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Die Erfindung betrifft einen Reinigungsroboter und ein Robotersystem. Insbesondere betrifft die Erfindung die Ausstattung eines Reinigungsroboters mit einem Mehrfachnutzen.
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Ein Reinigungsroboter ist dazu eingerichtet, automatisiert oder autonom über eine Bodenfläche zu fahren und diese dabei zu reinigen. Ein bestehendes Angebot von Reinigungsrobotern umfasst solche mit unterschiedlichen Sensoren, unterschiedlichen Reinigungsvorrichtungen und unterschiedlichen Steuervorrichtungen, die eine Navigation oder Steuerung des Reinigungsroboters auf der Bodenfläche durchführen. Im Allgemeinen kann jedoch die Ausstattung des Reinigungsroboters nach dem Kauf nicht mehr verändert werden und der Reinigungsroboter ist auf seine ursprüngliche Funktion der Bodenreinigung beschränkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Technik bereitzustellen, um einen flexibler nutzbaren Reinigungsroboter bereitzustellen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Offenbarung der Erfindung
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Ein erfindungsgemäßer Reinigungsroboter für eine Bodenfläche umfasst einen elektrischen Energiespeicher; eine elektrische Antriebseinrichtung; einen Sensor zur Abtastung einer Umgebung des Reinigungsroboters; eine Steuervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Antriebseinrichtung auf der Basis von Signalen des Sensors derart anzusteuern, dass der Reinigungsroboter über die Bodenfläche bewegt wird; und eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung eines Abschnitts der Bodenfläche. Außerdem ist eine Aufnahmeeinrichtung für eine Zusatzkamera vorgesehen, wobei die Aufnahmeeinrichtung eine mechanische Schnittstelle zur Anbringung der Zusatzkamera; eine elektrische Schnittstelle zur Versorgung der Zusatzkamera mit Energie aus dem Energiespeicher; und eine datentechnische Schnittstelle zur Übermittlung von Bild- oder Toninformationen von der Zusatzkamera oder Steuerdaten zur Zusatzkamera umfasst.
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Die Zusatzkamera ist bevorzugt nicht für die Steuerung des Reinigungsroboters erforderlich. Ein Benutzer kann den Reinigungsroboter also ohne Einschränkungen auch ohne die Zusatzkamera für seinen ursprünglichen Zweck der Bodenreinigung einsetzen. Durch die Aufnahmeeinrichtung besteht zusätzlich die Möglichkeit, die Zusatzkamera mit dem Reinigungsroboter zu einem erweiterten Hausgerät zu vereinen, sodass die Zusatzkamera zusammen mit dem Reinigungsroboter automatisiert über die Bodenfläche eines Haushalts bewegt werden kann, während sie Aufnahmen ihrer Umgebung bereitstellt. Die Informationen der Zusatzkamera kann zu einem Benutzer oder Steuerinformationen vom Benutzer zur Zusatzkamera übermittelt werden. Ein Benutzer kann die Bild- oder Tonaufnahmen auswerten, um beispielsweise sicherzustellen, dass sich während des Betriebs des Reinigungsroboters keine unbefugte Person in dem Haushalt aufhält. In unterschiedlichen Ausführungsformen kann eine Echtzeit-Übertragung der Aufnahmen erfolgen, oder die Aufnahmen können abgespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt weiterverarbeitet werden. Sollte der Benutzer den Verdacht haben, dass eine Unregelmäßigkeit im Bereich des Haushalts besteht, so kann er die Aufnahmen der Zusatzkamera analysieren, um den Verdacht zu erhärten oder zu widerlegen. Der Anwendungsfall des Benutzers, der seinen Haushalt gelegentlich überwacht, wird auch „peace of mind“ genannt.
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Durch die Aufnahmeeinrichtung können unterschiedliche Zusatzkameras mit dem Reinigungsroboter zusammen verwendet werden, sodass ein Benutzer sich unabhängig von der Ausstattung des Reinigungsroboters für unterschiedliche Ausführungsformen der Zusatzkamera entscheiden kann. Beispielsweise kann er sich zwischen einer ersten Zusatzkamera mit einer besonders hohen Auflösung, einer zweiten Zusatzkamera mit einer automatischen Bewegungserkennung und einer dritten Zusatzkamera mit Nachtsichteinrichtung entscheiden. Der Benutzer kann auch mehrere Zusatzkameras in Abhängigkeit eines bevorstehenden Einsatzes bei Bedarf auswechseln.
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Bevorzugt umfasst der Reinigungsroboter ferner eine drahtlose Kommunikationseinrichtung, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, Bild- oder Toninformationen der Zusatzkamera über die datentechnische Schnittstelle entgegenzunehmen und über die Kommunikationseinrichtung weiterzuleiten.
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In einer Ausführungsform kann die Steuervorrichtung auch eine Verarbeitung der weiterzuleitenden Informationen durchführen. Diese Verarbeitung kann beispielsweise eine Kompression, eine automatische Bewegungserkennung oder einen Belichtungsabgleich umfassen. Alternativ kann die Verarbeitung auch bereits durch die Zusatzkamera erfolgen. Die über die Kommunikationseinrichtung bereitgestellten Bild- oder Toninformationen können abgespeichert werden, insbesondere mittels einer zentralen Instanz, die beispielsweise über das Internet oder in einer Cloud erreichbar ist, oder unmittelbar an ein vorbestimmtes Gerät, insbesondere ein mobiles Gerät des Benutzers, weitergeleitet werden.
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Die Steuereinrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, Steuerinformationen über die Kommunikationseinrichtung entgegenzunehmen und die Zusatzkamera in Abhängigkeit der Steuerinformationen zu steuern. Ein Benutzer kann dadurch die Möglichkeit haben, Steuerinformationen über die Kommunikationseinrichtung an die Zusatzkamera zu übermitteln. Die Steuerinformationen können beispielswiese eine Aufnahmesteuerung, eine Einzelbildfunktion, einen Zoom, einen Fokus, eine Belichtung, einen Kontrast, eine Datenkompression, eine Auflösung oder eine Ausrichtung der Zusatzkamera beeinflussen. Die Funktion der Zusatzkamera kann auf diese Weise von einer entfernten Applikation oder durch den entfernten Benutzer beeinflusst werden.
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Es ist besonders bevorzugt, dass die mechanische Schnittstelle dazu eingerichtet ist, ein werkzeugloses Einsetzen oder Entfernen der Zusatzkamera zu erlauben. Dazu kann die mechanische Schnittstelle insbesondere so eingerichtet sein, dass die elektrische Schnittstelle und/oder die datentechnische Schnittstelle hergestellt oder getrennt wird, wenn die mechanische Schnittstelle hergestellt oder getrennt wird. So kann ein einfaches und benutzerfreundliches Einsetzen, Entfernen oder Auswechseln einer Zusatzkamera am Reinigungsroboter unterstützt werden. Ferner kann die mechanische Schnittstelle sicherstellen, dass die Zusatzkamera auf eine vorbestimmte Weise am Reinigungsroboter angebracht ist. Diese Weise kann bedingen, dass die Zusatzkamera beispielsweise gegenüber einer Kollision des Reinigungsroboters mit einem Objekt geschützt ist oder dass eine vorbestimmte Ausrichtung der Zusatzkamera eingehalten ist. Bevorzugt ist die mechanische Schnittstelle so gestaltet, dass die Zusatzkamera nur auf eine einzige Art eingesetzt werden kann. Ferner ist bevorzugt, dass die mechanische Schnittstelle eine Verriegelung umfasst, um ein unbeabsichtigtes Herausfallen der Zusatzkamera aus der Aufnahmeeinrichtung zu verhindern.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die elektrische Schnittstelle abzuschalten, wenn die Aufnahmeeinrichtung nicht mit der Zusatzkamera verbunden ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass keine Berührung beispielsweise eines Benutzers mit dem spannungsführenden Element der elektrischen Schnittstelle erfolgen kann. Die elektrische Schnittstelle ist bevorzugt derart ausgeführt, dass keine Berührungsgefahr besteht, wenn die Zusatzkamera in der Aufnahmeeinrichtung aufgenommen ist.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, eine Typbezeichnung der Zusatzkamera über die datentechnische Schnittstelle zu ermitteln bzw. abzutasten. Die Typbezeichnung kann ein Modell oder eine Ausführungsform angeben, aus der Fähigkeiten oder Betriebsparameter der Zusatzkamera abgeleitet werden können. In einer anderen Ausführungsform stellt die Zusatzkamera diese Parameter unmittelbar bereit. Beispielsweise können eine maximale Stromaufnahme der Zusatzkamera, eine Auswahl unterstützter Bildauflösungen oder Aufnahmemodi bereitgestellt werden. Die Steuereinrichtung kann dann die Zusatzkamera in Abhängigkeit der übermittelten Informationen verbessert steuern oder die Informationen einer externen Steuereinrichtung, beispielsweise dem mobilen Gerät des Benutzers, bereitstellen.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass eine elektrische Verbindung der elektrischen oder der datentechnischen Schnittstelle einen federbelasteten Kontakt und einen starren Kontakt umfasst. Einer der Kontakte ist am Reinigungsroboter und der andere an der Zusatzkamera angebracht, sodass die elektrische Verbindung sicher hergestellt werden kann. Der starre Kontakt kann insbesondere als gedruckte Leiterbahn auf einer Leiterplatte ausgebildet sein, wodurch Kosten eingespart werden können.
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In noch einer weiteren Ausführungsform umfasst der Reinigungsroboter einen Rammschutz, wobei die Aufnahmeeinrichtung hinter dem Rammschutz angebracht ist, um den Umriss des Reinigungsroboters in horizontaler Richtung durch die Zusatzkamera nicht zu vergrößern.
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Anders ausgedrückt ist die Aufnahmeeinrichtung bevorzugt an einer Stelle des Reinigungsroboters vorgesehen, die die Aufnahme der Zusatzkamera mit vorbestimmten maximalen Abmessungen derart erlaubt, dass die Zusatzkamera möglichst nicht mechanisch exponiert ist. Steht die Zusatzkamera über die Umrisse des Reinigungsroboters nicht hervor, so kann die Gefahr einer Beschädigung, beispielsweise bei Kollision des Reinigungsroboters mit einem Objekt, verringert sein.
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Ein Robotersystem umfasst den oben beschriebenen Reinigungsroboter und eine Zusatzkamera, die an der Aufnahmeeinrichtung des Reinigungsroboters angebracht ist. Das Robotersystem kann durch nachträgliches Ausstatten des Reinigungsroboters mit der Zusatzkamera leicht hergestellt werden.
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Das Robotersystem kann eine weitere Zusatzkamera umfassen, wobei sich die Zusatzkameras bezüglich ihrer optischen oder datentechnischen Eigenschaften unterscheiden. Die beiden Zusatzkameras können in Abhängigkeit eines Einsatzzwecks alternativ oder wechselweise am Robotersystem zum Einsatz kommen. In einer Ausführungsform ist eine Vielzahl Zusatzkameras mit unterschiedlichen Eigenschaften vorgesehen. Die Flexibilität des Robotersystems kann so weiter gesteigert sein, um zusätzliche Anwendungsfälle bearbeiten zu können.
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In einer Ausführungsform ist die Aufnahmeeinrichtung derart geneigt, dass ein Sichtfeld der Zusatzkamera gegenüber der Bodenfläche nach oben gerichtet ist. Die Neigung der Aufnahmeeinrichtung gegenüber der Bodenfläche kann sich dabei insbesondere an einer Neigung des Sichtfelds der Zusatzkamera gegenüber der Aufnahmeeinrichtung orientieren.
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Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die beiliegenden Figuren genauer beschrieben, in denen:
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1 eine schematische Darstellung eines Reinigungsroboters;
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2 ein System mit einem Reinigungsroboter;
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3 der Reinigungsroboter von 2 mit einer Zusatzkamera;
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4 Varianten für elektrische Kontakte zwischen einem Reinigungsroboter und einer Zusatzkamera;
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5 eine mechanische Schnittstelle zwischen einem Reinigungsroboter und einer Zusatzkamera; und
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6 unterschiedliche Neigungen einer Zusatzkamera an einem Reinigungsroboter
darstellt.
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1 zeigt ein Robotersystem 100, das ein optionales mobiles Gerät 105, einen Reinigungsroboter 110 und eine Zusatzkamera 115 umfasst. Der Gedanke des Robotersystems 100 besteht darin, eine oder mehrere verschiedene Zusatzkameras 115 am Reinigungsroboter 110 nachrüsten zu können, um einen Zusatznutzen zu erbringen, der über den ursprünglichen Zweck des Reinigungsroboters 110 hinausgeht.
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Der Reinigungsroboter 110 ist dazu eingerichtet, eine Bodenfläche 120 zu reinigen. Dazu umfasst der Reinigungsroboter 110 eine Reinigungsvorrichtung 125, die beispielsweise einen Fege- oder Saugmechanismus zur Reinigung der Bodenfläche 120 im Bereich des Reinigungsroboters 110 umfassen kann. Die Reinigungsvorrichtung 125 kann mittels elektrischer Energie aus einem elektrischen Energiespeicher 130 angetrieben werden. Der Reinigungsroboter 110 verfügt ferner über eine elektrische Antriebseinrichtung 135, die ebenfalls aus dem Energiespeicher 130 gespeist werden kann. Eine Steuervorrichtung 140 ist vorgesehen, um eine planvolle Bewegung des Reinigungsroboters 110 durch Beeinflussung der Antriebseinrichtung 135 zu bewirken. Die Steuervorrichtung 140 ist mit einem oder mehreren Sensoren 145 verbunden, die dazu eingerichtet sind, ein Umfeld des Reinigungsroboters 110 abzutasten oder eine Position des Reinigungsroboters 110 zu bestimmen.
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Ein Sensor 145 kann beispielsweise einen Ultraschallsensor, einen taktilen Sensor, einen optischen Sensor, einen Radarsensor, einen LIDAR-Sensor oder einen GPS-Empfänger umfassen. In einer weiteren Ausführungsform kann ein Sensor 145 einen Näherungs-, Berührungs- oder Karambolagesensor umfassen. Auf der Basis von Informationen der Sensoren 145 bestimmt die Steuervorrichtung 140 einen Bewegungspfad des Reinigungsroboters 110 über die Bodenfläche 120 und steuert den Reinigungsroboter 110 entsprechend der geplanten Bewegung. In einer weiteren Variante ist ein Rammschutz 150 vorgesehen, der als mechanischer Puffer ausgelegt sein kann, um eine Kollision zwischen dem Reinigungsroboter 110 und einem anderen Objekt abzufedern. In einer weiteren Ausführungsform ist der Rammschutz 150 mit einem Sensor 145 verbunden, um einen Zusammenprall durch die Steuervorrichtung 140 detektieren zu können. In noch einer weiteren Ausführungsform ist eine drahtlose Kommunikationseinrichtung 155 vorgesehen, die insbesondere mittels WLAN, Bluetooth oder Mobildatenfunk mit einem Netzwerk verbunden werden kann, über welches das mobile Gerät 105 erreicht werden kann. Mit dem Netzwerk kann auch ein zentraler Server, beispielsweise zur Verarbeitung oder Speicherung von übertragenen Daten, verbunden sein.
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Es wird vorgeschlagen, am Reinigungsroboter 110 eine Aufnahmeeinrichtung 160 vorzusehen, die eine mechanische Schnittstelle 165, eine elektrische Schnittstelle 170 und eine datentechnische Schnittstelle 175 umfasst. Die drei Schnittstellen 165 bis 175 können miteinander integriert ausgeführt sein. Dabei können insbesondere die elektrische Schnittstelle 170 oder die datentechnische Schnittstelle 175 einen elektrischen Kontakt umfassen, der unten mit Bezug auf 4 noch genauer beschrieben wird. Ist die Zusatzkamera 115 in die Aufnahmeeinrichtung 160 eingesetzt, so kann eine Funktion der Zusatzkamera 115 genutzt werden, während die Zusatzkamera 115 über die Bodenfläche 120 gefahren wird. In einer Ausführungsform können Bildinformationen der Zusatzkamera 115 zur Steuerung des Reinigungsroboters 110 verwendet werden. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Steuerung des Reinigungsroboters 110 nicht auf die Informationen der Zusatzkamera 115 angewiesen ist.
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Die durch die Zusatzkamera 115 bereitgestellten Bild- und/oder Toninformationen können separat mittels der Steuervorrichtung 140 ausgewertet, manipuliert und/oder mittels der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 155 bereitgestellt bzw. über das Netzwerk übermittelt werden. In einer Ausführungsform können auch Steuerinformationen über die Kommunikationseinrichtung 155 empfangen und in passender Weise an die Zusatzkamera 115 weitergeleitet werden. Die Steuerinformationen können manuell durch einen Benutzer, beispielsweise mittels des mobilen Geräts 105, oder durch eine Applikation auf einem weiteren Gerät bereitgestellt werden. Die Applikation kann durch den Benutzer kontrolliert werden, sodass mehrere Steuerparameter gezielt beeinflusst werden können.
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So kann beispielsweise ein Raum, eine Wohnung oder allgemein ein Haushalt, der die Bodenfläche 120 umfasst, automatisiert oder teilautomatisiert mittels der Zusatzkamera 115 abgetastet werden.
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2 zeigt das System 100 von 1 mit dem Reinigungsroboter 110 und mehreren Zusatzkameras 115. Das mobile Gerät 105 ist hier nicht dargestellt.
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Jede der Zusatzkameras 115 ist dazu eingerichtet, an der Aufnahmeeinrichtung 160 mit dem Reinigungsroboter 110 verbunden zu werden. Dazu unterstützt jede Zusatzkamera 115 zumindest die mechanische Schnittstelle 165. Bevorzugt wird auch die elektrische Schnittstelle 170 oder die datentechnische Schnittstelle 175 unterstützt. Die Zusatzkameras 115 unterscheiden sich bevorzugt bezüglich ihrer optischen oder datentechnischen Eigenschaften. Es ist bevorzugt, dass die Zusatzkameras 115 möglichst gleiche Formen aufweisen, um eine mechanisch möglichst gute Integration mit dem Reinigungsroboter 110 zu ermöglichen.
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3 zeigt den Reinigungsroboter 110 von 2 mit einer Zusatzkamera 115. Die Aufnahmeeinrichtung 160 ist in Abstimmung mit Abmessungen der Zusatzkamera 115 derart am Reinigungsroboter 110 vorgesehen, dass bevorzugt ein möglichst großer mechanischer Schutz bei gleichzeitig möglichst vorteilhafter optischer Perspektive für die Zusatzkamera 115 realisiert wird. Für den mechanischen Schutz ist bevorzugt, dass ein Umriss des Reinigungsroboters 110, insbesondere in horizontaler Richtung, also parallel zur Bodenfläche 120, durch das Einsetzen der Zusatzkamera 115 in die Aufnahmeeinrichtung 160 nicht vergrößert wird. Dazu kann die Zusatzkamera 115 in der Aufnahmeeinrichtung 160 insbesondere hinter dem Rammschutz 150 angeordnet sein. In der dargestellten Ausführungsform liegt der Rammschutz 150 bezüglich des Reinigungsroboters 110 radial weiter außen als die Zusatzkamera 115.
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4 zeigt beispielhafte Varianten für eine elektrische Verbindung 400 zwischen dem Reinigungsroboter 110 und der Zusatzkamera 115 einer der vorangehenden Figuren. Die elektrische Verbindung 400 kann insbesondere zur Übermittlung elektrischer Energie über die elektrische Schnittstelle 170 oder elektrischer Signale über die datentechnische Schnittstelle 175 verwendet werden.
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Die elektrische Verbindung 400 umfasst bevorzugt einen ersten Kontakt 405 und einen zweiten Kontakt 410, der in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen in 4 dargestellt ist. Im oberen Bereich der Darstellung ist der zweite Kontakt 410 nach Art eines Pogo-Pins und im unteren Bereich nach Art einer Blattfeder dargestellt. Der erste Kontakt 405 ist bevorzugt starr ausgeführt, während der zweite Kontakt 410 elastisch ausgeführt ist. Am zweiten Kontakt 410 ist ein elastisches Element, beispielsweise eine Zylinderfeder 415 oder eine Blattfeder 420, dazu eingerichtet, ein elektrisch leitfähiges Element 425 gegen den ersten Kontakt 405 zu pressen, wenn die Verbindung 400 hergestellt ist. Im Fall der Blattfeder 420 sind das elastische Element 420 und das leitfähige Element 425 miteinander integriert ausgeführt.
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Der starre Kontakt 405 kann dem Reinigungsroboter 110 und der elastische Kontakt 410 der Zusatzkamera 115 zugeordnet sein oder umgekehrt. Die elektrische Verbindung 400 kann auch mittels anderer Elemente gebildet sein, die im Stand der Technik bekannt sind.
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5 zeigt die mechanische Schnittstelle 165 zwischen dem Reinigungsroboter 110 und der Zusatzkamera 115 einer der vorangehenden Figuren in einer exemplarischen Ausführungsform. Vorliegend umfasst die mechanische Schnittstelle 165 seitens des Reinigungsroboters 110 eine Nut 505 und seitens der Zusatzkamera 115 einen korrespondierenden Steg 510. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Zusatzkamera 115 am Reinigungsroboter 110 angebracht, indem sie vertikal von oben in die Aufnahmeeinrichtung 160 eingeführt wird. Dabei wird der Steg 510 in die Nut 505 eingeführt. Wie dargestellt ist der Steg 510 bevorzugt derart an der Zusatzkamera 115 vorgesehen, dass es nicht möglich ist, die Zusatzkamera 115 auf eine andere als die vorgesehene Weise am Reinigungsroboter 110 anzubringen.
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6 zeigt unterschiedliche Neigungen der Zusatzkamera 115 am Reinigungsroboter 110 der vorangehenden Figuren. In einer oberen Darstellung verläuft eine optische Achse 605 der Zusatzkamera 115 im Wesentlichen parallel zur Bodenfläche 120. Ein Sichtfeld 610 der Zusatzkamera 115 kann daher ein entferntes Objekt 615 in vertikaler Richtung nicht vollständig erfassen.
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Es ist daher bevorzugt, die Zusatzkamera 115 derart am Reinigungsroboter 110 anzubringen, dass die optische Achse 605 einen Winkel mit der Bodenfläche 120 einschließt und das Sichtfeld 610 weiter nach oben geöffnet ist. Wie in der unteren Darstellung zu sehen ist, kann dadurch das Objekt 615 vollständig von der Zusatzkamera 115 abgebildet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Robotersystem
- 105
- mobiles Gerät
- 110
- Reinigungsroboter
- 115
- Zusatzkamera
- 120
- Bodenfläche
- 125
- Reinigungsvorrichtung
- 130
- elektrischer Energiespeicher
- 135
- elektrische Antriebseinrichtung
- 140
- Steuervorrichtung
- 145
- Sensor
- 150
- Rammschutz
- 155
- drahtlose Kommunikationseinrichtung
- 160
- Aufnahmeeinrichtung
- 165
- mechanische Schnittstelle
- 170
- elektrische Schnittstelle
- 175
- datentechnische Schnittstelle
- 400
- elektrische Verbindung
- 405
- erster Kontakt
- 410
- zweiter Kontakt
- 415
- Zylinderfeder
- 420
- Blattfeder
- 425
- elektrisch leitfähiges Element
- 505
- Nut
- 510
- Steg
- 605
- optische Achse
- 610
- Sichtfeld
- 615
- Objekt
