DE102004014281B4 - Surface processing system - Google Patents

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Abstract

Flächenbearbeitungssystem mit mindestens einem feststehenden Basisteil (5) und einem durch Antriebsmittel (9) selbstfahrenden Mobilteil (6), das auf Grundlage eines Messergebnisses einer auf das Basisteil (5) bezogenen Abstandsbestimmung in einer Fläche navigierbar ist, wobei einer Abstandsbestimmungsvorrichtung (15) mindestens ein Lichtsignal-Sender (19), und mindestens ein Schallsignal-Sender (20) zugeordnet ist, welche ausgesendeten Signale von zugeordneten Lichtsignal-(17) und Schallsignal-Empfängern (18) aufnehmbar sind, zum Ansteuern eines Zeitgebers (16), auf dessen Grundlage die Laufzeit des Schallsignals messbar und der Abstand von Mobilteil (6) und Basisteil (5) unter Berücksichtigung der Schallgeschwindigkeit bestimmbar ist, wobei der Zeitgeber (16) zur Durchführung der Laufzeitmessung durch das vom Lichtsignal-Empfänger (17) empfangene Lichtsignal auslösbar und durch das vom Schallsignal-Empfänger (18) empfangene Schallsignal anhaltbar ist und der auf Grundlage der gemessenen Laufzeit bestimmte Abstand von Mobilteil (6) zu Basisteil (5) eine Eingangsgröße bildet, die einer Steuerungseinheit für die Antriebsmittel (9) des Mobilteils (6) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtsignal-Sender (19) und der mindestens eine Schallsignal-Sender (20) an dem Basisteil (5) und die zugeordneten Lichtsignal- (17) und Schallsignal-Empfänger (18) am Mobilteil (6) vorgesehen sind.Surface processing system with at least one fixed base part (5) and a mobile part (6) which is self-propelled by drive means (9) and which can be navigated in a surface based on a measurement result of a distance determination based on the base part (5), at least one distance determination device (15) Light signal transmitter (19), and at least one sound signal transmitter (20) is assigned, which emitted signals can be received by assigned light signal (17) and sound signal receivers (18), for controlling a timer (16), on the basis thereof the transit time of the sound signal is measurable and the distance between the handset (6) and base part (5) can be determined taking into account the speed of sound, the timer (16) for carrying out the transit time measurement being triggered by the light signal received by the light signal receiver (17) and by the the sound signal received by the sound signal receiver (18) can be stopped and is measured on the basis of the en runtime determined distance from the handset (6) to the base part (5) forms an input variable which can be fed to a control unit for the drive means (9) of the handset (6), characterized in that the at least one light signal transmitter (19) and the at least one sound signal transmitter (20) is provided on the base part (5) and the associated light signal (17) and sound signal receivers (18) are provided on the mobile part (6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Flächenbearbeitungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a surface treatment system according to the preamble of claim 1.

Aus EP 753 160 A1 ist ein mobiler Roboter und ein Verfahren der Positionsbestimmung bekannt. Bei dem dortigen Verfahren zur Positionsbestimmung sind eine Anzahl von Transpondern vorgesehen, die dem autonomen Roboter zur Orientierung dienen. Die Orientierung des Roboters erfolgt auf Basis einer Abstandsmessung des Roboters zu den Transpondern. Dabei ist der Zeitraum für einen Ultraschallimpuls, um sich von einem Ultraschallsender des Roboters bis zu einem Transponder auszubreiten, ein Maß für die Entfernung des Roboters zu dem Transponder. Nach Erhalt des Ultraschallsignals bestätigt der Transponder den Erhalt des Ultraschallimpulses, indem er einen Lichtimpuls oder einen Radiowellenimpuls zu dem Roboter zurücksendet. Aus der Zeit zwischen dem Aussenden des Ultraschallimpulses bis zum Erhalt des Lichtimpulses bzw. des Radiowellenimpulses wird der Abstand zwischen Roboter und Transponder abgeleitet.Out EP 753 160 A1 a mobile robot and a method of position determination are known. In the method for determining position there, a number of transponders are provided which serve the autonomous robot for orientation. The orientation of the robot is based on a distance measurement from the robot to the transponders. The time period for an ultrasound pulse to propagate from an ultrasound transmitter of the robot to a transponder is a measure of the distance of the robot from the transponder. After receiving the ultrasound signal, the transponder confirms receipt of the ultrasound pulse by sending a light pulse or a radio wave pulse back to the robot. The distance between the robot and the transponder is derived from the time between the transmission of the ultrasound pulse and the receipt of the light pulse or the radio wave pulse.

Die US Anmeldung 5,652,593 A beschreibt ein Verfahren zum Steuern einer Maschine innerhalb einer Fläche, bei dem zwei Ultraschallempfänger zum Bestimmen eines Abstands zwischen einem Bodenreinigungsgerät und einem Basismodul verwendet werden, wobei die Messung durch ein Infrarotsignal getriggert wird, das von dem Bodenreinigungsgerät ausgesendet wird.The US application 5,652,593 A describes a method for controlling a machine within an area, in which two ultrasonic receivers are used to determine a distance between a floor cleaning device and a base module, the measurement being triggered by an infrared signal emitted by the floor cleaning device.

Die US Anmeldung 6,327,219 B1 , beschreibt ein System, welches dazu dient, mittels eines Folgemoduls den Bewegungen eines Leitmoduls zu folgen. Zu diesem Zweck hat das Folgemodul zwei Ultraschalltransducer, mittels derer von dem Leitmodul der Abstand zwischen Folgemodul und Leitmodul bestimmt wird, sowie ein Array von Infrarottransmittern, mittels derer die relative Orientierung zwischen dem Folgemodul und dem Leitmodul bestimmt wird.The US application 6,327,219 B1 describes a system that is used to follow the movements of a control module by means of a follow-up module. For this purpose, the follow-up module has two ultrasound transducers, by means of which the distance between the follow-up module and the lead module is determined by the lead module, and an array of infrared transmitters, by means of which the relative orientation between the follow-up module and the lead module is determined.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Positionsbestimmung des mobilen Roboters zu verbessern. Es soll eine einfache technische Lösung angeboten werden, die eine sinnvolle Bahnplanung für die Navigation des autonom fahrenden Gerätes insbesondere in haushaltstypischer Umgebung ermöglicht. Bei den autonom fahrenden Geräten handelt es sich vorzugsweise um selbstfahrende Flächenreinigungsgeräte, vorzugsweise um Saugroboter, Feuchtreinigungsroboter, Wischroboter, Polierroboter oder Fenster- bzw. Fliesenreinigungsroboter. Derartige Flächenreinigungsgeräte werden insbesondere in Verbindung mit fest stehenden Basisstationen verwendet. Die selbstfahrenden Flächenreinigungsgeräte fahren die fest stehende Basisstation selbsttätig an um beispielsweise die elektrischen Batterien bzw. Akkumulatoren aufzuladen oder um eingesammelten Staub abzuladen. Ziel ist es, mit gegenüber dem Stand der Technik vergleichsweise einfachen technischen Mitteln dem selbstfahrenden Flächenreinigungsgerät Daten über seine Position in haushaltstypischer Umgebung zur Verfügung zu stellen, so dass hierauf eine gezielte Bahnplanung zur Navigation erfolgen kann.The object of the invention is to improve the position determination of the mobile robot. A simple technical solution is to be offered which enables sensible path planning for the navigation of the autonomously driving device, particularly in a typical household environment. The autonomously driving devices are preferably self-propelled surface cleaning devices, preferably suction robots, wet cleaning robots, wiping robots, polishing robots or window or tile cleaning robots. Surface cleaning devices of this type are used in particular in connection with fixed base stations. The self-propelled surface cleaning devices automatically move to the fixed base station, for example to charge the electric batteries or accumulators or to unload collected dust. The aim is to provide the self-propelled surface cleaning device with data on its position in a typical household environment using comparatively simple technical means, so that targeted path planning for navigation can be carried out thereon.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Flächenbearbeitungssystem erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Zeitgeber zur Durchführung der Laufzeitmessung durch das vom Lichtsignal-Empfänger empfangene Lichtsignal auslösbar und durch das vom Schallsignal-Empfänger empfangene Schallsignal anhaltbar ist und der auf Grundlage der gemessenen Laufzeit bestimmte Abstand von Mobilteil zu Basisteil eine Eingangsgröße bildet, die einer Steuerungseinheit für die Antriebsmittel des Mobilteils zuführbar ist.This object is achieved according to the invention in a generic surface treatment system in that the timer for carrying out the transit time measurement can be triggered by the light signal received by the light signal receiver and can be stopped by the acoustic signal received by the acoustic signal receiver, and the distance from the handset determined on the basis of the measured transit time Base part forms an input variable that can be fed to a control unit for the drive means of the mobile part.

Vorzugsweise sind der mindestens eine Lichtsignal-Sender und der mindestens eine Schallsignal-Sender zum zeitgleichen Starten des Aussendens ihre Signale ansteuerbar. Es kann jedoch auch der mindestens eine Lichtsignal-Sender und der mindestens eine Schallsignal-Sender zum zeitversetzten Starten des Aussendens ihrer Signale in einem vorgegebenen Zeitabstand ansteuerbar sein. Ein solcher vorzugsweise geringer Zeitversatz ist möglich, wenn der Zeitversatz zwischen Schall- und Lichtsignal vorgegeben wird. Der Zeitversatz muss dann bei der Auswertung der Zeitdifferenz d.h. bei der Bestimmung der Schall-Laufzeit berücksichtigt werden. Ein Zeitversatz kann erzeugt werden, in dem das Schallsignal nach dem Lichtsignal abgegeben wird oder umgekehrt das Lichtsignal in einem festen Zeitabstand nach dem Schallsignal abgegeben wird. In einer bevorzugten Ausführungsform werden das Schall- und das Lichtsignal gleichzeitig abgesandt. Dadurch ist eine schnellstmögliche Messung und damit eine schnelle Abstandsbestimmung möglich, wodurch die Beweglichkeit bzw. die Fahrgeschwindigkeit und Reaktionsgeschwindigkeit des Mobilteils erhöht wird.The at least one light signal transmitter and the at least one sound signal transmitter can preferably be controlled to start their transmission at the same time. However, the at least one light signal transmitter and the at least one sound signal transmitter can also be actuated at a predetermined time interval for starting the transmission of their signals with a time delay. Such a preferably small time offset is possible if the time offset between sound and light signal is specified. The time offset must then be used when evaluating the time difference, i.e. be taken into account when determining the sound propagation time. A time offset can be generated in which the sound signal is emitted after the light signal or, conversely, the light signal is emitted at a fixed time interval after the sound signal. In a preferred embodiment, the sound and light signals are sent simultaneously. This enables the fastest possible measurement and thus a quick determination of the distance, which increases the mobility or the driving speed and reaction speed of the handset.

In einer bevorzugten Grundfunktion sind der mindestens eine Lichtsignal-Sender und der mindestens eine Schallsignal-Sender an dem Basisteil und die zugeordneten Lichtsignal- und Schallsignal-Empfänger am Mobilteil vorgesehen. Dabei sendet das Basisteil ein erstes Signal aus, das sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, wie z.B. Licht im sichtbaren oder im Infrarot-Bereich bzw. elektromagnetische Strahlung wie Funkwellen, und ein zweites Signal aus, das sich mit Schallgeschwindigkeit ausbreitet, wie z.B. Ultraschall im nichthörbaren Schallbereich. Die Verwendung von Licht im Infrarot-Bereich und Schall im Ultraschall-Bereich hat den Vorteil, dass das Flächenbearbeitungssystem optisch nicht wahrnehmbar und nicht hörbar arbeitet, was zu geringen Störungen der im Raum anwesenden Personen führt.In a preferred basic function, the at least one light signal transmitter and the at least one sound signal transmitter are provided on the base part and the associated light signal and sound signal receivers are provided on the mobile part. The base part sends out a first signal that propagates at the speed of light, such as light in the visible or infrared range or electromagnetic radiation such as radio waves, and a second signal that propagates at the speed of sound, such as ultrasound in the inaudible sound range . The use of light in the infrared range and sound in the ultrasound range has the advantage that the surface treatment system is not optically works perceptibly and inaudibly, which leads to minor disturbances in the people present in the room.

Vorzugsweise sind der mindestens eine Lichtsignal-Sender und der mindestens eine Schallsignal-Sender an dem Mobilteil und die zugeordneten Lichtsignal- und Schallsignal-Empfänger am Basisteil vorgesehen. Der Signalempfänger kann als einteiliges Bauteil ausgebildet sein, dass sowohl einen Schall- als auch einen Licht-Signalsensor aufweist. In einer für freifahrende Haushaltsgeräte bevorzugte technische Ausgestaltung ist als Lichtsignal-Sender eine Infrarot-Sendediode vorgesehen und als Schallsignal-Sender ist vorzugsweise ein Piezosummer für den Ultraschallbereich vorgesehen. Neben dieser kostengünstigen technischen Ausführung ist weiterhin von Vorteil, dass sowohl das Schallsignal, als auch das Lichtsignal von einem Benutzer nicht wahrnehmbar ist.The at least one light signal transmitter and the at least one sound signal transmitter are preferably provided on the mobile part and the associated light signal and sound signal receivers are provided on the base part. The signal receiver can be designed as a one-piece component that has both a sound and a light signal sensor. In a technical configuration preferred for free-moving household appliances, an infrared transmitter diode is provided as the light signal transmitter and a piezo buzzer for the ultrasound range is preferably provided as the sound signal transmitter. In addition to this inexpensive technical design, it is also advantageous that both the sound signal and the light signal cannot be perceived by a user.

In einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Flächenbearbeitungssystems weist das Basisteil einen Schallsignal-Sender und das Mobilteil zum Empfang des ausgesendeten einen Schallsignals mindestens zwei in Abstand voneinander am Mobilteil angeordnete Schallsignal-Empfänger auf. Die zwei Schallsignal-Empfänger sind so weit voneinander entfernt positioniert, dass ein signifikanter Laufzeitunterschied des Schallsignals ausgewertet werden kann. Bei den regelmäßig im Haushalt anzutreffenden Raumgrößen und damit zu erwartenden Abständen zwischen Basisteil und Mobiltei kann eine ausreichend genaue Messung bereits bei Abständen unter 40cm zwischen den beiden Schallsignal-Empfängern realisiert werden.In a first variant of the surface processing system according to the invention, the base part has a sound signal transmitter and the mobile part for receiving the transmitted one sound signal has at least two sound signal receivers which are arranged at a distance from one another on the mobile part. The two sound signal receivers are positioned so far apart that a significant difference in the transit time of the sound signal can be evaluated. Given the room sizes that are regularly to be found in the household and the expected distances between the base part and the mobile unit, a sufficiently precise measurement can be achieved even at distances of less than 40 cm between the two sound signal receivers.

Alternativ kann das Mobilteil einen Schallsignal-Sender aufweisen und das Basisteil zum Empfang des ausgesendeten einen Schallsignals mindestens zwei in Abstand voneinander am Basisteil angeordnete Schallsignal-Empfänger aufweisen. Die Auswertung der Schall-Laufzeit kann dabei in dem Basisteil erfolgen und die ausgewerteten Daten werden beispielsweise über eine Funkverbindung auf das Mobilteil übertragen.Alternatively, the mobile part can have a sound signal transmitter and the base part for receiving the transmitted one sound signal can have at least two sound signal receivers arranged at a distance from one another on the base part. The sound propagation time can be evaluated in the base part and the evaluated data is transmitted to the handset, for example, via a radio link.

In den soeben beschriebenen beiden alternativen ersten Varianten ist das Mobilteil in der Lage seinen Abstand relativ zum Basisteil zu bestimmen. Hiermit ist eine Verbesserung der Fahrstrategie in der Weise möglich, dass beispielsweise das Mobilteil in vorbestimmten Abständen (Radien) um das Basisteil herumfährt. Zunehmend können die Abstände bzw. die Radien vorzugsweise kontinuierlich erweitert oder verkürzt werden.In the two alternative first variants just described, the mobile part is able to determine its distance relative to the base part. This makes it possible to improve the driving strategy in such a way that, for example, the mobile part travels around the base part at predetermined intervals (radii). The distances or the radii can preferably be continuously expanded or shortened.

In einer erweiterten Variante ist das Basisteil des Flächenbearbeitungssystems zum Aussenden vorzugsweise unterschiedlicher Schallsignale ausgebildet und weist mindestens zwei in Abstand voneinander am Basisteil angeordnete Schallsignal-Sender auf, wobei das Mobilteil zum Empfangen der mindestens zwei unterschiedlichen Schallsignale einen Schallsignal-Empfänger aufweist. Mit dieser Anordnung ist die Position des Mobilteils relativ zum Basisteil bestimmbar. Ein Abstand der beiden Schallsignal-Sender von ca. 40cm hat sich als ausreichend erwiesen, um eine hinreichend genaue Auswertung der Signalabstände zu erreichen. Um Doppeldeutigkeiten bei der Signalauswertung zu vermeiden, kann feststellbar sein, welches Signal den Empfänger zuerst erreicht. Dazu weist der Schallsignal-Empfänger bzw. die nachgeschaltete Auswerteinheit beispielsweise einen Signaldifferenzierer auf, der die vom ersten und zweiten Schallsignal-Sender ausgesendeten beiden Signale zu unterscheiden vermag.In an extended variant, the base part of the surface processing system is designed to transmit preferably different sound signals and has at least two sound signal transmitters arranged at a distance from one another on the base part, the mobile part having a sound signal receiver for receiving the at least two different sound signals. With this arrangement, the position of the handset relative to the base part can be determined. A distance of about 40 cm between the two sound signal transmitters has proven to be sufficient to achieve a sufficiently precise evaluation of the signal distances. In order to avoid ambiguities in the signal evaluation, it can be determined which signal reaches the receiver first. For this purpose, the sound signal receiver or the downstream evaluation unit has, for example, a signal differentiator which is able to distinguish between the two signals emitted by the first and second sound signal transmitters.

In einer Ausgestaltung dieser Variante ist das Mobilteil des Flächenbearbeitungssystem zum Aussenden unterschiedlicher Schallsignale ausgebildet. Die Schallsignal-Sender können Schallsignale in unterschiedlichen Frequenzen, in unterschiedlicher Zeitabfolge oder in codierter Weise aussenden. Ein zeitlicher Abstand beider Signale kann beispielsweise deutlich größer als die üblichen Laufzeiten der Schallsignale zur Abstandsmessung sein.In one embodiment of this variant, the mobile part of the surface treatment system is designed to emit different sound signals. The sound signal transmitters can emit sound signals in different frequencies, in different time sequences or in an encoded manner. A time interval between the two signals can, for example, be significantly longer than the usual transit times of the sound signals for distance measurement.

In einer weiteren Ausgestaltung dieser Variante ist das Mobilteil des Flächenbearbeitungssystem zum Aussenden unterschiedlicher Schallsignale ausgebildet und weist mindestens zwei in Abstand voneinander am Mobilteil angeordnete Schallsignal-Sender auf, wobei das Basisteil zum Empfangen der mindestens zwei unterschiedlichen Schallsignale je einen zugeordneten Schallsignal-Empfänger aufweist.In a further embodiment of this variant, the mobile part of the surface processing system is designed to emit different sound signals and has at least two sound signal transmitters arranged at a distance from one another on the mobile part, the base part each having an assigned sound signal receiver for receiving the at least two different sound signals.

Optional kann das Flächenbearbeitungssystem mit mindestens einem Lichtsignal-Sender zum Aussenden verschiedener, den mindestens zwei unterschiedlichen Schallsignalen zugeordneten Kennungen ausgebildet.Optionally, the surface processing system can be designed with at least one light signal transmitter for transmitting different identifiers assigned to the at least two different sound signals.

Um außerdem Störeinflusse aus Fremdlichtquellen oder aus fremden Geräuschen auszuschließen, kann der mindestens eine Lichtsignal-Sender und/oder der mindestens eine Schallsignal-Sender zum frequenz- oder amplitudenmodulierten oder digitalcodierten Senden ausgebildet sind. Die jeweiligen Lichtsignal- Empfänger und/oder Schallsignal-Empfänger sind auf die frequenz- oder amplitudenmodulierten oder digitalcodierten Sender abgestimmt und reagieren nur auf diese bestimmte Modulierung bzw. Codierung. Dies ermöglicht insbesondere auch den Einsatz mehrerer mobiler Einheiten in dem selben Raum vorzugsweise wenn sich mehrere mobile Einheiten eine gemeinsame Basisstation teilen.In order to also rule out interference from extraneous light sources or from extraneous noises, the at least one light signal transmitter and / or the at least one sound signal transmitter can be designed for frequency- or amplitude-modulated or digitally coded transmission. The respective light signal receivers and / or sound signal receivers are matched to the frequency- or amplitude-modulated or digitally coded transmitters and only react to this specific modulation or coding. This enables in particular the use of several mobile units in the same room, preferably if several mobile units share a common base station.

Zur Steigerung der Genauigkeit einer Abstandsmessung auf Basis der Laufdauer eines Schallsignals kann das Flächenbearbeitungssystem eine AbstandsbestimmungsVorrichtung aufweisen, die mindestens einen Sensor zur Messung von physikalischen Größen umfasst, die Einfluß auf die lokale Schallgeschwindigkeit in der Umgebung des Flächenbearbeitungssystem nehmen. Die so gemessenen physikalischen Größen sind Grundlage für Korrekturwerte, die zur Berechnung der Schall-Laufzeit in die Berechung einfließen können.To increase the accuracy of a distance measurement based on the running time of a Sound signal, the surface processing system can have a distance determination device which comprises at least one sensor for measuring physical quantities which influence the local speed of sound in the vicinity of the surface processing system. The physical quantities measured in this way are the basis for correction values that can be included in the calculation to calculate the sound propagation time.

Die Sensoren können beispielsweise zur Messung der Luftdichte, Lufttemperatur, des Luftdruckes oder der Luftfeuchtigkeit ausgebildet sein. Es sind jede Art von Sensoren sinnvoll, die physikalische Größen messen, die Einfluß auf die Schallgeschwindigkeit haben.The sensors can be designed, for example, to measure air density, air temperature, air pressure or air humidity. It makes sense to use any type of sensor that measures physical quantities that influence the speed of sound.

Alternativ oder ergänzend kann das Flächenbearbeitungssystem bzw. die Abstandsbestimmungsvorrichtung eine Kalibriereinrichtung zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit aufweisen. Bei dieser Lösung sind gesonderte oder teure Sensoren entbehrlich.Alternatively or additionally, the surface processing system or the distance determination device can have a calibration device for determining the speed of sound. With this solution, separate or expensive sensors are unnecessary.

Dabei kann die Kalibriereinrichtung zur Bestimmung der tatsächlichen Schallgeschwindigkeit auf Grundlage eines vorgegebenen Abstands von Schallsignal-Sender und Schallsignal-Empfänger in einer Parkposition des Mobilteils am Basisteil eine Messung der Schall-Laufzeit durchführen.The calibration device for determining the actual speed of sound can carry out a measurement of the sound propagation time on the basis of a predetermined distance between the sound signal transmitter and the sound signal receiver in a parking position of the handset.

Vorzugsweise ist der Kalibriereinrichtung zur Überprüfung der Funktion von Schallsignal-Sender und Schallsignal-Empfänger eine Bewertungseinheit zugeordnet, welche die auf Grundlage der Schall-Laufzeitmessung bestimmte Schallgeschwindigkeit im Vergleich mit einem vorgegebenen Schallgeschwindigkeitsbereich bewertet.The calibration device for checking the function of the sound signal transmitter and sound signal receiver is preferably assigned an evaluation unit which evaluates the sound speed determined on the basis of the sound propagation time measurement in comparison with a predetermined sound speed range.

Die oben beschriebenen Kalibriereinrichtungen können vorzugsweise eine Abstandsmessung dann durchführen, wenn das Mobilteil am Basisteil angedockt ist, d.h. wenn sich das Mobilteil zum Aufladen der Batterien bzw. Akkumulatoren oder zum Entleeren seines Staubsammelbehälters in einer definierten vorbestimmten Position an dem Basisteil befindet. In dieser vorbestimmten Position ist der exakte Abstand zwischen Schallsender und Schallempfänger bekannt und eine in dieser Parkposition stattfindende Abstandsmessung kann als Referenz für die Kalibriereinrichtungen dienen. Aus dem vorbekannten Abstand von Schallsender und Schallempfänger und der gemessenen aktuellen Laufzeit für das Schallsignal kann eine exakte lokale Schallgeschwindigkeit berechnet werden, die dann in einer Auswerteinheit als Referenz-Schallgeschwindigkeit abgespeichert und bei den weiteren Abstandsmessungen als tatsächliche Schallgeschwindigkeit herangezogen wird.The calibration devices described above can preferably carry out a distance measurement when the handset is docked to the base part, i.e. when the handset is located in a defined predetermined position on the base part for charging the batteries or accumulators or for emptying its dust collection container. In this predetermined position, the exact distance between the sound transmitter and the sound receiver is known, and a distance measurement taking place in this parking position can serve as a reference for the calibration devices. An exact local speed of sound can be calculated from the previously known distance between sound transmitter and sound receiver and the measured current transit time for the sound signal, which is then stored in an evaluation unit as a reference speed of sound and is used as the actual speed of sound in the further distance measurements.

Durch diese Art der Kalibrierung kann nicht nur die exakte lokale Schallgeschwindigkeit bestimmt werden, sondern auch die Sende- und Empfangssensoren auf ordnungsgemäße Funktion überprüft werden. Liegt die in der Parkposition gemessene Schall-Laufzeit außerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereiches, so muss von einem Defekt bei den Sende- oder Empfangssensoren ausgegangen werden.With this type of calibration, not only the exact local speed of sound can be determined, but also the transmitter and receiver sensors can be checked for proper function. If the sound transit time measured in the parking position is outside a predetermined tolerance range, then a defect in the transmission or reception sensors must be assumed.

Für eine weitere Verbesserung des Messergebnisses kann das Flächenbearbeitungssystem eine Abstandsbestimmungsvorrichtung aufweisen, die ein elektronisches Bauteil zur Bestimmung der Laufzeit des Schallsignals enthält, das ein Korrekturglied zur Berücksichtigung der Laufdauer der elektrischen Signale durch das elektronische Bauteil mit umfasst. So kann auch die zur Berechnung der Schall-Laufzeit durch das elektronische Bauteil benötigte Rechenzeit als Korrekturwert zusätzlich herangezogen werden.For a further improvement of the measurement result, the surface processing system can have a distance determination device which contains an electronic component for determining the propagation time of the sound signal, which also includes a correction element for taking the duration of the electrical signals through the electronic component. The computing time required to calculate the sound propagation time through the electronic component can also be used as a correction value.

Das Flächenbearbeitungssystem kann zur Feststellung einer direkten Signalübertagung zwischen Schallsignal-Sender und Schallsignal-Empfänger eine Auswerteinheit aufweisen, durch die eine wesentliche Signalabschwächung an dem mindestens einen Lichtsignal-Empfänger auswertbar ist. Die Schallwellen werden nämlich an Gegenständen mehr oder weniger stark reflektiert, so dass in bestimmten Fällen zu erwarten ist, dass das selbe Schallsignal vom zugeordneten Schallsignal-Empfänger mehrfach hintereinander empfangen wird. Zur Auswertung darf jedoch nur das erste empfangene Schallsignal herangezogen werden, da nur die direkte und damit die schnellste Übertragung der Schallsignale ein Maß für die kürzeste Verbindung und damit für den Abstand zwischen Basisteil und Mobilteil sein kann. Als weiteres Kriterium, um nicht direkt empfangene Schallsignale, d.h. reflektierte Schallsignale ausschließen zu können, kann der Empfang des Lichtsignals herangezogen werden. Wenn nämlich kein Lichtsignal bzw. nur ein sehr stark abgeschwächtes Lichtsignal vom Mobilteil empfangen wird, so befindet sich das Mobilteil in einem Schattenbereich, der weder von Licht noch von Schallsignalen auf direktem Weg erreichbar ist. Ein sehr stark abgeschwächtes, bzw. ein nicht vorhandenes Lichtsignal ist damit ein Entscheidungskriterium dafür, dass ein direkter Schallsignal-Empfang nicht möglich ist. Dabei kann eine Intensitätsschwelle für das empfangene Lichtsignal vorgesehen werden, um reflektiertes Licht ausschließen zu können. Insgesamt ist also eine Auswertung der Lichtsignal-Abschwächung dahingehend möglich, dass nur im direkten Sichtbereich zwischen Basisteil und Mobilteil eine Schall-Laufzeit-Messung sinnvoll ist und im Schattenbereich die Schall-Laufzeit-Messung nicht für die Navigation des Mobilteils herangezogen werden kann. Trotzdem ist nach oben beschriebener Methode der Abstandsbestimmung mittels Schall-Laufzeit-Messung eine Navigation des Mobilteils möglich. Im Schattenbereich kann das Mobilteil ohne geplanter Bahnvorgabe nach dem Zufallsprinzip fahrgesteuert werden.To determine a direct signal transmission between the sound signal transmitter and the sound signal receiver, the surface processing system can have an evaluation unit by means of which a significant signal weakening at the at least one light signal receiver can be evaluated. The sound waves are reflected more or less strongly on objects, so that in certain cases it can be expected that the same sound signal will be received several times in succession by the assigned sound signal receiver. However, only the first received sound signal may be used for evaluation, since only the direct and therefore the fastest transmission of the sound signals can be a measure of the shortest connection and thus of the distance between the base part and the handset. The reception of the light signal can be used as a further criterion in order to be able to exclude sound signals that are not received directly, ie reflected sound signals. If no light signal or only a very weak signal is received by the handset, the handset is in a shadow area that is neither directly accessible by light nor by sound signals. A very heavily weakened or non-existent light signal is therefore a decision criterion for the fact that direct sound signal reception is not possible. An intensity threshold can be provided for the received light signal in order to be able to exclude reflected light. Overall, an evaluation of the light signal attenuation is possible in such a way that a sound propagation time measurement only makes sense in the direct field of vision between the base part and the handset and the sound propagation time measurement cannot be used for navigation of the handset in the shadow region. Nevertheless, the handset can be navigated using the above-described method of determining the distance by means of sound propagation time measurement. in the In the shadow area, the handset can be randomly controlled without a planned path setting.

Um das Flächenbearbeitungssystem auch in Schattenbereichen des einen Basisteils navigieren zu können, kann mindestens ein zweites Basisteil zum Aussenden und/oder Empfangen von Schall- und/oder Lichtsignalen in Schattenbereiche des ersten Basisteils als Hilfssender vorgesehen sein.In order to be able to navigate the surface processing system also in shadow areas of the one base part, at least one second base part can be provided as an auxiliary transmitter for transmitting and / or receiving sound and / or light signals in shadow areas of the first base part.

Vorteilhafter Weise kann das mindestens eine zusätzliche Basisteil und das Mobilteil bzw. mehrere Basisteile untereinander über Funk miteinander verbunden sein.The at least one additional base part and the mobile part or a plurality of base parts can advantageously be connected to one another by radio.

In den verschiedenen Varianten der Kombinationen von Schallsignal-Sendern und Schallsignal-Empfängern an Basisteil bzw. Mobilteil kann es bei den geometrischen Auswertungen zu Unbestimmtheiten kommen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die ausgesendeten Signale nicht kodiert sind und die Abstände zwischen den Schallsignal-Sendern und Schallsignal-Empfängern nur aufgrund der Laufzeitunterschiede zweier Signale unterscheidbar sind.In the different variants of the combinations of sound signal transmitters and sound signal receivers on the base part or mobile part, the geometric evaluations can lead to uncertainties. This is the case in particular when the emitted signals are not coded and the distances between the sound signal transmitters and sound signal receivers can only be distinguished on the basis of the difference in transit time between two signals.

Die Raumorientierung des Mobilteils relativ zum Basisteil soll bestimmbar sein, wodurch auch eine Ausrichtung des Mobilteils relativ zu seiner Fahrtrichtung möglich wird. Eine tangentiale Ausrichtung des Mobilteils zu einem Schallsignal-Sender am Basisteil wird erreicht, wen der zeitliche Abstand zweier im Abstand zueinander angeordneter Schallsignal-Empfänger am Mobilteil gleich groß ist. Eine radiale Ausrichtung des Mobilteils zu einem Schallsignal-Sender am Basisteil wird erreicht, wen der zeitliche Abstand eines von zwei im Abstand zueinander angeordneter Schallsignal-Empfänger am Mobilteil am größten und eines am kleinsten ist.The spatial orientation of the handset relative to the base part should be determinable, which also enables the handset to be oriented relative to its direction of travel. A tangential alignment of the handset to a sound signal transmitter on the base part is achieved if the time interval between two sound signal receivers arranged at a distance from one another on the handset is the same. A radial alignment of the handset with a sound signal transmitter on the base part is achieved if the time interval between one of two sound signal receivers arranged at a distance from one another is greatest and one is smallest.

In insbesondere diesen Fällen ist es sinnvoll, wenn das Mobilteil zu seiner Lagebestimmung einen Drehlagesensor aufweist.In these cases in particular, it makes sense if the handset has a rotational position sensor for determining its position.

Der Drehlagesensor kann ein piezoelektrisches Gyroskop oder ein mechanischen Kreiselkompass sein. Alternativ oder ergänzend kann der Drehlagesensor Traktionsabnehmer für die Antriebsmittel, vorzugsweise für Räder des Mobilteils aufweisen.The rotational position sensor can be a piezoelectric gyroscope or a mechanical gyrocompass. Alternatively or additionally, the rotational position sensor can have traction sensors for the drive means, preferably for wheels of the handset.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der 1 bis 7 am Beispiel eines Flächenbearbeitungssystems, das einen in einem Wohnraum selbstfahrenden Reinigungsroboter aufweist, näher erläutert.The invention is based on the following 1 to 7 using the example of a surface treatment system that has a self-propelled cleaning robot in a living space, explained in more detail.

Es zeigen:

  • 1 eine schematischen Grundriss eines Raumes in dem ein erfindungsgemäßes Flächenbearbeitungssystem vorhanden ist;
  • 2 eine schematische Darstellung der Steuerungskomponenten für das erfindungsgemäße Flächenbearbeitungssystem;
  • 3a,b eine schematische Darstellung des zeitlichen Ablaufs der gesendeten Licht- und Schallsignale;
  • 4 eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Flächenbearbeitungssystems, dessen Basis einen Schallsignal-Sender und dessen Mobilteil einen Schallsignal-Empfänger und einen Drehlagesensor aufweist;
  • 4a eine Fahrstrategie für das Mobilteil bei der ersten Variante nach 4;
  • 5 eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Flächenbearbeitungssystems, dessen Basis einen Schallsignal-Sender und dessen Mobilteil zwei in einem festen Abstand voneinander angeordnete Schallsignal-Empfängern aufweist;
  • 6 eine dritte Variante eines erfindungsgemäßen Flächenbearbeitungssystems, dessen Basis zwei in einem festen Abstand voneinander angeordnete Schallsignal-Sender und dessen Mobilteil einen Schallsignal-Empfänger aufweist;
  • 7 eine vierte Variante eines erfindungsgemäßen Flächenbearbeitungssystems, dessen Basis zwei in einem festen Abstand voneinander angeordnete Schallsignal-Sender und dessen Mobilteil zwei zugeordnete, in einem festen Abstand voneinander angeordnete Schallsignal-Empfänger aufweist;
Show it:
  • 1 a schematic floor plan of a room in which a surface processing system according to the invention is present;
  • 2nd a schematic representation of the control components for the surface treatment system according to the invention;
  • 3a, b a schematic representation of the time sequence of the transmitted light and sound signals;
  • 4th a first variant of a surface processing system according to the invention, the base of which has a sound signal transmitter and the mobile part of which has a sound signal receiver and a rotational position sensor;
  • 4a a driving strategy for the handset in the first variant 4th ;
  • 5 a second variant of a surface processing system according to the invention, the base of which has a sound signal transmitter and the mobile part of which has two sound signal receivers arranged at a fixed distance from one another;
  • 6 a third variant of a surface processing system according to the invention, the base of which has two sound signal transmitters arranged at a fixed distance from one another and the mobile part of which has a sound signal receiver;
  • 7 a fourth variant of a surface processing system according to the invention, the base of which has two sound signal transmitters arranged at a fixed distance from one another and the mobile part of which has two assigned sound signal receivers arranged at a fixed distance from one another;

Ein in 1 schematisch im Grundriss dargestellter Wohnraum 1 ist von Wänden 2 begrenzt. Der Wohnraum 1 enthält eine Anzahl von Einrichtungsgegenständen, die Zusammenhang mit dem Flächenbearbeitungssystem als beispielhafte Hindernisse 3a und 3b bezeichnet sind. An einer Seitenwand 4 des Wohnraumes 1 ist ein Bassteil 5 aufgestellt. Ein selbstfahrendes Mobilteil 6 ist dem Basisteil 5 zugeordnet und kann sich autonom im Wohnraum 1 über die Bodenflächen bewegen, um diese zu reinigen. Ausgehend von einem am Basisteil 5 befindlichen Ursprung 7 spannt sich zur Bestimmung der momentanen Position des Mobilteils 6 ein gedachtes Koordinatensystem in den Wohnraum 1. Das selbstfahrende Mobilteil 6 steht über Licht-, Schall-, und optional Funksignale mit dem Basisteil 5 in Verbindung.An in 1 schematically shown living space in the floor plan 1 is off walls 2nd limited. The living room 1 contains a number of furnishings related to the surface treatment system as exemplary obstacles 3a and 3b are designated. On a side wall 4th of the living space 1 is a bass part 5 set up. A self-driving handset 6 is the base part 5 assigned and can be autonomous in the living space 1 Move over the floor surfaces to clean them. Starting from one on the base part 5 located origin 7 tensions to determine the current position of the handset 6 a thought coordinate system in the living space 1 . The self-driving handset 6 stands above light, sound, and optionally radio signals with the base part 5 in connection.

Die erforderlichen Steuerungskomponenten für das Basisteil 5 und das Mobilteil 6 sind in 2 schematisch dargestellt. Das Mobilteil 6 weist ein Gehäuse 8 auf, in dem die Antriebsmittel 9 untergebracht sind. Die Antriebsmittel 9 weisen drehbar gelagerte Räder 10 auf, die über einen elektrischen Motor 11 drehantreibbar sind. Die Motoren 11 sind mit einer elektronischen Fahrsteuerung 12 verbunden, in der eine geeignete Navigationsstrategie programmtechnisch hinterlegt ist. Zur Bestimmung des Abstandes eines mobilen Bezugspunktes 13 am Mobilteil 6 zu einem festen Bezugspunkt 14 (Ursprung 7) am Basisteil 4 ist die Fahrsteuerung 12 mit einer Abstandsbestimmungsvorrichtung 15 verbunden. Die Abstandsbestimmungsvorrichtung 15 errechnet den Abstand zwischen mobilem Bezugspunkt 13 und dem festen Bezugspunkt 14 des Basisteils 4. Dazu ist der Abstandsbestimmungsvorrichtung 15 ein Zeitgeber 16 zugeordnet. An den Zeitgeber 16 sind ein Lichtsignal-Empfänger 17 und ein Schallsignal-Empfänger 18 angeschlossen.The necessary control components for the base part 5 and the handset 6 are in 2nd shown schematically. The handset 6 has a housing 8th on where the drive means 9 are accommodated. The drive means 9 have rotatably mounted wheels 10th on that via an electric motor 11 are drivable. The motors 11 are with an electronic drive control 12th connected in which a suitable navigation strategy is stored in the program. To determine the distance of a mobile reference point 13 on the handset 6 to a fixed point of reference 14 (Origin 7 ) on the base part 4th is the driving control 12th with a distance determining device 15 connected. The distance determining device 15 calculates the distance between the mobile reference point 13 and the fixed reference point 14 of the base part 4th . This is the distance determination device 15 a timer 16 assigned. To the timer 16 are a light signal receiver 17th and a sound signal receiver 18th connected.

Der Lichtsignal-Empfänger 17 dient dazu, ein von dem Basisteil 5 von einem Lichtsignal-Sender 19 ausgesandtes Lichtsignal zu detektieren. Der Schallsignal-Empfänger 18 dient dazu, ein von dem Basisteil 5 von einem Schallsignal-Sender 20 ausgesandtes Schallsignal zu detektieren. Zur Ansteuerung des Lichtsignal-Senders 19 und des Schallsignal-Senders 20 weist das Basisteil 5 eine Sendesteuerung 21 auf. In einer Ausgestaltung ist die Sendesteuerung 21 über eine am Basisteil 5 angebrachte erste Antenne 22 und über eine am Mobilteil 6 angebrachte zweite Antenne 23 zum Austausch von Informationen über Funk verbunden.The light signal receiver 17th serves one of the base part 5 from a light signal transmitter 19th emitted light signal to detect. The sound signal receiver 18th serves one of the base part 5 from a sound signal transmitter 20 emitted sound signal to detect. To control the light signal transmitter 19th and the sound signal transmitter 20 points the base part 5 a transmission control 21 on. In one embodiment, the transmission control 21 over one at the base part 5 attached first antenna 22 and one on the handset 6 attached second antenna 23 connected to exchange information via radio.

Die 3a zeigt ein erfindungsgemäßes Flächenbearbeitungssystem, dessen Basis 5 den Schallsignal-Sender 20 und den Lichtsignal-Sender 19 aufweist. Das Mobilteil 6 weist den Schallsignal-Empfänger 18 und den Lichtsignal-Empfänger 17 auf. Der am Basisteil 5 vorgesehene Lichtsignal-Sender 19 sendet zum Zeitpunkt t0 ein Lichtsignal und ein Schall-Signal aus. Das Lichtsignal wird im Rahmen der Erfindung nahezu gleichzeitig mit dem Aussenden von dem Lichtsignal-Empfänger 17 wahrgenommen und der schematisch dargestellte Zeitgeber 16 gestartet. Am Basisteil 5 wird vorzugsweise zeitgleich mit dem Aussenden des Lichtsignals ein Schallsignal über den Schallsignal-Sender 20 ausgesendet. Da die Schall-Laufzeit wesentlich geringer als die Lichtgeschwindigkeit ist, erreicht das Schallsignal das Mobilteil 6 später als das Lichtsignal und zwar mit einer Verzögerung Δt. Mit dem Moment in dem der Schallsignal-Empfänger 18 das Schallsignal wahrgenommen wird (3b), hält der Zeitgeber 16 die Zeitmessung an und übergibt das Messergebnis (Δt) an die Abstandsbestimmungsvorrichtung 15. Die Abstandsbestimmungsvorrichtung 15 ermittelt in Abhängigkeit der geometrischen und konstruktiven Randbedingungen einen Abstand A des mobilen Bezugspunktes 13 am Mobilteil 6 von dem festen Bezugspunktes 14 des Basisteils 5.The 3a shows an inventive surface processing system, the basis 5 the sound signal transmitter 20 and the light signal transmitter 19th having. The handset 6 assigns the sound signal receiver 18th and the light signal receiver 17th on. The one on the base part 5 provided light signal transmitter 19th sends at the time t 0 a light signal and a sound signal. In the context of the invention, the light signal is emitted almost simultaneously with the light signal receiver 17th perceived and the schematically represented timer 16 started. On the base part 5 is preferably a sound signal via the sound signal transmitter simultaneously with the emission of the light signal 20 sent out. Since the sound propagation time is significantly less than the speed of light, the sound signal reaches the handset 6 later than the light signal and with a delay Δt . With the moment the sound signal receiver 18th the sound signal is perceived ( 3b) , the timer stops 16 the time measurement and transfers the measurement result ( Δt ) to the distance determining device 15 . The distance determining device 15 determines a distance A of the mobile reference point depending on the geometric and constructive boundary conditions 13 on the handset 6 from the fixed reference point 14 of the base part 5 .

In einer ersten Variante gemäß 4 errechnet sich der Abstand A ausgehend von der gemessenen Zeit Δt unter Berücksichtigung der Schallgeschwindigkeit aus dem sich aus der Schall-Laufzeitmessung ergebenden Radius r. Auf Grundlage des Radius r und der konstruktiv vorgegebenen Distanz d zwischen Schallsignal-Empfänger 18 und mobilem Bezugspunkt 13 wird mit Berücksichtigung der vom Drehlagesensor 24 gemessenen Winkellage β des Mobilteils 6 der Abstand A berechnet.According to a first variant 4th distance A is calculated based on the measured time Δt taking into account the speed of sound from the radius r. Based on the radius r and the design distance d between the sound signal receiver 18th and mobile reference point 13 is taking into account that of the rotary position sensor 24th measured angular position β of the handset 6 the distance A is calculated.

Eine einfache Navigation des Mobilteils 6 wird beispielsweise wie in 4a dargestellt, dadurch ermöglicht, dass die Fahrsteuerung 12 das Mobilteil 6 unter Einhaltung eines festen Abstands A bzw. Radius r auf einer Kreisbahn um das Basisteil 5 bewegen läst, entweder bis das Mobilteil 6 an einem Hindernis anstößt, oder bis der Drehlagesensor eine Drehung bis maximal 360° für das Mobilteil 6 ermittelt hat. Nachdem das Basisteil 5 z.B. einmal umrundet bzw. der Kreisbogenabschnitt zwischen zwei Hindernissen 3a und 3b abgefahren wurde, wird ein anderer bspw. größerer Radius r als ein Sollwert vorgegeben. Das Mobilteil 6 bewegt sich dann auf einem größerem Radius r mit einem entsprechend größerem Abstand A auf einer Kreisbahn um das Basisteil 5. Das Mobilteil 6 kann sich aber auch spiralförmig um das Basisteil 5 bewegen, wobei die Drehung des Mobilteils wesentlich mehr als 360° beträgt, d.h. vorzugsweise ein Vielfaches davon ist.Easy navigation of the handset 6 for example as in 4a shown, thereby enabling the driving control 12th the handset 6 while maintaining a fixed distance A or radius r on a circular path around the base part 5 leaves until either the handset 6 hits an obstacle, or until the rotating position sensor rotates the handset up to a maximum of 360 ° 6 has determined. After the base part 5 eg circled once or the circular arc section between two obstacles 3a and 3b a different radius r, for example, is specified as a setpoint. The handset 6 then moves on a larger radius r with a correspondingly larger distance A on a circular path around the base part 5 . The handset 6 can also spiral around the base part 5 move, the rotation of the handset is significantly more than 360 °, that is preferably a multiple thereof.

In einer zweiten Variante gemäß 5 errechnet sich der Abstand A auf Basis zweier Messungen. Das vom Schallsignal-Sender 20 ausgesendete Schallsignal wird von zwei getrennten Schallsignal-Empfängern 18a und 18b empfangen. Aus den verschiedenen Zeitmessungen ergeben sich für den Abstand zwischen Schallsignal-Sender 20 und Schallsignal-Empfänger 18a der Radius r1 und für den Abstand zwischen Schallsignal-Sender 20 und Schallsignal-Empfänger 18b der Radius r2. Aus den Radien r1 und r2, sowie den konstruktiv vorgegebenen Abstand d1 des Schallsignal-Empfänger 18a vom mobilen Bezugspunkt 13 und dem Abstand d2 des Schallsignal-Empfänger 18b vom mobilen Bezugspunkt 13 läst sich der Abstand A des mobilen Bezugspunkts 13 von dem festen Bezugspunkt 14 am Basisteil 5 und die räumliche Lage des Mobilteils 6 ermitteln. Ergänzend kann zur Vermeidung von Doppeldeutigkeiten in der Lageposition das Mobilteil 6 weiterhin den Drehlagesensor 24 aufweisen, um die räumliche Lage des Mobilteils 6 zweifelsfrei zu bestimmen.According to a second variant 5 distance A is calculated based on two measurements. That from the sound signal transmitter 20 Sound signal is emitted by two separate sound signal receivers 18a and 18b receive. The various time measurements show the distance between the sound signal transmitter 20 and sound signal receiver 18a the radius r 1 and for the distance between the sound signal transmitter 20 and sound signal receiver 18b the radius r 2 . From the radii r 1 and r 2, and the design distance d 1 of the sound signal receiver 18a from the mobile reference point 13 and the distance d 2 of the sound signal receiver 18b from the mobile reference point 13 distance A of the mobile reference point can be 13 from the fixed reference point 14 on the base part 5 and the spatial position of the handset 6 determine. In addition, the handset can be used to avoid ambiguities in the position 6 continue the rotation position sensor 24th have to the spatial location of the handset 6 to be determined beyond doubt.

In einer dritten Variante gemäß 6 errechnet sich der Abstand A auf Basis zweier Messungen. Das von einem ersten Schallsignal-Sender 20a und einem zweiten Schallsignal-Sender 20b ausgesendeten unterschiedlichen Schallsignale werden von einem Schallsignal-Empfänger 18 empfangen. Aus den verschiedenen Zeitmessungen ergeben sich für den Abstand zwischen dem ersten Schallsignal-Sender 20a und dem Schallsignal-Empfänger 18 der Radius r1 und für den Abstand zwischen dem zweiten Schallsignal-Sender 20b und dem Schallsignal-Empfänger 18 der Radius r2. Aus den Radien r1 und r2, sowie den konstruktiv vorgegebenen Abstand d1 des ersten Schallsignal-Senders 20a vom festen Bezugspunkt 14 und dem Abstand d2 des zweiten Schallsignal-Senders 20b vom festen Bezugspunkt 14 läst sich der Abstand A des mobilen Bezugspunkts 13 von dem festen Bezugspunkt 14 am Basisteil 5 und die räumliche Lage des Mobilteils 6 ermitteln. Ergänzend kann zur Vermeidung von Doppeldeutigkeiten in der Lageposition das Mobilteil 6 weiterhin den Drehlagesensor 24 aufweisen, um die räumliche Lage des Mobilteils 6 zweifelsfrei zu bestimmen.According to a third variant 6 distance A is calculated based on two measurements. That from a first sound signal transmitter 20a and a second sound signal transmitter 20b Different sound signals are emitted by a sound signal receiver 18th receive. The different time measurements show the distance between the first sound signal transmitter 20a and the sound signal receiver 18th the radius r 1 and for the distance between the second sound signal transmitter 20b and the sound signal receiver 18th the radius r 2 . From the radii r 1 and r 2, and the design distance d 1 of the first sound signal transmitter 20a from the fixed reference point 14 and the distance d 2 of the second sound signal transmitter 20b from the fixed reference point 14 distance A of the mobile reference point can be 13 from the fixed reference point 14 on the base part 5 and the spatial position of the handset 6 determine. In addition, the handset can be used to avoid ambiguities in the position 6 continue the rotation position sensor 24th have to the spatial location of the handset 6 to be determined beyond doubt.

In einer vierten Variante gemäß 7 errechnet sich der Abstand A auf Basis zweier Messungen. Das von einem ersten Schallsignal-Sender 20a ausgesendete Schallsignal wird von einem zugeordneten ersten Schallsignal-Empfänger 18a empfangen. Das von einem zweiten Schallsignal-Sender 20b ausgesendeten vom ersten Schallsignal unterschiedliche zweite Schallsignal wird von einem zugeordneten zweiten Schallsignal-Empfänger 18b empfangen. Aus den verschiedenen Zeitmessungen ergeben sich für den Abstand zwischen dem ersten Schallsignal-Sender 20a und dem ersten Schallsignal-Empfänger 18a der Radius r1 und für den Abstand zwischen dem zweiten Schallsignal-Sender 20b und dem zweiten Schallsignal-Empfänger 18b der Radius r2. Aus den Radien r1 und r2, sowie den konstruktiv vorgegebenen Abstand D1 des ersten Schallsignal-Senders 20a vom festen Bezugspunkt 14 und dem Abstand D2 des zweiten Schallsignal-Senders 20b vom festen Bezugspunkt 14, sowie den konstruktiv vorgegebenen Abstand d1 des ersten Schallsignal-Empfänger 18a vom mobilen Bezugspunkt 13 und dem Abstand d2 des zweiten Schallsignal-Empfänger 18b vom mobilen Bezugspunkt 13 lässt sich der Abstand A des mobilen Bezugspunkts 13 von dem festen Bezugspunkt 14 am Basisteil 5 und die räumliche Lage des Mobilteils 6 ermitteln. Senden die beiden Schallsignal-Sender 20a und 20 b unterschiedliche Signale, kann eine ergänzende Bestimmung der Lageposition das Mobilteil 6 mittels des Drehlagesensors 24 entfallen, da die gesendeten Signalen eindeutig dem jeweiligen Schallsignal-Empfänger 18a oder 18b zugeordnet werden können.According to a fourth variant 7 distance A is calculated based on two measurements. That from a first sound signal transmitter 20a emitted sound signal is from an assigned first sound signal receiver 18a receive. That from a second sound signal transmitter 20b The second sound signal transmitted from the first sound signal is transmitted by an assigned second sound signal receiver 18b receive. The different time measurements show the distance between the first sound signal transmitter 20a and the first sound signal receiver 18a the radius r 1 and for the distance between the second sound signal transmitter 20b and the second sound signal receiver 18b the radius r 2 . From the radii r 1 and r 2 and the design distance D 1 of the first sound signal transmitter 20a from the fixed reference point 14 and the distance D 2 of the second sound signal transmitter 20b from the fixed reference point 14 , and the structurally predetermined distance d 1 of the first sound signal receiver 18a from the mobile reference point 13 and the distance d 2 of the second sound signal receiver 18b from the mobile reference point 13 the distance A of the mobile reference point 13 from the fixed reference point 14 on the base part 5 and the spatial position of the handset 6 determine. Send the two sound signal transmitters 20a and 20 b different signals, a supplementary determination of the position of the handset 6 by means of the rotation position sensor 24th omitted, since the signals sent clearly to the respective sound signal receiver 18a or 18b can be assigned.

Claims (22)

Flächenbearbeitungssystem mit mindestens einem feststehenden Basisteil (5) und einem durch Antriebsmittel (9) selbstfahrenden Mobilteil (6), das auf Grundlage eines Messergebnisses einer auf das Basisteil (5) bezogenen Abstandsbestimmung in einer Fläche navigierbar ist, wobei einer Abstandsbestimmungsvorrichtung (15) mindestens ein Lichtsignal-Sender (19), und mindestens ein Schallsignal-Sender (20) zugeordnet ist, welche ausgesendeten Signale von zugeordneten Lichtsignal-(17) und Schallsignal-Empfängern (18) aufnehmbar sind, zum Ansteuern eines Zeitgebers (16), auf dessen Grundlage die Laufzeit des Schallsignals messbar und der Abstand von Mobilteil (6) und Basisteil (5) unter Berücksichtigung der Schallgeschwindigkeit bestimmbar ist, wobei der Zeitgeber (16) zur Durchführung der Laufzeitmessung durch das vom Lichtsignal-Empfänger (17) empfangene Lichtsignal auslösbar und durch das vom Schallsignal-Empfänger (18) empfangene Schallsignal anhaltbar ist und der auf Grundlage der gemessenen Laufzeit bestimmte Abstand von Mobilteil (6) zu Basisteil (5) eine Eingangsgröße bildet, die einer Steuerungseinheit für die Antriebsmittel (9) des Mobilteils (6) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtsignal-Sender (19) und der mindestens eine Schallsignal-Sender (20) an dem Basisteil (5) und die zugeordneten Lichtsignal- (17) und Schallsignal-Empfänger (18) am Mobilteil (6) vorgesehen sind.Surface processing system with at least one fixed base part (5) and a mobile part (6) which is self-propelled by drive means (9) and which can be navigated in a surface based on a measurement result of a distance determination based on the base part (5), at least one distance determination device (15) Light signal transmitter (19), and at least one sound signal transmitter (20) is assigned, which emitted signals can be received by assigned light signal (17) and sound signal receivers (18), for driving a timer (16), on the basis thereof the transit time of the sound signal can be measured and the distance between the handset (6) and base part (5) can be determined taking into account the speed of sound, the timer (16) for carrying out the transit time measurement being triggered by the light signal received by the light signal receiver (17) and by the sound signal received by the sound signal receiver (18) can be stopped and is measured on the basis of the en runtime determined distance from the handset (6) to the base part (5) forms an input variable that can be fed to a control unit for the drive means (9) of the handset (6), characterized in that the at least one light signal transmitter (19) and the at least one sound signal transmitter (20) on the base part (5) and the associated light signal (17) and sound signal receivers (18) are provided on the mobile part (6). Flächenbearbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtsignal-Sender (19) und der mindestens eine Schallsignal-Sender (20) zum zeitversetzten Starten des Aussendens ihrer Signale in einem vorgegebenen Zeitabstand ansteuerbar sind.Surface treatment system according to Claim 1 , characterized in that the at least one light signal transmitter (19) and the at least one sound signal transmitter (20) can be controlled at a predetermined time interval for starting the transmission of their signals with a time delay. Flächenbearbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtsignal-Sender (19) und der mindestens eine Schallsignal-Sender (20) zum zeitgleichen Starten des Aussendens ihre Signale ansteuerbar sind.Surface treatment system according to Claim 1 , characterized in that the at least one light signal transmitter (19) and the at least one sound signal transmitter (20) for the simultaneous starting of the transmission of their signals can be controlled. Flächenbearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (5) einen Schallsignal-Sender (20) aufweist und das Mobilteil (6) zum Empfang des ausgesendeten einen Schallsignals mindestens zwei in Abstand voneinander am Mobilteil (6) angeordnete Schallsignal-Empfänger (18a, 18b) aufweist.Area processing system according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the base part (5) has a sound signal transmitter (20) and the mobile part (6) for receiving the transmitted one sound signal has at least two sound signal receivers (18a, 18b) arranged at a distance from one another on the mobile part (6) . Flächenbearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil (6) einen Schallsignal-Sender (20) aufweist und das Basisteil (5) zum Empfang des ausgesendeten einen Schallsignals mindestens zwei in Abstand voneinander am Basisteil (5) angeordnete Schallsignal-Empfänger (18a, 18b) aufweist.Area processing system according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the mobile part (6) has a sound signal transmitter (20) and the base part (5) for receiving the transmitted one sound signal has at least two sound signal receivers (18a, 18b) arranged at a distance from one another on the base part (5) . Flächenbearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (5) zum Aussenden unterschiedlicher Schallsignale mindestens zwei in Abstand voneinander am Basisteil (5) angeordnete Schallsignal-Sender (20a, 20b) aufweist und das Mobilteil (6) zum Empfangen der mindestens zwei unterschiedlichen Schallsignale je einen zugeordneten Schallsignal-Empfänger (18a, 18b) aufweist.Area processing system according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the base part (5) for transmitting different sound signals has at least two sound signal transmitters (20a, 20b) arranged at a distance from one another on the base part (5) and the mobile part (6) for receiving the at least two different ones Sound signals each have an assigned sound signal receiver (18a, 18b). Flächenbearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil (6) zum Aussenden unterschiedlicher Schallsignale mindestens zwei in Abstand voneinander am Mobilteil (6) angeordnete Schallsignal-Sender (20a, 20b) aufweist und das Basisteil (5) zum Empfangen der mindestens zwei unterschiedlichen Schallsignale je einen zugeordneten Schallsignal-Empfänger (18a, 18b) aufweist.Area processing system according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the mobile part (6) for transmitting different sound signals has at least two sound signal transmitters (20a, 20b) arranged at a distance from one another on the mobile part (6) and the base part (5) for receiving the at least two different sound signals each assigned one Sound signal receiver (18a, 18b). Flächenbearbeitungssystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtsignal-Sender (19) zum Aussenden verschiedener, den mindestens zwei unterschiedlichen Schallsignalen zugeordneten Kennungen ausgebildet ist.Surface treatment system according to Claim 6 or 7 , characterized in that the at least one light signal transmitter (19) is designed to emit different identifiers assigned to the at least two different sound signals. Flächenbearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Lichtsignal-Sender (19) und/oder der mindestens eine Schallsignal-Sender (20) zum frequenz- oder amplitudenmodulierten oder digitalcodierten Senden ausgebildet sind.Area processing system according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the at least one light signal transmitter (19) and / or the at least one sound signal transmitter (20) are designed for frequency or amplitude modulated or digitally coded transmission. Flächenbearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsbestimmungsvorrichtung (15) mindestens einen Sensor zur Messung von physikalischen Größen aufweist, die Einfluss auf die lokale Schallgeschwindigkeit in der Umgebung des Flächenbearbeitungssystem nehmen.Area processing system according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the distance determination device (15) has at least one sensor for measuring physical quantities which influence the local speed of sound in the vicinity of the surface processing system. Flächenbearbeitungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor zur Messung der Luftdichte, Lufttemperatur, des Luftdruckes oder der Luftfeuchtigkeit ausgebildet ist.Surface treatment system according to Claim 10 , characterized in that the at least one sensor is designed to measure the air density, air temperature, air pressure or air humidity. Flächenbearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsbestimmungsvorrichtung (15) eine Kalibriereinrichtung zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit aufweist.Area processing system according to one of the Claims 1 to 11 , characterized in that the distance determining device (15) has a calibration device for determining the speed of sound. Flächenbearbeitungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibriereinrichtung zur Bestimmung der tatsächlichen Schallgeschwindigkeit auf Grundlage eines vorgegebenen Abstands von Schallsignal-Sender (20) und Schallsignal-Empfänger (18) in einer Parkposition des Mobilteils (6) am Basisteil (5) eine Messung der Schall-Laufzeit in der Parkposition durchführt.Surface treatment system according to Claim 12 , characterized in that the calibration device for determining the actual speed of sound on the basis of a predetermined distance between the sound signal transmitter (20) and sound signal receiver (18) in a parking position of the mobile part (6) on the base part (5) measures the sound propagation time performs in the parking position. Flächenbearbeitungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibriereinrichtung zur Überprüfung der Funktion von Schallsignal-Sender (20) und Schallsignal-Empfänger (18) eine Bewertungseinheit zugeordnet ist, welche die auf Grundlage der Schall-Laufzeitmessung bestimmte Schallgeschwindigkeit im Vergleich mit einem vorgegebenen Schallgeschwindigkeitsbereich bewertet.Surface treatment system according to Claim 13 , characterized in that the calibration device for checking the function of the sound signal transmitter (20) and sound signal receiver (18) is assigned an evaluation unit which evaluates the sound speed determined on the basis of the sound propagation time measurement in comparison with a predetermined sound speed range. Flächenbearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsbestimmungsvorrichtung (15) ein elektronisches Bauteil zur Bestimmung der Laufzeit des Schallsignals aufweist, das ein Korrekturglied zur Berücksichtigung der Laufdauer der elektrischen Signale durch das elektronische Bauteil umfasst.Area processing system according to one of the Claims 1 to 14 , characterized in that the distance determining device (15) has an electronic component for determining the transit time of the sound signal, which comprises a correction element for taking into account the duration of the electrical signals through the electronic component. Flächenbearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsbestimmungsvorrichtung (15) zur Feststellung einer direkten Signalübertragung zwischen Schallsignal-Sender (20) und Schallsignal-Empfänger (18) eine Auswerteinheit aufweist, durch die eine wesentliche Signalabschwächung an dem mindestens einen Lichtsignal-Empfänger (17) auswertbar ist.Area processing system according to one of the Claims 1 to 15 , characterized in that the distance determining device (15) for determining a direct signal transmission between sound signal transmitter (20) and sound signal receiver (18) has an evaluation unit by means of which a significant signal weakening at the at least one light signal receiver (17) can be evaluated . Flächenbearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil (6) zu seiner Lagebestimmung einen Drehlagesensor (24) aufweist.Area processing system according to one of the Claims 1 to 16 , characterized in that the mobile part (6) has a rotational position sensor (24) for determining its position. Flächenbearbeitungssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehlagesensor (24) ein piezoelektrisches Gyroskop oder einen mechanischen Kreiselkompass aufweist.Surface treatment system according to Claim 17 , characterized in that the rotational position sensor (24) has a piezoelectric gyroscope or a mechanical gyrocompass. Flächenbearbeitungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehlagesensor (24) Traktionsabnehmer für die Antriebsmittel (9), vorzusgweise für Räder (10) des Mobilteils (6) aufweist.Surface treatment system according to Claim 18 , characterized in that the rotational position sensor (24) has traction consumers for the drive means (9), preferably for wheels (10) of the handset (6). Flächenbearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweites Basisteil (5b) zum Aussenden und/oder Empfangen von Schall- und/oder Lichtsignalen in Schattenbereiche des ersten Basisteils (5a) als Hilfssender vorgesehen ist.Area processing system according to one of the Claims 1 to 19th , characterized in that at least one second base part (5b) is provided as an auxiliary transmitter for transmitting and / or receiving sound and / or light signals in shadow areas of the first base part (5a). Flächenbearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Basisteil (5) und das Mobilteil (6) bzw. mehrere Basisteile (5a, 5b) untereinander zusätzlich über Funk miteinander verbunden sind.Area processing system according to one of the Claims 1 to 20 , characterized in that the at least one base part (5) and the mobile part (6) or a plurality of base parts (5a, 5b) are additionally connected to one another by radio. Flächenbearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil (6) ein selbstfahrendes Flächenreinigungsgerät, vorzugsweise ein Saugroboter, ein Feuchtreinigungsroboter, ein Wischroboter, ein Polierroboter oder ein Fenster- bzw. Fliesenreinigungsroboter ist.Area processing system according to one of the Claims 1 to 21 , characterized in that the mobile part (6) is a self-propelled surface cleaning device, preferably a vacuum robot, a wet cleaning robot, a wiping robot Polishing robot or a window or tile cleaning robot.
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