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Querverweis zu verwandten Anmeldungen
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Wirkung der am 16. Februar 2012 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/599690, die hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 26. Juli 2012 eingereichten
taiwanesischen Patentanmeldung Nr. 101126911 , die hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Erfindungsgebiet
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Die Erfindung betrifft einen Reinigungsroboter und insbesondere einen Reinigungsroboter, mit einem nicht-omnidirektionalen Lichtdetektor.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Es sind verschiedenartige bewegliche Roboter entwickelt worden, die allgemein eine Antriebseinrichtung, einen Sensor und ein Fahrtsteuerteil aufweisen und viele nützliche Funktionen in einem selbstständigen Betrieb ausführen. Beispielsweise ist ein Reinigungsroboter für den Haushalt ein Reinigungsgerät, das Staub und Schmutz vom Boden eines Raums aufsaugt, während es sich ohne Manipulation durch einen Benutzer selbstständig im Raum bewegt.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Durch eine Ausführungsform der Erfindung wird ein Steuerverfahren für einen Reinigungsroboter bereitgestellt. Das Verfahren weist die Schritte auf: Festlegen eines Reinigungsbereichs gemäß mindestens drei Einrichtungen, die aus einer Lichterzeugungseinrichtung, einer Ladestation oder einem Hindernis ausgewählt werden; Bewegen des Reinigungsroboters ausgehend von einer ersten Position entlang einer Außenlinie des Reinigungsbereichs; Speichern einer ersten Reinigungsroute, wenn der Reinigungsroboter zur ersten Position zurückkehrt; Bewegen des Reinigungsroboters zu einer zweiten Position und Planen einer zweiten Reinigungsroute gemäß der ersten Reinigungsroute; und Bewegen des Reinigungsroboters entlang der zweiten Reinigungsroute.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Steuerverfahren für einen Reinigungsroboter bereitgestellt. Das Verfahren weist die Schritte auf: Festlegen eines Reinigungsbereichs gemäß mindestens drei Einrichtungen, die aus einer Lichterzeugungseinrichtung, einer Ladestation oder einem Hindernis ausgewählt werden; Schätzen einer Mitte des Reinigungsbereichs; Bewegen des Reinigungsroboters zur Mitte des Reinigungsbereichs; und Bewegen des Reinigungsroboters auf einer spiralförmigen Route und Reinigen des Reinigungsbereichs.
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Nachstehend werden Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und der Beispiele unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht; es zeigen:
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1 ein schematisches Diagramm einer Lichterzeugungsvorrichtung und eines Reinigungsroboters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2a–2d schematische Diagramme von Reinigungsroutenplanungsverfahren für einen Reinigungsroboter gemäß Ausführungsformen der Erfindung;
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3 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reinigungsroboters;
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4 ein schematisches Diagramm eines Steuerverfahrens für einen Reinigungsroboter gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
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5 ein schematisches Diagramm eines Steuerverfahrens für einen Reinigungsroboter gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
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6 ein Ablaufdiagramm eines Reinigungsroutenplanungsverfahrens für einen Reinigungsroboter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
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7 ein Ablaufdiagramm eines Reinigungsroutenplanungsverfahrens für einen Reinigungsroboter gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Die nachstehende Beschreibung stellt die als am besten erachtete Technik zum Implementieren der Erfindung dar. Die Beschreibung dient zum Darstellen der allgemeinen Prinzipien der Erfindung und sollte nicht im einschränkenden Sinn verstanden werden. Der Umfang der Erfindung ist unter Bezug auf die beigefügten Patentansprüche definiert.
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1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Lichterzeugungseinrichtung und eines Reinigungsroboters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Lichterzeugungseinrichtung 12 gibt einen Lichtstrahl 15 aus, um einen gesperrten Bereich zu markieren, in den der Reinigungsroboter 11 nicht eintreten sollte. Der Reinigungsroboter 11 weist einen nicht-omnidirektionalen Lichtdetektor 13 mit einer Lamelle (oder sogenannten Maske) 14 auf, wobei die Lamelle 14 über einen vorgegebenen Winkel einen abgeschatteten Bereich auf dem nicht-omnidirektionalen Lichtdetektor 13 erzeugt, wobei der Bereich des vorgegebenen Winkels 30 Grad bis 90 Grad beträgt.
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Die Lamelle 14 kann auf der Oberfläche des nicht-omnidirektionalen Lichtdetektor 13 fixiert sein oder entlang des nicht-omnidirektionalen Lichtdetektors 13 beweglich sein. Die Lamelle 14 ist entlang der Oberfläche des nicht-omnidirektionalen Lichtdetektors 13 über 360 Grad drehbar. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Ausdruck ”nicht-omnidirektional” eine funktionelle Beschreibung zum Darstellen, dass die Lamelle 14 veranlasst, dass ein Bereich auf der Oberfläche des nicht-omnidirektionalen Lichtdetektors 13 abgedeckt ist, so dass der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 13 in diesem Bereich kein Licht erfassen kann oder Licht diesen Bereich nicht direkt erreichen kann.
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Daher kann der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 13 auf zwei Weisen implementiert werden. Gemäß der ersten Implementierung ist ein omnidirektionaler Lichtdetektor 14 mit einer Lamelle 14 kombiniert, wobei die Lamelle 14 an einer spezifischen Position der Oberfläche des omnidirektionalen Lichtdetektors fixiert ist. Der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 13 ist auf einer Platte angeordnet, die durch einen Motor drehbar ist. Dadurch kann eine Drehbewegung des nicht-omnidirektionalen Lichtdetektors 13 erzielt werden. Wenn der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 13 einen Lichtstrahl erfasst, kann ein Einfallswinkel des Lichtstrahls 15 durch Drehen des nicht-omnidirektionalen Lichtdetektors 13 bestimmt werden.
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Eine andere Implementierung des nicht-omnidirektionalen Lichtdetektors 13 wird durch teleskopartiges Anordnen einer Maskeneinrichtung auf dem omnidirektionalen Lichtdetektor implementiert, wobei der omnidirektionale Lichtdetektor nicht gedreht werden kann und die Maskeneinrichtung entlang einer vorgegebenen Bahn um den omnidirektionalen Lichtdetektor beweglich ist. Die Maskeneinrichtung wird durch einen Motor gedreht. Wenn der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 13 einen Lichtstrahl 15 erfasst, wird die Maskeneinrichtung gedreht, um den Einfallswinkel des Lichtstrahls 15 zu bestimmen.
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2a zeigt ein schematisches Diagramm eines Reinigungsroutenplanungsverfahrens für einen Reinigungsroboter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In 2a bilden eine erste Lichterzeugungseinrichtung 21, eine zweite Lichterzeugungseinrichtung 22, eine dritte Lichterzeugungseinrichtung 23 und eine vierte Lichterzeugungseinrichtung 24 einen geschlossenen ersten Bereich, wobei sich der Reinigungsroboter 25 nur innerhalb des ersten Bereichs bewegen kann. Die Ausführungsform ist mit vier Lichterzeugungseinrichtungen dargestellt, die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. In einer anderen Ausführungsform können nur drei oder können mehr als drei Einrichtungen einen Reinigungsbereich bilden, wobei die Einrichtungen aus einer Lichterzeugungseinrichtung, einer Wand, einer Ladestation für den Reinigungsroboter 25 oder einer anderen Einrichtung an einer festen Position ausgewählt werden.
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In 2a bewegt sich der Reinigungsroboter 25 entlang der Außenlinie des ersten Bereichs von der ersten Lichterzeugungseinrichtung 21 und speichert eine Reinigungsroute R1. Wenn der Reinigungsroboter 25 zum Ausgangspunkt, der ersten Lichterzeugungseinrichtung 21, zurückkehrt, speichert der Reinigungsroboter 25 Positionen oder Koordinaten der ersten Lichterzeugungseinrichtung 21, der zweiten Lichterzeugungseinrichtung 22, der dritten Lichterzeugungseinrichtung 23, der vierten Lichterzeugungseinrichtung 24, anderer Hindernisse oder Objekte an festen Positionen auf der Reinigungsroute R1. Daher kann der Reinigungsroboter 25 eine Position einer Mitte des Reinigungsbereichs, d. h. des ersten Bereichs, gemäß den beschriebenen Koordinaten schätzen.
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Nachstehend wird auf 2b Bezug genommen. Wenn der Reinigungsroboter 25 zum Ausgangspunkt zurückkehrt, bewegt sich der Reinigungsroboter 25 über eine Strecke d zur Mitte des Reinigungsbereichs. Dann bewegt sich der Reinigungsroboter 25 gemäß der Reinigungsroute R1 entlang der Außenlinie des Reinigungsbereichs und speichert eine Reinigungsroute R2. In der vorliegenden Ausführungsform gleicht der Abstand d der halben Breite des Reinigungsroboters 25. Es wird vorausgesetzt, dass der Abstand zwischen der ersten Lichterzeugungseinrichtung 21 und der zweiten Lichterzeugungseinrichtung 22 D beträgt. In 2b bewegt sich der Reinigungsroboter 25 nur über den Abstand (D-2d) zwischen der ersten Lichterzeugungseinrichtung 21 und der zweiten Lichterzeugungseinrichtung 22 entlang der Reinigungsroute R2. Daher bewegt sich, wenn der Reinigungsroboter 25 sich vom neuen Ausgangspunkt zur zweiten Lichterzeugungseinrichtung 22 bewegt, der Reinigungsroboter 25 nur über den ersten Abstand (D-2d) und bewegt sich dann zur dritten Lichterzeugungseinrichtung 23.
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Außerdem schätzt der Prozessor des Reinigungsroboters 25 eine zweite Zeitdauer, während der der Reinigungsroboter 25 sich entlang der Reinigungsroute R2 bewegt, gemäß einer ersten Zeitdauer, während der der Reinigungsroboter 25 sich entlang der Reinigungsroute R1 bewegt. Dadurch kann verhindert werden, dass der Reinigungsroboter 25 den Bereich in der Nähe der Reinigungsroute R1 wiederholt reinigt.
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Der Reinigungsroboter 25 bewegt sich auf die in 2 dargestellte Weise, bis der Reinigungsroboter 25 sich zur Mitte des Reinigungsbereichs bewegt. In einer anderen Ausführungsform kann die in 2b dargestellte Bewegungsweise des Reinigungsroboters 25 durch andere Bewegungsweisen ersetzt werden. Nachstehend wird auf die 2c und 2d Bezug genommen. In 2c bewegt sich der Reinigungsroboter 25 zunächst zur Mitte C des Reinigungsbereichs. Dann bewegt sich der Reinigungsroboter 25 entlang einer spiralförmigen Route von der Mitte C zur Außenlinie des Reinigungsbereichs. Der Reinigungsroboter 25 stoppt, wenn der gesamte Reinigungsbereich gereinigt worden ist.
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In den 2a bis 2d sind zwei Bewegungsweisen dargestellt. 2a und 2b zeigen eine Bewegungsweise, und 2c und 2d zeigen eine andere Bewegungsweise. Außerdem bewegt sich, wenn der Reinigungsroboter 25 den gesamten Reinigungsbereich gereinigt hat, der Reinigungsroboter 25 umgekehrt, um den Reinigungsbereich erneut zu reinigen. Wenn der Reinigungsroboter 25 sich gemäß der in 2b dargestellten Bewegungsweise zur Mitte des Reinigungsbereichs bewegt, kann der Reinigungsroboter 25 eine Bewegungsweise zum erneuten Reinigen des Reinigungsbereichs auswählen. Der Reinigungsroboter 25 kann sich umgekehrt bewegen, um den Reinigungsbereich zu reinigen, bis der Reinigungsroboter 25 sich zum Ausgangspunkt bewegt, wie in Verbindung mit 2a beschrieben wurde. In einer anderen Ausführungsform bewegt sich der Reinigungsroboter 25 auf einer spiralförmigen Route, wie beispielsweise in 2d dargestellt ist, um den Reinigungsbereich zu reinigen, bis der Reinigungsroboter 25 den gesamten Reinigungsbereich gereinigt hat.
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In 2a wird, wenn der Reinigungsroboter 25 den durch die Lichterzeugungseinrichtung ausgegebenen Lichtstrahl erfasst hat, der Reinigungsroboter 25 durch den Lichtstrahl derart geführt, dass er sich zur Lichterzeugungseinrichtung hin oder davon weg bewegt. Für die Betriebsweise, gemäß der der Reinigungsroboter 25 den Lichtstrahl von der Lichterzeugungseinrichtung erfasst, wird auf die 3–5 verwiesen.
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3 zeigt ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reinigungsroboters. Der Reinigungsroboter 31 weist einen nicht-omnidirektionalen Lichtdetektor 32, einen direktionalen Lichtdetektor 33 und eine Maske 34 auf. In Verbindung mit 3 werden nur die mit der Erfindung in Beziehung stehenden Elemente diskutiert, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Der Reinigungsroboter 31 kann weitere Hardwareeinrichtungen, Firmware oder Software zum Steuern der Hardware aufweisen, die zur Abkürzung der Beschreibung nicht diskutiert werden.
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Wenn der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 32 einen Lichtstrahl erfasst, bestimmt zunächst ein Steuerteil des nicht-omnidirektionalen Lichtdetektors 32 oder ein Prozessor des Reinigungsroboters 31 die Stärke des erfassten Lichtstrahls. Wenn die Stärke des empfangenen Signals kleiner ist als ein vorgegebener Wert, antwortet das Steuerteil oder der Prozessor nicht darauf bzw. wird nicht aktiv. Wenn die Stärke des empfangenen Signals größer oder gleich dem vorgegebenen Wert ist, bestimmt das Steuerteil oder der Prozessor, ob der Lichtstrahl durch eine Lichterzeugungseinrichtung ausgegeben wurde.
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Wenn der Lichtstrahl durch die Lichterzeugungseinrichtung ausgegeben wird, wird der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 32 gedreht, um die Richtung des Lichtstrahls oder einen eingeschlossenen Winkel zwischen dem Lichtstrahl und der aktuellen Bewegungsrichtung des Reinigungsroboters 31 zu bestimmen. Wenn die Richtung des Lichtstrahls oder der eingeschlossene Winkel bestimmt ist, bestimmt der Prozessor des Reinigungsroboters 31 eine Drehrichtung, z. B. einen Uhrzeigersinn oder einen Gegenuhrzeigersinn. Der Reinigungsroboter 31 wird auf der gleichen Stelle in einem Kreis gedreht. Wenn der direktionale Lichtdetektor 33 den Lichtstrahl erfasst, stoppt der Reinigungsroboter 31 seine Drehbewegung.
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In einer anderen Ausführungsform werden, wenn der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 32 den Lichtstrahl erfasst und der Lichtstrahl von der Lichterzeugungseinrichtung ausgegeben wird, der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 32 und der Reinigungsroboter 31 gleichzeitig im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Wenn der direktionale Lichtdetektor 33 den Lichtstrahl erfasst, stoppt der Reinigungsroboter 31 seine Drehbewegung.
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D. h., der Prozessor des Reinigungsroboters 31 steuert den Reinigungsroboter 31 gemäß dem Erfassungsergebnis des nicht-omnidirektionalen Lichtdetektors 32 so, dass er sich im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn dreht. Wenn der direktionale Lichtdetektor 33 den durch die Lichterzeugungseinrichtung ausgegebenen Lichtstrahl erfasst, stoppt der Reinigungsroboter 31 seine Drehbewegung und steuert der Prozessor des Reinigungsroboters 31 den Reinigungsroboter 31 so, dass er sich geradeaus zur Lichterzeugungseinrichtung bewegt.
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Bevor der Reinigungsroboter 31 sich der Lichterzeugungseinrichtung annähert, bewegt er sich entlang des durch die Lichterzeugungseinrichtung ausgegebenen Lichtstrahls und reinigt den Bereich in der Nähe des Lichtstrahls. Der Prozessor des Reinigungsroboters 31 überwacht kontinuierlich den direktionalen Lichtdetektor 33, um zu bestimmen, ob der direktionale Lichtdetektor 33 den durch die Lichterzeugungseinrichtung ausgegebenen Lichtstrahl erfasst. Wenn der direktionale Lichtdetektor 33 den Lichtstrahl nicht erfasst, wird der Reinigungsroboter 31 gedreht, um die Bewegungsrichtung des Reinigungsroboters 31 zu kalibrieren.
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In einer Ausführungsform weist der direktionale Lichtdetektor 33 mehrere Lichterfassungseinheiten auf und kalibriert der Prozessor die Bewegungsrichtung des Reinigungsroboters 31 gemäß den Erfassungsergebnissen der Lichterfassungseinheiten geringfügig.
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4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Steuerverfahrens für einen Reinigungsroboter gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Die Lichterzeugungseinrichtung 45 gibt einen Lichtstrahl zum Markieren eines gesperrten Bereichs aus, in den der Reinigungsroboter 41 nicht eintreten sollte. In anderen Ausführungsformen wird die Lichterzeugungseinrichtung 45 als Leuchtturm (Light House oder Light Tower) bezeichnet und gibt den Lichtstrahl oder andere Drahtlossignale aus. Der Lichtstrahl hat eine erste Grenze b1 und eine zweite Grenze b2. Zu einem Zeitpunkt T1 bewegt sich der Reinigungsroboter 41 entlang einer vorgegebenen Route. Zum Zeitpunkt T2 erfasst der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 42 eine erste Grenze b2 eines durch die Lichterzeugungseinrichtung 45 emittierten Lichtstrahls. Der Reinigungsroboter 41 stoppt seine Bewegung, woraufhin der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 42 im Gegenuhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn gedreht wird.
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Wenn die Maske 44 den von der Lichterzeugungseinrichtung 45 emittierten Lichtstrahl blockiert, kann der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 42 den Lichtstrahl nicht erfassen. Ein Steuerteil des Reinigungsroboters 41 speichert eine Ist-Position der Maske 44 und schätzt einen ersten Drehwinkel des nicht-omnidirektionalen Lichtdetektors 42 gemäß einer Anfangsposition der Maske 44 und der Ist-Position der Maske 44, um eine Drehrichtung des Reinigungsroboters 41 zu bestimmen.
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Wenn beispielsweise vorausgesetzt wird, dass der erste Drehwinkel kleiner ist als 180 Grad, wird der Reinigungsroboter 41 im Uhrzeigersinn gedreht. Der Reinigungsroboter 41 wird im Gegenuhrzeigersinn gedreht, wenn der erste Drehwinkel größer ist als 180 Grad.
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Zum Zeitpunkt T3 wird der Reinigungsroboter 41 gemäß der bestimmten Richtung gedreht, bis der direktionale Lichtdetektor 43 den durch die Lichterzeugungseinrichtung 45 ausgegebenen Lichtstrahl erfasst. Wenn der direktionale Lichtdetektor 43 den durch die Lichterzeugungseinrichtung 45 ausgegebenen Lichtstrahl erfasst, stoppt der Reinigungsroboter 41 seine Drehbewegung. D. h., wenn der direktionale Lichtdetektor den durch die Lichterzeugungseinrichtung 45 ausgegebenen Lichtstrahl erfasst, sind die den Lichtstrahl erfassenden Lichterfassungseinheiten am Rand des direktionalen Lichtdetektors 43 angeordnet. Daher kann, wenn der Reinigungsroboter 41 sich erneut bewegt, der direktionale Lichtdetektor 43 den Lichtstrahl möglicherweise nicht rasch erfassen, so dass der Reinigungsroboter 41 erneut stoppen muss, um die Bewegungsrichtung zu kalibrieren.
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Um das vorstehend erwähnte Problem zu lösen, schätzt der Prozessor des Reinigungsroboters 41 in einer Ausführungsform eine Verzögerungszeit gemäß der Winkelgeschwindigkeit des Reinigungsroboters 41 und der Größe des direktionalen Lichtdetektors 43. Wenn der direktionale Lichtdetektor 43 den Lichtstrahl erfasst, stoppt der Reinigungsroboter 41 seine Drehbewegung nach der Verzögerungszeit. Durch die Verzögerungszeit kann der durch die Lichterzeugungseinrichtung 45 ausgegebene Lichtstrahl durch die Mitte des direktionalen Lichtdetektors 43 erfasst werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass der Reinigungsroboter 41 zu den Zeitpunkten T2 und T3 an der gleichen Position verbleibt. Zum Zeitpunkt T2 wird der Reinigungsroboter 41 weder bewegt noch gedreht, sondern nur der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 42 wird gedreht. Zum Zeitpunkt T3 wird der Reinigungsroboter 41 an der Ausgangsposition im Kreis gedreht. Obwohl die Position des Reinigungsroboters 41 zum Zeitpunkt T2 sich in 4 von der Position des Reinigungsroboters 41 zum Zeitpunkt T3 unterscheidet, sollen hierdurch lediglich zwei Operationen an der gleichen Position, aber zu verschiedenen Zeitpunkten dargestellt werden. Tatsächlich ändert sich die Position des Reinigungsroboters 41 zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 nicht.
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In einer anderen Ausführungsform können die Operationen des Reinigungsroboters 41 zu den Zeitpunkten T2 und T3 in einem Schritt integriert sein. Zum Zeitpunkt T2 wird der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 42 in eine vorgegebene Richtung gedreht, und wird auch der Reinigungsroboter in die vorgegebene Richtung gedreht. Wenn der direktionale Lichtdetektor 43 den durch die Lichterzeugungseinrichtung 45 ausgegebenen Lichtstrahl erfasst, stoppt der Reinigungsroboter 41 seine Drehbewegung. Wenn der Reinigungsroboter 41 seine Drehbewegung stoppt, kann der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 42 gestoppt werden oder seine Drehbewegung fortsetzen. Wenn der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 42 sich weiterhin dreht, bestimmt der Prozessor des Reinigungsroboters 41 die Richtung des Lichtstrahls, um die Bewegungsrichtung des Reinigungsroboters 41 gemäß dem Drehwinkel des nicht-omnidirektionalen Lichtdetektors 42 zu kalibrieren.
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Wenn der Reinigungsroboter 41 sich zur Lichterzeugungseinrichtung 45 bewegt, speichert der Prozessor des Reinigungsroboters 41 den Bewegungspfad des Reinigungsroboters 41 und markiert den Bewegungspfad und einen gesperrten Bereich auf einer Karte. In einer anderen Ausführungsform markiert, wenn der Prozessor des Reinigungsroboters 41 die Richtung des durch die Lichterzeugungseinrichtung ausgegebenen Lichtstrahls bestimmt, der Prozessor den Lichtstrahl und den gesperrten Bereich auf der Karte. Die Karte ist in einem Speicher oder in einer Kartendatenbank des Reinigungsroboters 41 gespeichert. Der Prozessor modifiziert die Karte gemäß der Bewegung des Reinigungsroboters 41 und markiert die Positionen von Hindernissen auf der Karte.
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Wenn der Reinigungsroboter 41 sich der Lichterzeugungseinrichtung 45 annähert und der Abstand zwischen dem Reinigungsroboter 41 und der Lichterzeugungseinrichtung 45 kleiner ist als ein vorgegebener Abstand, gibt ein Berührungssensor oder ein akustischer Sensor ein Stoppsignal an das Steuerteil des Reinigungsroboters 41 aus. Der Berührungssensor oder der akustische Sensor ist am vorderen Ende des Reinigungsroboters 41 angeordnet, um zu erfassen, ob sich vor dem Reinigungsroboter 41 irgendein Hindernis befindet. Wenn der Berührungssensor oder der akustische Sensor ein Hindernis erfasst, bestimmt der Reinigungsroboter 41 zunächst, ob das Hindernis die Lichterzeugungseinrichtung 45 ist. Wenn das Hindernis die Lichterzeugungseinrichtung 45 ist, stoppt der Reinigungsroboter 41 seine Bewegung und bewegt sich in eine andere Richtung. Wenn das Hindernis nicht die Lichterzeugungseinrichtung 45 ist, verlässt der Reinigungsroboter 41 zunächst die ursprüngliche Route, um dem Hindernis auszuweichen, und kehrt dann zur ursprünglichen Route zurück, nachdem er dem Hindernis ausgewichen ist.
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Wenn der Reinigungsroboter 41 sich der Lichterzeugungseinrichtung 45 annähert, gibt die Lichterzeugungseinrichtung 45 ein Hochfrequenz(HF)signal oder ein Infrarotsignal aus, um dem Reinigungsroboter 41 mitzuteilen, dass der Reinigungsroboter 41 sich in der Nähe der Lichterzeugungseinrichtung 45 befindet. In einer anderen Ausführungsform sind Nahbereichkommunikations(NFC)einrichtungen sowohl im Reinigungsroboter 41 als auch in der Lichterzeugungseinrichtung 45 integriert. Wenn die NFC-Einrichtung des Reinigungsroboters 41 Signale oder Daten von der NFC-Einrichtung der Lichterzeugungseinrichtung 45 empfängt, bedeutet dies, dass der Reinigungsroboter 41 sich in der Nähe der Lichterzeugungseinrichtung 45 befindet, so dass der Reinigungsroboter 41 entsprechend stoppen sollte. D. h., der Erfassungsabstand der NFC-Einrichtung beträgt 20 cm.
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Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann der Reinigungsroboter 41 die Bereiche in der Nähe des durch die Lichterzeugungseinrichtung 45 ausgegebenen Lichtstrahls reinigen und wird der Reinigungsroboter 41 nicht in einen gesperrten Bereich eintreten. Außerdem kann das Steuerteil des Reinigungsroboters 41 eine Karte des Reinigungsbereichs zeichnen. Wenn der Reinigungsroboter 41 den gleichen Bereich erneut reinigt, kann der Reinigungsroboter 41 sich gemäß der Karte des Reinigungsbereichs bewegen, um die Reinigungsarbeit effizient und schnell anzuschließen.
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Obwohl bei der Ausführungsform von 4 die Lichterzeugungseinrichtung 45 dargestellt ist, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Das Verfahren von 4 kann auf eine Ladestation angewendet werden. Die Ladestation gibt ein Führungssignal aus, z. B. einen Lichtstrahl, um den Reinigungsroboter 41 derart zu steuern, dass er für einen Ladevorgang in die Ladestation eintritt.
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Außerdem ist bei der Ausführungsform von 4 der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 42 dargestellt, die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 42 kann durch einen Akustiksignaldetektor oder einen andersartigen Signaldetektor ersetzt werden.
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5 zeigt ein schematisches Diagramm eines Steuerverfahrens für einen Reinigungsroboter gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Die Lichterzeugungseinrichtung 55 gibt einen Lichtstrahl zum Markieren eines gesperrten Bereichs aus, in den der Reinigungsroboter 51 nicht eintreten sollte. In anderen Ausführungsformen wird die Lichterzeugungseinrichtung 51 als Leuchtturm (Light House oder Light Tower) bezeichnet und gibt den Lichtstrahl oder andere Drahtlossignale aus. Der Lichtstrahl hat eine erste Grenze b1 und eine zweite Grenze b2. Zum Zeitpunkt T1 bewegt sich der Reinigungsroboter 51 entlang einer vorgegebenen Route. Zum Zeitpunkt T2 erfasst der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 52 eine erste Grenze b2 des durch die Lichterzeugungseinrichtung 55 emittierten Lichtstrahls. Der Reinigungsroboter 51 bewegt sich weiterhin entlang der vorgegebenen Route. Zum Zeitpunkt T3 erfasst der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 52 den Lichtstrahl und stoppt der Reinigungsroboter 51 seine Bewegung. Der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 52 wird dann im Gegenuhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn gedreht.
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Wenn die Maske 54 den von der Lichterzeugungseinrichtung 55 emittierten Lichtstrahl blockiert, kann der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 52 den Lichtstrahl nicht erfassen. Ein Steuerteil des Reinigungsroboters 51 speichert eine Ist-Position der Maske 54 und schätzt einen ersten Drehwinkel des nicht-omnidirektionalen Lichtdetektors 52 gemäß einer Anfangsposition der Maske 54 und der Ist-Position der Maske 54, um eine Drehrichtung des Reinigungsroboters 51 zu bestimmen.
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Wenn beispielsweise vorausgesetzt wird, dass der erste Drehwinkel kleiner ist als 180 Grad, wird der Reinigungsroboter 51 im Uhrzeigersinn gedreht. Der Reinigungsroboter 51 wird im Gegenuhrzeigersinn gedreht, wenn der erste Drehwinkel größer ist als 180 Grad.
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Zum Zeitpunkt T4 wird der Reinigungsroboter 51 gemäß der bestimmten Richtung gedreht, bis der direktionale Lichtdetektor 53 den durch die Lichterzeugungseinrichtung 55 ausgegebenen Lichtstrahl erfasst. Wenn der direktionale Lichtdetektor 53 den durch die Lichterzeugungseinrichtung 55 ausgegebenen Lichtstrahl erfasst, stoppt der Reinigungsroboter 51 seine Drehbewegung. D. h., wenn der direktionale Lichtdetektor den durch die Lichterzeugungseinrichtung 55 ausgegebenen Lichtstrahl erfasst, sind die den Lichtstrahl erfassenden Lichterfassungseinheiten am Rand des direktionalen Lichtdetektors 53 angeordnet. Daher kann, wenn der Reinigungsroboter 51 sich erneut bewegt, der direktionale Lichtdetektor 53 den Lichtstrahl möglicherweise nicht rasch erfassen, so dass der Reinigungsroboter 51 erneut stoppen muss, um die Bewegungsrichtung zu kalibrieren.
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Um das vorstehend erwähnte Problem zu lösen, schätzt der Prozessor des Reinigungsroboters 51 in einer Ausführungsform eine Verzögerungszeit gemäß der Winkelgeschwindigkeit des Reinigungsroboters 51 und der Größe des direktionalen Lichtdetektors 53. Wenn der direktionale Lichtdetektor 53 den Lichtstrahl erfasst, stoppt der Reinigungsroboter 51 seine Drehbewegung nach der Verzögerungszeit. Durch die Verzögerungszeit kann der durch die Lichterzeugungseinrichtung 55 ausgegebene Lichtstrahl durch die Mitte des direktionalen Lichtdetektors 53 erfasst werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass der Reinigungsroboter 51 zu den Zeitpunkten T3 und T4 an der gleichen Position verbleibt. Zum Zeitpunkt T3 wird der Reinigungsroboter 51 weder bewegt noch gedreht, sondern nur der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 52 wird gedreht. Zum Zeitpunkt T4 wird der Reinigungsroboter 51 an der Ausgangsposition im Kreis gedreht. Obwohl die Position des Reinigungsroboters 51 zum Zeitpunkt T3 sich in 4 von der Position des Reinigungsroboters 51 zum Zeitpunkt T4 unterscheidet, sollen hierdurch lediglich zwei Operationen an der gleichen Position, aber zu verschiedenen Zeitpunkten dargestellt werden. Tatsächlich ändert sich die Position des Reinigungsroboters zwischen den Zeitpunkten T3 und T4 nicht.
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In einer anderen Ausführungsform können die Operationen des Reinigungsroboters 51 zu den Zeitpunkten T3 und T4 in einem Schritt integriert sein. Zum Zeitpunkt T3 wird der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 52 in eine vorgegebene Richtung gedreht, und wird auch der Reinigungsroboter in die vorgegebene Richtung gedreht. Wenn der direktionale Lichtdetektor 53 den durch die Lichterzeugungseinrichtung 55 ausgegebenen Lichtstrahl erfasst, stoppt der Reinigungsroboter 51 seine Drehbewegung. Wenn der Reinigungsroboter 51 seine Drehbewegung stoppt, kann der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 52 gestoppt werden oder seine Drehbewegung fortsetzen. Wenn der nicht-omnidirektionale Lichtdetektor 52 sich weiterhin dreht, bestimmt der Prozessor des Reinigungsroboters 51 die Richtung des Lichtstrahls, um die Bewegungsrichtung des Reinigungsroboters 51 gemäß dem Drehwinkel des nicht-omnidirektionalen Lichtdetektors 52 zu kalibrieren.
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Wenn der Reinigungsroboter 51 sich zur Lichterzeugungseinrichtung 55 bewegt, speichert der Prozessor des Reinigungsroboters 51 den Bewegungspfad des Reinigungsroboters 51 und markiert den Bewegungspfad und einen gesperrten Bereich auf einer Karte. In einer anderen Ausführungsform markiert, wenn der Prozessor des Reinigungsroboters 51 die Richtung des durch die Lichterzeugungseinrichtung ausgegebenen Lichtstrahls bestimmt, der Prozessor den Lichtstrahl und den gesperrten Bereich auf der Karte. Die Karte ist in einem Speicher oder in einer Kartendatenbank des Reinigungsroboters 51 gespeichert. Der Prozessor modifiziert die Karte gemäß der Bewegung des Reinigungsroboters 51 und markiert die Positionen von Hindernissen auf der Karte.
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Wenn der Reinigungsroboter 51 sich der Lichterzeugungseinrichtung 55 annähert und der Abstand zwischen dem Reinigungsroboter 51 und der Lichterzeugungseinrichtung 55 kleiner ist als ein vorgegebener Abstand, gibt ein Berührungssensor oder ein akustischer Sensor ein Stoppsignal an das Steuerteil des Reinigungsroboters 51 aus. Der Berührungssensor oder der akustische Sensor ist am vorderen Ende des Reinigungsroboters 51 angeordnet, um zu erfassen, ob sich vor dem Reinigungsroboter 51 irgendein Hindernis befindet. Wenn der Berührungssensor oder der akustische Sensor ein Hindernis erfasst, bestimmt der Reinigungsroboter 51 zunächst, ob das Hindernis die Lichterzeugungseinrichtung 55 ist. Wenn das Hindernis die Lichterzeugungseinrichtung 55 ist, stoppt der Reinigungsroboter 51 seine Bewegung und bewegt sich in eine andere Richtung. Wenn das Hindernis nicht die Lichterzeugungseinrichtung 55 ist, verlässt der Reinigungsroboter 51 zunächst die ursprüngliche Route, um dem Hindernis auszuweichen, und kehrt dann zur ursprünglichen Route zurück, nachdem er dem Hindernis ausgewichen ist.
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Wenn der Reinigungsroboter 51 sich der Lichterzeugungseinrichtung 55 annähert, gibt die Lichterzeugungseinrichtung 55 ein Hochfrequenz(HF)signal oder ein Infrarotsignal aus, um dem Reinigungsroboter 51 mitzuteilen, dass der Reinigungsroboter 51 sich in der Nähe der Lichterzeugungseinrichtung 55 befindet. In einer anderen Ausführungsform sind Nahbereichkommunikations(NFC)einrichtungen sowohl im Reinigungsroboter 51 als auch in der Lichterzeugungseinrichtung 55 integriert. Wenn die NFC-Einrichtung des Reinigungsroboters 51 Signale oder Daten von der NFC-Einrichtung der Lichterzeugungseinrichtung 55 empfängt, bedeutet dies, dass der Reinigungsroboter 51 sich in der Nähe der Lichterzeugungseinrichtung 55 befindet, so dass der Reinigungsroboter 51 entsprechend stoppen sollte. D. h., der Erfassungsabstand der NFC-Einrichtung beträgt 20 cm.
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Reinigungsroutenplanungsverfahrens für einen Reinigungsroboter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In Schritt S61 plant der Reinigungsroboter einen Reinigungsbereich gemäß mindestens drei Einrichtungen, die aus einer Lichterzeugungseinrichtung, einer Wand, einer Ladestation, einem Hindernis oder einem Objekt an festen Positionen ausgewählt werden. Die Lichterzeugungseinrichtung, die Wand, die Ladestation, das Hindernis oder das Objekt können ein Endpunkt des Reinigungsbereichs sein oder eine Grenze des Reinigungsbereichs bilden. Die Ausführungsform von 6 ist mit dem in 3 dargestellten Reinigungsroboter dargestellt.
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In Schritt S62 schätzt der Reinigungsroboter eine Mitte des Reinigungsbereichs. Dann bewegt sich der Reinigungsroboter ausgehend von einer ersten Position entlang der Außenlinie des Reinigungsbereichs. In einer anderen Ausführungsform ist der Reinigungsroboter in der Nähe einer der Komponenten unter der Lichterzeugungseinrichtung, der Wand, der Ladestation, dem Hindernis oder dem Objekt angeordnet und bewegt sich entlang der Außenlinie des Reinigungsbereichs.
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Wenn der Reinigungsroboter sich innerhalb des Reinigungsbereichs bewegt und den durch die Lichterzeugungseinrichtung ausgegebenen Lichtstrahl erfasst, bewegt sich der Reinigungsroboter entlang des Lichtstrahls zur Lichterzeugungseinrichtung hin oder davon weg. Für eine Beschreibung des detaillierten Betriebs des Reinigungsroboters zum Erfassen des Lichtstrahls wird auf 4 oder 5 verwiesen.
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In Schritt S63 bewegt sich der Reinigungsroboter zur ersten Position zurück und speichert eine erste Reinigungsroute. In Schritt S64 plant der Reinigungsroboter eine zweite Reinigungsroute gemäß der ersten Reinigungsroute. Für das Planungsverfahren der zweiten Reinigungsroute wird auf 2b verwiesen. Der Reinigungsroboter bewegt sich zunächst von der ersten Position über eine Strecke d zu einer zweiten Position. Dann bewegt sich der Reinigungsroboter entlang der Zwischenlinie der ersten Reinigungsroute. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Strecke d als halbe Breite des Reinigungsroboters voreingestellt.
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In Schritt S65 kehrt der Reinigungsroboter zur zweiten Position zurück. In Schritt S66 bestimmt der Reinigungsroboter zunächst, ob die zweite Position die Mitte des Reinigungsbereichs ist oder ein Abstand zwischen der zweiten Position und der Mitte des Reinigungsbereichs kleiner ist als die Strecke d. Wenn die Antwort in Schritt S66 JA lautet, beendet der Reinigungsroboter seine Arbeit. Dann kann der Reinigungsroboter sich zur Ladestation bewegen oder kann sich umgekehrt bewegen, um den Reinigungsbereich erneut zu reinigen. Wenn die Antwort in Schritt S66 dagegen NEIN lautet, wird Schritt S64 ausgeführt und bewegt sich der Reinigungsroboter über die Strecke d zur Mitte des Reinigungsbereichs und bewegt sich dann gemäß der zweiten Reinigungsroute.
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In einer Ausführungsform kann Schritt S66 in Schritt S64 integriert sein. Wenn der Reinigungsroboter sich zur zweiten Position bewegt, bestimmt der Reinigungsroboter zunächst, ob die zweite Position die Mitte des Reinigungsbereichs ist, oder ob ein Abstand zwischen der zweiten Position und der Mitte des Reinigungsbereichs kleiner ist als die Strecke d. Wenn die Antwort in Schritt S66 JA lautet, beendet der Reinigungsroboter seine Arbeit und muss die zweite Reinigungsroute nicht planen. Wenn die Antwort in Schritt S66 NEIN lautet, setzt der Reinigungsroboter seine Arbeit fort.
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7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Reinigungsroutenplanungsverfahrens für einen Reinigungsroboter gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. In Schritt S71 plant der Reinigungsroboter einen Reinigungsbereich gemäß mindestens drei Einrichtungen, die aus einer Lichterzeugungseinrichtung, einer Wand, einer Ladestation, einem Hindernis oder einem Objekt an festen Positionen ausgewählt werden. Die Lichterzeugungseinrichtung, die Wand, die Ladestation, das Hindernis oder der Gegenstand können ein Endpunkt eines Reinigungsbereichs sein oder eine Grenze des Reinigungsbereichs bilden. Die Ausführungsform von 7 ist mit dem in 3 dargestellten Reinigungsroboter dargestellt.
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In Schritt S72 schätzt der Reinigungsroboter eine Mitte des Reinigungsbereichs. Dann bewegt sich der Reinigungsroboter zur Mitte, wie beispielsweise in 2c dargestellt ist. Dann bewegt sich der Reinigungsroboter in Schritt S74 und reinigt den Reinigungsbereich in einer spiralförmigen Route.
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Wenn der Reinigungsroboter sich innerhalb des Reinigungsbereichs bewegt und den durch die Lichterzeugungseinrichtung ausgegebenen Lichtstrahl erfasst, bewegt sich der Reinigungsroboter entlang des Lichtstrahls zur Lichterzeugungseinrichtung hin oder davon weg. Für eine ausführliche Beschreibung des Betriebs des Reinigungsroboters zum Erfassen des Lichtstrahls wird auf 4 oder 5 verwiesen.
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Obwohl die Erfindung anhand von Beispielen und bezüglich bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist klar, dass die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist. Sie soll ganz im Gegenteil verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnungen abdecken (die für Fachleute offensichtlich sind). Daher sollen die beigefügten Ansprüche in ihrem breitesten Sinne interpretiert werden, so dass alle derartigen Modifikationen und ähnlichen Anordnungen darin eingeschlossen sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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