专利名称：移动式机器人的制作方法图1以部分剖视图形式示出一个驱动装置是如何安装在一个半球状物形钢壳内部的，在这个实施例中驱动装置是一种球状物。图2示出一种紧固到机器人钢壳上的清洁用织物。图3示出一个真空抽吸装置是如何装配到机器人的钢壳上的。图4示出为实现规定面积的处理所花时间的模拟试验。图5示出钢壳的一个可供选择的实施例，及清洁用织物如何紧固到钢壳上。图6示出钢壳的一个可供选择的实施例。参见图1，图1描述了按照本发明所述的中心思想。一个可移动的机器人10通过将一个驱动装置12安装在钢壳14的内部形成，并安放在一个表面如地板16上。在所示实施例中，驱动装置由一个带球状物形外部框架的球状物12和一个内部传动机构组成。用一个球状物作为机器人的驱动装置是目前优选的实施例，但必须指出，其它驱动装置也可以用，例如采用轮子的驱动装置。中心思想是驱动装置不固定到钢壳上。
在球状物内部使用的传动机构(图中未示出)可以是任何种类的，因此本发明不包括传动机构本身。例如，可以用如WO99/30876，WO97/25239，及美国专利号Nos.4,733,737，4,726,800，4,541,814和4,501,569中所述的用于球状物的传动机构。传动机构具有使传动机构起动和停止的电子控制电路和一个电源例如蓄电池。用于球状物的目前优选的传动机构包括一个重块，该重块的位置可以利用驱动装置改变，并且这里重块沿着球状物的框架内部运动，以便当重块造成球状物的运动时球状物的重心改变。因此驱动原理是基于旋转的动量。
必须强调，提供一种便宜的移动式机器人是本发明的目的，并且机器人的运动方向因此而不加控制，即没有使用人工神经网络或“模糊逻辑”或存储器定向控制逻辑。
在一个优选实施例中，钢壳14是如图1所示的半球状物形，在朝地板方向转动的部分中具有一个直径，该直径稍大于球状物12的直径。钢壳14的高度优选的是也稍大于球状物12的直径。这在钢壳14和球状物12之间形成一个空间15。球状物12将在这个空间15内部运动，并且当球状物12推斥钢壳14时，球状物12和钢壳的联合作用将使sm kkd w 10运动。当机器人10撞击一个物体例如椅子腿或一部分墙壁时，机器人10的逃逸控制将根据无限数目的随机搜索。这意味着当机器人10撞击物体时方向会“随意地“变化。球状物12的运动动力学和它与墙壁相撞之间的联合作用也受空间15限制，即驱动装置和钢壳之间的碰撞使球状物获得任意的运动图形，而与机器人10碰撞的物体无关。样机试验表明，机器人10能很好地“脱离”地板上的实际障碍物。
球状物12的形式使其具有低摩擦力抵抗地板运动。球状物12可以用任何材料制造，但构成球状物12外表面的材料必须具有足够的抵抗地板的摩擦力，以便球状物12的旋转运动造成，球状物12相对于地板运动。
钢壳14可以用许多不同的方法制造。上述解决方案，参见图1，仅是一种可供选择的方案。在这个解决方案中，整个球状物都被钢壳包围。钢壳的另一些有代表性的实施例在下面说明。
本发明的另一方面涉及一种清洁用机器人。这里中心思想是能将清洁用装置固定到钢壳上。在这种“清洁用机器人”试验中，发明人表明，利用带静电织物，能有效地从待清洁的地板上除去灰尘和污物。
为了建立一个清洁机器人，必须能将清洁用装置固定到钢壳上。
因此，图2示出一种钢壳，安装在钢壳下面部分的是一种用于固定清洁用织物的Velcro(商标名)搭扣系统。
在图5和6中示出钢壳的可供选择的实施例。在图6中，钢壳不是一种半球状物形的包围整个球状物的帽，而不过是一个调节球状物运动面积范围15的框架20。这个框架具有一足够用于球状物和框架之间碰撞的高度，以便实施框架的运动。
而且，一个实施例在图5中示出，其中钢壳在朝地板方向旋转的部分中具有一个径向上向外延伸的部分28，以便形成一个清洁用织物30可以紧固于其上的表面。
本发明目前最优选的实施例是一种图5和6中所示部件的组合，即钢壳不过是一个框架，但具有用于紧固清洁用织物30的向外延伸的部分28。
清洁用织物可以固定到例如Velcro 26上(在大多数情况下，Velcro固定到钢壳上就足够了，因为织物材料本身经常自己附着到Velcro上)。这种解决方案意味着清洁用织物30放在钢壳14的一部分28和地板16之间受挤压，即织物安装在钢壳14自身的下面。因此，安装在清洁用织物中的是一个开口，以便驱动装置与地板接触。
部分28可以具有一圆形形状，但其它实施例也可以。例如，目前试验的是一个方形部分28，用一块方形织物30，看看这个沿着墙壁和拐角处清洁是否更有效。而且，应该提到，织物30的尺寸不必与部分28的形状相同。在一优选实施例中，织物比部分28延伸更远，以便织物的最外面部分更柔软(因为它不与部分28接触)，因此它可以在邻接的表面(如墙壁)向上移动一个小距离。
在另一个优选实施例中，将清洁用织物本身安装在钢壳上。这个如果将相对于钢壳具有相当大比重的设备固定到钢壳14上，例如用于真空清洁的装置，则钢壳可以装备有若干球状物/轮(图中未示出)向下朝向地板，以便减少钢壳对地板的摩擦。
如上所述，机器人10的运动图形由机器人与室内物体(椅子腿，墙壁等)之间所产生的碰撞，及由驱动装置和钢壳内部之间发生的碰撞操纵。因此，在一规定时间之后，机器人将以“任意的/随机”图形横跨地板运动。考虑到清洁装置的面积和范围，机器人的速度等，对其中一些参数如地板，家具(椅子腿和桌子腿，其它办公设备等)的面积和形状可以进行计算，以便可以估计在一规定时间将要处理的地板部分尺寸。例如，如果机器人能移动2小时，则可以估计至少一次处理地板的95％。
因为机器人不完全取代常规的清洁，所以估计例如95％在大多数情况下足够用。那么可以想象，在全体员工结束他们的工作日之后，在一个办公场所中机器人每天工作两小时。见下面例1。
除尘器可以例如用作清洁装置。优选的是用静电除尘器，并且这些静电除尘器可以在市场上买到。当静电除尘器推过地板时，它们将吸引尘粒。如上所述，这些除尘器的形状适合于与清洁用机器人一起的特殊应用，亦即可以装置有适合机器人的Velcro，并且它们具有一个适合于设置钢壳和/或驱动装置的开口。
如图2所示的这种类型清洁用装置可以是任何尺寸，但对于已研制出来的样机，球状物具有一10cm的直径，而钢壳用于朝地板方向旋转部分具有一约20cm的直径。
在图3中示出一个实施例，此处清洁设备是一种真空抽吸装置。在图3所示实施例中，钢壳本身成形为一种真空抽吸装置，因此驱动装置沿着地板的表面推动真空抽吸装置。另外优选的是，清洁用机器人很简单，并且为了形成真空抽吸作用，原则上具有两个室20和22就够了，其中一个风扇26形成一个负压力，以便利用许多朝下面向地板表面的开口24穿过一个单向阀23吸入空气并进入室20中。空气在从室20排出之前通过过滤器25过滤。
可供选择地，真空抽吸装置固定到图2或图6所示类型的钢壳上。
正如本发明参照作为清洁用机器人的应用所举例说明的，亦即装备有除尘器或真空吸尘器，应该强调指出，本发明的一般思想包括这样将带有传动机构的驱动装置安装在钢壳中，以便这些装置在一起产生横跨地板的运动。因此，本发明不限于清洁用的机器人，但如附图所示的这些清洁用机器人是本发明目前最优选的实施例。例1-模拟实施一种根据理论模型的模拟实验在图4中示出。
Atot总面积(cm2)Kb织物宽度(cm)Kh织物速度(cm/sec)A(i)覆盖面积(cm2)；i是一个系数每秒更新一次。
A(i+1)＝A(i)+(Kb×Kh)×Atot-A(i)
Atot每次次更新(亦即每秒)加上一个新的面积Kb*Kh，该新面积Kb*Kh用一个随已覆盖面积而减少的一个系数调整。在参数值Atot＝5m*6m＝30m2(300000cm2)，Kb＝20cm和Kh＝50cm/sec情况下，它将花11 1/2分钟来覆盖上述面积的90％。参见图4，图4示出静电除尘器所覆盖的面积与工作时间之间的关系。


一种移动式机器人，用于横跨一个表面随机运动，此处驱动装置安装在钢壳内部。清洁用设备如静电除尘物或用于抽真空的设备可以固定到钢壳上，以便移动式机器人起一种清洁用机器人的作用。