CN109381123B - 具有蓄电器的地面处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种地面处理设备(1)，其具有至少一个耗电器(2)、用于给耗电器(2)供能的蓄电器(3)和用于控制地面处理设备(1)的控制装置(4)。为了避免在运行作业期间对蓄电器(3)再充电建议，所述控制装置(4)设置为，确定一个或者多个用电器(2)的用于执行和全部结束预定的运行作业的预测的能量需求、将所述预测的能量需求与存储在蓄电器(3)中的能量比较，并且在存储的能量少于能量需求时，通过调整运行作业的一个或者多个运行参数降低能量需求，以便顺利地执行运行作业。

Description

具有蓄电器的地面处理设备
技术领域
本发明涉及一种地面处理设备，其具有至少一个耗电器、用于给耗电器供能的蓄电器和用于控制地面处理设备的控制装置。
本发明还涉及一种用于运行地面处理设备的方法，所述地面处理设备具有至少一个耗电器、用于给耗电器供能的蓄电器和用于控制地面处理设备的控制装置。
背景技术
上述种类的地面处理设备在现有技术中以多种不同设计变型方案已知。地面处理设备例如可以是清洁设备、抛光设备、剪草设备或者类似物。地面处理设备尤其可以是移动机器人形式的自动前进的地面处理设备。
地面处理设备的蓄电器被用于给耗电器供应能量。根据在作业运行期间所需的能量，会出现能量需求大于存储在蓄电器中的能量的情况，因此必须给蓄电器再充电，以便能继续或者完整地实施作业运行。
专利文献JP 2006-020830A例如公开了一种自动前进的清洁机器人，其中，清洁循环所需的清洁时间被计算，其中，由所需的清洁时间算出需要的蓄电器容量并且与可供使用的荷电容量比较，其中，若当前荷电容量不足，则在所需的剩余清洁时间内给蓄电器再充电。
在此不利的是，运行作业必须被终止，以便给清洁设备的蓄电器首先再充电到可以全部完成仍需做的剩余清洁的程度。蓄电器的再充电一方面需要时间，另一方面频繁的再充电对蓄电器的使用寿命有负面影响。
发明内容
基于上述现有技术，本发明要解决的技术问题是，这样地改进地面处理设备，使得即使在确定蓄电器能量不足的情况下也能继续运行作业，从而在全部执行完运行作业后才须给蓄电器再充电。
为了解决该技术问题建议，控制装置设置为，确定一个或者多个用电器的用于执行和全部结束预定的运行作业的预测的能量需求、将所述预测的能量需求与存储在蓄电器中的能量比较，并且在存储的能量少于能量需求时，通过调整运行作业的一个或者多个运行参数降低能量需求，以便顺利地执行运行作业。
因此按照本发明地，计算用于地面处理设备的确定的全部运行任务所需的电池电荷，然后若确定当前电池电荷不足，则调整运行作业的运行参数，包括地面处理设备的设备参数，以便能以当前可用的电池电荷全部和顺利地完成计划的运行作业。以此省掉了立刻至少部分地对蓄电器再充电的必要性，该再充电一方面延迟了运行作业的完结，另一方面也会以不利的方式影响蓄电器的使用寿命。在蓄电器内部实际可用的能量取决于蓄电器的状态和蓄电器当前的荷电容量并且还能够表明是否能全部执行所计划的运行作业还是以改变的运行参数执行所计划的运行作业。若蓄电器的可用能量利用变化后的运行参数也不足以顺利执行运行作业，则当然也可以中断运行作业，以便主要在休息阶段对蓄电器充电。
建议，运行参数的调整包含耗电器的和/或用于地面处理作业的处理器件的运行参数的调整，和/或地面处理设备的处理模式的调整。因此，以不同的方式将运行作业改变为，使得需要更少的能量来执行地面处理作业。例如耗电器、例如驱动电机可以切换为经济模式，该经济模式需要的能量比通常使用的标准模式更少。此外，地面处理设备的运行作业、例如清洁运行也可以通过这种方式改变，即从湿式清洁模式切换为干式清洁模式，因此例如不需要用于将液体向待清洁的面上输送的泵。
尤其地，改变的运行参数可以从下组选定：耗电器的运行或者停用、用于地面处理设备的行驶驱动的驱动电机的转速、用于地面处理元件的驱动电机的转速、风扇的驱动电机的转速、液体施加装置的运行或者停用。地面处理设备的耗电器因而可以或者完全被关停，或者以不同的设备参数运行。例如，电机可以改变为，使得电机的转速降低并且相应地所需能量也下降。地面处理设备的耗电器可以是例如用于地面处理设备的滚轮的、用于被驱动的地面处理元件的、用于抽风扇的驱动电机或者液体施加装置的泵。尤其可行的是，驱动电机能以不同的模式被驱动，例如以经济模式、具有升高的清洁功率的增强模式等等被驱动。
每种工作模式都配有不同的运行参数，该不同的运行参数例如影响抽吸功率、擦刷功率和/或地面处理设备的行驶速度。然而这种影响仅以这样的程度进行，即尽管如此，但地面处理作业还能顺利完结。尤其可以规定，调整多个运行参数，使得不仅一个耗电器，而是多个耗电器共同节省所需的能量差。
建议，控制装置设置为，为环境的确定的部分空间区域改变运行参数。所述确定的部分空间区域例如可以是包括多个房间的住宅的一个房间，这个房间以不同于住宅的一个或者多个其他的部分空间区域的运行参数处理。这种设计方案对于自动前进的地面处理设备特别有利，所述自动前进的地面处理设备具有用于在环境内部自动前进的导航自定位装置。在此设计方案中，可以通过例如激光测距系统或者图像采集装置进行部分空间区域的测绘，或者也可以通过在地面处理设备本身上的或者经外部终端设备的用户输入进行，所述外部终端设备例如是与地面处理设备通信连接的移动设备、如智能手机或者平板电脑。根据在环境内部记录的测量数据可以为地面处理设备建立环境地图，导航自定位装置可以利用该环境地图。优选控制装置也能访问该环境地图，以便选择空间上被限定的部分空间区域，在空间上被限定的部分空间区域中可以改变一个或者多个运行参数，以便降低地面处理设备的总能量需求。尤其地，控制装置可以选择这种部分空间区域，该部分空间区域具有比其他的部分空间区域通常更少的脏污。此外，部分空间区域也可以按照处于该部分空间区域上的障碍物的种类和/或数量和/或根据地板面层的质地选择，其需要投入更大的能量用于例如地面处理设备的前进。
尤其建议，控制装置设置为，在时间上先后待执行的运行作业的情况下针对多个确定的部分空间区域在空间上交替地调整运行参数，使得在第一运行作业期间在第一部分空间区域中调整运行参数，并且在第二运行作业期间在与第一部分空间区域不同的第二部分空间区域中调整该运行参数。通过在多个部分空间区域中在时间上交替地调整运行参数可以实现均匀的地面处理成果，因此不仅仅总是在同一部分空间区域中调整运行参数，而是在地面处理设备的确定的持续运行时间内观察均匀分布地在所有部分空间区域中调整运行参数。例如为了节省能量，可以在第一时刻在多个部分空间区域之一中使用经济模式，而其余部分空间区域以标准模式处理。在时间上更晚的地面处理作业期间，就可以在另一个部分空间区域中设置经济模式。这种选择例如可以随每个新的运行作业改变。
此外建议，地面处理设备具有探测装置，探测装置设置为，探测影响能量需求的环境参数并且传送给控制装置。影响能量需求的环境参数例如可以是待处理的面的特性。探测装置可以特别优选地具有地面传感器，地面传感器可以确定待处理的面的地面种类、地面结构、脏污种类、脏污度或者其他的参数。这些参数必要时可以由使用者调整和/或补充。根据由探测装置记录的参数就可以确定地面处理设备的能量需求。在脏污度高时例如需要比几乎干净的地面更强的清洁作业。在探测环境参数之后，控制装置优选首先检查，地面处理、在此尤其是清洁，是否可以用所选的运行参数和以可用的能量实现。这种检查可以这样地进行，使得地面处理设备首先进行以通常的运行参数的处理并且在此确定用于单个部分空间区域的能量需求。接着确定总能量消耗并且与可供使用的能量比较。若控制装置确定需要的总能量需求大于现有的可供使用的能量，则控制装置就能调整用于确定的部分空间区域的运行参数，因此用存储在蓄电器中的能量可以实现环境的所有部分空间区域中的运行作业，而不必进行再充电。如上所述地，这例如可以通过改变地面处理设备的行驶速度实现、或者也可以通过对部分空间区域的快速清洁等等实现。
此外建议，控制装置配有数据存储器，数据存储器包含用于执行预定的运行作业的预测的能量需求的参考数据。例如，在数据存储器中可以存储在时间上先行的地面处理作业的数据，从而控制装置能确定在示例性确定的部分空间区域中预计的能量消耗，并且可以由此计算出用于环境的多个部分空间区域的总能量消耗。此外，可以存储用于确定的设备参数、运行参数、地面类型和/或待处理的面的一般的能量消耗，控制装置然后在了解当前待处理的面的情况下可以从设备参数、运行参数、地面类型和/或待处理的面的一般的能量消耗中确定预测的能量需求。地面处理设备的控制装置也可以从中央的控制装置获得控制命令，中央的控制装置布置在地面处理设备的外部并且通过无线的连接与地面处理设备的控制装置通信。例如，无线的通信连接方式，如WLAN、蓝牙或者ZigBee有利于所述通信。中央的控制装置可以是外部设备的本地装置或者也可以是云服务器系统的装置。同样地，配给控制装置的数据存储器可以是地面处理设备自己的数据存储器或者也可以是外部的数据存储器。
除了上述地面处理设备之外，本发明还建议一种用于运行地面处理设备的方法，所述地面处理设备具有至少一个耗电器、用于给耗电器供能的蓄电器和用于控制地面处理设备的控制装置，其中，控制装置确定一个或者多个用电器的用于执行和全部结束预定的运行作业的预测的能量需求、将所述能量需求与存储在蓄电器中的能量比较，并且在存储的能量少于能量需求时，通过调整运行作业的一个或者多个运行参数降低能量需求，以便顺利地执行运行作业。
所述方法尤其用于运行上述地面处理设备，使得在地面处理设备方面阐述过的特征和优点同样也适用于按照本发明的方法。
尤其可以在方法方面规定，改变耗电器的运行参数和/或用于地面处理作业的处理器件的运行参数，和/或地面处理设备的处理模式。
此外尤其建议，控制装置改变用于环境的确定的部分空间区域的运行参数。
特别优选建议，在时间上先后待执行的运行作业的情况下针对多个确定的部分空间区域，控制装置在空间上交替地调整运行参数，使得在第一运行作业期间在第一部分空间区域中调整运行参数，并且在第二运行作业期间在与第一部分空间区域不同的第二部分空间区域中调整所述运行参数。
此外可行的是，控制装置从清洁作业开始起监视地面处理设备实际的能量需求并且通过与在清洁作业开始时进行的对期望的能量需求的计算的结果持续的比较确定，所述预测是否正确，或者存在意外的、需要进一步调整运行参数的偏差。
在所有能量需求的计算中，控制装置可以有规律地考虑，在任何情况中都在蓄电器中保留剩余能量，该剩余能量实现地面处理设备向充电站或者基站的安全返回。
在地面处理设备的运行作业期间的能量消耗可以以能量包络曲线的形式保存在控制装置的数据存储器中。该能量包络曲线包括一组按照时间段和/或路段保存的能量消耗值，能量消耗值在附加的计算步骤中平整。根据为所有部分空间区域保存的这种能量包络曲线的对比观察，地面处理设备的控制装置在运行作业开始前确定一个部分空间区域，所述部分空间区域能被尽可能最佳地用可供使用的能量清洁，并且以这种方式通过选择合适的部分空间区域进行对此的适配。
此外，可以由地面处理设备建立能量地图，该能量地图是相对于由清洁设备建立的环境地图的附加的地图。能量地图是地面处理设备在环境中每个驶过的位置上的实际的能量消耗。能量地图可以为使用者显示在外部的终端设备上、例如移动电话、笔记本或者类似物上。在此，能量值可以通过对应的颜色值显示，使得从类似于热成像图中可以容易看出在房间的哪个位置上进行了特别高或者特别低的能量消耗。以这种方式，使用者例如可以定义一些允许针对将来的清洁行驶在节省能量的观点下排除的部分空间区域。也可以考虑由使用者识别和必要时克服高能量需求的可能的原因。因此把桌子处的椅子挪开或者将环境中的花瓶移位可以有利地影响地面处理设备的行驶策略，使得可以用更少的调度技巧实现简化的和节省能量的运行作业。
附图说明
下面根据实施例进一步阐述本发明。附图中：
图1示出具有运行参数的第一种设置的地面处理设备，
图2示出具有运行参数的第二种设置的地面处理设备。
具体实施方式
图1示出地面处理设备1的局部剖开的立体视图，地面处理设备1设计为自动前进的清洁机器人。地面处理设备1具有电机驱动的滚轮11用于地面处理设备1在环境内部前进。此外，地面处理设备1还具有带距离测量装置12的导航装置，距离测量装置12在此例如设计为光学的三角测量装置。距离测量装置12测量相对于环境中存在的障碍物、例如家具、墙壁和/或人员的距离。地面处理设备1的控制装置4从距离测量数据中建立环境的环境地图，地面处理设备1根据环境地图可以在前进期间定向。控制装置4此外配有数据存储器10，在数据存储器10中一方面能存储建立的环境地图，另一方面存储带有在地面处理设备1的运行作业、即清洁平面时待使用的运行参数的清洁特征。
地面处理设备1具有地面处理元件5，地面处理元件5在此是由电机(未示出)驱动的清洁辊子，清洁辊子在待处理的面上扫过。电机是按照本发明的耗电器2。此外，地面处理设备1具有同样由电机驱动的风扇6，风扇6是抽吸装置的主要组成部分，地面处理设备1借助抽吸装置可以将灰尘和脏污从待清洁的面抽吸到抽吸室中。风扇6的电机同样是地面处理设备1的耗电器2。为了给用电器2供应能量，地面处理设备1具有蓄电器3，蓄电器3例如可以在用于地面处理设备1的基站上充电。
此外，地面处理设备1在底侧上、即在指向待清洁的面的壳体侧上具有探测装置(未示出)，该探测装置设置为，探测环境参数、如待处理的面的特性。该环境参数例如包括地面种类和待处理的面的脏污程度。探测装置在此例如具有图像采集装置，该图像采集装置记录地面的图像。
控制装置4比较由探测装置记录的图像与参考图像，以便能推断地面种类和待处理的面的脏污程度。数据存储器10可以在待清洁的面、例如住宅的房间的确定的地面种类、脏污程度和确定的部分空间区域7、8、9方面表格式地包含运行参数，这些运行参数通常适于处理具有这种脏污程度的这种面。此外，这些运行参数配设有关于为运行地面处理设备1所需的消耗器2的预测的能量需求的数据，该消耗器2也就是驱动滚轮11的驱动电机、驱动风扇6的驱动电机和驱动地面处理元件5的驱动电机。
按照图1和图2的本发明例如这样地进行，首先确定用于地面处理设备1的确定的运行作业的清洁特征，该清洁特征包含一个或者多个运行参数。在此，清洁特征包括例如不同的清洁模式，即用电器2的比较节省能源的经济模式和具有相对经济模式能量需求升高的增强模式。不同的清洁模式特点是不同的运行参数，例如风扇6的确定的抽吸功率、地面处理元件5的确定的清洁功率或者地面处理设备1借助被驱动的滚轮11的确定的行驶速度。此外，清洁模式或者说清洁特征也可以确定一个确定的清洁种类，例如借助风扇6和地面处理元件5对待清洁的面的干式清洁或者湿式清洁，在湿式清洁中向地面处理元件5和/或待清洁的面上施加清洁液体。
此外，借助距离测量装置12检测待清洁的房间的部分空间区域7、8、9，或者备选地通过在地面处理设备1上的输入或者在与地面处理设备1通信连接的外部终端设备上的输入向地面处理设备1传送待清洁的房间的部分空间区域7、8、9。此外，借助探测装置探测影响用电器2的能量需求的环境参数。探测装置例如可以光学地或者备选地也可以声学地进行地面识别。探测结果必要时可以由地面处理设备1的使用者调整或者补充。
在探测环境参数之后和以确定的清洁模式定义清洁特征之后，地面处理设备1的控制装置4检查是否能以蓄电器3的当前荷电状态完成由使用者选定的运行作业、即例如确定的清洁模式，也即存储在蓄电器3中的能量是否足以用于在使用确定的运行参数的情况下执行运行作业。这种检查可以这样地进行，即地面处理设备1首先以预设的标准运行参数执行处理，并且在此确定在单个部分空间区域7、8、9内部用电器2的能量需求。由所需要的能量计算出用于地面处理设备1的所有用电器2的总能量需求，并且与存储在蓄电器3中的能量比较。若控制装置4确认，总能量需求大于蓄电器3存储的能量，则控制装置4调整用于所有待清洁的部分空间区域7、8、9的例如两个部分空间区域7、8的运行参数。由此用当前存储的能量实现所有部分空间区域7、8、9的清洁。运行参数的改变在此例如是在清洁运行期间地面处理设备1的平均行驶速度的改变(升高)，使得总体上为清洁运行得到更短的总时间。以此进行部分空间区域7、8的快速清洁，该快速清洁需要总体上更低的能量。据此，可以提供粗略清洁，在粗略清洁中地面处理设备1的行驶策略调节为，使得必要时仅清洁待清洁区域的主要的面，而需要多个调度步骤的、难以接近的面、例如带有椅子的餐桌组件下方不被清洁。具有多个前后运动的、房间角落的清洁也可以为了可均匀执行的拐弯行驶不太彻底地进行，其中形成了未被驶过的和保持未被清洁的角落区域，该区域对使用者来说在粗略清洁的意义上是可接受的。
此外可以想到的是，清洁特征针对部分空间区域7、8、9是交替的，以便将在所有部分空间区域7、8、9内部的清洁质量(相对于地面处理设备1的较长的运行持续时间)保持均匀。作为自动地调整运行参数的备选，地面处理设备1或者与地面处理设备1通信连接的外部设备通知使用者需要调整运行参数，然后使用者接受或者拒绝针对运行参数的建议。在运行作业期间，若灰尘量传感器探测到局部或者本地的、临时的升高的脏污量，也可以暂时提高能量需求。
附加地，地面处理设备1的探测装置可以确认，蓄电器3在何种状态，即蓄电器3当前具有多少荷电容量和老化状态如何。以此可以确定可供使用的当前存储的能量。这些信息可以持续地或者以随机的或者确定的时间间隔被检测。
可行的是，地面处理设备1从早先的运行作业中确定用电器2一般的能量消耗。此外，可以存储用于确定的运行参数、地面种类、脏污程度等等的一般的能量消耗，控制装置4由此就可以例如根据已知的地面种类和根据选定的运行参数确定能量需求。控制装置4基本上可以是地面处理设备1的本地的控制装置4或者也可以是外部的中央单元，该外部的中央单元布置在地面处理设备1的外部并且通过无线的或者有线的通信通道与地面处理设备1通信连接。中央单元例如可以是云服务器系统的部分。
按照特别的实施方式可行的是，应按照由使用者选定的清洁特征清洁三个部分空间区域7、8、9。应如图1所示地在增强模式中清洁所有部分空间区域7、8、9，该增强模式要求风扇6的确定的抽吸功率和地面处理元件5的确定的刷擦功率。在确定用于所有参与运行作业的用电器2的总能量需求之后，控制装置4确认，存储在蓄电器3中的能量不足以用于在所有部分空间区域7、8、9中全部执行期望的清洁特征。接着，控制装置4改变清洁特征，如图2所示，使得部分空间区域7、8、9的两个，即部分空间区域7和8以经济模式被清洁，该经济模式具有更低的能量需求。另外的部分空间区域9像以前一样以增强模式被处理。为了在所有部分空间区域7、8、9中实现近似同样的清洁质量，增强模式在时间上交替地也被用在其余的部分空间区域7、8中，使得被用增强模式处理的部分空间区域7、8、9在每次运行作业中都改变。在后续的清洁运行中，或者部分空间区域7或者部分空间区域8用增强模式处理，而另外的部分空间区域8、9或者说7、9就用经济模式处理。
附图标记列表
1地面处理设备
2用电器
3蓄电器
4控制装置
5地面处理元件
6风扇
7部分空间区域
8部分空间区域
9部分空间区域
10数据存储器
11滚轮
12距离测量装置

Claims (12)

1.一种地面处理设备(1)，其具有至少一个耗电器(2)、用于给耗电器(2)供能的蓄电器(3)和用于控制地面处理设备(1)的控制装置(4)，其特征在于，所述控制装置(4)设置为，确定一个或者多个耗电器(2)的用于执行和全部结束预定的运行作业的预测的能量需求、将所述预测的能量需求与存储在蓄电器(3)中的能量比较，并且在存储的能量少于能量需求时，通过调整运行作业的一个或者多个运行参数降低能量需求，以便全部执行运行作业从而不延迟运行作业的完结。
2.按照权利要求1所述的地面处理设备(1)，其特征在于，所述运行参数的调整包含耗电器(2)的调整和/或用于地面处理作业的处理器件的运行参数的调整，和/或地面处理设备(1)的处理模式的调整。
3.按照权利要求1或2所述的地面处理设备(1)，其特征在于，所述运行参数可以从下组选定：耗电器(2)的运行或者停用、用于地面处理设备(1)的行驶驱动的驱动电机的转速、用于地面处理元件(5)的驱动电机的转速、风扇(6)的驱动电机的转速、液体施加装置的运行或者停用。
4.按照权利要求1或2所述的地面处理设备(1)，其特征在于，所述控制装置(4)设置为，改变用于环境的确定的部分空间区域(7,8,9)的运行参数。
5.按照权利要求4所述的地面处理设备(1)，其特征在于，所述控制装置(4)设置为，在时间上先后执行运行作业的情况下，针对多个确定的部分空间区域(7,8,9)在空间上交替地调整运行参数，使得在第一运行作业期间在第一部分空间区域(7,8,9)中调整运行参数，并且在第二运行作业期间在与第一部分空间区域(7,8,9)不同的第二部分空间区域(7,8,9)中调整所述运行参数。
6.按照权利要求1或2所述的地面处理设备(1)，其特征在于配设有探测装置，所述探测装置设置为，探测影响能量需求的环境参数并且传送给所述控制装置(4)。
7.按照权利要求1或2所述的地面处理设备(1)，其特征在于，所述控制装置(4)配设有数据存储器(10)，所述数据存储器包含用于执行预定的运行作业的预测的能量需求的参考数据。
8.按照权利要求6所述的地面处理设备(1)，其特征在于，所述环境参数是待处理的面的特性。
9.一种用于运行地面处理设备(1)的方法，所述地面处理设备(1)具有至少一个耗电器(2)、用于给所述耗电器供能的蓄电器(3)和用于控制地面处理设备的控制装置(4)，其特征在于，所述控制装置(4)确定一个或者多个耗电器(2)执行和全部结束预定的运行作业的预测的能量需求、将所述能量需求与存储在蓄电器(3)中的能量比较，并且在存储的能量少于能量需求时，通过调整运行作业的一个或者多个运行参数降低能量需求，以便全部执行运行作业从而不延迟运行作业的完结。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，改变耗电器(2)的运行参数和/或用于地面处理作业的处理器件的运行参数，和/或地面处理设备的处理模式。
11.按照权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述控制装置(4)改变用于环境的确定的部分空间区域(7,8,9)的运行参数，使得在第一运行作业期间在第一部分空间区域(7,8,9)中调整运行参数，并且在第二运行作业期间在与第一部分空间区域(7,8,9)不同的第二部分空间区域(7,8,9)中调整所述运行参数。
12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，所述控制装置(4)在时间上先后待执行的运行作业的情况下针对多个确定的部分空间区域(7,8,9)在空间上交替地调整运行参数。
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