改進的機器人工作工具的制作方法

本申請涉及改進操作的機器人工作工具系統(tǒng)，特別涉及改進穩(wěn)健性并增加操作時間的機器人工作工具系統(tǒng)。

背景技術：

機器人工作工具(例如割草機，尤其是自動割草機)可設有用于保護布置在機器人工作工具的底面上的關鍵組件的滑板。例如，在操作期間，旋轉切割盤可使地面上存在的石塊向上加速并朝布置在割草機內(nèi)的昂貴部件(例如減速齒輪、電機等)加速。通過減震器或相似裝置懸置的其它工作工具可允許工作工具的底面在通過障礙物時與地面接觸。

為此，在工作工具的底面上設置了滑板，形成工作工具的保護蓋?；逋ǔＳ煞悄ノg性材料制成，以承受來自工作工具的操作區(qū)域中存在的各種物體的沖擊。

已知了經(jīng)由轂將滑板附接至底面，由此滑板覆蓋轂并從轂徑向向外延伸。轂還形成對工作工具的可旋轉切割盤的固定支撐；由于可旋轉切割盤從動旋轉軸徑向延伸出來，因此從動軸通過兩個軸承由滑板轂支撐。

因此，滑板轂是靜態(tài)的，而由于提供了兩個軸承，使得從動軸能相對于滑板輪轂旋轉。

滑板通過許多螺紋件附接至轂，螺紋件可插入轂的關聯(lián)螺紋凹口內(nèi)以固定滑板的位置。螺紋件必須插入轂內(nèi)，從而大大減少了軸承的可用空間。兩個軸承之間常常需要一定的軸向距離以確保軸承的壽命足夠長并降低噪聲級。切割設備的周圍環(huán)境因存在草、灰塵和水而非常嚴酷。為了延長軸承的壽命，密封軸承周圍的空間很重要。

因此，需要能夠克服上述缺點的機器人工作工具系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

本申請的教導的目的是通過提供包括機器人工作工具的機器人工作工具系統(tǒng)來克服上述問題。機器人工作工具包括靜止轂和由轂支撐的可旋轉軸，以及可釋放地附接至轂的轂蓋。機器人工作工具進一步包括從轂蓋徑向向外延伸的滑板，其中滑板布置在轂與轂蓋之間。

因此，可以通過迫使轂蓋抵靠轂而提供的夾緊動作來附接滑板?？裳貜较蛟诳尚D軸的外部設置用于相對于轂固定轂蓋的構件，由此增大的空間將可用于可旋轉軸與靜止轂之間的軸承。

在一個實施方案中，機器人工作工具為機器人割草機。在一個實施方案中，工作工具為機器人耕作設備。在一個實施方案中，機器人工作工具為高爾夫球收集工具。機器人工作工具也可以是吸塵器、地板清潔器、街道清掃機、除雪工具、掃雷機械人，或需要以有秩序且系統(tǒng)性或位置定向的方式在工作區(qū)域內(nèi)操作的任何其它機器人工作工具。

本申請的教導的目的還在于通過提供如上述布置的機器人工作工具系統(tǒng)來克服上述問題。

本申請的教導的目的還在于通過提供用于具有靜止轂和由轂支撐的可旋轉軸的機器人工作工具系統(tǒng)的方法來克服上述問題。該方法包括在所述轂上布置滑板，以及將轂蓋附接至轂的步驟，由此滑板從轂蓋徑向向外延伸。

在經(jīng)過富有創(chuàng)造性和洞察力的推理之后，本發(fā)明的發(fā)明人已意識到滑板通過轂蓋而附接至轂的機器人工作工具將會增加機器人工作工具的壽命，這是因為轂蓋可構造成使得其以非常有效的方式保護旋轉軸的軸承免受水和污垢的影響。

根據(jù)以下詳細公開、所附從屬權利要求以及附圖，所公開的實施方案的其它特征和優(yōu)點將顯而易見。

通常，除非文中明確限定，否則權利要求中使用的所有術語均應根據(jù)其在技術領域中的普通含義來理解。除非另有其它明確規(guī)定，否則所提及的“一/一個/該[元件、裝置、組件、構件、步驟等]”應開放式地解釋為系指包括至少一個該元件、裝置、組件、構件、步驟等的實例。除非明確說明，本文公開的任何方法的步驟不必須地以公開的準確順序進行。

附圖說明

將參考附圖進一步詳細描述本發(fā)明，在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本申請的教導的一個實施方案的機器人工作工具的示意性概略圖。

圖2示出了根據(jù)本申請的教導的一個實施方案的機器人工作工具系統(tǒng)的示意圖。

圖3是示出了根據(jù)本申請的教導的一個實施方案的機器人工作工具的部分的剖面圖。

圖4是示出了根據(jù)本申請的教導的另一個實施方案的機器人工作工具的部分的剖面圖。

圖5示出了根據(jù)本申請的教導的實施方案的方法。

具體實施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述所公開的實施方案，附圖示出了本發(fā)明的一些實施方案。然而，本發(fā)明可以許多不同的形式體現(xiàn)，而不應理解為局限于本文闡述的實施方案；而是這些實施方案通過實例提供以使本公開全面且完整，并且將本發(fā)明的范圍完全傳達給本領域的技術人員。在所有附圖中，相同附圖標記指示相同元件。

圖1示出了機器人工作工具100的示意性概略圖，其具有主體140和多個輪子130。在圖1中的示例性實施方案中，機器人工作工具100具有4個輪子130，分別為兩個前輪130'和兩個后輪130"。至少一些輪子130可驅動地連接到至少一個電機150。應注意，即便本文的描述著重于電機，但有可能替代地使用內(nèi)燃機與電機的組合。

在圖1的實例中，后輪130"連接至每一個電機150。這允許后輪130"彼此獨立地受驅動，從而使得能夠例如急轉彎。

機器人工作工具100還包括控制器110?？刂破?10配置成從存儲器120讀取指令并執(zhí)行這些指令，以控制機器人工作工具100的操作。

機器人工作工具100進一步具有至少一個傳感器170，在圖1的實例中存在兩個傳感器170，該傳感器布置成檢測磁場(未示出)。傳感器可檢測由通過邊界導線傳輸?shù)目刂菩盘栆鸬拇艌?更多關于充電站、控制信號和邊界導線的細節(jié)請參見以下參考圖2進行的描述)。這使得控制器110能夠確定機器人工作工具100是處于由邊界導線包圍的區(qū)域內(nèi)還是區(qū)域外。

控制器110連接至電機150以控制機器人工作工具100的推進，這使得機器人工作工具100能夠服務包圍的區(qū)域而不離開該區(qū)域。

機器人工作工具100還包括工作工具160，該工作工具可以是割草裝置，例如由割刀電機165驅動的旋轉刀片160。割刀電機165連接至控制器110，這使得控制器110能夠控制割刀電機165的操作。

在一個實施方案中，機器人工作工具100為機器人割草機。

機器人工作工具100還可具有(至少)一個電池180，從而為電機150和割刀電機165供電。用于從充電站(在圖2中以附圖標記210表示)的充電器(在圖2中以附圖標記220表示)接收充電電流的兩個充電連接器連接至電池180。

替代地，電池可以是太陽能充電。

圖2示出了機器人工作工具系統(tǒng)200的示意圖，機器人工作工具系統(tǒng)200包括充電站210和布置成包圍工作區(qū)域205的邊界導線250，工作區(qū)域205不一定是機械人系統(tǒng)200的一部分。

圖2中的機器人工作工具100為例如參考圖1公開的機器人工作工具100。充電站210具有充電器220，在本實施方案中，充電器220耦接至兩個充電連接器230。充電連接器230布置成與機器人工作工具100的相應充電連接器185協(xié)作，以為機器人工作工具100的電池180充電。

充電站210還具有或可耦接至信號發(fā)生器240，信號發(fā)生器用于提供將通過邊界導線250傳輸?shù)目刂菩盘?55(更多細節(jié)請參見圖3)。如本領域已知，電流脈沖255將在邊界導線250周圍產(chǎn)生磁場，機器人工作工具100的傳感器170將會檢測到磁場。當機器人工作工具100(或更準確地說，傳感器170)越過邊界導線250時，磁場的方向將會改變。因此，機器人工作工具100將能夠確定已越過了邊界導線。

現(xiàn)在轉至圖3，進一步詳細示出了機器人工作工具100的實施方案。如已描述的那樣，機器人工作工具100具有工作工具160，其在圖3中示為旋轉刀片，或切割盤160。切割盤160牢固地附接至由割刀電機165驅動的旋轉軸162。

為了保護機器人工作工具100的底面不受損壞，設置了滑板裝置300。割刀電機165的旋轉軸162由靜止轂310支撐。靜止轂310具有布置在中央的通孔312，旋轉軸162插入通孔312內(nèi)。還設置了球軸承或滾珠軸承形式的兩個軸承320，以允許旋轉軸162以最小的振動和/或摩擦損失旋轉。軸承320軸向(即在與旋轉軸162的縱向延伸平行的方向上)隔開。

滑板330夾緊在轂310與轂蓋340之間。從滑板330開始，其優(yōu)選設置成由能夠承受機械沖擊的固體材料制成的片狀結構?；?30在徑向方向上從轂310延伸出來。在圖3中可看出，滑板330的中心處具有圓形切口332，以便其能與轂310對準，而不會覆蓋旋轉軸162或軸承320。

轂蓋340用作滑板裝置300的關鍵部分(即軸承320)的封蓋。為此，轂蓋340的徑向延伸大于軸承320的徑向延伸。然而，圖3所示的實施方案包括了轂蓋340的徑向延伸也大于轂310的徑向延伸。

轂310具有圓柱部分314，圓柱部分向下(即朝滑板330)延伸，并設有螺紋。相應地，轂蓋340具有圓柱部分342，圓柱部分向上(即朝滑板330)延伸并設有相關的螺紋。因此，轂蓋340能作為旋擰和松脫螺母擰到轂310上。

為了密封滑板裝置300的關鍵組件(即軸承320)，設置了兩個O形環(huán)350、352。第一O形環(huán)350布置在滑板330與轂蓋340之間。由于轂蓋340擰到了轂310上，滑板330將抵靠轂310，即轂的平面部分沿徑向布置在螺紋部分314外部。由于設置了O形環(huán)350，滑板330將以密封方式牢固地固定，從而防止滑板330移動，并防止水或灰塵進入軸承320的區(qū)域。

在轂蓋340與轂310之間設置了另一O形環(huán)352以確保緊密連接。在該特定實施方案中，O形環(huán)352布置成與轂310的螺紋部分314相鄰。

滑板裝置300(包括轂310、滑板330和轂蓋340)使得例如在進行服務或更換切割盤160的情況下能非?？斓夭僮鳌］炆w340能很容易旋轉，以便從轂310松脫，由此可移除滑板330，從而暴露切割盤160。切割盤160例如能通過螺紋件或其它緊固件附接至旋轉軸162。通過以相反的順序進行相同步驟，很容易將滑板裝置300組裝到機器人工作工具100上。

現(xiàn)在轉至圖4，示出了機器人工作工具100的另一個實施方案。如已參考圖3描述的那樣，機器人工作工具100包括附接至旋轉軸162的旋轉切割盤160形式的工作工具160。旋轉軸162由割刀電機165(參見圖1)驅動。

還設置了滑板裝置300，其包括轂310、滑板330和轂蓋340。旋轉軸162由靜止轂310支撐，靜止轂310具有布置在中心的通孔312，旋轉軸162插入通孔內(nèi)。還以相同的方式設置了球軸承或滾珠軸承形式的兩個軸承320，如圖3所示。

滑板330夾緊在轂310與轂蓋340之間，并在徑向方向上從轂310延伸出來?；?30的中心處具有圓形切口332，以便其可與轂310對準，而不會覆蓋旋轉軸162或軸承320。

如圖4所示，轂蓋340通過螺紋件附接至轂310。轂310包括兩個或更多凹口316，凹口形成內(nèi)表面上具有螺紋的圓柱形膛孔。在存在兩個凹口316的情況下，凹口316優(yōu)選周向間隔例如180°，在存在三個凹口316的情況下，凹口優(yōu)選周向間隔120°，而在存在五個凹口316的情況下，凹口優(yōu)選周向間隔72°。轂蓋340設有相應的膛孔344以使得螺紋件能在螺紋件頭受支撐的同時延伸穿過轂蓋340。

為了方便安裝滑板裝置300，且為了在轂310與轂蓋340之間形成更穩(wěn)固的連接，轂310設有用于插入轂蓋340的相應凹口346內(nèi)的至少一個導銷318。應意識到，引導318很可能設置在轂蓋340上，因此要求轂310具有相應的凹口346。

在一個實施方案中，每一個導銷318周向地設置在兩個相鄰螺紋件膛孔316之間。

在圖4中可看出，滑板330設有若干切口334以允許螺紋件和導銷318延伸穿過滑板330。

此外，轂蓋340包括環(huán)形槽348，且轂310包括用于插入環(huán)形槽348的環(huán)形脊319。在優(yōu)選的實施方案中，O形環(huán)354設置在槽348內(nèi)，從而當張緊螺紋件使得轂310的脊319被按壓抵靠O形環(huán)354時形成密封。

現(xiàn)在轉至圖5，將描述用于機器人工作工具系統(tǒng)的方法400。機器人工作工具系統(tǒng)包括機器人工作工具，機器人工作工具具有靜止轂310和由轂310支撐的可旋轉軸162。方法400包括將滑板330布置到轂310上的第一步驟402，以及將轂蓋340附接至轂310的第二步404，由此滑板330從轂蓋340徑向向外延伸。因此，步驟404將會在滑板330上產(chǎn)生夾緊動作，以便滑板330牢固地固定至機器人工作工具。

以上已參考一些實施方案大體上描述了本發(fā)明。然而，本領域的技術人員很容易理解，與上述公開的實施方案不同的其它實施方案也同樣可能落在所附權利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。