TW202015608A - 在環境內自行移動之地板處理設備 - Google Patents

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湯瑪斯 比寧
班傑明 佛列佐克
羅伯特 弗里林豪斯
馬丁 赫爾米克
洛倫茨 希倫
克里斯帝安 霍爾茲
格哈德 伊森伯格
安德烈 莫澤巴赫
羅曼 奧爾特曼
凱文 施密茲
法賓恩 維茲
提夫蘭 尼可拉斯 范
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Abstract

本發明係有關於一種在環境內自行移動之地板處理設備(1)，具有：驅動裝置(2)、地板處理裝置(3、4、5)、障礙物偵測裝置(6、7)、控制裝置(8)、及用於偵測設備參數及/或環境參數之偵測裝置(9、10、11、12、16)，其中，控制裝置(8)適於根據測得的參數以測定出地板處理設備(1)之故障，而其故障會阻礙此地板處理設備(1)之運動及/或阻礙透過此地板處理設備(1)對待處理表面實施之處理，使得此地板處理設備(1)無法自行自故障狀態解脫出來。為了防止相同的故障狀態重複出現，本發明提出：控制裝置(8)適於對藉由偵測裝置(9、10、11、12、16)以測得的參數進行分析，以就重複的模式(13)而言以自學習的方式避免故障，該等模式的特徵為一個故障與至少一個時間上在前的環境參數及/或設備參數之重複出現的組合。

Description

在環境內自行移動之地板處理設備
本發明係有關於一種在環境內自行移動之地板處理設備，具有：用於使此地板處理設備在環境內自行移動之驅動裝置、用於實施地板處理之地板處理裝置、用於偵測其環境中之障礙物的障礙物偵測裝置、用於此地板處理設備之自行導航及自定位的控制裝置、以及用於偵測設備參數及/或環境參數之偵測裝置，其中，控制裝置適於根據測得的諸多參數以測定出此地板處理設備之故障，而其故障會阻礙此地板處理設備之運動及/或阻礙透過此地板處理設備對待處理表面實施之處理，使得此地板處理設備無法自行自故障狀態解脫出來。
此外，本發明係有關於一種操作在環境內自行移動之地板處理設備的方法，其中，地板處理設備係藉由驅動裝置以在其環境中移動，其中，藉由地板處理裝置以實施地板處理，其中，障礙物偵測裝置對其環境中之障礙物進行偵測，其中，地板處理設備係藉由控制裝置以在其環境中自行導航及自行定位，且其中，偵測裝置對設備參數及/或環境參數進行偵測，且其中，控制裝置根據測得的諸多參數以測定出地板處理設備之故障，而其故障會阻礙地板處理設備之運動及/或阻礙透過地板處理設備對待處理表面實施之處理，使得地板處理設備無法自行自故障狀態解脫出來。
在先前技術中之數個不同的實施方案中已知前述類型的地板處理設備。此等地板處理設備例如可為清潔設備、拋光設備、割草設備或其他設備。此自行移動的地板處理設備特別是可採行動式抽吸及/或擦拭機器人之形式予以建構。
公開案DE 10 2011 000 536 A1和DE 10 2008 014 912 A1例如揭露過用於清潔地板之自動移行式機器人。此等機器人配設有距離感測器，其可測量出與障礙物(如，傢俱件)或房間邊界間之距離。根據所測得之距離資料建立環境地圖，可結合其環境地圖來規劃避免與障礙物發生碰撞之移動路線。距離感測器較佳係非接觸式地工作，例如，藉由光及/或超音波以工作。此外，還揭露過為機器人配設用於進行全方位距離測量之手段，例如，配設光學三角測量系統，其係佈置在圍繞豎軸旋轉之平台或諸如此類上。藉由機器人之計算裝置，將所測得之相對於障礙物的距離資料處理成環境地圖並進行儲存，使得機器人能夠在工作模式期間訪問其環境地圖，以便在環境內定向。
此外，先前技術中，例如，EP 2 252 190 B1中還揭露地板處理機器人儲存環境內的數個地點，並且在該等地點處實施地板處理活動，其中，在每個地點上記錄地板處理之頻率。調整或定製工作常式，以便對所有地點實施最佳處理，其中，例如與利用較少的地點相比，對人們更常用的地點以更高的頻率實施處理。機器人可具有一或數個識別其地點及/或障礙物之位置的感測器。其中，機器人例如亦可測定出其處於傢俱下方，以便隨後採用其他地板處理模式。
上述自行移動式地板處理設備之缺點在於：在過去於環境內的某些地點上地板處理設備產生故障或地板處理活動非期望地中斷的情況下，此等地板處理設備仍會再一次駛向此等地點。地板處理設備未被設計成從一開始便防止此類情形出現。
有鑒於此，基於上述先前技術，本發明之目的在於建構一種地板處理設備，使其在環境內導航時預見性地作出反應，以便預先防止無法自行解脫及/或阻礙對待處理表面進行實施進一步處理之故障狀態。
為達成上述目的，本發明提出：控制裝置適於對藉由偵測裝置以測得的諸多參數進行分析，以就重複的模式而言以自學習的方式避免故障，該等模式的特徵為一個故障與至少一個時間上在前的環境參數及/或設備參數之重複出現的組合。
因此，根據本發明，此地板處理設備具有用於預先避免故障狀態之自學習功能。為此，將由此地板處理設備之一或數個偵測裝置所測得的參數，即，其環境及/或此地板處理設備之測得的參數，儲存起來及/或對其進行分析，以便在相同的故障情形再一次出現的情況下對故障出現前之一定義的時間段內之狀態實施分析。偵測裝置適於對地板處理設備之感測器及/或致動器的當前測量值及/或設定進行偵測。利用由此提供給控制裝置之資料以分析故障狀態，以便對在將來的地板處理中及/或在地板處理設備移動時可如何防止此種故障狀態作出預測。其中，例如不僅可分析環境參數及/或設備參數之若干值，確切而言，還可分析參數在故障狀態出現前的時間曲線。藉由人工智慧的方式就重複的模式而言分析偵測裝置 之資料，以便在將來預測故障狀態。例如，訓練神經網路，例如藉由所謂的「機器學習」實施訓練。在透過故障偵測裝置發現故障後，可確定導致故障出現之原因，其具體方式是分析地板處理設備之感測器值及/或致動器值。若一故障在隨後的時間點上再一次出現，則對其應用偵測裝置之新記錄的資料，以改良故障預測。因此，整體上改良地板處理設備之自主性，如此便能確保完全清潔其環境(例如，住所)，而故障狀態不會再一次出現。可以可靠地防止地板處理設備將工作過程中斷而必須透過使用者之人工介入以重新激活。
本發明提出：結合關於此地板處理設備在環境中之位置的資訊及/或時間資訊，對測得的諸多故障以及之前的環境參數及/或設備參數進行偵測，並且將其儲存。因此，將測得的諸多故障以及環境參數及/或設備參數與地點資訊及/或時間資訊結合在一起並且儲存，使得控制裝置能夠考慮到相關的環境參數及/或設備參數係在何處及/或何時被測得。可持續地或在定義的時間(特別是等距地)偵測環境參數、設備參數及/或故障。地板處理設備之儲存器可包含資料庫，特別是，儲存在資料庫中之表格，而該資料庫具有對應於某些地點及時間點測得的參數及故障。若之後在其環境之相同地點處及/或在同一時間點(例如，一天中的某個時間、一週中的某天或諸如此類)出現相同或相似的地板處理設備故障，可對出現故障前或出現故障期間地板處理設備之環境參數及/或設備參數是否相同進行檢查。藉此，進一步發展地板處理設備之自學習功能，並且在將來防止相同的故障出現。
本發明還提出：控制裝置係適於對就時間上在出現故障前及/或出現故障時所記錄的環境參數及/或設備參數與隨後出現 的故障之重複的組合而言的資料進行分析，並且在識別出重複的組合的情況下將其組合儲存為參考模式。為了將由某個特定的故障與環境參數及/或設備參數組合之組合定義為參考模式並且進行儲存，該情形必須事先已在地板處理設備之移動及/或地板處理中出現過一次。因此，可在至少兩次重複地出現的情況下將故障情形中出現的模式儲存為參考模式。參考模式較佳地包含至少一個所測得的環境參數及/或設備參數，以及聯繫於該環境參數及/或設備參數出現之故障。隨後，在地板處理設備之後續的移動及/或地板處理中，將當前記錄的資料(即，參數)與定義的參考模式進行對比，並且在相一致或大體類似的情況下確定，若不採取措施來避免故障，則不久後即將出現故障。除了環境參數及/或設備參數與故障之資訊鏈接以外，所儲存的參考模式還包括其他資訊，即，例如對地板處理設備在偵測相應的參數期間之地點及/或偵測參數之時間點的說明。參考模式例如可包含資料集(data set)，該資料集具有：時間、地板處理設備在環境中之停留地點、地板處理設備之驅動裝置之在該時間及該地點測得的轉速、及在該狀態下出現的故障，例如，驅動裝置被阻塞。在控制裝置發現地板處理設備當前處於環境中之同一位置且相關的設備參數之值相同，即，驅動裝置之轉速水平相同的情況下，便可推測出不久後即將出現相同的故障，即，驅動裝置被阻塞。其中，尤佳地，不僅在單獨一時間點上偵測設備參數，而且確切而言，在一時間曲線上，即，在某個時間段內，進行偵測。如此便能發現所測得的設備參數隨時間的推移，即，在地板處理設備之地板處理或移動中，朝相應的值運動，而該值係相當於設備參數在出現故障之時間點上的值。若一故障重複出現，則可對其應用新記錄的 資料來改良預測，即，改良參考模式。其改良可在正常的操作行動中自動實施。作為替代方案，使用者亦可手動地將地板處理設備送入危險(即，容易出現故障的)狀態，從而引起故障的出現，以及可相應地學習地板處理設備之預測算法並且改良參考模式。
因此，就此而言，本發明提出：控制裝置係同樣適於將在此地板處理設備之後續的地板處理及/或運動期間測得的參數與儲存的參考模式進行對比，以便透過相應的措施防止地板處理設備之即將出現的故障。
本發明還提出：控制裝置係建構為自學習式，使得，在當前測得的參數與參考模式相一致的情況下，自動地控制此地板處理設備之操作變化，以避免即將出現的故障，且/或進行控制以使其將關於即將出現的故障之資訊發送給使用者，以實現人工介入。根據首先提及的實施方案，此地板處理設備之操作變化係透過地板處理設備之控制裝置以自動實施，以避免出現根據測得的參數不久後即將出現的故障。在其次提到的情形中，控制裝置並非自行改變此地板處理設備之操作，而是首先例如透過此地板處理設備之顯示器或與此地板處理設備存在通訊連接之外部設備，以將資訊發送給使用者。使用者可得知所發送的如下資訊：可能會出現地板處理設備之何種故障，以及視情況地板處理設備當前位於何處，以及/或者直至可能出現故障之時間段有多長。使用者較佳係獲得關於其可如何採取措施，即，使用者可採用或設定地板處理設備之何種操作變化以避免故障之提示。可將使用者之選擇及/或輸入儲存起來，並且在重複的故障情形中加以利用，以規避故障。使用者之輸入例如可包含此地板處理設備之手動學習，其中，使用者手動地移動此地板 處理設備或藉由遠程控制以控制此地板處理設備。亦可在顯示在顯示器上之環境地圖中或者藉由手勢及/或語言實施輸入。可手動地將設備參數及/或預定義的故障避免策略傳輸至地板處理設備。
本發明提出：偵測裝置係適於對選自如下群組之一或數個環境參數及/或設備參數進行偵測，其群組為：此地板處理設備之移動路線、地板處理裝置及/或障礙物偵測裝置之設定及/或操作狀態、驅動驅動裝置及/或此地板處理裝置之電動馬達的功率消耗、驅動裝置之旋轉角及/或旋轉速度、此地板處理設備之空間定向及/或傾斜度、環境溫度、環境濕度、此地板處理設備之電動馬達及/或地板處理裝置的操作溫度、此地板處理設備之抽吸通道內的壓力、以及/或者環境壓力。當然，可在地板處理設備具有包含適宜的感測器之相應偵測裝置的情況下，偵測其他環境參數及/或設備參數。用於偵測環境參數及/或設備參數之感測器例如可包括電流測量裝置、旋轉角感測器、轉速計、紅外線感測器、超音波感測器、接觸感測器、陀螺儀、加速度感測器、IMU單元、攝影機、壓力感測器、濕度感測器及其他感測器。
根據本發明之一種較佳實施方式，此地板處理設備之控制裝置係適於識別選自如下群組之一或數個故障，其群組為：驅動裝置及/或地板處理裝置阻塞或空轉、抽吸通道阻塞、此地板處理設備之一分區自待處理表面抬起、此地板處理設備被固定在其環境中。上述故障全部為形成使得地板處理設備無法自行解脫以及/或者使得無法再對待處理表面實施進一步處理之狀態。其中，係指在不排除相應故障的情況下使得地板處理設備之用於地板處理的必要功能長期失效之故障。
針對用於排除故障之措施而言，本發明提出：控制裝置係適於對此地板處理設備之用於避免即將出現的故障的一或數個選自如下群組之操作變化進行控制，其群組為：避開其環境之某個區域、在時間上延遲地進入其環境的某個區域、沿過往駛過的移動路線倒退運動、改變所規劃的移動路線、停止所驅動的地板處理裝置、改變地板處理裝置之運動方向及/或功率消耗。就此而言，在驅動裝置之輪子空轉時，可允許此地板處理設備例如改變移動路線、暫時地倒退行駛或諸如此類。在此地板處理設備按照預定義的清潔計劃運動及/或在預設的移動路線上運動的情形中，可改變其清潔計劃或移動路線以避免故障。若操作變化包括離開預定義的移動路線，則此地板處理設備便例如可在繞過其環境內容易出現故障的地點後重新轉入其移動路線上。若透過預測發現即將到來故障，則亦可視情況透過如下方式防止該故障：此地板處理設備在當前的處理過程中省去環境的相應區域，即，完全不駛向該區域，使得唯有在清潔過該環境之其餘部分後方駛向該區域，從而使得此地板處理設備能夠結合所規劃的移動路線倒退移行直至故障不再出現，及/或直至超過用於處理某個特定區域之嘗試的最大次數。在後一情形中，不再清潔某個特定的區域，以便在其他區域上繼續進行地板處理。此外，作為操作變化，亦可調整致動器之特性，例如，調整此地板處理設備之地板處理元件的操作。此點可指旋轉方向、抽吸功率或對應的驅動馬達之功率消耗。
此外，本發明提出：控制裝置係適於自動地根據試錯移行、漸進式的試錯移行、根據定義的規則、及/或根據儲存在數個地板處理設備之共用資料庫中之先前的操作變化，控制此地板處理 設備之操作變化以避免故障。又可針對此地板處理設備之將來的同類型故障情形儲存所發現的避開策略。在所謂的漸進式的試錯移行中，(唯有)在之前的流程中的反應幾乎避免了故障的情況下，方會儲存所發現的避開策略。此點亦可用作為將來避免故障之基礎，特別是用於定義參考模式。此外，作為替代或補充方案，亦可應用此一地板處理設備或其他地板處理設備之保存在共用的資料儲存器中的先前的模式，以針對此地板處理設備作出故障預測。此外，亦可對此地板處理設備之諸多操作參數實施基於規則的調整，而該等操作參數則係以此地板處理設備之調試時間內的經驗值為基礎。此點例如可包含：在功率消耗增大過快，即，超過定義的參考值的情況下，關斷清潔裝置。亦可短期地或長期地改變偵測裝置或偵測裝置之感測器的敏感度，以便視情況抑制警報的發出，或者增強敏感度，其中，視情況會在此情況下造成錯誤的警報。
除了前述地板處理設備以外，本發明亦提出一種操作在環境內自行移動之地板處理設備的方法，其中，其地板處理設備係藉由驅動裝置以在其環境中移動，其中，藉由地板處理裝置以實施地板處理，其中，障礙物偵測裝置對其環境中之障礙物進行偵測，其中，地板處理設備係藉由控制裝置以在其環境中自行導航及自行定位，且其中，偵測裝置對設備參數及/或環境參數進行偵測，且其中，控制裝置根據測得的諸多參數以測定出地板處理設備之故障，而其故障會阻礙地板處理設備之運動及/或阻礙透過地板處理設備對待處理表面實施之處理，使得地板處理設備無法自行自故障狀態解脫出來，且其中，控制裝置對藉由該偵測裝置以測得的諸多參數進行分析，以就重複的模式而言以自學習的方式避免故障，該等 模式的特徵為一個故障與至少一個時間上在前的環境參數及/或設備參數之重複出現的組合。前文就地板處理設備而言所描述之特徵及優點同樣相應地適用於本發明之方法。
1‧‧‧地板處理設備
2‧‧‧驅動裝置
3‧‧‧地板處理裝置(側刷)
4‧‧‧地板處理裝置(刷毛滾筒)
5‧‧‧地板處理裝置(風扇)
6‧‧‧障礙物偵測裝置(超音波感測器)
7‧‧‧障礙物偵測裝置(三角測量裝置)
8‧‧‧控制裝置
9‧‧‧(壓力)偵測裝置
10‧‧‧(距離)偵測裝置；里程計測量裝置/感測器
11‧‧‧(傾斜)偵測裝置；IMU單元/裝置
12‧‧‧(功率)偵測裝置
13‧‧‧(參考)模式
14‧‧‧電動馬達
15‧‧‧抽吸通道
16‧‧‧(液體)偵測裝置；濕度感測器；攝影機
圖1為本發明之地板處理設備之示意圖。
圖2為地板處理設備之第一故障狀態於第一視角之示意圖。
圖3為圖2中之故障狀態於第二視角之示意圖。
圖4為另一示例性的故障狀態之示意圖。
圖5為另一示例性的故障狀態之示意圖。
圖6為具有用於地板處理設備之儲存的參考模式及建議的操作變化之表格。
下面結合實施例對本發明進行詳細說明。圖1示例性地示出在環境內自行移動之地板處理設備1，在此係建構為吸塵機器人。地板處理設備1具有形式為兩個各由一電動馬達14驅動之輪子的驅動裝置2。每個驅動裝置2皆對應於一形式為里程計測量裝置之偵測裝置10，其係對相應的驅動裝置2之轉數進行測量。可藉此測定出地板處理設備1之所走距離。地板處理設備1還具有形式為圍繞豎直的旋轉軸旋轉之側刷的地板處理裝置3，其具有多個伸出地板處理設備1之輪廓的刷毛束。此外，地板處理設備1還具有形式為圍繞水平的旋轉軸旋轉之刷毛滾筒的地板處理裝置4，其在此例如係由電動馬達14於中心驅動。電動馬達14對應於偵測電動馬達14之功率消耗的偵測裝置12。偵測裝置12例如可測量輸往 電動馬達14之電流，隨後，又可藉此在電壓已知的情況下計算出功率消耗。地板處理裝置4對應於延伸至風扇的抽吸通道15，該風扇則為另一個地板處理裝置5。風扇在刷毛滾筒之區域內對抽吸通道15施加負壓，如此便能將自待清潔表面吸收之待吸物吸入(未示出的)集塵腔。
地板處理設備1還具有導航與自定位裝置，其主要包括障礙物偵測裝置7。障礙物偵測裝置7在此例如建構為雷射三角測量裝置，其係佈置在(在此未示出的)地板處理設備1內，並且透過反射元件朝外發射光束。障礙物偵測裝置7較佳係可在360°範圍內環繞地板處理設備1以偵測與障礙物之距離。控制裝置8由其測量值建立例如環境地圖，地板處理設備1則可在清潔移行中根據該環境地圖定向。亦可在所建立的環境地圖內測定出地板處理設備1之當前位置及定向。在地板處理設備1之外側上佈置有其他在此例如形式為超音波感測器之障礙物偵測裝置6，其能夠例如在處於障礙物偵測裝置7(三角測量裝置)之測量平面外的平面內進行障礙物識別。
除了用於實施里程計之偵測裝置10及用於確定地板處理裝置4之電動馬達14的當前功率消耗的偵測裝置12以外，地板處理設備1還具有佈置在抽吸通道15中之偵測裝置9，其適於測量抽吸通道15內之壓力(在此例如為絕對壓力)。地板處理設備1之另一偵測裝置11具有IMU單元(慣性測量單元)，其適於識別地板處理設備1之傾斜位置。偵測裝置11包含數個慣性感測器(在此例如為加速度感測器)之組合。
地板處理設備1之控制裝置8適於測定地板處理設備 1之故障，具體方式是對一或數個偵測裝置9、10、11、12之偵測結果進行分析。在地板處理設備1被阻塞以及/或者對待清潔表面之處理受到阻礙而地板處理設備1無法自行從該狀態解脫出來情況下，地板處理設備1會出現故障。例如，可在地板處理設備1卡在懸掛式的障礙物(例如，沙發或架子)下方且無法再藉由驅動裝置2之驅動力解脫出來的情況下，產生此種故障狀態。例如，在地板處理設備1之驅動裝置2與待清潔表面脫離接觸從而無法再運動的情況下，產生另一故障狀態。此點可在如下情況下發生：地板處理設備1駛過扁平的細長障礙物(例如，搖轉椅之足部)並且以其底座靠在障礙物上，使得驅動裝置2與所行駛的表面脫離接觸。可存在其他故障狀態，例如，由於地板處理裝置3、4、5被阻塞，因而對表面之處理受到阻礙的故障狀態。此點可在如下情況下發生：吸入阻礙地板處理裝置3、4旋轉或堵塞抽吸通道15之物體。
為了預先避免故障狀態，地板處理設備1或其控制裝置8係建構為自學習式，從而對過去出現過的故障狀態進行分析，以便針對將來發展出防止在地板處理設備1之將來的工作中出現相同或類似的狀態的措施。為此，在發現地板處理設備1之故障的情況下，控制裝置8對藉由偵測裝置9、10、11、12測得的資料進行分析。為此，直接對出現故障前及/或出現故障之時間點上測得的環境參數及/或設備參數進行分析。例如，可對與故障出現前的數秒之時間段相關的資料進行分析。特別是，對故障出現前一分鐘內之資料進行分析。視具體出現的故障而定，採用較短的時間範圍進行分析即可，例如，故障出現前的30秒、20秒或10秒。同樣可採用其他時間段。就此而言，控制裝置8亦適於首先識別出故障之類型， 隨後，根據所識別出的故障之類型確定一時間段，對該時間段所伴隨的偵測裝置9、10、11、12之資料進行分析。與例如驅動裝置2或地板處理裝置3、4、5出現阻塞的情況相比，例如，在識別出地板處理設備1之傾斜位置的情況下，在出現故障前的較短時間間隔內進行資料分析即可，因為，通常物體被困在抽吸通道15內或地板處理裝置3、4、5上直至產生可被偵測到的阻塞的持續時間較為短。
為了實現地板處理設備1之自學習特性，在地板處理設備1之故障狀態下對過往所儲存的資料進行分析。較佳係在資料庫中實施儲存，該資料庫一方面包含地板處理設備1之一或數個偵測裝置9、10、11、12及/或其他地板處理設備1之偵測裝置16(例如參閱圖4)測得的參數，另一方面包含關於所出現的故障之類型的資訊。此外，還可儲存其他資訊，例如，故障出現的時間點以及/或者地板處理設備1在出現故障前或出現故障的時間點上所處的地點。此外，亦可視情況儲存前述的地板處理設備1所遵循之路線。每個儲存在資料庫中之故障皆可對應一建議操作變化，該操作變化給出可如何防止再次出現相同的故障狀態。因此，資料庫包含可採用何種方式來杜絕出現所儲存的故障之說明。
資料庫可包含用於地板處理設備1之特定的故障狀態的模式13(參閱圖6)，可在地板處理設備1之後續的清潔移行中將其模式與測得的設備參數及/或環境參數進行對比，以防止再一次出現相關的故障。因此，控制裝置8適於對一或數個偵測裝置9、10、11、12、16測得的資料進行分析，以就重複的模式13而言以自學習的方式避免故障，該等模式的特徵為一個故障與至少一個設 備參數及/或環境參數之在時間及/或地點上重複出現的組合。控制裝置8可定義某個故障出現的最小數目，在超過該最小數目的情況下儲存參考模式13，該模式係針對相應的故障包含事先測得的參數，以及，指示控制裝置8需要執行何種操作變化，以防止即將出現的故障。例如可採用以下方案：一個故障必須至少出現兩次，才針對該故障儲存參考模式13。而若一個故障僅出現一次，則推斷出該故障為將來不會重複發生之偶然事件。可採用以下方案：唯有在過去至少兩次、至少三次或更頻繁地偵測到一個故障的情況下，方針對該故障儲存參考模式13。
保存在參考模式13中之用於地板處理設備1的操作變化可根據經驗而在試錯移行後獲得，亦即，所表示的是地板處理設備1過去在此種故障中所實施的以及被證明成功地用於避免故障之操作變化。
可被應用來避免即將出現之故障的操作變化例如為：避開地板處理設備1之環境的某個區域、地板處理設備1在時間上延遲地駛過其環境的某個區域、沿直至地板處理設備1之當前位置所駛過的移動路線倒退行駛、改變所規劃的移動路線、停止所驅動的地板處理裝置3、4、5、改變地板處理裝置3、4、5之驅動方向或功率消耗。同樣可採用其他操作變化。操作變化之組合同樣適於排除故障或可被定義為用於排除故障。
地板處理設備1之偵測裝置9、10、11、12或者其他地板處理設備1之偵測裝置16所測得的設備參數及/或環境參數主要可包括：當前的移動路線，地板處理設備1當前係沿該移動路線運動；地板處理裝置3、4、5之設定及/或操作狀態，即，例如驅動 裝置2或地板處理裝置3、4、5之轉速；開/關狀態；對應於地板處理裝置3、4、5之電動馬達14的功率消耗；障礙物偵測裝置6、7之狀態或設定；地板處理設備1在環境中之空間定向；地板處理設備1之加速度或傾斜度；環境溫度或設備溫度；環境濕度；地板處理設備1及/或地板處理裝置3、4、5之電動馬達14的操作溫度；地板處理設備1之抽吸通道15內之絕對壓力或相對壓力，以及/或者環境壓力。該等列舉之項目並非最終項目。
圖2至圖5示出地板處理設備1之不同故障狀態。
在圖2及圖3中，圖1中之地板處理設備1放置在搖轉椅之底部框架上，從而無法移動，因為，地板處理設備1無法自行採取措施自故障狀態解脫出來。確切而言，需要使用者將地板處理設備1自該狀態解脫出來，並且使其驅動裝置2重新與可供地板處理設備1進一步移行之地板面接觸。當然，應避免地板處理設備1之此類故障狀態。因此，分析地板處理設備1在故障出現前之狀態是如何導致故障。偵測裝置9、10、11、12所測得之資料，即，在此特別是偵測裝置10(里程計感測器)及偵測裝置11(IMU裝置)所測得之設備參數，係用於該分析。此外，應用關於地板處理設備1在環境中之當前位置的資訊以進行分析，該資訊係被記錄在藉由障礙物偵測裝置7(在此即三角測量裝置)以建立的環境地圖中。障礙物偵測裝置7根據環境地圖測定出地板處理設備1處於餐廳，即處於具有至少一個搖轉椅之餐廳傢俱組的區域內。偵測裝置10偵測到驅動裝置2之空轉，該空轉之特徵則為驅動裝置2旋轉，而地板處理設備1在環境中之位置及/或定向不同時發生改變。偵測裝置11藉由處於其中之加速度感測器以偵測到地板處理設備1處於傾 斜位置，或者，在出現故障之前的時間段內經歷過傾斜位置。若偵測裝置10及11之偵測資料在地板處理設備1工作時再次重複，則將該等偵測資料作為參考模式13連同隨後出現的故障一起保存在資料庫中，使得地板處理設備1之控制裝置8能夠在地板處理設備1之隨後的工作中將偵測裝置10及11之當前資料與所儲存的參考模式13進行對比，以及，同樣將防止地板處理設備1再一次放置在搖轉椅之足部的操作變化保存在資料庫中。包括在其故障狀態中之參考模式13儲存在圖6中之表格的最上一行。參考模式13在此例如包含地板處理設備1之測得的參數，即，偵測裝置10之偵測值「驅動裝置2空轉」及偵測裝置11之偵測值「傾斜位置」。此外，參考模式13包含在出現上述參數時即將出現的相應故障，在此即驅動裝置2脫離地面接觸。此外，儲存在過去故障出現之時間點。在此係指時間上不規律地出現的故障，使得該時間點可為任意的時間點。但，故障之出現與地點相關，其中，故障出現之地點作為「餐廳，餐廳傢俱組之區域內」被儲存。參考模式13包含適於避免故障之建議操作變化，在此即改變地板處理設備1之所規劃的移動路線。保存在參考模式13中之操作變化用於表述用於地板處理設備1或用於控制裝置8之控制命令。
圖4示出另一可能的故障狀態，其中，地板處理設備1以其驅動裝置2在液體中移行。此點可能導致驅動裝置2空轉。地板處理設備1可具有偵測裝置16，其例如識別出所行駛的表面之過量的液體。該偵測裝置可為藉由相應的影像處理識別出積水之濕度感測器或攝影機。作為補充或替代方案，濕度感測器亦可佈置在地板處理設備1之抽吸通道15中，偵測到液體被吸入抽吸通道15。 亦可針對其故障設置參考模式13，該參考模式包含出現液體積聚之地點及時間點。該時間點例如可有規律地出現，例如，在有規律的時間擦拭處於相應地點之窗戶，或為植物澆水。建議的操作變化可為關閉風扇(地板處理裝置5)、改變移行路線或諸如此類，從而避免駛過液體積聚處。
圖5示出地板處理設備1之另一故障狀態，圖6中同樣針對該故障狀態儲存參考模式13，即，儲存在在表格的第二行。其故障係指處於所行駛的表面上的電纜收捲至地板處理裝置4上。一方面可透過偵測裝置11(在此即IMU裝置)，另一方面可透過偵測驅動地板處理裝置4之功率消耗的電動馬達14之偵測裝置12，以偵測該故障。在偵測裝置11偵測到地板處理設備1之顛簸行駛的同時而偵測裝置12偵測到地板處理裝置4之功率消耗持續增大的情況下，可透過與參考模式13進行對比以發現即將出現如下故障：電纜捲繞在地板處理裝置4上，並且阻塞該地板處理裝置。保存在參考模式13中之地點例如可為其環境之一地點，在該地點處，一或數個電纜置於地板上，例如，客廳中放置揚聲器之區域。用於表述透過控制裝置8以控制之控制命令的操作變化例如可避開該區域，或者在電纜已經開始收捲的情況下使得地板處理裝置4前後轉動，從而使得電纜與地板處理裝置4分離。此外，亦可完全關斷地板處理裝置4或其電動馬達14，使得，在地板處理設備1在表面上移動時導致電纜自行從地板處理裝置4脫離。
可存在其他故障狀態，其可透過地板處理設備1之某些參數或其環境預告，從而被地板處理設備1之偵測裝置9、10、11、12、16測得。圖6在表格的最後一行示出另一示例性的由參考 模式13定義之狀態。其故障為在該處吸入物體，例如，將置於地板處理設備1所行駛的表面上之衣物吸入地板處理設備1之抽吸通道15。衣物之吸入或抽吸通道15之阻塞，可透過抽吸通道15內有所增大的負壓預告，該負壓可被偵測裝置9(壓力感測器)測得。此外，在衣物已在地板處理裝置4上摩擦並且需要更大功率消耗以使地板處理裝置4旋轉的情況下，對應於地板處理裝置4之電動馬達14的功率消耗可能會增大。參考模式13包含該故障過去多次出現之時間點及地點。在此，其地點為兒童房，其時間點為每天早晨。因此，用於避免該故障之操作變化可為在定義的時間點上(即，每天早晨)避開地點兒童房。
作為自動表述透過控制裝置8控制之關於地板處理設備1之自動操作變化的控制命令的替代方案，亦可將保存在參考模式13中之操作變化，顯示在地板處理設備1之顯示器上、或與地板處理設備1存在通訊連接之外部終端設備上，以通知使用者。藉此，使用者便會得知地板處理設備1之即將出現的故障。因此，使用者可自行發現地板處理設備1之相應的操作變化，就此點而言，其操作變化較佳係儲存在相關的參考模式13中，並且在開始重複地出現相同的故障情形，即，在出現相同的或相似的偵測裝置9、10、11、12、16偵測值的情況下，應用該操作變化以避免故障。使用者在地板處理設備1或與其存在通訊連接之外部終端設備上之可行的輸入方案可包括：透過遠程控制手動地學習地板處理設備1之移行策略。可透過使用者例如藉由在終端設備之觸控螢幕上進行輸入或者藉由手勢或語言，使得地板處理設備1在所行駛的表面上運動。使用者可自行定義具體的設備參數以避免故障情形，即，例 如驅動裝置2或地板處理裝置4之旋轉方向。亦可對使用者顯示預定義的可行操作變化之選擇，使用者可由此選出某個特定的操作變化。
若在採用該操作變化後故障仍重複出現，可為此而應用偵測裝置9、10、11、12、16之新獲得的測量值，以改變對應的參考模式13或對其進行補充，以便設計出更可靠的故障預測。操作變化可基於不同的反應而定義。所建議的操作變化例如可基於試錯移行，其中，可針對將來的同類型故障情形儲存所發現的避開策略。此外，可採用漸進式的試錯移行，其中，遵循同樣的避開策略，但，條件是將地板處理設備1之前述工作模式中的可近似避免故障的反應作為新的操作變化之基礎。此外，亦可將用於避免故障之經驗值自外部儲存器(例如雲端)提取出來。作為替代或補充方案，可對諸操作參數進行基於規則的調整，該等操作參數係基於地板處理設備1之調試時間中的經驗值。其中，可設置如下規則：例如僅改變地板處理設備1之某個特定的設備參數，例如，改變某個與其他設備參數相比較容易出現故障的設備參數。
此外，操作變化可被定義成為：使地板處理設備1在工作模式期間完全不駛向一區域，從而避免故障，或者，在清潔過環境之其他區域後方駛向該區域。此外，地板處理設備1可沿其過往的移行路徑回移。此外，可改變移行路徑，直至其故障不再出現或超過重複地未避免故障的最大次數。
1‧‧‧地板處理設備
2‧‧‧驅動裝置
3‧‧‧地板處理裝置(側刷)
4‧‧‧地板處理裝置(刷毛滾筒)
6‧‧‧障礙物偵測裝置(超音波感測器)
7‧‧‧障礙物偵測裝置(三角測量裝置)

Claims (10)

  1. 一種在環境內自行移動之地板處理設備，具有：用於使得此地板處理設備(1)在其環境內移動之一驅動裝置(2)、用於實施地板處理之一地板處理裝置(3、4、5)、用於偵測其環境中之障礙物的一障礙物偵測裝置(6、7)、用於此地板處理設備(1)之自行導航及自定位的一控制裝置(8)、以及用於偵測設備參數及/或環境參數之一偵測裝置(9、10、11、12、16)，其中，該控制裝置(8)適於根據測得的諸多參數以測定出此地板處理設備(1)之故障，而其故障會阻礙此地板處理設備(1)之運動及/或阻礙透過此地板處理設備(1)對待處理表面實施之處理，使得此地板處理設備(1)無法自行自故障狀態解脫出來，其特徵在於：
    該控制裝置(8)適於對藉由該偵測裝置(9、10、11、12、16)以測得的該等參數進行分析，以就重複的模式(13)而言以自學習的方式避免故障，該等模式的特徵為一個故障與至少一個時間上在前的環境參數及/或設備參數之重複出現的組合。
  2. 如請求項1之地板處理設備，其中，結合關於此地板處理設備(1)在其環境中之位置的資訊及/或時間資訊，對測得的諸多故障以及之前的環境參數及/或設備參數進行偵測，並且將其儲存。
  3. 如請求項1或2之地板處理設備，其中，該控制裝置(8)係適於對就時間上在出現故障前及/或出現故障時所記錄的環境參數及/或設備參數與隨後出現的故障之重複的組合而言的資料進行分析，並且在識別出重複的組合的情況下將其組合儲存為參考模式(13)。
  4. 如請求項3之地板處理設備，其中，該控制裝置(8)係適於將在此地板處理設備(1)之後續的地板處理及/或運動期間測得的參數與儲存的參考模式(13)進行對比。
  5. 如請求項1至4中任一項之地板處理設備，其中，該控制裝置(8)係建構為自學習式，使得，在當前測得的參數與參考模式(13)相一致的情況下，自動地控制此地板處理設備(1)之操作變化，以避免即將出現的故障，且/或進行控制以使其將關於即將出現的故障之資訊發送給使用者，以實現人工介入。
  6. 如請求項1至5中任一項之地板處理設備，其中，該控制裝置(8)係適於唯有在過去至少兩次偵測到一個由環境參數及/或設備參數與故障組成之組合情況下，方會將其組合儲存為參考模式(13)。
  7. 如請求項1至6中任一項之地板處理設備，其中，該偵測裝置(9、10、11、12、16)係適於對選自如下群組之一或數個環境參數及/或設備參數進行偵測，其群組為：此地板處理設備(1)之移動路線、地板處理裝置(3、4、5)及/或該障礙物偵測裝置(6、7)之設定及/或操作狀態、驅動該驅動裝置(2)及/或此地板處理裝置(3、4、5)之電動馬達(14)的功率消耗、該驅動裝置(2)之旋轉角及/或旋轉速度、此地板處理設備(1)之空間定向及/或傾斜度、環境溫度、環境濕度、此地板處理設備(1)之電動馬達(14)及/或地板處理裝置(3、4、5)的操作溫度、此地板處理設備(1)之抽吸通道(15)內的壓力、以及/或者環境壓力。
  8. 如請求項1至7中任一項之地板處理設備，其中，該控制裝置(8)係適於對選自如下群組之一或數個故障進行識別，其群組為：該驅動裝置(2)及/或地板處理裝置(3、4、5)阻塞或空轉、抽吸通道(15)阻塞、此地板處理設備(1)之一分區自待處理表面抬起、此地板處理設備(1)被固定在其環境中。
  9. 如請求項1至8中任一項之地板處理設備，其中，該控制裝置(8)係適於對此地板處理設備(1)之用於避免即將出現的故障的一或數個選 自如下群組之操作變化進行控制，其群組為：避開其環境之某個區域、在時間上延遲地進入其環境的某個區域、沿過往駛過的移動路線倒退運動、改變所規劃的移動路線、停止所驅動的地板處理裝置(3、4、5)、改變地板處理裝置(3、4、5)之運動方向及/或功率消耗。
  10. 一種操作在環境內自行移動之地板處理設備的方法，其中，其地板處理設備(1)係藉由一驅動裝置(2)以在其環境中移動，其中，藉由一地板處理裝置(3、4、5)以實施地板處理，其中，一障礙物偵測裝置(6、7)對其環境中之障礙物進行偵測，其中，該地板處理設備(1)係藉由一控制裝置(8)以在其環境中自行導航及自行定位，且其中，一偵測裝置(9、10、11、12、16)對設備參數及/或環境參數進行偵測，且其中，該控制裝置(8)根據測得的諸多參數以測定出該地板處理設備(1)之故障，而其故障會阻礙該地板處理設備(1)之運動及/或阻礙透過該地板處理設備(1)對待處理表面實施之處理，使得該地板處理設備(1)無法自行自故障狀態解脫出來，其特徵在於：
    該控制裝置(8)對藉由該偵測裝置(9、10、11、12、16)以測得的該等參數進行分析，以就重複的模式(13)而言以自學習的方式避免故障，該等模式的特徵為一個故障與至少一個時間上在前的環境參數及/或設備參數之重複出現的組合。
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