ES2908054T3 - Aparato de limpieza desplazable y procedimiento para hacer funcionar un aparato de este tipo - Google Patents
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Abstract
Aparato de limpieza (1) o aparato de cuidado de suelos o de tratamiento de suelos desplazable, como por ejemplo aparato de limpieza de suelos de desplazamiento automático o un aparato de limpieza (1) guiado por el usuario, configurado con un dispositivo (7) para la creación de imágenes fotográficas de una superficie a recorrer, caracterizado por que el aparato de limpieza (1) presenta una unidad de evaluación (10), que está configurada para evaluar una imagen (FA) con respecto al tipo de recubrimiento de suelo, y llevar a cabo una estrategia de desplazamiento y un ajuste de parámetros de limpieza, concretamente la distancia respecto al suelo y/o el tamaño de aberturas de aire secundario y/o la velocidad de rotación de los cepillos, en función del recubrimiento de suelo reconocido, estando configurada la unidad de evaluación (10) para evaluar la imagen fotográfica (FA) con respecto a un grado de reflexión del recubrimiento de suelo y/o evaluar la imagen fotográfica (FA) con respecto a patrones o vetas reconocidos en la imagen en un espacio de color mediante métodos estadísticos.
Description
DESCRIPCIÓN
Aparato de limpieza desplazable y procedimiento para hacer funcionar un aparato de este tipo
La invención se refiere en primer lugar a un aparato de limpieza o aparato de cuidado de suelos o de tratamiento de suelos desplazable, como por ejemplo a un aparato de limpieza de suelos de desplazamiento automático o a un aparato de limpieza de suelos guiado por el usuario, configurado con un dispositivo para la creación de imágenes fotográficas de una superficie a recorrer.
La invención se refiere además a un procedimiento para hacer funcionar un aparato de limpieza desplazable, por ejemplo, un aparato de limpieza de suelos de desplazamiento automático o un aparato de limpieza de suelos guiado por el usuario, creando un dispositivo para la creación de imágenes fotográficas una imagen de una superficie a recorrer.
Se conocen los aparatos de limpieza del tipo en cuestión, en particular en forma de accesorios para aspiradoras manuales de uso doméstico o robots de desplazamiento automático para limpiar y/o cuidar suelos o recubrimientos de suelos. Así, por ejemplo, por el documento DE 10357637 A1 se conoce un aparato de limpieza de suelos de desplazamiento automático que, preferiblemente, está configurado además para una limpieza de suelos en húmedo, en particular de suelos duros, como por ejemplo suelos de baldosas. Por el documento DE 10242257 A1 se conoce por ejemplo un robot para aspirar/barrer. Sin embargo, con respecto al aparato también puede tratarse, por ejemplo, de un robot cortacésped.
Este tipo de aparatos se conocen en forma de aparatos de limpieza también como denominados aparatos sobre el suelo, por ejemplo, en forma de aparatos de limpieza de tapicerías o aparatos de limpieza de ventanas.
Además, también se conocen los aparatos de limpieza a modo de aparatos de limpieza de suelos de desplazamiento automático, que disponen de una cámara, en particular una cámara digital para, de este modo, crear imágenes fotográficas de la superficie a recorrer, en particular una superficie de suelo, más particularmente de la zona de superficie de suelo delante del aparato en el sentido de desplazamiento habitual del aparato para, de este modo, por ejemplo reconocer a tiempo desniveles considerables, como por ejemplo escaleras.
Por ejemplo, el documento US 2005/0000543 A1 da a conocer además un robot de limpieza, que puede hacerse funcionar en diferentes modos de trabajo, por ejemplo, un modo para suelos duros y un modo para la limpieza de alfombras. Puede utilizarse un sensor de suelo para seleccionar uno de los modos.
El documento US 2007/0267570 A1 da a conocer un procedimiento para detectar un objeto con ayuda de luz estructurada, calculando el robot una diferencia de altura entre una posición, sobre la que se proyecta la luz estructurada, y una posición de referencia.
El documento JP 2003-346150 A da a conocer además un robot que se desplaza caminando, que presenta un sensor para determinar un tipo de suelo, para poder mantener el equilibrio en diferentes superficies.
Frente a los antecedentes de dicho estado de la técnica la invención se plantea el objetivo de proporcionar un aparato de limpieza, de tratamiento o de cuidado de suelos desplazable, así como un procedimiento para hacer funcionar un aparato de este tipo, que permita un ajuste favorable del aparato con respecto a las superficies a tratar.
Según una primera idea de la invención, una posible solución al problema es un aparato de limpieza, presentando el aparato de limpieza una unidad de evaluación, que está configurada para evaluar una imagen con respecto al tipo de recubrimiento de suelo, y llevar a cabo una estrategia de desplazamiento y un ajuste de parámetros de limpieza, concretamente la distancia respecto al suelo y/o el tamaño de aberturas de aire secundario y/o la velocidad de rotación de los cepillos, en función del recubrimiento de suelo reconocido, estando configurada la unidad de evaluación para evaluar la imagen fotográfica con respecto a un grado de reflexión del recubrimiento de suelo y/o evaluar la imagen fotográfica con respecto a patrones o vetas reconocidos en la imagen en un espacio de color mediante métodos estadísticos.
Con respecto al procedimiento a este respecto se propone que se evalúen las imágenes fotográficas obtenidas con respecto al tipo de recubrimiento de suelo y que se lleve a cabo una estrategia de desplazamiento y un ajuste de parámetros de limpieza, concretamente la distancia respecto al suelo y/o el tamaño de aberturas de aire secundario y/o la velocidad de rotación de los cepillos, en función del recubrimiento de suelo reconocido, evaluándose la imagen fotográfica con respecto a un grado de reflexión del recubrimiento de suelo y/o evaluándose la imagen fotográfica con respecto a patrones o vetas reconocidos en la imagen en un espacio de color mediante métodos estadísticos.
Gracias a la evaluación de la superficie recorrida por ejemplo es posible distinguir entre superficies de cerámica, piedra, baldosas o vidrio, superficies de madera natural o laminadas, superficies de plástico o, además, por ejemplo, superficies textiles, superficies de alfombras de pelo corto o largo.
En el caso de los aparatos de limpieza desplazables, por ejemplo, los aparatos de limpieza de suelos de funcionamiento autónomo, a menudo surge el problema de que la actividad de limpieza se limita a una o varias zonas de superficie determinadas o se ajusta a las mismas. Así, por ejemplo, en el caso de robots para la limpieza de suelos en húmedo, los denominados robots mopa, debe garantizarse que éstos no apliquen agua o humedad a recubrimientos de suelo que no toleren agua o humedad, por ejemplo, suelos de alfombra.
Gracias a la solución propuesta, mediante el uso específico del procesamiento digital de imágenes mediante características predeterminadas, las superficies detectadas con las imágenes pueden reconocerse y clasificarse con respecto a las diferencias en su composición. Estas diferencias permiten tomas las medidas correspondientes con respecto al aparato de limpieza. Dicha medida puede ser, por ejemplo, el ajuste de la velocidad de rotación del cepillo en caso de que exista un cepillo rotatorio, el ajuste de la potencia de aspiración en caso de que exista un ventilador de aspiración o el ajuste de la salida de humedad en caso de que exista un dispositivo de aplicación de agua o humedad. Sin embargo, una medida también puede ser la interrupción de la operación de limpieza o, en particular, en el caso de aparatos de limpieza de suelos de funcionamiento autónomo, que se abandone o evite la superficie de suelo reconocida. Las medidas descritas anteriormente también pueden combinarse, por ejemplo, el ajuste de la velocidad de rotación del cepillo, así como un ajuste correspondiente de la potencia de aspiración.
La información de entrada es preferiblemente una foto digital de la superficie que recorrerá el aparato de limpieza, opcionalmente de la superficie de suelo recorrida actualmente. La cámara prevista en o dentro del aparato puede estar orientada de modo que se fotografíe la superficie situada delante del aparato en el sentido de desplazamiento habitual. Sin embargo, también puede estar dispuesta en el lado inferior del aparato y así, estar orientada particularmente para la detección de la superficie recorrida actualmente.
Más preferiblemente, de manera regular se crean imágenes fotográficas, más preferiblemente a intervalos de tiempo determinados de hasta 2 segundos, más preferiblemente de hasta 1 segundo, dependiendo en este contexto más preferiblemente el intervalo de tiempo entre dos imágenes fotográficas de la velocidad de desplazamiento del aparato. Así, a velocidades de desplazamiento superiores están previstas más imágenes por unidad de tiempo que a una velocidad de desplazamiento inferior al respecto.
La foto preferiblemente digital se evalúa por un software, que más preferiblemente se ejecuta en un microprocesador/microcontrolador, en particular con respecto al grado de reflexión y/o con respecto a un patrón reconocido en la foto. En una configuración preferida, con respecto a estos valores o patrones determinados existen valores comparativos o patrones comparativos dentro de una base de datos, estando asociados unos parámetros de limpieza a estos valores comparativos. De este modo es posible, por ejemplo, distinguir entre un suelo de alfombra y un suelo duro.
Además, gracias a la solución propuesta, es posible limitar el área de trabajo de los aparatos de limpieza de suelos de desplazamiento automático, sin tener que preparar la superficie, es decir, el suelo a recorrer, y el entorno con marcas, más preferiblemente también sin el uso de mapas del entorno. Por ejemplo, el aparato puede recibir instrucciones de no abandonar un suelo de alfombra o un suelo duro. Además, mediante el uso del procesamiento digital de imágenes puede alcanzarse la selección independiente de los modos de limpieza adecuados mediante el aparato, alcanzándose un resultado de limpieza mejorado con, preferiblemente, una eficiencia energética favorable del aparato.
De la descripción de características relativas al aparato también pueden deducirse características adicionales o alternativas en relación con el procedimiento propuesto. Esto también ocurre a la inversa.
Así, en una configuración preferida está previsto que la evaluación pueda realizarse en el propio aparato de limpieza. Preferiblemente un software necesario para la evaluación de las imágenes fotográficas, en particular de una imagen digital, está contenido en una memoria electrónica, más preferiblemente no volátil, del aparato desplazable, por ejemplo, del aparato de limpieza. Preferiblemente también puede evaluarse con un microcontrolador previsto en el aparato. Preferiblemente también las órdenes para el ajuste de parámetros de limpieza o tratamiento o la estrategia de desplazamiento se generan en el propio aparato. Pueden convertirse inmediatamente en señales de control relativas, por ejemplo, al cepillo o similares. Sin embargo, también pueden mostrarse, por ejemplo, a un usuario para que las modifique y/o apruebe.
En una configuración alternativa la evaluación con respecto al aparato de limpieza se produce de manera externa, por ejemplo, según una transmisión inalámbrica preferida de la imagen fotográfica creada mediante el aparato de limpieza a un aparato preferiblemente estacionario o móvil. Un aparato estacionario puede ser, por ejemplo, una estación de carga de un aparato de limpieza de suelos de desplazamiento automático, estación en la que preferiblemente puede producirse la carga de los acumuladores del aparato. Además, alternativamente, el aparato que realiza la evaluación puede ser un ordenador, por ejemplo, un PC, un portátil, una tableta o un teléfono inteligente, estando prevista además preferiblemente una conexión inalámbrica, por ejemplo, WLAN o Bluetooth. En este sentido, preferiblemente está prevista una comunicación bidireccional entre el aparato de limpieza y el aparato que evalúa la imagen, de modo que a través de las mismas vías de conexión inalámbrica pueden enviarse órdenes al aparato de limpieza para ajustar la estrategia de desplazamiento y/o parámetros de limpieza.
La interacción puede producirse además también en el sentido de un “hogar inteligente”, por ejemplo, utilizando un televisor, para visualizar los resultados. En otra configuración el propio aparato de limpieza puede disponer de una pantalla y de elementos de mando.
En otra configuración preferida la superficie que se fotografiará puede iluminarse mediante un elemento luminoso previsto en el aparato de limpieza. En este sentido, en una configuración se trata de una luz convencional, por ejemplo, una luz halógena o un LED que preferiblemente emite luz blanca. Además, en este contexto, se prefiere que el elemento luminoso emita una luz blanca definida.
Adicional o alternativamente la iluminación también puede realizarse mediante luz infrarroja.
Además, alternativamente o en combinación la cámara trabaja en la gama espectral no visible. Esto permite disminuir las influencias de luz extraña y además puede aportar aspectos a la evaluación. Entonces, de manera correspondiente, también la luz emitida por el elemento luminoso está adaptada a la zona de trabajo de la cámara con respecto a sus valores espectrales.
Además, se prefiere que la imagen sea una imagen en color y que pueda evaluarse con respecto al color.
Además, alternativamente o también en combinación la evaluación puede realizarse con respecto a zonas sobreexpuestas (en particular, zonas blancas) en una imagen. Así, por ejemplo, las superficies que están selladas, es decir, que son en su mayor parte impermeables y lisas, presentan un alto brillo y, así, un alto grado de reflexión.
Se conoce la medición del brillo y la medición del color para la caracterización de la superficie. El brillo también es reconocible en una imagen digital como indicador de una superficie cerrada. Los suelos de alfombra, es decir, los suelos correspondientes con pelo de alfombra, no presentan una zona central brillante en la imagen digital correspondiente, ya que las fibras de la alfombra dispersan fuertemente la luz, dando lugar a una reflexión difusa.
Mediante la evaluación pueden identificarse también por ejemplo suelos de madera u otros suelos con patrones o vetas característicos, determinándose zonas correspondientes en el espacio de color mediante métodos estadísticos. Así, preferiblemente está previsto un análisis de la distribución del color dentro de una imagen contando cuántos píxeles de la imagen se encuentran dentro de una gama de colores predeterminada, que representa madera.
Para analizar una estructura de junta, por ejemplo, en un suelo de baldosas, en particular están previstos dos enfoques.
Así, la información de profundidad puede calcularse a partir de dos imágenes (obtenidas simultáneamente con un sistema de cámaras estéreo o de manera sucesiva en el tiempo con un sistema de cámaras monoculares, los sistemas de cámaras también tienen un significado independiente). Los algoritmos necesarios para ello se conocen por los libros de texto. En la imagen de profundidad pueden reconocerse, por ejemplo, las baldosas como superficies lisas en un plano. Las juntas son visibles como interrupciones y pequeñas depresiones. Opcionalmente el análisis también incluye, por ejemplo, datos predeterminados sobre las anchuras habituales de las juntas.
Alternativamente o también en combinación a este análisis de información de profundidad adicionalmente puede realizarse un análisis de información de bordes y ángulos. Las juntas son visibles en la imagen como bordes relativamente largos que habitualmente discurren en dos direcciones preferidas ortogonales entre sí. La detección de los bordes y la estimación de la orientación de los bordes pueden producirse por medio de filtros de bordes conocidos (por ejemplo, el filtro de Sobel o filtro de Canny). También se conocen enfoques para suprimir bordes cortos. Este enfoque es adecuado en particular para sistemas de cámaras monoculares. Cuando en este sentido se utiliza un sistema de cámaras orientado hacia abajo, los ángulos rectos entre las juntas también se representan como tales. Además, también puede evaluarse la anchura de las juntas.
Basándose en información de profundidad es posible ajustar el plano del suelo, sobre el que se mueve el aparato de limpieza. En el caso de superficies muy lisas o planas prácticamente no se producen desviaciones con respecto a este plano; por el contrario, por ejemplo, en el caso de suelos blandos de pelo largo suelen producirse desviaciones claras entre la altura real en la imagen de profundidad y el plano ajustado.
Además, también están previstos métodos conocidos para el análisis de la textura. Para ello, a menudo se utilizan bancos de filtros, por ejemplo, de filtros de Gabor. Con una parametrización correspondiente de los filtros pueden detectarse segmentos de bordes más largos. Cuando están distribuidos por toda la superficie y en su mayor parte se orientan en una dirección preferida, entonces la probabilidad de que se trate de madera veteada es bastante alta.
Además, también puede detectarse la estructura característica de las fibras de un suelo de alfombra, más particularmente gracias a la identificación a través de un patrón conocido.
Mediante el uso de varias características, es decir, combinaciones de características, puede reducirse considerablemente el riesgo de clasificaciones incorrectas.
Alternativamente o también en combinación con la evaluación independiente de la imagen fotográfica mediante el aparato de limpieza o un aparato externo y en comunicación con el aparato de limpieza, en un perfeccionamiento del objeto de la invención está previsto que una imagen de una superficie pueda definirse por el usuario como que debe recorrerse o que no debe recorrerse. Así, en una configuración antes de la puesta en marcha del aparato de limpieza el usuario le indica las superficies que deben evitarse (creación de una lista negativa) y/o las superficies sobre las que puede/debe permanecer el aparato (creación de una lista positiva). En el entorno de una vivienda a modo de ejemplo, el usuario crea preferiblemente listas in situ, colocando el aparato sobre recubrimientos correspondientes, dejando que el aparato caracterice el recubrimiento y poniendo este recubrimiento en la lista positiva o negativa.
En una configuración preferida, las listas positivas y/o negativas están almacenadas en una memoria no volátil del aparato de limpieza y/o de la estación base correspondiente y/o un ordenador que se comunica directamente con el aparato o indirectamente por ejemplo a través de la estación base o similar.
El aparato de limpieza está dotado preferiblemente de un sistema de cámaras monoculares, que está dirigido hacia delante en el sentido de desplazamiento o, más preferiblemente, directamente hacia abajo. Así, más preferiblemente la disposición de una cámara de este tipo está prevista en la zona de fondo del aparato de limpieza. Los sistemas de cámaras monoculares están compuestos por una sola cámara. Con una sola imagen de cámara, este sistema sólo puede proporcionar información de intensidad. Para calcular información de profundidad preferiblemente se procesan dos imágenes tomadas una tras otra.
Alternativamente, de manera activa también puede proyectarse un patrón de luz, por ejemplo mediante líneas láser o puntos infrarrojos, cuya posición en la imagen permite sacar conclusiones sobre la información de profundidad y así sobre la estructura 3D de la superficie recorrida actualmente.
En otra configuración preferida el aparato presenta varios dispositivos para la creación de imágenes fotográficas, es decir, varias cámaras en particular digitales, que más preferiblemente toman imágenes de la misma zona de superficie en diferentes ángulos y/o desde diferentes direcciones. De este modo se proporciona preferiblemente un sistema de cámaras estéreo. Las dos o más cámaras previstas están dispuestas desplazadas entre sí con un campo de visión parcialmente solapado. Un sistema de cámaras estéreo de este tipo proporciona información de intensidad y en la zona de solapamiento de los campos de visión permite calcular información de profundidad sin depender de imágenes de cámara sucesivas en el tiempo.
Además, un sistema de cámaras dirigido hacia delante en el sentido de desplazamiento habitual también puede utilizarse para otros fines, como por ejemplo para la navegación de un aparato de limpieza de desplazamiento automático o para un control mediante gestos del usuario.
Preferiblemente un sistema de cámaras dirigido hacia abajo se utiliza sólo para la clasificación de superficies. Mediante la disposición preferida en la zona del fondo del aparato, puede alcanzarse una protección favorable del sistema de cámaras frente a las influencias del entorno, como por ejemplo cambios de iluminación o reflejos en la superficie. Las condiciones de iluminación constantes pueden alcanzarse mediante una iluminación activa, por ejemplo, con LED.
Preferiblemente, las una o varias cámaras pueden configurarse en su posición, la orientación en altura, más preferiblemente también con respecto al ángulo de visión y la dirección de visión.
Con respecto al procedimiento, antes de llevar a cabo una estrategia de desplazamiento o similar, en función de una evaluación de las imágenes, preferiblemente se realiza un desplazamiento sobre la superficie a limpiar creando las imágenes, donde no se lleva a cabo ninguna reacción inmediata a las formaciones superficiales detectadas de manera diferente. En esta fase de aprendizaje o exploración, en particular cuando el aparato de limpieza está configurado como aparato de limpieza de desplazamiento automático, preferiblemente se recorre todo el suelo de una habitación o de una vivienda, sin que en este sentido se limpie el suelo al mismo tiempo.
Durante esta fase de aprendizaje o exploración, a través de las una o varias cámaras y la unidad de evaluación prevista se registran datos sobre preferiblemente todas las formaciones superficiales existentes (tipos de suelo).
En una configuración del aparato de limpieza como aparato de limpieza de desplazamiento automático, el desplazamiento para el registro de los datos se lleva a cabo de manera automática o guiado por el usuario, por ejemplo guiado a través de un mando a distancia.
En este sentido, preferiblemente, una exploración autónoma se basa en una estrategia de desplazamiento para la limpieza de superficies de suelo, en particular según el documento DE 102010000174 A1. El contenido de esta solicitud de patente se incorpora íntegramente a la divulgación de la presente invención, también con el fin de incorporar características de esta solicitud de patente a las reivindicaciones de la presente invención.
En una exploración de este tipo, preferiblemente se recorre toda la habitación, de modo que se garantice que se registran todos los suelos existentes para la recopilación de datos. En este sentido, el usuario no tiene que supervisar la exploración.
En una exploración controlada por el usuario (Teaoh-in) el aparato de limpieza de desplazamiento automático preferiblemente se controla a distancia por el usuario, por ejemplo, utilizando un mando a distancia o un ordenador móvil. Un desplazamiento de este tipo controlado por el usuario se conoce por los documentos DE 102009024990 A1 o DE 102009052629 A1.
En la exploración controlada por el usuario el usuario debe garantizar que todos los suelos existentes en la habitación se detecten en una medida suficiente. De manera correspondiente es necesaria una supervisión continua del aparato de limpieza de desplazamiento automático durante dicho desplazamiento.
Las imágenes creadas se analizan preferiblemente por medio de un software de evaluación, opcionalmente después del desplazamiento. Este análisis se realiza preferiblemente durante una fase de evaluación, en la que por medio del software de evaluación los datos recopilados se categorizan en diferentes tipos de suelo, por ejemplo, baldosas, laminado, parqué o suelo blando, que en cada caso exigen una limpieza diferente (por ejemplo, limpieza en húmedo intensa, limpieza en húmedo suave, sólo aspirar). De este modo a cada suelo o segmento de suelo se le asigna un tipo de suelo unívoco.
La categorización de los datos de sensor recopilados en diferentes tipos de suelo se realiza preferiblemente según características predeterminadas en fábrica. Como características puede utilizarse por ejemplo información de intensidad (por ejemplo, color, valores de gris, textura, patrón, brillo o contraste, características derivadas de información de profundidad (por ejemplo, cómo de liso es el suelo, estructura superficial del suelo o existencia de juntas) o combinaciones de los mismos.
La fase de evaluación se realiza después de la fase de aprendizaje o exploración (procedimiento fuera de línea) o en paralelo al mismo (procedimiento en línea). En el procedimiento en línea la clasificación del suelo se realiza preferiblemente sólo cuando se han recopilado todos los datos de todas las superficies de suelo en la habitación. Por el contrario, en el procedimiento fuera de línea se realiza una clasificación del suelo directamente durante la fase de aprendizaje o exploración.
En otra configuración preferida el resultado de la evaluación se le muestra al usuario en una pantalla o se le comunica mediante una salida de voz. De manera correspondiente, el usuario puede confirmar que la clasificación es correcta u, opcionalmente, realizar correcciones.
La visualización de los resultados y la interacción con el usuario pueden producirse mediante un terminal móvil, mediante un ordenador clásico o mediante una pantalla y elementos de mando, previstos directamente en el aparato de limpieza.
Preferiblemente para cada suelo detectado al usuario se le muestra el suelo preferiblemente en forma de foto (captura) o como zona marcada en un mapa del entorno, el tipo de suelo propuesto por el sistema, así como los parámetros de limpieza previstos para ello por el sistema. Partiendo de esta representación el usuario puede confirmar la clasificación o realizar cambios en la misma. De este modo se detectan y corrigen posibles clasificaciones incorrectas, con lo que se evita el riesgo de que se realice una limpieza incorrecta.
Así, la aplicación de una estrategia de desplazamiento en función de una evaluación realizada sólo se lleva a cabo después de que el usuario confirme el resultado de la evaluación que se le ha transmitido. La configuración generada en este sentido se almacena preferiblemente de manera permanente en el aparato de limpieza y puede utilizarse en la fase de limpieza. Por consiguiente, las etapas descritas anteriormente de fase de aprendizaje o exploración, fase de evaluación y confirmación por parte del usuario no tienen que realizarse antes de cada desplazamiento de limpieza.
Si, por el contrario, el aparato de limpieza de desplazamiento automático se transporta a otro entorno, entonces puede ser necesario o adecuado ampliar la configuración existente o crear una configuración nueva.
Durante la fase de limpieza el aparato de limpieza recorre sistemáticamente toda la superficie de suelo de una habitación o de varias habitaciones y a este respecto, la limpia de manera correspondiente a los parámetros de limpieza configurados en la etapa anterior. En este sentido la fase de limpieza puede realizarse inmediatamente después de las etapas anteriores. Sin embargo, también puede realizarse de forma independiente, porque la configuración creada en las etapas descritas anteriormente está almacenada de manera permanente en el aparato de limpieza. Como estrategia de limpieza se aplica preferiblemente la estrategia de desplazamiento descrita en el documento DE 102010000174 A1.
Para adaptar los parámetros de limpieza según la configuración almacenada en las etapas realizadas anteriormente son posibles diferentes enfoques.
Así, en primer lugar, se prefiere el ajuste de los parámetros de limpieza según la posición actual del aparato de limpieza en el espacio. Para ello, el aparato de limpieza de desplazamiento automático se localiza de manera continua con ayuda del mapa que conoce de su entorno, de modo que puede determinarse su posición. La adaptación de los parámetros de limpieza se realiza en este caso independientemente del sistema de sensores previsto y descrito para detectar y evaluar las superficies.
Alternativamente se realiza una adaptación de los parámetros de limpieza mediante una exploración continua de la superficie recorrida actualmente mediante el sistema de sensores y mediante una clasificación continua de los datos de sensor actuales. En este sentido los parámetros de limpieza se ajustan directamente mediante el tipo de suelo detectado actualmente. Un sistema de este tipo puede trabajar sin localización del aparato de limpieza en el entorno e independientemente de un mapa del entorno.
Se prefiere una combinación de los enfoques descritos anteriormente. Así, se prefiere que al realizar un desplazamiento de limpieza sobre una superficie, ya recorrida para el análisis y analizada, se creen y evalúen más imágenes. El aparato de limpieza se localiza en el mapa del entorno, en este sentido adopta la configuración almacenada para la posición y la verifica con los datos de sensor determinados actualmente a partir de las imágenes fotográficas. En caso de que las configuraciones almacenadas y las configuraciones detectadas actualmente no coincidan, se produce una reacción, por ejemplo, en forma de mensaje al usuario. Alternativamente o también en combinación, en tal caso pueden utilizarse parámetros de limpieza universales para esta zona de superficie (“limpieza cuidadosa”). Esta zona también puede dejarse sin limpiar.
En una configuración el sistema descrito, compuesto en particular por un sistema de cámaras y un ordenador en miniatura para la evaluación de los datos de sensor, está realizado como módulo de sensor, que además de en un aparato de limpieza de desplazamiento automático también puede utilizarse en accesorios de aspiradoras de suelos de uso doméstico o accesorios para aspiradoras de mano o aparatos de limpieza sobre el suelo.
Un sistema de este tipo puede utilizarse además para evitar errores del usuario por una limpieza inadecuada. Así, un sistema de este tipo, en caso de una limpieza incorrecta puede proporcionar al usuario por ejemplo una retroalimentación visual (por ejemplo, una luz roja), una retroalimentación óptica (por ejemplo, con una vibración en el mango) o alternativamente puede apagar el aparato de limpieza.
Además, un módulo de sensor de este tipo puede utilizarse para la adaptación automática de la potencia de aspiración de un aspirador clásico a la superficie a limpiar (por ejemplo, cortinas, tapicería, superficies de trabajo, etc.).
Las características descritas anteriormente pueden aplicarse además también en los denominados robots cortacésped, en particular para garantizar que el robot se mueva sólo sobre una superficie de césped. Mediante la evaluación de imágenes de la superficie de suelo recorrida se evita un desplazamiento del aparato a zonas adyacentes a la superficie de césped. Preferiblemente, en este caso, la evaluación de la imagen fotográfica se realiza según la identificación en el espacio de color y/o a través de la estructura. En este sentido, la identificación de superficies de césped mediante el espacio de color ha resultado ventajosa porque, en este caso, una zona particularmente característica se predetermina por el colorante (verde hoja). Por la estructura del césped también puede reconocerse un patrón claro, que preferiblemente se evalúa como información adicional a la información del espacio de color.
Con respecto a la creación de una lista positiva o negativa a realizar por el usuario en una forma de realización, en este sentido resulta demás ventajoso que en el caso de un robot cortacésped la imagen de la superficie de suelo “césped” ya se haya introducido en fábrica en una lista positiva.
A continuación, se explicará la invención mediante el dibujo adjunto que, sin embargo, sólo representa un ejemplo de realización. En el dibujo muestra:
la figura 1, un aparato de limpieza de suelos de desplazamiento automático en una representación en perspectiva, con una representación esquemática de diferentes superficies de suelo a recorrer;
la figura 2, la vista desde abajo del aparato de limpieza de suelos;
la figura 3, una representación esquemática con respecto a la creación de una imagen fotográfica de la superficie de suelo a recorrer, así como la evaluación de la imagen;
la figura 4, una representación correspondiente a la figura 3, la imagen y la evaluación de una superficie de suelo modificada con respecto a la figura 3;
la figura 5, en una representación vertical esquemática la zona de imagen del aparato de limpieza de suelos;
la figura 6, una imagen fotográfica a modo de ejemplo de una superficie de suelo con una zona central de reflexión detectada en el marco de la evaluación dentro de una superficie de reflexión;
la figura 7, una representación correspondiente a la figura 6, aunque relativa a una imagen de una superficie de suelo sin zona central de reflexión;
la figura 8, un diagrama de flujo relativo a la toma de decisiones preferiblemente con software para el ajuste de una estrategia de desplazamiento y/o de parámetros de limpieza;
la figura 9, el plano esquemático de un piso de varias habitaciones durante una fase de aprendizaje del aparato de limpieza de suelos para el análisis de las superficies de suelo;
la figura 10, una representación correspondiente a la figura 9, aunque relativa a la fase de limpieza.
En primer lugar, con respecto a la figura 1 se representa y describe un aparato de limpieza 1 en forma de aparato de limpieza de suelos de desplazamiento automático con un chasis, que en el lado inferior lleva unas ruedas de desplazamiento 3 dirigidas hacia el suelo 2 que va a limpiarse, de accionamiento electromotor, así como un cepillo 4 que sobresale del borde inferior de la base del chasis, también de accionamiento electromotor. El chasis está cubierto por una cubierta de aparato 5, presentando el aparato de limpieza 1 de la forma de realización representada una planta preferiblemente circular.
Además, preferiblemente, de manera adicional o alternativa al cepillo 4, el aparato de limpieza 1 presenta una abertura de boca de aspiración 6. En este caso, en el aparato de limpieza 1 está dispuesto además un motor de soplador de aspiración de funcionamiento electromotor.
El suministro eléctrico de los componentes eléctricos individuales del aparato de limpieza 1, como en particular el motor eléctrico de las ruedas de desplazamiento 3, el accionamiento eléctrico del cepillo 4, más preferiblemente el soplador de aspiración y además un sistema electrónico previsto adicionalmente en el aparato para el control del mismo se produce mediante un acumulador recargable, no representado.
El aparato de limpieza 1 dispone preferiblemente de una estrategia de desplazamiento que, por ejemplo, puede adaptarse al entorno detectado y/o a un grado de suciedad del suelo 2.
Existe la necesidad de adaptar esta estrategia de desplazamiento, además preferiblemente en combinación o también alternativamente los parámetros de limpieza, como por ejemplo la velocidad de rotación del cepillo 4 y/o la potencia de aspiración al tipo de recubrimiento de suelo.
Para ello, preferiblemente en el lado del fondo del chasis del aparato está previsto un dispositivo 7 en forma de cámara 8 electrónica para la creación de imágenes fotográficas de la superficie de suelo recorrida por el aparato de limpieza 1. Además de la cámara 8 electrónica un elemento luminoso 9 forma parte del dispositivo 7.
El elemento luminoso 9 emite preferiblemente una luz blanca definida, más preferiblemente es un LED blanco.
Como puede reconocerse en particular por la representación esquemática en la figura 5, la cámara 8 y el elemento luminoso 9 están orientados preferiblemente en un mismo ángulo o un ángulo comparable con respecto a una línea vertical dirigida sobre el suelo 2, con un ángulo de orientación alfa o beta preferido con respecto a la línea vertical de 30 a 60 grados.
La imagen fotográfica creada de la superficie de suelo se evalúa preferiblemente dentro del aparato de limpieza de suelos, más preferiblemente dentro de una unidad de evaluación 10 integrada con respecto a determinadas características. En este sentido, en particular están disponibles procedimientos y algoritmos del procesamiento digital de imágenes para la extracción de características a partir de las imágenes individuales. En este sentido se consideran, en particular, el brillo, el color y la estructura de la imagen fotográfica. Las imágenes analizadas y evaluadas se comparan preferiblemente con las características de una base de datos más preferiblemente depositada (véanse las representaciones esquemáticas en las figuras 3 y 4). En función del patrón de suelo evaluado y detectado se lleva a cabo una estrategia de desplazamiento determinada (por ejemplo, abandonar el recubrimiento de suelo actual) y/o los parámetros de limpieza predeterminados se adaptan al recubrimiento de suelo reconocido.
En una configuración preferida la identificación de, por ejemplo, superficies selladas (por ejemplo suelos de baldosas) se realiza observando el brillo. Las superficies de suelo, que están selladas, es decir, que son en su mayor parte impermeables y lisas, presentan un alto brillo, es decir, un alto grado de reflexión. También en la imagen FA preferiblemente digital, el brillo puede reconocerse como indicador para una superficie cerrada. En la figura 6 se representa una imagen fotográfica FA de una zona de suelo de baldosas o madera. Dentro de la superficie R iluminada representada en forma de línea de rayas se detecta una zona central K más clara (blanca) representada en la figura con una línea continua. Esta zona central K se detecta preferiblemente mediante algoritmos de reconocimiento de patrones.
La figura 7 muestra una imagen fotográfica FA de un suelo de alfombra. También éste presenta en primer lugar una superficie R iluminada. Sin embargo, como las fibras de la alfombra dispersan mucho la luz, lo que lleva a una luz difusa, en este caso no puede determinarse ninguna zona central K.
Los suelos de madera o suelos recubiertos de madera se identifican preferiblemente en el espacio de color. Los algoritmos conocidos de reconocimiento de gestos identifican por ejemplo la cara y las manos de una persona mediante la combinación de píxeles, que ocupan un área en el espacio de color típico de la piel humana. De manera comparable puede identificarse por ejemplo la madera de manera unívoca, siempre que las zonas correspondientes en el espacio de color se hayan determinado mediante métodos estadísticos.
La identificación de suelos de alfombra se realiza preferiblemente mediante la estructura de fibras. Para una alfombra es característico que exista una estructura de fibras. Mientras que esta estructura es difícil de reconocer en la imagen fotográfica del terciopelo, puede reconocerse un patrón claro en una alfombra que en particular presenta hilos de pelo libre.
En una configuración preferida los métodos de identificación descritos anteriormente se combinan entre sí para, de este modo, determinar el recubrimiento de suelo de manera unívoca.
Preferiblemente el aparato de limpieza 1 durante el desplazamiento automático y la limpieza del suelo 2 en sí misma determina el recubrimiento de suelo y reacciona de forma independiente basándose en parámetros predeterminados. Más particularmente esto es adecuado en aparatos de limpieza de suelos que son apropiados para limpiar el suelo 2 también en húmedo en caso necesario. Si, por ejemplo, se reconoce un suelo de alfombra, entonces un denominado robot mopa evitará preferiblemente esta superficie o al menos interrumpirá la aplicación de humedad.
La figura 8 muestra un diagrama de flujo de decisión para un aparato de limpieza 1 que toma decisiones de forma independiente. Partiendo del punto A, en primer lugar, se determina si puede reconocerse una zona central K blanca en la superficie R iluminada, correspondiente a un reflejo del elemento luminoso 9. En este caso, se deduce que se trata de una superficie dura y en el punto B a través del color en la imagen fotográfica se determina si en este sentido se trata de un tono de madera. Si se determina un tono de madera, entonces, en particular, se trata de un suelo de madera sellado o, por ejemplo, de un laminado (punto C), lo que en una configuración preferida con respecto a los parámetros de limpieza a ajustar lleva a que se ajuste una menor potencia de cepillo, es decir, una menor velocidad de rotación del cepillo y a que sólo se aplique poca humedad, siempre que esté previsto un dispositivo de aplicación de líquido.
Cuando no puede determinarse un tono de madera, entonces, por ejemplo, el suelo puede ser de linóleo o PVC, alternativamente baldosas, granito o gres sellado (punto D). También en este caso, preferiblemente se selecciona una velocidad de rotación del cepillo relativamente baja de forma automática. La aplicación de humedad es en este caso normal.
Si en el punto A no se ha determinado ninguna zona central K (punto E), entonces esto lleva en primer lugar a una interrupción de la aplicación de líquido, siempre que exista un dispositivo correspondiente. Además, esto también lleva en primer lugar a un análisis, para saber si en la imagen puede determinarse un tono de madera. En caso de existir tal tono de madera, entonces, preferiblemente se trata de un suelo de madera de poros abiertos y así de reflexión difusa (punto F), tras lo cual preferiblemente de forma automática se ajusta la potencia de cepillo de modo que sea reducida.
En caso de que no se haya determinado ningún tono de madera, en un punto G siguiente se comprueba la imagen fotográfica para saber si puede reconocerse una estructura de fibras. Si se determinan fibras en la imagen (punto H), entonces preferiblemente se trata de una alfombra con fibras largas, con la consecuencia de que preferiblemente se desconecta el cepillo 4. Preferiblemente un suelo de alfombra de este tipo sólo se aspira. Si no pueden determinarse fibras en la imagen (punto J), entonces preferiblemente se trata de una alfombra de terciopelo, que debe limpiarse con una mayor potencia de cepillo.
La figura 9 muestra un plano esquemático a modo de ejemplo de un piso de varias habitaciones. Las superficies de suelo de las habitaciones individuales están configuradas de manera diferente, en particular mediante la configuración de un suelo de parqué Pa, suelos de baldosas Fl, suelos laminados La, así como de un suelo blando We. Además, en una habitación que presenta un suelo laminado La está colocada una alfombrilla, representando de manera correspondiente un suelo blando We.
Durante un desplazamiento de aprendizaje o exploración del aparato de limpieza 1 (compárese la línea L curvada en la figura 9), mediante las imágenes de cámara y la evaluación posterior se recopilan datos que se evalúan a continuación o al mismo tiempo. Para la recopilación de datos se recorren todas las superficies de suelo o tipos de suelo existentes. Se representa la trayectoria de una exploración controlada por el usuario, en la que el aparato de limpieza 1 lo controla el usuario por ejemplo por medio de un mando a distancia.
Los datos de suelo determinados se depositan en una memoria preferiblemente no volátil del aparato de limpieza 1, más preferiblemente en combinación con los datos del entorno de un mapa del entorno depositando adicionalmente de los espacios.
Un desplazamiento de limpieza del aparato de limpieza 1 representado en la figura 10 se realiza preferiblemente de forma automática utilizando un mapa del entorno, utilizándose más preferiblemente una estrategia de desplazamiento predeterminada.
En la figura 10 se representa un desplazamiento de limpieza a modo de ejemplo. Durante el desplazamiento de limpieza se adaptan los diferentes parámetros de limpieza a los datos de suelo determinados y almacenados.
Así, con una configuración correspondiente del aparato de limpieza 1, en los suelos de baldosas Fl se produce una limpieza intensa en húmedo (representada por la línea de rayas), en los suelos laminados La una limpieza ligera en húmedo con una menor cantidad de líquido por m2 con respecto a los suelos de baldosas (representada por la línea de puntos). Los suelos de parqué Pa así como los suelos blandos We preferiblemente sólo se aspiran, no se limpian (representado por la línea continua).
Más preferiblemente durante la realización de un desplazamiento de limpieza sobre una superficie, que ya se ha recorrido para el análisis y se ha analizado, se crean y evalúan más imágenes FA. En las figuras 9 y 10 un suelo laminado La está cubierto parcialmente con un suelo blando We en forma de alfombrilla colocada de manera aleatoria. En el área de esta zona parcial de suelo sigue una limpieza preferida de manera correspondiente, en este caso, como representa la línea continua en la zona del suelo blando We, según sólo una aspiración.
En el caso de un análisis continuo del suelo o de la superficie, incluso durante el desplazamiento de limpieza, se detecta un desplazamiento de una alfombrilla de este tipo a modo de ejemplo a otra posición con respecto a la superficie laminada, lo que da lugar a una reacción del aparato de limpieza 1. En caso de que se detecte un cambio en relación con los valores almacenados, éste reacciona, por ejemplo, con una limpieza suave, por ejemplo con el cepillo desactivado así como con la limpieza en húmedo desactivada, esto además, por ejemplo, con una baja potencia de aspiración. Alternativamente, también puede pasarse por encima de esta zona sin limpiarla y puede enviarse el correspondiente mensaje al usuario. A este respecto, también es posible que la configuración detectada actualmente se compare con una configuración almacenada en el entorno inmediato de la posición momentánea del aparato de limpieza 1. Si estas configuraciones coinciden, en una realización se aplican los parámetros de limpieza pertinentes a la superficie detectada actualmente.
Lista de símbolos de referencia
1 aparato de limpieza FA imagen
2 suelo Fl suelo de baldosas
3 rueda de desplazamiento La suelo laminado
4 cepillo Pa suelo de parqué
5 cubierta de aparato We suelo blando
6 abertura de boca de aspiración
7 dispositivo a ángulo
8 cámara b ángulo
9 elemento luminoso
10 unidad de evaluación
A punto
B punto
C punto
D punto
E punto
F punto
G punto
H punto
I punto
J punto
K zona central
L línea
R superficie
Claims (13)
1. Aparato de limpieza (1) o aparato de cuidado de suelos o de tratamiento de suelos desplazable, como por ejemplo aparato de limpieza de suelos de desplazamiento automático o un aparato de limpieza (1) guiado por el usuario, configurado con un dispositivo (7) para la creación de imágenes fotográficas de una superficie a recorrer, caracterizado por que el aparato de limpieza (1) presenta una unidad de evaluación (10), que está configurada para evaluar una imagen (FA) con respecto al tipo de recubrimiento de suelo, y llevar a cabo una estrategia de desplazamiento y un ajuste de parámetros de limpieza, concretamente la distancia respecto al suelo y/o el tamaño de aberturas de aire secundario y/o la velocidad de rotación de los cepillos, en función del recubrimiento de suelo reconocido, estando configurada la unidad de evaluación (10) para evaluar la imagen fotográfica (FA) con respecto a un grado de reflexión del recubrimiento de suelo y/o evaluar la imagen fotográfica (FA) con respecto a patrones o vetas reconocidos en la imagen en un espacio de color mediante métodos estadísticos.
2. Aparato de limpieza (1) o aparato de cuidado de suelos o de tratamiento de suelos según la reivindicación 1, caracterizado por un elemento luminoso (9) previsto en el aparato de limpieza (1) para iluminar la superficie (R) fotografiada.
3. Aparato de limpieza (1) o aparato de cuidado de suelos o de tratamiento de suelos según la reivindicación 2, caracterizado por que el elemento luminoso (9) emita una luz blanca definida.
4. Aparato de limpieza (1) o aparato de cuidado de suelos o de tratamiento de suelos según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la imagen (FA) es una imagen en color y puede evaluarse con respecto al color.
5. Aparato de limpieza (1) o aparato de cuidado de suelos o de tratamiento de suelos según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la unidad de evaluación (10) está configurada para evaluar la imagen (FA) con respecto a las zonas sobreexpuestas (zonas blancas).
6. Aparato de limpieza (1) o aparato de cuidado de suelos o de tratamiento de suelos según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que una imagen (FA) de un recubrimiento de suelo puede definirse por el usuario como que debe recorrerse o que no debe recorrerse.
7. Procedimiento para hacer funcionar un aparato de limpieza (1) desplazable, por ejemplo un aparato de limpieza de suelos de desplazamiento automático o un aparato de limpieza de suelos guiado por el usuario, o un aparato de cuidado de suelos o de tratamiento de suelos, creando un dispositivo (7) para la creación de imágenes fotográficas (FA) una imagen (FA) de una superficie a recorrer, caracterizado por que se evalúan las imágenes (FA) obtenidas con respecto al tipo de recubrimiento de suelos y se lleva a cabo una estrategia de desplazamiento y un ajuste de parámetros de limpieza, concretamente la distancia respecto al suelo y/o el tamaño de aberturas de aire secundario y/o la velocidad de rotación de los cepillos, en función del recubrimiento de suelo reconocido, evaluándose la imagen fotográfica (FA) con respecto a un grado de reflexión del recubrimiento de suelo y/o evaluándose la imagen fotográfica (FA) con respecto a patrones o vetas reconocidos en la imagen (FA) en un espacio de color mediante métodos estadísticos.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado por que antes de llevar a cabo una estrategia de desplazamiento o similar en función de una evaluación de las imágenes (FA) se realiza un desplazamiento sobre la superficie a limpiar creando las imágenes (FA), donde no se lleva a cabo ninguna reacción inmediata a las formaciones superficiales detectadas de manera diferente.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado por que el desplazamiento se lleva a cabo de forma automática o guiado por el usuario.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado por que las imágenes (FA) creadas se analizan por medio de un software de evaluación, opcionalmente después del desplazamiento.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado por que el resultado de la evaluación se le muestra al usuario en una pantalla o se le comunica mediante una salida de voz.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado por que la aplicación de una estrategia de desplazamiento en función de una evaluación realizada sólo se lleva a cabo después de que el usuario confirme el resultado de la evaluación que se le ha transmitido.
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 12, caracterizado por que al realizar un desplazamiento de limpieza sobre una superficie, que ya se ha recorrido para el análisis y se ha analizado, se crean y evalúan más imágenes (FA).
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