DE102005013247A1

DE102005013247A1 - Roboterreiniger-Koordinatenkompensationsverfahren und Roboterreiniger-System unter Verwendung desselben

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Publication number: DE102005013247A1
Application number: DE102005013247A
Authority: DE
Inventors: Jeong-Gon Song; Sam-Jong Jeung; Ki-Man Kim; Ju-Sang Lee; Jang-Youn Ko; Kwang-Soo Lim
Original assignee: Samsung Gwangju Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2005-03-22
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2025-03-23
Also published as: KR20060032305A; RU2283750C1; CN1330274C; FR2876466A1; US20060076039A1; GB0505977D0; US7438766B2; FR2876466B1; GB2419190B8; AU2005201156A1; NL1028573C2; CN1759797A; SE527564C2; AU2005201156B2; KR100600487B1; DE102005013247B4; JP4142021B2; SE0500598L; GB2419190A8; JP2006110322A

Abstract

Ein Koordinatenkompensationsverfahren eines Roboterreinigers unter Verwendung eines Winkelsensors kompensiert Koordinaten des Roboterreinigers in Bezug auf absolute Koordinaten einer Wiederaufladestation, um ein Verfolgen eines Pfads durch den Roboterreiniger zu verbessern. Der Roboterreiniger ist bei der Wiederaufladestation in einem Standby-Mode und bewegt sich zu einem Operationsbereich, um eine vorgegebene Arbeit durchzuführen. Der Roboterreiniger hört auf ein Bestimmen eines akkumulativen Winkels hin, der ein vorbestimmtes Maß übersteigt, mit der vorgegebenen Arbeit auf und kehrt zur Wiederaufladestation zurück. Aktuelle Koordinaten des Roboterreinigers werden mit Referenzkoordinaten der Wiederaufladestation ausgerichtet, und der Roboterreiniger bewegt sich zu einer vorherigen Stelle, wo er vor einer Rückkehr zur Wiederaufladestation war, und nimmt die Arbeit von dort an wieder auf, wo er mit ihr aufhörte.

Description

Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2004-81200, eingereicht am 12. Oktober 2004 beim Koreanischen Amt für Geistiges Eigentum, von welcher die Offenbarung hierin durch Bezugnahme enthalten ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Roboterreiniger für einen automatischen Betrieb, und insbesondere ein Koordinatenkompensationsverfahren für einen automatischen Roboterreiniger.
Ein Roboterreiniger bestimmt allgemein den Sollbereich eines Reinigungsbetriebs bzw. einer Reinigungsoperation unter Verwendung von Sensoren, wie beispielsweise eines Ultraschallsensors, der an einem Hauptkörper angebracht ist, oder gemäß einer Informationseingabe durch einen Anwender. Der Roboterreiniger plant dann den effizientesten Pfad für einen Reinigungsbetrieb. Gemäß diesem Plan läuft der Roboterreiniger und treibt einen Staubsaugerteil an, um Staub vom Boden hereinzuziehen.
Eine Art zum Bewegen eines solchen Roboterreinigers entlang einem geplanten Pfad besteht darin, dass der Roboterreiniger die aktuelle Lokalisierung unter Verwendung eines absoluten Koordinatensystems berechnet. Ein weiteres Verfahren besteht darin, dass der Roboterreiniger basierend auf einem relativen Koordinatensystem unter Verwendung eines Laufabstands und eines Drehwinkels in Bezug auf eine Referenzstelle des Reinigungsbereichs läuft.
Gemäß einem Beispiel, bei welchem das absolute Koordinatensystems verwendet wird, fängt ein Roboterreiniger durch eine CCD-Kamera die Bilder von Objekten an der Decke, wie beispielsweise von einer Deckenlampe oder von Lokalisierungserkennungsmarkierungen, die separat an der Decke installiert sein können, ein und erfasst demgemäß seine aktuelle Lokalisierung basierend auf den eingefangenen Bildern. Ein Verwenden der CCD-Kamera führt jedoch zu dem Problem hoher Kosten, weil es erfordert, dass das System eine große Menge an Daten schnell verarbeitet.
Gemäß einem Beispiel, bei welchem das relative Koordinatensystems verwendet wird, ist ein Roboterreiniger mit einem Laufabstandssensor und einem Winkelsensor ausgestattet, die einen Drehwinkel des Roboterreinigers erfassen können. Ein Codierer wird allgemein als der Laufabstandssensor verwendet, um eine Anzahl von Umdrehungen der Räder zu erfassen, und ein Gyro-Sensor bzw. Kreiselsensor, der einen relativen Winkel erfassen kann, wird allgemein als der Winkelsensor verwendet. Eine Steuerung ist einfach, wenn der Gyro-Sensor verwendet wird, weil sich der Roboterreiniger um einen genauen Winkel drehen kann, wie es erwünscht ist. Jedoch hat ein solcher Gyro-Sensor für gewöhnlich einen Erfassungsfehler im Bereich von 5% bis 10%, und ein Problem tritt dann auf, wenn der Roboterreiniger eine Drehoperation wiederholt, weil sich der Erfassungsfehler akkumuliert. Als Ergebnis kann der Roboterreiniger dem geplanten Pfad nicht genau folgen.
1 zeigt auf eine eher übertriebene Weise den Laufpfad des Roboterreinigers, der aufgrund eines Erfassungsfehlers des Gyro-Sensors vom geplanten Pfad abweicht. Ein Roboterreiniger 1 beginnt ab dem Startpunkt S und läuft, wie es berechnet ist, geradeaus zur Stelle A. Unter Verwendung des Gyro-Sensors dreht sich der Roboterreiniger 1 um 90°, läuft geradeaus, wie es berechnet ist, und kommt daher bei der Stelle B an. Zu dieser Zeit verfehlt der Roboterreiniger 1 den beabsichtigten Zielort, d.h. die Stelle B, und kommt stattdessen bei einer Stelle B' an. Der Roboterreiniger 1 dreht sich unter Verwendung des Gyro-Sensors um 90° und bewegt sich geradeaus, wie es berechnet ist, und bemerkt, dass er bei der Stelle C angekommen ist. Jedoch folgt der Roboterreiniger 1 wiederum aufgrund eines Erfassungsfehlers des Gyro-Sensors tatsächlich nicht dem geplanten Pfad, sondern erreicht stattdessen die abgewichene Stelle C'. Da sich der Erfassungsfehler akkumuliert, ist die Abweichung in Bezug auf die Stellen C, C' größer als in Bezug auf die Stellen B, B'. Der Roboterreiniger 1 bewegt sich in einer Sequenz durch die Stellen D, E, F und G, wobei ein Erfassungsfehler des Gyro-Sensors inkrementiert wird. Als Ergebnis weicht der Roboterreiniger 1 mehr und mehr vom geplanten Pfad ab, wenn er weiterarbeitet. Wenn der Roboterreiniger 1 einen Reinigungsbetrieb beendet, bleiben bestimmte Bereiche, die nicht gereinigt worden sind.

Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die obigen Nachteile und andere zu der herkömmlichen Anordnung gehörende Probleme zu lösen. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen eines Verfahrens zum Kompensieren eines Koordinatensystems eines Roboterreinigers, so dass der Roboterreiniger einer geplanten Laufrichtung unter Verwendung eines Winkelsensors, wie beispielsweise eines Gyro-Sensors bzw. Kreiselsensors, effektiv folgen kann.

Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, einen Roboterreiniger zur Verfügung zu stellen, der ein Koordinatenkompensationsverfahren verwendet, so dass der Roboterreiniger einer geplanten Laufrichtung unter Verwendung eines Winkelsensors, wie beispielsweise eines Gyro-Sensors bzw. Kreiselsensors, effektiv folgen kann.

Die obigen Aspekte und/oder andere Merkmale der vorliegenden Erfindung können im Wesentlichen durch Vorsehen eines Koordinatenkompensationsverfahrens eines Roboterreinigers erreicht werden, das einen Warte- bzw. Standby-Schritt, in welchem der Roboterreiniger bei einer Wiederaufladestation in einem Standby-Mode ist, einen Operationsschritt, in welchen sich der Roboterreiniger zu einem Arbeitsbereich bewegt, um eine gegebene Arbeit durchzuführen, einen Rückkehrschritt, in welchem der Roboterreiniger auf ein Bestimmen eines akkumulativen Winkels hin, der ein vorbestimmtes Maß übersteigt, mit der gegebenen Arbeit aufhört und zur Wiederaufladestation zurückkehrt, einen Koordinatenkompensationsschritt, in welchen aktuelle Koordinaten des Roboterreinigers mit Referenzkoordinaten der Wiederaufladestation kompensiert werden, und einen Operationswiederaufnahmeschritt, in welchem sich der Roboterreiniger zu einer vorherigen Stelle bewegt, wo er war, bevor er zu der Wiederaufladestation zurückkehrt, und die vorgegebene Arbeit wieder aufnimmt, aufweist.

Der Koordinatenkompensationsschritt weist die Schritte eines Positionierens des Roboterreinigers auf den Referenzkoordinaten der Wiederaufladestation durch Verwenden einer Vielzahl von Abstandssensoren und eines Kompensierens der aktuellen Koordinaten des Roboterreinigers zu einem Ursprung des Roboterreinigers auf.

Die Wiederaufladestation weist eine Referenzplatte auf, die in einer im Wesentlichen senkrechten Beziehung in Bezug auf einen Boden angeordnet ist, auf welchem sich der Roboterreiniger bewegt.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Roboterreinigersystem folgendes auf: eine Wiederaufladestation und einen Roboterreiniger, der eine Vielzahl von Abstandssensoren aufweist, und einen Steuerteil zum Kompensieren von Koordinaten davon zu Referenzkoordinaten der Wiederaufladestation durch Verwenden der Vielzahl von Abstandssensoren.

Die Vielzahl von Abstandssensoren ist Seite an Seite angeordnet, wobei ihre Sendeteile in einer im Wesentlichen senkrechten Beziehung in Bezug zu einer Achse eines Antriebsrads des Roboterreinigers ausgerichtet sind. Die Vielzahl von Abstandssensoren ist in einer Linie angeordnet, wobei ihre Vorderseiten im Wesentlichen parallel zu einer Achse des Antriebsrads sind.

Der Steuerteil steuert so, dass die Roboterreiniger auf ein Bestimmen eines akkumulativen Winkels, der ein vorbestimmtes Maß übersteigt, mit einer vorgegebenen Arbeit aufhört und zur Wiederaufladestation zurückkehrt, und aktuelle Koordinaten des Roboterreinigers werden mit Referenzkoordinaten der Wiederaufladestation durch Verwenden der Vielzahl von Abstandssensoren ausgerichtet, und die aktuellen Koordinaten des Roboterreinigers werden zu einem Ursprung kompensiert.

Mit dem Koordinatenkompensationsverfahren eines Roboterreinigers gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Ursprung des Roboterreinigers in Bezug auf das Koordinatensystem der Wiederaufladestation neu ausgerichtet, wenn der akkumulative Fehler des Winkelsensors einen vorbestimmten Pegel übersteigt. Demgemäß kann der akkumulative Fehler des Winkelsensors periodisch auf "0" kompensiert werden, und daher wird das Verfolgen eines Pfads durch den Roboterreiniger verbessert.

Zusätzlich wird mit dem Roboterreinigersystem gemäß der vorliegenden Erfindung deshalb, weil der Ursprung des Roboterreinigers in Bezug auf das Koordinatensystem der Wiederaufladestation durch Verwendung von Abstandssensoren des Roboterreinigers neu ausgerichtet werden kann, wenn der akkumulative Fehler des Winkelsensors ein vorbestimmtes Maß übersteigt, das Verfolgen eines Pfads durch den Roboterreiniger verbessert.

Die obigen Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch Beschreiben bestimmter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen klarer werden, wobei:
1 eine Ansicht ist, die einen geplanten Betriebs- bzw. Operationspfad für einen Roboterreiniger und einen Abweichungspfad, dem gefolgt wird, wenn sich der Roboterreiniger bewegt, darstellt;
2 ist ein Blockdiagramm eines Roboterreinigers, der ein Koordinatenkompensationsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet;
3 ist eine Ansicht des Roboterreinigers der 2 von unten;
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Koordinatenkompensationsverfahren eines Roboterreinigers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ist eine Ansicht, die einen Laufpfad eines Roboterreinigers zum Erklären eines Koordinatenkompensationsverfahrens des Roboterreinigers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ist eine Draufsicht, die ein Roboterreinigersystem unter Verwendung eines Koordinatenkompensationsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
7 ist eine Seitenansicht des Roboterreinigersystems der 6.
Nun werden bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In der folgenden Beschreibung werden dieselben Bezugszeichen für dieselben Elemente auch in unterschiedlichen Zeichnungen verwendet. Die in der Beschreibung definierten Gegenstände, wie beispielsweise eine detaillierte Konstruktion und Elemente, sind keine außer denjenigen, die vorgesehen sind, um bei einem umfassenden Verstehen der Erfindung zu helfen. Somit ist es offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne diese definierten Gegenstände ausgeführt werden kann. Ebenso sind wohlbekannte Funktionen oder Konstruktionen nicht detailliert beschrieben, da sie die Erfindung durch unnötige Details im Dunkeln lassen würden.
Gemäß den 2 und 3 enthält ein Roboterreiniger 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Staubsaugerteil 20, einen Sensorteil 30, eine vordere Kamera 41, eine obere Kamera 42, einen Antriebsteil 50, einen Sende/Empfangs-Teil 60, eine Energieversorgung 70, eine Speichervorrichtung 81 und einen Steuerteil 80, von welchen alles bei geeigneten Stellen an einem Hauptkörper 11 angeordnet ist.
Der Staubsaugerteil 20 kann in verschiedenen Formen konfiguriert sein, solange er effizient Staub enthaltende Luft aus der Oberfläche hereinziehen kann, die gereinigt wird. Bei einem Beispiel kann der Staubsaugerteil 20 einen Saugmotor, eine Saugbürste, die Staub enthaltende Luft unter Verwendung einer Saugkraft von dem Saugmotor hereinzieht, und eine zwischen dem Saugmotor und der Saugbürste vorgesehene Staubkammer enthalten. Die Staubkammer hat eine Saugöffnung und eine Entladeöffnung, die jeweils mit der Saugbürste und dem Saugmotor verbunden sind. Demgemäß wird Luft durch die Saugöffnung hereingezogen, wird Staub bei der Staubkammer abgetrennt bzw. separiert und wird die gereinigte Luft durch die Entladeöffnung entladen.
Der Sensorteil 30 enthält einen Abstandssensor 32, der einen Abstand zu einer Wiederaufladestation 100 (siehe 6) erfassen kann, einen Laufabstandssensor 33, der den Abstand erfassen kann, den der Roboterreiniger 10 gelaufen ist, und einen Winkelsensor 31, der den Drehwinkel des Roboterreinigers 10 erfassen kann.
Der Winkelsensor 31 wird dann verwendet, wenn sich der Roboterreiniger 10 dreht, um die Laufrichtung zu ändern. Genauer erfasst der Winkelsensor 31 den Drehwinkel des Roboterreinigers 10 in Bezug auf die aktuelle Laufrichtung.
Ein Gyro-Sensor bzw. Kreiselsensor kann vorzugsweise als der Winkelsensor 31 verwendet werden.
Eine Vielzahl von Abstandssensoren 32 kann an der Vorderseite des Hauptkörpers 11 installiert sein, um einen Abstand zur Wiederaufladestation 100 zu messen. Wie es in 3 gezeigt ist, kann die Vielzahl von Abstandssensoren 32 angeordnet sein, wobei ihre Sendeteile 32a im Wesentlichen senkrecht zu einer imaginären Linie 57 sind, die die Achsen, und genauer gesagt die Zentren der Achsen von zwei Rädern 52, verbindet. Von vorne gesehen ist die Vielzahl von Abstandssensoren 32 in regelmäßigen Intervallen parallel angeordnet. Es ist auch bevorzugt, dass eine imaginär Linie 37, die die Vorderseiten der Abstandssensoren 32 verbindet, parallel zu der imaginären Linie 57 ist, die die Zentren der Achsen der Räder 52 verbindet, so dass Sendeseiten der Sendeteile 32a der Abstandssensoren 32 von den Rädern 52 gleich beabstandet sein können. In einem Roboterreiniger 10, wie er in 3 gezeigt ist, welcher die zwei Abstandssensoren 32 hat, und wobei die Achse der Räder 52 in senkrechter Beziehung zu den Sendeteilen 32a ist und die Linie 37, die die Vorderseiten der Sendeteile 32a verbindet, in einer parallelen Beziehung zu der Achse der Räder 52 ist, bleibt der Roboterreiniger 10 in Bezug auf eine Referenzplatte 130 der Wiederaufladestation 100 unter rechten Winkeln, wenn die durch die zwei Abstandssensoren 32 in Bezug auf die Referenzplatte 130 (siehe 6) der Wiederaufladestation 100 erfassten Abstände gleich sind. Anders ausgedrückt ist ein x- und y-Koordinatensystem 15 des Roboterreinigers 10 in paralleler Beziehung zu einem x- und y-Koordinatensystem 105 (siehe 6) der Wiederaufladestation 100.
Irgendein Sensor, der ein Ausgangssignal nach außen senden kann, der das von einem Objekt reflektierte Signal empfängt und der den Abstand zum Objekt basierend auf dem empfangenen Signal misst, kann als der Abstandssensor 32 verwendet werden. Beispielsweise kann ein Infrarotsensor mit einem lichtemittierenden Element, das einen Infrarot-Lichtstrahl emittiert, und mit einem Lichtempfangselement, das reflektiertes Infrarotlicht empfängt, verwendet werden. Alternativ dazu kann auch ein Lasersensor, der einen Laserstrahl emittiert und einen reflektierten Laserstrahl empfängt, um den Abstand zu messen, als der Abstandssensor 32 verwendet werden. Wenn es eine Vielzahl von Infrarotsensoren oder Ultraschallsensoren gibt, die als die Hindernissensoren verwendet werden, können einige dieser Sensoren als die Abstandssensoren 32 verwendet werden, indem die Sensoren gemäß den Anforderungen für die Abstandssensoren 32 installiert werden.
Ein Drehsensor kann auch als der Laufabstandssensor 33 verwendet werden. Beispielsweise kann ein Codierer, der zum Erfassen der Anzahl von Drehungen bzw. der Drehzahl des Motors verwendet wird, als der Drehsensor verwendet werden. Demgemäß kann der Steuerteil 80 einen Laufabstand des Roboterreinigers 10 unter Verwendung der durch den Codierer erfassten Drehzahl berechnen.
Die vordere Kamera 41 ist am Hauptkörper 11 angebracht, um Bilder vor dem Roboterreiniger 10 zu fotografieren, und gibt die eingefangenen Bilder zum Steuerteil 80 aus. Die obere Kamera 42 ist am Hauptkörper 11 angebracht, um Bilder oberhalb des Roboterreinigers 10 zu fotografieren, und gibt die eingefangenen Bilder zum Steuerteil 80 aus. Sowohl die vordere als auch die obere Kamera 41 und 42 können vorzugsweise eine CCD-Kamera sein. Die vordere und die obere Kamera 41 und 42 werden nach Notwendigkeit selektiv installiert. Beispielsweise kann die vordere Kamera 41 dazu verwendet werden, die Lokalisierung der Wiederaufladestation 100 zu prüfen, indem Erkennungsmarkierungen (nicht gezeigt) an der Wiederaufladestation 100 erfasst werden, während die obere Kamera 42 dazu verwendet werden kann, die Lokalisierung der Wiederaufladestation 100 zu prüfen, indem die Markierungen (nicht gezeigt) oberhalb der Wiederaufladestation 100 erfasst werden.
Der Antriebsteil 50 enthält zwei Antriebsräder 52, die an beiden Vorderseiten ausgebildet sind, zwei angetriebene Räder 53, die an beiden hinteren Seiten ausgebildet sind, ein Paar von Antriebsmotoren 51 zum jeweiligen Antreiben der zwei Antriebsräder 52 an der Vorderseite, und eine Antriebskraftübertragungseinrichtung 55, die installiert ist, um die Antriebsleistung der Antriebsräder 52 zu den angetriebenen Rädern 53 zu übertragen. Die Antriebskraftübertragungseinrichtung 55 kann einen Synchronisierungsriemen und eine Riemenscheibe enthalten. Zusätzlich kann die Antriebskraftübertragungseinrichtung 55 aus Getrieben ausgebildet sein. Die Antriebsräder 52 können so installiert sein, dass ihre Mittenachsen in einer Linie ausgerichtet sein können. Die jeweiligen Antriebsmotoren 51 des Antriebsteils 50 werden unabhängig vorwärts oder rückwärts und gemäß dem Steuersignal des Steuerteils 80 gedreht. Die Laufrichtung kann jeweils durch variables Steuern der Drehzahl der Antriebsmotoren 51 geändert werden.
Der Sende/Empfangs-Teil 60 sendet Daten über eine Antenne 61 aus und sendet ein Signal von der Antenne 61 zum Steuerteil 80. Demgemäß kann der Roboterreiniger 10 Signale mit einer externen Vorrichtung 90 über den Sende/Empfangs-Teil 60 senden und empfangen. Die externe Vorrichtung 90 kann ein Computersystem oder eine Fernbedienung enthalten, das bzw. die mit einem Programm versehen ist, das über dieses bzw. diese ein Überwachen und ein Steuern in Bezug auf den Roboterreiniger 10 ermöglicht.
Die Energieversorgung 70 enthält eine wiederaufladbare Batterie, die darin Energie speichert, die von einem Energieanschluss 120 der Wiederaufladestation 100 zugeführt wird. Die Energieversorgung 70 führt Energie zu den jeweiligen Komponenten des Roboterreinigers 10 zu, so dass der Roboterreiniger 10 automatisch laufen und arbeiten kann.
Der Steuerteil 80 verarbeitet ein über den Sende/Empfangs-Teil 60 empfangenes Signal und steuert die jeweiligen Teile des Roboterreinigers 10, um zu arbeiten, wie es angewiesen ist. Der Steuerteil 80 steuert so, dass sich der Roboterreiniger 10 entlang der Wände oder der Hindernisse unter Verwendung eines Hindernissensors (nicht gezeigt) bewegt, einen Bereich für einen Reinigungsbetrieb bestimmt und den bestimmten Bereich in der Speichervorrichtung 81 speichert. Der Betriebs- bzw. Operationsbereich des Roboterreinigers kann auch durch die Eingabe von einem Anwenders in der Speichervorrichtung 81 gespeichert werden. Der Steuerteil 80 berechnet einen Laufpfad, entlang welchem der Roboterreiniger 10 am effektivsten laufen kann und die angewiesene Operation in Bezug auf den Operationsbereich bedienen kann, der in der Speichervorrichtung 81 gespeichert ist. Der Steuerteil 80 steuert dann den Antriebsteil 50 und den Staubsaugerteil 20 unter Verwendung des Laufabstandssensors 33 und des Winkelsensors 31, so dass der Roboterreiniger 10 entlang dem Laufpfad läuft und die angewiesene Operation, wie beispielsweise ein Reinigen, bedient. Wenn die angewiesene Operation beendet ist oder wenn ein Wiederaufladen von Energie nötig ist, steuert der Steuerteil 80 den Antriebsteil 50 so, dass der Roboterreiniger 10 zur Wiederaufladestation 100 zurückkehren kann. Unter Verwendung von allgemein bekannten Lokalisierungserkennungsverfahren und der vorderen Kamera, der oberen Kamera oder einer Ultraschallkamera steuert der Steuerteil 80 so, dass der Roboterreiniger 10 zur Wiederaufladestation 100 zurückkehren kann. Dies wird nicht detailliert beschrieben werden, da es bereits wohlbekannt ist.
Während der Roboterreiniger 10 läuft und arbeitet, wie es angewiesen ist, addiert der Steuerteil 80 die Drehwinkel des Roboterreinigers 10 auf, um eine akkumulative Summe zu erhalten, und wenn die akkumulative Summe einen vorbestimmten Wert übersteigt, stoppt der Steuerteil 80 die Operation. Der Steuerteil 80 steuert dann den Antriebsteil 50, um den Roboterreiniger 10 zur Wiederaufladestation 100 zurückzubringen, und steuert unter Verwendung der Vielzahl von Abstandssensoren 32 so, dass der Roboterreiniger 10 bei den Koordinaten lokalisiert wird, die den vom x- und y-Koordinatensystem 105 der Wiederaufladestation 100 eingestellten Referenzkoordinaten entsprechen. Der Steuerteil 80 kompensiert dann die aktuellen Koordinaten des Roboterreinigers 10 zum Ursprungspunkt bzw. zur Ursprungsstelle.
Der wie oben konstruierte Roboterreiniger 10 bildet zusammen mit der Wiederaufladestation 100 ein Roboterreinigersystem. Gemäß den 6 und 7 enthält die Wiederaufladestation 100 ein Gehäuse 110, das auf dem Boden 101 befestigt ist, einen Energieanschluss 120, der an einer Seite des Gehäuses 110 installiert ist und der mit einer gemeinsamen Energiequelle verbunden ist, um Energie zuzuführen, und eine Referenzplatte 130, die in einer im Wesentlichen senkrechten Beziehung zu dem Boden 101 angeordnet ist, wo die Wiederaufladestation 100 installiert ist. Die Referenzplatte 130 ist derart bemaßt, dass sie alle Signale von der Vielzahl von Abstandssensoren 32 des Roboterreinigers 10 reflektiert. Der Boden 101, wo die Wiederaufladestation 100 installiert ist, kann vorzugsweise eben sein, so dass der Roboterreiniger 10 den Abstand zu der Referenzplatte 130 durch Verwenden der Abstandssensoren 32 messen kann und Koordinaten mit Genauigkeit kompensieren kann.
Nachfolgend wird nun ein Koordinatenkompensationsverfahren eines Roboterreinigers unter Bezugnahme auf die 4 bis 7 detaillierter beschrieben werden. Genauer gesagt wird das Koordinatenkompensationsverfahren unter Bezugnahme auf ein bestimmtes Beispiel beschrieben, wobei der Roboterreiniger 10 während einer Reinigungsoperation eine Koordinatenkompensation bedient bzw. durchführt.
Zuerst ist der Roboterreiniger 10 bei der Wiederaufladestation 100 in einem Standby-Zustand (Schritt S10). Der Roboterreiniger 10 merkt sich den Bereich für eine Reinigungsoperation und hat bereits eine Berechnung eines Laufpfads für die effektive Reinigungsoperation des bestimmten Bereichs beendet.
Auf einen Empfang eines Startsignals hin entfernt sich der Roboterreiniger 10 von der Wiederaufladestation 100, läuft entlang dem geplanten Pfad und bedient die Reinigungsoperation bzw. führt sie durch (Schritt S20). Der Steuerteil 80 steuert unter Verwendung des Laufabstandssensors 33 und des Winkelsensors 31 den Antriebsteil 50 so, dass der Roboterreiniger 10 dem geplanten Laufpfad folgen kann. Unter Bezugnahme auf 5 bewegt sich der Roboterreiniger 10, der sich von der Wiederaufladestation 100 entfernte, in Richtung zu der Stelle A, wobei der Laufabstandssensor 33 erfasst, ob der Roboterreiniger 10 die Stelle A erreicht oder nicht. Wenn der Roboterreiniger 10 bei der Stelle A ankommt, dreht sich der Roboterreiniger unter Verwendung des Winkelsensors 31 um 90°, um dem nächsten Laufpfad zu entsprechen. Als nächstes bewegt sich der Roboterreiniger 10 in Richtung zu der Stelle B geradeaus und prüft durch den Laufabstandssensor 33, ob er bei der Stelle B angekommen ist oder nicht. Wenn er die Stelle B erreicht, dreht sich der Roboterreiniger unter Verwendung des Winkelsensors 31 um 90°, um zu der nächsten Zielortstelle C zu schauen. Der Steuerteil 80 steuert dann den Antriebsteil 50 unter Verwendung des Laufabstandssensors 33 und des Winkelsensors 31, damit er dem geplanten Laufpfad folgt.
Der Steuerteil 80 steuert den Antriebsteil 50 so, dass der Roboterreiniger 10 entlang dem Pfad läuft, wie es geplant ist, und prüft periodisch, ob der akkumulative Drehwinkel des Roboterreinigers 10 ein vorbestimmtes Maß übersteigt. Der akkumulative Drehwinkel bezieht sich auf die Summe von Drehwinkeln des Roboterreinigers 10, welche durch den Winkelsensor 31 erfasst werden, wenn sich der Roboterreiniger 10 während einer Operation dreht. Beispielsweise ist unter Bezugnahme auf 5 der akkumulative Drehwinkel des Roboterreinigers 10 bei der Stelle C 180°, was einer Addition von 90° bei der Stelle A und weiteren 90° bei der Stelle B entspricht.
Demgemäß summiert der Steuerteil 80 die Drehwinkel des Roboterreinigers 10, die jedes Mal dann erfasst werden, wenn der Roboterreiniger 10 gedreht wird, indem der Winkelsensor 31 verwendet wird, merkt sich die erhaltene akkumulative Summe der Drehwinkel und vergleicht die akkumulative Summe der Drehwinkel mit einem vorbestimmten akkumulativen Drehwinkel. Der vorbestimmte akkumulative Drehwinkel kann durch den Anwender eingestellt werden. Jedoch ist es vorzuziehen, dass der vorbestimmte akkumulative Drehwinkel derart eingestellt wird, dass er innerhalb einer Grenze möglichst hoch ist, die nicht zulässt, dass der akkumulative Fehler des Winkelsensors 31 die Operation bzw. den Betrieb des Roboterreinigers 10 beeinflusst, was nachfolgend veranlassen würde, dass bestimmte Stellen des Reinigungsbereichs ungereinigt gelassen werden. Demgemäß ist es nötig, dass der vorbestimmte akkumulative Drehwinkel gemäß der Genauigkeit des Winkelsensors 31 und gemäß der Reinigungseffizienz des Staubsaugerteils 20 geeignet eingestellt wird.
Wenn der akkumulative Drehwinkel den vorbestimmten Wert übersteigt, stoppt der Steuerteil 80 die Reinigungsoperation und steuert den Antriebsteil 50, um den Roboterreiniger 10 zur Wiederaufladestation 100 zurückzubringen (Schritt S30). Nimmt man beispielsweise Bezug auf 5, stoppt der Steuerteil 80 dann, wenn der vorbestimmte akkumulative Drehwinkel 630° ist, die Reinigungsoperation, wenn der Roboterreiniger 10 die Stelle H erreicht, und steuert den Roboterreiniger 10, um zur Wiederaufladestation 100 zurückzukehren. Zu diesem Zeitpunkt verwendet der Steuerteil 80 einen Ultraschallsensor oder eine obere oder eine vordere Kamera des Hauptkörpers 11, um den Roboterreiniger 10 zur Wiederaufladestation 100 zurückzubringen.
Wenn der Roboterreiniger 10 bei der Wiederaufladestation 100 ankommt und dort ist, kompensiert der Steuerteil 80 die Koordinaten, so dass das x- und y-Koordinatensystem 15 des Roboterreinigers 10 parallel zu dem x- und y-Koordinatensystem 105 der Wiederaufladestation 100 sein kann und der Ursprungspunkt des x- und y-Koordinatensystems 15 den Referenzkoordinaten entsprechen kann, die bei einem vorbestimmten Abstand von der Ursprungsstelle des x- und y-Koordinatensystems 105 der Wiederaufladestation 100 sind (Schritt S40). Die Referenzkoordinaten sind das System der absoluten Koordinaten, das die Lokalisierung der Wiederaufladestation 100 als die Ursprungsstelle hat. Die Referenzkoordinaten können durch den Anwender im Voraus eingestellt werden. Die obige Operation enthält die Operation, bei welcher der Steuerteil 80 des Roboterreinigers 10 steuert, um den Roboterreiniger 10 in senkrechter Beziehung in Bezug auf die Referenzplatte 130 der Wiederaufladestation 100 auszurichten, indem die Vielzahl von Abstandssensoren 32 verwendet wird, und die Operation, bei welcher die aktuellen Koordinaten des Roboterreinigers 10 zu den Referenzkoordinaten der Wiederaufladestation 100 kompensiert werden.
Nachfolgend wird die Operation des Steuerteils 80, welche den Roboterreiniger 10 in senkrechter Beziehung in Bezug zu der Referenzplatte 130 der Wiederaufladestation 100 durch Verwenden von zwei Abstandssensoren 32 ausrichtet, detaillierter beschrieben werden.
Wenn der Roboterreiniger 10 zur Wiederaufladestation 100 zurückkehrt, erfasst der Steuerteil 80 unter Verwendung der zwei Abstandssensoren 32 die Abstände d1 und d2 zu der Referenzplatte 130 und bestimmt, ob die erfassten Abstände d1 und d2 dieselben sind. Wenn die erfassten Abstände d1 und d2 der zwei Abstandssensoren 32 unterschiedlich voneinander sind, steuert der Steuerteil 80 den Antriebsteil 50 so, dass die Abstände d1 und d2, die durch die zwei Abstandssensoren 32 erfasst sind, gleich sein können. Als Ergebnis wird das x- und y-Koordinatensystem 15 des Roboterreinigers 10 parallel zu dem x- und y-Koordinatensystem 105 der Wiederaufladestation 100. Als nächstes steuert der Steuerteil 80 den Antriebsteil 50 so, dass die erfassten Abstände d1 und d2 so werden können, wie es vorbestimmt ist. Als Ergebnis wird die Ursprungsstelle Null des x- und y-Koordinatensystems 15 des Roboterreinigers 10 mit den Referenzkoordinaten des x- und y-Koordinatensystems 105 der Wiederaufladestation ausgerichtet. Demgemäß wird, wenn der Steuerteil 80 den Roboterreiniger 10 zur Ursprungsstelle rücksetzt, die Koordinatenkompensation beendet. Weil der Roboterreiniger 10 zur Wiederaufladestation 100 zurückkehrt und der Ursprung in Bezug auf das Koordinatensystem der Wiederaufladestation 100 neu ausgerichtet wird, welches als das absolute Koordinatensystem dient, wird ein Fehler bezüglich eines akkumulativen Drehwinkels aufgrund einer fehlerhaften Erfassung des Winkelsensors 31 zu Null.
Wenn die Koordinatenkompensation beendet ist, steuert der Steuerteil 80 den Antriebsteil 50 so, dass sich der Roboterreiniger 10 zurück zu der Stelle bewegen kann, wo er war, bevor er zu der Wiederaufladestation 100 bewegt wird. Beispielsweise erfolgt, nimmt man Bezug auf das in 5 gezeigte Beispiel, eine derartige Steuerung, dass der Roboterreiniger 10 zur Stelle H zurückkehren kann. Genauer gesagt berechnet der Steuerteil 80 einen Pfad zu der vorherigen Arbeitsstelle basierend auf der Lokalisierungsinformation davon neu und bringt den Roboterreiniger 10 unter Verwendung des Laufabstandssensors 33 und des Winkelsensors 31 zurück. Wenn der Roboterreiniger 10 zur vorherigen Arbeitsstelle zurückkehrt, nimmt der Roboterreiniger 10 die Arbeit wieder auf, mit welcher aufgehört wurde, während er dem ursprünglich geplanten Pfad folgt. Bei der vorliegenden Erfindung, wie sie oben in einigen beispielhaften Ausführungsbeispielen beschrieben ist, kehrt der Roboterreiniger 10 zur Wiederaufladestation 100 zurück und kompensiert auf die Ursprungsstelle, bevor die akkumulativen Fehler des Winkelsensors 31 ungereinigte Bereiche verursachen. Demgemäß kann der akkumulative Fehler des Winkelsensors 31 unter einem vorbestimmten Ausmaß gehalten werden, während der Roboterreiniger 10 eine Reinigungsoperation durchführt. Als Ergebnis kann deshalb, weil der Roboterreiniger 10 eine Reinigungsoperation innerhalb eines geplanten Laufpfads ohne Abweichung durchführen kann, ein gesamter Betriebs- bzw. Operationsbereich vollständig gereinigt werden.
Das vorangehende Ausführungsbeispiel und Vorteile sind lediglich beispielhaft und sollen nicht als die vorliegende Erfindung beschränkend ausgelegt werden. Die vorliegende Lehre kann ohne weiteres auf andere Typen von Vorrichtungen angewendet werden. Ebenso ist beabsichtigt, dass die Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung illustrativ ist und nicht den Schutzumfang der Ansprüche beschränkt, und viele Alternativen, Modifikationen und Variationen werden Fachleuten auf dem Gebiet offensichtlich werden.

Claims

Koordinatenkompensationsverfahren eines Roboterreinigers (10), welches folgendes aufweist: Steuern des Roboterreinigers (10), um bei einer Wiederaufladestation (100) in einem Standby-Mode zu bleiben (S10); Bewegen (S20) des Roboterreinigers (10) von der Wiederaufladestation (100) zu einem Operationsbereich, um eine vorgegebene Arbeit durchzuführen; Stoppen des Roboterreinigers (10) von einem Durchführen der vorgegebenen Arbeit auf ein Bestimmen eines akkumulativen Winkels hin, der ein vorbestimmtes Maß übersteigt, und Zurückbringen (S30) des Roboterreinigers (10) zur Wiederaufladestation (100); Kompensieren (S40) von aktuellen Koordinaten des Roboterreinigers (10) in Bezug auf Koordinaten der Wiederaufladestation (100); und Bewegen (S50) des Roboterreinigers (10) zu einer vorherigen Stelle, wo er war, bevor er zu der Wiederaufladestation (100) zurückkehrte, und Wiederaufnehmen der vorgegebenen Arbeit.
Koordinatenkompensationsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Kompensationsschritt die folgenden Schritte aufweist: Positionieren des Roboterreinigers (10) auf den Referenzkoordinaten (105) der Wiederaufladestation (100) durch Verwenden einer Vielzahl von Abstandssensoren (32), und Kompensieren der aktuellen Koordinaten (15) des Roboterreinigers (10) zu einem Ursprung des Roboterreinigers (10).
Koordinatenkompensationsverfahren nach Anspruch 2, wobei die Wiederaufladestation (100) eine Referenzplatte (130) aufweist, die in einer im Wesentlichen senkrechten Beziehung in Bezug auf einen Boden (101) angeordnet ist, auf welchem sich der Roboterreiniger (10) bewegt.
Roboterreinigersystem, das folgendes aufweist: eine Wiederaufladestation (100); und einen Roboterreiniger (10), der eine Vielzahl von Abstandssensoren (32) aufweist, und einen Steuerteil (80) zum Kompensieren seiner Koordinaten (15) zu Referenzkoordinaten (105) der Wiederaufladestation (100) durch Verwenden der Vielzahl von Abstandssensoren (32).
Roboterreinigersystem nach Anspruch 4, wobei die Vielzahl von Abstandssensoren (32) Seite an Seite angeordnet ist, wobei ihre Sendeteile in einer im Wesentlichen senkrechten Beziehung in Bezug auf eine Achse eines Antriebsrades (52) des Roboterreinigers (10) ausgerichtet sind.
Roboterreinigersystem nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von Abstandssensoren (32) in einer Linie angeordnet ist, wobei ihre Vorderseiten im Wesentlichen parallel zu einer Achse des Antriebsrads (52) sind.
Roboterreinigersystem nach Anspruch 5, wobei die Wiederaufladestation (100) eine Referenzplatte (130) aufweist, die in einer im Wesentlichen senkrechten Beziehung in Bezug auf einen Boden (101) angeordnet ist, auf welchem sich der Roboterreiniger (10) bewegt.
Roboterreinigersystem nach Anspruch 7, wobei der Steuerteil (80) den Roboterreiniger (10) steuert, um auf ein Bestimmen eines akkumulativen Winkels hin, der ein vorbestimmtes Maß übersteigt, eine vorgegebene Arbeit zu stoppen, um zu der Wiederaufladestation (100) zurückzukehren, um aktuelle Koordinaten (15) des Roboterreinigers (10) in Bezug auf Koordinaten (105) der Wiederaufladestation (100) durch Verwenden der Vielzahl von Abstandssensoren (32) auszurichten, und um die aktuellen Koordinaten (15) des Roboterreinigers (10) zu einem Ursprung zu kompensieren.
Koordinatenkompensationsverfahren für einen Roboterreiniger (10), welches folgendes aufweist: Bewegen (S20) des Roboterreinigers (10), um eine vorgegebene Arbeit durchzuführen; und Zurückbringen (S30) des Roboterreinigers (10) zu einer Wiederaufladestation (100), wenn ein akkumulativer Winkel einer Bewegung des Roboterreinigers (10) ein vorbestimmtes Maß übersteigt.
Koordinatenkompensationsverfahren nach Anspruch 9, das weiterhin ein Kompensieren von aktuellen Koordinaten (15) des Roboterreinigers (10) zu Referenzkoordinaten (105) der Wiederaufladestation (100) aufweist, wenn der Roboterreiniger (10) einmal zu der Wiederaufladestation (100) zurückkehrt.
Koordinatenkompensationsverfahren nach Anspruch 10, das nach einem Kompensieren auf die Referenzkoordinaten (105) weiterhin ein Bewegen des Roboterreinigers (10) zu einer vorherigen Stelle aufweist, wo er vor einer Rückkehr zur Wiederaufladestation (100) war.
Koordinatenkompensationsverfahren nach Anspruch 11, das weiterhin ein Wiederaufnehmen (S50) der vorgegebenen Arbeit aufweist.
Koordinatenkompensationsverfahren nach Anspruch 9, wobei ein Kompensieren von aktuellen Koordinaten (15) des Roboterreinigers (10) zu Referenzkoordinaten (105) folgendes aufweist: Steuern einer Vielzahl von Abstandssensoren (32), um den Roboterreiniger (10) auf die Referenzkoordinaten (105) der Wiederaufladestation (100) zu positionieren; und Kompensieren der aktuellen Koordinaten (15) des Roboterreinigers (10) zu einem Ursprung des Roboterreinigers (10).
Koordinatenkompensationsverfahren nach Anspruch 13, wobei die Vielzahl von Abstandssensoren (32) Seite an Seite angeordnet ist, wobei ihre Sendeteile in einer im Wesentlichen senkrechten Beziehung in Bezug auf eine Achse eines Antriebsrads (52) des Roboterreinigers (10) ausgerichtet sind.