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Die Erfindung betrifft einen Staubsauger mit einem Gassensor, insbesondere einen Staubsauger in einer Ausführungsform als Saugroboter (Robotsauger) sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Staubsaugers.
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Ein Saugroboter mit einem Gassensor ist aus der
US 2005/0212680 A bekannt.
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Bei einem Saugroboter handelt es sich um ein autonom arbeitendes Bodenpflegegerät. Der Hauptzweck eines solchen Geräts besteht darin, Bodenflächen im Haushalt zu reinigen. Der Benutzer erwartet, dass der Saugroboter nicht nur diese Hauptfunktion, sondern nach Möglichkeit weitere intelligente Nebenfunktionen in der Haushaltsumgebung erfüllt. In der
US 2005/0212680 A wird ein Verfahren beschrieben, nach dem mittels eines Saugroboters ein eventuelles Gasleck im jeweiligen Haushalt erkannt werden soll. Im Falle einer Erkennung eines solchen Gaslecks generiert der Saugroboter unter anderem eine Textnachricht zum elektronischen Versand an einen Benutzer, um diesen auf die Gefahrensituation aufmerksam zu machen. Darüber hinaus gibt der Saugroboter im Falle einer Erkennung eines Gaslecks an unterschiedlichen Stellen im Haushalt Alarmmeldungen ab. Dafür fährt er diese Positionen gezielt an.
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Diese bekannte Nutzung eines Gassensors in einem Saugroboter ist auf die Detektion eines eventuellen Gaslecks, also eine nur selten vorkommende Ausnahmesituation, beschränkt.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, weitere Anwendungsmöglichkeiten für einen Staubsauger mit einem Gassensor sowie eine spezielle Ausführungsform eines solchen Staubsaugers anzugeben.
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Hinsichtlich der speziellen Ausführungsform eines solchen Staubsaugers wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Staubsauger mit zumindest einem Gassensor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass der Staubsauger Mittel zum Schutz des Gassensors gegen Verschmutzung aufweist.
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Bei dem Staubsauger handelt es sich zum Beispiel – aber nicht notwendig – um einen Staubsauger in einer Ausführungsform als Saugroboter. Im Interesse einer besseren Lesbarkeit, aber ohne Verzicht auf eine weitergehende Allgemeingültigkeit, wird die nachfolgende Beschreibung anhand eines Staubsaugers in einer Ausführungsform als Saugroboter fortgesetzt. Bei jeder Nennung eines Saugroboters sind allerdings andere Ausführungsformen eines Staubsaugers, insbesondere ein Staubsauger in einer Ausführungsform als Bodenstaubsauger, ein Staubsauger in einer Ausführungsform als Handstaubsauger (Upright), ein Staubsauger in einer Ausführungsform als Hand- oder Tischstaubsauger usw., mitzulesen.
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Als Mittel zum Schutz des Gassensors gegen Verschmutzung kommt zum Beispiel eine Membran in Betracht, die für vom Saugluftstrom mitgeführte Gase durchlässig und für vom Saugluftstrom mitgeführte Schmutzpartikel undurchlässig ist. Die Membran schützt den Gassensor, ohne dabei die Sensierbarkeit von Gasen, Gaskonzentrationen und/oder Gaszusammensetzungen zu beeinträchtigen. Ohne einen solchen Schutz würde die Oberfläche des Gassensors aufgrund der vom Saugluftstrom mitgeführten Schmutzpartikel nach und nach verschmutzen. Aufgrund des Schutzes gegen Verschmutzung sind dauerhaft verlässliche und verwertbare Sensorsignale gewährleistet.
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Alternativ oder zusätzlich kommt als Mittel zum Schutz des Gassensors gegen Verschmutzung in Betracht, dass der Saugroboter in seinem Inneren einen Hauptluftkanal für die im Betrieb angesaugte Saugluft sowie parallel (strömungstechnisch parallel) zum Hauptluftkanal einen Nebenluftkanal aufweist und dass der Gassensor in dem Nebenluftkanal angeordnet ist, wobei der Nebenluftkanal als Mittel zum Schutz des Gassensors gegen Verschmutzung fungiert, indem eine Geometrie des Hauptluftkanals und des Nebenluftkanals und/oder eine Ankopplung des Nebenluftkanals stromaufwärts des Gassensors an den Hauptluftkanal gewährleistet bzw. gewährleisten, dass vom Saugluftstrom mitgeführte Schmutzpartikel nicht oder zumindest nur in vernachlässigbar geringem Umfang in den Nebenluftkanal gelangen, so dass eine Oberfläche des Gassensors gegen eine Anlagerung solcher Schmutzpartikel geschützt ist. Die vom Saugluftstrom mitgeführten Gase gelangen dagegen sehr wohl in den Nebenluftkanal und damit auch zu dem dort befindlichen Gassensor, so dass eine Sensierbarkeit von Gasen, Gaskonzentrationen und/oder Gaszusammensetzungen nicht beeinträchtigt ist.
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Bei einer besonderen Ausführungsform eines Saugroboters mit einem Hauptluftkanal und einen strömungstechnisch parallelen Nebenluftkanal, wobei sich der Gassensor im Nebenluftkanal befindet, ist vorgesehen, dass sich eine der Öffnungen des Nebenluftkanals zum Hauptluftkanal im Bereich einer Engstelle des Hauptluftkanals befindet und dass der Nebenluftkanal entsprechend als Venturi-Rohr fungiert. Aufgrund des Venturi-Effekts ist bei einer solchen Anordnung eine gute Durchströmung des Nebenluftkanals und damit eine gute Ankopplung des dort befindlichen Gassensors an die angesaugte Umgebungsluft gewährleistet.
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Der Vorteil der hier vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass der Saugroboter zur besseren Erfüllung der Hauptfunktion "Boden reinigen" mittels zumindest eines von dem Saugroboter umfassten Gassensors dauerhaft, also kontinuierlich oder regelmäßig, insbesondere zu äquidistanten Zeitpunkten, eine Zusammensetzung der jeweils eingesaugten Umgebungsluft detektiert. Die angesaugte Umgebungsluft enthält verschiedene Gase wie zum Beispiel Kohlenstoffmonoxid, Stickstoffdioxid oder Ozon, aber auch flüchtige organische Verbindungen (VOC). Einige haushaltstypische Verschmutzungen lassen sich durch das gehäufte Auftreten charakteristischer Gase oder charakteristischer Gaszusammensetzungen im Saugluftstrom erkennen. Der Saugroboter wird mit dem oder jedem Gassensor und einer Steuereinheit zur Auswertung der von dem oder jedem Gassensor erhältlichen Sensorsignale quasi mit einer "elektronischen Nase" ausgestattet. Entsprechend einer automatischen Bewertung der im Saugluftstrom enthaltenen, sensierbaren Gase mittels des Gassensors und/oder der Steuereinheit wird jetzt erstmals eine automatische „geruchsabhängige“ Anpassung des Saugbetriebs möglich und der im Folgenden mit weiteren, zum Teil optionalen Details beschriebene Saugroboter ist ein Beispiel für ein Bodenpflegegerät, welches dafür bestimmt und eingerichtet ist, anhand einer automatischen Detektion der Zusammensetzung der jeweils eingesaugten Umgebungsluft mittels des Gassensors automatisch eine Anpassung des Saugbetriebs durchzuführen und bei dem im Betrieb anhand einer automatischen Detektion der Zusammensetzung der eingesaugten Umgebungsluft automatisch eine Anpassung des Saugbetriebs erfolgt.
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Bei einer Ausführungsform eines Saugroboters mit zumindest einem Gassensor ist vorgesehen, dass sich der zumindest eine Gassensor in einem Abluftbereich stromabwärts eines von dem Saugroboter umfassten Sauggebläses und/oder stromabwärts eines vom dem Saugroboter umfassten Staubfilters befindet. Weil dort die hinsichtlich makroskopischer Verschmutzungen sauberste Luft vorliegt, kann davon ausgegangen werden, dass eine Gasmessung an dieser Stelle die qualitativ besten Ergebnisse liefert.
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Die oben genannte Aufgabe wird auch mit einem Saugroboter gelöst, der nach einem Verfahren der hier und im Folgenden beschriebenen Art arbeitet und dabei dem Benutzer neben der Reinigungsleistung mittels des zumindest einen Gassensors einen Zusatznutzen in Form einzelner oder mehrerer Nebenfunktionen erbringt. Der Saugroboter umfasst dazu Mittel zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung ist dabei bevorzugt in Software implementiert. Die Erfindung ist damit einerseits auch ein Steuerungsprogramm in Form eines Computerprogramms mit durch einen Computer ausführbaren Programmcodeanweisungen und andererseits ein Speichermedium mit einem derartigen Steuerungs-/Computerprogramm sowie schließlich auch ein Saugroboter mit zumindest einem Gassensor und einer Steuereinheit, in deren Speicher als Mittel zur Durchführung des Verfahrens und seiner Ausgestaltungen ein solches Steuerungs-/Computerprogramm geladen oder ladbar ist.
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Dazu sollen an dieser Stelle einige notwendige Verallgemeinerungen eingeführt werden: Der Begriff Gassensor meint hier und im Folgenden ein im Saugroboter einbaubares Bauelement. Dieses umfasst zumindest eine sensorisch wirksame Funktionseinheit zum Sensieren eines Gases oder einer Gaskonzentration oder einer Gaszusammensetzung. Bei einzelnen im Folgenden beschriebenen Anwendungssituationen umfasst das Bauelement (der Gassensor) eine Mehrzahl derartiger sensorisch wirksamer Funktionseinheiten, also zum Beispiel eine sensorisch wirksame Funktionseinheit zum Sensieren von Kohlenstoffmonoxid, eine sensorisch wirksame Funktionseinheit zum Sensieren von Stickstoffdioxid, eine sensorisch wirksame Funktionseinheit zum Sensieren von Ozon und/oder eine sensorisch wirksame Funktionseinheit zum Sensieren flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) oder der Saugroboter umfasst eine Mehrzahl solcher Bauelemente (Sensorarray). Eine Verarbeitung der von solchen Funktionseinheiten in Abhängigkeit von der Erkennung eines Gases, einer Gaskonzentration oder einer Gaszusammensetzung erhältlichen Sensorsignale kann entweder innerhalb des Bauelements (des Gassensors) oder außerhalb des Bauelements mittels einer separaten Steuereinheit erfolgen. Beide Varianten sind grundsätzlich gleichwertig und gleichwirkend. Davon ausgehend soll im Folgenden gelten, dass der Begriff Gassensor ein Bauelement mit zumindest einer sensorisch wirksamen Funktionseinheit oder einer Mehrzahl sensorisch wirksamer Funktionseinheiten und/oder eine Mehrzahl solcher Bauelemente bezeichnet. Wenn im Folgenden von einer Steuereinheit gesprochen wird, kann diese unabhängig von einem solchen Gassensor oder als integraler Bestandteil eines solchen Gassensors realisiert sein. Alle diese Varianten sind im Folgenden bei jeder Verwendung des Begriffs Gassensor mitzulesen.
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Im Hinblick auf die jetzt mögliche, automatische „geruchsabhängige“ Anpassung des Saugbetriebs kann zum Beispiel davon ausgegangen werden, dass ein Teppichabschnitt, auf dem ein Haustier gelegen hat, durch den Körpergeruch des Tieres markiert ist. Gleichzeitig ist davon auszugehen, dass sich dort vermehrt Haare oder Federn des Haustieres befinden. Aufgrund der Gase, Gaskonzentration und/oder Gaszusammensetzung – im Folgenden zusammenfassend als Luftzusammensetzung bezeichnet –, die von diesem, ehemals durch das Haustier besetzten Ort ausgehen bzw. ausgeht, kann der Saugroboter automatisch mit einem angepassten Reinigungsverhalten reagieren. Der Saugroboter kann die Stelle zum Beispiel intensiver (höhere Gebläse- oder Bürstleistung) oder häufiger (mehrmaliges Überfahren) reinigen. Weitere automatisch auf diese Weise detektierbare Anschmutzungen des abgesaugten Untergrunds könnten Lebensmittelreste oder Straßenschmutz, zum Beispiel Erde, sein.
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Bei einer Ausführungsform eines Saugroboters mit einer elektronischen Nase ist vorgesehen, dass dieser dafür eingerichtet ist, mittels seines Gassensors durch eine hochgenaue Analyse flüchtiger organischer Verbindungen verschiedene Bodenbeläge voneinander zu unterscheiden (Bodenbelagserkennung). Teppichbodenrücken gasen zum Beispiel nachweisbare Mengen aromatischer Verbindungen aus. Fliesen tun dies nicht. Auf diese Weise kann auf Basis einer geruchsabhängigen Bodenbelagserkennung eine jeweils spezifisch auf den erkannten Bodenbelag abstimmte Reinigung durchgeführt werden und zum Beispiel automatisch die Gebläse- und/oder Bürstleistung und/oder eine Drehrichtung der oder jeder Borstenwalze angepasst werden.
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Als weitere Nebenfunktion kann der Saugroboter optional mit seinem Gassensor die Qualität der Raumluft überwachen. Davon ausgehend warnt der Saugroboter zum Beispiel automatisch bei einer zunehmenden Konzentration von Ozon in der Raumluft. Für den Benutzer des Saugroboters ist dies eine Empfehlung zum Lüften. Allgemeiner formuliert führt der Saugroboter automatisch eine Bewertung einer Qualität der Raumluft durch und im Falle einer Erfüllung einer vorgegebenen oder vorgebbaren Bedingung im Hinblick auf die Qualität der Raumluft, zum Beispiel eine Schwellwertüberschreitung eines Ozonmesswerts, wird automatisch eine vorgegebene oder vorgebbare Aktion ausgeführt. Aus automatisch ausführbare Aktion kommen eine optische und/oder akustische Warnmeldung mittels eines vom Saugroboter umfassten Signalgebers in Betracht. In einer davon ausgehenden Ausführungsform, bei der der Saugroboter als vernetztes Haushaltsgerät eine Funktionseinheit einer Haus- oder Heimautomation ist, ist der Saugroboter mit anderen Funktionseinheiten der Heimautomation kommunikativ verbunden, zum Beispiel mittels WLAN oder dergleichen, so dass der Saugroboter in Abhängigkeit von der jeweils sensierten Qualität der Raumluft auch automatisch und selbsttätig eine weitere Funktionseinheit oder weitere Funktionseinheiten der Heimautomation ansteuern und dabei Aktionen, wie zum Beispiel ein Öffnen eines Fensters in Kippstellung, ggf. abhängig von einer Anwesenheit von Personen im Haushalt, auslösen kann.
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Bei einer weiteren Ausführungsform eines Saugroboters mit einem Gassensor ist dieser dafür bestimmt und eingerichtet, durch eine Analyse der ausgeblasenen Saugluft und durch Abgabe von Duftstoffen in die Raumluft eine subjektive Qualität der Raumluft zu bewerten und zu beeinflussen. Die Duftstoffe oder ein Duftstoff stammen bzw. stammt dabei zum Beispiel aus einem vom Saugroboter mitgeführten, insbesondere vom Benutzer wiederbefüllbaren Reservoir, das sich zum Beispiel im Inneren des Staubsammelbehälters befindet. Zur Abgabe eines Duftstoffs in die Raumluft kommen zum Beispiel Vorrichtungen in Betracht, wie sie von sogenannten Tintenstrahldruckern bekannt sind, also zum Beispiel piezoelektrische Elemente. Bei einer nochmals weiteren Ergänzung dieser Ausführungsform sensiert der Saugroboter optional mit seinem Gassensor auch eine Duftstoffkonzentration in der Raumluft und passt mittels eines Reglers die Duftstoffkonzentration an einen vorgegebenen oder vom Benutzer vorgebbaren Duftstoffkonzentrationssollwert an. Auf diese Weise wird ein Überdosieren wie auch ein Unterdosieren des Raumduftes vermieden. Bei einem vom Benutzer vorgegebenen Duftstoffkonzentrationssollwert wird die gewünschte Duftstärke gehalten.
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Bei einer nochmals weiteren besonderen, aber grundsätzlich optionalen Ausführungsform eines Saugroboters mit einem Gassensor ist dieser dafür bestimmt und eingerichtet, den Benutzer vor potenziell erkältungsfördernder Zugluft im Raum zu warnen. Dafür führt der Saugroboter mittels seines Gassensors eine zeitlich hoch aufgelöste Messung der Luftzusammensetzung durch. Auf Basis einer Auswertung solcher Daten, zum Beispiel anhand örtlich schwankender Gaskonzentrationen, erhält der Saugroboter automatisch auswertbare Informationen über eine Bewegung der Raumluft und speziell über Zugluft (Zuglufterkennung), denn in einem Raum ohne Zugluft kann von einer örtlich weitgehend konstanten Zusammensetzung der eingesaugten Raumluft ausgegangen werden. Wenn sich der Saugroboter in einem Raum mit Zugluft befindet, kann der Saugroboter dies automatisch erkennen und ebenfalls automatisch eine vorgegebene oder vorgebbare Aktion ausführen, zum Beispiel mittels eines akustischen und/oder optischen Signals auf die Zugluft hinweisen. Bei einer Ergänzung dieses Aspekts der Erfindung zeigt der Saugroboter nicht nur Bereiche mit Zugluft, sondern auch Bereiche ohne Zugluft an, zum Beispiel mittels eines Anzeigeelements und eines Farbumschlag des Anzeigeelements, so dass sich der Benutzer auf eine Warnung des Saugroboters vor Zugluft in einen als frei von Zugluft erkannten Bereich des Raums begeben kann.
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Bei einer besonderen Ausführungsform eines Saugroboters mit einem Gassensor ist dieser dafür bestimmt und eingerichtet, bestimmte, mit Gerüchen markierte Objekte aktiv zu suchen oder zu meiden. Der Benutzer "trainiert" den Saugroboter dabei zunächst auf einen bestimmten Gegenstand, zum Beispiel ein bestimmtes Paar Schuhe, das sich zum Beispiel aufgrund des Duftes der Schuhcreme von anderen Schuhen unterscheidet. Der Saugroboter kann dann in einer ersten Betriebsart „Suchen“ zu einem späteren Zeitpunkt systematisch die Wohnung absuchen und die Position der Schuhe in seiner Karte verzeichnen oder am Ort der gefunden Schuhe eine optische und/oder akustische Meldung ausgeben. In einer zweiten Betriebsart „Meiden“ kann der Saugroboter aktiv Zonen meiden, die mit einem bestimmten Geruch markiert sind. Dies könnten komplette Räume sein, zum Beispiel das Badezimmer, oder auch nur Teilbereiche eines Raums, zum Beispiel in einer Küche die Umgebung um das Kochfeld. Die zu meidenden Bereiche sind mit einer vom Gassensor des Saugroboters erkennbaren Duftfarbe, also einem spezifischen Gas, einer spezifischen Gaskonzentration oder einer spezifischen Gaszusammensetzung, markiert. Auf diese Weise können Bereiche einer Wohnung oder eines zu reinigenden Bereichs von der Reinigung ausgegrenzt werden, ohne aktive technische Hilfsmittel wie zum Beispiel Infrarotlichtschranken oder dergleichen zu benutzen.
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Bei einer nochmals weiteren, grundsätzlich optionalen Ausführungsform eines Saugroboters mit einem Gassensor ist dieser dafür bestimmt und eingerichtet, automatisch eine Empfehlung über das Leeren des Staubsammelbehälters des Saugroboters auszugeben. Hierfür wird die aus dem Staubsammelbehälter austretende Luft ebenfalls über einen Gassensor geleitet. Übersteigt die Konzentration bestimmter Gase zulässige Grenzwerte, wird automatisch eine vorgegebene oder vorgebbare Aktion ausgeführt, zum Beispiel das Leeren des Staubsammelbehälters empfohlen, indem eine dafür vorgesehene optische und/oder akustische Anzeigeeinrichtung aktiviert wird. Auf diese Weise wird wirksam verhindert, dass die Raumluft nach dem Reinigungsvorgang aus Sicht der Bewohner unangenehm riecht.
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Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. 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. Schließlich ist darauf hinzuweisen, dass der in den Ansprüchen definierte Staubsauger auch entsprechend der Verfahrensansprüche fortgebildet sein kann, zum Beispiel dahingehend, dass der Staubsauger Mittel zur Ausführung einzelner oder aller Verfahrensschritte umfasst, und umgekehrt.
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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 Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung durchaus auch Änderungen und Ergänzungen 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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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen
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1 einen Saugroboter mit einem Gassensor,
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2 von dem Gassensor erhältliche Sensorsignale sowie
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3 eine Ausschnittsvergrößerung aus der Darstellung in 1.
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Die Darstellung in 1 zeigt in schematisch vereinfachter Form einen Staubsauger 10 in einer Ausführungsform als Saugroboter 10. Der Saugroboter 10 umfasst in an sich bekannter Art und Weise ein Sauggebläse 12. Mittels des Sauggebläses 12 wird beim Betrieb des Saugroboters 10 im Inneren des Saugroboters 10 ein Saugluftstrom erzeugt. Der Saugluftstrom im Saugroboter 10 verläuft ausgehend von einem Luftkanal 14 über einen Staubsammelbehälter 16, ein Filter 18, nämlich ein Staubfilter 18 zwischen dem Staubsammelbehälter 16 und dem Sauggebläse 12, und das Sauggebläse 12 bis zu einem Abluftbereich 20. Stromaufwärts des Luftkanals 14 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine als Mittel zur Staubmobilisation fungierende, aber grundsätzlich optionale Borstenwalze 22 gezeigt. Zum selbsttätigen Bewegen über dem jeweils abgesaugten Untergrund 24 umfasst der Saugroboter 10 in an sich bekannter Art zumindest ein Antriebsrad 26.
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Bei der gezeigten Ausführungsform bildet der Luftkanal 14 beim Übergang in den Staubsammelbehälter 16 erkennbar eine Engstelle 28. Im Bereich dieser Engstelle 28 endet ein zur Unterscheidung von dem Luftkanal 14 als Nebenluftkanal 30 bezeichneter Luftkanal. Der Luftkanal 14 wird entsprechend im Folgenden als Hauptluftkanal 14 bezeichnet. In dem Nebenluftkanal 30 befindet sich ein Gassensor 32 und der Nebenluftkanal 30 ist stromaufwärts des Gassensors 32 mittels einer Membran 34, die für vom Saugluftstrom mitgeführte Gase durchlässig und für vom Saugluftstrom mitgeführte Schmutzpartikel undurchlässig ist, abgeschlossen. Diese Anordnung des Gassensors 32 ist ein Beispiel für eine Anordnung, die den Gassensor 32 gegen Verschmutzung schützt. Dabei bewirken sowohl die Anordnung in dem Nebenluftkanal 30 wie auch die Membran 34 einen solchen Schutz gegen Verschmutzung. Eine Konfiguration, bei der sich eine Öffnung des Nebenluftkanals 30 im Bereich der Engstelle 28 des Hauptluftkanals 14 befindet, bewirkt, dass der Nebenluftkanal 30 bei einem von angesaugter Umgebungsluft (Saugluft) durchströmten Hauptluftkanal 14 wie ein Venturi-Rohr und die Öffnung zur Engstelle 28 wie eine Venturi-Düse wirken. Dadurch ist gewährleistet, dass der im Nebenluftkanal 30 befindliche Gassensor 32 stets an die angesaugte Umgebungsluft angekoppelt ist und mittels des Gassensors 32 eine automatische Detektion der Zusammensetzung der jeweils eingesaugten Umgebungsluft möglich ist.
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Die beiden Maßnahmen zum Schutz des Gassensors 32 gegen Verschmutzung (Nebenluftkanal 30, Membran 34) können – wie dies beim Ausführungsbeispiel gezeigt ist – kombiniert sein, ohne dass dies eine Notwendigkeit darstellt. Der Gassensor 32 kann demnach zum Beispiel in einem stromaufwärts des Gassensors 32 nicht durch eine Membran 34 abgeschlossenen Nebenluftkanal 30 angeordnet sein, wobei die Geometrie des Nebenluftkanals 30 und speziell die Ankopplung des Nebenluftkanals 30 stromaufwärts des Gassensors 32 an den Hauptluftkanal 14 bewirkt, dass vom Saugluftstrom mitgeführte Schmutzpartikel nicht oder zumindest nur in vernachlässigbar geringem Umfang in den Nebenluftkanal 30 gelangen. Alternativ kann der Gassensor 32 auch ohne einen Nebenluftkanal 30 unmittelbar im Hauptluftkanal 14 angeordnet und dort durch eine Membran 34 geschützt sein. Die Membran 34 verhindert dann, dass der Gassensor 32 mit vom Saugluftstrom mitgeführten Schmutzpartikeln verschmutzt wird. Es ist allerdings davon auszugehen, dass die Kombination der beiden Maßnahmen den Gassensor 32 in besonders effizienter Art und Weise gegen Verschmutzung schützt.
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Im Abluftbereich 20 weist der dargestellte Saugroboter 10 einen weiteren Gassensor 36 auf. Dieser kann gegebenenfalls in einem eigenen Nebenluftkanal, insbesondere in einem relativ zu einer Engstelle des Abluftbereichs 20 genauso oder ähnlich wie der oben beschriebene Nebenluftkanal 30 angeordneten Nebenluftkanal angeordnet sein und/oder gegebenenfalls mittels einer eigenen Membran gegen Verschmutzung geschützt sein. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich, sofern nicht ausdrücklich auf etwas anderes hingewiesen ist, sowohl auf den Gassensor 32 vor (stromaufwärts) dem Saugluftgebläse 12 wie auch auf den Gassensor 36 hinter (stromabwärts) dem Saugluftgebläse 12. Darüber hinaus ist jeder der beiden Gassensoren 32, 36 grundsätzlich optional, so dass die dargestellte Ausführungsform des Saugroboters 10 mit zwei Gassensoren 32, 36 ausdrücklich nur als beispielhafte Ausführungsform zu verstehen ist und sich der hier vorgeschlagene Ansatz auch auf einen Saugroboter 10 bezieht, der entweder nur einen im Folgenden kurz als vorderer Gassensor 32 bezeichneten Gassensor 32 stromaufwärts des Sauggebläses 12 oder nur einen entsprechend im Folgenden kurz als hinterer Gassensor 36 bezeichneten Gassensor 36 stromabwärts des Sauggebläses 12 umfasst. Bei einer Ausführungsform eines Saugroboters 10 mit zumindest einem vorderen Gassensor 32 und zumindest einem hinteren Gassensor 36 können auch Differenzen zwischen den von den Gassensoren 32, 36 gelieferten Sensorsignalen zur Gaserkennung ausgewertet werden.
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Bei dem Gassensor 32, 36 handelt es sich um eine Vorrichtung mit zumindest einem gassensitiven Messwertgeber zur Erfassung zumindest eines Gases oder verschiedener Gase, zum Beispiel Kohlenstoffmonoxid, Stickstoffdioxid, Ozon oder flüchtiger organischer Verbindungen (VOC). Dies können Messwertgeber auf Basis halbleitender Metalloxide (MOX-Sensoren), Sensoren mit elektrisch leitenden Polymeren (selbstständig leitende Polymere oder aufgrund von zusätzlichen Komponenten wie zum Beispiel Graphit leitende Polymere) oder Sensoren, die einen Masseneffekt verwerten, z. B. Schwingquarz-Sensoren (QMB/QCM-Sensoren) oder Oberflächenwellen-Sensoren (SAW-Sensoren) sein.
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Um einen dauerhaft zuverlässigen und robusten Betrieb zu ermöglichen, stehen der Gassensor 32, 36 und der oder jeder davon umfasste gassensitive Messwertgeber aufgrund dafür vom Saugroboter 10 umfasster Mittel 30, 34 zum Schutz des Gassensors 32, 36 gegen Verschmutzung – wie oben beschrieben – nicht in direktem Kontakt mit der angesaugten Umgebungsluft. Ansonsten könnten sich mit der Zeit Ablagerungen am Gassensor 32, 36 aufbauen und dessen Sensitivität einschränken.
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Stattdessen befindet sich zum Beispiel die gasdurchlässige Membran 34, zum Beispiel eine Membran 34 aus Keramik, Holz oder einem Kunststoff, beispielsweise Polyestervlies, vor dem Gassensor 32, 36. Eine Porosität (Durchlässigkeit) der Membran 34 ist so gewählt, dass die zu detektierenden Gasmoleküle hindurchtreten können, vom Saugluftstrom mitgeführte Schmutzpartikel jedoch nicht. Weil auch eine solche zum Schutz des Gassensors 32, 36 gegen Verschmutzung vorgesehene Membran 34 mit der Zeit selbst verschmutzt, ist die Membran 34 optional auswechselbar. Sie kann zum Beispiel durch Einlegen oder Einschieben in eine Führung ersetzt werden. Ungünstig ist allerdings, dass eine solche Membran 34 die Gaszirkulation zwischen dem Saugluftstrom und dem Gassensor 32, 36 und eine Dynamik, mit der sich verändernde Gaskonzentrationen gemessen werden können, beeinflusst. Der Nebenluftkanal 30 bewirkt eine gleichmäßige Anströmung des Gassensors 32, 36 und eine gleichmäßige Luft- und Gaszirkulation durch die Membran 34 in den Raum zwischen Membran 34 und Gassensor 32, 36. Speziell wenn der Nebenluftkanal 30 so ausgeführt und im Hauptluftkanal 14 so angeordnet ist, dass er als Venturi-Rohr fungiert, herrscht im Bereich der Öffnung des Nebenluftkanals 30 zur Engstelle 28 im Hauptluftkanal 14 eine höhere Strömungsgeschwindigkeit und ein niedrigerer Luftdruck als an der Stelle mit der Membran 34. Ein Teil der Saugluft wird damit durch die Membran 34 in den Nebenluftkanal 30 gezogen und strömt an der Engstelle 28 aus. Im Ergebnis erfolgt ein zügiger Luftaustausch und der Gassensor 32, 36 kann hochdynamisch Änderungen einer Gaskonzentration in der Saugluft messen.
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Zur Auswertung von Sensorsignalen des oder jedes Gassensors 32, 36 umfasst der Saugroboter 10 eine Steuereinheit 38, die in an sich bekannter Art und Weise eine Verarbeitungseinheit in Form von oder nach Art eines Mikroprozessors sowie einen Speicher umfasst, in den ein Steuerungsprogramm geladen ist, das beim Betrieb des Saugroboters 10 und beim Betrieb der Steuereinheit 38 durch deren Verarbeitungseinheit ausgeführt wird. Das Steuerungsprogramm umfasst eine Implementation der nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte.
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Die Darstellung in 2 zeigt in schematisch vereinfachter Form Sensorsignale 40, 42, 44, 46, wie sie beim Betrieb eines Saugroboters 10 gemäß 1 von dem zumindest einen davon umfassten Gassensor 32, 36 erhältlich sind. Bei der Darstellung ist vorausgesetzt, dass der zumindest eine Gassensor 32, 36 eine Mehrzahl von Messwertgebern umfasst und dass jeder Messwertgeber ein eigenes Sensorsignal 40–46 liefert. Bei der dargestellten Ausführungsform sind vier Sensorsignale 40–46 in einem jeweiligen Wertebereich 50, 52, 54, 56 gezeigt, wobei bei der Darstellung der Wertebereiche 50–56 und der Darstellung der Sensorsignale 40–46 relativ zum jeweiligen Wertebereich eine nicht zwingend erforderliche Normierung, zum Beispiel eine Normierung auf einen Wertebereich von 0–100%, zugrunde gelegt ist. Erkennbar ist jedenfalls, dass die jeweiligen Sensorsignale 40–46 ein Muster bilden. Solche Muster sind charakteristisch für im Saugluftstrom vorhandene Gase und Gaszusammensetzungen und/oder Gaskonzentrationen im Saugluftstrom. Der zumindest eine Gassensor 32, 36 kann auf diese Weise für den Saugroboter 10 die Funktion einer „elektronischen Nase“ übernehmen und unterschiedliche „Gerüche“ (Gaszusammensetzungen/Gaskonzentrationen im Saugluftstrom) werden anhand der aufgrund der jeweiligen Sensorsignale 40–46 resultierenden Muster unterscheidbar.
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Die Auswertung der Sensorsignale 40–46 und eine Bewertung der jeweils resultierenden Muster erfolgt zum Beispiel mittels der vom Saugroboter 10 umfassten Steuereinheit 38 und einer dort insbesondere in Software implementierten Funktionalität zur Mustererkennung. Grundsätzlich ist ebenfalls denkbar, dass der zumindest eine Gassensor 32, 36 eine zur Auswertung der Sensorsignale 40–46 und zur Bewertung der jeweils resultierenden Muster bestimmte Funktionseinheit selbst umfasst, so dass der Gassensor 32, 36 zum Beispiel Ausgangssignale für einzelne erkannte Gase und/oder Gaskonzentrationen ausgibt. Eine solche Funktionsintegration im Bereich des Gassensors 32, 36 kann für die Zukunft erwartet werden, so dass hier darauf hinzuweisen ist, dass die Beschreibung der Steuereinheit 38 als Ort der Auswertung der Sensorsignale 40–46 nicht einschränkend auszulegen und vielmehr eine Auswertung der Sensorsignale 40–46 durch den zumindest einen Gassensor 32, 36 selbst, also eine Verlagerung der entsprechenden Funktionalität aus der Steuereinheit 38 in dem Gassensor 32, 36, jeweils mitzulesen ist.
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Die konkrete Implementierung einer Erkennung eines charakteristischen Musters in den Sensorsignalen 40–46 kann von einer vergleichsweise einfachen Implementierung mit einer Formulierung numerischer Bedingungen bis zu einer Implementierung mit neuronalen Netzen oder dergleichen reichen. Ein Beispiel für eine Implementierung einer Mustererkennung mit numerischen Bedingungen ist nachfolgend einkopiert:
WENN (unterer Grenzwert 1 > Sensorsignal 1 < oberer Grenzwert 1)
UND (unterer Grenzwert 2 > Sensorsignal 2 < oberer Grenzwert 2)
UND ...
(unterer Grenzwert n > Sensorsignal n < oberer Grenzwert n)
DANN Gas = Gas A
...
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Auf diese Weise ist zum Beispiel eine Bodenbelagserkennung und eine auf den erkannten Bodenbelag abgestellte Anpassung des Saugbetriebs möglich, weil unterschiedliche Bodenbeläge zu unterschiedlichen Gaskonzentrationen in der angesaugten Umgebungsluft führen. Zusätzlich oder alternativ ist eine Anpassung des Saugbetriebs in Form einer intensiveren Reinigung einzelner Abschnitte des abgesaugten Untergrunds 24 möglich, denn ein besonders verschmutzter Untergrund 24 wird ebenfalls zu einer mittels des mindestens einen Gassensors 32, 36 sensierbaren Änderung einer Gaszusammensetzung der Saugluft oder einer Gaskonzentration in der Saugluft führen. Eine solche automatische Anpassung des Saugbetriebs kann zum Beispiel in einer automatisch erhöhten Gebläseleistung des Sauggebläses 12 und/oder einer automatisch erhöhten Drehzahl einer Borstenwalze 22 oder einer sonstigen Vorrichtung zur Staubmobilisation resultieren. Zusätzlich oder alternativ kann eine solche automatische Anpassung des Saugbetriebs auch dazu führen, dass der Saugroboter 10 einen bereits abgesaugten Abschnitt des Untergrunds 24 mehrfach absaugt. Dazu werden die Sensorsignale 40–46 erfasst und automatisch qualitativ bewertet. Das mehrfache Absaugen, also das mehrfache Abfahren desselben Abschnitts des Untergrunds 24, wird dabei automatisch beendet, sobald vom Gassensor 32, 36 Sensorsignale 40–46 vorliegen, die auf eine ausreichende Reinigung des jeweiligen Abschnitts des Untergrunds 24 hinweisen.
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Wenn es sich bei dem Staubsauger 10 mit zumindest einem Gassensor 32, 36 nicht um einen sich autonom bewegenden Saugroboter 10, sondern zum Beispiel um einen Bodenstaubsauger oder dergleichen handelt, ist eine automatische mehrfache Reinigung eines anhand der Sensorsignale 40–46 des Gassensors 32, 36 als besonders stark verschmutzt erkannten Abschnitts des abgesaugten Untergrunds 24 nicht möglich. Hier kann allerdings vorgesehen sein, dass der Staubsauger 10 eine Anzeigevorrichtung umfasst, die den Benutzer, zum Beispiel durch Farbumschlag, dazu auffordert, einen bereits abgesaugten Abschnitt des Untergrunds 24 erneut abzusaugen, bis durch erneuten Farbumschlag der Anzeigevorrichtung angezeigt wird, dass der abgesaugte Untergrund 24 anhand der Sensorsignale 40–46 jetzt als sauber bewertet wird.
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Auf die eingangs erwähnten weiteren jetzt vorteilhaft realisierbaren Nebenfunktionen eines Saugroboters 10 mit zumindest einem Gassensor 32, 36 wird hier zur Vermeidung von Wiederholungen nur noch hingewiesen.
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Die Darstellung in 3 ist eine schematisch vereinfachte Vergrößerung eines Ausschnitts aus der Darstellung in 1 mit dem Hauptluftkanal 14 und dem dort befindlichen Gassensor 32. Hier ist erkennbar, dass bei der in den Figuren gezeigten Ausführungsform die Engstelle 28 aufgrund des Nebenluftkanals 30 entsteht und der Nebenluftkanal 30 im Bereich der Engstelle 28 endet.
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Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier vorgelegten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammenfassen: Angegeben werden ein Staubsauger 10, insbesondere ein Staubsauger 10 in Form eines Saugroboters 10, mit zumindest einem Gassensor 32, 36, wobei mittels des zumindest einen Gassensors 32, 36 dauerhaft eine Zusammensetzung der jeweils eingesaugten Saug-/Umgebungsluft detektierbar ist und wobei der Staubsauger 10 Mittel 30, 34 zum Schutz des Gassensors 32, 36 gegen Verschmutzung aufweist sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Staubsaugers 10, bei dem anhand einer automatischen Detektion der Zusammensetzung der jeweils eingesaugten Saug-/Umgebungsluft automatisch eine Anpassung des Saugbetriebs erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Staubsauger / Saugroboter
- 12
- Sauggebläse
- 14
- Luftkanal / Hauptluftkanal
- 16
- Staubsammelbehälter
- 18
- Filter / Staubfilter
- 20
- Abluftbereich
- 22
- Borstenwalze
- 24
- Untergrund
- 26
- Antriebsrad
- 28
- Engstelle
- 30
- Nebenluftkanal
- 32
- (vorderer) Gassensor
- 34
- Membran
- 36
- (hinterer) Gassensor
- 38
- Steuereinheit
- 40–46
- Sensorsignal
- 50–56
- Wertebereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2005/0212680 A [0002, 0003]
