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Die Erfindung betrifft einen Fahrroboter mit einer Detektionseinrichtung zur Detektion eines Hindernisses und/oder einer Neigung des Fahrroboters mit einem Taster zum Ertasten des Hindernisses.
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Aus der
DE 10 2015 101 085 A1 ist ein Fahrroboter bekannt, der mittels eines an seiner Unterseite angeordneten Abstandssensors erkennt, ob der Fahrroboter von einem Untergrund abgehoben oder relativ dazu geneigt ist oder mit seinen Rädern an einer Kante steht. Hierzu wird vom Fahrroboter Infrarotlicht ausgesendet, dessen Reflexion vom Fahrroboter empfangen und durch eine opto-elektrische Umwandlung ausgewertet wird.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, einen Fahrroboter der eingangs genannten Art bereitzustellen, dessen Detektionseinrichtung günstig in der Herstellung ist und bei der die Auswertung der diktierten Signale mit geringem elektronischen Aufwand erfolgt.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einem gattungsgemäßen Fahrroboter, bei dem erfindungsgemäß die Detektionseinrichtung einen elektronischen Detektor und einen Schwenkmechanismus aufweist, wobei der Schwenkmechanismus eine von einem Taster aufgenommene Impulskomponente in eine vom Detektor zu detektierende Schwenkbewegung umwandelt. Der Taster ertastet ein Hindernis und betätigt dabei den Schwenkmechanismus. Der elektronische Detektor detektiert eine Neigung des Fahrroboters und mittels des Schwenkmechanismusses auch das Hindernis. Für beide Detektionsaufgaben ist also nur ein elektronischer Detektor erforderlich. Durch den Schwenkmechanismus reduzieren sich der Bauraumbedarf und die Kosten für die Elektronik.
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Bei der Berührung des Hindernisses durch den Taster kann ein Impuls mit mehreren Impulskomponenten, die in unterschiedliche Richtungen wirken, erzeugt werden. Zur Betätigung des Schwenkmechanismusses kann jedoch eine Impulskomponente ausreichen. Vorzugsweise kann dies die in Roboterlängsrichtung wirkende Impulskomponente sein.
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Der Fahrroboter kann ein Mähroboter, ein Reinigungsroboter, insbesondere ein Reinigungsroboter zur Reinigung eines Kraftfahrzeugs sein. Vorzugsweise kann der Reinigungsroboter eine Grundfläche von weniger als 200 cm2 aufweisen.
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Der Schwenkmechanismus kann einen Schwenkhebel aufweisen, auf dem der elektronische Detektor montiert ist. Somit kann der Detektor zusammen mit dem Schwenkhebel verschwenkt werden und auf diese Weise das Hindernis detektieren.
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Der elektronische Detektor kann ein Neigungssensor oder ein Neigungsschalter oder ein Beschleunigungssensor sein. Diese Ausführungsformen des elektronischen Detektors sind insbesondere geeignet, wenn der Schwenkmechanismus durch den Schwenkhebel realisiert werden soll.
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Der Detektor kann ein Detektiersignal an eine Steuereinheit zur Bewegungssteuerung des Fahrroboters weiterleiten. Wenn die Detektionseinrichtung das Hindernis in Fahrtrichtung oder einen kritischen Neigungswinkel des Robotergehäuses detektiert, so kann in beiden Fällen die Steuereinheit zunächst eine Rückwärtsfahrt um eine bestimmte Wegstrecke einleiten. Anschließend kann eine Fahrtrichtungsänderung initiiert werden, wobei ein Änderungswinkel, um welchen die neue Fahrtrichtung gegenüber der bisherigen geändert wird, mit einem Zufallsgenerator erzeugt werden kann.
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In einer konstruktiv einfachen und somit kostengünstigen Variante kann der Taster an einen in Roboterlängsrichtung axial geführten Stößel angebunden sein. Der Stößel kann einenends an dem Schwenkhebel angelenkt und anderenends mit dem Taster verbunden sein. Somit kann der Taster beim Ertasten des Hindernisses den Schwenkhebel betätigen infolgedessen der elektronische Detektor das ertastete Hindernis detektiert und ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit sendet.
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Damit der Schwenkhebel beim Ertasten des Hindernisses relativ zu einem Robotergehäuse verschwenken kann, kann er an dem Robotergehäuse angelenkt sein.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Schwenkhebel entlang einer gewölbten Kulisse geführt werden. Die Kulisse kann konvex oder konkav gewölbt sein, wobei der Schwenkhebel einenends entlang der Kulisse geführt wird.
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Der Schwenkhebel kann auch an einer geradlinig verlaufenden zur Roboterlängsachse geneigt angeordneten Kulisse geführt sein. Auch in diesem Fall kann der Schwenkhebel einenends entlang der Kulisse geführt werden. Sowohl bei der gewölbten als auch bei der geradlinig verlaufenden Kulisse kann der Schwenkhebel anderenends am Taster angelenkt und auf dem Schwenkhebel der elektronische Detektor montiert sein.
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Um auch Hindernisse mit einer kleinen Masse zuverlässig detektieren zu können, kann die Kulisse mit einer Gleitfläche versehen sein.
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Damit der Taster automatisch in seine Ausgangsposition zurückkehren kann, sobald er das Hindernis nicht mehr berührt, kann die Detektionseinrichtung eine Rückstellfeder aufweisen.
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Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Fahrroboters anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Im Einzelnen zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht auf eine erste Ausführungsform eines Schwenkmechanismusses in einem ersten Betriebszustand;
- 2 die schematische Ansicht aus 1 in einem zweiten Betriebszustand;
- 3 die schematische Ansicht aus 1 in einem dritten Betriebszustand;
- 4 eine schematische Ansicht auf eine zweite Ausführungsform des Schwenkmechanismusses in einem ersten Betriebszustand;
- 5 die schematische Ansicht aus 4 in einem zweiten Betriebszustand;
- 6 die schematische Ansicht aus 4 in einem dritten Betriebszustand;
- 7 einen Fahrroboter in einem ersten Betriebszustand und ein Hindernis;
- 8 den Fahrroboter aus 7 in einem zweiten Betriebszustand und das Hindernis.
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Die 1 bis 3 zeigen eine Detektionseinrichtung 10 für einen hier nicht näher dargestellten Fahrroboter mit einem Taster 11, einem Schwenkmechanismus 12 und einem elektronischen Detektor 13. Der Schwenkmechanismus 12 weist einen Schwenkhebel 14 auf, der mit einem Lager 15 an einem Stößel 16 angelenkt ist. Außerdem ist der Stößel 16 an dem Taster 11 angebunden. Der Stößel 16 wird in einer Axialführung 17 in Roboterlängsrichtung axial geführt. Der Schwenkhebel 14 ist mit einem Lager 18 ortsfest an einem hier nicht gezeigten Robotergehäuse des Fahrroboters verschwenkbar montiert.
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Der elektronische Detektor 13 kann ein Neigungssensor oder ein Neigungsschalter oder ein Beschleunigungssensor sein.
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1 zeigt die Detektionseinrichtung 10 in einem ersten Betriebszustand, wenn sich der Fahrroboter neigungsfrei und hindernisfrei fortbewegt. Der Detektor 13 befindet sich dann in einer Nullposition und der Schwenkhebel 14 in einer Nullstellung.
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2 zeigt die Detektionseinrichtung 10 in einem zweiten Betriebszustand, wenn sich der Fahrroboter neigungsfrei fortbewegt und mit seinem Taster 11 ein hier nicht gezeigtes Hindernis berührt. Durch die Berührung des Tasters 11 mit dem Hindernis wirkt ein Impuls auf den Taster 11. Der Impuls kann mehrere in verschiedene Richtungen wirkende Impulskomponenten aufweisen. Die Impulskomponente, die in Richtung der Roboterlängsachse wirkt, schiebt den Taster 11 nach links, sodass der Schwenkhebel 14 entgegen dem Uhrzeigersinn ebenfalls nach links verschwenkt wird. Der Detektor 13 detektiert die Verschwenkbewegung, woraufhin der Detektor 13 ein entsprechendes Signal an eine Steuereinheit zur Einleitung eines korrigierenden Fahrmanövers weiterleitet. Sobald der Taster 11 das Hindernis nicht mehr berührt, kann eine hier nicht gezeigte Rückstellfeder den Schwenkhebel 14 zurückstellen, sodass der Detektor 13 wieder die Nullposition einnimmt.
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3 zeigt die Detektionseinrichtung 10 in einem dritten Betriebszustand, wenn der Fahrroboter zwar kein Hindernis berührt, aber das Robotergehäuse während der Fahrt aufgrund einer Neigung des Robotergehäuses geneigt ist. Der Schwenkhebel 14 befindet sich dann in der Nullstellung. Jedoch befindet sich der Detektor 13 außerhalb seiner Nullposition. Wenn der Detektor 13 einen kritischen Neigungswinkel des Robotergehäuses erkennt, kann der Detektor 13 wie beim zweiten Betriebszustand das entsprechende Signal an die Steuereinheit zur Einleitung des entsprechenden Fahrmanövers senden, damit der Fahrroboter den Bereich des kritischen Neigungswinkels verlässt.
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Die 4 bis 6 zeigen eine Detektionseinrichtung 40 für den Fahrroboter. Sie weist einen Taster 41, einen Schwenkmechanismus 42 und einen elektronischen Detektor 43 auf. Der Schwenkmechanismus 42 ist mit einem Schwenkhebel 44 ausgerüstet. Der Schwenkhebel 44 wird einenends in einer konvex gewölbten Kulisse 45 geführt. Anderenends ist der Schwenkhebel 44 mit einem Lager 46 an dem Taster 41 angelenkt.
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4 zeigt die Detektionseinrichtung 40 im ersten Betriebszustand, wenn sich also der Fahrroboter neigungsfrei fortbewegt und auf kein Hindernis trifft. Der Detektor 43 befindet sich im ersten Betriebszustand in einer Nullposition und der Schwenkhebel 44 in einer Nullstellung.
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5 zeigt die Detektionseinrichtung 40 im zweiten Betriebszustand, wenn der Fahrroboter mit dem Taster 41 auf ein Hindernis trifft, sich jedoch neigungsfrei fortbewegt. Wenn der Taster 41 das Hindernis ertastet wirkt ein Impuls auf den Taster 41. Der Impuls kann mehrere in verschiedene Richtungen wirkende Impulskomponenten aufweisen, wobei die Impulskomponente in Richtung der Roboterlängsachse den Taster 41 nach links drückt und somit den Schwenkhebel 44 mit seinem einen Ende entlang der Kulisse 45 nach oben verschiebt. Folglich verschwenkt der Schwenkhebel 44 im Uhrzeigersinn ebenfalls nach oben. Die Verschwenkbewegung wird vom Detektor 43 detektiert und infolgedessen ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit zur Einleitung eines korrigierenden Fahrmanövers weitergeleitet. Nachdem der Taster 41 das Hindernis nicht mehr kontaktiert, stellt die Rückstellfeder den Schwenkhebel 44 zurück in die Nullstellung und bringt den Detektor 43 wieder in seine Nullposition.
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6 zeigt die Detektionseinrichtung 40 im dritten Betriebszustand, bei dem das Robotergehäuse während der Fahrt geneigt ist aber kein Hindernis berührt wird. Der Detektor 43 befindet sich jetzt außerhalb der Nullposition und der Schwenkhebel 44 in der Nullstellung. Sobald der Detektor 43 einen kritischen Neigungswinkel des Robotergehäuses detektiert, leitet die Steuereinheit ein korrigierendes Fahrmanöver ein. Daraufhin verlässt der Fahrroboter den kritischen Neigungswinkel.
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Die 7 und 8 zeigen einen Fahrroboter 70 im ersten und zweiten Betriebszustand. Der Fahrroboter 70 trifft auf ein Hindernis 71, wobei ein Taster 72 einen Schwenkmechanismus 73 betätigt. Der Schwenkmechanismus weist einen Schwenkhebel 74, an dem ein Detektor 75 angeordnet ist, und eine Rückstellfeder 76 auf. Der Detektor 75 wird beim Ertasten des Hindernisses 71 zusammen mit dem Schwenkhebel 74 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt. Ein dadurch erzeugtes Signal wird vom Detektor 75 an eine Steuereinheit gesendet, um ein korrigierendes Fahrmanöver zu initiieren. Sobald der Fahrroboter 70 das Hindernis 71 nicht mehr berührt, stellt die Rückstellfeder 76 den Schwenkhebel 74 zurück in seine ursprüngliche Nullstellung und somit den Detektor 75 in seine ursprüngliche Nullposition.
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Der Fahrroboter 70 ist mit einem Raupenantrieb 77 ausgerüstet. Ein Akku 78 sorgt für die erforderliche elektrische Energie. In einem Gehäuse 79 befindet sich eine Saugöffnung, in der eine Reinigungsbürste montiert sein kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Detektionseinrichtung
- 11
- Taster
- 12
- Schwenkmechanismus
- 13
- Detektor
- 14
- Schwenkhebel
- 15
- Lager
- 16
- Stößel
- 17
- Axialführung
- 18
- Lager
- 40
- Detektionseinrichtung
- 41
- Taster
- 42
- Schwenkmechanismus
- 43
- Detektor
- 44
- Schwenkhebel
- 45
- Kulisse
- 46
- Lager
- 70
- Fahrroboter
- 71
- Hindernis
- 72
- Taster
- 73
- Schwenkmechanismus
- 74
- Schwenkhebel
- 75
- Detektor
- 76
- Rückstellfeder
- 77
- Raupenantrieb
- 78
- Akku
- 79
- Gehäuse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015101085 A1 [0002]
