EP4566481A1 - Seitenbürste und reinigungsroboter mit einer seitenbürste - Google Patents

Seitenbürste und reinigungsroboter mit einer seitenbürste Download PDF

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EP4566481A1
EP4566481A1 EP24211676.2A EP24211676A EP4566481A1 EP 4566481 A1 EP4566481 A1 EP 4566481A1 EP 24211676 A EP24211676 A EP 24211676A EP 4566481 A1 EP4566481 A1 EP 4566481A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cleaning
side brush
rotation
arm
arms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24211676.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Hassfurter
Frank Schnitzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP4566481A1 publication Critical patent/EP4566481A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • A47L9/0461Dust-loosening tools, e.g. agitators, brushes
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    • A47L9/0472Discs
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    • A47LDOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation

Definitions

  • the invention relates to a side brush for a cleaning robot. Furthermore, the invention relates to a cleaning robot with a side brush.
  • a cleaning robot particularly a vacuum robot, typically has a cleaning unit (e.g., a suction nozzle) with a suction port, through which dirt particles are sucked up from a surface to be cleaned using an air stream.
  • the air stream can be generated by a fan.
  • the air stream transports the dirt particles from the suction port, via a suction channel, into a dirt collection container of the cleaning robot.
  • the cleaning robot may further comprise one or more side brushes, which are arranged, for example, laterally next to the suction mouth and which are configured to sweep loose dirt particles along the surface to be cleaned into the suction mouth of the cleaning robot.
  • This document deals with the technical task of increasing the cleaning efficiency of one or more side brushes of a cleaning robot.
  • a side brush for a cleaning robot is described.
  • the side brush can be arranged laterally next to the cleaning unit (in particular the suction mouth) of the cleaning robot, in particular to sweep dirt particles toward the cleaning unit.
  • the side brush comprises a hub with a coupling element.
  • the side brush is designed to be connected to a drive (e.g. an electric Motor) of the cleaning robot in order to cause a rotational movement of the side brush about a rotational axis selectively in a first rotational direction or in an opposite second rotational direction.
  • the rotational axis typically corresponds to the vertical axis of the cleaning robot when the side brush is arranged on the cleaning robot. In other words, the rotational axis can be oriented substantially perpendicular to the surface to be cleaned when the side brush is arranged on the cleaning robot.
  • the side brush has a plurality of cleaning arms, each attached to the hub and each extending radially away from the hub.
  • the cleaning arms can be arranged at different angular positions, in particular evenly distributed, around the rotational axis of the side brush.
  • the side brush can have two or more, or three or more cleaning arms.
  • the side brush typically has fewer than ten or fewer than seven cleaning arms.
  • the cleaning arms can comprise bristle tufts and/or one or more rubber arms.
  • the side brush can be configured such that a tangential force acting perpendicular to the radial direction, which is exerted by the cleaning arms on a surface to be cleaned during a rotational movement of the side brush, is higher in the second direction of rotation (in particular by 10% or more or by 20% or more) than in the first direction of rotation.
  • the side brush can be configured such that the flexural rigidity of the cleaning arms is higher in the second direction of rotation (in particular by 10% or more or by 20% or more) than in the first direction of rotation.
  • a side brush that exhibits different cleaning properties for different rotation directions.
  • a relatively high sweeping effect is provided in a first rotation direction, and a more intense effect for loosening dirt particles is provided in a second rotation direction. This allows the cleaning quality of a cleaning robot to be efficiently increased.
  • the individual cleaning arms can each have a first partial arm and a second partial arm, each extending along the longitudinal direction.
  • a gap extending in the longitudinal direction can be arranged between the first partial arm and the second partial arm. This can further enhance the effect of the direction-dependent bending stiffness.
  • the side brush can have one or more support elements for each individual cleaning arm, each of which is designed to act on the respective cleaning arm at least at one point along the longitudinal direction in order to prevent a tangential movement of the cleaning arm in the tangential direction.
  • the one or more support elements for a cleaning arm can be designed in such a way that the tangential movement of the cleaning arm is more strongly impeded towards the first direction of rotation than towards the second direction of rotation.
  • the freely movable length of the individual cleaning arms can be changed, particularly reduced, depending on the direction of rotation. This allows for a particularly efficient and reliable way to provide bending stiffness that is dependent on the direction of rotation.
  • the one or more support elements for a cleaning arm can each comprise a sleeve that at least partially encloses the cleaning arm along a specific length in the longitudinal direction, starting from the hub.
  • the flexural rigidity of the cleaning arm can then be determined by the length of the sleeve.
  • the sleeve for a cleaning arm can be closed on the side facing the first direction of rotation and can be open on the side facing the second direction of rotation.
  • the sleeve for a cleaning arm can have a greater length along the longitudinal direction on the side facing the first direction of rotation than on the side facing the second direction of rotation. In this way, a rotation-direction-dependent bending stiffness can be provided in a particularly efficient and reliable manner.
  • the side brush can comprise a ring on which at least one support element (e.g., in the form of a tooth or a bolt) is arranged for each cleaning arm.
  • the ring can be designed to be movable, particularly along the rotation axis, so that a movement of the ring can cause the support elements arranged on the ring to act on the respective cleaning arm or not.
  • the movement of the ring can, if necessary, be caused by an actuator of the cleaning robot. In this way, a bending stiffness dependent on the direction of rotation can be provided in a particularly convenient and reliable manner.
  • the side brush may comprise a first ring on which a support element is arranged for each cleaning arm, which support element is designed to hinder the tangential movement of the cleaning arm in the tangential direction when the side brush is rotated in the first direction of rotation.
  • the side brush may comprise a second ring comprise, on which a support element is arranged for each cleaning arm, which support element is designed to hinder the tangential movement of the cleaning arm in the tangential direction when the side brush is rotated in the second direction of rotation.
  • the first ring can have a smaller diameter (e.g., by 10% or more, or by 20% or more) than the second ring. In this way, a bending stiffness dependent on the direction of rotation can be provided in a particularly efficient and reliable manner.
  • the support element for a cleaning arm can be designed such that the tangential distance of the support element (in the tangential direction) to the cleaning arm can be varied in several stages or continuously.
  • the side brush can be designed such that the change in the tangential distance of the support element to the cleaning arm can be effected automatically by an actuator of the cleaning robot. This allows for a rotation-direction-dependent bending stiffness to be provided in a particularly convenient and precise manner.
  • the individual cleaning arms may each be connected to the hub via a joint, whereby the joint enables a pivoting movement of the respective cleaning arm about a pivot axis that runs parallel and offset to the axis of rotation.
  • a cleaning arm can extend further along the radial direction in the second orientation than in the first orientation.
  • the second orientation can deviate less from the radial direction than the first orientation. This allows for a particularly efficient and reliable provision of flexural rigidity dependent on the direction of rotation.
  • a cleaning robot for cleaning a surface e.g., a floor
  • the cleaning robot can be designed to move independently over the surface to be cleaned.
  • the cleaning robot comprises a drive designed to move the cleaning robot along a direction of movement over the surface to be cleaned.
  • the cleaning robot comprises a cleaning unit designed to be moved over the surface.
  • the cleaning unit can have a suction mouth and, if appropriate, a brush roller.
  • the cleaning unit is designed to pick up dirt particles from the surface to be cleaned.
  • the cleaning robot further comprises at least one side brush configured as described in this document.
  • the side brush can be arranged laterally next to (and possibly in front of) the cleaning unit with respect to the direction of movement.
  • the cleaning robot can optionally have a side brush on each side (i.e., to the right and left of) the cleaning unit.
  • the one or more side brushes can each be designed such that, when the respective side brush rotates in the first direction of rotation, the cleaning arms of the side brush move from the front towards the cleaning unit, in particular counter to the direction of movement, and/or that, when the respective side brush rotates in the second direction of rotation, the cleaning arms of the side brush move forward away from the cleaning unit, in particular along the direction of movement.
  • the side brushes are preferably constructed with mirror symmetry to one another.
  • the first direction of rotation can be clockwise and the second direction of rotation can be counterclockwise.
  • the first direction of rotation can be counterclockwise and the second direction of rotation can be clockwise.
  • the coupling elements of the two side brushes can be designed differently, in particular coded, to ensure that a side brush intended for the right side can only be attached to the right side and that a side brush intended for the left side can only be attached to the left side.
  • the cleaning robot may include a control unit configured to determine whether the side brush should be operated in a dirt-sweeping mode or a dirt-loosening mode. This may be determined, for example, based on user input and/or based on an analysis of the area to be cleaned.
  • the control unit may be configured to cause the side brush to rotate in the first direction of rotation when it has been determined that the side brush should be operated in the dirt-sweeping mode. Furthermore, the control unit may be configured to cause the side brush to rotate in the second direction of rotation when it has been determined that the side brush should be operated in the dirt-removing mode.
  • a method for cleaning a surface in an area is described using a cleaning robot, wherein the cleaning robot is designed as described in this document.
  • the method comprises identifying a first sub-area in which the dirt particles are to be swept from the surface and a second sub-area in which dirt particles are to be removed from the surface (e.g., based on sensor data from one or more environmental sensors of the cleaning robot).
  • the method comprises causing the side brush of the cleaning robot to rotate in the first direction of rotation in the first sub-area, and causing the side brush of the cleaning robot to rotate in the second direction of rotation in the second sub-area.
  • any aspects of the cleaning robot described in this document and/or the side brush for a cleaning robot described in this document and/or the method described in this document can be combined in a variety of ways.
  • the features of the patent claims can be combined in a variety of ways.
  • Fig. 1a the top 121 and Fig. 1b the underside 122 of a cleaning robot 100, in particular a vacuum robot.
  • the aspects described in connection with a cleaning robot are generally applicable to a cleaning device.
  • the underside 122 faces the floor to be cleaned or the surface of a cleaning area, such as a room, to be cleaned.
  • the underside 122 of the cleaning robot 100 typically has one or more drive units 101 (typically with one or more drive wheels), by means of which the cleaning robot 100 can be moved independently to clean different areas of a floor.
  • the cleaning robot 100 can have one or more guide and/or support elements 104 (e.g., non-driven wheels) that enable stable movement of the cleaning robot 100 over the floor to be cleaned.
  • a Cleaning robot 100 typically has one or more cleaning units 106 (in particular suction nozzles) that are configured to clean the floor beneath the cleaning robot 100.
  • a cleaning unit 106 may include a brush roller 102 configured to rotate about a rotation axis, wherein the rotation axis is typically arranged parallel to the underside 122 of the cleaning robot 100.
  • the brush roller 102 may be used to mechanically remove dust and/or contaminants from the floor to be cleaned, so that the dust and/or contaminants can be sucked into the suction mouth 107 of the cleaning unit 106 with increased reliability.
  • a user interface can be arranged on the top side 121 of the cleaning robot 100, which allows a user of the cleaning robot 100 to make control inputs.
  • the cleaning robot 100 can comprise a bumper 105 on a side wall 123 (e.g., on a side wall 123 in the front area of the cleaning robot 100).
  • a bumper sensor can be arranged on the bumper 105 and is configured to capture sensor data indicating whether or not the cleaning robot 100 has encountered an obstacle in the direction of movement 120. Triggering the bumper sensor (due to the deflection of the bumper 105) by an obstacle can, for example, cause the cleaning robot 100 to rotate about its vertical or vertical axis, which is perpendicular to the floor, and thereby change the direction of movement 120 in order to avoid the obstacle.
  • a cleaning robot 100 typically has one or more environment sensors 110 (see Fig. 1c ), which are configured to capture environmental or sensor data relating to the environment of the cleaning robot 100.
  • the one or more environmental sensors 110 can comprise: one or more image cameras, one or more ultrasonic sensors, one or more tactile and/or optical distance sensors, one or more acoustic sensors, one or more temperature sensors, one or more lidar and/or radar sensors, etc.
  • a control unit 130 of the cleaning robot 100 can be configured to determine digital map information relating to the cleaning area to be cleaned on the basis of the environmental data and, if necessary, to store it on a memory unit 111 of the Cleaning robot 100.
  • the cleaning robot 100 can use the digital map information to independently orient itself within the cleaning area (e.g., within a room) and/or to determine a route for cleaning the cleaning area.
  • Fig. 1c shows a Cartesian coordinate system with a longitudinal axis (i.e., an x-axis), a transverse axis (i.e., a y-axis), and a vertical axis (i.e., a z-axis).
  • the direction of movement 120 of the cleaning device 100 typically corresponds to the longitudinal axis.
  • the axis of rotation of the brush roller 102 typically runs along the transverse axis.
  • the cleaning device 100 typically has a collecting container 150, which can be inserted into a container recess of the cleaning device 100 or removed from the container recess of the cleaning device 100.
  • the cleaning robot 100 may have one or more side brushes 140, each of which is designed to sweep dirt particles towards the cleaning unit 106, in particular towards the suction mouth 107.
  • the cleaning robot 100 has a side brush 140 arranged laterally next to the cleaning unit 106.
  • the side brush 140 can be arranged in front of the cleaning unit 106 with respect to the direction of movement 120 of the cleaning robot 100. If necessary, a side brush 140 can be arranged on each side of the cleaning unit 106.
  • a side brush 140 comprises a hub 142, which is designed to be connected to a drive unit (not shown) of the cleaning robot 100 via a coupling element.
  • the hub 142 can be rotated about a rotation axis by the drive unit.
  • Several cleaning arms 141 are arranged on the hub 142 and extend radially away from the hub 142. The rotational movement of the hub 142 guides the cleaning arms 141 over the surface to be cleaned.
  • the cleaning arms 141 can sweep loose dirt particles along the surface to be cleaned toward the cleaning unit 106.
  • the cleaning arms 141 of a side brush 140 are typically made of relatively soft bristles, which ensures a particularly reliable sweeping action of the cleaning arms 141.
  • relatively soft bristles when using relatively soft bristles, only relatively low tangential forces can be exerted on the surface to be cleaned, so that dirt particles adhering to the surface to be cleaned can usually not be removed by the rotating side brush 140.
  • This document describes a side brush 140 with cleaning arms 141, which are configured to exert tangential forces of varying magnitudes on the surface to be cleaned depending on the direction of rotation of the side brush 140.
  • the tangential forces can act in a tangential direction perpendicular to the radial direction of the side brush 140 (i.e., the circumferential direction of the hub 142).
  • the side brush 140 can, in particular, be configured to exert tangential forces with a first force value in a first rotational direction and with a second force value in the opposite second rotational direction.
  • the first force value can be lower than the second force value (e.g., by 10% or more, or by 20% or more).
  • relatively small tangential forces are exerted on the surface to be cleaned and/or the individual cleaning arms 141 have a relatively high "softness" when the side brush 140 is rotated in the first rotational direction. This allows for a reliable sweeping action.
  • relatively high tangential forces are exerted on the surface to be cleaned when the side brush 140 is rotated in the second rotational direction. This allows for reliable removal of dirt particles from the surface to be cleaned.
  • Fig. 2a to 2c show different views of a side brush 140 having curved cleaning arms 141, each extending away from the hub 142.
  • the side brush 140 can be rotated around the hub 142 in a first rotational direction 201 and in an opposite second rotational direction 202.
  • the cleaning arms 141 can move from the front toward the suction mouth 107 of the cleaning robot 100 in the first rotational direction 201.
  • the cleaning arms 141 can move forward away from the suction mouth 107 in the second rotational direction 202.
  • the first rotational direction 201 can be used to sweep dirt particles toward the suction mouth 107.
  • the second rotational direction 202 can be used to loosen dirt particles from the surface to be cleaned.
  • the loosened dirt particles can then be moved to the suction mouth 107 in a subsequent step.
  • the side brush 140 can be caused to rotate in the first direction of rotation 201 in order to sweep the previously loosened dirt particles to the suction mouth 107.
  • the individual cleaning arms 141 have a curvature, so that the cleaning arms 141 each have a course that extends in the radial direction and in the tangential direction.
  • a cleaning arm 141 has a longitudinal direction that extends from the hub-side end of the cleaning arm 141 (which is arranged on the hub 142) to the remote end of the cleaning arm 141 (which is remote from the hub 142).
  • the longitudinal direction of the cleaning arm 141 can correspond to the radial direction at the hub-side end. With increasing distance from the hub 142, the longitudinal direction of the cleaning arm 141 can increasingly be aligned towards the tangential direction, possibly such that the remote end of the cleaning arm 141 is aligned substantially in the tangential direction.
  • the individual cleaning arms 141 are bent such that the opposite ends of the individual cleaning arms 141 each face away from the first direction of rotation 201 and/or face the second direction of rotation 202. Such a pre-curvature of the individual cleaning arms 141 results in the forces acting on the individual cleaning arms 141 bending the individual cleaning arms 141 further away from the first direction of rotation 201 when the side brush 140 rotates in the first direction of rotation 201, thereby reducing the overall tangential forces exerted by the cleaning arms 141 on the surface to be cleaned.
  • the pre-curvature of the individual cleaning arms 141 causes the forces acting on the individual cleaning arms 141 to straighten the individual cleaning arms 141 when the side brush 140 rotates in the second direction of rotation 202, so that the total tangential forces exerted by the cleaning arms 141 on the surface to be cleaned are increased or at least not reduced.
  • a cleaning arm 141 can have several partial arms 211, 212, each extending along the longitudinal direction of the cleaning arm 141.
  • a gap 213 can be arranged between the individual partial arms 211, 212.
  • a side brush 140 which has a support element 311 for each individual cleaning arm 141, which support element is designed to support the respective cleaning arm 141 when the side brush 140 rotates in the second rotational direction 202.
  • the respective cleaning arm 141 is essentially not supported by the support element 311 when the side brush 140 rotates in the first rotational direction 201.
  • the support element 311 can extend radially along the longitudinal direction of the cleaning arm 141.
  • the support element 311 can have a specific length 313 in the radial direction, wherein the length 313 can change the rotational direction-selective supporting effect of the support element 311.
  • the cleaning arms 141 When the side brush 140 is rotated in the first rotational direction 201, the cleaning arms 141 are bent tangentially toward the second rotational direction 202, thereby reducing the tangential forces exerted by the individual cleaning arms 141 on the surface to be cleaned.
  • the cleaning arms 141 When the side brush 140 is rotated in the second rotational direction 202, the cleaning arms 141 are supported tangentially by the respective support elements 311, so that the individual cleaning arms 141 are bent only to a reduced extent tangentially toward the first rotational direction 201, resulting in relatively high tangential forces exerted by the individual cleaning arms 141 on the surface to be cleaned.
  • a side brush 140 which has one or more support elements 401, 402 for each cleaning arm 140, which can be retracted or extended as required.
  • the individual support elements 401, 402 are arranged radially spaced from the hub 142.
  • the supporting effect of a support element 401, 402 typically increases with increasing distance from the hub 142.
  • a support element 401, 402 for a cleaning arm 141 can cause the cleaning arm 141 to bend to varying degrees depending on the direction of rotation 201, 202 of the side brush 140, thus exerting varying tangential forces on the surface to be cleaned depending on the direction of rotation 201, 202.
  • a (retractable) support element 401, 402 can be provided for each of the two directions of rotation 201, 202, if necessary.
  • a retractable support element 401, 402 makes it possible to change the flexural rigidity of a cleaning arm 141 even while maintaining the same direction of rotation 201, 202.
  • the cleaning arm 141 has a relatively low flexural rigidity.
  • the cleaning arm 141 has a relatively high flexural rigidity.
  • Fig. 4f By way of example, a retracted support element 402 is shown, which does not support a cleaning arm 141 when the side brush 140 rotates in the first direction of rotation 201, so that a relatively good sweeping effect can be achieved with the cleaning arm 141.
  • Fig. 4g The same support element 402 is extended, so that the cleaning arm 141 is supported by it when the side brush 140 rotates in the first rotation direction 201. In this case, the cleaning arm 141 has a more effective removal of dirt particles.
  • a side brush 140 is shown in which the individual cleaning arms 141 are each attached to the hub 142 via a joint 513.
  • the joint 513 enables a pivoting movement of the cleaning arm 141 between a first stop 511 and a second stop 512.
  • the cleaning arm 141 can be arranged at the first stop 511 by rotating the side brush 140 in the first rotational direction 201.
  • the cleaning arm 141 can be arranged at the second stop 512 by rotating the side brush 140 in the second rotational direction 202.
  • the first stop 511 and the second stop 512 can be designed such that the longitudinal direction of the cleaning arm 141 is more oriented in the tangential direction when the cleaning arm 141 is arranged at the first stop 511 than when the cleaning arm 141 is arranged at the second stop 512. In this way, the tangential forces caused by the cleaning arm 141 are higher when the cleaning arm is arranged at the second stop 512 than when the cleaning arm 141 is arranged at the first stop 511.
  • a side brush 140 which is designed such that the side brush 140 has a different stiffness depending on the direction of rotation 201, 202.
  • the side brush 140 can have increased stiffness, particularly in a second direction of rotation 202, so that dirt can be removed from the floor when the side brush 140 is rotated in the second direction of rotation 202.
  • the side brush 140 can also be designed such that the effective diameter of the side brush 140 can be changed, in particular, can be enlarged depending on the situation, for example, to be able to reach narrow passages that are impassable.
  • the cleaning robot 100 can be a vacuum and/or sweeping robot, which can have an optional wet cleaning module.
  • the cleaning robot 100 can have a brush roller 102 rotating about a horizontal axis for sweeping up relatively coarse dirt particles and/or a suction fan for sucking in fine dust particles. Collected dust and dirt can be stored in a collection container 150.
  • a rotating side brush 140 can be arranged on at least one front corner of the housing of the cleaning robot 100.
  • the side brush 100 rotates at its front edge toward the center of the cleaning robot 100, i.e., a side brush 140 positioned at the front right in the direction of travel 120 rotates counterclockwise and/or a side brush 140 positioned at the front left in the direction of travel 130 rotates clockwise.
  • This direction of rotation is referred to in this document as the first direction of rotation 201.
  • the cleaning arms 141 of the side brush 140 have comparatively low flexural rigidity.
  • the side brush 140 appears "soft" and "supple” and therefore has relatively good sweeping properties (even for relatively fine dust particles).
  • the side brush 140 can be designed so that the cleaning arms 141 have a clearly curved shape (as shown for example in the Figures 2a to 2c shown).
  • the bending is predominantly in the horizontal plane, so that the side brush 140 resembles a spiral when viewed along the axis of rotation of the side brush 140.
  • the cleaning arms 141 are bent opposite to the standard rotation direction 201 of the side brush 140. The bend can be combined with a (section-by-section) outward tapering of the cleaning arms 141.
  • the cleaning arms 141 preferably have no significantly straight sections.
  • different bending stiffnesses for different directions of rotation 201, 202 can be achieved by an external, asymmetrical support of the cleaning arms 141 (as shown for example in the Figures 3a to 3d shown).
  • This concept is suitable for side brushes 140 with bristle tufts and for side brushes 140 with rubber arms.
  • a supporting sleeve 311 i.e., a support element
  • the sleeve 311 can, for example, be designed only half-sided, so that the sleeve 313 supports the cleaning arm 141 only in one direction of rotation 202, while the cleaning arm 141 is not supported at all in the other direction of rotation 201.
  • the bending stiffnesses result from the material properties of the cleaning arm 141 and the unsupported length of the cleaning arm 141. The shorter the unsupported length of the cleaning arm 141, the higher the bending stiffness.
  • the cleaning arms 141 are preferably only slightly supported or not supported in order to prevent bending on the The cleaning arms 141 then have low resistance, appear "soft,” and exhibit relatively good sweeping properties for fine particles.
  • the cleaning arms 141 are preferably supported over a significant length 313 in order to shorten the "effective length" of the cleaning arms 141. The flexural rigidity thus increases noticeably.
  • the sleeve 311 can have a variable length 313 for support, so that a (stepwise or continuously variable) adjustment of the flexural rigidity can be carried out even during operation of the cleaning robot 100 (automatically) and with a constant direction of rotation 202 of the side brush 140.
  • the external support of the cleaning arms 141 can be provided by a comb (as shown for example in the Figures 4a to 4h
  • This comb can be circular in shape as a "toothed crown" and act on the cleaning arms 141, for example, from above.
  • the comb in particular the teeth 401, 402 of the comb
  • the cleaning arms 141 are supported, so that their effective length is shortened and their flexural rigidity increases.
  • the diameter of the comb also referred to as a ring in this document determines the effective length of the cleaning arms 141.
  • the comb can act on the individual cleaning arms 141 from one side or from both sides.
  • the comb can be designed with several rows of teeth arranged on different rings, each with a different diameter.
  • the teeth 401 which each act on the cleaning arms 141 from a first side, can be arranged on a circular ring with a significantly different diameter than the teeth 402, which each act on the cleaning arms 141 from the other side.
  • a change in the flexural rigidity of the cleaning arms 141 while maintaining the standard rotation direction 201 of the side brush 140 can be achieved by making the comb movable and allowing it to be moved closer to the cleaning arms 141 as needed.
  • the comb can be designed to be lowered from above (along the rotation axis of the side brush 140) onto the side brush 140.
  • the cleaning arms 141 can bend freely and appear "soft.”
  • the comb When the comb is extended (comb teeth 401, 402 at the level of the cleaning arms 141), the comb supports the Cleaning arms 141, shortens their effective length and thus increases the flexural rigidity.
  • a comb can be used whose teeth 401, 402 can be moved tangentially away from or toward the individual cleaning arms 141. If the comb teeth 401, 402 distance themselves from the cleaning arms 141, the latter can bend more easily. If the comb teeth 401, 402 approach the cleaning arms 141 or touch them, bending is made more difficult or impossible, and the flexural rigidity increases.
  • the individual support elements 401, 402 can each be configured to be moved in the radial direction.
  • the effective length of the individual cleaning arms 141 can be changed (smoothly or stepwise) in order to change the flexural rigidity of the individual cleaning arms 141 (smoothly or stepwise).
  • different effective bending stiffnesses can be achieved depending on the direction of rotation 201, 202 by using swivel joints or flexible joint points 513 on the cleaning arms 141 and stops 511, 512 to limit the joint movement (see Figures 5a to 5f ).
  • the changed bending stiffness is based on the resistance that the cleaning arms 141 can exert at a certain angle against a tangential external force.
  • a cleaning arm 141 can rotate at the pivot point 513 through a certain angle of rotation before the cleaning arm 141 is held by the first stop 511.
  • the cleaning arm 141 only sweeps over the floor without offering or exhibiting any appreciable bending resistance.
  • the second stop 512 can hold the cleaning arm 141 at an angle that is almost perpendicular to the side brush 140 (i.e., from the hub 142 of the side brush 140).
  • the cleaning arm 141 now bends due to the frictional forces on the floor and therefore displays increased bending stiffness.
  • the pivot joints or articulation points 513 on the cleaning arms 141 are typically not coaxial with the rotation axis of the side brush 140. Furthermore, the cleaning arms 141 do not support each other, but are each held by stops 511, 512 which are arranged on the side brush 140 and on the central body (i.e., the hub) 142 of the side brush 140, respectively.
  • the measures described in this document make it possible to use a single side brush 140 to sweep fine dust and loose particles, on the one hand, and to remove stubborn dirt from the floor in places that the main brush 102 cannot reach, on the other. This can be achieved by increasing the flexural rigidity depending on the direction of rotation.
  • the varying deflection of the cleaning arms 141 can result in the side brush 140 having different effective diameters depending on the direction of rotation 201, 202, allowing the use of side brush properties adapted to specific situations. Different effective diameters are associated with different peripheral speeds of the side brush 140, which can be used to achieve optimized sweeping effects for specific types of dirt (coarse dirt or fine dust).
  • a side brush 140 that enables the removal of stubborn or adhering dirt from surfaces.
  • the cleaning arms 141 of the side brush 140 have different stiffnesses for the two directions of rotation 201, 202 of the side brush 140. This can be achieved by geometric means (e.g., spiral arms) and/or mechanical means. When the direction of rotation is reversed, the side brush 140 thus has greater stiffness, allowing stubborn dirt to be removed.
  • the control unit 130 of the cleaning robot 100 can be configured to, based on the sensor data of the one or more sensors 110 (e.g. a camera) and/or on Based on navigation data (e.g., a digital map of the area to be cleaned), to identify a specific location where dirt is to be removed from the floor.
  • the one or more side brushes 140 can then be operated at the identified location in the second rotational direction 202 to remove the dirt from the floor.
  • Fig. 6 shows a flowchart of a (possibly computer-implemented) method 600 for (spot) cleaning a surface in an area using a cleaning robot 100, wherein the cleaning robot 100 is designed as described in this document.
  • the method 600 includes identifying 601 a first sub-area of the area in which the dirt particles are to be swept from the surface and a second sub-area of the area in which the dirt particles are to be removed from the surface. This can be accomplished based on the sensor data from one or more environmental sensors 110 of the cleaning robot 100.
  • the method 600 further includes causing 602 the side brush 140 of the cleaning robot 100 to perform a rotational movement in the first rotational direction 201 in the first sub-area, and causing the side brush 140 of the cleaning robot 100 to perform a rotational movement in the second rotational direction 202 in the second sub-area.
  • the two sub-areas can be cleaned with particularly high quality.
  • the method 600 may further comprise causing the side brush 140 of the cleaning robot 100 to be operated in the second sub-area with a rotational movement in the first rotational direction 201 in a subsequent step (following the operation with a rotational movement in the second rotational direction 202).
  • the previously loosened dirt in the second sub-area can be reliably swept away.
  • the side brush 140 of the cleaning robot 100 can thus first be operated with a rotational movement in the second rotational direction 202 (to loosen dirt) and subsequently (in the same partial area) with a rotational movement in the first rotational direction 201. This allows for particularly thorough cleaning.

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Abstract

Es wird eine Seitenbürste (140) für einen Reinigungsroboter (100) beschrieben, wobei die Seitenbürste (140) eine Nabe (142) mit einem Kupplungselement umfasst, und wobei die Seitenbürste (140) ausgebildet ist, über das Kupplungselement mit einem Antrieb des Reinigungsroboters (100) verbunden zu werden, um eine Drehbewegung der Seitenbürste (140) um eine Rotationsachse selektiv in eine erste Drehrichtung (201) oder in eine entgegengesetzte zweite Drehrichtung (202) zu bewirken. Die Seitenbürste (140) weist mehrere Reinigungsarme (141) auf, die jeweils an der Nabe (142) befestigt sind und sich jeweils in radialer Richtung von der Nabe (142) weg erstrecken. Die Seitenbürste (140) ist derart ausgebildet, dass eine senkrecht zu der radialen Richtung wirkende tangentiale Kraft, die bei einer Drehbewegung der Seitenbürste (140) durch die Reinigungsarme (141) auf eine zu reinigende Fläche ausgeübt wird, in der zweiten Drehrichtung (202) höher ist als in der ersten Drehrichtung (201).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Seitenbürste für einen Reinigungsroboter. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Reinigungsroboter mit einer Seitenbürste.
  • Ein Reinigungsroboter, insbesondere ein Saugroboter, weist typischerweise eine Reinigungseinheit (z. B. eine Saugdüse) mit einem Saugmund auf, über die mittels eines Luftstroms Schmutzpartikel von einer zu reinigenden Fläche aufgesaugt werden. Der Luftstrom kann durch ein Gebläse bewirkt werden. Durch den Luftstrom werden die Schmutzpartikel von dem Saugmund, über einen Saugkanal, in einen Schmutzsammelbehälter des Reinigungsroboters gefördert.
  • Der Reinigungsroboter kann ferner ein oder mehrere Seitenbürsten aufweisen, die z. B. seitlich neben dem Saugmund angeordnet sind, und die eingerichtet sind, lose Schmutzpartikel entlang der zu reinigenden Fläche in den Saugmund des Reinigungsroboters zu kehren.
  • Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, die Reinigungswirkung der ein oder mehreren Seitenbürsten eines Reinigungsroboters zu erhöhen.
  • Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind insbesondere in den abhängigen Patentansprüchen definiert, in nachfolgender Beschreibung beschrieben oder in der beigefügten Zeichnung dargestellt.
  • Gemäß einem Aspekt wird eine Seitenbürste für einen Reinigungsroboter beschrieben. Die Seitenbürste kann dafür vorgesehen sein, seitlich neben der Reinigungseinheit (insbesondere dem Saugmund) des Reinigungsroboters angeordnet zu werden, insbesondere um Schmutzpartikel zu der Reinigungseinheit hin zu kehren.
  • Die Seitenbürste umfasst eine Nabe mit einem Kupplungselement. Die Seitenbürste ist ausgebildet, über das Kupplungselement mit einem Antrieb (z. B. einem elektrischen Motor) des Reinigungsroboters verbunden zu werden, um eine Drehbewegung der Seitenbürste um eine Rotationsachse selektiv in eine erste Drehrichtung oder in eine entgegengesetzte zweite Drehrichtung zu bewirken. Die Rotationsachse entspricht dabei typischerweise der Hochachse des Reinigungsroboters, wenn die Seitenbürste an dem Reinigungsroboter angeordnet ist. Mit anderen Worten, die Rotationsachse kann im Wesentlichen senkrecht zu der zu reinigenden Fläche ausgerichtet sein, wenn die Seitenbürste an dem Reinigungsroboter angeordnet ist.
  • Die Seitenbürste weist mehrere Reinigungsarme auf, die jeweils an der Nabe befestigt sind und die sich jeweils in radialer Richtung von der Nabe weg erstrecken. Die Reinigungsarme können an unterschiedlichen Winkelpositionen, insbesondere gleichverteilt, um die Rotationsachse der Seitenbürste herum angeordnet sein. Die Seitenbürste kann zwei oder mehr, oder drei oder mehr Reinigungsarme aufweisen. Anderseits weist die Seitenbürste typischerweise weniger als zehn oder weniger als sieben Reinigungsarme auf. Die Reinigungsarme können Borstenbüschel und/oder ein oder mehrere Gummiarme umfassen.
  • Die Seitenbürste kann derart ausgebildet sein, dass eine senkrecht zu der radialen Richtung wirkende tangentiale Kraft, die bei einer Drehbewegung der Seitenbürste durch die Reinigungsarme auf eine zu reinigende Fläche ausgeübt wird, in der zweiten Drehrichtung (insbesondere um 10 % oder mehr oder um 20 % oder mehr) höher ist als in der ersten Drehrichtung. Alternativ oder ergänzend kann die Seitenbürste derart ausgebildet sein, dass die Biegesteifigkeit der Reinigungsarme in der zweiten Drehrichtung (insbesondere um 10 % oder mehr oder um 20 % oder mehr) höher ist als in der ersten Drehrichtung.
  • Zu diesem Zweck können die Reinigungsarme eine Form aufweisen und/oder die Seitenbürste kann ein oder mehrere mechanische Mittel aufweisen, durch die bewirkt wird, dass
    • die tangentiale Kraft, die bei einer Drehbewegung der Seitenbürste durch die Reinigungsarme auf eine zu reinigende Fläche ausgeübt wird, in der zweiten Drehrichtung höher ist als in der ersten Drehrichtung; und/oder
    • dass die Biegesteifigkeit der Reinigungsarme in der zweiten Drehrichtung höher ist als in der ersten Drehrichtung.
  • Es wird somit eine Seitenbürste beschrieben, die für unterschiedliche Drehrichtungen unterschiedliche Reinigungseigenschaften aufweist. Dabei wird in einer ersten Drehrichtung eine relativ hohe Kehrwirkung bereitgestellt, und es wird in einer zweiten Drehrichtung eine verstärkte Wirkung zum Lösen von Schmutzpartikeln bereitgestellt. So kann die Reinigungsgüte eines Reinigungsroboters in effizienter Weise erhöht werden.
  • Die einzelnen Reinigungsarme erstrecken sich entlang einer jeweiligen Längsrichtung von der Nabe weg. Die einzelnen Reinigungsarme können dabei entlang der Längsrichtung einen gebogenen Verlauf aufweisen, wobei der gebogene Verlauf der einzelnen Reinigungsarme zu der zweiten Drehrichtung hin ausgerichtet ist. Der gebogene Verlauf der einzelnen Reinigungsarme kann derart sein, dass
    • das an der Nabe angeordnete Ende des jeweiligen Reinigungsarms eine Orientierung aufweist, die um höchstens 10° von der radialen Richtung abweicht; und
    • das von der Nabe abgewandte Ende des jeweiligen Reinigungsarms eine Orientierung aufweist, die um höchstens 30° von der tangentialen Richtung abweicht.
  • Durch die Bereitstellung von Reinigungsarmen, die im unbenutzten Ausgangszustand einen gebogenen Verlauf aufweisen, kann in besonders effizienter Weise eine Drehrichtungs-abhängige Biegesteifigkeit bereitgestellt werden.
  • Die einzelnen Reinigungsarme können jeweils einen ersten Teilarm und einen zweiten Teilarm aufweisen, die sich jeweils entlang der Längsrichtung erstrecken. Zwischen dem ersten Teilarm und dem zweiten Teilarm kann ein in Längsrichtung verlaufender Spalt angeordnet sein. So kann der Effekt der Drehrichtungs-abhängigen Biegesteifigkeit weiter verstärkt werden.
  • Die Seitenbürste kann für die einzelnen Reinigungsarme jeweils ein oder mehrere Stützelemente aufweisen, die jeweils ausgebildet sind, an zumindest einem Punkt entlang der Längsrichtung auf den jeweiligen Reinigungsarm einzuwirken, um eine tangentiale Bewegung des Reinigungsarms in tangentialer Richtung zu behindern. Dabei können die ein oder mehreren Stützelemente für einen Reinigungsarm jeweils derart ausgebildet sein, dass die tangentiale Bewegung des Reinigungsarms zu der ersten Drehrichtung hin stärker behindert wird als zu der zweiten Drehrichtung hin.
  • Durch die ein oder mehreren Stützelemente kann die frei bewegliche Länge der einzelnen Reinigungsarme Drehrichtungs-abhängig verändert, insbesondere reduziert, werden. So kann in besonders effizienter und zuverlässiger Weise eine Drehrichtungs-abhängige Biegesteifigkeit bereitgestellt werden.
  • Die ein oder mehreren Stützelemente für einen Reinigungsarm können jeweils eine Hülse umfassen, die den Reinigungsarm ausgehend von der Nabe entlang einer bestimmten Länge entlang der Längsrichtung zumindest teilweise umschließt. Die Biegesteifigkeit kann des Reinigungsarms kann dann durch die Länge der Hülse festgelegt werden.
  • Die Hülse für einen Reinigungsarm kann an der der ersten Drehrichtung zugewandten Seite geschlossen sein, und kann an der der zweiten Drehrichtung zugewandten Seite offen sein. Alternativ oder ergänzend kann die Hülse für einen Reinigungsarm an der der ersten Drehrichtung zugewandten Seite eine größere Länge entlang der Längsrichtung aufweisen als an der der zweiten Drehrichtung zugewandten Seite. So kann in besonders effizienter und zuverlässiger Weise eine Drehrichtungs-abhängige Biegesteifigkeit bereitgestellt werden.
  • Die Seitenbürste kann einen Ring umfassen, an dem für jeden Reinigungsarm jeweils zumindest ein Stützelement (z. B. in Form eines Zahns oder eines Bolzens) angeordnet ist. Der Ring kann, insbesondere entlang der Rotationsachse, beweglich ausgebildet sein, so dass durch eine Bewegung des Rings bewirkt werden kann, dass die an dem Ring angeordneten Stützelemente auf den jeweiligen Reinigungsarm einwirken oder nicht einwirken. Die Bewegung des Rings kann ggf. von einem Aktor des Reinigungsroboters bewirkt werden. So kann in besonders komfortabler und zuverlässiger Weise eine Drehrichtungs-abhängige Biegesteifigkeit bereitgestellt werden.
  • Die Seitenbürste kann einen ersten Ring umfassen, an dem für jeden Reinigungsarm jeweils ein Stützelement angeordnet ist, das ausgebildet ist, die tangentiale Bewegung des Reinigungsarms in tangentialer Richtung zu behindern, wenn die Seitenbürste in die erste Drehrichtung gedreht wird. Des Weiteren kann die Seitenbürste einen zweiten Ring umfassen, an dem für jeden Reinigungsarm jeweils ein Stützelement angeordnet ist, das ausgebildet ist, die tangentiale Bewegung des Reinigungsarms in tangentialer Richtung zu behindern, wenn die Seitenbürste in die zweite Drehrichtung gedreht wird. Der erste Ring kann einen (z. B. um 10 % oder mehr, oder um 20 % oder mehr) kleineren Durchmesser aufweisen als der zweite Ring. So kann in besonders effizienter und zuverlässiger Weise eine Drehrichtungs-abhängige Biegesteifigkeit bereitgestellt werden.
  • Das Stützelement für einen Reinigungsarm kann derart ausgebildet sein, dass der tangentiale Abstand des Stützelements (in tangentialer Richtung) zu dem Reinigungsarm in mehreren Stufen oder stufenlos veränderbar ist. Die Seitenbürste kann derart ausgebildet sein, dass die Veränderung des tangentialen Abstands des Stützelements zu dem Reinigungsarm automatisch durch einen Aktor des Reinigungsroboters bewirkt werden kann. So kann in besonders komfortabler und präziser Weise eine Drehrichtungs-abhängige Biegesteifigkeit bereitgestellt werden.
  • Die einzelnen Reinigungsarme können ggf. jeweils über ein Gelenk mit der Nabe verbunden sein, wobei das Gelenk eine Schwenkbewegung des jeweiligen Reinigungsarms um eine Schwenkachse ermöglicht, die parallel und versetzt zu der Rotationsachse verläuft.
  • Das Gelenk für einen Reinigungsarm kann ausgebildet sein,
    • die Schwenkbewegung des Reinigungsarms durch einen ersten Anschlag zu begrenzen, wenn die Seitenbürste in die erste Drehrichtung gedreht wird, sodass der Reinigungsarm eine erste Orientierung aufweist; und
    • die Schwenkbewegung des Reinigungsarms durch einen zweiten Anschlag zu begrenzen, wenn die Seitenbürste in die zweite Drehrichtung gedreht wird, sodass der Reinigungsarm eine zweite Orientierung aufweist.
  • Dabei kann sich ein Reinigungsarm in der zweiten Orientierung entlang der radialen Richtung weiter ausbreiten als in der ersten Orientierung. Alternativ oder ergänzend kann die zweite Orientierung weniger stark von der radialen Richtung abweichen als die erste Orientierung. So kann in besonders effizienter und zuverlässiger Weise eine Drehrichtungs-abhängige Biegesteifigkeit bereitgestellt werden.
  • Gemäß einem Aspekt wird ein Reinigungsroboter zur Reinigung einer Fläche (z. B. eines Bodens) beschrieben. Der Reinigungsroboter kann ausgebildet sein, sich selbstständig über die zu reinigende Fläche zu bewegen. Zu diesem Zweck umfasst der Reinigungsroboter einen Antrieb, der ausgebildet ist, den Reinigungsroboter entlang einer Bewegungsrichtung über die zu reinigende Fläche zu bewegen. Der Reinigungsroboter umfasst eine Reinigungseinheit, die ausgebildet ist, über die Fläche bewegt zu werden. Die Reinigungseinheit kann einen Saugmund und ggf. eine Bürstenwalze aufweisen. Die Reinigungseinheit ist ausgebildet, Schmutzpartikel von der zu reinigenden Fläche aufzunehmen.
  • Der Reinigungsroboter umfasst ferner zumindest eine Seitenbürste, die wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet ist. Die Seitenbürste kann in Bezug auf die Bewegungsrichtung seitlich neben der (und ggf. vor der) Reinigungseinheit angeordnet sein. Der Reinigungsroboter kann ggf. auf beiden Seiten (d. h. rechts und links von) der Reinigungseinheit jeweils eine Seitenbürste aufweisen.
  • Die ein oder mehreren Seitenbürsten können jeweils derart ausgebildet sein, dass sich bei einer Drehbewegung der jeweiligen Seitenbürste in die erste Drehrichtung die Reinigungsarme der Seitenbürste, insbesondere entgegen der Bewegungsrichtung, von vorne auf die Reinigungseinheit zu bewegen, und/oder dass sich bei einer Drehbewegung der jeweiligen Seitenbürste in die zweite Drehrichtung die Reinigungsarme der Seitenbürste, insbesondere entlang der Bewegungsrichtung, nach vorne von der Reinigungseinheit wegbewegen.
  • Bei Verwendung von jeweils einer Seitenbürste auf den beiden Seiten der Reinigungseinheit sind die Seitenbürsten bevorzugt spiegelsymmetrisch zueinander aufgebaut. Für die Seitenbürste auf der linken Seite kann die erste Drehrichtung im Uhrzeigersinn und die zweite Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufen. Für die Seitenbürste auf der rechten Seite kann die erste Drehrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn und die zweite Drehrichtung im Uhrzeigersinn verlaufen. Die Kupplungselemente der beiden Seitenbürsten können unterschiedlich ausgebildet, insbesondere kodiert, sein, um sicherzustellen, dass eine für die rechte Seite bestimmte Seitenbürste nur an der rechten Seite befestigt werden kann, und dass eine für die linke Seite bestimmte Seitenbürste nur an der linken Seite befestigt werden kann.
  • Der Reinigungsroboter kann eine Steuereinheit umfassen, die eingerichtet ist, zu bestimmen, ob die Seitenbürste in einem Schmutz-Kehrmodus oder in einem Schmutz-Lösemodus betrieben werden soll. Dies kann z. B. auf Basis einer Nutzereingabe und/oder auf Basis einer Analyse der zu reinigenden Fläche bestimmt werden.
  • Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, zu bewirken, dass die Seitenbürste eine Drehbewegung in die erste Drehrichtung ausführt, wenn bestimmt wurde, dass die Seitenbürste in dem Schmutz-Kehrmodus betrieben werden soll. Ferner kann die Steuereinheit eingerichtet sein, zu bewirken, dass die Seitenbürste eine Drehbewegung in die zweite Drehrichtung ausführt, wenn bestimmt wurde, dass die Seitenbürste in dem Schmutz-Lösemodus betrieben werden soll.
  • So kann die Reinigungsgüte eines Reinigungsroboters in zuverlässiger Weise erhöht werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Reinigen einer Fläche in einem Bereich (z. B. in einem Raum) anhand eines Reinigungsroboters beschrieben, wobei der Reinigungsroboter wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst das Identifizieren eines ersten Teilbereichs, in dem die Schmutzpartikel von der Fläche zu kehren sind, und eines zweiten Teilbereichs, in dem Schmutzpartikel von der Fläche zu lösen sind (z. B. auf Basis von Sensordaten von ein oder mehreren Umfeldsensoren des Reinigungsroboters). Des Weiteren umfasst das Verfahren das Bewirken, dass die Seitenbürste des Reinigungsroboters in dem ersten Teilbereich eine Drehbewegung in die erste Drehrichtung ausführt, und dass die Seitenbürste des Reinigungsroboters in dem zweiten Teilbereich eine Drehbewegung in die zweite Drehrichtung ausführt.
  • Es ist zu beachten, dass jegliche Aspekte des in diesem Dokument beschriebenen Reinigungsroboters und/oder der in diesem Dokument beschriebenen Seitenbürste für einen Reinigungsroboter und/oder das in diesem Dokument beschriebene Verfahren in vielfältiger und/oder beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können. Insbesondere können die Merkmale der Patentansprüche in vielfältiger und/oder beliebiger Weise miteinander kombiniert werden.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen:
    • Figuren 1a und 1b einen beispielhaften Reinigungsroboter in unterschiedlichen perspektivischen Ansichten;
    • Figur 1c beispielhafte Komponenten eines Reinigungsroboters;
    • Figuren 2a bis 2c unterschiedliche Ansichten einer Seitenbürste mit gebogenen Reinigungsarmen;
    • Figuren 3a bis 3d unterschiedliche Ansichten einer Seitenbürste mit einseitig gestützten Reinigungsarmen;
    • Figuren 4a bis 4h unterschiedliche Ansichten einer Seitenbürste mit Stützelementen zur Abstützung der Reinigungsarme;
    • Figuren 5a bis 5f unterschiedliche Ansichten einer Seitenbürste mit schwenkbaren Reinigungsarmen; und
    • Figur 6 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Reinigung einer Fläche in einem Bereich.
  • Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Erhöhung der Reinigungsgüte einer Reinigungsvorrichtung, insbesondere eines Reinigungsroboters. In diesem Zusammenhang zeigen Fig. 1a die Oberseite 121 und Fig. 1b die Unterseite 122 eines Reinigungsroboters 100, insbesondere eines Saugroboters. Die in Zusammenhang mit einem Reinigungsroboter beschriebenen Aspekte sind allgemein auf eine Reinigungsvorrichtung anwendbar.
  • Die Unterseite 122 ist im Saugbetrieb des Reinigungsroboters 100 dem zu reinigenden Boden bzw. der zu reinigenden Fläche eines Reinigungsbereichs, etwa eines Raumes, zugewandt. Die Unterseite 122 des Reinigungsroboters 100 weist typischerweise ein oder mehrere Antriebseinheiten 101 (mit typischerweise ein oder mehreren Antriebsrädern) auf, durch die der Reinigungsroboter 100 selbstständig bewegt werden kann, um unterschiedliche Bereiche eines Bodens zu reinigen. Des Weiteren kann der Reinigungsroboter 100 ein oder mehrere Führungs- und/oder Stützelemente 104 (z. B. nicht angetriebene Räder) aufweisen, die eine stabile Bewegung des Reinigungsroboters 100 über den zu reinigenden Boden ermöglichen. Außerdem umfasst ein Reinigungsroboter 100 typischerweise ein oder mehrere Reinigungseinheiten 106 (insbesondere Saugdüsen), die eingerichtet sind, den Boden unter dem Reinigungsroboter 100 zu reinigen.
  • Eine Reinigungseinheit 106 (insbesondere eine Saugdüse) kann eine Bürstenwalze 102 aufweisen, die ausgebildet ist, sich um eine Rotationsachse zu drehen, wobei die Rotationsachse typischerweise parallel zu der Unterseite 122 des Reinigungsroboters 100 angeordnet ist. Die Bürstenwalze 102 kann dazu verwendet werden, Staub und/oder Verunreinigungen auf dem zu reinigenden Boden mechanisch von dem Boden zu lösen, sodass der Staub und/oder die Verunreinigungen mit erhöhter Zuverlässigkeit in den Saugmund 107 der Reinigungseinheit 106 gesogen werden können.
  • An der Oberseite 121 des Reinigungsroboters 100 kann eine Benutzerschnittstelle angeordnet sein, die es einem Nutzer des Reinigungsroboters 100 ermöglicht, Steuereingaben zu tätigen. Außerdem kann der Reinigungsroboter 100 an einer Seitenwand 123 (z. B. an einer Seitenwand 123 im Frontbereich des Reinigungsroboters 100) einen Stoßfänger 105 umfassen, wobei an dem Stoßfänger 105 ein Stoßsensor angeordnet sein kann, der eingerichtet ist, Sensordaten zu erfassen, die anzeigen, ob der Reinigungsroboter 100 in Bewegungsrichtung 120 gegen ein Hindernis gestoßen ist oder nicht. Das Auslösen des Stoßsensors (aufgrund der Auslenkung des Stoßfängers 105) durch ein Hindernis kann z. B. bewirken, dass sich der Reinigungsroboter 100 um seine, senkrecht auf dem Boden stehende, Vertikal- bzw. Hochachse dreht, und dadurch die Bewegungsrichtung 120 ändert, um dem Hindernis auszuweichen.
  • Des Weiteren weist ein Reinigungsroboter 100 typischerweise ein oder mehrere Umfeldsensoren 110 auf (siehe Fig. 1c), die eingerichtet sind, Umfeld- bzw. Sensordaten in Bezug auf das Umfeld des Reinigungsroboters 100 zu erfassen. Die ein oder mehreren Umfeldsensoren 110 können umfassen: eine oder mehrere Bildkameras, ein oder mehrere Ultraschallsensoren, ein oder mehrere taktile und/oder optische Abstandssensoren, ein oder mehrere akustische Sensoren, ein oder mehrere Temperatursensoren, ein oder mehrere Lidar- und/oder Radarsensoren, etc. Eine Steuereinheit 130 des Reinigungsroboters 100 kann eingerichtet sein, auf Basis der Umfelddaten digitale Karteninformation in Bezug auf den zu reinigenden Reinigungsbereich zu ermitteln und ggf. auf einer Speichereinheit 111 des Reinigungsroboters 100 zu speichern. Der Reinigungsroboter 100 kann die digitale Karteninformation nutzen, um sich innerhalb des Reinigungsbereichs (z. B. innerhalb eines Raums) selbstständig zu orientieren und/oder um eine Fahrroute zur Reinigung des Reinigungsbereichs festzulegen.
  • Fig. 1c zeigt ein kartesisches Koordinatensystem mit einer Längsachse (d. h. mit einer x-Achse), mit einer Querachse (d. h. mit einer y-Achse) und mit einer Hochachse (d. h. mit einer z-Achse). Die Bewegungsrichtung 120 der Reinigungsvorrichtung 100 entspricht typischerweise der Längsachse. Die Rotationsachse der Bürstenwalze 102 verläuft typischerweise entlang der Querachse. Die Reinigungsvorrichtung 100 weist typischerweise einen Sammelbehälter 150 auf, der in eine Behälter-Aussparung der Reinigungsvorrichtung 100 eingesetzt bzw. aus der Behälter-Aussparung der Reinigungsvorrichtung 100 herausgenommen werden kann.
  • Der Reinigungsroboter 100 kann ein oder mehrere Seitenbürsten 140 aufweisen, die jeweils ausgebildet sind, Schmutzpartikel zu der Reinigungseinheit 106, insbesondere zu dem Saugmund 107, hin zu kehren. In dem in den Figuren 1a und 1b dargestellten Beispiel weist der Reinigungsroboter 100 eine Seitenbürste 140 auf, die seitlich neben der Reinigungseinheit 106 angeordnet ist. Ferner kann die Seitenbürste 140 in Bezug auf die Bewegungsrichtung 120 des Reinigungsroboters 100 vor der Reinigungseinheit 106 angeordnet sein. Ggf. kann an beiden Seiten der Reinigungseinheit 106 jeweils eine Seitenbürste 140 angeordnet sein.
  • Eine Seitenbürste 140 umfasst eine Nabe 142, die ausgebildet ist, über ein Kupplungselement mit einer Antriebseinheit (nicht dargestellt) des Reinigungsroboters 100 verbunden zu werden. Die Nabe 142 kann durch die Antriebseinheit um eine Rotationsachse rotiert werden. An der Nabe 142 sind mehrere Reinigungsarme 141 angeordnet, die sich in radialer Richtung von der Nabe 142 weg erstrecken. Durch die Drehbewegung der Nabe 142 werden die Reinigungsarme 141 über die zu reinigende Fläche geführt. Die Reinigungsarme 141 können dabei lose Schmutzpartikel entlang der zu reinigenden Fläche zu der Reinigungseinheit 106 hinkehren.
  • Die Reinigungsarme 141 einer Seitenbürste 140 bestehen typischerweise aus relativ weichen Borsten, wodurch eine besonders zuverlässige Kehrwirkung der Reinigungsarme 141 bewirkt wird. Andererseits können bei der Verwendung von relativ weichen Borsten nur relativ geringe tangentiale Kräfte auf die zu reinigende Fläche bewirkt werden, sodass Schmutzpartikel, die an der zu reinigenden Fläche haften, meist nicht von der sich drehenden Seitenbürste 140 gelöst werden können.
  • In diesem Dokument wird eine Seitenbürste 140 mit Reinigungsarmen 141 beschrieben, die ausgebildet sind, je nach Drehrichtung der Seitenbürste 140 unterschiedlich hohe tangentiale Kräfte auf die zu reinigende Fläche zu bewirken. Die tangentialen Kräfte können in einer tangentialen Richtung wirken, die senkrecht zu der radialen Richtung der Seitenbürste 140 (d. h. die in Umfangsrichtung der Nabe 142) verläuft.
  • Die Seitenbürste 140 kann insbesondere ausgebildet sein, in eine erste Drehrichtung tangentiale Kräfte mit einem ersten Kraftwert zu bewirken, und in die entgegengesetzte zweite Drehrichtung tangentiale Kräfte mit einem zweiten Kraftwert zu bewirken. Der erste Kraftwert kann (z. B. um 10 % oder mehr, oder um 20 % oder mehr) niedriger als der zweite Kraftwert sein. Als Folge daraus werden relativ kleine tangentiale Kräfte auf die zu reinigende Fläche bewirkt und/oder die einzelnen Reinigungsarme 141 weisen eine relativ hohe "Weichheit" auf, wenn die Seitenbürste 140 in die erste Drehrichtung gedreht wird. So kann eine zuverlässige Kehrwirkung erreicht werden. Andererseits werden relativ hohe tangentiale Kräfte auf die zu reinigende Fläche bewirkt, wenn die Seitenbürste 140 in die zweite Drehrichtung gedreht wird. So kann ein zuverlässiges Lösen von Schmutzpartikeln von der zu reinigenden Fläche bewirkt werden.
  • Fig. 2a bis 2c zeigen unterschiedliche Ansichten einer Seitenbürste 140, die gebogene Reinigungsarme 141 aufweist, die sich jeweils von der Nabe 142 weg erstrecken. Die Seitenbürste 140 kann in eine erste Drehrichtung 201 und in eine entgegengesetzte zweite Drehrichtung 202 um die Nabe 142 gedreht werden. Die Reinigungsarme 141 können sich bei der ersten Drehrichtung 201 von vorne auf den Saugmund 107 des Reinigungsroboters 100 zubewegen. Andererseits können sich die Reinigungsarme 141 bei der zweiten Drehrichtung 202 nach vorne von dem Saugmund 107 wegbewegen. Die erste Drehrichtung 201 kann dazu verwendet werden, Schmutzpartikel zu dem Saugmund 107 hin zu kehren. Andererseits kann die zweite Drehrichtung 202 dazu verwendet werden, Schmutzpartikel von der zu reinigenden Fläche zu lösen. Die gelösten Schmutzpartikel können dann in einem nachfolgenden Schritt zu dem Saugmund 107 gekehrt werden. Beispielsweise kann die Seitenbürste 140 in einem nachfolgenden Schritt veranlasst werden, sich in die erste Drehrichtung 201 zu drehen, um die zuvor gelösten Schmutzpartikel zu dem Saugmund 107 zu kehren.
  • Die einzelnen Reinigungsarme 141 weisen eine Krümmung auf, sodass die Reinigungsarme 141 jeweils einen Verlauf aufweisen, der sich in radialer Richtung und in tangentialer Richtung erstreckt. Ein Reinigungsarm 141 weist eine Längsrichtung auf, die sich von dem nabenseitigen Ende des Reinigungsarms 141 (das an der Nabe 142 angeordnet ist) bis zu dem abgewandten Ende des Reinigungsarms 141 (das von der Nabe 142 abgewandt ist) erstreckt. Die Längsrichtung des Reinigungsarms 141 kann an dem nabenseitigen Ende der radialen Richtung entsprechen. Mit zunehmendem Abstand von der Nabe 142 kann sich die Längsrichtung des Reinigungsarms 141 zunehmend zu der tangentialen Richtung hin ausrichten, ggf. derart, dass das abgewandte Ende des Reinigungsarms 141 im Wesentlichen in tangentialer Richtung ausgerichtet ist.
  • Die einzelnen Reinigungsarme 141 sind derart gebogen, dass die abgewandten Enden der einzelnen Reinigungsarme 141 jeweils von der ersten Drehrichtung 201 abgewandt und/oder der zweiten Drehrichtung 202 zugewandt sind. Eine derartige Vor-Krümmung der einzelnen Reinigungsarme 141 führt dazu, dass bei einer Drehung der Seitenbürste 140 in die erste Drehrichtung 201 die auf die einzelnen Reinigungsarme 141 wirkenden Kräfte die einzelnen Reinigungsarme 141 weiter von der ersten Drehrichtung 201 weg verbiegen, sodass die insgesamt von den Reinigungsarmen 141 auf die zu reinigende Fläche bewirkten tangentialen Kräfte reduziert werden.
  • Anderseits bewirkt die Vor-Krümmung der einzelnen Reinigungsarme 141, dass bei einer Drehung der Seitenbürste 140 in die zweite Drehrichtung 202 die auf die einzelnen Reinigungsarme 141 wirkenden Kräfte die einzelnen Reinigungsarme 141 aufrichten, sodass die insgesamt von den Reinigungsarmen 141 auf die zu reinigende Fläche bewirkten tangentialen Kräfte erhöht oder zumindest nicht reduziert werden.
  • Ein Reinigungsarm 141 kann mehrere Teilarme 211, 212 aufweisen, die sich jeweils entlang der Längsrichtung des Reinigungsarms 141 erstrecken. Zwischen den einzelnen Teilarmen 211, 212 kann jeweils ein Spalt 213 angeordnet sein. Durch die Verwendung von mehreren Teilarmen 211, 212 kann der Effekt des Verbiegens (bei Drehung in die erste Drehrichtung 201) und/oder des Aufrichtens (bei Drehung in die zweite Drehrichtung 202) weiter verstärkt werden, wodurch die Kehrwirkung (bei Drehung in die erste Drehrichtung 201) und die Wirkung zum Lösen von Schmutzpartikeln (bei Drehung in die zweite Drehrichtung 202) der Seitenbürste 140 weiter verbessert werden können.
  • In den Figuren 3a bis 3d ist eine Seitenbürste 140 dargestellt, die für die einzelnen Reinigungsarme 141 jeweils ein Stützelement 311 aufweist, das ausgebildet ist, den jeweiligen Reinigungsarm 141 abzustützen, wenn sich die Seitenbürste 140 in die zweite Drehrichtung 202 dreht. Andererseits wird der jeweilige Reinigungsarm 141 durch das Stützelement 311 im Wesentlichen nicht gestützt, wenn sich die Seitenbürste 140 in die erste Drehrichtung 201 dreht. Das Stützelement 311 kann sich in radialer Richtung entlang der Längsrichtung des Reinigungsarms 141 erstrecken. Das Stützelement 311 kann eine bestimmte Länge 313 in radialer Richtung aufweisen, wobei durch die Länge 313 die Drehrichtungs-selektive Stützwirkung des Stützelements 311 verändert werden kann.
  • Wenn die Seitenbürste 140 in die erste Drehrichtung 201 gedreht wird, werden die Reinigungsarme 141 in tangentialer Richtung zu der zweiten Drehrichtung 202 hingebogen, wodurch die tangentialen Kräfte, die von den einzelnen Reinigungsarmen 141 auf die zu reinigenden Fläche bewirkt werden, reduziert werden. Wenn die Seitenbürste 140 in die zweite Drehrichtung 202 gedreht wird, werden die Reinigungsarme 141 in tangentialer Richtung durch die jeweiligen Stützelemente 311 gestützt, sodass die einzelnen Reinigungsarme 141 nur in einem reduzierten Umfang in tangentialer Richtung zu der ersten Drehrichtung 201 hingebogen werden, sodass relativ hohe tangentiale Kräfte von den einzelnen Reinigungsarmen 141 auf die zu reinigende Fläche bewirkt werden.
  • In den Figuren 4a bis 4h ist eine Seitenbürste 140 dargestellt, die für die einzelne Reinigungsarme 140 jeweils ein oder mehrere Stützelemente 401, 402 aufweist, die ggf. versenkt oder ausgefahren werden können. Die einzelnen Stützelemente 401, 402 sind in radialer Richtung beabstandet zu der Nabe 142 angeordnet. Die Stützwirkung eines Stützelements 401, 402 steigt typischerweise mit steigendem Abstand zu der Nabe 142.
  • Durch ein Stützelement 401, 402 für einen Reinigungsarm 141 kann bewirkt werden, dass sich der Reinigungsarm 141 je nach Drehrichtung 201, 202 der Seitenbürste 140 unterschiedlich stark verbiegt, und somit je nach Drehrichtung 201, 202 unterschiedlich hohe tangentiale Kräfte auf die zu reinigende Fläche bewirkt werden. Für die einzelnen Reinigungsarme 141 können ggf. für beide Drehrichtungen 201, 202 jeweils ein (einfahrbares) Stützelemente 401, 402 bereitgestellt werden.
  • Die Bereitstellung eines einfahrbaren Stützelements 401, 402 ermöglicht es, die Biegesteifigkeit eines Reinigungsarms 141 auch bei gleichbleibender Drehrichtung 201, 202 zu verändern. Wenn das Stützelement 401, 402 eingefahren ist, weist der Reinigungsarm 141 eine relativ niedrige Biegesteifigkeit auf. Andererseits, wenn das Stützelement 401, 402 ausgefahren ist, weist der Reinigungsarm 141 eine relativ hohe Biegesteifigkeit auf. In Fig. 4f ist beispielhaft ein eingefahrenes Stützelement 402 dargestellt, das einen Reinigungsarm 141 bei Drehung der Seitenbürste 140 in die erste Drehrichtung 201 nicht abstützt, sodass mit dem Reinigungsarm 141 eine relativ gute Kehrwirkung erreicht werden kann. In Fig. 4g ist selbiges Stützelement 402 ausgefahren, sodass der Reinigungsarm 141 bei Drehung der Seitenbürste 140 in die erste Drehrichtung 201 davon abstützt wird. Der Reinigungsarm 141 hat in diesem Fall eine verstärkte Wirkung zum Lösen von Schmutzpartikeln.
  • In den Figuren 5a bis 5f ist eine Seitenbürste 140 dargestellt, bei der die einzelnen Reinigungsarme 141 jeweils über ein Gelenk 513 an der Nabe 142 befestigt sind. Das Gelenk 513 ermöglicht eine Schwenkbewegung des Reinigungsarms 141 zwischen einem ersten Anschlag 511 und einem zweiten Anschlag 512. Der Reinigungsarm 141 kann durch eine Drehung der Seitenbürste 140 in die erste Drehrichtung 201 an dem ersten Anschlag 511 angeordnet werden. Andererseits kann der Reinigungsarm 141 durch eine Drehung der Seitenbürste 140 in die zweite Drehrichtung 202 an dem zweiten Anschlag 512 angeordnet werden.
  • Der erste Anschlag 511 und der zweite Anschlag 512 können derart ausgebildet sein, dass die Längsrichtung des Reinigungsarms 141 stärker in tangentialer Richtung ausgerichtet ist, wenn der Reinigungsarm 141 an dem ersten Anschlag 511 angeordnet ist, als wenn der Reinigungsarm 141 an dem zweiten Anschlag 512 angeordnet ist. So kann bewirkt werden, dass die von dem Reinigungsarm 141 bewirkten tangentialen Kräfte höher sind, wenn der Reinigungsarm an dem zweiten Anschlag 512 angeordnet ist, als wenn der Reinigungsarm 141 an dem ersten Anschlag 511 angeordnet ist.
  • Es wird somit eine Seitenbürste 140 beschrieben, die derart gestaltet ist, dass die Seitenbürste 140 je nach Drehrichtung 201, 202 eine andere Steifigkeit aufweist. Die Seitenbürste 140 kann insbesondere in einer zweiten Drehrichtung 202 eine erhöhte Steifigkeit aufweisen, sodass Schmutz vom Boden gelöst werden kann, wenn die Seitenbürste 140 in die zweite Drehrichtung 202 gedreht wird. Die Seitenbürste 140 kann ferner derart ausgebildet sein, dass der effektive Durchmesser der Seitenbürste 140 verändert werden kann, insbesondere situativ vergrößert werden kann, um beispielsweise nicht befahrbare Engstellen erreichen zu können.
  • Der Reinigungsroboter 100 kann ein Saug- und/oder Kehrroboter sein, der über ein optionales Nassreinigungsmodul verfügen kann. Der Reinigungsroboter 100 kann eine um eine horizontale Achse rotierende Bürstenwalze 102 zum Einkehren von relativ groben Schmutzpartikeln und/oder ein Sauggebläse zum Einsaugen feiner Staubpartikel aufweisen. Eingesammelter Staub und Schmutz kann in einem Sammelbehälter 150 gelagert werden. An mindestens einer vorderen Ecke des Gehäuses des Reinigungsroboters 100 kann eine rotierende Seitenbürste 140 angeordnet sein.
  • Im Standardbetrieb rotiert die Seitenbürste 100 an ihrer Vorderkante in Richtung zu der Mitte des Reinigungsroboters 100 hin, d. h. eine in Fahrtrichtung 120 vorne rechts positionierte Seitenbürste 140 dreht entgegen dem Uhrzeigersinn und/oder eine in Fahrtrichtung 130 vorne links positionierte Seitenbürste 140 dreht im Uhrzeigersinn. Diese Drehrichtung wird in diesem Dokument als die erste Drehrichtung 201 bezeichnet. In dieser standardmäßigen Drehrichtung 201 weisen die Reinigungsarme 141 der Seitenbürste 140 eine vergleichsweise geringe Biegesteifigkeit auf. Die Seitenbürste 140 erscheint "weich" und "anschmiegsam" und hat dadurch relativ gute Kehreigenschaften (auch für relativ feine Staubpartikel).
  • Die Seitenbürste 140 kann so ausgeführt sein, dass die Reinigungsarme 141 eine deutlich gebogene Form aufweisen (wie beispielhaft in den Figuren 2a bis 2c dargestellt). Die Biegung verläuft vorwiegend in der horizontalen Ebene, sodass die Seitenbürste 140 aus Sicht entlang der Rotationsachse der Seitenbürste 140 einer Spirale ähnelt. In Bezug auf die Standarddrehrichtung 201 der Seitenbüste 140 sind die Reinigungsarme 141 entgegen der Standarddrehrichtung 201 gebogen. Die Biegung kann mit einer (abschnittsweisen) Verjüngung der Reinigungsarme 141 nach außen hin kombiniert sein. Die Reinigungsarme 141 weisen bevorzugt keine nennenswert geradlinig verlaufenden Abschnitte auf.
  • Bei Rotation der Seitenbürste 140 wirken Reibkräfte auf die Reinigungsarme 141, die durch den Kontakt mit dem Boden hervorgerufen werden. In der Standarddrehrichtung 201 werden die Reinigungsarme in die ohnehin vorgegebene gebogene Richtung gedrückt. Es gibt nur relativ wenig Widerstand in den einzelnen Reinigungsarmen 141, sodass sich die einzelnen Reinigungsarme 141 relativ leicht weiter biegen und somit eine relativ geringe Biegesteifigkeit in dieser Drehrichtung 201 aufweisen. Bei Rotation entgegen der Standarddrehrichtung, d. h. bei Rotation in die zweite Drehrichtung 202, wirken die Reibkräfte entgegen der vorgegebene Biegung, sodass sich die einzelnen Reinigungsarme 141 selbst gegen eine Verbiegung abstützen, und sodass sich eine erhöhte Biegesteifigkeit der Seitenbürste 141 ergibt.
  • Alternativ oder ergänzend können unterschiedliche Biegesteifigkeiten für unterschiedliche Drehrichtungen 201, 202 durch eine äußere, unsymmetrische Abstützung der Reinigungsarme 141 erreicht werden (wie beispielhaft in den Figuren 3a bis 3d dargestellt). Dieses Konzept eignet sich für Seitenbürsten 140 mit Borstenbüscheln und für Seitenbürsten 140 mit Gummiärmchen. Um den eigentlichen (Basis-) Reinigungsarm 141 wird eine abstützende Hülse 311 (d. h. ein Stützelement) angeordnet, die den Reinigungsarm 141 je nach Drehrichtung 201, 202 unterschiedlich weit (entlang der Längsrichtung des Reinigungsarms 141) abstützt. Die Hülse 311 kann z. B. nur halbseitig ausgeführt sein, sodass die Hülse 313 den Reinigungsarm 141 nur in einer Drehrichtung 202 abstützt, während der Reinigungsarm 141 in der anderen Drehrichtung 201 gar nicht abgestützt wird. Die Biegesteifigkeiten ergeben sich je nach Drehrichtung 201, 202 aus den Materialeigenschaften des Reinigungsarms 141 und der nicht abgestützten Länge des Reinigungsarms 141. Dabei gilt, dass je kürzer die nicht abgestützte Länge des Reinigungsarmes 141 ist, desto höher ist die Biegesteifigkeit.
  • Für eine Rotation der Seitenbürste 140 in der Standarddrehrichtung 201 sind die Reinigungsarme 141 bevorzugt nur wenig oder nicht abgestützt, um eine Biegung auf der gesamten Länge zu ermöglichen. Die Reinigungsarme 141 haben dann einen geringen Widerstand, wirken "weich" und weisen relativ gute Kehreigenschaften für feine Partikel auf. In der entgegengesetzten Drehrichtung 202 werden die Reinigungsarme 141 bevorzugt auf einer signifikanten Länge 313 abgestützt, um die "effektive Länge" der Reinigungsarme 141 zu verkürzen. Die Biegesteifigkeit steigt damit merklich an.
  • In einer erweiterten Form kann die Hülse 311 zur Abstützung eine veränderbare Länge 313 aufweisen, sodass auch während des Betriebs des Reinigungsroboters 100 (automatisch) und bei gleichbleibender Drehrichtung 202 der Seitenbürste 140 eine (schrittweise oder stufenlose) Anpassung der Biegesteifigkeit durchgeführt werden kann.
  • Alternativ oder ergänzend kann die äußere Abstützung der Reinigungsarme 141 durch einen Kamm erfolgen (wie beispielhaft in den Figuren 4a bis 4h dargestellt). Dieser Kamm kann als "Zackenkrone" kreisrund ausgeführt sein und beispielsweise von oben auf die Reinigungsarme 141 einwirken. Dort wo der Kamm (insbesondere die Zähne 401, 402 des Kamms) die Reinigungsarme 141 berührt, werden die Reinigungsarme 141 abgestützt, sodass sich deren effektive Länge verkürzt und die Biegesteifigkeit zunimmt. Der Durchmesser des Kamms (der in diesem Dokument auch als Ring bezeichnet wird) bestimmt die effektive Länge der Reinigungsarme 141. Der Kamm kann einseitig oder auch zweiseitig auf die einzelnen Reinigungsarme 141 einwirken. Der Kamm kann mit mehreren Zahnreihen ausgeführt sein, die an unterschiedlichen Ringen mit jeweils unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind. Die Zähne 401, die jeweils von einer ersten Seite auf die Reinigungsarme 141 einwirken, können auf einem kreisförmigen Ring mit einem merklich anderen Durchmesser angeordnet sein, als die Zähne 402, die jeweils von der anderen Seite auf die Reinigungsarme 141 einwirken.
  • Eine Veränderung der Biegesteifigkeit der Reinigungsarme 141 bei Beibehaltung der Standarddrehrichtung 201 der Seitenbürste 140 kann dadurch bewirkt werden, dass der Kamm bewegbar ausgeführt ist, und bei Bedarf an die Reinigungsarme 141 herangefahren werden kann. Beispielsweise kann der Kamm von oben kommend (entlang der Rotationsachse der Seitenbürste 140) auf die Seitenbürste 140 absenkbar ausgeführt sein. Bei eingefahrenem Kamm (oberhalb der Seitenbürste 140) können sich die Reinigungsarme 141 ungehindert durchbiegen und wirken "weich". Bei ausgefahrenem Kamm (Kammzähne 401, 402 auf Höhe der Reinigungsarme 141) stützt der Kamm die Reinigungsarme 141 ab, verkürzt deren effektive Länge und erhöht damit die Biegesteifigkeit.
  • Alternativ oder ergänzend kann ein Kamm verwendet werden, dessen Zähne 401, 402 tangential von den einzelnen Reinigungsarmen 141 weg-, oder zu den einzelnen Reinigungsarmen 141 hinbewegt werden können. Distanzieren sich die Kammzähne 401, 402 von den Reinigungsarmen 141 können sich letztere einfacher biegen. Nähern sich die Kammzähne 401, 402 den Reinigungsarmen 141 oder berühren diese, so wird die Biegung erschwert oder verhindert und die Biegesteifigkeit steigt an.
  • Alternativ oder ergänzend können die einzelnen Stützelemente 401, 402 (insbesondere Zähne) ausgebildet sein, jeweils in radialer Richtung bewegt zu werden. Durch eine (ggf. fließende oder stufenweise) Bewegung der einzelnen Stützelemente 401, 402 entlang der radialen Richtung kann die effektive Länge der einzelnen Reinigungsarme 141, (fließend oder stufenweise) verändert werden, um so (fließend oder stufenweise) die Biegesteifigkeit der einzelnen Reinigungsarme 141 zu verändern.
  • Alternativ oder ergänzend können unterschiedliche effektive Biegesteifigkeiten je nach Drehrichtung 201, 202 durch die Nutzung von Drehgelenken oder flexiblen Gelenkstellen 513 an den Reinigungsarmen 141 und von Anschlägen 511, 512 zur Begrenzung der Gelenkbewegung bewirkt werden (siehe Figuren 5a bis 5f). Die veränderte Biegesteifigkeit beruht hierbei auf dem Widerstand, den die Reinigungsarme 141 in einem bestimmten Winkel gegen eine tangential von außen wirkende Kraft bewirken können. So kann sich in der Standarddrehrichtung 201 ein Reinigungsarm 141 am Gelenkpunkt 513 um einen bestimmten Drehwinkel drehen bevor der Reinigungsarm 141 durch den ersten Anschlag 511 gehalten wird. Je nach Drehwinkel streicht der Reinigungsarm 141 nur noch über den Boden, ohne einen nennenswerten Biegewiderstand zu bieten bzw. aufzuweisen. In der entgegengesetzten Drehrichtung 202 kann der zweite Anschlag 512 den Reinigungsarm 141 in einem nahezu senkrecht von der Seitenbüste 140 (d. h. von der Nabe 142 der Seitenbürste 140) abstehenden Winkel halten. Der Reinigungsarm 141 verbiegt sich nun durch die Reibkräfte am Boden und zeigt daher eine erhöhte Biegesteifigkeit.
  • Die Drehgelenke bzw. Gelenkstellen 513 an den Reinigungsarmen 141 sind typischerweise nicht koaxial zur Rotationsachse der Seitenbürste 140. Ferner stützen sich die Reinigungsarme 141 nicht gegenseitig ab, sondern werden jeweils von Anschlägen 511, 512 gehalten, die an der Seitenbürste 140 bzw. an dem zentralen Körper (d. h. der Nabe) 142 der Seitenbürste 140 angeordnet sind.
  • Die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen ermöglichen es, eine einzige Seitenbürste 140 dazu zu verwenden, um einerseits feinen Staub und lose Partikel zu kehren, und andererseits, um festsitzenden Schmutz, an Stellen, die die Hauptbürste 102 nicht erreichen kann, vom Boden zu lösen. Dies kann durch eine Drehrichtungs-abhängige Erhöhung der Biegesteifigkeit bewirkt werden.
  • Durch unterschiedliche Biegesteifigkeiten können verschiedene "Weichheiten" der Reinigungsarme 141 erreicht werden, die sich in veränderten Kehreigenschaften widerspiegeln, die je nach Schmutzart bzw. Partikelgröße jeweils vorteilhaft sind.
  • Die unterschiedliche Durchbiegung der Reinigungsarme 141 (je nach Drehrichtung 201, 202) kann dazu führen, dass die Seitenbürste 140 je nach Drehrichtung 201, 202 verschiedene effektive Durchmesser aufweist, sodass auf bestimmte Situationen angepasste Seitenbürsteneigenschaften nutzbar sind. Mit verschiedenen effektiven Durchmessern einhergehend sind verschiedene Umfangsgeschwindigkeiten der Seitenbürste 140, die genutzt werden können, um für bestimmte Schmutzarten (grober Schmutz oder feiner Staub) optimierte Kehrwirkungen zu erreichen.
  • Es wird somit eine Seitenbürste 140 beschrieben, die es ermöglicht, festsitzenden oder anhaften Schmutz an Oberflächen zu beseitigen. Die Reinigungsarme 141 der Seitenbürste 140 weisen zu diesem Zweck unterschiedliche Steifigkeiten für die beiden Drehrichtungen 201, 202 der Seitenbürste 140 auf, wobei dies durch geometrische Mittel (z. B. spiralförmige Arme) und/oder mechanische Mittel erreicht werden kann. Bei einer Drehrichtungsumkehr weist somit die Seitenbürste 140 eine höhere Steifigkeit auf, sodass festsitzender Schmutz gelöst werden kann.
  • Die Steuereinheit 130 des Reinigungsroboters 100 kann eingerichtet sein, auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Sensoren 110 (z. B. einer Kamera) und/oder auf Basis von Navigationsdaten (z. B. einer digitalen Karte für den zu reinigenden Bereich) eine bestimmte Stelle zu identifizieren, an der Schmutz von Boden gelöst werden soll. Die ein oder mehreren Seitenbürsten 140 können dann an der identifizierten Stelle in der zweiten Drehrichtung 202 betrieben werden, um den Schmutz von dem Boden zu lösen.
  • Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines (ggf. Computer-implementierten) Verfahrens 600 zum (punktuellen) Reinigen einer Fläche in einem Bereich anhand eines Reinigungsroboters 100, wobei der Reinigungsroboter 100 wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet ist.
  • Das Verfahren 600 umfasst das Identifizieren 601 eines ersten Teilbereichs des Bereichs, in dem die Schmutzpartikel von der Fläche zu kehren sind, und eines zweiten Teilbereichs des Bereichs, in dem Schmutzpartikel von der Fläche zu lösen sind. Dies kann auf Basis der Sensordaten von ein oder mehreren Umfeldsensoren 110 des Reinigungsroboters 100 bewirkt werden.
  • Das Verfahren 600 umfasst ferner das Bewirken 602, dass die Seitenbürste 140 des Reinigungsroboters 100 in dem ersten Teilbereich eine Drehbewegung in die erste Drehrichtung 201 ausführt, und dass die Seitenbürste 140 des Reinigungsroboters 100 in dem zweiten Teilbereich eine Drehbewegung in die zweite Drehrichtung 202 ausführt. So können die beiden Teilbereiche mit besonders hoher Güte gereinigt werden.
  • Das Verfahren 600 kann ferner umfassen, das Bewirken, dass die Seitenbürste 140 des Reinigungsroboters 100 in einem nachfolgenden Schritt (nachfolgend zu dem Betrieb mit einer Drehbewegung in die zweite Drehrichtung 202) in dem zweiten Teilbereich mit einer Drehbewegung in die erste Drehrichtung 201 betrieben wird. So kann der zuvor gelöste Schmutz in dem zweiten Teilbereich in zuverlässiger Weise eingekehrt werden.
  • Zum Reinigen eines Teilbereichs kann somit die Seitenbürste 140 des Reinigungsroboters 100 zunächst mit einer Drehbewegung in die zweite Drehrichtung 202 betrieben werden (um Schmutz zu lösen) und nachfolgend (in dem gleichen Teilbereich) mit einer Drehbeweg in die erste Drehrichtung 201 betrieben werden. So kann eine besonders gründliche Reinigung bewirkt werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip des in diesem Dokument beschriebenen Reinigungsroboters und/oder der in diesem Dokument beschriebenen Seitenbürste und/oder des in diesem Dokument beschriebenen Verfahrens veranschaulichen sollen.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Reinigungsvorrichtung (Reinigungsroboter)
    101
    Antriebseinheit
    102
    Bürstenwalze
    104
    Führungs- und/oder Stützelement
    105
    Stoßfänger
    106
    Reinigungseinheit / Saugdüse
    107
    Saugmund
    110
    Umfeldsensor
    111
    Speichereinheit
    120
    Bewegungsrichtung / Längsrichtung
    121
    Oberseite
    122
    Unterseite
    123
    Seitenwand
    130
    Steuereinheit
    140
    Seitenbürste
    141
    Reinigungsarm
    142
    Nabe (der Seitenbürste)
    150
    Sammelbehälter / Staubbox
    201
    erste Drehrichtung
    202
    zweite Drehrichtung
    211
    erster Teilarm
    212
    zweiter Teilarm
    213
    Spalt zwischen den Teilarmen
    311
    Stützelement (Hülse)
    313
    radiale Länge des Stützelements
    401
    Stützelement
    402
    Stützelement
    511
    erster Anschlag
    512
    zweiter Anschlag
    513
    Gelenk
    600
    Verfahren
    601, 602
    Verfahrensschritt

Claims (17)

  1. Seitenbürste (140) für einen Reinigungsroboter (100), wobei
    - die Seitenbürste (140) eine Nabe (142) mit einem Kupplungselement umfasst;
    - die Seitenbürste (140) ausgebildet ist, über das Kupplungselement mit einem Antrieb des Reinigungsroboters (100) verbunden zu werden, um eine Drehbewegung der Seitenbürste (140) um eine Rotationsachse selektiv in eine erste Drehrichtung (201) oder in eine entgegengesetzte zweite Drehrichtung (202) zu bewirken;
    - die Rotationsachse einer Hochachse des Reinigungsroboters (100) entspricht, wenn die Seitenbürste (140) an dem Reinigungsroboter (100) angeordnet ist;
    - die Seitenbürste (140) mehrere Reinigungsarme (141) aufweist, die jeweils an der Nabe (142) befestigt sind und sich jeweils in radialer Richtung von der Nabe (142) weg erstrecken; und
    - die Seitenbürste (140) derart ausgebildet ist, dass eine senkrecht zu der radialen Richtung wirkende tangentiale Kraft, die bei einer Drehbewegung der Seitenbürste (140) durch die Reinigungsarme (141) auf eine zu reinigende Fläche ausgeübt wird, in der zweiten Drehrichtung (202) höher ist als in der ersten Drehrichtung (201).
  2. Seitenbürste (140) gemäß Anspruch 1, wobei die Seitenbürste (140) derart ausgebildet ist, dass eine Biegesteifigkeit der Reinigungsarme (141) in der zweiten Drehrichtung (202) höher ist als in der ersten Drehrichtung (201).
  3. Seitenbürste (140) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reinigungsarme (141) eine Form aufweisen und/oder wobei die Seitenbürste (140) ein oder mehrere mechanische Mittel aufweist, durch die bewirkt wird, dass die tangentiale Kraft, die bei einer Drehbewegung der Seitenbürste (140) durch die Reinigungsarme (141) auf eine zu reinigende Fläche ausgeübt wird, in der zweiten Drehrichtung (202) höher ist als in der ersten Drehrichtung (201).
  4. Seitenbürste (140) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - sich die einzelnen Reinigungsarme (141) entlang einer jeweiligen Längsrichtung von der Nabe (142) weg erstrecken;
    - die einzelnen Reinigungsarme (141) entlang der Längsrichtung einen gebogenen Verlauf aufweisen; und
    - der gebogene Verlauf der einzelnen Reinigungsarme (141) zu der zweiten Drehrichtung (202) hin ausgerichtet ist.
  5. Seitenbürste (140) gemäß Anspruch 4, wobei der gebogene Verlauf der einzelnen Reinigungsarme (141) derart ist, dass
    - ein an der Nabe (142) angeordnetes Ende des jeweiligen Reinigungsarms (141) eine Orientierung aufweist, die um höchstens 10° von der radialen Richtung abweicht; und
    - ein von der Nabe (142) abgewandtes Ende des jeweiligen Reinigungsarms (141) eine Orientierung aufweist, die um höchstens 30° von der tangentialen Richtung abweicht.
  6. Seitenbürste (140) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - sich die einzelnen Reinigungsarme (141) entlang einer jeweiligen Längsrichtung von der Nabe (142) weg erstrecken;
    - die einzelnen Reinigungsarme (141) jeweils einen ersten Teilarm (211) und einen zweiten Teilarm (212) aufweisen, die sich jeweils entlang der Längsrichtung erstrecken; und
    - zwischen dem ersten Teilarm (211) und dem zweiten Teilarm (212) ein in Längsrichtung verlaufender Spalt (213) angeordnet ist.
  7. Seitenbürste (140) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - sich die einzelnen Reinigungsarme (141) entlang einer jeweiligen Längsrichtung von der Nabe (142) weg erstrecken;
    - die Seitenbürste (140) für die einzelnen Reinigungsarme (141) jeweils ein oder mehrere Stützelemente (311, 401, 402) aufweist, die jeweils ausgebildet sind, an zumindest einem Punkt entlang der Längsrichtung auf den jeweiligen Reinigungsarm (141) einzuwirken, um eine tangentiale Bewegung des Reinigungsarms (141) in tangentialer Richtung zu behindern; und
    - die ein oder mehreren Stützelemente (311, 401, 402) für einen Reinigungsarm (141) derart ausgebildet sind, dass die tangentiale Bewegung des Reinigungsarms (141) zu der ersten Drehrichtung (201) hin stärker behindert wird als zu der zweiten Drehrichtung (202) hin.
  8. Seitenbürste (140) gemäß Anspruch 7, wobei die ein oder mehreren Stützelemente (311, 401, 402) für einen Reinigungsarm (141) eine Hülse (311) umfassen, die den Reinigungsarm (141) ausgehend von der Nabe (142) entlang einer bestimmten Länge (313) entlang der Längsrichtung zumindest teilweise umschließt.
  9. Seitenbürste (140) gemäß Anspruch 8, wobei die Hülse (311) an der der ersten Drehrichtung (201) zugewandten Seite geschlossen ist, und an der der zweiten Drehrichtung (202) zugewandten Seite offen ist.
  10. Seitenbürste (140) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei die Hülse (311) an der der ersten Drehrichtung (201) zugewandten Seite eine größere Länge (313) entlang der Längsrichtung aufweist als an der der zweiten Drehrichtung (202) zugewandten Seite.
  11. Seitenbürste (140) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei
    - die Reinigungsarme (141) an unterschiedlichen Winkelpositionen, insbesondere gleichverteilt, um die Rotationsachse der Seitenbürste (140) herum angeordnet sind;
    - die Seitenbürste (140) einen Ring umfasst, an dem für jeden Reinigungsarm (141) jeweils zumindest ein Stützelement (401, 402) angeordnet ist; und
    - der Ring, insbesondere entlang der Rotationsachse, beweglich ausgebildet ist, so dass durch eine Bewegung des Rings bewirkt werden kann, dass die an dem Ring angeordneten Stützelemente (401, 402) auf den jeweiligen Reinigungsarm (141) einwirken oder nicht einwirken.
  12. Seitenbürste (140) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei
    - die Seitenbürste (140) einen ersten Ring umfasst, an dem für jeden Reinigungsarm (141) jeweils ein Stützelement (402) angeordnet ist, das ausgebildet ist, die tangentiale Bewegung des Reinigungsarms (141) in tangentialer Richtung zu behindern, wenn die Seitenbürste (140) in die erste Drehrichtung (201) gedreht wird;
    - die Seitenbürste (140) einen zweiten Ring umfasst, an dem für jeden Reinigungsarm (141) jeweils ein Stützelement (401) angeordnet ist, das ausgebildet ist, die tangentiale Bewegung des Reinigungsarms (141) in tangentialer Richtung zu behindern, wenn die Seitenbürste (140) in die zweite Drehrichtung (202) gedreht wird; und
    - der erste Ring einen kleineren Durchmesser aufweist als der zweite Ring.
  13. Seitenbürste (140) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei
    - ein Stützelement (311, 401, 402) für einen Reinigungsarm (141) derart ausgebildet ist, dass ein tangentialer Abstand des Stützelements (311, 401, 402) zu dem Reinigungsarm (141) in mehreren Stufen oder stufenlos veränderbar ist; und
    - die Seitenbürste (140) insbesondere derart ausgebildet ist, dass die Veränderung des tangentialen Abstands des Stützelements (311, 401, 402) zu dem Reinigungsarm (141) automatisch durch einen Aktor des Reinigungsroboters (100) bewirkt werden kann.
  14. Seitenbürste (140) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
    - die einzelnen Reinigungsarme (141) jeweils über ein Gelenk (513) mit der Nabe (142) verbunden sind, das eine Schwenkbewegung des jeweiligen Reinigungsarms (141) um eine Schwenkachse ermöglicht, die parallel und versetzt zu der Rotationsachse verläuft;
    - das Gelenk (513) für einen Reinigungsarm (141) ausgebildet ist,
    - die Schwenkbewegung des Reinigungsarms (141) durch einen ersten Anschlag (511) zu begrenzen, wenn die Seitenbürste (140) in die erste Drehrichtung (201) gedreht wird, sodass der Reinigungsarm (141) eine erste Orientierung aufweist; und
    - die Schwenkbewegung des Reinigungsarms (141) durch einen zweiten Anschlag (512) zu begrenzen, wenn die Seitenbürste (140) in die zweite Drehrichtung (202) gedreht wird, sodass der Reinigungsarm (141) eine zweite Orientierung aufweist; und
    - sich ein Reinigungsarm (141) in der zweiten Orientierung entlang der radialen Richtung weiter ausbreitet als in der ersten Orientierung; und/oder
    - die zweite Orientierung weniger stark von der radialen Richtung abweicht als die erste Orientierung.
  15. Reinigungsroboter (100) zur Reinigung einer Fläche; wobei der Reinigungsroboter (100) umfasst,
    - einen Antrieb (101), der ausgebildet ist, den Reinigungsroboter (100) entlang einer Bewegungsrichtung (120) über eine zu reinigende Fläche zu bewegen;
    - eine Reinigungseinheit (106), die ausgebildet ist, Schmutzpartikel von der zu reinigenden Fläche aufzunehmen; und
    - eine Seitenbürste (140), die gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, und die in Bezug auf die Bewegungsrichtung (120) seitlich neben der Reinigungseinheit (106) angeordnet ist, sodass
    - sich bei einer Drehbewegung der Seitenbürste (140) in die erste Drehrichtung (201) die Reinigungsarme (141) der Seitenbürste (140), insbesondere entgegen der Bewegungsrichtung (120), von vorne auf die Reinigungseinheit (106) zu bewegen; und
    - sich bei einer Drehbewegung der Seitenbürste (140) in die zweite Drehrichtung (202) die Reinigungsarme (141) der Seitenbürste (140), insbesondere entlang der Bewegungsrichtung (120), nach vorne von der Reinigungseinheit (106) wegbewegen.
  16. Reinigungsroboter (100) gemäß Anspruch 15, wobei der Reinigungsroboter (100) eine Steuereinheit (130) umfasst, die eingerichtet ist,
    - zu bestimmen, ob die Seitenbürste (140) in einem Schmutz-Kehrmodus oder in einem Schmutz-Lösemodus betrieben werden soll; und
    - zu bewirken, dass
    - die Seitenbürste (140) eine Drehbewegung in die erste Drehrichtung (201) ausführt, wenn bestimmt wurde, dass die Seitenbürste (140) in dem Schmutz-Kehrmodus betrieben werden soll; und
    - die Seitenbürste (140) eine Drehbewegung in die zweite Drehrichtung (202) ausführt, wenn bestimmt wurde, dass die Seitenbürste (140) in dem Schmutz-Lösemodus betrieben werden soll.
  17. Verfahren (600) zum Reinigen einer Fläche in einem Bereich mittels eines Reinigungsroboters (100), der gemäß einem der Ansprüche 15 bis 16 ausgebildet ist; wobei das Verfahren (600) umfasst,
    - Identifizieren (601) eines ersten Teilbereichs, in dem die Schmutzpartikel von der Fläche zu kehren sind, und eines zweiten Teilbereichs, in dem Schmutzpartikel von der Fläche zu lösen sind; und
    - Bewirken (602), dass
    - die Seitenbürste (140) des Reinigungsroboters (100) in dem ersten Teilbereich eine Drehbewegung in die erste Drehrichtung (201) ausführt; und
    - die Seitenbürste (140) des Reinigungsroboters (100) in dem zweiten Teilbereich eine Drehbewegung in die zweite Drehrichtung (202) ausführt.
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