CN103976694A - 清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明示出且描述一种地面清洁机器人，其具有用于使地面清洁机器人在移行方向上移动经过待清洁表面的行走机构、清扫器、控制单元和用于立体测距的第一测量装置，其中设立用于立体测距的第二测量装置，其设立用于测定第二测量装置距第二空间角度内的多个表面单元的距离，第二空间角度是按照从第二测量装置出发的方式限定的，其中，第一测量装置和第二测量装置如此取向，即，移行方向延伸经过第一空间角度，而第二空间角度是相对于第一空间角度错开的，并且控制单元被设计用于依据利用这些测量装置测定的距表面单元的距离来生成和/或更新对清洁表面的显示。

Description

清洁机器人

技术领域

本发明涉及具有壳体的地面清洁机器人，其具有包括驱动装置的行走机构，行走机构用于使地面清洁机器人在移行方向上移动经过待清洁表面，还包括设立用于作用于待清洁表面的清扫器、控制单元和用于立体测距的第一测量装置，第一测量装置设立用于测定第一测量装置距第一空间角度内的多个表面单元的距离，第一空间角度从第一测量装置起被限定，其中该控制单元设立用于借助待清洁表面的显示引导地面清洁机器人经过待清洁表面并清扫所述待清洁表面。

背景技术

以下也简称为清洁机器人或机器人的地面清洁机器人是一种地面清扫机，适用于自动移动经过并清洁待清洁表面。不同于常见的地面清扫器，机器人未被指定为它由操作者主动引导经过待清洁表面。机器人本身确定它沿哪条路线移动经过待清洁表面和如何清洁该待清洁表面。对此，机器人显然需要大量传感器以便能借以掌握其周围环境，确切的说是距周围环境的距离。

DE 10 2011 004 319 A1公开一种清洁机器人，它具有包括驱动装置的、用于使清洁机器人移动经过待清洁表面的行走机构。该清洁机器人还具有清扫器并且具有多个测距传感器。此时，该传感器不仅是红外传感器，而且是超声波传感器，借此来确定距表面单元如墙壁或设备物体的逐点距离。

以下，表面单元首先是指待清洁表面的一部分，要确定至该部分的距离。但它也可以是位于待清洁表面上的物体的表面部分，或者例如是墙壁面的界定待清洁表面的部分。

此外，DE 10 2011 004 319 A1所公开的清洁机器人只采用这样的测距装置，即，借此能分别确定距仅一个位于空间角度内的表面单元的距离，该测距装置可在该空间角度内确定距离。因而不利的是需要许多测距装置，它们仅能以高昂成本被分析，以由此生成清洁机器人移行指令。另外，只以很粗略的扫描场来检测清洁机器人周围环境，这是因为这些传感器的数量受到限制。因此只能有限地实现机器人的准确引导。

另一种地面清洁机器人由US6,667,592B2公开。该清洁机器人具有例如呈激光传感器或超声波传感器形式的多个测距装置。不同于只能以点的方式测定清洁机器人周围环境的超声波传感器，激光传感器允许测定一个平面内的距周围环境的距离，该平面的走向例如平行于待清洁表面或与该待清洁表面成一个角度。换句话说，激光传感器允许测定一维距离。但无法由激光传感器检测位于被检平面外的环境中障碍物。

最后，US8,150,650B2公开一种清洁机器人，它具有光学传感器，借此记录下清洁机器人周围环境的图像。可从图像中获得的信息与立体传感器的信息相比较，以揭示所谓地标的位置。通过这种方式，清洁机器人可以移动经过已知的待清洁表面。不过，无自身主动照明的光学传感器的使用是不利的，这是因为需要充分照亮清洁机器人在其中移动的空间。但是，可见光谱范围内的主动照明是不利的，因为由此可能让人感觉晃眼。

发明内容

因而，本发明的任务是提供一种地面清洁机器人，它避免了从现有技术中已知的至少一部分缺点。尤其是，该地面清洁机器人应能够移动经过未知的待清洁表面并同时不依赖于充分照明该待清洁表面。

该任务将通过一种地面清洁机器人来完成，它具有用于立体测距的第二测量装置，第二测量装置设立用于测定第二测量装置距第二空间角度内的多个表面单元的距离，第二空间角度是按照从第二测量装置出发的方式被限定的，其中，第一测量装置和第二测量装置如此取向，即，移行方向延伸经过第一空间角度，而第二空间角度是相对于第一空间角度错开的，并且控制单元被设计用于依据利用这些测量装置测定的距表面单元的距离生成和/或更新对待清洁表面的显示。

根据本发明的地面清洁机器人包括壳体，可在壳体内设有多个组件。其中包括各种不同的传感器装置、马达、污物容器、清水槽、污水槽和从现有技术的地面清洁机中已知的其它所需的零部件。在壳体下方设有包括驱动装置的行走机构，其用于使地面清洁机器人在移行方向移动经过待清洁表面。以下，机器人的移行方向可以理解为这样的方向，即，该方向平行于机器人在待清洁表面上在其前行方向上的运动轨迹的切线延伸。

在根据本发明的地面清洁机器人中，该驱动装置不仅用于前进或后退，而且也能借此确定机器人移动的方向。此时，方向改变可以通过可绕垂直于待清洁表面延伸的轴线转动的轮子来实现，或者通过以不同的速度或按照不同的转动方向驱动多个轮子来实现。

另外，该清洁机器人最好在壳体下方具有清扫器，清扫器设立用于作用于该待清洁表面。清扫器例如可以是干式工作的清扫器如清扫辊，或者也可以是湿式清扫器。这种清扫器由现有技术充分公开了。

另外，设有控制单元，该控制单元设立用于担负起地面清洁机器人的控制。控制单元例如可以执行清扫器的启动和停用，但尤其设计用于引导地面清洁机器人经过待清洁表面，从而能清洁该待清洁表面。为此，该控制单元利用对待清洁表面的显示。该显示例如可以是地图，在地图中记录下待清洁表面的尺寸以及其包含的设备物体和障碍物的位置和尺寸。该显示例如可以被存储在该控制单元的存储器中。此时，任何数据格式均可被用于存储。术语“控制单元”应广义理解。它不局限于电子元件的唯一的空间相关布置，而是包含地面清洁机器人的所有的且尤其也是空间分散的组件，这些组件至少部分担负起控制地面清洁机器人的部分的任务。

而且，设有用于立体测距的第一和第二测量装置，它们设立用于测量该测量装置同时距第一和第二空间角度内的多个表面单元的距离。立体测距是在空间角度内的多个表面单元的距离测量，其中，在该空间角度内多于两个的表面单元直接邻接至少一个表面单元，这些表面单元距测量装置的距离可被测量。因此，这样的测量装置不仅可测定线性布置的多个表面单元，而且能测量面状布置的多个表面单元。而且，第一和第二测量装置与超声波传感器的区别例如在于，它们在由其观测的空间角度内只关于对应于该空间角度的唯一表面单元通报，没有同时测量距多个表面单元的各自距离。

用于立体测距的第一和第二测量装置优选具有光源、摄像机和分析装置。光源能发出波长在780nm至3000nm且优选是780nm至1200nm范围内的光。光源所发出的光利用光栅照亮设置在各空间角度内的表面单元。摄像机拍摄在空间角度内由表面单元反射的由光源发出的光。分析装置设立用于根据由这些表面单元反射的光栅来确定地面清洁机距这些表面单元的距离。

用于立体测距的测量装置的这种设计是有利的，这是因为使用光来测距，所述光以人眼不可见的波长范围来发出。为此，滞留于清洁机器人区域内的人员没有被该光源晃眼或干扰。但也可以想到采用其它的立体测距用测量装置，其例如涉及体视方法或“渡越时间（Time-of-Flight）”测量，只要该测量装置适用于测量该测量装置距在一空间角度内的多个表面单元的距离或者说执行立体测距。

第一和第二空间角度或者说用于立体测距的第一和第二测量装置如此取向，即，移行方向延伸经过第一空间角度，而第二空间角度是相对于第一空间角度错开的。第一测量装置的取向保证了测量移行方向周围的区域，就是说恐怕会直接撞上障碍的区域。第二测量装置测量进一步远离移行方向的区域，从而在此能确定关于待清洁表面尺寸的进一步信息。

该控制单元利用由第一和第二测量装置记录下的数据，以更新和/或生成对待清洁表面的显示。如果清洁机器人移动经过未知的待清洁表面，则由测量装置记录下的距表面单元的距离被用于第一次形成对待清洁表面的显示，基于该显示，该控制单元能引导清洁机器人经过待清洁表面。如果清洁机器人移动经过已知的表面，则该数据一方面被用于实现在现有的显示中确定清洁机器人位置的控制，如果例如该物体已经在该表面上移动还被用于检查和或许更新对待清洁表面的显示。因此，该控制单元能随时访问在第一和/或第二空间角度内的区域中的待清洁表面的当前显示。

使用两个立体测距用测量装置是有利的，这是因为可通过此方式测定一个较大组合的空间角度，可以在该空间角度内测量距多个表面单元的距离并能确定其位置。因此，在组合的空间角度内连续更新对待清洁表面的显示。此时，由测量装置测定的距离不仅用于发现并绕过障碍物，而且用于在原先建立的空间显示中确定方位。

通过监控大的空间角度，尤其可以实现清洁机器人能非常靠近墙壁还有角落地清洁。在从现有技术中已知的地面清洁机器人中，必须遵守距墙壁和其它障碍物的最小距离，以使用于测距的测量装置能获得足够的信息来实现空间方位确定和足够精确地测量待清洁表面。通过扩大被测空间角度，本发明的地面清洁机器人例如也能在移行方向上小于最小距离，以检测测距用第一测量装置的障碍，因为测距用第二测量装置还提供足够多的数据以更新地图和在待清洁表面上确定方位。

本发明的清洁机器人可以除了自动或者说自主表面清洁外还在一个示例性的实施方式中以手动方式来操作。换句话说，清洁机器人可以被置入这样的模式，即，在该模式中操作者负责控制。操作者能为此或是像在现有技术已知的手控式地面清洁机中那样跟在地面清洁机器人后面，或是坐在地面清洁机器人上，就像也由现有技术的驾乘式清洁机器中已知的那样。

在一个优选实施方式中，清扫器按照垂直于移行方向且平行于待清洁表面的方式朝向第一侧超出壳体，或者以该侧面平齐封闭。用于立体测距的第二测量装置如此取向，即，第二空间角度位于地面清洁机器人的背离第一侧的一侧，其位于地面清洁机器的移动轨迹之外，并且该移动轨迹不与第二空间角度相交。

在此优选实施方式中，该清洁机器人的清扫器如此布置，即，它在第一侧突出壳体外或者说与壳体侧向平齐。该布置形式就本身而言已经是有利的，这是因为可以沿侧向特别近地经过墙壁、边缘和其它物体并进行清洁，而不存在损伤地面清洁机器人壳体的危险。为了实际上也清洁尽量大部分的待清洁表面，地面清洁机器人最好离其第一侧尽量近地经过墙壁和其它物体。

在此实施方式中，用于立体测距的第二测量装置如此取向，即，第二空间角度位于背离第一侧的地面清洁机器人侧并且无法再测定移动轨迹。地面清洁机器人的移动路径或移动轨迹在此应该是指这样的待清洁表面区域，即，该区域由在机器人沿其瞬时移行方向运动时该壳体投射到待清洁表面来确定。地面清洁机器人的壳体因此会在沿移行方向直线运动时撞上布置在移动轨迹之中或之上的物体。因而第一测量装置最好如此取向，即，它在移行方向上且在地面清洁机器人的移动轨迹区域内测量表面单元。

在此实施方式中，第二测量装置还如此构成，即，利用第二测量装置能测定距表面单元的距离，该表面单元布置在背离第一侧的移动路径侧或地面清洁机器人侧。也就是说，第二测量装置不测定距当地面清洁机器人不改变方向地继续移动时在其第一侧所经过的表面单元的距离，而是在相反一侧。在移动路径或地面清洁机器人的第一侧的距表面单元的距离例如可通过第一测量装置或通过其它的相应取向的测量装置来测定。

第二测量装置的这种布置是特别有利的，因为如上所述，利用该第一侧尤其尽量近地经过墙壁和其它障碍物地，以实现全面的清洁。因此，地面清洁机器人尤其将其移行方向改变至背离第一侧的方向。该区域将利用根据本发明所布置的第二测量装置来测定，从而可随时完全由控制单元判断转向可能性。该任务无法由第一测量装置单独承担，这是因为可由第一测量装置测定的空间角度太小。

除了检测障碍物外，所述测量装置还用于地面清洁机器人的空间方位确定和位置测定。障碍物的再识别容许该控制单元在地图内确定清洁机器人位置以及其移行方向和进而方位。在许多常用的立体测距用测量装置中须遵守最小距离以便能测距。如果清洁机器人直接移动经过墙壁，则一般不小于最小距离并且测量装置根本不提供可被用来确定空间方位和/或测定位置的数值。立体测距用第二测量装置背离第一侧的取向因此提高了可测量附加物体且改善空间位置测定和方位确定的概率。

在其它示例性实施方式中，地面清洁机器人具有用于立体测距的第三测量装置，其设立用于确定测量装置同时距多个表面单元的距离，并且如此取向，即，只能测量距设置在地面清洁机器人的第一侧且最好在移动轨迹之外的表面单元的距离。由此一来，可以建立待清洁表面的非常详细的显示并且尤其精确地获得在第一侧的距表面单元的距离。第三测量装置尤其在这样的地面清洁机器人的实施方式中是有利的，即，其清扫器也朝向背离第一侧的一侧超出该壳体。这样的清洁机器人能利用两侧同样贴近地移动经过障碍物，以清洁该待清洁表面。因此，当清洁机器人以背离第一侧的一侧小于第二测量装置距障碍物的最小距离且因而允许全面清洁该表面而不必容忍待清洁表面显示的质量降低时，第三测量装置提供待清洁表面的补充记录信息。另外，如此配备的地面清洁机器人在挑选经过待清洁表面的路径方面是很灵活的。

在另一个优选实施例中，该地面清洁机器人具有用于立体测距的第四测量装置，其设立用于确定测量装置同时距多个表面单元的距离，并且它如此取向，即，它测量这样的表面单元，其布置在与移行方向相反的方向上或者说布置在地面清洁机器人的后面。当地面清洁机器人应该至少也倒退一段较短路程时，这种布置结构是特别有利的。另外，第四测量装置将提高地面清洁机器人的位置测定精度以及改善在待清洁表面上的障碍物的测定。

在另一个优选实施方式中，用于立体测距的第一测量装置的光源和用于立体测距的第二测量装置的光源是脉冲化的。第一测量装置的光源如此与第二测量装置的光源相关联，即，在第二测量装置的光源发光时，第一测量装置的光源不发光。通过这种方式可保证总是只有一个光源当前发光。借此阻止光源光栅重叠和错误测距。

还优选的是，第一和第二空间角度彼此水平相邻（即，平行于待清洁表面的平面彼此相邻），但不重叠。这是有利的，因为可以监控距在一个特别大的组合空间角度内的多个表面单元的距离，并且即没有脉冲化和相关的光源，也没有光栅重叠的危险。

还优选的是该地面清洁机器人具有清扫器，其在移行方向上至少部分布置在行走机构前方，该清扫器具有盖，所述盖在移行方向上平行于待清洁表面和/或垂直于该移行方向地超出该壳体。

尤其是该清扫器可以在盖下方具有一个或多个转动的清扫刷。

此时进一步优选的是在清扫器的盖上设置下行保护装置。下行保护装置具有测距装置且最好是超声波传感器，其取向基本垂直于待清洁表面并且能借助于测距装置测定下行保护装置与在移行方向上位于地面清洁机器人的壳体之前的表面单元的距离，其中，下行保护装置设立用于发出停止信号给控制单元。

根据本发明的仅最好安置在清扫器的盖上的下行保护装置是有创造性的独立构思，其也能被用在其它地面清洁机器人或者还有具有行走机构和安装在其上的清扫器的常见的地面清洁机中。下行保护装置优选由指向上的超声波传感器或红外传感器构成。它可以安置在清洁机器人的刷头盖上。在替代实施方式中，测距装置安置在清洁机器人的其它构件上。此时重要的是，该构件尽量贴近超出待清洁表面并且在平行于待清洁表面的方向上超出清洁机器人的壳体。

利用下行保护装置可以测定在待清洁表面上方突入清洁机器人的移动路径中的表面单元。这些表面单元无法被靠近地面的测距装置或者由其设立用于测定待清洁表面的测距装置同时测量。

如果下行保护装置的测距装置测定出地面清洁机器人将会撞击或碰撞的表面单元，则下行保护装置最好发送停止信号给控制单元，随后该控制单元马上停止地面清洁机器人。下行保护装置因此是紧急停止机构，其防止撞上突入地面清洁机器人的移动路径中的物体。

还优选的是，可利用下行保护装置来测量一表面单元的距离，该表面单元在地面清洁机器人接近时至少暂时布置在第一或第二空间角度的一个范围内，具体而言，距第一或第二测量装置的距离小于第一或第二测量装置能确定的最小距离。如果用于立体测距的第一和第二测量装置布置在该地面清洁机的高位点并且向下指向待清洁表面，突入清洁机器人的移动路径中的表面单元通常只在撞上清洁机器人前不久进入第一或第二空间角度。但用于立体测距的第一和第二测量装置受限于它们能测距的某个范围。换句话说，它们只能在比最小距离更远时测距。如果突入清洁机器人移动路径中的表面单元在最小距离内突入第一或第二空间角度中，则它无法再用立体测距用第一或第二测量装置来测量。而且为了避免碰撞，如此布置该下行保护装置，即，它测量该表面单元并且给控制单元提供表面单元距离，从而它能引导清洁机器人绕过该表面单元。

在另一个优选实施方式中，地面清洁机器人具有最好布置在清扫器的盖上的一个或多个侧向测距装置，每个侧向测距装置能确定清扫器距表面单元的垂直于移行方向且平行于待清洁表面的的距离。控制单元被设计用于依据利用所述一个或多个侧向测距装置测定的距离生成和/或更新对待清洁表面的显示。

侧向测距装置也是有创造性的独立构思，其也可被用在包括行走机构和安装在其上的清扫器的常见的地面清洁机中。该侧向测距装置安置在尽量深的点上，该点在一个平行于待清洁表面且垂直于移行方向的平面内超出地面清洁机器人的壳体。该侧向测距装置是有利的，这是因为通过此方式能非常近地经过墙壁或待清洁表面的其它边界，从而也可以在角落或边缘处彻底清洁该待清洁表面。从现有技术中已知的地面清洁机通常只能清洁到距墙壁和边缘有一定距离的程度，因而总是留有未清洁区域。

侧向测距装置布置在清扫器的盖上乍看上去是不利的，因为清扫器遇到比例如清洁机器人壳体强许多的振动和颤动。但该缺点将通过侧向测距装置以此布置在待清洁表面上方的短距离来抵消。通过近地面布置，可以使用测距装置例如超声波传感器或红外传感器，其具有很窄的张开锥角或者说可测量在很窄的空间角度内的表面单元。该张开锥角最好如此取向，即，它只在可由传感器测定的最大距离之外，更好的是没有碰上待清洁表面。

因此，本发明的侧向测距装置能测量这样的表面单元，它们仅略微高出待清洁地面例如墙壁踢脚板，因而该地面清洁机器人能特别近地移动靠近墙壁。此外，它避免了测距装置具有宽的张开角度或具有指向地面的张开角度的缺点。这种装置通常错误测定待清洁表面上的已非常平的凸起或甚至凹坑例如接缝，该地面清洁机实际上能顺利越过该接缝，因而阻止完全清洁整个待清洁表面。因为本发明的侧向测距装置最好不测量该待清洁表面，因而解决了在现有技术中一般出现的问题。

还优选的是清洁机器人具有陀螺仪，在此可利用陀螺仪测定地面清洁机器人绕垂直于待清洁表面延伸的轴线的转动。该轴线也被称为清洁机器人的竖轴。

还优选的是行走机构具有内置的编码器，借助于所述编码器可求出所走过的路程。在另一优选实施方式中，该控制单元设立用于依据用陀螺仪测定的转动和用编码器求出的路程来确定在待清洁表面的显示中的地面清洁机器人的位置。

附图说明

以下将结合表示优选实施例的示意性附图来描述本发明，其中：

图1是本发明的地面清洁机器人的实施例的透视图；

图2是本发明的地面清洁机器人的实施例的侧视图；

图3是本发明的地面清洁机器人的实施例的俯视图；

图4是地面清洁机器人的实施例的主视图。

具体实施方式

图1-4示出了地面清洁机器人或清洁机器人1的实施例。清洁机器人1包括安置在行走机构5上的壳体3。行走机构5具有与多个轮子7相连的驱动装置。这些轮子7彼此无关地可围绕轴线被驱动，该轴线平行于待清洁表面8延伸。为了改变清洁机器人1的运动方向，这些轮子7能以不同的速度或转动方向被驱动。而且，另外两个轮子9可绕竖轴转动地安置就位。在此，竖轴垂直于待清洁表面8延伸。

另外，在壳体3下方设有清扫器11，清扫器11朝向第一侧12且在移行方向14上超出壳体3。与此相关，地面清洁机器人1的移行方向14是指这样的方向，即，其平行于地面清洁机器人1在待清洁表面8上的运动轨迹在其前进方向上的切线延伸。

清扫器11呈刷头13、15状，其具有被驱动转动的清扫刷13和盖15。刷头13、15和进而该清扫器11在移行方向14上布置在行走机构5之前且部分设于壳体3之前并且能够相对于壳体3或行走机构5升降移动，以可选择地使刷头13、15和进而清扫器11作用于待清洁表面8。清扫器11还包括呈吸足（Saugfuβes）17形式的收集装置17，借助于收集装置17能从待清洁表面8吸走污物和污水。由收集装置17吸收的液体被汇集在可枢转安置在壳体内的污水槽19内。为了改善地面清洁机器人1的清洁作用，可通过设置在刷头13、15内的进水口来施加水、清洁液或者水和清洁液的混合物。

另外，地面清洁机器人1还具有示意性示出的控制单元23，其设立用于借助对待清洁表面8的显示来引导地面清洁机器人1。为此，控制单元23能够控制清洁机器人1的移动速度和移行方向14以及清扫器11的投入使用。控制单元23例如可以确定轮子7转动和进而或许移行方向14改变的速度和方向。

然而，地面清洁机器人1也可以借助于安置在壳体3后部上的把手24用手来操纵，其中，在把手24区域内设有用于驱动装置的控制件，从而机器人也能像常见的地面清洁机那样工作。

在壳体3上安置有多个超声波和红外传感器25。每个所述传感器25可以确定距位于空间角度27内的一表面单元的距离，该空间角度27由传感器25测量。传感器25所测得的距表面单元的距离被传输给控制单元23，控制单元在计算进一步路程时考虑所述距离。

另外，地面清洁机器人1还具有用于立体测距的第一和第二测量装置29、31。第一测量装置29设立用于同时测定或者说确定测量装置29距在第一空间角度33下的多个表面单元的距离。第二测量装置31相应设立用于测定测量装置31距在第二空间角度35下的多个表面单元的距离。

就此而言，立体测距是指距一个表面的多个表面单元的距离的测量，在这里，多于两个的表面单元直接邻接该表面的至少一个表面单元，这些表面单元距该测量装置的距离可被测量。因此，这样的测量装置不仅能测定线性布置的多个表面单元，而且能测定面状布置的多个表面单元。

在此优选实施例中，每个测量装置29、31具有一个光源，该光源例如发出波长约为830nm的光。但还是可以想到采用这样的光源，即，其发出的光具有在红外范围内的不同的波长。光源发出的光用光栅且在这种情况下是点光栅照亮设置在相应空间角度33、35内的表面单元。光栅例如可以通过薄膜来产生。红外光源的使用是有利的，因为该清洁机器人不依赖待清洁表面8的充分的外部照明，但同时也没有发出可能晃眼的光。

根据此实施例，测量装置29、31还具有摄像机，利用摄像机能拍摄由该表面单元在相应空间角度33、35内反射的原先由各光源发出的光。也设置在测量装置29、31内的分析装置从由表面单元反射的光栅算出测量装置29、31距表面单元的距离。这样的测量装置29、31例如以的商品名销售。

第一测量装置29的光源和第二测量装置31的光源最好是脉冲化的，并且第一测量装置29的光源如此与第二测量装置31的光源相互关联，即，在第二测量装置31的光源发光时，第一测量装置29的光源不发光。可以通过这种方式保证了分别只有一个光源当前发光。借此可靠阻止光源光栅重叠和错误测距。

第一和第二空间角度33、35垂直于待清洁表面8地具有相同的延伸距离。换句话说，这些测量装置29、31在空间角度33、35具有相同竖向延伸距离的情况下以相同的角度相对于待清洁表面8倾斜。空间角度33、35水平相邻，但如图3的俯视图所示未重叠，因而相互错开。通过这种方式，第一和第二测量装置29、31的光栅有利地没有干涉，即，第一测量装置29所产生的光栅未被第二测量装置31测定，反之亦然。还如图3所示，第一测量装置29如此布置，以使移行方向14延伸经过第一空间角度33。另外，测量装置29、31例如能分别具有另一个摄像机用于拍摄可见光谱范围内的辐射。该摄像机的数据尤其可被用于准确分类障碍物。

因此，第一测量装置29如此取向，即，它测量布置在地面清洁机器人1的移动轨迹36中且位于地面清洁机器人1的第一侧12上的表面单元。地面清洁机器人1的移动路径或移动轨迹36在此应该是指待清洁表面8的这样的区域，即，该区域通过在机器人1沿其瞬时移行方向14笔直运动时该壳体3投射到待清洁表面8上来确定。

第二测量装置31还如此取向，即，它只测定待清洁表面8的设置在移动轨迹36外的且布置在背离第一侧12的地面清洁机器人1侧上的表面单元。尤其是第二测量装置31如此取向，即，第二空间角度35位于背离第一侧12的地面清洁机器人1侧，布置在其移动轨迹36外并且移动轨迹36不与第二空间角度35相交。

第一和第二测量装置29、31所测定的待清洁表面8的空间角度33、35垂直于待清洁表面8如此取向，以使在清洁机器人1的整个高度上测定进入移动路径36的障碍物，以避免撞上这样的障碍物，但尽量不测定清洁机器人1能在其下方移动经过的障碍物。测量装置29、31还如此取向，以使在移行方向14上在清洁机器人1前方约1米至3米的距离利用最高分辨率来测定待清洁表面8。第一和第二测量装置29、31的布置因此允许尤其非常详细地测定地面清洁机器人1的周围。第二测量装置在此尤其用于测定清洁机器人1的转弯区。因为清扫器11的布置方式，它尤其以第一侧12移动接近墙壁或其它物体并因而必然尤其转向与第一侧12对置的一侧。

控制单元23设计用于利用对待清洁表面8的显示引导清洁机器人1经过该待清洁表面并且清洁该表面8。表面8的显示例如能以地图形式实现。地图可在清洁过程之前被提供给清洁机器人1。在这种情况下，清洁机器人1将由立体测距用测量装置29、31和传感器25所测得的距表面单元的距离用于连续更新对表面8的显示以使其适应表面变化。或者，该表面8的显示也可以自动由控制单元23根据测量装置29、31所测定的空间距离和位置来产生或生成。在任何情况下，地图均可以任何数据格式被存在控制单元23的存储器中。

控制单元23具有陀螺仪37，利用陀螺仪37能测量清洁机器人1围绕竖轴的转动。另外，这些轮子7具有编码器39，其测量轮子7的转数和进而清洁机器人1已走过的距离。控制单元23设立用于根据用陀螺仪37和编码器39记录下的数据连同用测量装置29、31测得的距离来确定在待清洁表面8的显示中的地面清洁机器人1的位置和取向。

另外，地面清洁机器人1具有一个下行保护装置41和两个侧向测距装置43、45。下行保护装置41和侧向测距装置43、45是有创造性的独立构思。这两个构思不局限于应用在地面清洁机器人中，而是能通用在这样的地面清洁机中，其包括或许带有驱动装置的行走机构和安装在行走机构上的清扫器。

另外，在呈刷头13、15状的清扫器11的盖15上设有下行保护装置41。它包括呈超声波传感器49形式的测距装置，其取向基本垂直于待清洁表面8。超声波传感器49的取向此时涉及这样的方向，即，在该方向上该超声波传感器49发出超声波场51。超声波传感器49安置在该地面清扫器的这样的点上，即，该点平行于地面清洁机器人1的移行方向14地位于壳体3之前。

超声波传感器49测量位于清洁机器人1的移动路径36中的表面单元。下行保护装置41可以与控制装置23相连，该控制装置23将由超声波传感器49测定的表面单元距离纳入对待清洁表面8的显示中并且在引导该地面清洁机器人1时予以考虑。

下行保护装置41是有创造性的独立构思，它也能用在例如不具有刷头13、15的、超出壳体3的盖15的其它地面清洁机器人或地面清洁机上。下行保护装置41在这种情况下安置在地面清洁机器人的这样的构件上，即，其尽量靠近待清洁表面8布置并且在平行于待清洁表面8的一个表面内超出该壳体3。

另外，地面清洁机器人1在刷头13、15的盖15上具有两个侧向测距装置43、45。每个侧向测距装置43、45包括呈超声波传感器53、55形式的用于确定距表面单元的距离的装置。超声波传感器53、55如此取向，即，由其以张开锥角57、59发出的超声波场基本平行于待清洁表面8且垂直于移行方向14地被发出。超声波传感器53、55因此能确定地面清洁机器人1距平行于移行方向14延伸的表面例如墙壁或台架的距离。因为超声波传感器53、55布置在刷头13、15的盖15上，故它们只高出待清洁表面8几厘米且尤其有利地适用于引导地面清洁机器人1非常近地移动靠近墙壁和例如踢脚板并且保证全面彻底地清洁该表面8。

通过近地面布置，可以使用这样的测距装置53、55，即，其具有非常窄的张开锥角59或者说它能测量在非常窄的空间角度内的表面单元。

张开锥角57、59如此取向，即，其只在可由传感器测定的最大距离之外，更好的是完全没有碰到待清洁表面8。本发明的侧向测距装置43、45因此可以测定这样的表面单元，其仅略高于待清洁地面8布置，就像例如墙壁踢脚板，从而地面清洁机器人1能移动至非常靠近墙壁。此时，它避免具有宽的张开角度的或者具有指向地面的张开角度的测距装置的缺点。这种装置通常错误地测量待清洁表面8上的已非常平的凸起或甚至凹坑例如接缝，该地面清洁机实际上能顺利越过该接缝，并因此阻止完全清洁整个待清洁表面8。

侧向测距装置43、45也是有创造性的独立构思，它也能用在其它的地面清洁机器人或者地面清洁机上。该侧向测距的特点是侧向测距装置43、45直接设置在刷头13、15上，其大多垂直于移行方向14地超出地面清洁机或清洁机器人1本身并且尽量靠近地面布置。装置43、45在刷头13、15上无疑遇到比布置在地面清洁机的壳体3上更强烈的振动。但装置43、45近地面布置的优点总体上占优。

已参照既能被操作而自动行驶且也可由跟在地面清洁机后的人来操作的地面清洁机描述了本发明的地面清洁机器人1的这个实施例。但是，本发明不局限于这样的地面清洁机。它也能被拓展到这种地面清洁机，即，操作者坐在或站在其上或者说同乘尤其是驾乘式机器。

Claims (15)

1.一种具有壳体（3）的地面清洁机器人（1），其具有：

包括驱动装置的行走机构（5），其用于使所述地面清洁机器人在移行方向（14）上移动经过待清洁表面（8），

清扫器（11），其被设立用于作用于所述待清洁表面（8），

控制单元（23），以及

用于立体测距的第一测量装置（29），其被设立用于在第一空间角度（33）内测定第一测量装置（29）距多个表面单元的距离，所述第一空间角度是按照从第一测量装置（29）出发的方式限定的，

其中，所述控制单元（23）被设立用于借助对所述待清洁表面（8）的显示来引导所述地面清洁机器人（1）经过所述待清洁表面（8）并且清洁所述待清洁表面（8），

其特征在于，

设有用于立体测距的第二测量装置（31），其被设立用于测定第二测量装置（31）距第二空间角度（35）内的多个表面单元的距离，所述第二空间角度是按照从第二测量装置（31）出发的方式限定的，

所述第一测量装置（29）和所述第二测量装置（31）如此取向，即，所述移行方向（14）延伸经过所述第一空间角度（33），而所述第二空间角度（35）是相对于所述第一空间角度（33）错开的，

所述控制单元（23）被设计用于依据利用这些测量装置（29，31）测定的距表面单元的距离来生成和/或更新对所述待清洁表面（8）的显示。

2.根据权利要求1所述的地面清洁机器人（1），其特征在于，所述清扫器（11）按照垂直于所述移行方向（14）且平行于所述待清洁表面（8）的方式朝向第一侧（12）超出壳体（3）或与所述壳体对齐，并且

所述第二测量装置（31）如此取向，即，所述第二空间角度（35）位于所述地面清洁机器人（1）的背离第一侧（12）的一侧，所述第二空间角度位于所述地面清洁机器人的移动轨迹（36）之外，并且所述移动轨迹（36）不与所述第二空间角度（35）相交。

3.根据权利要求1或2所述的地面清洁机器人（1），其特征在于，所述第一和第二测量装置（29，31）具有光源、摄像机和分析装置，

所述光源发出波长在780nm至3000nm范围内的光并且用光栅照射布置在空间角度（33，35）内的表面单元，

所述摄像机拍摄在空间角度（33，35）内由所述表面单元反射的由所述光源发出的光，并且

所述分析装置被设立用于根据由这些表面单元所反射的光栅来确定所述测量装置（29，31）距这些表面单元的距离。

4.根据权利要求3所述的地面清洁机器人（1），其特征在于，所述第一测量装置（29）的光源和所述第二测量装置（31）的光源是脉冲化的，并且

所述第一测量装置（29）的光源如此与所述第二测量装置（31）的光源相关联，即，在所述第二测量装置（31）的光源发光时，所述第一测量装置（29）的光源不发光。

5.根据前述权利要求之一所述的地面清洁机器人（1），其特征在于，所述第一和第二空间角度（33，35）彼此水平相邻但不重叠。

6.根据前述权利要求之一所述的地面清洁机器人（1），其特征在于，所述清扫器（11）在移行方向（14）上至少部分布置在所述壳体（3）之前，并且

所述清扫器（11）具有盖（15），所述盖在所述移行方向（14）上按照平行于待清洁表面（8）和/或垂直于所述移行方向（14）的方式突出于所述壳体（3）。

7.根据权利要求6所述的地面清洁机器人（1），其特征在于，所述清扫器（11）在所述盖（15）下方具有一个或多个转动的清扫刷。

8.根据权利要求6或7所述的地面清洁机器人（1），其特征在于，设有设置在所述盖（15）上的下行保护装置（41），

所述下行保护装置（41）具有测距装置（49），借助于所述测距装置能测定所述下行保护装置（41）与在移行方向（14）上位于所述地面清洁机器人（1）的壳体（3）之前的表面单元之间的距离，并且

所述下行保护装置（41）被设立用于发出停止信号给所述控制单元（23）。

9.根据权利要求8所述的地面清洁机器人（1），其特征在于，所述测距装置（49）的测量范围是基本垂直于所述待清洁表面（8）取向的。

10.根据权利要求8或9所述的地面清洁机器人（1），其特征在于，所述下行保护装置（41）的测距装置（49）是超声波传感器或红外传感器。

11.根据权利要求8至10之一所述的地面清洁机器人（1），其特征在于，能利用所述下行保护装置（41）测定一表面单元的距离，所述表面单元在所述地面清洁机器人（1）接近时至少暂时布置在第一或第二空间角度（33，35）的一个范围内，在所述范围内距第一或第二测量装置（29，31）的距离小于第一或第二测量装置（29，31）能确定的最小距离。

12.根据权利要求6至11之一所述的地面清洁机器人（1），其特征在于，所述地面清洁机器人（1）具有布置在所述清扫器（11）的盖（15）上的一个或多个侧向测距装置（43，45），并且

每个侧向测距装置（43，45）能确定所述清扫器（11）距表面单元的垂直于移行方向（14）且平行于待清洁表面（8）的距离。

13.根据前述权利要求之一所述的地面清洁机器人（1），其特征在于，所述地面清洁机器人（1）具有陀螺仪（37），并且

能利用所述陀螺仪（37）测定所述地面清洁机器人（1）绕垂直于所述待清洁表面（8）延伸的轴线的转动。

14.根据前述权利要求之一所述的地面清洁机器人（1），其特征在于，所述行走机构（5）具有编码器（39），借助于所述编码器能求出所走过的行程。

15.根据引用权利要求13的权利要求14所述的地面清洁机器人（1），其中，所述控制单元（23）被设立用于依据用所述陀螺仪（37）测定的转动和用所述编码器（39）求出的路程来确定在待清洁表面（8）的显示中的所述地面清洁机器人（1）的位置。