TW201919528A - 自行移動式清潔設備之操作方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種操作在環境內自行移動的清潔設備(1)的方法，其中，清潔設備(1)適於實施對環境之經定義而在空間上被界定的表面分區(2)的清潔。為了根據所測得的污染而將清潔工作最佳化，本發明提出：清潔設備(1)之偵測裝置(3)在表面分區(2)之清潔期間測量出表面分區(2)之污染度，其中，將其污染度與經定義的參考污染度進行比較，且其中，在表面分區(2)之內判斷出其污染度高於參考污染度的情況下，透過添加經定義而與表面分區(2)相鄰接的附加分區(4)，以將表面分區(2)自動地增大。

Description

自行移動式清潔設備之操作方法
本發明係有關於一種操作在環境內自行移動的清潔設備的方法，其中，其清潔設備係實施對環境之經定義而在空間上被界定的表面分區的清潔。
本發明還涉及一種在環境內自行移動的清潔設備，適於實施對環境之經定義而在空間上被界定的表面分區的清潔。
先前技術中已揭示過前述類型的清潔設備及其操作方法。
清潔設備例如可為能夠自行實施抽吸任務及/或擦拭任務的行動式機器人。
公開案DE 10 2011 000 536 A1以及DE 10 2008 014 912 A1例如揭示過與用於清潔地板之自行移動式抽吸及/或清潔機器人有關聯的方法。此等機器人配備有距離感測器，能夠測量出對諸如傢俱或房間分界之類的障礙物的距離。根據所測得的距離資料以創建環境地圖，據此能夠規劃避免與障礙物碰撞的移動路線。距離感測器較佳地例如係藉由光及/或超音波以非接觸地工作。此外已為吾人所知的是，為機器人配設用於全方位距離測量的手段，例如，光學三角測量系統，其係佈置在圍繞著豎軸旋轉的平台或諸如 此類上。藉由機器人之計算裝置，將所檢測的距離資料製作成環境地圖並儲存，使其在工作運行中可以利用此環境地圖以進行定向。
在先前技術中還揭示過對清潔設備之工作進行自動控制，其具體方式例如為使清潔設備駛過預先規劃的移動路線，或者，在經定義而在空間上被界定的表面分區上實施定點清潔，而以較標準模式有所增強的清潔效率實施其定點清潔。在定點清潔模式期間，機器人對環境之例如2乘2米的較小表面分區進行充分清潔。在這個表面分區之內，機器人例如係沿著筆直、平行的線以移動。在機器人駛過其在定點內之預定義的軌跡之後，機器人返回出發點。
上述方案之缺點在於：在進行對在空間上被界定的表面分區的清潔時，未將此表面分區之污染度納入考量。
以前述先前技術為基礎，本發明之目的在於：根據表面分區之污染以調整清潔設備之清潔工作。
本發明用以達成上述目的之解決方案為：清潔設備之偵測裝置在表面分區之清潔期間測量出表面分區之污染度，其中，將其污染度與經定義的參考污染度進行比較，且其中，在表面分區之內判斷出其污染度高於該參考污染度的情況下，透過添加經定義而與表面區域相鄰接的附加分區，以將表面分區自動地增大。
根據本發明，在特定前提條件下，根據所測定的表面分區之污染度，將清潔設備所處理的表面分區增大。改變表面分區之界定，其具體方式為：將經定義的附加分區添加至表面分區之目前的表面。可就尺寸、形狀及/或位置以定義其附加分區。
特別是，可定義根據所偵測的污染度以擴展表面分區時的靈敏度，使得，在例如僅有輕微污染的情況下，以與污染度相對較高時不同的方式調整其表面分區。例如，藉由粉塵感測器以測定表面分區之污染度。參考污染度可由使用者手動地定義，亦或自較早以前的清潔週期之污染度推導出來。此外，參考污染度能以位置相關的方式儲存在針對清潔設備之環境地圖中，使得環境之不同的表面分區(例如，住宅之不同的房間)與不同的參考污染度相對應。在將當前所偵測的表面分區之污染度與經定義的參考污染度進行比較的過程中，例如決定了是否結束對表面分區的清潔，或者是否透過添加附加分區以將表面分區增大。隨後，可將有關以此方式進行過清潔的表面分區的資訊，儲存在針對清潔設備之未來的清潔週期的環境地圖中。此外，使用者可在清潔週期結束後執行數個不同的動作，例如，決定是否需要對先前清潔過的包含附加分區在內的表面分區進行重新清潔。此外，使用者可透過安裝在外部的終端設備上的應用程式以保存有關於完成的清潔週期的資訊，例如，有關於以下內容的資訊：增補的附加分區是否過大或過小，清潔品質是否符合使用者之期望，或諸如此類。透過此操作例如亦能實現清潔設備之學習特性。
本發明還提出：在經定義而在空間上被界定的表面分區之內，以較清潔設備之標準模式有所增強的清潔效率實施定點清潔模式。根據此技術方案，在清潔設備之定點清潔模式期間決定是否為其表面分區增補附加分區，而諸附加分區亦經受依照定點清潔模式之設置而實施的清潔。在定點清潔模式中，例如可首先將清潔設備放置在待清潔表面分區之周邊線上。自該處出發，清潔設備例 如沿著筆直的、平行的線以穿過表面分區運動，並對之進行清潔。其表面分區例如可具有2乘2米的表面。在定點清潔期間，藉由偵測裝置以測量表面分區之污染度，並與所定義的參考污染度進行比較。在所偵測的污染大於參考污染的情況下，為表面分區增添附加分區。否則便結束定點清潔，或者至少侷限於目前的表面分區之表面。
本發明還提出：清潔設備在表面分區之內及/或在附加分區之內，係沿著迂迴形的運動軌跡或沿著諸多相互平行的運動軌跡而移動。因此，並非按照隨機的圖案以駛過表面分區，而是沿著可具有規則或不規則的圖案而經定義的移動路線以駛過。尤佳係沿著平行的運動軌跡或者沿著迂迴形的運動軌跡以實施運動。在將附加分區添加至表面分區的情況下，將清潔機器人之運動軌跡相應地延長進入附加分區，其中，其運動圖案較佳地基本上保持不變。
本發明特別是提出：沿著界定表面分區的周邊軌跡以偵測其污染度。其偵測裝置原則上能夠偵測表面分區之任意點上之污染，但，為了評估表面分區之所需的增大，特別是建議：視情況僅評估表面分區之外部的周邊軌跡之污染。為此，清潔設備可相應針對性地駛過界定出表面分區的周邊軌跡，並沿著該周邊軌跡以測量污染。作為替代方案，清潔設備可沿著迂迴形的運動軌跡或相互平行的運動軌跡，以穿過其表面分區而運動，並在運動軌跡與周邊軌跡的交錯處測量污染度。不論偵測裝置是僅在界定出表面分區的周邊軌跡之區域內偵測污染，還是亦在表面分區之內集中式地偵測，較佳係僅將外部的周邊軌跡上之污染度與參考污染度進行比較，以決定是否透過添加附加分區而將表面分區增大。
本發明還提出：以超出於界定表面分區的周邊軌跡的方式，至少在周邊軌跡區段之區域內為表面分區擴展附加分區。本發明特別是提出：在污染度高於所定義的參考污染度的周邊軌跡區段之區域內將其表面分區予以擴展。此技術方案係將在表面分區之哪一側上超出污染限值納入考量，從而僅在超出限值的位置上將表面分區予以擴展。在表面分區例如為具有四個筆直的周邊軌跡區段的矩形表面分區的情況下，例如可以在諸矩形側邊中之一者上將表面分區予以擴展，使得對應的周邊軌跡區段發生移動，進而實現表面分區之一側的增大。藉此，較佳係朝污物堆積程度較高的方向將表面分區予以擴展，這對於清潔效率而言特別有利。
在此實施方案之範圍內，本發明還提出：在清潔設備穿過經增大的表面分區而移動的過程中，避免清潔設備多次駛過特定的位置。例如可透過以下方式避免這一點：在相對立的諸周邊軌跡區段上進行表面擴展的情況下，清潔設備首先對經添加的附加分區中之一個進行清潔，並且視情況將此附加分區逐步徑向地向外擴展，隨後方移入相對立的附加分區，以在該處進行清潔。如此便將在表面分區或附加分區內多次駛過的位置之比例儘可能減小。總體而言，透過在現有的周邊軌跡區段中之僅一部分上將表面分區予以擴展，能夠實現表面分區之不均勻的擴展，故而，表面分區之形狀在清潔過程中視情況亦可不對稱地改變。
本發明還提出：對於界定表面分區的周邊軌跡，係呈螺旋狀地及/或透過增補一或多個矩形的附加分區以將表面分區予以擴展。在沿著周邊軌跡以將表面分區螺旋狀擴展的過程中，為表面分區之原始的表面整周地且連續地增補具有經定義的寬度的附 加分區。其中，在清潔設備沿著周邊軌跡以移行期間，較佳係持續地將所偵測的污物量與限值進行比較。透過表面分區之螺旋狀擴展，實現了在所有方向上對表面分區之實質上均勻的擴展。但，表面分區或經添加的附加分區之周邊軌跡毋需彎曲地延伸(例如沿著圓形)，而是例如亦可呈方形、三角形或其他形狀。就本發明還提出的為表面分區增補一或多個矩形的附加分區的方案而言，例如可透過在一或多側上添加矩形的附加分區，以將矩形的表面分區予以擴展。如此亦能實現表面分區之不對稱的擴展。
根據一種特別簡單的技術方案，為表面分區擴展邊框狀的附加分區。在此技術方案中，將表面分區沿著其整個周邊予以擴展。就方形的表面分區而言，這意味著，為方形之所有的側邊擴展具有相同或不同寬度的附加分區。如此便再次產生方形的表面分區。在表面分區呈圓形的情況下，其邊框狀的附加分區為具有經定義的寬度的圓環，該圓環在所有可能的徑向上將表面分區之半徑予以擴展。
本發明提出：一直為表面分區增補一或多個附加分區，直至所偵測到的污染低於所定義的參考污染。因此，持續地為表面分區擴展一或多個附加分區，直至符合終止標準。該終止標準在此包含：偵測裝置所測得的污染低於所定義的參考污染。根據清潔設備之控制裝置所實施的演算法，決定是否因污染度過低而結束清潔。
本發明還提出：根據表面分區之污染度以調整附加分區之尺寸及/或形狀。如此，便能確定根據所偵測的污染度以將表面分區予以擴展時的靈敏程度。特別是，能夠實現附加分區之尺寸之 不同的類別，其在僅輕微污染的情況下具有比污染較為嚴重時為小的尺寸。
除了前述操作在環境內自行移動的清潔設備的方法以外，本發明還提出一種在環境內自行移動的清潔設備，其係適於實施對環境之經定義而在空間上被界定的表面分區的清潔，其中，此清潔設備具有控制裝置，而該控制裝置係適於控制此清潔設備實施前述方法。
因此，根據本發明，控制裝置適於在表面分區之清潔期間測量其表面分區之污染度，將所測得的污染度與所定義的參考污染度進行比較，並且，在判斷出其污染度高於參考污染度的情況下，透過添加定義的附加分區以將表面分區自動地增大。本發明之清潔設備之優點及其他特徵參閱前文就方法所作的描述。
控制裝置特別是可控制清潔設備及偵測裝置，從而沿著界定表面分區的周邊軌跡以偵測污染。
此外，控制裝置能夠以超出於界定表面分區的周邊軌跡的方式，至少在周邊軌跡區段之區域內，特別是在污染高於所定義的參考污染的周邊軌跡區段之區域內，為表面分區擴展附加分區。但，控制裝置亦可適於螺旋狀地及/或透過增補一或多個矩形的附加分區及/或透過添加邊框狀的附加分區而將表面分區予以擴展。
此外，控制裝置可與包含檔案的儲存裝置相對配，該檔案包含參考污染度以及對應的附加分區之尺寸、形狀及/或位置。所偵測的特定的污染度特別是可例如以表格形式而與附加分區之特定的尺寸及/或形狀及/或位置相對配。可供控制裝置存取的檔案或是可現地(local)儲存在清潔設備內，或是可儲存在外部的終端設 備、外部的伺服器抑或網頁伺服器(雲端)上。
1‧‧‧清潔設備
2‧‧‧表面分區
3‧‧‧偵測裝置
4‧‧‧附加分區
5‧‧‧運動軌跡
6‧‧‧周邊軌跡
7‧‧‧周邊軌跡區段
8‧‧‧周邊軌跡區段
9‧‧‧周邊軌跡區段
10‧‧‧周邊軌跡區段
11‧‧‧控制裝置
12‧‧‧輪子
13‧‧‧清潔元件
14‧‧‧電動馬達
15‧‧‧測距裝置
16‧‧‧環境地圖
17‧‧‧(外部)終端設備
18‧‧‧顯示器
圖1為清潔設備之透視立體圖。
圖2為示出在依照第一實施方式以添加附加分區之前及之後的位於表面分區中之清潔設備之示意圖。
圖3為示出在依照第二實施方式以添加附加分區之前及之後的位於表面分區中之清潔設備之示意圖。
圖4為示出經不對稱擴展的表面分區之示意圖。
圖5為示出清潔設備之環境地圖連同儲存在其中的表面分區之示意圖。
圖6為用於與清潔設備進行交互作用的外部的終端設備之示意圖。
下面結合實施例對本發明進行詳細說明。圖1示出清潔設備1，在此係構建為吸塵機器人。清潔設備1具有由電動馬達14所驅動的輪子12，清潔設備1能夠藉由該等輪子以在環境內移動。清潔設備1還具有清潔元件13，在此即為側向地伸出清潔設備1之殼體的側刷以及能夠圍繞著旋轉軸而旋轉的刷毛輥。在此處示出之清潔設備1之常規的工作位置中，其刷毛輥係相對於其縱向延伸而水平地定向，即，實質上平行於待清潔表面。清潔元件13係用於將污物自待清潔表面分離。清潔設備1還在清潔元件13之區域內具有未詳細繪示的吸嘴開口，用於藉由馬達風扇單元以將帶有待吸物的空氣吸入清潔設備1。為了對各電子組件進行供電，清潔設備1具有未繪示的可再充電的蓄電池。
清潔設備1還具有測距裝置15，在此例如包含三角測量裝置。測距裝置15係佈置在清潔設備1之殼體內，並且詳細言之具有雷射二極體，其發射的光束被偏轉裝置自該殼體導出，並且能夠圍繞著在清潔設備1之所示定向下呈豎直的旋轉軸而旋轉，特別是以360度的測量角度旋轉。如此，便能實現圍繞著清潔設備1的全方位距離測量。測距裝置15在清潔設備1之環境內測量出與諸如傢俱之類的障礙物的距離。
清潔設備1還具有偵測裝置3，在此即為沿著清潔設備1之移行方向佈置在前方的粉塵感測器，其能夠偵測當前被清潔設備1駛過的表面分區2之污染。該粉塵感測器在此例如包含影像擷取裝置，特別是攝影機，其拍攝了表面分區2之影像，並將此等影像與參考污染之影像進行比較。清潔設備1具有控制裝置11，適於將偵測裝置3所拍攝的污染與參考污染進行比較。為此，控制裝置11能夠存取內部的或外部的儲存裝置(未繪示)，而在該儲存裝置中儲存了有關於參考污染的資訊。
為了清潔一或多個表面分區2，清潔設備1執行在環境內的運動軌跡5。例如，可藉由環境地圖16(參閱圖5及圖6)以規劃此運動軌跡5，該環境地圖係由清潔設備1預先創建。此外，運動軌跡5例如亦可成為清潔設備1在定點清潔模式期間之移動路線，在該定點清潔模式下，清潔設備1係以較標準模式有所增強的清潔效率對經界定的表面分區2進行清潔。在清潔模式下，清潔設備1例如係沿著數個相互平行的軌跡以駛過表面分區2並消除污染。
以清潔設備1在此種定點清潔模式下的工作為基 礎，現在對圖2及圖4進行詳細說明。當然，清潔設備1亦可類似地基於標準模式而工作。
定點清潔首先在表面分區2之內開始，該表面分區具有預先定義的針對定點清潔的標準尺寸，在此例如是尺寸為2乘2米的矩形表面。構建為表面分區2之周邊線的周邊軌跡6界定出其定點區域，並且具有四個互成90°角度的周邊軌跡區段7、8、9、10。清潔設備1首先以常規的方式沿著平行的軌跡以執行對表面分區2的清潔(圖中未繪示)。在此情形下，偵測裝置3偵測出表面分區2之污染。隨後，清潔設備1沿著運動軌跡5駛過一距離段，該距離段係沿著表面分區2之周邊軌跡6以延伸。在此，運動軌跡5例如係定向成使得清潔設備1在沿著運動軌跡5運動期間尚且完全處於周邊軌跡6之內，但最大程度地貼近於周邊軌跡6以移行。在移動期間，偵測裝置3再次偵測表面分區2之污染，該污染隨後被用於評估表面分區2之所需的增大。視情況亦可將先前偵測的整個表面分區2之污染納入考量，但並非一定需要採用此方案。根據沿著運動軌跡5而偵測的污染，藉由清潔設備1之控制裝置11以測定表面分區2之污染度，並與一或多個經定義的參考污染度進行比較，而諸參考污染度係儲存在可供控制裝置11存取的資料儲存器中。在所測定的污染度高於所定義的參考污染度的情況下，沿著整個周邊軌跡6，即，在所有的周邊軌跡區段7、8、9、10之區域內，為表面分區2增補附加分區4，從而產生圖2於右半部份示出的經增大的表面分區2。可根據污染之程度以調整附加分區4之尺寸，使得，與輕微的污染相比，在污染較為嚴重的情況下增補較寬的附加分區4。清潔設備1亦在表面分區2之所添加的附加分區4內執行 定點清潔，該定點清潔亦可在駛過平行的軌跡的情況下實施。在附加分區4之內實施清潔期間，藉由偵測裝置3以重新偵測污染，並與一或多個經定義的參考污染進行比較。若再次超出參考污染度，則重新為表面分區2擴展附加分區4。如此頻繁地重複此操作，直至所測定的污染度低於相關的參考污染度為止。
圖3示出一種經變化的方法版本，其中，將在表面分區2之哪個周邊軌跡區段7、8、9、10上超出參考污染度納入考量，從而僅在相應的周邊軌跡區段7、8、9、10上為原始的表面分區2增補附加分區4，而這些周邊軌跡區段與參考污染相比係具有較高的污物量。圖中涉及了周邊軌跡區段7、8和9。如此，便僅會朝污物堆積加劇的方向將表面分區2擴展，使得，特別是在定點清潔過程中，能夠特別高效地實施對表面分區2的清潔。
圖4示出另一方法版本，其可防止多次駛過表面分區2之區域或至少減少此狀況。在此技術方案中，在相對立的周邊軌跡區段7、9之區域內存在較高程度污染的情況下，首先沿一個方向將表面分區2擴展，直至在該處偵測的污染低於參考污染。在附圖中，此即為周邊軌跡區段7旁的區域。如前文所述，在該處為表面分區2擴展了一或多個附加分區4，在此則為兩個附加分區4，直至低於所定義的污染限值。清潔設備1隨後接近其相對立的周邊區段9，並在該處移入增補的附加分區4，對此附加分區進行清潔，並視情況在周邊軌跡區段9旁的另一個附加分區4中繼續執行清潔，直至在該處測定的污染度低於所定義的參考污染度。
原則上能以不同方式增大表面分區2，例如，透過如圖2所示之邊框狀的附加分區4、透過如圖3所示僅在特定的周邊 軌跡區段7、8、9、10上為表面分區2擴展附加分區4、抑或透過根據清潔設備1之沿著平行於表面分區2之周邊軌跡6的運動軌跡5的移行方向以將表面分區2螺旋狀擴展而實現，其中，在表面分區2之周邊軌跡6上沿著運動方向相繼增補若干附加分區4。如此，便可既沿周向亦沿徑向以實現表面分區2之渦卷狀的延伸及擴展。
圖5示出了清潔設備1所創建的環境地圖16，在該環境地圖中儲存有需要實施定點清潔的表面分區2。圖中示出了具有在此例如為2乘2米的標準尺寸的表面分區2。
如圖6所示，使用者可藉由外部的終端設備17以存取清潔設備1之環境地圖16。在外部的終端設備17(在此為平板電腦)上安裝有應用程式，其係在外部的終端設備17之顯示器18上顯示出環境地圖16。藉由在顯示器18(在此係構建為觸控螢幕)上進行輸入，使用者能夠例如在定點清潔結束後將反饋傳輸至清潔設備1。使用者例如可以選擇需要重新清潔的表面分區2。此外，使用者可以輸入有關於實施過的清潔的資訊，例如，有關於清潔設備1所自動調整的表面分區2是否過大或過小的資訊。此外，還可對清潔品質進行評估。

Claims (10)

  1. 一種操作在環境內自行移動的清潔設備的方法，其中，該清潔設備(1)實施對環境之經定義而在空間上被界定的一表面分區(2)的清潔，其特徵在於：該清潔設備(1)之一偵測裝置(3)在該表面分區(2)之清潔期間測量出該表面分區(2)之污染度，其中，將其污染度與經定義的參考污染度進行比較，且其中，在該表面分區(2)之內判斷出其污染度高於該參考污染度的情況下，透過添加經定義而與該表面分區(2)相鄰接的一附加分區(4)，以將該表面分區(2)自動地增大。
  2. 如請求項1之方法，其中，在經定義而在空間上被界定的該表面分區(2)之內，以較該清潔設備(1)之標準模式有所增強的清潔效率實施一定點清潔模式。
  3. 如請求項1或2之方法，其中，該清潔設備(1)在該表面分區(2)之內及/或在該附加分區(4)之內，係沿著一迂迴形的運動軌跡(5)或沿著諸多相互平行的運動軌跡(5)而移動。
  4. 如請求項1至3中任一項之方法，其中，沿著界定該表面分區(2)的一周邊軌跡(6)以偵測其污染度。
  5. 如請求項1至4中任一項之方法，其中，以超出於界定該表面分區(2)的一周邊軌跡(6)的方式，至少在一周邊軌跡區段(7、8、9、10)之區域內，特別是在污染度高於所定義的參考污染度的一周邊軌跡區段(7、8、9、10)之區域內，為該表面分區(2)擴展一附加分區(4)。
  6. 如請求項1至5中任一項之方法，其中，對於界定該表面分區的一周邊軌跡(6)，係呈螺旋狀地及/或透過增補一或多個矩形的附 加分區(4)以將該表面分區(2)予以擴展。
  7. 如請求項1至6中任一項之方法，其中，為該表面分區(2)擴展一邊框狀的附加分區(4)。
  8. 如請求項1至7中任一項之方法，其中，一直為該表面分區(2)增補一或多個附加分區(4)，直至所偵測到的污染低於所定義的參考污染。
  9. 如請求項1至8中任一項之方法，其中，根據該表面分區(2)之污染度以調整一附加分區(4)之尺寸及/或形狀。
  10. 一種在環境內自行移動的清潔設備，其係適於實施對環境之經定義而在空間被界定的一表面分區(2)的清潔，其特徵在於：設有一控制裝置(11)，而該控制裝置係適於控制此清潔設備(1)實施請求項1至9中任一項之方法。
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