CN109008779A - 自动在环境中前进的车辆和处于环境中的门构成的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由自动在环境中前进的无人驾驶的车辆(1)、尤其清洁机器人和处于环境中的具有门框(3)和门扇(4)的门(2)构成的系统，其中，所述车辆(1)具有用于探测环境内部的对象数据的探测装置(5)。为了能无需车辆(1)在门(2)上的抓握地打开门(2)，建议所述门(2)具有用于改变门(2)的开启状态的电子的执行器(6)，所述车辆(1)具有控制装置(7)和/或车辆(1)配有控制装置(7)，控制装置被设置为根据车辆(1)的运行状态和/或位置发出用于操纵执行器(6)的控制命令。

Description

自动在环境中前进的车辆和处于环境中的门构成的系统

技术领域

本发明涉及一种由自动在环境中前进的无人驾驶的车辆、尤其清洁机器人和处于环境中的具有门框和门扇的门构成的系统，其中，车辆具有用于探测环境内部的对象数据的探测装置。

本发明还涉及一种用于运行由自动在环境中前进的无人驾驶的车辆和处于环境中的具有门框和门扇的门构成的系统的方法，其中，车辆的探测装置记录环境内部的对象数据。

背景技术

自动在环境内部前进的无人驾驶的车辆在现有技术中充分已知。这种车辆例如可以是所有种类的地面处理机器人，例如吸尘机器人、擦扫机器人、打磨和/或抛光机器人等等。此外，该车辆也可以是不承担处理任务而相反仅承担运输任务的车辆。

上述种类的车辆通常具有用于探测环境内对象数据的探测装置。以此可以实现车辆在环境内的定向和避免与障碍物的碰撞。

尤其在车辆在由多个房间构成的住宅内自动行进的情况下会发生的是，车辆在从一个房间向相邻的房间中前进时来到被关闭的或者没有开得足够宽的门前。因此在现有技术中研发有器件，其至少实现这种门的开启，即这种门的门扇仅被虚掩，而没有与门框锁闭或者否则例如仅能通过操纵门把手就分开。

文献DE 10 2011 050 357 A1例如公开了一种由车辆和门构成的系统，门的门扇相对于对应的门框这样地处于打开位置中，即露出的通道对于车辆的通行是不够的。其公开了，车辆通过撞击把门扇进一步打开，或者车辆建立相对于门扇的抽吸连接并且通过后退行驶进一步打开门。

此外，例如由文献CN 204427945 U已知一种车辆，该车辆具有带操纵元件的抓臂，操纵元件能在车辆的设备高度向门的对应机构上作用并且以此也能操纵门把手或者说门把手和/或门栓。

虽然上述现有技术具有可用的局部解决方案用于改变门的开启状态，但这需要车辆在门上的机械式抓握，这使得在车辆上的特殊装置是必不可少的。

发明内容

因此，从上述现有技术出发，本发明要解决的技术问题是，提供一种上述种类的系统，该系统能实现通过车辆对门的开启状态的无接触的改变。

为解决上述技术问题建议，门具有用于改变门的开启状态的电子的执行器，车辆具有控制装置和/或车辆配有控制装置，控制装置被设置为根据车辆的运行状态和/或位置发出用于操纵执行器的控制命令。

按照本发明，车辆在此被设计为，借助电子的控制命令作用在门上并且允许门的开启状态的改变。为此，控制装置被设计为向门的电子的执行器发送控制命令，该控制命令包含用于打开和关闭门的命令。控制命令可以优选地在车辆未处于门的枢转范围中的距离外就能发送。因而不需要车辆向门驶近，以便不造成车辆的和/或门的运动妨碍。控制装置因而用作用于门的执行器的遥控装置，使得车辆在其前进经过住宅的多个房间时例如自主对门作用，以便能不受阻挡地在其行驶路线上行进。控制装置可以或者是集成在车辆中的控制装置或者是外部的控制装置，尤其该系统的中央的控制装置。控制装置在两种情况中都被设计用于，根据车辆的运行状态和/或位置生成和/或传送控制命令。车辆的运行状态例如可以是在清洁运行期间、在监视巡查期间、在再生和/或电池充电运行期间等等的启用的状态。车辆的位置可以是相对于门的距离、在基站处的停驻、沿计划好的行驶路径的位置等等。在控制装置是相对于车辆外置的控制装置时，控制装置可以或者自身根据车辆的状态和/或位置生成控制信号，或者可以从车辆接收控制信号把控制信号未经改变地和/或编辑后地向门的执行器发送。

尤其建议，车辆具有用于根据探测到的对象数据建立环境地图的计算装置，其中，环境地图或者与环境地图关联的文件具有关于环境内门的空间位置的信息。环境地图例如可以存储在车辆的数据存储器和/或该系统的数据存储器中，并且例如包含物体、房间界限、门、车辆等等的位置。环境地图被车辆用于导航和自定位和被控制装置用于生成控制命令。例如可以规定，车辆的计算装置执行SLAM算法，以便构建或者说改变环境地图和在环境内定位自己。环境地图有利地也包含关于门在环境内的空间位置的信息，其中有利的是，一方面门的位置被存储，然而另一方面必要时也存储例如门的宽度、门扇的枢转方向的信息，并且必要时也存储关于门框深度的信息，门框的深度通常基本上与房间墙壁的厚度一致。不需要的是，关于门的信息被存储在环境地图本身内。相反的是，一个信息或者多个信息也能被存储在分开的文件中，该分开的文件具有相对于环境地图的关联。可行的例如是，在环境地图中仅存储门的空间位置，而附加信息、例如门的枢转方向和通道宽度被存储在分开的文件中，当需要关于门的进一步信息时计算装置可以访问这些分开的文件。

根据建议，控制装置被设置为，当识别到车辆的行进路线中包含门时，自动地生成控制命令。按照该设计方案，该系统被设计为，环境中那些被车辆的行进路线穿过的门自动地提前打开，使得车辆的行进不会因为车辆必须等待门扇的枢转而发生延迟。此外还不需要的是，在车辆前进期间生成多个分开的控制命令。相反地，例如可以在计划好的行进路线开始时生成唯一的控制命令，该控制命令包含用于多个门的打开命令。若车辆在执行各任务后又沿相反的方向穿过门，则可以向门发送另外的控制命令，另外的控制命令包含关闭命令。以此可以把在车辆前进之前被关闭的门重新闭合。备选地，门的闭合也可以这样地进行，即车辆把门扇向门框的方向推。然而特别优选的是，门的闭合也全自动地进行。例如，控制装置可以根据车辆在环境地图中的当前位置确定，是否又离开了最后行驶的房间。在此情况中，可以控制门的执行器，从而采取确定的状态，例如采取门的关闭位置。这在不应受到干扰的人员处于该房间内时是尤其有利的。还能想到的是，在环境地图中或者结合行进路线确定，住宅的哪些门不许被打开或者仅允许在确定的时间打开，以便例如避免对在确定房间内人员的打扰。

按照有利的实施方式建议，控制装置是中央控制装置、尤其家用自动化网络的控制装置。按照该实施方式，由至少一个车辆和门构成的系统是家用自动化网络的一部分，在家用自动化网络中多个家用设备相互通信。这种通信通过中央控制装置进行，中央控制装置例如可以是WLAN网络的接入点。中央控制装置可以设计为单独的设备。此外，车辆的控制装置也可以承担中央控制装置的功能。该系统的或者说房屋自动化网络的门可以借助中央控制装置控制。在此，中央控制装置可以访问家用自动化网络的存储器，在家用自动化网络的存储器中不仅存储关于下属车辆和门的信息，而且也例如存储关于家用自动化网络的其他设备或者说装置、例如音频和/或视频系统、卷帘门窗、照明装置、空调装置、厨房设备、其他家用设备、暖气等等的信息。家用自动化网络的所有信息可以集成在车辆的环境地图中或者与环境地图关联。

还建议，车辆和/或控制装置具有用于由使用者手动登记门和/或用于自动登记门的登记装置。例如，系统的车辆或者中央控制装置可以具有输入接口、例如键盘或者触摸屏，使用者借助输入装置可以手动登记门。为了登记，使用者例如把门的型号和位置输入车辆或者说独立的控制装置。这些信息就可以再转移至环境地图中，或者与环境地图关联。然而车辆或者控制装置也可以具有用于自动登记门的登记装置。在此情况中，登记装置例如是传感器，该传感器探测门的信息。为了登记，车辆例如控制每个门并且测量它们的位置、确定门的开启方向等等。

尤其建议，车辆和/或控制装置具有用于探测和/或辨别门和/或用于探测门的开启状态的检测器件。检测器件尤其可以是图像检测装置和/或用于门的光学的和/或电子的码的读取设备。检测器件是系统的车辆或者说控制装置的传感器，该传感器可以确定门的空间位置和/或可能的另外的信息，例如门的样式、尺寸、打开方向等等。此外检测器件有利地适用于识别门当前处于打开的还是关闭的状态。仅仅部分地打开的门也能被识别到，例如可枢转的门或者推拉门的中间状态。检测器件尤其可以是图像检测装置、例如摄像机或者相机芯片，和/或可以是读取设备，该读取设备适于读出门的光学的或者电编码。所述码尤其可以是条形码、QR码、光信号、RFID芯片等等。对环境内部存在的门以及其他信息的探测优选地可以在车辆的示教行驶期间进行，接着把收集到的信息存储在环境地图中或者说与环境地图链接。因而借助检测器件进行系统的各个门的登记。车辆可以驶近每个门，根据光学的和/或电编码辨别门并且确定门在环境内部的空间位置。附加地，门的码也可以包含关于用何种技术能打开各个门的信息。然而备选地，这种信息也可以例如通过使用者经用户接口、尤其移动设备传送。被记录的关于一个或者多个门的信息然后可以向系统的中央控制装置传送。中央控制装置然后就具备了系统内部的门的全部信息。若附加的或者新的车辆在系统上注册，其可以与中央控制装置连接并且访问对于存在的、具有可自动操纵的可能性的门的全部信息。中央控制装置的信息可以向车辆的环境地图中转移或者与其关联。在此，信息从中央控制装置向车辆的环境地图或者说存储器中的读入例如可以在车辆处于基站中以便例如给蓄电池充电时进行。基站和中央控制装置可以具备线缆连接的通信通道、例如通过PowerLAN。

根据建议，门的执行器具有电磁体、弹簧机构和/或电机。门因而可以通过不同的技术被自动打开。例如，执行器可以具有电磁体，电磁体有利地集成在门框中。门扇可以具有对应的金属板。在此，电磁体的通电状态可以根据在相应房间处需要关闭的门还是打开的门而与门的偏好位置一致或者不一致。可以为执行器配设弹簧机构，弹簧机构使得门扇相对于门框移位。弹簧机构可以被这样地设计，即露出至少一个通道区域，该通道区域足够使车辆无碰撞地调度穿过。备选地也可以规定，电磁体仅操纵门锁的销和/或闸并且弹簧机构仅使得门扇有微小的移位、例如几厘米，使得车辆还必须继续移位门扇、尤其通过推动移位。尤其地，门也可以装配有电气的开门器，例如自供应的阴极锁。门扇相对于门框的移位也可以通过电机进行。

根据建议，车辆和/或门的执行器和/或中央控制装置具有通信模块、尤其无线电模块。在系统的组件，即一个或者多个车辆、一个或者多个执行器和/或中央控制装置之间的通信可以有利地借助无线的通信进行，例如借助WLAN、蓝牙、光学通信装置等等。此外，系统的中央控制装置和门(门框)的执行器可以线缆连接地通信。这种线缆连接的通信例如可以通过PowerLAN实现。

除了上述系统以外，利用本发明还建议一种运行由自动在环境内前进的、无人的车辆和处于环境中的具有门框和门扇的门构成的系统的方法，其中，车辆的探测装置采集环境内的对象数据，其中，车辆的控制装置或者系统的控制装置根据车辆的运行状态和/或位置发出用于操纵门的电子执行器的控制命令，其中，电子执行器接收控制命令并且随后改变门的开启状态。该方法的优点和特征由上文针对所述系统的详细阐述得出。尤其地，车辆在此不再手动地抓握在门扇上，以便把门扇相对于门框移位。相反地现在可以从更远的距离处打开门，确切而言通过控制命令打开门，所述控制命令操纵门的执行器，该执行器最终导致门的确定的打开状态。如上文所述，控制命令从车辆向门的执行器的传输要么可以直接进行，要么可以通过系统的独立的中央控制装置进行。在此，通信有利地通过无线的无线电通信或者也可以通过光学的通信实现。

尤其可以规定，车辆的计算装置根据探测到的对象数据建立环境地图，其中，在环境地图中或者在与环境地图关联的文件中存储有关于门在环境内的空间位置的信息。车辆因此探测存在于环境中的门的位置和可能的其他信息。这些信息被存储在环境地图中或者与环境地图关联。备选地，系统的独立的控制装置也可以建立相应的环境地图并且必要时向车辆传输。

还可以建议，当识别到车辆的行进路线包含门时，车辆的控制装置或者系统的独立的控制装置自动地生成控制命令。在此方法步骤中，不是只有存在紧急状况时、例如由于车辆当前快速驶向门时才打开门。相反地可以事先、在前进开始前就打开一个或者多个门。这实现了车辆在环境内部特别简单和节省时间的前进。

还建议，门在系统上的登记手动地由使用者借助车辆的和/或控制装置的登记装置进行。尤其可以进行门的自动登记。为了登记，车辆的和/或控制装置的检测器件可以探测和/或辨别环境内的门。所述方法还可以包括，探测门的打开状态。所述门的探测或者说辨别有利地通过图像检测装置和/或读取设备进行，读取设备设计用于探测门的光学的和/或电磁的编码。

门的打开状态可以有利地通过配属于门的电磁体和/或弹簧机构和/或电机改变。尤其地，也可以使用已知的电开门器，例如自给式的阴极锁。

附图说明

下面根据实施例进一步阐述本发明。附图中：

图1示出可自动打开的门在车辆上的登记状况，

图2示出从车辆向门的执行器上传送用于开门的控制命令，

图3示出从车辆向与门的执行器连接的中央控制装置传送控制命令，

图4示出在开门后时刻的按照图3的车辆和门，

图5示出具有存储在其中的环境地图的车辆。

具体实施方式

图1示出由车辆1和门2构成的系统。门2以通常方式具有门框3、门扇4、门把手10和两个门铰链11。门2还具有用于改变门2的打开状态的电子的执行器6。执行器6在此例如包含用于使闩15和门扇4的门销16移位的电机。门铰链11分别配设(未示出的)弹簧机构，弹簧机构在门销16或者说闩15解除时使得门扇4相对门框3自动地枢转，确切而言以这样的程度枢转，即车辆1能从门框3和门扇4之间驶入相邻的房间。

在图5中详细示出的车辆1在此是能自动行进的吸尘机器人，其具有多个马达式驱动的滚轮12和清洁元件13，清洁元件13在此是刷毛辊子。车辆1具有探测装置5、在此即用于测量相对于环境的物体的间距的三角测量装置，以及图像检测装置，图像检测装置能记录车辆1的环境的图像。探测装置5有利地设计为，在360度角区域中测量。车辆1还具备配属控制装置7的计算装置(未示出)，其被设置为，通过由探测装置5测得的数据建立环境地图8。环境地图8包含环境的对象，例如也包含门2以及门目前的打开状态。控制装置7被设计为根据环境地图8确定用于车辆1的行驶路线，优选在避免与物体对象或者说门2碰撞的情况下确定。此外，车辆1具备检测器件14，检测器件14被设置和设计为读取门2的辨别器件9。辨别器件9例如可以是RFID标签，其提供门2的身份识别。检测器件14在此例如是RFID读取器，其与车辆1的计算装置共同作用适合于根据RFID码确定门2的身份并且获取关于门2的信息，所述信息例如涉及其是可自动打开的门2，该门2为了自动打开而包含何种技术和使用何种通信协议。此外，设计为图像检测装置的探测装置5也是检测器件14，利用检测器件14例如可以读取条形码、QR码或类似物。

图1示出门2在车辆1上的登记过程。该登记过程例如可以在车辆1的认识行驶期间进行。检测器件14、在此即车辆1的RFID读取器，是激活的并且发出激励信号，激励信号被门2的辨别器件9、在此即RFID标签以一种信号答复，该信号包括关于门2的执行器6的信息。由从辨别器件9发回的信号中，车辆1或者说车辆1的控制装置7获得关于门2或者说门2的执行器6的身份和特征的指示。车辆1的控制装置7或者说车辆的计算装置可以存储和/或处理这些数据，例如存储在环境地图8中。

这种登记过程可以在多个处于车辆1的环境内的门2上进行。车辆1可以先后驶近每个门2并且读取它们的辨别器件9，以及附加地确定它们在环境内的位置和必要时的尺寸。

尽管未示出，但是门2当然也可以通过车辆1的探测装置5、即图像检测装置探测。此外也可以读取其他辨别器件9，例如即条形码、QR码、iBeacons等等。

图2示出在门2结束登记后的情况。车辆1沿行进路线运动经过住宅。在图中示出的关闭的门2处于车辆1的行进路线中。为了能继续该行进路线，车辆1的控制装置7检查在环境地图8中存储的特征并且根据辨别器件9和/或其当前的自身位置辨别门2。根据存储在环境地图8中的信息，控制装置7还知道，以何种通信协议向这个门2的执行器6发送控制命令。在此，例如在环境地图8中存储有这种信息，即执行器6具有WLAN通信模块。接着，车辆1利用相应的WLAN通信模块向执行器6发送控制命令。控制命令是用于打开门2的命令，即使得门扇4相对于门框3枢转。接着，在此具有电机的执行器6这样地操纵门扇4的门销16或者说闩15，即其不再嵌入门框3的对应凹部17(见图4)中。由于配属门铰链11的弹簧机构的回复力，门2摆动打开，使得车辆1能进入相邻的房间。

在车辆1再次离开该相邻的房间后，可以规定的是，车辆1又关闭门2，方法是车辆1抵靠门扇4行驶并且克服弹簧机构的复位力将门扇向门框3的方向移位直至最后门销16再次卡止。

图3和图4示出本发明的另外的实施方式，其中，车辆1和门2是具有独立的中央控制装置7的家用自动化系统的部分。在此实施方式中，车辆1和门2通过独立的控制装置7相互通信。必要时还可以有其他车辆1和/或门2或者非常不一样的设备、例如卷帘门窗、空调系统、照明装置等等在家用自动化系统相互连接并且通过中央控制装置7获得控制命令。

按照该实施方式，既进行门2在中央控制装置7上的登记又进行车辆1在中央控制装置7上的登记。在此，门2的登记可以如上文参照图1阐述地进行，只是现在门2在单独的控制装置7上登记而不在车辆1上登记。为此，系统的使用者可以使用外部的终端设备、例如移动电话、笔记本电脑等等，以便把关于门2和其执行器6的信息向控制装置7发送。车辆1同样在中央控制装置7上登记。由中央控制装置7接收到的关于门2和必要时关于其他车辆1的信息优选也向车辆1上发送并且集成在车辆的环境地图8中或者说与环境地图关联。

在车辆1和系统的中央控制装置7之间的通信在此例如借助WLAN进行。在中央控制装置7和门2的执行器6之间的通信通过线缆连接的通信通道进行，在此例如借助PowerLAN。

按照该实施方式本发明现在可以这样进行，即车辆1的控制装置7计划通过环境的行进路线，门2也处于其中。车辆1通过WLAN向中央控制装置7发送其计划好的行进路线。中央控制装置7接着检查哪种门处于计划好的行进路线内。在此，中央控制装置7要么通过WLAN访问车辆1的环境地图8，或者访问自己的环境地图。一旦处于行进路线中的门2被识别，中央控制装置7就向每个门2上或者其执行器6发送控制命令。该控制命令包含用于把门扇4相对于门框3以这样的程度移位的指令，即车辆1能无碰撞地通过打开的门2进行其行进路线。执行器6可以将其打开状况发回给中央控制装置7，中央控制装置7接着调整环境地图8或者说继续向车辆1传送开启状况。

图4示出门2的打开的状态，其中，门扇4从门框3枢转离开这样远，即车辆1可以顺利通过门洞。

图5最后以放大示图示出车辆1。车辆1在此设计为无人驾驶的清洁机器人。车辆1具有清洁元件13，在此即电机驱动的刷毛辊子。车辆1还具备用于无人驾驶地在环境内前进的滚轮12。车辆1的供电通过未示出的蓄电器进行。还可以看到探测装置5，在此即360度三角测量装置以及图像检测装置，即摄像机。这在此不详细说明，而是可以采用现有技术。摄像机还起检测器件14的作用用于检测门2的辨别器件9。车辆1还具备独立的检测器件14，检测器件14在此例如是RFID读取器。车辆1的环境的环境地图8存储在存储器(未示出)中。如在车辆1的显示器18上所示地环境地图包含住宅轮廓连同包含在其中的物体，在此即家具和房间界限。环境地图8还具有门2，门2事先通过系统的车辆1或者说控制装置7登记。在环境地图8中还存储有门2的门扇4的枢转范围。

还可以有带有额外的对于门2的信息的存储器与环境地图8关联。该信息可以包含关于确定的门2基本上不许打开或者仅在确定的时间段允许打开的信息，以便例如防止在确定房间内的使用者的干扰。

附图标记列表

1 车辆

2 门

3 门框

4 门扇

5 探测装置

6 执行器

7 控制装置

8 环境地图

9 辨别器件

10 门把手

11 门铰链

12 滚轮

13 清洁元件

14 检测器件

15 门闩

16 门销

17 凹部

18 显示器

Claims (10)

1.一种由自动在环境中前进的无人驾驶的车辆(1)、尤其清洁机器人和处于环境中的具有门框(3)和门扇(4)的门(2)构成的系统，其中，所述车辆(1)具有用于探测环境内部的对象数据的探测装置(5)，其中，所述门(2)具有用于改变门(2)的开启状态的电子的执行器(6)，其特征在于，所述车辆(1)具有控制装置(7)，所述控制装置被设置为根据车辆(1)的运行状态和/或位置发出用于操纵所述执行器(6)的控制命令，其中，所述车辆(1)具有用于探测和/或辨别门(2)和/或用于探测门(2)的开启状态的检测器件(14)，并且其中，所述检测器件(14)被设置为，向探测到的或者说辨别到的(2)的执行器(6)发送控制命令。

2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述车辆(1)具有用于根据探测到的对象数据建立环境地图(8)的计算装置，其中，所述环境地图(8)或者与所述环境地图(8)关联的文件具有关于门(2)在环境内的空间位置的信息。

3.按照权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述控制装置(7)被设置为，当识别到车辆(1)的行进路线中包含门(2)时，自动地生成控制命令。

4.按照上述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述控制装置(7)是中央控制装置(7)、尤其家用自动化网络的控制装置(7)。

5.按照上述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述车辆(1)和/或控制装置(7)具有用于由使用者手动登记门(2)和/或用于自动登记门(2)的登记装置。

6.按照上述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述检测器件(14)是图像检测装置和/或用于门的光学的和/或电子的码的读取设备。

7.按照上述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述门(2)的执行器(6)具有电磁体、弹簧机构和/或电机。

8.按照上述权利要求之一所述的系统，其特征在于，所述车辆(1)和/或门(2)的执行器(6)和/或中央控制装置(7)具有通信模块、尤其无线电模块。

9.一种用于运行由自动在环境中前进的无人驾驶的车辆(1)和处于环境中的具有门框(3)和门扇(4)的门(2)构成的系统的方法，其中，所述车辆(1)的探测装置(5)采集环境内部的对象数据，其中，所述门(2)的检测器件(14)探测和/或辨别门(2)和/或探测门(2)的开启状态，并且其中，所述车辆(1)的控制装置(7)根据车辆(1)的运行状态和/或位置发出用于操纵探测到的或者说辨别到的门(2)的执行器(6)的控制命令，其中，电子的执行器(6)接收控制命令并且随后改变门(2)的开启状态。

10.按照权利要求9所述的系统，其特征在于，车辆(1)的计算装置根据探测到的对象数据建立环境地图(8)，其中，在所述环境地图(8)中或者在与环境地图(8)关联的文件中存储有关于门(2)在环境内的空间位置的信息。