DE10113105A1 - Bodenpflegegerät sowie Verfahren zur Erkennung eines Bodenzustandes bzw. zur Ausrichtung der Verfahrbewegung - Google Patents
Bodenpflegegerät sowie Verfahren zur Erkennung eines Bodenzustandes bzw. zur Ausrichtung der VerfahrbewegungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Bodenpflegegerät (1), wie insbesondere einen Staubsauger, gegebenenfalls mit einer motorisch angetriebenen Teppichbürste (3), mit einer Ultraschall-Bodenerkennung, wobei die Bodenerkennung Ultraschall-Wandler (8) aufweist, die als Ultraschall-Sender (9) bzw. Ultraschall-Empfänger (10) arbeiten. Um ein Bodenpflegegerät der in Rede stehenden Art hinsichtlich der Bodenerkennung in vorteilhafter Weise weiterzubilden, wird vorgeschlagen, dass derselbe Ultraschall-Wandler (9) sowohl als Ultraschall-Sender (9) wie als Ultraschall-Empfänger (10) arbeitet.
Description
Die Erfindung betrifft zunächst ein Bodenpflegegerät,
wie insbesondere einen Staubsauger, gegebenenfalls mit
einer motorisch angetriebenen Teppichbürste, mit einer
Ultraschall-Bodenerkennung, wobei die Bodenerkennung
Ultraschall-Wandler aufweist, die als Ultraschall-Sen
der bzw. Ultraschall-Empfänger arbeiten.
Zur Bodenpflege, wie bspw. Staubsaugen, wird in Abhän
gigkeit zur Art des zu pflegenden Bodens das Gerät
entsprechend konfiguriert, so bspw. durch Anpassung der
Saugleistung oder bei Hartböden durch Begrenzung des
Saugmundes durch Ausfahren von Borstenstreifen oder
dergleichen. Bei Geräten, welche eine motorisch ange
triebene Teppichbürste aufweisen, wird diese bei einer
Pflege eines derartigen Hartbodens deaktiviert. Diese
unterschiedlichen Konfigurationen können manuell durch
den Benutzer eingestellt werden. Es ist bekannt, diese
Einstellungen des Gerätes in Abhängigkeit von der Ober
flächenstruktur des zu pflegenden Bodens automatisch,
selbstregelnd, einzustellen. Hier wird bspw. auf die
DE-T2 691 20 176 verwiesen, aus welcher es bekannt ist,
mittels Ultraschall-Wandlern die Oberflächenbeschaffen
heit des Bodenbelages zu ennitteln. So weisen bspw.
Teppichböden eine weiche Oberfläche auf; Fliesen und
PVC-Beläge hingegen sind als hart einzustufen. Diese
unterschiedlichen Strukturen haben Auswirkungen auf
einwirkende Schallwellen. Während Hartbeläge diese
Wellen stark reflektieren, werden sie von weichen (Tep
pichböden) größtenteils absorbiert. Mittels eines Ultra
schall-Senders wird ein Signal auf den Boden gerichtet.
Das reflektierte Signal wird von einem Ultraschall-Emp
fänger aufgenommen. Das empfangene Signal wird ausgewer
tet und lässt über das Reflexions- bzw. Absorptionsver
halten Rückschlüsse auf die Art des Bodenbelages zu.
Im Hinblick auf den zuvor beschriebenen Stand der Tech
nik wird eine technische Problematik der Erfindung
darin gesehen, ein Bodenpflegegerät, wie insbesondere
einen Staubsauger der in Rede stehenden Art hinsicht
lich der Bodenerkennung in vorteilhafter Weise weiterzu
bilden.
Diese Aufgabe ist zunächst und im Wesentlichen beim
Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abge
stellt ist, dass derselbe Ultraschall-Wandler sowohl
als Ultraschall-Sender wie als Ultraschall-Empfänger
arbeitet. Zufolge dieser Ausgestaltung ist eine im
Aufbau vereinfachte Bodenerkennung realisiert. Dies
wird dadurch erreicht, dass ein sehr kurzer Sendeimpuls
auf den Ultraschall-Wandler gegeben wird und dieser
hiernach direkt auf Empfangsbetrieb umgeschaltet wird.
Anhand der Amplitude des reflektierten und empfangenen
Signals kann das Reflexions- bzw. Absorptionsverhalten
des Bodenbelages bestimmt werden. Bei hohen Amplituden
liegt ein Hartboden vor, bei kleinen ein Teppichboden.
Das empfangene Signal wird zuvor zunächst verstärkt und
anschließend gleichgerichtet. Da das Ausgangssignal
aufgrund der Bewegung des Gerätes über den zu pflegen
den Boden keinen konstanten Pegel aufweist, ist es
zweckmässig einen Mittelwert zu bilden, was mit einem
Filter - einem Tiefpassfilter - erreicht wird. Hiernach
kann mit einem nachgeschalteten Komperator zwischen
verschiedenen Bodenbelägen unterschieden werden. Es hat
sich als günstig erwiesen, das gleichgerichtete Signal
weniger stark zu filtern und die Auswertung mit einem
Schmitt-Trigger mit Hysterese durchzuführen, wodurch
wird die Reaktionszeit der Schaltung deutlich verbes
sert ist. Bei einem Schmitt-Trigger muss zunächst ein
gewisser Mindestpegel (Mindestspannungspegel) über
schritten werden, ehe der Ausgang aktiv wird. Das Aus
schalten erfolgt jedoch nicht auf dem gleichen Span
nungsniveau, sondern auf einem, das um die Schalthyste
rese kleiner ist. Erfindungsgemäß wird der Ultraschall-
Wandler kontinuierlich umgeschaltet. Dies geschieht
mittels einer Ablaufsteuerung. Zunächst wird über einen
Impuls-Generator ein kurzer Impuls an den Wandler gege
ben. Anschließend wird der Schalter über die Ablauf
steuerung derart geschaltet, dass das Signal vom Wand
ler an den Verstärker gelangt, wobei vom Zeitpunkt der
Anregung bis zum Eintreffen des reflektierten Signals
der Nachschwingvorgang abgeschlossen sein muss. Weiter
kann hierbei der Abstand des Sensors - des Ultraschall-
Wandlers - zum zu pflegenden Boden klein gehalten wer
den.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Bodenpflegege
rät, insbesondere Staubsauger, gegebenenfalls mit einer
motorisch angetriebenen Teppichbürste, mit einer Ultra
schall-Bodenerkennung, wobei die Bodenerkennung Ultra
schall-Wandler aufweist, die als Ultraschall-Sender
bzw. Ultraschall-Empfänger arbeiten. Um hier ein Boden
pflegegerät der in Rede stehenden Art insbesondere
hinsichtlich der Bodenerkennung in vorteilhafter Weise
weiterzubilden, ist vorgesehen, dass mindestens ein
Ultraschall-Wandler mit Entfernung zu einem Unterboden
des Gerätes angeordnet ist und dass zwischen dem Unter
boden und dem Ultraschall-Wandler ein Schalleitungska
nal ausgebildet ist. Bei dieser erfindungsgemäßen Anord
nung wird der Ultraschall-Wandler bevorzugt sowohl als
Sender als auch zeitlich verschoben als Empfänger ge
nutzt. Zunächst wird der Ultraschall-Wandler pulsförmig
angeregt, so dass eine Schallwelle mit seiner Resonanz
frequenz erzeugt wird. Da hiernach der Wandler nach
schwingt, muss eine gewisse Zeit verstreichen, damit
dieser als Empfänger arbeiten kann. Diese Nachschwing
zeit hängt im Wesentlichen von der Bandbreite des Ultra
schall-Wandlers ab und beträgt bspw. eine Millisekunde.
Erst nach dieser Zeit darf das Echo des Sendesignals
durch Reflexion am Boden bzw. der Oberfläche des zu
behandelnden Bodens wieder den Ultraschall-Wandler
erreichen. Um ausreichende Amplituden zu erhalten, wird
eine Führung durch einen Schallleitungskanal bevorzugt.
Der Ultraschall-Wandler ist hierbei an einem Ende die
ses Schalleitungskanals angeordnet. Das andere, offene
Ende dieses Kanals wird in einem Abstand von ca. 0,5
bis 2,5 cm zum zu behandelnden Boden in dem Bodenpflege
gerät angeordnet, dies weiter bevorzugt bei senkrechter
Ausrichtung dieses freien Schallleitungskanales. Diesbe
züglich wird bevorzugt, dass der Schalleitungskanal als
Schlauch ausgebildet ist. Hierbei ist zu beachten, dass
die innere Wandung homogen ist. Dies bedeutet, dass
keine Kanten, an denen der Schall reflektiert werden
könnte, vorhanden sein dürfen. Zufolge dessen wird ein
Schallleitungskanal bevorzugt, der einen gebogenen
Verlauf aufweist. Weiter wird vorgeschlagen, dass der
Schallleitungskanal eine Länge aufweist, die unter
Berücksichtigung der Schallgeschwindigkeit mindestens
der Nachschwingzeit des Ultraschall-Wandlers ent
spricht. Bei einer Nachschwingzeit von etwa einer Milli
sekunde ergibt sich unter Berücksichtigung der Schall
geschwindigkeit eine Gesamtstrecke des Schalls von etwa
34 cm und demzufolge ein Abstand zwischen Ultraschall-
Wandler und zu pflegendem Boden von ca. 17 cm. Um diese
Strecke innerhalb eines Bodenpflegegerätes, wie bspw.
einer Saugdüse eines Staubsaugers, anzubieten, wird ein
entsprechend langer, bevorzugt gebogener Schallleitungs
kanal in Form eines Schlauches eingesetzt, dessen
Schallaustritts- bzw. Schalleintrittsende im Bereich
des Gerätebodens senkrecht zum zu pflegenden Boden
ausgerichtet ist. Durch eine angepasste Signalauswer
tung ist auch eine deutlich kürzere Ausbildung des
Schallleitungskanals, eine Verkürzung der Abklingzeit
und damit der Dauer bis zur Auswertung der Messung
möglich, so dass die Länge des Schallleitungskanals
kürzer ist als es einem Weg entspricht, den der Schall
während einer Abklingzeit zurücklegt. Demnach sind
Schallleitungskanallängen von 2 bis 10 cm, bevorzugt 3
bis 5 cm realisierbar. Als vorteilhaft erweist es sich
hierbei, dass der Ultraschall-Wandler in dem Schalllei
tungskanal angeordnet ist. Weiter ist von Vorteil, dass
der Schalleitungskanal unterbodenseitig mit einer Ent
fernung von 0,5 bis 1,5 cm zum zu pflegenden Boden
endet. Die erfindungsgemäße Ultraschall-Bodenerkennung
wird bevorzugt dahingehend genutzt, dass in Abhängig
keit von der Ultraschall-Erkennung der Abstand einer
Saugdüse zum zu pflegenden Boden veränderbar ist. So
liegt weiter bevorzugt der Boden des Bodenpflegegerä
tes, wie bspw. eine Saugdüse, bei der Pflege eines
Teppichbodens auf diesem auf. Hingegen soll der Geräte
boden bei der Pflege eines Hartbodens zu diesem beab
standet sein, um ein Verkratzen desselben zu vermeiden.
Durch die Ultraschall-Erkennung kann der Abstand des
Saugdüsenbodens zum zu pflegenden Boden automatisch
verändert werden. Auf Hartböden wird der Ultraschall
reflektiert und damit der Ausgang des zugeordneten
Schmitt-Triggers aktiviert, was über eine logische
Verknüpfung das Anheben der Saugdüse bzw. des Saugdüsen
bodens zur Folge hat. Bevorzugt wird hierbei, dass die
Höhenänderung durch Ein- und Ausfahren eines Borsten
streifens erreicht ist. So kann bspw. das ausgewertete
Hartboden-Signal dazu verwendet werden, ein Servo oder
dergleichen anzusteuern, welches wiederum einen, im
Bereich des Düsenmundes angeordneten Borstenstreifen
ausfährt. Über letzteren wird hierbei die Saugdüse,
bspw. im vorderen Bereich, vom zu pflegenden Boden
leicht abgehoben. Die Erkennung eines Teppichbodens
bewirkt das Einfahren der Borstenleiste und damit ein
hergehend das Absenken der Saugdüse. Gleiches gilt auch
bei einem Abheben des Gerätes vom Boden. Auch hier wird
der Borstenstreifen wieder eingefahren. Bezüglich der
Höhenänderung durch Ein- und Ausfahren eines Borsten
streifens wird auf die EP B1 0 630 604 verwiesen. Der
Inhalt dieser Patentschrift wird hiermit vollinhaltlich
in die Offenbarung vorliegender Erfindung mit einbezo
gen, auch zu dem Zwecke, Merkmale dieses Patentes in
Ansprüche vorliegender Erfindung mit einzubeziehen.
Diesbezüglich ist sowohl eine digitale Steuerung der
Borstenstreifen, also Ein- und Ausfahren, als auch eine
lineare Steuerung denkbar, so dass die Borstenleisten
auch in eine oder mehrere Zwischenstellungen bringbar
sind. In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstan
des ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit des Ultra
schall-Signals die Größe eines Saugdüsenmundes veränder
bar ist. Weiter ist bei Bodenpflegegeräten, welche eine
motorisch angetriebene Teppichbürste aufweisen, von
Vorteil, dass in Abhängigkeit des Ultraschall-Signals
der Antrieb für die Teppichbürste schaltbar ist. So
wird der Antrieb der Teppichbürste erst bei Erkennung
eines Teppichbodens aktiviert. Bei Erkennung eines
Hartbodens oder auch bei einem Stillstand des Gerätes
wird die Teppichbürste zur Vermeidung von Beschädigun
gen des Bodens und/oder der Bürste nicht aktiviert. Des
Weiteren besteht die Möglichkeit, die Saugleistung des
Staubsaugers in Abhängigkeit des Ultraschall-Signals zu
regeln. Beispielsweise kann bei Erkennung eines hoch
florigen Teppichbodens die maximale und bei Stillstands
erkennung eine minimale Saugleistung eingeregelt sein.
Um auch relativ harte Teppichböden zuverlässig von
Hartböden unterscheiden zu können, wird ein Ultraschall
von mehr als 40 Kilohertz verwendet. Hierbei dient
bevorzugt ein Piezo-Element als Ultraschall-Wandler.
Bei entsprechender Auswahl der Frequenz lassen sich
verschiedene Gruppen von Belägen unterscheiden. Hohe
Frequenzen sind jedoch wegen der hohen Dämpfung des
Schallsignals in Luft eher ungünstig. Zur Unterschei
dung von drei Gruppen, nämlich Softteppich, Teppich und
Hartboden, eignet sich eine Frequenz von 35 bis 60 Kilo
hertz. Unter Softteppich fallen z. B. langflorige Belä
ge wie Badematten oder dergleichen. Für den Betrieb
eines Einwandler-Systems, bei welchem derselbe Ultra
schall-Wandler sowohl als Ultraschall-Sender wie als
Ultraschall-Empfänger arbeitet, ist eine Ablaufsteue
rung erforderlich. Diese kann bspw. derart ausgebildet
sein, dass der Ultraschall-Wandler mittels eines Schal
ters entweder durch einen Puls-Generator beaufschlagt
ist oder mit einem Puls-Verstärker gekoppelt ist. Der
Ultraschall-Wandler wird hierbei kontinuierlich zwi
schen Senden und Empfangen umgeschaltet. Alternativ
kann die Ausgestaltung auch so gewählt sein, dass der
Ultraschall-Wandler sowohl ständig mit einem Puls-Gene
rator wie mit einem Puls-Verstärker zusammenschaltbar
ist. Hierdurch ist die Ablaufsteuerung im Wesentlichen
vereinfacht. Es wird auf ein Umschalten zwischen Sende-
und Empfangsbetrieb verzichtet, indem der Empfang- bzw.
Puls-Verstärker kontinuierlich am Ultraschall-Wandler
angeschlossen ist, also auch während des Sendepulses.
Durch den Sendepuls wird der Empfangsverstärker zwar
erheblich übersteuert, jedoch bleibt während der Lauf
zeit des Schallsignals für den Verstärker ausreichend
Zeit, um aus der Sättigung zu gelangen und die erforder
liche Empfindlichkeit zu liefern. Auch hier erfolgt die
Auswertung des Potentials mit einem Schmitt-Trigger
bzw. bei Unterteilung in mehrere Gruppen (Softteppich,
Teppich, Hartboden usw.) mit einer entsprechenden An
zahl derselben.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Bodenpflegege
rät, insbesondere einen Staubsauger mit einem, eine
Saugmündung aufweisenden Saugkanal und ggf. einer moto
risch angetriebenen Teppichbürste, wobei weiter ein
Schwerpunkt des Gerätes in Verfahrrichtung sich hinter
der Saugmündung befindet, mit einer Ultraschall-Bodener
kennung mittels Ultraschallsender und -wandler. Um
neben einer Bodenbelagserkennung mittels Ultraschall
auch das Erkennen fehlenden Bodens, bspw. bei abwärts
führenden Stufen mittels Ultraschall zu ermöglichen,
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass ein Ultra
schallsender und/oder -wandler in Verfahrrichtung vor
dem Schwerpunkt angeordnet ist. Zufolge dieser Ausge
staltung ist durch die erfindungsgemäße Anordnung des
Ultraschallsenders und/oder -wandlers ein autonomes
Bodenpflegegerät realisierbar. So werden bspw. abwärts
führende Stufen frühzeitig erkannt sobald ein Teil des
vor dem Schwerpunkt liegenden Bodengerätabschnittes
über den Rand einer Stufe oder dergleichen ragt. In
einer beispielhaften Ausgestaltung kann diesbezüglich
der Ultraschallsender und/oder -wandler in Verfahrrich
tung des Bodenpflegegerätes betrachtet stirnseitig
angeordnet sein. In einer Weiterbildung ist vorgesehen,
dass ein Ultraschallsender und/oder -wandler randseitig
des Gerätes angeordnet ist. Bevorzugt wird hierbei,
dass zwei Ultraschallsender/-wandler an den Randseiten
des Gerätes vorgesehen sind. Um ein gewünschte Absau
gung bis an den Rand einer bspw. abwärts führenden
Stufe zu gewährleisten, ist in einer vorteilhaften
Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes vorgesehen,
dass ein Ultraschallsender und/oder -wandler in Verfahr
richtung hinter einer Vorderkante des Saugmundes aber
vor dem Schwerpunkt angeordnet ist. Bevorzugt wird
diesbezüglich weiter, dass gegenüberliegend an beiden
Randkanten des Saugmundes ein Ultraschallsender
und/oder -wandler angeordnet ist. Um eine Stufe oder
dergleichen unabhängig vom Winkel, unter welchem auf
diese zugefahren wird, zu erkennen, wird weiter vorge
schlagen, dass Verfahrräder vorgesehen sind und dass
die Ultraschallsender und/oder -wandler in einem dem Ab
stand der Verfahrräder zueinander entsprechenden Ab
stand angeordnet sind, so dass der Gefahr, dass das der
Stufe zugewandte Verfahrrad bereits über die Kante
fährt bevor der Sensor den Abgrund erkennt, entgegenge
wirkt ist. In einer Weiterbildung des Erfindungsgegen
standes ist zur Erkennung eines Überganges zwischen
zwei Bodenbelägen vorgesehen, dass zwei Ultraschallsen
der und/oder -wandler unmittelbar nebeneinander angeord
net sind. Zufolge dieser Ausgestaltung werden Übergangs
kanten zwischen unterschiedlichen Bodenbelägen erkannt,
wonach das Bodenpflegegerät in die Lage versetzt wird,
parallel zur Kante bzw. entlang der Kante zu fahren.
Ein insbesondere autonomes Bodenpflegegerät ist somit
in der Lage auch in solchen Übergangsbereichen effizi
ent zu reinigen und eine Fläche in Abhängigkeit von
ihrer wechselnden Oberflächenstruktur zu reinigen. Die
bekannte horizontale Orientierung autonomer Bodenpflege
geräte an Hindernissen wird mit dieser Erfindung durch
eine vertikale Orientierung an der Bodenbeschaffenheit
ergänzt. Durch die beschriebene Anordnung der Ultra
schallsender und/oder -wandler wird zuverlässig und
schnell, d. h. auf direktem Wege, eine Einordnung der
Bodenart, auf welcher sich das Bodenpflegegerät bewegt,
vorgenommen. Somit kann unmittelbar eine angepasste
Reaktion der Reinigungseinheit erfolgen. Die vorgenann
ten erfindungsgemäßen Anordnungen können in Form je
weils eines Ultraschallsenders und eines zugeordneten
Ultraschallempfängers ausgebildet sein. Als besonders
vorteilhaft erweist sich hier eine Ausgestaltung gemäß
Anspruch 1, bei welcher derselbe Ultraschall-Wandler
sowohl als Ultraschall-Sender wie auch als Ultraschall-
Empfänger arbeitet.
Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erkennung
eines Bodenzustandes, wie Hartboden, Teppichboden oder
fehlender Boden mittels Ultraschallmessung in einem
Bodenpflegegerät. Um ein Verfahren der in Rede stehen
den Art hinsichtlich der Erkennung des Bodenzustandes
in vorteilhafter Weise weiterzubilden, wird vorgeschla
gen, dass die Amplitude des reflektierten Schalls zur
Erkennung des Bodenzustandes ausgewertet wird. So führt
die Auswertung des Signals zu entsprechenden Reaktio
nen. Beispielsweise wird bei der Erkennung eines Hartbo
dens eine ggf. vorgesehene Teppichbürste abgeschaltet
und darüber hinaus Borstenleisten zur Begrenzung des
Saugraumes ausgefahren. Hierzu ist weiter vorgesehen,
dass die Amplitude des reflektierten Schalls mit vorge
gebenen Grenzwerten verglichen wird. So ist eine Zuord
nung vorgesehen, bei welcher bei Überschreiten eines
oberen Grenzwertes der Schallintensität Hartboden und
bei einem Messwert zwischen einem oberen und einem
unteren Grenzwert Teppichboden erkannt wird. Ist der
Messwert hingegen kleiner als der untere Grenzwert, so
wird fehlender Boden erkannt, bspw. bei abwärts führen
den Stufen oder nach einem Anheben des Bodenpflegegerä
tes. Um die Bodenzustandeerkennung weiter zu verbes
sern, ist in einer Weiterbildung vorgesehen, dass erst
ein mehrmaliges Über- oder Unterschreiten eines Grenz
wertes als Kriterium für einen Wechsel des Bodenzustan
des herangezogen wird. So ist bei der Auswertung der
Echoamplitude eine Hysterese vorgesehen. Ist bspw.
bereits Teppichboden erkannt worden, muss die Amplitude
mehrmals einen höheren Schwellwert überschreiten, um
Hartboden zu erkennen. Darüber hinaus ist durch diese
Signalauswertung auch ein Stillstand des Gerätes erfass
bar, da hierbei eine geringe Schwankungsbreite aufeinan
der folgender, gemessener Schallamplituden vorliegt,
was in vorteilhafter Weise zu einem Abschalten oder ein
Herunterfahren in eine Minimalleistung des Bodenpflege
gerätes führt. Um die Differenzierung zwischen den
verschiedenen Bodenzuständen und darüber hinaus der
Stillstandserkennung weiter zu verbessern, wird vorge
schlagen, dass vor einer Auswertung eine Mittelwertbil
dung aus einer Mehrzahl von Messwerten vorgenommen
wird. Insbesondere bei einer Bewegung des Bodenpflegege
rätes ergeben sich Überschneidungen des Echosignales
bspw. von Hartboden und Teppichboden. Da jedoch die
Echoamplitude bei Hartböden im Mittel höher liegt als
bei Teppichböden, ergibt sich durch die Mittelwertbil
dung für die Hartböden eine höhere Amplitude als bei
Teppichböden. Bevorzugt wird diesbezüglich, dass eine
Mittelwertbildung aus 5 oder mehr Messwerten vorgenom
men wird. Aus dem reflektierten Signal lassen sich
neben der Information über den Bodenzustand auch die
Information über einen Stillstand des Bodenpflegegerä
tes gewinnen. Als besonders vorteilhaft erweist sich in
einer Weiterbildung des Verfahrens, dass die Auswertung
des Ultraschallsignals begonnen wird, bevor die Abkling
zeit des gesendeten Signals verstrichen ist. Demnach
kann durch eine angepasste Signalauswertung der Schall
leitungskanal auf eine Länge von 2 bis 10 cm, bevorzugt
3 bis 5 cm, verkürzt werden. Das vorbeschriebene Verfah
ren ist sowohl anwendbar bei üblichen Bodenpflegegerä
ten in Form von Staubsaugern als auch im Besonderen bei
autonomen Bodenpflegegeräten.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur
Ausrichtung der Verfahrbewegung eines selbsttätigen
Bodenpflegegerätes wie insbesondere eines Staubsaugers
entlang eines Randes eines bestimmten Bodenbelages, wie
bspw. eines Teppichbodens, wobei eine Erkennung des
Bodenbelages mittels Ultraschall vorgenommen wird. Um
insbesondere bei autonomen Bodenpflegegeräten eine
Absaugung entlang einer Übergangskante von einem Boden
belag zu einem benachbarten Bodenbelag zu realisieren,
wird vorgeschlagen, dass abhängig von einer Erfassung
des Wechsels des Bodenbelages eine Richtungsänderung
bzgl. der Verfahrrichtung des Gerätes vorgenommen wird.
Mittels Ultraschall wird die jeweilige Bodenart unter
dem Gerät erfasst, wobei bei einem erfassten Bodenbelag
wechsel eine Auswerteelektronik die bspw. elektromoto
risch angetriebenen Verfahrräder des Gerätes entspre
chend einer gewünschten Verhaltensweise, z. B. "Fahren
entlang der Übergangskante" ansteuert. Zufolge dieser
Ausgestaltung ist es ermöglicht, eine Fläche mit ver
schiedenen Bodenbelägen systematisch zu reinigen, d. h.
parallel zu Kanten und Übergängen zu fahren. Somit kann
auch in kritischen Kantenbereichen gereinigt werden.
Des Weiteren wird diesbezüglich vorgeschlagen, dass
nach einer ersten Änderung der Verfahrrichtung, veran
lasst durch einen Wechsel des Bodenbelages, die Zeit
bis zur Erfassung eines weiteren Wechsels des Bodenbela
ges zusätzlich erfasst wird und in Abhängigkeit zu der
erfassten Zeit das Maß der folgenden Richtungsänderung
berechnet wird. Zufolge dieses erfindungsgemäßen Verfah
rens wird die Verfahrrichtung des Gerätes an den Ver
lauf einer Randkante zwischen zwei unterschiedlichen
Bodenbelägen herangeführt, dies bspw. unter zickzackar
tiger Annäherung der Verfahrrichtung zur Belagsrandkan
te. Wird hierbei, wie vorgeschlagen, die Zeit bis zur
Erfassung eines weiteren Wechsels des Bodenbelages
zusätzlich erfasst, so ist hiernach bspw. eine winkelmä
ßig geringere Richtungsänderung erforderlich. Diese
Messungen sowie Richtungsänderungen können soweit füh
ren, dass nach einem kurzen Durchlauf eine Annäherung
an eine geradlinige Verfahrrichtung erreicht wird. Um
die Zeit und auch den Verfahrweg bis zur Erlangung
einer nahezu geradlinigen Verfahrrichtung des Gerätes
zu verkürzen, ist vorgesehen, dass das Maß der ersten
Richtungsänderung mehr als 90° beträgt.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Ausrich
tung der Verfahrbewegung eines selbsttätigen Bodenpfle
gegerätes wie insbesondere eines Staubsaugers entlang
eines Randes eines bestimmten Bodenbelages, wie bspw.
eines Teppichbodens, wobei eine Erkennung des Bodenbela
ges mittels Ultraschall vorgenommen wird. Um hier in
vorteilhafter Weise ein Verfahren der in Rede stehenden
Art weiterzubilden, wird vorgeschlagen, dass zwischen
dem Amplitudenwert des erkannten ersten Bodenbelages
und dem Amplitudenwert des erkannten zweiten Bodenbela
ges ein Mittelwert gebildet wird, der einer Randkante
zwischen dem ersten und dem zweiten Bodenbelag ent
spricht und dass die Verfahrrichtung des Gerätes solan
ge und sooft geändert wird, bis der genannte Mittelwert
dem erfassten Amplitudenwert im Zuge der Verfahrbewe
gung entspricht.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur
Ausrichtung der Verfahrbewegung eines selbsttätigen
Bodenpflegegerätes wie insbesondere eines Staubsaugers
entlang eines Randes eines bestimmten Bodenbelages, wie
bspw. eines Teppichbodens, wobei eine Erkennung des
Bodenbelages mittels Ultraschall vorgenommen wird. Um
ein Verfahren hinsichtlich der Erkennung eines Bodenbe
lagrandes in vorteilhafter Weise weiterzubilden, wird
vorgeschlagen, dass zwei nebeneinander angeordnete
Ultraschallsender und/oder -wandler vorgesehen sind.
Diesbezüglich können getrennte Ultraschallsender und
Ultraschallempfänger vorgesehen sein. Bevorzugt wird
jedoch eine Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei derselbe
Ultraschall-Wandler sowohl als Ultraschall-Sender wie
auch als Ultraschall-Empfänger arbeitet. Bevorzugt wird
hierbei der Amplitudenwert der nebeneinander angeordne
ten Ultraschallwandler erfasst. Ist die Schallamplitude
des ersten Sensors ungleich der des zweiten Sensors, so
befindet sich das Bodenpflegegerät auf zwei unterschied
lichen Belägen. Entsprechend können insbesondere bei
einem autonomen Bodenpflegegerät Korrekturbewegungen
der Antriebsräder diesen Zustand des fahrenden Gerätes
erhalten bzw. einregeln, so dass sich das Gerät entlang
der Randkante bewegt.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnung, welche lediglich Ausführungsbeispiele dar
stellt, näher erläutert: Es zeigt:
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein Bodenpfle
gegerät in Form einer Saugdüse mit einer moto
risch angetriebenen Teppichbürste;
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung des Boden
pflegegerätes mit einem erfindungsgemäßen
Ultraschall-Wandler zur Ultraschallerkennung,
eine erste Ausführungsform betreffend;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Schaltung der Ultra
schall-Erkennung der ersten Ausführungsform;
Fig. 4 zwei Diagramme zur Verdeutlichung der Abhängig
keit des Ausgangssignals eines Schmitt-Trig
gers zum abgeleiteten Spannungspegels des
empfangenen Signals;
Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf ein Bodenpfle
gegerät in Form einer Saugdüse, eine zweite
Ausführungsform der Ultraschall-Erkennung
betreffend;
Fig. 6 eine der Fig. 2 entsprechende Schnittdarstel
lung, die Ausführungsform des Bodenpflegege
räts gemäß Fig. 5 betreffend;
Fig. 7 eine weitere Schnittdarstellung eines Boden
pflegegerätes, mit angehobener Borstenleiste
bei Pflege eines Teppichbodens;
Fig. 8 eine der Fig. 7 entsprechende Darstellung, bei
ausgefahrener Borstenleiste zur Pflege eines
Hartbodens;
Fig. 9 ein der Fig. 3 entsprechendes Blockschaltbild,
jedoch das System der Ultraschall-Erkennung
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel betref
fend;
Fig. 10 eine schematische Unteransicht gegen ein Boden
pflegegerät in einer weiteren Ausführungsform
mit einer Ultraschall-Erkennung;
Fig. 11 eine der Fig. 10 entsprechende Darstellung,
eine weitere Ausführungsform betreffend;
Fig. 12 die Unteransicht gegen eine alternative Ausfüh
rung des Bodenpflegegerätes;
Fig. 13 eine weitere Unteransicht gegen ein Bodenpfle
gegerätes;
Fig. 14 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Ultra
schall-Erkennung, gemäß einer dritten Ausfüh
rungsform;
Fig. 15
bis 21 Blockschaltbilder einzelner Programmteile der
Schaltung gemäß Fig. 14;
Fig. 22 ein Diagramm zur Verdeutlichung unterschiedli
cher, eingelesener Echosignale;
Fig. 23
bis 25 Blockschaltbilder weiterer Programmteile der
Schaltung gemäß Fig. 14.
Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu
Fig. 1 ein Bodenpflegegerät 1 in Form eines Vorsatzgerä
tes für einen Staubsauger mit mittels eines Elektromo
tors 2 angetriebenen Teppichbürsten 3. Letztere durch
setzen den Boden 4 des Pflegegerätes 1 im Bereich eines
Saugmundes 5 zur mechanischen Unterstützung des Reini
gungsvorganges bei der Pflege von Teppichböden.
Zur Bearbeitung von Hartböden, wie bspw. Fliesenböden,
besitzt das Pflegegerät 1 in bekannter Weise dem Saug
mund 5 vorgelagert einen Borstenstreifen 6, welcher bei
einer Pflege von Teppichböden oder dergleichen eingezo
gen ist, so dass der Saugmund 5 auf dem zu behandelnden
Teppichboden aufliegt. Bei Hartböden ist der Borsten
streifen 6 ausgefahren, so dass der Saugmund 5 der Saug
düse bzw. des Pflegegerätes 1 sich vom zu behandelnden
Boden - hier Hartboden - abhebt.
Das in Abhängigkeit zur Beschaffenheit des zu pflegen
den Bodens 7 erforderliche Ein- und Ausschalten des
Teppichbürsten-Antriebes und das Ein- und Ausfahren des
Borstenstreifens 6 wird erfindungsgemäß über eine pfle
gegerätseitige Elektronik gesteuert. Hierzu dient eine
Ultraschall-Bodenerkennung zur Ermittlung der Oberflä
chenbeschaffenheit des zu pflegenden Bodens 7.
Bodenbeläge unterscheiden sich in ihrer Oberflächen
struktur. Während Teppiche eine weiche Oberfläche ha
ben, sind z. B. Fliesen und PVC-Beläge als hart einzu
stufen. Erfindungsgemäß wird auf den zu pflegenden
Boden 7 eine Ultraschallwelle gerichtet. Die unter
schiedlichen Strukturen der Bodenbeläge haben entspre
chende Auswirkungen auf die einwirkenden Schallwellen.
Unterbodenseitig ist mit Abstand zum zu pflegenden
Boden 7 ein Ultraschall-Wandler 8 vorgesehen, welcher
sowohl als Ultraschall-Sender 9 wie auch als Ultra
schall-Empfänger 10 arbeitet. Dieser Ultraschall-Wand
ler ist erfindungsgemäß ein Piezo-Element (Piezokrist
all). Zur Bodenerkennung wird ein Ultraschall von mehr
als 30 Kilohertz verwendet.
Die Ultraschall-Bodenerkennung arbeitet mit einem konti
nuierlichen Sendesignal. In vorteilhafter Weise ist ein
kleiner Abstand a zum zu pflegenden Boden 7 von weniger
als 40 mm ermöglicht (vgl. hierzu Fig. 2).
Das erfindungsgemäße System arbeitet mit einem einzigen
Ultraschall-Wandler 8. Dies wird dadurch ermöglicht,
dass auf den Ultraschall-Wandler gemäß der Ausführungs
form in den Fig. 2 und 3 ein sehr kurzer Sendeimpuls
gegeben wird und hiernach auf Empfangsbetrieb umgeschal
tet wird.
Anhand des Blockschaltbildes in Fig. 3 ist die Funkti
onsweise der Ultraschall-Bodenerkennung näher erläu
tert. Der Ultraschall-Wandler 8 wird in diesem System
kontinuierlich umgeschaltet. Dies geschieht mittels
einer Ablaufsteuerung 11. Zunächst wird über einen
Puls-Generator 12 ein kurzer Impuls an den Ultraschall-
Wandler 8 gegeben. Anschließend wird ein Schalter 13
über die Ablaufsteuerung 11 derart geschaltet, dass das
Signal vom Ultraschall-Wandler 8 an einen Puls-Verstär
ker 14 gelangt. Nach der Verstärkung des Empfangssi
gnals wird dieses anschließend gleichgerichtet. Der
Gleichrichter trägt in Fig. 3 die Bezugsziffer 15. Da
das Ausgangssignal aufgrund der ständigen Bewegung des
Pflegegerätes 1 auf dem zu pflegenden Boden 7 keinen
konstanten Pegel aufweist, ist eine Mittelwertbildung
erforderlich, die mit einem Filter 16 erreicht wird.
Hiernach kann mit einem einfachen Komperator zwischen
verschiedenen Bodenbelägen unterschieden werden. Es hat
sich jedoch als günstig erwiesen, das gleichgerichtete
Signal U weniger stark zu filtern und die Auswertung
mit einem Schmitt-Trigger 17 mit Hysterese durchzufüh
ren. Hierdurch wird die Reaktionszeit der Schaltung
deutlich verbessert. Bei einem Schmitt-Trigger 17 muss
zunächst ein gewisser Mindestpegel (Mindestspannungspe
gel U) überschritten werden, ehe der Ausgang aktiv
wird. Das Ausschalten erfolgt nicht auf dem gleichen
Spannungsniveau, sondern vielmehr auf einem, das um die
Schalthysterese kleiner ist.
In Fig. 4 ist die Funktionsweise des Schmitt-Triggers
17 mit Hysterese dargestellt. Es ist zu erkennen, dass
bei Überschreiten eines Spannungsniveaus A sich aus
gangsseitig des Schmitt-Triggers 17 ein Signal C er
gibt. Demnach wurde der, diesem Schmitt-Trigger 17
zuordbare Bodenbelag erkannt.
Erst nach Unterschreiten eines Mindestspannungspegels
B, welcher um die Schalthysterese des Schmitt-Triggers
17 kleiner ist als das Einschalt-Spannungsniveau A,
erfolgt ein Zurücksetzen des Schmitt-Triggers 17 in ein
Low-Signal.
Das Ausgangssignal C des Schmitt-Triggers 17 wird in
einer logischen Verknüpfung 18 zur Ermittlung des Boden
belages ausgewertet.
Entsprechend der gewünschten Unterteilung zur Erkennung
verschiedener Bodenbeläge sind entsprechend viele
Schmitt-Trigger 17 parallel anzuordnen. Das Ausgangssi
gnal D der logischen Verknüpfung 18 kann in vorteilhaf
ter Weise dazu benutzt werden, in Abhängigkeit zum
erkannten Bodenbelag die Teppichbürsten 3 ein- oder
auszuschalten bzw. die Borstenleisten 6 ein- oder auszu
fahren. Darüber hinaus kann auch bei einer weiteren
Unterscheidung bspw. verschiedener Teppichbodenarten
(nieder- und hochflorige Böden) die Saugleistung des
Pflegegerätes elektronisch gesteuert werden.
Weiter können zur visuellen Bestätigung der Bodenbe
lags-Erkennung Kontrolleuchten 19 in dem Pflegegerät 1
angesteuert werden.
Bei dem Bodenerkennungssystem gemäß den Fig. 5 bis 9
wird ebenfalls ein Ultraschall-Wandler 8 zugleich als
Ultraschall-Sender 9 und als Ultraschall-Empfänger 10
genutzt. Hier wird zunächst der Ultraschall-Wandler
pulsförmig angeregt, so dass eine Schallwelle mit sei
ner Resonanzfrequenz erzeugt wird. Da nun der Ultra
schallWandler 8 nachschwingt, muss eine gewisse Zeit
verstreichen, bis dieser als Empfänger arbeiten kann.
Diese Nachschwingzeit hängt im Wesentlichen von der
Bandbreite des Wandlers 8 ab und beträgt bei dem erfin
dungsgemäßen System etwa eine Millisekunde. Erst nach
dieser Zeit darf das Echo des Sendesignals durch Reflek
tion am Boden 7 bzw. der Oberfläche wieder den Wandler
8 erreichen. Unter Berücksichtigung der Schallgeschwin
digkeit ergibt sich in diesem Fall eine Gesamtstrecke
des Schalls von 34 cm und somit ein Abstand des Ultra
schall-Wandlers 8 zum zu pflegenden Boden von ca. 17 cm.
Um nunmehr eine ausreichende Amplitude zu erhalten,
wird eine Führung des Schalls durch einen, als Schlauch
ausgebildeten Schallleitungskanal 20 vorgenommen. Der
Ultraschall-Wandler 8 wird hierbei an einem Ende 21 in
den Schlauch bzw. Schallleitungskanal 20 eingeführt und
befestigt. Das andere, freie Ende 22 des Schallleitungs
kanals 20 ist senkrecht zum zu pflegenden Boden 7 im
Geräteboden 4 angeordnet, so dass die offene Austritts
fläche des Schallleitungskanals 20 im Wesentlichen
parallel ausgerichtet ist zum zu erfassenden Boden 7.
Weiter ist die Anordnung so gewählt, dass das freie
Ende 22 des Schallleitungskanales 20 unterbodenseitig
mit einer Entfernung von 0,5 bis 1,5 cm zum zu pflegen
den Boden 7 endet.
Der Schlauch bzw. der Schallleitungskanal 20 kann durch
aus gekrümmt durch das Pflegegerät 1 geführt werden.
Hieraus ergibt sich eine platzsparende Anordnung des
Erkennungssystems in dem Pflegegerät 1. Hierbei ist
lediglich darauf zu achten, dass die innere Wandung des
Schallleitungskanals 20 homogen ist, d. h. es dürfen
keine Kanten vorhanden sein, an denen der Schall reflek
tiert werden könnte.
Vorteilhafterweise ist das offene Ende 22 des Schalllei
tungskanals 20 in üblicher Bearbeitungsrichtung r vor
der Borstenleiste 6 und gegebenenfalls vor den Teppich
bürsten 3 angeordnet.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden drei
Gruppen, so bspw. Softteppich, Teppich und Hartboden
erkannt, wozu eine Frequenz von 35 bis 60 Kilohertz
verwendet wird. Unter Softteppich fallen bspw. langflor
ige Beläge, wie Badematten oder dergleichen.
Wie aus dem Blockschaltbild in Fig. 9 zu erkennen,
können auch durch Zuschaltung weiterer Schmitt-Trigger
17 weitere Gruppen von Bodenbelägen erkannt werden.
Für den Betrieb eines derartigen Einwandler-Systems ist
eine Ablaufsteuerung wie in dem zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiel erforderlich. Bei der erfindungsge
mäßen Lösung gemäß der zweiten Ausführungsform wird auf
eine Umschaltung zwischen Sende- und Empfangsbetrieb
verzichtet, indem der Puls-Verstärker 14 (Empfangsver
stärker) kontinuierlich am Ultraschall-Wandler 8 belas
sen wird, demnach auch während des Sendepulses. Durch
diesen Sendepuls wird der Verstärker 14 erheblich über
steuert, jedoch bleibt während der Laufzeit des Sendesi
gnals x für den Verstärker 14 ausreichend Zeit, um aus
der Sättigung zu gelangen und die erforderliche Empfind
lichkeit zu liefern. Durch den Filter 16 und den Gleich
richter 15 wird der Einfluss des empfangenen Impulses y
in eine konstante Gleichspannung umgesetzt und nur der
variable Anteil des reflektierten Signals y führt zu
einer Verschiebung des Potentials U am Ausgang des
Gleichrichters 15 bzw. des Filters 16. Die Auswertung
dieses Potentials erfolgt in beschriebener Weise mit
einem bzw. mehreren Schmitt-Triggern 17.
Je nachdem welcher Ausgang der Schmitt-Trigger 17 aktiv
geschaltet ist, bewirkt die Auswerteelektronik ein
Schalten der gegebenenfalls vorhandenen Teppichbürsten
3 und der Borstenleiste 6.
Wie in Fig. 7 zu erkennen, ist bei einem erkannten
Teppichboden die Borstenleiste 6 eingefahren, wozu ein
nicht näher dargestellter Servo 23 über die Elektronik
in Abhängigkeit vom Ausgangssignal D der logischen
Verknüpfung 18 angesteuert wird.
Im Teppichbodenbetrieb liegt der Geräteboden 4 und
somit der Saugmund 5 des Pflegegerätes 1 auf der Ober
fläche des zu pflegenden Bodens 7 auf (vgl. Fig. 7).
Wird hingegen durch die Ultraschall-Bodenerkennung ein
Hartboden erkannt, so erfolgt durch entsprechende An
steuerung des Servos 23 ein Ausfahren der stirnseitigen
Borstenleiste 6, was zu einem Anheben des Pflegegerätes
1 und somit zu einer Beabstandung des Gerätebodens 4
zum zu pflegenden Boden 7 führt (vgl. Fig. 8).
Die Fig. 10 bis 13 zeigen schematische Unteransichten
gegen Bodenpflegegeräte 1, insbesondere autonome Boden
pflegegeräte 1 mit ggf. elektromotorisch angetriebenen
Verfahrrädern 26 und in Verfahrrichtung r vor diesen
angeordnetem Saugmund 5, in dessen Bereich zudem eine
Teppichbürste 3 angeordnet ist.
Diese alternativen Bodenpflegegeräte 1 weisen einen
beispielhaften kreisrunden Querschnitt auf, wobei ein
Schwerpunkt Sp des Gerätes 1 in Verfahrrichtung r hin
ter dem Saugmund 5 und demnach auch hinter der Teppich
bürste 3 mittig zwischen den Verfahrrädern 26 liegt.
In Fig. 10 ist eine Ausbildung mit einem Ultraschall
wandler 8 dargestellt, welcher in Verfahrrichtung r
stirnseitig des Gerätes 1 im Bereich des Gerätebodens 4
und somit in Verfabrrichtung r vor dem Schwerpunkt Sp
angeordnet ist. Hierbei handelt es sich bevorzugt um
einen Ultraschall-Wandler 8 gemäß den zuvor beschriebe
nen Ausführungsbeispielen. Dieser arbeitet demnach
sowohl als Ultraschall-Sender 9 wie auch als Ultra
schall-Empfänger 10.
Dieser Ultraschall-Wandler 8 dient gemäß den zuvor
beschriebenen Ausführungsbeispielen zur Erkennung des
Bodenzustandes. So wird mittels dieses Wandlers 8 bspw.
Hartboden oder Teppichboden erkannt. Darüber hinaus ist
insbesondere bei einem autonomen Einsatz des Bodenpfle
gerätes 1 von Vorteil, dass mittels des Wandlers 8 auch
fehlender Boden erkannt wird, so bspw. eine abwärtsfüh
rende Treppenstufe. Zufolge dessen kann das ausgewerte
te Signal des Ultraschall-Wandlers 8 nicht nur zur
Umschaltung der Reinigungsart - Hartbodenreinigung auf
Teppichbodenreinigung und umgekehrt - sondern auch zur
Kurskorrektur durch Ansteuerung der Verfahrräder 26
dienen.
Um eine derartige, abwärts führende Stufe 28 auch bei
einem Anfahren des Gerätes 1 unter einem spitzen Winkel
zu erfassen, können gemäß Fig. 11 weitere Ultraschall-
Wandler 8 randseitig des Pflegegerätes 1 angeordnet
sein. Diese sind bevorzugt gegenüberliegend im Bereich
der beiden Schmalrandkanten des Saugmundes 5 vorgese
hen, wobei ein Abstand zwischen diesen zusätzlich zum
stirnseitig angeordneten Wandler 8 vorgesehenen Wand
lern 8 angepasst ist an den Abstand der Verfahrräder 26
zueinander.
In vorteilhafter Weise wird zufolge dieser Anordnung
der Wandler 8 auch eine abwärts führende Treppenstufe
28 unter Anfahren eines spitzen Winkels erkannt, bevor
eines der Verfahrräder 26 über die Stufenkante fährt.
Die, den fehlenden Boden ermittelnde Auswerteelektronik
bewirkt hiernach eine Kurskorrektur durch Ansteuerung
der elektromotorisch angetriebenen Verfahrräder 26.
Um hierbei eine Reinigung des zu pflegenden Bodens bis
zur Randkante der Treppenstufe 28 zu gewährleisten,
sind die, dem Saugmund 5 zugeordneten Ultraschall-Wand
ler 8 weiter bevorzugt, jedoch im Detail nicht darge
stellt, hinter einer Vorderkante 27 des Saugmundes 5
angeordnet.
Darüber hinaus kann ein fehlender Boden auch bei einem
Abheben des Pflegegerätes 1 vom zu pflegenden Boden
ermittelt werden, was insbesondere bei üblichen Hand
staubsaugern zu einem Abschalten der ggf. vorgesehenen
Teppichbürsten 3 und zu einer Reduzierung der Saugleis
tung führt.
Auch können die randseitig des Saugmundes 5 vorgesehe
nen Ultraschall-Wandler 8 zur Ausrichtung der Verfahr
bewegung r eines autonomen Bodenpflegegerätes 1 entlang
eines Randes eines bestimmten Bodenbelages dienen. So
kann bspw. mittels Ultraschall die Randkante eines
Teppichbodens ermittelt werden. Sobald über die Auswer
teelektronik der Wechsel des Bodenbelages erfasst wird,
wird eine Richtungsänderung bzgl. der Verfahrrichtung r
des Bodenpflegegerätes 1 vorgenommen, wobei zunächst
das Maß einer ersten Richtungsänderung bevorzugt mehr
als 90° beträgt. Nach dieser ersten, durch einen Boden
belagwechsel veranlassten Änderung der Verfahrrichtung
r werden nach jeder weiteren Bodenbelagwechsel-Erfas
sung weitere Richtungsänderungen vorgenommen, die in
Abhängigkeit zu einer erfassten Zeit zwischen zwei
Bodenbelagwechseln berechnet werden. Demzufolge wird
das Bodenpflegegerät 1 bspw. zickzackförmig entlang
einer Randkante eines Teppichbodens oder dergleichen
geführt, wobei die Richtungsänderungen schnell und
fortwährend schwächer durchgeführt werden, um abschlie
ßend ein nahezu geradliniges Fahren des Bodenpflegegerä
tes 1 entlang der Belagsrandkante zu bieten.
Eine weitere, nicht dargestellte Lösung zur Belagrand
kantenermittlung schlägt vor, dass zwischen dem Amplitu
denwert des erkannten ersten Bodenbelages und dem Ampli
tudenwert des erkannten zweiten Bodenbelages ein Mittel
wert gebildet wird, der einer Randkante zwischen den
beiden Bodenbelägen 7 und 7' entspricht. Hiernach wird
das Bodenpflegegerät 1 hinsichtlich seiner Ausrichtung
der Verfahrrichtung r solange und sooft angesteuert,
bis der gebildete Mittelwert dem erfassten Amplituden
wert im Zuge der Verfahrbewegung entspricht.
Eine alternative Ausbildung zur Erkennung eines Bodenbe
lagrandes ist in Fig. 12 dargestellt. Hier sind gegen
überliegend an den beiden Randkanten des Saugmundes 5
jeweils zwei Ultraschall-Wandler 8 nebeneinander ange
ordnet, wobei auch hier eine Anordnung gewählt sein
kann, bei welcher diese Ultraschall-Wandler 8 in
Verfahrrichtung r hinter einer Vorderkante 27 des Saug
mundes 5 positioniert sind.
Durch diese parallele Anordnung der Ultraschall-Wandler
8 sind aneinander grenzende Bodenbeläge 7, 7' und somit
die Randkante 25 des einen Bodenbelages erfassbar.
Hierbei werden mittels der beiden parallel angeordneten
Ultraschall-Wandler 8 unterschiedliche Schallamplituden
erfasst. Durch Korrekturbewegungen der Verfahrräder 26
kann dieser Zustand des fahrenden Bodenpflegegerätes 1
erhalten bzw. eingeregelt werden. Das Bodenpflegegerät
1 bewegt sich hiernach entlang der Randkante 25.
Fig. 13 zeigt eine bevorzugte Kombination der Lösungen
aus den Fig. 10 und 12.
Die vorgesehenen Ultraschall-Wandler 8 dienen erfin
dungsgemäß der Erkennung des Bodenzustandes (bspw.
Hartboden, Teppichboden oder fehlender Boden), der
Erkennung des Überganges zwischen zwei Bodenbelägen 7,
7' und darüber hinaus auch zur Erkennung des Stillstan
des des Bodenpflegegerätes 1, wobei ein entsprechender,
den Stillstand ermittelnder Amplitudenwert dazu führt,
dass bspw. das Pflegegerät 1 zur Einsparung von Energie
und zur Vermeidung von Schädigungen des Pflegebodens 7
abschaltet oder auf Leistungsminimum heruntergefahren
wird.
Anhand des Blockschaltbildes in Fig. 13 ist die Funkti
onsweise der Ultraschall-Steuerung näher erläutert. Die
einzelnen Programmteile P1 bis P10 sind anhand den Fig.
15 bis 25 näher erläutert. Die Ausgabe der bekannten
Betriebszustände des Bodenpflegegerätes erfolgt erst am
Ende eines jeden Programmzykluses. Dieses hat zur Bedin
gung, dass die jeweils erkannten Zustände, wie z. B.
Hartboden, Teppichboden oder fehlender Boden zunächst
in einer Zustandsvariablen gespeichert werden. Am Ende
erfolgt dann die Abfrage der Variablen und die entspre
chende Ausgabe auf die Ausgänge eines Mikrokontrollers.
In dem in Fig. 15 dargestellten ersten Programmteil P1
erfolgt nach einem Start P11 zunächst eine Initialisier
ung P12 und eine Voreinstellung der Konstanten und
Variablen P13.
Hiernach beginnt der Programmzyklus, wobei im Programm
teil P2 (Fig. 16) zunächst eine Impulsausgabe P21 er
folgt. Nach der Ausgabe von bspw. vier Impulsen vergeht
eine bestimmte Zeit bis zum Eintreffen des Echosigna
les. Die Abfrage nach Ablauf der Zeit wird durch eine
Schleife P22 realisiert, die erst verlassen wird, wenn
ein Überlauf eines Timers stattgefunden hat.
Nach Ablauf der Wartezeit wird nach einem Ablegen der
Anfangsadresse der Tabelle für das Echosignal (P31 im
Programmteil P3, siehe Fig. 17) der Analog-Digital-Wand
ler konfiguriert (P33) und hiernach das an dem Analog/Di
gital-Eingang anliegende Signal des Ultraschallwandlers
eingelesen.
Nach einem Start der Analog/Digital-Wandlung (P34) und
einer Überprüfung, ob diese Wandlung beendet ist (P35)
wird das Ergebnis der Analog/Digital-Wandlung unter P36
in der Tabelle abgelegt.
Um das komplette Echosignal zu erfassen, sind bspw. 32
Werte nacheinander einzulesen, wozu unter P38 eine
entsprechende Abfrage erfolgt. Bei negativer Beantwor
tung wird über einen Schleifenzähler P37, welcher ein
gangs unter P32 auf eins gesetzt wurde, eine erneute
Analog/Digital-Wandlung durchgeführt.
Wird die Abfrage unter P38 nach Einlesen von 32 Werten
bejaht, so erfolgt im Programmteil P4 (Fig. 18) eine
Erkennung des Echosignals. Hierzu wird das eingelesene
Wandlersignal - zunächst daraufhin untersucht, ob ein
Echosignal vorhanden ist. Dazu ist das Abklingverhalten
des Ultraschall-Wandlers als Tabelle im Programmspei
cher abgelegt. Sobald der eingelesene Wert größer ist
als der in der Tabelle abgelegte Wert, ist ein Echosi
gnal vorhanden. Sofern das Bodenpflegegerät 1 abgehoben
ist oder der Ultraschall-Wandler fehlenden Boden, bspw.
eine abwärts führende Treppenstufe erfasst und somit
der Ultraschall-Wandler gegen den freien Raum misst,
ist kein Echosignal vorhanden.
So wird bei P41 zunächst die Anfangsadresse der Tabelle
für das Echosignal abgelegt ein Schleifenzähler auf
eins gesetzt und hiernach unter P42 der dem Zählerwert
entsprechende Wert aus der abgelegten Abklingtabelle
ausgelesen. Bei P43 wird das Wandlersignal mit dem
Tabellenwert verglichen. Ist hierbei das Wandlersignal
kleiner als der Tabellenwert, so wird zunächst unter
P45 geprüft, ob die maximale Anzahl von Durchläufen
erreicht wurde. Ist dies nicht der Fall, so wird unter
P44 der Zähler weitergesetzt und die Schleife nochmals
durchlaufen.
Wurde hingegen die maximale Anzahl der Durchläufe bei
P45 ermittelt, so erfolgt hiernach der Übergang zum
Programmunterteil P9 (Fig. 24).
Ist hingegen ein Echosignal vorhanden, d. h. bei der
Überprüfung in P43 erweist sich das Wandlersignal grö
ßer als der Tabellenwert, wird anschließend im Programm
unterteil P5 (Fig. 19) das Maximum des Echosignals
ermittelt und eine Mittelwertbildung durchgeführt.
Zur Auswertung des Echosignals ist die maximale Amplitu
de relevant (vgl. Beschreibung der ersten Ausführungs
form). Die Ermittlung der maximalen Amplitude im Echosi
gnal geschieht gemäß dem Programmunterteil P5 in Fig. 19.
Hier wird zunächst unter P51 eine Maximumvariable
auf Null gesetzt und hiernach unter P52 ein Tabellen
wert mit dem zuvor ermittelten Maximumwert verglichen.
Ist hierbei der Tabellenwert der größere Wert, so wird
der Maximumwert in einer Maximumvariablen gespeichert
(P53). Ist hingegen unter P52 ermittelt worden, dass
der Tabellenwert kleiner ist als das vorherige Maximum,
so erfolgt keine Speicherung unter P53.
Abschließend wird unter P54 geprüft, ob das Ende der
Tabelle erreicht wurde. Ist dies nicht der Fall, wird
über einen Schleifenzähler P55 ein weiterer Durchlauf
bewirkt.
Ist das Tabellenende erreicht, erfolgt der Übergang zum
Programmuntereil P6 (Fig. 20), in welcher der Mittel
wert des Echomaximums ermittelt wird.
Hier erfolgt zunächst unter P61 eine Überprüfung, ob
ein erster Durchlauf erfolgt. Nur wenn dies der Fall
ist, wird unter P62 ein Schleifenzählermittelwert auf
eins und eine Summenvariable auf Null gesetzt. Nach
einer Aufaddierung des Echomaximums unter P63 wird bei
P64 überprüft, ob der Überlauf erreicht ist. Ist dies
der Fall, erfolgt bei P65 eine Inkrementierung.
Dieser Überlaufkontrolle folgend wird bei P66 über
prüft, ob 32 Werte aufaddiert wurden. Sofern die Abfra
ge negativ ist, springt der Programmablauf in das Pro
grammteil P10 (Fig. 25), deren Verfahren noch später be
schrieben wird.
Wurden hingegen 32 Werte aufaddiert, so erfolgt in dem
Programmteil P6 abschließend bei P67 eine Teilung der
Summe durch die Zahl 32 und eine Abspeicherung des
Ergebnisses in einer Ergebnisvariablen.
Die Mittelwertbildung des Echomaximums ist für die
gewünschte Stillstandserkennung notwendig. Des Weiteren
ergeben sich Vorteile bei der Differenzierung zwischen
Hartboden und Teppichboden, da sich bei einem bewegten
Bodenpflegegerät 1 sich die Echosignale von Hartboden
und Teppichboden zumindest teilweise überschneiden. Da
jedoch die Echoamplitude bei Hartböden im Mittel höher
liegt als bei Teppichböden, ergibt sich durch die Mit
telwertbildung für die Hartböden eine höhere Amplitude
als bei Teppichböden.
Bei der Auswertung des Mittelwertes lässt sich aus dem
reflektierten Signal neben der Information über die
Bodenart oder ob das Bodenpflegegerät 1 abgehoben ist
oder bspw. eine abwärts führende Stufe erreicht hat,
auch die Information über einen Stillstand des Boden
pflegegerätes gewinnen.
Wenn das reflektierte Echosignal über einen bestimmten
Zeitraum in seiner Amplitude konstant bleibt, so lässt
darauf schließen, dass das Bodenpflegegerät 1 nicht
bewegt wird.
Das eingelesene Echosignal eines bewegten Bodenpflegege
rätes 1 zeigt die Fig. 22. Hieraus ist zu erkennen,
dass das Echosignal auf Hartboden H1 und H2 stärker
schwankt als auf Teppichboden T1 und T2. Daher ist bei
der Stillstandserkennung auf Teppichboden eine geringere
Toleranzgrenze als auf Hartboden anzusetzen, da ansons
ten auf Teppichboden mit der großen Toleranzgrenze des
Hartbodens ein Stillstand erkannt werden würde, obwohl
das Bodenpflegegerät bewegt wird.
Fig. 21 zeigt ein diesbezügliches Programmuntereil P7,
wobei zunächst eingangsseitig bei P71 festgestellt
wird, ob zuvor Hartboden erkannt wurde. Hiernach wird
bei einer Hartbodenerkennung bei P72 eine große Tole
ranzgrenze gesetzt. Ist hingegen kein Hartboden ermit
telt, so wird bei P72' eine geringe Toleranzgrenze
gesetzt.
Anschließend wird bei P73 geprüft, ob der Mittelwert
größer ist als die untere Toleranzgrenze. Ist dies der
Fall, so wird bei P74 zusätzlich ermittelt, ob der
Mittelwert kleiner ist als die obere Toleranzgrenze.
Trifft auch dies zu, wird bei P75 ein Durchlaufzähler
für den Stillstand inkrementiert. Wird hingegen bei P73
oder P74 eine negative Antwort ermittelt, so wird der
Durchlaufzähler für Kein-Stillstand inkrementiert
(P75').
Je nach dem ob der Durchlaufzähler für Stillstand oder
für Kein-Stillstand inkrementiert wurde wird unabhängig
voneinander zunächst bei P76 bzw. P76' überprüft, ob
die Anzahl der maximalen Durchläufe erreicht wurde. Ist
die jeweilige Antwort positiv, so wird bei P77 der
Zustand "Stillstand" gesetzt oder bei P77' gelöscht,
wonach jeweils bei P78 bzw. P78' der Zähler für "Kein-
Stillstand" und für "Stillstand" zurückgesetzt werden.
Wie aus Fig. 22 weiter zu erkennen, schwankt die Echoam
plitude bei einem bewegten Bodenpflegegerät 1 sehr
stark. Teilweise ist die Echoamplitude von Hartboden
(siehe H2) sogar unter der von Teppichboden (siehe T1),
so dass dort anstelle von Hartboden Teppichboden er
kannt werden könnte. Dies wird jedoch erfindungsgemäß
vermieden.
Wie aus Fig. 22 weiter ersichtlich, tritt diese Überlap
pung jedoch nur stellenweise auf und darüber hinaus
auch nur über eine sehr kurze Zeit. Daher ist bei der
Auswertung der Echoamplitude eine Hysterese program
miert. Wenn bereits Teppichboden erkannt wurde, muss
die Echoamplitude mehrmals einen höheren Schwellwert
überschreiten, um Hartboden zu erkennen. Andererseits
muss die Echoamplitude, wenn bereits Hartboden erkannt
wurde, mehrmalig einen geringeren Schwellwert unter
schreiten, um Teppichboden zu erkennen. Der Programmab
lauf zur Differenzierung des Bodenzustandes ist in Fig.
23 anhand des Programmunterteiles P8 dargestellt. Hier
wird in Abhängigkeit von einer Abfrage bei P81, ob
bereits Hartboden erkannt wurde oder nicht, ein Schwell
wert geladen, so bei Hartbodenerkennung ein unterer
Schwellwert (P82) und bei Nichterkennung ein oberer
Schwellwert (P82'). Der zuvor ermittelte Mittelwert
wird hiernach mit dem geladenen Schwellwert bei P83
verglichen. Ist der Mittelwert größer als der Schwell
wert, so wird bei P84 ein Durchlaufzähler für den Hart
boden inkrementiert. Andererseits wird bei P84' ein
Durchlaufzähler für den Teppichboden inkrementiert.
Anschließend wird zunächst überprüft, ob die maximale
Anzahl der Durchläufe für Hartboden (P85) bzw. Teppich
boden (P85') erreicht ist. Ist die Abfrage positiv,
wird hiernach in den Programmunterteilen P86 bzw. P86'
entweder das Zustandsbit "Hartboden" gesetzt und die
Zustandsbits "Teppichboden" und "fehlender Boden" ge
löscht oder das Zustandsbit "Teppichboden" gesetzt und
die Zustandsbits "Hartboden" und "fehlender Boden" ge
löscht. Hiernach wird bei P87 bzw. P87' der Zähler
sowohl für Teppichboden, als auch für Hartboden und
fehlender Boden zurückgesetzt. Abschließend erfolgt je
nach bei P83 ermitteltem Wert entweder eine Heraufset
zung der Empfindlichkeit des Hartbodens und eine Herab
setzung der Empfindlichkeit des Teppichbodens bei P88
oder ein Setzen der Empfindlichkeit für Hartboden und
Teppichboden auf Normalwert bei P88'.
Wie bereits erwähnt, ist, wenn im eingelesenen Wandler
signal kein Echosignal erkannt wird, das Bodenpflegege
rät 1 entweder abgehoben oder bspw. über eine abwärts
führende Stufe gefahren. Nach einer festzulegenden An
zahl an Durchläufen setzt das Programm das entsprechen
de Bit. So wird im Programmunterteil P9 (Fig. 24) zu
nächst der Durchlaufzähler "fehlender Boden" inkrement
iert, wonach auch hier eine Abfrage der maximalen Durch
läufe für den Zustand "fehlender Boden" durchgeführt
wird (P92).
Bei P93 wird der Zustand mit "fehlender Boden" gesetzt
und die Zustandbits "Teppichboden", "Hartboden" und
"Stillstand" gelöscht und abschließend bei P94 der
Zähler für "Teppichboden", "Hartboden" und "fehlender
Boden" zurückgesetzt.
Die Ausgabe der extrahierten Nutzsignale aus dem Echosi
gnal erfolgt durch Abfrage der entsprechenden Bits im
Zustandsbyte und dem Setzen bzw. Löschen des entspre
chenden Ausgangs. Ein entsprechender Programmablauf P10
ist in Fig. 25 dargestellt. Entsprechend einer Abfrage
bei P100, ob Hartboden gesetzt ist oder nicht, wird bei
P101 der Ausgang "Hartboden" gesetzt bzw. bei P101' der
Ausgang "Hartboden" gelöscht. Entsprechend wird auch
bei einer nachfolgenden Abfrage bei P102, bei welcher
geprüft wird, ob "Teppichboden" gesetzt ist, entweder
bei P103 der Ausgang "Teppichboden" gesetzt bzw. bei
P103' dieser Ausgang gelöscht.
Es folgen weitere Abfragen bei P104 und P105, ob das
Bit "fehlender Boden" oder das Bit "Stillstand" gesetzt
ist. Trifft eine der beiden Abfragen zu, so wird bei
P106' der entsprechende Ausgang gesetzt. Ansonsten wird
bei P106 der Ausgang gelöscht.
Abschließend wird nach Durchlauf einer Warteschleife
P107 das Programm wieder auf das Programmunterteil P2
zur nächsten Impulsausgabe zurückgesetzt.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist ein Verfah
ren angegeben, welches auf dem Impuls-Echo-Verfahren
basierend die Intensität der an Bodenbelägen reflektier
ten Ultraschallsignale erfasst und auswertet. Durch
Auswertung findet eine Differenzierung zwischen Hartbö
den, Teppichböden oder fehlenden Böden statt. Ebenfalls
können aus dem Echosignal zusätzliche Informationen
über einen Stillstand des Bodenpflegegerätes und ob
dieses vom zu pflegenden Boden abgehoben ist gewonnen
werden.
Als vorteilhaft erweist sich hierbei die Verwendung
eines Schallkanals, der sowohl die Aufgabe der Schall
bündelung als auch die der Impedanzanpassung übernimmt.
Durch die Schallbündelung im Kanalinneren wird ein
Abstrahlen in den Halbraum auf den vor dem Kanal liegen
den Halbraum zwischen Kanalende und Bodenbelag be
grenzt. Somit wird die benötigte Sendeleistung und der
Verstärkungsaufwand minimiert. Durch eine Aufweitung
des Schallkanals zum Ende hin werden sowohl Kanalendref
lektionen durch Impedanzsprünge vermindert als auch
eine verbesserte Richtcharakteristik für die Schallab
strahlung erzielt.
Durch die Mittelwertbildung und die Hysterese in der
Auswertung des Echosignals ist der Einfluss des sich
ändernden Bodenabstandes verringert.
Durch den Aufbau von hochflorigen Teppichböden kann es
vorkommen, dass ein Großteil der gesamten Schallenergie
absorbiert wird und somit nicht mehr zur Auswertung
gelangt. Um diesem entgegenzuwirken kann weiter vorgese
hen sein, die Empfindlichkeit für die Erkennung des
Betriebszustandes für "fehlender Boden" und "Still
stand" herabzusetzen.
Eine weitere Verbesserung kann durch eine Erhöhung der
abgestrahlten Schallenergie erreicht werden, so dass
auf solchen Böden der Anteil der reflektierten Schall
energie ebenfalls ansteigt und so ein auswertbares Echosi
gnal erzielt werden kann.
Denkbar ist auch eine Möglichkeit, abhängig davon, ob
kein oder nur ein sehr geringes Echosignal erkannt wird,
die abgestrahlte Schallenergie zu erhöhen. Dies ist
bspw. durch zusätzliche Impulse bei der Ansteuerung des
Ultraschall-Wandlers realisierbar. Sobald die Echoampli
tude unter einem bestimmten Wert liegt oder kein Echosi
gnal vorhanden ist, sind bei der nächsten Ausgabe der
Impulse für die Ansteuerung des Ultraschall-Wandlers
zusätzliche Impulse auszugeben, so dass die ausgesende
te Schallenergie erhöht wird und das Echosignal ausge
wertet werden kann. Sobald das Echosignal wieder einen
bestimmten Schwellwert überschreitet, wird die Anzahl
der ausgegebenen Impulse wieder zurückgesetzt.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswe
sentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit
auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten
Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) voll
inhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale
dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung
mit aufzunehmen.
Claims (34)
1. Bodenpflegegerät (1), wie insbesondere ein Staubsau
ger, gegebenenfalls mit einer motorisch angetriebenen
Teppichbürste (3), mit einer Ultraschall-Bodenerken
nung, wobei die Bodenerkennung Ultraschall-Wandler (8)
aufweist, die als Ultraschall-Sender (9) bzw. Ultra
schall-Empfänger (10) arbeiten, dadurch gekennzeichnet,
dass derselbe Ultraschall-Wandler (8) sowohl als Ultra
schall-Sender (9) wie als Ultraschall-Empfänger (10)
arbeitet.
2. Bodenpflegegerät (1) nach den Merkmalen des Oberbe
griffs des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Ultraschall-Wandler (8) mit Entfernung
zu einem Unterboden (4) des Gerätes (1) angeordnet ist
und dass zwischen dem Unterboden (4) und dem Ultra
schall-Wandler (8) ein Schallleitungskanal (20) ausge
bildet ist.
3. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Anspruche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schallleitungskanal (20) als
Schlauch ausgebildet ist.
4. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schallleitungskanal (20) einen
gebogenen Verlauf aufweist.
5. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schallleitungskanal (20) eine
Länge aufweist, die unter Berücksichtigung der Schallge
schwindigkeit mindestens der Nachschwingzeit des Ultra
schall-Wandlers (8) entspricht.
6. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass die Länge des Schallleitungskanals
kürzer ist als es einem Weg entspricht, den der Schall
während einer Abklingzeit zurücklegt.
7. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass die Länge des Schallleitungskanals
2 bis 10 cm entspricht.
8. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass der Ultraschall-Wandler (8) in dem
Schallleitungskanal (20) angeordnet ist.
9. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der vorher
gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schallleitungskanal (20) unter
bodenseitig mit einer Entfernung von 0,5 bis 1,5 cm zum
zu pflegenden Boden (7) endet.
10. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der Ultra
schall-Erkennung der Abstand einer Saugdüse zum zu
pflegenden Boden (7) veränderbar ist.
11. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet dass die Höhenänderung durch Ein- und
Ausfahren eines Borstenstreifenes (6) erreicht ist.
12. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des Ultra
schall-Signals die Größe eines Saugdüsenmundes veränder
bar ist.
13. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des Ultra
schall-Signals der Antrieb für eine Teppichbürste (3)
schaltbar ist.
14. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des Ultraschall-Si
gnals die Saugleistung regelbar ist.
15. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass als Ultraschall-Wandler (8) ein
Piezo-Element dient.
16. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass der Ultraschall-Wandler (8) mit
tels eines Schalters (13) entweder durch einen Puls-Ge
nerator (12) beaufschlagt ist oder mit einem Puls-Ver
stärker (14) gekoppelt ist.
17. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der vor
hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass der Ultraschall-Wandler (8) sowohl
ständig mit einem Puls-Generator (12) wie mit einem
Puls-Verstärker (14) zusammenschaltbar ist.
18. Bodenpflegegerät (1), insbesondere ein Staubsauger
mit einem, eine Saugmündung (5) aufweisenden Saugkanal
und ggf. einer motorisch angetriebenen Teppichbürste
(3), wobei weiter ein Schwerpunkt (Sp) des Gerätes (1)
in Verfahrrichtung (r) sich hinter der Saugmündung (5)
befindet, mit einer Ultraschall-Bodenerkennung mittels
Ultraschallsender (9) und -wandler (8), dadurch gekenn
zeichnet, dass ein Ultraschallsender (9) und/oder -wand
ler (8) in Verfahrrichtung (r) vor dem Schwerpunkt (Sp)
angeordnet ist.
19. Bodenpflegegerät nach Anspruch 18 oder insbesondere
danach, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ultraschallsen
der (9) und/oder -wandler (8) randseitig des Gerätes
(1) angeordnet ist.
20. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der An
sprüche 18 und 19 oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Ultraschallsender (9) und/oder
-wandler (8) in Verfabrrichtung (r) hinter einer Vorder
kante (27) des Saugmundes (5) aber vor dem Schwerpunkt
(Sp) angeordnet ist.
21. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der An
sprüche 18 bis 20 oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass gegenüberliegend an beiden Randkan
ten des Saugmundes (5) ein Ultraschallsender (9)
und/oder -wandler (8) angeordnet ist.
22. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der An
sprüche 18 bis 21 oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass Verfahrräder (26) vorgesehen sind
und dass die Ultraschallsender (9) und/oder -wandler
(8) in einem dem Abstand der Verfahrräder (26) zueinan
der entsprechenden Abstand angeordnet sind.
23. Bodenpflegegerät nach einem oder mehreren der An
sprüche 18 bis 22 oder insbesondere danach, dadurch
gekennzeichnet, dass zwei Ultraschallsender (9)
und/oder -wandler (8) unmittelbar nebeneinander angeord
net sind.
24. Verfahren zur Erkennung eines Bodenzustandes, wie
Hartboden, Teppichboden oder fehlender Boden mittels
Ultraschallmessung in einem Bodenpflegegerät (1), da
durch gekennzeichnet, dass die Amplitude des reflektier
ten Schalls zur Erkennung des Bodenzustandes ausgewer
tet wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24 oder insbesondere da
nach, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des
reflektierten Schalls mit vorgegebenen Grenzwerten
verglichen wird.
26. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 24
und 25 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeich
net, dass erst ein mehrmaliges Über- oder Unterschrei
ten eines Grenzwertes als Kriterium für einen Wechsel
des Bodenzustandes herangezogen wird.
27. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 24
bis 26 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeich
net, dass vor einer Auswertung eine Mittelwertbildung
aus einer Mehrzahl von Messwerten vorgenommen wird.
28. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 24
bis 27 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeich
net, dass eine Mittelwertbildung aus 5 oder mehr
Messwerten vorgenommen wird.
29. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 24
bis 28 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeich
net, dass die Auswertung des Ultraschallsignals begon
nen wird, bevor die Abklingzeit des gesendeten Signals
verstrichen ist.
30. Verfahren zur Ausrichtung der Verfahrbewegung eines
selbsttätigen Bodenpflegegerätes (1) wie insbesondere
eines Staubsaugers entlang eines Randes (25) eines
bestimmten Bodenbelages (7, 7'), wie bspw. eines Tep
pichbodens, wobei eine Erkennung des Bodenbelages (7,
7') mittels Ultraschall vorgenommen wird, dadurch ge
kennzeichnet, dass abhängig von einer Erfassung des
Wechsels des Bodenbelages (7, 7') eine Richtungsände
rung bzgl. der Verfahrrichtung (r) des Gerätes (1)
vorgenommen wird.
31. Verfahren nach Anspruch 30 oder insbesondere da
nach, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer ersten
Änderung der Verfahrrichtung (r), veranlasst durch
einen Wechsel des Bodenbelages (7, 7'), die Zeit bis
zur Erfassung eines weiteren Wechsels des Bodenbelages
(7, 7') zusätzlich erfasst wird und in Abhängigkeit zu
der erfassten Zeit das Maß der folgenden Richtungsände
rung berechnet wird.
32. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche
30 und 31 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeich
net, dass das Maß der ersten Richtungsänderung mehr als
90° beträgt.
33. Verfahren zur Ausrichtung der Verfahrbewegung eines
selbsttätigen Bodenpflegegerätes (1) wie insbesondere
eines Staubsaugers entlang eines Randes (25) eines be
stimmten Bodenbelages (7, 7'), wie bspw. eines Teppich
bodens, wobei eine Erkennung des Bodenbelages (7, 7')
mittels Ultraschall vorgenommen wird, dadurch gekenn
zeichnet, dass zwischen dem Amplitudenwert des erkann
ten ersten Bodenbelages (7) und dem Amplitudenwert des
zweiten Bodenbelages (7') ein Mittelwert gebildet wird,
der einer Randkante (25) zwischen dem ersten und dem
zweiten Bodenbelag (7, 7') entspricht und dass die
Verfahrrichtung (r) des Gerätes solange und sooft geän
dert wird, bis der genannte Mittelwert dem erfassten
Amplitudenwert im Zuge der Verfahrbewegung entspricht.
34. Verfahren zur Ausrichtung der Verfahrbewegung eines
selbsttätigen Bodenpflegegerätes (1) wie insbesondere
eines Staubsaugers entlang eines Randes (25) eines be
stimmten Bodenbelages (7, 7'), wie bspw. eines Teppich
bodens, wobei eine Erkennung des Bodenbelages (7, 7')
mittels Ultraschall vorgenommen wird, dadurch gekenn
zeichnet, dass zwei nebeneinander angeordnete Ultra
schallsender (9) und/oder -wandler (8) vorgesehen sind.
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