EP4373376B1

EP4373376B1 - Bodenreinigungsgerät und verfahren zum steuern eines bodenreinigungsgerätes

Info

Publication number: EP4373376B1
Application number: EP21749172.9A
Authority: EP
Inventors: Fedor VLASOV; Manuel Drust; Heiko HÖNNIGE; Christian Wurm; Felipe GARCIA LOPEZ; Fabian SCHURIG; Gereon HINZ
Original assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Current assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Priority date: 2021-07-23
Filing date: 2021-07-23
Publication date: 2026-02-18
Anticipated expiration: 2041-07-23
Also published as: EP4373376A1; WO2023001390A1; CN117529265A; US20240164611A1; JP2024525952A; JP7775440B2; JP2026021572A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein selbstfahrendes und selbstlenkendes Bodenreinigungsgerät, umfassend mindestens eine Funktionseinheit und eine Steuereinheit zum Ansteuern mindestens einer Funktionseinheit der mindestens einen Funktionseinheit, wobei die mindestens eine Funktionseinheit ein Fahrwerk zum Verfahren auf einer Bodenfläche umfasst, mindestens ein Reinigungswerkzeug zum Abreinigen der Bodenfläche und eine Sensoreinheit zum Erfassen einer Umgebung des Bodenreinigungsgerätes, insbesondere während der Bewegung, wobei die Steuereinheit feststellt, abhängig von mindestens einem Signal der Sensoreinheit, dass ein Hindernis auf oder an der Bodenfläche angeordnet ist, wobei die Steuereinheit die Hindernisse hinsichtlich Personen und Gegenständen klassifiziert, und wobei die Steuereinheit mindestens eine Funktionseinheit abhängig von der Klassifikation eines erkannten Hindernisses ansteuert.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines selbstfahrenden und selbstlenkenden Bodenreinigungsgerätes, insbesondere der vorstehend genannten Art.
Mit einem Bodenreinigungsgerät der eingangs genannten Art kann eine autonome Reinigung der Bodenfläche durchgeführt werden. Zu diesem Zweck verfährt das Bodenreinigungsgerät über die Bodenfläche. Das mindestens eine Reinigungswerkzeug umfasst beispielsweise eine Kehrwalze oder eine Tellerbürste, um Schmutz von der Bodenfläche abzulösen. Zur Steigerung der Reinigungsleistung kann die Bodenfläche vorzugsweise mit einer Reinigungsflüssigkeit, insbesondere Wasser, beaufschlagt werden. Zur Steigerung der Reinigungsleistung kann eine Reinigungschemikalie zugesetzt sein. Das Gemisch aus Schmutz und Reinigungsflüssigkeit kann beispielsweise mittels eines Reinigungswerkzeugs von der Bodenfläche aufgenommen und in einen Schmutzflüssigkeitsbehälter überführt werden.
Bei autonomen Bodenreinigungsgeräten ist es bekannt, die Umgebung für Lokalisations- und/oder Navigationszwecke mittels der Sensoreinheit zu erfassen. Dementsprechend kann die Sensoreinheit eine Navigationseinheit umfassen oder ausbilden, oder umgekehrt.
Die US 2020/0288936 A1 zeigt ein Steuerungssystem für ein Bodenreinigungsgerät, das einen Reinigungsvorgang entlang eines Reinigungsweges durchführen kann. Die Steuerung kann so konfiguriert sein, dass sie die autonome Bewegung des Bodenreinigungsgeräts entlang des Reinigungsweges und die autonome Durchführung des Reinigungsvorgangs steuert. Ferner können mehrere Sensoren so konfiguriert werden, dass sie den Standort des Bodenreinigungsgeräts relativ zur Umgebung des Bodenreinigungsgeräts erfassen.
Abhängig vom Vorhandensein von Hindernissen ist vom Bodenreinigungsgerät beispielsweise zu entscheiden, welchen Verfahrpfad es einschlägt. Hindernisse können auf der Bodenfläche platziert sein oder an der Bodenfläche, wobei es sich in letzterem Fall beispielsweise um Begrenzungen der Bodenfläche handeln kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Bodenreinigungsgerät bereitzustellen, das eine höhere Betriebssicherheit aufweist.
Diese Aufgabe wird bei einem Bodenreinigungsgerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die mindestens eine Funktionseinheit eine Hinweiseinheit mit mindestens einem optischen und/oder akustischen Aktor umfasst und dass die Steuereinheit die Hinweiseinheit bei erkannter Person ansteuert, mindestens einen Hinweis bereitzustellen, insbesondere indikativ dafür, dass eine Person erkannt wurde.
Die Steuereinheit des erfindungsgemäßen Bodenreinigungsgerätes ist dazu ausgebildet und eingerichtet, die Hindernisse als Person oder als andersartiges Hindernis, nämlich als Gegenstand, zu klassifizieren. Es versteht sich, dass die Klassifikation im Rahmen der mittels der Sensoreinheit erfassbaren Informationen durchgeführt werden kann, so dass Hindernisse insbesondere dann als Personen klassifiziert werden, wenn sie zumindest mit gewisser Wahrscheinlichkeit Personen sind. Mindestens eine Funktionseinheit wird abhängig von der Klassifikation angesteuert. Dies erlaubt es dem Bodenreinigungsgerät, sein situatives Verhalten an die Art des Hindernisses anzupassen. Vorzugsweise können insbesondere die Anforderungen an die funktionelle Sicherheit höher angesetzt werden, wenn es sich bei dem Hindernis um eine Person statt um ein andersartiges Hindernis wie einen Gegenstand handelt.
Vorgesehen sein kann, dass Hindernisse in mehr als nur Personen und Gegenstände klassifiziert werden.
Günstig ist es, wenn die Steuereinheit das Fahrwerk ansteuert, bei erkannter Person einen Sicherheitsabstand zur Person einzuhalten. Der Sicherheitsabstand ist vorzugsweise vorgegeben und kann ein Mindestabstand sein.
Vorgesehen sein kann, den bestehenden Abstand des Bodenreinigungsgerätes von der Person zu erhöhen.
Vorteilhafterweise steuert die Steuereinheit das Fahrwerk an, bei erkannter Person eine Verfahrgeschwindigkeit des Bodenreinigungsgerätes zu reduzieren oder das Bodenreinigungsgerät anzuhalten.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit das Fahrwerk ansteuert, bei erkannter Person für eine vorgegebene Dauer anzuhalten. Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass das Fahrwerk für die vorgegebene Dauer nicht aktiviert ist.
Vorgesehen sein kann beispielsweise, dass die Steuereinheit das Fahrwerk ansteuert, bei erkannter Person eine Verfahrgeschwindigkeit zu erhöhen, um einen vorzugsweise vorgegebenen Sicherheitsabstand zur Person so rasch wie möglich einhalten zu können.
Während es bei Personen vorteilhaft sein kann, einen Sicherheitsabstand einzuhalten, kann es bei Hindernissen in Gestalt von Gegenständen vorteilhaft sein, möglichst nah an das Hindernis heranzufahren, um die Bodenfläche am Hindernis zu reinigen.
Günstig ist es, wenn die Steuereinheit das Fahrwerk ansteuert, bei erkanntem Gegenstand im Hinblick auf eine gegenstandsnahe Reinigung der Bodenfläche bis an den Gegenstand zu verfahren. Hierbei kann das Bodenreinigungsgerät vorteilhafterweise zumindest bis innerhalb eines Maximalabstandes vom Gegenstand verfahren werden, um eine gegenstandsnahe, beispielsweise eine randnahe Reinigung der Bodenfläche auszuführen. Es versteht sich, dass das mindestens eine Reinigungswerkzeug bei dieser Ausführungsform vorzugsweise aktiviert ist.
Die mindestens eine Funktionseinheit umfasst eine Hinweiseinheit mit mindestens einem optischen und/oder akustischen Aktor. Beispielsweise ist ein Blinklicht und/oder eine Beleuchtung als optischer Aktor vorgesehen und/oder ein Lautsprecher als akustischer Aktor. Der optische Aktor kann eine Anzeigeeinheit des Bodenreinigungsgerätes sein, die zum Beispiel an einer Bedieneinheit angeordnet ist.
Die Steuereinheit steuert die Hinweiseinheit bei erkannter Person an, mindestens einen Hinweis bereitzustellen, der zum Beispiel akustisch und/oder optisch sein kann. Der Hinweis kann insbesondere indikativ dafür sein, dass eine Person erkannt wurde.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der mindestens eine Hinweis von der Person zumindest innerhalb eines Maximalabstandes vom Bodenreinigungsgerät zweifelsfrei wahrgenommen werden kann.
Günstig kann es sein, wenn die Steuereinheit bei erkannter Person mindestens ein Reinigungswerkzeug zur Verringerung der Leistung ansteuert. Dies erlaubt es zum Beispiel, die Geräuschemission des Bodenreinigungsgerätes bei Anwesenheit von Personen zu deren Wohlbefinden zu verringern.
Die Steuereinheit kann, insbesondere beim Stillstand des Fahrwerks, das Reinigungswerkzeug abschalten oder dessen Betrieb vorübergehend deaktivieren.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Steuereinheit abhängig vom mindestens einen Signal der Sensoreinheit ermittelt, ob das Hindernis relativ zur Bodenfläche statisch ist oder sich bewegt, und wenn die Steuereinheit die mindestens eine Funktionseinheit abhängig davon ansteuert, ob das Hindernis statisch ist oder sich bewegt. Dadurch kann ein besonders vielseitiges situatives Verhalten des Bodenreinigungsgerätes erzielt werden. Beispielsweise stellt das Bodenreinigungsgerät fest, dass sich das Hindernis weg vom Verfahrpfad bewegt, so dass gegebenenfalls eine Verringerung der Verfahrgeschwindigkeit entfallen kann.
Eine Ansteuerung mindestens einer Funktionseinheit bei bestehender Klassifikation, zum Beispiel zur Einhaltung eines Sicherheitsabstandes, Änderung des Abstandes, Änderung der Verfahrgeschwindigkeit, Änderung der Leistung eines Reinigungswerkzeugs und/oder Ansteuerung der Hinweiseinheit wie vorstehend erläutert kann beispielsweise abhängig davon sein, ob sich das Hindernis bewegt. Beispielsweise erfolgt eine derartige Ansteuerung bei sich bewegender Person, nicht jedoch bei statischer Person. Alternativ oder ergänzend kann dies für Gegenstände gelten.
Für eine Feststellung einer Bewegung kann vorzugsweise ein Schwellenwert für Bewegung definiert sein, wobei eine Bewegung unterhalb eines Schwellenwertes nicht als "Bewegung" im obigen Sinne aufgefasst wird, sondern erst eine Bewegung oberhalb des Schwellwertes.
Optional kann bei einem Bodenreinigungsgerät der eingangs genannten Art vorgesehen sein, dass die Steuereinheit abhängig vom mindestens einen Signal der Sensoreinheit ermittelt, ob das Hindernis relativ zur Bodenfläche statisch ist oder sich bewegt, und dass die Steuereinheit die mindestens eine Funktionseinheit abhängig davon ansteuert, ob das Hindernis statisch ist oder sich bewegt. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist hierdurch eine eigenständige Erfindung begründet. Die Klassifikation von Hindernissen hinsichtlich Personen und Gegenständen ist bei dieser Erfindung nur optional und nicht zwingend vorgesehen, aber dennoch bevorzugt.
Von Vorteil ist es, wenn das Bodenreinigungsgerät eine Bedieneinheit umfasst, über die von einer Bedienperson die Art der Ansteuerung der mindestens einen Funktionseinheit abhängig von der Klassifikation des Hindernisses und/oder einer Bewegung des Hindernisses konfigurierbar ist. Beispielsweise kann die Bedienperson vorgeben, wie sich das Bodenreinigungsgerät bei erkannten Personen oder Gegenständen verhält und/oder wie bei bewegten Hindernissen.
Die Bedieneinheit kann insbesondere eine Funktionseinheit des Bodenreinigungsgerätes sein. Die Bedieneinheit kann am Bodenreinigungsgerät angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend ist eine räumlich entfernte Bedieneinheit vorgesehen, die über eine kabellose und/oder kabelgebundene Kommunikationsschnittstelle mit dem Bodenreinigungsgerät in einer Kommunikationsverbindung stehen kann.
Vorteilhafterweise steuert die Steuereinheit das Fahrwerk an, bei Vorliegen eines Abstandes von einem Hindernis, der innerhalb eines Maximalabstandes liegt, die Verfahrgeschwindigkeit des Bodenreinigungsgerätes zu reduzieren. Beispielsweise wird die Geschwindigkeit bei noch unklassifizierten Hindernissen reduziert, bevor, zum Beispiel auf eine der vorstehend erläuterten Arten, über das weitere situative Verhalten des Bodenreinigungsgerätes entschieden ist.
Es wurde bereits erwähnt, dass das Bodenreinigungsgerät eine Navigationseinheit aufweisen kann. Beispielsweise umfasst oder bildet die Sensoreinheit die Navigationseinheit oder umgekehrt.
Von Vorteil ist es, wenn über die Sensoreinheit unterschiedliche räumliche Auflösungen der Umgebung des Bodenreinigungsgerätes erzielbar sind, wobei die Steuereinheit bei Vorliegen eines Abstandes von einem Hindernis, der innerhalb eines Maximalabstandes liegt, die Sensoreinheit ansteuert, eine räumliche Auflösung der Umgebung zu erhöhen. Beispielsweise wird in Situationen, in denen das Bodenreinigungsgerät sich an Engstellen oder nah an einem Hindernis befindet, die Auflösung gesteigert, um die Lokalisation und/oder Navigation des Bodenreinigungsgerätes zu erhöhen. Demgegenüber kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in Abwesenheit eines Hindernisses, beispielsweise außerhalb des Maximalabstandes, eine weniger hohe Auflösung der Umgebung ausreichend ist, um Reinigungsaufgaben, eine Lokalisation und/oder eine Navigation zuverlässig ausführen zu können. Über die Steigerung der Auflösung kann das Bodenreinigungsgerät vorzugsweise sehr präzise und nah am Hindernis verfahren werden, im Hinblick auf eine gegenstandsnahe Reinigung.
Optional kann bei einem Bodenreinigungsgerät der eingangs genannten Art vorgesehen sein, dass über die Sensoreinheit unterschiedliche räumliche Auflösungen der Umgebung des Bodenreinigungsgerätes erzielbar sind, wobei die Steuereinheit bei Vorliegen eines Abstandes von einem Hindernis, der innerhalb eines Maximalabstandes liegt, die Sensoreinheit ansteuert, eine räumliche Auflösung der Umgebung zu erhöhen. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist hierdurch eine eigenständige Erfindung begründet. Die Klassifikation von Hindernissen hinsichtlich Personen und Gegenständen ist bei dieser Erfindung nur optional und nicht zwingend vorhanden, aber dennoch bevorzugt.
Vorteilhafterweise ist die räumliche Auflösung nur vorübergehend erhöht, so dass die räumliche Auflösung abhängig von einem vorgegebenen Kriterium wieder verringert wird. Beispielsweise ist die Auflösung nur solange erhöht, bis der Abstand des Bodenreinigungsgerätes vom Hindernis den Maximalabstand überschreitet, und/oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer.
"Vorgegeben" kann vorliegend insbesondere auch "vorgebbar" bedeuten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Bodenreinigungsgerät eine Speichereinheit, in der mindestens ein vom Bodenreinigungsgerät abzufahrender Verfahrpfad, insbesondere ein Reinigungspfad, gespeichert ist. Der Reinigungspfad kann von einer Bedienperson vordefiniert sein, durch eine Bedienperson angelernt sein (geteacht) oder vom Bodenreinigungsgerät selbst erstellt sein.
Vorteilhafterweise stellt die Steuereinheit anhand mindestens eines Signals der Sensoreinheit fest, dass das Bodenreinigungsgerät aufgrund eines Hindernisses nicht in der Lage ist, dem Verfahrpfad zu folgen, wobei die Steuereinheit mindestens eine Funktionseinheit in diesem Fall zur Durchführung eines Alternativverhaltens ansteuert. Dies erlaubt es dem Bodenreinigungsgerät, sein situatives Verhalten insbesondere an eine Situation anzupassen, in der ein zuvor unbekanntes Hindernis den Verfahrpfad blockiert und dadurch das Bodenreinigungsgerät in seiner Bewegungsfreiheit einschränkt.
Über das mindestens eine Alternativverhalten kann das Bodenreinigungsgerät insbesondere versuchen, sich aus der Situation zu befreien.
Vorzugsweise kann eine Mehrzahl von Alternativverhalten vorgesehen sein, wobei abhängig von der Situation, in der sich das Bodenreinigungsgerät befindet, und/oder abhängig davon, welches Schutzfeld der Sensoreinheit verletzt wurde, das am besten geeignete Verhalten ausgewählt werden kann. Alternativ oder ergänzend kann eine "Sequenz" von Alternativverhalten vorgesehen sein, wobei eine Gewichtung der Alternativverhalten im Hinblick auf eine möglichst schnelle und/oder erfolgversprechende Befreiung des Bodenreinigungsgerätes aus seiner Situation denkbar ist.
Beispielsweise umfasst das Alternativverhalten, eine Ausweichbewegung durchzuführen. Hierbei steuert das Bodenreinigungsgerät beispielsweise eine Position auf dem Verfahrpfad an, der der aktuellen Position auf dem Verfahrpfad vorgelagert oder nachgelagert ist. Beispielsweise fährt das Bodenreinigungsgerät zurück zu einem Punkt des Verfahrpfades, den es bereits passiert hat. Ausgehend von dort kann das Bodenreinigungsgerät vorzugsweise versuchen, den Verfahrweg unter Umgehung des Hindernisses so anzupassen, dass eine Fortsetzung auf dem Verfahrpfad möglich ist. Alternativ kann vorgesehen sein, ausgehend von der Position unter Umgehung des Hindernisses zu einer nachgelagerten Position auf dem Verfahrpfad zu navigieren und die Bewegung auf diesem fortzusetzen.
Die Ausweichbewegung ist vorzugsweise abhängig davon, an welcher Position relativ zum Bodenreinigungsgerät sich ein Hindernis befindet. Beispielsweise umfasst die Ausweichbewegung ein Verfahren weg vom Hindernis, wobei das Verfahren rückwärts weg, vorwärts weg und/oder seitwärts weg vom Hindernis erfolgen kann. Eine Bewegung den Fahrweg rückwärts, den das Bodenreinigungsgerät gekommen ist, kann, da bereits bekannt, stärker gewichtet sein.
Die Ausweichbewegung kann alternativ oder ergänzend ein Drehen auf der Stelle weg vom Hindernis umfassen.
Das Alternativverhalten kann beispielsweise umfassen, über eine Hinweiseinheit, bei der es sich um eine Funktionseinheit des Bodenreinigungsgerätes handeln kann, mit mindestens einem optischen und/oder akustischen Aktor einen Hinweis bereitzustellen. Der Hinweis ist beispielsweise indikativ dafür, dass das Bodenreinigungsgerät dem Verfahrpfad nicht folgen kann. Der Hinweis ist insbesondere an mindestens eine Person in der Umgebung gerichtet.
Das Alternativverhalten kann beispielsweise umfassen, eine mittels der Sensoreinheit erzielbare räumliche Auflösung der Umgebung zu erhöhen, wobei über die Sensoreinheit unterschiedliche räumliche Auflösungen der Umgebung des Bodenreinigungsgerätes erzielbar sind. Wie vorstehend erläutert besteht zum Beispiel die Möglichkeit, durch die erhöhte Auflösung eine präzisere Navigation durchführen zu können. Auf Grundlage der erhöhten Auflösung besteht für das Bodenreinigungsgerät vorteilhafterweise die Möglichkeit, seine Position präziser feststellen zu können. Günstigerweise besteht die Möglichkeit, auf dieser Grundlage die Bewegung entlang des Verfahrpfades fortsetzen zu können.
Das Bodenreinigungsgerät umfasst vorzugsweise eine Kommunikationseinheit, bei der es sich um eine Funktionseinheit handeln kann. Über die Kommunikationseinheit ist beispielsweise eine Mitteilung an einen räumlich entfernt vom Bodenreinigungsgerät angeordneten Empfänger bereitstellbar, wenn das Bodenreinigungsgerät nicht in der Lage ist, dem Verfahrpfad zu folgen, und/oder wenn das Bodenreinigungsgerät nicht in der Lage ist, sich mittels Ausweichbewegungen von seiner Position zu befreien.
Der Empfänger kann eine natürliche Person und/oder ein automatisierter Empfänger sein, beispielsweise eine Datenverarbeitungseinheit. Die Datenverarbeitungseinheit kann zentral oder räumlich verteilt ausgebildet sein, beispielsweise als Clouddienst. Beispielsweise wird der Zustand über das Bodenreinigungsgerät in der Datenverarbeitungseinheit gespeichert. Gegenmaßnahmen können beispielsweise automatisiert und/oder durch die Bedienperson vorgenommen werden, um das Bodenreinigungsgerät zu befreien.
Das Bodenreinigungsgerät umfasst vorteilhafterweise eine Kommunikationseinheit, bei der es sich um eine Funktionseinheit handeln kann. Über die Kommunikationseinheit kann bevorzugt eine räumlich vom Bodenreinigungsgerät entfernt angeordnete Bedienperson in eine Kommunikationsverbindung mit dem Bodenreinigungsgerät treten. Beispielsweise überprüft die Bedienperson die Umgebung des Bodenreinigungsgerätes und/oder befreit das Bodenreinigungsgerät unter aktiver Ansteuerung aus seiner Position.
Das Bodenreinigungsgerät kann bei einer bevorzugten Ausführungsform vorteilhafterweise eine Scheuersaugmaschine sein.
Wie eingangs erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren. Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Steuern eines selbstfahrenden und selbstlenkenden Bodenreinigungsgerätes bereitzustellen, mit dem eine erhöhte Betriebssicherheit gewährleistet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zum Steuern eines Bodenreinigungsgerätes der vorstehend beschriebenen Art, umfasst:

Erfassen, mittels einer Sensoreinheit, einer Umgebung des Bodenreinigungsgerätes, insbesondere während der Bewegung über eine Bodenfläche;
Feststellen, mittels einer Steuereinheit, dass ein Hindernis auf oder an der Bodenfläche angeordnet ist;
Klassifizieren, mittels der Steuereinheit, von Hindernissen hinsichtlich Personen und Gegenständen; und
Ansteuern mindestens einer Funktionseinheit des Bodenreinigungsgerätes abhängig von der Klassifikation eines erkannten Hindernisses.

Die Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit der Erläuterung des erfindungsgemäßen Bodenreinigungsgerätes erwähnt wurden, können unter Anwendung des Verfahrens ebenfalls erzielt werden. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich durch vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bodenreinigungsgerätes. Diesbezüglich kann auf die voranstehenden Ausführungen verwiesen werden.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

Figur 1:: eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bodenreinigungsgerätes in bevorzugter Ausführungsform; und
Figur 2:: das Bodenreinigungsgerät aus Figur 1 in schematischer Darstellung mit verschiedenartigen Hindernissen, einer Bedienperson und einer Datenverarbeitungseinheit.

Figur 1 zeigt eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegte vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bodenreinigungsgerätes. Das Bodenreinigungsgerät 10 ist selbstfahrend und selbstlenkend ausgestaltet und bildet insbesondere einen Reinigungsroboter, mit dem eine autonome Reinigung einer Bodenfläche 12 durchgeführt werden kann.
Das Bodenreinigungsgerät 10 umfasst ein Gehäuse 14 mit einer Mehrzahl von daran angeordneten Funktionseinheiten 16 und einer Steuereinheit 18 zum Ansteuern mindestens einer der Funktionseinheiten 16.
Die Steuereinheit 18 kann mindestens einen Computer umfassen oder als solcher gebildet sein. Mindestens ein Mikroprozessor mit darauf lauffähiger oder gespeicherter Software kann vorgesehen sein. Die Steuereinheit 18 kann verschiedene Sicherheitskreise umfassen.
Als Funktionseinheit 16 ist untenseitig am Gehäuse 14 ein Fahrwerk 20 zum Verfahren auf der Bodenfläche 12 vorgesehen.
Eine weitere Funktionseinheit 16 ist ein Reinigungswerkzeug 22. Vorliegend sind als Reinigungswerkzeuge 22 ein Bodenreinigungskopf 24 mit in der Zeichnung nicht dargestellten Kehrwalzen vorgesehen, eine Saugleiste 26 und ein Seitenbesen 28.
Das Bodenreinigungsgerät 10 umfasst am Gehäuse 14 einen Vorratsbehälter 30 für eine Reinigungsflüssigkeit zum Benetzen der Bodenfläche 12, insbesondere Wasser. Mittels der Reinigungswerkzeuge 22 kann Schmutz von der Bodenfläche 12 abgelöst, und, über die Saugleiste 26, unter der Wirkung eines in der Zeichnung nicht dargestellten Saugaggregates in einen Schmutzflüssigkeitsbehälter 32 überführt werden.
Das Bodenreinigungsgerät 10 ist dementsprechend im vorliegenden Fall eine Scheuersaugmaschine, wobei die Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt ist.
Als weitere Funktionseinheit 16 ist eine Sensoreinheit 34 vorgesehen, die mit der Steuereinheit 18 in Wirkverbindung steht. Die Sensoreinheit 34 erlaubt es, eine Umgebung des Bodenreinigungsgerätes 10 insbesondere während dessen Bewegung und speziell während der reinigenden Bewegung zu erfassen.
Die Sensoreinheit 34 umfasst vorliegend eine Mehrzahl von Sensorelementen, mit denen jeweils ein Abschnitt der Umgebung erfasst werden kann. Vorliegend sind als Sensorelemente insbesondere Lidar-Sensoren 36, Stereokameras 38 und Ultraschallsensoren 40 vorgesehen. Signale der Sensoreinheit 34 können der Steuereinheit 18 zur Verfügung gestellt werden, die die Signale zum Zwecke der Lokalisation und/oder Navigation auswertet.
Als weitere Funktionseinheit 16 ist eine Hinweiseinheit 42 vorgesehen. Die Hinweiseinheit 42 umfasst vorliegend einen optischen Aktor 44, ausgestaltet als Blinklicht 46, sowie einen akustischen Aktor 48, ausgestaltet als Lautsprecher 50. Auch eine Anzeigeeinheit des Bodenreinigungsgerätes 10, zum Beispiel an der Bedieneinheit, kann ein optischer Aktor sein.
Als weitere Funktionseinheiten 16 umfasst das Bodenreinigungsgerät 10 eine Bedieneinheit 52 für eine Bedienperson, eine Speichereinheit 54 und eine Kommunikationseinheit 56.
Zumindest das Fahrwerk 20 und die Reinigungswerkzeuge 22 sind von der Steuereinheit 18 ansteuerbar, abhängig von Auswertungen von Signalen der Sensoreinheit 34, wie nachfolgend erläutert.
In der Speichereinheit 54 sind vorzugsweise eine Mehrzahl von Reinigungspfaden 58 gespeichert, die Verfahrpfade für das Bodenreinigungsgerät 10 über die Bodenfläche 12 umfassen. Darüber hinaus ist in der Speichereinheit 54 vorteilhafterweise eine Karte 60 der Umgebung gespeichert.
Mittels der Sensoreinheit 34 kann die Umgebung des Bodenreinigungsgerätes 10 erfasst werden. Hierbei besteht insbesondere die Möglichkeit, Hindernisse 62 auf der Bodenfläche 12 oder an der Bodenfläche 12 (beispielsweise Begrenzungen) zu erfassen. Beispielhafte Hindernisse 62 sind in Figur 2 in Gestalt einer Person 64 und Gegenständen 66 dargestellt, wobei ein Gegenstand 66 eine Begrenzung der Bodenfläche 12 ist.
Die Steuereinheit 18 ist ausgebildet und eingerichtet, die Hindernisse 62 zumindest hinsichtlich Personen 64 und Gegenständen 66 zu klassifizieren. Abhängig von der Klassifikation kann mindestens eine Funktionseinheit 16, insbesondere das Fahrwerk 20 und/oder mindestens ein Reinigungswerkzeug 22, von der Steuereinheit 18 angesteuert werden.
Auf diese Weise weist das Bodenreinigungsgerät 10 eine hohe Betriebssicherheit auf, bei der insbesondere das situative Verhalten bei der Anwesenheit von Personen 64 so angepasst werden kann, dass Beeinträchtigungen von Personen 64 vermieden werden.
Beispielsweise wird das Fahrwerk 20 so angesteuert, bei erkannter Person 64 einen vorgegebenen Sicherheitsabstand zur Person 64 einzuhalten. Ein bestehender Abstand, der beispielsweise geringer ist als der Sicherheitsabstand, kann insbesondere erhöht werden.
Bei erkannter Person 64 kann beispielsweise eine Verfahrgeschwindigkeit des Bodenreinigungsgerätes 10 reduziert oder das Bodenreinigungsgerät 10 insgesamt angehalten werden. Beispielsweise hält das Bodenreinigungsgerät 10 für eine vorgegebene Dauer an, wobei das Fahrwerk 20 insbesondere zu diesem Zweck deaktiviert ist.
Vorteilhaft kann es sein, wenn bei erkannter Person 64 über die Aktoren 44, 48 ein optischer und/oder akustischer Hinweis bereitgestellt wird, um die Person 64 auf das Bodenreinigungsgerät 10 aufmerksam zu machen. Der Hinweis kann beispielsweise indikativ dafür sein, dass die Person 64 erkannt wurde.
Vorgesehen sein kann, dass mindestens ein Reinigungswerkzeug 22 bei erkannter Person 64 angesteuert wird, eine Leistung zu reduzieren und dadurch eine Geräuschemission des Bodenreinigungsgerätes 12 zu verringern.
Bei erkanntem Gegenstand 66 kann vorgesehen sein, dass das Fahrwerk 20 so angesteuert wird, dass das Bodenreinigungsgerät 10 bis an den Gegenstand 66 verfahren wird, zumindest bis innerhalb eines Maximalabstandes vom Gegenstand 66. Dies hat den Zweck, eine gegenstandsnahe, beispielsweise randnahe, Reinigung der Bodenfläche 12 im Hinblick auf ein gutes Reinigungsergebnis durchführen zu können.
Vorgesehen sein kann, dass mindestens ein Reinigungswerkzeug 22, insbesondere bei Stillstand des Fahrwerks 20, abgeschaltet wird.
Vorgesehen sein kann, dass eine Verfahrgeschwindigkeit des Bodenreinigungsgerätes 10 bei erkannter Person 64 zum Beispiel vorübergehend erhöht wird, um den Abstand zur Person 64 zu vergrößern, bis dieser zum Beispiel oberhalb eines vorgegebenen Sicherheitsabstandes ist.
Wie bereits erwähnt, kann es eine eigenständige Erfindung darstellen, wenn die Steuereinheit 18 abhängig vom Signal der Sensoreinheit 34 ermittelt, ob das Hindernis 62 statisch ist, unabhängig von der Klassifikation. Beispielsweise steuert die Steuereinheit 18 mindestens eine Funktionseinheit 16 abhängig davon an, ob das Hindernis 62 statisch ist oder sich bewegt.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine statische Person 64 nicht anders behandelt wird als ein statischer Gegenstand 66. Das Bodenreinigungsgerät 10 kann zum Beispiel die Änderung der Verfahrgeschwindigkeit, das Einhalten eines Sicherheitsabstandes, die Änderung eines Abstandes, die Anpassung der Leistung eines Reinigungswerkzeugs und/oder die Ausgabe des Hinweises nur bei bewegten Hindernissen 62 vornehmen, wohingegen dies bei statischen Hindernissen 62 unterbleibt. Dies kann für Personen 64 und/oder für Gegenstände 66 gelten.
Über die Bedieneinheit 52 kann eine Bedienperson vorzugsweise die Art der Ansteuerung mindestens einer Funktionseinheit 16 abhängig von der Klassifikation des Hindernisses 62 und/oder der Bewegung des Hindernisses 62 konfigurieren. Hierzu kann die Bedienperson über die Bedieneinheit 52 mit dem Bodenreinigungsgerät 10 interagieren.
Figur 2 zeigt eine räumlich entfernt vom Bodenreinigungsgerät 10 angeordnete Bedienperson 68. Beispielsweise kann die Bedienperson 68 über eine räumlich entfernte Bedieneinheit 70, die kabellos und/oder kabelgebunden mit der Kommunikationseinheit 56 eine Kommunikationsverbindung aufbauen kann, eine Konfiguration des Verhaltens des Bodenreinigungsgerätes 10 vornehmen. Eingaben der Bedienperson 68 können an das Bodenreinigungsgerät 10 übertragen und von diesem verarbeitet werden.
Vorgesehen sein kann, dass bei Vorliegen eines Abstandes von einem Hindernis, der innerhalb eines Maximalabstandes liegt, die Verfahrgeschwindigkeit reduziert wird. Dies kann beispielsweise hilfreich sein, um möglichst nah an einem Gegenstand 66 für eine gegenstandsnahe Reinigung heranzufahren.
Über die Sensoreinheit 34 können vorzugsweise unterschiedliche Auflösungen der Umgebung erzielt werden. Gewissermaßen kann die Umgebung unterschiedlich "scharf" erfasst werden. Vorgesehen sein kann, dass bei Vorliegen eines Abstandes von einem Hindernis 62, insbesondere einem Gegenstand 66, der innerhalb eines Maximalabstandes liegt, die Sensoreinheit 34 angesteuert wird, die räumliche Auflösung der Umgebung zu erhöhen.
Dies gibt zum Beispiel die Möglichkeit, unter Beibehaltung einer hohen betrieblichen Sicherheit präzise und nahe in Engstellen und/oder an Hindernissen 62 navigieren zu können.
Die räumliche Auflösung wird beispielsweise nur vorübergehend erhöht, zum Beispiel solange, bis der Abstand vom Hindernis 62 einen Maximalabstand überschreitet und/oder bis zum Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer.
Reinigungspfade 58 können vom Bodenreinigungsgerät 10 autonom abgefahren werden. Dabei kann die Situation eintreten, dass der Reinigungspfad 58 zum Beispiel aufgrund eines unerwarteten Hindernisses 62 so blockiert ist, dass die Steuereinheit 18 anhand eines Signals der Sensoreinheit 34 feststellt, dass das Bodenreinigungsgerät 10 dem Reinigungspfad 58 nicht folgen kann. In diesem Fall sind vorteilhafterweise Alternativverhalten vorgesehen, die alternativ oder kumulativ vom Bodenreinigungsgerät 10 durchgeführt werden können.
Beispielsweise kann das Bodenreinigungsgerät 10 zu einer auf dem Reinigungspfad 58 vorgelagerten Position zurückfahren und versuchen, ausgehend von dort dem Reinigungspfad 58 unter Umfahrung des Hindernisses 62 zu folgen.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Bodenreinigungsgerät 10 zu einer der aktuellen Position nachgelagerten Position auf dem Reinigungspfad 58 verfährt, beispielsweise unter Umfahrung des Hindernisses 62.
Vorgesehen sein kann, dass mindestens eine Ausweichbewegung durchgeführt wird, zum Beispiel ein Verfahren vorwärts, rückwärts und/oder seitwärts weg vom Hindernis 62 und/oder Drehen auf der Stelle weg vom Hindernis 62.
Alternativ oder ergänzend kann beispielsweise über die Aktoren 44 und/oder 48 ein Hinweis bereitgestellt werden, um insbesondere Personen 64 auf das Bodenreinigungsgerät 10 aufmerksam zu machen.
Alternativ oder ergänzend kann beispielsweise über die Sensoreinheit 34 eine räumliche Auflösung der Umgebung erhöht werden. Dem Bodenreinigungsgerät 10 kann es hierüber beispielsweise ermöglicht werden, genauer zu navigieren und dem Reinigungspfad 58 zu folgen.
Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass über die Kommunikationseinheit 56 eine Mitteilung an einen räumlich entfernten Empfänger 72 übermittelt wird. Der Empfänger 72 ist zum Beispiel die natürliche Bedienperson 68 und/oder ein automatisierter Empfänger in Form einer Datenverarbeitungseinheit 74, die, wie in Figur 2 dargestellt, zum Beispiel cloudbasiert ausgestaltet sein kann.
Die Mitteilung kann zum Beispiel die Information umfassen, dass das Bodenreinigungsgerät 10 nicht in der Lage ist, dem Reinigungspfad 58 zu folgen, und/oder sich mittels Ausweichbewegungen von seiner Position zu befreien.
In der Datenverarbeitungseinheit 74 kann eine Statusinformation über den Inhalt der Mitteilung gespeichert werden.
Die Bedienperson 68 kann zum Beispiel über die Bedieneinheit 70 in Kommunikationsverbindung mit dem Bodenreinigungsgerät 10 treten. Beispielsweise kann die Umgebung durch die Bedienperson 68 mittels der Sensoreinheit 34 überprüft werden. Vorgesehen sein kann, dass das Bodenreinigungsgerät 10 unter Ansteuerung der Bedienperson 68 aus seiner Position befreit wird.

Bezugszeichenliste:

10: Bodenreinigungsgerät
12: Bodenfläche
14: Gehäuse
16: Funktionseinheit
18: Steuereinheit
20: Fahrwerk
22: Reinigungswerkzeug
24: Bodenreinigungskopf
26: Saugleiste
28: Seitenbesen
30: Vorratsbehälter
32: Schmutzflüssigkeitsbehälter
34: Sensoreinheit
36: Lidar-Sensor
38: Stereokamera
40: Ultraschallsensor
42: Hinweiseinheit
44: optischer Aktor
46: Blinklicht
48: akustischer Aktor
50: Lautsprecher
52: Bedieneinheit
54: Speichereinheit
56: Kommunikationseinheit
58: Reinigungspfad
60: Karte
62: Hindernis
64: Person
66: Gegenstand
68: Bedienperson
70: Bedieneinheit
72: Empfänger
74: Datenverarbeitungseinheit

Claims

Selbstfahrendes und selbstlenkendes Bodenreinigungsgerät, umfassend mindestens eine Funktionseinheit (16) und eine Steuereinheit (18) zum Ansteuern mindestens einer Funktionseinheit (16), wobei die mindestens eine Funktionseinheit (16) ein Fahrwerk (20) zum Verfahren auf einer Bodenfläche (12) umfasst, mindestens ein Reinigungswerkzeug (22) zum Abreinigen der Bodenfläche (12) und eine Sensoreinheit (34) zum Erfassen einer Umgebung des Bodenreinigungsgerätes (10), insbesondere während der Bewegung, wobei die Steuereinheit (18) feststellt, abhängig von mindestens einem Signal der Sensoreinheit (34), dass ein Hindernis (62) auf oder an der Bodenfläche (12) angeordnet ist, wobei die Steuereinheit (18) die Hindernisse (62) hinsichtlich Personen (64) und Gegenständen (66) klassifiziert, und wobei die Steuereinheit (18) mindestens eine Funktionseinheit (16) abhängig von der Klassifikation eines erkannten Hindernisses (62) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Funktionseinheit (16) eine Hinweiseinheit (42) mit mindestens einem optischen und/oder akustischen Aktor (44, 48) umfasst und dass die Steuereinheit (18) die Hinweiseinheit (42) bei erkannter Person (64) ansteuert, mindestens einen Hinweis bereitzustellen, insbesondere indikativ dafür, dass eine Person (64) erkannt wurde.
Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Folgenden gilt:
- die Steuereinheit (18) steuert das Fahrwerk (20) an, bei erkannter Person (64) einen vorzugsweise vorgegebenen Sicherheitsabstand zur Person (64) einzuhalten oder den bestehenden Abstand zu erhöhen;

- die Steuereinheit (18) steuert das Fahrwerk (20) an, bei erkannter Person (64) eine Verfahrgeschwindigkeit zu reduzieren oder das Bodenreinigungsgerät (10) anzuhalten, wobei vorzugsweise die Steuereinheit (18) das Fahrwerk (20) ansteuert, bei erkannter Person (64) für eine vorgegebene Dauer anzuhalten;

- die Steuereinheit (18) steuert das Fahrwerk (20) an, bei erkanntem Gegenstand im Hinblick auf eine gegenstandsnahe Reinigung der Bodenfläche (12) bis an den Gegenstand (66) zu verfahren, zumindest bis innerhalb eines Maximalabstandes vom Gegenstand (66).
Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) bei erkannter Person (64) mindestens ein Reinigungswerkzeug (22) zur Verringerung der Leistung ansteuert.
Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Steuereinheit (18), insbesondere beim Stillstand des Fahrwerks (20), das Reinigungswerkzeug (22) abschaltet oder dessen Betrieb vorübergehend deaktiviert.
Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) abhängig vom mindestens einen Signal der Sensoreinheit (34) ermittelt, ob das Hindernis (62) relativ zur Bodenfläche (12) statisch ist oder sich bewegt, und dass die Steuereinheit (18) mindestens eine Funktionseinheit (16) abhängig davon ansteuert, ob das Hindernis (62) statisch ist oder sich bewegt.
Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenreinigungsgerät (10) eine Bedieneinheit (52) umfasst, über die von einer Bedienperson (68) die Art der Ansteuerung der mindestens einen Funktionseinheit (16) abhängig von der Klassifikation des Hindernisses (62) und/oder einer Bewegung des Hindernisses (62) konfigurierbar ist, und/oder dass die Steuereinheit (18) das Fahrwerk (20) ansteuert, bei Vorliegen eines Abstandes von einem Hindernis (62), der innerhalb eines Maximalabstandes liegt, die Verfahrgeschwindigkeit des Bodenreinigungsgerätes (10) zu reduzieren.
Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass über die Sensoreinheit (34) unterschiedliche räumliche Auflösungen der Umgebung des Bodenreinigungsgerätes (10) erzielbar sind, wobei die Steuereinheit (18) bei Vorliegen eines Abstandes von einem Hindernis (62), der innerhalb eines Maximalabstandes liegt, die Sensoreinheit (34) ansteuert, eine räumliche Auflösung der Umgebung zu erhöhen, wobei vorzugsweise die räumliche Auflösung nur vorübergehend erhöht ist, insbesondere bis der Abstand des Bodenreinigungsgerätes (10) vom Hindernis (62) den Maximalabstand überschreitet und/oder nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer.
Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenreinigungsgerät (10) eine Speichereinheit (54) umfasst, in der mindestens ein vom Bodenreinigungsgerät (10) abzufahrender Verfahrpfad, insbesondere ein Reinigungspfad (58), gespeichert ist, und dass die Steuereinheit (18) anhand mindestens eines Signals der Sensoreinheit (34) feststellt, dass das Bodenreinigungsgerät (10) aufgrund eines Hindernisses (62) nicht in der Lage ist, dem Verfahrpfad zu folgen, wobei die Steuereinheit (18) mindestens eine Funktionseinheit (16) in diesem Fall zur Durchführung eines Alternativverhaltens ansteuert.
Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Alternativverhalten umfasst, eine Ausweichbewegung durchzuführen, wobei das Bodenreinigungsgerät (10) vorzugsweise eine Position auf dem Verfahrpfad ansteuert, der der aktuellen Position auf dem Verfahrpfad vorgelagert oder nachgelagert ist.
Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Ausweichbewegung mindestens eines der Folgenden umfasst:
- Verfahren weg vom Hindernis (62), rückwärts oder vorwärts und/oder seitwärts;

- Drehen auf der Stelle weg vom Hindernis (62).
Bodenreinigungsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Alternativverhalten umfasst, über eine Hinweiseinheit (42) mit mindestens einem optischen und/oder akustischen Aktor (44, 48) einen Hinweis bereitzustellen.
Bodenreinigungsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Alternativverhalten umfasst, eine mittels der Sensoreinheit (34) erzielbare räumliche Auflösung der Umgebung zu erhöhen, wobei über die Sensoreinheit (34) unterschiedliche räumliche Auflösungen der Umgebung des Bodenreinigungsgerätes (10) erzielbar sind.
Bodenreinigungsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenreinigungsgerät (10) eine Kommunikationseinheit (56) umfasst, über die eine Mitteilung an einen räumlich entfernten Empfänger (72) bereitstellbar ist, wenn das Bodenreinigungsgerät (10) nicht in der Lage ist, dem Verfahrpfad zu folgen und/oder wenn das Bodenreinigungsgerät (10) nicht in der Lage ist, sich mittels Ausweichbewegungen von seiner Position zu befreien.
Bodenreinigungsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenreinigungsgerät (10) eine Kommunikationseinheit (56) umfasst, über die eine räumlich entfernte Bedienperson (68) in eine Kommunikationsverbindung mit dem Bodenreinigungsgerät (10) treten kann, insbesondere im Hinblick auf eine Überprüfung der Umgebung durch die Bedienperson (68) und/oder eine Befreiung des Bodenreinigungsgerätes (10) aus seiner Position durch die Bedienperson (68).
Verfahren zum Steuern eines selbstfahrenden und selbstlenkenden Bodenreinigungsgerätes, umfassend:
- Erfassen, mittels einer Sensoreinheit, einer Umgebung des Bodenreinigungsgerätes, insbesondere während der Bewegung über eine Bodenfläche;

- Feststellen, mittels einer Steuereinheit, dass ein Hindernis auf oder an der Bodenfläche angeordnet ist;

- Klassifizieren, mittels der Steuereinheit, von Hindernissen hinsichtlich Personen und Gegenständen; und

- Ansteuern mindestens einer Funktionseinheit des Bodenreinigungsgerätes abhängig von der Klassifikation eines erkannten Hindernisses; und

- Ansteuern einer Hinweiseinheit bei erkannter Person zur Bereitstellung mindestens eines Hinweises, insbesondere indikativ dafür, dass eine Person erkannt wurde.