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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Roboters, insbesondere
eines Reinigungsroboters, wobei mittels vorzugsweise eines akustischen
Signals, das von einer Sendestation abgegeben wird, der Roboter
zum Ort der Sendestation geleitet wird.
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Verfahren
der in Rede stehenden Art zum Betreiben insbesondere von selbsttätig
verfahrbaren Haushaltsgeräten, insbesondere Boden-Reinigungsgeräten
sind bekannt. Hier wird beispielsweise auf die
DE 10 2005 046 813 A1 verwiesen.
In dieser Patentanmeldung ist ein Verfahren beschrieben, bei welchem
ggf. zusätzlich zu einer Basisstation Stationselemente
in einem oder mehreren Räumen vorgesehen sind, die Signale
aussenden, die auf den jeweiligen Ort des Stationselements rückschließen
lassen, wobei der Reinigungsroboter sich unter Verarbeitung dieser
Signale in dem Raum orientiert. Basisstation und Stationselemente
sind statisch angeordnet in einem oder in einer Vielzahl von untereinander verbundenen
Räumen vorgesehen. Der Roboter orientiert sich selbsttätig
in Richtung auf ein aktiviertes Stationselement bzw. in Richtung
auf die aktivierte Basisstation.
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Im
Hinblick auf den zuvor beschriebenen Stand der Technik wird eine
technische Problematik der Erfindung darin gesehen, ein Verfahren
der in Rede stehenden Art weiter zu verbessern, derart, dass ein
gezieltes selbsttätiges Anfahren individueller Reinigungsbereiche
durch den Roboter erreicht werden kann.
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Diese
Problematik ist zunächst und im Wesentlichen durch den
Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst, wobei darauf abgestellt
ist, dass die Sendestation als tragbare Hand-Sendestation ausgebildet
ist, die von einem Benutzer mitgeführt wahlweise aktiviert
wird zum Herbeirufen des Roboters. Zufolge des vorge schlagenen Verfahrens
ist der Benutzer in die Lage versetzt, den Roboter zu rufen und
zu einer bestimmten Stelle im Raum gezielt fahren zu lassen. Dies
ist insbesondere bei einer bevorzugten Herbeirufung des Roboters
mittels eine akustischen Signals auch über Raumgrenzen
hinweg ermöglicht. Durch die Ausbreitung des Schalls können
Hindernisse und Raumgrenzen automatisch umfahren werden, wobei weiter
kein unmittelbarer Sichtkontakt zwischen Hand-Sendestation und Roboter
bzw. Empfänger notwendig ist. Durch das vorgeschlagene
intuitive Bedienkonzept ist es dem Benutzer ermöglicht,
ohne großen technischen, manuellen Aufwand einen Roboter
zu einer bestimmten Position zu rufen. Die Hand-Sendestation dient
hierbei in Form einer Fernbedienung bzw. in Form eines Pagers.
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Weitere
Merkmale der Erfindung sind nachstehend, auch in der Figurenbeschreibung,
oftmals in ihrer bevorzugten Zuordnung zum Gegenstand des Anspruchs
1 oder zu Merkmalen weiterer Ansprüche erläutert.
Sie können aber auch in einer Zuordnung zu nur einzelnen
Merkmalen des Anspruchs 1 oder des jeweiligen weiteren Anspruchs
oder jeweils unabhängig von Bedeutung sein.
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So
ist weiter bevorzugt, dass nach Erreichen eines vorbestimmten Abstandswertes
zu der Hand-Sendestation der Roboter ein, seine diesbezügliche
Position abdeckendes Reinigungsprogramm durchläuft. Entsprechend
kann der Benutzer den Roboter gezielt mittels der Hand-Sendestation zu
einer beispielsweise stark verschmutzten Stelle im Raum bzw. in
einem reinigungsbedürftigen Raum ordern. Erreicht der Roboter
durch selbsttätiges Verfahren das Umfeld zur tragbaren
Hand-Sendestation, startet der Roboter sein vorprogrammiertes Reinigungsprogramm
und reinigt durch Bürsten und/oder Saugen, weiter ggf.
auch durch Feuchtreinigung den erreichten Raum oder alternativ einen
Umkreis um die Hand-Sendestation. Der vorbestimmte Abstandswert
zu der Hand-Sendestation beträgt weiter bevorzugt wenige
Meter, so weiter bevorzugt 1 bis 5 m. Zur nahezu exakten Positionierung
des Roboters vor Aktivierung des Reinigungsprogramms kann der vorbestimmte
Abstandswert auch weniger als 1 m betragen. Darüber hinaus
können mittels der Hand-Sendestation dem Roboter auch Informationen über
die gewünschte Reinigungsform übermittelt werden.
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Die
Hand-Sendestation ist in weiter bevorzugter Ausgestaltung zusätzlich
zu einer Basisstation vorgesehen. An einer solchen Basisstation
erfolgt zumindest eine Wiederaufladung der roboterseitigen Akkumulatoren,
weiter ggf. auch eine Entleerung eines roboterseitigen Staubsammelraumes.
In diesem Zusammenhang erweist es sich von Vorteil, wenn mittels
Aktivierung der Hand-Sendestation der Roboter entsprechend die Basisstation
anfährt. Hierbei handelt es sich weiter bevorzugt um ein
gesondertes Signal, welches abweichend ist vom Signal zum Herbeirufen
des Roboters zu der Hand-Sendestation. Entsprechend ist über
die tragbare Hand-Sendestation nicht nur das Herbeirufen des Roboters
ermöglicht, sondern auch ein Zurückbeordern in
die Bereitschaftsposition an der Basisstation.
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Auch
kann die Hand-Sendestation weiter dazu ausgebildet sein, andere,
ggf. räumlich quasi stationär angeordnete Sendestationen
zu aktivieren. Zufolge dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist es weiter ermöglicht, mittels der tragbaren
Hand-Sendestation den Roboter auch zu einem zur Hand-Sendestation
distanzierten Bereich des Raumes oder darüber hinaus auch
in einen anderen Raum zu ordern, um dort das Reinigungsprogramm
zu starten. Weiter können über die Hand-Sendestation
auch mehrere, einen Leitweg für den Roboter vorgebende
Sendestationen aktiviert werden, um so einen entfernten Raum anfahren
zu lassen.
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Das
Herbeirufen des Roboters mittels der tragbaren Hand-Sendestation
kann aus einer Warteposition, beispielsweise an der Basisstation
erfolgen, darüber hinaus aber auch aus einer vorgegebenen Reinigungsroutine
heraus. Entsprechend unterbricht der Roboter bei Aktivierung der
Hand-Sendestation diese Reinigungsroutine, um dem Signal entsprechend
beispielsweise zur Hand-Sendestation zu verfahren und dort ein Reinigungsprogramm
zu starten. In diesem Zusammenhang erweist es sich weiter von Vorteil,
wenn nach einer Deaktivierung der Hand-Sendestation der Roboter
eine im Übrigen fest vorgegebene Reinigungsroutine wieder
aufnimmt. So kann beispielsweise der Roboter nach Deaktivierung
der Hand-Sendestation das aktuelle Reinigungsprogramm abbrechen,
um hiernach zurück in die Position vor einem Herbeirufen
desselben zu fahren, um dort die unterbrochene Reinigungsroutine wieder
fortzusetzen. Alternativ besteht auch die Möglichkeit,
dass nach einem Herbeirufen des Roboters beispielsweise zur intensiven
Reinigung eines Raumbereiches nach Abschalten der Hand-Sendestation
der Roboter in ein übliches Reinigungsprogramm zum weiteren
Reinigen des gesamten aktuellen Raumes fällt oder selbsttätig
zur Basisstation zurück fährt.
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Auch
kann der Roboter mittels der Hand-Sendestation, insbesondere dann,
wenn diese aktiviert ist, geführt werden, wenn sich der
Benutzer damit bewegt. Der Roboter bewegt sich entsprechend in einer
solchen Situation an einer virtuellen Leine geführt.
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Zum
Herbeirufen des Roboters wird bevorzugt eine nicht hörbare
Schallquelle, wie beispielsweise Ultraschall, benutzt. Der Schall
breitet sich kreisförmig auch über Raumgrenzen
hinweg aus und wird vom Roboter empfangen. Dieser bestimmt die Richtung,
aus der das Signal kommt, und fährt darauf zu, bis dieser
den Sender, d. h. die Hand-Sendestation, erreicht. In einer bevorzugten
Ausgestaltung ist das akustische Signal ein kontinuierlich durchgehendes
Signal, das von einer Empfangseinheit des Roboters aufgefangen wird.
Hierbei wird ermittelt, aus welcher Richtung das Signal kommt, um
in diese Richtung auf die Hand-Sendestation zu zu verfahren. Alternativ
ist vorgesehen, dass das akustische Signal ein moduliertes, d. h.
gepulstes, Signal ist.
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Unabhängig
von der Art des akustischen Signals wird mittels mindestens einem
rotierenden Empfänger dieses vom Roboter empfangen. So
sind weiter bevorzugt mindestens zwei solcher rotierender Empfänger
am Roboter vorgesehen. Alternativ oder auch kombinativ hierzu kann
das akustische Signal auch mittels mehrerer im Kreis angeordneter Empfänger
vom Roboter empfangen werden. Bei einer weiter bevorzugten kreisrunden
Grundrissgestaltung des Roboters empfiehlt sich eine gleichmäßig zueinander
beabstandete Anordnung der Empfänger über den
Umfang des Roboters.
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Die
empfangenen Signale werden in einer weiter bevorzugten Ausgestaltung
mittels einer Signal-Intensitätsmessung ausgewertet. Durch
den oder die Empfänger am Roboter wird die Signal-Intensität in
bevorzugter Weise in allen Richtungen, d. h. über 360°,
bestimmt. Aus dem Intensitätsabbild wird die Richtung,
aus der das Signal kommt, bestimmt. Die Signal-Intensitätsmessung
findet weiter bevorzugt Anwendung bei einem kontinuierlich durchgehenden akustischen
Signal.
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Alternativ
oder auch kombinativ hierzu werden die empfangenen Signale vom Roboter
mittels einer Signal-Laufzeitmessung ausgewertet. Hierzu sind auf
dem Roboter mindestens zwei Empfänger angeordnet, die die
Signale empfangen. Mit Hilfe einer Aufzeichnung von Laufzeitunterschieden
wird die Richtung, aus der das Signal mit dem kürzesten
zurückgelegten Weg stammt, bestimmt.
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Nachstehend
ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche
lediglich Ausführungsbeispiele darstellt, näher
erläutert. Es zeigt:
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1 in
perspektivischer Darstellung einen Reinigungsroboter;
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2 in
perspektivischer Darstellung eine tragbare Hand-Sendestation in
Benutzungsstellung;
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3 ein
schematisches Ablaufdiagramm zur Signal-Laufzeitmessung;
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4 eine
weitere schematische Darstellung zur Ermittlung von Signal-Laufzeitwerten;
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5 in
vereinfachter Form ein modulliertes Signal;
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6 in
schematischer Darstellung einen Verfahrweg des Roboters in einem
Raum bei Herbeirufen mittels der Hand-Sendestation.
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1 zeigt
einen Reinigungsroboter
1 in Form eines verfahrbaren Haushalts-Bodenreinigungsgeräts.
Dieses besitzt ein Chassis, welches unterseitig, dem zu pflegenden
Boden zugewandt, elektromotorisch angetriebene Verfahrräder
sowie eine über die Unterkante des Chassisbodens hinausragende,
gleichfalls elektromotorisch angetriebene Bürste trägt.
Das Chassis ist überfangen von einer Gerätehaube
2,
wobei der Reinigungsroboter
1 einen kreisförmigen
Grundriss aufweist. Bezüglich der Ausgestaltung des Reinigungsroboters
1 wird
auf die
DE 102 42
257 A1 verwiesen. Der Inhalt dieser Patentanmeldung wird
hiermit voll inhaltlich in die Offenbarung vorliegender Erfindung
mit einbezogen, auch zu dem Zwecke, Merkmale dieser Patentanmeldung
in Ansprüche vorliegender Erfindung mit einzubeziehen.
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Gemäß der
Darstellung in 1 verfügt der Reinigungsroboter 1 oberseitig über
zwei um senkrechte Achsen rotierbare Empfänger 3, 4.
Diese sind zueinander beabstandet. Alternativ zu diesen rotierenden
Empfängern 3, 4 kann auch eine Mehrzahl von
festinstallierten, d. h. nicht rotierbaren Empfängern über
den Umfang des Reinigungsroboters 1 verteilt vorgesehen
sein.
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Aus
einer üblichen Reinigungsroutine heraus oder auch alternativ
aus einer Wartestellung an einer nicht dargestellten Basisstation
heraus kann der Reinigungsroboter 1 mittels einer in 2 dargestellten Hand-Sendestation 5 herbeigerufen
werden. Diese verfügt in dem dargestellten Beispiel über
mehrere durch den Benutzer zu bedienende Tasten, wobei eine in dem
Ausführungsbeispiel dargestellte erste Taste 6 zum
Herbeirufen des Reinigungsroboters 1 hin in die unmittelbare
Umgebung zur Hand-Sendestation 5 dient. Weiter dargestellte
Tasten 7 und 8 dienen beispielsweise zur Aktivierung
weiterer stationär angeordneter Sendestationen im Raum
oder in benachbarten Räumen, wobei nach einer solchen Aktivierung
der Reinigungsroboter 1 eine solche stationäre
Sendestation anfährt.
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Zum
Rufen des Reinigungsroboters wird eine nicht hörbare Schallquelle
der Hand-Sendestation 5 benutzt, so weiter insbesondere
Ultraschall mit beispielsweise 40 KHz. Der Schall breitet sich kreisförmig
auch über Raumgrenzen hinweg aus und wird vom Gerät
empfangen. Durch die Ausbreitung des Schalls können Hindernisse
und Raumgrenzen automatisch umfahren werden (vgl. zu 6).
Entsprechend ist kein direkter Sichtkontakt zwischen Hand-Sendestation 5 und
Reinigungsroboter 1 notwendig.
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Der
Reinigungsroboter 1 bestimmt auf unterschiedliche, nachstehend
näher beschriebene Weise die Richtung, aus der das Signal
kommt, und fährt darauf zu, bis es den Sender, bzw. die
Umgebung der Hand-Sendestation 5, erreicht hat.
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In
einer ersten Ausführung erfolgt diese Richtungsbestimmung
durch Ermittlung der Signalstärke. Der Ultraschall-Sender
sendet hierzu ein kontinuierliches, durchgehendes Signal aus. Die
auf dem Reinigungsroboter 1 rotierenden Empfänger 3 und 4, die
die Signalintensität in allen Richtungen (d. h. über 360°)
bestimmen, ermitteln aus dem Intensitätsabbild die Richtung,
aus der das Signal kommt. Alternativ zu dem kontinuierlichen Signal
kann auch ein unterbrochenes, pulsierendes Signal ausgesandt werden.
Bei Anordnung von festen, d. h. nicht rotierbaren Empfängern
im Kreis, weiter über den Umfang des Reinigungsroboters 1 bevorzugt
gleichmäßig verteilt, lassen sich auch alle Empfangsrichtungen
gleichzeitig abdecken.
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Gemäß der
schematischen Darstellung in 3 kann in
einer weiteren Ausführungsform die Hand-Sendestation ein
moduliertes, d. h. gepulstes Signal S ausgeben. Ein Beispiel eines
solchen modulierten Signals S ist in 5 dargestellt.
Auf dem Reinigungsroboter 1 rotiert zumindest ein Empfänger 3 oder 4,
der während der Drehung die Zeiten zwischen dem Eintreffen
der Pulse misst. Je länger der Weg ist, den ein Puls zurückgelegt
hat, desto größer ist die sich daraus ergebende
Laufzeitverzögerung. Mit Hilfe der Aufzeichnungen der Laufzeitunterschiede
wird anschließend die Richtung, aus der das Signal mit
dem kürzesten zurückgelegten Weg stammt, bestimmt.
Dies wird dadurch ermöglicht, dass dem Empfänger 3 oder 4 die
Modulationsfrequenz, d. h. der Zeitabstand, mit der die Pulse gesendet
werden, bekannt ist.
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So
sendet die Hand-Sendestation 5 über einen Zeitraum
t in gleichen Zeitabständen t1 Signale aus.
Diese treffen um die Laufzeit dt1 bis dtn verzögert am rotierenden Empfänger 3, 4 ein.
Je größer der Wert dtx ist,
umso länger ist der Signalweg. Der Reinigungsroboter 1 fährt
selbsttätig in die Richtung mit dem kleinsten Wert dtx.
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Weiter
kann mit Bezug zu den 4 und 5 die Hand-Sendestation 5 ein
moduliertes, gepulstes Signal ausgeben. Auf dem Reinigungsroboter 1 sind
zwei oder mehrere nicht drehende Empfänger 3, 4 mit
einem Abstand zueinander angeordnet. Das System bestimmt hierbei
den Zeitunterschied, mit dem ein Puls bei den einzelnen Empfängern 3, 4 ankommt.
Unter Zuhilfenahme der Schallgeschwindigkeit in Luft, kann dieser
Zeitunterschied in eine Strecke umgerechnet werden. Aus dem bekannten Abstand
der Empfänger 3, 4 zueinander und dieser Strecke
lässt sich Winkel berechnen, der die Richtung der Schallquelle
widerspiegelt.
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So
ergibt sich aus dem Laufzeitunterschied Δt mit Hilfe der
Schallgeschwindigkeit in Luft und dem bekannten Abstand x zwischen
den Empfängern 3 und 4 der Winkel α.
Alternativ kann sich der Reinigungsroboter 1 ohne Berechnung
des Winkels α solange drehen bis kein oder nur noch ein
geringer Laufzeitunterschied Δt gegeben ist. Hiernach ist
der Reinigungsroboter 1 automatisch auf den Sender, d. h.
auf die Hand-Sendestation 5, ausgerichtet. Die Drehung
erfolgt hierbei immer in Richtung des Empfängers 3, 4,
an dem das Signal zuerst eintrifft.
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Durch
eine Variation der Frequenz, bzw. der Modulation, können
weitere Informationen von der Hand-Sendestation 5 zum Empfänger 3, 4 übertragen
werden, so beispielsweise ein Befehl zur intensiven Reinigung der
angefahrenen Fläche oder auch beispielsweise den Befehl
zum Rückfahren des Reinigungsroboters 1 zur Basisstation.
Auch können mit verschiedenen Frequenzen mittels nur einer Hand-Sendestation 5 verschiedene
Reinigungsroboter 1 angesprochen werden.
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Durch
Aktivierung insbesondere stationärer Sendestationen mittels
der Hand-Sendestation 5 können diese bei Ausgabe
unterschiedlicher Frequenzen nacheinander abgefahren werden, womit ein
Leitsystem realisiert ist.
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In
weiterer Ausgestaltung kann auch der Reinigungsroboter 1 ein
Signal abgeben, was von der Hand-Sendestation 5 direkt
beantwortet wird. Durch Messung der Laufzeit kann hierbei die Entfernung zwischen
beiden Geräten bestimmt werden.
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Weiter
besteht die Möglichkeit, anstelle zweier oder mehrerer
drehbarer Empfänger oder über den Umfang gleichmäßig
verteilt angeordneter Empfänger nur wenige, beispielsweise
zwei festinstallierte Empfänger an dem Reinigungsroboter 1 vorzusehen,
der dann zur Laufzeitmessung um eine Vertikalachse rotieren.
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Die
Lösung gemäß dem Ausführungsbeispiel
in 4 kann auch mit rotierenden Empfängern erreicht
sein, wobei per Laufzeitmessung der jeweilige Winkel zum Sendesignal
bestimmt wird. Die Rotationsgeschwindigkeit wird bei der Bestimmung
des Laufzeitunterschiedes berücksichtigt.
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Anstelle
von zusätzlichen Empfängern können eventuell
vorhandene Ultraschallempfänger, die zur Abstandsmessung
eingesetzt werden, genutzt werden. Die Sender zur Abstandsmessung
sind hierbei abgeschaltet.
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Alle
offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich.
In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt
der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.
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- 1
- Reinigungsroboter
- 2
- Gerätehaube
- 3
- Empfänger
- 4
- Empfänger
- 5
- Hand-Sendestation
- 6
- Taste
- 7
- Taste
- 8
- Taste
- dtx
- Laufzeit
- t
- Zeit
- t1
- Zeitabstand
- Δt
- Laufzeitunterschied
- x
- Empfängerabstand
- α
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005046813
A1 [0002]
- - DE 10242257 A1 [0022]