DE10042753C2 - Vacuum cleaner robot - Google Patents

Vacuum cleaner robot

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    • A47L2201/04Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Staubsauger-Roboter, der dezentral über eine Funkstrecke mit einem Personal- Computer kommuniziert, in dem die durch den Staubsauger- Roboter abzufahrende Fläche mittels einer Steuersoftware speicherbar ist, wobei die Steuersoftware die optimalen Wege und die Steueranweisungen errechnet und an den Staubsauger-Roboter sendet, und der Staubsauger-Roboter eine Mehrzahl von Sensoren aufweist, die mit auf der ab zufahrenden Fläche angebrachten Markierungen einen Soll- Ist-Vergleich der Positionen des Staubsauger-Roboter er möglichen. The invention relates to a vacuum cleaner robot communicating remotely via a radio link with a personal computer in which the to be traversed by the vacuum cleaner robot area can be stored by means of a control software, said control software calculates the optimum routes and the control instructions and sends the robot vacuum cleaner and the vacuum cleaner robot comprises a plurality of sensors, the possible laying on the surface of vehicles approaching from the markings a target actual comparison of the positions of the vacuum cleaner robot it.

Staubsauger, die selbstständig konstante Flächen abfahren und dabei absaugen sollen, so genannte Staubsauger- Roboter, haben diverse Anforderungen zu erfüllen. Vacuum cleaner, depart independently constant surfaces and vacuum there are so-called vacuum cleaner robots have to meet various requirements. Sie müssen komplexe Flächen möglichst vollständig abfahren, dabei aber möglichst wenige Flächen mehrfach überfahren. You have to start complex surfaces as completely as possible, but it repeatedly run over as few surfaces. Dabei sollen Gegenstände möglichst dicht umfahren werden, ohne diese zu berühren oder gar umzuwerfen. Here are items to be as close as possible drive around without touching them or even overturn. Der Roboter darf sich nicht in Nischen verklemmen oder an Gegenstän den hängen bleiben. The robot can not get stuck in corners or stay on Gegenstän hang. Dabei sollen sämtliche möglichen Feh lerquellen der Navigationssteuerung des Roboters ausge schlossen werden, um eine fehlerfreie externe Steuerung zu ermöglichen. Here are all the possible Feh lerquellen the navigation control of the robot out to be closed to allow a perfect external control.

Folgenden Komponenten werden bekanntermaßen für Staubsau ger-Roboter im Haushaltsbereich vorausgesetzt: Following components are known to be required for Staubsau ger robot in the household sector:

  • - Saugsystem unterhalb oder seitlich vom Roboter, - suction system below or laterally from the robot,
  • - Abluft-Filter, - exhaust filter,
  • - Staubsammelkammer bzw. Staubtüten - dust collection chamber or dust bags
  • - Motor für Sauger und - Motor for vacuum cleaner,
  • - Motor für Steuerung (Vorwärts, Rückwärts, Lenkung). - motor control (forward, backward, steering).

Bekannt sind Staubsauger-Roboter, welche durch Sensoren erkennen, dass sie sich einer Wand nähern. recognizing by sensors that they approach a wall vacuum cleaner robot are known. Dabei werden Steuerungsentscheidungen durch bestimmte Steuerungs- Algorithmen ermittelt. In this case, control decisions are determined by certain control algorithms. Die Qualität der Algorithmen und die Qualität der Sensoren bestimmt wesentlich die Quali tät der Flächenbearbeitung. The quality of the algorithms and the quality of the sensors essentially determines the quality ty surface machining.

Mit der Qualität der Flächenbearbeitung ist hier gemeint: With the quality of surface machining is meant here:

  • - der Anteil der Fläche, der doppelt überfahren wird, - the proportion of the area which is twice over,
  • - der Anteil der Fläche, der gar nicht überfahren wird, - the proportion of the area that is not over,
  • - sowie die Wahrscheinlichkeit, mit der sich der Robo ter festfährt also navigationsunfähig wird. - as well as the probability of the Robo ter bogged down so is incapable of navigation.

Die zur Erfüllung der Aufgaben benötigte Rechenleistung ist je nach Technologie der Sensoren aufwändig und ver langt aufwändige und teure Mikro-Kontroller. The computing power required to perform the task is depending on the technology of the sensors consuming and ver reached consuming and expensive micro-controller. Da jede Woh nung und damit jede Fläche anders geformt ist und sich zudem auch kurzfristig z. As any home and any surface is shaped differently and also at short notice for. B. durch neue Möbelstücke verän dern kann, verzichten die meisten Konzepte darauf, den Algorithmen als Input eine Beschreibung der Fläche zu übergeben. As with new furniture changed countries can, most of the concepts refrain from passing the algorithms as input a description of the area. Vielmehr werden die Kontroller so konzipiert, dass sie mit jeder Topologie jederzeit zurechtkommen sol len. Rather, the controllers are designed to cope with any topology anytime sol len.

Der Benutzer hat keine Möglichkeit, die Topologie einzu geben, also zu beschreiben, da hierzu ein Display und ein Eingabegerät (Maus oder Tastatur) am Roboter notwenig wä re. The user has no way einzu the topology give, so to describe, since this requires a display and an input device (mouse or keyboard) to the robot notwenig laundri re. Aus Kosten- und Gewichtsgründen scheiden solche Kon zepte aus. For cost and weight reasons such Kon divorced from concepts. Zudem soll der Roboter möglichst klein blei ben, damit er in alle Winkel fahren kann. In addition, the robot will lead to a minimum ben so he can go to every corner.

Nachteilig bei diesen Lösungen ist, dass entweder die lo kale Rechenleistung und/oder die Sensoren so aufwändig sind, dass die Kosten jenseits der für Konsumer-Endgeräte akzeptablen Preisgrenze liegen oder die Qualität der Flä chenbearbeitung unzureichend ist. A disadvantage of these solutions is that either the lo kale computing power and / or the sensors are so complex that the cost beyond the acceptable for consumer terminals price limit or the quality of the surface machining FLAE is insufficient.

Besonders nachteilig ist, dass der Roboter bei einfachen Verfahren nicht dagegen geschützt ist, sich festzufahren oder in Endlosschleifen gerät, was bedeutet, dass er im mer die gleichen Teilflächen bearbeitet, aber nie seine Aufgabe vollständig erledigt. A particular drawback that the robot is not protected with simple methods, however, is bogged down or gets into an infinite loop, which means that it works the same faces in the mer, but never fully completed its task.

Aus den US 46 38445 A, DE 43 23 332 A1 und DE 695 01 130 T2 sind mobile Staubsauger-Roboter bekannt, bei denen ein handelsüblicher Personal-Computer zur Steuerung des Staubsauger-Roboters verwendet wird und dieser Computer dann, wenn der Staubsauger-Roboter nicht in Betrieb ist, auch für andere Anwendungen benutzt werden kann. mobile vacuum cleaner robot are known from the US 46 38445 A, DE 43 23 332 A1 and DE 695 01 130 T2, in which a commercially available personal computer is used for controlling the vacuum cleaner robot and this computer when the vacuum cleaner robot not in operation, can also be used for other applications. Der Per sonal-Computer wird nicht vom Staubsauger-Roboter getra gen, wenn eine Übertragungsverbindung zwischen Staubsau ger-Roboter und Personal-Computer vorgesehen ist. The Per personnel computer is not gen from the vacuum cleaner robot GETRA when a transmission link between Staubsau is provided ger robots and personal computer.

Weiterhin sind aus den DE 43 40 771 A1, US 51 09 566 A, US 55 60 077 A und US 56 46 494 A Staubsauger-Roboter be kannt, die zur Energie-Aufladung selbsttätig eine Lade station anfahren. Also known from the DE 43 40 771 A1, US 51 09 566 A, US 55 60 077 A and US 56 46 494 A vacuum cleaner robot be known, the approach to the energy charging automatically a charging station. Darüber hinaus offenbaren die DE 26 00 907 A1, US 50 86 535 A und US 53 41 540 A Roboter- Systeme, bei denen zur Korrektur des Fahrkurses Markie rungen im zu reinigenden Raum angebracht sind. In addition, the DE 26 00 907 A1, US 50 86 535 A and US 53 41 540 A disclose robotic systems, in which to correct the travel course Markie stanchions are mounted in the space to be cleaned. Ferner ist es aus der US 57 87 545 A bekannt, dass der automatische Staubsauger an einer zentralen Station entleert wird. Further, it is known from US 57 87 545 A that the automatic vacuum cleaner is emptied at a central station.

Das typische Einsatzgebiet eines solchen Staubsauger- Roboters, nämlich die Wohnung des Benutzers, verändert sich gewöhnlich nicht. The typical application of such a vacuum cleaner robot, namely the user's home, usually does not change. Der Roboter muss sich also gar nicht ständig an neue Einsatzgebiete gewöhnen, im Unter schied zu Industrierobotern, die Werkshallen abfahren müssen, in denen ständig neue und wechselnde Hindernisse zu umfahren sind. The robot must therefore not constantly adjust to new areas, in the lower difference to industrial robots, have to start the workshops in which new and changing obstacles are constantly bypassed.

Bei den bekannten Robotern wird bewusst darauf verzich tet, ihm universelle Umfahrungs- und Topologie- Eigenschaften zu implementieren. In the known robots will tet aware of the fact verzich to implement universal him Umfahrungs- and topology properties. Der Benutzer muss also nach dem Erwerb des Roboters die Eigenschaften, nämlich die Bodenarten, wie Teppich, Stein oder Holz, und die Form der Wohnung in das vorgestellte System eingeben. So the user needs after the acquisition of the robot, the characteristics, namely the soil types, such as carpet, stone or wood, and enter the type of apartment in the presented system.

Es müssen zudem Vorkehrungen getroffen werden, die eine Wegabweichung des Roboters ausgleichen können. It must be made also measures that can offset a path deviation of the robot. Die Auf deckung eventueller Fahrfehler muss dabei nicht sofort erfolgen, da Fahrfehler selten sind und davon ausgegangen wird, dass der Zusatzzeitbedarf nachrangig ist. On the cover of any driving errors must be carried out immediately because driving errors are rare and it is assumed that the additional time required is secondary.

Folgende Vorteile ergeben sich bei den bekannten Staub sauger-Robotern: The following advantages in the known dust cleaner robots:

  • 1. Die Gesamtkosten verringern sich drastisch. 1. drastically reduce the total cost.
  • 2. Das Gewicht der Steuerung reduziert sich. 2. The weight of the controller is reduced.
  • 3. Einfache Sensoren reichen aus. 3. Simple sensors are sufficient.
  • 4. Die Qualität der Steuerung ist vorhersagbar und nie mals zufällig, die Qualität daher gleich bleibend. 4. The quality of management is predictable and never again happen to the quality therefore consistent.
  • 5. Der Benutzer kann sehr komfortabel mit seinem Robo ter kommunizieren. 5. The user can communicate very comfortable with his Robo ter.

Nachteilig bei diesen Systemen ist jedoch, dass keiner der Staubsauger-Roboter in der Lage ist, insbesondere die Eck- und Randbereiche einer Raumfläche ausreichend zu reinigen. A disadvantage of these systems, however, is that none of the vacuum cleaner robot is able to sufficiently clean in particular the corner and edge areas of a room space.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstigen und einfachen Staubsauger-Roboter der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen jede Raum-Topografie vollständig abfahrbar und zu reinigen ist. The object of the invention is to provide an inexpensive and simple vacuum cleaner robot of the type mentioned, with each space-topography is fully be traversed and to clean.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Staubsauger-Roboter mindestens eine Düse zum Aufwirbeln von Staub aus den Randbereichen bzw. Ecken der zu reini genden Fläche aufweist. According to the invention the object is achieved in that the vacuum cleaner robot comprises at least one nozzle for whirling dust from the edge areas or corners of the surface to be cleaned constricting.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Düse aktivierbar, wenn der Staubsauger- Roboter mit einem ausreichenden Sicherheitsabstand einen Randbereich der zu abzufahrenden Fläche erreicht, wobei der aufgewirbelte Staub auf die zu reinigende Hauptfläche geleitet und von dort erfasst wird. According to a further embodiment of the invention the at least one nozzle is activated when the vacuum cleaner robot reaches a safe distance from an edge region of about abzufahrenden surface, the dust raised is passed on to be cleaned major surface and collected from there.

Damit werden die Randflächen und Eckbereiche eines zu reinigenden Raumes auch dann von Staub gereinigt, wenn der Roboter diese mit ausreichendem Sicherheitsabstand abfährt. So that the edge surfaces and corner of a space to be cleaned are also cleaned of dust when the robot leaves them with sufficient safety distance. Die Düsen blasen den Staub aus den Randflächen und aus den Ecken weg und kann dann beim weiteren Reini gungsvorgang vom Staubsauger-Roboter aufgesaugt werden. The nozzle blow off the dust from the edge surfaces and out of the corners, and then can be sucked up in the further cleaning concentrating operation from the vacuum cleaner robot.

Der der Erfindung zu Grunde liegende Gedanke wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines Ausführungsbei spieles näher beschrieben. The idea of ​​the invention is based is described Game detail in the following description with reference of an exemplary embodiment.

Auf einem handelsüblichen PC wird ein Roboter- Steuerungsprogramm installiert. On a standard PC, a robot control program is installed. An die serielle Schnitt stelle wird ein Adapter geschraubt, der vorzugsweise die Weiterbenutzung, beispielsweise durch eine Computer-Maus an einer eingebauten zusätzlichen Schnittstelle, erlaubt. put to the serial interface adapter is screwed which preferably continued use, allows for example by a computer mouse on a built-in additional interface. Alternativ wäre auch der Anschluss an die parallele Schnittstelle oder den USB-Port des Personal-Computers möglich. Alternatively, the connection to the parallel port or the USB port of the personal computer would be possible. Über diesen Kontakt kommuniziert der Personal- Computer mit dem Staubsauger-Roboter. This contact is the personal computer communicates with the vacuum cleaner robot.

Die Steuersoftware erlaubt die Eingabe der Wohnungsform, wie Topologie, Bodenbeschaffenheit, Sicherheitsabstände, und den Start und Stopp des Staubsauger-Roboters. The control software allows you to enter the apartment form as topology, soil conditions, safety distances and the start and stop of the vacuum cleaner robot.

Nach der Eingabe der Wohnungseigenschaften berechnet das Programm den kürzesten Weg, mit dem die Fläche vollstän dig abfahrbar ist. After entering the flat features, the program calculates the shortest path with which the surface is completeness, dig be traversed. Dabei berechnet das Programm einen Weg, bei dem die wenigsten Steuerungseingriffe in die Lenkung notwendig sind, da diese immer fehlerbehaftet sind. The program calculates a route in which the least control interventions are needed in the steering, as they are always subject to error. Das Programm versucht also möglichst gerade Strec ken zu erzeugen und oft so genannte Positions- Markierungen zu überfahren, damit eine Soll-Ist-Kontrolle der Position erreicht wird. So the program is trying to generate as Strec ken and often run over so-called position markers so that a target-control of the position is reached.

Diese Markierungen können eindeutig sein, dh das System erkennt die Position auch dann, wenn der Roboter willkür lich auf eine solche Markierung gesetzt wird. These labels may be unique, that is to say the system detects the position even when the robot is arbitrary Lich set to such a mark. Dies hätte zwar den Nachteil, dass jede Markierung eindeutig identi fizierbar sein muss, z. While this would have the disadvantage that each mark must be unique identi fizierbar such. B. nummeriert durch Barcode. B. numbered bar code. Die Sensoren wären dann aufwändiger. The sensors would then elaborate. Weiterer Nachteil wäre, dass der Benutzer die Position jeder Markierung ins Sy stem eingeben muss oder dem System eine Lernphase zuge stehen muss, bei der der Roboter die Position der Markie rungen selbst ermittelt. Another disadvantage would be that the user can enter the position of each mark into Sy stem need or the system, a learning phase should be supplied, in which the robot, the position of the stanchions Markie determined itself.

Auch einfache Rückmeldungen, z. Even simple feedback, z. B. bei Hinderniskontakt, wären möglich. As if an obstacle contact, would be possible. Die notwendigen Sensoren, beispielsweise als Federkontakte, können kostengünstig rund um den Robo ter platziert werden. The necessary sensors, for example as spring contacts can be placed inexpensively around the Robo ter.

Möglich ist auch, dass auf die Markierungen komplett und damit auf jede Rückmeldung des Systems verzichtet wird. It is also possible that is completely and forgo any feedback from the system to the markings. Dies setzt aber den unwahrscheinlichen Fall voraus, dass der Roboter sehr exakt die vom PC ermittelten Fahranwei sungen, wie Lenkung, Verzögerung, Start/Stopp, ausführt. However, this requires the unlikely event that the robot very precisely the solutions Fahranwei determined by the PC, such as steering, delay, start / stop, performs.

Durch die Nutzung des Personal-Computers, der in den Haushalten, die sich für einen Roboter interessieren, fast immer bereits vorhanden ist, können wesentlich leistungsfähigere Algorithmen zum Einsatz kommen. By taking advantage of, is almost always already present in the households that are interested in a robot, personal computer, much more powerful algorithms can be used. Zudem kann der Benutzer das System durch Korrekturen unterstützen. In addition, the user can support the system through corrections. Beispielsweise können typische Fehlerquellen wie Teppich kanten manuell ausgegrenzt werden. For example, typical sources of error such as carpet edges can be excluded manually. Auch die gesamte Flä che könnte der Benutzer einmal manuell abfahren, dabei würde der Roboter die Steueranweisungen an die PC- Software übertragen und die Software würde "angelernt". The entire sur fa ce the user could even depart manually, while the robot would transfer the control instructions to the PC software and the software would "taught". Die dabei "gelernten" Steueranweisungen müssten dann zu künftig nur noch abgespielt werden. The case "learned" control instructions would then only be played back to the future. Oder das manuelle Ab fahren dient lediglich dazu, die Fläche zu erfassen. Or drive the manual from merely serves to capture the area. Be liebige Kombinationen des Softwaremodells sind dabei mög lich. Be undesirables combinations of the software model are possible, please include. Damit ist die Softwareprogrammierung wesentlich flexibler als in einem Mikro-Controller-Modell. Thus, the software programming is much more flexible than in a micro-controller model.

Damit Randbereiche der Fläche nicht unnötig nahe abgefah ren werden müssen, ist eine Düse am Roboter angebracht, die in Randbereichen aktiviert wird und einen Luftstrahl in die Ecken lenkt, der den Staub in die Hauptffläche leitet. Thus edge portions of the surface do not have to be unnecessarily close abgefah reindeer, a nozzle is attached to the robot, which is activated in the edge regions and directs a jet of air in the corners, which passes the dust in the Hauptffläche. Dort wird der Staub dann wie üblich vom Roboter erfasst. There, the dust is then captured as usual by the robot.

Die tägliche Benutzung könnte derart gestaltet sein, dass der Roboter morgens in eine definierte Wohnungsecke ge stellt wird und beim Verlassen der Wohnung per Schalter am Roboter aktiviert wird. The daily use could be designed so that the robot morning ge in a defined area apartment provides is and is activated on the robot when leaving the apartment by a switch. Abends kommt der Benutzer zu rück und findet seine Wohnung staubfrei vor und entleert wöchentlich den Staubbeutel. In the evening the user comes back to his apartment and finds against dust and emptied weekly the dust bag. Über Nacht wird der Roboter zum Aufladen der Akkus an eine Steckdose angeschlossen. Overnight, the robot is connected to charge the battery to an electrical outlet.

Claims (2)

1. Staubsauger-Roboter, der dezentral über eine Funk strecke mit einem Personal-Computer kommuniziert, in dem die durch den Staubsauger-Roboter abzufahrende Fläche mittels einer Steuersoftware speicherbar ist, wobei die Steuersoftware die optimalen Wege und die Steueranweisungen errechnet und an den Staubsauger- Roboter sendet, und der Staubsauger-Roboter eine Mehrzahl von Sensoren aufweist, die mit auf der ab zufahrenden Fläche angebrachten Markierungen einen Soll-Ist-Vergleich der Positionen des Staubsauger- Roboter ermöglichen, dadurch gekennzeichnet , dass der Staubsauger-Roboter mindestens eine Düse zum Aufwirbeln von Staub aus den Randbereichen bzw. Ec ken der zu reinigenden Fläche aufweist. 1. vacuum cleaner robot, the track remotely via a radio communicates with a personal computer in which the to be traversed by the vacuum cleaner robot area can be stored by means of a control software, said control software calculates the optimum routes and the control instructions and to the vacuum cleaner robot sends, and the vacuum cleaner robot comprises a plurality of sensors which provide with on from vehicles approaching area marks applied a set-actual comparison of the positions of the vacuum cleaner robot, characterized in that the vacuum cleaner robot at least one nozzle to fluidize dust from the edge areas or Ec ken having surface to be cleaned.
2. Staubsauger-Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die mindestens eine Düse aktivierbar ist, wenn der Staubsauger-Roboter mit einem ausrei chenden Sicherheitsabstand einen Randbereich der zu abzufahrenden Fläche erreicht, wobei der aufgewir belte Staub auf die zu reinigende Hauptfläche gelei tet und von dort erfasst wird. 2. Vacuum cleaner robot according to claim 1, characterized in that the at least one nozzle is activated when the vacuum cleaner robot achieved with a suffi sponding safety distance an edge region of about abzufahrenden surface, the aufgewir belte dust on the to be purified major surface Gelei tet is detected and from there.
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