CN109419455A - 具有电机驱动的地面处理元件的地面处理设备 - Google Patents

具有电机驱动的地面处理元件的地面处理设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种地面处理设备(1)，其具有机械地作用到待处理的表面上的地面处理元件(2)和用于驱动所述地面处理元件(2)的电机(3)，其中，所述地面处理设备(1)具有用于探测所述电机(3)的消耗功率的探测装置(4)和控制装置(5)，所述控制装置(5)设置为将探测到的消耗功率与被定义的参考值比较。为了识别地面处理设备(1)在地面处理元件区域中的脏污而建议，所述控制装置(5)被设置为，从在被定义的时间段、尤其清洁周期或者所述地面处理设备(1)的蓄电池的运行时间期间、所述电机(3)的消耗功率计算消耗功率平均值并且将消耗功率平均值与参考值比较。

Description

具有电机驱动的地面处理元件的地面处理设备
技术领域
本发明涉及一种地面处理设备，其具有机械地作用到待处理的表面上的地面处理元件和用于驱动地面处理元件的电机，其中，地面处理设备具有用于探测电机的消耗功率的探测装置和控制装置，所述控制装置设置为将探测到的消耗功率与被定义的参考值比较。
此外，本发明涉及一种系统，该系统由这种地面处理设备和用于地面处理设备的基站组成。
此外，本发明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机械地作用到待处理的表面上的地面处理元件和用于驱动地面处理元件的电机，其中，借助探测装置探测电机的消耗功率，控制装置将探测到的消耗功率与被定义的参考值比较。
背景技术
所述类型的地面处理设备在现有技术中是已知的。地面处理设备例如可以设计为清洁设备、例如吸尘器或者擦扫设备，或者备选地设计为抛光设备、研磨设备等等。尤其地，在现有技术中也已知自动前进的和设计为无人机器人的地面处理设备。
例如，已知具有清洁辊子的无人的清洁设备，所述清洁辊子被电机转动式驱动。在清洁运行期间会发生的是，毛发和纤维缠在转动轴或者说清洁辊子的支承位置周围，并且妨碍转动，使得清洁作用被削弱或者使得清洁设备受损。为了避免这种情况，清洁设备的使用者必须不时检查纤维或者毛发是否聚集在了清洁辊子或者说转动轴的区域中。
发明内容
从上述现有技术出发本发明要解决的技术问题是，将用户对地面处理设备的使用设计得特别舒适。
为解决上述技术问题首先建议一种上述种类的地面处理设备，其中，控制装置被设置为，从电机在被定义的时间段期间的消耗功率计算出消耗功率平均值并且将消耗功率平均值与参考值比较。所述被定义的时间段例如可以是清洁周期或者地面处理设备的蓄电池的运行时间。控制装置因而在被定义的时间段中记录电机的消耗功率并且求得平均值。若该平均值超过参考值，则启动向使用者的信息输出。
在地面处理元件的或者地面处理元件的支承位置的区域中的脏污导致驱动该地面处理元件的电机的消耗功率升高，因为在被污染的情况下例如转动轴的尽可能低摩擦的转动被削弱并且因而需要更高的电机消耗功率，以便驱动地面处理元件。当毛发、纤维或者脏物聚集在地面处理元件的驱动侧和地面处理元件的从动侧的接口位置处并且因而使得地面处理元件难以运动时，电机的电机电流也升高。电机电流的值或者说由此产生的消耗功率可以被检测。在参考值被超过的情况下，地面处理设备的控制装置确认在地面处理元件区域中过度脏污的状态，并且可以启动进一步措施，以便防止对地面处理设备的损坏。简便地在此描述一种用于探测电机的消耗功率的探测装置，其中，本领域技术人员理解到，该探测装置在实践中通常是一种电流测量装置，该电流测量装置确定电机的耗用电流，其中，然后在电压已知的情况下通过公式功率＝电流*电压能计算消耗功率。探测装置因而可以在电源的、尤其地面处理设备的蓄电池的电压已知、不变的情况下测量当前电流消耗，使得电机的当前消耗功率能被推断。按照本发明的对在被定义的时间段期间的消耗功率平均值的计算例如还保证了当出现消耗功率暂时的波动时不触发假警报。
在此建议，控制装置被设置为，在探测到的消耗功率超过参考值的情况中，启动面向使用者的信息输出。地面处理设备例如可以具有显示器，在显示器上为使用者显示信息。备选地，地面处理设备可以具有相对于外部终端设备、例如智能手机、台式机电脑、笔记本电脑、平板电脑等等的通信连接，在所述外部终端设备上安装有应用程序，所述应用程序适于显示信息。面向使用者的信息输出可以包含这种要求，即清洁地面处理元件和/或地面处理元件在地面处理设备上的悬挂装置，因为否则的话就有受损的危险。尤其建议，控制装置被设置为，阻止地面处理设备的作业运行，直至使用者确认了所述信息输出。控制装置还可以设置为存储所述确认。使用者因而必须优选例如通过在地面处理设备或者外部终端设备上的按键输入来确认信息输出，以便地面处理设备能继续或者开始地面处理运行。若使用者不进行这种输入，则地面处理设备保持对地面处理运行的阻止。此外，由使用者对信息输出的确认优选存储在地面处理设备的存储器中，优选配设日期和必要时配设钟点时间，以便在能在地面处理设备上受损的情况中能知道是否和何时向使用者进行过信息输出。
当确认了地面处理设备的过度污染的状态时向使用者信息输出，对此备选的或者作为补充的是，控制装置可以启动进一步措施、例如自动清洁地面处理元件。为此，控制装置例如被设置为，将地面处理设备引导至基站，基站然后全自动地进行地面处理元件或者说地面处理元件的支承位置的清洁，尤其是在将地面处理元件从地面处理设备中取出的情况下进行。为此，基站必要时可以具有一种机构和/或抓持装置，其适于将地面处理元件从地面处理设备中取出并在执行完清洁后再装入地面处理设备。关于自动清洁地面处理元件的信息又可以输出给使用者。
此外可以建议，地面处理元件是可转动地驱动的辊子或者振动式驱动的板元件。按照第一实施方式，地面处理元件因而是围绕转动轴线能转动的辊子，该辊子在地面处理设备的地面处理行为期间转动并且以其周面在待处理的面上扫过。备选地，地面处理设备可以具有用于处理表面的可振动地驱动的板元件。电机式驱动的板元件例如圆形地或者直线地在待处理表面上擦过。为板元件也配设有驱动机构，该驱动机构的正常功能会被脏污、例如纤维或者毛发妨碍，这也提高了驱动的电机的消耗功率。
尤其建议，参考值比就地面处理设备的未被使用的交货状态而言在确定的表面上最小的可实现的消耗功率大10％至30％、尤其约20％。参考值因而以地面处理设备的一种状态为基础被定义，在该状态中电机仅表现用于运行地面处理元件的最低消耗功率。最低消耗功率标志了地面处理设备最佳的干净的状态，该状态通常与地面处理设备的未被使用的供货状态一致。参考值优选存储在地面处理设备的存储器中，或者备选存储在外部存储器、例如外部终端设备或者网络服务器、尤其地面处理设备的制造商的云上。最小的可实现的消耗功率总是针对被定义的表面的，因为待处理的表面的不同的地面种类需要电机的用于运行地面处理元件的不同的消耗功率。例如，电机在地毯地面上的消耗功率相比于硬质地面明显升高。在此，为了能将当前探测到的消耗功率有说服力地与参考值比较，建议参考值以与当前由地面处理元件处理的面一致的地面种类为基础。在地面处理设备的或者外部终端设备的存储器中尤其可以存储表格，所述表格包含对于不同地面种类的消耗功率参考值。参考值定义一种参考消耗功率，参考消耗功率比电机的最小消耗功率高确定的百分数。通常从消耗功率升高10％起就认为地面处理设备在受驱动的地面处理元件的区域中存在脏污，因此建议的是参考值定义在从10％至30％的范围中。实践中已证明尤其消耗功率约20％的提升对于必要的清洁是说服力的。
尤其可以规定，地面处理设备还具有用于探测当前由地面处理元件处理的表面的地面种类的地面传感器，其中，控制装置被设置为，当由地面传感器当前探测的地面种类与被定义的表面的地面种类一致时，被探测装置当前探测的消耗功率才考虑用于比较。地面处理设备因而具有用于识别当前驶过的面的地面种类的地面传感器。地面传感器例如可以具有图像检测装置或者测量由面反射的光线的光强测量装置。为了能将当前探测到的消耗功率有说服力地与参考值比较，控制装置例如可以仅在具有与参考值一致的地面种类的面上启动消耗功率的探测。以此保证探测到的消耗功率和参考值以相同的地面种类为基础。
此外可以建议，控制装置被设置为访问地面处理设备的环境地图，在所述环境地图中存储有适于探测电机的消耗功率的、被定义的面的位置。若地面处理设备是自动前进的设备，则该设备通常具有导航和自定位装置，所述导航和自定位装置建立环境的环境地图，地面处理设备可以根据环境地图定向。在该环境地图中可以定义一种位置，该位置例如具有被定义的地面种类。该面被确定为用于测定电机的消耗功率参考面。地面处理设备可以利用环境的所述面，以便在此确定电机的消耗功率和与参考值比较。在环境地图中还可以存储参考值，该参考值定义在该面处电机的消耗功率，该消耗功率存在于地面处理设备的未被使用的交货状态的情况下。被定义的表面例如也可以是基站的局部区域，所述基站存在于地面处理设备的环境中并且基站的设立位置存储在环境地图中。基站提供一种参考面，在该参考面上能将电机的消耗功率与参考值比较。
此外可以建议，地面处理元件相对于地面处理设备的壳体是能移位的，其中，地面处理元件相对于在地面处理运行期间通常的运行位置、能够从与表面接触的工作位置移位到从该表面抬起的测量位置，其中，控制装置被设置为，将地面处理元件移位到测量位置用于探测消耗功率。根据该实施方式，在地面处理元件处于与表面的机械接触期间电机的消耗功率不被探测，而是相反地在地面处理元件从该表面举起期间被探测，使得消耗功率的探测在空转中进行。地面处理设备因而将地面处理元件举起用于测定消耗功率，并且将电机的空转消耗功率与相应的空转参考值比较，空转参考值源自地面处理设备的未被使用的交货状态，即消耗功率最小的状态。当参考值被超过时，地面处理设备在此也可以例如启动向使用者的信息输出。
按照备选的设计方案建议一种地面处理设备，其具有机械地作用在待处理的表面上的地面处理元件和用于驱动地面处理元件的电机，其中，地面处理元件围绕转动轴能转动并且地面处理设备具有配属于地面处理元件在转动轴处的支承位置的传感器，所述传感器用于探测沿转动轴的纵向延伸的方向作用到地面处理元件上的轴向力，所述地面处理设备还具有控制装置，所述控制装置被设置为将探测到的轴向力与被定义的参考值进行比较。在此设计方案中也可以规定，在参考值被探测到的轴向力超过的情况中启动向使用者的信息输出。通常，在地面处理元件转动的情况下，在支承位置上污染时构成一种轴向的力，因为地面处理设备的构造空间被限制的。当脏物聚集在支承位置的区域中时，因而由轴向力起作用，该轴向力能被探测装置探测。传感器尤其也可以是加速度传感器或者应变计，所述应变计测量地面处理元件的、转动轴的或者也测量地面处理设备的壳体的变形。
除了上述地面处理设备之外，本发明还建议一种系统，所述系统由地面处理设备和用于所述地面处理设备的基站构成，地面处理设备具有机械地作用在待处理的面上的地面处理元件和用于驱动地面处理元件的电机，其中，基站具有用于探测地面处理设备的驱动地面处理元件的电机的消耗功率的参考面。按照该设计方案，用于测定电机的消耗功率的被定义的表面不是环境的应借助地面处理元件处理的地面，反而是由基站提供的表面。为了测定地面处理元件的脏污程度，即为了测定和为了比较电机当前的消耗功率，地面处理设备行驶到基站并且使得地面处理元件与在此提供的参考面接触。在地面处理设备的、基站的存储器或者在外部存储器中存储有消耗功率的参考值，所述消耗功率的参考值以基站的表面和地面处理设备未脏污的状态为基础，然后所述消耗功率的参考值能与当前探测到的电机消耗功率比较，以便测定脏污程度。然后例如通过显示器或者基站的通常的显示装置进行向使用者的信息输出，然而备选地也可以如上所述地通过地面处理设备自己的装置或者外部终端设备进行。
最后用本发明还建议一种用于运行具有机械地作用在待处理的面上的地面处理元件和用于驱动地面处理元件的电机的地面处理设备的方法，其中，电机的消耗功率借助探测装置探测并且控制装置将探测到的消耗功率与被定义的参考值比较，并且其中，控制装置从在被定义的时间段、尤其清洁周期或者地面处理设备的蓄电池的运行时间期间电机的消耗功率计算消耗功率平均值并且将消耗功率平均值与参考值比较。在参考值被探测到的消耗功率超过的情况下还可以启动向使用者的信息输出。
按照特别的实施方式，地面处理设备向具有被定义的参考面的基站运动，参考面的地面种类是已知的。地面处理设备的控制装置然后控制对基站的参考面的虚拟的处理。尤其可以规定，地面处理设备的探测装置在每次地面处理设备对接到基站上时都测定电机的消耗功率。若探测到的消耗功率然后超过为参考面定义的参考值，例如超出用于完全被清洁干净的地面处理元件的消耗功率的大于20％，使用者就能得到清洁提示。所述方法还可以包含的是，地面处理设备具有用于探测当前驶过的面的地面种类的地面传感器。尤其地，探测装置可以测定在确定的清洁时间段上的消耗功率并且由此计算平均值。若在清洁周期期间消耗功率的平均值超过在地面处理设备的全新状态情况下消耗功率例如20％，则可以进行向使用者的信息输出。
此外，地面处理设备可以建立待清洁的房间和面的环境地图，并且利用环境的确定的位置以便在那里确定用于驱动地面处理元件的电机的消耗功率并且与参考值比较。所述方法还包含在地面处理元件的空转运行中测定电机的消耗功率。尤其地，控制装置可以举升地面处理元件并且将由探测装置测定的空转值与源自地面处理设备的全新状态的被定义的参考值比较。在此也可以然后进行向地面处理设备的使用者输出关于需要清洁的信息。
附图说明
下面根据实施例进一步阐述本发明。图中：
图1示出按照本发明的地面处理设备，
图2示出地面处理设备的底视图，
图3示出地面处理设备的环境地图，其中绘有基站的位置，
图4示出按照本发明的地面处理设备的另外的实施方式，
图5示出按照图4的地面处理设备的底视图。
具体实施方式
图1示出地面处理设备1，其在此设计为自动前进的吸尘机器人。地面处理设备1具有用于地面处理设备1在待清洁的表面上前进的滚轮11。为了能在环境内部定向和自定位，地面处理设备1还具有距离测量装置12，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布置在地面处理设备1的壳体6中并且基本上包含光源和光传感器。光源的光通过光学的转向元件从地面处理设备1的壳体6中导出，必要时碰到障碍物上并且至少以一部分反射回地面处理设备1中，并且在此能被光传感器探测到。反射的光给出障碍物离地面处理设备1的间距的指示。地面处理设备1还具有控制装置5，控制装置5根据探测到的距离测量值能建立环境的环境地图13，根据环境地图13地面处理设备1能在自动前进的情况下定向。
地面处理设备1还具有两个地面处理元件2，两个地面处理元件2在此是一个围绕基本上水平的转动轴线7能转动的辊子元件，其以外周面在待处理的面上滚动，另一个是围绕基本上垂直的轴线转动的侧刷。为了驱动地面处理元件2为地面处理元件2配设有电机3。此外，探测装置4与设计为辊子元件的地面处理元件2的电机3相连，探测装置被设置为探测电机3的消耗功率。在此，探测装置4是电流测量装置，电流测量装置测量电机3的电流消耗。在地面处理设备1的电源的电压是已知、不变的情况下控制装置5将电流消耗换算为电机3的消耗功率。在此，地面处理设备1的电源是可再充电的蓄电池(未示出)。
图2示出地面处理设备1的底视图。设计为辊子元件的地面处理元件2在此通过支承位置9与转动轴7相连。若脏物、尤其毛发或者较长的纤维缠在地面处理元件2、转动轴7或者也缠在支承位置9周围，则转动轴7难以转动，因为在地面处理设备1运动的和不运动的部件之间形成升高的阻力。因此，电机3需要相比于地面处理设备1的完全清洁干净的状态更高的功率用于转动轴7或者说地面处理元件2的转动。配属于电机3的探测装置4探测消耗功率的量、在此例如以消耗电流的形式测定。地面处理设备1的控制装置5将当前的消耗功率与存储在地面处理设备1的存储器中的参考值比较，所述当前的消耗功率在此例如是由蓄电池提供的电压乘以电机3的消耗电流，所述参考值代表在地面处理设备1的未使用交货状态时电机3的消耗功率。若电机3的消耗功率当前在硬地面上被测量，则从地面处理设备1的存储器可知一种参考值，其同样是在硬地面上被测量的。控制装置5将当前测得的消耗功率与相应的被定义的参考值比较并且测定可能存在的差值。若参考值被超过，则地面处理设备1的控制装置5就启动向地面处理设备1的使用者的信息输出。参考值例如可以比地面处理设备1在最佳的干净的情况下的最小能实现的消耗功率大20％。信息输出例如通过地面处理设备1的显示器(未示出)或者使用者的外部终端设备的显示器进行。为此，控制装置5将信息传送给外部终端设备，外部终端设备示出该信息。
为了实现对当前由地面处理设备1驶过的表面的地面种类的了解，地面处理设备1还可以具有地面种类传感器(未示出)，地面种类传感器探测当前的地面种类。该地面传感器例如可以是图像检测装置、尤其摄像机或者也可以是反射传感器，反射传感器测量由表面反射的光的部分。尤其地，地面传感器可以测定是硬地面还是地毯地面。地面种类的了解实现了选择相应的参考值。
备选地，探测装置4可以测定在空转运行中电机3的消耗功率，在空转运行的情况下，地面处理元件2被从待处理的表面抬起。该空转值被相应地与空转参考值比较。
如图3所示，还可以使用地面处理设备1的环境地图13，在环境地图13中定义有确定的位置，在该位置上探测电机3的消耗功率。地面种类和参考值在该位置处是已知的。环境地图13在此是也用于地面处理设备1导航的环境地图13。在环境地图13中在此绘有基站8的位置，基站被设置为执行地面处理设备1的服务任务，尤其给地面处理设备1的蓄电池充电。基站8提供参考面、在此即斜坡14，地面处理设备1能驶上斜坡，以便将地面处理元件2与参考面机械式接触。地面处理元件2借助电机3转动并且电机3的消耗功率借助地面处理设备1的探测装置测定。测定的消耗功率被与相应的用于基站8的参考面的参考值比较。在此，若当前的消耗功率超过参考值，则启动向使用者的信息输出。
图4和图5示出按照本发明的地面处理设备的另一种实施方式。地面处理设备1在此是具有基座设备15和附加设备16的手动的地面处理设备1。附加设备16同样可以单独地构成按照本发明的地面处理设备1。附加设备16可拆除地固持在基座设备15上。基座设备15具有手柄17，手柄17设计为可伸缩的，使得地面处理设备1的使用者能调整手柄17的长度适应于其身高。在手柄17上还布置有把手18，使用者在通常的作业运行期间在把手18上导引地面处理设备1，即在待清洁的表面上移动。在作业运行期间，使用者通常沿相反的(多个)运动方向在待清洁的表面上导引地面处理设备1。在此，使用者将地面处理设备1交替地推远和拉回。在把手18上还布置有开关19，开关19例如能用于启动和关停驱动地面处理元件2的电机3。地面处理元件2在此也是转动的辊子。备选地，该地面处理设备1也可以装配例如振动地驱动的板元件，该板元件以圆形的运动在待清洁的面上导引。
图5示出在图4中所示的地面处理设备1的底视图。在此为转动轴7在支承位置9的区域中配设传感器10，传感器10测量沿轴向作用在支承位置9上的力，所述力由聚集在转动轴7和地面处理元件2之间的毛发和纤维引起。脏物的聚集使得轴向的力作用在支承位置9上，该力可以被传感器10测量。传感器10在此例如是应变计。控制装置5将由传感器10探测到的轴向力与被定义的参考值比较。若探测到的轴向力超过参考值，则向地面处理设备1的使用者输出信息，尤其通过使用者的外部终端设备输出。该信息可以包含这样的提示，即应当对地面处理设备1在地面处理元件2的区域中清洁。
附图标记列表
1地面处理设备
2地面处理元件
3电机
4探测装置
5控制装置
6壳体
7转动轴
8基站
9支承位置
10传感器
11滚轮
12距离测量装置
13环境地图
14斜坡
15基座设备
16附加设备
17手柄
18把手
19开关
20障碍物

Claims (10)

1.一种地面处理设备(1)，其具有机械地作用到待处理的表面上的地面处理元件(2)和用于驱动所述地面处理元件(2)的电机(3)，其中，所述地面处理设备(1)具有用于探测所述电机(3)的消耗功率的探测装置(4)和控制装置(5)，所述控制装置(5)设置为将探测到的消耗功率与被定义的参考值进行比较，其特征在于，所述控制装置(5)被设置为，从所述电机(3)在被定义的时间段中、尤其是清洁周期或者所述地面处理设备(1)的蓄电池的运行时间期间的消耗功率计算出消耗功率平均值并且将消耗功率平均值与参考值进行比较。
2.按照权利要求1所述的地面处理设备(1)，其特征在于，所述控制装置(5)被设置为，在探测到的消耗功率超过参考值的情况中，启动向使用者的信息输出，其中，所述控制装置(5)尤其被设置为，阻止所述地面处理设备(1)的作业运行，直至使用者确认了所述信息输出。
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，所述地面处理元件(2)是可转动地驱动的辊子或者可振动地驱动的板元件。
4.按照上述权利要求之一所述的地面处理设备(1)，其特征在于，所述参考值比就所述地面处理设备(1)的未被使用的交货状态而言在定义的表面上最小的可实现的消耗功率大10％至30％、尤其约20％。
5.按照上述权利要求之一所述的地面处理设备(1)，其特征在于，地面处理设备具有用于探测当前由地面处理元件(2)处理的平面的地面种类的地面传感器，其中，所述控制装置(5)被设置为，仅当由地面传感器当前探测的地面种类与被定义的表面的地面种类一致时，被所述探测装置(4)当前探测的消耗功率才考虑用于比较。
6.按照上述权利要求之一所述的地面处理设备(1)，其特征在于，所述控制装置(5)被设置为获取所述地面处理设备(1)的环境地图，在所述环境地图中存储有适于探测所述电机(3)的消耗功率的、被定义的表面的位置。
7.按照上述权利要求之一所述的地面处理设备(1)，其特征在于，所述地面处理元件(2)相对于所述地面处理设备(1)的壳体(6)是能移位的，其中，所述地面处理元件(2)相对于在地面处理运行期间通常的运行位置能从与面接触的工作位置移位到从该面抬起的测量位置，其中，所述控制装置(5)被设置为，将所述地面处理元件(2)移位到测量位置用于探测消耗功率。
8.一种地面处理设备(1)，其具有机械地作用在待处理的面上的地面处理元件(2)和用于驱动所述地面处理元件(2)的电机(3)，其中，所述地面处理元件(2)围绕转动轴(7)能转动，其特征在于，所述地面处理设备(1)具有配属于地面处理元件(2)在转动轴(7)处的支承位置(9)的传感器(10)，所述传感器用于探测沿转动轴(7)的纵向延伸的方向作用到地面处理元件(2)上的轴向力，所述地面处理设备还具有控制装置(5)，所述控制装置(5)被设置为将探测到的轴向力与被定义的参考值进行比较。
9.一种由按照权利要求1前序部分所述的地面处理设备(1)和用于所述地面处理设备(1)的基站(8)组成的系统，其特征在于，所述基站(8)具有用于探测驱动地面处理元件(2)的电机(3)的消耗功率的参考面。
10.一种用于运行地面处理设备(1)的方法，所述地面处理设备(1)具有机械地作用在待处理的面上的地面处理元件(2)和用于驱动所述地面处理元件(2)的电机(3)，其中，所述电机(3)的消耗功率借助探测装置(4)探测并且控制装置(5)将探测到的消耗功率与被定义的参考值进行比较，其特征在于，所述控制装置(5)从在被定义的时间段期间、尤其是清洁周期或者地面处理设备(1)的蓄电池的运行时间期间、所述电机(3)的消耗功率计算出消耗功率平均值并且将消耗功率平均值与参考值进行比较。
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