SELBSTTÄTIG VERFAHRBARES BODENBEARBEITUNGSGERÄT

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein selbsttätig verfahrbares Bodenbearbeitungsgerät (1), insbesondere Reinigungsroboter, mit einem Bodenbearbeitungselement (2), mindestens zwei motorisch angetriebenen Rädern (3, 4) und einer Detektionseinrichtung zur Erkennung einer Bodenart einer zu bearbeitenden Fläche. Um auf einfache Art und Weise eine optimale Erkennung der Bodenart zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Detektionseinrichtung ein Reibwiderstandselement (6) aufweist, welches die Fläche während einer Fortbewegung so kontaktiert, dass eine Kraftresultierende außerhalb einer Referenzachse (7) an dem Bodenbearbeitungsgerät (1) angreift, wobei die Referenzachse (7) parallel zu einer durch die Orientierung der Räder (3, 4) vorgegebenen Hauptbewegungsrichtung (8) des Bodenbearbeitungsgerätes (1) orientiert ist und bezogen auf eine Richtung senkrecht zu der Referenzachse (7) mittig zwischen den Rädern (3, 4) ausgerichtet ist. Des Weiteren wird ein Verfahren zum Betrieb eines selbsttätig verfahrbaren Bodenbearbeitungsgerätes (1) vorgeschlagen.

Beschreibung

Gebiet der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft ein selbsttätig verfahrbares Bodenbearbeitungsgerät, insbesondere einen Reinigungsroboter, mit einem Bodenbearbeitungselement, mindestens zwei motorisch angetriebenen Rädern und einer Detektionseinrichtung zur Erkennung einer Bodenart einer zu bearbeitenden Fläche.

[0002] Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines selbsttätig verfahrbaren Bodenbearbeitungsgerätes mit einem Bodenbearbeitungselement, mindestens zwei motorisch angetriebenen Rädern und einer Detektionseinrichtung zur Erkennung einer Bodenart einer zu bearbeitenden Fläche.

Stand der Technik

[0003] Bodenbearbeitungsgeräte dieser Art sind im Stand der Technik hinreichend bekannt. Bspw. handelt es sich um Saug- oder Wischroboter, welche autonom eine zu reinigende Oberfläche abfahren können und dabei Reinigungsaufgaben wie Saugen, Wischen o.ä. vornehmen. Um die Art der Bearbeitung der jeweiligen Bodenart der Oberfläche anzupassen, ist eine Detektionseinrichtung vorgesehen, welche vor dem Bearbeitungsvorgang zuerst die Bodenart ermittelt. Hierdurch wird bspw. erreicht, dass bestimmte Bereiche eines Raumes von einer Bearbeitung ausgeschlossen werden, weil deren Oberfläche dafür nicht geeignet ist. Bei einem Wischroboter kann es bspw. vorgesehen sein, dass Teppiche von einer Nassreinigung ausgeschlossen werden. Darüber hinaus können bei einem Saugroboter bspw. Gebläseleistung und Bürstleistung auf die jeweilige Oberfläche angepasst werden. Ebenso können Dichtlippen oder Stützrollen in Abhängigkeit von der erkannten Bodenart verstellt werden.

[0004] Zur Bestimmung der Bodenart sind im Stand der Technik unterschiedliche Detektionseinrichtungen bekannt. Häufig werden optische Messeinrichtungen wie bildgebende Messeinrichtungen verwendet, welche mittels eines Kamerasystems ein Bild der Oberfläche aufnehmen und mit Referenzbildern oder Referenzmerkmalen vergleichen. Der technische Aufwand für das Kamerasystem sowie die Bildverarbeitung zur Auswertung der Bilder ist entsprechend hoch.

[0005] Nachteilig bei optischen Detektionseinrichtungen ist des Weiteren häufig, dass nur dann ein optimales Messergebnis erreicht werden kann, wenn die zu bestimmende Fläche gegen Umgebungslicht abgeschottet ist. Insofern erfordert eine derartige Detektionseinrichtung einen größeren apparativen Aufwand.

Zusammenfassung der Erfindung

[0006] Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Bodenbearbeitungsgerät mit einer Detektionseinrichtung zu schaffen, die mit geringem Aufwand eine zuverlässige Bestimmung der Bodenart ermöglicht.

[0007] Zur Lösung schlägt die Erfindung ein selbsttätig verfahrbares Bodenbearbeitungsgerät vor, bei welchem die Detektionseinrichtung ein Reibwiderstandselement aufweist, welches die Fläche während einer Fortbewegung so kontaktiert, dass eine Kraftresultierende außerhalb einer Referenzachse an dem Bodenbearbeitungsgerät angreift, wobei die Referenzachse parallel zu einer durch die Orientierung der Räder vorgegebenen Hauptbewegungsrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes orientiert ist und bezogen auf eine Richtung senkrecht zu der Referenzachse mittig zwischen den Rädern ausgerichtet ist.

[0008] Erfindungsgemäß weist das Bodenbearbeitungsgerät ein Reibwiderstandselement auf, welches nicht symmetrisch zu einer durch die Position der Räder an dem Bodenbearbeitungsgerät definierten Referenzachse angeordnet ist. Bspw. kann das Reibwiderstandselement unterschiedliche Abstände zu den Rädern aufweisen. Das Reibwiderstandselement ist so an einem Gehäuse des Bodenbearbeitungsgerätes angeordnet, dass das Reibwiderstandselement während eines üblichen Betriebs des Bodenbearbeitungsgerätes, d.h. während einer Bearbeitung einer Fläche, in Kontakt mit der Fläche steht. Somit unterliegt das Reibwiderstandselement aufgrund des Reibwiderstandes einer Kraftbeaufschlagung, die aufgrund der nicht zentralen Anordnung des Reibwiderstandselementes relativ zu den Rädern eine Drift des Bodenbearbeitungsgerätes auf der Fläche verursacht. Sofern beide Räder gleichen Kraftverhältnissen unterliegen, fährt das Bodenbearbeitungsgerät geradeaus, d.h. es folgt seiner Hauptbewegungsrichtung, die durch die Rotationsebene der Räder vorgegeben ist. Sofern das Bodenbearbeitungsgerät jedoch von bspw. einer Hartbodenfläche, welche einen geringen Reibwiderstand aufweist, auf einen Teppichboden wechselt, erhöht sich der Reibwiderstand zwischen dem Reibwiderstandselement und der Fläche. Dadurch greift eine erhöhte Reibkraft an dem Reibwiderstandselement an, wobei ein erster Teil der Reibkraft auf denjenigen Bereich des Reibwiderstandselementes entfällt, welcher auf der einen Seite der Referenzachse angeordnet ist, und ein zweiter Teil der Reibkraft auf denjenigen Bereich des Reibwiderstandselementes entfällt, welcher auf der entgegengesetzten Seite der Referenzachse ausgebildet ist. Somit greifen auf den gegenüberliegenden Seiten des Bodenbearbeitungsgerätes unterschiedlich große Kräfte an dem Reibwiderstandselement - und damit auch an den Rädern - an. Dies führt dazu, dass derjenige Bereich des Bodenbearbeitungsgerätes, welcher eine größere Angriffsfläche zwischen dem Reibwiderstandselement und der Fläche aufweist, stärker gebremst wird als der entsprechend andere Teilbereich. Infolge dessen kommt es zu einem Drehzahlunterschied der mit gleicher Antriebskraft angetriebenen Räder, welcher wiederum ein Verschwenken des Bodenbearbeitungsgerätes relativ zu der ursprünglichen Fortbewegungsrichtung verursacht, d.h. das Bodenbearbeitungsgerät vollzieht eine Kurvenfahrt. Anhand dieser bodenartabhängigen Drift kann schließlich die Bodenart der Fläche erkannt werden, auf welcher das Bodenbearbeitungsgerät verfährt. Insbesondere können so Hartböden von Teppichböden unterschieden werden, kurzflorige Teppichböden von langflorigen Teppichböden und dergleichen. Grundsätzlich reicht es im Sinne der Erfindung aus, dass das Reibwiderstandselement zu beiden Seiten der Referenzachse unterschiedlich große Kontaktflächen zu der zu reinigenden Fläche bereitstellt. Wesentlich ist, dass unterschiedlich große Widerstandskräfte an den beiden Seiten des Reibwiderstandselementes angreifen, sodass eine Drift des Bodenbearbeitungsgerätes resultiert. Anstatt eines einzigen Reibwiderstandselementes können auch mehrere Reibwiderstandselemente an dem Bodenbearbeitungsgerät angeordnet sein, welche insgesamt eine unsymmetrische Anordnung und/oder Ausbildung zu der Referenzachse aufweisen.

[0009] Es wird vorgeschlagen, dass das Reibwiderstandselement ein Bearbeitungselement zur Bearbeitung der zu bearbeitenden Fläche ist, insbesondere eine senkrecht zu der Referenzachse rotierende Reinigungswalze ist. Das üblicherweise ohnehin an dem Bodenbearbeitungsgerät befindliche Bearbeitungselement dient somit gleichzeitig, neben seiner eigentlichen Bearbeitungsfunktion, zusätzlich als Reibwiderstandselement der Detektionseinrichtung zur Erkennung einer Bodenart. Das Bearbeitungselement kann bspw. eine rotierende Reinigungswalze sein, welche an ihrer Umfangsfläche Borstenelemente oder einen textilen Reinigungsbelag aufweist. Ein Teilbereich der Umfangsfläche der Reinigungswalze bzw. allgemein des Reibwiderstandselementes ragt in einem nicht auf einer Fläche stehenden Zustand des Bodenbearbeitungsgerätes über die von den Rädern aufgespannte Standebene hinaus, sodass es bei einem auf der Fläche stehenden Zustand des Bodenbearbeitungsgerätes zu einem Kontakt zwischen dem Reibwiderstandselement und der Fläche kommt, bspw. zu einem Eingriff der Borstenelemente oder Fasern der Reinigungswalze in Fasern der zu reinigenden Fläche. Dadurch kann bspw. ein Teppichboden von einem Hartboden unterschieden werden. Vorteilhaft rotiert das Bearbeitungselement während der Bodenbearbeitung, wobei sowohl eine Rotation in Rotationsrichtung der Räder, als auch in entgegengesetzte Richtung möglich ist.

[0010] Des Weiteren sind jedoch auch unbeweglich an dem Bodenbearbeitungsgerät angeordnete Reibwiderstandselemente möglich. In einem besonders einfachen Fall kann es sich bei dem Reibwiderstandselement um eine Borstenleiste, eine Dichtlippe oder ein unter dem Gehäuse des Bodenbearbeitungsgerätes hervorstehendes Widerstandselement handeln, welches ausschließlich dem Zweck dient, eine Widerstandskraft hervorzurufen, die aufgrund der unsymmetrischen Wirkung relativ zu der Referenzachse zu einer Drift des Bodenbearbeitungsgerätes führt.

[0011] Es wird vorgeschlagen, dass das Reibwiderstandselement senkrecht zu der Referenzachse angeordnet ist und zu einer Seite der Referenzachse eine größere Länge aufweist als zu der gegenüberliegenden Seite der Referenzachse. In einem besonders einfachen Fall ist das Reibwiderstandselement ein um eine Rotationsachse rotierendes zylindrisches Reinigungselement, welches die Referenzachse kreuzt. Die beiden, sich auf unterschiedlichen Seiten der Referenzachse erstreckenden Teilbereiche des Widerstandselements sind dabei unterschiedlich lang und unterliegen somit unterschiedlich großen Kräften bei dem Kontakt mit der zu reinigenden Fläche.

[0012] Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Bodenbearbeitungsgerät eine Steuer- und Auswerteeinrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, zur Erkennung der Bodenart die Drehzahlen der Räder bei gleicher Antriebskraft miteinander zu vergleichen und eine festgestellte Drehzahldifferenz mit bodenartabhängigen Referenzdifferenzen zu vergleichen. Die zuvor beschriebene widerstandsabhängige Drift des Bodenbearbeitungsgerätes führt zu einer Drehzahldifferenz der angetriebenen Räder, da sich dasjenige Rad, welches sich auf derjenigen Seite mit größerem Reibwiderstand befindet, weniger schnell dreht als das bezogen auf die Referenzachse auf der gegenüberliegenden Seite angeordnete Rad. Diese Drehzahldifferenz wird mit in einem Speicher des Bodenbearbeitungsgerätes gespeicherten Referenzdifferenzen verglichen, welche jeweils charakteristisch für eine bestimmte Bodenart sind, auf welcher das Bodenbearbeitungsgerät verfährt. Bspw. ist eine Drehzahldifferenz beim Befahren eines Teppichbodens größer als eine Drehzahldifferenz beim Befahren eines Hartbodens. Sofern eine Übereinstimmung zwischen der berechneten Drehzahldifferenz und einer Referenzdifferenz bzw. einem Referenzdifferenzbereich gefunden wird, kann auf die aktuell befahrene Bodenart geschlossen werden. Bei Kenntnis der Bodenart kann anschließend z. B. eine Reinigungsart, bspw. trocken oder feucht, eine mechanische Bearbeitung oder dergleichen eingestellt werden, um die Fläche optimal bearbeiten zu können.

[0013] Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Detektionseinrichtung eine einem Antriebsmotor des Reibwiderstandselementes zugeordnete Strommesseinrichtung aufweist, wobei eine Steuer- und Auswerteeinrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes eingerichtet ist, einen von dem Antriebsmotor aufgenommenen Strom mit bodenartabhängigen Referenzströmen zu vergleichen. Das Reibwiderstandselement kann dabei das gleiche Reibwiderstandselement sein, welches auch zur Verursachung der Drift des Bodenbearbeitungsgerätes führt. Alternativ kann es sich jedoch auch um ein zusätzliches Reibwiderstandselement handeln. Das Reibwiderstandselement wird von einem Antriebsmotor angetrieben, welcher abhängig von einem bodenartabhängigen Reibwiderstand einen definierten Strom aufnimmt. Sofern ausgehend von dem Befahren eines Hartbodens bspw. der von dem Antriebsmotor aufgenommene Strom ansteigt, kann darauf geschlossen werden, dass der Hartboden verlassen wurde und das Bodenbearbeitungsgerät nun über bspw. einen Teppichboden verfährt. Das Reibwiderstandselement kann bspw. eine Seitenbürste des Bodenbearbeitungsgerätes sein, welche rotierend gelagert ist. Eine solche Seitenbürste ist üblicherweise bezogen auf eine Hauptbewegungsrichtung vorne an dem Bodenbearbeitungsgerät angeordnet und dient zum Verlagern von Sauggut aus bspw. Raumecken in einen Saugkanal des Bodenbearbeitungsgerätes. Die Seitenbürste besteht bspw. aus mehreren Borstenbüscheln, die einen direkten Kontakt zu der zu reinigenden Fläche aufweisen. Je nach der Bodenbeschaffenheit erfährt die Seitenbürste eine unterschiedlich starke Reibung, nämlich auf Hartboden eine relativ geringe Reibung und auf Teppichboden eine demgegenüber höhere Reibung. Da der Antriebsmotor der Seitenbürste, bzw. allgemein des Reibwiderstandselementes, drehzahlgeregelt ist, kommt es bei hoher Reibung zu einer erhöhten Strom- bzw. Leistungsaufnahme des Antriebsmotors. Dieser Strom bzw. diese Leistung kann in Bezug auf die Bodenart ausgewertet werden. Das gleiche Prinzip gilt ebenfalls für andere Reibwiderstandselemente, welche nicht als Seitenbürste ausgebildet sind, bspw. eine rotierende Hauptbürste des Bodenbearbeitungsgerätes. Die Hauptbürste ist in der Regel eine über die Breite des Bodenbearbeitungsgerätes angeordnete Bürste, die eine zu reinigende Fläche großflächig bearbeitet.

[0014] Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Detektionseinrichtung eine optische Reflexionsmesseinrichtung mit einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger aufweist, wobei eine Lichtemissionsrichtung der Lichtquelle im Wesentlichen in Richtung der von den Rädern aufgespannten Standebene ausgerichtet ist. Neben dem Reibwiderstandselement kann die Detektionseinrichtung somit auch eine optische Reflexionsmesseinrichtung zur Erkennung der Bodenart aufweisen. Die Reflexionsmesseinrichtung kann bspw. eine Abstandsmesseinrichtung sein, welche vorrangig zur Detektion von Abgründen dient. Die Lichtquelle der optischen Reflexionsmesseinrichtung ist vorzugsweise im vorderen Bereich des Bodenbearbeitungsgerätes angeordnet, um ein in Hauptbewegungsrichtung vorwärts fahrendes Bodenbearbeitungsgerät bspw. vor Abstürzen an Treppen oder dergleichen zu bewahren. Die Reflexionsmesseinrichtung kann bspw. eine Infrarotlichtquelle und einen Infrarotlichtempfänger aufweisen. Das Licht der Lichtquelle wird auf die zu untersuchende Fläche gestrahlt, dort reflektiert und trifft schließlich auf den Lichtempfänger. Anhand des Reflexionsgrades der vermessenen Fläche kann auf die Bodenart der Fläche geschlossen werden, da bspw. ein Teppichboden einen geringeren Reflexionsgrad aufweist als ein Hartboden (Fliesen, Holzdielen oder dergleichen).

[0015] Neben dem zuvor beschriebenen Bodenbearbeitungsgerät wird mit der Erfindung ebenfalls ein Verfahren zum Betrieb eines selbsttätig verfahrbaren Bodenbearbeitungsgerätes vorgeschlagen, welches ein Bodenbearbeitungselement, mindestens zwei motorisch angetriebene Räder und eine Detektionseinrichtung zur Erkennung einer Bodenart einer zu bearbeitenden Fläche aufweist, wobei das Verfahren beinhaltet, dass zur Erkennung der Bodenart die Drehzahlen der Räder bei gleicher Antriebskraft miteinander verglichen werden, wobei eine festgestellte Drehzahldifferenz mit bodenartabhängigen Referenzdifferenzen verglichen wird. Wie zuvor bereits in Bezug auf das Bodenbearbeitungsgerät beschrieben, beinhaltet das Verfahren, dass eine Bodenart einer zu bearbeitenden Fläche anhand einer Drift erkannt wird, die sich infolge einer unsymmetrisch an dem Bodenbearbeitungsgerät angreifenden Widerstandskraft einstellt. Die Drift ist wiederum durch eine Drehzahldifferenz der Räder bedingt, welche gemessen und mit bodenartabhängigen Referenzdifferenzen verglichen werden kann. Im Übrigen gelten die zuvor in Bezug auf das Bodenbearbeitungsgerät dargestellten Merkmale und Vorteile.

[0016] Insbesondere wird auch vorgeschlagen, dass ein von einem Antriebsmotor eines Reibwiderstandselements aufgenommener Strom gemessen wird, wobei ein von dem Antriebsmotor aufgenommener Strom mit bodenartabhängigen Referenzströmen verglichen wird. Gemäß dieser Ausgestaltung beinhaltet das Verfahren eine Bestimmung der Art der zu reinigenden Fläche nicht nur anhand einer Drift des Bodenbearbeitungsgerätes, sondern zusätzlich auch anhand einer sich ändernden Strom- bzw. Leistungsaufnahme des Antriebsmotors des Reibwiderstandselementes, welche sich auf unterschiedlichen Bodenarten einstellt.

[0017] Des Weiteren kann auch vorgesehen sein, dass mittels einer Lichtquelle Licht auf die zu bearbeitende Fläche gerichtet wird und ein von der Fläche auf einen Lichtempfänger zurückreflektierter Lichtanteil ausgewertet wird. Aufgrund des Reflexionsgrades der gemessenen Fläche kann auf eine Art der Fläche geschlossen werden.

[0018] Schließlich kann vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit von der erkannten Bodenart eine Leistung eines Gebläses des Bodenbearbeitungsgerätes und/oder eine Drehzahl des Bodenbearbeitungselementes variiert wird, und/oder dass eine Information über die erkannte Bodenart in einer digitalen Umgebungskarte des Bodenbearbeitungsgerätes gespeichert wird. Insbesondere kann auch ein Energiemanagement des Bodenbearbeitungsgerätes abhängig von der Bodenart der zu bearbeitenden Fläche optimiert werden, insbesondere in Bezug auf eine Bearbeitungsdauer für die Bearbeitung einer Fläche, in Bezug auf eine verbesserte Reinigungsleistung oder dergleichen. Des Weiteren kann es auch möglich sein, die genaue Lage von Teppichen, Fliesen, Holzböden und dergleichen nach einer Erkennung in einer digitalen Umgebungskarte zu markieren und diese Information in zukünftigen Bearbeitungszyklen des Bodenbearbeitungsgerätes zu verwenden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0019] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

Ein erfindungsgemäßes Bodenbearbeitungsgerät in einer perspektivischen Ansicht von außen,

Fig. 2

eine Unteransicht des Bodenbearbeitungsgerätes,

Fig. 3

eine driftende Fortbewegung des Bodenbearbeitungsgerätes.

Beschreibung der Ausführungsformen

[0020] Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Bodenbearbeitungsgerät 1, welches hier als Saugroboter ausgebildet ist. Das Bodenbearbeitungsgerät 1 ist auf einer Fläche positioniert, hier bspw. einem Holzdielenboden. Das Bodenbearbeitungsgerät 1 ist selbsttätig verfahrbar und weist eine Navigations- und Selbstlokalisierungseinrichtung auf, mit welcher eine Orientierung innerhalb von Räumlichkeiten möglich ist. Das Bodenbearbeitungsgerät 1 verfügt über zwei Räder 3, 4 (siehe Figur 2) sowie ein Bodenbearbeitungselement 2, welches hier als eine Bürstenwalze ausgebildet ist. Das Bodenbearbeitungsgerät 1 stützt sich einerseits über die beiden Räder 3, 4 und andererseits mit einer Kontaktfläche 13 des Bodenbearbeitungselementes 2 auf der zu reinigenden Fläche ab, wobei sowohl die Räder 3, 4 zur Fortbewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 1 als auch das Bodenbearbeitungselement 2 zur Durchführung einer Reinigung motorisch angetrieben sind. Das Bodenbearbeitungsgerät 1 weist eine Hauptbewegungsrichtung 8 auf, welche durch die Rotationsebene der Räder 3, 4 vorgegeben ist. Das Bodenbearbeitungselement 2 ist senkrecht zu dieser Hauptbewegungsrichtung 8 angeordnet, wobei das Bodenbearbeitungselement 2 um eine Rotationsachse 10 rotiert.

[0021] Das Bodenbearbeitungsgerät 1 verfügt des Weiteren über eine ebenfalls motorisch angetriebene Seitenbürste 12, welche insbesondere zur Reinigung von Raumecken und Raumbegrenzungen geeignet ist. Des Weiteren weist das Bodenbearbeitungsgerät 1 eine Abstandsmesseinrichtung 11 auf, welche hier bspw. als eine innerhalb des Bodenbearbeitungsgerätes 1 angeordnete Triangulationsmesseinrichtung ausgebildet ist und Abstände zu Hindernissen vorzugsweise in einem Winkelbereich von 360 Grad messen kann. Die Abstandsmesseinrichtung 11 ist Teil der Navigations- und Selbstlokalisierungseinrichtung.

[0022] Figur 2 zeigt das Bodenbearbeitungsgerät 1 in einer Ansicht von unten. Zu erkennen sind hier des Weiteren zwei Reflexionsmesseinrichtungen 9, welche einer Abstandsmessung zu einer unterhalb des Bodenbearbeitungsgerätes 1 angeordneten Fläche dienen. Insbesondere eignen sich diese Reflexionsmesseinrichtungen 9 zum Schutz gegen Abstürzen des Bodenbearbeitungsgerätes 1 an einem Abgrund, bspw. an Treppenstufen. Die Reflexionsmesseinrichtung 9 weist eine Lichtquelle und einen Lichtempfänger (beide nicht dargestellt) auf, wobei die Lichtquelle einen Lichtstrahl auf eine zu reinigende Fläche richtet. Dieser Lichtstrahl wird zumindest teilweise an der Fläche reflektiert bzw. gestreut, wobei üblicherweise ein Anteil zurück zu dem Lichtempfänger der Reflexionsmesseinrichtung 9 gelangt und zur Abstandsmessung ausgewertet werden kann. Die Reflexionsmesseinrichtung 9 dient des Weiteren zur Bestimmung der Bodenart der zu reinigenden Fläche, da anhand des Reflexionsgrades der Fläche auch auf die Bodenart geschlossen werden kann, da bspw. ein Teppich weniger reflektiert als ein Hartboden wie bspw. ein Fliesenboden oder ein Holzfußboden.

[0023] Das Bodenbearbeitungselement 2, d.h. die Borstenwalze, ist hier gleichzeitig ein Reibwiderstandselement 6, welches bei auf der zu reinigenden Fläche aufgestelltem Zustand des Bodenbearbeitungsgerätes 1 mit seiner Kontaktfläche 13 die zu bearbeitende Fläche berührt. Je nach der Bodenart der Fläche, z. B. Teppichboden oder Hartboden, übt das Reibwiderstandselement 6 bei der Fortbewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 1 eine mehr oder weniger große Reibkraft auf die Fläche aus. Das Reibwiderstandselement 6 ist bezogen auf eine Referenzachse 7 des Bodenbearbeitungsgerätes 1 unsymmetrisch angeordnet. Die Referenzachse 7 ist parallel zu der Hauptbewegungsrichtung 8 des Bodenbearbeitungsgerätes 1 orientiert und zudem bezogen auf eine Richtung senkrecht zu der Referenzachse 7 mittig zwischen den beiden Rädern 3, 4 platziert. Dadurch weist das Reibwiderstandselement 6 zu einer Seite der Referenzachse 7 einen größeren Überstand und einen größeren Teil der Kontaktfläche 13 auf als zu der gegenüberliegenden Seite. Bei der Fortbewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 1 über die Fläche kommt es zu einem Kräfteungleichgewicht bezogen auf die beiden Halbseiten des Bodenbearbeitungsgerätes 1, da an der Halbseite des Bodenbearbeitungsgerätes 1, welche das Rad 3 aufweist, eine wesentlich größere Reibkraft angreift als an der gegenüberliegenden Seite, welche das Rad 4 aufweist. Infolge dessen verlässt das Bodenbearbeitungsgerät 1 die zuvor verfolgte Hauptbewegungsrichtung 8 in Richtung derjenigen Seite, auf welcher der größere Teil der Kontaktfläche 13 zu der zu bearbeitenden Fläche besteht. Dies ist hier die Halbseite des Bodenbearbeitungsgerätes 1, an welcher das Rad 3 angeordnet ist.

[0024] Figur 3 zeigt eine Drift des Bodenbearbeitungsgerätes 1 während einer Vorwärtsbewegung, welche durch die unsymmetrische Anordnung des Reibwiderstandselementes 6 verursacht wird. Das in der Darstellung gemäß Figur 3 von rechts kommend in eine Hauptbewegungsrichtung 8 fahrende Bodenbearbeitungsgerät 1 wird durch die an dem Reibwiderstandselement 6 angreifende Reibkraft nach links verschwenkt, sodass die vorhergehende Hauptbewegungsrichtung 8 verlassen wird. Durch das Angreifen der Reibkraft kommt es zu einer Drehzahldifferenz der angetriebenen Räder 3, 4, wobei hier das Rad 3 auf der Halbseite des Bodenbearbeitungsgerätes 1 mit dem größeren Anteil des Reibwiderstandselementes 6 eine geringere resultierende Drehzahl aufweist als das andere Rad 4. Diese Drehzahldifferenz wird von einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 5 (siehe Figur 2) des Bodenbearbeitungsgerätes 1 berechnet und mit für bestimmte Bodenarten charakteristischen Referenzdifferenzen verglichen. Die Referenzdifferenzen können bspw. in einem Speicher des Bodenbearbeitungsgerätes 1 hinterlegt sein, auf welchen die Steuer- und Auswerteeinrichtung 5 zugreifen kann. Des Weiteren ist es auch möglich, dass die Referenzdifferenzen auf einem Speicher eines externen Servers hinterlegt sind und die Steuer- und Auswerteeinrichtung 5 mittels einer kabellosen Kommunikation darauf zugreift. Die Referenzdifferenzen können bspw. auch in Form von Differenzbereichen angegeben sein, sodass eine Übereinstimmung erkannt wird, wenn die berechnete Drehzahldifferenz in einen bestimmten Differenzbereich fällt. Bei einer Übereinstimmung kann die Bodenart der zur reinigenden Fläche zuverlässig bestimmt werden.

[0025] In Abhängigkeit von der Kenntnis der Bodenart kann daraufhin eine gezielte Bearbeitung der zu bearbeitenden Fläche gesteuert werden. Insbesondere ist es möglich, dass eine Leistung eines Sauggebläses des Bodenbearbeitungsgerätes 1 gezielt angepasst wird, eine Drehzahl des Bodenbearbeitungselementes 2 oder dergleichen. Des Weiteren ist es auch möglich, dass eine Umgebungskarte, auf welche bspw. das Navigationssystem des Bodenbearbeitungsgerätes 1 zugreift, mit Informationen über die Position von bestimmten Bodenarten, wie bspw. Teppichen, versehen wird.

[0026] Um die Zuverlässigkeit der Bestimmung der Bodenart noch weiter zu erhöhen, kann es vorgesehen sein, zusätzliche Verfahren zur Bodenartbestimmung ergänzend einzusetzen. Hierzu kann bspw. die zuvor beschriebene Reflexionsmesseinrichtung 9 eingesetzt werden, welche eine Reflexion der aktuell befahrenen Fläche auswertet und bekannten Bodenarten zuordnet. Des Weiteren ist es auch möglich, dass eine Stromaufnahme eines Antriebsmotors des Bodenbearbeitungselementes 2 und/oder der Seitenbürste 12 gemessen und ausgewertet wird.

[0027] Obwohl die Erfindung hier in Bezug auf ein als Saugroboter ausgebildetes Bodenbearbeitungsgerät 1 beschrieben ist, kann das Bodenbearbeitungsgerät 1 grundsätzlich auch als Wischroboter, kombiniertes Saug-Wisch-Gerät oder dergleichen ausgebildet sein. Auch ist es möglich, dass die Bodenbearbeitung nicht nur einer Reinigung einer Fläche dient, sondern auch anderen Bearbeitungsaufgaben wie bspw. Polieren, Schleifen, Ölen und dergleichen.

Liste der Bezugszeichen

[0028] 

1

Bodenbearbeitungsgerät

2

Bodenbearbeitungselement

3

Rad

4

Rad

5

Steuer- und Auswerteeinrichtung

6

Reibwiderstandselement

7

Referenzachse

8

Hauptbewegungsrichtung

9

Reflexionsmesseinrichtung

10

Rotationsachse

11

Abstandsmesseinrichtung

12

Seitenbürste

13

Kontaktfläche

Ansprüche

1. Selbsttätig verfahrbares Bodenbearbeitungsgerät (1), insbesondere Reinigungsroboter, mit einem Bodenbearbeitungselement (2), mindestens zwei motorisch angetriebenen Rädern (3, 4) und einer Detektionseinrichtung zur Erkennung einer Bodenart einer zu bearbeitenden Fläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung ein Reibwiderstandselement (6) aufweist, welches die Fläche während einer Fortbewegung so kontaktiert, dass eine Kraftresultierende außerhalb einer Referenzachse (7) an dem Bodenbearbeitungsgerät (1) angreift, wobei die Referenzachse (7) parallel zu einer durch die Orientierung der Räder (3, 4) vorgegebenen Hauptbewegungsrichtung (8) des Bodenbearbeitungsgerätes (1) orientiert ist und bezogen auf eine Richtung senkrecht zu der Referenzachse (7) mittig zwischen den Rädern (3, 4) ausgerichtet ist.

2. Bodenbearbeitungsgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibwiderstandselement (6) ein Bearbeitungselement (1) zur Bearbeitung der zu bearbeitenden Fläche, insbesondere eine senkrecht zu der Referenzachse (7) rotierende Reinigungswalze, ist.

3. Bodenbearbeitungsgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibwiderstandselement (6) senkrecht zu der Referenzachse (7) angeordnet ist und zu einer Seite der Referenzachse (7) eine größere Länge aufweist als zu der gegenüberliegenden Seite der Referenzachse (7).

4. Bodenbearbeitungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (5), welche eingerichtet ist, zur Erkennung der Bodenart die Drehzahlen der Räder (3, 4) bei gleicher Antriebskraft miteinander zu vergleichen und eine festgestellte Drehzahldifferenz mit bodenartabhängigen Referenzdifferenzen zu vergleichen.

5. Bodenbearbeitungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung eine einem Antriebsmotor des Reibwiderstandselements (6) zugeordnete Strommesseinrichtung aufweist, wobei eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (5) des Bodenbearbeitungsgerätes (1) eingerichtet ist, einen von dem Antriebsmotor aufgenommenen Strom mit bodenartabhängigen Referenzströmen zu vergleichen.

6. Bodenbearbeitungsgerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinrichtung eine optische Reflexionsmesseinrichtung (9) mit einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger aufweist, wobei eine Lichtemissionsrichtung der Lichtquelle im Wesentlichen in Richtung der von den Rädern (3, 4) aufgespannten Standebene ausgerichtet ist.

7. Bodenbearbeitungsgerät (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Reflexionsmesseinrichtung (9) eine Abstandsmesseinrichtung ist, insbesondere eine zur Detektion von Abgründen ausgebildete Abstandsmesseinrichtung, ist.

8. Verfahren zum Betrieb eines selbsttätig verfahrbaren Bodenbearbeitungsgerätes (1) mit einem Bodenbearbeitungselement (2), mindestens zwei motorisch angetriebenen Rädern (3, 4) und einer Detektionseinrichtung zur Erkennung einer Bodenart einer zu bearbeitenden Fläche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung der Bodenart die Drehzahlen der Räder (3, 4) bei gleicher Antriebskraft miteinander verglichen werden, wobei eine festgestellte Drehzahldifferenz mit bodenartabhängigen Referenzdifferenzen verglichen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein von einem Antriebsmotor eines Reibwiderstandselements (6) aufgenommener Strom gemessen wird, wobei ein von dem Antriebsmotor aufgenommener Strom mit bodenartabhängigen Referenzströmen verglichen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der erkannten Bodenart eine Leistung eines Gebläses des Bodenbearbeitungsgerätes (1) und/oder eine Drehzahl des Bodenbearbeitungselementes (2) variiert wird, und/oder eine Information über die erkannte Bodenart in einer digitalen Umgebungskarte des Bodenbearbeitungsgerätes (1) gespeichert wird.

Zeichnung