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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich generell auf eine automatische Reinigungsvorrichtung bzw. einen
Roboter-Staubsauger, auf ein automatisches Reinigungssystem und
auf ein Verfahren zu deren Steuerung; die Erfindung betrifft insbesondere eine
automatische Reinigungsvorrichtung, ein automatisches Reinigungssystem
und ein Verfahren zu deren Steuerung, wobei die betreffende Vorrichtung, das
betreffende System und das genannte Verfahren imstande sind, unabhängig zu
bestimmen, ob die geforderte Reinigungsarbeit in einem Arbeitsbereich abgeschlossen
ist, und die Reinigungsarbeit in dem Arbeitsbereich abschließt und danach
sich in einen anderen Bereich für
eine Reinigungsarbeit bewegt oder bereitsteht für einen weiteren Befehl.
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2. Hintergrund
der verwandten Technik
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Bei einer generellen konventionellen
automatischen Reinigungsvorrichtung bestimmt ein Anwender den generellen
Umriss eines zu reinigenden Arbeitsbereiches sowie einen effizienten
Antriebs- bzw. Fahrweg in dem Arbeitsbereich, um dies einer Steuereinheit
einzugeben, bevor die automatische Reinigungsvorrichtung in Betrieb
gesetzt wird, um den Arbeitsbereich zu reinigen. Wenn die automatische
Reinigungsvorrichtung die Fahrt längs des eingegebenen Fahrweges
beendet, ist daher auch die Reinigung des Arbeitsbereichs abgeschlossen.
Dieses Vorgehen bringt jedoch ein Problem insofern mit sich, als
ein Benutzer einen geänderten
Umriss des Arbeitsbereichs in die automatische Reinigungsvorrichtung
jeweils dann einzugeben hat, wenn irgendein Hindernis in den Bereich
eingeführt
ist oder wenn vorhandene Hindernisse eine Positionsänderung
erfahren.
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Um das obige Problem zu lösen, ist
ein Verfahren, durch das die automatische Reinigungsvorrichtung
längs des
Umrisses des Arbeitsbereiches fährt,
der von einer Wand oder einem Hindernis umgeben ist, unter Verwendung
eines Ultraschallsensors aufgebaut, der in einem Hauptkörper installiert ist,
um das Ausmaß des
Arbeitsbereiches zu bestimmen, und sodann plant die betreffende
Reinigungsvorrichtung einen Fahrweg für die in dem bestimmten Arbeitsbereich
vorzunehmende Reinigungsarbeit. Danach fährt die automatische Reinigungsvorrichtung
längs des
geplanten Fahrweges und beendet sodann die Reinigung des Arbeitsbereiches
durch Beendigung des Fahrens. Dieses Verfahren ist jedoch Problemen
ausgesetzt, wie der Forderung nach einer langen Zeit für die Reinigung,
und benötigt
folglich eine große
Batteriekapazität,
da die automatische Reinigungsvorrichtung längs des Umrisses des Arbeitsbereiches
zu fahren hat, um das Ausmaß des Arbeitsbereiches
zu bestimmen, ohne tatsächlich
die Reinigungsarbeit auszuführen.
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Überdies
kann der Benutzer bzw. Anwender nicht erkennen, wo die automatische
Reinigungsvorrichtung die Reinigungsarbeit beendet hat, und er kann
nicht annehmen, wann die automatische Reinigungsvorrichtung die
gesamte Reinigungsarbeit beenden wird, bis die Arbeit beendet ist.
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Demgemäß hat sich eine Forderung nach
einer automatischen Reinigungsvorrichtung ergeben, die imstande
ist, unabhängig
zu bestimmen, ob die Reinigungsarbeit in einem Arbeitsbereich abgeschlossen
ist, und die ferner den Benutzer über den Fortschritt der Reinigungsarbeit
während
der Arbeit unterrichtet.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht
darin, zumindest die obigen Probleme und/oder Nachteile zu lösen bzw.
zu beseitigen und eine automatische Reinigungsvorrichtung, ein automatisches
Reinigungssystem und ein Verfahren zu deren Steuerung bereitzustellen,
wobei die betreffende Vorrichtung, das genannte System und das genannte
Verfahren imstande sind, unabhängig
zu bestimmen, ob eine Reinigungsarbeit abgeschlossen ist, ohne dass
zuvor eine Information über
den Arbeitsbereich von einem Benutzer bzw. Anwender eingegeben wird.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, ein automatisches Reinigungssystem bereitzustellen,
welches imstande ist, den Benutzer über einen Reinigungsarbeitsfortschritt
während
der Ausführung
der Reinigungsarbeit durch die automatische Reinigungsvorrichtung
zu unterrichten.
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Die vorstehenden Aufgaben und Vorteile werden
durch Bereitstellen einer automatischen Reinigungsvorrichtung zur
Ausführung
einer Reinigungsarbeit gelöst
bzw. realisiert, und zwar durch drahtlose Kommunikation mit einer
externen Vorrichtung von bzw. zu der automatischen Reinigungsvorrichtung,
umfassend einen Hauptkörper,
der mit einer Saugeinheit zum Sammeln von Staub bzw. Schmutz auf
einem zu reinigenden Boden versehen ist; eine an dem Hauptkörper angeordnete
Antriebseinheit für den
Antrieb einer Vielzahl von Rädern;
eine nach oben gerichtete Kamera, die auf der Oberseite des Hauptkörpers angeordnet
ist zur Aufnahme von Bildern einer Decke senkrecht zu einer Fahrtrichtung der
automatischen Reinigungsvorrichtung; einen Hindernis-Detektiersensor,
der an der Vorderseite des Hauptkörpers angeordnet ist zur Ermittlung
jeglicher Hindernisse, die vor der automatischen Reinigungsvorrichtung
in der Fahrtrichtung positioniert sind; einen Speicher zur Speicherung
einer Positionsinformation der Hindernisse, die durch den Hindernis-Detektiersensor
ermittelt sind; und eine Steuereinheit zur Berechnung einer Positionsinformation der
Hin dernisse, um die berechnete Hindernis-Positionsinformation in
dem Speicher auf die Aufnahme eines Hindernis-Detektiersignals von
dem Hindernis-Detektiersensor zu speichern, um zu bestimmen, ob
die in dem Speicher gespeicherte Hindernis-Positionsinformation
eine geschlossene Kurve bildet, und um ferner die Antriebseinheit
für den
Antrieb der automatischen Reinigungsvorrichtung längs eines
bestimmten Antriebs- bzw. Fahrmusters anzutreiben, wobei die Steuereinheit
den Betrieb der Saugeinheit stillsetzt, wenn die Hindernis-Positionsinformation eine
geschlossene Kurve bildet.
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Hier wird die Hindernis-Positionsinformation in
Form einer Pixeleinheit der durch die nach oben gerichtete Kamera
aufgenommenen Bilder gespeichert.
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Die vorstehenden Aufgaben und Vorteile
der Erfindung werden ferner durch die Bereitstellung eines automatischen
Reinigungssystems gelöst
bzw. realisiert, umfassend: eine automatische Reinigungsvorrichtung
mit einem Hauptkörper,
der mit einer Saugeinheit zum Sammeln von Staub bzw. Schmutz auf
einem zu reinigenden Boden versehen ist, mit einer an dem Hauptkörper angeordneten
Antriebseinheit für
den Antrieb einer Vielzahl von Rädern,
mit einer nach oben gerichteten Kamera, die auf einer Oberseite
des Hauptkörpers
angeordnet ist zur Aufnahme von Bildern einer Decke senkrecht zu
einer Fahrtrichtung der automatischen Reinigungsvorrichtung, und
mit einem an der Vorderseite des Hauptkörpers angeordneten Hindernis-Detektiersensor
zur Ermittlung jeglicher Hindernisse, die vor der automatischen
Reinigungsvorrichtung in der Fahrtrichtung positioniert sind; und
eine Fernsteuereinheit zur drahtlosen Kommunikation mit der automatischen
Reinigungsvorrichtung, wobei die Fernsteuereinheit eine Positionsinformation
des Hindernisses speichert, das durch den Hindernis-Detektiersensor
ermittelt ist, und den Betrieb der Saugeinheit der automatischen Reinigungsvorrichtung
stillsetzt, wenn die gespeicherte Hindernis-Positionsinformation
eine geschlossene Kurve bildet.
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Vorzugsweise enthält die Fernsteuereinheit einen
Speicher zur Speicherung der Hindernis-Positionsinformation und
eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der durch die nach oben gerichtete
Kamera aufgenommenen Bilder.
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Hier zeigt die Anzeigeeinrichtung
die Hindernis-Positionsinformation durch eine Pixeleinheit mit einem
ersten Anzeigesymbol an, und sie zeigt den durch die automatische
Reinigungsvorrichtung gereinigten Bereich durch eine Pixeleinheit
mit einem zweiten Anzeigesymbol an, um diese Pixeleinheit von den
Pixeleinheiten zu unterscheiden, die die Hindernis-Positionsinformation
anzeigen.
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Ein Verfahren zur Steuerung einer
automatischen Reinigungsvorrichtung mit einem Hindernis-Detektiersensor
umfasst die Schritte: Bestimmen, ob der Hindernis-Detektiersensor
während
einer Reinigungsarbeit arbeitet; Speichern einer Positionsinformation über ein
Hindernis, wenn der Hindernis-Detektiersensor arbeitet; Bestimmen,
ob die gespeicherte Hindernis-Positionsinformation eine geschlossene
Kurve bildet; und Stillsetzen der Reinigungsarbeit, wenn die gespeicherte
Hindernis-Positionsinformation
die geschlossene Kurve bildet.
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Wie oben beschrieben, bestimmt bei
der automatischen Reinigungsvorrichtung, dem automatischen Reinigungssystem
und dem Verfahren zu deren Steuerung die Steuereinheit den Arbeitsbereich unter
Verwendung des Hindernis-Detektiersensors, so dass die automatische
Reinigungsvorrichtung und das automatische Reinigungssystem unabhängig bestimmen
können,
ob die Reinigungsarbeit abgeschlossen bzw. beendet ist.
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Bei dem automatischen Reinigungssystem gemäß der Erfindung
zeigt die Anzeigeeinrichtung der Fernsteuereinheit den durch die
automatische Reinigungsvorrichtung gereinigten Bereich an, so dass
der Benutzer ohne weiteres den Fortschritt der Reinigungsarbeit
erkennen kann.
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Zusätzliche Vorteile, Aufgaben
und Merkmale der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung
fortgesetzt, und zum Teil werden sie für Durchschnittsfachleute aus
der Überprüfung der
folgenden Ausführungen
ersichtlich werden, oder sie können
aus der praktischen Anwendung der Erfindung erlernt werden. Die
Aufgaben und Vorteile der Erfindung können realisiert und erzielt
werden, wie dies insbesondere in den beigefügten Patentansprüchen ausgeführt ist.
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme
auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen entsprechende
Bezugszeichen entsprechende Elemente bezeichnen. In den Zeichnungen
zeigen
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1 eine
Perspektivansicht, die eine automatische Reinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung
zeigt, von der eine obere Abdeckung weggenommen ist,
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2 ein
schematisches Blockdiagramm, welches ein automatisches Reinigungssystem
gemäß der Erfindung
veranschaulicht,
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3 eine
Draufsicht auf einen Arbeitsbereich zur Veranschaulichung der automatischen
Reinigungsvorrichtung, die mittels eines Hindernis-Detektiersensors
ein Hindernis ermittelt und längs
eines Fahrmusters fährt,
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4 ein
Blockdiagramm, in welchem eine Einzelheit der zentralen Steuereinheit
gemäß 2 gezeigt ist,
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5 eine
Ansicht, die eine Bildschirmaufnahme auf der in 4 gezeigten Anzeigevorrichtung zeigt,
wenn die automatische Reinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung die Reinigungsarbeit in
einem bestimmten Arbeitsbereich abschließt, und
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6 ein
Flussdiagramm, welches das Verfahren zur Steuerung der automatischen
Reinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung
veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend werden die bevorzugten Ausführungsformen der automatischen
Reinigungsvorrichtung, des automatischen Reinigungssystems und des
Verfahrens zu deren Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen detailliert beschrieben.
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Gemäß 1 und 2 umfasst
die automatische Reinigungsvorrichtung 10 einen Hauptkörper 11,
eine Fühl-
bzw. Sensoreinheit 12, eine Saugeinheit 16, eine
Ladebatterie 18, eine Antriebseinheit 20, eine
nach oben gerichtete Kamera 30, eine nach vorn gerichtete
Kamera 32, eine Steuereinheit 40, einen Speicher 41 und
eine Sender-/Empfängereinheit 43, die
eine Antenne 42 verwendet.
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Die Fühl- bzw. Sensoreinheit 12 umfasst
einen oder mehrere Hindernis-Detektiersensoren 14, die
um eine zylindrische Seitenwand des Hauptkörpers 11 in bestimmten
Intervallen zum Aussenden eines externen Signals und zum Empfang
eines reflektierten Signals von der Umgebung auf der Außenseite
des Körpers 11 angeordnet
sind, sowie einen Fahrdistanz-Detektiersensor 13 zur Messung
der durch die automatische Reinigungsvorrichtung 10 gefahrenen
Strecken.
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Der Hindernis-Detektiersensor 14 enthält eine
Vielzahl von Infrarotlichtelementen 14a zur Projektion
von Infrarotstrahlen sowie Lichtempfangselemente 14b für den Empfang
von Infrarotstrahlen, wobei die Elemente längs eines Außenumfangs
des Hindernis-Detektiersensors 14 senkrecht in Paaren gegliedert
angeordnet sind. In einem anderen Falle kann der Hindernis-Detektiersensor 14 einen
Ultraschallsensor aufnehmen, der imstande ist, ein Ultraschallsignal
zu projizieren und ein reflektiertes Ultraschallsignal zu empfangen.
Der Hindernis-Detektiersensor 14 kann
außerdem
zur Messung der Distanz zwischen der automatischen Reinigungsvorrichtung 10 und
einem Hindernis oder einer benachbarten Wand verwendet werden.
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Der Fahrdistanz-Detektiersensor 13 (2) kann einen Dreh-Detektiersensor zur
Ermittlung der Drehfrequenz von Rädern 21a, 21b, 22a und 22b aufnehmen,
die von Motoren 23, 24 angetrieben werden. Der
Dreh-Detektiersensor kann beispielsweise einen Codierer zur Ermittlung
der Drehfrequenz der Motoren 23, 24 aufnehmen.
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Die Saugeinheit 16 ist am
Hauptkörper 11 installiert,
um Staub bzw. Schmutz auf dem gegenüberliegenden zu reinigenden
Boden während
des Einsaugens von Luft zu sammeln. Die Saugeinheit 16 kann
nach bekannten Verfahren aufgebaut sein. Die Saugeinheit 16 kann
beispielsweise einen (nicht dargestellten) Saugmotor und eine Saugkammer
zum Sammeln der durch ein Saugloch oder ein Saugrohr eingesaugten
Luft, welches gegenüber
dem zu reinigenden Boden gebildet ist, durch Antrieb des Saugmotors
aufweisen.
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Die Ladebatterie 18 ist
an bzw. in dem Hauptkörper 11 installiert,
um Energie für
die Motoren der Antriebseinheit 20, für die Steuereinheit 40,
die Fühl-
bzw. Sensoreinheit 12, etc. zu liefern.
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Die Antriebseinheit 20 umfasst
zwei Räder 21a, 21b,
die auf beiden Seiten der Vorderseite des Hauptkörpers 11 angeordnet
sind, zwei Räder 22a, 22b,
die auf beiden Seiten der Hinter- bzw.
Rückseite des
Hauptkörpers 11 angeordnet
sind, und die Motoren 23, 24 für einen Drehantrieb der Hinterräder 22a, 22b sowie
einen Steuerriemen 25 zur Kraftübertragung der durch die Motoren 23, 24 für die Hinterräder 22a, 22b erzeugten
Kraft auf die Vorderräder 21a, 21b.
Die Antriebseinheit 20 steuert die Motoren 23, 24 unabhängig drehmäßig in einer
Vorwärts-
oder Rückwärtsrichtung
entsprechend Steuersignalen, die von der Steuereinheit 40 empfangen
werden. Die Antriebsrichtung der automatischen Reinigungsvorrichtung
bzw. des Roboters 10 kann dadurch bestimmt werden, dass
die Motoren 23,
24 so gesteuert werden, dass sie
unterschiedliche Drehfrequenzen besitzen.
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Die nach vorn gerichtete Kamera 32 ist
an dem Hauptkörper 11 installiert,
um vordere Bilder in einer Vorwärtsrichtung
aufzunehmen und die aufgenommenen Bilder an die Steuereinheit 40 abzugeben.
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Die nach oben gerichtete Kamera 30 ist
an bzw. auf dem Hauptkörper 11 so
angeordnet, dass sie imstande ist, Bilder einer Decke aufzunehmen, die
in einer Aufwärtsrichtung
angeordnet ist, und die aufgenommenen Bilder an die Steuereinheit 40 abzugeben.
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Die Sender-/Empfängereinheit 43 sendet Daten über eine
Antenne 42 und überträgt ein durch die
Antenne 42 empfangenes Signal zu der Steuereinheit 40 hin.
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Die Steuereinheit 40 verarbeitet
durch die Sender-/Empfängereinheit 43 empfangene
Signale. In dem Fall, dass der Hauptkörper 11 ferner eine
Tasteneingabevorrichtung (nicht dargestellt) mit einer Vielzahl
von Tasten aufweist, so dass ein Benutzer die Tasten betätigen kann,
um Operations- bzw. Bedienungsfunktionen festzulegen, kann die Steuereinheit 40 ein
eingegebenes Tastensignal von der Tasteneingabevorrichtung verarbeiten.
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Die Steuereinheit 40 steuert
die automatische Reinigungsvorrichtung 10, damit die Saugeinheit 16 eine
Reinigungsarbeit ausführt,
und speichert eine Information bezüglich des gereinigten Bereiches im
Speicher 41. Die Steuereinheit 40 bestimmt außerdem,
ob irgendein Hindernis im Fahrweg der automatischen Reinigungsvorrichtung 10 existiert,
und zwar anhand eines Detektiersignals, welches von dem Hindernis-Detektiersensor 14 eingegeben
wird, während
die automatische Reinigungsvorrichtung 10 fährt, und
sie berechnet eine Distanz von der automatischen Reinigungsvorrichtung
zu dem Hindernis, wo dieses ermittelt wird. Danach speichert die
Steuereinheit 40 die Positionsinformation des Hindernisses
im Speicher 41. Die Steuereinheit 40 steuert sodann
die Antriebseinheit 20, um die Antriebsrichtung der automatischen
Reinigungsvorrichtung 10 entsprechend einem bestimmten
Antriebs- bzw. Fahrmuster zu ändern
und setzt dann die Fahrt der automatischen Reinigungsvorrichtung 10 fort,
um die Reinigungsarbeit auszuführen.
Wenn ein weiteres Hindernis ermittelt wird während die automatische Reinigungsvorrichtung 10 angetrieben
wird bzw. fährt, dann
berechnet die Steuereinheit 40 die Positionsinformation
des Hindernisses und speichert erneut die berechnete Information
im Speicher 41.
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Anschließend bestimmt die Steuereinheit 40, ob
die gespeicherte Hindernis-Positionsinformation eine geschlossene
Kurve bildet. Wenn die gespeicherte Hindernis-Positionsinformation
als auch eine geschlossene Kurve gebildet berechnet wird, bestimmt
die Steuereinheit 40, ob der gesamte Bereich innerhalb
der geschlossenen Kurve vollständig
gereinigt ist. Wenn die Reinigungsoperation abgeschlossen ist, stoppt
die Steuereinheit 40 den Betrieb der Saugeinheit 16 und
beendet die Reinigungsarbeit.
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Verschiedene bekannte Verfahren können angenommen
bzw. übernommen
werden, um zu bestimmen, ob die gespeicherte Hindernis-Positionsinformation
eine geschlossene Kurve bildet. In dem Fall, dass das Bild in eine
Vielzahl von Pixeln aufgeteilt wird und die Hindernis-Positionsinformation
als Positionsinformation von spezifischen Pixeln gespeichert ist,
kann beispielsweise ein Verfahren angenommen werden, welches bestimmt,
ob Pixel entsprechend der Hindernis-Positionsinformation kontinuierlich
miteinander verbunden sind.
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Ein Antriebs- bzw. Fahrmuster der
automatischen Reinigungsvorrichtung kann durch einen Benutzer beliebig
gewählt
werden, um für
die gewünschte
spezifische Reinigungsarbeit am effektivsten zu sein; das betreffende
Muster kann beispiels weise ein Seite-an-Seite-Muster sein, wie dies
in 3 veranschaulicht
ist.
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Nachstehend wird die Arbeitsweise
der Steuereinheit 40, die unter Heranziehung des Hindernis-Detektiersensors
bestimmt, ob die Reinigungsarbeit abgeschlossen ist, unter Bezugnahme
auf ein Beispiel eines Arbeitsbereiches beschrieben, der eine rechteckige
Form besitzt, die von Wänden
umgeben ist, wie dies in 3 gezeigt
ist. Hier ist das Antriebs- bzw. Fahrmuster der automatischen Reinigungsvorrichtung
ein Seite-an-Seite-Muster.
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Die automatische Reinigungsvorrichtung 10 betreibt
die Saugeinheit 16 und bewegt sich dann aus dem Standby-Zustand
S in der Vorwärtsrichtung
auf den Empfang eines Arbeitsbefehlssignals von der Tasteneingabevorrichtung
oder drahtlos von außen her.
Alternativ kann die Reinigungsarbeit durch einen zeitlichen Ablauf
gesteuert werden, um Reinigungsoperationen automatisch auszuführen, falls
die zu reinigende Fläche
während
einer bestimmten Zeitspanne nicht gereinigt worden ist. Auf die
Ermittlung der rechten Wand 91 während des Antriebs bzw. Fahrens
der automatischen Reinigungsvorrichtung 10 überträgt der Hindernis-Detektiersensor 14 ein
Hindernis-Detektiersignal zur Steuereinheit 40. Auf den Empfang
des Hindernis-Detektiersignals hin berechnet die Steuereinheit 40 eine
Distanz von der automatischen Reinigungsvorrichtung 10 zu
dem Hindernis und speichert die Position des Hindernisses im Speicher 41.
Danach dreht sich die automatische Reinigungsvorrichtung 10 um
90° und
bewegt sich um eine bestimmte Strecke im wesentlichen entsprechend
der Breite eines Saugloches oder eines Saugrohres der Saugeinheit 16.
Die automatische Reinigungsvorrichtung 10 dreht sich erneut
um 90° in
derselben Richtung wie bei der vorherigen Drehung, um in Gegenrichtung
zur vorherigen Fahrtrichtung umzukehren und bestimmt, ob irgendein
Hindernis vor der automatischen Reinigungsvorrichtung 10 vorhanden ist.
Wenn kein Hindernis vorn vorhanden ist, fährt die automatische Reinigungsvorrichtung
10 gerade
nach vorn oder in Übereinstimmung
mit den von der Steuereinheit 40 empfangenen bestimmten
Befehlen. Die automatische Reinigungsvorrichtung 10 dreht
sich jedoch um 180° und
fährt in
der Rückwärtsrichtung,
um die Reinigungsarbeit fortzusetzen, wenn ein Hindernis, wie eine
Wand 91, vorhanden ist, wie dies auf der rechten Seite
bei der Ausführungsform
in 3 gezeigt ist. Auf
die Ermittlung der linken Seitenwand 92 hin überträgt der Hindernis-Detektiersensor 14 erneut
ein Signal zur Steuereinheit 40, während die automatische Reinigungsvorrichtung 10 in
der Rückwärtsrichtung
fährt.
Die Steuereinheit 40 berechnet dann die Distanz von der
automatischen Reinigungsvorrichtung 10 zu dem Hindernis,
das hier die linke Wand 92 ist, und speichert die Positionsinformation des
Hindernisses im Speicher 41. Danach dreht sich die automatische
Reinigungsvorrichtung 10 um 90° nach
rechts oder im Uhrzeigersinn und bewegt sich über die Distanz entsprechend
der Breite eines Saugloches oder eines Saugrohres der Saugeinheit 16,
und dann erfolgt erneut eine Drehung in derselben Richtung wie bei
der vorherigen Drehung um 90°,
um entgegengesetzt zur vorherigen Antriebsrichtung bzw. Fahrtrichtung
umzukehren, und dann wird bestimmt, ob irgendein Hindernis vor der
automatischen Reinigungsvorrichtung 10 existiert. Die automatische
Reinigungsvorrichtung 10 fährt gerade nach vorn, wenn
kein Hindernis vorn vorhanden ist, wobei die automatische Reinigungsvorrichtung 10 sich
jedoch um 180° dreht
und in die Rückwärtsrichtung
fährt,
wenn ein Hindernis, wie die Wand 92, vorhanden ist. Hier
speichert die Steuereinheit 40, wenn sie die Antriebseinheit 20 steuert,
um die obige Operation zu wiederholen, wenn jeweils ein Hindernis
ermittelt ist, die Positionsinformation des Hindernisses, und sie
bestimmt, ob die gespeicherte Hindernis-Positionsinformation eine
geschlossene Kurve bildet.
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Wenn bezüglich der Hindernis-Positionsinformation
bestimmt wird, dass sie nicht die geschlossene Kurve bildet, dann
steuert die Steuereinheit 40 die Antriebseinheit 20 so,
dass die Ausführung
der Reinigungsarbeit fortgesetzt wird. Wenn indessen die Hindernis-Positionsinformation
die geschlossene Kurve bildet, dann bestimmt die Steuereinheit,
ob die Reinigungsarbeit für
den gesamten Bereich innerhalb der geschlossenen Kurve abgeschlossen
ist. Wenn dort irgendein Bereich vorhanden ist, der innerhalb der
geschlossenen Kurve nicht gereinigt worden ist, bewegt sich die
automatische Reinigungsvorrichtung 10 zu dem betreffenden
Bereich, um die Reinigungsarbeit auszuführen. Danach setzt die Steuereinheit 40 den
Betrieb der Saugeinheit 16 still, um die Reinigungsarbeit
zu beenden, wenn die Reinigungsarbeit für den gesamten Bereich innerhalb
geschlossener Kurve geschlossen ist. Die automatische Reinigungsvorrichtung 10 bewegt
sich folglich in einen anderen Raum zur Ausführung einer Reinigungsarbeit,
oder sie kehrt in den Standby-Zustand S entsprechend dem passenden
Befehl zurück.
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Die Arbeitsweise der automatischen
Reinigungsvorrichtung ist anhand des Verfahrens beispielhaft beschrieben
worden, nach dem die Steuereinheit 40 direkt verarbeitet,
um den Arbeitsbereich zu erkennen und um zu bestimmen, wann die
Reinigungsarbeit abgeschlossen worden ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung ist ein automatisches Reinigungssystem geschaffen, welches
Daten in Bezug auf einen Arbeitsbereich extern verarbeiten kann,
um einen Anwender bzw. Benutzer über
den Arbeitsbereich und über
den Fortschritt der Reinigungsarbeit zu informieren, damit die Arbeitslast
reduziert wird, die erforderlich ist, um den Abschluss der Reinigungsarbeit
bezüglich
des Arbeitsbereiches durch die automatische Reinigungsvorrichtung 10 zu
erkennen.
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Zu diesem Zweck ist die automatische
Reinigungsvorrichtung 10 so konfiguriert bzw. aufgebaut, dass
sie die aufgenommene Bildinformation und die Hindernis-Detektiersignalinformation
drahtlos nach außen
sendet und ferner auf ein von einer externen Befehlsquelle her empfangenes
Steuersignal hin arbeitet. Eine Fernsteuereinrichtung 60 ist
so konfiguriert bzw. aufgebaut, dass sie den Antrieb bzw, das Fahren
der automatischen Reinigungsvorrichtung 10 drahtlos steuert.
Die Fernsteuereinrichtung 60 umfasst eine Funkübertragungseinheit 63 und
eine zentrale Steuereinheit 70, wie dies in 2 gezeigt ist.
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Die Funkübertragungseinheit 63 verarbeitet ein
Funksignal von der automatischen Reinigungsvorrichtung 10,
um das verarbeitete Signal über
eine Leitungsverbindung zu der zentralen Steuereinheit 70 zu übertragen,
und sie überträgt drahtlos
ein von der zentralen Steuereinheit 70 empfangenes Signal über eine
Antenne 62 zu der automatischen Reinigungsvorrichtung 10 hin.
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Die zentrale Steuereinheit 70 kann
eine konventionelle Computerkonfiguration aufweisen, von der ein
Beispiel in 4 gezeigt
ist. Gemäß 4 umfasst die zentrale Steuereinheit 70 eine
CPU 71, einen ROM-Speicher 72, einen RAM-Speicher 73, eine
Anzeigevorrichtung 74, eine Eingabevorrichtung 75,
einen Speicher 76 und eine Kommunikationsvorrichtung 77.
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Der Speicher 76 ist mit
einem Treiber 76a für die
automatische Reinigungsvorrichtung versehen, um die betreffende
automatische Reinigungsvorrichtung 10 zu steuern und Signale
von der automatischen Reinigungsvorrichtung 10 zu verarbeiten.
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Auf den Betrieb hin stellt der Treiber 76a für die automatische
Reinigungsvorrichtung dem Benutzer ein Menü in der Anzeigevorrichtung 74 zur
Verfügung
zur Festlegung der Steuerung der automatischen Reinigungsvorrichtung 10,
und der betreffende Treiber verarbeitet einen Menüposten,
der durch den Benutzer ausgewählt
ist, um ihn durch die automatische Reinigungsvorrichtung 10 auszuführen. Vorzugsweise
kann das Menü einen
Befehl für
den Beginn einer Reinigungsarbeit und einen Überwachungs-Arbeitsbefehl als
primäre
Klassifikationen enthalten. Das Menü kann ferner Sub-Auswahlmenüs bereitstellen, wie
eine Zielbereichs-Auswahlliste und Verfahren zur Reinigung für jede primäre Klassifikation.
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Der Treiber 76a für die automatische
Reinigungsvorrichtung verwendet das empfangene obere Bild und Markierungen,
die an der Decke angezeigt sind, als gespeicherte Information zur
Erkennung der gegenwärtigen
Position der automatischen Reinigungsvorrichtung 10 und
speichert den Antriebs- bzw. Fahrweg, wodurch die automatische Reinigungsvorrichtung 10 mit
der betriebenen Saugeinheit 16 geleitet wird, als den gereinigten
Bereich in dem Speicher 76.
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Wenn der Hindernis-Detektiersensor 14 ein Hindernis
ermittelt, währenddessen
die automatische Reinigungsvorrichtung 10 zu dem zu reinigenden
Bereich fährt, überträgt die Steuereinheit 40 ein
Hindernis-Detektiersignal über
die Sender-/Empfängereinheit 43 zu
der Fernsteuereinheit 60 hin. Auf den Empfang des Hindernis-Detektiersignals
hin berechnet der Treiber 76a für die automatische Reinigungsvorrichtung
(4) die Distanz von
der automatischen Reinigungsvorrichtung 10 zu dem Hindernis
und speichert die Positionsinformation des Hindernisses in dem Speicher 76.
Infolgedessen bestimmt der Treiber 76a für die automatische
Reinigungsvorrichtung, ob die gespeicherte Hindernis-Positionsinformation
eine geschlossene Kurve bildet, und steuert die Antriebseinheit 20 so,
dass der Antriebs- bzw. Fahrweg des Roboters 10 so geändert wird,
dass die Reinigungsarbeit fortgesetzt wird, wenn die gespeicherte
Hindernis-Positionsinformation keine geschlossene Kurve bildet.
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Es wird bevorzugt, dass die automatische Reinigungsvorrichtung 10 die
Position des Hindernisses und die Position, wo die Reinigung abgeschlossen
ist, auf der Anzeigevorrichtung 74 anzeigt, um dem Benutzer
bzw. Anwender die Hindernis-Positionen und die Positionen oder den
Bereich anzuzeigen, in welchem die Reinigung abgeschlossen worden
ist. 5 zeigt ein Beispiel
der obigen Information, die auf der Anzeigevorrichtung 74 angezeigt
wird.
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Nunmehr sei auf 5 Bezug genommen, gemäß der das durch die nach oben
gerichtete Kamera aufgenommene obere Bild auf der Anzeigevorrichtung 74 als
Hintergrund angezeigt wird; auf bzw. in der betreffenden Anzeigevorrichtung
ist das obere Bild in eine Vielzahl von Pixeln aufgeteilt, wie dies veranschaulicht
ist. Wenn ein Hindernis ermittelt wird, berechnet der Treiber 76a der
automatischen Reinigungsvorrichtung die Position des Hindernisses und
zeigt die Position des Hindernisses durch Ändern der Farben der Pixel
auf der Anzeigevorrichtung 74 entsprechend der berechneten
Hindernis-Position in einer bestimmten Farbe an. Ferner berechnet
der Treiber 76a der automatischen Reinigungsvorrichtung
Positionen des Bereiches, den die automatische Reinigungsvorrichtung 10 durchfahren
hat, während die
Reinigungsoperation ausgeführt
worden ist, und zeigt die Position des gereinigten Bereiches durch Ändern der
Farben der Pixel auf der Anzeigevorrichtung 74 entsprechend
der berechneten sauberen Bereichsposition in einer bestimmten Farbe
an. Hier werden die Positionen des Hindernisses 95 und
des gereinigten Bereichs 96 in unterschiedlichen bestimmten
Farben angezeigt. So kann die Position des Hindernisses 95 beispielsweise
Rot angezeigt werden, während
die Position des gereinigten Bereichs 96 Blau angezeigt
werden kann.
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Der Treiber 76a der automatischen
Reinigungsvorrichtung bestimmt, ob die das Hindernis darstellenden
Pixel 95 eine geschlossene Kurve bilden, wenn der betreffende
Treiber 76a jeweils die Position des Hindernisses 95 auf
der Anzeigevorrichtung 74 durch eine Pixeleinheit anzeigt.
Wenn die Pixel 95 für
das Hindernis eine geschlossene Kurve bilden, dann bestätigt der
Treiber 76a für
die automatische Reinigungsvorrichtung auch, ob die Reinigung des
gesamten Bereichs innerhalb der geschlossenen Kurve abgeschlossen
ist. Falls irgendein Bereich innerhalb der geschlossenen Kurve vorhanden
ist, der noch nicht gereinigt worden ist, dann bewegt der Treiber 76a für die automatische
Reinigungsvorrichtung somit die betreffende Reinigungsvorrichtung 10 zu dem
betreffenden Bereich, um die Reinigungsarbeit abzuschließen. Danach
steuert der Treiber 76a für die automatische Reinigungsvorrichtung
die betreffende automatische Reinigungsvorrichtung 10,
um diese in einen anderen Bereich oder in den Standby-Zustand an
einer bestimmten Position zu bewegen, und zwar auf den nächsten empfangenen
Befehl von der zentralen Steuereinheit bzw. CCU-Einheit 70. 5 zeigt, dass die das Hindernis
darstellenden Pixel 95 eine geschlossene Kurve bilden und
dass sämtliche
Pixel 96 innerhalb der geschlossenen Kurve die sauberen
Bereiche darstellen, womit man ersehen kann, dass die Reinigung
des Arbeitsbereiches abgeschlossen ist.
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Die Steuereinheit 40 der
automatischen Reinigungsvorrichtung 10 steuert die Antriebseinheit 20 auf
eine Steuerinformation hin, die von dem Treiber 76a für die automatische
Reinigungsvorrichtung über die
Funkübertragungseinheit 63 erhalten
wird. Damit kann die Arbeitslast zur Bestimmung, ob die Reinigungsarbeit
des Arbeitsbereiches abgeschlossen ist, unter Heranziehung der Hindernis-Positionsinformation
reduziert werden. Die Steuereinheit 40 überträgt ferner die durch den Hindernis-Detektiersensor 14 ermittelte
Hindernis-Information über
die Funkübertragungseinheit 63 zu
der zentralen Steuereinheit 70 hin, während die automatische Reinigungsvorrichtung 10 fährt.
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Nachstehend wird unter Bezugnahme
auf 6 ein Verfahren
zur Steuerung der automatischen Reinigungsvorrichtung 10 durch
die Steuereinheit 40 im einzelnen beschrieben, die den
Hindernis-Detektiersensor verwendet, um zu bestimmen, ob die Reinigungsarbeit
für einen
Arbeitsbereich abgeschlossen ist.
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Zunächst entscheidet die Steuereinheit 40, ob
ein Arbeitsbefehl empfangen worden ist, S110.
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Wenn der Arbeitsbefehl empfangen
ist, beginnt die Steuereinheit 40, die Reinigungsarbeit durch
Inbetriebsetzung der Saugeinheit 16 auszuführen und
steuert die Antriebseinheit 20, um eine gerade Bewegung
in der Vorwärtsrichtung
auszuführen, S120.
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Die Steuereinheit 40 bestimmt
dann, ob ein Hindernis-Detektiersignal von dem Hindernis-Detektiersensor
empfangen ist, während
die automatische Reinigungsvorrichtung unter Ausführung der
Reinigungsarbeit fährt,
S130.
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Auf den Empfang des Hindernis-Detektiersignals
hin berechnet die Steuereinheit 40 die Distanz von der
automatischen Reinigungsvorrichtung 10 zu dem Hindernis
und speichert die Positionsinformation des Hindernisses in dem Speicher,
S140.
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Danach bestimmt die Steuereinheit 40,
ob die Positionsinformation des Hindernisses, die im Speicher gespeichert
ist, eine geschlossene Kurve bildet, S150.
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Wenn die gespeicherte Hindernis-Positionsinformation
nicht angibt, dass eine geschlossene Kurve gebildet ist, steuert
die Steuereinheit 40 die Antriebseinheit 20, um
die Antriebs- bzw.
Fahrtrichtung der automatischen Reinigungsvorrichtung 10 zu ändern, S160.
Hier hängt
der Grad der Änderung
der Antriebsrichtung von dem Antriebsmuster ab, das vom Benutzer
beliebig gewählt
werden kann. Wenn beispielsweise das Antriebsmuster ein Zickzack- oder
Vorwärts-
und -Rückwärts-Muster ist, dann
führt die
automatische Reinigungsvorrichtung 10 eine Drehung um 90° aus und
fährt gerade über eine
bestimmte Strecke, wobei die automatische Reinigungsvorrichtung 10 eine
Drehung um 90° in
einer entgegengesetzten Richtung zur ursprünglichen Fahrtrichtung ausführt, um
entgegengerichtet zur vorherigen Fahrtrichtung zu fahren. Wenn in
der Fahrtrichtung ein Hindernis ermittelt wird, führt die automatische
Reinigungsvorrichtung 10 eine Drehung um 180° aus, um
in der Rückwärtsrichtung
zu fahren, und zwar entgegengerich tet zur vorherigen Fahrtrichtung.
Vorzugsweise kann der bestimmte Abstand zwischen den Vorwärts- und
-Rückwärtssegmenten,
die von der automatischen Reinigungsvorrichtung 10 gefahren
werden, eingeschränkter
bzw. enger sein als die Länge
des Saugbereiches der Saugeinheit.
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Die Steuereinheit 40 steuert
die automatische Reinigungsvorrichtung 10 an, um die Fahrtrichtung
zu ändern
und die Reinigungsarbeit auszuführen,
und kehrt zum Schritt 5130 zurück,
um zu bestimmen, ob ein Hindernis-Detektiersignal von dem Hindernis-Detektiersensor
empfangen wird. Wenn ein Hindernis vor der automatischen Reinigungsvorrichtung
in der Fahrtrichtung ermittelt wird, wird die Positionsinformation
des Hindernisses in dem Speicher gespeichert, S140.
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Wenn die beim Schritt S140 gespeicherte Hindernis-Positionsinformation
eine geschlossene Kurve bildet, dann bestimmt die Steuereinheit
nach erfolgter Bestimmung beim Entscheidungsschritt S150, ob die
Reinigungsarbeit bezüglich
des gesamten Bereiches innerhalb der geschlossenen Kurve abgeschlossen
ist, S170. Wenn dort irgendein ungereinigter Bereich innerhalb der
geschlossenen Kurve vorhanden ist, steuert die Steuereinheit 40 die
Antriebseinheit so, dass die automatische Reinigungsvorrichtung
zu dem ungereinigten Bereich hin bewegt wird, um die Reinigungsarbeit
auszuführen,
S180.
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Anschließend setzt die Steuereinheit 40 den Betrieb
der Saugeinheit still, wenn die Steuereinheit 40 bestimmt,
dass die Reinigungsarbeit innerhalb der geschlossenen Kurve abgeschlossen
ist, S190.
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Die Steuereinheit 40 steuert
dann die Antriebseinheit so, dass sich die automatische Reinigungsvorrichtung
auf einen weiteren Befehl hin zu einer bestimmten Position hin bewegt
und stillsteht, wenn die Steuereinheit keinen weiteren unmittelbaren
Befehl empfängt.
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Wie oben beschrieben, kann die automatische
Reinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung eine
Reinigungsarbeit dadurch ausführen,
dass unabhängig
der Arbeitsbereich bestimmt wird, ohne dass eine vorherige Eingabe
einer Information über den
Arbeitsbereich erforderlich ist, und sie kann ferner die Reinigungsarbeit
stillsetzen, wenn die Arbeit abgeschlossen ist. Überdies kann der Benutzer bzw. Anwender
mit dem automatischen Reinigungssystem gemäß der Erfindung den Fortschritt
der Reinigungsarbeit erkennen, da die automatische Reinigungsvorrichtung
unverwechselbar gereinigte Bereiche und ungereinigte Bereiche auf
der Anzeigevorrichtung anzeigen kann. Wenn die automatische Reinigungsvorrichtung
die Reinigungsarbeit für
denselben bzw. in demselben Bereich wiederholt, kann daher eine
Zeit für
den Abschluss der Reinigungsarbeit approximiert werden. Die automatische
Reinigungsvorrichtung braucht ferner nicht längs der Außenlinie des Arbeitsbereiches
entlang zu fahren, bevor die Reinigungsarbeit beginnt, wodurch die
Zeitspanne verringert ist, die für
die Reinigungsarbeit aufgewandt wird, und wodurch ferner der Verbrauch
der geladenen Batterie verringert ist.
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Während
die Erfindung unter Bezugnahme auf gewisse bevorzugte Ausführungsformen
veranschaulicht und beschrieben worden ist, dürfte für Durchschnittsfachleute verständlich sein,
dass verschiedene Änderungen
in der Form und in den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne
dass vom Umfang und der Wesensart der Erfindung abgewichen wird,
wie sie durch die beigefügten
Patentansprüche
bestimmt sind.