DE20320363U1

DE20320363U1 - Robot localization and confinement of workspace has control unit which runs algorithm for avoiding barrier signal upon detection of it, where algorithm comprises step of turning robot until barrier signal is no longer detected

Info

Publication number: DE20320363U1
Application number: DE20320363U
Authority: DE
Original assignee: iRobot Corp
Current assignee: iRobot Corp
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2013-01-10

Abstract

The robot (20) confinement system has a portable barrier signal transmitter (30), where the barrier signal is transmitted primarily along an axis defining the barrier. A mobile robot comprises a device for turning in at least one direction. A barrier signal detector is included, and a control unit controls the device for turning. The control unit runs an algorithm for avoiding the barrier signal upon detection of it. The algorithm comprises the step of turning the robot until the barrier signal is no longer detected. An independent claim is included for a method of confining a robot to a space.

Description

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Diese Erfindung betrifft ein System zur Lokalisierung und Eingrenzung eines Roboters.This invention relates to a system to locate and limit a robot.

Im Stand der Technik sind zahlreiche Systeme zur Eingrenzung eines Roboters auf einen bestimmten physikalischen Raum zum Zweck der Durchführung von Arbeiten vorgeschlagen worden. Diese Systeme sind typischerweise für eine beliebige Anzahl Roboter-Anwendungen wie Rasenpflege, Bodenreinigung, Kontrolle, Transport und Unterhaltung ausgelegt, bei denen es wünschenswert ist, dass der Roboter in einem begrenzten Bereich über einen gewissen Zeitraum arbeitet.There are numerous in the prior art Systems to limit a robot to a specific physical Space for execution of work has been proposed. These systems are typical for one any number of robot applications such as lawn care, floor cleaning, inspection, transportation and entertainment, where it is desirable is that the robot has a limited area over one works for a certain period of time.

So kann sich beispielsweise ein Staubsauger-Roboter, der in einem Raum arbeitet, unbeabsichtigt von einem Raum zum anderen bewegen, bevor er den ersten Raum einwandfrei gestaubsaugt hat. Eine Lösung ist, den Roboter im ersten Raum zu halten, indem alle Türen geschlossen werden und der Roboter physikalisch daran gehindert wird, den ersten Raum zu verlassen. In vielen Häusern sind die Räume jedoch oft durch offene Durchgänge getrennt und Türen oder andere physikalische Sperren lassen sich nicht einfach im Ausgangsweg des Roboters platzieren. Außerdem kann ein Benutzer auch wünschen, dass der Roboter nur in einem Bereich eines einzigen offenen Raums arbeitet, so dass der Wirkungsgrad verringert wird, wenn der Roboter im gesamten Raum arbeiten kann.For example, a vacuum cleaner robot, who works in a room, accidentally from one room to another move before he has properly vacuumed the first room. A solution is to keep the robot in the first room by closing all the doors and the robot is physically prevented from being the first Leaving room. In many houses are the rooms however, often through open passages separated and doors or other physical barriers are not easy to exit of the robot. Moreover a user can also wish that the robot is only in one area of a single open space works so the efficiency is reduced when the robot can work throughout the room.

Es ist deshalb vorteilhaft, ein Mittel zur Verfügung zu haben, um den Raum, in dem der Roboter arbeitet, einzugrenzen.It is therefore advantageous to use a remedy to disposal to limit the space in which the robot works.

Ein Ansatz im Stand der Technik ist die Bereitstellung komplexer Systeme zur Navigation und Orientierung des Roboters, so dass sich der Roboter entweder entlang eines vorgegebenen Weges bewegt, und/oder seine aktuelle Lage durch Vergleich mit einer im Speicher abgelegten Karte überwacht. Diese Systeme erfordern eine komplexe Hardware wie Präzisionssensoren sowie eine erhebliche Computerspeicherkapazität und Rechenleistung und passen sich typischerweise nicht gut an Änderungen in dem Bereich an, in dem der Roboter arbeitet. Außerdem kann der Roboter nicht ohne erhebliche Neuprogrammierung oder Schulung einfach von einem Gebäude in ein anderes und nicht einmal von einem Raum in einen anderen verbracht werden.One approach in the prior art is the provision of complex systems for navigation and orientation of the robot, so that the robot is either along a given path Moves, and / or its current location by comparison with one card stored in memory is monitored. This Systems require complex hardware such as precision sensors as well as one significant computer storage and computing power and fit typically don't respond well to changes in the area in which the robot works. Moreover the robot cannot do without significant reprogramming or training simply from a building to another and not even from one room to another to be spent.

Das im U.S.-Patent Nr. 4,700,427 (Knepper) offenbarte Verfahren z.B. erfordert ein Mittel zum Erzeugen eines Weges für die Roboterbewegung, bei dem es sich entweder um eine manuell gesteuerte Schulung des Weges oder um eine automatische Zuordnungsfunktion handelt. Wird "der Verwendungsort häufig geändert" oder werden die "Räume modifiziert", sind große Mengen Speicherdaten erforderlich, um die zu jedem Ort gehörigen Informationen zu speichern. In ähnlicher Weise erfordern das im U.S.-Patent Nr. 4,119,900 (Kremnitz) offenbarte Verfahren und System eine starke Rechenleistung und leistungsfähige Sensoren, um die Orientierung eines Roboters in einem gegebenen Raum ständig sicherzustellen. Andere Beispiele für Robotersysteme, die eingegebene Informationen über den Raum, in dem der Roboter arbeitet, erfordern, sind Verfahren und Systeme gemäß den U.S.-Patenten Nr. 5,109,566 (Kobayashi et al.) und 5,284,522 (Kobayashi et al.).That in U.S. Patent No. 4,700,427 (Knepper) disclosed methods e.g. requires a means of production a way for the robot movement, which is either a manually controlled training of the way or an automatic assignment function. If "the place of use is changed frequently" or the "rooms are modified", large quantities are involved Storage data required to get the information associated with each location save. More like that Ways require this in the U.S. patent No. 4,119,900 (Kremnitz) disclosed a strong method and system Computing power and powerful Sensors to determine the orientation of a robot in a given Space constantly sure. Other examples of robotic systems that entered information about the space in which the robot works are procedures and systems according to the U.S. patents No. 5,109,566 (Kobayashi et al.) And 5,284,522 (Kobayashi et al.).

In vergleichbarer Weise erfordern bestimmte zum Stand der Technik gehörige Systeme nicht nur die Schulung oder Programmierung des Roboters auf die speziellen Gegebenheiten eines bestimmten Raums, sondern auch eine gewisse Vorbereitung oder Änderung des Raums, in dem der Roboter arbeiten soll. So offenbart z.B. das U.S.-Patent Nr. 5,341,540 (Soupert et al.) ein System, bei dem für eine bevorzugte Ausführungsform ein Positioniersystem des Roboters gefordert wird und dass der Bereich für den Roboter mit "Markierungsbaken eingerichtet wird, die an festen Referenzpunkten anzubringen sind". Dieses System kann zwar ein unbekanntes Hindernis vermeiden und durch die Signale von den Baken zu seinem vorprogrammierten Weg zurückkehren, es erfordert jedoch sowohl umfangreiche Einstellungen seitens des Benutzers als auch eine erhebliche systemseitige Rechenleistung.Require in a comparable manner certain systems belonging to the state of the art not only the Training or programming the robot to the special circumstances of a particular room, but also some preparation or change the room in which the robot should work. For example, the U.S. Patent No. 5,341,540 (Soupert et al.) A system in which for a preferred embodiment a positioning system of the robot is required and that the area for the Robot with "marker beacon is established, which are to be attached to fixed reference points ". This system can avoid an unknown obstacle and by the signals from the Beacons return to their pre-programmed path, but it does require extensive settings on the part of the user as well considerable computing power on the system side.

Ähnliche Systeme und Verfahren, die mit einem oder mehreren der oben beschriebenen Nachteile behaftet sind, sind in den U.S.-Patenten Nr. 5,353,224 (Lee et al.), 5,537,017 (Feiten et al.), 5,548,511 (Bancroft) und 5,634,237 (Paranjpe) offenbart.Similar Systems and methods using one or more of the above Disadvantages are found in U.S. Patent No. 5,353,224 (Lee et al.), 5,537,017 (Feiten et al.), 5,548,511 (Bancroft) and 5,634,237 (Paranjpe).

Ein weiterer Ansatz für die Eingrenzung eines Roboters auf einen vorgegebenen Bereich sieht die Bereitstellung eines Geräts vor, das die gesamte Grenze des Bereichs definiert. So offenbart z.B. das U.S.-Patent Nr. 6,300,737 (Bergvall et al.) ein elektronisches Begrenzungssystem, bei dem ein Kabel auf oder unter dem Boden verlegt wird, um den inneren Bereich vom äußeren Bereich zu trennen. Das im U.S.-Patent Nr. 6,255,793 (Peless et al.) offenbarte System erfordert ebenfalls die Installation eines Metalldrahtes, durch den elektrischer Strom fließt, um eine Grenze zu definieren. Obwohl diese Systeme ein wirksames Mittel zur Eingrenzung bereitstellen, sind sie schwierig zu installieren, können nicht von einem Raum zum anderen verbracht werden, sind unansehnlich oder stellen eine Stolpergefahr dar, wenn sie nicht unterflur oder unter dem Teppich verlegt sind. Ebenso wichtig ist, dass solche Systeme schwer zu reparieren sind, wenn die Leitung oder ein anderes Begrenzungsgerät bricht, da die Lage solcher Brüche schwer zu bestimmen ist, wenn das Gerät unterflur oder unter dem Teppich verlegt ist.Another approach to narrowing down a robot on a given area sees the provision of a device that defines the entire boundary of the area. So revealed e.g. U.S. Patent No. 6,300,737 (Bergvall et al.) an electronic one Limiting system in which a cable is laid on or under the floor to separate the inner area from the outer area. The system disclosed in U.S. Patent No. 6,255,793 (Peless et al.) also the installation of a metal wire through which electrical Electricity flows, to define a limit. Although these systems are effective To provide means of containment, they are difficult to install, can not being moved from one room to another are unsightly or pose a trip hazard if it is not under the floor or are laid under the carpet. It is equally important that such Systems are difficult to repair if the line or another limiting device breaks because the location of such breaks is difficult to determine if the device is under or under the Carpet is laid.

Die vorliegende Erfindung stellt ein modifiziertes und verbessertes System zur Eingrenzung eines Roboters in einem gegebenen Raum ohne die Nachteile des Standes der Technik bereit.The present invention provides a modified and improved system to narrow down a Robot in a given room without the disadvantages of the stand of technology ready.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Eingrenzung eines Roboters offenbart, welches aufweist: einen mobilen Schrankensignalsender, wobei das Schrankensignal vor allem entlang einer Achse gesendet wird, die eine Schranke definiert; einen mobilen Roboter, wobei der mobile Roboter Mittel zum Drehen in mindestens einer Richtung, einen Schrankensignaldetektor und eine Steuereinheit zur Steuerung des Mittels zum Drehen aufweist; bei dem die Steuereinheit einen Algorithmus ausführt, um das Schrankensignal bei Erkennung des Schrankensignals zu vermeiden, wobei dieser Algorithmus den Schritt des Drehens des Roboters aufweist, bis das Schrankensignal nicht mehr erkannt wird.According to the present invention discloses a system for confining a robot which comprises: a mobile barrier signal transmitter, the barrier signal sent primarily along an axis that defines a barrier; a mobile robot, the mobile robot means for rotating in at least one direction, a barrier signal detector and has a control unit for controlling the means for rotating; at which the control unit executes an algorithm for the barrier signal to avoid when detecting the barrier signal, using this algorithm includes the step of rotating the robot until the barrier signal is no longer recognized.

Dementsprechend hat die vorliegende Erfindung mehrere Aufgaben und Vorteile.Accordingly, the present Invention several tasks and advantages.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein vereinfachtes mobiles System bereitzustellen, um einen Roboter in einem gegeben Bereich einzugrenzen.It is an object of the invention to provide a simplified mobile system to a robot narrow down in a given area.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Eingrenzungssystem bereitzustellen, das keine Installation bedarf.It is an object of the invention provide a containment system that does not require installation.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Schrankensystem bereitzustellen, das intuitiv eingerichtet werden kann und ein Mittel zur visuellen Anzeige der Schranke enthält.It is an object of the invention to provide a barrier system that is set up intuitively can and contains a means for visual display of the barrier.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein System bereitzustellen, das so beschaffen ist, dass ein sich der Schranke von jeder Seite der Schranke aus nähernder Roboter sich so dreht, dass ein Überqueren der Schranke vermieden wird.It is another object of the invention to provide a To provide a system that is designed so that the Barrier from each side of the barrier approaching robot turns so that crossing the barrier is avoided.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein System zur Eingrenzung eines Roboters bereitzustellen, das ungeachtet des Winkels, unter dem sich der Roboter der Schranke nähert, arbeitet.It is an object of the invention to provide a system for confining a robot regardless of the angle at which the robot approaches the barrier works.

Es ist eine weitere Aufgabe einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, ein System bereitzustellen, das von Sonnenlicht im Wesentlichen nicht beeinträchtigt wird, keine Störung anderer Geräte verursacht und von anderen Geräten nicht gestört wird.It is another job of one preferred embodiment the invention to provide a system from sunlight in Essentially not affected will, no interference other devices caused and by other devices not bothered becomes.

Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft ein robotisches Reinigungsgerät für den Einsatz in Gebäuden ähnlich den in den U.S.-Patenten Nr. 4,306,329 (Yokoi), 5,293,955 (Lee), 5,369,347 (Yoo), 5,440,216 (Kim), 5,613,261 (Kawakami et al.), 5,787,545 (Colens), 5,815,880 (Nakanishi), 6,076,226 (Reed) offenbarten Typen. Dem Fachmann wird klar sein, dass die vorliegende Erfindung für jede beliebige Anzahl Roboteranwendungen verwendet werden kann, für die eine Eingrenzung wünschenswert ist. Während die hierin beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen außerdem einen Roboter ohne Navigationssystem betreffen, ist für den Fachmann die Anwendbarkeit der Erfindung für Anwendungen mit komplexeren Robotern erkennbar.The preferred embodiment The present invention relates to a robotic cleaning device for use in buildings similar to that in U.S. Patents No. 4,306,329 (Yokoi), 5,293,955 (Lee), 5,369,347 (Yoo), 5,440,216 (Kim), 5,613,261 (Kawakami et al.), 5,787,545 (Colens), 5,815,880 (Nakanishi), 6,076,226 (Reed) disclosed types. The specialist it will be appreciated that the present invention can be used for any number of robot applications can be used for which a narrowing is desirable is. While the preferred embodiments described herein also include one For robots without a navigation system, the applicability is for the expert of the invention for Applications recognizable with more complex robots.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einschließlich den zugehörigen Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen.Other features and advantages of Invention emerge from the following detailed description including the associated Drawings as well as from the claims.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenSummary of the drawings

1A zeigt eine Ausführungsform des Eingrenzungssystems für einen Roboter gemäß der Erfindung, bei der sich der Schrankensignalsender im ausgeschalteten Zustand befindet; 1B zeigt eine Ausführungsform des Eingrenzungssystems für einen Roboter gemäß der Erfindung, bei der sich der Schrankensignalsender im eingeschalteten Zustand befindet; 1A shows an embodiment of the confinement system for a robot according to the invention, in which the barrier signal transmitter is in the off state; 1B shows an embodiment of the confinement system for a robot according to the invention, in which the barrier signal transmitter is in the on state;

2A zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Schrankensignalsenders; 2B zeigt ein Schaltschema einer speziellen Ausführungsform des Schrankensignalsenders; 2A shows a schematic representation of a preferred embodiment of the barrier signal transmitter; 2 B shows a circuit diagram of a special embodiment of the barrier signal transmitter;

3A zeigt eine schematische Seitenansicht eines mobilen Roboters, der in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird; 3B zeigt eine schematische Draufsicht eines mobilen Roboters, der in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird; 3A shows a schematic side view of a mobile robot used in a preferred embodiment of the invention; 3B shows a schematic top view of a mobile robot used in a preferred embodiment of the invention;

4 zeigt eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Allrichtungs-Schrankensignaldetektors; 4 Figure 3 shows a side view of a preferred embodiment of an omni-directional barrier signal detector;

5 zeigt ein Hardware-Blockdiagramm des in den 3A und 3B dargestellten Roboters; 5 shows a hardware block diagram of the in the 3A and 3B illustrated robot;

6 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des Roboters, bei der mehrere Schrankensignaldetektoren verwendet werden; 6 Figure 3 is a schematic illustration of an alternative embodiment of the robot using multiple barrier signal detectors;

7A und 7B sind Flussdiagramme des Algorithmus zur Vermeidung der Schranke gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; 7A and 7B are flow diagrams of the barrier avoidance algorithm according to a preferred embodiment of the invention;

8A bis 8C sind schematische Darstellungen des Systems einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 8A to 8C are schematic representations of the system of a preferred embodiment of the present invention;

9A und 9B sind schematische Darstellungen des Systems einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9A and 9B are schematic diagrams of the system of an alternative embodiment of the present invention.

Detaillierte Beschreibungdetailed description

Nunmehr sei auf die 1A und 1B verwiesen, die ein Wohnzimmer 10 zeigen, das von einem Esszimmer 12 durch Innenwände 14 und 15 getrennt ist. Das Wohnzimmer und/oder das Esszimmer kann/können verschiedene Möbel enthalten, z.B. eine Couch 16, einen Fernsehapparat 17, eine Anrichte 18 sowie Tische und Stühle 19.Now be on the 1A and 1B referenced a living room 10 show that from a dining room 12 through inner walls 14 and 15 is separated. The living room and / or the dining room can contain various pieces of furniture, for example a couch 16 , a TV 17 , a sideboard 18 as well as tables and chairs 19 ,

Die Zimmer enthalten auch einen mobilen Roboter 20 und ein Schrankensignal-Sendegerät 30, das im Rahmen dieser Beschreibung auch als Roboter-Eingrenzungs(robot confinement RCON) Sender 30 bezeichnet wird. In den 1A und 1B befindet sich der Roboter im Wohnzimmer 10 und der RCON-Sender 30 befindet sich in dem Bereich, der das Wohnzimmer 10 vom Esszimmer 12 trennt, an der Innenwand 14 zur Innenwand 15 weisend.The rooms also contain a mobile robot 20 and a barrier signal transmitter 30 , which in the context of this description also as a robot confinement (RCON) transmitter 30 referred to as. In the 1A and 1B the robot is in the living room 10 and the RCON transmitter 30 is in the area of the living room 10 from the dining room 12 separates, on the inner wall 14 to the inner wall 15 oriented.

Wie hierin ausführlicher beschrieben wird, zeigt 1B dieselbe Auslegung der Zimmer, wobei der RCON-Sender 30 eingeschaltet ist, wodurch er z.B. einen Infrarotstrahl 42 vom RCON-Sender 30 in Richtung der Innenwand 15 aussendet. Der Strahl 42 ist im Wesentlichen entlang einer Achse gerichtet, um eine Grenze oder Schranke zwischen dem Wohnzimmer 10 und dem Esszimmer 12 zu bilden.As described in more detail herein, shows 1B same interpretation of the room, the RCON transmitter 30 is switched on, which means, for example, an infrared beam 42 from the RCON transmitter 30 towards the inner wall 15 sending out. The beam 42 is essentially directed along an axis to a boundary or barrier between the living room 10 and the dining room 12 to build.

Das hierin beschriebene System stützt sich auf eine mobile RCON-Sendeeinheit 30 und einen mobilen Roboter 20. Jedes dieser Elemente wird zuerst unabhängig beschrieben, danach wird die Funktionsweise einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erörtert.The system described here is based on a mobile RCON transmitter unit 30 and a mobile robot 20 , Each of these elements is first described independently, then the operation of a preferred embodiment of the invention is discussed.

RCON-SenderRCON transmitter

2A zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des RCON-Senders 30. Der RCON-Sender 30 enthält einen ersten Infratotstrahler 32, einen zweiten Infrarotstrahler 34, einen Netzschalter 36 und einen Knopf 38 zur variablen Spannungseinstellungs. Das RCON-Sendergehäuse 31 enthält auch Batterien (nicht dargestellt) und die notwendige Elektronik für die verschiedenen Komponenten. 2A shows a preferred embodiment of the RCON transmitter 30 , The RCON transmitter 30 contains a first infrared heater 32 , a second infrared heater 34 , a power switch 36 and a button 38 for variable voltage setting. The RCON transmitter housing 31 also contains batteries (not shown) and the necessary electronics for the various components.

2A zeigt ein Schaltschema für die erforderliche Elektronik einer Ausführungsform des RCON-Senders 30. Andere Ausführungsformen können andere herkömmliche Spannungsquellen verwenden. 2A shows a circuit diagram for the required electronics of an embodiment of the RCON transmitter 30 , Other embodiments can use other conventional voltage sources.

Bei der in 2A dargestellten Ausführungsform würde ein Benutzer den RCON-Sender 30 mittels des Netzschalters 36 zur gleichen Zeit einschalten, zu der der Roboter 20 zu arbeiten beginnt. Der Benutzer kann auch mittels des Knopfes 38 eine variable Spannung wählen. Bei anderen Ausführungsformen kann jede beliebige Anzahl bekannter Eingabegeräte zum Einschalten der Einheit und/oder der Wahl einer Spannungseinstellung verwendet werden, z.B. Tastaturen, Kippschalter etc. Eine höhere Leistung kann verwendet werden, um eine längere Schranke bereitzustellen, die zur Teilung eines einzigen Raumes sinnvoll ist, während eine niedrigere Leistungseinstellung verwendet werden kann, um eine Schranke für eine einzige Türöffnung bereitzustellen. Aufgrund der Reflexionseigenschaften verschiedener Materialien wie weiß gestrichene Wände wird die Leistung des RCON-Senders 30 vorzugsweise auf das Minimum beschränkt, das zur Bereitstellung der gewünschten Schranke erforderlich ist.At the in 2A In the illustrated embodiment, a user would use the RCON transmitter 30 using the power switch 36 turn on at the same time that the robot 20 starts to work. The user can also use the button 38 choose a variable voltage. In other embodiments, any number of known input devices can be used to turn on the unit and / or select a voltage setting, such as keyboards, toggle switches, etc. Higher performance can be used to provide a longer barrier that is useful for dividing a single room , while a lower power setting can be used to provide a barrier to a single door opening. Due to the reflective properties of different materials such as white painted walls, the performance of the RCON transmitter 30 preferably limited to the minimum required to provide the desired barrier.

Bei alternativen Ausführungsformen kann die Spannung des RCON-Senders 30 nach einer vorgegebenen Zeitspanne automatisch ausgeschaltet werden, um die Lebensdauer der Batterie zu schonen.In alternative embodiments, the voltage of the RCON transmitter 30 are automatically switched off after a specified period of time in order to protect the battery life.

Bei alternativen Ausführungsformen kann das Steuerungssystem zum Ein- und Ausschalten eines oder mehrerer RCON-Sender und/oder Roboter verwendet werden, um die automatische Reinigung mehrerer Zimmer oder Räume auf eine kontrollierte Weise zu ermöglichen. So könnte z.B. ein Steuersystem eines "intelligenten Hauses" direkt mit einem oder mehreren RCON-Sendern kommunizieren, um die Arbeitsräume zyklisch zu durchlaufen. Als Alternative könnte der Roboter 20 ein Signal an den RCON-Sender schicken, um diesen einzuschalten.In alternative embodiments, the control system can be used to turn one or more RCON transmitters and / or robots on and off to enable automatic cleaning of multiple rooms or rooms in a controlled manner. For example, a control system of an "intelligent house" could communicate directly with one or more RCON transmitters in order to cycle through the work rooms. As an alternative, the robot could 20 send a signal to the RCON transmitter to switch it on.

Bei der bevorzugten Ausführungsform werden zwei Infrarotstrahler 32 und 34 verwendet. Der erste IR-Strahler 32 – der Primärstrahler – wird eingeschaltet, um eine gerichtete Schranke 42 einer gegebenen Länge vom RCON-Sender 30 bereitzustellen. Bei dieser Ausführungsform ist der Strahl 42 ein modulierter schmaler IR-Strahl. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird ein kollimierter IR-Strahler wie der Waitrony, Teilnr. IE-320H verwendet. Die spezifischen Daten der/des Strahlers) werden dem Fachmann überlassen; wie nachstehend detailliert erläutert wird, muss der Strahl 42 jedoch eine ausreichende Breite haben. Die Mindeststrahlbreite ist vorzugsweise größer als der Wenderadius des Detektors an einem bestimmten Roboter.In the preferred embodiment, two infrared emitters 32 and 34 used. The first IR illuminator 32 - The primary radiator - is switched on to a directional barrier 42 a given length from the RCON transmitter 30 provide. In this embodiment, the beam is 42 a modulated narrow IR beam. In the preferred embodiment, a collimated IR emitter such as the Waitrony, part no. IE-320H used. The specific data of the radiator (s) are left to the specialist; as explained in detail below, the beam must 42 but have a sufficient width. The minimum beam width is preferably greater than the turning radius of the detector on a specific robot.

Der zweite IR-Strahler 34 – der Sekundärstrahler – wird eingeschaltet, um eine diffuse Zone 44 in der Nähe des RCON-Senders 30 bereitzustellen, damit der Roboter 20 daran gehindert wird, den Strahl 42 in seinem engsten Bereich in unmittelbarer Nähe des RCON-Senders 30 zu durchqueren sowie in direkten Kontakt mit dem RCON-Sender 30 zu kommen. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird eine Linse, die identisch mit dem Linsenabschnitt des oben beschriebenen RCON-Detektors ist, für den Sekundärstrahler 34 verwendet. Bei anderen Ausführungsformen kann ein einziger aktiver Strahler, der betrieblich mit einer entsprechenden Optik verbunden ist, verwendet werden, um mehrere Strahlpunkte einschließlich des oben beschriebenen Zweistrahlersystems zu erzeugen.The second IR emitter 34 - the secondary radiator - is switched on to a diffuse zone 44 near the RCON transmitter 30 to provide for the robot 20 is prevented from the beam 42 in its closest area in the immediate vicinity of the RCON transmitter 30 to traverse as well as in direct contact with the RCON transmitter 30 get. In the preferred embodiment, a lens that is identical to the lens portion of the RCON detector described above becomes the secondary radiator 34 used. In other embodiments, a single active radiator, which is operatively connected to a corresponding optic, can be used to generate multiple beam spots, including the two-radiator system described above.

Aufgrund der potentiellen Störung durch Sonnenlicht und andere IR-Quellen modulieren die meisten IR-Geräte wie Fernsteuerungen, persönliche digitale Assistenten und andere IR-Kommunikationsgeräte das ausgesendete Signal. Hierin modulieren die Strahler 32 und 34 den Strahl auf 38 kHz. Außerdem modulieren die IR-Geräte den Strahl, um einen seriellen Bitstrom an die gesteuerte Einheit zu liefern, mit dem sie Anweisungen erhält, was zu tun ist. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verhindert eine weitere Modulation des Strahls auf eine Frequenz von beispielsweise 500 Hz, die von der Frequenz der gemeinsamen IR-Bitströme verschieden ist, eine Störung durch andere IR-Ausrüstung.Due to the potential interference from sunlight and other IR sources, most IR devices such as remote controls, personal digital assistants and other IR communication devices modulate the transmitted signal. The spotlights modulate here 32 and 34 the beam to 38 kHz. The IR devices also modulate the beam to deliver a serial bit stream to the controlled unit, with which it receives instructions on what to do. In one embodiment of the present invention, further modulation of the beam to a frequency of, for example, 500 Hz, which is different from the frequency of the common IR bit streams, prevents interference from other IR equipment.

Obwohl die bevorzugte Ausführungsform ein Infrarotsignal verwendet, kann das System der vorliegenden Erfindung andere Signale verwenden wie elektromagnetische Energie, um die Ziele zu erreichen, einschließlich Funkwellen, Röntgenstrahlen, Mikrowellen etc. Zahlreiche dieser Wellentypen haben erhebliche Nachteile. Bei Funkwellen ist es z.B. schwieriger und teurer, sie gerichtet zu machen, und sichtbares Licht wird aus zahlreichen Quellen gestört und kann die Benutzer verwirren. Schallwellen könnten ebenfalls verwendet werden, aber es ist ähnlich schwierig sie rein gerichtet zu machen, und sie haben die Tendenz zu streuen und reflektieren stärker.Although the preferred embodiment uses an infrared signal, the system of the present invention can use other signals such as electromagnetic energy to reach the targets, including radio waves, x-rays, Microwaves etc. Many of these types of waves have significant disadvantages. For example, radio waves are harder and more expensive to direct, and visible light is disturbed from numerous sources and can confuse users. Sound waves could also be used, but it is similarly difficult to make them pure, and they tend to scatter and reflect more.

Roboterrobot

Wie aus den 3A und 3B ersichtlich ist, weist der Roboter 20 in der bevorzugten Ausführungsform eine im Wesentlichen kreisförmige Hülle 21 auf, die auf einem Fahrwerk mit zwei Rädern 22 und 23 an gegenüberliegenden Seiten der Mittellinie montiert sind, wobei die Räder 22 und 23 unabhängig voneinander angetrieben werden können, damit sich der Roboter drehen kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Räder so montiert, dass sich der Roboter im Wesentlichen auf der Stelle drehen kann. Die bevorzugte Ausführungsform des Roboters 20 weist außerdem Motoren 24, einen Reinigungsmechanismus 25, eine aufladbare Batterie 26, einen Mikroprozessor 27 sowie verschiedene taktile und optische Sensoren 28 auf.Like from the 3A and 3B the robot shows 20 in the preferred embodiment, a substantially circular shell 21 on that on a chassis with two wheels 22 and 23 are mounted on opposite sides of the center line, with the wheels 22 and 23 can be driven independently of each other so that the robot can rotate. In the preferred embodiment, the wheels are mounted so that the robot can rotate substantially on the spot. The preferred embodiment of the robot 20 also has engines 24 , a cleaning mechanism 25 , a rechargeable battery 26 , a microprocessor 27 as well as various tactile and optical sensors 28 on.

5 zeigt ein Hardware-Blockdiagramm eines Roboters ähnlich dem Von 3A und 3B. Die Hardware ist um einen 8-Bit-Prozessor der Reihe Winbond W78 XXX herum angeordnet. Der Prozessor wird von einer im ROM gespeicherten Software gesteuert. Das in 5 dargestellte System enthält verschiedene Steuerfunktionen und Motortreiber sowie verschiedene Sensoren (z.B. physikalische Kollisionssensoren, Stufensensoren, den RCON-Detektor/ Sensor). 5 shows a hardware block diagram of a robot similar to the Von 3A and 3B , The hardware is arranged around an 8-bit processor of the Winbond W78 XXX series. The processor is controlled by software stored in the ROM. This in 5 The system shown contains various control functions and motor drivers as well as various sensors (e.g. physical collision sensors, step sensors, the RCON detector / sensor).

Bei der vorliegenden Erfindung hat der Roboter außerdem einen RCON-Detektor 50, der bei der bevorzugten Ausführungsform ein Standard-IR-Empfängermodul ist, das eine Photodiode sowie eine zugehörige Verstärkungs- und Detektionsschaltung aufweist, die unter einer Allrichtungslinse angeordnet ist, wobei sich "Allrichtung" auf eine einzige Ebene bezieht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich beim IR-Empfängermodul um Teilnr. IRM-8601S von der East Dynamic Corporation. Es kann jedoch jedes IR-Empfängermodul unabhängig von der Modulation oder der Spitzendetektionswellenlänge verwendet werden, sofern der RCON-Strahler ebenfalls geändert wird, um mit dem Empfänger übereirizustimmen. Wie in den 3A und 3B dargestellt ist der RCON-Detektor am höchsten Punkt des Roboters 20 und zur Vorderseite des Roboters weisend angeordnet, die durch die primäre Bewegungsrichtung des Roboters definiert ist, wie durch einen Pfeil in 3B gekennzeichnet.In the present invention, the robot also has an RCON detector 50 which, in the preferred embodiment, is a standard IR receiver module that includes a photodiode and associated amplification and detection circuitry disposed under an omnidirectional lens, where "omnidirectional" refers to a single plane. In a preferred embodiment, the IR receiver module is part no. IRM-8601S from East Dynamic Corporation. However, any IR receiver module can be used regardless of the modulation or peak detection wavelength, provided the RCON emitter is also changed to match the receiver. As in the 3A and 3B the RCON detector is shown at the highest point of the robot 20 and arranged to face the robot, which is defined by the primary direction of movement of the robot, as indicated by an arrow in FIG 3B characterized.

Während der RCON-Detektor am höchsten Punkt des Roboters angeordnet werden sollte, um Schattenwurf zu vermeiden, ist es bei bestimmten Anwendungen wünschenswert, die Höhe des Roboters 20 und/oder den RCON-Detektors 50 auf einem Minimum zu halten, um betriebliche Schwierigkeiten zu vermeiden und es dem Roboter zu ermöglichen, sich unter Möbelstücken oder anderen Hindernissen hindurchzubewegen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der RCON-Detektor 50 an einer Feder montiert sein, damit der Detektor in den Roboterkörper klappen kann, wenn der Roboter unter ein massives überhängendes Objekt läuft.While the RCON detector should be placed at the highest point of the robot to avoid shadows, in certain applications it is desirable to have the height of the robot 20 and / or the RCON detector 50 kept to a minimum to avoid operational difficulties and allow the robot to move under furniture or other obstacles. In certain embodiments, the RCON detector 50 mounted on a spring so that the detector can fold into the robot body when the robot runs under a massive overhanging object.

4 zeigt die bevorzugte Ausführungsform des RCON-Detektors 50 im Detail. Der RCON-Detektor enthält eine Linse 52, die das Schrankensignal (oder Strahlen) 42 von allen Richtungen durch die äußere Linsenwand 54 einlässt und das Signal im Brennpunkt 55 fokussiert. Das System der vorliegenden Erfindung wird auch wahrscheinlich bei Sonnenlicht verwendet. Da direkte Sonnenlicht den IR-Detektor 55 leicht sättigen kann, können Maßnahmen ergriffen werden, um Sonnenlicht vom RCON-Detektor 50 fernzuhalten. Deshalb wird bei der bevorzugten Ausführungsform eine lichtundurchlässige waagrechte Platte 58 verwendet, die von eine Stütze 58 getragen wird. 4 shows the preferred embodiment of the RCON detector 50 in detail. The RCON detector contains a lens 52 that the barrier signal (or rays) 42 from all directions through the outer lens wall 54 lets in and the signal in focus 55 focused. The system of the present invention is also likely to be used in sunlight. Because direct sunlight hits the IR detector 55 can easily saturate, measures can be taken to block sunlight from the RCON detector 50 keep. Therefore, in the preferred embodiment, an opaque horizontal plate 58 used by a prop 58 will be carried.

Die bei der bevorzugten Ausführungsform verwendete Linse 52 ist ein hauptsächlich zylindrisches Gerät, das so ausgeführt ist, dass es Strahlen senkrecht zur Lindenachse aufnimmt und Strahlen erheblich oberhalb oder erheblich unterhalb der Ebene senkrecht zur Linsenachse abweist. Die Linse fokussiert waagrechte Strahlen vor allem auf dem IR-Detektor 55, der unterhalb der Linse angeordnet ist.The lens used in the preferred embodiment 52 is a mainly cylindrical device that is designed to receive rays perpendicular to the linden axis and to reject rays significantly above or significantly below the plane perpendicular to the lens axis. The lens focuses horizontal rays primarily on the IR detector 55 , which is arranged below the lens.

Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Geometrie der Linse durch Drehen einer Parabel um ihren Brennpunkt bestimmt, wobei der Brennpunkt ortsgleich mit dem aktiven Element des Empfängers 55 ist. Die innere Linsenwand 53 wird dadurch von der gedrehten Parabel bestimmt. Die Strahlen werden durch ein als innere Reflexion bezeichnetes Phänomen reflektiert, das hier durch die Unterbrechung zwischen dem Linsenmaterial und dem Material an der Innenseite der inneren Linsenwand 53 definiert wird. Die bevorzugte Ausführungsform besteht aus durchsichtigem Polykarbonat, das wegen seiner niedrigen Kosten und seines niedrigen Brechungsindex gewählt wird.In the preferred embodiment, the geometry of the lens is determined by rotating a parabola around its focal point, the focal point being co-located with the active element of the receiver 55 is. The inner lens wall 53 is determined by the rotated parabola. The rays are reflected by a phenomenon called internal reflection, which is here due to the interruption between the lens material and the material on the inside of the inner lens wall 53 is defined. The preferred embodiment is made of clear polycarbonate, chosen for its low cost and low refractive index.

Aufgrund der Allrichtungseigenschaft des RCON-Detektors 50 kann das System auch mit nur einem einzigen RCON-Detektor 50 ungeachtet des Strahlungseinfallswinkels vom RCON-Sender gleich gut arbeiten. Wenn der RCON-Detektor 50 auf die Strahlen 42 und 44 unter bestimmten Winkeln nicht anspricht, kann der Roboter 20 die eingrenzenden Strahlen 42 und 44 durchbrechen, wenn er sich dem/den Strahlen) so nähert, dass der/die Strahlen) die tote Zone des RCON-Detektors 50 einnimmt/einnehmen.Due to the omnidirectional property of the RCON detector 50 the system can also be used with a single RCON detector 50 work equally well regardless of the angle of radiation from the RCON transmitter. If the RCON detector 50 on the rays 42 and 44 The robot can not respond at certain angles 20 the confining rays 42 and 44 break through if it approaches the beam (s) so that the beam (s)) the dead zone of the RCON detector 50 taking occupies /.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der RCON-Sender 30 außerdem batteriegespeist. Dies bedingt eine hohe Anforderung an die Empfindlichkeit des am Roboter montierten Detektors 50, um eine lange Lebensdauer der Batterie im Sender 30 zu unterstützen. In dieser Hinsicht sollte das RCON-Detektionssystem so ausgelegt sein, dass es so viel wie möglich Infrarotstrahlung vom/von den Stxahler(n) erfasst.In the preferred embodiment, the RCON transmitter 30 also battery powered. This places high demands on the sensitive of the detector mounted on the robot 50 to ensure a long battery life in the transmitter 30 to support. In this regard, the RCON detection system should be designed so that it detects as much infrared radiation from / from the Stxahler (s).

Der RCON-Detektor der bevorzugten Ausführungsform ist so ausgelegt, dass er durch moduliertes Infrarot über einer bestimmten Intensitätsschwelle angesteuert wird. Liegen die IR-Pegel unter der gegebenen Schwelle, berechnet der RCON-Detektor keinerlei Detektion und löst deshalb auch keine bestimmten Steuerbefehle aus.The preferred RCON detector embodiment is designed so that it is modulated infrared over a certain intensity threshold is controlled. If the IR levels are below the given threshold, the RCON detector does not calculate any detection and therefore triggers also no specific control commands.

Für den Fachmann ist es klar, dass bei alternativen Ausführungsformen mehrere RCON-Detektoren 50 verwendet werden können. 6 zeigt eine solche Ausführungsform, die sechs seitlich angebaute Sensoren 50 verwendet. Jeder der Sensoren sollte so ausgerichtet werden, dass sein Gesichtsfeld dem des einzigen an der Oberseite montierten Sensors entspricht. Obwohl ein einziger Allrichtungs-RCON-Detektor zur optimalen Leistung am höchsten Punkt des Roboters angeordnet werden sollte, kann das Profil des Roboters durch Einbau mehrerer Detektoren niedriger gemacht werden.It will be apparent to those skilled in the art that in alternative embodiments, multiple RCON detectors 50 can be used. 6 shows such an embodiment, the six side-mounted sensors 50 used. Each of the sensors should be aligned so that its field of view matches that of the only sensor mounted on the top. Although a single omnidirectional RCON detector should be placed at the highest point of the robot for optimal performance, the profile of the robot can be made lower by installing multiple detectors.

Wie oben offenbart kann das System der vorliegenden Erfindung mit jeder beliebigen Anzahl im Stand der Technik vorhandenen Roboter verwendet werden, einschließlich solcher, die für Reinigungsanwendungen in Räumen ausgelegt sind.As disclosed above, the system can of the present invention with any number in the state existing robots are used, including those the for Indoor cleaning applications are designed.

Funktionsweise des SystemsHow the system works

Wie in den 8A bis C dargestellt, wird ein IR-Strahl verwendet, um den Raum (Wohnzimmer 10 und Esszimmer 12) in zwei bestimmte Bereiche zu teilen. Der Roboter hat einen an seiner Vorderseite oben montierten Sensor zum Erkennen dieses Strahls 42. Wie aus 8B zu ersehen ist, wird das IR-Vermeidungsverhalten des Roboters immer dann ausgelöst, wenn eine messbare IR-Strahlung auf den Detektor fällt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bewirkt dieses Verhalten, dass sich der Roboter auf der Stelle nach links dreht, bis das IR-Signal unter einen erkennbaren Pegel fällt (8C). Der Roboter nimmt dann seine vorherige Bewegung wieder auf. Eine Drehung nach links ist bei bestimmten Systemen wünschenswert, da der Roboter möglicherweise versucht, alle Objekte während der nachfolgenden Operationen rechts von sich zu halten. Das Eingrenzungsverhalten des Roboters ist bezüglich seiner anderen Verhaltensweisen konsequent, wenn er sich bei Erkennen des eingrenzenden Strahls 42 nach links dreht. Bei dieser Ausführungsform fungiert der IR-Sensor als Gradientendetektor. Trifft der Roboter auf eine Zone höherer IR-Intensität, dreht er sich auf der Stelle. Da der IR-Sensor an der Vorderseite des Roboters montiert ist und der Roboter sich nicht rückwärts bewegt, sieht der Sensor stets die zunehmende IR-Intensität vor anderen Teilen des Roboters. Eine Drehung auf der Stelle bewirkt deshalb eine Translation des Sensors in eine Zone verringerter Intensität. Wenn sich der Roboter dann dem Sensor entsprechend vorwärts bewegt, gelangt er notwendigerweise – weg vom Strahl – in eine Zone verringerter IR-Intensität.As in the 8A to C an IR beam is used to illuminate the room (living room 10 and dining room 12 ) to divide into two specific areas. The robot has a sensor mounted on the top of its front for detecting this beam 42 , How out 8B can be seen, the IR avoidance behavior of the robot is triggered whenever a measurable IR radiation falls on the detector. In a preferred embodiment, this behavior causes the robot to turn left on the spot until the IR signal drops below a detectable level ( 8C ). The robot then resumes its previous movement. Turning to the left is desirable in certain systems because the robot may try to keep all objects to the right during subsequent operations. The confinement behavior of the robot is consistent with its other behaviors when it detects the confining beam 42 turns to the left. In this embodiment, the IR sensor acts as a gradient detector. If the robot encounters a zone of higher IR intensity, it turns on the spot. Since the IR sensor is mounted on the front of the robot and the robot does not move backwards, the sensor always sees the increasing IR intensity in front of other parts of the robot. A rotation on the spot therefore causes the sensor to be translated into a zone of reduced intensity. If the robot then moves forward according to the sensor, it necessarily moves - away from the beam - into a zone of reduced IR intensity.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform funktioniert das Eingrenzungsverhalten in einem Raum als Einzelverhalten in einem streng prioritätsbasierten Verhaltenssystem, das die Bewegung des Roboters steuert. Jedem der Verhalten wird eine Priorität zugeordnet, und das Verhalten mit der höchsten Priorität erfordert die Steuerung des Roboters zu jedem beliebigen Zeitpunkt und übernimmt die gesamte Steuerung des Roboters. Diese Verhalten können eine Vorwärtsbewegung, Drehen bei Kollision, spiralförmige Bewegung etc. enthalten. Die Steuerung des Roboter wird erforderlich, wenn der IR-Sensor für die Eingrenzung im Raum ein Signal von einem Sender für die Eingrenzung im Raum erkannt hat.In another preferred embodiment the narrowing behavior in a room works as an individual behavior in a strictly priority-based Behavioral system that controls the movement of the robot. Anyone Behavior becomes a priority assigned, and the behavior with the highest priority requires controls the robot at any time and takes over overall control of the robot. These behaviors can be a Forward movement, Turn in case of collision, spiral Movement etc. included. Control of the robot is required if the IR sensor for the confinement in space a signal from a transmitter for confinement recognized in the room.

Ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Steuerlogik des Eingrenzungsverhaltens ist in 7A dargestellt. Der Roboter bestimmt, ob der RCON-Detektor ein Signal erkennt (Schritt 110). Wird ein Signal erkannt, wählt der Roboter eine Drehrichtung (Schritt 120). Der Roboter beginnt dann, sich in der gewählten Richtung zu drehen, bis das Signal nicht mehr erkannt wird (Schritt 130). Wenn das Signal nicht mehr erkannt wird, dreht sich der Roboter noch um eine weitere Strecke (Schritt 140).A flowchart of a preferred embodiment of the containment behavior control logic is shown in FIG 7A shown. The robot determines whether the RCON detector detects a signal (step 110 ). If a signal is detected, the robot selects a direction of rotation (step 120 ). The robot then begins to turn in the selected direction until the signal is no longer recognized (step 130 ). If the signal is no longer recognized, the robot turns another distance (step 140 ).

Bei der bevorzugten Ausführungsform von Schritt 120 wird die Richtung durch den im Flussdiagramm von 7B dargestellten Algorithmus gewählt. Die Steuerlogik des Roboters verfolgt die diskreten Interaktionen des Roboters mit dem Strahl. Der Roboter inkrementiert zunächst den Zähler um eins (Schritt 122). Bei ungeraden Interaktionen wählt der Roboter nach dem Zufallsprinzip eine neue Drehrichtung (Schritte 124 und 126); bei geraden Interaktionen verwendet der Roboter die zuletzt verwendete Drehrichtung.In the preferred embodiment of step 120 the direction is determined by the in the flowchart of 7B algorithm selected. The control logic of the robot tracks the discrete interactions of the robot with the beam. The robot first increments the counter by one (step 122 ). In the case of odd interactions, the robot randomly chooses a new direction of rotation (steps 124 and 126); in the case of straight interactions, the robot uses the direction of rotation last used.

Bei anderen Ausführungsformen kann sich der Roboter immer in eine einzige Richtung drehen oder eine Richtung zufällig wählen. Wenn sich der Roboter immer in einer Rich tung dreht, kann einer in einer Schleife hängen bleiben, wobei er sich ad infinitum vom Strahl wegdreht, mit einem anderen Hindernis in einem Raum kollidiert, sich zurück zum Strahl dreht, den Strahl wieder sieht, sich wegdreht, erneut kollidiert. Wenn sich der Roboter nur in einer Richtung dreht, endet er außerdem bevorzugt an einem Ende des Strahls. Besteht die Aufgabe des Roboters darin, Arbeiten gleichmäßig im gesamten Raum auszuführen, wie z.B. Reinigen, ist eine einzige Drehrichtung nicht optimal. Wird die Richtung rein zufällig gewählt, kann sich der Roboter ziemlich oft zurück- und vordrehen, wenn er öfter als einmal auf den Strahl trifft.In other embodiments, the Robots always turn in one direction or one direction fortuitously choose. If the robot always rotates in one direction, one can hanging in a loop stay, turning away from the beam ad infinitum, with a another obstacle in a room collides, turns back to the beam, sees the beam again, turns away, collides again. If The robot also turns preferentially if it only rotates in one direction at one end of the beam. Is the job of the robot Work evenly throughout Space to execute such as. Cleaning, a single direction of rotation is not optimal. The direction becomes purely random selected the robot can turn back and forth quite often if it is more than hits the beam once.

Bei der bevorzugten Ausführungsform von Schritt 140 dreht sich der Roboter um weitere 20° ab dem Punkt, in dem er das Signal verliert. Das Ausmaß der Drehung, das bei der bevorzugten Ausführungsform willkürlich gewählt wurde, hängt vom jeweiligen Roboter und der jeweiligen Anwendung ab. Die zusätzliche Drehung verhindert, dass der Roboter unmittelbar nach dem Verlassen des Strahls erneut in den Schrankenstrahl eintritt. Für verschiedene Anwendungen kann das Ausmaß der zusätzlichen Bewegung (Linear- oder Drehbewegung) eine vorgegebene Strecke oder Zeit sein oder kann als Alternative eine Zufallskomponente enthalten.In the preferred embodiment of step 140 the robot turns another 20 ° from the point where it loses the signal. The amount of rotation chosen arbitrarily in the preferred embodiment depends on the particular robot and application. The additional rotation prevents the robot from re-entering the barrier beam immediately after leaving the beam. For various applications, the amount of additional motion (linear or rotary motion) may be a given distance or time, or alternatively may include a random component.

Bei weiteren Ausführungsformen kann das Vermeidungsverhalten des Roboters eine Umkehr der Roboterrichtung enthalten, bis der Strahl 42 nicht mehr erkannt wird.In other embodiments, the avoidance behavior of the robot may include reversing the robot direction until the beam 42 is no longer recognized.

Bei anderen Ausführungsformen ist der RCON-Detektor in der Lage, die Gradientenniveaus des Strahls zu bestimmen. Diese Information kann dazu verwendet werden, den Roboter in die Richtung mit dem niedrigsten Detektionsniveau zu schicken und die Situation zu vermeiden, in der sich der Roboter vollständig innerhalb des Strahls befindet und sich deshalb um 360° dreht, ohne dass der Detektor den Strahl verlässt. Bei diesen Ausführungsformen kann die Steuerlogik einem "Gradientenverhalten" eine höhere Priorität zuweisen, wenn sich der Roboter um 360° dreht, ohne den Strahl zu verlassen. Das Gradientenverhalten teilt die möglichen Roboterrichtungen in eine feste Anzahl Winkelbereiche, wobei jeder Bereich ein gleiches Überstreichen der Winkelfläche um den Roboter abdeckt. Der Roboter dreht sich dann mit einer konstanten Geschwindigkeit, während er die Anzahl Detektionen in jedem Winkelbereich abtastet. (Bei mit Infrarotsignalen arbeitenden Systemen stehen die Detektionszählwerte monoton mit der Signalstärke in Beziehung). Nachdem sich der Roboter um mehr als 360° gedreht hat, wird er vom Gradientenverhalten angewiesen, sich zum Winkelbereich mit dem niedrigsten Detektionszählwert zu drehen. Wenn der Roboter die korrekte Richtung erreicht hat, wird er vom Gradientenverhalten angewiesen, sich um eine vorgegebene Strecke vorwärts zu bewegen, z.B. um die Hälfte der Roboterbreite, worauf das Gradientenverhalten nicht mehr der Steuerung unterliegt. Erforderlichenfalls wird dieser Prozess so oft wiederholt, bis sich der Roboter in eine Zone bewegt hat, in der die IR-Intensität unter der Detektionsschwelle liegt.In other embodiments, the RCON detector able to determine the gradient levels of the beam. This Information can be used to point the robot in the direction to send the lowest level of detection and the situation too avoid being in the robot completely within the beam and therefore rotates 360 °, without the detector leaving the beam. In these embodiments the control logic can assign a "gradient behavior" a higher priority, when the robot turns 360 °, without leaving the beam. The gradient behavior shares the potential Robot directions in a fixed number of angular ranges, each Same area the angular area covering the robot. The robot then turns at a constant Speed while he scans the number of detections in each angular range. (In systems operating with infrared signals provide the detection counts monotonous with the signal strength in relationship). After the robot rotated more than 360 ° he is instructed by the gradient behavior to move to the angular range the lowest detection count to turn. When the robot has reached the correct direction, he is instructed by the gradient behavior to be a predetermined one Stretch forward to move, e.g. by half the robot width, whereupon the gradient behavior no longer Control is subject. If necessary, this process will be like this often repeated until the robot has moved into a zone, in the under the IR intensity the detection threshold.

Für den Fachmann ist es klar, dass das Sender-/Detektor-System auch zur Führung des Roboters auf eine beliebige Anzahl Möglichkeiten verwendet werden kann. Der Strahl 42 könnte z.B. so verwendet werden, dass der Roboter Arbeiten parallel zum Strahlrand ausführt, so dass beispielsweise der Boden bis unmittelbar zum Rand des Raumbegrenzungsstrahls gereinigt werden kann.It is clear to the person skilled in the art that the transmitter / detector system can also be used to guide the robot in any number of ways. The beam 42 could, for example, be used in such a way that the robot works parallel to the edge of the beam, so that, for example, the floor can be cleaned right up to the edge of the space boundary beam.

Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der RCON-Sender sowohl einen Signalstrahler als auch einen Signaldetektor aufweisen. Wie in 9A dargestellt enthält der RCON-Sender 210 sowohl einen Primärstrahler 212 als auch einen Detektor 214. Der RCON-Sender 210 wird an einem Ende der gewünschten Schranke platziert und ein Rückstrahler 230 wird am gegenüberliegenden Ende der gewünschten Schranke platziert. Der Rückstrahler, der den Strahl ungeachtet der Ausrichtung des Rückstrahlers relativ zum Strahl zum Strahler zurück reflektiert, kann beispielsweise aus Standard-Fahrrad-Rückstrahlern aufgebaut werden. Wie aus 9A ersichtlich ist, erzeugt der Primärstrahler 212 einen Strahl 242. Ein Teil des Strahls 242 wird vom Rückstrahler 230 reflektiert und vom Detektor 214 erkannt.In an alternative embodiment of the present invention, the RCON transmitter can have both a signal emitter and a signal detector. As in 9A shown contains the RCON transmitter 210 both a primary radiator 212 as well as a detector 214 , The RCON transmitter 210 is placed at one end of the desired barrier and a reflector 230 is placed at the opposite end of the desired barrier. The reflector, which reflects the beam back regardless of the orientation of the reflector relative to the beam to the reflector, can be constructed from standard bicycle reflectors, for example. How out 9A can be seen, the primary radiator generates 212 a beam 242 , Part of the beam 242 is from the reflector 230 reflected and from the detector 214 recognized.

Bei der in den 9A und 9B dargestellten Ausführungsform kann die vom Primärstrahler 212 ausgesendete IR-Strahlung auf eine von zwei Arten, die das Signal A oder das Signal B bilden, moduliert werden. Während des Normalbetriebs wird der vom Primärstrahler 212 ausgesendete Strahl 242 vom rückstrahlenden Material 230 zurück in den Detektor 214 reflektiert. Wenn dies wahr ist, sendet der RCON-Sender das Signal A, das vom Roboter 220 empfangen wird. Wenn wie in 9B gezeigt der Roboter oder ein anderes Objekt zwischen den Strahler 212 und das rückstrahlende Material 230 gelangt, wird kein Signal an den Empfänger 214 zurückgeschickt und der RCON-Sender 210 sendet das Signal B, das vom Roboter 220 empfangen wird. Der Roboter verbessert dann sein Betriebsverhalten auf Basis dieser Information. Der Roboter dreht sich nur dann vom Strahl weg wie zuvor beschrieben, wenn er das Signal B erkennt. Wenn der Roboter das Signal A erkennt, wird keine Maßnahme ergriffen.In the in the 9A and 9B The embodiment shown can be that of the primary radiator 212 emitted IR radiation are modulated in one of two ways, which form the signal A or the signal B. During normal operation, that of the primary radiator 212 emitted beam 242 of the retroreflective material 230 back into the detector 214 reflected. If this is true, the RCON transmitter sends the A signal from the robot 220 Will be received. If like in 9B shown the robot or another object between the spotlights 212 and the retroreflective material 230 no signal is sent to the receiver 214 sent back and the RCON transmitter 210 sends signal B by the robot 220 Will be received. The robot then improves its operating behavior based on this information. The robot only turns away from the beam as described above when it detects signal B. If the robot detects signal A, no action is taken.

Für bestimmte Anwendungen liefert die in den 9A und 9B dargestellte Ausführungsform eine verbesserte Leistung. Bei Reinigungsanwendungen wird z.B. die Vollständigkeit der Reinigung verbessert, da der Roboter bis zu der das Eingrenzungsgerät und das rückstrahlende Material verbindenden Linie reinigt. Außerdem ist diese Ausführungsform beständiger gegen eine Blockierung des Strahls. Wenn Möbel oder andere Hindernisse den Strahl teilweise verdecken, hat der Roboter die Tendenz, sich wegzudrehen, wenn er weiter vom Überqueren den Strahls entfernt ist. Schließlich kann eine Anzeige wie eine LED zum RCON-Sender hinzugefügt werden, um anzuzeigen, wann das Gerät arbeitet und dass es korrekt gerichtet ist.For certain applications, the in the 9A and 9B Embodiment shown an improved performance. In cleaning applications, for example, the completeness of the cleaning is improved since the robot cleans up to the line connecting the delimitation device and the retroreflective material. In addition, this embodiment is more resistant to beam blocking. If furniture or other obstacles partially obscure the beam, the robot tends to turn away if it is further away from crossing the beam. Finally, a display such as an LED can be added to the RCON transmitter to indicate when the device is working and that it is directed correctly.

Bei anderen Ausführungsformen kann der RCON-Sender zur Definition einer kreisförmigen Eingrenzungszone verwendet werden. So kann beispielsweise ein RCON-Sender mit zwei Allrichtungsstrahlern verwendet werden, bei dem der erste Strahler den modulierten Standardstrahl aussenden würde und der zweite Strahlen eine gegenüber dem Ausgang des ersten Strahlers um 180° phasenversetzte Strahlung, jedoch mit geringerer Leistung, aussenden würde. Der Roboter wäre so programmiert, dass er sich dreht, wenn keine IR-Strahlung erkannt wird. Wenn sich der Roboter weiter vom Strahler entfernt, verliert er schließlich den Strahl und kehrt zu ihm zurück. Wenn er sich nähert, würde die Strahlung vom zweiten Strahler die Strahlung vom ersten Strahler blockieren, wodurch eine im Wesentlichen unmodulierte IR-Strahlung entsteht. Der Detektor könnte dies nicht erkennen und der Roboter würde wieder in den Kreis zurückkehren.In other embodiments, the RCON transmitter can be used to define a circular confinement zone. For example, an RCON transmitter with two omnidirectional emitters can be used, in which the first emitter would emit the modulated standard beam and the second emitters would emit radiation that was 180 ° out of phase with the output of the first emitter, but with lower power. The robot would be programmed to it turns when no IR radiation is detected. If the robot moves further away from the emitter, it finally loses the beam and returns to it. As it approaches, the radiation from the second radiator would block the radiation from the first radiator, resulting in substantially unmodulated IR radiation. The detector could not recognize this and the robot would return to the circle.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann der RCON-Sender als "Ausgangsbasis" verwendet werden. Sobald z.B. die Spannung der Roboterbatterie unter einen vorgegebenen Pegel abfällt, kann der Roboter mittels des Gradientendetektionsverhaltens am RCON-Sender in seine Ausgangsstellung zurückkehren. Dies ermöglicht es dem Benutzer, den Roboter leicht zu finden, wenn dieser das Reinigen beendet hat, da er nicht in zufällige Endpositionen in Ecken, unter Möbelstücken etc. fährt.In another embodiment the RCON transmitter can be used as a "base". As soon as the voltage of the robot battery below a predetermined Level drops, the robot can use the gradient detection behavior on the RCON transmitter return to its original position. this makes possible make it easy for the user to find the robot when it finishes cleaning has since he's not in random End positions in corners, under furniture, etc. moves.

Obwohl die obige Beschreibung zahlreiche spezifische Details enthält, ist sie nicht dahingehend auszulegen, dass sie den Gültigkeitsbereich der Erfindung einschränkt, sondern dass sie nur Beispiele einige der derzeit bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung bereitstellt.Although the above description has numerous specific Contains details, it should not be construed as being outside the scope limits the invention, but that they are just examples of some of the currently preferred embodiments of this Provides invention.

Andere Ausführungsformen der Erfindung liegen im Gültigkeitsbereich der nachfolgenden Ansprüche.Other embodiments of the invention lie in the scope of the following claims.

Claims

System for confining a robot, which comprises: a. a mobile barrier signal transmitter ( 30 ), the barrier signal ( 42 ) is mainly sent along an axis that defines a barrier; b. a mobile robot ( 20 ); c. the mobile robot ( 20 ) comprises: means for rotating in at least one direction; a barrier signal detector ( 50 ) and a control unit for controlling the means for turning; d. in which the control unit executes an algorithm to obtain the barrier signal ( 42 ) upon detection of the barrier signal, this algorithm taking the step of rotating the robot ( 20 ) until the barrier signal is no longer recognized.

System for confining a robot according to requirements 1, in which the algorithm further includes the step of rotating by at least has a predetermined amount after the barrier signal is no longer recognized.

System for confining a robot according to claim 2, in which the algorithm further comprises the step of determining, whether the rotation in one direction is generally clockwise or counterclockwise.

System for confining a robot according to claim 3, the step of determining whether the rotation in one direction generally clockwise or counterclockwise, also a function for random Direction choice has.

System for confining a robot according to claim 4, the step of determining whether the rotation in one direction generally clockwise or counterclockwise, also at least two turns in the same direction before the direction is random chosen becomes.

System for confining a robot according to claim 3, the step of determining whether the rotation in one direction generally clockwise or counterclockwise, the step of detecting the barrier signal at a plurality Alignments.

System for confining a robot according to claim 6, in which the algorithm further includes the step of rotating for alignment with the weakest Has barrier signal.

System for confining a robot according to Claim 1, in which the stationary barrier signal transmitter has two signal emitters ( 32 . 34 ), of which the first signal emitter ( 32 ) collimated and the second signal emitter ( 34 ) is essentially an omnidirectional radiator.

System for confining a robot according to claim 1, in which the barrier signal transmitter has a modulated signal emits an infrared frequency.

System for confining a robot according to claim 9, in which the barrier signal detector is essentially an omnidirectional detector is.

System for confining a robot according to claim 10, where the barrier signal detector is on the top of the Robot is located, so the detector is essentially outside of shadows.

System for confining a robot according to claim 1, in which the robot further includes a plurality of barrier signal detectors having.

System for confining a robot according to claim 1, in which the mobile barrier signal transmitter further includes a reflection detector has a plurality of signals (A, B) sends, at least one of these signals in the absence of one Signal detection is sent by the reflection detector.

System for confining a robot according to claim 1, where the barrier signal is at least as wide as the turning radius of the robot.

System for confining a robot, which comprises: a. a mobile barrier signal transmitter ( 30 ), whereby the barrier signal is mainly sent along an axis that defines a barrier; b. a mobile robot ( 20 ), c. the mobile robot ( 20 ) has: means for rotating in at least one direction, a barrier signal detector ( 50 ) and a control unit for controlling the means for turning; d. in which the control unit executes an algorithm to avoid the barrier signal upon detection of the barrier signal, this algorithm having the step of reversing the direction in which the robot last moved until the barrier signal is no longer recognized.