EP3490419A1 - Haushaltsroboter und haushaltsrobotersystem - Google Patents

Haushaltsroboter und haushaltsrobotersystem

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EP3490419A1
EP3490419A1 EP17752034.3A EP17752034A EP3490419A1 EP 3490419 A1 EP3490419 A1 EP 3490419A1 EP 17752034 A EP17752034 A EP 17752034A EP 3490419 A1 EP3490419 A1 EP 3490419A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
robot
household robot
functional module
household
mechanical interface
Prior art date
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Granted
Application number
EP17752034.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3490419B1 (de
Inventor
Maximilian FREMEREY
Arne Rost
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP3490419A1 publication Critical patent/EP3490419A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3490419B1 publication Critical patent/EP3490419B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47LDOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/40Parts or details of machines not provided for in groups A47L11/02 - A47L11/38, or not restricted to one of these groups, e.g. handles, arrangements of switches, skirts, buffers, levers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47LDOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation

Definitions

  • the invention relates to a household robot.
  • the invention relates to a modular system which can be built up according to a modular system.
  • a home robot is configured to automatically drive over a floor area to perform a specific robot service.
  • This service may include, for example, the transportation of an item or the cleaning of the floor space.
  • EP 1 759 965 B1 proposes to arrange a plurality of functional modules, each of which can solve an associated robot task, in a device such that a household robot can automatically record one of the functional modules.
  • this system is expensive and expensive.
  • the automated change of the function module may be prone to failure.
  • the invention has for its object to provide a simplified technique by means of which a household robot can be equipped with predetermined system components.
  • the invention solves this problem by means of the subjects of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.
  • An inventive household robot comprises a drive device; an energy store; one or more sensors for sensing or sensing the environment of the home robot; a control device configured to drive the drive device with energy from the energy store based on a signal from the sensors to effect a predetermined travel motion of the home robot; and a mechanical interface, which is set up to couple the functional module to the household robot by means of positive locking motion-immune security.
  • the mechanical interface includes a release device, which is set up to cancel the form fit with respect to a spatial direction.
  • the functional module can be removed from the household robot, in particular by means of a translatory movement.
  • the translation is preferably straight.
  • the household robot can be easily equipped with different functional modules so that it can fulfill different functions.
  • a first functional module for sucking a floor surface can be set up, while a second functional module for wet cleaning of the floor surface is set up.
  • the household robot can already provide one or more functions which can be supplemented or shared by the function module.
  • the household robot can implement the driving off of a floor surface, the finding of a predetermined object on the floor surface, the recognition of an object or an obstacle, the approaching of a predetermined position or other functions, in particular based on the movement of the household robot
  • household robots can be equipped with different functional modules, so that costs for the movement of the household robot can only be incurred once. Should the user desire an additional function of the household robot, he can procure and use a corresponding functional module.
  • a wide variety of functional modules may be provided, which in one embodiment may be provided by different manufacturers, such that the user may have an improved selection of functional modules.
  • an interface between the household robot and the functional module is equipped so that only functional modules of a manufacturer can be combined with the household robot. This can avoid that an incompatibility between the household robot and the functional module leads to an unsatisfactory overall result.
  • the mechanical interface is further configured to couple the functional module against rotation with the household robot.
  • the translational movement can be in a vertical direction so that the functional module can be separated upwards from the mechanical interface.
  • the household robot is usually located close to the floor, so ergonomic handling can be supported by the removability of the functional module upwards.
  • the release device allows these movements only when a function module to be connected to the household robot or separated from him. Otherwise, it is preferably configured to lock the functional module positively in the mechanical interface.
  • a material interface for exchanging material between the functional module and the domestic robot is provided when the functional module is connected to the mechanical interface.
  • the material may include, for example, wash water, dirty water or dust.
  • a cleaning function of the functional module can be supported.
  • the material may be kept by the household robot, for example, in a tank or a container.
  • a data interface for exchanging information between the functional module and the control device or an energy interface for exchanging energy between the functional module and the energy store may also be provided. It is preferred that as many interfaces as possible are closed when the mechanical interface is closed, or all interfaces are disconnected when the mechanical interface is disconnected. In the case of the material interface, a one-sided or two-sided closure of the interface can be effected during separation in order to prevent, for example, the escape of liquid or dust.
  • the release device may comprise a rotatable control element and an engagement element arranged radially on the control element, wherein the engagement element is configured to engage or not in a corresponding recess depending on a rotational position of the control element.
  • the recess is usually provided on the household robot.
  • the control element and the engagement element can be constructed in a simple and space-saving manner. In one embodiment, both parts are inexpensive to produce from plastic.
  • a plurality of engagement elements may be provided on the control member in different radial directions to ensure an improved distribution of locking forces.
  • the engagement elements can be designed, for example, spherical or pin-shaped. The described arrangement can be flexibly scaled to adapt the latch to the shape of a predetermined boundary between the home robot and the functional module.
  • control comprises a cam and the engagement element comprises a bolt.
  • the bolt can be pressed against the cam by means of an elastic element to ensure improved release.
  • the release device comprises a manual actuating element.
  • the manual actuating element can be set up at the same time for actuating the release device and for handling the functional module.
  • the manual actuator is designed to be retractable.
  • the retractability can be realized in the manner of a retractable rotary knob of a furnace or in the manner of an actuation of a ballpoint pen (eg with a heart backdrop).
  • a ballpoint pen eg with a heart backdrop.
  • the household robot preferably comprises a cargo bay, in the area of which the mechanical interface is mounted.
  • the loading bay preferably allows mechanical access of the functional module connected to the mechanical interface to a floor surface on which the household robot is located.
  • a function module whose task is manipulation or monitoring of the floor surface can be improved.
  • a home robotic system includes the household robot described above and at least one functional module. Preferably, a plurality of functional modules are provided which differ in their functionalities.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a household robot
  • Fig. 2 shows an embodiment of a household robot system
  • FIG. 3 shows a coupling process between a household robot and a functional module
  • FIG. 4 shows an embodiment of a mechanical interface between a household robot and a functional module
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the interface of FIG. 4; FIG. and
  • Fig. 6 illustrates a release device for the interface of Fig. 5. Detailed description of an embodiment
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a household robot 100.
  • the household robot 100 comprises a drive device 105 for moving the household robot 100 over a bottom surface 110, an energy store 15, one or more sensors 120 for scanning an environment of the household robot 100, a control device 125 and preferably a chassis 130 for receiving the components of the home robot 100.
  • the control device 125 preferably comprises a programmable microcomputer or microcontroller and is configured to control a movement of the household robot 100 over the bottom surface 110.
  • the control device 125 can in particular receive and process sensor signals of one of the sensors 120 and, in dependence thereof, supply the drive device 105 with energy from the energy store 15.
  • the energy store 15 can in particular be a rechargeable energy store, for example in the form of a battery pack.
  • the household robot 100 further comprises a cargo bay 135 for receiving a functional module 140.
  • a mechanical interface 145 is provided in order to mechanically couple the functional module 140 to the domestic robot 100.
  • a release device 150 is provided so that the functional module 140 is preferably held against displacement and rotation on the household robot 100, in particular in the loading bay 135, as long as the release device 150 is not actuated. After actuation of the release device 150, the functional module 140, in particular by a predetermined movement, be separated from the household robot 100. It is further preferred that an energy interface 155, a data interface 160 or a material interface 165 between the household robot 100 and the function module 140 is provided.
  • the interfaces 155 to 165 are coupled to the mechanical interface 145 in such a way that an as automatic as possible connection or disconnection takes place when the mechanical interface 145 is connected or disconnected.
  • the material interface 165 can lead to a container 170 of the household robot 100, which holds, for example, water or cleaning agent.
  • the household robot 100 may have further elements, in particular a wireless interface for connection to a data network.
  • a lighting device or an actuator may be provided, such as a camera or a gripper, in order to realize a basic function of the household robot 100 that is independent of the functional module 140.
  • Function module 140 may interact with household robot 100 via interfaces 145, 155, 160, or 165 to accomplish a predetermined task.
  • the function module 140 can transmit via the data interface 160 the request to approach a predetermined position or to perform a predetermined driving maneuver. Control in the reverse direction is also possible, for example by the control device 125 sending a signal to the function module 140 via the data interface 160, which relates to a request for performing a predetermined function.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a home based robotic system 200 based on the home robot 100 of FIG. 1 and at least one functional module 140.
  • the home robot 100 may be equipped with one of the functional modules 140 to form the home robot 100 'having the function of the selected one Function module 140 is expanded.
  • the function of the functional module 140 can be extended, in particular, by the mobility of the household robot 100, so that new applications can be covered or known applications can be addressed in an improved manner. It is particularly preferred that the functional module 140 has a predetermined shape that complements the domestic robot 100 in a predetermined manner.
  • the household robot 100 ' preferably has a closed surface, that is to say the least possible rugged surface, in order to minimize the risk of it getting stuck on one object or pinching another object.
  • the household robot 100 ' is as flat as possible and has a flat top as possible to allow movement of the household robot 100 under a piece of furniture.
  • FIG. 3 shows a coupling process between the domestic robot 100 and a functional module 140.
  • the functional module 140 and the domestic robot 100 are shown separately; in the lower area of FIG. 3, both elements are combined to form the household robot 100 '.
  • the mechanical interface 145 is preferably implemented in interaction with the household robot 100 with the function module 140. If the mechanical interface 145 is completely established, it preferably couples the functional module 140 in all three spatial directions of a Cartesian coordinate system with the domestic robot 100 with regard to translational, and more preferably also with respect to rotational movements.
  • the release device 150 is configured, if necessary, to cancel the coupling with respect to a translation between the functional module 140 and the domestic robot 100 along a predetermined spatial axis.
  • This spatial axis preferably runs in a vertical direction. This direction is preferably perpendicular to the bottom surface 1 10 or closes with this a preferred acute angle.
  • FIG. 4 shows an embodiment of the mechanical interface 145 between the domestic robot 100 and the functional module 140.
  • tion module 140 shown as an empty box, functional components of the function module 140 are not visible.
  • the cargo bay 135 of the domestic robot 100 corresponds here in shape to the outer shape of the functional module 140.
  • the cargo bay 135 is substantially box-shaped, so that the functional module 140, when it is lowered from the position shown down into the loading bay 135, in two horizontal Richtun - Is held positively.
  • optional vertical webs 405 are additionally provided on the functional module 140, to which vertical grooves 410 in the region of the loading bay 135 of the household robot 100 correspond.
  • the combination of the lands 405 with the grooves 410 may uniquely determine a predetermined orientation of the functional module 140 with respect to the home robot 100.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the mechanical interface 145 of FIG. 4.
  • the functional module 140 carries a cover 505, in which the release device 150 is integrated.
  • the household robot 100 is not shown.
  • the release device 150 comprises a manual actuator 510, which is designed here as a rotary knob.
  • the rotary knob is rotatable about a vertical axis and, depending on its rotational position, one or more engaging elements 515 are moved in a direction substantially perpendicular to the direction in which the functional module 140 can be approximated to the domestic robot 100 to control the Close interface 145.
  • the actuating element 510 can in particular be designed to be retractable.
  • the actuating element 510 in particular against the force of an elastic element, can be pressed into the functional module 140.
  • a mechanism known from a ballpoint pen can hold the actuator 510 in this position until it is pushed in again.
  • FIG. 6 shows the release device 150 for the interface 145 in the embodiment of FIG. 5.
  • the cover 505 of the functional module 140 is shown in a position reversed relative to the illustration of FIG. 5, the release device 150 being locked in the upper region of FIG opened or operated in the lower area.
  • the release device 150 comprises a cam 605 as a control element, wherein the cam 605 is rotatably mounted about an axis of rotation 610.
  • the rotation can be controlled in particular by means of the actuating element 510 of FIG.
  • a spline 615 is provided on the cam 605 in a radial portion of the rotation axis 610, which is guided in a slot 620 of a cover 625 in order to limit the angle of rotation of the cam 605 to a predetermined range.
  • the cover 625 is located with respect to the cam 605 on the opposite side of the lid 505 and is fixed thereto.
  • each engagement element 515 is provided which each enclose an angle of approximately 90 ° with each other.
  • An engagement member 515 is preferably received in a guide 630 fixed to the cover 505.
  • An elastic member 635 presses the engagement member 515 radially inwardly against the cam disk 605.
  • a radial position of the engagement member 515 is thus dependent on the shape of the cam 605 and its rotational position about the rotation axis 610.
  • the embodiment shown may be made entirely of plastic, in one embodiment only the elastic element 635 is made of a metal.
  • the release device 150 is embodied here on the functional module 140, but in another embodiment can also be embodied conversely on the domestic robot 100. In this case, in particular, the engagement element 15 can be attached to the household robot 100 and configured to intervene in order to lock the functional module 140 into a recess provided on the functional module 140.

Landscapes

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Abstract

Ein Haushaltsroboter umfasst eine Antriebseinrichtung; einen Energiespeicher; einen Sensor zur Abtastung eines Umfelds des Haushaltsroboters; eine Steuervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Antriebseinrichtung auf der Basis eines Signals des Sensors mit Energie aus dem Energiespeicher anzusteuern, um eine vorbestimmte Fahrbewegung des Haushaltsroboters zu bewirken; und eine mechanische Schnittstelle, die dazu eingerichtet ist, das Funktionsmodul mittels Formschluss reativbewegungssicher mit dem Haushaltsroboter zu koppeln. Dabei umfasst die mechanische Schnittstelle eine Freigabeeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den Formschluss bezüglich einer Raumrichtung aufzuheben.

Description

Haushaltsroboter und Haushaltsrobotersystem
Die Erfindung betrifft einen Haushaltsroboter. Insbesondere betrifft die Erfindung einen nach einem Baukastensystem aufbaubaren Haushaltsroboter.
Stand der Technik
Ein Haushaltsroboter ist dazu eingerichtet, automatisiert über eine Bodenfläche zu fahren, um einen spezifischen Roboterdienst zu verrichten. Dieser Dienst kann beispielsweise den Transport eines Gegenstands oder die Reinigung der Bodenfläche umfassen.
Unterschiedliche Aufgaben erfordern üblicherweise jeweils einen vollständigen Haushaltsroboter. EP 1 759 965 B1 schlägt vor, mehrere Funktionsmodule, die jeweils eine zugeordnete Roboteraufgabe lösen können, in einer Vorrichtung derart anzuordnen, dass ein Haushaltsroboter automatisiert eines der Funktionsmodule aufnehmen kann. Dieses System ist jedoch aufwendig und kostenintensiv. Außerdem kann der automatisierte Wechsel des Funktionsmoduls störanfällig sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Technik anzugeben, mittels derer ein Haushaltsroboter mit vorbestimmten Systemkomponenten ausgestattet werden kann. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Offenbarung der Erfindung
Ein erfindungsgemäßer Haushaltsroboter umfasst eine Antriebseinrichtung; einen Energiespeicher; einen oder mehrere Sensoren zur Abtastung oder Erfassung des Umfelds des Haushaltsroboters; eine Steuervorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Antriebseinrichtung auf der Basis eines Signals der Sensoren mit Energie aus dem Energiespeicher anzusteuern, um eine vorbestimmte Fahrbewegung des Haushaltsroboters zu bewirken; und eine mechanische Schnittstelle, die dazu eingerichtet ist, das Funktionsmodul mittels Formschluss reativbewegungssicher mit dem Haushaltsroboter zu koppeln. Dabei um- fasst die mechanische Schnittstelle eine Freigabeeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, den Formschluss bezüglich einer Raumrichtung aufzuheben. Bei aufgehobenem Form- schluss kann das Funktionsmodul insbesondere mittels einer translatorischen Bewegung vom Haushaltsroboter entfernt werden. Dabei verläuft die Translation bevorzugt gerade. Der Haushaltsroboter kann auf einfache Weise mit unterschiedlichen Funktionsmodulen ausgestattet werden, sodass er unterschiedliche Funktionen erfüllen kann. Beispielsweise kann ein erstes Funktionsmodul zum Saugen einer Bodenfläche eingerichtet sein, während ein zweites Funktionsmodul zur Nassreinigung der Bodenfläche eingerichtet ist. Ohne Funktionsmodul kann der Haushaltsroboter bereits eine oder mehrere Funktionen be- reitstellen, die durch das Funktionsmodul ergänzt oder mitbenutzt werden können. Beispielsweise kann der Haushaltsroboter das Abfahren einer Bodenfläche, das Auffinden eines vorbestimmten Gegenstands auf der Bodenfläche, das Erkennen eines Objekts oder eines Hindernisses, das Anfahren einer vorbestimmten Position oder andere, insbesondere auf die Bewegung des Haushaltsroboters aufbauende Funktionen implementie- ren. Ein Benutzer kann den Haushaltsroboter je nach Einsatzzweck mit unterschiedlichen Funktionsmodulen ausrüsten, sodass Kosten für die Bewegung des Haushaltsroboters nur einmalig anfallen können. Sollte der Benutzer eine zusätzliche Funktion des Haushaltsroboters wünschen, so kann er ein entsprechendes Funktionsmodul beschaffen und einsetzen. Es kann eine große Vielzahl von Funktionsmodulen bereitgestellt sein, die in einer Ausführungsform von unterschiedlichen Herstellern bereitgestellt werden können, sodass der Benutzer eine verbesserte Auswahl an Funktionsmodulen haben kann. In einer Ausführungsform ist eine Schnittstelle zwischen dem Haushaltsroboter und dem Funktionsmodul so ausgestattet, dass nur Funktionsmodule eines Herstellers mit dem Haushaltsroboter kombiniert werden können. Dadurch kann vermieden werden, dass eine Inkompatibilität zwischen dem Haushaltsroboter und dem Funktionsmodul zu einem unbefriedigenden Gesamtergebnis führt.
Es ist bevorzugt, dass die mechanische Schnittstelle ferner dazu eingerichtet ist, das Funktionsmodul verdrehsicher mit dem Haushaltsroboter zu koppeln. Über die oben be- schriebene translatorische Sicherung des Funktionsmoduls am Haushaltsroboter hinaus kann so verbessert sichergestellt werden, dass das Funktionsmodul in einer eindeutigen Position gegenüber dem Haushaltsroboter gehalten ist, nicht herausfällt und dass die Schnittstelle durch die Bewegung des Haushaltsroboters nicht beeinträchtigt wird. Die translatorische Bewegung kann in einer vertikalen Richtung verlaufen, sodass das Funktionsmodul nach oben von der mechanischen Schnittstelle getrennt werden kann. Der Haushaltsroboter befindet sich üblicherweise in Bodennähe, sodass durch die Entfernbarkeit des Funktionsmoduls nach oben eine ergonomische Handhabung unter- stützt werden kann. Durch eine umgekehrte translatorische Bewegung kann das Funktionsmodul in die mechanische Schnittstelle geführt werden. Die Freigabeeinrichtung erlaubt diese Bewegungen nur dann, wenn ein Funktionsmodul mit dem Haushaltsroboter verbunden oder von ihm getrennt werden soll. Andernfalls ist es bevorzugt dazu eingerichtet, das Funktionsmodul formschlüssig in der mechanischen Schnittstelle zu verrie- geln.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Materialschnittstelle zum Austauschen von Material zwischen dem Funktionsmodul und dem Haushaltsroboter vorgesehen, wenn das Funktionsmodul mit der mechanischen Schnittstelle verbunden ist. Das Material kann bei- spielsweise Waschwasser, Schmutzwasser oder Staub umfassen. Insbesondere eine Reinigungsfunktion des Funktionsmoduls kann dadurch unterstützt sein. Das Material kann seitens des Haushaltsroboters beispielsweise in einem Tank oder einem Behälter vorgehalten sein. In weiteren Ausführungsformen kann auch eine Datenschnittstelle zum Austauschen von Informationen zwischen dem Funktionsmodul und der Steuervorrichtung oder eine Energieschnittstelle zum Austauschen von Energie zwischen dem Funktionsmodul und dem Energiespeicher vorgesehen sein. Es ist bevorzugt, dass möglichst alle Schnittstellen geschlossen werden, wenn die mechanische Schnittstelle geschlossen wird, bzw. alle Schnittstellen getrennt werden, wenn die mechanische Schnittstelle getrennt wird. Im Fall der Materialschnittstelle kann beim Trennen ein einseitiger oder beid- seitiger Verschluss der Schnittstelle bewirkt werden, um beispielsweise das Austreten von Flüssigkeit oder Staub zu verhindern.
Die Freigabeeinrichtung kann ein drehbares Steuerelement und ein radial am Steuerelement angeordnetes Eingriffselement umfassen, wobei das Eingriffselement dazu einge- richtet ist, in Abhängigkeit einer Drehstellung des Steuerelements in eine korrespondierende Aussparung einzugreifen oder nicht. Die Aussparung ist üblicherweise am Haushaltsroboter vorgesehen. Das Steuerelement und das Eingriffselement können einfach und platzsparend aufgebaut werden. In einer Ausführungsform sind beide Teile kostengünstig aus Kunststoff herstellbar. An dem Steuerelement können in unterschiedlichen radialen Richtungen mehrere Eingriffselemente vorgesehen sein, um eine verbesserte Verteilung von Verriegelungskräften sicherzustellen. Die Eingriffselemente können beispielsweise kugel- oder stiftför- mig ausgeführt sein. Die beschriebene Anordnung kann flexibel skaliert werden, um die Verriegelung an die Form eines vorgegebenen Grenzbereichs zwischen dem Haushaltsroboter und dem Funktionsmodul anzupassen.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Steuerelement eine Kurvenscheibe und das Ein- griffselement einen Bolzen umfasst. Der Bolzen kann mittels eines elastischen Elements gegen die Kurvenscheibe gepresst werden, um eine verbesserte Freigabe sicherzustellen.
Allgemein ist bevorzugt, dass die Freigabeeinrichtung ein manuelles Betätigungselement umfasst. Insbesondere kann das manuelle Betätigungselement gleichzeitig zur Betätigung der Freigabeeinrichtung und zur Handhabung des Funktionsmoduls eingerichtet sein.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass das manuelle Betätigungselement versenkbar ausgeführt ist. Die Versenkbarkeit kann nach Art eines versenkbaren Drehknopfes eines Ofens oder nach Art einer Betätigung eines Kugelschreibers (z. B. mit einer Herz-Kulisse) realisiert sein. Durch das Versenken des Betätigungselement kann die Oberfläche des Haushaltsroboters frei von zusätzlichen Erhebungen gehalten sein, sodass ein Hängenbleiben des manuellen Betätigungselements an einem Objekt im Bereich der Bodenfläche, beispielsweise einem Möbel, unter dem der Haushaltsroboter durchfährt, verhindert wird.
Der Haushaltsroboter umfasst bevorzugt eine Ladebucht, in deren Bereich die mechanische Schnittstelle angebracht ist. Dabei erlaubt die Ladebucht bevorzugt einen mechanischen Zugang des mit der mechanischen Schnittstelle verbundenen Funktionsmoduls zu einer Bodenfläche, auf der sich der Haushaltsroboter befindet. Dadurch kann ein Funkti- onsmodul, dessen Aufgabe eine Manipulation oder Überwachung der Bodenfläche ist, verbessert unterstützt werden. Ein Haushaltsrobotersystem umfasst den oben beschriebenen Haushaltsroboter und wenigstens ein Funktionsmodul. Bevorzugt sind mehrere Funktionsmodule vorgesehen, die sich in ihren Funktionalitäten unterscheiden.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die beiliegenden Figuren genauer beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Haushaltsroboters;
Fig. 2 eine Ausführungsform eines Haushaltsrobotersystems;
Fig. 3 einen Koppelvorgang zwischen einem Haushaltsroboter und einem Funktionsmodul;
Fig. 4 eine Ausführungsform einer mechanischen Schnittstelle zwischen einem Haushaltsroboter und einem Funktionsmodul;
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Schnittstelle von Fig. 4; und
Fig. 6 eine Freigabeeinrichtung für die Schnittstelle von Fig. 5 darstellt. Genaue Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Haushaltsroboters 100. Der Haushaltsroboter 100 umfasst eine Antriebseinrichtung 105 zur Bewegung des Haushaltsroboters 100 über eine Bodenfläche 1 10, einen Energiespeicher 1 15, einen oder mehrere Senso- ren 120 zur Abtastung eines Umfelds des Haushaltsroboters 100, eine Steuervorrichtung 125 und bevorzugt ein Chassis 130 zur Aufnahme der Komponenten des Haushaltsroboters 100. Die Steuervorrichtung 125 umfasst bevorzugt einen programmierbaren Mikrocomputer oder Mikrocontroller und ist dazu eingerichtet, eine Bewegung des Haushaltsroboters 100 über die Bodenfläche 1 10 zu steuern. Dazu kann die Steuervorrichtung 125 insbesondere Sensorsignale eines der Sensoren 120 aufnehmen, verarbeiten und in dessen Abhängigkeit die Antriebseinrichtung 105 mit Energie aus dem Energiespeicher 1 15 versorgen. Der Energiespeicher 1 15 kann insbesondere ein wieder aufladbarer Energiespeicher, beispielsweise in Form eines Akkupacks, sein. Es ist bevorzugt, dass der Haushaltsroboter 100 ferner eine Ladebucht 135 zur Aufnahme eines Funktionsmoduls 140 umfasst. Um das Funktionsmodul 140 mit dem Haushaltsroboter 100 mechanisch zu koppeln, ist eine mechanische Schnittstelle 145 vorgesehen. Außerdem ist eine Freigabeeinrichtung 150 vorgesehen, sodass das Funktionsmodul 140 bevorzugt verschiebungs- und drehsicher am Haushaltsroboter 100, insbesondere in der Ladebucht 135, gehalten ist, solange die Freigabeeinrichtung 150 nicht betätigt ist. Nach Betätigung der Freigabeeinrichtung 150 kann das Funktionsmodul 140, insbesondere durch eine vorbestimmte Bewegung, vom Haushaltsroboter 100 getrennt werden. Es ist weiterhin bevorzugt, dass eine Energieschnittstelle 155, eine Datenschnittstelle 160 oder eine Materialschnittstelle 165 zwischen dem Haushaltsroboter 100 und dem Funktionsmodul 140 vorgesehen ist. Weiter ist bevorzugt, dass die Schnittstellen 155 bis 165 derart mit der mechanischen Schnittstelle 145 gekoppelt sind, dass ein möglichst automatisches Verbinden oder Trennen erfolgt, wenn die mechanische Schnittstelle 145 verbun- den bzw. getrennt wird. Die Materialschnittstelle 165 kann insbesondere zu einem Behälter 170 des Haushaltsroboters 100 führen, der beispielsweise Wasser oder Reinigungsmittel bereithält.
Der Haushaltsroboter 100 kann noch weitere Elemente aufweisen, insbesondere eine drahtlose Schnittstelle zur Verbindung mit einem Datennetzwerk. Außerdem kann beispielsweise eine Beleuchtungseinrichtung oder ein Aktor vorgesehen sein, etwa eine Kamera oder ein Greifer, um eine vom Funktionsmodul 140 unabhängige Grundfunktion des Haushaltsroboters 100 zur realisieren. Das Funktionsmodul 140 kann über die Schnittstellen 145, 155, 160 oder 165 mit dem Haushaltsroboter 100 interagieren, um eine vorbestimmte Aufgabe zu erfüllen. Beispielsweise kann das Funktionsmodul 140 über die Datenschnittstelle 160 die Anforderung übermitteln, eine vorbestimmte Position anzufahren oder ein vorbestimmtes Fahrmanöver durchzuführen. Eine Steuerung in umgekehrter Richtung ist ebenfalls möglich, beispielsweise indem die Steuervorrichtung 125 über die Datenschnittstelle 160 ein Signal an das Funktionsmodul 140 sendet, das eine Anforde- rung zur Durchführung einer vorbestimmten Funktion betrifft. Diese Funktion kann beispielsweise das Anfertigen eines Bildes durch eine Kamera, das Ein- oder Ausschalten eines Reinigungsmotors oder eine praktisch beliebige andere Funktion des Funktionsmoduls 140 betreffen. Figur 2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Haushaltsrobotersystems 200 auf der Basis des Haushaltsroboters 100 von Figur 1 und wenigstens eines Funktionsmoduls 140. Der Haushaltsroboter 100 kann mit einem der Funktionsmodule 140 ausgestattet werden, um den Haushaltsroboter 100' zu bilden, der um die Funktion des gewählten Funktionsmoduls 140 erweitert ist. Die Funktion des Funktionsmoduls 140 kann insbesondere um die Beweglichkeit des Haushaltsroboters 100 erweitert sein, sodass sich neue Anwendungsfälle abdecken oder bekannte Anwendungsfälle verbessert adressieren lassen. Es ist besonders bevorzugt, dass das Funktionsmodul 140 eine vorbestimmte Form aufweist, die den Haushaltsroboter 100 in vorbestimmter Weise ergänzt. Der Haus- haltsroboter 100' hat bevorzugt eine geschlossene, also möglichst wenig zerklüftete Oberfläche, um die Gefahr eines Hängenbleibens an einem Objekt oder des Einklemmens eines anderen Objekts möglichst gering zu halten. Zudem ist bevorzugt, dass der Haushaltsroboter 100' möglichst flach ist und eine möglichst flache Oberseite aufweist, um eine Bewegung des Haushaltsroboters 100 unter einem Möbel zu gestatten.
Figur 3 zeigt einen Koppelvorgang zwischen dem Haushaltsroboter 100 und einem Funktionsmodul 140. Im oberen Bereich sind das Funktionsmodul 140 und der Haushaltsroboter 100 getrennt dargestellt, im unteren Bereich von Figur 3 sind beide Elemente zum Haushaltsroboter 100' vereinigt.
Die mechanische Schnittstelle 145 ist bevorzugt im Zusammenspiel des Haushaltsroboters 100 mit dem Funktionsmodul 140 implementiert. Ist die mechanische Schnittstelle 145 vollständig hergestellt, so koppelt sie das Funktionsmodul 140 bevorzugt in allen drei Raumrichtungen eines kartesischen Koordinatensystems mit dem Haushaltsroboter 100 bezüglich translatorischer, und weiter bevorzugt auch bezüglich rotatorischer Bewegungen. Die Freigabeeinrichtung 150 ist dazu eingerichtet, bei Bedarf die Kopplung bezüglich einer Translation zwischen dem Funktionsmodul 140 und dem Haushaltsroboter 100 entlang einer vorbestimmten Raumachse aufzuheben. Diese Raumachse verläuft bevorzugt in einer vertikalen Richtung. Diese Richtung verläuft bevorzugt senkrecht zur Bodenfläche 1 10 oder schließt mit dieser einen bevorzugt spitzen Winkel ein.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform der mechanischen Schnittstelle 145 zwischen dem Haushaltsroboter 100 und dem Funktionsmodul 140. In beispielhafter Weise ist das Funk- tionsmodul 140 als leerer Kasten dargestellt, Funktionskomponenten des Funktionsmoduls 140 sind nicht sichtbar. Die Ladebucht 135 des Haushaltsroboters 100 korrespondiert hier in ihrer Form zur äußeren Form des Funktionsmoduls 140. Die Ladebucht 135 ist im Wesentlichen kastenförmig, sodass das Funktionsmodul 140, wenn es aus der dargestellten Stellung nach unten in die Ladebucht 135 abgesenkt ist, in zwei horizontalen Richtun- gen formschlüssig gehalten ist. In der dargestellten Ausführungsform sind zusätzlich am Funktionsmodul 140 optionale vertikale Stege 405 vorgesehen, zu denen vertikale Nuten 410 im Bereich der Ladebucht 135 des Haushaltsroboters 100 korrespondieren. Die Kombination der Stege 405 mit den Nuten 410 kann eine vorbestimmte Orientierung des Funktionsmoduls 140 bezüglich des Haushaltsroboters 100 eindeutig festlegen.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der mechanischen Schnittstelle 145 von Figur 4. Fas Funktionsmodul 140 trägt hier einen Deckel 505, in dem die Freigabeeinrichtung 150 integriert ist. Der Haushaltsroboter 100 ist nicht dargestellt. Die Freigabeeinrichtung 150 umfasst ein manuelles Betätigungselement 510, das vorliegend als Drehknopf ausgeführt ist. Der Drehknopf ist um eine vertikale Achse drehbar und in Abhängigkeit seiner Drehposition werden eines oder mehrere Eingriffselemente 515 in einer Richtung bewegt, die im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung verläuft, in der das Funktionsmodul 140 an den Haushaltsroboter 100 angenähert werden kann, um die me- chanische Schnittstelle 145 zu schließen. Das Betätigungselement 510 kann insbesondere versenkbar ausgeführt sein. Dazu kann das Betätigungselement 510, insbesondere entgegen der Kraft eines elastischen Elements, in das Funktionsmodul 140 eingedrückt werden. Ein von einem Kugelschreiber bekannter Mechanismus kann das Betätigungselement 510 in dieser Position halten, bis es erneut eingedrückt wird.
Figur 6 zeigt die Freigabeeinrichtung 150 für die Schnittstelle 145 in der Ausführungsform von Figur 5. Der Deckel 505 des Funktionsmoduls 140 ist in einer bezüglich der Darstellung von Figur 5 umgedrehten Position dargestellt, wobei im oberen Bereich von Figur 6 die Freigabeeinrichtung 150 gesperrt ist, und im unteren Bereich geöffnet bzw. betätigt.
Die Freigabeeinrichtung 150 umfasst eine Kurvenscheibe 605 als Steuerelement, wobei die Kurvenscheibe 605 um eine Drehachse 610 drehbar gelagert ist. Die Drehung kann insbesondere mittels des Betätigungselements 510 von Figur 5 gesteuert werden. In der dargestellten Ausführungsform ist an der Kurvenscheibe 605 in einem radialen Abschnitt von der Drehachse 610 ein Splint 615 vorgesehen, der in einem Langloch 620 einer Abdeckung 625 geführt ist, um den Drehwinkel der Kurvenscheibe 605 auf einen vorbestimmten Bereich zu begrenzen. Die Abdeckung 625 liegt bezüglich der Kurvenscheibe 605 auf der entgegengesetzten Seite des Deckels 505 und ist an diesem befestigt.
In der dargestellten Ausführungsform sind vier Eingriffselemente 515 vorgesehen, die miteinander jeweils einen Winkel von ca. 90° einschließen. Ein Eingriffselement 515 ist bevorzugt in einer Führung 630 aufgenommen, die am Deckel 505 befestigt ist. Ein elastisches Element 635 presst das Eingriffselement 515 radial nach innen gegen die Kurven- Scheibe 605. Eine radiale Position des Eingriffselements 515 ist damit von der Form der Kurvenscheibe 605 und ihrer Drehstellung um die Drehachse 610 abhängig. Die gezeigte Ausführungsform kann vollständig aus Kunststoff hergestellt werden, in einer Ausführungsform ist lediglich das elastische Element 635 aus einem Metall hergestellt. Es ist zu beachten, dass die Freigabeeinrichtung 150 hier am Funktionsmodul 140 ausgeführt ist, in einer anderen Ausführungsform jedoch auch umgekehrt am Haushaltsroboter 100 ausgebildet sein kann. Dabei kann insbesondere das Eingriffselement 1 15 am Haushaltsroboter 100 angebracht und dazu eingerichtet sein, zur Verriegelung des Funktionsmoduls 140 in eine am Funktionsmodul 140 vorgesehene Aussparung einzugreifen.
Bezugszeichen
100 Haushaltsroboter
105 Antriebseinrichtung
1 10 Bodenfläche
115 Energiespeicher
120 Sensor
125 Steuervorrichtung
130 Chassis
135 Ladebucht
140 Funktionsmodul
145 mechanische Schnittstelle
150 Freigabeeinrichtung
155 Energieschnittstelle
160 Datenschnittstelle
165 Materialschnittstelle
170 Behälter
200 Haushaltsrobotersystem
405 Steg
410 Nut
505 Deckel
510 Betätigungselement
515 Eingriffselement
605 Kurvenscheibe
610 Drehachse
615 Splint
620 Langloch
625 Abdeckung
630 Führung elastisches Element

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Haushaltsroboter (100), wobei der Haushaltsroboter (100) folgendes umfasst:
- eine Antriebseinrichtung (105);
- einen Energiespeicher (1 15);
- einen Sensor (120) zur Abtastung eines Umfelds des Haushaltsroboters (100);
- eine Steuervorrichtung (125), die dazu eingerichtet ist, die Antriebseinrichtung (105) auf der Basis eines Signals des Sensors (120) mit Energie aus dem Energiespeicher (1 15) anzusteuern, um eine vorbestimmte Fahrbewegung des Haushaltsroboters (100) zu bewirken; und
- eine mechanische Schnittstelle (145), die dazu eingerichtet ist, ein Funktionsmodul (140) mittels Formschluss relativbewegungssicher mit dem Haushaltsroboter (100) zu koppeln;
- wobei die mechanische Schnittstelle (145) eine Freigabeeinrichtung (150) umfasst, die dazu eingerichtet ist, den Formschluss bezüglich einer Raumrichtung aufzuheben.
Haushaltsroboter (100) nach Anspruch 1 , wobei die mechanische Schnittstelle (145) ferner dazu eingerichtet ist, das Funktionsmodul (140) verdrehsicher mit dem Haushaltsroboter (100) zu koppeln.
Haushaltsroboter (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Bewegung zum Einführen bzw. Entfernen des Funktionsmoduls (140) in einer vertikalen Richtung verläuft, sodass das Funktionsmodul (140) nach oben von der mechanischen Schnittstelle (145) getrennt werden kann.
Haushaltsroboter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Materialschnittstelle (165) zum Austauschen von Material zwischen dem Funktionsmodul (140) und dem Haushaltsroboter (100), wenn das Funktionsmodul (140) mit der mechanischen Schnittstelle (145) verbunden ist. Haushaltsroboter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Freigabeeinrichtung (150) ein drehbares Steuerelement (605) und ein radial am Steuerelement (605) angeordnetes Eingriffselement (515) umfasst, wobei das Eingriffselement (515) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit einer Drehstellung des Steuerelements (605) in eine korrespondierende Aussparung einzugreifen oder nicht.
Haushaltsroboter (100) nach Anspruch 5, wobei das Steuerelement eine Kurvenscheibe (605) und das Eingriffselement einen Bolzen (515) umfasst.
Haushaltsroboter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Freigabeeinrichtung (150) ein manuelles Betätigungselement (510) umfasst.
Haushaltsroboter (100) nach Anspruch 7, wobei das manuelle Betätigungselement (510) versenkbar ausgeführt ist.
Haushaltsroboter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Ladebucht (135), in deren Bereich die mechanische Schnittstelle (145) angebracht ist, wobei die Ladebucht (135) einen mechanischen Zugang des mit der mechanischen Schnittstelle (145) verbundenen Funktionsmoduls (140) zu einer Bodenfläche (1 10) erlaubt.
Haushaltsrobotersystem (200), umfassend einen Haushaltsroboter (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche und wenigstens ein Funktionsmodul (140).
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