表面はテクスチャまたは形状を素早く変化させ得る。サスペンションリンケージ1600およびダイアフラム410の構成は、モノリシックハウジング215が機械的遅延をもたらすことなくクリーニング面に乗ることを可能にする。機械的遅延は、モノリシックハウジング215とクリーニング面との間に形成する空隙を生じさせ、クリーニング面上のロボット100の吸引を減少させ得る。いくつかの実装形態において、サスペンションリンケージ1600は、モノリシックハウジング215をフレーム205に接続するサスペンションリンク1610a〜dを含む、2つまたはそれ以上のサスペンションリンクを含む。
【００９１】
サスペンションリンク1610a〜dは、クリーニングヘッド200の縦方向長さに沿って剛体ダクト405のいずれかの側部をまたがり、モノリシックハウジング215の外側端から内向きに間隔をあけて並ぶ。いくつかの実装形態において、サスペンションリンク1610a〜dは、剛体ダクト405の一方の側部にあるものとしてよい。チューニングスプリング1705は、ダイアフラム410およびリンケージ1600にかかるモノリシックハウジング215の荷重のバランスをとって、モノリシックハウジング215がクリーニング面とおおよそ平行になることを確実にする。サスペンションリンケージ1600をモノリシックハウジング215の上に配設することで、サスペンションリンケージ1600の運動範囲に対してより多くの余地が得られるのでモノリシックハウジング215の外側端に隣接して位置決めされているサスペンションリンケージに関して長いサスペンションリンク1610a〜dを使用することが可能になる。より長いサスペンションリンクは、モノリシックハウジング215の低い状態と引っ込められた状態との間でアーキングが少ないモノリシックハウジング215のより垂直の運動などの、より短いサスペンションリンクに比べてより広い範囲の移動を可能にする。サスペンションリンケージ1600によるモノリシックハウジング215の運動の範囲は、0〜8mm(たとえば、0〜2mm、1〜5mm、1〜2mm、1〜4mm、など)である。
【００９２】
サスペンションリンケージ1600は、モノリシックハウジング215がフレーム205の移動から独立してクリーニング面に沿って乗ることを可能にする。いくつかの実装形態において、サスペンションリンク1610a〜dは、モノリシックハウジング215がロボット100の横軸150を横切って対称的に移動することができるようにロボット100の横軸150のいずれかの端部の近くにある。たとえば、モノリシックハウジング215は、クリーニング面の起伏に応じて各端部上で一様に移動することができる。
【００９３】
引き続き図17〜図18を参照すると、フレーム205はモノリシックハウジング215を支持し、クリーニングヘッド200をロボット100のシャシ310に付けるために使用される。フレーム205は、フレーム205内のねじ隆起部1530a〜cなどを通して、ねじもしくは他の類似の締結メカニズムを使用してロボット100のシャシ310に付けられるものとしてよい。フレーム205は、モノリシックハウジング215を包み込み、ロボット100の底部を完全にする形状を有する。フレーム205は、ロボット100のカバー245とともに実質的に滑らかで連続する表面を形成するように整形される。フレーム205は、ロボット100の底部の形成を完全にし、ロボット100の底面に沿って生じる空気流漏れを低減するか、またはなくす。空気流漏れを低減することによって、空気流速度が維持される。
【００９４】
フレーム205は、サスペンションリンク1610a〜dに接続するためにフレームから延在する、フレームリンケージキャリア820a、820bなどの、リンケージを受け入れるための1つまたは複数のキャリアを備える。フレームリンケージキャリア820a、820bは、サスペンションリンク1610a〜dが付けられ得るフレーム205の一部として働く。サスペンションリンク1610a〜dは、ピン、ねじ、または接合部を枢動させることができる他の類似の締結メカニズムを使用してフレーム205に付けられ得る。いくつかの実装形態において、フレームリンケージキャリア820a、820bは、クリーニングヘッド200の横軸150に沿って剛体ダクト405のいずれかの側部に付く。いくつかの実装形態において、フレームリンケージキャリア820a、820bは、フレーム205がフレームリンケージキャリア820a、820bとともに連続する材料片を形成するようにフレーム205の単一成形ステップで形成され得る。
【００９５】
モノリシックハウジング215は、サスペンションリンク1610a〜dおよびフレームリンケージキャリア820a、820bとともにサスペンションリンケージ1600を完全にする、ハウジングリンケージキャリア825a、825bなどの、リンケージを受け入れるための1つまたは複数のキャリアを備える。ハウジングリンケージキャリアは、フレームリンケージキャリア820a、820bに平行なモノリシックハウジング215の外装から延在する。いくつかの実装形態において、ハウジングリンケージキャリアは、シャシがサスペンションリンケージ1600を損傷するおそれのある側部荷重からサスペンションリンケージ1600を保護するようにフレーム205内の間隙またはスリット(たとえば、図16の間隙1620)を通して上へ延在する。いくつかの実装形態において、ハウジングリンケージキャリアは、モノリシックハウジング215がハウジングリンケージキャリアとともに連続する材料片を形成するようにモノリシックハウジング215の単一成形ステップで形成され得る。サスペンションリンク1610a〜dは、ハウジングリンケージキャリアに付けられる。いくつかの実装形態において、サスペンションリンク1610a〜dは、ピン、ねじ、または接合部を枢動させることができる他の類似の締結メカニズムに付けられ得る。
【００９６】
サスペンションリンク1610a〜dは、ロボット100の他の個片に付けるためにいずれかの端部上の穴を有する実質的に矩形の部材である。サスペンションリンク1610a〜dは、サスペンションリンク1610a〜dが反ったり壊れたりすることなくモノリシックハウジング215を支持することができるように剛体または半剛体である。サスペンションリンク1610a〜dは、モノリシックハウジング215またはシャシ310に似た材料から形成され得る。サスペンションリンク1610a〜dの穴は、ピン、ねじ、または接合部を枢動させることができる他の類似の締結メカニズムを受け入れるように構成される。サスペンションリンク1610a〜dは、サスペンションリンクのいずれかの端部のところでフレームリンケージキャリア820a、820bおよびハウジングリンケージキャリアに付けられる。サスペンションリンク1610a〜dは、ピン、ねじなどを使用してフレームリンケージキャリア820a、820bおよびハウジングリンケージキャリアに付けられる。フレームリンケージキャリア820a、820b、ハウジングリンケージキャリア、およびサスペンションリンク1610a〜dは、サスペンションリンケージ1600を形成する。サスペンションリンケージ1600は、各シャシ突起部およびハウジングリンケージキャリア825aに付けられている少なくとも2つのサスペンションリンク1610a〜dを備える。いくつかの実装形態において、ハウジングおよびフレームリンケージキャリア820a、820bの2つのセットは連結され、4本のバー付きのサスペンションリンケージを形成する。
【００９７】
サスペンションリンケージ1600は、クリーニングエクストラクタ265、270がロボット100の底部分の下に懸架され、クリーニング面と係合できるようにフレーム205からモノリシックハウジング215を移動可能に懸架する。サスペンションリンケージ1600は、クリーニング面との一定のおよび一貫した係合を維持しながらクリーニングエクストラクタ265、270が垂直方向平行移動によって起伏に対応することを可能にする。そのような移動は、クリーニングエクストラクタ265、270がクリーニング面からの抵抗を受けることなくゴミを掃き上げ、それを空気流経路内に引き込むのを助ける。複数のクリーニングエクストラクタがあるいくつかの実装形態において、サスペンションリンケージ1600は、ロボット100の前縁部125により近いクリーニングエクストラクタがロボット100の後縁部130により近いクリーニングエクストラクタの上に持ち上げられるような角度でクリーニングヘッド200がシャシ310から懸架することを可能にする。そのような構成は、クリーニングヘッド200がクリーニング面からより大きいゴミを取り除くのを助けることができる。いくつかの実装形態において、モノリシックハウジング215は、少なくとも約8ミリメートルのところで垂直方向に移動することができる。いくつかの実装形態において、垂直範囲は、0〜2mm、1〜5mm、1〜2mm、1〜4mm、などであってよい。
【００９８】
いくつかの実装形態において、「リビングヒンジ」と呼ばれる可撓性ヒンジが、サスペンションリンク1610a〜dの代わりに使用されてよい。リビングヒンジは、サスペンションリンケージが単一プラスチック成形一体品から製作されることを可能にするサスペンションリンケージのフレックスベアリングヒンジである。
【００９９】
図19Aは、サスペンションリンケージアセンブリ1900のクローズアップ図を示している。図19Bは、サスペンションリンク構成1950を示している。サスペンションリンク1610a、1610bは、ピン接合部1930とピン接合部1925との間に延在する。ピン接合部1925、1930は、クリーニングヘッドのハウジングの突起部およびクリーニングヘッドのフレーム内に挿入され得る。ピン接合部1925、1930は、モノリシックハウジング215またはフレーム205のサスペンションキャリアと嵌合させるためのスナップ1920を備える。ピン接合部1925、1930は、サスペンションリンク1610a〜dを受け取るためのピン1915を備える。サスペンションリンク1610a〜dは、ピン1915を受け入れるための終端開口(たとえば、穴)を備える。いくつかの実装形態において、ピン接合部1925、1930は、接合部1605a〜dを含むことができる。上で説明されているように、矢印1905、1910は、ピン接合部1925、1930がキャリア(たとえば、キャリア820b、825b)内にどのように挿入され得るかを示している。
【０１００】
図20は、モノリシックハウジング215内に配設されるクリーニングエクストラクタ265、270を備えるクリーニングヘッド200の斜視図を示している。いくつかの実装形態において、クリーニングエクストラクタ265、270は、管状ローラである。クリーニングエクストラクタ265、270は、ゴミを引き出すためにクリーニング面に適合する曲げやすい外装を備える。曲げやすい外装は、ポリマー(たとえば、ゴム)から形成され得る。
【０１０１】
いくつかの実装形態において、曲げやすい外装は、クリーニングエクストラクタ265の長さに延在する硬質の軸を封入する。軸は、金属またはプラスチックなどの剛体または半剛体材料から形成され得る。軸のキー付き端部(図示せず)は、クリーニングヘッド200のアウトプットギア(たとえば、アウトプットギア1525)とマッチするキー付き形状を備える。軸のキー付き端部は、機械的なこぼれがほとんどまたは全くないようにアウトプットギア内にぴったり嵌る。アウトプットギアが回されたとき、クリーニングエクストラクタ265は回転する。軸の対向端部2010は、ラッチ1550の溝内に嵌る自由に回転するカバー2015を有する。カバーは、クリーニングエクストラクタ265の軸がアウトプットギアによって回転されたときに回転せず、むしろ、スプリングラッチ1550によって適所に保持される。ラッチ1550は、クリーニングエクストラクタ265が回転されたときに振動しないように軸の対向端部を適所にぴったり保持する。いくつかの実装形態において、クリーニングエクストラクタ265の直径は、クリーニングエクストラクタ265の長さより小さい。たとえば、第1のローラ265の直径は、ローラの長さの16%であってよい。たとえば、クリーニングエクストラクタ265の直径は、ローラの長さの10%から30%であってよい。いくつかの実装形態において、スプリングラッチは、ロボット100の縁に近い位置にある。
【０１０２】
クリーニングエクストラクタ265の曲げやすい外装はクリーニング面と係合し、ゴミを空気流経路内に掃き込む。いくつかの実装形態において、クリーニングエクストラクタ265は、クリーニングエクストラクタ270と類似するか、または同じである。クリーニングエクストラクタ265、270は、モノリシックハウジング215の内部空洞1505内で互いに平行に配設され得る。たとえば、クリーニングエクストラクタ265は、第1のアウトプットギア1520内に配設されてよく、第2のローラ265は、第2のアウトプットギア1525内に配設されてよく、両方のクリーニングエクストラクタ265、270はラッチ1550によって内部空洞1505内に締結され得る。アウトプットギアは、反対方向に駆動され得る。たとえば、第1のアウトプットギア1520は、クリーニングエクストラクタギアボックス220によって時計回りの動きで駆動され、第2のアウトプットギア1525は、クリーニングエクストラクタギアボックス220によって反時計回りの動きで駆動され得る。アウトプットギアは、クリーニングエクストラクタ265、270を互いの方へ駆動する。クリーニングエクストラクタ270は、クリーニングヘッド200を通り過ぎた可能性のあるゴミを最初にクリーニングヘッド200の中心に、そして空気流経路内に掃き戻す。たとえば、クリーニングエクストラクタ270は、可撓性障壁910からゴミを空気流経路内に掃き戻すことができる。クリーニングエクストラクタ265は、ゴミをクリーニング面から空気流経路内に引き込む。ロボット100の前縁部125の近くに配設されているクリーニングエクストラクタ265は、最初にクリーニング面をかき混ぜることを、レーキングプラウ210がその上を乗り越えた後に行う。たとえば、レーキングプラウ210は、カーペットを掻きながら進み、大きな物体を押しのけることができる。
【０１０３】
残っているゴミは、クリーニングエクストラクタ265によってクリーニングヘッド200の空気流経路内に引き込まれ得る。クリーニングエクストラクタ265の下を通ったホコリまたはゴミは、ゴミを空気流経路内に掃き戻す、クリーニングエクストラクタ270によって係合される。
【０１０４】
図21は、モノリシックハウジング215から取り外されたクリーニングエクストラクタ265、270を備えるクリーニングヘッド200の斜視図を示している。第1のアウトプットギア1520および第2のアウトプットギア1525は、モノリシックハウジング215の内部空洞1505内に配設される。スプリングラッチ1550は、第1および第2のローラ265、270が内部空洞1505から取り外せるように開放位置にある。第1のローラ270用の第1の部分空洞915(たとえば、図15に示されている)および第2のローラ265用の第2の部分空洞920(たとえば、図15に示されている)は、第1および第2のローラ265、270が平行に配設されるように互いに平行である。部分空洞は、空気流を開口1015に導くようにロボット100によって使用されているクリーニングエクストラクタ265、270と適合するように成形される。
【０１０５】
上では少数の実装形態が詳しく説明されたが、他の修正形態も可能である。さらに、ロボット100に対する他のメカニズムも使用され得る。したがって、他の実装形態は、以下の請求項の範囲内に入る。
【符号の説明】
【０１０６】
100  移動型掃除ロボット
105  ロボット本体部
110  前方部分
115  後方部分
120  隅部ブラシ
125  直角にされたまたは実質的に平坦な前縁部
130  丸い(たとえば、半円形)後縁部
135  第1の側部
140  第2の側部
145  蓋
150  軸
150  ラッチ
200  クリーニングヘッド
205  フレーム
210  レーキングプラウ
215  モノリシックハウジング
220  クリーニングエクストラクタギアボックス
225、230  車輪
240  キャスタ
245  後方カバー
250  重ね継ぎ
255、260  センサ
265、270  クリーニングエクストラクタ
290  傾斜した前部分
295  隅部
310  シャシ
405  剛体ダクト
410  ダイアフラム
415  ゴミ箱
420  ゴミ箱格納部
425  フィルタ
430  ブロワ
505  底部
510  吸込口
605  排出開口
610  排気口
805  隅部ブラシモータ
810  クリーニングエクストラクタモータ
815a〜d  ねじ隆起部
820a〜b  フレームキャリア
825a〜b  ハウジングキャリア
830  伸長部
835  穴
905  ダイアフラム本体部
910  可撓性障壁
915  第1の部分空洞
920  第2の部分空洞
1005  第2のシール
1010  リップ部
1015  開口
1020  頂部フランジ
1025  底部フランジ
1030  受け入れチャネル
1035  ダイアフラム本体部壁
1040、1045  長さ
1205  第1のシール
1210  クリーニング面
1305  サスペンションリンク
1310  クリーニング面
1405  サスペンションリンク
1505  内部空洞
1520  第1のアウトプットギア
1525  第2のアウトプットギア
1530a〜d  ねじ隆起部
1535  ゴミ検出センサ
1545  ヒンジ
1550  ラッチ
1600  サスペンションリンケージ
1605a〜d  接合部
1610a〜d  サスペンションリンク
1705  チューニングスプリング
1900  サスペンションリンケージアセンブリ
1915  ピン
1920  スナップ
1925  ピン接合部
1930  ピン接合部
1950  サスペンションリンク構成
2010  対向端部
2015  自由に回転するカバー
2020  ギアボックス
2205  ばね仕掛けのラッチ
2210  重ね継ぎ
【図１】
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【図２】
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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】
0006882325.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
0006882325.tif 000012
【図１１Ｂ】
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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１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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