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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Parken eines Robots und eine Basisstation. Ein Robot für den Haushalt, also beispielsweise ein Saugrobot oder ein Wischrobot ist flach ausgeführt, um Gegenstände unterfahren zu können. Um alle notwendigen Komponenten integrieren zu können, ergibt sich eine Größe des Robots, die nur schwer unterschritten werden kann. Diese Größe resultiert in einen Flächenbedarf für den Robot, auch wenn der Robot in einem Ruhezustand an seiner Ladestation angedockt ist.
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Der Erfindung stellt sich die Aufgabe ein verbessertes Verfahren zum Parken eines Robots und eine verbesserte Basisstation zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Parken eines Robots und eine Basisstation mit den Merkmalen der Hauptansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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Um den Flächenbedarf eines flachen Objekts zu reduzieren, kann das Objekt schräg oder hochkant angeordnet werden. Da eine Aufrichtmechanik in einem Robot aus Platzgründen schwer integrierbar ist, kann die Aufrichtmechanik in eine Ladestation für den Robot integriert werden. Eine gekippte Position eines Robots hat neben einem verringerten Platzbedarf beim Laden des Robots den weiteren Vorteil, dass eine Zugänglichkeit einer Unterseite des Robots für Wartungsaufgaben gegeben ist.
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Es wird ein Verfahren zum Parken eines Robots für den Haushalt vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Koppeln des Robots mit einer Basisstation für den Robot unter Verwendung einer Parkvorrichtung, wenn der Robot an einer Koppelposition angeordnet ist; und
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Bewegen des Robots aus der Koppelposition in eine platzsparende Parkposition unter Verwendung der Parkvorrichtung, wenn der Robot mit der Basisstation gekoppelt ist, um den Robot platzsparend zu parken.
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Unter einem Robot kann ein selbstfahrendes elektromechanisches Gerät verstanden werden, das zumindest zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Räder aufweist. Der Robot kann eine Vorrichtung zum Ausführen einer Tätigkeit, wie beispielsweise das Saugen und/oder Wischen einer Bodenfläche umfassen. Der Robot weist eine Steuerungselektronik auf, die den Robot auf einer Bewegungsbahn über die Bodenfläche steuert. Dabei ist die Steuerungselektronik dazu ausgebildet, den Robot zu einer Koppelposition zu steuern, bevor ein integrierter Energiespeicher des Robots erschöpft ist.
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Der Robot kann unter Verwendung der Parkvorrichtung aus einer im Wesentlichen horizontalen Lage in der Koppelposition in eine zumindest gekippte Lage in der Parkposition bewegt werden. Die gekippte Lage kann eine näherungsweise vertikale Lage sein. Durch die gekippte Lage kann der Platzbedarf beim Parken verringert werden.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Verbindens aufweisen. Dabei kann der Robot in der Koppelposition oder der Parkposition über eine elektrische Schnittstelle mit der Basisstation verbunden werden. Schon beim Koppeln kann der Robot von der Basisstation mit elektrischer Energie versorgt werden. Dadurch kann der Robot auch mit erschöpftem Energiespeicher in die Parkposition bewegt werden. Der Energieinhalt seines Energiespeichers kann zum Erfüllen seiner Aufgabe verwendet werden.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Wartens aufweisen. Dabei kann der Robot unter Verwendung der Parkvorrichtung in eine Wartungsposition bewegt werden, wenn der Robot mit der Basisstation gekoppelt ist, wobei der Robot unter Verwendung einer Wartungseinrichtung der Basisstation gewartet wird. Da in der Parkposition oder auf einem Weg in die Parkposition die Unterseite des Robots zugänglich ist, kann der Robot über die Unterseite gewartet werden. Beispielsweise können verbrauchte Medien aufgefüllt und verschmutzte Medien entnommen werden. Ebenso kann ein Staubbehälter des Robots entleert werden.
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Eine Basisstation für einen Robot für den Haushalt weist eine Parkvorrichtung zum Parken des Robots auf. Die Parkvorrichtung ist ausgeformt, um den Robot aus einer Koppelposition in eine platzsparende Parkposition zu bewegen, wenn der Robot mit der Basisstation gekoppelt ist, um den Robot platzsparend zu parken.
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Unter einer Basisstation kann ein Gerät verstanden werden, zu der der Robot nach Ausführen einer Tätigkeit zurückkehren kann, um beispielsweise mit elektrischer Energie versorgt zu werden. Die Parkvorrichtung kann als eine passive oder aktive Funktionseinheit der Basisstation ausgeformt sein. Die Parkvorrichtung kann eine geeignete Form und/oder Mechanik aufweisen, die es ermöglicht, den Robot in die Parkposition zu bewegen. Gemäß einer Ausführungsform ist die Parkvorrichtung ausgeformt, um den durch eine Antriebseinrichtung des Robots angetriebenen Robot in die Parkposition zu bewegen. Dazu kann die Parkvorrichtung beispielsweise eine geeignete Rampe aufweisen. Auf diese Weise kann die Basisstation sehr einfach konstruiert sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Parkvorrichtung ausgeformt sein, um den Robot durch eine Antriebseinrichtung der Basistation in die Parkposition zu bewegen. Auf diese Weise kann eine Steuerung des Robots einfach gehalten werden.
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Die Parkvorrichtung kann ausgebildet sein, um den Robot zum Bewegen in die Parkposition zumindest teilweise anzuheben. Durch das Anheben kann der Robot gekippt werden, wodurch der erforderliche Platzbedarf des Robots reduziert werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Parkvorrichtung eine Zahnschiene für zumindest ein verzahntes Antriebsrad des Robots aufweisen. Die Zahnschiene kann eine geeignete Neigung zum Bewirken einer Schrägstellung des Robots aufweisen, wenn sich der Robot, angetrieben durch sein Antriebsrad, entlang der Zahnschiene bewegt. Durch eine entsprechende Verzahnung wird ein Schlupf des Antriebsrads verhindert.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Parkvorrichtung eine Koppeleinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, den Robot mit der Basisstation zu koppeln, wenn der Robot an der Koppelposition angeordnet ist, und eine Bewegungseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, den mit der Basisstation gekoppelten Robot aus der Koppelposition in die Parkposition zu bewegen, um den Robot platzsparend zu parken.
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Die Bewegungseinrichtung kann als mechanische Schnittstelle zwischen dem Robot und der Basisstation ausgebildet sein. Die Basisstation kann eine Verzahnung für verzahnte Antriebsräder des Robots aufweisen. Die Bewegungseinrichtung kann als zumindest ein in der Basisstation drehbar gelagerter Antriebshebel ausgebildet sein. Die Koppeleinrichtung kann an einem der Basisstation gegenüberliegenden Ende des Antriebshebels angeordnet sein. Durch einen Hebel kann der Robot direkt aus der Koppelposition angehoben werden.
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Die Bewegungseinrichtung kann als eine in der Basisstation auf einer Bewegungsbahn bewegliche teleskopierbare Hubeinheit ausgebildet sein. Die Koppeleinrichtung kann an einem der Basisstation gegenüberliegenden Ende der Hubeinheit angeordnet sein. Durch eine Hubeinheit kann die Basisstation platzsparend ausgeführt sein. Der Bewegungsablauf beim Bewegen ist ebenfalls platzsparend.
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Die Basisstation kann eine Wartungseinrichtung zum Warten des Robots aufweisen. Die Wartungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, den Robot zu warten, wenn der Robot in der Parkposition oder einer Wartungsposition angeordnet ist. Die Wartungsposition kann identisch zu der Parkposition sein oder sich von der Parkposition unterscheiden. Vorteilhafterweise kann die Parkvorrichtung dazu verwendet werden, um den Robot in die Wartungsposition zu bewegen. Vorteilhafterweise kann die Wartungseinrichtung aufgrund der Schrägstellung des Robots dazu ausgebildet sein, um den Robot über eine an einer Unterseite des Robots angeordnete Wartungsschnittstelle zu warten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
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1A eine schematische Darstellung einer Basisstation und eines Robots in einer Koppelposition gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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1B eine schematische Darstellung einer Basisstation und eines Robots in einer Parkposition gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 eine Darstellung eines Bewegungsablaufs beim Parken eines Robots gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3 eine räumliche Darstellung eines geparkten Robots gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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4 eine Darstellung einer Basisstation mit einer Parkvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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5 eine Darstellung eines Verriegelungsmechanismus zum Parken eines Robots gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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6 eine Darstellung einer Basisstation mit einem Antriebshebel und einem Robot in einer Koppelposition gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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7 eine Darstellung einer Basisstation mit einem Antriebshebel und einem Robot in einer Zwischenposition gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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8A eine Darstellung einer Basisstation mit einer Hubeinheit und einem Robot in einer Koppelposition gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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8B eine Darstellung einer Basisstation mit einer Hubeinheit und einem Robot in einer Koppelposition gemäß einem Ausführungsbeispiel; 9 eine Darstellung einer Basisstation mit einer Hubeinheit und einem Robot in einer Zwischenposition gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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10 eine Darstellung einer Basisstation mit einer Kraftübertragungseinheit und einem Robot in einer Koppelposition gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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11 eine Darstellung einer Basisstation mit einer Kraftübertragungseinheit und einem Robot in einer Zwischenposition gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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12 eine Darstellung einer Basisstation mit einer Wartungseinheit und einem Robot in einer Koppelposition gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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13 eine Darstellung einer Basisstation mit einer Wartungseinheit und einem Robot in einer Wartungsposition gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
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14 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Parken eines Robots gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1A und 1B zeigen je eine schematische Darstellung einer Basisstation 100 und eines Robots 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. In 1A ist der Robot 102 in einer Koppelposition gezeigt und in 1B ist der Robot 102 in einer Parkposition gezeigt.
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Der Robot 102 ist ein Haushaltsrobot, wie beispielsweise ein Saugrobot, ein Robotsauger oder ein Wischrobot. Der Robot 102 ist elektrisch angetrieben und weist beispielsweise Akkumulatoren als Energiespeicher auf. Die Basisstation 100 ist als Ladestation für den Energiespeicher des Robots 102 ausgebildet. Die Basisstation 100 weist eine Parkvorrichtung 104 auf, die ausgebildet ist, um eine Bewegung des Robots 102 aus der Koppelposition in die Parkposition zu bewirken. Gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen kann die Parkvorrichtung 104 als eine passive Einrichtung ausgeführt sein, die ausgeformt ist, um den unter Verwendung einer Antriebseinrichtung des Robots 102 angetriebenen Robot 102 in die Parkposition zu führen, oder als eine aktive Einrichtung ausgeführt sein, die Mittel aufweist, die geeignet sind, um den Robot 102 unter Verwendung einer Antriebseinrichtung der Basisstation 100 in die Parkposition zu bewegen.
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In der in 1A gezeigten Koppelposition 110 ist der Robot 102 in einer Arbeitsstellung ausgerichtet. Bei dem hier dargestellten Robot 102 ist dabei eine Unterseite des Robots 102 horizontal ausgerichtet und einem Untergrund zugewandt.
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In der in 1B gezeigten Parkstellung 112 ist ein Ende der Unterseite des Robots 102 angehoben, während das gegenüberliegende Ende in der Nähe des Untergrunds angeordnet ist. Damit ist der Robot 102 in der Parkstellung 112 schräg im Raum ausgerichtet. In der Parkstellung 112 ist eine benötigte Standfläche der Basisstation 100 mit dem Robot 102 gegenüber der in der Koppelposition 110 benötigten Standfläche deutlich verringert.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Parkvorrichtung 104 optional eine Koppeleinrichtung 106 und eine Bewegungseinrichtung 108 auf. Die Koppeleinrichtung 106 ist dazu ausgebildet, den Robot 102 mit der Basisstation 100 zu koppeln, wenn der Robot 102 an einer Koppelposition 110 der Basisstation 100 angeordnet ist. Die Bewegungseinrichtung 108 ist dazu ausgebildet, den mit der Basisstation 100 gekoppelten Robot 102 aus der Koppelposition 110 in eine platzsparende Parkposition 112 der Basisstation 100 zu bewegen, um den Robot 102 platzsparend zu parken. Die Koppeleinrichtung 106 greift gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Koppeln in ein Gegenstück 114 am Robot 102 ein.
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Der hier beschriebene Ansatz ermöglicht eine platzsparende Basisstation 100, auch als Ladestation oder Parkstation bezeichnet, realisiert werden. Die Basisstation 100 kann als Vertical-Lift-Ladestation bezeichnet werden. Durch den hier vorgestellten Ansatz wird eine notwendige Grundfläche des Robots 102 beim Laden verringert.
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Herkömmlicherweise nimmt ein zum Laden seiner Akkus an der Ladestation 100 stehender Robot 102 eine Grundfläche in Anspruch, die für andere Anwendungen nicht zur Verfügung steht. Steht die Basisstation 100 beispielsweise im Hausflur, so wird durch den Robot 102 und seine Basisstation 100 der Durchgang verengt.
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Dabei ist die eingenommene Fläche im Allgemeinen größer als die Grundfläche des Robots 102 selbst. Die Basisstation 100 und der Robot 102 stehen nebeneinander, wobei in vielen Fällen gewisse Teile im Bereich der Ladekontakte übereinander angeordnet sind.
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Beispielsweise kann die Basisstation 100 eine Größe von ca. 20 mal acht Zentimetern aufweisen. Mit dem Robot 102 ergibt sich in der Tiefe ein Platzbedarf von ca. 45 cm.
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Die notwendige Grundfläche des Robots 102 beim Laden kann durch eine besonders filigrane Gestaltung der Basisstation 100 verringert werden. Durch so eine besonders dünne Basisstation 100 verringert sich der Platzbedarf des Robots 102 beim Laden annähernd auf die Grundfläche des Robots 102.
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Der Platzbedarf beziehungsweise die notwendige Grundfläche des Robots 102 beim Laden ist dabei im Allgemeinen mindestens so groß wie die Grundfläche des Robots 102.
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Durch den hier vorgestellten Ansatz wird der Platzbedarf des Robots 102 beispielsweise beim Laden, beim Parken oder bei der Durchführung von Wartungsarbeiten verringert.
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2 zeigt anhand von vier Einzeldarstellungen eineeinen Bewegungsablauf beim Parken eines Robots 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. In jeder der vier Einzeldarstellungen ist der Robot 102 und eine Basisstation 100 dargestellt. Wie anhand der 1A und 1B beschrieben, weist die Basisstation 100 eine Parkvorrichtung 104 zum Bewegen des Robots 102 von der in der ersten Einzeldarstellung links oben gezeigten Koppelposition 110 in die in der vierten Einzeldarstellung rechts unten gezeigten Parkposition 112. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Parkposition 112 auch als Wartungsposition verwendet.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Robot 102 im Wesentlichen kreisscheibenförmig und weist zwei Antriebsräder 200 auf, die diametral gegenüberliegend an einem Umfang des Robots 102 angeordnet sind. Die Antriebsräder 200 sind optional einfahrbar und ausfahrbar, um einen Abstand der Unterseite des Robots 102 vom Boden einstellen zu können.
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In der ersten Einzeldarstellung links oben ist der Robot 102 in der Koppelposition 110 angeordnet. Die Antriebsräder 200 sind eingefahren und die Unterseite ist in geringem Abstand zum Boden im Wesentlichen parallel zum Boden ausgerichtet. Eine abgeschrägte Vorderkante 202 des Robots 102 berührt eine als bogenförmige Rampe an der Basisstation 100 ausgebildete Kontakteinrichtung 106 der Parkvorrichtung 104. Die bogenförmige Rampe erstreckt sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel entlang einer Außenwand der Basisstation 100.
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In einer zweiten Einzeldarstellung rechts oben ist der Robot 102 in einer Zwischenposition dargestellt. Der Robot 102 ist im Vergleich zu der Koppelposition 110 angetrieben durch seine Antriebsräder 200 weiter auf die Basisstation 100 zugefahren. Die Vorderkante 202 ist auf der Kontakteinrichtung 106 aufwärts geglitten, während sich eine ebenfalls abgeschrägte Hinterkante 204 des Robots 102 auf den Boden abgesenkt hat. Die Antriebsräder 200 sind dabei stetig ausgefahren worden, um einen Bodenkontakt aufrechtzuerhalten. In der dargestellten Zwischenposition berühren die Antriebsräder 200 die Basisstation 100 und damit eine Bewegungseinrichtung 108 der Parkvorrichtung 104. Die Bewegungseinrichtung 108 ist als bogenförmige Zahnschiene ausgebildet. Die bogenförmige Zahnschiene erstreckt sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel entlang einer Außenwand der Basisstation 100, parallel zu der bogenförmigen Rampe der Kontakteinrichtung 106. Die Zahnschiene und die Antriebsräder 200 sind mit einer passenden Verzahnung verzahnt, um ein Durchdrehen der Antriebräder 200 auf der eine weitere Rampe darstellenden Zahnschiene zu verhindern.
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In einer dritten Einzeldarstellung links unten ist der Robot 102 in einer weiteren Zwischenposition dargestellt. Die Antriebsräder 200 sind weiter auf der Bewegungseinrichtung 108 heraufgefahren. Die Vorderkante 202 des Robots 102 hat die durch die Kontakteinrichtung 106 gebildete Rampe verlassen, während die Hinterkante 204 des Robots 102 weiterhin am Boden anliegt. Der Robot 102 ist hier schräger ausgerichtet, als in der zweiten Einzeldarstellung.
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In der vierten Einzeldarstellung rechts unten ist der Robot 102 in der Parkposition 112 angeordnet. Die Antriebsräder 200 sind an einem oberen Ende der Bewegungseinrichtung 108 angeordnet. Die Hinterkante 204 ist auf der Kontakteinrichtung 106 angeordnet und dort beispielsweise unter Verwendung einer in den 4 und 5 dargestellten Verriegelungseinrichtung der Kontakteinrichtung 106 arretiert. Der Robot 102 ist dadurch fast vertikal ausgerichtet und nimmt eine sehr geringe Standfläche ein.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Parkvorrichtung 104 ausgeformt, um die Bewegung des Robots 102 in die Parkposition ohne Verwendung einer der Basisstation 100 zugeordneten Antriebseinrichtung zu bewirken. Beispielsweise ist die Parkvorrichtung dazu aus geeignet ausgeformten Wandelementen der Basisstation 100 ausgeformt.
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3 zeigt eine räumliche Darstellung eines geparkten Robots 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Darstellung entspricht dabei im Wesentlichen der vierten Einzeldarstellung in 2. Der Robot 102 ist auf der Basisstation 100 in der nahezu senkrechten Parkposition 112 angeordnet.
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In einem Ausführungsbeispiel wird die Verringerung dadurch erreicht, indem der Robotsauger 102 auf eine Weise auf die Ladestation 100 auffahren kann, die dazu führt, dass der Robotsauger 102 schräg stehend auf der Ladestation 100 parken kann.
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Dabei greifen die Räder des Robotsaugers 102 mit ihrem Profil in eine entsprechende hier als Verzahnungsgeometrie ausgeformte Bewegungseinrichtung 108 an der Ladestation 100 ein. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Bewegungseinrichtung 108 zwei parallel zueinander verlaufende Verzahnungsgeometrien. Auf der Unterseite des Robotsaugers 102 befindet sich ein mechanischer Verrastungsmechanismus, der den Robotsauger 102 stromlos in der Endposition 112 hält.
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4 zeigt eine Darstellung einer Basisstation 100 mit einer Parkvorrichtung 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Basisstation 100 entspricht dabei im Wesentlichen der Basisstation in den 2 und 3. Die Parkvorrichtung 104 weist die Kontakteinrichtung 106 und die Bewegungseinrichtung 108 auf. Die Kontakteinrichtung 106 ist als bogenförmige Rampe dazu ausgebildet, eine Vorderkante des Robots vom Boden Weg nach oben zu leiten, um den Robot anzukippen. Dabei bildet die Kontakteinrichtung 106 eine Kontur der Vorderkante ab. Eine Fläche der Kontakteinrichtung 106 ist als Ausschnitt eines Torus geformt. In die Fläche mittig eingelassen ist ein Teil einer Verriegelungseinrichtung 400. An beiden Seiten der Kontakteinrichtung 106 ist je eine Rollfläche oder Zahnschiene für die Antriebsräder des Robots mit der bogenförmigen Verzahnung der Bewegungseinrichtung 108 angeordnet.
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Die Verriegelungseinrichtung 400 weist einen seitlich schwenkbaren Hebel 402 auf. Der Hebel 402 ist in einer Ausnehmung in der als Rampe ausgeformten Kontakteinrichtung 106 an einem oberen Ende drehbar gelagert. An einem unteren Ende weist der Hebel 402 einen über die Kontakteinrichtung 106 überstehenden Kontaktkopf 404 auf. Der Kontaktkopf 404 ist damit seitlich bogenförmig beweglich.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Basisstation 100 eine kreisrunde Form mit der durch zwei Reihen einer Verzahnung im Bereich der Rad/Getriebeeinheiten ausgeführten Bewegungseinrichtung 108 auf. Der Robotsauger kann mit den Profilen seiner Rad/Getriebeeinheiten in diese Verzahnung eingreifen und die Basisstation 100 befahren.
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Zum Erreichen der Ladeposition rollen die Rad/Getriebeeinheiten die Verzahnung hinauf, bis ein Anschlag des Verrastungsmechanismus 400 erreicht wird. Der Mechanismus 400 nutzt das Prinzip einer Herz-Kurve.
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Ein erster Teil 402 des Mechanismus 400 ist Teil der Basisstation 100. Es handelt sich in dieser Konstruktionsvariante um einen ca. fünf Zentimeter langen Ausleger 402, der schwenkbar in der Basisstation 100 gelagert ist. Das gelagerte beziehungsweise fußseitige Ende des Auslegers 402 greift in eine Lagerstelle an der Basisstation 100 ein. Das freie beziehungsweise kopfseitige Ende des Auslegers 402 besteht aus einer ca. 10 mm großen zylindrischen Erhöhung 404 gegenüber dem übrigen Ausleger 402. Dieses Ende bildet einen sogenannten Kontaktkopf 404. Der Kontaktkopf 404 greift in einen zweiten Teil des Mechanismus 400 ein, der Teil des Robotsaugers ist. Der zweite Teil ist als Verriegelungskontur auf der Unterseite des Robots ausgebildet und stellt den Stand des Robots in seiner Ruheposition in der Basisstation 100 sicher. Der Ausleger 402 ist in einem gewissen Winkelbereich (ca. 30°) drehbar, wie durch die dreieckförmige Kontur im Umfeld des Auslegers 402 erkennbar ist.
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5 zeigt eine Darstellung einer Verriegelungseinrichtung 400 zum Parken eines Robots 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Es ist das Gegenstück 114 zu der in 4 dargestellten Verriegelungseinrichtung dargestellt. Die hier dargestellte Verriegelungseinrichtung 400 ist Teil des Robots 102. Die Verriegelungseinrichtung 400 weist eine Kulisse 500 zum Führen des Kontaktkopfs auf. Die Kulisse 500 ist als Teil einer Herzkurvenmechanik ausgebildet. Der Kontaktkopf wird dabei durch schräge Konturen der Kulisse 500 seitlich ausgelenkt, wenn der Robot 102 eine Vorwärtsbewegung oder eine Rückwärtsbewegung ausführt.
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Von einem Eingang 502 der Kulisse 500 stößt der Kontaktkopf beim Einführen in die Kulisse 500 durch die Vorwärtsbewegung des Robots 102 an eine erste Schräge einer Kernkontur 504 der Kulisse 500. Durch die erste Schräge wird der Kontaktkopf seitlich in eine erste Richtung ausgelenkt, bis er an der Kernkontur 504 vorbei gleitet. Von einer zweiten Schräge an einer Außenkontur 506 der Kulisse wird der Kontaktkopf anschließend wieder zurück in die entgegengesetzte zweite Richtung bewegt, bis der Kontaktkopf in einer durch die Außenkontur 506 gebildeten ersten Anschlagposition 508 der Kulisse 500 anliegt. Dadurch wird der Robot 102 an einer weiteren Vorwärtsbewegung gehindert. Durch eine Rückwärtsbewegung des Robots 102 schlägt der Kontaktkopf an einer der ersten Schräge gegenüberliegenden dritten Schräge der Kernkontur 504 an und wird weiter in die zweite Richtung bewegt, bis er an einer durch die Kernkontur 404 ausgebildeten Rastposition 510 der Kulisse 500 anliegt. Dadurch wird eine weitere Rückwärtsbewegung des Robots 102 verhindert und der Robot 102 wird sicher in seiner Parkposition gehalten.
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Um die Parkposition zu verlassen, wird der Kontaktkopf durch eine erneute Vorwärtsbewegung aus der Rastposition 510 gehoben, bis er an einer vierten Schräge an der Außenkontur 506 anschlägt und weiter in der zweiten Richtung bewegt wird, bis er in einer durch die Außenkontur 506 gebildeten zweiten Anschlagposition 512 der Kulisse 500 anliegt. Dadurch wird der Robot 102 wieder an der Vorwärtsbewegung gehindert. Durch eine erneute Rückwärtsbewegung des Robots 102 wird der Kontaktkopf an der Kernkontur 504 vorbei bewegt, bis er an einer fünften Schräge der Außenkontur 506 anschlägt. Durch die fünfte Schräge wird der Kontaktkopf wieder in die erste Richtung und damit zurück zum Eingang 502 bewegt, wo er die Kulisse 500 verlässt.
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Der zweite Teil des Verrastungsmechanismus 400 befindet sich auf der Unterseite des Robots 102 im hinteren Teil des Geräts. In der Ruheposition des Robots 102 beim Laden befindet sich die Kontur 500 direkt über dem Ausleger mit Kontaktkopf.
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Im Folgenden wird der Vorgang des Verrastens schrittweise erläutert. Beim Auffahren auf die Ladestation kommen die Verriegelungskontur 500 am Robots 102 und der Kontaktkopf des Auslegers in einer ersten Position 502 zur Überdeckung. Der Kletterzustand des Robots 102 entspricht etwa der vierten gezeigten Stellung in 2.
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Der Kontaktkopf wird von der Verriegelungskontur 500 am Robots 102 gefangen und gleitet die Kontur 500 auf der gestrichelten Verbindungslinie zwischen der ersten Position 502 und einer zweiten Position 508 entlang. In der zweiten Position 508 erreicht der Kontaktkopf eine Anschlagposition 508. Die Stromaufnahme der Rad/Getriebeeinheiten des Robots 102 steigt abrupt an und die Fahrwegsensoren des Robots 102 melden keine weitere zurückgelegte Wegstrecke mehr zurück. Dieser Zustand wird von der Maschinensteuerung des Robots 102 erkannt und das Gerät ausgeschaltet beziehungsweise in seinen Lademodus geschaltet. Durch das Abschalten der Rad/Getriebeeinheiten rollt der Robot 102 auf der Verzahnung herab und der Kontaktkopf kommt in einer dritten Position 510 zur Ruhe. Der Robot 102 lagert nun sicher verrastet und frei von einem elektrischen Stromverbrauch der Rad/Getriebeeinheiten in der Ladeposition. Der Platzbedarf von Gerät und Ladestation ist minimal. In dieser Konstruktionsvariante ist der Platzbedarf beispielsweise auf ca. 25 cm Tiefe reduziert.
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Soll der Robot 102 seine Ladeposition verlassen, sendet die Maschinensteuerung das Signal zum Vorwärtsfahren an die Rad/Getriebeeinheiten. Der Kontaktkopf verfährt hierdurch von der dritten Position 510 in eine vierte Position 512 in der Verriegelungskontur 500. In der vierten Position 512 detektiert die Maschinensteuerung einen Anschlag des Kontaktkopfes beispielsweise über einen erhöhten Motorstrom oder ein ausbleibendes Wegstreckensignal der Rad/Getriebeeinheiten. Dieses Ergebnis ist Auslöser für eine Drehrichtungsumkehr der Rad/Getriebeeinheiten. Der Robot 102 fährt die Ladestation nun wieder herab, wobei der Kontaktkopf von der vierten Position 512 in eine fünfte Position 502 gelangt und sich im Anschluss immer weiter von der Kontur 500 entfernt. Der Robot 102 kann nun seine Reinigungsfahrt starten.
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6 zeigt eine Darstellung einer Basisstation 100 mit einem Robot 102 in einer Koppelposition 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Basisstation 100 weist eine Parkvorrichtung 104 auf, um den Robot 102, wie anhand von 1 beschrieben, in eine Parkposition zu bewegen. Die Basisstation 100 wird im Folgenden auch als Ladestation 100 bezeichnet.
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Die Parkvorrichtung 104 weist eine Bewegungseinrichtung 108 auf, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel zwei Antriebshebel, auch Drehhebel genannt, umfasst. Die Koppeleinrichtung 106 weist hier eine zum Koppeln am Boden angeordnete Plattform, auch als Hebebühne bezeichnet, auf, auf die der Robot 102 auffährt, um die Koppelposition 110 zu erreichen. In 6 ist die Ladestation 100 mit dem Robot 102 dargestellt, der bereits auf der Hebebühne positioniert ist. An den Antriebshebeln der Bewegungseinrichtung 108 ist die Plattform 602 befestigt. Die Antriebshebel der Bewegungseinrichtung 108 sind in der Basisstation 100 drehbar gelagert. Eine Antriebseinrichtung, hier ein Motor zum Bewegen beziehungsweise Antreiben der Antriebshebel der Bewegungseinrichtung 108, ist in der Basisstation 100 angeordnet.
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Die Hebebühne der Koppeleinrichtung 106 kann entfallen, wenn der Robot 102 im hinteren Bereich eine feste Rolle aufweist.
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7 zeigt eine Darstellung der anhand von 6 beschriebenen Basisstation 100 in einer Zwischenposition gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die an den Antriebshebeln der Bewegungseinrichtung 108 drehbar gelagerte Plattform Koppeleinrichtung 106 mit dem Robot 102 darauf ist einseitig angehoben, während ein freies Ende der Plattform über eine Rolle 700 der Koppeleinrichtung 106 am Boden abrollt.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Ladestation 100 mit einem durch die Koppeleinrichtung 106 und die Bewegungseinrichtung 108 gebildeten Mechanismus ausgestattet, der den Robot 102 in die sogenannte Ladeposition hebt. Die Ladestation 100 besitzt dabei einen motorischen Antrieb, der den Hebelarm der Bewegungseinrichtung 108 in Drehung versetzt. Am Ende des Hebelarms der Bewegungseinrichtung 108 ist die Hebebühne der Koppeleinrichtung 106 schwenkbar gelagert. Die Hebebühne liegt dabei in ihrer Standardposition flach auf dem Boden auf. Zur sicheren und genauen Bewegung der Hebebühne der Koppeleinrichtung 106 mit dem darauf liegenden Robot 102 ist auf beiden Seiten der von oben betrachteter Ladestation 100 jeweils ein Hebelarm der Bewegungseinrichtung 108 vorgesehen..
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In 7 hat die Hebebühne 602 bereits die "fast" vertikale Position erreicht, in der sich der Robot 102 dann in der Parkposition befindet.
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8A zeigt eine Darstellung einer Basisstation 100 mit einer als Hubeinheit ausgeführten Bewegungseinrichtung 108 und einem Robot 102 in einer Koppelposition 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Basisstation 100 und der Robot 102 sind in einer Draufsicht dargestellt. Die Basisstation 100 und der Robot 102 entsprechen im Wesentlichen der Darstellung in 1. Der Robot 102 ist wie in den 2 bis 3 kreisscheibenförmig und weist zwei an einem Umfang des Robots 102 diametral gegenüberliegende Antriebsräder auf. Die Basisstation 100 weist eine im Wesentlichen rechteckige Grundfläche auf, wobei eine Seitenfläche näherungsweise einen Abdruck des Robots 102 aufweist, also konkav ist.
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8B zeigt eine Darstellung der in 8A gezeigten Basisstation 100 in Seitenansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Robot 102 weist an seiner Hinterkante eine Laufrolle 800 auf.
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An einer Seitenfläche weist die Basisstation 100 die Koppeleinrichtung 106 auf. Die Bewegungseinrichtung 108 weist eine teleskopierbare Hubeinheit beziehungsweise einen Hebe-Lift auf, an der die Koppeleinrichtung 106 gelagert ist. Über die Hubeinheit kann die Koppeleinrichtung 106 teleskopisch angehoben werden.
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Die Koppeleinrichtung 106 kann als Liftfixierung bezeichnet werden und greift in ihr Gegenstück 114 am Robot 102 ein, das an der Vorderkante des Robots 102 angeordnet ist. Das Gegenstück 114 ist hier eine Aussparung zum Aufnehmen eines Hakens der Koppeleinrichtung 106. Das Gegenstück 114 beziehungsweise die Koppeleinrichtung 106 umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel auch elektrische Kontakte zum Laden des Robots 102.
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9 zeigt eine Darstellung einer Basisstation 100 mit einer Hubeinheit 800 und einem Robot 102 in einer Zwischenposition gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Basisstation 100 und der Robot 102 entsprechen im Wesentlichen der Darstellung in den 8A und 8B. Die als Hubeinheit ausgeführte Bewegungseinrichtung ist ausgefahren und die Koppeleinrichtung 106 ist am höchsten Punkt der Hubeinheit angeordnet. Mit der Koppeleinrichtung 106 ist die Vorderkante des Robots 102 angehoben. Die Hinterkante rollt auf der Laufrolle 800 an die Basisstation 100 heran.
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In den 8A, 8B und 9 ist eine weitere Variante einer einen Hebemechanismus umfassenden Parkvorrichtung zum Bewegen des Robots 102 in eine Parkposition in einer Draufsicht und einer Seitenansicht dargestellt. Hier handelt es sich um einen mechanisch angetriebenen Hebe-Lift analog zu einem Gabelstapler. Dabei wird die Mechanik der Parkvorrichtung wieder mittels einem Motor in der Ladestation 100 angetrieben. Dabei ist der mechanische Aufbau zum Heben fixiert und zum Laden des Robots 102 an einer zentralen Position angeordnet. Der Robot 102 fährt für diese Position 110 einfach in gewohnter Form die Ladestation 100 an. 9 zeigt den Robotsauger 102 in der entsprechenden vertikalen Ladeposition 112.
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10 zeigt eine Darstellung einer Basisstation 100 mit einer eine Kraftübertragungseinrichtung 1000 umfassenden Parkvorrichtung 104 und einem Robot 102 in einer Koppelposition 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Robot 102 und die Basisstation 100 entsprechen im Wesentlichen der Darstellung in den 6 und 7. Im Gegensatz dazu weist die Basisstation 100 hier keinen Antrieb für die Antriebshebel der Bewegungseinrichtung 108 und die Plattform der Kopplungseinrichtung 106 auf. Um die Antriebshebel der Bewegungseinrichtung 108 zu bewegen, wird unter Verwendung der Kraftübertragungseinrichtung 1000 Antriebskraft von den Antriebsrädern 200 des Robots 102 zu einem Getriebe in der Basisstation 100 übertragen. Mit anderen Worten wird der Robot 102 per Radantrieb angehoben. Dazu ist der Robot 102 auf der Plattform 602 der Koppeleinrichtung 106 fixiert, sodass er zumindest in der Vorwärtsrichtung unbeweglich ist. Die Koppeleinrichtung 106 umfasst auch elektrische Kontakte 1002 zum Versorgen des Robots 102 mit elektrischer Energie. Mit anderen Worten weist die Koppeleinrichtung 106 eine Ladekontaktierung 1002 und eine Haltefixierung auf. Die Antriebsräder 200 laufen hier wie auf einem Laufband auf Bändern 1004 beziehungsweise Bandriemen, die die Antriebsbewegung der Antriebsräder 200 zu dem Getriebe übertragen. An einem Übergang zwischen den Antriebshebeln der Bewegungseinrichtung 108 und der der Kopplungseinrichtung 106 ist ein weiteres Getriebe 1006 angeordnet, das die Antriebsbewegung von dem ersten Bandpaar 1004 der Plattform 602 auf ein weiteres Band an zumindest einem der Antriebshebel überträgt. Das weitere Getriebe 1006 kann als Getriebeeinheit mit Zahnrad und Umsetzung bezeichnet werden.
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bei dem anhand von 10 beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Basisstation 100 und die Parkvorrichtung 104 mit dem Mechanismus zum Erreichen der vertikalen Ladeposition komplett ohne elektrischen Antrieb ausgeführt. Als Antrieb werden hier die beiden Rad/-Getriebeeinheiten 200 des Robots 102 genutzt. Wie im Ausführungsbeispiel in 6 wird auch hier ein mechanischer Antriebshebel und eine Hebebühne zu einer Hebevorrichtung 108 der Ladestation 100 kombiniert. Im Unterschied dazu weisen der Antriebshebel 600 und die Hebebühne 602 in diesem Beispiel die mechanisch gekoppelte Getriebeeinheit 1006 auf. Die Getriebeeinheit 1006 wiederum ist mittels zweier Bandriemen 1004 oder Zahnriemen einerseits zum Robot 102 und andererseits zur Ladestation 100 hin gekoppelt. Eine Antriebseinheit bildet das System aber erst dann, wenn der Robotsauger 102 auf die Hebebühne 602 aufgefahren ist. Die Rad-/Getriebeeinheit 200 ist nur in einer definierten Stellung mit dem Bandriemen 1004 verbunden, beispielsweise fährt der Robot 102 auf der Hebebühne 602 in eine dafür vorgesehene Antriebsschiene hinein. Dabei fährt beziehungsweise fällt der Robotsauger 102 auch gleichzeitig in die Haltefixierung und Ladekontaktierung 1002 hinein. Durch die elektrischen Kontakte 1002 weiß nun der Robot 102, dass er an der Ladestation 100 angekoppelt ist, und kann zum Erreichen der vertikalen Ladeposition die Rad-/Getriebeeinheiten 200 in Betrieb nehmen.
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11 zeigt eine Darstellung der Basisstation 100 aus 10 in einer Zwischenposition gemäß einem Ausführungsbeispiel.. Wie in 7 ist der Robot 102 hier auf der Plattform der Kopplungseinrichtung 106 stehend mit der Vorderkante angehoben, damit die Hinterkante an die Basisstation 100 herangezogen wird, um platzsparend geparkt zu werden. Während der Bewegung wird die Antriebsbewegung über die Bänder 1004 und das Koppelgetriebe 1006 von den Antriebsrädern zu dem Getriebe in der Basisstation 100 übertragen.
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11 zeigt den Robot 102 in einer angehobenen Position. Die "vertikale" Ladeposition ist dabei noch nicht erreicht. Eine Rückmeldung, dass diese Position erreicht wurde, kann beispielsweise durch eine mechanische Sperre am Antriebshebel 600 in der Ladestation 100 und damit verbunden am erhöhten Stromverbrauch an der Rad-/Getriebeeinheit 200 erfolgen. Ist der Robot 102 vollständig geladen, dreht die Rad-/Getriebeeinheit 200 einfach rückwärts, um die Hebebühne der Kopplungseinrichtung 106 entsprechend abzusenken. Beim Erreichen der horizontalen Position 110 kann der Robot 102 die Ladestation 100 einfach durch das weitere Rückwärtsfahren verlassen. In diesem Zustand ist der Mechanismus der Parkvorrichtung, auch Hebevorrichtung genannt, zum Boden hin gesperrt.
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12 zeigt eine Darstellung einer Basisstation 100 mit einer Wartungseinheit 1200 und einem Robot 102 in einer Koppelposition 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Robot 102 und die Basisstation 100 entsprechen im Wesentlichen der Darstellung in den 6 und 7. Zusätzlich dazu weist die Basisstation 100 die Wartungseinheit 1200 auf. Die Wartungseinheit 1200 ist dazu ausgebildet, den Robot 102 zu warten, wenn er durch die Bewegungseinrichtung 106 in eine Wartungsposition bewegt wird. Der Robot 102 ist hier ein Saugrobot, der eine rotierende Bürste und ein Saugaggregat mit einem Staubbehälter 1202 aufweist. Die Wartungseinheit 1200 weist ebenfalls ein Saugaggregat 1204 mit einem Staubbehälter 1206 auf. Der Staubbehälter 1206 der Wartungseinheit 1200 ist größer als der Staubbehälter 1202 des Robots 102. Die Wartungseinrichtung 1200 weist einen Saugkanal 1208 auf, der den Staubbehälter 1204 mit einer Absaugöffnung 1210 verbindet. Wenn der Robot 102 in der Wartungsposition angeordnet ist, wird eine Saugöffnung 1212 des Robots 102 auf die Absaugöffnung 1210 gedrückt und das Saugaggregat 1204 kann den Staub aus dem Robot 102 in die Basisstation 100 saugen. Anschließend kann der Robot 102 wieder staubsaugen fahren. Die Wartungseinrichtung 1200 kann als Absaugstation bezeichnet werden.
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In 12 ist ein Ausführungsbeispiel mit einer Absaugfunktion an der Ladestation 100 dargestellt. Dabei weist die Ladestation 100, die mit einer der im vorangegangenen beschriebenen Parkvorrichtung in Form einer Hebevorrichtung ausgestattet ist, eine Absaugfunktion auf. Die Absaugfunktion dient dabei dazu, die Staubkassette 1202 des Robotsaugers 102 zu entleeren. Dieses kann vorteilhafterweise in der vertikalen Ladeposition des Robotsaugers 102 geschehen.
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Dabei zeigt die 12 eine Ladestation 100 mit einer integrierten Absaugfunktion. Sie weist dabei ein Gebläse 1204, einen Staubbeutel 1206 beziehungsweise eine Staubkassette 1206 und einen Saugkanal 1208 auf. So kann die Staubkassette 1202 im Robotsauger 102 mittels der Absaugöffnung 1210 entleert werden. Vorteilhafterweise erfolgt dieses in der vertikalen Ladeposition.
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13 zeigt eine Darstellung einer Basisstation 100 mit einer Wartungseinheit 1200 und einen Robot 102 in einer Wartungsposition 1300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Robot 102 und die Basisstation 100 entsprechen im Wesentlichen der Darstellung in 12. Im Gegensatz dazu weist die Basisstation 100 kein eigenes Saugaggregat auf. Dafür ist der Absaugkanal 1208 verlängert und zu einer Schnittstelle 1302 zum Anschließen eines Staubsaugers 1304 geführt.
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In 13 ist eine Ladestation 100 mit einem integrierten Abzugskanal 1208 dargestellt. Dieser Absaugkanal 1208 ist im Aufbau so geführt, dass in einer definierten Position, hier vor der Ladestation 100 eine Absaugöffnung 1302 für eine Standard Staubsauger-Bodendüse 1304 entsteht. Somit kann die Staubkassette des Robotsaugers 102 einfach mit einem leistungsstarken Staubsauger geleert werden. Die Absaugöffnung 1302 kann auch seitlich ausgeführt sein.
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In einem Ausführungsbeispiel wird durch die vertikale Ladeposition 112 eine Klappe in der Staubkassette am Robotsauger 102 geöffnet, sodass der Staub auch nur in dieser Position abgesaugt werden kann.
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Durch den hier vorgestellten Ansatz benötigt der Robotsauger 102 nur noch eine minimale Grundfläche in der Ladeposition 112. Je nach Konstruktionsvariante kann der Platzbedarf von ca. 45 cm auf 25 cm in der Tiefe reduziert werden. Durch die näherungsweise vertikale Position 112 kann eine Position 1300 zum Absaugen des gesammelten Schmutzes aus der Robotsauger-Staubkassette erreicht werden.
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14 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Parken eines Robots gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren weist einen Schritt 1400 des Koppelns und einen Schritt 1402 des Bewegens auf. Im Schritt 1400 des Koppelns wird der Robot unter Verwendung einer Parkvorrichtung mit einer Basisstation für den Robot gekoppelt, wenn der Robot an einer Koppelposition angeordnet ist. Im Schritt 1402 des Bewegens wird der Robot, wenn er mit der Basisstation gekoppelt ist, unter Verwendung der Parkvorrichtung aus der Koppelposition in eine platzsparende Parkposition bewegt, um den Robot platzsparend zu parken.
