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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zum Heranführen
eines mobilen Geräts an ein stationäres Gerät,
insbesondere eines selbstfahrenden akkumulatorbetriebenen Staubsammelroboters
an eine Akkumulator-Ladestation nach zuvor erfolgter Bestimmung
des Abstands und der Winkelposition des mobilen Geräts
in Bezug auf das stationäre Gerät an einer beliebigen,
von dem betreffenden stationären Gerät entfernt
liegenden Stelle.
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Es
ist bereits ein Staubsammel-Robotersystem mit einem über
eine zu reinigende Bodenfläche verfahrbaren akkumulatorbetriebenen
Staubsammelroboter und einer Akkumulator-Ladestation bekannt (
DE 698 25 642 T2 ),
an die der betreffende Staubsammelroboter jeweils heranzufahren
hat, um seinen Akkumulator bzw. seine Akkumulatoren wieder aufladen
zu lassen. Um den Staubsammelroboter zu der Akkumulator-Ladestation
hin zu führen, sind in der betreffenden Bodenfläche
nahe der Akkumulator-Ladestation bis zu dieser hin so genannte Suchkabel
verlegt, mittels der Signale abgestrahlt werden, die von in dem
Staubsammelroboter vorhandenen Detektoren ermittelt werden können
und aus denen eine Leitinformation zum Heranführen des Staubsammelroboters
an die Akkumulator-Ladestation gewonnen wird. Damit stellt dieses
bekannte System jedoch ein sehr aufwendiges und kompliziertes System
dar, welches ein Verlegen von Kabeln im Wirkbereich des Staubsammelroboters
erfordert, was indessen als unerwünscht anzusehen ist.
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Es
ist ein weiteres Staubsammel-Robotersystem bekannt (
DE 102 31 391 A1 ), bestehend
aus einem selbstfahrenden akkumulatorbetriebenen Staubsammelroboter
und einer Akkumulator-Ladestation. Damit der Staubsammelroboter
die Akkumulator-Ladestation zuverlässig ansteuern kann,
ist die Akkumulator-Ladestation mit einer ersten Sendevorrichtung
zum Erzeugen eines Fernfeldes und mit einer zweiten Sendevorrichtung
zum Erzeugen eines Nahfeldes ausgestattet, wobei sich das Nahfeld über einen
kürzeren, aber breiteren Bereich erstreckt als das Fernfeld.
Das Nahfeld und das Fernfeld können mit Hilfe von in dem
Staubsammelroboter vorhandenen Sensoren detektiert werden. Ferner
weist die Akkumulator-Ladestation im Bereich einer Rampe, auf die
der Staubsammelroboter zum Aufladen seines Akkumulators bzw. seiner
Akkumulatoren auffährt, noch eine dritte, im Infrarotbereich
arbeitende Sendeeinheit auf, mit deren Infrarotsignalen der Staubsammelroboter
exakt geführt werden kann. Für eine solche Feinnavigation
sind jedoch in dem Staubsammelroboter sehr genau zu justierende
Sensoren erforderlich, durch deren Verwendung und Justierung aber
die Herstellungskosten des Staubsammel-Robotersystems insgesamt
relativ hoch werden, was jedoch unerwünscht ist.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Weg zu zeigen,
wie bei einem Verfahren und einem System der eingangs genannten
Art auf relativ einfache Weise ein mobiles Gerät an ein stationäres
Gerät und insbesondere ein selbstfahrender akkumulatorbetriebener
Staubsammelroboter an eine Akkumulator-Ladestation ohne aufwendige
Sensorik und ohne ein teures Leitsystem zuverlässig herangeführt
werden kann.
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Gelöst
wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe zum einen bei einem Verfahren
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch,
dass das mobile Gerät von der genannten Stelle aus in Richtung
zu einer festgelegten Winkelposition in Bezug auf das stationäre
Gerät gegebenenfalls unter erneuter Bestimmung seines Abstands
und seiner Winkelposition in Bezug auf das stationäre Gerät
soweit verfahren wird, bis die festgelegte Winkelposition erreicht
ist, dass das mobile Gerät anschließend in der betreffenden
festgelegten Winkelposition unter Messung seines Abstands von dem
stationären Gerät solange verfahren wird, bis
es einen festgelegten Abstand von dem stationären Gerät
erreicht hat, und dass sodann das mobile Gerät ab Erreichen
des genannten festgelegten Abstands von dem stationären Gerät
nach Maßgabe eines vorgegebenen Bewegungsablaufs ohne weitere
Positions- und Abstandsbestimmung an das stationäre Gerät
herangeführt wird.
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Die
Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass auf besonders einfache
Weise ein mobiles Gerät an ein stationäres Gerät
und insbesondere ein selbstfahrender akkumulatorbetriebener Staubsammelroboter
an eine Akkumulator-Ladestation herangeführt werden kann,
indem das mobile Gerät bzw. der Staubsammelroboter nach
seinem Verfahren in eine bestimmte Winkelposition bezogen auf das
stationäre Gerät und dem anschließenden
Verfahren bis zum Erreichen eines festgelegten Abstands von dem stationären
Gerät sodann lediglich ohne weitere Positions- und Abstandsmessung
bzw. -bestimmung an das stationäre Gerät bzw.
die Akkumulator-Ladestation herangefahren werden kann. Damit eröffnet
die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, ohne ein aufwendiges
und kompliziertes Leitsystem auszukommen, um das mobile Gerät
bzw. den Staubsammelroboter im Nahbereich des stationären
Geräts bzw. der Akkumulator-Ladestation an dieses bzw.
diese zuverlässig heranzuführen.
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Vorzugsweise
wird die Bestimmung des Abstands und der Winkelposition des mobilen
Geräts in Bezug auf das stationäre Gerät
dadurch vorgenommen, dass von dem mobilen Gerät zunächst
ein Anforderungssignal in Form eines Ultraschallsignals an das stationäre
Gerät abgegeben wird, dass von dem stationären
Gerät sodann als Referenzsignal ein über eine
festgelegte rotierende Sendecharakteristik reichendes Rundum-Lichtsignal
nach einer festgelegten Zeitspanne auf den Empfang des genannten Ultraschallsignals
hin abgegeben wird, dass von dem stationären Gerät
anschließend gegebenenfalls nach erneuter Aussendung eines
entsprechenden weiteren Rundum-Lichtsignals Sendesignale mit der
rotierenden Sendecharakteristik nach einer festgelegten Zeitspanne
auf die Abgabe des erstgenannten oder des zweitgenannten Rundum-Lichtsignals
hin in Form von Einzel-Lichtsignalen in einer zeitlich festgelegten
Folge abgegeben werden und dass aus der Zeitdifferenz zwischen der
Abgabe des Ultraschallsignals von dem mobilen Gerät und
dem Empfang des erstgenannten Rundum-Lichtsignals in dem mobilen Gerät
die Entfernung des mobilen Geräts in Bezug auf das stationäre
Gerät und aus der Zeitdifferenz zwischen dem in dem mobilen
Gerät empfangenen erstgenannten oder zweitgenannten Rundum-Lichtsignal
und dem anschließend in dem mobilen Gerät mit
maximaler Stärke empfangenen Einzel-Lichtsignal von den
entsprechend der rotierenden Sendecharakteristik abgegebenen Einzel-Lichtsignalen
die Lage des mobilen Geräts in Bezug auf das stationäre Gerät
unter Berücksichtigung des bekannten Zusammenhangs zwischen
der Orientierung der Einzel-Lichtsignale und dem jeweils berücksichtigten Rundum-Lichtsignal
bestimmt werden.
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Hierdurch
wird der Vorteil einer besonders einfachen Möglichkeit
der Bestimmung des Abstands und der Winkelposition des mobilen Geräts
in Bezug auf das stationäre Gerät erzielt.
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Zweckmäßigerweise
wird bei als mobiles Gerät vorgesehenem selbstfahrenden
akkumulatorbetriebenen Staubsammelroboter dieser bei Erreichen des
genannten festgelegten Abstands von der als stationäres
Gerät vorgesehenen Akkumulator-Ladestation mit seiner eine
Ladeeinrichtung für eine Aufladung seines Akkumulators/seiner
Akkumulatoren aufweisenden Geräteseite vor einer Weiterbewegung
zu der Akkumulator-Ladestation erforderlichenfalls so gedreht, dass
diese Ladeeinrichtung einer Ladeeinrichtung der Akkumu lator-Ladestation
zugewandt ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass der selbstfahrende
akkumulatorbetriebene Staubsammelroboter bei Erreichen des genannten
festgelegten Abstands von der vorgesehenen Akkumulator-Ladestation
in eine solche Position gebracht werden kann, dass auf besonders
einfache Weise seine zu der erwähnten Ladeeinrichtung gehörenden
Ladekontakte entsprechenden Ladekontakten der Akkumulator-Ladestation
gegenüberliegen, so dass eine ausgezeichnete elektrische
Verbindung zwischen den Ladekontakten des Staubsammelroboters und der
Akkumulator-Ladestation durch deren direktes Anfahren mittels des
Staubsammelroboters hergestellt werden kann.
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Zweckmäßigerweise
wird der Staubsammelroboter bei an diametral gegenüberliegenden
Seiten – und zwar insbesondere an seiner Vorderseite und seiner
Rückseite in normaler Fahrtrichtung betrachtet – vorgesehener
Abstandssensoreinrichtung und Ladeeinrichtung nach Erreichen des
genannten festgelegten Abstands um 180° gedreht. Auf diese
Weise ist ein besonders einfaches Heranführen des Staubsammelroboters
an die Akkumulator-Ladestation ermöglicht.
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Die
oben genannte, der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird zum
anderen bei einem System der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass das mobile Gerät von der genannten
Stelle aus in Richtung zu einer festgelegten Winkelposition in Bezug
auf das stationäre Gerät gegebenenfalls unter
erneuter Bestimmung seines Abstands und seiner Winkelposition in
Bezug auf das stationäre Gerät soweit verfahrbar
ist, bis die festgelegte Winkelposition erreicht ist, dass das mobile
Gerät anschließend in der betreffenden festgelegten Winkelposition
unter Messung seines Abstands von dem stationären Gerät
solange verfahrbar ist, bis es einen festgelegten Abstand von dem
stationären Gerät erreicht hat, und dass das mobile
Gerät ab Erreichen des genannten festgelegten Abstands
von dem stationären Gerät nach Maßgabe
eines festgelegten Bewegungsablaufs an das stationäre Gerät
ohne weitere Positions- und Abstandsmessung heranführbar
ist.
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Hierdurch
ergibt sich der Vorteil, dass mit besonders geringem Aufwand ein
mobiles Gerät an ein stationäres Gerät
und insbesondere ein selbstfahrender akkumulatorbetriebener Staubsammelroboter
an eine Akkumulator-Ladestation herangeführt werden kann,
indem das mobile Gerät bzw. der Staubsammelroboter nach
seiner Bewegung in eine bestimmte Winkelposition bezogen auf das
stationäre Gerät bzw. die Akkumulator-Ladestation
und dem anschließenden Verfahren bis zum Erreichen eines
festgelegten Abstands von dem stationären Gerät
bzw. der Akkumulator-Ladestation sodann lediglich ohne weitere Positions-
und Abstandsmessung bzw. -bestimmung an das stationäre
Gerät bzw. die Akkumulator-Ladestation herangefahren werden
kann. Damit eröffnet die vorliegende Erfindung die Möglichkeit,
ohne ein aufwendiges und kompliziertes Leitsystem auszukommen, um
das mobile Gerät bzw. den Staubsammelroboter im Nahbereich
des stationären Geräts bzw. der Akkumulator-Ladestation
an dieses bzw. diese zuverlässig heranzuführen.
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Vorzugsweise
ist bei dem System gemäß der Erfindung die Bestimmung
des Abstands und der Winkelposition des mobilen Geräts
in Bezug auf das stationäre Gerät dadurch vornehmbar,
dass mittels wenigstens eines Ultraschallsenders in dem mobilen Gerät
ein Ultraschallsignal als Anforderungssignal an das stationäre
Gerät abgebbar; sodann ist von wenigstens einem in dem
stationären Gerät vorgesehenen Lichtsender als
Referenzsignal ein über eine festgelegte rotierende Sendecharakteristik
reichendes Rundum-Lichtsignal nach einer festgelegten Zeitspanne
auf den Empfang des genannten Ultraschallsignals hin abgebbar, woraufhin
von dem wenigstens einen in dem stationären Gerät
vorgesehenen Lichtsender gegebenenfalls nach erneuter Aussendung
eines entsprechenden weiteren Rundum-Lichtsignals anschließend
als Sendesignale mit der rotierenden Sendecharakteristik nach einer
festgelegten Dauer auf die Abgabe des betreffenden erstgenannten
oder des zweitgenannten Rundum-Lichtsignals hin Einzel-Lichtsignale
in einer zeitlich festgelegten Folge abgebbar sind. Aus der Zeitdifferenz
zwischen der Abgabe des Ultraschallsignals von dem wenigstens einen
Ultraschallsender des mobilen Geräts und dem Empfang des
erstgenannten Rundum-Lichtsignals mittels wenigstens eines Lichtempfangselements
in dem mobilen Gerät ist die Entfernung des mobilen Geräts
in Bezug auf das stationäre Gerät bestimmbar,
und aus der Zeitdifferenz zwischen dem in dem mobilen Gerät
empfangenen erstgenannten oder zweitgenannten Rundum-Lichtsignal
und dem anschließend in dem mobilen Gerät mittels
des wenigsten einen Lichtempfangselements mit maximaler Stärke
empfangenen Einzel-Lichtsignal von den entsprechend der rotierenden
Sendecharakteristik abgegebenen Einzel-Lichtsignalen ist die Lage
des mobilen Geräts in Bezug auf das stationäre
Gerät unter Berücksichtigung des bekannten Zusammenhangs
zwischen der Orientierung der Einzel-Lichtsignale und dem jeweils
berücksichtigten Rundum-Lichtsignal bestimmbar.
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Hierdurch
ergibt sich der Vorteil, dass mit besonders geringem Aufwand der
Abstand und die Winkelposition des mobilen Geräts in Bezug
auf das stationäre Gerät bestimmbar sind.
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Vorzugsweise
ist bei als mobiles Gerät vorgesehenem selbstfahrenden
akkumulatorbetriebenen Staubsammelroboter dieser bei Erreichen des festgelegten
Abstands von der als stationäres Gerät vorgesehenen
Akkumulator-Ladestation mit seiner eine Ladeeinrichtung für
eine Aufladung seines Akkumulators/seiner Akkumulatoren aufweisenden
Geräteseite vor einer Weiterbewegung zu der Akkumulator-Ladestation
erforderlichenfalls derart drehbar, dass seine Ladeeinrichtung einer
Ladeeinrichtung der Akkumulator-Ladestation zugewandt ist.
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Dies
bringt den Vorteil mit sich, dass beim Staubsammelroboter dessen
Ladeeinrichtung und dessen Abstandssensoreinrichtung an jeweils
unterschiedlichen gewünschten Stellen an einem Staubsammelroboterkörper
angeordnet sein können, vorzugsweise auf in normaler Fahrtrichtung
des Staubsammelroboters diametral gegenüberliegenden Seiten
des betreffenden Staubsammelroboterkörpers.
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Anhand
einer Zeichnung wird die vorliegende Erfindung nachstehend an einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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1 zeigt
in einer schematischen Darstellung ein System gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
ein Diagramm, auf das im Zuge der Erläuterung des in 1 dargestellten
Systems Bezug genommen wird.
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In 1 ist
in einer schematischen Darstellung ein System gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
bei dem es sich um ein Robotersystem und insbesondere um ein Staubsammelrobotersystem
handelt, welches zumindest ein mobiles Gerät bzw. einen
Roboter, und zwar insbesondere einen selbstfahrendenden akkumulatorbetriebenen
Staubsammelroboter RO und ein stationäres Gerät,
insbesondere ein durch eine so genannte Basisstation BS gebildetes
Akkumulator-Ladegerät handelt.
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Bevor
auf das System und Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung näher eingegangen wird, wird zunächst
erläutert, wie bei diesem System der Abstand und die Winkelposition
des mobilen Geräts bzw. Staubsammelroboters RO in Bezug
auf das stationäre Gerät bzw. die Basisstation
BS ermittelt werden.
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Der
in 1 als Staubsammelroboter dargestellte Roboter
RO weist, wie in 1 durch gestrichelte Linien
angedeutet, einen im linken Bereich vorgesehenen Staubsammelkanal
auf, durch den aufgesammelter Staub bzw. Schmutzpartikel zu einem
Staubsammelbehälter hin leitbar sind, der im hinteren Bereich
des Roboters RO durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Daneben
verfügt der Roboter RO durch zwei in 1 nicht
näher bezeichnete Antriebe, jeweils mit einem Antriebsrad
und zugehörigem Antriebsmotor. Im hinteren Bereich weist
der Roboter RO noch Stützrollen bzw. -träger auf.
Für die Ausführung des Verfahrens weist der Roboter
RO gemäß der vorliegenden Erfindung in seiner
Vorderseite (bei Fahrt in seiner Längsrichtung) zumindest
drei Ultraschallsender TU1, TU2 und TU3 sowie zwei Ultraschallempfänger
RU1 und RU2 auf. Ferner enthält der Roboter RO einen Lichtsignalempfänger
SL, der beispielsweise auf der Oberseite des Roboters RO angeordnet
sein kann. Auf seiner Rückseite (bei Fahrt in seiner Längsrichtung)
weist der Roboter RO zwei von ihm abstehend dargestellte elektrische
Ladekontakte CR1 und CR2 einer roboterseitigen Ladeeinrichtung auf,
die zu einer nachstehend noch zu betrachtenden Ladeeinrichtung der
Basisstation BS passt.
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Das
als Basisstation BS in 1 dargestellte Akkumulator-Ladegerät
für den akkumulatorbetriebenen Roboter RO weist in seinem
in 1 unten dargestellten Bereich eine Ausnehmung
auf, die entsprechend der Außenform des hinteren Teiles
des Roboters RO ausgebildet ist. In dieser Ausnehmung sind zwei
elektrische Ladekontakte CB1 und CB2 der zuvor erwähnten
basisstationsseitigen Ladeeinrichtung untergebracht mit der die
roboterseitige Ladeeinrichtung nach Andocken des Roboters RO an
der Basisstation BS verbunden ist, um einen Akkumulator bzw. Akkumulatoren
im Roboter RO durch die Basisstation BS aufladen zu lassen.
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In
der Basisstation BS sind in einem mittleren oberen Bereich, wie
in einem Aufsatz, ein Ultraschallsignalempfänger und ein
Lichtsignalsender UL gemeinsam untergebracht. Der Ultraschallsignalempfänger
dient zur Aufnahme von Ultraschallsignalen, die von wenigstens einem
Ultraschallsender TU des Roboters RO abgegeben werden, und der Lichtsignalsender
dient zur Abgabe von nachstehend näher erläuterten
Lichtsignalen, die insbesondere im Infrarotlichtbereich liegen.
Die betreffenden Lichtsignale werden, wie in 1 angedeutet,
von dem Lichtsignalsender des Ultraschallsignalempfängers/Lichtsignalsenders
UL in unterschiedlichen Richtungen über einen Winkelbereich
von etwa 180° abgegeben, und zwar als jeweils gerichtete
Einzel-Lichtsignale L0, L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9, L10,
L11, L12, L13, L14, L15, L16, L17 und L18 mit einem gegenseitigen Winkel abstand
von jeweils 10°. Dieser Winkelabstand kann beispielsweise
zwischen 5° und 20° liegen. Die in 1 schematisch
dargestellten Lichtsignallinien geben dabei jeweils die Hauptintensitätsachse des
jeweiligen Lichtstrahls an, der in Form einer Strahlkeule mit einer
zur Keulenaußenseite abnehmenden Intensität abgegeben
wird.
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Nachdem
das in 1 in einer Draufsicht schematisch dargestellte
System gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung erläutert worden ist, wird nunmehr
das Verfahren zur Bestimmung der Winkelposition und des Abstands
des Roboters RO in Bezug auf die Basisstation BS unter Bezugnahme
auf das in 2 dargestellte Diagramm näher
erläutert.
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In
dem Diagramm gemäß 2 ist in
der Ordinatenrichtung das Auftreten verschiedener Impulse festgelegt,
und in der Abszissenrichtung, welche eine Zeitachse t darstellt,
sind verschiedene Zeitpunkte bezeichnet, zu denen die zuvor erwähnten
Impulse auftreten. In der in 2 in Ordinatenrichtung
mit US bezeichneten Zeile ist ein Ultraschallsignal, genauer gesagt
ein Ultraschallimpuls dargestellt, der von zumindest einem der Ultraschallsignalsender
TU1 des Roboters RO, vorzugsweise jedoch von dessen sämtlichen
Ultraschallsignalsendern TU1 bis TU3 als Anforderungssignal für
ein Bestimmen des Abstands und der Winkelposition und gegebenenfalls
daraus abgeleitet zum Festlegen eines Fahrweges des betreffenden
Roboters RO zu der Basisstation BS abgegeben wird. Diese Abgabe
des Ultraschallsignals US kann von dem Roboter RO beispielsweise
dadurch erfolgen, dass diesem gerade keine brauchbare Information
zum Zurückfahren zu der Basisstation BS vorliegt und eine
Aufladung des robotereigenen Akkumulators bzw. der robotereigenen
Akkumulatoren durch die Basisstation BS erforderlich ist.
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Auf
den Empfang dieses Ultraschallsignals US von dem Ultraschallsignalempfänger
des gemeinsamen Ultraschallsignalempfänger-/Lichtsignalsenders
UL der Basisstation BS hin gibt dieser Ultraschallempfänger-/Lichtsender
UL ein Rundum-Lichtsignal GL in Form eines Lichtblitzes, vorzugsweise
im Infrarotlichtbereich ab, der mittels des Lichtsignalempfängers
SL in dem Roboter RO empfangen wird. Durch den Empfang dieses Rundum-Lichtsignals
GL wird der Roboter RO gewissermaßen synchronisiert für
den anschließenden Empfang eines der nach einer festgelegten
Zeitspanne auf die Abgabe des betreffenden Rundum-Lichtsignals GL
hin abgegebenen Einzel-Lichtsignale L0 bis L18, die ebenfalls vorzugsweise
in Form jeweils eines im Infrarotlichtbereich auftretenden Lichtimpulses
auftreten, mit maximaler Intensität. Diese Einzel-Lichtsignale
EL werden gemäß 2 nach der
festgelegten Zeitspanne tL1 bis t1 ab dem Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt
t18 von dem Lichtsignalsender des Ultraschallempfänger-/Lichtsignalsenders
UL der Basisstation BS aufeinanderfolgend abgegeben.
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Der
vorstehend erläuterte zeitliche Zusammenhang zwischen der
Orientierung, das heißt die Ausrichtung der Einzel-Lichtsignale
EL in dem Rundum-Lichtsignal GL ist dem Roboter RO bekannt, sei es
durch ursprüngliche Implementierung im Roboter RO oder
durch eine einmalige oder wiederholte Übertragung von der
Basisstation BS zu dem betreffenden Roboter RO.
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An
Hand der vorstehend erläuterten, von dem Roboter RO und
der Basisstation BS jeweils ausgesendeten und empfangenen Signale
ist es nunmehr möglich, durch die Bewertung der Zeitdifferenz
zwischen dem Zeitpunkt tU der Aussendung eines Ultraschallsignals
US und dem Zeitpunkt tL1 des Aussendens eines Rundum-Lichtsignals
GL von der Basisstation BS und damit auch durch den Empfang des
betreffenden Rundum-Lichtsignals GL durch den Roboter RO den Abstand
des Roboters RO von der Basisstation BS zu bestimmen. Hierfür
braucht lediglich die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschallsignals
US herangezogen zu werden, während die Ausbreitungsgeschwindigkeit
des Rundum-Lichtsignals GL, also die Lichtgeschwindigkeit, hierfür
unberücksichtigt gelassen werden kann, da sie sehr viel größer
ist als die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschallsignals US.
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Zusätzlich
ist aus den zwischen dem Roboter RO und der Basisstation BS gesendeten
und empfangenen Signalen, wie sie vorstehend erläutert
worden sind, die Lage des Roboters RO in Bezug auf die Basisstation
BS unter Berücksichtigung des bekannten Zusammenhangs zwischen
der Orientierung der Einzel-Lichtsignale EL in dem Rundum-Lichtsignal GL
bestimmbar. Dadurch, dass der Roboter RO mit seinem Lichtsignalempfänger
SL bei der in 1 gezeigten schematischen Darstellung
beispielsweise das Einzel-Lichtsignal L11 mit maximaler Intensität von
sämtlichen von der Basisstation BS abgestrahlten Einzel-Lichtsignalen
L0 bis L18 ermittelt, ist in dem Roboter RO bekannt, dass er sich
in Bezug auf die Abgaberichtung des Einzel-Lichtsignals L11 in einer
Lage von 110° befindet. Damit stehen dem Roboter RO aber
bereits zwei wesentlichen Positionsinformationen zur Verfügung,
die für sein Fahren zur Basisstation BS notwendig sind,
nämlich Abstand und Fahrwinkel in Bezug auf eine Bezugsebene
(festgelegt durch das Einzellichtsignal L0 und auch durch das Einzel-Lichtsignal
L18). Um den Roboter RO in dieser Situation zur Basisstation BS
fahren zu lassen, benötigt dieser noch eine Anfahrinformation,
die ausgehend von den vorstehend betrachteten gewonnenen Informationen
bezüglich des Abstands und der Lageposition noch gesondert
zu gewinnen ist, nämlich durch eine weitere Abstands- und
Positionsermittlung aufgrund einer Wiederholung der vorstehend erläuterten
Vorgänge der Abgabe und des Empfangs von Signalen durch
den Roboter RO und die Basisstation BS und durch Ausrichten des
Roboters RO mit seiner die erwähnten Ladekontakte aufweisenden
Rückseite auf ein mit dem betreffenden Roboter mit maximaler
Intensität empfangenen Einzel-Lichtsignals, wie des Einzel-Lichtsignals
L9 der von der Basisstation BS abgegebenen Einzel-Lichtsignale L0
bis L18.
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An
dieser Stelle sei noch angemerkt, dass der vorstehend erläuterte
Vorgang der Bestimmung der Lage des mobilen Gerätes RO
in Bezug auf das stationäre Gerät BS in Abweichung
von den zuvor erläuterten Verhältnissen nicht
durch das gemäß 2 zum Zeitpunkt
tL1 abgegebene Rundum-Lichtsignal ausgelöst sein kann,
sondern durch ein weiteres, zwischen den Zeitpunkten tL1 und t1
gemäß 2 abgegebenes gesondertes Rundum-Lichtsignal,
wie dies in 2 durch ein gestrichelt dargestelltes
zweites Rundum-Lichtsignal zu einem Zeitpunkt tL2 veranschaulicht
ist.
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Um
nun das mobile Gerät an das stationäre Gerät,
bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung also
den selbstfahrenden akkumulatorbetriebenen Staubsammelroboter RO
an die Basisstation BS bzw. die Akkumulator-Ladestation nach der
erfolgten und zuvor erläuterten Bestimmung des Abstands
und der Winkelposition des betreffenden Roboters RO in Bezug auf
die Basisstation BS an einer beliebigen, von dieser Basisstation
BS entfernten Stelle an die Basisstation BS heranzuführen,
wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Roboter
RO von der genannten beliebigen Stelle aus in Richtung zu einer
festgelegten Winkelposition, die im vorliegenden Fall beispielsweise
die Winkelposition entsprechend der Lage des Einzel-Lichtsignals
L9 ist, gegebenenfalls unter erneuter Bestimmung seines Abstands
und seiner Winkelposition in Bezug auf die Basisstation BS längs
eines Fahrweges FA solange verfahren, bis die festgelegte Winkelposition
entsprechend der Lage des Einzel-Lichtsignals L9 erreicht ist. Anschließend
wird der Roboter RO in der der Lage des Einzel-Lichtsignals L9 entsprechenden Winkelposition
unter Messung seines Abstands von der Basisstation BS solange verfahren,
bis es schließlich eine festgelegte Stelle PH erreicht
hat, die sich in einen festgelegten Abstand von der Basisstation
BS aus befindet, beispielsweise etwa 50 cm von der Basisstation
aus. Ab Erreichen der genannten festgelegten Stelle PH vor der Basisstation
BS wird der Roboter RO sodann allein nach Maßgabe eines vorgegebenen
Bewegungsablaufs an die Basisstation BS ohne weitere Positions-
und Abstandsbestimmung herangeführt, wie beispielsweise
durch Zählen von während dieses Heranführens
ermittelten Drehschritten eines mit der Antriebsvorrichtung des
Roboters RO gekoppelten Winkelcodierers.
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Bis
zu der genannten festgelegten Stelle PH ist der Roboter RO in Vorwärtsrichtung
gefahren. Dies heißt, dass nunmehr seine Ultraschallsender TU1
bis TU3 und seine Ultraschallempfänger RU1, RU2 der Basisstation
BS direkt gegenüber ausgerichtet sind. Da sich in dieser
Position die Ladekontakte CR1, CR2 des Roboters RO jedoch auf dessen den
Ladekontakten CB1, CB2 der Basisstation BS abgewandten Seite befinden,
führt der Roboter RO an der betreffenden festgelegten Stelle
PH vor einer Weiterbewegung zur Basisstation BS hin erst noch eine
Drehung um 180° aus. Dadurch sind dann die Ladekontakte
CR1, CR2 des Roboters RO den Ladekontakten CB1, CB2 der Basisstation
BS zugewandt. Daraufhin erfolgt dann das bereits erwähnte
Heranführen des Roboters RO an die Basisstation allein nach
Maßgabe des vorgegebenen Bewegungsablaufs, also im vorliegenden
Fall durch eine Schrittzählung. Dabei ist zu berücksichtigen,
dass für den festgelegten Abstand, in welchem sich die
festgelegte Stelle PH von der Basisstation BS entfernt befindet, in
dem Roboter vorab die Schrittzahl für die Zurücklegung
des diesem festgelegten Abstand entsprechenden Weges bekannt ist.
Somit braucht lediglich eine vorgegebene Schrittzahl von der festgelegten Stelle
PH aus bei der in gerader Richtung erfolgenden Bewegung des Roboters
RO zu der Basisstation BS hin ermittelt zu werden, um den Roboter
RO mit seinen Ladekontakten CR1, CR2 zuverlässig an die Ladekontakten
CB1, CB2 der Basisstation BS heranzuführen.
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- BS
- Basisstation
- CB1,
CB2
- Ladekontakte
der Basisstation
- CR1,
CR2
- Ladekontakte
des Roboters
- EL
- Einzel-Lichtsignale
- FA
- Fahrweg
- GL
- Rundum-Lichtsignal
- L0,
L1, L2, L3, L4, L5,
- Lichtsignale
- L6,
L7, L8, L9, L10,
- Lichtsignale
- L11,
L12, L13, L14,
- Lichtsignale
- L15,
L16, L17, L18
- Lichtsignale
- PH
- festgelegte
Stelle
- RO
- Roboter
- RU1,
RU2
- Ultraschallempfänger
- SL
- Lichtsignalempfänger
- t
- Zeitachse
- t1,
t2, t18
- Zeitpunkte
der Abgabe von Einzel-Lichtsignalen
- tL1,
tL2
- Zeitpunkte
der Rundum-Lichtsignalabgabe
- tU
- Zeitpunkt
der Ultraschallsignalabgabe
- TU1,
TU2, TU3
- Ultraschallsignalsender
- UL
- Ultraschallsignalempfänger/Lichtsignalsender
- US
- Ultraschallsignal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 69825642
T2 [0002]
- - DE 10231391 A1 [0003]