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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein automatisches Reinigungssystem bzw. Roboter-Reinigungssystem,
umfassend eine Roboter-Reinigungsvorrichtung mit einer aufladbaren
Batterie und einer externen Wiederaufladevorrichtung; sie betrifft
insbesondere ein Roboter-Reinigungssystem, welches imstande ist,
eine externe Wiederaufladevorrichtung, die in einem durch eine Kamera
nicht ermittelbaren Bereich angeordnet ist, zu ermitteln und an
dieser anzudocken bzw. anzukoppeln, sowie ein Andock- bzw. Ankopplungsverfahren
eines solchen Systems.
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Hintergrund
der Erfindung
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Generell betrifft eine "Roboter-Reinigungsvorrichtung" eine Vorrichtung,
die sich in einem bestimmten Arbeitsbereich automatisch bewegt,
ohne eine Bedienung seitens einer Bedienperson zu erfordern; die
betreffende Vorrichtung führt
ihr zugewiesene Aufgaben bzw. Jobs, wie eine Reinigungsaufgabe aus,
gemäß der Staub
oder Fremdstoffe vom Boden aufgesaugt werden, oder sie führt einen
Sicherheitsjob aus, gemäß dem im
bzw. zu Haus Türen,
Fenster oder Gasventile überprüft werden.
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Die Roboter-Reinigungsvorrichtung
bestimmt durch einen Sensor den Abstand zu einem Hindernis im Haus
oder Büro,
beispielsweise den Abstand zu einem Möbel, einem Bürogerät, einer
Wand, etc., und sie führt
ihr zugewiesene Aufgaben während
des Fahrens auf einer Bahn aus, längs der sie aufgrund der ermittelten
Information nicht mit den Hindernissen kollidieren würde.
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Im Allgemeinen ist die Roboter-Reinigungsvorrichtung
mit einer Batterie versehen, die die notwendige Leistung für den Antrieb
liefert, und üblicherweise
wird für
diesen Zweck eine wiederaufladbare Batterie verwendet. Die Roboter-Reinigungsvorrichtung
bildet zusammen mit einer externen Wiederaufladevorrichtung ein
System, so dass die Batterie erforderlichenfalls wieder aufgeladen
werden kann.
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Um die Roboter-Reinigungsvorrichtung zwecks
Wiederaufladung zur externen Wiederaufladevorrichtung zurückzuführen, ist
es erforderlich, dass die Roboter-Reinigungsvorrichtung weiß, wo sich
die externe Wiederaufladevorrichtung befindet.
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In konventioneller Weise sendet die
externe Wiederaufladevorrichtung zur Bestimmung des Standortes,
an dem sich die betreffende externe Wiederaufladevorrichtung befindet,
ein Hochfrequenzsignal aus, und die Roboter-Reinigungsvorrichtung empfängt das
Hochfrequenzsignal von der externen Wiederaufladevorrichtung und
findet so den Standort der externen Wiederaufladevorrichtung entsprechend
dem Pegel des empfangenen Hochfrequenzsignals.
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Entsprechend dem obigen Verfahren,
gemäß dem der
Standort der externen Wiederaufladevorrichtung auf der Grundlage
des Pegels des ermittelten Hochfrequenzsignals gefunden wird, ist
jedoch die Bestimmung des Standortes der externen Wiederaufladevorrichtung
zuweilen ungenau, wenn der Pegel des Hochfrequenzsignals durch äußere Faktoren,
wie reflektierende Wellen, Interferenzen bzw. Störungen oder dergleichen variiert.
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Sogar nach Ermittlung des exakten
Standortes der externen Wiederaufladevorrichtung können der
Strom- bzw. Spannungsversorgungsanschluss der externen Wiederaufladevorrichtung
und der Wiederaufladeanschluss der Roboter-Reinigungsvorrichtung
unpassend verbunden werden.
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In einem Versuch, die obigen Probleme
des Standes der Technik zu überwinden,
hat die Anmelderin in der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2002-0066742
(KR10-2002-0066742), eingereicht am 31.10.2002 ein "Roboter-Reinigungssystem
mit einer externen Wiederaufladevorrichtung sowie ein Andockverfahren
zum Andocken der Roboter-Reinigungsvorrichtung an der externen Wiederaufladevorrichtung" offenbart; dieses
Roboter-Reinigungssystem ermöglicht
der Roboter-Reinigungsvorrichtung, den exakten Standort der externen
Wiederaufladevorrichtung zu bestimmen und an der externen Wiederaufladevorrichtung
anzudocken.
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Gemäß der koreanischen Patentanmeldung KR10-2002-0066742
bestimmt die Roboter-Reinigungsvorrichtung den Standort der externen
Wiederaufladevorrichtung unter Verwendung einer oberen Kamera und
einer Standorterkennungsmarkierung an einer Decke. Das Andocken
bzw. die Ankopplung an der externen Wiederaufladevorrichtung erfolgt stets
genau, da der Prozess bzw. das Verfahren unter Heranziehung eines
Signals von einem Stoßfänger bzw.
Puffer und eines Kontaktsignals zwischen dem Wiederaufladeanschluss
und dem Spannungsversorgungsanschluss gesteuert wird.
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Das Roboter-Reinigungssystem gemäß der koreanischen
Patentanmeldung KR10-2002-0066742 weist jedoch eine Beschränkung hinsichtlich
des Installationsraumes der externen Wiederaufladevorrichtung auf.
Dies bedeutet, dass die externe Wiederaufladevorrichtung lediglich innerhalb
des Bereiches gebildet bzw. aufgestellt wird, der durch die obere
Kamera der Roboter-Reinigungsvorrichtung erkennbar ist. Demgemäß kann das
Roboter-Reinigungssystem
in dem Bereich nicht effizient genutzt werden, der größer ist
als der durch die obere Kamera ermittelbare bzw. feststellbare Bereich.
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Daher ist ein Bedürfnis nach einem Roboter-Reinigungssystem
und einem Andockverfahren eines solchen Systems festgestellt worden,
das der Roboter-Reinigungsvorrichtung ermöglicht, den Standort der externen
Wiederaufladevorrichtung sogar außerhalb des durch die obere
Kamera feststellbaren bzw. erkennbaren Bereiches zu ermitteln und an
der externen Wiederaufladevorrichtung genau anzudocken.
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Demgemäß besteht eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung darin, ein Roboter-Reinigungssystem mit einer
externen Wiederaufladevorrichtung bereitzustellen, wobei das betreffende
System imstande ist, den Standort bzw. die Lage der externen Wiederaufladevorrichtung
sogar dann genau zu ermitteln, wenn die betreffende externe Wiederaufladevorrichtung
sich außerhalb
des Bereiches befindet, in welchem die Standort- bzw. Lageerkennungsmarkierung
durch eine obere Kamera ermittelbar ist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, ein Ankopplungs- bzw. Andockverfahren für die Roboter-Reinigungsvorrichtung
und die externe Wiederaufladevorrichtung bereitzustellen, um der
Roboter-Reinigungsvorrichtung zu ermöglichen, an der externen Wiederaufladevorrichtung
sogar dann genau anzukoppeln bzw. anzudocken, wenn die externe Wiederaufladevorrichtung außerhalb
des durch die obere Kamera erkennbaren Bereiches positioniert ist.
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Die obige Aufgabe wird durch ein
automatisches bzw. Roboter-Reinigungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung gelöst,
umfassend eine externe Wiederaufladevorrichtung mit einem Strom- bzw. Spannungsversorgungsanschluss,
der mit einem Netzanschluss bzw. einer Spannungsversorgungsvorrichtung
verbunden ist, eine Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung,
die an der externen Wiederaufladevorrichtung gebildet ist, eine Roboter-Reinigungsvorrichtung,
die einen Erkennungsmarkierungs-Sensor aufweist, der die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung
ermittelt, und eine wiederaufladbare Batterie.
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Die Roboter-Reinigungsvorrichtung
koppelt bzw. dockt automatisch an dem Spannungsversorgungsanschluss
an, um die wiederaufladbare Batterie nachzuladen bzw. wieder aufzuladen.
In der externen Wiederaufladevorrichtung ist eine Spannungsversorgungsanschluss-Steuereinheit
installiert, um Leistung bzw. Energie lediglich während des
Wiederaufladens der Roboter-Reinigungsvorrichtung
zu liefern.
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Die Strom- bzw. Spannungsversorgungs-Steuereinheit
enthält
ein Spannungsversorgungsanschluss-Tragteil, ein mit einem Ende an
dem Spannungsversorgungsanschluss-Tragteil angebrachtes federndes
bzw. elastisches Glied, welches mit dem anderen Ende mit dem Spannungsversorgungsanschluss
verbunden ist, und zwar zum federnden Tragen des Spannungsversorgungsanschlusses;
zwischen dem Spannungsversorgungsanschluss und dem Spannungsversorgungsanschluss-Tragteil
bzw. -glied ist ein Mikroschalter angeordnet, der entsprechend einer
Positionsänderung des
Spannungsversorgungsanschlusses arbeitet.
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Das Spannungsversorgungsanschluss-Tragteil
enthält
einen mit dem Körper
der externen Wiederaufladevorrichtung verbundenen Tragarm, und an
einer Unterseite des Tragarmes ist ein Wiederaufladespannungsversorgungs-Vorrichtungsgehäuse gebildet;
das betreffende Tragteil weist einen Verbindungsvorsprung auf, der
von der oberen Seite bzw. Fläche
zur Verbindung mit dem Mikroschalter vorsteht.
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Die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung
ist an einer Seite des Spannungsversorgungsanschlusses gebildet.
Die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung besteht aus einem rückreflektierenden
Material, und der Erkennungsmarkierungs-Sensor ist ein Fotosensor,
der das rückreflektierende
Material ermitteln kann.
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Die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung
ist auf einem Boden vor der externen Wiederaufladevorrichtung gebildet.
Die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung besteht aus einem
Metallband, und der Erkennungsmarkierungs-Sensor ist ein Näherungssensor,
der das Metallband ermitteln kann.
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Die obige Aufgabe wird außerdem durch
ein Roboter-Reinigungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
gelöst,
umfassend eine externe Wiederaufladevorrichtung und eine Roboter-Reinigungsvorrichtung.
Die externe Wiederaufladevorrichtung enthält einen Spannungsversorgungsanschluss,
der mit einer Netzversorgungsspannungsvorrichtung verbunden ist,
einen Terminal- bzw. Anschlussblock, in welchem der Spannungsversorgungsanschluss
installiert ist und der an einer bestimmten Stelle bzw. einem bestimmten
Standort stationär
angeordnet ist, sowie eine Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung,
die auf einem Boden vor dem Anschlussblock gebildet ist. Die Roboter-Reinigungsvorrichtung
enthält
einen Erkennungsmarkierungs-Sensor, der am Boden eines Roboter-Reinigungsvorrichtungskörpers gebildet
ist, um die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung zu ermitteln,
eine Antriebseinheit zur Bewegung des Roboter-Reinigungskörpers, eine
auf dem Roboter-Reinigungskörper
angebrachte obere Kamera, um Bilder von einer Decke aufzunehmen
bzw. einzufangen, einen an einem äußeren Umfang des Roboter-Reinigungskörpers angebrachten
Stoßfänger, um
ein Kollisionssignal abzugeben, wenn die Roboter-Reinigungsvorrichtung
mit einem Hindernis kollidiert, einen an dem Stoßfänger angebrachten Wiederaufladeanschluss,
der mit einem Spannungsversorgungsanschluss verbindbar ist, eine
in dem Roboter-Reinigungskörper
angebrachte wiederaufladbare Batterie, die mit der durch den Wiederaufladeanschluss
gelieferten Energie wieder aufzuladen ist, und eine Steuereinheit,
die auf den Empfang eines Wiederaufladebefehls hin die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung
unter Heranziehung des Erkennungsmarkie rungs-Sensors ermittelt und
die Antriebseinheit zur Verbindung mit der externen Wiederaufladevorrichtung
steuert.
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Die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung
ist in einer senkrechten Beziehung in Bezug auf den Anschlussblock
gebildet. Der Erkennungsmarkierungs-Sensor ist am Unterteil des
Roboter-Reinigungskörpers
in der Richtung angebracht, in der der Stoßfänger angebracht ist.
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Die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung
ist ein Metallband, und der Erkennungsmarkierungs-Sensor ist ein
Näherungssensor,
der das Metallband zu ermitteln imstande ist.
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Die Steuereinheit setzt den Wiederaufladeanschluss
zur Verbindung mit dem Spannungsversorgungsanschluss lediglich dann
fest, wenn das Kollisionssignal von dem Stoßfänger und wenn sodann ein Kontaktsignal
empfangen ist, welches den Kontakt zwischen dem Wiederaufladeanschluss
und dem Spannungsversorgungsanschluss angibt.
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Die Roboter-Reinigungsvorrichtung
enthält ferner
eine Batterieleistungs-Messeinheit, welche eine Restleistung der
wiederaufladbaren Batterie ermittelt; auf den Empfang eines Wiederauflade-Anforderungssignals
von der Batterieleistungs-Messeinheit stoppt die Roboter-Reinigungsvorrichtung
die Ausführung
des zugewiesenen Jobs und kehrt zu der externen Wiederaufladevorrichtung
zurück.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst ein Ankopplungs- bzw. Andockverfahren einer Roboter-Reinigungsvorrichtung
zum Ankoppeln bzw. Andocken an einer externen Wiederaufladevorrichtung die
Schritte:
die Roboter-Reinigungsvorrichtung wird von einer Verbindung
mit der externen Wiederaufladevorrichtung ausgehend auf die Aufnahme
eines Arbeits-Startsignals hin in Betrieb gesetzt; die Roboter-Reinigungsvorrichtung
speichert auf die Ermittlung einer ersten Standort-Erkennungsmarkierung durch
eine obere Kamera während
des Fahrens ein oberes Bild, wobei die Standorterkennungsmarkierung
zunächst
als Eintrittsfleckinformation ermittelt wird;
die Roboter-Reinigungsvorrichtung
führt eine
zugewiesene Aufgabe bzw. einen zugewiesenen Job mit der Eingabe
eines Wiederauflade-Befehlssignals aus;
die Roboter-Reinigungsvorrichtung
kehrt zu dem Eintrittsfleck unter Heranziehung der Information bezüglich der
gegenwärtigen
Lage und der gespeicherten Eintrittsfleckinformation zurück, wobei
die gegenwärtige
Lageinformation aus den oberen Bildern berechnet wird, die durch
die obere Kamera eingefangen sind;
die externe Wiederaufladevorrichtung
wird dadurch ermittelt, dass durch einen Sensor an einem Roboter-Reinigungskörper eine
Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung ermittelt wird;
die
Roboter-Reinigungsvorrichtung verbindet sich mit einem Spannungsversorgungsanschluss
der externen Wiederaufladevorrichtung mittels eines Wiederaufladeanschlusses;
und
eine Nachladung bzw. Wiederaufladung einer wiederaufladbaren Batterie
mittels der externen Versorgungsspannung erfolgt durch den Wiederaufladeanschluss.
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Der Schritt zur Ermittlung der externen
Wiederaufladevorrichtung umfasst die Schritte des Fahrens der Roboter-Reinigungsvorrichtung
in einer Vorwärtsrichtung,
des Bestimmens, ob vor der Roboter-Reinigungsvorrichtung ein Hindernis
existiert, die Bestimmung des Hindernisses und des Fahrens in einer
Richtung, die entlang des Hindernisses erfolgt. Die Roboter-Reinigungsvorrichtung
bestimmt, ob die Wiederaufladevorrichtung-Erkennungsmarkierung während des
Fahrens ermittelt wird, und auf die Ermittlung der Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung
hin wird zum Schritt der Verbindung mit der externen Wiederaufladevorrichtung
weitergegangen. Ohne die Ermittlung der Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung
legt die Roboter-Reinigungsvorrichtung fest, ob die Fahrdistanz eine
bestimmte Referenzdistanz überschreitet,
und falls dies der Fall ist, erfolgen eine Drehung um 180° und ein
Betrieb, um entlang des Hindernisses zu fahren.
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Der Schritt des Anschlusses der externen Wiederaufladevorrichtung
umfasst die Schritte der Roboter-Reinigungsvorrichtung: Ausführen einer
solchen Drehung, dass der Wiederaufladeanschluss der Roboter-Reinigungsvorrichtung
der externen Wiederaufladevorrichtung zugewandt ist;
Arbeiten
und Bestimmen, ob ein Kollisionssignal mit dem Stoßfänger empfangen
ist oder nicht;
Bestimmen nach Empfang eines Kollisionssignals des
Stoßfängers, ob
ein Kontaktsignal empfangen ist oder nicht. Das Kontaktsignal gibt
an, dass der Wiederaufladeanschluss der Roboter-Reinigungsvorrichtung
den Spannungsversorgungsanschluss der externen Wiederaufladevorrichtung
berührt.
Ohne den Empfang des Kontaktsignals nach dem Empfang des Kollisionssignals
von dem Stoßfänger stellt
die Roboter-Reinigungsvorrichtung ihren Fahrwinkel um einen bestimmten
Winkel nach und bestimmt, ob das Kontaktsignal empfangen wird oder
nicht. Wenn nach einer bestimmten Anzahl von Fahrwinkel-Nachstellungen
der Roboter-Reinigungsvorrichtung kein Kontaktsignal empfangen wird,
zieht sich die Roboter-Reinigungsvorrichtung zum Eintrittsfleck
zurück.
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Die Einstellung des Fahrwinkels der
Roboter-Reinigungsvorrichtung wird jedes Mal auf 15° festgelegt,
und die Anzahl der Einstellungen bezüglich des Fahrwinkels der Roboter-Reinigungsvorrichtung
ist bzw, wird auf 6 festgelegt.
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Das Wiederaufladebefehlssignal wird
erzeugt, wenn ein Mangel an Leistung beim Schritt der Ausführung einer
zugewiesenen Aufgabe auftritt oder wenn der Schritt zur Ausführung einer
zugewiesenen Aufgabe abgeschlossen ist.
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Mit dem die externe Wiederaufladevorrichtung
umfassenden Roboter-Reinigungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
wird der Standort der externen Wiederaufladevorrichtung sogar dann genau
gefunden, wenn die externe Wiederaufladevorrichtung außerhalb
des detektierbaren Bereiches positioniert ist, in welchem die Standort-Erkennungsmarkierung
durch eine obere Kamera der Roboter-Reinigungsvorrichtung ermittelt
wird.
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Gemäß dem Andockverfahren zum Andocken
der Roboter-Reinigungsvorrichtung an der externen Wiederaufladevorrichtung
kann die Roboter-Reinigungsvorrichtung ferner die externe Wiederaufladevorrichtung
genau ermitteln bzw. finden und an diese andocken, und zwar sogar
dann, wenn die externe Wiederaufladevorrichtung außerhalb
des durch die obere Kamera erkennbaren Bereiches positioniert ist.
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Die obigen Aufgaben sowie weitere
Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher
ersichtlich werden. In den Zeichnungen zeigen
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1 eine
Perspektivansicht eines Roboter-Reinigungssystems mit einer externen
Wiederaufladevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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2 ein
Blockdiagramm des Roboter-Reinigungssystems gemäß 1,
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3A und 3B Perspektivansichten der
Roboter-Reinigungsvorrichtung gemäß 1, von der eine Abdeckung abgenommen
ist,
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4 eine
Unteransicht der Roboter-Reinigungsvorrichtung gemäß 3 unter Veranschaulichung
der Unterseite des Roboter-Reinigungsvorrichtungskörpers,
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5 eine
Ansicht, die die Roboter-Reinigungsvorrichtung bei einer im Uhrzeigersinn
erfolgenden Bewegung veranschaulicht, um die externe Wiederaufladevorrichtung
zu finden,
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6 eine
Ansicht, die ein Verfahren des Erkennungsmarkierungs-Detektiersensors
der Roboter-Reinigungsvorrichtung gemäß 5 zur Ermittlung der Wieder aufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung
veranschaulicht,
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7 eine
Ansicht, die die Roboter-Reinigungsvorrichtung gemäß 1 bei einer im Gegenuhrzeigersinn
erfolgenden Bewegung zum Suchen nach einer externen Wiederaufladevorrichtung
veranschaulicht,
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8 eine
Ansicht, die ein Verfahren des Erkennungsmarkierungs-Detektiersensors
der Roboter-Reinigungsvorrichtung gemäß 7 bei der Ermittlung einer Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung
veranschaulicht,
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9 eine
Ansicht, die das Roboter-Reinigungssystem gemäß 1 veranschaulicht, bei dem der Spannungsversorgungsanschluss
der externen Wiederaufladevorrichtung sich nicht mit dem Wiederaufladeanschluss
der Roboter-Reinigungsvorrichtung in Kontakt befindet,
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10 eine
Perspektivansicht eines Roboter-Reinigungssystems mit einer externen
Wiederaufladevorrichtung gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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11 eine
Perspektivansicht einer Roboter-Reinigungsvorrichtung mit einer
externen Wiederaufladevorrichtung gemäß einer noch weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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12 eine
perspektivische Explosionsansicht der externen Wiederaufladevorrichtung,
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13 eine
Draufsicht von 12,
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14A eine
Perspektivansicht der Roboter-Reinigungsvorrichtung gemäß 13, von der eine Abdeckung
abgenommen ist, um zu beiden Seiten des Körpers angeordnete Erkennungsmarkierungs-Sensoren
zu veranschaulichen,
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14B eine
Perspektivansicht der Roboter-Reinigungsvorrichtung gemäß 13, von der eine Abdeckung
abgenommen ist, um einen an der Vorderseite des Kör pers angeordneten
Erkennungsmarkierungs-Sensor zu veranschaulichen,
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15 ein
Verfahren zur Ermittlung einer Erkennungsmarkierung einer externen
Wiederaufladevorrichtung durch den zu beiden Seiten des Körpers angeordneten
Erkennungsmarkierungs-Sensor,
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16 eine
Ansicht, die das Verfahren der Roboter-Reinigungsvorrichtung gemäß 14B bei einer Vorwärtsbewegung
zum Suchen bzw. Ausfindigmachen der externen Wiederaufladevorrichtung veranschaulicht,
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17 ein
Blockdiagramm der zentralen Steuereinheit von 2 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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18 ein
Flussdiagramm, welches ein Verfahren des Roboter-Reinigungssystems
gemäß 1 zum Andocken der Roboter-Reinigungsvorrichtung
an der externen Wiederaufladevorrichtung veranschaulicht,
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19 ein
Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Ermittlung der externen
Wiederaufladevorrichtung von 18 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und
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20 ein
Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Andocken der Roboter-Reinigungsvorrichtung
an der externen Wiederaufladevorrichtung von 19 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen
detailliert beschrieben.
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Gemäß 1 bis 3 enthält das automatische Reinigungssystem
bzw. das Roboter-Reinigungssystem eine automatische Reinigungsvorrichtung
bzw. eine Roboter-Reinigungsvorrichtung und eine externe Wiederaufladevorrichtung.
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Die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 enthält einen
Körper 11,
eine Staubsaug- bzw. Staubansaugeinheit 16, eine Antriebseinheit 20,
eine obere Kamera 30, eine vordere Kamera 32,
eine Steuereinheit 40, eine Speichereinheit 41,
eine Sende-Empfangs-Einheit 43, eine Sensoreinheit 12,
einen Stoßfänger 54 und
eine wiederaufladbare Batterie 50.
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Die Staubansaugeinheit 16 ist
an bzw. in dem Körper 11 so
gebildet, dass Luft zusammen mit Staub vom Boden eingesaugt wird,
dem die betreffende Ansaugeinheit gegenüberliegt. Die Staubansaugeinheit 16 kann
in verschiedenen bekannten Arten aufgebaut sein. So kann die Staubansaugeinheit 16 beispielsweise
einen (nicht dargestellten) Saugmotor sowie eine Staubkammer zur
Sammlung von Staub enthalten, der aufgrund des Antriebs des Saugmotors
durch einen Sauganschluss oder ein gegenüber dem Boden gebildetes Saugrohr
eingesaugt wird.
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Die Antriebseinheit 20 enthält ein Paar
von Vorderrädern 21a, 21b,
die an beiden vorderen Seiten gebildet sind, ein Paar von Hinterrädern 22a, 22b, die
an beiden hinteren Seiten gebildet sind, Motoren 23, 24 zum
Drehen der Hinterräder 22a, 22b und
einen Steuerriemen 25, der so angeordnet ist, dass eine
Antriebskraft von den Hinterrädern 22a, 22b auf die
Vorderräder 21a, 21b übertragen
wird. Die Antriebseinheit 20 steuert bzw. treibt die Motoren 23, 24 so
an, dass diese sich unabhängig
voneinander in einer Vorwärts-
oder Rückwärtsrichtung
drehen. Die Fahrtrichtung der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 wird
dadurch bestimmt, dass die Motoren 23, 24 so gesteuert
werden, dass sie sich mit unterschiedlichen Umdrehungszahlen drehen.
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Die vordere Kamera 32 ist
auf bzw. an dem Körper 11 angebracht,
um Bilder vor der Roboter-Reinigungsvorrichtung aufzunehmen und
um die aufgenommenen Bilder an die Steuereinheit 40 abzugeben.
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Die Sensoreinheit 12 ist
mit einem Erkennungsmarkierungs-Sensor 15, der eine Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkie rung 88 ermittelt, mit
Hindernis-Sensoren 14, die an der Seite des Körpers 11 in
bestimmten Abständen
angeordnet sind, um ein Signal auszusenden und um sodann ein reflektiertes
Signal zu empfangen, und mit einem Fahrdistanz-Sensor 13 versehen,
der die Fahrstrecke der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 misst.
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Der Erkennungsmarkierungs-Sensor 15 ist am
Boden des Körpers
Il gebildet, um die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 der
externen Wiederaufladevorrichtung 80 zu ermitteln. Der Erkennungsmarkierungs-Sensor 15 kann
vorzugsweise an einem vorderen unteren Teil des Körpers 11 gebildet
sein, an dem der Stoßfänger 54 angeordnet ist,
um die Erkennungsmarkierung 88 zu ermitteln, wenn die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 vorbewegt
wird. Genauer gesagt sind drei Erkennungsmarkierungs-Sensoren 15a, 15b, 15c in
zwei Reihen angeordnet, so dass mit Einschalten des vorderen Sensors 15a und
mit Einschalten eines der übrigen Sensoren 15b, 15c erkannt
wird, dass die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 existiert.
Es können
verschiedene Verfahren angewandt werden, um die Kombination aus
dem Erkennungsmarkierungs-Sensor 15 und der Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 aufzubauen, vorausgesetzt,
dass der Erkennungsmarkierungs-Sensor 15 die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 richtig
ermitteln kann. So kann beispielsweise ein Metallband als Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 verwendet
werden, während
ein Näherungssensor,
der das Metallband ermitteln kann, als Erkennungsmarkierungs-Sensor 15 verwendet
wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie sie in 14A, 14B veranschaulicht
ist, ist der Erkennungsmarkierungs-Sensor 15' auf der Oberseite des Roboter-Reinigungsvorrichtungskörpers 11 angeordnet,
um die vor der externen Wiederaufladevorrichtung 80 gebildete
Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 89 zu ermitteln.
In Abhängigkeit von
dem in der Steuereinheit 40 gespeicherten und angewandten
Verfahrenstyp zur Ermittlung der externen Wiederaufladevorrichtung
kann der Erkennungsmarkie rungs-Sensor 15' an der vorderen Seite der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10,
das heißt
an der oberen Seite des Stoßfängers 54,
oder auf beiden Seiten der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 (siehe 14A und 14B) gebildet sein. Ferner ist der Erkennungsmarkierungs-Sensor 15' derjenige Sensor,
der das rückreflektierende
Material der Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 89 ermitteln
kann, und üblicherweise
wird ein Reflexions-Fotosensor verwendet. Der Fotosensor enthält einen
Lichtabgabebereich, der Licht emittiert, und einen Lichtempfangsbereich,
der das von dem rückreflektierenden
Material reflektierte Licht empfängt.
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Der Hindernis-Sensor 14 enthält eine
Vielzahl von Infrarotlicht abgebenden Elementen 14a, die
einen Infrarotstrahl emittieren, und eine Vielzahl von Lichtempfangselementen 14b,
die paarweise mit den jeweiligen Infrarotlichtelementen 14a vorgesehen
sind, um die reflektierten Lichtstrahlen zu empfangen. Die Paare
der Infrarotlicht abgebenden Elemente 14a und der Lichtempfangselemente 14b sind in
einer vertikalen Reihe bzw. Linie längs des Außenumfangs des Körpers 11 angeordnet.
Bei einem alternativen Beispiel kann der Hindernis-Sensor 14 mit
einem Ultra-Sensor ausgestattet sein, der einen Ultra-Strahl emittiert
und das reflektierte Licht empfängt. Der
Hindernis-Sensor 14 kann
außerdem
dazu herangezogen werden, die Distanz von der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 zum
Hindernis oder zur Wand zu messen.
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Als Fahrdistanz-Sensor 13 kann
ein Dreh-Sensor eingesetzt werden, der die Umlaufdrehzahl der Räder 21a, 21b, 22a, 22b ermittelt.
Der Dreh-Sensor kann beispielsweise einen Codierer enthalten, der
die Umlaufdrehzahl der Motoren 23, 24 ermittelt.
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Die Sende-Empfangs-Einheit 43 sendet
Daten aus, die über
eine Antenne 42 zu übertragen
sind, empfängt
ein Signal durch die Antenne 42 und überträgt das empfangene Signal zu
der Steuereinheit 40.
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Der Stoßfänger 54 ist an dem äußeren Umfang
des Körpers 11 angebracht,
um einen Aufprall zu absorbieren, falls die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 mit
einem Hindernis, wie einer Wand, kollidiert; der betreffende Stoßfänger sendet
ein Kollisionssignal an die Steuereinheit 40 aus. der Stoßfänger 54 wird
auf einem (nicht dargestellten) federnden Teil so getragen, dass
er sich in der parallelen Richtung bezogen auf den Boden, längs der
die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 fährt, vorwärts und rückwärts bewegen kann. Zusätzlich ist
ein Sensor an dem Stoßfänger 54 angebracht,
um ein Kollisionssignal an die Steuereinheit 40 dann abzugeben, wenn
der Stoßfänger 54 mit
dem Hindernis kollidiert. Wenn der Stoßfänger 54 mit dem Hindernis
kollidiert, wird demgemäß ein bestimmtes
Kollisionssignal zur Steuereinheit 40 übertragen. In einer dem Spannungsversorgungsanschluss 82 der
externen Wiederaufladevorrichtung 80 entsprechenden Höhe ist an
der Vorderseite des Stoßfängers 54 ein
Wiederaufladeanschluss 56 installiert. Falls für die Strom- bzw.
Spannungsversorgung eine Drei-Phasen-Strom- bzw. -Spannungsversorgung
verwendet wird, sind drei Wiederaufladeanschlüsse 56 angeordnet.
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Die nach- bzw. wiederaufladebare
Batterie 50 ist an dem Körper 11 angebracht,
und sie ist mit dem Wiederaufladeanschluss 56 am Stoßfänger 54 verbunden.
Wenn der Wiederaufladeanschluss 56 mit dem Spannungsversorgungsanschluss 82 der externen
Wiederaufladevorrichtung 80 verbunden ist, dann wird demgemäß die wiederaufladbare
Batterie 50 von der Netzwechselspannung her nachgeladen bzw.
wieder aufgeladen. Dies heißt,
dass in dem Fall, dass die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 mit
der externen Wiederaufladevorrichtung 80 verbunden ist, die
von der Netzwechselspannung durch ein Spannungversorgungskabel 86 zugeführte Versorgungsspannung
von dem Spannungsversorgungsanschluss 82 der externen Wiederaufladevorrichtung 80 geliefert
und durch den Wiederaufladeanschluss 56 des Stoßfängers 54 zur
Wiederaufladung an bzw. in die wieder aufladbare Batterie 50 abgegeben
wird.
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Außerdem ist eine Batterieleistungs-Meßeinheit 52 vorgesehen,
die die Restleistung der wiederaufladbaren Batterie 50 ermittelt.
Falls die ermittelte Leistung der wiederaufladbaren Batterie 50 unter eine
bestimmte untere Grenze gelangt, sendet die Batterieleistungs-Netzeinheit 52 ein
Wiederauflade-Anforderungssignal an die Steuereinheit 40 aus.
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Die Steuereinheit 40 verarbeitet
Signale, die durch die Sende-Empfangs-Einheit 42 empfangen werden,
und sie steuert demgemäß die jeweiligen Teile.
Eine (nicht dargestellte) Tasteneingabevorrichtung mit einer Vielzahl
von Tasten kann zusätzlich
am Körper 11 für die Eingabe
von Funktionseinstellungen vorgesehen sein, und in diesem Falle
kann die Steuereinheit 40 das von der Tasteneingabevorrichtung
eingegebene Tastensignal verarbeiten.
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Wenn kein Betrieb vorliegt, nimmt
die Steuereinheit 40 eine solche Steuerung vor, dass die
Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 in einem Wiederauflade-Verbindungsmodus
mit der externen Wiederaufladevorrichtung 80 wartet. Wenn
sich die Roboter-Reinigungsvorrichtung in einem solchen Standby-Modus
befindet, das heißt
mit der externen Wiederaufladevorrichtung 80 in Verbindung
ist, kann die wiederaufladbare Batterie 50 stets einen
bestimmten Leistungspegel aufweisen.
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Die Steuereinheit 40 nimmt
durch die obere Kamera 30 die Bilder der Decke auf, an
der die Lage- bzw. Standorterkennungsmarkierung gebildet ist. Auf der
Grundlage der oberen Bilder wird der momentane Standort der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 berechnet.
Gemäß Befehlen
wird ein Arbeitsweg für
die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 geplant, und damit
führt die
Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 einen zugewiesenen Job
während
der Bewegung längs des
geplanten Weges aus.
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Die Steuereinheit 40 trennt
sich von der externen Wiederaufladevorrichtung 80, arbeitet,
wie durch Befehl festgelegt, kehrt dann zur externen Wiederaufladevorrichtung 80 effizient
zurück
und dockt dort an, indem die oberen Bilder, die durch die obere Kamera 30 aufgenommen
sind, und der Erkennungsmarkierungs-Sensor 15 herangezogen
werden.
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Die externe Wiederaufladevorrichtung 80 enthält einen
Spannungsversorgungsanschluss 82 und einen Anschluss- bzw.
Terminalblock 84. Der Spannungsversorgungsanschluss 82 ist
durch einen internen Transformator und ein Spannungsversorgungskabel
mit der Spannungsversorgungsschnur 86 verbunden sowie mit
dem Wiederaufladeanschluss 56 der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 gekoppelt,
um an die wiederaufladbare Batterie 50 Energie abzugeben.
Die Spannungsversorgungsschnur 86 ist mit dem Netzwechselspannungsanschluss
verbunden. Der interne Transformator kann weggelassen werden bzw.
sein.
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Der Terminalblock 84 dient
dazu, den Spannungsversorgungsanschluss 82 in derselben
Höhe zu
tragen, in der sich der Wiederaufladeanschluss 56 der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 befindet.
Der Spannungsversorgungsanschluss 82 ist in der Position
an dem Terminalblock 84 befestigt. Falls eine Drei-Phasen-Versorgungsspannung
geliefert wird, gibt es drei Spannungsversorgungsanschlüsse 82, die
am Terminalblock 84 installiert sind.
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Die externe Wiederaufladevorrichtung 80 enthält einen
Wiederaufladevorrichtungskörper 81, einen
Spanungsversorgungsanschluss 82 und eine Spannungsversorungsanschluss-Steuereinheit 100. Wie
in 1 und 10 veranschaulicht, kann die externe
Wiederaufladevorrichtung 80 eine Drei-Phasen-Versorgungsspannung
nutzen, oder sie kann, wie in 11 bis 13 veranschaulicht, eine
Netzversorgungsspannung von 100~240V nutzen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform
wird die Netzversorgungsspannung genutzt, wie dies in 11 bis 13 veranschaulicht ist.
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Wie in 12 gezeigt,
enthält
der Wiederaufladevorrichtungskörper 81 eine
Versorgungsspannungsleitung bzw. -schnur 86 (11), die mit einer Netzversorgungsspannungsvorrichtung
des öffentlichen
Netzes verbunden ist, ein Wiederauflade-Spannungsversorgungsgerätgehäuse 87a,
in welchem die Wiederauflade-Spannungsversorgungsvorrichtung 87 installiert
ist, einen Wärmeaustauscher 81a zur
Ableitung der in der Wiederauflade-Spannungsversorgungsvorrichtung 87 erzeugten Wärme und
ein Wiederauflade-Vorrichtungs- bzw. Gerätgehäuse 81b. Das Wiederauflade-Vorrichtungsgehäuse 81b ist
mit einem Anschlussloch 82' versehen,
durch das der Spannungsversorgungsanschluss 82 nach außen hin
freiliegt.
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Der Spannungsversorgungsanschluss 82 ist mit
der Spannungsversorgungsschnur 86 durch die Wiederauflade-Spannungsversorgungsvorrichtung 87 und
das Spannungsversorgungskabel verbunden, und er ist mit dem Wiederaufladeanschluss 56 der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 verbunden,
um dadurch Energie bzw. Versorgungsspannung an die wiederaufladbare
Batterie 50 abzugeben. Der Typ des Spannungsversorgungsanschlusses 82,
der verwendet wird, ist entsprechend dem durch die externe Wiederaufladevorrichtung 80 verwendeten
Typ von Versorgungsspannung festgelegt. Falls beispielsweise eine
induzierte Drei-Phasen-Versorgungsspannung
benutzt wird, können
drei Versorgungsspannungsanschlüsse 82 vorgesehen
sein, wie dies in 1 veranschaulicht
ist, und falls die Netzversorgungsspannung für die Haushaltsnutzung genutzt wird,
sind zwei Spannungsversorgungsanschlüsse 82 vorgesehen,
wie dies in 11 veranschaulicht ist.
Die Spannungsversorgungsanschluss-Steuereinheit 100 ist
mit dem Spannungsversorgungsanschluss 82 verbunden, so
dass Versorgungsspannung lediglich dann abgegeben wird, wenn der
Wiederaufladeanschluss 56 der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 mit
dem Spannungsversorgungsanschluss 82 verbunden ist.
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Die Spannungsversorgungsanschluss-Steuereinheit 100 enthält ein Spannungsversorgungsanschluss-Tragteil 110,
ein elastisches bzw. federndes Teil 120, welches mit seinem
einen Ende mit dem Spannungsversorgungsanschluss-Tragteil 110 verbunden
ist und welches mit seinem anderen Ende mit dem Spannungsver sorgungsanschluss 82 verbunden
ist, um den Spannungsversorgungsanschluss 82 federnd zu
tragen. Ferner enthält
die betreffende Steuereinheit einen Mikroschalter 130,
der zwischen dem Spannungsversorgungsanschluss 82 und dem Spannungsversorgungsanschluss-Tragteil 110 angeordnet
ist und der entsprechend der Positionsänderung des Spannungsversorgungsanschlusses 82 betätigt wird.
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Das Spannungsversorgungsanschluss-Tragteil 110 trägt den Spannungsversorgungsanschluss 82 in
derselben Höhe,
in der sich der Wiederaufladeanschluss 56 der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 befindet,
und das betreffende Tragteil sichert den Spannungsversorgungsanschluss 82 in
einer bestimmten Position. Das Spannungsversorgungsanschluss-Tragteil 110 ist
mit einem Tragarm bzw. -bügel 83a versehen,
der mit dem Wiederauflade-Vorrichtungskörper 81,
sowie mit dem Wiederauflade-Spannungsversorgungsvorrichtungsgehäuse 87a verbunden
ist, welches an der Unterseite des Tragbügels bzw. -armes 83a gebildet
ist, und weist einen Verbindungsvorsprung 87b auf, der
von der oberen Seite für
eine Verbindung mit dem Mikroschalter 130 absteht.
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Das elastische bzw. federnde Teil 120 kann vorzugsweise
eine Schraubenfeder sein. Ein Ende des federnden Teiles 120 ist
mit einem ersten Tragvorsprung 111 verbunden, der von dem
Spannungsversorgungsanschluss-Tragteil 110 absteht, während das
andere Ende mit einem zweiten Tragvorsprung 82a verbunden
ist, der von der Innenseite des Spannungsversorgungsanschlusses 82 absteht.
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Der Mikroschalter 130 sitzt
auf dem Verbindungsvorsprung 87b, der von der oberen Seite
des Wiederauflade-Spannungsversorgungsvorrichtungsgehäuses 87a absteht,
wobei ein EIN/AUS-Schalterglied 131 von
einem Kontaktbereich mit einem Ende des Spannungsversorgungsanschlusses 82 absteht. Wenn
der Spanungsversorgungsanschluss 82 die Rückstellkraft
des federnden Teiles 120 überwindet, um mit dem Mikroschalter 130 in
Kontakt zu gelangen, wird das Schalterglied 131 eingeschaltet
und ermöglicht
damit, dass Versorgungsspannung an den Spannungsversorgungsanschluss 82 geliefert
wird.
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Die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 ist
auf dem Boden vor der externen Wiederaufladevorrichtung 80 so
gebildet, dass die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 den
Standort der externen Wiederaufladevorrichtung 80 durch
Nutzung des Erkennungsmarkierungs-Sensors 15 (siehe 1) erkennen kann. Vorzugsweise
kann die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 in
senkrechter bzw. rechtwinkliger Beziehung zu der externen Wiederaufladevorrichtung 80 so
gebildet sein, dass der Erkennungsmarkierungs-Sensor 15 den
Standort der externen Wiederaufladevorrichtung 80 genau
ermitteln kann. Falls der Näherungssensor
als Erkennungsmarkierungs-Sensor 15 genutzt wird, wird
vorzugsweise das Metallband, welches durch den Näherungsdetektor ermittelt wird,
als Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 verwendet.
Die Länge
der Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 wird
so festgelegt, dass sie lang genug ist, damit zumindest zwei Sensoren
aus der Vielzahl von Erkennungsmarkierungs-Sensoren 15a, 15b, 15c an
der Unterseite bzw. am Boden des Körpers 10 die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 ermitteln können, wenn
die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 der Wand folgend zur
externen Wiederaufladevorrichtung 80 fährt. So ist beispielsweise,
wie in 6 und 8 veranschaulicht, für die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10,
die drei Erkennungsmarkierungs-Sensoren 15a, 15b, 15c aufweist,
festgelegt, dass zwei Sensoren 15a und 15b oder 15a und 15c von
den drei Sensoren die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 ermitteln
können.
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Bezugnehmend auf 13 sei angemerkt, dass die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 89 gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung an der Vorderseite des Anschluss- bzw.
Terminalblocks 84 der externen Wiederaufladevorrichtung 80 angeordnet
ist, um die Position der externen Wiederaufladevorrichtung 80 unter
Heranziehung des Erkennungsmarkierungs-Sensors 15' zu erkennen. "Rückreflektierendes Material" kehrt das einfallende
Licht von der Lichtquelle unabhängig
vom Einfallswinkel direkt zurück.
Demgemäß reflektiert
die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 89 das
Licht von dem Erkennungsmarkierungs-Sensor 15' der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 zum
Erkennungsmarkierungs-Sensor 15' zurück. Damit kann die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 die
externe Wiederaufladevorrichtung 80 irgendwo im Reinigungsbereich ermitteln,
solange die betreffende Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 sich
innerhalb des Winkels befindet, unter dem das Licht von dem Erkennungsmarkierungs-Sensor 15' zu der Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 89 reflektiert
wird.
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Nunmehr wird unter Bezugnahme auf
die 1 bis 9 der Prozess bzw. das Verfahren
des Roboter-Reinigungssystems beschrieben, nach welchem die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 den Standort
der externen Wiederaufladevorrichtung 80 ermittelt und
an dem Spannungsversorgungsanschluss 82 andockt.
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Im Anfangszustand des Roboter-Reinigungssystems
mit der externen Wiederaufladevorrichtung 80 befindet sich
die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 im Standby-Modus,
wobei der Wiederaufladeanschluss 56 der betreffenden Vorrichtung
mit dem Spannungsversorgungsanschluss 82 der externen Wiederaufladevorrichtung 80 verbunden
ist. Die externe Wiederaufladevorrichtung 80 befindet sich an
einer Stelle, an der die obere Kamera 30 der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 außerstande
ist, die Lage- bzw. Standorterkennungsmarkierung an der Decke zu
ermitteln. Falls der Arbeitsbereich in einen Kamerabereich A, in
welchem die Lage- bzw. Standorterkennungsmarkierung durch die obere
Kamera 30 ermittelt werden kann, und in einen Nicht-Kamerabereich B aufgeteilt
ist, in welchem die Lage- bzw. Standorterkennungsmarkierung nicht
ermittelt werden kann (siehe 5),
befindet sich genauer gesagt die externe Wiederaufladevorrichtung 80 in
dem Nicht-Kamerabereich B.
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Auf den Empfang eines Arbeits-Startbefehls hin
bewegt sich die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 unter
Trennung von der externen Wiederaufladevorrichtung 80 vorwärts und
nimmt Bilder von der Decke durch die obere Kamera 30 auf.
Die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 ermittelt die Lage-
bzw. Standorterkennungsmarkierung (nicht dargestellt), berechnet
entsprechende Koordinaten des betreffenden Flecks bzw. Punktes von
den oberen Bildern und speichert die berechneten Koordinaten in
der Speichereinheit 41. In diesem Falle berechnet die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 eine
Koordinate für
den Fleck bzw. Punkt P1 (5),
an dem die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 den Nicht-Kamerabereich
B verlässt
und in den Kamera-Bereich A eintritt, und dann speichert sie die
berechnete Koordinate. Anschließend
wird der Fleck bzw. Punkt P1, an dem die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 zuerst
in den Kamera-Bereich A eintritt, als Eintrittspunkt bezeichnet.
Der Arbeits-Startbefehl enthält
eine Reinigungsaufgabe bzw. einen Reinigungsjob oder einen Sicherheitsjob
unter Verwendung der Kamera.
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Unter Ausführung der zugewiesenen Aufgaben
entsprechend Befehlen überprüft die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 periodisch,
ob ein Wiederauflade-Befehlssignal empfangen wird oder nicht.
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Auf den Empfang eines Wiederauflade-Befehlssignals
hin nimmt die Steuereinheit 40 der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 aktuelle
obere Bilder auf und berechnet eine momentane Lage der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 auf
der Grundlage der aufgenommenen Bilder. Die Steuereinheit 40 lädt die gespeicherte
Koordinateninformation des Eintrittspunktes P1 und berechnet einen
optimalen Weg zum Eintrittspunkt P1. Die Steuereinheit 40 weist
die Antriebseinheit 20 an, die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 längs des
gefundenen optimalen Weges anzutreiben.
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Das Wiederauflade-Befehlssignal wird
dann erzeugt, wenn die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 die
Aufgabe abgeschlossen hat oder eine Eingabe eines Wiederauflade-Anforderungssignals
von der Batterieleistungs-Messeinheit 52 empfangen wird.
Ferner kann eine Bedienperson zwangsweise das Wiederauflade-Befehlssignal
zu irgendeinem Zeitpunkt erzeugen, zu dem dazu während des Betriebs der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 der
Wunsch besteht.
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Wenn die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 den
Eintrittspunkt bzw. -fleck P1 erreicht, steuert die Steuereinheit 40 die
Antriebseinheit 20 so, dass sich die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 zur
Wand 90 bewegt. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 im
Nicht-Kamerabereich B nicht ihre gegenwärtige Lage durch die obere Kamera 30 kennt.
Auf die Ermittlung der Wand 90 durch den Hindernis-Sensor 14 hält die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 an
einem zweiten Fleck bzw. Punkt P2, der um einen bestimmten Abstand
von der Wand 90 entfernt ist, und dann fährt die
betreffende Vorrichtung im Gegenuhrzeigersinn längs der Wand 90, wie
dies in 5 veranschaulicht
ist. Demgemäß wird die
Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 der Wand folgend angetrieben.
Die Fahrtrichtung der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 längs der
Wand 90 und ein Zwischenraum zwischen der fahrenden Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 und
der Wand 90 sind durch die Bedienperson einstellbar. Die
Steuereinheit 40 steuert die längs der Wand erfolgende Fahrt
und bestimmt, ob die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 durch
den Erkennungsmarkierungs-Sensor 15 ermittelt wird. Wenn
das Feststellsignal in der Näher
der Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 von
dem Erkennungsmarkierungs-Sensor 15 empfangen wird, veranlasst
die Steuereinheit 40 die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10,
die Fahrt längs
der Wand stillzusetzen und an der externen Wiederaufladevorrichtung 80 anzudocken. Die
Steuereinheit 40 bestimmt, dass die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 ermittelt ist,
wenn bestimmte Bedingungen erfüllt
sind, wie beispielsweise dann, wenn der vordere Sensor 15a der
drei Erkennungsmarkierungs-Sensoren 15a, 15b, 15c eingeschaltet
ist und wenn sodann einer der übrigen
Sensoren 15b, 15c innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls
(siehe 6) eingeschaltet
wird. Bezugnehmend auf 15 sei
angemerkt, dass gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dann, wenn einer der Erkennungsmarkierungs-Sensoren 15' auf beiden
Seiten des Körpers
eingeschaltet wird, bestimmt wird, dass die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 89 ermittelt
ist.
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Falls die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 die
Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 nicht
innerhalb einer bestimmten Zeitspanne nach Beginn der der Wand folgenden
Fahrt ermittelt, veranlasst die Steuereinheit 40 die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10,
um 180° zu
wenden und eine der Wand folgende Fahrt in entgegengesetzter Richtung
zur vorherigen Fahrt auszuführen
(siehe 7). Falls die
Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 durch
den Erkennungsmarkierungs-Sensor 15 während der längs der Wand folgenden Fahrt
ermittelt, veranlasst die Steuereinheit 40 die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 die
längs der
Wand folgende Fahrt zu stoppen und an der externen Wiederaufladevorrichtung 80 anzudocken.
Die Steuereinheit 40 bestimmt, dass die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 ermittelt
ist, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt sind, wie beispielsweise
dann, wenn der vordere Sensor 15a der drei Erkennungsmarkierungs-Sensoren 15a, 15b, 15c eingeschaltet ist
und wenn einer der übrigen
Sensoren 15b, 15c innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls
(siehe 8) eingeschaltet
wird. Bezugnehmend erneut auf 15 sei
angemerkt, dass gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in dem Fall, dass die Erkennungsmarkierungs-Sensoren 15' auf beiden
Seiten des Körpers eingeschaltet
werden, bestimmt wird, dass die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 89 ermittelt
ist.
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Nachstehend wird ein Ankopplungs-
bzw. Andockverfahren für
die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 zum Andocken an der
externen Wiederaufladevorrichtung 80 beschrieben.
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Wenn die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 ermittelt
ist, bewegt sich die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 zu
einem Andockfleck bzw. -punkt P3 hin und dreht sich so, dass der Wiederaufladeanschluss 56 des
Stoßfängers 54 zum Spannungsversorgungsanschluss 82 der
externen Wiederaufladevorrichtung 80 weist. Der Andockpunkt
P3 ist zuvor auf der Grundlage der geometrischen Beziehung des Spannungsversorgungsanschlusses 82 der
externen Wiederaufladevorrichtung 80 und der Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 bestimmt.
Wenn die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 den Andockpunkt
P3 erreicht, führt
die Steuereinheit 40 eine solche Steuerung aus, dass die
Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 zu der externen Wiederaufladevorrichtung 80 hinfährt.
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Auf den Empfang eines Kollisionssignals
von dem Stoßfänger 54 her
bestimmt die Steuereinheit 40, ob von dem Wiederaufladeanschluss 56 nahe des
Kontakts mit dem Spannungsversorgungsanschluss 82 ein Signal
empfangen wird. Wenn das Kollisionssignal des Stoßfängers 54 und
das Kontaktsignal des Wiederaufladeanschlusses 56 gleichzeitig
empfangen werden, bestimmt die Steuereinheit 40, dass der
Wiederaufladeanschluss 56 vollständig mit dem Spannungsversorgungsanschluss 82 der externen
Wiederaufladevorrichtung 80 verbunden ist, und sie steuert
die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 an, um sich vorzubewegen,
bis der Stoßfänger 54 einen
Druck in gewissem Ausmaß ausübt. Damit
ist das Andocken abgeschlossen.
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Falls nach dem Empfang des Kollisionssignals
kein Kontaktsignal empfangen wird, bestimmt die Steuereinheit 40,
dass der Wiederaufladeanschluss 56 mit dem Spannungsversorgungsanschluss 82 der
externen Wiederaufladevorrichtung 80 nicht verbunden ist.
Die Situation, in der der Empfang eines Kollisionssignals vorliegt,
jedoch nicht eines Kontaktsignals, ist in 9 veranschaulicht.
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Bezugnehmend auf 9 sei angemerkt, dass eine Fehlausrichtung
um einen Winkel θ zwischen
einer ersten Linie I-I, die die Mitten des Spannungsversorgungsanschlusses 82 und
der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 verbindet, und einer zweiten
Linie II-II, welche die Mitten des Wiederaufladeanschlusses 56 und
der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 verbindet, bedeutet,
dass der Spannungsversorgungsanschluss 82 nicht mit dem
Wiederaufladeanschluss 56 verbunden ist. Demgemäß steuert
die Steuereinheit 40 die Antriebseinheit 20 so, dass
sich die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 in der entgegengesetzten
Richtung über
eine bestimmte Strecke bewegt, bis das Kollisionssignal ausgeschaltet
ist; dann erfolgt eine Drehung um einen bestimmten Winkel, und sodann
erfolgt eine gerade Vorwärtsbewegung.
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Nach der Drehung um den bestimmten
Winkel auf den Empfang des Kollisionssignals von dem Stoßfänger 54 und
des Kontaktsignals von dem Wiederaufladeanschluss 56 gibt
die Steuereinheit an die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 einen
Befehl zur Vorwärtsbewegung
in der neuen Richtung ab, und sie bestimmt, dass eine Verbindung
abgeschlossen ist.
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Wenn kein Kontaktsignal von dem Wiederaufladeanschluss 56 nach
der Drehung um einen bestimmten Winkel vorliegt, stellt die Steuereinheit 40 einen
Fahrwinkel der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 nach. Falls
die Steuereinheit 40 von dem Wiederaufladeanschluss 56 ein
Kontaktsignal nicht nach einer bestimmten Anzahl von Versuchen erhält, gibt
die Steuereinheit 40 an die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 einen
Befehl zur Rückkehr
zum Eintrittspunkt P1 ab. Die Steuereinheit 40 wiederholt
die obigen Prozesse, bis das Kollisionssignal und das Kontaktsignal
gleichzeitig empfangen werden. Wenn das Kollisionssignal und das
Kontaktsignal gleichzeitig empfangen werden, gibt die Steuereinheit 40 an
die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 einen Befehl zur Vorwärtsbewegung über eine
bestimmte Strecke ab und schließt
die Verbindung ab.
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Die Ein- bzw. Nachstellung des Fahrwinkels kann
unter Berücksichtigung
der Größe des Spannungsversorgungsanschlusses 82 der
externen Wiederaufladevorrichtung 80 und des Wiederaufladeanschlusses 56 der
Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 bestimmt werden; der bevorzugteste
Winkel beträgt jedoch
15°. Die
Anzahl der Ein- bzw. Nachstellungen kann unter Berücksichtigung
des Einstellwinkels in geeigneter Weise festgelegt werden. Vorzugsweise wird
der Fahrwinkel mehrere Male von dem Ausgangszustand ausgehend eingestellt,
und falls kein Kontaktsignal empfangen wird, wird die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 in
den Ausgangszustand zurückgeführt, und
sodann wird der Fahrwinkel in der Rückwärtsrichtung eingestellt. Überdies
wird bevorzugt, dass dann, wenn der Einstellwinkel auf 15° festgelegt
ist, der Fahrwinkel dreimal um jeweils 15° eingestellt wird; falls dabei
kein Kontaktsignal vorliegt, wird der Fahrwinkel in der Gegenrichtung
um jeweils 15° dreimal
eingestellt. Infolgedessen versucht die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 eine
Verbindung mit dem Spannungsversorgungsanschluss 82 links und
rechts innerhalb von 45° vom
Ausgangskontakt mit der externen Wiederaufladevorrichtung 80,
und durch dieses Verfahren wird in den meisten Fällen das Kontaktsignal von
dem Wiederaufladeanschluss 56 empfangen.
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Bei einer noch weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung kann der Erkennungsmarkierungs-Sensor 15 an
der vorderen Seite des Körpers 11 der
Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 gebildet sein, und der
Prozess bzw, das Verfahren darüber,
wie die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 instruiert wird,
um die externe Wiederaufladevorrichtung 80 zu ermitteln,
wird nachstehend unter Bezugnahme auf 13 beschrieben.
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Die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 bewegt
sich zum Eintrittsfleck bzw. -punkt P1 nach denselben Verfahren,
wie sie oben beschrieben worden sind. Die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 wird
von der externen Wiederaufladevorrichtung 80 getrennt und
erreicht den Eintrittsfleck bzw. -punkt P1 in derselben Position.
Wenn gemäß 16 die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 den
Eintrittspunkt P1 erreicht, dreht die Steuereinheit 40 die
Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 um einen be stimmten Winkel in
Bezug auf die Vorderseite, an der der Wiederaufladeanschluss 56 installiert
ist. Wenn der Erkennungsmarkierungs-Sensor 15' während der
Drehung der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 arbeitet,
setzt die Steuereinheit 40 die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 still
und leitet die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 in
die Richtung, in der der Erkennungsmarkierungs-Sensor 15' eingeschaltet
wird bzw. worden ist. Infolgedessen dockt die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 an
der externen Wiederaufladevorrichtung 80 an. Da der Prozess
des Andockens der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 an bzw.
in der externen Wiederaufladevorrichtung 80 identisch ist
mit dem Prozess bzw. Verfahren, der bzw. das oben beschrieben worden
ist, wird eine weitere Beschreibung des betreffenden Prozesses bzw.
Verfahrens weggelassen.
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Soweit ist die Steuereinheit 40 an
einem Beispiel zur automatischen Verarbeitung von Berechnungen für die Ermittlung
und das Andocken an der externen Wiederaufladevorrichtung 80 beschrieben worden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung kann das Roboter-Reinigungssystem so aufgebaut
sein, dass eine Speicherung der oberen Bilder des Eintrittsflecks
bzw. -punktes P1 und eine Verbindung der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 durch
eine externe Steuereinheit ausgeführt werden. Dieser Aspekt zielt
darauf ab, die Rechenanforderungen an die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 zur
Steuerung der Ermittlung und des Andockens an der externen Wiederaufladevorrichtung 80 zu
verringern.
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Zu diesem Zweck überträgt die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 die
durch die obere Kamera 30 aufgenommenen oberen Bilder drahtlos
und nimmt einen Antrieb bzw. eine Steuerung entsprechend einem extern
empfangenen Steuersignal vor. Es gibt eine Fernsteuereinrichtung 60,
die die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 bei den Prozessen bzw.
Verfahren drahtlos steuert, welche die Ausführung einer zugewiesenen Aufgabe
und die Rückkehr zu
der externen Wiederaufladevorrichtung 80 umfassen.
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Die Fernsteuereinrichtung 60 enthält eine Funkübertragungseinrichtung 63 und
eine zentrale Steuervorrichtung 70.
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Die Funkübertragungseinrichtung 63 verarbeitet
das Funksignal, welches von der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 empfangen
wird, überträgt das empfangene
Signal zu der zentralen Steuervorrichtung 70 drahtgebunden
und sendet das von der zentralen Steuervorrichtung 70 empfangene
Signal über
eine Antenne 62 an die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 drahtlos
aus.
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Als zentrale Steuervorrichtung 70 wird üblicherweise
ein Computer verwendet, und ein Beispiel hierfür ist in 17 veranschaulicht. Gemäß 17 enthält die zentrale Steuervorrichtung 70 eine
zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 71, einen Festwertspeicher
(ROM) 72, einen Schreib-Lese-Speicher mit wahlfreiem Zugriff
(RAM) 73, eine Anzeigeeinrichtung 74, eine Eingabeeinheit 75,
eine Speichereinheit 76 und eine Kommunikationseinheit 77.
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Die Speichereinheit 76 ist
mit einem Treiber 76a für
die Roboter-Reinigungsvorrichtung ausgestattet, um die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 zu steuern
und das von der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 übertragene
Signal zu verarbeiten.
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Nachdem der Treiber 76a der
Roboter-Reinigungsvorrichtung abläuft, können Prozesse, wie die Anzeige
eines Steuerungsmenüs
für die
Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 auf der Anzeigeeinrichtung 74 und
eine Auswahl im Steuerungsmenü durch die
Bedienperson mittels der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 ausgeführt werden.
Das Menü kann verschiedene
Menüs enthalten;
in einem Hauptmenü einen
Reinigungsposten oder einen Sicherheitsposten, und in einem Submenü eine Arbeitsbereichs-Auswahlliste,
eine Arbeitsverfahren-Auswahlliste oder dergleichen.
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Wenn eine bestimmte Arbeitszeitspanne oder
wenn das Arbeits-Startbefehlssignal
von der Bedienperson mittels der Eingabeeinheit 75 eingegeben
ist, wird die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 von der
externen Wiederaufladevorrichtung 80 getrennt, und die
oberen Bilder, das heißt
die Bilder von der Decke, werden durch die obere Kamera 30 der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 aufgenommen. Demgemäß empfängt der
Treiber 76a der Roboter-Reinigungsvorrichtung die oberen
Bilder von der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 und bestimmt,
ob die Lage- bzw. Standorterkennungsmarkierung ermittelt ist oder
nicht. Falls es das erste Mal ist, dass die Lage- bzw. Standorterkennungsmarkierung
aus den oberen Bildern ermittelt wird, berechnet der Treiber 76a der
Roboter-Reinigungsvorrichtung Daten über den Standort der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10,
an dem die Standorterkennungsmarkierung ermittelt ist, und speichert
die berechneten Daten in der Speichereinheit 76 als Eintrittspunkt.
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Der Treiber 76a der Roboter-Reinigungsvorrichtung
gibt an die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 einen Befehl
bzw. Befehle zur Ausführung
des zugewiesenen Jobs ab. Die Steuereinheit 40 der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 steuert
die Antriebseinheit 20 und/oder die Staubansaugeinheit 16 entsprechend
der Steuerinformation, die durch die Funkübertragungseinrichtung 63 zu
dem Treiber 76a der Roboter-Reinigungsvorrichtung übertragen
ist, und überträgt die momentan
durch die obere Kamera 30 aufgenommenen oberen Bilder durch
die Funkübertragungseinrichtung 63 zu
der zentralen Steuervorrichtung 70 hin.
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Wenn von der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 ein
Batteriewiederauflade-Anforderungssignal empfangen wird oder wenn
ein Wiederauflade-Befehlssignal, wie ein Job-Abschlusssignal durch die
Funkübertragungseinrichtung 63 empfangen wird,
berechnet der Treiber 76a der Roboter-Reinigungsvorrichtung
einen Rückkehrweg
zu der externen Wiederaufladevorrichtung 80 unter Heranziehung
der in der Speichereinheit 76 gespeicherten Eintrittsfleck-Information
und der momentanen Standortinforma tion, die aus den oberen Bildern
erhalten wird, welche von der oberen Kamera 30 aufgenommen
und empfangen sind. Damit wird die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 per
Befehl veranlasst, sich zum Eintrittspunkt längs des berechneten Rückkehrweges
zu bewegen. Der Treiber 76a der Roboter-Reinigungsvorrichtung
steuert die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 in dem früher beschriebenen Prozess
so, dass die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 in bzw. an
der externen Wiederaufladevorrichtung 80 andocken kann.
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Nachstehend wird unter Bezugnahme
auf die 18 bis 20 ein Andockverfahren des
Roboter-Reinigungssystems mit der externen Wiederaufladevorrichtung
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben, das heißt ein Andockverfahren für die Roboter-Reinigungsvorrichtung
10 zum Andocken in bzw. an der externen Wiederaufladevorrichtung 80.
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In diesem Falle befindet sich die
Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 anfänglich in einem Standby-Betrieb
in Verbindung mit der externen Wiederaufladevorrichtung 80.
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Wenn ein Arbeitsstartbefehl empfangen wird,
steuert die Steuereinheit 40 die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 zur
Vorwärtsbewegung
von der externen Wiederaufladevorrichtung 80 weg. Die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 nimmt
bei der Operation S100 kontinuierlich obere Bilder durch ihre obere
Kamera 30 auf, während
sie fährt.
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Auf die Ermittlung der ersten Standorterkennungsmarkierung
aus den oberen Bildern speichert die Steuereinheit 40 bei
der Operation S200 die Koordinate der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 an dem
betreffenden Fleck bzw. Punkt in der Speichereinheit 41 als
Eintrittspunkt P1.
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Die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 führt einen
zugewiesenen Job, wie eine Reinigung oder eine Sicherheit bzw. Sicherung
bei der Operation S300 aus.
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Während
der zugewiesene Job ausgeführt wird,
bestimmt die Steuereinheit 40 bei der Operation S400, ob
das Wiederauflade-Befehlssignal
vorliegt oder nicht.
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Auf den Empfang des Wiederauflade-Befehlssignals
hin nimmt die Steuereinheit 40 obere Bilder durch die obere
Kamera 30 auf und berechnet eine Information bezüglich der
gegenwärtigen
Lage bzw. des gegenwärtigen
Standortes der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10. Mit der
Information bezüglich des
gegenwärtigen
Standortes und der gespeicherten Lage- bzw. Standortinformation
des Eintrittspunkts P1 berechnet die Steuereinheit 40 einen Rückkehrweg
für die
Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 zum Eintrittspunkt P1.
Bei der Operation S500 steuert die Steuereinheit 40 die
Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 so, dass sie längs des
berechneten Rückkehrweges
fährt.
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Wenn die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 zum
Eintrittspunkt P1 bewegt wird, übernimmt
die Steuereinheit 40 bei der Operation S600 die Steuerung,
und die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 ermittelt die
externe Wiederaufladevorrichtung 80. Ein Detektierverfahren
der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 zur Ermittlung der
externen Wiederaufladevorrichtung 80 ist in 19 veranschaulicht.
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Gemäß 19 gibt die Steuereinheit 40 bei der
Operation S610 an die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 einen
Befehl bzw. Befehle ab, um sich gerade zur Wand 90 zu bewegen.
Bei der Operation S620 wird bestimmt, ob von dem Hindernis-Sensor 14 während des
Fahrens ein Hindernis-Detektiersignal empfangen wird. Falls irgendein
Hindernis ermittelt wird, gibt die Steuereinheit 40 bei
der Operation S630 an die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 einen Befehl
bzw. Befehle ab, eine der Wand folgende Fahrt längs des Hindernisses in einer
bestimmten Richtung auszuführen.
Die Steuereinheit 40 bestimmt bei der Operation S640, ob
während
der entlang der Wand erfolgenden Fahrt der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 irgendein
Detektiersignal bei der Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 vorliegt,
welches von dem Erkennungsmarkierungs-Sensor 15 empfangen
wird. Wenn ein Detektiersignal bei der Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 empfangen
wird, signalisiert die Steuereinheit 40 der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 bei
der Operation S700, in bzw. an der externen Wiederaufladevorrichtung
anzudocken.
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Falls bei der Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 kein
Detektiersignal empfangen wird, bestimmt die Steuereinheit 40 bei
der Operation S650, ob die Distanz der längs der Wand erfolgenden Fahrt
der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 einen bestimmten Referenzwert überschreitet
oder nicht. Der bestimmte Referenzwert bezieht sich auf eine Distanz,
die durch eine Bedienperson in Bezug auf die externe Wiederaufladevorrichtung 80 festgelegt
wurde, um zu verhindern, dass sich die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 bei
der der Wand folgenden Fahrt sich längs des gesamten Arbeitsbereiches
bewegt.
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Falls die Bewegungsdistanz der der
Wand entlang fahrenden Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 den
bestimmten Referenzwert überschritten
hat, signalisiert die Steuereinheit 40 der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 bei
der Operation S660, eine Drehung um 180° auszuführen und dann die der Wand
entlang folgende Fahrt wieder aufzunehmen. Wenn die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 während der
entlang der Wand erfolgenden Fahrt ermittelt wird, signalisiert
die Steuereinheit 40 der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10, sich
mit der externen Wiederaufladevorrichtung 80 zu verbinden.
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20 veranschaulicht
in einem Flussdiagramm ein Verfahren zum Andocken der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 an
der externen Wiederaufladevorrichtung 80 gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß 20 signalisiert die Steuereinheit 40 der
Roboter-Reinigungsvorrichtung
bei der Operation S710, sich zu bewegen und um den Punkt zu drehen,
von dem aus die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 ermittelt
wird, so dass der Wiederaufladeanschluss 56 der externen Wiederaufladevorrichtung 80 gegenüberliegen
kann. Dies bedeutet, dass die Steuereinheit 40 der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 signalisiert,
sich in Bezug auf die Wiederaufladevorrichtungs-Erkennungsmarkierung 88 in
einer bestimmten Richtung und zu einer bestimmten Position hin zu
bewegen. Sodann signalisiert die Steuereinheit 40 der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10,
sich vorwärts
zu bewegen. Anschließend
bestimmt die Steuereinheit 40 bei der Operation S720, ob
irgendein Kollisionssignal von dem Stoßfänger 54 empfangen
wird.
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Falls das Kollisionssignal empfangen
wird, bestimmt die Steuereinheit 40 bei der Operation S730,
ob ein Kontaktsignal von dem Wiederaufladeanschluss 56 empfangen
wird. Falls bei der Operation S730 kein Kontaktsignal von dem Wiederaufladeanschluss 56 erhalten
wird, signalisiert die Steuereinheit 40 der Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 bei
der Operation S740, sich um einen bestimmten Abstand zurückzuziehen,
und sodann stellt sie den Fahrwinkel der Roboter-Reinigungsvorrichtung
10 um bzw. auf einen bestimmten Grad nach bzw. ein. Nachdem die
Roboter-Reinigungsvorrichtung 10, bezüglich deren Wiederaufladeanschluss 56 bestimmt
worden ist, dass er mit dem Spannungsversorgungsanschluss 82 nicht
verbunden ist, eine Änderung
ihrer Richtung um einen bestimmten Winkel und sodann eine unmittelbare
Vorwärtsbewegung
ausgeführt
hat, nimmt die Möglichkeit
zu, dass der Wiederaufladeanschluss 56 den Spannungsversorgungsanschluss 82 berührt.
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Die Einstellung eines Fahrwinkels
kann in einer Richtung erfolgen; vorzugsweise erfolgt die betreffende
Einstellung jedoch in zwei Richtungen. Wenn ein Kontaktsignal nach
mehreren Versuchen in einer Richtung nicht erhalten wird, kann demgemäß die Einstellung
in der entgegengesetzten Richtung in einer bestimmten Anzahl erfolgen.
Falls beispielsweise das Kontaktsignal sogar dann nicht erhalten
wird, nachdem die Roboter- Reinigungsvorrichtung 10 den Fahrwinkel
dreimal in der Linksrichtung nachgestellt bzw. eingestellt hat,
und zwar jeweils um 15°,
wird die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 in den Ausgangszustand
zurückgeführt, und
dann erfolgt eine Einstellung des Fahrwinkels dreimal in der Richtung
nach rechts um jeweils 15°.
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Jedes Mal dann, wenn die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 den
Fahrwinkel nach- bzw. einstellt, wird bei der Operation S750 eine
Einstellung gezählt.
Sodann wird bei der Operation S760 bestimmt, ob der gezählte Wert
unterhalb einer bestimmten Anzahl von Einstellungen liegt. Falls
dies der Fall ist, wird die Steuerung zur Operation S730 zurückgeführt, bei
der bestimmt wird, ob das Kontaktsignal von dem Wiederaufladeanschluss 56 erhalten wird
oder nicht. Als bestimmte Anzahl von Einstellungen wird unter der
Annahme, dass der Einstellwinkel bei der Operation S740 auf 15° festgelegt
ist, eine "6-fache" Einstellung bevorzugt.
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Wenn schließlich bei der Operation S730
bestimmt wird, dass das Kontaktsignal des Wiederaufladeanschlusses 56 erhalten
worden ist, wird die Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 in
der bestimmten Richtung über
eine bestimmte Distanz bei der Operation S730 bewegt, und die Wiederaufladung
bzw. Nachladung wird bei der Operation S733 begonnen. Bei der Operation
S732 wird bestimmt, dass der Wiederaufladeanschluss 56 der
Roboter-Reinigungsvorrichtung 10 vollständig mit dem Spannungsversorgungsanschluss 82 der
externen Wiederaufladevorrichtung 80 verbunden ist.
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Mittels des Roboter-Reinigungssystems
mit einer externen Wiederaufladevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
wie dies oben beschrieben worden ist, wird die externe Wiederaufladevorrichtung
sogar dann genau gefunden, wenn die externe Wiederaufladevorrichtung
sich in dem Bereich befindet, der durch die obere Kamera nicht ermittelbar
ist, das heißt
im Nicht-Kamerabereich; infolgedessen wird die Roboter-Reini gungsvorrichtung
stets an der externen Wiederaufladevorrichtung genau angedockt.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
oben unter Bezugnahme auf die Roboter-Reinigungsvorrichtung beschrieben
worden ist, ist dies lediglich ein Beispiel, und daher ist zu verstehen,
dass die vorliegende Erfindung auf sämtliche Typen von Robotern
anwendbar ist, die eine wiederaufladbare Batterie aufweisen, sich
automatisch mit der Leistung bzw. Energie der wiederaufladbaren
Batterie bewegen und einen zugewiesenen Job ausführen und ferner automatisch
zu der externen Wiederaufladevorrichtung zurückkehren, wenn der Bedarf nach
Nachladung bzw. Wiederaufladung vorliegt.
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Obwohl einige wenige bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, dürfte es
für Durchschnittsfachleute verständlich sein,
dass die vorliegende Erfindung auf die beschriebenen bevorzugten
Ausführungsformen nicht
beschränkt
sein sollte, sondern dass verschiedene Änderungen und Modifikationen
innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung vorgenommen
werden können,
wie sie durch die beigefügten
Patentansprüche
festgelegt ist.