DE102009059217A1 - Verfahren zur Orientierung eines selbsttätig verfahrbaren Gerätes - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Orientierung eines selbsttätig verfahrbaren Gerätes, insbesondere eines Reinigungsgerätes zur Reinigung eines Bodens wie ein Saug- und/oder Kehrroboter, wobei das Gerät (1) selbsttätig eine Kartierung bspw. durch Rundum-Abstandsmessungen vornimmt, dadurch gekennzeichnet, dass mittels aufzustellender oder anzubringender Hilfsmittel (11) im Rahmen einer solchen Kartierung eine künstliche Raumgrenze vorgegeben werden kann.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Orientierung eines selbsttätig verfahrbaren Gerätes, insbesondere eines Reinigungsgerätes zur Reinigung eines Bodens wie ein Saug- und/oder Kehrroboter, wobei das Gerät selbsttätig eine Kartierung bspw. durch Rundum-Abstandsmessung vornimmt.
• Derartige Verfahren sind bekannt. Dabei wird das Gerät, welches in weiterer Ausgestaltung auch bspw. ein selbsttätig verfahrbares Transportgerät sein kann, bspw. mittels eines Laserscanners in einer Wohnung herumgefahren und die Karte der gesamten Wohnung aufgenommen. Hierzu müssen alle zu scannenden Bereiche/Räume geöffnet und zugänglich sein. Ja nach Wohnungsgröße und Beschaffenheit der Umgebung kann die Karte der Wohnung besser oder schlechter aufgebaut werden. Insbesondere bei großen Flächen, weiter insbesondere bei großen, mehrere Räume aufweisenden Wohnungen kann die Karte nur sehr ungenau aufgebaut werden. Es ist mit Fehlern zu rechnen, die später eine Lokalisierung im Raum bzw. in der Wohnung unter Nutzung der Karte erschweren (Ist-Position des Gerätes ist ggf. ungenau bestimmt).
• Im Hinblick auf den zuvor beschriebenen Stand der Technik wird eine technische Problematik der Erfindung darin gesehen, ein Verfahren der in Rede stehenden Art zu verbessern.
• Diese Problematik ist zunächst und im Wesentlichen durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass mittels aufzustellender oder anzubringender Hilfsmittel im Rahmen einer solchen Kartierung eine künstliche Raumgrenze vorgegeben werden kann. Das Scannen erfolgt durch unterschiedliche Strategien, so z. B. durch ein einfaches Vorantasten, durch Einscannen von kleinen Flächen von bspw. 2 × 2 m oder durch ein Wandverfolgen oder Objektfolgen in definierten Abständen. Die gesamte Wohnungskarte ist hiernach die Summe der Einzelscans bzw. der Einzelkarten. Es werden erfindungsgemäß dem Gerät sog. Stützpunkte in der Wohnung angeboten, zufolge dessen eine verbesserte Kleinraumorientierung innerhalb der Wohnung erreicht ist. Zur Raumorientierung, weiter zur Hinderniserkennung sowie zur Kartierung (Erstellung von Raumkarten oder dergleichen) ist das Gerät bevorzugt zur Rundum-Abstandsmessung ausgelegt, wozu weiter bevorzugt eine Hinderniserkennung in Form eines optischen Triangulationssystems vorgesehen ist, 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, vorgesehen. 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.
• Stellt man nun in die Wohnung bestimmte Stützpunkte (Hilfsmittel, feste Ortsmarkierungen ähnlich einem Ortseingangsschild im Straßenverkehr) auf, kann die Karte geteilt werden und es kann mit kleineren Teilkarten von ”Schild zu Schild” gefahren werden. An diesen Schildern bzw. Hilfsmitteln wird dann immer an eine Detailkarte übergeben. Alle Detailkarten zusammengelegt ergeben dann wieder die Gesamtkarte. Die Übergänge der Detailkarten zur nächsten sind markiert (Anlegepunkte). Auch sind kleine Überlappungen der Detailkarten denkbar.
• Zufolge der Anordnung derartiger Hilfsmittel ist nicht nur bspw. eine Wohnung in einzeln zu kartierende Räume unterteilbar, sondern darüber hinaus auch allein ein Raum, bspw. ein großer und/oder verwinkelter Raum in einzelne Raumabschnitte. Auch können durch die künstlichen Raumgrenzen Zonen abgeteilt und gesondert kartiert werden, die bspw. gesondert gereinigt werden sollen oder weiter bspw. einer besonderen Pflege bedürfen.
• Die Hilfsmittel liegen bevorzugt als auf dem Fußboden abzustellender oder abzulegender Begrenzungsmittel vor, die dem Gerät in geeigneter Weise ein entsprechendes Signal vermitteln oder ein solches auslösen. Auch ist bevorzugt die Anbringung solcher Hilfsmittel an bspw. senkrechten Flächen, weiter bspw. an Türrahmen und/oder Mauervorsprüngen.
• 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.
• Idealerweise werden die Hilfsmittel mit Codes versehen, die vom Gerät bei Annäherung erfasst oder bei der Überfahrt gelesen werden. Diese Codes werden bspw. an Türdurchgängen angebracht. So kann das Gerät bei der Durchfahrt in einen anderen Raum diesen erkennen, eine einzelne Karte des Raumes anlegen und die aktuelle Karte abschließen.
• In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Hilfsmittel über eine Raumbegrenzung hinaus dem Gerät Zusatzinformationen bspw. über eine Bodenbeschaffenheit vermitteln. Entsprechend kann der Code dem Raum einen Namen oder ein Attribut zufügen, so dass der Raum innerhalb des Gerätesystems z. B. den Namen Schlafzimmer, Wohnzimmer usw. bekommt und dies direkt an einem Bedienmodul angezeigt wird. Der Benutzer kann entsprechend dann das Gerät gezielt bspw. in den Raum Schlafzimmer schicken, ohne dem Raumscan noch einen Namen zufügen zu müssen. Hierzu können die Stützpunkte/Hilfsmittel bereits entsprechend fertig codiert vorliegen oder alternativ durch den Benutzer codiert werden, so weiter im einfachsten Fall durch Beschriftung des Hilfsmittels.
• In bevorzugter Ausgestaltung ist ein Hilfsmittel elektronisch codiert. Hierbei handelt es sich bevorzugt um einen Binärcode. In weiterer Ausgestaltung ist hierzu das Hilfsmittel bzw. der so gebildete Stützpunkt mit einem RFID-Transponder (RFID-Tag) versehen, weiter alternativ mit magnetischen Tags oder Magnetbändern.
• Weiter bevorzugt weist das Hilfsmittel eine drucktechnische Codierung auf, weiter bevorzugt in Form reflektierender Aufkleber oder Schilder, weiter bevorzugt in Form einfacher Papierzettel mit einer drucktechnischen Codierung wie bspw. Barcodes, Strichcodes, 2D-Codes, Ornamente, Piktogramme, Morsecodes, Zahlen- und Buchstabenreihen sowie Farbcodes oder Kombinationen aus den vorgenannten. Auch sind sogenannte Post-its mit Codierungen, bevorzugt drucktechnischen Codierungen als Hilfsmittel einsetzbar, weiter auch bevorzugt Textilien mit derartigen Codierungen oder Tissues (feines Küchenpapier etc.) mit Codierung. Weiter bevorzugt sind auch Hilfsmittel, die ein codiertes Lichtsignal liefern.
• Das Gerät weist zur Erfassung der Hilfsmittel-Codierung eine Leseeinheit auf. Diese ist bevorzugt angepasst an die hilfsmittelseitige Codierung. So ist in einer bevorzugten Ausgestaltung die Leseeinheit ein Scanner, insbesondere zum Lesen eines auf dem Hilfsmittel angebrachten Barcodes oder 2D-Codes, wobei in einer weiteren Ausführungsform die Anordnung eines Unterflurscanners bevorzugt ist. Dieser ist bodenseitig des Gerätes angeordnet und in Richtung auf den zu befahrenden Boden gerichtet, dient entsprechend in bevorzugter Ausgestaltung zum Lesen von auf den Boden ausgelegter Hilfsmittel im Zuge eines Überfahrens desselben.
• Auch ist bevorzugt die Leseeinheit eine elektronische Kamera oder weiter bevorzugt ein Farbsensor, so insbesondere zur Erfassung von Farbcodes. Alternativ, wie weiter bevorzugt, ist auch die Nutzung von Bodenabstandssensoren möglich, die bevorzugt einen Schwarz-Weiß-Code erkennen können. Derartige Bodenabstandssensoren sind bei selbsttätig verfahrbaren Geräten der in Rede stehenden Art bekannt. Im Zuge der Bewegung des Gerätes über den Boden wird über diese Sensorik kontinuierlich der Abstand zum zu befahrenden Boden ermittelt. Ein solcher Sensor kann erfindungsgemäß auch zur Erfassung eines entsprechenden Codes genutzt werden, bspw. durch Erkennen einer bekannten Schwarz-Weiß-Abfolge.
• Zufolge der über die geräteseitige Leseeinheit erfassbaren und erkennbaren hilfsmittelseitigen Codes wird geräteseitig zufolge einer entsprechend vorgesehenen Auswerteelektronik ein Signal erzeugt, insbesondere zum Abschließen der derzeitig erstellten Karte, weiter bevorzugt ein Signal zur Steuerung der Reinigungsintensität oder dergleichen.
• Wird nun bspw. bei einer ersten Kartierung einer Wohnung ein Barcode in den Übergang zwischen zwei Räumen gelegt, bspw. aufgedruckt auf ein Vliespapier, so kann dieses vom Gerät bevorzugt mit einer mit Unterflursensorik (SW-Sensor, Scanner, Webcam, Farbsensor) gelesen werden, woraufhin die Raumgrenze in der Karte hinterlegt wird. Geht man davon aus, dass bei der späteren Nutzung der Karte im Gerät die Wiedererkennung der Umgebung gut genug ist, kann dieser Stützpunkt nach der ersten Nutzung entfernt werden. Hierzu ist bevorzugt vorgesehen, dass ein Hilfsmittel als vom Gerät aufnehmbar (konsumierbar) vorgesehen ist. So kann das Gerät in weiterer Ausgestaltung als Sauggerät einen entsprechenden Stützpunkt bzw. ein entsprechendes Hilfsmittel einfach einsaugen. Der Benutzer muss sich entsprechend nicht um die Deinstallation des oder der Hilfsmittel kümmern. In diesem Zusammenhang sind bspw. Vliestücher oder sonstige leicht einsaugbare und codierte Schilder oder Tags möglich.
• Auch kann dem Gerät über die Tags (Hilfsmittel) eine Information übermittelt werden, dass in diesen Räumen z. B. besonders stark gereinigt werden soll (Attribut). Weitere Zusatzinformationen sind ebenfalls denkbar. Auch kann über die Raumzuordnung/Kennung ein Übergang zu weiteren Wohnungen (Bereichen) gekennzeichnet werden. Sinnvoll kann dieses sein, wenn in großen Etagen mehrere Basisstationen des Gerätes eingesetzt werden sollen oder müssen.
• Eine Codierung der Hilfsmittel (Schilder oder Tags) kann auch vom Benutzer erfolgen. So ist denkbar, dass derartige Schilder z. B. an einem PC erstellt und codiert werden, weiter anschließend ausgedruckt werden oder auch in einfachster Weise von Hand beschriftet werden, wobei in diesem Fall bevorzugt das Gerät eine optische Zeichenerkennung (OCR) zur Decodierung aufweist.
• Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche lediglich Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert. Es zeigt:
• 1 in perspektivischer Darstellung ein Gerät in Form eines selbsttätig verfahrbaren Reinigungsgerätes, im Zuge einer Selbstkartierung durch Rundum-Abstandsmessung;
• 2 das Gerät in perspektivischer Unteransicht;
• 3 ein kartenartiges Hilfsmittel mit einer 2D-Codierung;
• 4 einen schematischen Grundriss einer Wohnung mit mehreren Räumen, wobei in den Übergängen der Räume Hilfsmittel zur Kartierung vorgesehen sind;
• 5 in schematischer Darstellung die Anordnung von, den einzelnen Räumen zuordbaren Teilkarten, nach einer Kartierung der Wohnung gemäß 4;
• 6 eine Gesamtkarte erstellt aus den Teilkarten gemäß 5;
• 7 eine der 6 entsprechende Darstellung, erstellt mittels eines alternativen Verfahrens.
• Die Darstellungen zeigen jeweils ein Gerät 1 in Form eines Saug- und/oder Kehrgerätes, weiter in Form eines verfahrbaren Haushalts-Bodenreinigungsgerätes. Dieses besitzt ein Chassis 3, welches unterseitig, dem zu pflegenden Boden zugewandt, elektromotorisch angetriebene Verfahrräder 2 sowie eine über die Unterkante des Chassisbodens hinausragende, gleichfalls elektromotorisch angetriebene Bürste 7 trägt. Das Chassis 3 ist überfangen von einer Gerätehaube 8, 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.
• Das Gerät 1 ist weiter ausgelegt zum (zusätzlichen) Absaugen des Bodens, wozu in dem Gerät ein Sauggebläse vorgesehen ist, das über einen Saugkanal Luft durch den von der Bürste 7 zugleich durchsetzten Saugmund 9 ansaugt.
• Das Gerät 1 fährt selbsttätig zufolge programmierter Verfahr- und Verhaltensstrategien die Wohnung bzw. die Räume ab, wobei mittels eines Laserscanners 5, der bevorzugt auf einer um eine vertikale Achse x rotierenden Plattform 4angeordnet ist, die Karte K der gesamten Wohnung aufgenommen wird. Hierzu sind bevorzugt alle zu scannenden Bereiche (Räume) geöffnet und zugänglich. Der rotierende Laserscanner 5 tastet die Umgebung mittels eines Laserstrahls 6 auf Hindernisse ab, wonach auf Grundlage der erfassten Daten eine Karte der Umgebung erstellt wird.
• In der Wohnung 10 sind Hilfsmittel 11 in Form von zugeordneten Ortsmarkierungen positioniert, derart, dass die zu erstellende Karte K in kleinere Teilkarten TK geteilt wird. Jede Teilkarte TK bezieht sich hierbei in der dargestellten Ausführungsform auf einen Raum 12 der Wohnung 10, wozu die Hilfsmittel 11 bevorzugt in den Raumübergangsbereichen (Türdurchgänge) angeordnet sind.
• Diese Hilfsmittel 11 dienen in Art eines Raumeingangsschildes, so dass das Gerät 1 in einer Ausführungsform von Schild zu Schild fahren kann. An diesen Schildern wird immer an eine nächste Detailkarte TK übergeben.
• Auch können, wie in 4 dargestellt, die Hilfsmittel 11 zur Unterteilung von Räumen 12, bspw. großen Räumen 12, dienen, womit entsprechend in vorliegendem Beispiel zu dem einen Raum zwei Teilkarten TK erstellt werden.
• Alle, wie in 5 dargestellten Detailkarten (Teilkarten TK) ergeben zusammengelegt dann wieder die Gesamtkarte K (vgl. 6) bzw. Gesamtraum. Die Übergänge der Teilkarten TK zur nächsten sind markiert (Anlegepunkte A). Auch sind diesbezüglich kleine Überlappungen U der Teilkarten TK, wie in 7 dargestellt, möglich.
• Die Hilfsmittel 11 sind codiert, bspw. durch Auslegung des Hilfsmittels 11 als Barcode oder wie in 3 dargestellt durch Aufdrucken eines 2D-Codes 13 auf ein Blatt Papier 14 o. ä. Diese Codierung wird vom Gerät 1 bei Annäherung oder auch bei Überfahrt erfasst und gelesen, wozu in dem beschriebenen Beispiel das Gerät einen im Betrieb auf den Boden gerichteten Unterflurscanner 15 aufweist, sowie eine angepasste Elektronik zur Decodierung und Auslösung entsprechender Befehlssignale. Idealerweise werden diese Hilfsmittel 11 an Türdurchgängen vorgesehen, so dass das Gerät 1 bei der Durchfahrt in einen anderen Raum 12 dieses erkennt, eine Teilkarte TK des Raumes 12 anlegt und die aktuelle Teilkarte TK abschließt.
• Wird nun bspw. bei der ersten Kartierung einer Wohnung 10 ein Hilfsmittel 11, wie dargestellt, in den Übergang zwischen zwei Räumen 12 gelegt, so kann dieses vom Gerät 1 gelesen werden. Die Zimmergrenze wird in der Karte hinterlegt.
• Zur Entfernung des Hilfsmittels 11 wird dieses bevorzugt bei Überfahrt durch das Gerät 1 aufgesaugt und so entsprechend entsorgt. Dies kann generell bei einer solchen Überfahrt geschehen. Bevorzugt besitzt das Hilfsmittel 11 eine entsprechende Codierung, die ein solches Einsaugen auslöst oder verhindert.
• 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

Chassis

4

Plattform

5

Laserscanner

6

Laserstrahl

7

Bürste

8

Gerätehaube

9

Saugmund

10

Wohnung

11

Hilfsmittel

12

Raum

13

2D-Code

14

Papier

15

Unterflurscanner

x

vertikale Achse

A

Anlegepunkt

U

Überlappungen

K

Karte

TK

Teilkarte

• 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 [0004]
• - DE 10242257 A1 [0027]

Claims (10)

1. Verfahren zur Orientierung eines selbsttätig verfahrbaren Gerätes, insbesondere eines Reinigungsgerätes zur Reinigung eines Bodens wie ein Saug- und/oder Kehrroboter, wobei das Gerät (1) selbsttätig eine Kartierung bspw. durch Rundum-Abstandsmessungen vornimmt, dadurch gekennzeichnet, dass mittels aufzustellender oder anzubringender Hilfsmittel (11) im Rahmen einer solchen Kartierung eine künstliche Raumgrenze vorgegeben werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsmittel (11) über eine Raumbegrenzung hinaus dem Gerät (1) Zusatzinformationen bspw. über eine Bodenbeschaffenheit vermitteln.
3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsmittel (11) elektronisch codiert sind.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsmittel (11) eine drucktechnische Codierung aufweisen.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät (1) zur Erfassung der Hilfsmittel-Codierung eine Leseeinheit aufweist.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Leseeinheit ein Scanner ist.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Leseeinheit eine elektronische Kamera ist.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Leseeinheit ein Bodenabstandssensor ist.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hilfsmittel (11) als vom Gerät (1) aufnehmbar vorgesehen ist.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausgestaltung des Gerätes (1) als Sauggerät das Hilfsmittel (11) durch Aufsaugen aufgenommen werden kann.

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