DE102007002934A1

DE102007002934A1 - Verfahren zur Überwachung des Ladezustands eines Akkumulators eines Roboters

Info

Publication number: DE102007002934A1
Application number: DE200710002934
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr. Damrath; Martin Huettner; Gerhard Wetzl
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2008-07-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Ladezustands eines Akkumulators (3) eines autonomen mobilen Roboters (2), insbesondere eines autonomen Fensterreinigers. Dazu wird mittels einer Überwachungsschaltung (5) das statische und/oder das dynamische Verhalten der Klemmenspannung gemessen, wobei der Roboter (2) bei Unterschreiten eines fest oder variabel vorgegebenen Grenzwertes der gemessenen Klemmenspannung in einen speziellen Betriebszustand überführt wird, in welchem der Roboter (2) in eine gesicherte Betriebsweise, in eine Parkposition oder zur Abschaltung gebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Ladezustands eines Akkumulators eines autonomen mobilen Roboters, insbesondere eines autonomen Fensterreinigers.
Eine grundsätzlich zur Reinigung von ebenen Glasflächen einzusetzende Reinigungsvorrichtung ist in der DE 100 65 405 A1 beschrieben und weist ein Reinigungselement auf, das mit einem beispielsweise als Reinigungstuch ausgebildeten Reinigungsmedium belegt ist und durch einen Exzenter-Antrieb in eine zur zu reinigenden Fläche parallele Vibrationsbewegung versetzt wird.
Damit eine solche Reinigungsvorrichtung selbsttätig in Anlage an der zu reinigenden Fläche gehalten werden kann, sieht die Reinigungsvorrichtung nach der WO 01/80703 A1 eine Einrichtung zum Erzeugen von Unterdruck vor, so dass die Reinigungsvorrichtung mit im wesentlichen konstantem Anpressdruck an der zu reinigenden Fläche entlang geführt werden kann. Um hierbei sicher zu stellen, dass sich bei einer Betriebsstörung oder dergleichen die Reinigungsvorrichtung nicht von der zu reinigenden Fläche lösen und damit Schäden verursachen kann, beschreibt die EP 1 237 456 B1 eine Sicherheitseinrichtung, bei welcher der Abstand der Reinigungsvorrichtung von der zu reinigenden Fläche überwacht wird, um gegebenenfalls eine Halteeinrichtung zu aktivieren, die ein Abstürzen der Reinigungsvorrichtung verhindert.
Da eine autonom arbeitende Reinigungsvorrichtung gezielt an der zu reinigenden Fläche geführt werden muss, beschreibt die WO 2005/093536 A1 ein Flächenbearbeitungssystem, bei welchem zur Navigation der Reinigungsvorrichtung ein feststehendes Basisteil vorgesehen ist, das mittels Licht- und Schallsignalen eine Positionsbestimmung der mit entsprechenden Empfangseinheiten versehenen Reinigungsvorrichtung ermöglicht. Eine ähnliche Einrichtung beschreibt die WO 2005/093537 A1 , wobei dort die zu reinigende Fläche in signalmäßig kodierbare Flächenabschnitte unterteilt wird.
Bei einem autonomen mobilen Roboter der eingangs genannten Art, der in der Regel ohne Überwachung durch Personal betrieben wird, ist es entscheidend, eine hohe Benutzerfreundlichkeit sowie eine hohe Betriebssicherheit zu erzielen. Insbesondere bei einem autonomen Fensterreiniger, der üblicherweise an einer senkrechten oder zumindest schräg verlaufenden Fensterfläche tätig ist, ist die Betriebssicherheit von besonderer Bedeutung, da ein plötzlicher Ausfall der Stromversorgung – auch unter Sicherheitsaspekten – besonders problematisch sein kann. Weiter ist zu berücksichtigen, dass an eine mobile Reinigungseinrichtung, die bevorzugt im privaten Haushalt zum Einsatz kommt, ein besonders hoher Anspruch hinsichtlich seiner Benutzerfreundlichkeit gestellt werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass durch rechtzeitiges Erkennen eines kritischen Ladezustands des Akkumulators geeignete Maßnahmen ergriffen werden können, wobei darüber hinaus eine Betriebsweise des Akkumulators erreicht werden soll, der eine möglichst große Zyklenzahl an Lade- und Entladevorgängen erreicht, bevor die maximal erreichbare Ladekapazität einen bestimmten Mindestwert unterschreitet.
Bei einem diese Aufgabe lösenden Verfahren wird mittels einer Überwachungsschaltung das statische und/oder das dynamische Verhalten der Klemmenspannung des Akkumulators des Roboters gemessen, wobei der Roboter bei Unterschreiten eines fest oder variabel vorgegebenen Grenzwertes der gemessenen Klemmenspannung in einen speziellen Betriebszustand überführt wird, in welchen der Roboter in eine gesicherte Betriebsweise, in eine Parkposition oder zur Abschaltung gebracht wird.
Der durch die Erfindung erreichte Vorteil besteht zunächst darin, dass der Roboter bei Unterschreitung des vorgegebenen Grenzwertes der gemessenen Klemmenspannung immer in die "sicherste" und für den Benutzer in der Regel räumlich am besten zugängliche Position gebracht werden kann. Dabei kann die Überwachungsschaltung auch berücksichtigen, wie weit sich der Roboter jeweils von der Parkposition entfernt befindet, so dass ein Überführen des Roboters in die Parkposition bei großem Abstand zur Parkposition bereits dann eingeleitet werden kann, wenn der Grenzwert noch nicht ganz erreicht ist, während bei geringem Abstand dies erst beim Erreichen des Grenzwerts erfolgen muss. Im Ergebnis kann dadurch die vorhandene Restladung des Akkumulators optimal ausgenutzt werden. In jedem Fall wird hierdurch jedoch auch eine Tiefentladung des Akkumulators ausgeschlossen und damit eine erhöhte Lebensdauer sichergestellt.
Statt den Roboter in eine Parkposition zu überführen, ist es – je nach Anwendungsfall und Einsatzzweck – jedoch auch möglich, alternativ in eine gesicherte Betriebsweise überzugehen oder aber unmittelbar eine Abschaltung vorzunehmen.
Im Einzelnen kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass die Messung der Klemmenspannung kontinuierlich oder in regelmäßigen Abständen erfolgt. Bei kontinuierlicher Messung, die naturgemäß zu einem erhöhten Stromverbrauch führt, ist der Zustand des Akkumulators jederzeit bekannt. Sofern jedoch die Messung der Klemmenspannung nur in bestimmten Zeitabständen erfolgt, empfiehlt es sich gerade bei Fensterreinigern, die Messung immer dann vorzunehmen, wenn das Gerät sich in seinem tiefsten Zustand, also bei geringem Abstand von der Erdoberfläche befindet, da bei grenzwertiger Klemmenspannung dann verhindert werden kann, dass sich das Gerät nochmals in große Höhe begibt und möglicherweise eine Rückkehr in die sichere Parkposition nicht mehr gewährleistet ist.
Weiter kann bei diskontinuierlicher Messung vorgesehen sein, dass die Messintervalle bei Annäherung an den Grenzwert der Klemmspannung verkürzt werden.
Bei einem als autonomer Fensterreiniger ausgebildeten Roboter empfiehlt es sich im Rahmen der Erfindung weiter, dass bei Unterschreiten des vorgegebenen Grenzwertes zunächst in einen energiesparenden Modus übergegangen und sodann auf kürzestem Weg in eine sichere Parkposition gefahren wird. Dies kann in der Praxis bedeuten, dass beispielsweise zunächst die Reinigungsvorrichtung des Fensterreinigers abgeschaltet wird, um die verbleibende Restenergie für das Verfahren des Fensterreinigers in die Parkposition zur Verfügung zu haben. Als sichere Parkposition empfiehlt sich im Übrigen der untere Rand der zu reinigenden Fläche, da dieser Ort in der Regel am einfachsten vom Bedienungspersonal erreicht wird. Grundsätzlich kann die Parkposition jedoch auch an anderen Bereichen vorgesehen sein, soweit diese gut erreichbar sind.
Je nach Einsatzzweck des Roboters kann bei Unterschreiten des vorgegebenen Grenzwertes auch eine akustische Meldung sowie alternativ oder zusätzlich eine Fehlerstatusmeldung abgegeben werden.
Schließlich betrifft die Erfindung einen Roboter, insbesondere autonomen Fensterreiniger, der gekennzeichnet ist durch eine Überwachungsschaltung, mit welcher das statische und/oder das dynamische Verhalten der Klemmenspannung gemessen wird und die den Roboter bei Unterschreiten eines fest oder variabel vorgegebenen Grenzwertes der gemessenen Klemmenspannung in einen speziellen Betriebszustand überführt, in welchem der Roboter in eine gesicherte Betriebsweise, in eine Parkposition oder zur Abschaltung gebracht wird.
Im Folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:
1 eine schematische Anordnung eines als autonomen Fensterreinigers ausgebildeten Roboters,
2 eine schematische Schaltungsanordnung.
Der in der Zeichnung beispielhaft dargestellte Roboter 2 wird eingesetzt zur Reinigung einer ebenen Fläche 1 als autonomer Fensterreiniger und besteht hierzu aus einer jeweils nur angedeuteten Antriebseinheit 8 sowie einer Reinigungseinrichtung 6.
Die Energieversorgung erfolgt durch einen oder mehrere Akkumulatoren 3, die in hier nicht näher interessierender Weise durch eine geeignete Ladevorrichtung nachgeladen werden können. Um rechtzeitig vor einem Unterschreiten einer für die sichere Betriebsweise des Roboters 2 erforderlichen minimalen Akkumulatorspannung geeignete Maßnahmen einleiten zu können, so dass insbesondere eine hohe Betriebssicherheit und darüber hinaus eine benutzerfreundliche Handhabung gewährleistet ist, ist eine Überwachungsschaltung 5 vorgesehen, mit welcher das statische und/oder das dynamische Verhalten der Klemmenspannung des Akkumulators 3 gemessen wird. Der Akkumulator 3 und die Überwachungsschaltung 5 können beispielsweise in einem Hohlraum 4 des Roboters 2 untergebracht sein.
Bei Unterschreiten eines fest oder variabel vorgegebenen Grenzwertes der gemessenen Klemmenspannung kann dann der Roboter 2 in einen speziellen Betriebszustand überführt werden, also beispielsweise in eine gesicherte Betriebsweise gebracht oder aber auch in eine geeignete Parkposition verfahren werden. Je nach konkreter Anwendung besteht ebenso auch die Möglichkeit, dass der Roboter 2 in seiner aktuellen Position einfach abgeschaltet wird. Bei einer Ausbildung als autonomer Fensterreiniger wird jedoch stets einer Überführung des Roboters 2 in eine Parkposition der Vorzug zu geben sein, wobei auf dem Weg dorthin jedoch eine gesicherte Betriebsweise, also beispielsweise eine Abschaltung aller nicht benötigten Aggregate möglich bzw. sinnvoll ist.
Die Messung der Klemmenspannung kann entweder kontinuierlich oder aber auch in regelmäßigen Abständen erfolgen, wobei es sich in letzterem Fall empfiehlt, die Messintervalle bei Annäherung an den Grenzwert der Klemmenspannung zu verkürzen, so dass der Grenzwert auch bei nicht kontinuierlicher Messung möglichst zeitnah erfasst wird.
Das Überführen des Roboters 2 in eine sichere Parkposition erfolgt sinnvollerweise auf dem kürzesten Wege, wobei als sichere Parkposition üblicherweise der untere, also der Erdoberfläche nahe gelegene Rand der zu reinigenden Fläche 1 zu wählen ist. Grundsätzlich können jedoch auch andere Parkpositionen gewählt werden, soweit diese durch das Bedienungspersonal leicht zu erreichen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10065405 A1 [0002]
- WO 01/80703 A1 [0003]
- EP 1237456 B1 [0003]
- WO 2005/093536 A1 [0004]
- WO 2005/093537 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Überwachung des Ladezustands eines Akkumulators (3) für einen autonomen mobilen Roboter (2), insbesondere einen autonomen Fensterreiniger, bei welchem mittels einer Überwachungsschaltung (5) das statische und/oder das dynamische Verhalten der Klemmenspannung gemessen wird, wobei der Roboter (2) bei Unterschreiten eines fest oder variabel vorgegebenen Grenzwertes der gemessenen Klemmenspannung in einen speziellen Betriebszustand überführt wird, in welchem der Roboter (2) in eine gesicherte Betriebweise, in eine Parkposition oder zur Abschaltung gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Klemmenspannung kontinuierlich oder in regelmäßigen Abständen gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Messintervalle bei Annäherung an den Grenzwert der Klemmenspannung verkürzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der als autonomer Fensterreiniger ausgebildete Roboter (2) bei Unterschreiten des vorgegebenen Grenzwertes zunächst in einen energiesparenden Modus übergeht und sodann auf kürzestem Weg in eine sichere Parkposition fährt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als sichere Parkposition ein unterer Rand der zu reinigenden Fläche vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboter (2) bei Unterschreiten des vorgegebenen Grenzwertes eine akustische Meldung oder eine Fehlerstatusmeldung abgibt.
Autonomer mobiler Roboter, insbesondere autonomer Fensterreiniger, gekennzeichnet durch eine Überwachungsschaltung (5), mit welcher das statische und/oder das dynamische Verhalten der Klemmenspannung gemessen wird, und die den Roboter (2) bei Unterschreiten eines fest oder variabel vorgegebenen Grenzwertes der gemessenen Klemmenspannung in einen speziellen Betriebszustand überführt, in welchem der Roboter (2) in eine gesicherte Betriebweise, in eine Parkposition oder zur Abschaltung gebracht wird.