CN1575736A - 空气净化机器人及其系统 - Google Patents

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Abstract

一种能够在预定区域周围移动时进行空气净化的机器人及其系统。所述空气净化机器人包括机器人机身，用于驱动设置在机器人机身下部的多个轮子的驱动部件，设置在所述机器人机身内、用于从净化区域吸入含尘空气、过滤空气和排放净化后空气的空气净化部件。设置在所述机器人机身内、用于控制所述空气净化部件和所述驱动部件的控制器。相应地，因为所述空气净化机器人及其系统在自动在预定区域周围移动时进行空气净化，因此能够提高家庭住宅的生活环境，并且操作方便。

Description

空气净化机器人及其系统
相关申请
本申请涉及于2003年2月6日申请的韩国专利申请的NO.2003-00074216；2003年3月6日申请的10-2003-0013961；2003年3月9日申请的10-2003-0029242；以及2003年7月24日申请的10-2003-51139，上述申请所公开的内容全部在此作为参考引用。
发明领域
本发明涉及一种空气净化机器人及其系统，更具体地说，涉及一种当在预定区域周围移动时净化周围环境空气的空气净化机器人及其系统。
发明背景
通常，机器人净化器通过使用距离传感器能够确定与预定区域内的障碍物，如家具、办公装置或墙壁的距离，并在执行指定的任务时避免与该障碍物相碰撞。
空气净化机器人包括机器人机身，用于驱动机器人机身的驱动部件，用于控制所述驱动部件的控制器，存储装置，以及用于输入和输出命令的发射和接受部件。
所述指定的任务包括真空清洁地板，并且该任务通常依靠接收到来自操作者的命令而执行。虽然能够得到许多机器人清洁器，但是几乎没有进行空气净化的空气净化机器人。
由于最近由亚洲沙尘(Asian Dust)和严重急性呼吸系统综合症(SevereAcute Respiratory Syndrome)(SARS)发出的警报，人们开始更加关注健康、净化器以及新鲜的空气。
因此，直到现在，在工业上还存在一种尚未解决的、对一种具有空气净化功能的机器人的需求，以克服前面提到的缺陷和不足。
发明内容
已开发的本发明用于克服前面相关技术中的不足。相应地，本发明的一方面提供了一种空气净化机器人及其系统，它能够在预定区域周围移动时进行空气净化。
本发明的上述方面通过提供一种在预定区域周围移动时进行空气净化的空气净化机器人而实现。所述净化空气机器人包括机器人机身，用于驱动多个设置在机器人机身靠下部分的多个轮子的驱动部件，以及设置在机器人机身内、用于从净化区域吸入含尘空气、过滤所述空气、并排放净化后的空气的空气净化部件。控制器设置在所述机器人机身内、用于控制所述空气净化部件和所述驱动部件。所述控制器同时控制所述驱动部件和空气净化部件，从而该机器人在预定区域周围移动并同时进行空气净化。所述的驱动部件可以包括一对设置于机器人机身的由提供的电源驱动的驱动电机，一对由该对驱动电机驱动旋转的主动轮，一对随着该对主驱动轮前进的从动轮，以及一个连接所述主动轮和所述从动轮的能量传送装置。
在一个实施例中，所述的能量传送装置包括同步带，并且所述机器人机身与机身外壳连接以形成所述空气净化机器人的外部。所述的空气净化部件包括从预定的区域吸入含尘空气的吸入驱动源，连接到机身外壳的一边的吸入部件，以及连接到所述机身外壳的另一边、用于排放净化后的空气的排放口，设置在机器人机身内并与吸入部分相通、并进一步到达排放口的管道。在空气净化管道中设置了多个过滤器，用于过滤所吸入的空气。所述的吸入端口可以设置在所述机身外壳的前面部分的一边，也可以设置在所述机身外壳的前面部分的另一边。所述的排放口也可以设置在机身外壳的前面部分的一边，也可以设置在机身外壳上部的另一边。在另一个实施例中，所述的吸入驱动源设置在空气净化管道内以吸入空气，所述的多个过滤器包括用于从吸入的空气中滤除相对大的灰尘颗粒的第一过滤器，以及用于除去微小灰尘颗粒和异味的第二过滤器。
以上所述的方面也可以通过提供一种空气净化机器人系统来实现，该系统包括用于驱动多个轮子的驱动部件和用于控制所述驱动部件的控制器。所述的空气净化机器人系统还包括由控制器控制的空气净化部件，使得所述系统在自动沿着预定区域移动的同时进行空气净化。所述的空气净化部件还包括用于从预定的区域吸入含尘空气的吸入驱动源，空气由此吸入的吸入口，以及用于排放净化后空气的排放口。所述的空气净化可以进一步包括至少一个用于过滤吸入的空气的过滤器。当所述的吸入驱动源由所述控制器驱动时，空气通过吸入口吸入并由过滤器过滤。净化后的空气通过排放口排放。
附图说明
图1是按照本发明的一个实施例所述的带有空气净化部件的空气净化机器人的透视图。
图2是表示图1所示的空气净化机器人除去上部外壳的透视图。
图3是表示图1所示的空气净化机器人的空气净化部件的平面图。
图4是表示按照一个实施例所述的空气净化机器人系统的中心控制装置的框图。
图5是表示按照本发明的一个实施例所述的带有空气净化部件的空气净化机器人的透视图。
具体实施方式
参考图1-4，下面详细说明按照本发明的一个实施例所述的一种空气净化机器人及其系统，其中附图标记“I”表示所述机器人前进的方向。参考图1-4，所述的空气净化机器人主要包括机身10，连接到所述机身12以形成所述空气净化机器人的外部的机身外壳11，驱动部件20，上部的照相机30，前部照相机32，障碍传感器34，空气净化部件60，控制器40，存储装置41，以及发送和接收部件43。
驱动部件20包括设置在所述机器人机身11前侧两边的两个从动轮21，设置在所述机器人机身11后侧两边的两个主动轮22，分别旋转驱动所述两个后部主动轮22的一对电机24，以及用于从后部主动轮22向前部从动轮21传递能量的能量传递装置25。所述的能量传递装置25还包括同步带(未示出)或齿轮(未示出)。所述的驱动部件20按照来自控制器40的控制信号以顺时针方向或逆时针方向独立旋转该对电机24。所述净化机器人10的移动方向通过以各自的RPM(转数/分)旋转电机24来确定。
前部照相机32设置在机身12内以拍摄前面的图像并向所述控制器40输出该图像。上部照相机30设置在机身12内以拍摄上面的图像并向控制器40输出所拍摄的图像。在另一个实施例中，上部照相机30使用一个鱼眼镜头(fish eye lens)(未示出)。由于鱼眼镜头的结构在韩国公开文本NO.1996-7005245，1997-48669和1994-22112中已公开，并且该镜头由各种鱼眼镜头制造厂销售，因此关于它的详细说明在此省略。
障碍传感器34沿着机身12的周围以预定的间隔设置，以向外部发射信号，并接收反射的信号。而且，障碍传感器34可以使用发射超声波并接收反射的超声波的超声传感器。障碍传感器34用于测量与障碍物或墙壁之间的距离。连接到控制器40的移动距离传感器(未示出)可以使用用于检测主动轮22和从动轮21的RPM旋转检测传感器(未示出)。特别地，所述旋转检测传感器可以使用编码器，用于检测所述电机24的RPM。
空气净化部件60设置在机身12的内部，以从净化区域吸入空气并滤除灰尘(图3)。空气净化部件60包括吸入驱动源61，连接到机身外壳11一侧的吸入口63，连接到机身外壳11另一侧的排放口65，空气净化管道67、以及多个过滤器69。吸入驱动源61产生使得含尘空气从净化区域吸入的吸力。所述吸入驱动源61设置在空气净化管道67的内部以吸入空气，并且也向空气净化部件60提供与驱动电机(未示出)的运动相关的吸力，从而向空气净化机器人的驱动部件20提供了一个驱动力。如果吸入驱动源61向空气净化部件60提供了吸力，则吸入驱动源61既可以与驱动电机(未示出)相连接地配备，也可以分离形式配备。所述吸入驱动源61可以包括电机和风扇系统。
所述吸入口63设置在机身外壳11的一个前侧面或一个上侧面，并且所述排放口65设置在机身外壳11的另一前侧面或另一个上侧面。如图1所示，所述吸入口63可以设置在机身外壳11的一个前侧面，而所述的排放口65可以设置在机身外壳11的一个后侧面。这样，吸入口63和排放口65所设置的位置可以变化。例如，如图5所示，排放口63可以是指在所述机身外壳11的一个前侧面，而排放口65可以设置在所述机身外壳11的一个上侧面。而且，还可以提供至少两个吸入口63和至少两个排放口65。在那种情况下，每个吸入口63和排放口65可以设置为独立于空气净化管道67，或者可以连接到空气净化管道67上。
空气净化管道67是从排放口65到吸入口63流体相通的，从而由吸入驱动源61通过吸入口63吸入的空气流经空气净化管道67后通过排放口65排放。只要能够保证由吸入口63到排放口65的流体通路，流通线路可以采取多种形式，例如直线或曲线的。
多个过滤器69的作用是过滤由吸入口63吸入的空气。所述过滤器69包括第一过滤器71和第二过滤器73，所述第一过滤器71从空气中滤除相对大的灰尘颗粒，而所述第二过滤器73从已被除去大的灰尘的空气中滤除相对细小的灰尘颗粒和异味。在另一个实施例中，所述第二过滤器73使用从商业上可以获得的高效微粒空气过滤器(hepa filter)以滤除细菌、病毒、霉菌、室内灰尘、以及来自动物的、能引起人体呼吸系统紊乱和过敏的微小的细菌。所述第二过滤器73可以使用商业上可获得的防臭过滤器，用于除去各种异味。
所述控制器40处理由接收和发射部分43所接收的信号，并控制这些各个元件。所述空气净化机器人还可以包括键盘输入装置(未示出)。在此情况下，所述键盘输入装置(未示出)在机身12中形成，并具有多个用于控制所述空气净化机器人10的功能设置的键，并且所述控制器40处理从所述键盘输入装置(未示出)中输入的键信号。
所述控制器40同时操作驱动部件20和空气净化部件60，使得空气净化机器人10在预定区域周围移动时进行空气净化。存储装置41存储由上部的照相机30拍摄的上面的图像，并且帮助控制器40计算所述的位置和移动信息。
所述接收和发射部件43通过天线42向外部设备80发射数据，并且也通过天线向控制器40发射从所述外部设备80接收的信号。所述外部设备80包括无线传播设备(未示出)和遥控器(未示出)，数据通过该遥控器输入和输出。在这个实施例中，外部设备80是一个遥控器。
所述控制器40控制所述驱动部件20，以驱动所述空气净化机器人按照移动模式在工作区周围移动，产生一副由上部照相机30所拍摄的关于上部区域的上部图像的影像地图，并将所创建的影像地图存储在存储装置41中。可选地，当工作命令通过键盘输入装置或从外部无线接收时，所述影像地图能够在任务执行之前产生。在产生了该影像地图后，在工作时，控制器40通过使用所创建的影像地图识别位置。即，当通过键盘输入装置或从外部输入工作或任务命令时，所述控制器40通过将上面的照相机30或前面的照相机32输入的当前图像和已存储的图像进行比较来识别当前的位置，并且命令驱动部件20沿着从当前位置到目标位置的移动路径移动。所述的工作命令信号包括净化或由照相机31、32进行监视的信号。
当所述空气净化机器人10沿着移动路径移动到目标位置时，所述驱动部件20被命令通过使用由编码器测量的移动距离和通过比较当前拍摄的图像和存储的影像地图所识别的当前位置计算移动误差，并补偿该误差，从而跟踪到达目标位置的移动路径。当所述的空气净化机器人在移动时，控制器40命令空气净化部件60按照工作命令信号进行操作。当吸入驱动源61由控制器40驱动时，空气通过吸入口63吸入并通过过滤器69从空气净化部件60中滤除，并且净化后的空气通过排放口65排放。因此，所述空气净化机器人10在预定区域周围移动时净化空气。
当使用者通过外部设备80输入使驱动部件20停止操作的信号时，所述空气净化机器人10在预定的位置停止，但是继续进行空气净化。当空气净化已经完成时，使用者通过所述外部设备输入工作停止的命令时，控制器40停止空气净化工作并使所述空气净化机器人10返回到初始位置。
前面的实施例和优点仅仅是示例性的，并不能解释为对本发明进行限制。对本发明的上述说明是试图进行描述，而不是用于限制权利要求的保护范围。对于本领域普通技术人员来说，许多可选方式、修改和变化是显而易见的。在权利要求书中，装置加功能的表达方式意图覆盖这里所描述的执行上述功能的结构，并且不仅是结构上的等同，而且是等同的结构。

Claims (15)

1、一种在预定区域周围移动时净化空气的空气净化机器人，包括：
机器人机身；
用于驱动设置在所述机器人机身下部的多个轮子的驱动部件；
设置在所述机器人机身内的空气净化部件，用于从净化区域吸入含尘空气、过滤空气和排放净化后的空气；以及
设置在机器人机身内、用于控制所述空气净化部件和所述驱动部件的控制器。
2、如权利要求1所述的空气净化机器人，其中所述的控制器同时控制所述驱动部件和所述空气净化部件，它允许所述机器人在净化的空气的同时在预定区域周围移动。
3、如权利要求1所述的空气净化机器人，其中所述的驱动部件包括：
设置在机器人机身内、并分别由提供给它们的电压驱动的一对驱动电机；
由所述一对驱动电机驱动旋转的一对主动轮；
跟随所述一对主动轮的一对从动轮；和
连接所述主动轮和所述从动轮的能量传输装置。
4、如权利要求3所述的空气净化机器人，其中所述的能量传输装置包括一个同步带。
5、如权利要求1所述的空气净化机器人，其中所述的机器人的机身连接到机身外壳上，并形成所述空气净化机器人的外部，并且所述的空气净化部分包括：
从所述预定区域吸入含尘空气的吸入驱动源；
连接到所述机身外壳一侧的吸入部分；
连接到所述机身外壳另一侧以排放净化后的空气的排放口；
设置在机器人机身内、并使吸入口到排放口相连通的空气净化管道；以及
设置在所述空气净化管道中、用于过滤吸入的空气的多个过滤器。
6、如权利要求5所述的空气净化机器人，其中所述的吸入口设置在机身外壳的前面部分的一个侧面。
7、如权利要求5所述的空气净化机器人，其中所述的吸入口设置在机身外壳的上面部分的一个侧面。
8、如权利要求6所述的空气净化机器人，其中所述的排放口设置在机身外壳的前面部分的另一个侧面。
9、如权利要求7所述的空气净化机器人，其中所述的排放口设置在机身外壳的前面部分的另一个侧面。
10、如权利要求6所述的空气净化机器人，其中的排放口设置在机身外壳的上面部分的另一个侧面。
11、如权利要求7所述的空气净化机器人，其中的排放口设置在机身外壳的上面部分的另一个侧面。
12、如权利要求5所述的空气净化机器人，其中的吸入驱动源设置在所述的空气净化管道的内部，以吸入空气。
13、如权利要求5所述的空气净化机器人，其中所述的多个过滤器包括：
用于从吸入的空气中滤除相对大的灰尘颗粒的第一过滤器；和用于除去微小的灰尘颗粒和异味的第二过滤器。
14、一种空气净化机器人系统，该系统包括用于驱动多个轮子的驱动部件，和用于控制所述驱动部件的控制器，还包括由所述控制器控制的空气净化部件，所述系统在自动地沿着预定的区域移动的同时进行空气净化。
15、如权利要求14所述的系统，其中所述的空气净化部件包括用于从预定区域吸入含尘空气的吸入驱动源，空气由此吸入的吸入口，用于排放净化后的空气的排放口，至少一个用于过滤吸入的空气的过滤器，并且，当所述的吸入驱动源由所述控制器驱动时，空气通过所述的吸入口吸入并通过所述的过滤器过滤，并且净化后的空气通过所述的排放口排放。
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