DE102009059214A1

DE102009059214A1 - Selbsttätig verfahrbares Gerät sowie Verfahren zur Zielführung eines solchen Gerätes

Info

Publication number: DE102009059214A1
Application number: DE102009059214A
Authority: DE
Inventors: Daniel Dr. Zuber; Mario Wallmeyer; Frank Meyer; Patrick Schlischka; Martin Meggle; Andreas Sauerwald
Original assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Current assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2011-02-17
Also published as: DE102009059215A1; DE102009059217A1; IT1400760B1; IT1400759B1; DE102009059212A1; ITMI20101540A1; ITMI20101542A1; DE102009059216A1

Abstract

Verfahren zur Zielführung eines selbsttätig verfahrbaren Gerätes (1), insbesondere eines Reinigungsgerätes zur Reinigung eines Bodens (7) wie ein Saug- und/oder Kehrroboter, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät (1) ein Lichtsignal aussendet und ein unabhängig von dem Gerät (1) aufstellbares Orientierungsteil (6) vorgesehen wird, welches zur Reflektion des ausgesendeten Lichtes eingerichtet ist und/oder zufolge empfangenen Lichts ein Signal an das Gerät (1) übermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Zielführung eines selbsttätig verfahrbaren Gerätes, insbesondere eines Reinigungsgerätes zur Reinigung eines Bodens wie ein Saug- und/oder Kehrroboter.
Autonom operierende Geräte, wie insbesondere Reinigungsgeräte oder auch Transportgeräte im Haushaltsbereich sollen im (Reinigungs-)Betrieb bevorzugt ohne Benutzereingriff arbeiten. Dennoch werden diese in der Regel mit Einrichtungen zur Fernsteuerung versehen, damit der Benutzer diese in bestimmte Bereiche der Wohnung fahren lassen kann, z. B. um dort eine Spotreinigung durchzuführen. Bekannt sind hier Fernbedienungen (Funk und auf optischer Basis mit Infrarot), bei denen die Fernbedienung bspw. Tasten für unterschiedliche Fahrtrichtungen enthalten (separate Tasten für die Fahrtrichtungen, Joystick, 4-Wege-Schalter usw.). Mit diesen Tasten kann der Benutzer das Gerät steuern. Die Bedienung ähnelt der eines ferngesteuerten Autos. Aus dem Bereich des Spielzeuges sind auch noch kabelgebundene Lösungen bekannt, bei denen die Fernsteuerung mit dem Spielzeug über ein langes Kabel verbunden ist (elektrische Verbindung, teilweise auch mechanisch über Bowdenzüge).
Zum Verbringen eines solchen Gerätes in einen bestimmten Raum bzw. zu einem bestimmten Bereich innerhalb eines Raumes kann dieses mittels der Fernbedienung zu einem Punkt hingefahren werden. Dies erweist sich als zeitaufwändig, nicht intuitiv und für Ungeübte zu schwierig. Weiter ist eine solche Steuerung für den Benutzer zufolge der in der Regel relativ kleinen Tasten gewöhnungsbedürftig. Weiter alternativ kann das Gerät auch getragen werden, was sich jedoch als sehr unergonomisch erweist.
Im Hinblick auf den zuvor beschriebenen Stand der Technik wird eine technische Problematik der Erfindung darin gesehen, ein Verfahren der in Rede stehenden Art in vorteilhafter Weise weiter zu verbessern.
Diese Problematik ist zunächst und im Wesentlichen durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass das Gerät ein Lichtsignal aussendet und ein unabhängig von dem Gerät aufstellbares Orientierungsteil vorgesehen wird, welches zur Reflektion des ausgesendeten Lichtes eingerichtet ist und/oder zufolge empfangenen Lichts ein Signal an das Gerät übermittelt. So ist zufolge dieser Ausgestaltung eine einfach, bequeme und intuitive Bedienung des Gerätes ermöglicht. Der Benutzer kann eine Stelle in der Wohnung anzeigen / markieren, woraufhin das Gerät selbsttätig genau an diese Stelle verfährt. Die Markierung von Punkten in der Wohnung kann dazu dienen, besondere Aktionen des Gerätes auszulösen (Spotreinigung) oder dem Gerät besondere Stellen zu teachen (z. B. verbotene Zonen, wo er nicht hinfahren darf). Auch die Markierung von Bereichen mit unterschiedlichen Bodenbelägen (Teppich, Hartboden usw.) ist hierdurch möglich. Das vom Gerät ausgesendete Lichtsignal wird von dem unabhängig von dem Gerät bspw. in der Wohnung, weiter bspw. auf dem abzureinigenden Boden aufgestellten Orientierungsteil unmittelbar oder mittelbar reflektiert, welches reflektierte Signal als Antwort- und/oder Befehlssignal vom Gerät empfangen wird. Bei einer unmittelbaren Reflektion ist das Orientierungsteil entsprechend mit Reflektionsmitteln versehen, so weiter bevorzugt im Falle einer Lichtreflektion durch Ausbildung einer Spiegelfläche. Zur mittelbaren Reflektion des vom Gerät ausgesendeten Lichtstrahls ist das Orientierungsteil mit einem entsprechenden Empfänger ausgestattet, wobei weiter eine bevorzugt in dem Orientierungsteil vorhandene Elektronik zufolge des Empfangs eines Signals über einen weiter bevorzugt in dem Orientierungsteil vorgesehenen Sender ein bevorzugt angepasstes Rücksignal aussendet. Dieses ist bevorzugt gleichfalls ein Lichtsignal, welches bspw. hinsichtlich der Wellenlänge gleich geartet ist wie das vom Gerät ausgesendete Lichtsignal. Alternativ ist das mittelbar reflektierte Lichtsignal des Orientierungsteils gegenüber dem empfangenen Lichtsignal verändert. So ist in einer bevorzugten Ausgestaltung das Lichtsignal in der einen Senderichtung sichtbar und in der anderen Senderichtung unsichtbar. Das von dem Orientierungsteil mittelbar oder unmittelbar reflektierte Signal übermittelt bevorzugt dem selbsttätig verfahrbaren Gerät Informationen, welche Informationen weiter bevorzugt bestimmte Verhaltensstrategien des Gerätes auslösen, so weiter bevorzugt, wie vorbeschrieben, die Auslösung einer Spotreinigung oder auch bspw. ein weiträumiges Umfahren des Orientierungsteiles zufolge einer zugesandten Information, dass es sich hier um eine nicht zu befahrende Zone für das Gerät handelt (bspw. Treppenabsätze).
Weitere Merkmale der Erfindung sind nachstehend, auch in der Figurenbeschreibung, oftmals in ihrer bevorzugten Zuordnung zum Gegenstand des Anspruches 1 oder zu Merkmalen weiterer Ansprüche erläutert. Sie können aber auch in einer Zuordnung zu nur einzelnen Merkmalen des Anspruches 1 oder des jeweiligen weiteren Anspruches oder jeweils unabhängig von Bedeutung sein.
Das Gerät wird mit wenigstens einer Lichtquelle versehen (bevorzugt eine Lichtquelle). Diese ist weiter bevorzugt auf einer um eine vertikale Achse des Gerätes rotierenden Plattform auf dem Gerät angebracht, ähnlich einem rotierenden Laserscanner. Die rotierende Plattform ist bevorzugt mit einem Winkelmesssystem ausgestattet, welches die Winkellage der Plattform relativ zum Gerät ermitteln kann.
Die Lichtquelle wird bevorzugt durch eine LED- oder Laserdiode oder beides gebildet. Das verwendete Licht ist bevorzugt sichtbar, weiter bevorzugt in Form von rotem Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm. Weiter kommt auch Infrarotlicht zum Einsatz.
Das Gerät ist weiter bevorzugt mit einer Vorrichtung zum Empfang einer Funkstrahlung (Antenne) ausgerüstet. Diese kann ortsfest verbaut oder auf der rotierenden Plattform enthalten sein.
Das Orientierungsteil (bspw. Fernbedienung oder Basisstation weiter bspw. eine Landmarke) gibt weiter bevorzugt unabhängig vom empfangenen Licht ein Signal außerhalb des Lichtbereiches ab, welches von einer diesbezüglichen Erkennung des Gerätes erfasst wird. Zufolge des zusätzlichen Signals sind neben der signalgesteuerten Zielführung bevorzugt weitere Informationen vom Orientierungsteil zum Gerät übermittelbar, so bspw. Informationen über den Bodenbelag, Rauminformationen usw. Das Gerät weist entsprechend Mittel (Hard- und bevorzugt Software) zum Empfang dieses weiteren Signals.
Das Gerät weist wenigstens ein separates Zubehörteil (Orientierungsteil) auf. Hierbei handelt es sich bevorzugt um wenigstens eine Basis- oder Ladestation. Weiter handelt es sich bevorzugt um ein separates, bevorzugt batterie- oder netzbetriebenes Zubehörteil. In bevorzugter Ausführungsform handelt es sich um ein Element, welches auf einem Standfuß frei auf dem Boden abgestellt werden kann. Weiter alternativ ist das Zubehörteil eine Fernbedienung, die vom Benutzer auf den Boden gestellt oder in üblicher Weise in der Hand gehalten werden kann.
Das Zubehörteil (Orientierungsteil) ist bevorzugt zur mittelbaren Reflektion mit einem lichtempfindlichen Element ausgestattet, welchem weiter bevorzugt ein Verstärker zugeordnet ist, mit einem Filter, der auf die Frequenz und Modulationsform der Lichtquelle auf dem Gerät abgestimmt ist. Als Signal gibt der Verstärker daher lediglich das vom lichtempfindlichen Element empfangene Lichtsignal aus und kein Umgebungs- oder Störlicht. Zur unmittelbaren Reflektion ist das Orientierungsteil bevorzugt mit einer Reflektionsfläche, bspw. einem Spiegel, versehen.
In einer Weiterbildung wird das Zubehörteil mit Vorrichtungen zur Bodendetektion ausgestattet, die aktiv sind, wenn es auf den Boden gestellt und eingeschaltet wird. Es kann dann die Bodenbeschaffenheit automatisch ermitteln und dem Roboter mitteilen. Eine Bodenerkennung ist bevorzugt über einen Ultraschallsensor ausgeführt, bei dem die Laufzeit zwischen einem in Richtung Boden ausgesendeten Ultraschall-Peak und seinem Echo gemessen wird. Je weicher der Boden, desto länger die Laufzeit. Teppiche zeigen in der Regel lange Laufzeiten. Hartböden sehr kurze. Bevorzugt wird das Analyseergebnis über das bevorzugt vorgesehene weitere Signal an das Gerät übermittelt, zur entsprechenden Einstellung des Reinigungsverhaltens.
Bevorzugt wird der Lichtstrahl der Lichtquelle kollimiert, d. h. zu einem linienförmigen Strahl ohne deutliche Aufweitung gebündelt, ähnlich einem Laserstrahl. Das Lichtsignal wird weiter bevorzugt moduliert (sinusförmig, rechteckig, dreieckig oder beliebig) in einer definierten Frequenz.
Das Zubehörteil (Orientierungsteil) ist weiter bevorzugt mit einem Element zum Aussenden von Signalen außerhalb des Lichtbereiches, insbesondere von Funksignalen ausgestattet (Sendeantenne). Die vom Zubehörteil ausgesendeten Wellen sind bevorzugt im Sinne von Sendetelegrammen codiert, d. h. besitzen eindeutige Kennungen. In einer weiter bevorzugten Ausführung werden über die Codierung unterschiedliche Zubehörteile voneinander unterschieden (Übermittlung einer individuellen Kennnummer). Auch werden bevorzugt je nach Anwendungsfall (z. B. Auffinden der Station, Spotreinigen, Markieren von verbotenen Zonen, Markieren unterschiedlicher Bodenbeläge) unterschiedliche Codierungen verwendet, so dass Befehlssignale ausgesendet werden können. Der Vorrichtung zum Empfang von Funkwellen auf dem Gerät ist entsprechend eine Decodierelektronik zugeordnet, welche die von der Sendeeinrichtung auf dem Zubehörteil ausgesendeten Funkwellen decodieren kann. Dem Zubehörteil ist weiter bevorzugt eine Elektronik zugeordnet, welche immer dann ein codiertes Telegramm funkt, wenn das lichtempfindliche Element auf dem Zubehörteil von dem, von der bevorzugt rotierenden Lichtquelle auf dem Gerät ausgesendeten modulierten Lichtstrahl getroffen wird. Dieses Telegramm wird im Folgenden als Peil-Telegramm bezeichnet.
Dem Gerät ist bevorzugt eine Elektronik zugeordnet, welche immer dann die Winkelposition der rotierenden Lichtquelle misst, wenn die dem Gerät zugeordnete Empfangseinrichtung für Funkwellen ein Peil-Telegramm empfängt, welches von dem Element zum Aussenden von Funkwellen codiert ausgesendet wurde, welches dem Orientierungsteil zugeordnet ist. Dadurch kann das Gerät die Winkellage zu dem Orientierungsteil messen, dessen lichtempfindliches Element gerade mit dem von der rotierenden Lichtquelle ausgesendeten Lichtstrahl überstrichen wird. Das Gerät kann nun solange in die durch diese Winkellage vorgegebene Richtung fahren, bis es das Orientierungsteil erreicht hat. Dadurch kann es sehr leicht und schnell das Zubehörteil finden, wenn Sichtkontakt besteht.
Das Zubehörteil ist weiter bevorzugt mit einer Elektronik ausgestattet, welche eine weitere Telegrammform aussenden kann, das sog. Ruf-Telegramm. Dieses wird durch die dem Gerät zugeordnete Vorrichtung zum Empfangen von Funkwellen bzw. der ihm zugeordneten Elektronik empfangen bzw. decodiert.
Empfängt das Gerät ein Ruf-Telegramm, so fährt es systematisch oder zufallsgesteuert solange die Wohnung ab, bis dieses von dem Orientierungsteil, welches das Ruftelegramm aussendet, ein Peil-Telegramm empfängt. In vorteilhafter Ausgestaltung sendet das Orientierungsteil während der Suche in regelmäßigen Abständen (bspw. 10 Sekunden) ein neues Ruf-Telegramm aus. Sobald das rufende Orientierungsteil durch sein lichtempfindliches Element den, durch die dem Gerät zugeordneten Lichtquelle ausgesendeten modulierten Lichtstrahl detektiert, schaltet es automatisch das Aussenden der Ruf-Telegramme aus. Es sendet jedoch weiter Peil-Telegramme, sobald es in beschriebener Weise durch den Lichtstrahl des Roboters getroffen wird.
Auf diese Weise kann das Gerät ein Orientierungsteil, welches sich nicht im direkten Sichtbereich befindet, auch über mehrere Räume hinweg schnell und sicher finden. Zunächst aktiviert bspw. der Benutzer ein Orientierungsteil, welches in beschriebener Weise Ruf-Telegramme aussendet. Das Gerät fährt nun die Wohnung ab. Sofern das Gerät eine in einem Speicher abgelegte Karte der Umgebung besitzt, so kann dieses die Karte für diese Suchfahrt vorteilhaft einsetzen, um die Räume systematisch und nicht zufällig abzufahren. In vorteilhafter Ausführung wird für die in der vorliegenden Erfindung genannte rotierende Lichtquelle die Lichtquelle eines rotierenden Abstandssensors verwendet. Hierzu ist weiter bevorzugt eine Hinderniserkennung in Form eines optischen Triangulationssystems vorgesehen, mittels welchem eine Abstandsmessung zufolge Reflektion erreicht werden kann. Ein solches Triangulationssystem weist bevorzugt eine Lichtquelle und ein lichtempfindliches Element für die reflektierten Lichtstrahlen auf. So ist weiter bevorzugt eine Rundum-Abstandsmessung, wie aus der DE 10 2008 014 912 A1 bekannt, vorgegeben. Der Inhalt dieser Patentanmeldung wird hiermit vollinhaltlich in die Offenbarung vorliegender Erfindung mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Patentanmeldung in Ansprüche vorliegender Erfindung mit einzubeziehen. Sobald das Gerät in Sichtkontakt mit dem Orientierungsteil ist, überstreicht sein Lichtstrahl das lichtempfindliche Element des Orientierungsteils. Es sendet nun keine Ruf-Telegramme mehr aus, sondern jedes Mal beim Überstreichen ein Peil-Telegramm. Dadurch kann das Gerät die Richtung des Orientierungsteils und damit das Orientierungsteil selbst sicher auffinden und anfahren.
Das von dem Orientierungsteil ausgesendete Signal ist bevorzugt ein Funksignal oder ein akustisches Signal (bevorzugt Ultraschall) oder allgemein ein elektromagnetisches Signal (z. B. X-ray) oder weiter allgemein ein mechanisches Signal (z. B. Bodenerschütterung). Bevorzugt wird ein Signal verwendet, welches über mehrere Räume hinweg übertragen werden kann (z. B. Funk).
Das Gerät muss das Orientierungsteil bei direkter Sicht nicht notwendiger Weise anfahren. Es kann auch quer zur Richtung zum Orientierungsteil fahren und anhand mehrerer Winkelinformationen, die es jedes Mal erhält, wenn sein Lichtstrahl das lichtempfindliche Element überstreicht, und bei bekannten zurückgelegten Wegstrecken im Sinne einer Kreuzpeilung die Position des Orientierungsteils berechnen und in seine Karte eintragen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Zubehörteil eine nicht zu befahrende Stelle anzeigt, z. B. vor einem Abgrund. Die Warnung vor dem Abgrund kann durch eine entsprechende Codierung des Peil-Telegramms erfolgen. In diesem Fall ist das Gerät vorteilhaft mit einem Wegmesssystem (Odometrie) ausgestattet.
Durch diese Art und Weise wird dem Gerät bevorzugt weiter mitgeteilt, auf welchem Boden es sich gerade befindet. Dazu gibt der Benutzer auf dem Orientierungsteil die Art des Bodens ein (Hartboden, Teppich) usw., auf dem es steht. Das Orientierungsteil teilt dies durch die Codierung des Peil-Telegramms dem Gerät mit. Durch bspw. Kreuzpeilung kann das Gerät diese Position ermitteln und entsprechend seine Reinigungsstrategie einstellen.
Steht das Zubehörteil (Orientierungsteil) auf dem Boden, so befindet sich das lichtempfindliche Element in diesem Zustand bevorzugt auf der Ebene, die der ausgesendete Strahl der rotierenden Lichtquelle auf dem Gerät bildet. Zum Ausgleich unvermeidlicher Bodenunebenheiten oder Aufstell-Ungenauigkeiten besitzt das lichtempfindliche Gerät bevorzugt eine vertikale Erstreckung. Diese kann durch das lichtempfindliche Element selbst gebildet werden oder durch ein optisches Element (z. B. Sammellinse oder Hohlspiegel, beide z. B. mit Zylinderanteil in vertikaler Richtung). Das lichtempfindliche Element kann weiter so ausgeführt sein, dass es einen Empfangswinkel von 360° in der die von der rotierenden Lichtquelle auf dem Gerät beschriebene Ebene besitzt (Rundum-Empfang). Weiter kann das lichtempfindliche Element so ausgeführt sein, dass es einen Empfangswinkel von 90° in der die von der rotierenden Lichtquelle auf dem Gerät beschriebenen Ebene besitzt. Weiter beispielsweise ist das lichtempfindliche Element so ausgeführt, dass es mehrere Empfangswinkel von weniger als 360° in der die von der rotierenden Lichtquelle auf dem Gerät beschriebenen Ebene besitzt, bspw. durch Anordnung entsprechender optischer Mittel. Auch sind bevorzugt über den Umfang des Orientierungsteils mehrere lichtempfindliche Elemente vorgesehen, die bevorzugt in ihrer Anzahl und bezüglich ihres jeweiligen Empfangswinkels so ausgelegt sind, dass bspw. eine Rundum-Erfassung erreicht ist. Weiter alternativ ist das lichtempfindliche Element bevorzugt so ausgeführt, dass es wenigstens einen Empfangswinkel in der von der rotierenden Lichtquelle auf dem Gerät beschriebenen Ebene besitzt, der von dem Benutzer eingestellt werden kann (z. B. durch Schiebeblenden). Weiter alternativ ist das lichtempfindliche Element so ausgeführt, dass es zwei schmale Empfangswinkel (bspw. ca. 1° und 2°) in der die von der rotierenden Lichtquelle auf dem Gerät beschriebenen Ebene besitzt und diese Empfangsbereiche vorzugsweise in einem Winkel von 90° oder 180° oder in einem vom Benutzer verstellbaren Winkel (z. B. durch Schiebeblenden) besitzt.
Dem vorbeschriebenen Verfahren zur Zielführung kommt auch die Orientierung mittels Karte (der Wohnung) zur Hilfe. Das heißt, das Gerät hat intern bevorzugt in einem nicht flüchtigen Speicher eine Karte der Wohnung abgespeichert, welche es bspw. durch rotierende Abstandssensoren aufgenommen hat. Gerade beim beschriebenen Suchen des Signals oder im Fall der Kreuzpeilung kann die zu fahrende Wegbahn anhand der Kartendaten und der bekannten Ist-Position des Gerätes in der Karte für ein sinnvolles und schnelles (kurzes) Anfahren genutzt werden.
Weiter betrifft die Erfindung ein selbsttätig verfahrbares Gerät, insbesondere Reinigungsgerät zur Reinigung eines Bodens wie ein Saug- und/oder Kehrroboter.
Um ein derartiges Gerät weiter zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass das Gerät ein Lichtelement zum Aussenden eines Lichtsignals aufweist und dass ein unabhängig von dem Gerät aufstellbares Orientierungsteil vorgesehen ist, welches Lichtelement zur Reflektion des ausgesendeten Lichtes eingerichtet ist und/oder zufolge empfangenen Lichts ein Signal an das Gerät übermittelt. Der Benutzer kann eine Stelle in der Wohnung anzeigen / markieren, woraufhin das Gerät selbsttätig genau an diese Stelle verfährt. Die Markierung von Punkten in der Wohnung kann dazu dienen, besondere Aktionen des Gerätes auszulösen (Spotreinigung) oder dem Gerät besondere Stellen zu teachen (z. B. verbotene Zonen, wo er nicht hinfahren darf). Auch die Markierung von Bereichen mit unterschiedlichen Bodenbelägen (Teppich, Hartboden usw.) ist hierdurch möglich. Das vom Gerät ausgesendete Lichtsignal wird von dem unabhängig von dem Gerät bspw. in der Wohnung, weiter bspw. auf dem abzureinigenden Boden aufgestellten Orientierungsteil unmittelbar oder mittelbar reflektiert, welches reflektierte Signal als Antwort- und/oder Befehlssignal vom Gerät empfangen wird. Bei einer unmittelbaren Reflektion ist das Orientierungsteil entsprechend mit Reflektionsmitteln versehen, so weiter bevorzugt im Falle einer Lichtreflektion durch Ausbildung einer Spiegelfläche. Zur mittelbaren Reflektion des vom Gerät ausgesendeten Lichtstrahls ist das Orientierungsteil mit einem entsprechenden Empfänger ausgestattet, wobei weiter eine bevorzugt in dem Orientierungsteil vorhandene Elektronik zufolge des Empfangs eines Signals über einen weiter bevorzugt in dem Orientierungsteil vorgesehenen Sender ein bevorzugt angepasstes Rücksignal aussendet. Dieses ist bevorzugt gleichfalls ein Lichtsignal, welches bspw. hinsichtlich der Wellenlänge gleich geartet ist wie das vom Gerät ausgesendete Lichtsignal. Alternativ ist das mittelbar reflektierte Lichtsignal des Orientierungsteils gegenüber dem empfangenen Lichtsignal verändert. So ist in einer bevorzugten Ausgestaltung das Lichtsignal in der einen Senderichtung sichtbar und in der anderen Senderichtung unsichtbar. Das von dem Orientierungsteil mittelbar oder unmittelbar reflektierte Signal übermittelt bevorzugt dem selbsttätig verfahrbaren Gerät Informationen, welche Informationen weiter bevorzugt bestimmte Verhaltensstrategien des Gerätes auslösen, so weiter bevorzugt, wie vorbeschrieben, die Auslösung einer Spotreinigung oder auch bspw. ein weiträumiges Umfahren des Orientierungsteiles zufolge einer zugesandten Information, dass es sich hier um eine nicht zu befahrende Zone für das Gerät handelt (bspw. Treppenabsätze).
Hinsichtlich ergänzender oder alternativer Merkmale im Zusammenhang mit dem vorbeschriebenen Gerät gilt für deren anspruchsmäßige Zuordnung das gleiche wie oben bzgl. der verfahrensbezogenen Merkmale ausgeführt.
Weitere Merkmale der Erfindung sind nachstehend, auch in der Figurenbeschreibung, oftmals in ihrer bevorzugten Zuordnung zum Gegenstand des Anspruches 7 oder zu Merkmalen weiterer Ansprüche erläutert. Sie können aber auch in einer Zuordnung zu nur einzelnen Merkmalen des Anspruches 7 oder des jeweiligen weiteren Anspruches oder jeweils unabhängig von Bedeutung sein.
So ist weiter bevorzugt, dass das Lichtelement beweglich auf dem Gerät angeordnet ist. Hierzu ist das Gerät mit wenigstens einer Lichtquelle versehen (bevorzugt eine Lichtquelle). Dieses ist weiter bevorzugt auf einer um eine vertikale Achse des Gerätes rotierenden Plattform oder dergleichen auf dem Gerät angebracht, ähnlich einem rotierenden Laserscanner. Weiter ist bevorzugt die rotierende Plattform mit einem Winkelmesssystem ausgestattet, welches die Winkellage der Plattform bzw. der Lichtquelle relativ zum Gerät ermitteln kann. Hierzu ist weiter bevorzugt die das Lichtelement tragende und rotierende Plattform mit einer Encoderscheibe mit Lichtschranke versehen.
Als Lichtquelle wird bevorzugt eine LED- oder Laserdiode oder beides benutzt. Das verwendete Licht ist bevorzugt sichtbar, weiter bevorzugt in Form von rotem Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm. Weiter kommt auch Infrarotlicht zum Einsatz.
Bevorzugt wird der Lichtstrahl der Lichtquelle kollimiert, d. h. zu einem linienförmigen Strahl ohne deutliche Aufweitung gebündelt, ähnlich einem Laserstrahl. Weiter wird das Lichtsignal bevorzugt moduliert (sinusförmig, rechteckig, dreieckig oder beliebig) in einer definierten Frequenz.
Der Lichtquelle sind bevorzugt wahlweise optische Elemente zugeordnet (bevorzugt zur Ausformung eines Sendestrahls und Sendekegels), ohne dass dies im Folgenden explizit aufgeführt wird. Optische Elemente sind bevorzugt Linsen (Sammellinsen, Zerstreuungslinsen, auch als Fresnellinsen ausgeführt, asphärisch oder sphärisch), Blenden (kreisförmig, schlitzförmig, beliebig geformt, als eigene Teile ausgeführt oder im Gehäuse des Elements oder des Gerätes integriert), Prismen, Spiegel (plan, konkav, konvex, freie Form), Lichtleiter, Freiformelemente, optische Filter (bevorzugt Farbfilter oder Schmalband-Inteferenzfilter abgestimmt auf die Wellenlänge des verwendeten Lichtes).
Das Gerät weist wenigstens ein separates Orientierungsteil (Zubehörteil) auf. Hierbei handelt es sich bevorzugt um ein separates, weiter bevorzugt batterie- oder netzbetriebenes Zubehörteil, welches in weiter bevorzugter Ausführungsform frei auf dem Boden, auf welchem das Gerät selbstständig verfährt, abgestellt werden kann. In weiterer Ausgestaltung handelt es sich bei dem Orientierungsteil bevorzugt um wenigstens eine Basis- oder Ladestation für das Gerät, welche Station in bekannter Weise insbesondere zum Aufladen der geräteseitigen Akkumulatoren, ggf. auch zum Entleeren eines geräteseitigen Staubsammelbehältnisses dient.
In weiter bevorzugter Ausgestaltung ist das Orientierungsteil eine Fernbedienung. Diese wird bevorzugt in üblicher Weise durch den Benutzer in der Hand gehalten, kann darüber hinaus auch als Orientierungsteil auf dem Boden abgestellt bzw. abgelegt werden.
In weiter bevorzugter Ausgestaltung ist das Orientierungsteil bevorzugt zur mittelbaren Reflektion mit einem lichtempfindlichen Element zum Empfang des geräteseitigen Lichtsignals versehen, welchem lichtempfindlichen Element weiter bevorzugt ein Verstärker zugeordnet ist, mit einem Filter, der auf die Frequenz und ggf. Modulationsform der Lichtquelle auf dem Gerät abgestimmt ist. Als Signal gibt der bevorzugt vorgesehene Verstärker daher lediglich das vom lichtempfindlichen Element empfangene Lichtsignal aus und kein Umgebungs- oder Störlicht.
Dem lichtempfindlichen Element sind bevorzugt wahlweise optische Elemente zugeordnet, ohne dass dies im Folgenden explizit aufgeführt wird. Optische Elemente sind bevorzugt Linsen (Sammellinsen, Zerstreuungslinsen, auch als Fresnellinsen ausgeführt, asphärisch oder sphärisch), Blenden (kreisförmig, schlitzförmig, beliebig geformt, als eigene Teile ausgeführt oder im Gehäuse des Elements oder des Geräts integriert), Prismen, Spiegel (plan, konkav, konvex, Freiform), Lichtleiter, Freiformelemente, Zylinderlinsen.
In bevorzugter Ausgestaltung ist das lichtempfindliche Element feststehend an dem Orientierungsteil angeordnet, entsprechend nicht relativ zu dem Orientierungsteil bzw. zu dem Gehäuse des Orientierungsteiles beweglich, weiter bevorzugt auch relativ feststehend zu einem Signalsendeteil des Orientierungsteils.
Steht das Orientierungsteil bspw. auf dem Boden, so befindet sich das lichtempfindliche Element in diesem Zustand bevorzugt auf der Ebene, die der ausgesendete Strahl der rotierenden Lichtquelle auf dem Gerät bildet. In diesem Fall kann ein feststehendes lichtempfindliches Element an dem Orientierungsteil ausreichend sein. Zum Ausgleich unvermeidlicher Bodenunebenheiten oder Aufstell-Ungenauigkeiten besitzt das lichtempfindliche Gerät in weiter bevorzugter Ausgestaltung eine vertikale Erstreckung. Diese kann durch das lichtempfindliche Element selbst gebildet werden oder durch ein optisches Element. Weiter bevorzugt ist das lichtempfindliche Element so ausgeführt, dass es einen Empfangswinkel von 360° in der die von der rotierenden Lichtquelle auf dem Gerät beschriebenen Ebene besitzt, so zur Sicherstellung eines Rundum-Empfangs. Weiter alternativ ist das lichtempfindliche Element bevorzugt so ausgeführt, dass es wenigstens einen Empfangswinkel in der von der rotierenden Lichtquelle auf dem Gerät beschriebenen Ebene besitzt, der von dem Benutzer eingestellt werden kann. So ist bevorzugt der Lichtsignal-Empfangswinkel bspw. durch Schiebeblenden einstellbar.
Das reflektierte Signal des Orientierungsteils ist bevorzugt ein Lichtsignal, wozu zusätzlich zum lichtempfindlichen Element an dem Orientierungsteil eine Lichtquelle vorgesehen ist, weiter bevorzugt gebildet durch eine LED- oder Laserdiode oder beides. Das verwendete Licht ist bevorzugt sichtbar, weiter bevorzugt in Form von rotem Licht mit einer Wellenlänge von 650 nm. Weiter kommt auch Infrarotlicht zum Einsatz. In weiter bevorzugter Ausgestaltung ist das Orientierungsteil zum Aussenden von Signalen außerhalb des Lichtbereiches ausgebildet, weiter bevorzugt zum Aussenden von Funksignalen, wozu das Orientierungsteil entsprechend eine Sendeantenne aufweist. In diesem Fall ist das Gerät anstelle eines lichtempfindlichen Elementes mit einer Empfangsantenne versehen.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche lediglich Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert. Es zeigt:
1 in perspektivischer Darstellung ein selbsttätig verfahrbares Gerät mit einem zugeordneten Orientierungsteil;
2 eine schematische Darstellung zum zielgeführten Verfahren des Geräte mittels des Orientierungsteils;
3 einen schematischen Horizontalquerschnitt durch den Bereich eines lichtempfindlichen Elements des Orientierungsteils;
4 eine der 3 entsprechende Darstellung, jedoch eine alternative Ausführungsform betreffend.
Die Darstellungen zeigen ein Gerät 1 in Form eines Saug- und/oder Kehrgerätes, weiter in Form eines verfahrbaren Haushalts-Bodenreinigungsgerätes. Dieses besitzt ein Chassis, welches unterseitig, dem zu pflegenden Boden zugewandt, elektromotorisch angetriebene Verfahrräder 2 sowie eine über die Unterkante des Chassisbodens hinausragende, gleichfalls elektromotorisch angetriebene Bürste 3 trägt. Das Chassis ist überfangen von einer Gerätehaube 4, wobei das Gerät 1 einen kreisförmigen Grundriss aufweist. Bezüglich der Ausgestaltung des Gerätes 1 als Saug- und/oder Kehrgerät wird auf die DE 102 42 257 A1 verwiesen. Der Inhalt dieser Patentanmeldung wird hiermit vollinhaltlich in die Offenbarung vorliegender Erfindung mit einbezogen, auch zu dem Zwecke, Merkmale dieser Patentanmeldung in Ansprüche vorliegender Erfindung mit einzubeziehen. Weiter bevorzugt kann das Gerät 1 alternativ oder kombinativ zur Anordnung einer Bürste 3 auch zum Absaugen des Untergrunds ausgebildet sein, wozu in diesem Fall das Gerät 1 ein Sauggebläse aufweist.
Auf der Gerätehaube 4 des Gerätes 1 ist mit Bezug zu 1 eine Plattform 5 vorgesehen. Diese ist bevorzugt um eine vertikale Achse x des Gerätes 1 drehbar, wozu in dem Gerät 1 ein elektromotorischer Antrieb vorgesehen ist.
Weiter ist ein Orientierungsteil 6 vorgesehen. Dieses ist bevorzugt auf dem Boden 7 abstellbar in Form einer Landmarke. Das Orientierungsteil 6 weist ein lichtempfindliches Element 8 auf sowie bevorzugt eine Funkantenne 9.
Über die Funkantenne 9 werden Wellen im Sinne von Sendetelegrammen codiert, womit eine eindeutige Kennung des Orientierungsteils 6 gegeben ist. Dem Orientierungsteil 6 ist weiter eine Elektronik zugeordnet, welche immer dann ein codiertes Telegramm funkt, wenn das lichtempfindliche Element 8 an dem Orientierungsteil 6 von einem modulierten Lichtstrahl getroffen wird.
Der modulierte Lichtstrahl wird ausgesendet vom Gerät 1. Hierzu besitzt dieses an der um die vertikale Achse x drehenden Plattform 5 eine Lichtquelle 10. Letztere strahlt im Wesentlichen radial nach außen und beschreibt zufolge Drehung eine bevorzugt zum Boden 8 parallele Ebene E. Das Lichtsignal wird bevorzugt moduliert in einer definierten Frequenz.
Weiter ist das Gerät 1 mit einer Antenne 11 zum Empfang einer Funkstrahlung ausgerüstet.
Dem Gerät 1 ist weiter eine Elektronik, weiter bevorzugt eine Encoderscheibe mit Lichtschranke, zugeordnet, welche immer dann die Winkelposition der rotierenden Lichtquelle 10 misst, wenn die dem Gerät 1 zugeordnete Empfangseinrichtung (Antenne 11) ein Peil-Telegramm des Orientierungsteils 6 empfängt. Dadurch kann das Gerät 1 die Winkellage zu dem Orientierungsteil 6 messen, dessen lichtempfindliches Element 8 es gerade mit dem von der rotierenden Lichtquelle 10 ausgesendeten Lichtstrahl überstreicht. Das Gerät 1 verfährt solange in die durch diese Winkellage vorgegebene Richtung, bis es das Orientierungsteil 6 erreicht hat.
Empfängt das Gerät 1 ein Ruf-Telegramm des Orientierungsteils 6, so fährt das Gerät 1 systematisch oder zufallsgesteuert solange die Wohnung ab, bis es von dem Orientierungsteil 6, welches das Ruf-Telegramm aussendet, ein Peil-Telegramm empfängt. In vorteilhafter Ausgestaltung sendet das Orientierungsteil 6 während der Suche in regelmäßigen Abständen, beispielsweise 10 Sekunden, ein neues Ruf-Telegramm aus. Sobald das rufende Orientierungsteil 6 bei örtlicher Annäherung des Gerätes 1 zu dem Orientierungsteil 6 durch sein lichtempfindliches Element 8 den durch die dem Gerät 1 zugeordneten Lichtquelle 10 ausgesendeten modulierten Lichtstrahl detektiert, schaltet es automatisch das Aussenden der Ruf-Telegramme aus. Es sendet jedoch weiter Peil-Telegramme, sobald es in beschriebener Weise durch den Lichtstrahl des Gerätes 1 getroffen wird, um so das Gerät 1 zielgerichtet zum Orientierungsteil 6 zu führen oder, wie weiter bspw. ausgeführt, um das Gerät 1 zielgerichtet an dem Orientierungsteil 6 in einem vorgegebenen Abstand vorbei zu führen.
Das vom Orientierungsteil 6 an das Gerät 1 übermittelte Signal, insbesondere Funksignal, kann bevorzugt zufolge entsprechender Modulation zugleich neben dem vorbeschriebenen Ruf- und/oder Peiltelegramm weitere Informationen an das Gerät 1 übermitteln, so bspw. Informationen darüber, dass der unmittelbare Umgebungsbereich des Orientierungsteils 6 mit einem vorgegebenen Abstandsmaß zu umfahren ist, weiter bspw., dass zufolge der Kennzeichnung einer verbotenen Zone an dem Orientierungsteil 6 nicht vorbei gefahren werden darf. Zudem sind Informationen übermittelbar bspw. bezüglich der Bodenausstattung, zufolge welcher Informationen das Gerät 1 in der Lage ist, entsprechende Reinigungsverhalten abzurufen (bspw. nur bürsten, nur saugen oder bürsten und saugen). Des Weiteren können Informationen über den mit dem Orientierungsteil versehenen Ort übermittelt werden, so weiter bspw. eine Bezeichnung des Raumes.
Um einen 360°-Empfangswinkel des lichtempfindlichen Elements 8 im Orientierungsteil 6 anzubieten, ist in einer Ausführungsform gemäß der Darstellung in 3 die Anordnung von vier lichtempfindlichen Elementen 8 bevorzugt. Diese sind gemäß einem Horizontalquerschnitt durch das Orientierungsteil 6 gleichmäßig um eine Vertikalachse des Orientierungsteils 6 angeordnet, entsprechend jeweils einen Winkel zu einem benachbarten Element 8 von 90° einschließend. Jedem lichtempfindlichen Element 8 ist weiter in Lichteinfallrichtung vorgeordnet ein optisches Element 12 in Form einer Linse zugeordnet, so dass eine Aufweitung des Empfangswinkels auf mehr als 90°, weiter bevorzugt auf 100° bis 120° erreicht ist. Zufolge dieser Anordnung und Aufweitung der jeweiligen Empfangswinkel ist in der von der rotierenden Lichtquelle 10 des Gerätes 1 beschriebenen Ebene E eine Überlappung der Empfangsbereiche der lichtempfindlichen Elemente 8 gegeben.
In weiterer alternativer Ausgestaltung gemäß 4 ist ein lichtempfindliches Element 8 vorgesehen, dessen Empfangswinkel α bevorzugt durch den Benutzer einstellbar ist, so weiter in der dargestellten Ausführungsform zufolge Verlagerung von Schiebeblenden 13.
Zufolge einer Einschränkung des Empfangswinkels α des lichtempfindlichen Elementes 8, bspw. bis hin zu einem Empfangswinkel α von 5° bis 10°, ist eine Zielführung des Gerätes 1 positionsgenau erreichbar. Dies bietet sich bevorzugt bei einer Basis- oder Ladestation des Gerätes an, wobei in diesem Fall bevorzugt nur ein lichtempfindliches Element 8 mit einem eingeschränkten Empfangswinkel α von bis zu bspw. 45° vorgesehen ist, um so das Gerät 1 ziel- und lagegenau an die Station heranzuführen.
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. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildung des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
Bezugszeichenliste

1: Gerät
2: Verfahrräder
3: Bürste
4: Gerätehaube
5: Plattform
6: Orientierungsteil
7: Boden
8: lichtempfindliches Element
9: Funkantenne
10: Lichtquelle
11: Antenne
12: optisches Element
13: Schiebeblenden
x: vertikale Achse
E: Ebene
α: Empfangswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102008014912 A1 [0019]
- DE 10242257 A1 [0045]

Claims

Verfahren zur Zielführung eines selbsttätig verfahrbaren Gerätes (1), insbesondere eines Reinigungsgerätes zur Reinigung eines Bodens (7) wie ein Saug- und/oder Kehrroboter, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät (1) ein Lichtsignal aussendet und ein unabhängig von dem Gerät (1) aufstellbares Orientierungsteil (6) vorgesehen wird, welches zur Reflektion des ausgesendeten Lichtes eingerichtet ist und/oder zufolge empfangenen Lichts ein Signal an das Gerät (1) übermittelt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Orientierungsteil (6) unabhängig vom empfangenen Licht ein Signal außerhalb des Lichtbereiches abgibt und dass das Gerät (1) eine diesbezügliche Erkennung aufweist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Orientierungsteil (6) als Fernbedienung ausgebildet ist und/oder bevorzugt das Orientierungsteil (6) eine Einrichtung zur Bodenerkennung aufweist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtsignal moduliert ausgesendet wird und/oder bevorzugt das Signal außerhalb des Lichtbereiches codiert wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Orientierungsteil (6) ein Peilsignal außerhalb des Lichtbereiches aussendet und/oder bevorzugt das Orientierungsteil (6) ein Rufsignal außerhalb des Lichtbereiches aussendet und/oder bevorzugt das Peilsignal unterschiedlich codiert ist zu dem Rufsignal.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Orientierungsteil (6) mittels des Signals außerhalb des Lichtbereiches Informationen an das Gerät (1) aussendet und/oder bevorzugt das Signal außerhalb des Lichtbereiches ein Funksignal ist.
Selbsttätig verfahrbares Gerät (1), insbesondere Reinigungsgerät zur Reinigung eines Bodens (7) wie ein Saug- und/oder Kehrroboter, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät (1) eine Lichtquelle (10) zum Aussenden eines Lichtsignals aufweist und dass ein unabhängig von dem Gerät (1) aufstellbares Orientierungsteil (6) vorgesehen ist, welches zur Reflektion des ausgesendeten Lichtes eingerichtet ist und/oder zufolge empfangenen Lichts ein Signal an das Gerät (1) übermittelt.
Gerät nach Anspruch 7 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (10) beweglich auf dem Gerät (1) angeordnet ist.
Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 8 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät (1) mit einer Vorrichtung zur Messung der Winkelposition der Lichtquelle (10) versehen ist.
Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Orientierungsteil (6) auf dem Boden (7) abstellbar ausgebildet ist und/oder bevorzugt das Orientierungsteil (6) eine Basisstation für das Gerät (1) ist und/oder bevorzugt das Orientierungsteil (6) eine Fernbedienung ist.
Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Orientierungsteil (6) ein lichtempfindliches Element (8) zum Empfang des geräteseitigen Lichtsignals aufweist und/oder bevorzugt das lichtempfindliche Element (8) feststehend an dem Orientierungsteil (6) angeordnet ist.
Gerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfindliche Element (8) hinsichtlich seines Lichtsignal-Empfangswinkels (α) einstellbar ist.