DE102018219901B3

DE102018219901B3 - Robot for surface care with a drive system

Info

Publication number: DE102018219901B3
Application number: DE102018219901.9A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Fremerey; Stefan Hassfurter; Maximilian Markert
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2020-02-13
Anticipated expiration: 2038-11-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrantriebssystem (10) für einen Roboter (1) zur Oberflächenpflege sowie einen Roboter (1) zur Oberflächenpflege. Das Fahrantriebssystem (10) umfasst mindestens vier Räder (20, 30, 40, 50), die von demselben Zugmittel (60) umgeben sind. Mindestens drei Vorderräder (20, 30, 40) der mindestens vier Räder (20, 30, 40, 50) sind an einer vorderen Radaufhängung (70) befestigt sind. Die vordere Radaufhängung (70) ist relativ zu einem Hauptkörper (12) des Roboters (1) drehbar und mindestens ein Hinterrad (50) der mindestens vier Räder (20, 30, 40, 50) ist nicht an der vorderen Radaufhängung (70) befestigt.The invention relates to a drive system (10) for a robot (1) for surface care and a robot (1) for surface care. The travel drive system (10) comprises at least four wheels (20, 30, 40, 50) which are surrounded by the same traction means (60). At least three front wheels (20, 30, 40) of the at least four wheels (20, 30, 40, 50) are fastened to a front wheel suspension (70). The front wheel suspension (70) is rotatable relative to a main body (12) of the robot (1) and at least one rear wheel (50) of the at least four wheels (20, 30, 40, 50) is not fastened to the front wheel suspension (70) ,

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrantriebssystem für einen Roboter zur Oberflächenpflege. Ferner betrifft die Erfindung einen selbstfahrenden Roboter zur Oberflächenpflege, beispielsweise einen autonom fahrenden Roboter zur Reinigung eines Fußbodens.The invention relates to a drive system for a robot for surface care. The invention further relates to a self-driving robot for surface care, for example an autonomously driving robot for cleaning a floor.

Aus der DE 10 2016 213 920 A1 ist bekannt, Reinigungsroboter mit Antriebsrädern auszustatten. Nachteilig an Antriebsrädern ist, dass die Kraftübertragung auf den Untergrund im Wesentlichen punktförmig bzw. linienförmig erfolgt. Soll ein Hindernis, zum Beispiel eine Türschwelle oder eine Teppichkante, überwunden werden, so kann die Kontaktfläche zu gering sein, um genügend Traktion für die Überwindung des Hindernisses bereitzustellen. Aus der KR 10 1 262 934 B1 ist ein an Wänden kletternder Roboter mit einem Raupenantrieb bekannt, dessen Raupenkette sehr aufwändig jeweils mit drei Laufrädern geführt ist.From the DE 10 2016 213 920 A1 is known to provide cleaning robots with drive wheels. A disadvantage of drive wheels is that the force transmission to the ground is essentially point-shaped or linear. If an obstacle, for example a door threshold or a carpet edge, is to be overcome, the contact area can be too small to provide sufficient traction for overcoming the obstacle. From the KR 10 1 262 934 B1 is a wall-climbing robot with a caterpillar drive is known, the caterpillar chain is very costly with three wheels.

Die US 2017 / 0 239 809 A1 offenbart ein Fahrantriebsystem für einen Roboter zur Oberflächenpflege, umfassend vier Räder, die von demselben Zugmittel umgeben sind, wobei die vier Vorderräder der vier Räder an einer vorderen Radaufhängung befestigt sind.The US 2017/0 239 809 A1 discloses a traction drive system for a surface care robot comprising four wheels surrounded by the same traction means, the four front wheels of the four wheels being attached to a front wheel suspension.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, zur einfacheren Überwindung von Hindernissen die Traktion während der Überwindung der Hindernisse weiter zu verbessern bzw. ein alternatives Fahrantriebssystem bereitzustellen.It is an object of the invention to further improve the traction while overcoming the obstacles or to provide an alternative drive system for easier overcoming of obstacles.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrantriebssystem für einen Roboter zur Oberflächenpflege. Das Fahrantriebssystem bildet den Fahrantrieb mit aus, der den Roboter bewegt. Der Roboter umfasst einen Hauptkörper, beispielsweise ein Gehäuse, in dem Komponenten des Roboters, z. B. ein Energiespeicher, eine Bodenpflegeeinheit, ein Umfelderkennungssystem, eine Steuerung, etc. aufgenommen sind. Das Fahrantriebssystem umfasst mindestens vier Räder, die von einem - und zwar demselben - Zugmittel umgeben sind. Das Zugmittel kann beispielsweise eine Kette, ein Riemen oder ein Band sein. Das Fahrantriebssystem umfasst also ein Laufwerk, ähnlich wie es bei Kettenfahrantrieben für Ketten- oder Raupenfahrzeuge zum Einsatz kommt. Die mindestens vier Räder können auch als Laufrollen des Laufwerks bezeichnet werden, die das Zugmittel führen.The object is achieved according to the invention by a drive system for a robot for surface care. The drive system also trains the drive that moves the robot. The robot comprises a main body, for example a housing, in which components of the robot, e.g. B. an energy storage, a floor care unit, an environment detection system, a controller, etc. are included. The travel drive system comprises at least four wheels which are surrounded by one - and indeed the same - traction means. The traction means can be, for example, a chain, a belt or a band. The travel drive system thus comprises a drive, similar to that used for chain drives for tracked or tracked vehicles. The at least four wheels can also be referred to as rollers of the drive that guide the traction device.

Mindestens drei Vorderräder der mindestens vier Räder sind an einer vorderen Radaufhängung befestigt. Die vordere Radaufhängung ist eine Komponente des Fahrantriebssystems, die zur Überwindung von Hindernissen relativ zum Hauptkörper drehbar um eine Drehachse der Radaufhängung gelagert ist. An der Radaufhängung sind wiederum die mindestens drei Räder drehbar aufgenommen. Erfindungsgemäß können die drei Vorderräder über die Radaufhängung starr miteinander gekoppelt sein. Die Radaufhängung selbst kann jede geeignete Form aufweisen. Beispielsweise kann die Radaufhängung für drei Räder dreieckig ausgebildet sein oder drei Speichen umfassen, die sich von der Radaufhängungsdrehachse weg erstrecken. Bei einer anderen Anzahl von Rädern kann die Radaufhängung sinngemäß ausgebildet sein, nämlich bei vier Rädern vorzugsweise quadratisch usw.At least three front wheels of the at least four wheels are attached to a front wheel suspension. The front wheel suspension is a component of the drive system, which is rotatably mounted about an axis of rotation of the wheel suspension to overcome obstacles relative to the main body. The at least three wheels are in turn rotatably received on the wheel suspension. According to the invention, the three front wheels can be rigidly coupled to one another via the wheel suspension. The wheel suspension itself can have any suitable shape. For example, the wheel suspension for three wheels can be triangular or comprise three spokes which extend away from the wheel suspension axis of rotation. With a different number of wheels, the wheel suspension can be designed analogously, namely with four wheels preferably square, etc.

Mindestens ein Hinterrad der mindestens vier Räder ist nicht an der vorderen Radaufhängung befestigt, sondern ist separat davon. Es ist mit einer eigenen Radaufhängung an dem Hauptkörper befestigt, die ihrerseits starr gelagert ist. Das Hinterrad ist direkt über das Zugmittel mit den Vorderrädern gekoppelt. Das Hinterrad ist weiter vom vorderen Ende des Roboters beabstandet als die drei Vorderräder und bildet regelmäßig die hintere Umlenkrolle aus. Die Vorderräder und das mindestens eine Hinterrad lassen sich mit Bezug zur Hauptfahr- und -arbeitsrichtung des Roboters definieren, wonach die Vorderräder in Fahrtrichtung vorne und damit einem potenziellen Hindernis zugewandt angebracht sind, das Hinterrad folglich hinten und einem Hindernis abgewandt.At least one rear wheel of the at least four wheels is not attached to the front wheel suspension, but is separate from it. It is attached to the main body with its own wheel suspension, which in turn is rigidly mounted. The rear wheel is coupled to the front wheels directly via the traction mechanism. The rear wheel is spaced further from the front end of the robot than the three front wheels and regularly forms the rear deflection roller. The front wheels and the at least one rear wheel can be defined with reference to the main driving and working direction of the robot, according to which the front wheels are mounted in the direction of travel at the front and thus facing a potential obstacle, and the rear wheel is consequently turned away from an obstacle.

Die Erfindung wendet sich also von einer punkt- oder linienförmigen Kontaktfläche des Roboters je Spur ab, weil sie in anspruchsvollen Fahrsituationen zum Durchrutschen führen kann. Sie verfolgt vielmehr das Prinzip, mit dem Fahrantrieb eine größere und in Fahrtrichtung langgestreckte Kontaktfläche zum Untergrund zu erzeugen. Das erfindungsgemäße Fahrantriebssystem gewährt damit insbesondere während der Überwindung eines Hindernisses eine verbesserte Traktion. Somit sinkt die Wahrscheinlichkeit erheblich, dass der Roboter von einem Benutzer über das Hindernis getragen werden muss. Der Roboter kann somit größere und/oder komplexere Areale autonom pflegen.The invention therefore turns away from a point-like or line-shaped contact surface of the robot for each lane, because it can cause it to slip in demanding driving situations. Rather, it follows the principle of using the drive system to create a larger contact surface with the substrate that is elongated in the direction of travel. The travel drive system according to the invention thus provides improved traction, in particular when overcoming an obstacle. This significantly reduces the probability that the robot must be carried over the obstacle by a user. The robot can thus maintain larger and / or more complex areas autonomously.

Die mindestens drei Vorderräder weisen jeweils eine eigene Drehachse auf, die auf den Eckpunkten eines Dreiecks liegen. Die Radaufhängung der drei Vorderräder ist also als ein drehbar gelagertes Rollendreieck ausgestaltet. Zweckmäßig bilden die Drehachsen dreier Vorderräder ein gleichseitiges Dreieck aus, in dessen Mittelpunkt die Drehachse der Radaufhängung angeordnet ist.The at least three front wheels each have their own axis of rotation, which lie on the corner points of a triangle. The wheel suspension of the three front wheels is thus designed as a rotatably mounted roller triangle. The axes of rotation of three front wheels expediently form an equilateral triangle, in the center of which the axis of rotation of the wheel suspension is arranged.

Die vordere Radaufhängung kann über mindestens ein Federmittel in Richtung der Hochachse des Roboters federnd gegenüber dem Hauptkörper des Roboters gelagert sein. Die Hochachse des Roboters ist die Achse, die sich in einer waagerechten Gebrauchslage des Roboters in vertikaler Richtung erstreckt. Als Federmittel können beispielsweise Schrauben- oder Tellerfedern zum Einsatz kommen, deren Wirkungsrichtung in Richtung oder schräg zur Hochachse angeordnet ist. Durch die Gewichtskraft des Roboters wird das mindestens eine Federmittel in Richtung der Hochachse vorgespannt. Gerät der Roboter in Schieflage, so kann das mindestens eine Federmittel aufgrund seiner Entlastung ausfahren und den Kontakt zum Untergrund zumindest bis zu einer Grenzschieflage sicherstellen. Ebenso kann es Vertiefungen im Untergrund ausgleichen.The front wheel suspension can be mounted resiliently in relation to the main body of the robot via at least one spring means in the direction of the vertical axis of the robot. The vertical axis of the robot is the axis that is in one horizontal position of use of the robot extends in the vertical direction. For example, coil or disc springs can be used as spring means, the direction of action of which is arranged in the direction of or at an angle to the vertical axis. The at least one spring means is biased in the direction of the vertical axis by the weight of the robot. If the robot is in an inclined position, it can extend at least one spring means due to its relief and ensure contact with the ground at least up to an inclined position. It can also compensate for depressions in the subsurface.

Grundsätzlich kann jedes Rad der mindestens vier Räder als Antriebsrad ausgestaltet sein. Bevorzugt ist das Hinterrad das Antriebsrad des Fahrantriebsystems und treibt die mindestens drei Vorderräder an. Weil das Hinterrad ohne drehbare Radaufhängung gelagert ist, bietet sein Antrieb einen geringeren konstruktiven Aufwand. Das Hinterrad ist zweckmäßig drehmomentübertragend mit einem Motor gekoppelt. Der Motor kann beispielsweise ein elektrischer Antrieb sein, der sich in der Regel im Hauptkörper befindet. Eine solche Ausgestaltung ist einfach und kostengünstig zu realisieren. Bevorzugt sind also die Vorderräder bzw. die vordere Radaufhängung keine Antriebskomponenten, die das Zugmittel während der hindernisfreien Oberflächenpflege antreiben.In principle, each wheel of the at least four wheels can be designed as a drive wheel. The rear wheel is preferably the drive wheel of the travel drive system and drives the at least three front wheels. Because the rear wheel is mounted without a rotating wheel suspension, its drive offers less design effort. The rear wheel is expediently coupled to a motor to transmit torque. The motor can be an electric drive, for example, which is usually located in the main body. Such an embodiment is simple and inexpensive to implement. The front wheels or the front wheel suspension are therefore preferably not drive components which drive the traction means during the obstacle-free surface care.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Fahrantriebssystem über eine Spannvorrichtung für das Zugmittel verfügen. Damit kann in den unterschiedlichen Stellungen der drehbaren Radaufhängung und trotz einer eventuellen allmählichen Längung des Zugmittels dessen Kontakt zur Bodenfläche sichergestellt werden. Bevorzugt kann die Zugmittelspannvorrichtung am Hinterrad vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Hinterradaufhängung mindestens ein Federmittel umfassen, welches das Hinterrad in der Gebrauchslage des Roboters in einer Richtung parallel zum Untergrund von der vorderen Radaufhängung weg vorspannt. Ein so vorgespannt gelagertes Hinterrad stellt unabhängig vom Verspannzustand des Federmittels einen gleichbleibenden bzw. betriebsnotwendigen Mindestabstand zwischen der Fahrbahnoberfläche und der Unterseite des Roboters sicher. Damit kann das Hinterrad zusätzlich als Zugmittelspannrad fungieren.According to a further advantageous embodiment of the invention, the travel drive system can have a tensioning device for the traction means. In this way, the contact with the ground surface can be ensured in the different positions of the rotatable wheel suspension and despite a possible gradual elongation of the traction means. The traction device tensioning device can preferably be provided on the rear wheel. For example, the rear wheel suspension can comprise at least one spring means that biases the rear wheel in the direction of use of the robot in a direction parallel to the ground away from the front wheel suspension. A rear wheel so preloaded ensures a constant or operational minimum distance between the road surface and the underside of the robot, regardless of the tensioning state of the spring means. This means that the rear wheel can also act as a tensioning wheel.

Erfindungsgemäß kann das Fahrantriebssystem derart angeordnet und ausgebildet sein, dass während der hindernisfreien Oberflächenpflege eines im Wesentlichen ebenen Untergrunds zwei der mindestens drei Vorderräder und das mindestens eine Hinterrad den Untergrund mittelbar unter Zwischenschaltung des Zugmittels kontaktieren, indem die Räder das Zugmittel per Gewichtskraft des Roboters auf den Untergrund drücken. Vorteilhaft liegt somit das Zugmittel gut und möglichst großflächig auf dem Untergrund auf, weshalb sich die Traktion verbessert.According to the invention, the drive system can be arranged and designed such that during the obstacle-free surface maintenance of a substantially flat surface, two of the at least three front wheels and the at least one rear wheel contact the surface indirectly with the traction device interposed, by the wheels pressing the traction device onto the robot by the weight of the robot Press underground. The traction means is therefore advantageously in good contact with the surface as large as possible, which is why the traction improves.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Fahrantriebssystem einen Motor zum Rotieren der Radaufhängung umfassen, der die Radaufhängung zweckmäßig nur während der Überwindung eines Hindernisses rotiert. Ein Steuergerät des Roboters kann die situationsabhängige Rotation der Radaufhängung regeln bzw. steuern. Die Radaufhängung braucht damit zur Überwindung von Hindernissen nicht mehr passiv, nämlich durch den Antrieb des Roboters, um die Radaufhängungsdrehachse rotiert zu werden. Mit einer aktiven Rotation der Radaufhängung gelingt nämlich eine flüssigere Überwindung nicht nur herkömmlicher, sondern auch größerer Hindernisse. Zweckmäßig ist der Motor mit der Radaufhängung drehmomentübertragend gekoppelt. Insbesondere ist die Radaufhängung derart rotierbar, dass ein bisher vom Untergrund beabstandetes Vorderrad auf das zu überwindende Hindernis aufsetzbar ist.In a further advantageous embodiment, the travel drive system can comprise a motor for rotating the wheel suspension, which expediently rotates the wheel suspension only while overcoming an obstacle. A control unit of the robot can regulate or control the situation-dependent rotation of the wheel suspension. The wheel suspension therefore no longer needs to be passive in order to overcome obstacles, namely by driving the robot in order to be rotated about the axis of rotation of the wheel suspension. With an active rotation of the wheel suspension, not only conventional, but also larger obstacles can be overcome more smoothly. The motor is expediently coupled to the wheel suspension in a torque-transmitting manner. In particular, the wheel suspension can be rotated in such a way that a front wheel previously spaced from the ground can be placed on the obstacle to be overcome.

Das Antriebssystem kann also zweckmäßig derart angeordnet und ausgebildet sein, dass während der Überwindung eines überwindbaren Hindernisses i) das Hinterrad den Untergrund mittelbar unter Zwischenschaltung des Zugmittels kontaktiert und ii) durch Rotation der Radaufhängung ein bisher den Untergrund mittelbar unter Zwischenschaltung des Zugmittels kontaktierendes Vorderrad anhebbar und ein bisher vom Untergrund beabstandetes Vorderrad auf das Hindernis mittelbar aufsetzbar ist. Vorteilhaft kontaktieren somit fast immer mindestens drei Räder mittelbar die Oberflächen von Untergrund und Hindernis.The drive system can therefore be expediently arranged and designed such that, while overcoming an obstacle that can be overcome, i) the rear wheel contacts the ground indirectly with the interposition of the traction means, and ii) by rotating the wheel suspension, a front wheel which has previously been in contact indirectly with the interposition of the traction means can be raised and a previously spaced front wheel can be placed indirectly on the obstacle. Advantageously, at least three wheels almost always contact the surfaces of the ground and obstacle.

Die eingangs genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner gelöst durch einen selbstfahrenden bzw. autonom fahrenden Roboter beispielsweise zur Oberflächenpflege. The object mentioned at the outset is also achieved according to the invention by a self-driving or autonomously driving robot, for example for surface care.

Insbesondere kann der Roboter autonom, d. h. ohne Benutzereingriff agieren. Der Roboter umfasst regelmäßig zwei Fahrantriebssysteme, wie sie hier beschrieben sind, nämlich an jeder Seite des Roboters eines. Der Roboter kann insbesondere ein Bodenpflegeroboter sein. Als Oberflächenpflege wird in diesem Zusammenhang jegliche pflegende Art der Einwirkung auf eine Oberfläche angesehen, also insbesondere Nassreinigung, Staubsaugen, Desinfektion oder Polieren, aber auch Kehren, Rasenmähen, Vertikutieren etc.In particular, the robot can autonomously, i. H. act without user intervention. The robot regularly comprises two travel drive systems as described here, namely one on each side of the robot. The robot can in particular be a floor care robot. In this context, surface care means any kind of nourishing effect on a surface, in particular wet cleaning, vacuuming, disinfection or polishing, but also sweeping, mowing the lawn, scarifying, etc.

Das Prinzip der Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Roboters 1 in der Gebrauchslage vor der Überwindung des Hindernisses H,
2 eine schematische Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Roboters 1 zu Beginn der Überwindung des Hindernisses H,
3 eine schematische Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Roboters 1 während der Rotation der Radaufhängung 70 und vor dem Auftreffen des Vorderrads 40 auf das Hindernis H, und
4 eine schematische Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Roboters 1 während der Rotation der Radaufhängung 70 zu einem Zeitpunkt, an dem das Vorderrad 40 auf das Hindernis H aufgetroffen ist.

The principle of the invention is explained in more detail below with reference to the figures. Show it:

1 is a schematic cross-sectional view of the robot according to the invention 1 in the use position before overcoming the obstacle H .
2 is a schematic cross-sectional view of the robot according to the invention 1 at the beginning of overcoming the obstacle H .
3 is a schematic cross-sectional view of the robot according to the invention 1 during the rotation of the wheel suspension 70 and before hitting the front wheel 40 on the obstacle H , and
4 is a schematic cross-sectional view of the robot according to the invention 1 during the rotation of the wheel suspension 70 at a time when the front wheel 40 on the obstacle H has hit.

Die 1 zeigt schematisch einen Roboter 1 mit dem erfindungsgemäßen Fahrantriebssystem 10, hier als Bodenpflegeroboter, der einen Untergrund U reinigt. Der Roboter 1 reinigt in der 1 einen hindernisfreien Bereich, solange sich ein Hindernis H nicht zumindest teilweise unterhalb des Roboters 1 befindet. Während der hindernisfreien Oberflächenpflege liegen die zwei Vorderräder 20, 30 und das Hinterrad 50 mittelbar über das Zugmittel 60 auf dem Untergrund U auf. Die zwei Vorderräder 20, 30 und das Hinterrad 50 drücken den zwischen dem Untergrund U und dem entsprechenden Rad 20, 30, 50 befindlichen Abschnitt des Zugmittels 60 direkt auf den Untergrund U. Insgesamt wird also der den Untergrund U kontaktierende Abschnitt des Zugmittels 60, der sich von einer ersten Kontaktstelle mit dem Hinterrad 50 bis zu einer letzten Kontaktstelle mit dem Vorderrad 20 erstreckt, an drei Stellen auf den Untergrund U gedrückt.The 1 schematically shows a robot 1 with the travel drive system according to the invention 10 , here as a floor care robot, which is an underground U cleans. The robot 1 cleans in the 1 an obstacle-free area as long as there is an obstacle H not at least partially below the robot 1 located. The two front wheels lie during obstacle-free surface care 20 . 30 and the rear wheel 50 indirectly via the traction mechanism 60 on the ground U on. The two front wheels 20 . 30 and the rear wheel 50 press the between the underground U and the corresponding wheel 20 . 30 . 50 located section of the traction device 60 directly on the ground U , Overall, it becomes the underground U contacting section of the traction device 60 , which is from a first contact point with the rear wheel 50 to a last point of contact with the front wheel 20 extends in three places on the ground U pressed.

Der Roboter 1 reinigt den waagerecht ausgerichteten Untergrund U und ist dementsprechend in einer waagerechten Gebrauchslage gezeigt. In Hauptfahrt- und - arbeitsrichtung X des Roboters 1 befindet sich ein Hindernis H auf dem Untergrund U. Senkrecht zur Hauptfahrtrichtung X bzw. zur Gebrauchslage verläuft die Hochachse Z des Roboters 1.The robot 1 cleans the level surface U and is accordingly shown in a horizontal position of use. In the main driving and working direction X of the robot 1 there is an obstacle H on the ground U , Perpendicular to the main direction of travel X or the vertical axis runs to the position of use Z of the robot 1 ,

Die drei Vorderräder 20, 30, 40 sowie das Hinterrad 50 werden von demselben Zugmittel 60 umgeben. Das Zugmittel kann beispielsweise eine Kette sein, die bevorzugt aus Kunststoff hergestellt ist. Das Zugmittel 60, die Vorderräder 20, 30, 40 und das Hinterrad 50 bilden ein Laufwerk aus, ähnlich wie es von Kettenfahrantrieben für Ketten- oder Raupenfahrzeuge bekannt ist. Die drei Vorderräder 20, 30, 40 sind an der vorderen Radaufhängung 70 befestigt. Jedes der drei Vorderräder 20, 30, 40 ist jeweils um seine Drehachse 22, 32, 42 drehbar an der Radaufhängung 70 gelagert. Die Drehachsen 22, 32, 42 der drei Vorderräder 20, 30, 40 bilden Eckpunkte eines gleichseitigen Dreiecks. Die Vorderräder 20, 30, 40 sind über die Radaufhängung 70 starr miteinander verbunden. Die Radaufhängung 70 selbst ist gegenüber dem Hauptkörper 12 bzw. dem Robotergehäuse um eine Radaufhängungsdrehachse drehbar ausgebildet. Die Radaufhängungsdrehachse verläuft durch den Schwerpunkt des gleichseitigen Dreiecks. Die Radaufhängung 70 wird durch ein dreieckförmiges Element ausgebildet.The three front wheels 20 . 30 . 40 as well as the rear wheel 50 are from the same traction device 60 surround. The traction means can be, for example, a chain, which is preferably made of plastic. The traction device 60 who have favourited Front Wheels 20 . 30 . 40 and the rear wheel 50 form a drive, similar to that known from chain drives for tracked or tracked vehicles. The three front wheels 20 . 30 . 40 are on the front suspension 70 attached. Each of the three front wheels 20 . 30 . 40 is about its axis of rotation 22 . 32 . 42 rotatable on the wheel suspension 70 stored. The axes of rotation 22 . 32 . 42 of the three front wheels 20 . 30 . 40 form corner points of an equilateral triangle. The front wheels 20 . 30 . 40 are about the wheel suspension 70 rigidly connected. The wheel suspension 70 itself is opposite the main body 12 or the robot housing is rotatable about a wheel suspension axis of rotation. The axis of rotation of the suspension runs through the center of gravity of the equilateral triangle. The wheel suspension 70 is formed by a triangular element.

Das Fahrantriebsystem 10 umfasst einen Motor zum Rotieren der vorderen Radaufhängung 70 um die Radaufhängungsdrehachse während der Überwindung des Hindernisses H. Der Motor zum Rotieren der Radaufhängung 70 dient zur Positionierung der Vorderräder 20, 30, 40 während der Überwindung des Hindernisses H. Die Funktionsweise der drehbaren Radaufhängung 70 wird im Zusammenhang der folgenden 2 bis 4 eingehender erläutert. Zu anderen Betriebsphasen bzw. zu anderen Zwecken erfolgt zweckmäßig keine Rotation der Radaufhängung 70.The travel drive system 10 includes a motor for rotating the front suspension 70 around the axis of rotation of the suspension while overcoming the obstacle H , The motor for rotating the wheel suspension 70 serves to position the front wheels 20 . 30 . 40 while overcoming the obstacle H , The functionality of the rotating wheel suspension 70 is related to the following 2 to 4 explained in more detail. For other operating phases or for other purposes, there is advantageously no rotation of the wheel suspension 70 ,

Die Radaufhängung 70 wird über das Federmittel 72 in Richtung der Hochachse Z des Roboters 1 federnd gegenüber dem Hauptkörper 12 gelagert. Die Gewichtskraft des Roboters 1 bewirkt ein Einfedern des Federmittels 72 während der Bodenpflege. Das Federmittel 72 kann Bodenunebenheiten durch ein entsprechendes Ausfedern zumindest zu einem gewissen Grad ausgleichen und Kontakt zum Untergrund U weiterhin ermöglichen. Zudem verbessert die Federung der Radaufhängung 70 den Bodenkontakt während der Überwindung eines Hindernisses H (vgl. 2).The wheel suspension 70 is about the spring means 72 in the direction of the vertical axis Z of the robot 1 resilient to the main body 12 stored. The weight of the robot 1 causes the spring to compress 72 during floor care. The spring means 72 can at least to some extent compensate for unevenness in the floor by appropriate rebounding and contact with the ground U continue to enable. The suspension of the wheel suspension also improves 70 ground contact while overcoming an obstacle H (see. 2 ).

Das Hinterrad 50 ist mit Bezug auf die Hauptfahrrichtung X weiter hinten angeordnet als die Vorderräder 20, 30, 40. Es ist nicht an der vorderen Radaufhängung 70 befestigt, sondern verfügt über eine eigene hintere Radaufhängung. Das Hinterrad 50 und die Vorderräder 20, 30, 40 sind der Einfachheit halber gleich groß ausgebildet. Die Drehachsen der Räder 20, 30 und 50 bilden eine Ebene aus, die parallel zum Untergrund U verläuft. Am Hinterrad 50 ist eine Zugmittelspannvorrichtung 80 vorgesehen. Die Zugmittelspannvorrichtung 80 wird von einem Federmittel ausgebildet, das das Hinterrad 50 parallel zum Untergrund U von der vorderen Radaufhängung 70 weg vorspannt. Vorteilhaft stellt sich somit unabhängig vom Grad der Einfederung des Federmittels immer der gleiche Abstand zwischen dem Unterboden des Roboters 1 und dem Untergrund U ein. Ferner lässt sich die Zugmittelspannvorrichtung 80 vergleichsweise einfach und kostengünstig realisieren.The rear wheel 50 is related to the main direction of travel X arranged further back than that front wheels 20 . 30 . 40 , It's not on the front suspension 70 attached, but has its own rear wheel suspension. The rear wheel 50 and the front wheels 20 . 30 . 40 are of the same size for simplicity. The axes of rotation of the wheels 20 . 30 and 50 form a level that is parallel to the ground U runs. On the rear wheel 50 is a traction device 80 intended. The traction device 80 is formed by a spring means that the rear wheel 50 parallel to the underground U from the front suspension 70 biased away. Thus, regardless of the degree of deflection of the spring means, the same distance between the underbody of the robot is always advantageous 1 and the underground U on. Furthermore, the traction device tensioning device 80 Realize comparatively easily and inexpensively.

Das Hinterrad 50 ist zugleich das Antriebsrad des Fahrantriebssystems 10. Es bietet nämlich die größte Umschlingungslänge des Zugmittels 60 und ist mit einem Elektromotor drehmomentübertragend gekoppelt. Das Antriebsdrehmoment kann über das Hinterrad 50 als Antriebsrad auf das Zugmittel 60 übertragen werden, das wiederum die Vorderräder 20, 30, 40 antreibt. Ein so ausgebildeter Antriebsstrang ist einfacher und kostengünstiger zu realisieren als ein Vorderradantrieb, der aber grundsätzlich nicht ausgeschlossen ist.The rear wheel 50 is also the drive wheel of the travel drive system 10 , It offers the greatest wrap length of the traction device 60 and is coupled to an electric motor for torque transmission. The drive torque can be via the rear wheel 50 as a drive wheel on the traction mechanism 60 transmitted, which in turn the front wheels 20 . 30 . 40 drives. A drivetrain designed in this way is easier and cheaper to implement than a front-wheel drive, but this is in principle not excluded.

Die 2 bis 4 zeigen den Roboter 1 gemäß der 1 während der Überwindung eines im Querschnitt rechteckförmigen Hindernisses H. Der Roboter 1 schiebt sich zumindest teilweise auf das Hindernis H, indem der vordere Bereich des Unterbodens des Roboters 1 auf das Hindernis H gleitet. Dadurch wird der vordere Bereich des Roboters 1 angehoben und der Hauptkörper 12 gerät in eine Schieflage relativ zum Untergrund U. Dank der federnd aufgehängten vorderen Radaufhängung 70 bleiben die beiden Vorderräder 20, 30 trotz der Schieflage des Hauptkörpers 12 im mittelbaren Kontakt mit dem Untergrund U.The 2 to 4 show the robot 1 according to the 1 while overcoming an obstacle with a rectangular cross section H , The robot 1 pushes itself at least partially onto the obstacle H by the front area of the underbody of the robot 1 on the obstacle H slides. This will make the front area of the robot 1 raised and the main body 12 gets skewed relative to the ground U , Thanks to the spring-mounted front suspension 70 the two front wheels remain 20 . 30 despite the skew of the main body 12 in indirect contact with the underground U ,

Die 3 zeigt den Roboter 1 gemäß der 1 in einem Zustand, in dem das Vorderrad 30 bzw. das Zugmittel 60 das Hindernis H berührt und das bisher den Untergrund U mittelbar kontaktierende Vorderrad 20 nicht mehr den Abschnitt des Zugmittels 60 berührt, der auf dem Untergrund U aufliegt. Dieser Zustand wird erreicht, indem der Motor zum Rotieren der vorderen Radaufhängung 70 die Radaufhängung 70 um die Radaufhängungsdrehachse im Uhrzeigersinn dreht. Durch die Rotation der vorderen Radaufhängung 70 von der Position gemäß der 2 in die Position gemäß der 3 wird zugleich der Roboter 1 im vorderen Bereich insgesamt angehoben und sein Schwerpunkt dem Hindernis H näher gerückt, wodurch sich das Überwinden des Hindernisses H zusätzlich vereinfacht.The 3 shows the robot 1 according to the 1 in a state where the front wheel 30 or the traction device 60 the obstacle H touched and so far the underground U indirectly contacting front wheel 20 no longer the section of the traction device 60 touches that on the underground U rests. This condition is achieved by the motor rotating the front suspension 70 the wheel suspension 70 rotates clockwise around the suspension axis of rotation. By rotating the front suspension 70 from the position according to the 2 in the position according to the 3 becomes the robot at the same time 1 raised in the front area overall and its focus on the obstacle H moved closer, which makes overcoming the obstacle H additionally simplified.

Die Rotation kann ausgelöst werden, sobald das zunächst erste Vorderrad 30 bzw. der dort angeordnete Abschnitt des Zugmittels 60 das Hindernis H berührt. Alternativ kann die Rotation der Radaufhängung 70 basierend auf einem Signal eines Sensors zur Umfelderkennung bereits früher eingeleitet werden.The rotation can be triggered as soon as the first front wheel 30 or the section of the traction device arranged there 60 the obstacle H touched. Alternatively, the rotation of the suspension 70 based on a signal from a sensor for environment detection can be initiated earlier.

Die 4 zeigt den Roboter 1 gemäß der 1 in einem Stadium, in dem durch weitere Rotation der vorderen Radaufhängung 70 das bisher vom Untergrund U beabstandete Vorderrad 40 auf dem zu überwindenden Hindernis H aufgesetzt hat. In diesem Zustand liegen nun die zwei Vorderräder 30, 40 auf dem Hindernis H auf und drücken das Zugmittel 60 auf dessen Oberseite. Zudem verfügen die Vorderräder 30, 40 nun über eine größere Kontaktfläche zum Zugmittel 60 als vorher die Vorderräder 20, 30 in 1 und 2. Der dazwischen gespannte Abschnitt des Zugmittels 60 ermöglicht ein Klettern über die Kante des Hindernisses H. Somit ist eine zuverlässige Traktion während der Überwindung des Hindernisses H gewährleistet. Der weitere Vortrieb durch das Hinterrad 50 und die motorische Rotation der vorderen Radaufhängung 70 sorgen anschließend dafür, das Vorderrad 30 auf das Hindernis H zu bringen. Damit hat der Roboter das Hindernis erklommen und kann es im Folgenden überwinden.The 4 shows the robot 1 according to the 1 at a stage where by further rotation of the front suspension 70 so far from the underground U spaced front wheel 40 on the obstacle to be overcome H put on. The two front wheels are now in this state 30 . 40 on the obstacle H and push the traction mechanism 60 on its top. The front wheels also have 30 . 40 now over a larger contact area to the traction device 60 than before the front wheels 20 . 30 in 1 and 2 , The section of the traction device stretched between them 60 allows climbing over the edge of the obstacle H , Thus, there is reliable traction while overcoming the obstacle H guaranteed. The further propulsion through the rear wheel 50 and the motor rotation of the front suspension 70 then make sure the front wheel 30 on the obstacle H bring to. The robot has climbed the obstacle and can then overcome it.

In den Figuren ist ein Fahrantriebssystem 10 eines Roboters 1 gezeigt, das auf einer Seite des Roboters 1 angeordnet ist. Zweckmäßig umfasst ein Roboter 1 zwei erfindungsgemäße Fahrantriebssysteme 10, wobei ein Fahrantriebssystem 10 in der Draufsicht auf der rechten Seite und ein Fahrantriebssystem 10 auf der linken Seite angeordnet ist.In the figures is a travel drive system 10 of a robot 1 shown that on one side of the robot 1 is arranged. A robot expediently comprises 1 two travel drive systems according to the invention 10 , being a traction drive system 10 in the top view on the right side and a drive system 10 is located on the left.

Da es sich bei dem vorhergehenden, detailliert beschriebenen Fahrantriebssystem um ein Ausführungsbeispiel handelt, kann es in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann das Fahrantriebssystem mehr als vier Räder aufweisen, darunter mehrere Hinterräder. Die vordere Radaufhängung kann zudem über denselben Motor angetrieben werden wie das als Antriebsrad ausgebildete Hinterrad. Außerdem können die Räder zusätzlich zu ihrem mittelbaren Kontakt zum Untergrund über das Zugmittel auch einen unmittelbaren Kontakt haben, um z.B. ihre Klettereigenschaften zu verbessern. Ebenso kann das Fahrantriebssystem in einer anderen Form ausgestaltet werden, wenn dies aus Platzgründen bzw. gestalterischen Gründen notwendig ist. Außerdem schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrmals oder mehrfach vorhanden sein können.Since the preceding drive drive system described in detail is an exemplary embodiment, it can be modified in a conventional manner to a large extent by a person skilled in the art without departing from the scope of the invention. For example, the travel drive system can have more than four wheels, including several rear wheels. The front wheel suspension can also be driven by the same motor as the rear wheel, which is designed as a drive wheel. In addition to their indirect contact with the ground via the traction mechanism, the wheels can also have direct contact, e.g. to improve their climbing properties. Likewise, the travel drive system can be designed in a different form if this is necessary for reasons of space or design. In addition, the use of the indefinite articles "a" or "an" does not preclude the fact that the relevant features can also be present more or more times.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Roboterrobot
1010: FahrantriebssystemTraction drive system
1212: Hauptkörpermain body
20, 30, 4020, 30, 40: Vorderräderfront wheels
5050: Hinterradrear wheel
6060: Zugmitteltraction means
7070: vordere Radaufhängungfront suspension
22, 32, 4222, 32, 42: Drehachseaxis of rotation
7272: Federmittelspring means
8080: Zugmittelspannvorrichtungtraction means tightening device
HH: Hindernisobstacle
UU: Untergrundunderground
XX: Fahrtrichtungdirection of travel
ZZ: Hochachsevertical axis

Claims

Travel drive system (10) for a robot (1) for surface care, comprising at least four wheels (20, 30, 40, 50) which are surrounded by the same traction means (60), at least three front wheels (20, 30, 40) of the at least one four wheels (20, 30, 40, 50) are attached to a front wheel suspension (70), characterized in that the front wheel suspension (70) is rotatable relative to a main body (12) of the robot (1), and that at least one Rear wheel (50) of the at least four wheels (20, 30, 40, 50) is not attached to the front wheel suspension (70).

Travel drive system (10) after Claim 1 , wherein the three front wheels (20, 30, 40) each have an axis of rotation (22, 32, 42) and wherein the axes of rotation (22, 32, 42) of the three front wheels (20, 30, 40) form corner points of an equilateral triangle.

Travel drive system (10) after Claim 1 or 2 The front wheel suspension (70) is spring-mounted relative to the main body (12) in the direction of the vertical axis (Z) of the robot (1) via at least one spring means (72).

Travel drive system (10) according to one of the preceding claims, wherein the rear wheel (50) is a drive wheel of the travel drive system (10) which drives the three front wheels (20, 30, 40) via the traction means.

Travel drive system (10) according to one of the preceding claims, wherein a traction device tensioning device (80) is provided.

Travel drive system (10) after Claim 5 , wherein the traction means tensioning device (80) comprises a spring means which prestresses the rear wheel (50) in a direction parallel to the ground (U) away from the front wheel suspension (70).

Travel drive system (10) according to one of the preceding claims, wherein the travel drive system (10) is arranged and designed such that two obstacle-free surface maintenance of a surface (U) two front wheels (20, 30) and the rear wheel (50) with the intermediary of the traction means (60) contact the underground (U).

Travel drive system (10) according to one of the preceding claims, with a motor for rotating the front wheel suspension (70), the front wheel suspension (70) being rotatable in such a way that a front wheel (40) previously spaced from the ground (U) points to a wheel to be overcome Obstacle (H) can be placed indirectly with the interposition of the traction means (60).

Travel drive system (10) according to one of the preceding claims, wherein the travel drive system (10) is arranged and designed such that while overcoming an obstacle (H) the rear wheel (50) contacts the ground (U) indirectly with the interposition of the traction means (60) and by rotating the front wheel suspension (70), a front wheel (30) that previously made contact with the ground (U) indirectly with the interposition of the traction means (60) and a front wheel (40) previously spaced from the ground (U) onto the obstacle (H) indirectly can be placed with the interposition of the traction means (60).

Self-propelled robot (1) for surface care, comprising two travel drive systems (10) according to one of the preceding claims.