DE102004003629A1

DE102004003629A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen der Position eines mobilen Roboters

Info

Publication number: DE102004003629A1
Application number: DE102004003629A
Authority: DE
Inventors: Se Wan Kim; Sung Ii Park
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2004-01-24
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2024-01-25
Also published as: DE102004003629B4; US20050021179A1; US7328088B2; KR100480144B1; SE0303388L; CN100370272C; CN1576878A; SE0303388D0; KR20050011567A; JP2005043337A

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters werden offenbart, um eine Position eines mobilen Roboters auf der Grundlage einer Zeitdifferenz zwischen einem Infrarotsignal und einem Ultraschallsignal exakt und präzise zu erfassen. Das Infrarotsignal und die Ultraschallsignale werden empfangen, eine Zeitdifferenz zwischen dem empfangenen Infrarotsignal und den Ultraschallsignalen wird berechnet, und dannn wird eine Position eines mobilen Roboters auf der Grundlage des berechneten Zeitdifferenzwertes und eines im vorhinein gespeicherten Entfernungswertes zwischen Ultraschallwellengeneratoren, welche die Ultraschallsignale generieren, erfasst.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen mobilen Roboter und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters.

Im Allgemeinen ist ein mobiler Roboter eine Vorrichtung zum automatischen Reinigen einer Fläche durch Aufsaugen von Staub oder Fremdstoffen vom Boden, während er sich eine Wand eines Raums (d.h. eines Wohnraums, des hauptsächlichen Wohnzimmers usw.) eines Hauses entlang bewegt, auch ohne Bedienung durch einen Benutzer.

Der Reinigungsroboter unterscheidet eine Entfernung zwischen sich selbst und einem Hindernis, beispielsweise einem Möbelstück, Büroutensilien (Papier, Kopiergerät) und einer Wand, die in einer Reinigungsfläche angeordnet sind, durch einen Entfernungssensor und steuert je nach unterschiedener Entfernung einen Motor zum Antreiben seines linken Rades und einen Motor zum Antreiben seines rechten Rades selektiv an, wodurch der Reinigungsroboter die Reinigungsfläche durch Wenden seiner Richtung reinigt. In diesem Dokument führt der Reinigungsroboter einen Reinigungsvorgang durch Abfahren der Reinigungsfläche anhand von kartografischen Informationen, die in einer internen Speichereinheit gespeichert sind, aus.

Ein Kartografiervorgang zum Erstellen der kartografischen Informationen wird nunmehr beschrieben.

Zunächst berechnet der Reinigungsroboter eine Entfernung zwischen sich selbst und einer Ladeeinheit und seine Richtung durch Bewegen entlang einer Seitenoberfläche eines Betriebsraumes (d.h. eine Wandseite eines Wohnzimmers eines Hauses) und tastet den Betriebsraum durch Beurteilen seiner Position auf der Grundlage des berechneten Entfernungswertes und des Richtungswertes ab. Zu dieser Zeit erfasst der Reinigungsroboter seine aktuelle Position durch Verwendung eines Codegebers, der an seinem eigenen Rad installiert ist.

Der Reinigungsroboter beurteilt, ob sich zwischen ihm selbst und der Ladeeinheit ein Hindernis befindet, und tastet, falls kein Hindernis vorhanden ist, den Betriebsraum durch Senden an und Empfangen von der Ladeeinheit ab. Falls sich jedoch zwischen dem Reinigungsroboter und der Ladeeinheit ein Hindernis befindet, tastet der Reinigungsroboter einen anderen Betriebsraum ab, und dann, wenn das Hindernis verschwindet, tastet der Reinigungsroboter, während er zur Ladeeinheit sendet und von der Ladeeinheit empfängt, den Betriebsraum ohne das Hindernis ab.

Allerdings ist das Verfahren zum Erfassen einer Position des Reinigungsroboters durch Verwendung des Codegebers mit einem Problem behaftet, insofern, als es auf Grund des Rutschens des Rades oder einer Leerlaufumdrehung zu einem Fehler kommt, da die aktuelle Position des Reinigungsroboters durch Verwendung des am Rad installierten Codegebers gesucht wird.

Inzwischen werden im Fall des Verfahrens zum Erfassen einer Position des Reinigungsroboters gemäß einem anderen herkömmlichen Stand der Technik mehrere Aufkleber oder Reflexionsschilder, welche dieselbe Gestalt aufweisen, in vorgegebenen Abständen in einem Betriebsbereich befestigt, so dass der Reinigungsroboter den Aufkleber oder die Reflexionsplatte durch Verwendung einer CCD-Kamera erkennen und einen Fehler, der auf Grund von Rutschen oder einer Leerlaufumdrehung seines Rades verursacht wurde, korrigieren kann, wodurch er eine Entfernung zwischen sich selbst und der Ladeeinheit erkennt.

Allerdings ist dieses Verfahren insofern mit einem Problem behaftet, als, wenn sich die Beleuchtungshelligkeit des Reinigungsbetriebsbereichs ändert oder ein Gegenstand, der eine Gestalt aufweist, die jener des Aufklebers oder der Reflexionsplatte ähnlich ist, erkannt wird, der Entfernungsfehler anwächst.

Die Methoden hinsichtlich des Reinigungsroboters gemäß dem herkömmlichen Stand der Technik werden in US-Patent Nr. 5,440,216 und 5,646,494 offenbart.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Demnach ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters bereitzustellen, welche in der Lage sind, eine Position eine mobilen Roboters auf der Grundlage einer Zeitdifferenz zwischen einem Infrarotsignal und einem Ultraschallsignal exakt und präzise zu erfassen.

Um diese und andere Vorteile zu realisieren und gemäß dem Zweck der vorliegenden Erfindung, wie er in diesem Dokument ausgeführt und umfassend beschrieben wird, wird ein Verfahren zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters bereitgestellt, umfassend: das Empfangen eines Infrarotsignals und eines Ultraschallsignals und das Berechnen einer Zeitdifferenz zwischen dem empfangenen Infrarotsignal und dem Ultraschallsignal; und das Erfassen einer Position eines mobilen Roboters auf der Grundlage des berechneten Zeitdifferenzwertes und eines im vorhinein gespeicherten Entfernungswertes zwischen Ultraschallwellengeneratoren, die Ultraschallsignale generieren.

Um die oben genannte Aufgabe zu realisieren, wird auch ein Verfahren zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters bereitgestellt, umfassend: das Senden eines Infrarotsignals, welches von einem festen Infrarotgenerator generiert wird, und eines Ultraschallsignals, welches von einem festen Ultraschallwellengenerator generiert wird, an einen mobilen Roboter; das Berechnen einer Zeitdifferenz zwischen dem gesendeten Infrarotsignal und dem Ultraschallsignal; das Berechnen der jeweiligen Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und den Ultraschallwellengeneratoren auf der Grundlage des berechneten Zeitdifferenzwertes; und das Erfassen einer Position des mobilen Roboters auf der Grundlage des berechneten Entfernungswerts und eines im vorhinein eingestellten Entfernungswerts zwischen den Ultraschallwellengeneratoren.

Um die oben genannte Aufgabe zu realisieren, wird auch ein Verfahren zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters bereitgestellt, bei welchem eine Position eines mobilen Roboters durch Berechnen einer Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und einer Ladevorrichtung erfasst wird, umfassend: das Empfangen eines Infrarotsignals und eines ersten Ultraschallsignals, welche gleichzeitig von einem Infrarotgenerator bzw. einem ersten Ultraschallwellengenerator, die an der Ladevorrichtung installiert sind, generiert werden; das Berechnen einer Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und dem ersten Ultraschallwellengenerator auf der Grundlage des Infrarotsignals und des ersten Ultraschallsignals; das Empfangen eines zweiten Ultraschallsignals von einem weiteren Ultraschallwellengenerator, der an der Ladevorrichtung installiert ist; das Berechnen einer Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und dem zweiten Ultraschallwellengenerator auf der Grundlage des zweiten Ultraschallsignals; und das Erfassen einer Position des mobilen Roboters auf der Grundlage eines im vorhinein eingestellten Entfernungswerts zwischen dem ersten Ultraschallwellengenerator und dem zweiten Ultraschallwellengenerator, eines Entfernungswerts zwischen dem ersten Ultraschallwellengenerator und dem mobilen Roboter und des Entfernungswerts zwischen dem zweiten Ultraschallwellengenerator und dem mobilen Roboter.

Um die oben genannten Aufgaben zu realisieren, wird auch eine Vorrichtung zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters bereitgestellt, wobei ein Infrarotsignal und ein Ultraschallsignal empfangen werden, eine Zeitdifferenz zwischen dem empfangenen Infrarotsignal und dem Ultraschallsignal, und eine Position eines mobilen Roboters auf der Grundlage des berechneten Zeitdifferenzwertes und eines Entfernungswertes zwischen Ultraschallwellengeneratoren, welche die Ultraschallsignale generieren, erfasst wird.

Um die oben genannten Aufgaben zu realisieren, wird auch eine Vorrichtung zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters bereitgestellt, bei welcher eine Position eines mobilen Roboters durch Berechnen einer Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und einer Ladevorrichtung erfasst wird, umfassend: einen Infrarotsignalgenerator, der an der Ladevorrichtung installiert ist und ein Infrarotsignal generiert; einen ersten Ultraschallwellenoszillator, der an der Ladevorrichtung installiert ist und ein erstes Ultraschallsignal gleichzeitig mit dem Infrarotsignal oszilliert; einen zweiten Ultraschallwellenoszillator, der an der Ladevorrichtung installiert ist und ein zweites Ultraschallsignal oszilliert, nachdem das erste Ultraschallsignal generiert wurde; und einen Positionsdetektor zum Berechnen einer Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Ultraschallsignal auf der Grundlage der Zeit, wenn das Infrarotsignal empfangen wurde, Berechnen einer Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und dem ersten und dem zweiten Ultraschallwellengenerator auf der Grundlage der berechneten Zeitdifferenz und Erfassen einer Position des mobilen Roboters auf der Grundlage des berechneten Entfernungswertes und eines voreingestellten Entfernungswertes zwischen dem ersten und dem zweiten Ultraschallwellenoszillator.

Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Zusammenschau mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beiliegenden Zeichnungen, welche hinzugefügt wurden, um ein eingehenderes Verstehen der Erfindung zu ermöglichen, und diesem Dokument einverleibt wurden und einen Teil davon darstellen, zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Grundgedanken der Erfindung zu erläutern.
Es zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm, welches eine Konstruktion einer Vorrichtung zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Blockdiagramm, welches eine Konstruktion eines Positionsdetektors aus 1 im Detail zeigt; und
3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen einer Position des mobilen Roboters gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nunmehr wird ausführlich auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters, bei welchem ein Infrarotsignal und Ultraschallsignale empfangen werden, und einer Zeitdifferenz zwischen dem empfangenen Infrarotsignal und den Ultraschallsignalen, so dass eine Position eines mobilen Roboters auf der Grundlage der berechneten Zeitdifferenz und eines im vorhinein gespeicherten Entfernungswerts zwischen Ultraschallwellengeneratoren, welche die Ultraschallsignale generieren, exakt und präzise erfasst werden kann, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf 1 bis 3.
1 ist ein schematisches Blockdiagramm, welches eine Konstruktion einer Vorrichtung zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Vorrichtung zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einem Reinigungsroboter oder einem mobilen Spielzeug installiert werden. Das heißt, die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum exakten und präzisen Erfassen einer Position eines Roboters oder Spielzeugs, die imstande sind, sich selbst zu bewegen.
Mit Bezugnahme auf 1 umfasst die Vorrichtung zum Erfassen einer Position des mobilen Roboters 200: einen Infrarotsignalgenerator 101, der in einer Ladeeinheit 100 zum Aufladen einer Batterie (nicht dargestellt) eines mobilen Roboters 200 installiert ist und ein Infrarotsignal generiert; einen ersten Ultraschallwellenoszillator 102, der in der Ladeeinheit 100 installiert ist und gleichzeitig mit dem Infrarotsignal, das vom Infrarotsignalgenerator 101 generiert wird, ein erstes Ultraschallsignal oszilliert; einen zweiten Ultraschallwellenoszillator 103, der in der Ladeeinheit 100 installiert ist und ein zweites Ultraschallsignal oszilliert, wenn ein vorgegebener Zeitraum (d.h. 0,5 Sekunden, welche verstreichen müssen, bis die erste Ultraschallwelle erlischt) verstrichen ist, nachdem das erste Ultraschallsignal vom ersten Ultraschallwellenoszillator 102 generiert wurde, verstrichen ist; und einen Positionsdetektor 210, der im mobilen Roboter 200 installiert ist und eine Position des mobilen Roboters auf der Grundlage von Zeitdifferenzen zwischen dem Infrarotsignal und dem ersten und dem zweiten Ultraschallsignal erfasst.
Vorzugsweise umfasst die Ladeeinheit 100 zwei oder mehrere Ultraschallwellenoszillatoren, um eine Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und der Ladeeinheit 100 in Winkeln von 180 und 360 Grad oder in einem dreidimensionalen Raum zu erfassen.
Der erste und der zweite Ultraschallwellenoszillator 102 und 103 werden an beiden Seiten der Ladeeinheit 100 installiert, und der Entfernungswert zwischen dem ersten Ultraschallwellenoszillator 102 und dem zweiten Ultraschallwellenoszillator 103 wird im vorhinein im Positionsdetektor 210 gespeichert.
Nunmehr wird eine Konstruktion des Positionsdetektors 210 mit Bezugnahme auf 2 im Detail beschrieben.
2 ist ein Blockdiagramm, welches die Konstruktion des Positionsdetektors aus 1 zeigt.
Wie in 2 dargestellt ist, umfasst der Positionsdetektor 210 eine erste Messeinheit 211 zum Empfangen des Infrarotsignals und des ersten Ultraschallsignals und zum Messen einer Zeit, zu der das erste Ultraschallsignal empfangen wurde, auf der Grundlage des Zeitpunkts, zu dem das Infrarotsignal empfangen wurde; einen ersten Entfernungsberechner 212 zum Berechnen einer Entfernung zwischen dem mobilen Roboter 200 und dem ersten Ultraschallwellenoszillator 102 auf der Grundlage der Zeit, die von der ersten Messeinheit 211 gemessen wurde; eine zweite Messeinheit 213 zum Messen der Zeit, zu der das zweite Ultraschallsignal empfangen wurde, auf der Grundlage des Zeitpunkts, zu dem das Infrarotsignal empfangen wurde; einen zweiten Entfernungsberechner 214 zum Berechnen einer Entfernung zwischen dem mobilen Roboter 200 und dem zweiten Ultraschallwellenoszillator 103 auf der Grundlage der Zeit, die von der zweiten Messeinheit 213 gemessen wurde; und einen Entfernungs- und Winkelberechner 215 zum Berechnen einer Entfernung und eines Winkels zwischen dem mobilen Roboter 200 und der Ladeeinheit 100 auf der Grundlage des Entfernungswerts zwischen dem ersten Ultraschallwellengenerator 102 und dem zweiten Ultraschallwellengenerator 103, des Entfernungswerts zwischen dem ersten Ultraschallwellengenerator 102 und dem mobilen Roboter 200 und des Entfernungswerts zwischen dem zweiten Ultraschallwellengenerator 103 und dem mobilen Roboter 200.
Der Betrieb der Vorrichtung zum Erfassen einer Position des mobilen Roboters 200 wird nunmehr mit Bezugnahme auf 3 beschrieben.
3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Zunächst generiert der Infrarotsignalgenerator 101 welcher in der Ladeeinheit 100 installiert ist, ein Infrarotsignal, wenn sich der mobile Roboter 200 in einem Positionserfassungsmodus befindet, so dass eine Entfernung zwischen dem mobilen Roboter 200 und der Ladeeinheit 100 berechnet werden kann. Zu dieser Zeit oszilliert der erste Ultraschallwellenoszillator 102 ein erstes Ultraschallsignal, wenn das Infrarotsignal vom Infrarotsignalgenerator 101 generiert wird. Das heißt, dass das Infrarotsignal und das erste Ultraschallsignal gleichzeitig generiert werden (Schritt S11). Die Ladeeinheit 100 kann an einer Reinigungsfläche, beispielsweise einem Wohnraum, einem Innenraum oder auf der Oberfläche einer Wand eines Hauses, installiert werden.
Die erste Messeinheit 211 des mobilen Roboters 200 empfängt das Infrarotsignal und das erste Ultraschallsignal, misst eine Zeit, zu welcher das erste Ultraschallsignal empfangen wurde, auf der Grundlage der Zeit, zu der das Infrarotsignal empfangen wurde, und gibt die gemessene Zeit an den ersten Entfernungsberechner 212 aus (Schritt S12). In diesem Dokument weist das Infrarotsignal dieselbe Geschwindigkeit wie Licht auf, und die des Ultraschallsignals beträgt 340 [m/sec].
Daher erreicht, wenngleich das Infrarotsignal und das Ultraschallsignal gleichzeitig zum mobilen Roboter 200 abgesetzt werden, das Infrarotsignal zuerst die erste Messeinheit 211 des mobilen Roboters. Da das Ultraschallsignal die erste Messeinheit 211 erreicht, nachdem das Infrarotsignal die erste Messeinheit 211 erreichte, kommt es zu einer Zeitdifferenz zwischen dem Infrarotsignal und dem Ultraschallsignal.
Der erste Entfernungsberechner 212 berechnet eine Entfernung zwischen dem ersten Ultraschalloszillator 102 und dem mobilen Roboter 200 auf der Grundlage des Zeitwertes, der durch die erste Messeinheit 211 gemessen wurde. Das heißt, der erste Entfernungsberechner 212 berechnet eine tatsächliche Entfernung zwischen dem ersten Ultraschallwellenoszillator 102 und dem mobilen Roboter 200 durch Multiplizieren einer Schallgeschwindigkeit (340/msec) mit dem gemessenen Zeitwert (Schritt S13).
Daraufhin oszilliert, wenn eine vorgegebene Zeit verstrichen ist, nachdem die erste Ultraschallwelle vom ersten Ultraschallwellenoszillator 102 oszilliert wird, der zweite Ultraschallwellenoszillator 103 das zweite Ultraschallsignal. Der zweite Ultraschallwellenoszillator 103 ist voreingestellt, um das zweite Ultraschallsignal zu oszillieren, wenn die vorgegebene Zeit verstreicht, nachdem das erste Ultraschallsignal vom ersten Ultraschalloszillator 102 oszilliert wurde.
Das erste und das zweite Ultraschallsignal weisen unterschiedliche Frequenzen auf (Schritt S14). In diesem Dokument wird, um das erste Ultraschallsignal zu vernichten, das zweite Ultraschallsignal oszilliert, wenn die vorgegebene Zeit verstrichen ist.
Die zweite Messeinheit 213 des mobilen Roboters 200 empfängt das zweite Ultraschallsignal, misst eine Zeit, zu der das zweite Ultraschallsignal empfangen wurde, auf der Grundlage des Infrarotsignals, welches empfangen wurde, und gibt den gemessenen Zeitwert zum zweiten Entfernungsberechner 214 aus. Das heißt, die zweite Messeinheit 213 erfasst die Zeit, zu welcher das zweite Ultraschallsignal empfangen wurde, auf der Grundlage des Zeitpunkts, zu dem das Infrarotsignal empfangen wurde, subtrahiert die vorgegebene Zeit von der erfassten Zeit (das heißt, ein Oszillationsintervall zwischen dem ersten Ultraschallsignal und dem zweiten Ultraschallsignal) und gibt den subtrahierten Zeitwert an den zweiten Entfernungsberechner 214 aus (Schritt S15).
Der zweite Entfernungsberechner 214 berechnet eine Entfernung zwischen dem zweiten Ultraschallwellenoszillator 103 und dem mobilen Roboter 200 auf der Grundlage des Zeitwerts, welcher durch die zweite Messeinheit 213 subtrahiert wurde. Das heißt, der zweite Entfernungsberechner 214 berechnet die Entfernung zwischen dem zweiten Ultraschallwellenoszillator 103 und dem mobilen Roboter 200 durch Multiplizieren einer Schallgeschwindigkeit zu der Zeit, die von der zweiten Messeinheit 213 subtrahiert wurde, und gibt den berechneten Entfernungswert zum Entfernungs- und Winkelberechner 215 aus (Schritt S16).
Daraufhin berechnet der Entfernungs- und Winkelberechner 215 des mobilen Roboters 200 eine Entfernung und einen Winkel zwischen dem mobilen Roboter 200 und der Ladeeinheit 100 (das heißt, dem ersten und dem zweiten Ultraschallwellenoszillator) durch eine Triangulation auf der Grundlage des Entfernungswerts zwischen dem ersten Ultraschallwellenoszillator 102 und dem mobilen Roboter 200, des Entfernungswerts zwischen dem zweiten Ultraschallwellenoszillator 103 und dem mobilen Roboter 200 und des Entfernungswerts zwischen dem ersten Ultraschallwellenoszillator 102 und dem zweiten Ultraschallwellenoszillator 103. Die berechnete Entfernung und der berechnete Winkel bezeichnen eine aktuelle Position des mobilen Roboters 200, und der Entfernungswert zwischen dem ersten Ultraschallwellenoszillator 102 und dem zweiten Ultraschallwellenoszillator 103 wird im vorhinein im Entfernungs- und Winkelberechner 215 gespeichert (Schritt S17).
Wie bislang beschrieben weisen das Verfahren und die Vorrichtung zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters der vorliegenden Erfindung folgende Vorteile auf.
Und zwar kann die Position des mobilen Roboters auf der Grundlage der Zeitdifferenz zwischen dem Infrarotsignal und dem Ultraschallsignal exakt und präzise erfasst werden. Wenn beispielsweise die Vorrichtung zum Erfassen einer Position in einem Reinigungsroboter installiert ist, so ist der Reinigungsroboter imstande, auf der Grundlage seiner präzise berechneten Position und im vorhinein gespeicherten kartografischen Informationen einen Reinigungsvorgang exakt und präzise auszuführen und sich exakt zur Ladeeinheit zu bewegen.
Da die vorliegende Erfindung in mehreren Formen ausgeführt werden kann, ohne von ihrer Wesensart oder ihren wesentlichen Eigenschaften abzuweichen, sollte es sich verstehen, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen nicht durch irgendwelche der Details der vorangehenden Beschreibung eingeschränkt werden, sofern dies nicht ausdrücklich angegeben wird, sondern vielmehr innerhalb ihrer Wesensart und ihres Umfangs, welche in den beiliegenden Ansprüchen definiert werden, weitreichend auszulegen sind, und demnach sollen die beiliegenden Ansprüche alle Änderungen und Modifikationen, die innerhalb der Grenzen der Ansprüche und der Äquivalente für derartige Grenzen fallen, mit einschließen.

Claims

Verfahren zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters, umfassend: das Empfangen eines Infrarotsignals und eines Ultraschallsignals und das Berechnen einer Zeitdifferenz zwischen dem empfangenen Infrarotsignal und dem Ultraschallsignal; und das Erfassen einer Position eines mobilen Roboters auf der Grundlage der berechneten Zeitdifferenz und eines im vorhinein gespeicherten Entfernungswerts zwischen Ultraschallwellengeneratoren, welche die Ultraschallsignale generieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Schritt des Berechnens der Zeitdifferenz entsprechende Zeiten, zu denen die Ultraschallsignale empfangen wurden, auf der Grundlage der Zeit, zu welcher das Infrarotsignal empfangen wurde, gemessen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Erfassens eines Position des mobilen Roboters umfasst das Berechnen einer Entfernung zwischen den Ultraschallwellengeneratoren und dem mobilen Roboter durch Multiplizieren einer Schallgeschwindigkeit zum berechneten Zeitdifferenzwert; und das Erfassen der Entfernung und des Winkels zwischen den Ultraschallwellengeneratoren und dem mobilen Roboter auf der Grundlage der berechneten Entfernung und dem im vorhinein gespeicherten Entfernungswert zwischen den Ultraschallwellengeneratoren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Schritt des Erfassens einer Position des mobilen Roboters die Entfernung und der Winkel des mobilen Roboters durch eine Triangulation auf der Grundlage des berechneten Entfernungswerts und des in vorhinein gespeicherten Entfernungswerts zwischen den Ultraschallwellengeneratoren erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ultraschallsignale unterschiedliche Frequenzen aufweisen.
Verfahren zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters, umfassend: das Senden eines Infrarotsignals, welches von einem festen Infrarotgenerator generiert wird, und eines Ultraschallsignals, welches von einem festen Ultraschallwellengenerator generiert wird, zu einem mobilen Roboter; das Berechnen einer Zeitdifferenz zwischen dem gesendeten Infrarotsignal und dem Ultraschallsignal; das Berechnen der jeweiligen Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und den Ultraschallwellengeneratoren auf der Grundlage des berechneten Zeitdifferenzwerts; und das Erfassen einer Position des mobilen Roboters auf der Grundlage des berechneten Entfernungswerts und eines voreingestellten Entfernungswerts zwischen den Ultraschallwellengeneratoren.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei beim Schritt des Berechnens der Zeitdifferenz die Zeit, zu der die Ultraschallsignale empfangen wurden, auf der Grundlage jener Zeit gemessen wird, zu der das Infrarotsignal empfangen wurde.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und den Ultraschallwellengeneratoren durch Multiplizieren einer Schallgeschwindigkeit mit dem berechneten Zeitdifferenzwert berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei beim Schritt des Erfassens einer Position des mobilen Roboters eine Entfernung und ein Winkel zwischen den Ultraschallwellengeneratoren und dem mobilen Roboter auf der Grundlage des berechneten Entfernungswerts und des voreingestellten Entfernungswerts zwischen den Ultraschallwellengeneratoren erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei beim Schritt des Erfassens einer Position des mobilen Roboters eine Entfernung und ein Winkel zwischen den Ultraschallwellengeneratoren und dem mobilen Roboter durch eine Triangulation auf der Grundlage des berechneten Entfernungswerts und des voreingestellten Entfernungswerts zwischen den Ultraschallwellengeneratoren erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Ultraschallsignale unterschiedliche Frequenzen aufweisen.
Verfahren zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters, bei welchem eine Position eines mobilen Roboters durch Berechnen einer Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und einer Ladevorrichtung erfasst wird, umfassend: das Empfangen eines Infrarotsignals und eines ersten Ultraschallsignals, welche gleichzeitig von einem Infrarotgenerator bzw. einem ersten Ultraschallwellengenerator, die an der Ladevorrichtung installiert sind, generiert werden; das Berechnen einer Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und dem ersten Ultraschallwellengenerator auf der Grundlage des Infrarotsignals und des ersten Ultraschallsignals; das Empfangen eines zweiten Ultraschallsignals von einem zweiten Ultraschallwellengenerator, welcher an der Ladevorrichtung installiert ist; das Berechnen einer Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und dem zweiten Ultraschallwellengenerator auf der Grundlage des zweiten Ultraschallsignals; und das Erfassen einer Position des mobilen Roboters auf der Grundlage eines vorab gespeicherten Entfernungswerts zwischen dem ersten Ultraschallwellengenerator und dem zweiten Ultraschallwellengenerator, eines Entfernungswerts zwischen dem ersten Ultraschallwellengenerator und dem mobilen Roboter und des Entfernungswerts zwischen dem zweiten Ultraschallwellengenerator und dem mobilen Roboter.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Berechnens einer Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und dem ersten Ultraschallwellengenerator umfasst: das Messen einer Zeit, zu welcher das erste Ultraschallsignal empfangen wurde, auf der Grundlage der Zeit, zu welcher das Infrarotsignal empfangen wurde; und das Multiplizieren einer Schallgeschwindigkeit mit der gemessenen Zeit.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das zweite Ultraschallsignal oszilliert wird, wenn die vorgegebene Zeit verstreicht.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt des Berechnens der Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und dem zweiten Ultraschallwellengenerator umfasst: das Messen einer Zeit, zu welcher das zweite Ultraschallsignal empfangen wurde, auf der Grundlage der Zeit, zu welcher das Infrarotsignal empfangen wurde; und das Subtrahieren der vorgegebenen Zeit von der Zeit, zu welcher das zweite Ultraschallsignal empfangen wurde.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das erste und das zweite Ultraschallsignal unterschiedliche Frequenzen aufweisen.
Vorrichtung zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters, wobei ein Infrarotsignal und ein Ultraschallsignal empfangen werden, eine Zeitdifferenz zwischen dem empfangenen Infrarotsignal und dem Ultraschallsignal berechnet wird, und eine Position eines mobilen Roboters auf der Grundlage des berechneten Zeitdifferenzwerts und eines Entfernungswerts zwischen Ultraschallwellengeneratoren, welche die Ultraschallsignale generieren, erfasst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 17, weiterhin umfassend: ein Mittel zum Messen einer Zeit, zu welcher die Ultraschallsignale empfangen wurden, auf der Grundlage der Zeit, zu welcher das Infrarotsignal empfangen wurde.
Vorrichtung nach Anspruch 17, weiterhin umfassend: ein Mittel zum Berechnen einer Entfernung zwischen den Ultraschallwellengeneratoren und dem mobilen Roboter durch Multiplizieren einer Schallgeschwindigkeit zum berechneten Zeitdifferenzwert; und ein Mittel zum Erfassen einer Entfernung und eines Winkels zwischen den Ultraschallwellengeneratoren und dem mobilen Roboter auf der Grundlage des berechneten Entfernungswerts und des im vorhinein gespeicherten Entfernungswerts zwischen den Ultraschallwellengeneratoren.
0. Vorrichtung nach Anspruch 17, weiterhin umfassend: ein Mittel zum Erfassen einer Entfernung und eines Winkels zwischen den Ultraschallwellengeneratoren und dem mobilen Roboter durch Triangulation auf der Grundlage des berechneten Entfernungswerts und des im vorhinein gespeicherten Entfernungswerts zwischen den Ultraschallwellengeneratoren.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Ultraschallsignale unterschiedliche Frequenzen aufweisen.
Vorrichtung zum Erfassen einer Position eines mobilen Roboters, bei welcher eine Position eines mobilen Roboters durch Berechnen einer Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und einer Ladevorrichtung erfasst wird, umfassend: einen Infrarotsignalgenerator, der an der Ladevorrichtung installiert ist und ein Infrarotsignal generiert; einen ersten Ultraschallwellenoszillator, der an der Ladevorrichtung installiert ist und ein erstes Ultraschallsignal gleichzeitig mit dem Infrarotsignal oszilliert; einen zweiten Ultraschallwellenoszillator, der an der Ladevorrichtung installiert ist und ein zweites Ultraschallsignal oszilliert, nachdem das erste Ultraschallsignal generiert wurde; und einen Positionsdetektor zum Berechnen einer Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Ultraschallsignal auf der Grundlage der Zeit, zu der das Infrarotsignal empfangen wurde, Berechnen einer Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und dem ersten und dem zweiten Ultraschallwellengenerator auf der Grundlage der berechneten Zeitdifferenz und Erfassen einer Position des mobilen Roboters auf der Grundlage des berechneten Entfernungswerts und eines voreingestellten Entfernungswerts zwischen dem ersten und dem zweiten Ultraschallwellenoszillator.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Positionsdetektor umfasst: eine erste Messeinheit zum Empfangen des Infrarotsignals und des ersten Ultraschallwellensignals und Messen einer Zeit, zu der das erste Ultraschallsignal empfangen wurde, auf der Grundlage der Zeit, zu der das Infrarotsignal empfangen wurde; einen ersten Entfernungsberechner zum Berechnen einer Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und dem ersten Ultraschallwellenoszillator auf der Grundlage der durch die erste Messeinheit gemessenen Zeit; eine zweite Messeinheit zum Messen der Zeit, zu der das zweite Ultraschallsignal empfangen wurde, auf der Grundlage eines Punktes, wenn das Infrarotsignal empfangen wurde; einen zweiten Entfernungsberechner zum Berechnen einer Entfernung zwischen dem mobilen Roboter und dem zweiten Ultraschalloszillator auf der Grundlage der Zeit, welche durch die zweite Messeinheit gemessen wurde; und einen Entfernungs- und Winkelberechner zum Erfassen einer Entfernung und eines Winkels zwischen dem mobilen Roboter und der Ladeeinheit auf der Grundlage des Entfernungswerts zwischen dem ersten Ultraschallwellengenerator und dem zweiten Ultraschallwellengenerator, des Entfernungswerts zwischen dem ersten Ultraschallwellengenerator und dem mobilen Roboter und des Entfernungswerts zwischen dem zweiten Ultraschallwellengenerator und dem mobilen Roboter.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Ladeeinheit weiterhin eine Mehrzahl von Ultraschallwellengeneratoren umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei das erste und das zweite Ultraschallsignal unterschiedliche Frequenzen aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der zweite Ultraschallwellenoszillator die zweite Ultraschallwelle oszilliert, wenn eine vorgegebene Zeit verstreicht, nachdem die erste Ultraschallwelle vom ersten Ultraschallwellenoszillator oszilliert wurde.