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Die Erfindung betrifft ein selbstfahrendes Reinigungsgerät zur automatisierten Reinigung von verunreinigten Flächen, wobei das Reinigungsgerät eine Gerätesteuerung aufweist, die das Reinigungsgerät entlang eines Fahrwegs steuert, sowie zwei Seitenbürsten, die angesteuert über die Gerätesteuerung von einem Antriebsmotor aktiv drehbar sind. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Betriebsverfahren für ein derartiges selbstfahrendes Reinigungsgerät.
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Selbstfahrende Reinigungsgeräte dienen der automatisierten Reinigung von Flächen. Sie sind beispielsweise als Staubsauger ausgebildet, die dann üblicherweise als Saugroboter bezeichnet werden. Es sind aber auch selbstfahrende Reinigungsgeräte zum Wischen von glatten Bodenbelägen bekannt.
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Solche selbstfahrenden Reinigungsgeräte weisen häufig seitlich angeordnete rotierende Seitenbürsten, auch Randbürste genannt auf, die vor allem zum Reinigen von Kantenbereichen, beispielsweise entlang einer Wand oder in der Nähe eines sonstigen Hindernisses, dienen. Die Seitenbürsten sind üblicherweise so angeordnet, dass sie zudem die effektive Reinigungsbreite des Reinigungsgeräts vergrößern, also die Breite des Streifens, der mit einem Überfahren gereinigt wird. Bei Saugrobotern beispielsweise drehen sich die Seitenbürsten derart gegenläufig, dass Schmutzpartikel in Richtung der Mitte des Saugroboters geschleudert werden, von wo sie dann von einem Saugwerk eingesaugt werden. Es kommt dabei jedoch vor, dass Schmutzpartikel von den rotierenden Randbürsten an einer Saugdüse oder Saugmund des Saugwerks vorbei geschleudert werden und im Raum verteilt und nicht aufgesaugt werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Reinigen von verunreinigten Flächen, insbesondere von Randbereichen zu einem Hindernis und entlang von Kanten und Ecken, zu schaffen, durch das die Randbürsten besonders effektiv eingesetzt werden und die Gefahr des Verteilens von Schmutzpartikeln minimiert wird. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein selbstfahrendes Reinigungsgerät, insbesondere einen Saugroboter, zu beschreiben, bei dem die Randbürsten besonders effektiv zur Reinigung beitragen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein selbstfahrendes Reinigungsgerät und ein Verfahren zum Reinigen von verunreinigten Flächen mit den Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes selbstfahrendes Reinigungsgerät, insbesondere ein Saugroboter, der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass die Gerätesteuerung dazu eingerichtet ist, eine Drehgeschwindigkeit und/oder eine Drehrichtung der Seitenbürsten in Abhängigkeit von einem Verlauf des Fahrwegs einzustellen. Durch das Einstellen individueller und unterschiedlicher Drehgeschwindigkeiten (Drehzahlen) und/oder Drehrichtungen der Seitenbürsten kann verhindert werden, dass Schmutzpartikel in solche Bereiche der zu reinigenden Fläche geschleudert werden, die nachfolgend nicht auf dem geplanten Fahrweg liegen, beispielsweise weil sie bereits gereinigt wurden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Reinigungsgeräts ist die Gerätesteuerung dazu eingerichtet, bei einer Kurvenfahrt die an der Kurveninnenseite liegende Seitenbürste mit einer kleineren Drehgeschwindigkeit zu betreiben, als die an der Kurvenaußenseite liegende andere Seitenbürste. Dieses führt beispielsweise bei einer spiralförmigen oder bei einer mäanderförmigen Reinigungsbahn dazu, dass Schmutzpartikel in eine Richtung befördert werden, in die sich auch das Reinigungsgerät bei seiner Kurvenfahrt dreht. Die Schmutzpartikel können so nachfolgend zuverlässiger aufgenommen werden. Bevorzugt ist ein Unterschied der Drehgeschwindigkeiten dabei umso größer, je kleiner ein Radius einer Kurve ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Reinigungsgeräts ist die Gerätesteuerung dazu eingerichtet, bei einem Abschnitt des Fahrwegs, der entlang einer Wand eines Raums führt, die näher an der Wand liegende Seitenbürste mit einer größeren Drehgeschwindigkeit zu betreiben, als die entfernt von der Wand liegende andere Seitenbürste. Bevorzugt wird ein Unterschied der Drehgeschwindigkeiten größer, wenn sich das Reinigungsgerät einer Ecke des Raums nähert. Auf diese Weise wird der Kantenbereich entlang der Wand und auch der Eckenbereich durch die wandnahe Seitenbürste „ausgekehrt“ und gleichzeitig verhindert, dass Schmutzpartikel in den Kantenbereich hineingeschleudert werden.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Reinigen von verunreinigten Flächen mit einem selbstfahrenden Reinigungsgerät, das zwei Seitenbürsten aufweist, die aktiv drehbar sind, weist die folgenden Schritte auf. Es wird ein Fahrweg des Reinigungsgeräts festgelegt und abgefahren und es werden die Seitenbürsten mit Drehgeschwindigkeiten und/oder Drehrichtungen betrieben, die abhängig von einer Fahrsituation auf dem Fahrweg sind.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist ein Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten einer linken und einer rechten der Seitenbürsten abhängig von einer Fahrsituation auf dem Fahrweg. Dabei können die Drehgeschwindigkeiten der Seitenbürsten abhängig von einer aktuellen und/oder auch von einer gemäß dem geplanten Fahrweg bevorstehenden Fahrsituation eingestellt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist das Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten der linken und der rechten Seitenbürste abhängig von einem Kurvenradius einer Kurve des Fahrwegs. Ebenfalls bevorzugt ist die Drehgeschwindigkeit einer wandnahen Seitenbürste größer als die Drehgeschwindigkeit einer wandfernen Seitenbürste.
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Es ergeben sich bei dem Verfahren jeweils die zuvor im Zusammenhang mit dem selbstfahrenden Reinigungsgerät genannten Vorteile.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
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1 eine schematische Seitendarstellung eines Saugroboters;
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2 eine Draufsicht auf den in 1 dargestellten Saugroboter während einer Geradeausfahrt; und
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3, 4 jeweils eine Darstellung einer Reinigungsfahrt des Saugroboters der 1 und 2 in einem Raum.
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In der 1 ist ein Saugroboter 1 als Beispiel eines selbstfahrenden Reinigungsgeräts schematisch in einer teilgeschnittenen Seitenansicht dargestellt. Der Saugroboter 1 weist angeordnet an bzw. in einem Gehäuse 2 ein Antriebssystem 3 auf, das auf zwei Antriebsräder 4, eines auf jeder Seite des Saugroboters 1 angeordnet, wirkt. Die Antriebsräder 4 können unabhängig voneinander über hier nicht einzeln dargestellte Antriebsmotoren angetrieben werden. Weiter ist ein Stützrad 5 vorgesehen, das entweder verschwenkbar oder als eine in alle Richtungen drehbare Kugel ausgebildet ist. Bei voneinander unabhängiger Ansteuerung der Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit der Antriebsräder 4 kann der Saugroboter 1 Bewegung mit unabhängig voneinander einstellbaren Rotations- und Translationsgeschwindigkeiten auf einer zu reinigenden Fläche ausführen.
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Im mittleren Bereich des Saugroboters 1 ist ein Saugbereich 6, auch Saugmund genannt, angeordnet, der in bekannter Weise mit einer Staubkassette 7 und einem Sauggebläse 8 verbunden ist. Im Bereich der Staubkassette ist ein Filtersystem, zum Beispiel mit einem Staubsaugerbeutel, angeordnet. Unterstützend ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Saugbereich 6 eine rotierende Hauptbürste 9 angeordnet.
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Gesteuert wird der Saugroboter 1 über eine hier nicht dargestellte Gerätesteuerung, die einen oder mehrere Mikrocontroller umfasst. Die Gerätesteuerung kontrolliert die einzelnen Komponenten des Saugroboters 1, wie z.B. das Antriebssystem 3, das Sauggebläse 8 und die Hauptbürste 9. Zudem weist die Gerätesteuerung ein Navigationssystem auf, das einen Fahrweg des Saugroboters 1 plant und veranlasst, dass der Fahrweg abgefahren wird. Zu Navigationszwecken und zur Vermeidung von Zusammenstößen mit Hindernissen sind zudem lang- und/oder kurzreichweitige Sensoren vorhanden, die von der Gerätesteuerung bzw. dem Navigationssystem ausgewertet werden. Diese Sensoren können z.B. optisch oder akustisch arbeiten.
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Weiterhin sind in einem vorderen Bereich des Saugroboters 1, in der 1 links dargestellt, zwei Seitenbürsten 10 L, 10 R angeordnet, die unabhängig von einer Fahrbewegung des Saugroboters 1 rotiert werden können. Zu diesem Zweck ist jede der Seitenbürsten 10 L, 10 R mit einem Antriebsmotor gekoppelt. Die Seitenbürsten 10 L, 10 R können fest in jeweils einem Randbereich links und rechts einer Mittelachse des Saugroboters 1 angeordnet sein oder an seitlich ausschwenkbaren Ärmchen, die ebenfalls jeweils auf der linken und der rechten Seite des Saugroboters 1 in seinem vorderen Bereich verschwenkbar festgelegt sind.
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2 zeigt den Saugroboter 1 in einer Darstellung von oben. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist, hat der Saugroboter 1 in diesem Ausführungsbeispiel eine im wesentlichen kreisrunde Form, durch die eine Drehbewegung des Saugroboters 1 auch im Bereich von Wänden oder sonstigen Hindernissen vereinfacht wird. Das im Rahmen dieser Anmeldung beschriebene Betriebsverfahren für einen Saugroboter ist jedoch ebenso bei einem Saugroboter mit einer anderen Grundform, beispielsweise einer eher quadratischen, rechteckigen oder halbrunden Form möglich. In der 2 ist ein Betriebszustand des Saugroboters 1 dargestellt, der auch aus dem Stand der Technik bekannt ist. Bei diesem bewegt sich der Saugroboter 1 auf einer geraden Fahrbahn durch einen zu reinigenden Bereich, in dem Schmutzpartikel 16 auf dem Boden liegen. Die beiden Seitenbürsten 10 L, 10 R werden mit unterschiedlichen Drehrichtungen betrieben, so dass die Schmutzpartikel 16 von der linken Seitenbürste 10 L nach rechts und von der rechten Seitenbürste 10 R nach links bewegt werden. Die Seitenbürsten 10 L, 10 R kehren so die Schmutzpartikel 16 in einen bezüglich der Fahrtrichtung des Saugroboters 1 mittleren Bereich, wo sie von der Hauptbürste 9 und dem Saugbereich 6 des Saugroboters 1 erfasst werden. Durch die Seitenbürsten 10 L, 10 R vergrößert sich die effektive Reinigungsbreite des Saugroboters 1 über die Breite des in der 2 angedeuteten Saugbereichs 6 hinaus. In diesem Betriebszustand werden, wie auch aus dem Stand der Technik bekannt ist, die Seitenbürsten 10 L, 10 R mit unterschiedlicher Drehrichtung, aber gleicher Drehgeschwindigkeit ωL bzw. ωR betrieben.
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Im Rahmen der Anmeldung ist unter einer gleichen Drehgeschwindigkeit ωL = ωR eine nicht unbedingt im mathematischen Sinne gleiche Drehgeschwindigkeit zu verstehen. In einem Betrieb des Saugroboters 1 können auch bei gleicher Ansteuerung der Antriebsmotoren der Seitenbürsten 10 L, 10 R sich geringe Unterschiede in der Drehgeschwindigkeit ωL, ωR ergeben.
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Beispielsweise können die Seitenbürsten 10 L, 10 R sich auf unterschiedlichen Bodenbelägen befinden, wodurch sich die Drehgeschwindigkeiten trotz nominell gleicher Vorgaben durch die Gerätesteuerung des Saugroboters 1 voneinander unterscheiden. Auch können zwischen den Antriebsmotoren und/oder weiteren Komponenten der Seitenbürsten 10 L, 10 R, beispielsweise einer Lagerung, aufgrund von Bauteiltoleranzen sich auch bei nominell gleicher Ansteuerung der Antriebsmotoren kleine Drehzahlunterschiede ergeben.
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Erfindungsgemäß werden die Seitenbürsten 10 L, 10 R nicht grundsätzlich mit einer gleichen Drehgeschwindigkeit ωL = ωR betrieben, sondern abhängig von verschiedenen Fahrsituationen des Saugroboters 1 gegebenenfalls mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten ωL, ωR für die beiden Seitenbürsten 10 L, 10 R. Dieses ist nachfolgend im Zusammenhang mit den 3 und 4 an Beispielen erläutert.
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3 zeigt den Saugroboter 1 der 1 bzw. 2 während einer Reinigungsfahrt durch einen Raum 11. In der 3 ist ein Ausschnitt des Raums 11 dargestellt, indem dieser in der Figur nach rechts und nach oben durch eine Wand 12 begrenzt ist. Die Wände 12 treffen in eine Ecke 13 zusammen.
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Innerhalb des dargestellten Bereichs des Raums 11 fährt der Saugroboter 1 entlang eines Fahrwegs 14, wobei in der 3 der Saugroboter auf verschiedenen Positionen 15a bis 15d entlang dieses Fahrwegs 14 dargestellt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Fahrweg mäanderförmig, wobei sich dieser Fahrweg nicht aus einer zufälligen Bewegung des Roboters ergibt, sondern Resultat einer vorgeplanten Fahrstrategie des Saugroboters 1 ist. Zur Planung derartiger Fahrwege 14 sind verschiedene Methoden aus dem Stand der Technik bekannt, wobei Informationen einer oder mehrerer der genannten Sensoren, beispielsweise kurzreichweitiger Hindernissensoren und/oder langreichweitiger optischer Sensoren wie Kameras oder Laservermessungssysteme, genutzt werden, um den Fahrweg 14 optimal für den Raum 11 zu planen. Mit dem dargestellten mäanderförmigen Fahrweg 14 wird beispielsweise ein möglichst effektives Abfahren des Raums 11 erreicht, ohne dass Bereiche mehrfach überfahren werden. Eine erste Fahrbahn des Fahrwegs 14 wird dabei möglichst parallel und in möglichst geringem Abstand zu einer Wand 12 abgefahren.
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An der Position 15a befindet sich der Saugroboter 1 auf einem derartigen Abschnitt des Fahrwegs 14, der parallel und in geringem Abstand zu einer der Wände 12 verläuft. Auf einem derartigen Fahrabschnitt ist erfindungsgemäß vorgesehen, diejenige der Seitenbürsten 10 L, 10 R, die an der Wand 12 anliegt oder zumindest näher an der Wand 12 positionier ist als die andere der Seitenbürsten 10 L, 10 R mit einer höheren Drehgeschwindigkeit zu betreiben. In der an der Position 15a dargestellten Situation ist dieses die Seitenbürste 10 R, die entsprechend mit einer höheren Drehgeschwindigkeit ωR > ωL betrieben wird als die linke Seitenbürste 10 L. Der Vorteil dieser unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten ist, dass Schmutzpartikel 16 effektiver aus dem Kantenbereich entlang der Wand 12 herausgebürstet werden und die Wahrscheinlichkeit, dass ein Schmutzpartikel von der wandfernen Seitenbürste 10 L in den Kantenbereich geschleudert wird, minimiert ist. Dass durch die höhere Drehgeschwindigkeit ωR der rechten Seitenbürste 10 R Schmutzpartikel 16 eventuell an der linken Seitenbürste 10 L vorbei in einen Bereich links des Saugroboters 1 geschleudert werden, ist nicht weiter hinderlich für den Reinigungsvorgang, da der Saugroboter 1 im weiteren Verlauf des Fahrwegs 14 diesen Bereich noch überfahren wird und die dorthin geschleuderten Schmutzpartikel 16 dann aufnehmen kann. Der Kantenbereich an der Wand 12 wird jedoch im weiteren Verlauf des Fahrwegs 14 nicht mehr vom Saugroboter 1 überfahren, so dass in diesen Bereich geschleuderte Schmutzpartikel 16 zu vermeiden sind.
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An der Position 15b befindet sich der Saugroboter 1 im Bereich der Ecke 13. An dieser Stelle ist ein Abknicken des Fahrwegs 14 geplant. Der Saugroboter 1 fährt an dieser Stelle eine sehr enge Kurve oder vollführt eine Drehung auf der Stelle. Auch in dieser Situation wird die rechte, wand- bzw. eckennahe Seitenbürste 10 R mit einer höheren Drehgeschwindigkeit betrieben als die linke Seitenbürste 10 L. In dieser Situation sind die Drehzahlunterschiede jedoch noch ausgeprägter, als sie es an der Position 15a sind.
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Da der Saugroboter 1 Kenntnis über den Fahrweg 14 bereits im Vorfeld hat, kann vorgesehen sein, bereits bei Annäherung an die Ecke 13 die Drehgeschwindigkeit ωR der rechten Seitenbürste 10 R zu erhöhen und die der linken Seitenbürste 10 L zu verringern. Die in der 3 angegebenen Betriebszustände und Drehgeschwindigkeiten ωL, ωR für die Seitenbürsten 10 L, 10 R können somit bereits vorausschauend eingenommen werden.
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Eine andere Situation ist an der Position 15c dargestellt. Hier befindet sich der Saugroboter 1 ebenfalls in einem abknickenden Bereich des Fahrwegs 14, jedoch während er auf eine der Wände 12 zufährt, ohne dass er sich in einer Ecke 13 befindet. Auch in diesem Fall wird die hier rechte Seitenbürste 10 R, die im Hinblick auf die vollführte oder zu vollführende Drehbewegung des Saugroboters 1 an der Kurvenaußenseite liegt mit einer höheren Drehgeschwindigkeit ωR > ωL rotiert als die linke, an der Kurveninnenseite liegende Seitenbürste 10 L. Auch hier wird verhindert, dass Schmutzpartikel 16 in einen Bereich geschleudert werden, der nachfolgend gemäß des geplanten Fahrwegs 14 nicht mehr vom Saugroboter 1 überfahren wird.
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Schließlich ist an der Position 15d der Saugroboter 1 während einer Geradeausfahrt im freien Raum 11 dargestellt. Wie bereits im Zusammenhang mit 2 beschrieben, werden hier die Seitenbürsten 10 L, 10 R mit gleicher Drehgeschwindigkeit ωL = ωR betrieben.
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4 zeigt in ähnlicher Weise wie 3 den Saugroboter 1 in einer anderen Reinigungssituation. Diese sieht einen spiralförmigen Fahrweg 14 vor, bei dem sich der Saugroboter 1 von einem Mittelpunkt der Spirale von einer Position 15e spiralförmig nach außen bewegt, wobei beispielhaft eine weitere Position 15f auf einem äußeren Abschnitt der Spirale dargestellt ist. Der spiralförmige Fahrweg bewirkt, das im inneren Bereich der Spirale, beispielsweise an der Position 15e ein engerer Kurvenradius abgefahren wird, als im äußeren Bereich der Spirale, beispielsweise an der Position 15f.
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Auch bei dem in 4 dargestellten spiralförmigen Fahrweg 14 wird die kurvenäußere Seitenbürste, hier wiederum die Seitenbürste 10 R, mit einer höheren Drehgeschwindigkeit ωR > ωL als die kurveninnere Seitenbürste 10 L betrieben. Dabei kann vorgesehen sein, den Drehgeschwindigkeitsunterschied umso größer zu wählen, je enger der Kurvenradius ist. Entsprechend ist an der Position 15e der Unterschied in der Drehgeschwindigkeit größer als an der Position 15f im äußeren Bereich des spiralförmigen Fahrwegs 14. Wiederum ergibt sich der Vorteil, dass ein Hineinschleudern von Schmutzpartikeln 16 in bereits abgefahrene Bereiche des Fahrwegs 14 möglichst vermieden wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Saugroboter
- 2
- Gehäuse
- 3
- Antriebssystem
- 4
- Antriebsrad
- 5
- Stützrad
- 6
- Saugbereich
- 7
- Schmutzkassette
- 8
- Gebläse
- 9
- Hauptbürste
- 10L, 10R
- Seitenbürste
- ωR, ωL
- Drehgeschwindigkeit
- 11
- Raum
- 12
- Wand
- 13
- Ecke
- 14
- Fahrweg
- 15a–f
- Position
- 16
- Schmutzpartikel
