DE19907437A1

DE19907437A1 - Mobiler Roboter, insbesondere zur Fortbewegung auf glatten Flächen

Info

Publication number: DE19907437A1
Application number: DE19907437A
Authority: DE
Inventors: Ridha Azaiz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-08-24

Abstract

Geneigte und glatte Flächen können durch Roboter betreten werden. Aufgrund derem komplexen Aufbau und den damit verbundenen Nachteilen wirkt sich die Anwendung dieser hinsichtlich der Wartung, den Kosten, der benötigten Versorgung sowie der Fortbewegung nachteilig aus. Der neue Roboter soll diesen Nachteilen entgehen. DOLLAR A Der Roboter verwendet drei eine Bewegung verursachende Antriebsteile. Im wesentlichen bewegt er sich mittels Saugnäpfen fort. Dies bringt es mit sich, dass eventuell zusätzlich angebrachte Apparaturen, die eine eigene Bewegung verursachen, den Roboter in seiner Fortbewegung und dem Halt auf der Fläche nicht beeinflussen. Aufgrund der Anordnung dieser kann er auf der Stelle drehen, was eine erhöhte Erreichbarkeit auf der angewandten Fläche bewirkt. DOLLAR A Der Roboter eignet sich aufgrund der Fortbewegung mittels Saugnäpfen zur Fortbewegbung auf Solarmodulen, um diese zu reinigen, da diese eine geneigte Fläche mit ausreichender Glätte für die Saugnäpfe aufweisen.

Description

Mobile Roboter üblicher Bauart weisen wegen ihrer vielen zum Antrieb benötigten Teile oft durchzufüh rende Wartungen, hohe Kosten während ihrer Betriebszeit und bei Erwerb des Geräts und einen ver gleichsweise hohen Rohstoffverbrauch in ihrer Herstellung auf. Des weiteren sind sie wegen ihrer ver gleichsweise komplizierten Mechanik sowie Elektronik unsicher und daher gegebenenfalls in ihrer Aufga be und Fortbewegung ineffektiv und entsprechen in Bezug auf die genannten Mängel keiner großen Va rietät (DE 29 62 2167 U1, DE 197 16 740 C1).

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, glatte Flächen erreichen zu können, sich auf diesen fortbewegen zu können und dabei verschiedene Aufgaben auszuführen. Dieses Problem wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen (ggf. wörtliche Zitierung der Merkmale) gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß glatte, geneigte aber auch ebene Flächen sicher durch den Roboter betreten werden können und hier das automatische und, wenn nötig, mit einer externen elektronischen Einheit steuerbare Durchführen verschiedener Aufgaben mittels von zusätzlich angebrachten Teilen (z. B. Sensoren, Roboterarm, Reinigungsmodul usw.) entsprechend möglich wird. So ist der Roboter vorzugsweise zur Reinigung von Flächen geeignet, bei der das Nicht- Reinigen negative Auswirkungen auf das Aussehen, den Ertrag und die Funktionsweise von z. B. So laranlagen, auf die Gesundheit des Menschen, aber auch der von Tieren usw. haben kann, was durch das vernachlässigte Reinigen von z. B. Lüftungsschächten, Schwimmbecken, körperliche Arbeit beim Reinigen usw. bewirkt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Roboter für die Fortbewegung lediglich drei, höchstens fünf eine Bewegung verursachende Teile braucht - zwei die je eine Hin- und Herbewegung verursachen und ein Teil eine Rotation in mindestens eine Richtung verursachend - wor auf sich ein kostengünstiger Betrieb, Herstellung und Erwerb schließen läßt. U. a. wegen der wenigen Antriebsteile ermöglicht der Roboter einen vergleichsweise sicheren und effektiven Einsatz.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 2 ermöglicht es, ein Wischerblatt auf glatten Flächen ziehen oder schieben zu kön nen, ohne das es während möglichen fortbewegungsbedingten Änderungen des Abstands vom Roboter zur Fläche an- und abgesetzt wird und der benötigte Druck für das Wischerblatt weiterhin erhalten bleibt, wodurch Schmutzzonen (z. B. Wasseransammlungen, Abdrücke) vermieden werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 den Roboter in einer Ansicht von vorne,

Fig. 2 den Roboter in einer Ansicht von vorne bei aufgeschnittenem Gehäuse ohne Fortführung der Ach se und der an dieser befestigten Teile des Motors,

Fig. 3 den Roboter in einer Ansicht von hinten,

Fig. 4 den Roboter in einer Ansicht von einer Seite bei aufgeschnittenem Gehäuse ohne vordere Beine,

Fig. 5 den Roboter in einer Ansicht von oben.

In den Zeichnungen ist ein Roboter, der auf einer glatten Glasplatte verfährt und diese entsprechend seiner Breite reinigt dargestellt.

Der Reinigungsroboter weist einen Tragrahmen 4 auf, an dem die notwendigen Bauteile befestigt sind. An zwei Seiten vom Tragrahmen 4 sind jeweils vier Beine 7 (im folgenden Beinmodule genannt) zu einer Einheit zusammengefaßt, welche am unteren Teil mit dem Tragrahmen 4 direkt und drehbar über die Schrauben 6 und einem z. B. aus Aluminium bestehenden, vierkantigem Profil 21 (im folgenden Ab standsstück genannt) verbunden sind. Dieses Abstandsstück wird benötigt, um einen freien Lauf des beide Beinmodule 7 verbindenden Verbindungsteils 15 zu gewährleisten. Das Verbindungsteil 15 ist auf der Rückseite des Roboters, Fig. 3, mit dem Kolben 24, Fig. 5, des für die Hin- und Herbewegung der Beinmodule verantwortlichen hin- und herbewegenden Antriebsteils 3, z. B. ein pneumatischer Zylinder, mittig verbunden. An dem Kolben 24 ist des weiteren dem Verbindungsteil 15 folgend die Führung 16 für das Wischerblatt 10 angebracht, dessen Innenprofil mit dem Außenprofil der geführten Verbindung zum Wischerblatt 10 identisch sein sollte. An der Verbindung zum Wischerblatt sind zwei Flächen 17 (im Fol genden Stopper genannt), eine am oberen Teil der Verbindung zum Wischerblatt wobei die andere so unter der Führung 16 angebracht ist, daß das Wischerblatt 10 mit benötigtem von der Feder 10 verur sachtem Druck auf der zu reinigenden Fläche aufliegt. Verursacht der pneumatische Zylinder 3 eine Be wegung, so zieht oder schiebt das Wischerblatt 10 je nach Richtung der verursachten Bewegung das vom Sprühkopf 22 der Fläche zugeführte Reinigungsmedium bei Vorwärtsbewegung, also Ausfahren des Kolbens 24 vom pneumatischen Zylinder 3, ab. Der unter dem Sprühkopf 22 angebrachte Sensor 23 ist für Abgabe eines Signals (im folgenden Bodensensor genannt) für einen Steuercomputer z. B. zur Be stimmung eines Drehvorgangs zuständig. Dieser wird von dem eine Rotation verursachenden Antriebsteil 1 (in folgendem Motor genannt) vorgenommen, der über das Rad 11 mit dem Riemen 12 auf den drehba ren Kolben 14 eines weiteren hin- und herbewegenden Antriebsteils 2 (im folgenden pneumatischer Zy linder genannt) übertragen, wobei das Rad 11 so beschaffen ist, das es eine Passfeder 13 in eine Nut vom Kolben 14 sowie in eine Nut vom Rad 11 liegt, wodurch die Rotation vom Motor 1 gezielt auf den Kolben 14 und damit auf das mittig angeordnete Bein übertragen wird (in den Figuren sind die Nuten nicht sichtbar, da in diesen die Passfeder liegt). Fährt der Kolben 14 des pneumatischen Zylinders 2 ein oder aus, so wird das Rad 11 durch die Gabel 8 in gleicher Höhe gehalten. Das Mittelbein 9 wird wegen der Art und Weise mit der sich der Roboter fortbewegt benötigt. Diese Fortbewegung besteht hauptsäch lich darin, daß das Mittelbein 9 kurz durch geringes Ausfahren des Kolbens 14 vom pneumatischen Zy linder 2 nach unten gedrückt wird, damit der Saugnapf am Mittelbein 9 der Fläche aufliegt und nun an saugen kann. Danach lösen sich die Saugnäpfe an den Beinmodulen. Da das Mittelbein jetzt fest an saugt, kann der Roboter durch vollständiges Ausfahren vom Kolben 14 des pneumatischen Zylinders 2 angehoben werden, so daß die Beinmodule 7 über der zu reinigenden Fläche liegen und dann der Rich tung der Fortbewegung entsprechend durch z. B. Einfahren des Kolbens 24 vom pneumatischen Zylinder 3 ausgerichtet werden können. Wurde das getätigt und die einzelnen Aktionen dem Steuercomputer be stätigt, werden durch Einfahren des Kolbens 14 vom pneumatischen Zylinder 2 der Roboter und die Beinmodule 7 abgesetzt, so daß die Saugnäpfe an den Beinmodulen 7 aufliegen und ansaugen können. Wurden diese Aktionen durchgeführt, löst sich der Saugnapf vom Mittelbein 9 und wird durch den Kolben 14 vom pneumatischen Zylinder 2 eingefahren. Anschließend wird durch Ausfahren des Kolbens 24 vom pneumatischen Zylinder 3 der Roboter vorgezogen. Dies wird so oft wiederholt, bis aufgrund von Sensor daten von dem Bodensensor 23 der Drehvorgang getätigt wird. Da der Roboter optional parallel zur obe ren Seite der zu reinigenden Fläche anfängt zu laufen, muß er nun seine eigene Breite nach unten lau fen, um dann ein weiteres Mal zu lenken, um dann in eine nächste Laufbahn zu kommen. Die Richtung in der der Roboter lenkt hängt von seinem Startpunkt ab. Läuft er beispielsweise wie beschrieben parallel zur oberen Seite der zu reinigenden Fläche, so muß er nach Eintreten in die untere Laufbahn am Ende der zu reinigenden Fläche in die gegensätzliche Richtung lenken, in diesem Beispiel nach links, um dann in die nächste Laufbahn zu gelangen usw. Alle Aktionen und Abläufe werden von Näherungsschaltern an den Antriebsteilen sowie an der Reinigungsvorrichtung, bestehend aus 10, 16, 17, 18, 19, 20 und 22, die an dem Steuercomputer angeschlossen sind kontrolliert und gesteuert.

Claims

1. Mobiler Roboter, insbesondere zur Fortbewegung auf glatten Flächen, der sich aufgrund seiner Saugnäpfe an den Beinen auf geneigten und ebenen Flächen fortbewegen kann, wobei

- die für die Fortbewegung verantwortlichen Antriebsteile eine Hin- und Herbewegung (2 und 3) bzw. eine Rotation (1) erzeugen
- das Hin- und Herbewegende Antriebsteil 3 so angeordnet ist, das es durch aus- oder einfahren des Kolbens (24) die Beine (7) über das Verbindungsteil (15) Hin- oder Herbewegen kann
- der Roboter um zu Drehen keinen Lenkweg benötigt, da ein entsprechender mechanischer Ver bund zwischen dem rotierenden Antriebsteil (1) und dem eine Hin- und Herbewegung verursa chenden Antriebsteil (2) besteht, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das rotierende Antriebsteil mit z. B. über einen Riemen (12) und Rad (11) mit dem Kolben (14) des eine Hin- und Herbewe gung verursachenden Antriebsteil (2) verbunden ist, so daß die Rotation von (1) auf (2) übertra gen wird, die dann den Roboter nach Ausfahren von (2) in eine von einem Steuercomputer ge steuerte und überwachte Rotation versetzt, wobei das die Rotation auf den Kolben (14) übertra gende Rad (11) so beschaffen ist, das eine Passfeder (13) in eine Nut in dem Kolben (14) von dem Rad (11) faßt, wodurch der Kolben (14) gezielt rotiert und das Rad (11) bei Ausfahren von Kolben (14) in gleicher Höhe durch eine Gabel (8) gehalten wird
- die Anzahl der Beine, die Größe und das Material aus dem der Roboter besteht den klimatischen Umständen, dem Einsatzgebiet und der Aufgabe des Roboters entsprechend variiert werden können, da die zuvor beschriebenen Teile einer hohen Varietät entsprechen
- beliebige Zusatzapparaturen, z. B. Reinigungsvorrichtung (bestehend aus 10, 16, 17, 18, 19, 20 und 22), Kamera, Mikrophon u. a. an dem Roboter angebracht werden können.

2. Roboter nach Patentanspruch 1, wobei

- das Wischerblatt der Reinigungsvorrichtung (10) an der Fläche mit Hilfe einer vertikalen Fede rung auch beim Anheben des Roboters durch (2) weiterhin auf der Fläche mit benötigtem Druck aufliegt, um dann die vom Sprühkopf (22) der Fläche zugeführte Flüssigkeit oder das Reini gungsmedium zu beseitigen
- das Wischerblatt der Reinigungsvorrichtung (10) optional durch beim Lenkvorgang andauerndem Aufliegen verhindert, daß der Roboter einer unkontrollierten Drehung, verursacht durch das Ge wicht einer Versorgungsleitung und/oder des Eigengewichts, unterzogen wird.