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Robotsauger sind als selbstfahrende Bodenreinigungsgeräte an sich bekannt, zum Beispiel aus der
DE 102 31 386 A . Solche bekannten Robotsauger haben Fahrantriebe, die einen Antrieb des Robotsaugers mit konstanter Geschwindigkeit, gegebenenfalls zwei verschiedenen konstanten Geschwindigkeiten, erlauben.
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Nachteilig ist insoweit, dass aufgrund der konstanten Geschwindigkeiten keine Anpassung der Verweildauer des Robotsaugers über einem bestimmten Bereich des jeweils bearbeiteten Untergrunds in Abhängigkeit von dem Untergrund möglich ist, denn für eine vergleichbare Reinigungswirkung ist bei textilen Böden im Vergleich zu Hartböden eine größere Verweildauer über dem jeweils bearbeiteten Untergrund erforderlich, um die Verschmutzungen aus den Fasern des Textilbodens zu lösen.
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Aus der
DE 10 2007 011 381 B3 ist ein Verfahren zur Erkennung eines Bodenbelages, wie Hartboden, Teppichboden etc., für Robotsauger bekannt, bei dem in einer Speichereinheit Referenzgrößen zu mindestens zwei Bodenbelägen enthalten sind, eine Steuereinheit eine Überprüfungsprozedur zur sensorlosen Bodenbelagserkennung startet, indem der Motor von einer ersten Drehzahl in einem ersten Arbeitspunkt in einen zweiten Arbeitspunkt mit einer zweiten Drehzahl gebracht wird, die Steuereinheit während der Überprüfungsprozedur aktuelle Kenngrößen aus dem Motor bestimmt und die aktuellen Kenngrößen mit den Referenzgrößen vergleicht, wodurch eine Identifizierung des Bodenbelages möglich wird. In Abhängigkeit von dem jeweils erkannten Bodenbelag erfolgt durch die Steuereinheit eine Ansteuerung elektrischer Zusatzmodule innerhalb des Staubsaugers, zum Beispiel Bürstenelemente, die je nach Bodenbelag ein- oder ausgeschaltet werden.
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Aus der
DE 103 57 635 A1 ist ein Robotsauger mit einem Fahrantrieb bekannt, wobei der Robotsauger eine Steuerungseinheit zur Ansteuerung des Fahrantriebes aufweist, wobei beim Betrieb des Robotsaugers der Fahrantrieb entsprechend dem erkannten Untergrund ansteuerbar ist, wobei die Steuerungseinheit des Fahrantriebs als Mittel zur Erkennung des Untergrunds fungiert.
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Der Erfindung stellt sich somit das Problem, eine weitere Ausführungsform eines Robotsaugers anzugeben, der Mittel zur Erkennung eines jeweiligen Untergrunds oder Bodenbelags aufweist und der eine weitere Anpassung des Betriebsverhaltens des Robotsaugers an den jeweils erkannten Untergrund erlaubt, um eine Saugeffizienz des Robotsaugers zu erhöhen, insbesondere die Saugeffizienz zu erhöhen und einen Energieverbrauch optimal an das Saugverhalten anzupassen.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Robotsauger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei ist bei einem Robotsauger mit einem Fahrantrieb, wobei der Robotsauger Mittel zur Erkennung eines jeweiligen Untergrunds aufweist, vorgesehen, dass der Robotsauger Mittel zur Ansteuerung des Fahrantriebs in Abhängigkeit von einem jeweils erkannten Untergrund aufweist und dass beim Betrieb des Robotsaugers der Fahrantrieb entsprechend dem jeweils erkannten Untergrund ansteuerbar ist.
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Als Mittel zur Erkennung eines jeweiligen Untergrunds kommt die in der
DE 10 2007 011 381 B3 beschriebene Lösung in Betracht.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Robotsauger Mittel zur Ansteuerung des Fahrantriebs in Abhängigkeit von einem jeweils erkannten Untergrund aufweist und dass beim Betrieb des Robotsaugers der Fahrantrieb entsprechend dem jeweils erkannten Untergrund ansteuerbar ist. Dann kann die Fahrgeschwindigkeit des Robotsaugers dem jeweiligen Untergrund angepasst werden, so dass sich der Robotsauger zum Beispiel auf textilen Böden langsamer und auf Hartböden schneller bewegt. Die Saugeffizienz lässt sich damit optimal auf den jeweiligen Untergrund abstimmen, denn Hartböden lassen sich üblicherweise schneller reinigen, so dass über einem jeweiligen Flächenabschnitt eine vergleichsweise kurze Verweildauer ausreicht. Demgegenüber ist bei Textilböden, und dort in Abhängigkeit von der jeweiligen Florhöhe, eine größere Verweildauer über einem jeweiligen Flächenabschnitt erforderlich, um ein zufriedenstellendes Saugergebnis zu erreichen. Bei einem erkannten entsprechenden Untergrund bewirkt demnach die Ansteuerung des Fahrantriebs eine reduzierte Fahrgeschwindigkeit des Robotsaugers, so dass auch bei einem solchen Untergrund optimale Saugleistungen erreicht werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen nicht vorhanden ist.
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Bei einer Ausführungsform des Robotsaugers wie hier und nachfolgend beschrieben ist vorgesehen, dass dessen Gebläsemotor, der von einem Robotsauger in an sich bekannter Art und Weise zur Ansteuerung eines Sauggebläses umfasst ist, beim Betrieb des Robotsaugers entsprechend dem jeweils erkannten Untergrund ansteuerbar ist. Diese Ausführungsform des Robotsaugers ermöglicht in Abhängigkeit vom jeweils erkannten Untergrund eine kombinierte oder alternative Ansteuerung des Fahrantriebs und/oder des Gebläsemotors. Damit kann auch die Drehzahl des vom Gebläsemotor angetriebenen Sauggebläses entsprechend dem jeweils erkannten Untergrund angepasst werden, so dass bei zum Beispiel textilen Böden eine höhere Drehzahl und bei Hartböden eine geringere Drehzahl resultiert. Bei textilen Böden ist darüber hinaus auch eine Anpassung an Nadelfilzqualitäten auf der einen Seite und hochflorige Teppiche auf der anderen Seite realisierbar, indem der Gebläsemotor entsprechend dem jeweils erkannten Untergrund stufenlos ansteuerbar ist. Insgesamt wird dadurch der Energieeinsatz des Robotsaugers im Hinblick auf das jeweils erreichte Saugergebnis verbessert. Im Ergebnis resultiert eine erhöhte Saugeffizienz und eine Verbesserung der möglichen Operationszeiten des Robotsaugers.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausführung des Robotsaugers, der als selbstfahrendes Bodenreinigungsgerät üblicherweise zwei oder mehr Räder für die Fortbewegung über den jeweiligen Untergrund aufweist, ist vorgesehen, dass jedem der mindestens zwei Räder als Bestandteil des Fahrantriebs ein eigener Motor zugeordnet ist und dass jeder Motor einzeln durch eine vom Fahrantrieb umfasste Steuerungseinheit ansteuerbar ist. Dann kann die Fahrgeschwindigkeitsanpassung des Robotsaugers in Abhängigkeit vom jeweils erkannten Untergrund für jedes der mindestens zwei Räder individuell erfolgen. Dies ist speziell dort von Vorteil, wo sich der Robotsauger mit einem der mindestens zwei Räder auf einem ersten Untergrund und einem anderen der mindestens zwei Räder auf einem zweiten Untergrund bewegt, wie dies zum Beispiel beim Saugen eines Randbereichs eines Teppichs oder einer Brücke auf einem Parkett- oder Fliesenboden der Fall ist. Bei einer individuellen Anpassung der Ansteuerung der mindestens zwei Räder an den für das jeweilige Rad erkannten Untergrund ergibt sich jetzt nicht mehr die Gefahr, dass der Robotsauger seine Fahrtrichtung verliert. Dies ist ein erheblicher Vorteil bei der Einhaltung einer effizienten Fahr- und Saugstrategie.
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Bei einem Robotsauger mit mindestens zwei angetriebenen Rädern, wobei jeder Motor einzeln durch die vom Fahrantrieb umfasste Steuerungseinheit ansteuerbar ist, ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass jedem Motor ein Wechselrichter vorgeschaltet ist und der Wechselrichter durch die Steuerungseinheit ansteuerbar ist. Ein Wechselrichter ist ein an sich bekanntes Mittel zur Drehzahlanpassung von Motoren, so dass sich ein solcher Wechselrichter auch hier zur Anpassung der Fahrgeschwindigkeit in Bezug auf jedes der mindestens zwei angetriebenen Räder eignet.
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Bei einer besonderen Ausführungsform des Robotsaugers mit zumindest zwei einzeln angetriebenen Rädern ist vorgesehen, dass jeder zum Antrieb der mindestens zwei angetriebenen Räder vorgesehene Motor ein bürstenloser Permanentmagnetmotor ist. Bei solchen bürstenlosen Motoren ist bekanntlich der üblicherweise zur Stromwendung vorgesehene mechanische Kommutator durch eine elektronische Schaltung ersetzt. Eine solche elektronische Schaltung ist zum Beispiel ein Wechselrichter, der mit leistungselektronischen Schaltern und damit gebildeten, gesteuerten Brücken arbeitet. Eine bekannte Schaltung für einen solchen Wechselrichter ist eine sogenannte IGBT 6-Brücke. Ein bürstenloser Permanentmagnetmotor kommt daher besonders zur Verwendung mit einem vorgeschalteten Wechselrichter in Betracht.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Robotsaugers wie hier und nachfolgend beschrieben ist vorgesehen, dass das oder die Mittel zur Erkennung eines jeweiligen Untergrunds zur Generierung zumindest eines Analogsignals in Abhängigkeit vom jeweils erkannten Untergrund ausgelegt ist beziehungsweise sind und dass der Fahrantrieb entsprechend dem oder jedem generierten Analogsignal ansteuerbar ist. Ein solches Analogsignal oder, bei zumindest zwei separat ansteuerbaren Motoren, zwei oder mehr Analogsignale erlaubt beziehungsweise erlauben die stufenlose oder nahezu stufenlose Ansteuerung des Fahrantriebs oder gegebenenfalls des Fahrantriebs und des Gebläsemotors in Abhängigkeit vom jeweils erkannten Untergrund. Dann kann besonders spezifisch auf den erkannten Untergrund reagiert werden, so dass der jeweilige Energieeinsatz und die Saugeffizienz optimiert werden.
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Die Erfindung ist insgesamt auch ein Verfahren zum Betrieb eines Robotsaugers wie hier und nachfolgend beschrieben, wobei im Betrieb des Robotsaugers eine Erkennung eines jeweiligen Untergrunds und eine Ansteuerung des Fahrantriebs in Abhängigkeit von einem jeweils erkannten Untergrund erfolgt.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Kodierung eines jeweils erkannten Untergrunds zumindest ein Analogsignal generiert wird und dass der Fahrantrieb oder die einzelnen Motoren entsprechend dem oder jedem generierten Analogsignal stufenlos oder im Wesentlichen stufenlos angesteuert wird bzw. werden.
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Die oben genannte Aufgabe wird auch mit einer in einem Robotsauger verwendbaren und sowohl als Mittel zur Erkennung eines jeweiligen Untergrunds wie auch als Mittel zur Ansteuerung des Fahrantriebs des Robotsaugers in Abhängigkeit von einem jeweils erkannten Untergrund fungierenden Steuerungseinheit gelöst, die nach dem Verfahren wie hier und im Folgenden beschrieben arbeitet und dazu Mittel zur Durchführung des Verfahrens umfasst. Die Erfindung ist dabei bevorzugt in Software und/oder Firmware implementiert. Die Erfindung ist damit einerseits auch ein Computerprogramm mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen und andererseits ein Speichermedium mit einem derartigen Computerprogramm sowie schließlich auch ein Robotsauger mit einer Steuerungseinheit, in deren Speicher als Mittel zur Durchführung des Verfahrens und seiner Ausgestaltungen ein solches Computerprogramm geladen oder ladbar ist. Alternativ zur Verwendung eines durch eine Verarbeitungseinheit in Form von oder nach Art eines Mikroprozessors der Steuerungseinheit ausführbaren Computerprogramms kommt auch eine Realisierung der Funktionalität der Steuerungseinheit als Firmware oder in Form einer Funktionsstruktur zum Beispiel eines sogenannten ASCIs, PLDs, FPGAs oder dergleichen in Betracht. Beide Konzepte sind dem Fachmann an sich und als Alternative zu einer Softwareimplementation wohlbekannt. Für die weitere Beschreibung soll der Begriff Computerprogramm auch solche Implementierungen der Funktionalität der Steuerungseinheit umfassen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das oder jedes Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen.
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Es zeigen
- 1 einen Robotsauger in einer Schnittdarstellung von oben,
- 2 eine Bewegung eines Robotsaugers entlang einer Kante einer Brücke,
- 3 und
- 4 einen Robotsauger in einer Schnittdarstellung auf unterschiedlichen Untergründen sowie
- 5 einen Wechselrichter als Beispiel für eine Ansteuerung eines Motors oder jeweils eines Motors des Fahrantriebs des Robotsaugers.
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1 zeigt in einer schematisch vereinfachten Schnittdarstellung eine Draufsicht auf ein selbstfahrendes Bodenreinigungsgerät, nämlich einen sogenannten Robotsauger 10. Der Robotsauger 10 umfasst einen Fahrantrieb 12, zu dem gemäß der schematisch vereinfachten Darstellung in 1 eine Steuerungseinheit 14 sowie ein erster Motor 16 und eine zweiter Motor 18 gehören. Die beiden Motoren 16, 18 sind zum Antrieb jeweils eines Rads 20, 22 des Robotsaugers 10 vorgesehen. Der Robotsauger 10 umfasst des Weiteren einen Gebläsemotor 24, der in an sich bekannter Art und Weise zum Antrieb eines nicht näher dargestellten Sauggebläses 26 vorgesehen ist. Abgesehen von dem Gebläsemotor 24 und dem Sauggebläse 26 ist auf die weitere Darstellung von an sich bekannten Komponenten eines Robotsaugers 10, die für dessen Funktionalität als Staubsauger erforderlich sind, also zum Beispiel ein Staubsammelbehälter oder ein Staubsammelorgan, verzichtet.
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Als Steuerungseinheit 14 ist in der schematisch vereinfachten Darstellung in 1 ein Funktionsblock mit der Bezeichnung µP gezeigt. Dies soll darauf hinweisen, dass die Steuerungseinheit 14 eine Verarbeitungseinheit in Form von oder nach Art eines Mikroprozessors (nicht separat dargestellt) aufweist. Ebenfalls nicht separat dargestellt ist, dass die Steuerungseinheit 14 einen Speicher umfasst, in den ein Steuerungsprogramm ladbar ist, das die Funktionalität der Steuerungseinheit 14 vorgibt und im Betrieb des Robotsaugers 10 durch die Verarbeitungseinheit der Steuerungseinheit 14 ausgeführt wird. Die Steuerungseinheit 14 erfüllt zumindest eine Doppelfunktion. Zum Einen fungiert die Steuerungseinheit 14 als Mittel zur Erkennung eines jeweiligen Untergrunds 28, auf dem sich der Robotsauger 10 bewegt. Zum Anderen fungiert die Steuerungseinheit 14 auch als Mittel zur Ansteuerung des Fahrantriebs 12 des Robotsaugers 10 in Abhängigkeit von einem jeweils erkannten Untergrund 28.
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Die Erkennung eines jeweiligen Untergrunds
28 durch die Steuerungseinheit
14 des Robotsaugers
10 kann zum Beispiel nach dem in der
DE 10 2007 011 381 B3 beschriebenen Ansatz erfolgen. Darüber hinaus kann der jeweilige Untergrund auch anhand eines Lastzustands eines der Motoren
16,
18 oder beider Motoren
16,
18 erkannt werden, indem eine dafür geeignete Strommessung vorgenommen wird. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, Abweichungen von Soll- und Istwerten einer Motordrehzahl in Betracht zu ziehen.
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Die Steuerungseinheit 14 und das davon umfasste Steuerungsprogramm fungieren auch als Mittel zur Ansteuerung des Fahrantriebs 12 des Robotsaugers 10 in Abhängigkeit von einem jeweils erkannten Untergrund 28, indem ein bei der Erkennung des jeweiligen Untergrunds 28 generiertes Signal, insbesondere ein Analogsignal, ausgewertet und zur Ansteuerung des Fahrantriebs 12 aufbereitet wird. Die Steuerungseinheit 14 kann dabei selbst als Bestandteil des Fahrantriebs 12 fungieren, wenn diese zum Beispiel eine Steuerungslogik zur Ansteuerung des oder jedes Motors 16, 18 umfasst.
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Neben dem oder jedem Motor 16, 18 kann auch der Gebläsemotor 24 durch die Steuerungseinheit 14 entsprechend dem jeweils erkannten Untergrund 28 angesteuert werden.
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Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform umfasst der Robotsauger 10 für jedes der zwei dargestellten Räder 20, 22 einen eigenen Motor 16, 18, wobei jeder Motor 16, 18 einzeln durch die Steuerungseinheit 14 in Abhängigkeit vom jeweils erkannten Untergrund 28 ansteuerbar ist.
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Nicht gezeigt ist, dass die Steuerungseinheit 14 als Mittel zur Erkennung eines jeweiligen Untergrunds 28 für jedes Rad 20, 22 fungiert und zur Erkennung des dortigen Untergrunds 28 ausgelegt ist. Dies kann zum Beispiel durch unabhängige Strommessungen oder unabhängige Soll-/Istwertvergleiche in Bezug auf jeden Motor 16, 18 erfolgen. In Fortführung der unabhängigen Erkennung des jeweiligen Untergrunds 28 für jedes Rad 20, 22 ist die Steuerungseinheit 14 als Beispiel für ein Mittel zur Ansteuerung des Fahrantriebs 12 in Abhängigkeit von einem jeweils erkannten Untergrund 28 auch zur unabhängigen Ansteuerung der beiden Motoren 16, 18 ausgelegt.
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Bei unabhängig ansteuerbaren Motoren 16, 18 kann auf lenkbare Räder 20, 22 verzichtet werden, weil Richtungsänderungen durch Anpassung der Rotationsgeschwindigkeiten der beiden Räder 20, 22 zueinander möglich sind. Dem aufgrund eines zusätzlichen Motors 16, 18 erhöhten Aufwand steht damit eine vereinfachte und wartungsarme Mechanik des Robotsaugers 10 entgegen, die sich im Hinblick auf die Lenkbarkeit des Robotsaugers 10 auf eine geeignete Achslagerung der zumindest zwei Räder 20, 22 beschränken kann. Durch gyroskopische Messeinrichtungen des Robotsaugers 10 oder dergleichen lassen sich zum Beispiel Richtungsänderungen des Robotsaugers 10 während des Betriebs erfassen. Wenn allerdings bei einer erfassten Richtungsänderung gemäß den zur Ansteuerung der mindestens zwei Motoren 16, 18 vorgegebenen Sollwerten keine Richtungsänderung vorgesehen war, etwa weil beide Motoren 16, 18 mit identischen Sollwerten beaufschlagt wurden, kann aus der nicht beabsichtigten Richtungsänderung auf unterschiedliche Untergründe 28 unter den zumindest zwei Rädern 20, 22 geschlossen werden. Durch eine geeignete Regelung kann in Abhängigkeit von einer erfassten unbeabsichtigten Richtungsänderung der Sollwert, mit dem die beiden Motoren 16, 18 beaufschlagt werden, angepasst werden, um die unbeabsichtigte Richtungsänderung zu verhindern. Eine andere Möglichkeit zur Erfassung der Fahrtrichtung und damit zur Erfassung von unbeabsichtigten Richtungsänderungen besteht in der Verwendung von Beschleunigungssensoren oder Magnetfeldsensoren, mit denen bekanntlich das Erdmagnetfeld erfasst werden kann, so dass bei einer Änderung der Lage solcher Sensoren im Raum auch eine Positions- und Richtungsinformation ableitbar ist.
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Zusätzlich oder alternativ zu der oben beschriebenen mittelbaren Erkennung des Untergrunds 28 anhand unbeabsichtigter Richtungsänderungen kann die Erkennung des jeweiligen Untergrunds 28 mittels der Steuerungseinheit 14 auch für jedes Rad 20, 22 einzeln erfolgen, indem geeignete Messungen, insbesondere Strommessungen, oder Soll-/Ist-Vergleiche in Bezug auf jeden Motor 16, 18 durchgeführt werden. Dann kann die Steuerungseinheit 14 als Mittel zur Ansteuerung des Fahrantriebs 12 des Robotsaugers 10 jeden Motor 16, 18 einzeln in Abhängigkeit vom jeweils erkannten Untergrund 28 ansteuern und so unbeabsichtigte Richtungsänderungen aufgrund von unterschiedlichem Untergrund 28 unter den mindestens zwei Rädern 20, 22 vermeiden.
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Dazu ist in 2 ein schematisch vereinfachtes Beispiel gezeigt, das einen Robotsauger 10 bei einer Bewegung entlang einer Brücke 30 oder dergleichen zeigt. Die Brücke 30 liegt zum Beispiel auf einem Hartboden, also beispielsweise Parkett oder Fliesen, so dass sich der Robotsauger 10 teilweise auf einem weichen Untergrund 28, nämlich der Brücke 30, und einem hartem Untergrund 28, nämlich den Fliesen oder dem Parkett, bewegt. In der oberen Darstellung in 2 ist gezeigt, dass bei einem herkömmlichen Robotsauger 10 aufgrund der langsameren Bewegung des dortigen Rades 20, 22 auf der Brücke 30 eine Richtungsänderung zu erwarten ist, die den Robotsauger 10 auf die Fläche der Brücke 30 führt. Die untere Darstellung in 2 zeigt, dass bei unabhängigem Antrieb der mindestens zwei Räder 20, 22, wie oben beschrieben, die ungewollte Richtungsänderung vermeidbar ist und der Robotsauger 10 seine jeweils vorgegebene Fahrtrichtung beibehält oder zumindest im Wesentlichen beibehält.
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Die Darstellungen in 3 und 4 greifen diesen Aspekt der ungewollten Richtungsänderung nochmals separat auf. Dargestellt ist in beiden Figuren ein Robotsauger 10 in einer Schnittdarstellung in einer Seitenansicht. Von dem Robotsauger 10 ist jeweils eines der zumindest zwei angetriebenen Räder 20, 22 erkennbar. Das erste Rad 20 befindet sich auf einem ersten, hier glatten Untergrund 28, also zum Beispiel Hartboden. Das zweite Rad 22 ( 4) befindet sich auf einem zweiten, textilen Untergrund 28, also zum Beispiel der in 2 dargestellten Brücke 30. Bei einem Kontakt des jeweiligen Rades 20 mit einem Hartboden (3) ergibt sich bei einem Antrieb des Rads 20 für eine Vorwärtsbewegung des Robotsaugers 10 nur ein minimaler Schlupf. Anders sind die Verhältnisse, wenn sich das angetriebene Rad 22 auf einem textilen Untergrund 28 oder dergleichen befindet. Hier ergibt sich ein im Vergleich zu einem Hartboden erheblich erhöhter Schlupf und die Drehbewegung des jeweiligen Rades 22 kann nur zum Teil in eine Vorwärtsbewegung des Robotsaugers 10 umgesetzt werden. Ohne die hier beschriebenen Maßnahmen zur Erkennung einer ungewollten Richtungsänderung oder zur Erkennung des jeweiligen Untergrunds 28 unter jedem der mindestens zwei angetriebenen Räder 20, 22 kommt es zu der im oberen Bereich von 2 dargestellten ungewollten Richtungsänderung. Bei einer Ansteuerung der mindestens zwei angetriebenen Räder 20, 22 zur Vermeidung solcher ungewollten Richtungsänderungen wird zum Beispiel der Sollwert für eine Drehzahl des sich auf einem textilen Untergrund 28 befindenden Rads 22 und eine zugrunde liegende Motordrehzahl (4) erhöht oder der Sollwert für eine Drehzahl eines sich auf dem Hartboden befindenden Rads 20 (3) verringert. Selbstverständlich können die Drehzahlen der mindestens zwei angetriebenen Räder 20, 22 auch gleichzeitig zur Vermeidung ungewollter Richtungsänderungen angesteuert werden, indem einerseits die Drehzahl des sich auf textilem Untergrund 28 befindenden Rads 22 (4) erhöht und die Drehzahl des sich auf dem Hartboden befindenden Rads 20 (3) verringert wird.
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Unabhängig von der Vermeidung solcher ungewollter Richtungsänderungen kann die Erkennung des jeweiligen Untergrunds 28 durch die Steuerungseinheit 14 auch allgemein zur Anpassung der Fahrgeschwindigkeit des Robotsaugers 10 an den jeweiligen Untergrund 28 verwendet werden, so dass bei einem Hartboden als erkanntem Untergrund 28 die Motoren 16, 18 der zumindest zwei separat ansteuerbaren Räder 20, 22 mit einem erhöhten Sollwert für eine erhöhte Fahrgeschwindigkeit beaufschlagt werden, weil bei einem Hartboden als detektiertem Untergrund 28 für ein zufriedenstellendes Saugergebnis eine kürzere Verweildauer über einem jeweiligen Bodenabschnitt ausreicht und damit eine höhere Fahrgeschwindigkeit möglich ist. Entsprechend kann bei einem als Untergrund 28 detektiertem Teppich oder dergleichen die Fahrgeschwindigkeit des Robotsaugers 10 durch entsprechende Ansteuerung der zumindest zwei Motoren 16, 18 reduziert werden, denn auf textilen Böden ist, insbesondere abhängig von der jeweiligen Florhöhe, eine höhere Verweildauer über einem jeweils bearbeiteten Flächenabschnitt erforderlich, um eine ausreichende Reinigungswirkung zu erzielen.
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Die Darstellung in 4 zeigt als Untergrund 28 einen textilen Boden mit einer vergleichsweise großen Florhöhe. Dies soll graphisch veranschaulichen, dass die Erkennung des jeweiligen Untergrunds 28 eine kontinuierliche Anpassung der resultierenden Fahrgeschwindigkeit des Robotsaugers 10, also der Sollwerte für die Ansteuerung der Motoren 16, 18 der mindestens zwei separat angetriebenen Räder 20, 22, erlaubt. Bei einem Untergrund 28 wie in 4 dargestellt resultiert demnach eine geringe Fahrgeschwindigkeit. Bei einem Untergrund 28 wie in 3 dargestellt, resultiert eine vergleichsweise hohe Fahrgeschwindigkeit. Bei Untergründen 28 (nicht dargestellt) mit einer geringeren Florhöhe als dem in 4 dargestellten Untergrund 28 resultieren Fahrgeschwindigkeiten des Robotsaugers 10 zwischen der vorher erwähnten geringen Geschwindigkeit einerseits und der hohen Geschwindigkeit andererseits und zwar abhängig vom jeweils erkannten Untergrund 28, also zum Beispiel abhängig von der jeweiligen Florhöhe des textilen Untergrunds.
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Zu unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten des Robotsaugers 10 auf unterschiedlichen Untergründen 28 lässt sich allgemein feststellen, dass der Robotsauger 10 aufgrund der Gebläseleistung und des Gerätegewichts in einen textilen Untergrund, zum Beispiel Teppichboden, zumindest teilweise einsinkt, was bei einem Hartboden selbstverständlich nicht möglich ist. Dadurch verringert sich bei Teppichböden oder dergleichen der Abstand des Saugmundes des Robotsaugers 10 zur Teppichoberfläche. Je nach Teppichboden kann die Saugmundkante auch schon unterhalb der Teppichoberfläche liegen. Der Teppich dichtet somit zumindest teilweise den Saugmund ab. Bei einem Hartboden bleibt jedoch stets ein definierter Abstand zwischen Saugmund und Bodenoberfläche bestehen. Bei gleicher Gebläseleistung kann die Saugluft also bei einem Hartboden besser über den Untergrund in den Saugmund strömen und entsprechend auf dem Untergrund liegende Verschmutzungen abtransportieren.
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Bei Teppichboden ist es dagegen notwendig, dass die Saugmundkante den Teppichflor aufbricht, so dass die Saugluft die zwischen den Fasern befindlichen Partikel mitreißen kann. Aus diesen Gründen kann die Fahrgeschwindigkeit des Robotsaugers 10 bei einem Hartboden höher als auf Teppichboden oder dergleichen sein, ohne dass die Reinigungsleistung leidet.
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Weil die vom Robotsauger 10 zum Zurücklegen einer bestimmten Strecke vom Fahrantrieb 12 benötigte Leistung, deutlich geringer als die vom Gebläsemotor 24 aufgenommene Leistung ist, ergibt sich, dass durch ein schnelleres Überfahren einer bestimmten Strecke insgesamt weniger Energie benötigt wird, als dies bei langsamer Fahrt der Fall ist. Indem der Robotsauger also Mittel 14 zur Erkennung eines jeweiligen Untergrunds 28 aufweist und der Fahrantrieb 12 des Robotsaugers 10 entsprechend dem jeweils erkannten Untergrund 28 zum Erhalt einer an den Untergrund 28 angepassten Fahrgeschwindigkeit ansteuerbar ist, wird die von den Aggregaten 16, 18, 24 des Robotsaugers 10 aufgenommene Leistung optimal genutzt. Bei einem Hartboden als erkanntem Untergrund 28 kann demnach eine Ansteuerung des Fahrantriebs 12 des Robotsaugers 10 für eine hohe Fahrgeschwindigkeit erfolgen, so dass der Gebläsemotor 24 beim Betrieb des Robotsaugers 10 entlang einer bestimmten Strecke kürzere Zeit in Betrieb ist, als dies der Falls wäre, wenn sich der Robotsauger 10 entlang der gleichen Strecke mit geringerer Geschwindigkeit bewegen würde. Weil die vom Robotsauger 10 benötigte elektrische Energie in Akkus gespeichert ist (nicht dargestellt), kann der Robotsauger 10 also bis zur Entladung der Akkus mehr Fläche absaugen, wenn die Fahrgeschwindigkeit automatisch an die Bodenbeschaffenheit, also den erkannten Untergrund 28, angepasst wird.
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Zusätzlich oder gegebenenfalls auch alternativ zur Anpassung der Fahrgeschwindigkeit an einen jeweils erkannten Untergrund 28 kann auch eine Ansteuerung des Gebläsemotors 24 entsprechend dem jeweils erkannten Untergrund 28 erfolgen. Dies basiert auf den oben skizzierten Gegebenheiten, wonach die Saugluft auf Hartboden oder dergleichen Staubpartikel leichter entfernen kann als dies bei einem textilen Untergrund der Fall ist. Aus diesem Grund reicht eine geringere Saugleistung, also eine verringerte Gebläseleistung und mithin eine verringerte Drehzahl des Gebläsemotors 24 auf Hartböden im Vergleich zu Teppichböden oder dergleichen aus, ohne dass eine Verringerung der Reinigungsleistung zu besorgen ist.
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5 zeigt abschließend den Leistungsteil eines an sich bekannten Wechselrichters 32 zur Ansteuerung jeweils eines Motors 16 der zumindest zwei separat antreibbaren Räder 20, 22. Durch eine geeignete, an sich bekannte Ansteuerung der von dem Wechselrichter 32 umfassten Leistungshalbleiter V1-V6 lässt sich die Drehzahl des jeweiligen Motors 16, 18 stufenlos anpassen. Ein solcher Wechselrichter 32 kann für jeden Motor 16, 18 von der Steuerungseinheit 14 umfasst sein, so dass die Steuerungseinheit 14 die Elektronik zur Ansteuerung der Leistungshalbleiter V1-V6 umfasst. Bei einer alternativen Ausführungsform kann jeweils ein Wechselrichter 32 jedem Motor 16, 18 zugeordnet sein, so dass jedem Wechselrichter 32 entfernt von der Steuerungseinheit 14 eine eigene Steuerlogik zur Ansteuerung der Leistungshalbleiter V1-VI zugeordnet ist. Die Steuerungseinheit 14 liefert dann für die Steuerlogik jedes Wechselrichters 32 ein zur gewünschten Drehzahl des Motors 16, 18 proportionales Signal, das die Steuerlogik in Ansteuersignale für die Leistungshalbleiter V1-V6 umsetzt, um die gewünschte Drehzahl entsprechend der Vorgabe von der Steuerungseinheit 14 zu erreichen. Die von dem vom Robotsauger 10 mitgeführten Akkumulator erhältliche Gleichspannung (U=) kann so nicht nur in eine zum Betrieb des jeweiligen Motors 16, 18 und zur notwendigen Erzeugung eines Drehfelds erforderlichen Wechselspannung umgewandelt werden, sondern auch in eine Wechselspannung vorgegebener Frequenz, so dass entsprechend der jeweiligen Frequenz eine proportionale Drehzahl des so angesteuerten Motors 16, 18 resultiert. Die von der Ansteuerlogik zur Ansteuerung der Leistungshalbleiter des jeweiligen Wechselrichters 32 generierten Signale sind dabei pulsweitenmodulierte Signale.
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Einzelne Aspekte der hier vorgelegten Beschreibung lassen sich damit wie folgt kurz zusammenfassen: Es werden ein Robotsauger 10 mit einem Fahrantrieb 12, wobei der Robotsauger 10 Mittel 14 zur Erkennung eines jeweiligen Untergrunds 28 aufweist, und ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Robotsaugers 10 angegeben, wobei der Robotsauger 10 Mittel 14 zur Ansteuerung des Fahrantriebs 12 in Abhängigkeit von einem jeweils erkannten Untergrund 28 aufweist und beim Betrieb des Robotsaugers 10 der Fahrantrieb 12 entsprechend dem jeweils erkannten Untergrund 28 ansteuerbar ist oder angesteuert wird. Dies ermöglicht eine Anpassung der Fahrgeschwindigkeit des Robotsaugers 10 an den jeweiligen Untergrund und resultiert in einer optimierten Saugeffizienz und einem optimierten Energiehaushalt des Robotsaugers 10. Die resultierende Fahrgeschwindigkeit ist auf textilen Böden langsamer und auf Hartböden schneller. Bei der Verwendung bürstenloser Permanentmagnetmotoren BLPM für jedes der mindestens zwei einzeln angetriebenen Räder 20, 22 kann über die Ansteuerungssignale der Motoren 16, 18 der jeweilige Lastzustand der Räder 20, 22 detektiert werden. Weil der Lastzustand beim Fahren auf textilen Böden höher ist als beim Fahren auf Hartböden, lässt sich auf dieser Basis die Fahrgeschwindigkeit dem Untergrund 28 anpassen, z.B. langsamer auf textilem Boden und schneller auf Hartboden. Auch die Drehzahl des Gebläses kann entsprechend angepasst werden (hoch auf Teppichen, niedrig auf Hartboden). Hiermit ist auch eine unterschiedliche Anpassung an hochflorige und Nadelfilzqualitäten realisierbar, da quasi eine kontinuierliche Anpassung (und nicht in wenigen, diskreten Stufen) möglich wird. Dies verbessert den Energieeinsatz des Robotsaugers 10 und vergrößert damit die Saugeffizienz und die möglichen Operationszeiten. Durch den hohen Wirkungsgrad von BLPM Motoren wird weiterhin der Energiehaushalt des Robotsaugers 10 optimiert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Robotsauger
- 12
- Fahrantrieb
- 14
- Mittel zur Ansteuerung/Steuerungseinheit
- 16
- erster Motor
- 18
- zweiter Motor
- 20
- Rad
- 22
- Rad
- 24
- Gebläsemotor
- 26
- Sauggebläse
- 28
- Untergrund
- 30
- Brücke
- 32
- Wechselrichter
