CN103654619A - 可自动行走的地面清洁装置及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可自动行走的地面清洁装置及其运行方法，其中，地面清洁装置能在与障碍物的纵向尺寸成直角或锐角的行走方向上行走时，驶越如典型地通过地毯棱边给出的、具有升高的障碍物面的长条形低矮障碍物；并且，该地面清洁装置还具有用于检测障碍物的器件。为提供一种可自动行走的地面清洁装置和一种运行这种地面清洁装置的能更加有效清洁的方法，建议地面清洁装置构造成使行走方式可用于清洁障碍物或与障碍物相邻的区域，其中，地面清洁装置的行走方向为沿障碍物的尺寸定向并且关于障碍物面保持在障碍物前面的地面区域上行走，该地面清洁装置在行走方向上所对应的棱边与障碍物面的侧面距离小于该地面清洁装置垂直于行走方向的宽度。

Description

可自动行走的地面清洁装置及其运行方法
技术领域
本发明首先涉及一种可自动行走的地面清洁装置，其中，地面清洁装置能够在与障碍物的纵向尺寸成直角或锐角的行走方向上行走时，驶越如典型地由地毯棱边给定的、具有升高的障碍物面的矮而长的障碍物，以及其中地面清洁装置还具有用于检测障碍物的器件。
以相同的方式本发明涉及一种用于运行具有上述能力和器件的可自动行走的地面清洁装置的方法。
背景技术
这种类型的地面清洁装置已经在多方面有所公开。对此例如参阅DE102011000536A1、DE102008014912A1、DE102011000250A1和DE1020110036772A1。
这种可自动行走的地面清洁装置能够克服具有升高的，也就是相对装置行走即将到达障碍物的平面升高或提高的边缘，尤其是像地毯棱边，但也可能是地面上的坎的、较小的障碍物。
这种类型的地面清洁装置的清洁策略例如设计成以确定的规则顺序清洁可以与建筑物空间一致的、所选确定要清洁的房间，但也可以(仅)涉及建筑物空间的一部分，从而尽可能完全覆盖清洁刷的作用面积和/或与驶越的平面相关的污物吸入面积。所称的可能处于这种清洁策略内部的可驶越的障碍物在这种情况下各自在清洁机器人内部预先规定的区域方向上或以与房间存在的墙壁确定的定向被越过。这些障碍物在此必要时也被多次越过。
发明内容
从上述现有技术出发，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种可自动行走的地面清洁装置和用于运行这种可以更加有效清洁的地面清洁装置的方法。
该技术问题的依据本发明的第一思路在一种可以自动行走的地面清洁装置中由此得到，即行走方式可执行用于清洁障碍物或与障碍物相邻区域，其中清洁装置的行驶方向为，定向在障碍物的尺寸上定向并与障碍物面相关保持在障碍物前面的地面区域上行走，装置行走方向上所对应的棱边与障碍物面的侧面距离保持小于装置垂直于行走方向宽度。尽管在继续行走中，清洁一个房间时也可以利用或可以首先利用驶越障碍物并也在障碍物上(如在地毯上)清洁的可能性，但因此产生一种结构方案，其可使地面清洁装置有针对性地沿长的障碍物行走，也就是例如沿地毯棱边行走。因此可以有针对性地清洁在这里也称为升高的障碍物面的、障碍物的相应端面或直接处于障碍物面前面的表面段。尤其是地面清洁装置也可以这样沿障碍物面在障碍物前面存在的，也就是相应较低的地面区域上行走，使得在清洁行走时，清洁装置毛刷的刷毛与障碍物面不产生接触。尤其是依据程序也可以进行多次这种类型的清洁行走，该清洁行走分别靠近障碍物面，例如在这种清洁行走时直至通过装置的毛刷接触刷毛或装置在其清洁刷方面至少部分覆盖障碍物面地行驶。
通过地面清洁装置因此由于行走方向有针对性的变化或配合可以包括可驶越的长的障碍物的清洁策略，也可以相应地例如在升高障碍物面单独进行的清洁之后，清洁障碍物本身，无需分别例如驶越升高的障碍物棱边。然后，地面清洁装置例如在确定的时间内或在单独清洁结束之前，只在障碍物上行走。这一点特别适用于障碍物的基面与地面清洁装置的基面具有一定的比例，也就是例如障碍物在其宽度和/或长度上至少相当于地面清洁装置通常行走方向上尺寸的两倍或更多。
该技术问题另外的解决方案在一种用于运行这种可自动行走的地面清洁装置的方法中由此得到，即根据地面清洁装置对障碍物的检测这样改变行走方向，使其沿该障碍物以装置行走方向上所对应的棱边与障碍物面保持小于装置垂直于行走方向上宽度的距离行走。这种改变可以在第一次驶越障碍物或障碍物面后立即进行；但也可以在房间内按照本身预先规定的图形进行的通常行走之后才进行或在这些事件之间，也就是在第一次或多次驶越障碍物面或障碍物和按照本身规定的清洁策略结束清洁行驶之间进行。
下面在附图说明和附图中，通常以其优选对应于前面已经介绍的方案的关系对本发明的其他特征进行说明或描述，但这些特征重要的是，与这里所介绍或图示的仅一个或多个单个特征对应或是独立的或在其他的总体方案中。
正如从开头所引用的文献中得知的那样，因此在通过无接触式扫描、可能的传感器结构等进行的房间检测那里所介绍的结构方面，内容上同时也包括在本申请书的公开内容内，也是出于将这些预公开文献的特征同时纳入本申请书的权利要求书内的目的，在这样一种地面清洁装置中特别优选设有微处理器，其中，进一步优选为微处理器配有易失性的和/或非易失性的存储器，利用其可以实施程序，特别是行走程序，也就是施加清洁策略。进一步优选这种地面清洁装置如所提到的那样，基本通过无接触式扫描具有面积和/或房间检测的可能性，其中，在这里尤其是红外线和/或传感器扫描例如可以借助地面清洁装置内所具有的一个或多个传感器，尤其是超声波和/或红外线传感器进行。由此进一步优选该装置可以对一个房间或例如一套住宅内所要清洁的多个房间进行绘图，必要时也可以在“Teach-In”(学习)行进的过程中制作并随后根据该绘图实施清洁行驶。
在可以由这种地面清洁装置跨越的升高的障碍物面方面，一般是与周围的地面相比垂直凸起几毫米，例如1mm至20、30或40mm的障碍物面。此外在该实施方式的框架内，升高的障碍物面意义重大，其中障碍物面所称的垂直距离由于升高非常迅速地或直接台阶状，但至少通过一个垂直于这种障碍物棱边的走向测量达到几厘米，例如5至20mm的区域产生。
依据另一种优选的实施方式，在检测长的可跨越的障碍物之后这样改变行走方向，使其通过行走方向的计算机辅助定向沿该障碍物行走，使得清洁装置的相应毛刷尽可能有效地清洁障碍物棱边，尤其是升高的障碍物面。例如可以规定，盘形毛刷，其具有基本上垂直的旋转轴并优选如下面还要详细介绍的那样，其刷毛从旋转区域伸出地面清洁装置外壳的轮廓，大致以障碍物棱边为中心移动或这样移动，使得在行走的过程中障碍物棱边仿佛形成一条切线，或形成一条与通过旋转的刷毛形成的刷毛圆周相关略微压入的割线。
除此以外或作为选择，也可以沿障碍物棱边进行多次行走，然后例如也利用外壳棱边(在行走方向上与障碍物棱边分布)的不同距离，或与障碍物棱边这样搭接或不搭接，使得行走时使例如所称的盘形毛刷尽可能有效地清洁障碍物棱边，但在不同行走时设置在外壳轮廓内部的清洁刷具有基本上水平的旋转轴。
可驶越的障碍物可以由地面清洁装置按照不同的方式检测。
这样一方面可以借助地面传感器检测并且分析地面距离的变化。这种类型的地面清洁装置从观察的角度出发大多具有这种类型的地面传感器并因此避免地面清洁装置在台阶上跌落。这种地面传感器为此与地面清洁装置常见的清洁-行走方向相关经常设置在正面区域内。
但与此关联地，正如下面进一步介绍的那样，提出一种特殊的设置。
地面清洁装置此外正如已经谈到的那样，具有带进一步优选基本上垂直旋转轴的、优选设计成角落毛刷的毛刷，该毛刷具有在旋转时总是伸出外壳轮廓的刷毛并根据驱动这种角落毛刷的电动机的电机电流的变化可以检测达到或驶越可越过的障碍物。
地面传感器此外也可以设计成接触式传感器。这种传感器也称为触觉传感器。达到或驶越可越过的障碍物然后可以通过直接接触并因此驶越的地面垂直高度可检测的变化进行检测。接触式传感器例如可以设计成竖立在地面上滑动的、可以垂直避开的脚。由于优选在行走方向上必要时四周提供的斜面或球或半球形或鼓形，可以避免地面清洁装置由于这种接触式传感器勾在或卡在障碍物上。
地面清洁装置也可以具有墙壁跟踪传感器。这种传感器通常允许，至少与清洁装置的特殊行走相关，检测要清洁的房间时的起始行走通常也能沿墙壁进行。与此关联地，这种墙壁跟踪传感器可以由此利用，即将地面传感器的信号正如所介绍的那样，与墙壁跟踪传感器的信号联合起来分析。如果检测到地面传感器的信号，但未检测到墙壁跟踪传感器的信号，那么该信号可以如下分析，存在可越过的障碍物，但不是过渡到墙壁里的棱边。
进一步优选地面清洁装置正如已经详细介绍的那样具有外壳，包括与俯视图、外壳轮廓相关，具有工作面的一个或多个轮和至少一个清洁刷，该清洁刷具有纵轴，其中，轮和清洁刷还设置在外壳轮廓的内部和地面传感器——与同一俯视图相关——设置在外壳轮廓的一个扇形段内，该扇形段通过清洁刷的纵轴和关于几何形状轴垂直的垂直线限制，其中，垂直线在所述工作面的朝向外壳棱边的一侧上直接分布在所述工作面的外面。
如果具有盘形刷，那么该盘形刷也可以完全或部分处于所称的扇形段内。然后，该盘形刷从轮出发观察，优选也设置在清洁刷的对面。
尤其是在清洁刷在其纵轴的方向上向外壳的棱边超出轮或其工作面延伸的情况下，扇形段所称的边界至少在清洁刷超出该扇形段延伸的段内，优选也通过平行于清洁刷的轴延伸的轴产生，该轴是一般与其径向的刷毛长度相关的、清洁刷的轮侧边界。
所称的扇形段也可以在地面清洁装置仅一个轮的情况下以这种形状存在。如果该轮是可以为改变行走方向偏转的轮，那么该定义优选涉及直线驶出时轮的位置。
但优选具有两个轮的情况，这两个轮还优选设置在一个平行于清洁刷的轴延伸的共同轴上。
通过这种措施，在这一装置上预先规定地面传感器，所述这一装置使地面清洁装置能够沿如地毯棱边的障碍物棱边行走，其中，地面传感器已经覆盖地毯，也就是报告比较小的垂直高度，但(所对应的)轮和/或所对应的毛刷仍处于其下的地面水平面上。
障碍物的检测也可以借助角落清洁刷的电机电流消耗的分析进行，如果具有这种电机电流消耗的话。尤其是在盘形刷形式的角落清洁刷情况下。在与障碍物相遇或驶越障碍物时，转矩并因此电机电流发生变化，从而可以由此实现这种分析。
作为补充或备选，也可以借助已述的触感传感器或接触传感器执行该分析。然后也可以相应地分析由该传感器提供的信号，必要时也与墙壁跟踪传感器的信号关联。
附图说明
下面借助仅示出一个实施例的附图对本发明做进一步说明。其中：
图1示出沿地毯棱边行走时可自动行走的清洁装置；
图2示出图1的视图，包括与外壳棱边相关的轮和盘形刷布置的视图；以及
图3示出图1或图2地面清洁装置的底视图，包括行走时地毯棱边的一种可能的配位关系。
具体实施方式
附图示出和介绍一种可自动行走的地面清洁装置1。
这种地面清洁装置正如结合图3看到的那样，具有在该实施例中优选各自单独被驱动的两个轮2、3。
此外，地面清洁装置1具有基本上环绕水平轴旋转的清洁刷4以及环绕基本上垂直的轴旋转的角落清洁刷5。该角落清洁刷在该实施例中并优选设计成盘形刷。
在该装置的俯视图中，其中，图3具体示出底视图，可以看出外壳6，其棱边，现在再参照图3，基本上由矩形段7和圆形段8组成。在该实施例中，矩形段7也具有比后面连接的圆形段略小的宽度，其中，圆形段8也具有与矩形段7配合的直线延伸的段9。
地面清洁装置还具有未详细示出的微处理器以及所对应的电子存储器并且还具有控制装置和控制程序，里面储存或可以根据所测量或所检测的参数制定或改变行走程序。
为检测地面清洁装置1运动的房间，该地面清洁装置具有在该实施例中安装在罩段10内的无接触式扫描装置。为此参见开头所称的现有技术。
图1示出地面清洁装置1典型的行走情况。
地面清洁装置1首先在所示的房间11内例如沿墙壁12行走，由此产生这里虚线所示的原始行走方向V。在这种情况下，地面清洁装置1驶越作为长的障碍物具有地毯棱边14的地毯13。地毯棱边14在这里也指一般谈到的升高的障碍物面。
通过传感器的检测，必要时通过如所介绍的那样也通过扫描的检测，地面清洁装置1可以确定地毯棱边14相对于其原始行走方向V的走向。因此，在至少选择这种特殊的清洁模式情况下，这一点是可以选择的，但也可以作为固定的程序提供，在基本上平行于地毯棱边14分布定向的行走方向R上实施一次或多次的清洁行驶。
在这种情况下，装置的行走尤其是这样进行，使底面清洁装置沿障碍物以装置1在行走方向上对应的棱边与障碍物面，在这里也就是例如地毯棱边14小于装置宽度b的距离行走。这一点尤其是用于清洁障碍物前面的面，而无需与障碍物进行接触。该距离必要时也可以在多次行驶中逐步减小。距离尤其是也可以小于所称的宽度b，直至所称宽度的百分之一或直至与障碍物接触的行走方式。
此外，棱边的距离，尤其是在该实施例中外壳边缘段9或必要时15(参照图3)到地毯棱边14的距离，必要时也与地毯棱边14搭接的距离可以选择为，使得角落清洁刷5若提供，如图1和2也示出那样，就其通过清洁刷毛16所描述的圆形面17而言以一定的覆盖量，例如以地毯棱边14为中心行走。但该距离在相应行走时也可以设定为，使地毯棱边14分布在圆形面17上的切向-外部或作为与圆形面17优选略微的割线。
该距离此外可以这样选择，尤其是在没有角落清洁刷的情况下，使环绕水平轴旋转的清洁刷4的端区在这种行走时清洁所称的地毯棱边14。就此而言例如也可以这样实现不同的位置，即将清洁刷的一个端面与障碍物棱边对应地，但以一定的距离行走或与障碍物接触地或覆盖地行走。
此外优选地面清洁装置1具有无接触式或接触式工作的地面传感器18，参见图3。可以看出，地面传感器18设置在外壳轮廓的一个扇形区内，该扇形区与所对应的轮2的几何形状轴19或清洁刷4的几何形状轴20相关设置在该轴19或20外，外壳6的棱边侧。在另一种必要时只要由此产生其他布置可选择的定义中，地面传感器18与同一俯视图相关设置在外壳轮廓的一个扇形段内，该扇形段通过清洁刷4的纵轴和与几何形状轮轴20垂直的垂直线限制，其中，垂直线在工作面的朝向外壳棱边的一侧上直接分布在轮工作面的外面。
因此沿棱边的行走也可以借助该地面传感器(共同)控制。只要地面传感器18(已经)覆盖地毯13邻接的更高区域，地面清洁装置就在这里关注的特殊清洁过程中在棱边14的方向上，优选以曲线趋势远离棱边向未被地毯覆盖的地面区域行走，从而每次在传感器一般不再报告覆盖地毯(，在该实施例中)或地面障碍物的情况下，重新进行向地毯的返回运动。
作为对传感器识别地毯棱边14或一般地面障碍物的备选，借助监测例如设计成盘形刷的角落清洁刷5的电机电流，也可以识别升高的障碍物面。所消耗的电机电流例如可以通过与此相关的电阻电路进行检测并通过吸尘机器人的控制电路或控制程序分析。清洁行驶期间，电机电流根据所要清洁的地面性质，在主要均匀的平面上在相当小的带宽中，也就是实际上具有恒定的数值。在驶越障碍物如地毯棱边14的情况下，转矩出现上升，这导致电机电流增大。只要然后进一步分析如墙壁跟踪传感器的信号，就可以识别这种上升的转矩/电机电流的增大不是通过像达到房间界限如墙壁12或家具引起的，清洁装置1电机电流的这种升高可以视为驶越障碍物。然后可以导入程序，使其在相同的平面区域内多次往复行驶，从而电机电流在这种情况下始终以相同方式出现的升高可以视为障碍物的棱边，例如地毯棱边14和行驶方向的定向可以根据所检测的该棱边14进行。这种多次的往复行驶即使在所介绍的其他传感器上必要时(首先)也可以进行。
作为补充或选择，也可以提供触觉传感器，其向外监测直接处于侧面的外壳棱边旁的地面高度。如果由此确定地面增高，尤其是在没有如墙壁跟踪传感器的附加报告情况下，那么这种增高也可以解释为在地毯棱边14意义上的平面障碍物。与行驶方向改变的上述描述相应，必要时在这里也可以在多次驶越相应区域后，这样改变和调整行驶方向，使其沿障碍物面产生所希望的行走。
所公开的所有特征(本身)对发明都是重要的。因此，申请书的公开内容内也同时包括所属/附属优先权文本的全部公开内容(在先申请的副本)，出于此目的这些文本的特征也一起包含在本申请书的权利要求内。从属权利要求以可选择的并列关系描述本发明现有技术的独立的扩展设计，尤其为了在这些权利要求的基础上进行分案申请。
附图标记列表
1  地面清洁装置
2  轮
3  轮
4  清洁刷
5  角落清洁刷
6  外壳
7  直角段
8  圆形段
9  段
10 罩段
11 房间
12 墙壁
13 地毯
14 地毯棱边
15 外壳边缘段
16 清洁刷毛
17 圆形面
18 地面传感器
19 轴
20 轴
R  行走方向
S  垂直线
V  原始行走方向

Claims (10)

1.一种可自动行走的地面清洁装置(1)，其中，所述地面清洁装置(1)能够在与障碍物的纵向尺寸成直角或锐角的行走方向上行走时，驶越如典型地由地毯棱边(14)给出的具有升高的障碍物面的矮而长的障碍物，并且，所述地面清洁装置(1)还具有用于检测障碍物的器件，其特征在于，所述地面清洁装置(1)构造成，使得行走方式可用于清洁障碍物或与障碍物相邻区域，其中所述清洁装置(1)的行走方向(R或V)为，沿障碍物的尺寸定向并关于障碍物面保持在障碍物前面的地面区域上行走，所述装置(1)的在行走方向上的对应的棱边与障碍物面的侧面距离小于所述装置(1)垂直于行走方向的宽度。
2.一种用于运行可自动行走的地面清洁装置(1)的方法，该地面清洁装置能够在与障碍物的纵向尺寸成直角或锐角的行走方向上行走时，驶越如典型地由地毯棱边(14)给定的、具有升高的障碍物面的矮而长的障碍物上通过，并且，所述地面清洁装置(1)还具有用于检测障碍物的器件，其特征在于，在所述地面清洁装置(1)检测到所述障碍物之后改变所述地面清洁装置(1)的行走方向，使所述地面清洁装置(1)沿所述障碍物这样地行走，使得所述装置(1)的在行走方向上对应的棱边与所述障碍物面的距离小于所述装置(1)的垂直于行走方向上宽度。
3.按前述权利要求之一或特别是据此所述的地面清洁装置或其运行方法，其特征在于，借助地面传感器(18)依据地面距离的变化检测或能够检测达到或驶越可越过的障碍物。
4.按前述权利要求之一或多项或特别是据此所述的地面清洁装置(1)或其运行方法，其特征在于，利用或能够利用角落清洁刷(5)的电动机电流消耗来识别障碍物。
5.按前述权利要求之一或多项或特别是据此所述的地面清洁装置(1)或其运行方法，其特征在于，利用或能够利用触觉传感器的信号来通过传感器识别障碍物。
6.按前述权利要求之一或多项或特别是据此所述的地面清洁装置(1)或其运行方法，其特征在于，所述地面清洁装置(1)具有在旋转时总是超出外壳轮廓的刷毛(16)的角落清洁刷(5)以及根据驱动所述角落清洁刷(5)的电动机的电机电流的变化检测或能够检测达到或驶越障碍物。
7.按前述权利要求之一或多项或特别是据此所述的地面清洁装置或其运行的方法，其特征在于，所述地面传感器(18)是无接触式工作的传感器或利用这种无接触式工作的传感器。
8.按前述权利要求之一或多项或特别是据此所述的地面清洁装置或其运行方法，其特征在于，所述地面传感器(18)设计成接触式传感器以及通过该接触式传感器检测或能够检测达到或驶越可越过的障碍物。
9.按前述权利要求之一或多项或特别是据此所述的地面清洁装置或其运行方法，其特征在于，所述地面清洁装置(1)具有墙壁跟踪传感器以及根据对所述墙壁跟踪传感器的信号的分析检测或能够检测达到或驶越可越过的障碍物。
10.按前述权利要求之一或多项或特别是据此所述的地面清洁装置或其运行方法，其特征在于，所述地面清洁装置(1)具有带有与俯视图有关的外壳轮廓的外壳(6)，一个或多个带有工作面的轮(2、3)和至少一个带有纵轴的清洁刷(4)，所述轮(2、3)和所述清洁刷(4)设置在所述外壳轮廓的内部以及所述地面传感器(18)与同一俯视图相关设置在所述外壳轮廓的一个扇形段内，该扇形段通过所述清洁刷(4)的纵轴和关于几何形状轴(19、20)的垂直线(S)限定边界，其中，所述垂直线(S)在所述工作面的朝向所述外壳棱边一侧上直接分布在所述工作面的外面。
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