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Diese Erfindung betrifft einen Roboter
und ein Verfahren für
den Betrieb eines Roboters. Sie kann auf ein Robotergerät zum Reinigen
von Böden, wie
beispielsweise einen Staubsauger-Roboter, oder einen anderen Roboter
angewendet werden.
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Es ist bekannt, daß ein Staubsauger-Roboter
bereitgestellt wird, programmiert für das Reinigen des Fußbodens
eines Raums. Das Programmieren kann darin bestehen, eine detaillierte
Karte des Raums einzuspeisen und den Staubsauger zu schulen, sich
von der einen Seite zur anderen Seite des Raums hin- und herzubewegen.
Als Alternative dazu kann es umfassen, den Staubsauger in einem
Schulungszyklus im Raum herumzuführen,
damit der Staubsauger den Zyklus aus in einem Speicher gespeicherten
Informationen wiederholt. Die Internationale Patentanmeldung Nr.
PCT/GB99/04072 beschreibt einen selbständigen Staubsauger, der ein spiralähnliches
Muster ausführt,
um die Fußbodenfläche eines
Raums zu dwchqueren.
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Manche Maschinen haben Warnlichter,
um den Benutzer aufmerksam zu machen, wenn eine Störung aufgetreten
ist. Zum Beispiel wird ein Fahrzeugmotormanagementsystem ein Warnlicht
haben, das aufleuchtet, wenn eine Störung auftritt. Dies kann eine
kleinere Störung
sein, die nicht dringend behoben werden muß, oder es kann eine größere Störung sein,
die dringend Aufmerksamkeit erfordert. Bis die Fahrzeugstörung durch
Spezialgeräte
diagnostiziert wird oder wenn das Fahrzeug nicht ausfällt, wird
der Benutzer den Gesundheitszustand seines Fahrzeugmotors und dessen
zugeordneter Systeme nicht kennen.
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Haushaltgeräte, wie beispielsweise Waschmaschinen
und Geschirrspüler,
haben bewegte Skalen, die anzeigen, welchen Teil des Waschzyklus' die Maschine erreicht
hat. Es ist ebenfalls bekannt, einen begrenzten Umfang an Anzeigelampen
zu verwenden, um eine große
Zahl von Störungszuständen anzuzeigen,
wobei jeder Störungszustand
durch eine unterschiedliche Kombination von erleuchteten Lichtern
oder eine Kombination von blinkendem und ständigem Erleuchten der Lampen
dargestellt wird. Dies kann für
einen Benutzer sehr verwirrend sein und erfordert oft, daß ein Benutzer
ein Benutzerhandbuch konsultiert, um den Zustand der Maschine zu
interpretieren.
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Rechner haben Programme, die den
Benutzer durch Erzeugen eines unüblichen
Geräuschs warnen,
daß er
eine unzulässige
oder unangebrachte Eingabe an der Tastatur versucht, oder daß der Rechner
die geforderte Funktion nicht ausführen kann. Im Handel ist eine
große
Auswahl solcher Geräusche
erhältlich.
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Die Sony Corporation kündigte am
11. Mai 1999 die Präsentation
eines vierbeinigen Unterhaltungsroboters, benannt „AIBO", an. Der Kopf des
Roboters hat zwei Augen, wobei jedes Auge eine rote LED-Lampe und
eine grüne
LED-Lampe hat, die mit Zwischenraum zueinander angeordnet werden.
Die rote Lampe wird erleuchtet, um Zorn auszudrücken, und die grüne Lampe
wird erleuchtet, um Freude auszudrücken. Die Augen blinken rot
und grün,
wenn der Roboter verwirrt ist.
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Manche Benutzer fühlen sich unbehaglich beim
Benutzen moderner Geräte.
Dem wird nicht abgeholfen durch das Bereitstellen von Geräten, die eine
komplizierte und verwirrende Anordnung von Reglern und Anzeigen
haben.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, das Verständnis
eines Benutzers für
den Zustand der Wechselwirkung zu verbessern, die zwischen einer Maschine
und ihrer Umgebung stattfindet.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden
Erfindung stellt einen Roboter bereit, der folgendes aufweist: eine
große
Anzahl von Sensoren, mit deren Hilfe der Roboter mit seiner Umgebung
in Wechselwirkung treten kann, eine Steuereinheit zur Steuerung
der Maschine, um unter Einsatz der Sensoren eine Aufgabe durchzuführen, und
eine Anzeigelampe, um den Zustand der Wechselwirkung zwischen der
Maschine und der Umgebung anzuzeigen, bei dem die Steuereinheit
so organisiert ist, daß die
Farbe der Lampe entsprechend dem Zustand der Wechselwirkung geändert wird,
und bei dem die Anzeigelampe zwei oder mehr verschieden gefärbte Lichtquellen umfaßt, die
getrennt voneinander unter Energie gesetzt werden können, und
Mittel zum Kombinieren des Lichtausgangssignals der Lichtquellen,
um die Wirkung einer einzelnen farbigen Lampe zu ergeben.
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Die Lichtquellen können allein
oder in Kombination erleuchtet werden.
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Durch das Bereitstellen einer einzigen
Anzeige, die eine Reihe von Farben annehmen kann, wird der Betrieb
der Maschine benutzerfreundlicher gestaltet. Statt auf eine verwirrende
Anordnung von Anzeigen zu blicken, blickt der Benutzer wegen einer Anzeige
des Zustands oder der „Stimmung" der Maschine einfach
auf die Farbe der einzigen Anzeige. Wenn nur eine der Lichtquellen
unter Energie gesetzt wird, erscheint die Anzeige in dieser Farbe.
Wenn zum Beispiel die rote Quelle unter Energie gesetzt wird, erscheint
die Anzeige rot. Wenn mehrere Lichtquellen zur gleichen Zeit unter
Energie gesetzt werden, werden die Ausgangssignale der Quellen kombiniert,
und die Anzeige hat die Farbe der Kombination. Wenn zum Beispiel
die rote und die grüne
Quelle erleuchtet werden, erscheint die Anzeige gelb/orange. Kleine
Veränderungen
im Zustand der Maschine können
leicht durch ein Verschieben der Farbe der Anzeige, z. B. von grün zu grün-blau, übertragen
werden.
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Vorzugsweise umfassen die Lichtquellen
rote, grüne
und blaue Primärlichtquellen,
da diese Kombination von Lichtquellen in der Lage ist, die vollständige Palette
von sichtbaren Farben zu erzeugen.
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Es kann mehrere Lichtquellen von
jeder Farbe geben. Dies steigert die Lichtausbeute, und durch ein
Verschachteln der Quellen mit anderen, andersfarbigen, Quellen wird
eine verbesserte Mischwirkung erreicht.
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Jede der Lichtquellen kann als eine
gesonderte Vorrichtung bereitgestellt werden, wobei eine Vielzahl
solcher Vorrichtungen auf einer Halterung angebracht wird, oder
es kann eine einzige Mehrquellenvorrichtung bereitgestellt werden.
Die Mehrquellenvorrichtung kann eine Art von Diffusorlinse einschließen, oder
diese kann gesondert bereitgestellt werden.
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Während
das Ausführungsbeispiel
die Verwendung der Anzeigelampe auf einem Staubsauger-Roboter beschreibt,
kann die Anzeige auf anderen Arten von Robotern verwendet werden.
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Ein anderer Aspekt der vorliegenden
Erfindung stellt ein Verfahren für
den Betrieb eines Roboters bereit.
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Es werden nun Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,
in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Reinigungsroboters nach einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist,
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2 ein
schematisches Diagramm eines Power-Management- und Navigationssystems
der Vorrichtung von 1 ist,
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3A und 3B schematisch zwei Formen von
bei der Reinigungsvorrichtung von 1 verwendeten
Anzeigelampen zeigen,
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4 das
gut bekannte Farbendreieck zeigt,
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5 die
Funktionsblöcke
zeigt, welche die Anzeigelampe steuern,
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6 schematisch
die durch die Steuereinheit der Reinigungsvorrichtung ausgeführten Software-Aufgaben zeigt und
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7A bis 7D eine Reihe von Zuständen für den Staubsauger
und den entsprechenden Zustand der Anzeigelampe zeigen.
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Unter Bezugnahme auf 1 der Zeichnungen wird ein Robotergerät zum Reinigen
von Böden in
der Form eines Staubsaugers gezeigt, der einen Hauptkörper 10,
zwei Antriebsräder 11,
ein Bürstenstabgehäuse 12,
zwei wiederaufladbare Batteriesätze 13,
einen Zyklonabscheider 15, Fotodetektoren 17,
verschiedene Sensoren 26 bis 32 und eine Benutzerschnittstelle 16 umfaßt, die
Schalter 14 einschließt.
Der Zyklonabscheider wird vollständiger
in EP-A-0 042 723 beschrieben. Es können andere Abscheiderformen,
wie beispielsweise ein Beutel, an Stelle des Zyklonabscheiders 15 verwendet
werden.
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Auf der Oberseite des Staubsaugers 10 wird eine
Anzeigelampe 35 angebracht, die durch ihre Farbe den Zustand
der Wechselwirkung zwischen den Sensoren der Maschine und ihrer
Umgebung zeigt und folglich die „Stimmung" der Maschine anzeigt. Zweckmäßigerweise
wird die Anzeigelampe 35 konzentrisch innerhalb der Fotodetektoren 17 angebracht.
Der Fotodetektor 17 erfaßt Licht, das aus einer Vielzahl
von Richtungen um den Staubsauger empfangen wird, wie es in unserer
noch nicht verbeschiedenen Internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/GB
99/04092 beschrieben wird.
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Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten,
wie der Staubsauger programmiert werden kann. Bei einem bevorzugten
Verfahren führt
der Staubsauger eine spiralähnliche
Abdeckung eines Raums aus. Der Staubsauger wird so programmiert,
daß er
zuerst einen durchlauf um den Rand eines Raums oder um eine Besonderheit
oder einen Gegenstand im Raum vollendet und sich danach um annähernd die
Breite des Staubsaugers nach innen oder nach außen bewegt und danach einen
zweiten durchlauf längsseits des
ersten vollendet. Danach bewegt er sich für einen dritten durchlauf längsseits
des zweiten wieder um eine Breite nach innen oder außen, und
so weiter, bis der Raum gereinigt worden ist. Er folgt also einer allgemein
spiralähnlichen
Bahn, außer
bei Hindernissen, wie beispielsweise Möbeln, die in seiner Bahn liegen
und die er umgeht, unter Einsatz seiner Sensoren zum Erfassen derselben
und zum Umfahren derselben.
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Unter Bezugnahme auf 2 der Zeichnungen werden nun die wiederaufladbaren
Batteriesätze 13,
ein Batterie- und Motormanagementsystem 18, ein Motor 19 zum
Antreiben eines Sauggebläses, Motoren 20 und 21 zum
Antreiben des linken und des rechten Rads 11, ein Motor 22 zum
Antreiben des Bürstenstabs,
Verarbeitungsschaltungstechnik 23 des Navigations- und
Steuerungssystems, eine Benutzerschnittstellenplatte 25 und
der Fotodetektor 17 gezeigt. Die Verarbeitungsschaltungstechnik 23 schließt einen
Mikroprozessor, ein vom Anwender programmierbares Gate-Array (FPGA)
und Steuerungssoftware 45 ein. Die Anzeigelampe 35 wird
mit der Benutzerschnittstellenplatte 25 verbunden und wird
durch Steuersignale, die sie über
eine Kommunikationsdatenübertragung 40 von
der Verarbeitungsschaltungstechnik 23 empfängt, gesteuert.
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Das Navigationssystem des Staubsaugers schließt die verschiedenen
Sensoren 26 bis 32 ein, wie es in 2 gezeigt wird. Es gibt vier Hauptpaare 29 aus
Ultraschallstrahler und -empfänger,
die nach vorn, nach hinten und zu entgegengesetzten Seiten des Roboter-Staubsaugers
zeigen. Die von diesen Empfängern 29 empfangenen
Signale stellen nicht nur Informationen bereit, die eine Entfernung
von einer Besonderheit des Raums oder von einem Gegenstand im Raum
darstellen, sondern die Amplitude und die Breite der empfangenen
Signale verändern sich
entsprechend der Art des erfaßten
Materials. Schwellensensoren 30 erfassen das Vorhandensein eines
tragbaren Schwellenpositionsgebers (nicht gezeigt), der zum Beispiel
am Eingang zu einem Raum oder oben an einem Treppenhaus angeordnet
wird, und es werden ein oder mehrere pyroelektrische oder passive
Infrarot-(PIR-)Sensoren 31 zum Erfassen von Tieren und
Feuer bereitgestellt. Es wird zu erkennen sein, daß die Sensorenart
(Ultraschall, Infrarot) nicht wichtig ist für die Erfindung, und daß zusätzlich zu
diesen oder an deren Stelle andere Arten von Sensoren verwendet
werden können.
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Die Stimmungsanzeigelampe 35 wird
durch die Benutzerschnittstellenplatte 25 von der Verarbeitungsschaltungstechnik 23 gesteuert.
Die Verarbeitungsschaltungstechnik 23 bestimmt von den
Sensoren 26 bis 32 und den Motorstromfühlern die
Wechselwirkung des Staubsaugers mit seiner Umgebung.
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Unter Bezugnahme auf 3A umfaßt die Stimmungsanzeigelampe 35 bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
nun sechs LED-Lichtquellen, zusammen gruppiert unter einer Kuppel 35A,
die aus einem lichtdurchlässigen
oder transparenten Material, wie beispielsweise einem Kunststoffmaterial,
geformt werden kann. Die LED emittieren Licht in den Primärfarben – Rot (R),
Blau (B) und Grün
(G). Es ist vorzuziehen, daß von
jeder LED ein Paar bereitgestellt wird. Jedes Farbpaar wird gesondert
von den anderen Paaren unter Energie gesetzt. Die LED werden unter
eine kegelstumpfförmigen
Kammer 35A mit einer Basis 35C, welche die LED
trägt,
und einem Lichtdiffusor 35B, getragen oben auf einer kegelstumpfförmigen Wand 35D,
untergebracht. Der Lichtdiffusor 35B kann durch Behandeln
der oberen Fläche
der Kammer 35A, um sie lichtdurchlässig zu machen, oder durch
ein gesondertes Diffusorteil erreicht werden. Der Lichtdiffusor 35B arbeitet
auf eine Weise, welche die Lichtausgabesignale der LED kombiniert,
so daß der
Benutzer die kombinierte Wirkung der LED an Stelle ihrer einzelnen
Ausgabesignale sieht. Die Innenwand der kegelstumpfförmigen Wand 35D ist
reflektierend, was durch Versilbern der spitz zulaufenden Wand 35D erreicht
werden kann.
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Bei der alternativen Anordnung von 3B umfaßt eine Stimmungsanzeigelampe 50 eine
einzige Vorrichtung 50C, die mehrere Lichtquellen (rot, grün und blau)
einschließt.
Als Teil der Vorrichtung 50C kann eine Diffusorlinse bereitgestellt
werden, um die Ausgabesignale der einzelnen Lichtquellen zu kombinieren.
Da solche Vorrichtungen 50C üblicherweise ziemlich kompakt
sind, ist es vorzuziehen, die Vorrichtung angebracht unter einer
sich nach außen erweiternden
Kammer 50A anzubringen, die an ihrer oberen Fläche einen
Lichtdiffusor 50B einschließt.
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Unter Bezugnahme auf das Farbendreieck
in 4 hat die Stimmungsanzeigelampe
die Fähigkeit,
jede sichtbare Farbe zu erzeugen, dadurch, daß die LED-Lichtquellen E, G
und B entsprechend dem Farbendreieck im richtigen Maß unter
Energie gesetzt werden.
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Es wäre möglich, eine einfachere Stimmungsanzeigelampe,
mit beispielsweise nur zwei Lichtquellen, zu haben. Bei der kombinierten
Ausgabe wäre
eine begrenztere Palette von Farben erreichbar. Außerdem müssen die
Lichtquellen keine Primärfarben
sein, aber dann würde
die bei der kombinierten Ausgabe erreichbare Palette von Farben
weiter eingeschränkt
werden.
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Unter Bezugnahme auf 5 der Zeichnungen erfaßt die Verarbeitungsschaltungstechnik 23 die Sensorenaktivität von den
Sensoren 26 bis 32 und steuert den Staubsauger
und führt
ihn um den Raum. Außerdem
liefert die Kommunikationsdatenübertragung
zwischen der Schaltungstechnik 23 und der Benutzerschnittstelle 25 Informationen über den
Umfang der Sensorenaktivität.
Die der roten, der grünen und
der blauen lichtemittierenden Diode R, G, B der Stimmungslampe 35 zugeführte Energie
wird durch Pulsbreitenmodulation PWM gesteuert, um die Farbe zu
erreichen, die der zusammengeführten
Sensorenaktivität
entspricht, wie sie durch die Verarbeitungsschaltungstechnik 23 bestimmt
wird.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Aktivität des Staubsaugers
in der Software in einzelne Aufgaben zerlegt, auf der Grundlage
dessen, was als eine Klassifizierungsarchitektur bekannt ist. 6 zeigt dies schematisch.
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Es gibt in der Software mehrere unabhängige Aufgaben
oder Aktivitäten
des Staubsaugers, wobei zwei für
dieses Ausführungsbeispiel
geeignete Beispiele das Umherschweifen und das Wandfolgen sind.
Die verschiedenen Sensoren 26 bis 32 liefern der
Software über
einen Servermechanismus Sensorwerte, und jede Softwareaufgabe fragt
den Server ab, um die Sensorwerte festzustellen.
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Auf der untersten Ebene wickeln die
Sensorsoftwaretreiber einen Dialog niederer Stufe mit der Hardware
ab, um die durch die Sensoren 26 bis 32 gelieferten
Informationen zu erhalten. Es gibt einen einzelnen Treiber, der
mit allen Hardwaresensoren einer einzelnen Art kommunizieren kann,
und in 6 werden zwei
Beispiele gezeigt, es werden nämlich
alle Ultraschallsensoren durch einen Treiber US abgewickelt, und
alle Infrarotsensoren werden durch einen Treiber IR abgewickelt.
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Der Sensorserver 62 wickelt
Abfragen von den Aufgaben ab und erhält Daten von den Treibern und
bietet sie wieder an in einer zweckmäßigeren Form. Jede Aufgabe
trifft eine Entscheidung darüber, was
sie für
das zweckmäßige Verhalten
hält.
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Der Stimmungslampenserver empfängt die Vorschläge für R, G,
B von den Aufgaben, und es wird ein einziger repräsentativer
Wert für
R, G, B berechnet und als Anzeige an der Stimmungslampe 35 verwendet.
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Der Stimmungslampenserver hat ein
Wissen über
die relative Wichtigkeit der Aufgabenvorschläge und kann den zweckmäßigen Wert
für R,
G, B auf der Grundlage dieses Wissens festlegen.
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Wenn wir zuerst die Aufgabe Wandfolgen
betrachten, so wird die Aufgabe, um ein Wandfolgeverhalten herzustellen,
bei diesem Ausführungsbeispiel erwarten,
auf der linken Seite des Staubsaugers eine Wand vorzufinden, nichts
davor und nichts rechts. Falls die Aufgaben Wandfolgen diesen Satz
von Sensorbedingungen sieht, dann entscheidet sie, daß sie zuständig ist,
beim Steuern des Staubsaugers zu handeln. Solange diese Sensorbedingungen
herrschen, wird sie also weiter handeln, und über die Motorantriebsschnittstelle
MD werden zweckmäßige Motorantriebsanweisungen
zu dem linken und dem rechten Antriebsmotor 20 und 21 geschickt
(2). Zur gleichen Zeit
schickt die Aufgabe Wandfolgen ein Signal an den Stimmungslampenserver.
Der Stimmungslampenserver schickt über die Kommunikationsdatenübertragung
und die Benutzerschnittstelle 25 Signale an die Stimmungsanzeigelampe 35,
um die Stimmungslampe unter Energie zu setzen. Folglich trägt ein Datenpaket
Anweisungen und Daten, die das zweckmäßige Energieniveau für jede Lichtquelle
R, G und B darstellen. Die Anweisungen werden durch das FPGA in
der Benutzerschnittstelle 25 interpretiert, um die Quelle
durch den Pulsbreitenmodulator PWM und den Anschluß g der
grünen
Quelle (3) anzuschalten
(z. B. R = 0, B = 250, G = 0). Es sollte hervorgehoben werden, daß 5 sehr schematisch ist:
Zum Beispiel würde
jede Quelle normalerweise einen eigenen Pulsbreitenmodulator haben, und
der Block PWM repräsentiert
dies, wie es für Fachleute
auf dem Gebiet offensichtlich sein sollte.
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Die Aufgabe, die Umherschweifen genannt wird,
wird bei diesem Ausführungsbeispiel
erwarten, weder vorn noch an einer der Seiten eine Wand zu finden,
um ein Umherschweifverhalten herzustellen. Bei diesem Ausführungsbeispiel
bedeutet dies, der Staubsauger kann keinen Bezugspunkt lokalisieren, mit
dessen Hilfe er sich orientieren kann. Falls die Aufgabe Umherschweifen
diesen Satz von Sensorbedingungen vorfindet, dann entscheidet sie,
daß sie zuständig ist,
beim Steuern des Staubsaugers zu handeln, und wird dies fortsetzen,
solange diese Bedingungen herrschen. Über die Motorantriebsschnittstelle
MD werden Motorantriebsanweisungen zu dem linken und dem rechten
Antriebsmotor 20 und 21 geschickt (2).
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Zur gleichen Zeit schickt die Aufgabe
Umherschweifen ein Signal „Gelb" an den Stimmungslampenserver.
Auf der Grundlage seiner Bestimmung aller Eingaben gibt der Stimmungslampenserver
der Stimmungslampe 35 über
die Kommunikationsdatenübertragung
ein Signal, die LED unter Energie zu setzen, um ein gelbes Licht
zu liefern, d. h., wesentlich gleiche Energie an die Quelle R und
die Quelle G und keine Energie an die Quelle B, d. h., R = 50, G
= 50 und B = 0.
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Ähnlich
sind andere Softwareaufgaben, welche die Bewegung des Staubsaugers
steuern, in der Lage, Werte für
R, G und B an den Stimmungslampenserver zu liefern und folglich
den Zustand der Stimmungsanzeigelampe zu beeinflussen.
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Jede Softwareaufgabe signalisiert
solange, wie sie entscheidet, daß sie zuständig ist, und das Entscheidungsnetzwerk
gibt das bevorzugte Signal oder das einzige Signal an die Motorantriebsschnittstelle
MD weiter.
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Zusätzlich zu den Softwareaufgaben
gibt es ein Überwachungssystem
Monitor, das die Sensorsignale ebenfalls liest. Das Überwachungssystem
wird prüfen,
daß bei
den Abstandssensoren ein entsprechender Signalwechsel stattfindet,
wenn an einen oder beide der Antriebsmotoren ein Antriebsstrom angelegt
wird (wie es durch die Stromfühler
erfaßt wird).
Falls die Antriebsmotoren zum Beispiel versuchen, den Staubsauger
vorwärts
anzutreiben, dann wird es erwarten, unter Einsatz beispielsweise
der Infrarotsensoren für
kurze Entfernung oder der Ultraschallsensoren für große Entfernung, zu sehen, daß sich die
Entfernung von einer Wand vor dem Staubsauger verringert.
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Falls die Antriebsmotoren versuchen,
den Staubsauger zu drehen, dann wird es wiederum erwarten, eine
Veränderung
bei den Seitenwandsensoren zu sehen, weil die Seitenwand außer Reichweite verschwinden
sollte.
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Die Aufgabe Monitor wird ein Signal
zum Stimmungslampenserver schicken, falls ihre Prüfung anzeigt,
daß sich
die Abstandssensorensignale nicht verändern, obwohl die Antriebsmotoren
unter Energie gesetzt werden, d. h., der Staubsauger steckengeblieben
ist. Sie wird nach einem vorher festgelegten Zeitraum außerdem den
Staubsauger abschalten, falls sich der Staubsauger nicht bewegt
oder falls eine andere Fehlfunktion erkannt wird, und sie wird der
roten Lichtquelle R einen sichtbar pulsierten Modus signalisieren.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Stimmungslampe
folgendes haben:
- 1) eine blaue Farbe, wenn
der Staubsauger „froh" ist und zum Beispiel
längs einer
Wand in einer geraden Linie fährt,
was eine minimale Sensorenaktivität erfordert (7A),
- 2) eine grün-blaue
Farbe, die erzeugt wird, wenn er um eine Ecke biegt oder um ein
Hindernis navigiert, was ein anspruchsvolleres Szenario und folglich
eine gesteigerte Sensorenaktivität
darstellt, einschließlich
von Veränderungen
des Antriebsstroms zu den Motoren (7B),
- 3) eine gelb-grüne
(d. h., mehr gelbe als grüne) Farbe,
falls die Wärmesensoren
einen warmen Gegenstand voraus in der Bann des Staubsaugers fühlen,
- 4) eine rote Farbe, falls der Wärmesensor einen heißen Körper voraus
fühlt,
zum Beispiel ein Feuer, oder falls es eine sehr bedeutsame Sensorenaktivität gibt,
wenn der Staubsauger mehrere Gegenstände fühlt und es schnelle Veränderungen der
Motorenantriebsströme
gibt, was als ein sehr anspruchvolles Szenario betrachtet werden
kann (7C),
- 5) ein blinkendes rotes Licht, falls die Sensorenaktivität sehr hoch
ist, wie beispielsweise bei „Mißbrauch" oder einem Blockieren
von Antriebsrädern
oder Bürstenstab,
oder der Staubsauger an einer Stelle steckengeblieben ist und nicht
in der Lage ist, sich selbst zu befreien (7D).
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Es sollte sich von selbst verstehen,
daß diese
Beispiele von Farben und Farbveränderungen
innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung modifiziert werden
können
und die bestimmten, zum Anzeigen bestimmter Szenarien und der Wechselwirkung
mit der Umgebung ausgewählten,
Farben nur Beispiele und nicht spezifisch eingrenzend sind.
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In dem extremen Fall, daß zum Beispiel
ein Bürstenstab
steckenbleibt oder ein Antriebsrad steckenbleibt, dann wird der
zugeordnete Antriebsmotor während
der Versuche, den Bürstenstab
oder das Antriebsrad anzutreiben, einen größeren Strom ziehen. Die Stromfühler, die
diese höheren
Motorströme und
sich schnell verändernde
Ströme
erfassen, werden in 6 schematisch
gezeigt.
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Wenn der Staubsauger unter Einsatz
seiner IR-Sensoren eine Wand sucht, und ebenfalls während eines
Selbsttest-Modus' werden
die grünen
LED unter Energie gesetzt.
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Wenn der Staubsauger unter Einsatz
seiner Ultraschallsensoren um eine Ecke biegt, werden sowohl die
blauen als auch die grünen
LED unter Energie gesetzt, um eine grün-blaue Gesamtfarbe zu erzeugen.
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Die Stimmungsanzeigelampe 35 arbeitet
nur im Selbstlauf-Modus, d. h., während des automatischen Betriebs.
Der Staubsauger kann in anderen, hier nicht weiter beschriebenen,
Modi verwendet werden, wenn zum Beispiel ein Schlauch verwendet wird,
um Ecken oder Ränder
zu reinigen, die der Staubsauger im automatischen Lauf nicht erreichen könnte. Die
Stimmungsanzeigelampe 35 arbeitet in diesen Modi nicht.
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Wie es beschrieben wird, zeigt die
Farbe der Stimmungsanzeigelampe 35 dem Benutzer den Zustand
der Wechselwirkung zwischen dem Roboter und seiner Umgebung an.
Falls die Maschine blockiert wird, so daß sie sich nicht bewegen kann,
oder falls sie an einen Treppenabsatz gekommen ist und findet, daß sie nicht
sicher von der Kante weg zurückkann,
dann wird die Stimmungslampe nach einigen Sekunden rot an und aus
blinken. Dies stellt eine extreme „Stimmung" dar, in der die Maschine sehr „unglücklich" ist. Nach einem
kurzen Zeitraum, z. B. 10 Minuten, in dieser Stimmung wird die Maschine
abschalten, und inzwischen lädt
das blinkende rote Licht den Benutzer zum Eingreifen ein.
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Im anderen Extrem, wenn die Maschine
entsprechend dem Programm läuft,
wird die Stimmungslampe eine durchgehende grüne Farbe zeigen. Wenn die Maschine
beim Reinigen des Fußbodens
vorankommt, wird sie sich einer Wand oder einem zu umfahrenden Gegenstand
annähern,
und die Sensoren werden dies erfassen. Der Staubsauger wird sich nach
rechts oder nach links wenden, um das Reinigen fortzusetzen, und
während
dieser Aktivität
wird die gesteigerte Sensorenaktivität die Stimmungslampe zu einer
grün-gelben
Farbe verändern,
um die Veränderung
der Aktivität
anzuzeigen. Wenn die Drehung vollendet ist, wird die Stimmungslampe
wie zuvor zur grünen
Farbe zurückkehren.
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Falls der Staubsauger in eine Sackgasse einfährt, zum
Beispiel zwischen einem Sofa und einer Wand, wobei eine zweite Wand
das Ende verschließt,
wird die Staubsauger-Stimmungslampe, während er der ersten Wand gefolgt
ist, anfangs Grün zeigen.
Wenn sich der Staubsauger am Ende der Gasse zuerst um 90° nach rechts
dreht, wenn er die zweite Wand erfaßt, wird die Stimmungslampe
zu Grün-Gelb
wechseln, und danach um weitere 90° nach rechts, wenn er das Sofa
erfaßt,
wird die Stimmungslampe grün-gelb
bleiben, aber zu Blau-Grün zurückkehren,
wenn er die Gasse hinauf zurückfährt. Falls
in der Zwischenzeit der Eingang in die Gasse blockiert worden ist,
so daß der
Staubsauger keinen Ausweg hat, dann wird die Stimmungslampe innerhalb
von wenigen Sekunden von Grün
zu Grün-Gelb wechseln,
wenn er versucht, mit gesteigerter Sensorenaktivität zu manövrieren,
und schließlich
wird sie rot werden, um anzuzeigen, daß er nicht „froh" ist. Falls die Blockierung der Gasse
nicht innerhalb einiger weiterer Sekunden entfernt worden ist, wird
der Staubsauger seine Reinigungsfunktion abschalten, und die Stimmungslampe
wird von durchgehendem Rot zu blinkendem Rot wechseln.
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Das beschriebene Ausführungsbeispiel hängt von
einer Lichtquelle ab, durch die unter Einsatz der Fotosensoren 17 navigiert
wird. Falls das Licht zum Beispiel plötzlich gelöscht wird, wird der Staubsauger
sehr verwirrt werden und wird in seinen Rotlichtmodus schalten,
gefolgt vom Modus mit rotem Blinklicht. Dies könnte geschehen, falls zum Beispiel
ein Kissen oben auf den Staubsauger fiele oder ein Kind den Staubsauger
durch Sitzen auf demselben mißbrauchte.
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Falls der Staubsauger vorzeitig abgeschaltet hat,
bevor er das Reinigen des Raums vollendet hat, wird er das Reinigen
nicht beendet haben und wird nicht zu seiner Ausgangsposition entsprechend
dem Programm zurückgekehrt
sein, wenn der Staubsauger das nächste
Mal durch den Benutzer bedient wird.
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Dementsprechend kann entweder durch
den Benutzer die Maschine neu gestartet und die Bahn befahrbar gemacht
werden, und der Staubsauger wird den während des vorigen Versuchs
noch nicht gereinigten Bereich fortsetzen und vollenden. Als Alternative
dazu kann der Staubsauger an seinen ursprünglichen Ausgangspunkt zurückgebracht
werden, wobei die Bahn durch den Benutzer befahrbar gemacht worden
ist, und der gesamte Raum kann erneut gereinigt werden.
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Unter erneuter Bezugnahme auf das
Farbendreieck von 4 wird
die Stimmungslampe durch Unter-Energie-Setzen der grünen LED
Grün zeigen. Sie
wird durch Unter-Energie-Setzen der grünen und, in einem geringeren
Maß, der
roten LED Grün-Gelb zeigen.
Wie es auf dem Gebiet gut bekannt ist, kann durch eine Addition
der drei Primärfarben
der LED jede Farbe erzeugt werden, wie es im Farbendreieck gezeigt
wird.