CN108366531A - 利用移动机器人单元处理地面的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于处理至少部分位于室外区域的地面，尤其是清除污物或者草坪草屑的系统，该系统具有基地站点(6)以及移动机器人单元(8)。在运行可靠性得以改善的同时达到移动机器人单元的工作效果的改善的技术问题由此解决，即设置有至少一个用于探测至少一个环境参数的探测装置(24)以及设置有控制装置(34)，该控制装置根据由至少一个的探测装置(24)所测得的至少一个环境参数的值来影响移动机器人单元(8)的工作方式。本发明还涉及一种用于控制用于至少部分地在室外区域中处理地面，尤其是清除污物或者草坪草屑的移动机器人单元的方法。

Description

利用移动机器人单元处理地面的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于至少部分地在室外区域中处理地面的系统，尤其是清除污物或者草坪草屑，该系统具有基地站点以及移动的机器人单元，尤其是吸尘机器人，清扫机器人或者割草机器人。本发明还涉及一种用于控制移动的机器人单元的方法从而至少部分地在室外区域中处理地面。

背景技术

作为自动行进和导航的机器人单元尤其已知的是吸尘机器人和清扫机器人形式的清洁机器人。吸尘机器人可以自动清洁硬质地面，例如铺砖地面或石头地面的尘土或粗颗粒物。相应地，也可以使用吸尘机器人来清洁阳台、露台和路面上的尘土、树叶或者其它污物，前提是对待清洁的阳台面或者相似地面进行了相应限定。清扫器机人以纯机械式的方式借助于刷子和收集容器清洁地面，而不使用吸尘气流。

吸尘机器人在如阳台、露台和路面等室外地面上的长时间使用是受条件限制的，因为与割草机器人不同，已知的吸尘器类型并不是防雨的。此外，与在住房内部或在房屋中合乎实际的使用相比，太阳照射、热和冷会对吸尘机器人造成强烈的负担。

此外，对于吸尘机器人在室外区域中的使用来说，必须确保待清洁的地面是干燥的，坑洼中没有水并且由此确保吸尘机器人不会通过自己吸入水而损毁自己。同样地，通常也仅能在表面干燥并且吸入物干燥的情况下保证良好的尘土吸起而产生良好的清洁结果。

吸尘机器人典型的基地站点具有网络接口和充电接触点，通过这些充电接触点可以对处于对接位置的吸尘机器人进行充电。除了该简单的充电功能性之外，从现有技术中还已知基地站点的附加功能，例如清空吸尘机器人的尘盒。

作为自动行进和导航的机器人单元已知的还有割草机器人，其也可在潮的或湿的环境中使用。但在使用割草机器人时，目前还不能自动考虑到在中等期限的或长期的天气条件，因为在长时间潮或湿的天气下通常应当更频繁地进行割草并且在长时间干燥的天气下通常减少割草的频率。

对于割草机器人来说，具有充电功能的基地站点是已知的，但机器人库房也是已知的。这些库房会为割草机器人提供针对太阳和雨水的保护，以及防盗窃。这种库房基本由具有充电站和电接触点的背部部件和顶篷组成，在需要时，该顶篷可以向上翻开。

其它的割草机器人库房具有自动库门，该库门的打开和关闭例如与割草机器人的程序相协调地进行时间控制。

发明内容

因此，本发明基于这样的技术问题，即，在运行可靠性得以改善的同时达到移动机器人单元工作效果的改善。

根据本发明，前述技术问题通过一种用于至少部分地在室外区域中处理地面，尤其是清除污物或者草屑的系统来解决，该系统包括基地站点和移动机器人单元，尤其具有吸尘机器人，清扫机器人或者割草机器人，其特征在于，设置有至少一个用于探测至少一个环境参数的探测装置并且设置有控制装置，该控制装置根据该至少一个的探测装置所探测到的至少一个环境参数的值来影响该移动的机器人单元的功能方式。

通过探测至少一个环境参数尤其可以探测需使用机器人单元的区域中的天气情况。该至少一个探测装置基于对至少一个环境参数的测量而产生信号，该信号被传递到控制装置处。在控制装置中将一个探测装置的信号或者多个探测装置的多个信号进行评估并在可能情况下产生用于影响移动机器人单元功能方式的控制信号。

可以使用的环境参数有：温度、降水、降水量、空气湿度、地面湿度、风力大小、气压，其中可将过去的、可能的话还有未来的天气参数的时间顺序进行存储和考虑。由此，根据本发明的系统得到了尤其关于当前天气的信息，由此可以在可能情况下天气条件较差时限制或者阻止机器人单元的使用。所说明的系统由此也可以部分地作为气象站或者作为气象站的一部分。

在此与探测装置的地点是无关的，由此可以将探测装置安置在基地站点上，移动机器人单元上或者在基地站点较近或较远的周围环境中。如果将基地站点安置在不封顶的区域中，例如在阳台上或者在花园中，那么可以直接在该基地站点上探测该至少一个的环境参数。如果与此相反需将基地站点安置在封顶的区域中，也就是例如在房间中，那么将探测装置安置在机器人单元上是很有意义的，由此可以根据位置直接探测该至少一个的环境参数。与基地站点和机器人单元的位置无关的解决方案在于，将探测装置安置在基地站点未封顶的周围环境中，以探测该至少一个的探测装置。这种基地站点的周围环境例如可以是阳台、花园、屋顶或者房屋墙壁。

选择性地，探测装置也可以形成为房屋气象站的一部分。在这种情况下，将至少一个环境参数通过数据连接传递至控制装置。在此，该房屋气象站可以具有与控制装置的直接连接或者作为具有其它设备的房屋网络的一部分。由此，气象站不仅可以为移动机器人单元的使用，而且还可以为其它依赖于天气的、对卷帘，窗帘或者空调的调整提供环境参数。

有利地，探测装置形成为用于至少一个环境参数的传感器。因此可以将探测装置形成为温度传感器、降水传感器、降水量传感器、空气湿度传感器、地面湿度传感器，风力强度传感器或者气压传感器。此外，探测装置分别具有用于将测量信号传递至控制装置的通讯界面。该通讯界面可以借助于线缆或者无线电形成。这里，额外地还可能的是，探测装置或者控制装置将至少一个的环境参数记录下来，由此可以对该至少一个的环境参数随时间的发展进行观察和评估。

作为替代或补充，探测装置可以具有通讯界面并且探测装置由此适用于将天气数据作为至少一个的环境参数下载下来。作为通讯界面可考虑有线连接和无线连接，例如LAN(局域网，Local Area Network)，WLAN(无线局域网，Wireless Local Area Network)或者移动数据连接。这里，这些天气数据可以包括过去几个小时或几天的天气数据，实时天气数据或者接下来几个小时或几天的天气预报。由此可以根据应用来使用过去的和/或将来的天气情况和实时天气状况，以影响移动机器人单元的功能方式。

通过通讯界面将探测装置与互联网连接，由此可以从互联网调取天气数据。探测装置也可以通过通讯界面与房屋网络或者与单独的家用设备，如房屋气象站相连。由此通过通讯界面不仅可以传输天气数据，还可以双向传输有关移动机器人单元的运行数据和使用规划数据。这些数据又可以由其它连接在房屋网络中的设备处理，继续使用，补充或者将其纳入上级的规划当中。

如同探测装置的位置可以随意选择一样，将控制装置安置在基地站点上、安置在机器人单元上、安置在至少一个的探测装置上或者安置在基地站点的周围环境中也都是可能的。因为重要的仅是控制装置得到并评估探测装置的测量信号，以确定是否应该影响移动机器人单元的功能方式。由此在可能情况下产生相应的控制信号。

此外，房屋网络中的一部分可以作为控制装置，由此控制装置不作为独立的部分。由此可以弃用分开的控制装置并且可能情况下存在的用于控制房屋多个组件的房屋网络也可以承担控制装置的任务。

此外，探测装置的传感器机构和基地站点可分别通过LAN，WLAN或者互联网直接连接将其数据输入房屋网络或者与该网络连接的互联网服务器中以进行进一步处理。

有利地，控制装置构建用于控制形成在基地站点处的封顶区域的封锁装置，尤其是驶出止挡。在这种情况下，机器人单元位于基地站点处以加载电能或者仅仅是等待下一个处理周期。下一次处理周期例如可以通过对时间控制装置的相应编程预先给定。那么，为了激活封锁装置例如就可以将信号发送至机器人单元处，以阻止驶出，即使时间控制装置实际上会启动下一次处理周期。也可以激活驶出止挡作为封锁装置，其中可以将驶出止挡形成为库房的库门或者形成为横梁，并且其中通过将库门或者横梁保持在关闭位置而阻止机器人单元的驶出。库房的意思是作为天气防护的封顶区域，该区域除了顶篷外可以在所有侧面或者周向上部分封闭或者仅具有一个背部墙壁。

此外，控制装置可以构建用于产生终止信号并借助于通讯界面传递至机器人单元处，其中该机器人单元具有运动控制装置，该运动控制装置构建用于在接收终止信号之后结束对地面的处理并且在可能情况下驶回基地站点。由此，在处理过程中也可以阻止机器人单元在不利的环境条件下，例如在临近下雨时继续处理工作。由此可以保护机器人单元不受湿气的损坏或者不受恶化的处理条件的影响。

此外，机器人单元的运动控制装置可以具有存储下来的地图，其中该地图具有封顶空间区域和未封顶空间区域之间的虚拟界限，并且其中该运动控制装置根据由至少一个的探测装置所测得的至少一个的环境参数的值来允许或者阻止驶过该虚拟界限。可以使用待处理的区域的空间规划作为地图，也就是说环境平面图或者总平面图。在使用机器人单元之前将例如示出阳台门或者露台门位置的虚拟界限输入至运动控制装置中。也可以存储由于对阳台或露台的遮盖而在没有因为降雨现象而变湿的区域和因降雨现象而变湿的区域之间产生的线作为虚拟界限。

先前所述系统例如实现了也在室外区域中使用吸尘机器人，因为通过根据本发明而测得至少一个环境参数并且通过对移动吸尘机器人的功能方式的影响而主动阻止了该吸尘机器人处理对于吸尘来说过于潮湿的、或者由于存在水洼而甚至会引起吸尘机器人损坏的地面。因为吸尘机器人并不适合于吸水。

此外，前述系统实现了例如如此控制移动割草机器人，使得可以根据长期的天气状态来控制割草的频率。因为长时间潮的或者湿的天气状态中需要频繁进行割草，而在长时间干燥的天气状态下则不需要如此频繁地割草。为此，有利的是由使用者预先设定，在给定的天气状态下需多频繁地割草。

上面提到的技术问题也通过用于控制用于至少部分地在室外区域中处理地面，尤其是清除污物或者草屑的移动机器人单元的方法来解决，在该方法中测定并评估至少一个环境参数，在该方法中根据所测得的至少一个环境参数的值来影响移动机器人单元的工作方式。

利用该方法可以取得的优势对应于涉及根据本发明的系统已经说明的优势。

该方法的一个有利的设计方案在于，在开始处理地面时阻止机器人单元从基地站点封顶的区域中驶出。

此外，该方法可以包含对处理过程的中断和触发机器人单元返回进入基地站点封顶的区域中。

此外，可以根据至少一个的所测得的环境参数的值来允许或阻止机器人单元驶过封顶的空间区域和未封顶的空间区域之间的虚拟界限。

附图说明

接下来借助于实施例并参考图示来说明本发明。图中：

图1示出了根据本发明的系统的第一个实施例，

图2示出了根据本发明的系统的第二个实施例，以及

图3示出了根据本发明的系统的第三个实施例。

具体实施方式

在接下来对于不同的根据本发明的实施例的说明中，相同的构件以相同的附图标记示出，即使这些构件的尺寸或形状在不同的实施例中可能有不同。

图1示出了根据本发明的、用于至少部分地在室外区域中处理地面4的系统2的第一个实施例，其中在本发明中，处理是将地面4上的污物清除。这里，地面4可以是阳台的一部分或者花园露台的一部分。

该系统具有基地站点6和移动的机器人单元8，该机器人单元在本发明中形成为吸尘机器人并且仅在图1中示意性示出。

基地站点6具有带有背部墙壁12和顶篷14的库房10。该顶篷14尤其在当基地站点6安置在空地中并且经受环境影响时保护吸尘机器人8。该库房10也可以具有还未示出的侧面墙壁，这些侧面墙壁在侧面保护吸尘机器人8。

基地站点6具有库房电子装置16，其一方面与电源相连。电源可以是电网接口，电池或者光伏元件。库房电子装置16另一方面通过导线18与充电站20相连并且为充电站20提供电能。此外也可以通过导线18进行吸尘机器人8和库房电子装置16之间的数据通讯。

吸尘机器人8是本身已知的、通过至少一个电池驱动的自行行进和自行导航的机器人，该机器人具有用于产生吸尘空气流的风机、用于容纳尘土或者其它颗粒的尘盒、用于吸入灰尘或者其它颗粒的吸嘴、至少三个轮子，这些轮子中的至少两个由电机驱动，以及用于执行吸尘过程的控制装置。

根据本发明，接下来说明的用于探测至少一个环境参数的探测装置中的至少一个设置在基地站点6上或者其中。在基地站点6的顶棚14上安置有传感器单元22，该传感器单元具有至少一个下列传感器类型中的一个的形式的探测装置24：温度传感器、降水传感器、降水量传感器、空气湿度传感器、地面湿度传感器，风力强度传感器或者气压传感器。将多个或者所有所提到的传感器类型进行结合是有利的。传感器单元22通过导线26与库房电子装置16相连并且可以将至少一个的探测装置24的测量信号传输到库房电子装置16处。探测装置24也可以以划分为两个或者多个传感器单元22的方式安置。

在背部墙壁12的外部侧面上安置有另一个传感器28形式的探测装置，该传感器测量地面的表面湿度和/或基底中的湿度。此外，在库房10的内部还设置有用于确定库房10内部湿度的传感器30形式的探测装置以实现保护功能。两个传感器28,30通过导线32与库房电子装置16相连。

对于本发明的实现来说所必需的仅仅是探测装置24,28或30的存在，但其中优选的是设置多个探测装置，以探测不同的环境参数并由此可以确定待处理的地面区域中的环境条件。

此外，在库房电子装置16中设置有控制装置34，该控制装置根据由至少一个的探测装置24，28或30所测得的至少一个环境参数的值来影响移动的吸尘机器人8的工作方式。为此，传感器单元22的降水传感器24例如可以通过导线26向控制装置34发出当前正在降雨的信号。控制装置34可以由该测量信号得出，应该限制吸尘机器人8对地面4的处理。为此，控制装置34产生控制信号，该控制信号通过导线26传输至机电动作器36处，由此该动作器36将库门38关闭作为封锁手段。该机电动作器36可形成为电机-传动单元、拉索机构或者形成为气动式的。库门38可实现为卷帘门或者斜台或者柱子。

无论如何，例如当时间控制装置开始新的处理周期时，库门38在关闭状态下都阻止移动吸尘机器人8从基地站点6中驶出。由此，吸尘机器人8找不到从库房10中出去的路径并重新中断处理周期。

先前说明了借助于湿度传感器24的过程。同样地或者额外地也可以使用风力传感器，以判断在待处理的地面4的区域中是否存在强烈的风。因为在风过于强烈时，对地面4进行吸尘意义不大，因为地面4已经清洁的部分总是会又被尘土或颗粒所覆盖。此外可以使用温度传感器24，以确定外部温度对于吸尘机器人8的使用来说过高还是过低。

图2示出了根据本发明的系统2的第二个实施例。与图1不同的是，库房10具有通过导线26与库房电子装置16相连的库房无线电收发机40，并且吸尘机器人具有机器人无线电收发机42以进行控制装置34和吸尘机器人8之间的无线通讯。

如果控制装置34基于由至少一个的探测装置24,28或30传输至控制装置34的至少一个环境参数确定了不适于使用吸尘机器人8的环境状况，那么控制装置34就通过无线电收发机40和42向吸尘机器人8传递控制信号，由此吸尘机器人8保持在库房10的内部，即使吸尘机器人8的时间控制装置实际上会开始新的处理周期。

在图2中示出的根据本发明的系统2也适合于，当吸尘机器人8处于一个处理周期之中，也就是说例如已经处理了地面4的一部分，并且当环境条件发生了改变，例如出现了降雨时，使得控制装置34向吸尘机器人8传递信号，该信号引起处理周期的中断并且促使吸尘机器人8重新返回基地站点中。由此该控制装置34构建用于产生终止信号并且借助于通讯装置40,42将该信号传递至吸尘机器人8处。该吸尘机器人8可以借助于集成的(未示出的)运动控制装置在接收到终止信号之后停止对地面4的处理并随后重新返回至基地站点6并进入库房10中。

在图1和2中示出的根据本发明的系统2的两个实施例也可以如下地改进或补充，即将探测装置24形成为通向网络的，例如通向互联网或者房屋网络的通讯界面，并且使得探测装置24适合于下载天气数据作为至少一个的环境参数。

在此，通讯界面可以形成为通过线缆连接或者无线的，也就是说例如形成为LAN，WLAN或者移动数据连接。天气数据可以包含过去的天气数据，当前的天气数据和/或天气预报。由此,根据环境参数对在本发明中形成为吸尘机器人8的移动机器人单元的控制也可以仅通过由互联网中下载的数据进行。这样的话便不需在基地站点6和吸尘机器人8的直接环境中测量环境参数，或者补充性地使用。

图3示出了根据本发明的、同样用于至少部分地在室外区域4a中和室内区域4b中处理地面4的系统2的第三个实施例。在此，处理也是在于将地面4上的污物清除。该系统具有基地站点6和移动机器人单元8，该机器人单元在本发明中形成为吸尘机器人。

基地站点6安置在具有墙壁52和顶篷54的房间50中。在该房间50中安置有电子装置56，该电子装置与电源相连。充电站20同样安置在房间50中并且在本发明中作为基地站点6，因为在房间50内不再需要其它由库房所提供的针对外界影响的保护。

上面已经说明的控制装置34安置在房间50中的电子装置56中，也就是在基地站点6的周围。借助于该前述充电站20可以对吸尘机器人8进行充电。借助于未示出的导线为充电站20提供电能。如根据图1和2的实施例中那样的与电子装置56的连接是不需要的。

此外，在室外区域4a中还安置有具有至少一个传感器装置24的传感器单元22，该传感器单元基本上已经在其他实施例中进行了说明，并由此可以探测天气数据作为环境参数。借助于传感器单元22中的通讯装置58和控制装置34中的通讯装置40之间的无线通讯，传感器单元22和控制装置34相连接并且可以彼此交换数据。

如图3此外还示出的，吸尘机器人8配备有通讯装置42，利用该通讯装置同样通过无线电连接在吸尘机器人8和控制装置34之间交换数据。同样地，吸尘机器人8和传感器单元22之间通过通讯装置42和58的无线通讯也是可能的。由此，通过传感器装置24所测得的至少一个的环境参数的数据既可以在传感器单元22和控制装置34之间，也可以替代性地在传感器单元22和吸尘机器人8之间进行交换。

如果通讯例如直接在传感器单元22和吸尘机器人8之间进行，那么可以取消单独的控制装置34并且将控制装置集成在吸尘机器人8或者传感器单元22中。用于传递至少一个的环境参数的数据的通讯同样可以仅在传感器单元22和单独的控制装置34之间进行，而控制装置34则借助于与吸尘机器人8的无线连接影响对吸尘机器人8的控制。

由此可以借助于至少一个的环境参数来如此控制吸尘机器人8，使得当例如传感器单元22确认有降雨现象并且无法在室外区域4a中进行地面的吸尘处理或会导致吸尘机器人8的损坏时，吸尘机器人8仅在室内区域4b中运行。

为此优选的是，集成在吸尘机器人8中的运动控制装置具有存储的地图，该地图具有封顶空间区域，也就是室内区域4b和未封顶空间区域，也就是室外区域4a之间的虚拟界限60(虚线)，并且运动控制装置根据由至少一个的探测装置24所测得的至少一个的环境参数来允许或者阻止驶过该虚拟界限60。

该地图定义出了环境平面图或者总平面图并且根据至少一个的环境参数产生空间规划，也就是需要进行处理的地面区域。如果至少一个的环境参数的值没有显示出阻止通过吸尘机器人8也对室外区域4a进行吸尘的理由，那么借助于地图如此确定空间规划，即对室内区域4b和室外区域4a均进行清洁。

与此相对，如果至少一个的环境参数的值显示出了阻止理由，那么吸尘机器人8应当仅清洁室内区域4b，由此根据地图如此确定空间规划，即仅清洁室内区域4b并且不对室外区域4b进行清洁。由此仅将室内区域4b清洁直至虚拟界限60。

图3示出了室外区域4a和室内区域4b之间的虚拟界限60的位置。同样，划出室外区域4a封顶的部分和室外区域4a未封顶的区域之间的虚拟界限也是可能的。由此，在出现降雨现象时，也可以将室外区域在足够程度上保持干燥的封顶部分与室内区域4b一起进行清洁。

前面所说明的实施例具有吸尘机器人6作为机器人单元。但机器人单元也可以形成为用于清洁基底的清扫机器人。同样地，机器人单元也可以形成为割草机器人并具有与为吸尘机器人所说明的相应的控制装置。

Claims (14)

1.用于处理至少部分位于室外区域的地面，尤其是清除污物或者草坪草屑的系统，所述系统具有

-基地站点(6)以及

-移动的机器人单元(8)，

其特征在于，

-设置有用于探测至少一个环境参数的至少一个的探测装置(24)以及

-设置有控制装置(34)，所述控制装置根据由至少一个的探测装置(24)所测得的环境参数中的至少一个的值来影响移动的所述机器人单元(8)的工作方式。

2.根据权利要求1所述的系统，

其特征在于，

所述环境参数选自下列清单：温度、降水、降水量、空气湿度、地面湿度、风力大小、气压。

3.根据权利要求1或2所述的系统，

其特征在于，

将所述探测装置(24)安置在基地站点(6)上，移动的机器人单元(8)上或者在基地站点(6)的周围环境中或者形成为房屋气象站的一部分。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的系统，

其特征在于，

所述探测装置(24)形成为用于所述至少一个的环境参数的传感器。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的系统，

其特征在于，

-所述探测装置(24)可以具有通讯界面并且

-所述探测装置(24)适用于将天气数据作为至少一个的环境参数下载下来。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的系统，

其特征在于，

所述控制装置(34)安置在所述基地站点(6)上、安置在所述机器人单元(8)上、安置在所述至少一个的探测装置(24)上或者安置在所述基地站点(6)的周围环境中。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的系统，

其特征在于，

房屋网络中的一部分构成所述控制装置(34)。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的系统，

其特征在于，

所述控制装置(34)构建用于控制形成在所述基地站点(6)处的封顶区域的封锁装置，尤其是驶出止挡。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的系统，

其特征在于，

-所述控制装置(34)可以构建用于产生终止信号并借助于通讯装置传递至所述机器人单元(8)处，并且

-所述机器人单元(8)具有运动控制装置，所述运动控制装置构建用于在接收终止信号之后结束对地面的处理并且尤其驶回所述基地站点(6)。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的系统，

其特征在于，

-所述机器人单元(8)的运动控制装置具有存储下来的地图，-所述地图具有在封顶空间区域和未封顶空间区域之间的虚拟界限，并且

-所述运动控制装置根据由所述至少一个的探测装置(24)所测得的至少一个的环境参数的值来允许或者阻止驶过所述虚拟界限。

11.用于控制移动的机器人单元的方法，所述机器人单元用于至少部分地在室外区域中处理地面，尤其清除污物或者草坪草屑，

-在所述方法中测定并评估至少一个环境参数，

-在所述方法中根据所测得的至少一个环境参数的值来影响移动的机器人单元的工作方式。

12.根据权利要求11所述的方法，

在所述方法中，在开始处理地面时阻止机器人单元从基地站点封顶的区域中驶出。

13.根据权利要求11或12所述的方法，

-在所述方法将处理过程中断，并且

-在所述方法中触发机器人单元返回进入基地站点封顶的区域中。

14.根据权利要求11至13中任意一项所述的方法，

在所述方法中根据至少一个的所测得的环境参数的值来允许或阻止机器人单元驶过在封顶的空间区域和未封顶的空间区域之间的虚拟界限。