EP3524114A1 - Reinigungsroboter und verfahren zur steuerung eines reinigungsroboters - Google Patents

Reinigungsroboter und verfahren zur steuerung eines reinigungsroboters Download PDF

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EP3524114A1
EP3524114A1 EP18214814.8A EP18214814A EP3524114A1 EP 3524114 A1 EP3524114 A1 EP 3524114A1 EP 18214814 A EP18214814 A EP 18214814A EP 3524114 A1 EP3524114 A1 EP 3524114A1
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EP
European Patent Office
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distance
cleaning robot
control
detection
distance sensor
Prior art date
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EP18214814.8A
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English (en)
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EP3524114B1 (de
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Markus Kühnel
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2857—User input or output elements for control, e.g. buttons, switches or displays
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/40—Parts 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
    • A47L11/4011—Regulation of the cleaning machine by electric means; Control systems and remote control systems therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection

Definitions

  • the invention relates to a method for efficient, robust and comfortable control of a cleaning robot. Furthermore, the invention relates to a cleaning robot with a cost-effective, robust and comfortable user interface.
  • a cleaning robot in particular a suction robot, typically has different sensors in order to be able to navigate automatically in a room and thereby to clean the floor of the room.
  • cleaning robots usually have a relatively small height (for example of about 10 cm or less).
  • the user interface of a cleaning robot is typically arranged on the upper side of the cleaning robot facing away from the floor to be cleaned.
  • the user interface may include one or more buttons that may be pressed by a user of the robot.
  • a user interface with voice input may be provided.
  • a remote control for a cleaning robot can be provided, which, however, can be associated with relatively high additional costs.
  • the present document addresses the technical problem of providing a cost-effective, robust and comfortable user interface for a cleaning robot.
  • a cleaning robot for cleaning a substrate or a floor
  • the cleaning robot can be set up to move independently and / or automatically in a room or area in order to clean (in particular suck) the floor or ground of the room or terrain.
  • the cleaning robot may comprise one or more drive units (e.g., with one or more drive wheels).
  • the cleaning robot typically comprises one or more cleaning units with which the substrate can be cleaned.
  • the cleaning robot may include one or more environmental sensors to orient within the space.
  • the one or more drive units or cleaning units are typically arranged on the underside of the cleaning robot, which faces the ground during operation of the cleaning robot.
  • the one or more environmental sensors are typically arranged on a side wall of the cleaning robot, which may be arranged substantially perpendicular to the underside of the cleaning robot. Furthermore, a user interface of the cleaning robot can be arranged on the upper side of the cleaning robot, which is oriented upward during the operation of the cleaning robot, which allows a user of the cleaning robot to give control instructions to the cleaning robot (for example via one or more keys). Exemplary control instructions are the setting of a specific operating mode and / or the activation or the stop of the cleaning robot.
  • the cleaning robot includes at least one distance sensor configured to acquire distance data relating to an object that is guided by a user into a detection area of the distance sensor and / or is led out of the detection area.
  • the distance sensor is set up to emit an optical and / or an acoustic distance measurement signal, in particular an ultrasound signal and / or an infrared signal, in order to detect the distance data.
  • the distance sensor may comprise a transmission module which is set up to emit a distance signal (eg pulsed).
  • the distance sensor may include a reception module that is configured to receive the distance measurement signal reflected on an object. The distance data may indicate whether a reflected distance measurement signal is being received (and thus an object is within the detection range of the proximity sensor).
  • the Distance data may indicate the duration of the transmitted and received distance measurement signal. From the runtime, a concrete value of the distance of an object can be determined, which is located in the detection range of the distance sensor. The distance data can thus indicate whether or not an object is in the detection range of the distance sensor at a certain point in time. Further, the distance data may indicate how far apart the object is from the distance sensor (with a particular local resolution of eg 1cm, 5mm, 1mm or less).
  • the distance sensor may have a particular sampling rate (e.g., 10Hz, 50Hz, 100Hz, 1000Hz, or more) for detecting distance values.
  • the distance data may thus comprise a temporal sequence of distance values.
  • the distance value for a certain time indicates whether or not an object is in the detection range of the distance sensor at the specific time. Further, the distance value may indicate what distance the object is at the particular point in time to the distance sensor (with a particular local resolution of, for example, 1cm, 5mm, 1mm or less).
  • the distance sensor is preferably designed such that the detection area is accessible during operation of the cleaning robot for a hand and / or a foot of the user of the cleaning robot.
  • the detection area may extend at least partially vertically upwards from the cleaning robot during operation of the cleaning robot.
  • the detection area may extend, for example, along a detection axis, wherein the detection axis extends at least partially perpendicular to the top of the cleaning robot upwards.
  • the detection range may correspond, for example, to a circular cylinder around the detection axis, the height of the circular cylinder corresponding to a detection distance of the distance sensor up to which an object can be detected.
  • the radius of the (designed as a circular cylinder) detection range is typically smaller by a factor of 10, 100 or more than the detection distance.
  • the distance sensor may have a radiating detection area that extends along a detection axis.
  • the (radiating) detection area is preferably designed such that a user can comfortably guide a hand and / or a foot through the detection area.
  • the cleaning robot further comprises a control unit configured to detect, based on the distance data, a control gesture associated with a control instruction to the cleaning robot.
  • a control gesture associated with a control instruction to the cleaning robot.
  • it can be recognized on the basis of a temporal sequence of distance values that a user has guided an object into, through and / or out of the detection range of the distance sensor, and thereby a certain control gesture with the object (eg by hand and / or with the foot).
  • different control commands to the cleaning robot e.g., to activate different modes of operation
  • the control unit may be set up to determine on the basis of the distance data which control gesture was performed by the user.
  • the control unit is further configured, in response to the detected control gesture, to operate the cleaning robot according to the control instruction associated with the control gesture.
  • Providing a robotic robot with one or more proximity sensors allows cost-effective and robust gesture recognition. It can thus be provided in a cost-effective and robust manner a comfortable user interface for a cleaning robot.
  • the distance data may comprise a temporal sequence of distance values, the distance value at a certain point in time being dependent on the distance of the object used for gesture control to the distance sensor at the particular point in time.
  • the control unit may be configured to detect the control gesture based on the sequence of distance values.
  • the control unit may be configured to compare a detected temporal sequence of distance values with a plurality of different reference sequences of distance values in order to detect the control gesture.
  • the plurality of different reference sequences may correspond to a corresponding plurality of different control gestures and / or be associated with a corresponding plurality of different control instructions.
  • a distance measure between the detected sequence and the different reference sequences are calculated.
  • the reference sequence with the lowest distance measure can then be selected in order to detect a specific control gesture.
  • the different reference sequences and / or the different control gestures may differ with respect to the included one or more distance values.
  • the different reference sequences and / or the different control gestures may differ with respect to the temporal sequence of distance values and / or with respect to the speed with which different distance values follow one another.
  • different parameters values, value history and / or speed
  • a robust and comfortable gesture control can be made possible.
  • the control unit may be configured to detect a control gesture by means of a machine-learned classifier.
  • the classifier can be designed to identify a plurality of subspaces for a corresponding plurality of different control gestures within a value space of possible distance data.
  • the classifier may e.g. include a neural network. The use of a machine-learned classifier enables a particularly robust user control based on different control gestures.
  • the control unit may be configured to determine whether the control gesture is based on the distance data and a distance threshold caused by the user's hand or foot.
  • the distance threshold may, for example, correspond to the typical height of the knee and / or the hip of a human.
  • the value of the distance of an object guided into the detection range of the distance sensor can be taken into account and compared with the distance threshold value.
  • a relatively small distance can be interpreted as a control input by means of a foot and a relatively large distance can be interpreted as a control input by means of one hand.
  • the control instruction associated with the control gesture may then depend on whether the control gesture was effected by the user's hand or foot. It can thus be made possible for a user in a comfortable way to effect different control instructions with the foot or by hand. Thus, the convenience of a user interface of a cleaning robot can be further increased.
  • the control unit may be configured to determine, based on the distance data, whether an object is moving toward the distance sensor or whether an object is moving away from the distance sensor. It can then be detected based on the control gesture caused by a user.
  • control gestures and associated control commands
  • Such control gestures may be performed by a user in a more comfortable and intuitive manner so that the comfort of a user interface of a cleaning robot is further increased.
  • the cleaning robot may have a plurality of gesture control distance sensors.
  • the cleaning robot may include a first distance sensor for detecting first distance data and a second distance sensor for detecting second distance data.
  • the first distance sensor may have a first detection area along a first detection axis and the second distance sensor may have a second detection area along a second detection axis.
  • the control unit may then be configured to detect the control gesture based on the first distance data and based on the second distance data.
  • the first detection axis and the second detection axis may be substantially parallel to each other. Furthermore, the first detection axis and the second detection axis may be offset relative to one another such that the first detection area and the second detection area do not overlap or at least partially do not overlap. Thus, a state may be detected in which an object is in the first detection area but not in the second detection area and / or in which an object is in the second detection area but not in the first detection area. Thus, a reliable detection of different control gestures based on the first and second distance data can be made possible.
  • control unit may be set up to determine a time sequence based on the first and second distance data, in which an object enters the first detection area of the first distance sensor and the second detection area of the second distance sensor.
  • the tax gesture can then be determined as a function of the time sequence.
  • the detection area of a distance sensor used for the gesture control may extend at least partially horizontally away from the cleaning robot during the operation of the cleaning robot.
  • a distance sensor may be used which is arranged on the side wall of the cleaning robot.
  • a cleaning robot typically includes a plurality of such distance sensors (as environmental sensors) in order to detect during the movement or the navigation of the cleaning robot, whether the cleaning robot approaches an obstacle. The control unit can thus be set up to navigate the cleaning robot in dependence on the distance data.
  • the distance data of a distance sensor which has a substantially horizontally extending (radiating) detection area and which is typically used for the surroundings detection of the cleaning robot can therefore also be used for Providing a user interface can be used.
  • the control unit may be set up to differentiate on the basis of the distance data, in particular on the basis of the time sequence of distance values indicated by the distance data, as to whether an object in the detection range of the distance sensor is an obstacle or an object causing the control gesture is. This can be done, for example, by means of a machine-learned classifier.
  • the gesture control may conveniently be performed by a user's foot in a distance sensor having a horizontally extending (radiating) detection area.
  • the foot may be guided in, through and / or out of the detection area in a defined manner to make a control gesture (which is different from the movement of another obstacle).
  • a robust and comfortable user interface for a cleaning robot can be provided in a particularly cost-effective manner.
  • one or more existing and used for navigation distance sensors can be used in a cost-neutral manner as a user interface.
  • the distance sensor used for gesture control may be a shift sensor configured to generate a shift signal as distance data when an object enters the detection range of the distance sensor and exits the detection range, respectively.
  • the use of a cost-efficient switching sensor is a cost-efficient way to enable gesture control for a cleaning robot, especially when using multiple distance sensors.
  • the distance data can thus indicate in binary (possibly only) whether an object is in the detection area or not.
  • the distance data may only indicate whether an object is at a distance to the distance sensor that is equal to or less than the detection distance.
  • the distance data can not indicate a value of the distance of an object located in the detection area that deviates from the detection distance. Nevertheless, in particular when using a plurality of such distance sensors (in particular of switching sensors), different control gestures for different control instructions can be distinguished in a robust manner.
  • a method of controlling a cleaning robot comprises detecting, by means of a distance sensor of the cleaning robot, distance data relating to an object, which is guided into a detection range of the distance sensor.
  • the detection area is preferably accessible to a hand and / or a foot of a user of the cleaning robot.
  • the method includes detecting, based on the distance data, a control gesture associated with a control instruction to the cleaning robot. The method further comprises operating the cleaning robot according to the detected control instruction.
  • Fig. 1a an exemplary cleaning robot 100 in a perspective view.
  • the underside 122 of the cleaning robot 100 typically includes one or more drive units 101 (with one or more drive wheels) through which the cleaning robot 100 can be moved to clean different areas of a floor.
  • a cleaning robot 100 typically includes one or more cleaning units 102 (eg, with a cleaning brush) configured to clean the floor underneath the cleaning robot 100.
  • a cleaning robot 100 may include one or more distance sensors 110 configured to detect distance data regarding a distance of the bottom surface 122 of the cleaning robot 100 to the floor to be cleaned.
  • a control unit 130 (see Fig. 1b ) of the cleaning robot 100 may be configured to detect, on the basis of the distance data, an abyss (for example a step) lying in front of the cleaning robot 100 in the direction of movement of the cleaning robot 100.
  • a user interface may be arranged to allow a user of the cleaning robot 100 to make control inputs.
  • one or more environmental sensors which are set up to detect an environment of the cleaning robot 100, can be arranged on a side wall 123 of the cleaning robot 100, which connects the upper side 121 to the lower side 122.
  • the control unit 130 of the cleaning robot 100 may be configured to navigate the cleaning robot 100 through the environment based on the sensor data of the one or more environmental sensors.
  • Fig. 1b 12 schematically shows the top side 121 of a cleaning robot 100.
  • the cleaning robot 100 may have at the top side 121 at least one distance sensor 120 that is set up to acquire distance data related to a distance of an object arranged above the cleaning robot 100 to the top side 121.
  • a distance sensor 120 may include a transmission module configured to emit a distance measurement signal.
  • a distance sensor 120 may include a reception module configured to receive the distance measurement signal reflected on an object. Based on the duration of the emitted and again received distance measurement signal, the distance of the object can then be determined.
  • the distance measurement signal may be an optical and / or acoustic signal.
  • Fig. 1c shows the side wall 123 of a cleaning robot 100 in a schematic manner. Further shows Fig. 1c a distance sensor 120 disposed on the upper surface 122 and configured to detect vertical distance data with respect to a vertical upward pitch.
  • the cleaning robot 100 may include one or more distance sensors 120 configured to detect horizontal distance data with respect to a horizontal distance. The horizontal distance data can be used eg for the navigation of the cleaning robot 100.
  • the clearance sensor 120 of a cleaning robot 100 may be used to provide a robust and comfortable user interface for the cleaning robot 100 in a cost effective manner.
  • a time profile of distance values can be determined for this purpose. For example, with a certain sampling frequency (e.g., 10Hzr, 100Hz or more) by means of a distance sensor 120, the distance to an object in front of the distance sensor 120 may be determined. This temporal sequence of distance values may be evaluated by the control unit 130 of the cleaning robot 100 to detect a gesture associated with a control instruction for controlling the cleaning robot 100. The cleaning robot 100 may then be operated in response to the control instruction.
  • a certain sampling frequency e.g. 10Hzr, 100Hz or more
  • a distance or distance sensor 120 can be provided on the cleaning robot 100 (possibly additionally), which can in particular measure vertically (upward).
  • the cleaning robot 100 via gestures.
  • a movement 200 with the hand 202 toward the distance sensor 120 may indicate to the cleaning robot 100 that it is to switch from a power to a silent mode.
  • a movement 200 with the hand 202 may indicate away from the distance sensor 120 that it is desired to switch from the silent mode to the power mode.
  • moving 200 of the foot 201 over the cleaning robot 100 may cause the cleaning robot 100 to enter a pause mode. Entries with the hand 202 or with the foot 201 can thereby can be distinguished on the basis of the different characteristic distances to the distance sensor 120.
  • Fig. 2b shows the use of a plurality of distance sensors 120 with a plurality of distance measuring signals 221, 222.
  • a plurality of distance sensors in the vertical direction (which are a certain distance apart), the number of recognizable gestures can be increased.
  • transverse movements 200 can also be detected by the use of a plurality of juxtaposed distance sensors 120 (eg a swipe from left to right or a swipe from top left to bottom right).
  • the control unit 130 can thus be set up to detect a movement 200 of a body part 201, 202 of a user of the cleaning robot 100 within the detection range of the distance sensor 120 on the basis of the distance data of at least one distance sensor 120 of a cleaning robot 100.
  • a distinction can be made between different movements or gestures 200 from a plurality of movements or gestures 200.
  • the different movements or gestures 200 may be associated with corresponding different control instructions to the cleaning robot 100.
  • the control unit 130 of a cleaning robot 100 can detect a movement or a gesture 200 in the detection range of the distance sensor 120 on the basis of the distance data of a distance sensor 120.
  • the control unit 130 may operate the cleaning robot 100 in accordance with the control instruction associated with the movement or gesture 200.
  • Fig. 2c shows exemplary distance data that can be detected by a distance sensor 120.
  • the distance data may include a temporal sequence 231 of distance values 230.
  • the distance values 230 can in each case indicate the distance of an object 201, 202 in the detection range of the distance sensor 120.
  • a time profile of the distance of an object 201, 202 can be detected as distance data.
  • different control gestures 200 can differ, for example, by the value range of the distance values 230.
  • a distance threshold 232 is detected, whether it is a control gesture 200, which was completed with a hand 202 or with a foot 201.
  • the speed of a movement or gesture 200 can be taken into account in order to differentiate between different control gestures 200.
  • different control gestures 200 for different control commands to a cleaning robot 100 can be distinguished to provide a comfortable and extensive user interface.
  • Fig. 3 3 shows a flowchart of an exemplary method 300 for controlling a cleaning robot 100, in particular a vacuum robot.
  • the method 300 includes detecting 301, by means of a distance sensor 120 of the cleaning robot 100, distance data relating to an object 201, 202, which is guided into a detection range of the distance sensor 120 and / or moved in a detection range of the distance sensor 120.
  • the distance sensor 120 is preferably designed such that the detection range of the distance or distance sensor 120 is accessible during the operation of the cleaning robot 100 for a hand 202 and / or for a foot 201 of a user of the cleaning robot 100.
  • the distance sensor 120 may include a detection area that extends substantially or at least partially vertically upward away from the top surface 121 of the cleaning robot 100.
  • the detection range can be limited to a detection distance, wherein the detection distance of the typical size of a human (eg 2 meters or less) may correspond.
  • the distance sensor 120 can thus be designed in such a way that a user of the cleaning robot 100 can conveniently guide a hand 202 and / or a foot 201 into the detection area, lead it out of the detection area and / or move it within the detection area (in particular by hand) 202 and / or with the foot 201 make a certain gesture).
  • the method 300 includes detecting 302 based on the distance data, a control gesture 200 associated with a control instruction to the cleaning robot 100.
  • the distance data may indicate a specific time sequence of distance values of the object 201, 202 introduced into the detection area or of the object 201, 202 located in the detection area. It can thus be recognized on the basis of the distance data that a user (eg by hand 202 and / or with the foot 201) a certain gesture, in particular a control gesture 200, has completed.
  • the recognized control gesture 200 can correspond to a specific control instruction to the cleaning robot 100. Exemplary control instructions are: enabling or disabling a particular operating mode of the cleaning robot 100 and / or stopping or activating the cleaning robot 100.
  • the method 300 further comprises operating 303 the cleaning robot 100 according to the detected control instruction.
  • the measures described in this document allow a user to control a cleaning robot 100 in a comfortable manner via gestures.
  • the gestures can be recognized in a cost-efficient manner by means of at least one distance sensor 120.
  • the control unit 130 may allow a user to learn individual gestures and / or to configure gestures and associated control instructions. This allows intuitive, individualized operation (without the use of an additional input device).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

Es wird ein Reinigungsroboter (100) zur Reinigung eines Untergrunds beschrieben. Der Reinigungsroboter (100) umfasst zumindest einen Abstandssensor (120), der eingerichtet ist, Abstandsdaten bezüglich eines Objekts (201, 202) zu erfassen, das durch einen Nutzer in einen Erfassungsbereich des Abstandssensors (120) geführt wird. Dabei ist der Erfassungsbereich während des Betriebs des Reinigungsroboters (100) für eine Hand (202) und/oder einen Fuß (201) des Nutzers des Reinigungsroboters (100) zugänglich. Außerdem umfasst der Reinigungsroboter (100) eine Steuereinheit (130), die eingerichtet ist, auf Basis der Abstandsdaten eine Steuergeste (200) zu detektieren, die mit einer Steueranweisung an den Reinigungsroboter (100) assoziiert ist, sowie in Reaktion darauf, den Reinigungsroboter (100) gemäß der Steueranweisung zu betreiben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur effizienten, robusten und komfortablen Steuerung eines Reinigungsroboters. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Reinigungsroboter mit einer kosteneffizienten, robusten und komfortablen Benutzerschnittstelle.
  • Ein Reinigungsroboter, insbesondere ein Saugroboter, weist typischerweise unterschiedliche Sensoren auf, um automatisiert in einem Raum navigieren zu können und um dabei den Boden des Raumes zu reinigen. Um auch unter Möbelstücke, etwa Tische oder Stühle, fahren und reinigen zu können, weisen Reinigungsroboter meist eine relativ geringe Höhe (z.B. von ca. 10 cm oder weniger) auf. Die Benutzerschnittstelle eines Reinigungsroboters ist typischerweise auf der, von dem zu reinigenden Boden abgewandten, Oberseite des Reinigungsroboters angeordnet. Die Benutzerschnittstelle kann ein oder mehrere Tasten aufweisen, die durch einen Nutzer des Roboters gedrückt werden können. Um eine Eingabe über die Benutzerschnittstelle zu tätigen, muss sich somit der Nutzer zu dem Reinigungsroboter herunterbeugen, was typischerweise wenig komfortabel ist. Alternativ kann eine Benutzerschnittstelle mit Spracheingabe bereitgestellt werden. Eine derartige Benutzerschnittstelle ist jedoch aufgrund der relativ hohen Geräuschemission eines Reinigungsroboters meist wenig robust. Ferner kann eine Fernbedienung für einen Reinigungsroboter bereitgestellt werden, die jedoch mit relativ hohen Zusatzkosten verbunden sein kann.
  • Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine kosteneffiziente, robuste und komfortable Benutzerschnittstelle für einen Reinigungsroboter bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird jeweils durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen definiert, in nachfolgender Beschreibung beschrieben oder in der beigefügten Zeichnung dargestellt.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Reinigungsroboter, insbesondere ein Saugroboter, zur Reinigung eines Untergrunds bzw. eines Bodens beschrieben. Der Reinigungsroboter kann eingerichtet sein, sich selbständig und/oder automatisch in einem Raum bzw. Gelände zu bewegen, um den Boden bzw. Untergrund des Raums bzw. Geländes zu reinigen (insbesondere zu saugen). Zu diesem Zweck kann der Reinigungsroboter ein oder mehrere Antriebseinheiten (z.B. mit ein oder mehreren Antriebsrädern) umfassen. Außerdem umfasst der Reinigungsroboter typischerweise ein oder mehrere Reinigungseinheiten, mit denen der Untergrund gereinigt werden kann. Des Weiteren kann der Reinigungsroboter ein oder mehrere Umfeldsensoren umfassen, um sich innerhalb des Raums bzw. Geländes zu orientieren. Die ein oder mehreren Antriebseinheiten bzw. Reinigungseinheiten sind typischerweise an der Unterseite des Reinigungsroboters angeordnet, die im Betrieb des Reinigungsroboters dem Untergrund zugewandt ist. Die ein oder mehreren Umfeldsensoren sind typischerweise an einer Seitenwand des Reinigungsroboters angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht zu der Unterseite des Reinigungsroboters angeordnet sein kann. Des Weiteren kann an der Oberseite des Reinigungsroboters, die im Betrieb des Reinigungsroboters nach oben orientiert ist, eine Benutzerschnittstelle des Reinigungsroboters angeordnet sein, die es einem Nutzer des Reinigungsroboters ermöglicht, Steueranweisungen an den Reinigungsroboter zu übergeben (z.B. über ein oder mehrere Tasten). Beispielhafte Steueranweisungen sind die Einstellung eines bestimmten Betriebsmodus und/oder die Aktivierung bzw. der Stopp des Reinigungsroboters.
  • Der Reinigungsroboter umfasst zumindest einen Abstandssensor, der eingerichtet ist, Abstandsdaten bezüglich eines Objekts zu erfassen, das durch einen Nutzer in einen Erfassungsbereich des Abstandssensors geführt wird und/oder aus dem Erfassungsbereich herausgeführt wird. Typischerweise ist der Abstandssensor eingerichtet, ein optisches und/oder ein akustisches Abstandsmesssignal, insbesondere ein Ultraschallsignal und/oder ein Infrarotsignal auszusenden, um die Abstandsdaten zu erfassen. Beispielsweise kann der Abstandssensor ein Sendemodul umfassen, das eingerichtet ist, ein (z.B. gepulstes) Abstandsmesssignal auszusenden. Des Weiteren kann der Abstandssensor ein Empfangsmodul umfassen, das eingerichtet ist, das an einem Objekt reflektierte Abstandsmesssignal zu empfangen. Die Abstanddaten können anzeigen, ob ein reflektiertes Abstandsmesssignal empfangen wird (und sich somit ein Objekt im Erfassungsbereich des Abstandssensors befindet). Des Weiteren können die Abstandsdaten ggf. die Laufzeit des ausgesendeten und wieder empfangenen Abstandsmesssignals anzeigen. Aus der Laufzeit kann ein konkreter Wert des Abstands eines Objekts ermittelt werden, das sich im Erfassungsbereich des Abstandssensors befindet. Die Abstandsdaten können somit anzeigen, ob sich zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Objekt im Erfassungsbereich des Abstandssensors befindet oder nicht. Des Weiteren können die Abstandsdaten ggf. anzeigen, in welchem Abstand sich das Objekt von dem Abstandssensor befindet (mit einer bestimmten örtlichen Auflösung von z.B. 1cm, 5mm, 1mm oder weniger).
  • Der Abstandssensor kann eine bestimmte Abtastrate (z.B. 10Hz, 50Hz, 100Hz, 1000Hz oder mehr) aufweisen, mit der Abstandswerte erfasst werden. Die Abstandsdaten können somit eine zeitliche Sequenz von Abstandswerten umfassen. Dabei zeigt der Abstandswert für einen bestimmten Zeitpunkt an, ob sich an dem bestimmten Zeitpunkt ein Objekt im Erfassungsbereich des Abstandssensors befindet oder nicht. Des Weiteren kann der Abstandswert anzeigen, in welchem Abstand sich das Objekt an dem bestimmten Zeitpunkt zum Abstandssensor befindet (mit einer bestimmten örtlichen Auflösung von z.B. 1cm, 5mm, 1mm oder weniger).
  • Der Abstandssensor ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass der Erfassungsbereich während des Betriebs des Reinigungsroboters für eine Hand und/oder einen Fuß des Nutzers des Reinigungsroboters zugänglich ist. Insbesondere kann sich zu diesem Zweck der Erfassungsbereich während des Betriebs des Reinigungsroboters zumindest teilweise vertikal von dem Reinigungsroboter nach oben erstreckt. Der Erfassungsbereich kann sich z.B. entlang einer Erfassungsachse erstrecken, wobei die Erfassungsachse zumindest teilweise senkrecht zu der Oberseite des Reinigungsroboters nach oben verläuft. Der Erfassungsbereich kann z.B. einem Kreiszylinder um die Erfassungsachse entsprechen, wobei die Höhe des Kreiszylinders einem Erfassungsabstand des Abstandssensors entspricht, bis zu dem ein Objekt detektiert werden kann. Der Radius des (als Kreiszylinder ausgebildeten) Erfassungsbereichs ist dabei typischerweise um den Faktor 10, 100 oder mehr kleiner als der Erfassungsabstand. Mit anderen Worten, der Abstandssensor kann einen strahlenförmigen Erfassungsbereich aufweisen, der sich entlang einer Erfassungsachse erstreckt. Der (strahlenförmige) Erfassungsbereich ist dabei bevorzugt derart ausgelegt, dass ein Nutzer in komfortabler Weise eine Hand und/oder einen Fuß durch den Erfassungsbereich führen kann.
  • Der Reinigungsroboter umfasst ferner eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, auf Basis der Abstandsdaten eine Steuergeste zu detektieren, die mit einer Steueranweisung an den Reinigungsroboter assoziiert ist. Insbesondere kann auf Basis einer zeitlichen Sequenz von Abstandswerten erkannt werden, dass ein Nutzer ein Objekt in den, durch den und/oder aus dem Erfassungsbereich des Abstandssensors geführt hat, und dabei eine bestimmte Steuergeste mit dem Objekt (z.B. mit der Hand und/oder mit dem Fuß) vollzogen hat. Dabei können unterschiedliche Steueranweisungen an den Reinigungsroboter (z.B. zur Aktivierung von unterschiedlichen Betriebsmodi) mit unterschiedlichen Steuergesten assoziiert sein. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, auf Basis der Abstandsdaten zu ermitteln, welche Steuergeste durch den Nutzer vollzogen wurde.
  • Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, in Reaktion auf die detektierte Steuergeste, den Reinigungsroboter gemäß der mit der Steuergeste assoziierten Steueranweisung zu betreiben.
  • Die Bereitstellung eines Reinigungsroboters mit ein oder mehreren Abstandssensoren ermöglicht eine kosteneffiziente und robuste Erkennung von Gesten. Es kann somit in kosteneffizienter und robuster Weise eine komfortable Benutzerschnittstelle für einen Reinigungsroboter bereitgestellt werden.
  • Wie bereits oben dargelegt, können die Abstandsdaten eine zeitliche Sequenz von Abstandswerten umfassen, wobei der Abstandswert an einem bestimmten Zeitpunkt von dem Abstand des zur Gestensteuerung verwendeten Objekts zu dem Abstandssensor an dem bestimmten Zeitpunkt abhängt. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Steuergeste auf Basis der Sequenz von Abstandswerten zu detektieren. Durch die Berücksichtigung einer zeitlichen Sequenz von Abstandswerten kann die Erkennung von relativ komplexen Steuergesten ermöglicht werden. Dies ermöglicht wiederum die Verwendung einer Vielzahl von unterschiedlichen Steuergesten für eine Vielzahl von unterschiedlichen Steueranweisungen. Somit kann der Komfort der Benutzersteuerung eines Reinigungsroboters weiter erhöht werden.
  • Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, eine erfasste zeitliche Sequenz von Abstandswerten mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Referenzsequenzen von Abstandswerten zu vergleichen, um die Steuergeste zu detektieren. Dabei kann die Mehrzahl von unterschiedlichen Referenzsequenzen einer entsprechenden Mehrzahl von unterschiedlichen Steuergesten entsprechen und/oder mit einer entsprechenden Mehrzahl von unterschiedlichen Steueranweisungen assoziiert sein. Im Rahmen des Vergleichs kann z.B. ein Distanzmaß zwischen der erfassten Sequenz und den unterschiedlichen Referenzsequenzen berechnet werden. Es kann dann die Referenzsequenz mit dem niedrigsten Distanzmaß ausgewählt werden, um eine bestimmte Steuergeste zu detektieren. Durch die Berücksichtigung von Referenzsequenzen kann eine besonders robuste und komfortable Steuerung anhand von unterschiedlichen Steuergesten ermöglicht werden.
  • Die unterschiedlichen Referenzsequenzen und/oder die unterschiedlichen Steuergesten können sich in Bezug auf die enthaltenen ein oder mehreren Abstandswerte unterscheiden. Alternativ oder ergänzend können sich die unterschiedlichen Referenzsequenzen und/oder die unterschiedlichen Steuergesten in Bezug auf die zeitliche Abfolge von Abstandswerten und/oder in Bezug auf die Geschwindigkeit, mit der unterschiedliche Abstandswerte aufeinander folgen, unterscheiden. Es können somit unterschiedliche Parameter (Werte, Werteverlauf und/oder Geschwindigkeit) einer zeitlichen Sequenz von Abstandswerten berücksichtigt werden, um unterschiedliche Steuergesten für unterschiedliche Steueranweisungen zu unterscheiden. So kann eine robuste und komfortable Gestensteuerung ermöglicht werden.
  • Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, eine Steuergeste mittels eines maschinen-erlernten Klassifikators zu detektieren. Dabei kann der Klassifikator ausgebildet sein, innerhalb eines Werteraums von möglichen Abstandsdaten eine Mehrzahl von Teilräumen für eine entsprechende Mehrzahl von unterschiedlichen Steuergesten zu identifizieren. Der Klassifikator kann z.B. ein neuronales Netzwerk umfassen. Die Verwendung eines maschinen-erlernten Klassifikators ermöglicht eine besonders robuste Benutzersteuerung anhand von unterschiedlichen Steuergesten.
  • Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, auf Basis der Abstandsdaten und in Abhängigkeit von einem Abstands-Schwellenwert zu bestimmen, ob die Steuergeste durch die Hand oder durch den Fuß des Nutzers bewirkt wurde. Der Abstands-Schwellenwert kann z.B. der typischen Höhe des Knies und/oder der Hüfte eines Menschen entsprechen. Es kann somit der Wert des Abstands eines in den Erfassungsbereich des Abstandssensors geführten Objekts berücksichtigt werden und mit dem Abstands-Schwellenwert verglichen werden. Ein relativ kleiner Abstand kann als Steuereingabe mittels eines Fußes und ein relativ großer Abstand kann als Steuereingabe mittels einer Hand interpretiert werden. Die mit der Steuergeste assoziierte Steueranweisung kann dann davon abhängen, ob die Steuergeste durch die Hand oder durch den Fuß des Nutzers bewirkt wurde. Es kann somit einem Nutzer in komfortabler Weise ermöglicht werden, unterschiedliche Steueranweisungen mit dem Fuß bzw. mit der Hand zu bewirken. So kann der Komfort einer Benutzerschnittstelle eines Reinigungsroboters weiter erhöht werden.
  • Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, auf Basis der Abstandsdaten zu bestimmen, ob sich ein Objekt auf den Abstandssensor zu bewegt oder ob sich ein Objekt von dem Abstandssensor weg bewegt. Es kann dann basierend darauf die durch einen Nutzer bewirkte Steuergeste detektiert werden. Mit anderen Worten, es kann zwischen unterschiedlichen Steuergesten (und damit assoziierten Steueranweisungen) unterschieden werden, die eine Bewegung zu dem Reinigungsroboter oder eine Bewegung von dem Reinigungsroboter weg aufweisen. Derartige Steuergesten können durch einen Nutzer in komfortabler und intuitiver Weise ausgeführt werden, so dass der Komfort einer Benutzerschnittstelle eines Reinigungsroboters weiter erhöht wird.
  • Wie bereits oben dargelegt, kann der Reinigungsroboter mehrere Abstandsensoren für eine Gestensteuerung aufweisen. Insbesondere kann der Reinigungsroboter einen ersten Abstandssensor zur Erfassung von ersten Abstandsdaten und einen zweiten Abstandssensor zur Erfassung von zweiten Abstandsdaten umfassen. Dabei können der erste Abstandssensor einen ersten Erfassungsbereich entlang einer ersten Erfassungsachse und der zweite Abstandssensor einen zweiten Erfassungsbereich entlang einer zweiten Erfassungsachse aufweisen. Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, die Steuergeste auf Basis der ersten Abstandsdaten und auf Basis der zweiten Abstandsdaten zu detektieren. Die Verwendung von mehreren Abstandssensoren mit unterschiedlichen Erfassungsbereichen ermöglicht eine weitergehende Differenzierung zwischen unterschiedlichen Steuergesten, und somit die Eingabe einer erhöhten Anzahl von Steueranweisungen. Somit kann der Komfort einer Benutzerschnittstelle weiter erhöht werden.
  • Die erste Erfassungsachse und die zweite Erfassungsachse können im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Des Weiteren können die erste Erfassungsachse und die zweite Erfassungsachse derart versetzt zueinander verlaufen, dass sich der erste Erfassungsbereich und der zweite Erfassungsbereich nicht oder zumindest teilweise nicht überlappen. Es kann somit ein Zustand detektiert werden, in dem sich ein Objekt in dem ersten Erfassungsbereich aber nicht in dem zweiten Erfassungsbereich und/oder in dem sich ein Objekt in dem zweiten Erfassungsbereich aber nicht in dem ersten Erfassungsbereich befindet. So kann eine zuverlässige Erkennung von unterschiedlichen Steuergesten auf Basis der ersten und zweiten Abstandsdaten ermöglicht werden.
  • Die Steuereinheit kann insbesondere eingerichtet sein, auf Basis der ersten und zweiten Abstandsdaten eine zeitliche Reihenfolge zu ermitteln, in der ein Objekt in den ersten Erfassungsbereich des ersten Abstandssensors und in den zweiten Erfassungsbereich des zweiten Abstandssensors eintritt. Die Steuergeste kann dann in Abhängigkeit von der zeitlichen Reihenfolge ermittelt werden. So kann die Anzahl von unterscheidbaren Steuergesten (und damit die Anzahl von möglichen Steueranweisungen) weiter erhöht werden.
  • Der Erfassungsbereich eines für die Gestensteuerung verwendeten Abstandssensors kann sich während des Betriebs des Reinigungsroboters zumindest teilweise horizontal von dem Reinigungsroboter weg erstrecken. Insbesondere kann ein Abstandssensor verwendet werden, der an der Seitenwand des Reinigungsroboters angeordnet ist. Ein Reinigungsroboter umfasst typischerweise mehrere derartiger Abstandssensoren (als Umfeldsensoren), um bei der Bewegung bzw. der Navigation des Reinigungsroboters zu erkennen, ob sich der Reinigungsroboter einem Hindernis nähert. Die Steuereinheit kann somit eingerichtet sein, den Reinigungsroboter in Abhängigkeit von den Abstandsdaten zu navigieren bzw. zu bewegen.
  • Die Abstandsdaten eines Abstandssensors, der einen im Wesentlichen horizontal verlaufenden (strahlenförmigen) Erfassungsbereich aufweist und der typischerweise für die Umfelderkennung des Reinigungsroboters verwendet wird, kann somit auch zur Bereitstellung einer Benutzerschnittstelle verwendet werden. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis der Abstandsdaten, insbesondere auf Basis der durch die Abstandsdaten angezeigten zeitlichen Sequenz von Abstandswerten, zu unterscheiden, ob es sich bei einem Objekt im Erfassungsbereich des Abstandssensors um ein Hindernis oder um ein die Steuergeste bewirkendes Objekt handelt. Dies kann z.B. mittels eines maschinen-erlernten Klassifikators erfolgen.
  • Die Gestensteuerung kann bei einem Abstandssensor mit einem horizontal verlaufenden (strahlenförmigen) Erfassungsbereich in komfortabler Weise durch einen Fuß eines Nutzers erfolgen. Dabei kann der Fuß in definierter Weise in den, durch den und/oder aus dem Erfassungsbereich geführt werden, um eine Steuergeste zu vollziehen (die sich von der Bewegung eines anderweitigen Hindernisses unterscheidet). So kann in besonders kosteneffizienter Weise eine robuste und komfortable Benutzerschnittstelle für einen Reinigungsroboter bereitgestellt werden. Insbesondere können so ein oder mehrere bereits vorhandene und für die Navigation genutzte Abstandssensoren in kostenneutraler Weise auch als Benutzerschnittstelle verwendet werden.
  • Der zur Gestensteuerung verwendete Abstandssensor kann ein Schaltsensor sein, der eingerichtet ist, ein Schaltsignal als Abstandsdaten zu generieren, wenn ein Objekt in den Erfassungsbereich des Abstandssensors eintritt bzw. aus dem Erfassungsbereich austritt. Die Verwendung eines kosteneffizienten Schaltsensors ist insbesondere bei der Verwendung von mehreren Abstandssensoren eine kosteneffiziente Möglichkeit eine Gestensteuerung für einen Reinigungsroboter zu ermöglichen.
  • Die Abstandsdaten können somit in binärer Weise (ggf. nur) anzeigen, ob sich ein Objekt im Erfassungsbereich befindet oder nicht. Alternativ oder ergänzend können die Abstandsdaten nur anzeigen, ob sich ein Objekt in einem Abstand zu dem Abstandssensor befindet, der gleich wie oder kleiner als der Erfassungsabstand ist. Insbesondere können die Abstandsdaten nicht einen von dem Erfassungsabstand abweichenden Wert des Abstands eines im Erfassungsbereich liegenden Objekts anzeigen. Dennoch können, insbesondere bei Verwendung von mehreren derartigen Abstandssensoren (insbesondere von Schaltsensoren), in robuster Weise unterschiedliche Steuergesten für unterschiedliche Steueranweisungen unterschieden werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Steuerung eines Reinigungsroboters beschrieben. Das Verfahren umfasst das Erfassen, mittels eines Abstandssensors des Reinigungsroboters, von Abstandsdaten bezüglich eines Objekts, das in einen Erfassungsbereich des Abstandssensors geführt wird. Dabei ist der Erfassungsbereich während des Betriebs des Reinigungsroboters bevorzugt für eine Hand und/oder einen Fuß eines Nutzers des Reinigungsroboters zugänglich. Außerdem umfasst das Verfahren das Detektieren, auf Basis der Abstandsdaten, einer Steuergeste, die mit einer Steueranweisung an den Reinigungsroboter assoziiert ist. Das Verfahren umfasst ferner das Betreiben des Reinigungsroboters gemäß der detektierten Steueranweisung.
  • Es ist zu beachten, dass jegliche Aspekte des in diesem Dokument beschriebenen Verfahrens und/oder Reinigungsroboters in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden können. Insbesondere können die Merkmale der Patentansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
    • Figur 1a
    die Unterseite eines beispielhaften Reinigungsroboters in einer perspektivischen Ansicht;
    Figur 1b
    die Oberseite eines beispielhaften Reinigungsroboters;
    Figur 1c
    einen Reinigungsroboter in einer Seitenansicht;
    Figur 2a
    beispielhafte Gesten über einem Abstandssensor;
    Figur 2b
    beispielhafte Gesten über einer Sensoreinheit mit mehreren Abstandssensoren;
    Figur 2c
    beispielhafte Steuergesten; und
    Figur 3
    ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung eines Reinigungsroboters.
  • Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der zuverlässigen, komfortablen und effizienten Steuerung bzw. Bedienung eines Reinigungsroboters. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 1a einen beispielhaften Reinigungsroboter 100 in einer perspektivischen Ansicht. Insbesondere zeigt Fig. 1a die Unterseite 122 eines Reinigungsroboters 100, die im Reinigungsbetrieb des Reinigungsroboters 100 dem zu reinigenden Boden zugewandt ist. Die Unterseite 122 des Reinigungsroboters 100 weist typischerweise ein oder mehrere Antriebseinheiten 101 (mit ein oder mehreren Antriebsrädern) auf, durch die der Reinigungsroboter 100 bewegt werden kann, um unterschiedliche Bereiche eines Bodens zu reinigen. Außerdem umfasst ein Reinigungsroboter 100 typischerweise ein oder mehrere Reinigungseinheiten 102 (z.B. mit einer Reinigungsbürste), die eingerichtet sind, den Boden unter dem Reinigungsroboter 100 zu reinigen. Des Weiteren kann ein Reinigungsroboter 100 ein oder mehrere Abstandssensoren 110 umfassen, die eingerichtet sind, Abstandsdaten bezüglich eines Abstands der Unterseite 122 des Reinigungsroboters 100 zu dem zu reinigenden Boden zu erfassen. Eine Steuereinheit 130 (siehe Fig. 1b) des Reinigungsroboters 100 kann eingerichtet sein, auf Basis der Abstandsdaten einen in Bewegungsrichtung des Reinigungsroboters 100 vor dem Reinigungsroboter 100 liegenden Abgrund (z.B. eine Treppenstufe) zu erkennen.
  • An der Oberseite 121 des Reinigungsroboters 100 kann eine Benutzerschnittstelle angeordnet sein, die es einem Nutzer des Reinigungsroboters 100 ermöglicht, Steuereingaben zu tätigen. Des Weiteren können an einer Seitenwand 123 des Reinigungsroboters 100, die die Oberseite 121 mit der Unterseite 122 verbindet, ein oder mehrere Umfeldsensoren angeordnet sein, die eingerichtet sind, ein Umfeld des Reinigungsroboters 100 zu erfassen. Die Steuereinheit 130 des Reinigungsroboters 100 kann eingerichtet sein, den Reinigungsroboter 100 auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Umfeldsensoren durch das Umfeld zu navigieren.
  • Fig. 1b zeigt in schematischer Weise die Oberseite 121 eines Reinigungsroboters 100. Der Reinigungsroboter 100 kann an der Oberseite 121 zumindest einen Abstandssensor 120 aufweisen, der eingerichtet ist, Abstandsdaten in Bezug zu einem Abstand eines über dem Reinigungsroboter 100 angeordneten Objektes zu der Oberseite 121 zu erfassen. Ein Abstandssensor 120 kann ein Sendemodul umfassen, das eingerichtet ist, ein Abstandsmesssignal zu emittieren. Des Weiteren kann ein Abstandssensor 120 ein Empfangsmodul umfassen, das eingerichtet ist, das an einem Objekt reflektierte Abstandsmesssignal zu empfangen. Anhand der Laufzeit des emittierten und wieder empfangen Abstandsmesssignals kann dann der Abstand des Objekts ermittelt werden. Das Abstandsmesssignal kann ein optische und/oder akustisches Signal sein.
  • Fig. 1c zeigt die Seitenwand 123 eines Reinigungsroboters 100 in schematischer Weise. Des Weiteren zeigt Fig. 1c einen an der Oberseite 122 angeordneten Abstandssensor 120, der eingerichtet ist, vertikale Abstandsdaten bezüglich eines Abstands in vertikaler Richtung nach oben zu erfassen. Außerdem kann der Reinigungsroboter 100 ein oder mehrere Abstandssensoren 120 umfassen, die eingerichtet sind, horizontale Abstandsdaten bezüglich eines Abstands in horizontaler Richtung zu erfassen. Die horizontalen Abstandsdaten können z.B. für die Navigation der Reinigungsroboters 100 verwendet werden.
  • Der Abstandssensor 120 eines Reinigungsroboters 100 kann dazu verwendet werden, in kosteneffizienter Weise eine robuste und komfortable Benutzerschnittstelle für den Reinigungsroboter 100 bereitzustellen. Insbesondere kann zu diesem Zweck ein zeitlicher Verlauf von Abstandswerten ermittelt werden. Beispielsweise kann mit einer bestimmten Abtastfrequenz (z.B. 10Hzr, 100Hz oder mehr) mittels eines Abstandssensors 120 der Abstand zu einem Objekt vor dem Abstandssensor 120 ermittelt werden. Diese zeitliche Sequenz von Abstandswerten kann durch die Steuereinheit 130 des Reinigungsroboters 100 ausgewertet werden, um eine Geste zu detektieren, die mit einer Steueranweisung zur Steuerung des Reinigungsroboters 100 assoziiert ist. Der Reinigungsroboter 100 kann dann in Abhängigkeit von der Steueranweisung betrieben werden.
  • Es kann somit am Reinigungsroboter 100 (ggf. zusätzlich) ein Distanz- bzw. Abstandssensor 120 bereitgestellt werden, der insbesondere vertikal (nach oben) messen kann. Wie in den Figuren 2a und 2b dargestellt kann durch die Erkennung von Körperteilen 201, 202 eines Nutzers, z.B. einer Hand 202 oder eines Fußes 201, der Reinigungsroboter 100 über Gesten gesteuert werden. Beispielsweise kann eine Bewegung 200 mit der Hand 202 in Richtung zum Abstandssensor 120 dem Reinigungsroboter 100 anzeigen, dass von einem Power- in einen Silent-Modus gewechselt werden soll. Andererseits kann eine Bewegung 200 mit der Hand 202 von dem Abstandssensor 120 weg anzeigen, dass von dem Silent-Modus in den Power-Modus gewechselt werden soll. Ein Bewegen 200 des Fußes 201 über dem Reinigungsroboter 100 kann z.B. bewirken, dass der Reinigungsroboter 100 in einen Pause-Modus wechselt. Eingaben mit der Hand 202 bzw. mit dem Fuß 201 können dabei auf Basis der unterschiedlichen charakteristischen Abstände zum Abstandssensor 120 unterschieden werden.
  • Fig. 2b zeigt die Verwendung von mehreren Abstandssensoren 120 mit mehreren Abstandsmesssignalen 221, 222. Durch die Verwendung von mehreren Abstandssensoren in vertikaler Richtung (die einen bestimmten Abstand zueinander aufweisen) kann die Anzahl von erkennbaren Gesten erhöht werden. Zusätzlich zu einer Auf- und Abbewegung 200 können durch die Verwendung von mehreren, nebeneinander angeordneten Abstandssensoren 120 auch Querbewegungen 200 erkannt werden (z.B. ein Wischen von links nach rechts oder ein Wischen von links oben nach rechts unten).
  • Die Steuereinheit 130 kann somit eingerichtet sein, auf Basis der Abstandsdaten zumindest eines Abstandssensors 120 eines Reinigungsroboters 100 eine Bewegung 200 eines Körperteils 201, 202 eines Nutzers des Reinigungsroboters 100 innerhalb des Erfassungsbereichs des Abstandssensors 120 zu erkennen. Dabei kann zwischen unterschiedlichen Bewegungen bzw. Gesten 200 aus einer Mehrzahl von Bewegungen bzw. Gesten 200 unterschieden werden. Die unterschiedlichen Bewegungen bzw. Gesten 200 können mit entsprechenden unterschiedlichen Steueranweisungen an den Reinigungsroboter 100 assoziiert sein. Somit kann die Steuereinheit 130 eines Reinigungsroboters 100 auf Basis der Abstandsdaten eines Abstandssensors 120 eine Bewegung bzw. eine Geste 200 im Erfassungsbereich des Abstandssensors 120 erkennen. Des Weiteren kann die Steuereinheit 130 den Reinigungsroboter 100 entsprechend der mit der Bewegung bzw. der Geste 200 assoziierten Steueranweisung betreiben.
  • Fig. 2c zeigt beispielhafte Abstandsdaten, die durch einen Abstandssensor 120 erfasst werden können. Die Abstandsdaten können eine zeitliche Sequenz 231 von Abstandswerten 230 umfassen. Die Abstandswerte 230 können dabei jeweils den Abstand eines Objektes 201, 202 im Erfassungsbereich des Abstandssensors 120 anzeigen. Es kann somit ein zeitlicher Verlauf des Abstands eines Objektes 201, 202 als Abstandsdaten erfasst werden. Es kann dann auf Basis der zeitlichen Sequenz 231 von Abstandswerten 230 eine bestimmte Steuergeste 200 detektiert werden. Dabei können sich unterschiedliche Steuergesten 200 z.B. durch den Wertebereich der Abstandswerte 230 unterscheiden. Beispielsweise kann durch Vergleich mit einem Abstands-Schwellenwert 232 erkannt werden, ob es sich um eine Steuergeste 200 handelt, die mit einer Hand 202 oder mit einem Fuß 201 vollzogen wurde. Alternativ oder ergänzend kann die Geschwindigkeit einer Bewegung bzw. Geste 200 berücksichtigt werden, um unterschiedliche Steuergesten 200 zu unterscheiden. Somit können auf Basis der Abstandsdaten unterschiedliche Steuergesten 200 für unterschiedliche Steueranweisungen an einen Reinigungsroboter 100 unterschieden werden, um eine komfortable und umfangreiche Benutzerschnittstelle bereitzustellen.
  • Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Steuerung eines Reinigungsroboters 100, insbesondere eines Saugroboters. Das Verfahren 300 umfasst das Erfassen 301, mittels eines Abstandssensors 120 des Reinigungsroboters 100, von Abstandsdaten bezüglich eines Objekts 201, 202, das in einen Erfassungsbereich des Abstandssensors 120 geführt wird und/oder in einem Erfassungsbereich des Abstandssensors 120 bewegt wird. Dabei ist der Abstandssensor 120 bevorzugt derart ausgelegt, dass der Erfassungsbereich des Abstands- bzw. Distanzsensors 120 während des Betriebs des Reinigungsroboters 100 für eine Hand 202 und/oder für einen Fuß 201 eines Nutzers des Reinigungsroboters 100 zugänglich ist. Insbesondere kann der Abstandssensor 120 einen Erfassungsbereich aufweisen, der sich im Wesentlichen oder zumindest teilweise vertikal nach oben von der Oberseite 121 des Reinigungsroboters 100 weg erstreckt. Der Erfassungsbereich kann dabei auf einen Erfassungsabstand beschränkt sein, wobei der Erfassungsabstand der typischen Größe eines Menschen (z.B. 2 Meter oder weniger) entsprechen kann. Des Abstandssensor 120 kann somit derart ausgelegt sein, dass ein Nutzer des Reinigungsroboters 100 in komfortabler Weise eine Hand 202 und/oder einen Fuß 201 in den Erfassungsbereich hineinführen, aus dem Erfassungsbereich herausführen und/oder innerhalb des Erfassungsbereichs bewegen kann (insbesondere um mit der Hand 202 und/oder mit dem Fuß 201 eine bestimmte Geste zu vollziehen).
  • Außerdem umfasst das Verfahren 300 das Detektieren 302, auf Basis der Abstandsdaten, einer Steuergeste 200, die mit einer Steueranweisung an den Reinigungsroboter 100 assoziiert ist. Die Abstandsdaten können eine bestimmte zeitliche Abfolge von Abstandswerten des in den Erfassungsbereich eingeführten Objektes 201, 202 bzw. des in dem Erfassungsbereich befindlichen Objektes 201, 202 anzeigen. Es kann somit auf Basis der Abstandsdaten erkannt werden, dass ein Nutzer (z.B. mit der Hand 202 und/oder mit dem Fuß 201) eine bestimmte Geste, insbesondere eine Steuergeste 200, vollzogen hat. Die erkannte Steuergeste 200 kann dabei einer bestimmten Steueranweisung an den Reinigungsroboter 100 entsprechen. Beispielhafte Steueranweisungen sind: das Aktivieren bzw. das Deaktivieren eines bestimmen Betriebsmodus des Reinigungsroboters 100 und/oder das Stoppen bzw. das Aktivieren des Reinigungsroboters 100.
  • Das Verfahren 300 umfasst ferner das Betreiben 303 des Reinigungsroboters 100 gemäß der detektierten Steueranweisung. Somit kann in kosteneffizienter Weise (durch Verwendung eines relativ kostengünstigen Abstandssensors) eine komfortable und robuste Steuerung eines Reinigungsroboters 100 durch einen Nutzer ermöglicht werden.
  • Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen ermöglichen es einem Nutzer, einen Reinigungsroboter 100 in komfortabler Weise über Gesten zu steuern. Die Gesten können dabei in kosteneffizienter Weise mittels zumindest eines Abstandssensors 120 erkannt werden. Die Steuereinheit 130 kann es einem Nutzer ermöglichen, individuelle Gesten anzulernen und/oder Gesten und die damit verbundenen Steueranweisungen zu konfigurieren. So kann eine intuitive, individualisierte Bedienung ermöglicht werden (ohne Verwendung eines zusätzlichen Eingabegeräts).
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip des vorgeschlagenen Reinigungsroboters 100 und/oder Verfahrens 300 veranschaulichen sollen.

Claims (15)

  1. Reinigungsroboter (100) zur Reinigung eines Untergrunds; wobei der Reinigungsroboter (100) umfasst,
    - zumindest einen Abstandssensor (120), der eingerichtet ist, Abstandsdaten bezüglich eines Objekts (201, 202) zu erfassen, das durch einen Nutzer in einen Erfassungsbereich des Abstandssensors (120) geführt wird; wobei der Erfassungsbereich vorzugsweise während des Betriebs des Reinigungsroboters (100) für eine Hand (202) und/oder einen Fuß (201) des Nutzers des Reinigungsroboters (100) zugänglich ist; und
    - eine Steuereinheit (130), die eingerichtet ist,
    - auf Basis der Abstandsdaten eine Steuergeste (200) zu detektieren, die mit einer Steueranweisung an den Reinigungsroboter (100) assoziiert ist; und
    - in Reaktion darauf, den Reinigungsroboter (100) gemäß der Steueranweisung zu betreiben.
  2. Reinigungsroboter (100) gemäß Anspruch 1, wobei sich der Erfassungsbereich während des Betriebs des Reinigungsroboters (100) zumindest teilweise vertikal von dem Reinigungsroboter (100) nach oben erstreckt.
  3. Reinigungsroboter (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstandssensor (120) eingerichtet ist, ein optisches und/oder ein akustisches Abstandsmesssignal, insbesondere ein Ultraschallsignal und/oder ein Infrarotsignal auszusenden, um die Abstandsdaten zu erfassen.
  4. Reinigungsroboter (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - die Abstandsdaten eine zeitliche Sequenz (231) von Abstandswerten (230) umfasst;
    - der Abstandswert (230) an einem bestimmten Zeitpunkt von einem Abstand des Objekts (201, 202) zu dem Abstandssensor (120) an dem bestimmten Zeitpunkt abhängt; und
    - die Steuereinheit (130) eingerichtet ist, die Steuergeste (200) auf Basis der Sequenz (231) von Abstandswerten (230) zu detektieren.
  5. Reinigungsroboter (100) gemäß Anspruch 4, wobei
    - die Steuereinheit (130) eingerichtet ist, die zeitliche Sequenz (231) von Abstandswerten (230) mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Referenzsequenzen von Abstandswerten (230) zu vergleichen, um die Steuergeste (200) zu detektieren; und
    - die Mehrzahl von unterschiedlichen Referenzsequenzen einer entsprechenden Mehrzahl von unterschiedlichen Steuergesten (200) entspricht und mit einer entsprechenden Mehrzahl von unterschiedlichen Steueranweisungen assoziiert ist.
  6. Reinigungsroboter (100) gemäß Anspruch 5, wobei sich die unterschiedlichen Referenzsequenzen unterscheiden,
    - in Bezug auf die enthaltenen ein oder mehreren Abstandswerte (230); und/oder
    - in Bezug auf eine zeitliche Abfolge von unterschiedlichen Abstandswerten (230); und/oder
    - in Bezug auf eine Geschwindigkeit, mit der unterschiedliche Abstandswerte (230) aufeinander folgen.
  7. Reinigungsroboter (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - die Steuereinheit (130) eingerichtet ist, die Steuergeste (200) mittels eines maschinen-erlernten Klassifikators zu detektieren;
    - der Klassifikator ausgebildet ist, innerhalb eines Werteraums von möglichen Abstandsdaten eine Mehrzahl von Teilräumen für eine entsprechende Mehrzahl von unterschiedlichen Steuergesten (200) zu identifizieren; und
    - der Klassifikator insbesondere ein neuronales Netzwerk umfasst.
  8. Reinigungsroboter (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - die Steuereinheit (130) eingerichtet ist, auf Basis der Abstandsdaten und in Abhängigkeit von einem Abstands-Schwellenwert (232) zu bestimmen, ob die Steuergeste (200) durch die Hand (202) oder durch den Fuß (201) des Nutzers bewirkt wurde; und
    - die mit der Steuergeste (200) assoziierte Steueranweisung davon abhängt, ob die Steuergeste (200) durch die Hand (202) oder durch den Fuß (201) des Nutzers bewirkt wurde
  9. Reinigungsroboter (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (130) eingerichtet ist,
    - auf Basis der Abstandsdaten zu bestimmen, ob sich ein Objekt (201, 202) auf den Abstandssensor (120) zu bewegt oder ob sich ein Objekt (201, 202) von dem Abstandssensor (120) weg bewegt; und
    - basierend darauf die Steuergeste (200) zu detektieren.
  10. Reinigungsroboter (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - der Reinigungsroboter (100) einen ersten Abstandssensor (120) zur Erfassung von ersten Abstandsdaten und einen zweiten Abstandssensor (120) zur Erfassung von zweiten Abstandsdaten umfasst; und
    - die Steuereinheit (130) eingerichtet ist, die Steuergeste (200) auf Basis der ersten Abstandsdaten und auf Basis der zweiten Abstandsdaten zu detektieren.
  11. Reinigungsroboter (100) gemäß Anspruch 10, wobei
    - der erste Abstandssensor (120) einen ersten Erfassungsbereich entlang einer ersten Erfassungsachse aufweist;
    - der zweite Abstandssensor (120) einen zweiten Erfassungsbereich entlang einer zweiten Erfassungsachse aufweist;
    - die erste Erfassungsachse und die zweite Erfassungsachse insbesondere parallel zueinander verlaufen; und
    - die erste Erfassungsachse und die zweite Erfassungsachse derart versetzt zueinander verlaufen, dass sich der erste Erfassungsbereich und der zweite Erfassungsbereich nicht überlappen.
  12. Reinigungsroboter (100) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei die Steuereinheit (130) eingerichtet ist,
    - auf Basis der ersten und zweiten Abstandsdaten eine zeitliche Reihenfolge zu ermitteln, in der ein Objekt (201, 202) in den ersten Erfassungsbereich des ersten Abstandssensors (120) und in den zweiten Erfassungsbereich des zweiten Abstandssensors (120) eintritt; und
    - die Steuergeste (200) in Abhängigkeit von der zeitlichen Reihenfolge zu ermitteln.
  13. Reinigungsroboter (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - sich der Erfassungsbereich während des Betriebs des Reinigungsroboters (100) zumindest teilweise horizontal von dem Reinigungsroboter (100) weg erstreckt; und/oder
    - die Steuereinheit (130) eingerichtet ist, den Reinigungsroboter (100) in Abhängigkeit von den Abstandsdaten zu navigieren; und/oder
    - die Steuereinheit (130) eingerichtet ist, auf Basis der Abstandsdaten, insbesondere auf Basis einer durch die Abstandsdaten angezeigten zeitlichen Sequenz (231) von Abstandswerten (230), zu unterscheiden, ob es sich bei einem Objekt (201, 202) im Erfassungsbereich des Abstandssensors (120) um ein Hindernis oder um ein die Steuergeste (200) bewirkendes Objekt (201, 202) handelt.
  14. Reinigungsroboter (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - die Abstandsdaten in binärer Weise anzeigen, ob sich ein Objekt (201, 202) im Erfassungsbereich befindet oder nicht; und/oder
    - sich der Erfassungsbereich bis zu einem Erfassungsabstand von dem Abstandssensor (120) erstreckt; und/oder
    - der Erfassungsabstand gleich wie oder kleiner als eine typische Schulterhöhe eines Menschen ist; und/oder
    - die Abstandsdaten nur anzeigen, ob sich ein Objekt (201, 202) in einem Abstand zu dem Abstandssensor (120) befindet, der gleich wie oder kleiner als der Erfassungsabstand ist; und/oder
    - die Abstandsdaten nicht einen von dem Erfassungsabstand abweichenden Wert des Abstands eines im Erfassungsbereich liegenden Objekts (201, 202) anzeigen; und/oder
    - der Abstandssensor (120) ein Schaltsensor ist, der eingerichtet ist, ein Schaltsignal als Abstandsdaten zu generieren, wenn ein Objekt (201, 202) in den Erfassungsbereich des Abstandssensors (120) eintritt.
  15. Verfahren (300) zur Steuerung eines Reinigungsroboters (100); wobei das Verfahren (300) umfasst,
    - Erfassen (301), mittels eines Abstandssensors (120) des Reinigungsroboters (100), von Abstandsdaten bezüglich eines Objekts (201, 202), das in einen Erfassungsbereich des Abstandssensors (120) geführt wird; wobei der Erfassungsbereich vorzugsweise während des Betriebs des Reinigungsroboters (100) für eine Hand (202) und/oder einen Fuß (201) eines Nutzers des Reinigungsroboters (100) zugänglich ist; und
    - Detektieren (302), auf Basis der Abstandsdaten, einer Steuergeste (200), die mit einer Steueranweisung an den Reinigungsroboter (100) assoziiert ist; und
    - Betreiben (303) des Reinigungsroboters (100) gemäß der detektierten Steueranweisung.
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