SENSORANORDNUNG FÜR DIE OPTIMIERTE NAVIGATION EINER MOBILEN ROBOTEREINHEIT

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (1) für ein Leuchtmittel, insbesondere eine LED, beinhaltend ein Betriebsgerät (9) und einen Sensor (5), wobei der Sensor (5) Umgebungsdaten an eine mobile Robotereinheit (2) überträgt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Leuchtmittel, insbesondere eine LED, beinhaltend ein Betriebsgerät für das Leuchtmittel und einen Sensor, welcher Umgebungsdaten an eine mobile Robotereinheit überträgt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einem entsprechendem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

[0002] Beleuchtungsvorrichtung für Leuchtmittel welche Sensoren, wie Temperatursensoren, Rauchsensoren etc. beinhalten sind allgemein bekannt. Ebenso bekannt sind mobile Robotereinheiten, wie z.B. Drohnen, autonome Transportwagen (Essenswagen, Medikamentenwagen), Mähroboter für das Rasenmähen oder Reinigungsroboter, welche beispielsweise den Boden absaugen oder wischen.

[0003] Bei Verwendung einer solchen mobile Robotereinheit stellt sich jedoch das Problem, dass das Sichtfeld der in der mobilen Robotereinheit integrierten Sensoren wie Abstandssensor, optischer Sensor etc. stark eingeschränkt ist. Das heißt, sie erkennt Problemzonen wie beispielsweise Treppen oder bewegliche Objekte wie Tiere, Menschen oder andere mobile Robotereinheiten erst, wenn diese im Sichtfeld der Sensoren der mobilen Robotereinheit erscheinen. Dadurch ist nicht gewährleistet, dass die mobile Robotereinheit nicht die Treppenstufen hinunterfährt oder den beweglichen Objekten im weg ist.

[0004] Aus dem Stand der Technik ist das Dokument DE 112010002823 bekannt. In diesem Dokument wird ein Reinigungsroboter mit einem integrierten Bilderfassungsmodul beschrieben, welches die Bilder der nahen Umgebung des Reinigungsroboters erfasst und verarbeitet. Abhängig vom Verschmutzungsgrad wird der Reinigungsroboter in die entsprechende Richtung gesteuert. Dadurch, dass die Sensoren im Reinigungsroboter angeordnet sind und deshalb ein begrenztes Sichtfeld haben, wird nicht das anfangs beschriebene Problem gelöst.

[0005] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, das Sichtfeld der mobilen Robotereinheit zu erweitern und zu optimieren.

[0006] Die Erfindung schlägt nunmehr vor, eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Leuchtmittel, insbesondere eine LED, beinhaltend ein Betriebsgerät für das Leuchtmittel und einen Sensor zu schaffen, welche mit der mobilen Robotereinheit kommuniziert um die oben genannte Aufgabe zu lösen. Die Beleuchtungsvorrichtung und das Verfahren sind dabei als unabhängige Ansprüche aufgeführt. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0007] Die Erfindung stellt eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Sensor bereit, welche dazu ausgebildet ist, Umgebungsdaten zu sammeln und diese an die mobile Robotereinheit weiterzugeben. Die Beleuchtungseinrichtung weist auf:

• einen Sensor, insbesondere einen optischen Sensor
• eine Einrichtung, um die Umgebungsdaten an die mobile Robotereinheit zu übertragen (kabelgebunden oder kabellos)

[0008] Dies wird dadurch realisiert, dass der Sensor die Umgebungsdaten empfängt, an eine Verarbeitungseinrichtung überträgt, welche die Daten auswertet und daraufhin an die mobile Robotereinheit übergibt. Dieser kann dann seine Route oder sein Reinigungsprogramm entsprechend den Daten anpassen.

[0009] Der in der Beleuchtungsvorrichtung angebrachte Sensor kann als optischer Sensor wie beispielsweise ein PIR-Sensor oder eine Kamera ausgebildet sein. Die Verarbeitungseinrichtung weist eine Bilderkennung auf, die die durch die Kamera empfangenen Bilder auswertet.

[0010] Der Sensor kann aber auch als ein akustischer Sensor ausgebildet sein, beispielsweise ein Ultraschallsensor, welcher die Umgebung in kurzen Abständen den Raum scannt und diese Daten an die Verarbeitungseinrichtung überträgt, welche daraus beispielsweise ein 2D oder 3D-Abbild des Raumes berechnet.

[0011] Durch die zuvor berechneten Daten wird die Route der mobilen Robotereinheit optimiert. So kann die mobile Robotereinheit temporär abgestellte Gegenstände umfahren/umfliegen wie beispielswiese Kinderspielzeug, Einkaufstüten etc. Aber auch neue Einrichtungsgegenstände oder Dekorationsartikel werden direkt umfahren/umflogen.

[0012] Ebenfalls kann beispielsweise festgelegt sein, dass die mobile Robotereinheit sich eine bestimmte Anzahl von Metern von beweglichen Objekten fern hält, um diesen nicht im Weg zu sein oder diese zu verletzen. Oder es kann festgelegt sein, dass die mobile Robotereinheit Räume mit beweglichen Objekten meidet und diese zu einem späteren Zeitpunkt anfährt/anfliegt.

[0013] Die Verarbeitungseinrichtung, welche die Daten des Sensors auswertet und an die mobile Robotereinheit übergibt, kann sich direkt in der Beleuchtungseinrichtung befinden. In weiteren Ausführungen der Erfindung wäre es denkbar die Verarbeitungseinrichtung auch in der Ladestation oder Dockingstation der mobilen Robotereinheit oder in der mobilen Robotereinheit selbst anzuordnen.

[0014] Beispielsweise können Umgebungsdaten so berechnet werden, dass die Bewegungsfläche (der Untergrund auf der sich die mobile Robotereinheit bewegt) des zu befahrenden Raumes in Quadrate unterteilt wird, welche einzelnen Koordinaten zugeteilt werden. So können bestimmte Quadrate auf eine "Blacklist" gesetzt werden, die die mobile Robotereinheit meidet. Beispielsweise können Quadrate, welche innerhalb einem Türrahmen zugeordnet sind, auf die "Blacklist" gesetzt werden, wenn die mobile Robotereinheit das angrenzende Zimmer vorerst meiden soll, und diese wieder von der Liste entfernt werden, wenn das Zimmer freigegeben ist.

[0015] Bedingt durch die Einrichtung des Raumes, sieht eine weitere Ausführung der Erfindung vor, mehrere Sensoren an verschiedenen Positionen im Raum anzuordnen. Dies kann sinnvoll sein, wenn große Hindernisse wie Schränke, Raumteiler etc. die Sicht des einen Sensors einschränken würden. Durch mehrere Sensoren kann der Raum lückenlos analysiert werden.

[0016] Die Sensoren können kabellos oder kabelgebunden miteinander kommunizieren und die Daten an die Verarbeitungseinrichtung weitergeben. Als kabellosen Kommunikationsstandard sind W-LAN, VLC (Visible Light Communication), Bluetooth, Infrarot, etc. denkbar. Kabelgebunde Standards können Ethernet, PLC (Powerline Communication), etc. sein.

[0017] In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Steuern/Regeln einer mobilen Robotereinheit bereit mit folgenden Schritten:

• Erkennen von Hindernissen oder beweglichen Objekten im Bewegungsbereich
• Verarbeitung und Übertragung der Daten an die mobile Robotereinheit
• Umfahren des Hindernisses oder beweglichen Objektes durch die mobile Robotereinheit

[0018] Die Erfindung sowie weitere Aspekte der Erfindung werden nunmehr auch mit Blick auf die Figuren gezeigt.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht eines Raumes mit einer Beleuchtungseinrichtung, eine mobile Robotereinheit (in diesem Ausführungsbeispiel ein Reinigungsroboter), einer Dockingstation für die mobile Robotereinheit, eines Hindernisses/beweglichen Objekts und weiteren Sensoren,

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht einer Bewegungsfläche aufgeteilt in einzelne Quadrate und mit kartesischen Koordinaten beschriftet.

Fig. 3 zeigt ein mobiles Gerät (beispielsweise Smartphone).

[0019] Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Raumanordnung mit einer Beleuchtungseinrichtung 1, einem Betriebsgerät 10 für das Leuchtmittel, eine mobile Robotereinheit (in diesem Beispiel ein Reinigungsroboter) 2, eine Dockingstation 3 für die mobile Robotereinheit 2 und einem Hindernis/beweglichen Objekt 4. Der Sensor 5 in der Beleuchtungseinrichtung 1 überwacht jederzeit, oder nur während die mobile Robotereinheit aktiv ist, den Raum, übergibt diese Daten an eine Verarbeitungseinrichtung 7. Ebenfalls ist hier eine zweidimensionale Bewegungsfläche 6 (in diesem Beispiel der Boden eines Raumes) gezeigt.

[0020] Der Sensor 5 in der Beleuchtungsvorrichtung 1 kann als optischer Sensor, beispielsweise Kamera oder PIR-Sensor, ausgebildet sein. Die Verarbeitungseinrichtung 7 kann über eine Bilderkennung, welche das empfangene Bildmaterial auswertet, verfügen.

[0021] Die Verarbeitungseinrichtung 7 kann mittels der Bilderkennung feststellen, aus welchem Material die Bewegungsfläche 6 besteht und entsprechend die mobile Robotereinheit 2 konfigurieren. Die mobile Robotereinheit 2 kann, sollte es sich um ein Reinigungsroboter handeln, beispielsweise verschiedene Reinigungsmethoden anwenden, welche in Abhängigkeit des Materials der Bewegungsfläche 6 angewendet werden können.

[0022] Die verschiedenen Reinigungsmethoden der mobilen Robotereinheit 2 können unterschiedliche Saugkräfte und verschiedene Bürstenarten aufweisen.

[0023] So kann für eine Teppichfläche eine andere Reinigungsmethode mit höherer Saugkraft als bei einer Holzfläche angewendet werden. Es kann bei einer Holzfläche eine geringere Saugkraft und eine feiner Bürste verwendet werden.

[0024] Ein Benutzer kann mit einem mobilen Gerät 8 auf den Sensor 5, der mobilen Robotereinheit 2 oder der Dockingstation zugreifen und in die Sensordaten einsehen. Dadurch kann der Benutzer beispielsweise Informationen über den Reinigungszustand der Bewegungsfläche 6 erhalten, den Fortschritt der aktuellen Tätigkeit oder den Standort erfahren, selbst wenn sich der Benutzer nicht in unmittelbarer Nähe der Bewegungsfläche 6 befindet.
Das mobile Gerät 8 kann ein mobiles Kommunikationsendgerät, z.B. ein Handy (Mobiltelefon) oder Smartphone, welches in Figur 3 gezeigt wird, sein.
Die mobile Robotereinheit 2 kann auch als Alarmanlage verwendet werden. Das mobile Gerät 8 kann eine Benutzerschnittstelle aufweisen, die dazu ausgestaltet ist, Konfigurationsparameter zu verändern und/oder zu übermitteln. Der Benutzer kann die mobile Robotereinheit 2 mittels des mobilen Gerätes 8 in einen Alarmmodus versetzen und bei feststellen eines beweglichen Objektes kann die mobile Robotereinheit 2 mit einer Sendeeinheit und/oder der Sensor 5 eine Alarmierung an das mobile Gerät 8 senden und/oder einen Blinkmodus der Beleuchtungsvorrichtung 1 veranlassen.

[0025] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Sensor 5 in der Beleuchtungsvorrichtung 1 als akustischer Sensor ausgebildet. Dieser kann beispielsweise mittels Radar die Umgebung aufnehmen und die Informationen an die Verarbeitungseinrichtung 7 übertragen, welche wiederum die Informationen für die mobile Robotereinheit 2 bereitstellen kann.

[0026] Die Verarbeitungseinrichtung 7 kann derart konfiguriert sein, dass sie Hindernisse und/oder bewegliche Objekte 4, beispielsweise zerbrechliche oder kurz abgestellte Gegenstände, erkennen kann und Bewegungsanweisungen an die mobile Robotereinheit 2 übergeben kann.

[0027] Sie kann ebenfalls derart konfiguriert sein, dass sie Hindernisse und/oder bewegliche Objekte 4 erkennt und diese in Echtzeit die mobile Robotereinheit 1 übermittelt, welcher die Hindernisse und/oder bewegliche Objekte 4 daraufhin ausweicht oder einen bestimmten Abstand zu ihnen hält. Beispielsweise kann der Saugroboter sich unter Möbel "verstecken" wenn ein bewegliches Objekt den Raum durchquert. Dadurch wird beispielsweise versehentliches Zertreten der mobilen Robotereinheit 2 verhindert.

[0028] Die Umgebungsdaten können auf verschiedensten Möglichkeiten vom Sensor 5 in der Beleuchtungseinrichtung (1) zur Verarbeitungseinrichtung 7 und von der Verarbeitungseinrichtung 7 zur mobilen Robotereinheit 2 übertragen werden. Es sind kabellose Standards wie W-LAN, Bluetooth, Zigbee, VLC, Infrarot, IPv6 etc. möglich. Aber auch kabelgebundene wie Ethernet, PLC etc. sind denkbar. Vorzugsweise werden kabellose Standards verwendet, welche keinen direkten Sichtkontakt benötigen.

[0029] Die mobile Robotereinheit 2 kann auch beispielsweise der Verarbeitungseinrichtung 7 mitteilen, wenn sein Füllbehälter voll ist. Die Verarbeitungseinrichtung 7 kann diese Information dem Betriebsgerät der Beleuchtungseinrichtung 1 mitteilen und das Betriebsgerät 9 kann daraufhin einen Blinkmodus einleiten, bei dem das Leuchtmittel zu blinken anfängt und dem Benutzer somit einen vollen Füllbehälter mitteilen kann. In einer vereinfachten Ausführung kann die mobile Robotereinheit 2 direkt den Füllstand an das mobile Gerät 8 des Benutzers übermitteln.

[0030] Die Verarbeitungsvorrichtung 7 kann in der Beleuchtungseinrichtung 1 angebracht sein. Es ist auch denkbar, dass sie in der Dockingstation 3 der mobilen Robotereinheit 2 oder in der mobilen Robotereinheit 2 selbst untergebracht ist.

[0031] Dieses Anwendungsbeispiel ist von einem Reinigungsroboter entsprechend auf jede mobile Robotereinheit (fliegende Drohne, autonomer Essenswagen etc.) übertragbar.

[0032] Es ist denkbar dass die vom Sensor 5 in der Beleuchtungseinrichtung 1 aufgenommene Bewegungsfläche 6 grafisch in einzelne Quadrate 11, Dreiecke oder sonstige Vielecke zerlegt werden kann und diese Unterteilungen mit Koordinaten versehen werden kann. Dadurch können einzelne Flächen auf eine "Blacklist" gesetzt werden, welche die mobile Robotereinheit 2 meiden soll und einen gewissen Abstand dazu halten soll. In Fig. 2 ist beispielhaft eine "zu meidende Fläche" 12 gezeigt.

[0033] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden neben dem Sensor 5 in der Beleuchtungseinrichtung 1 weitere Sensoren 5a/b im Raum verteilt, um die Genauigkeit zu erhöhen. So können Hindernisse/bewegliche Objekte 4 durch stationäre Gegenstände außerhalb des Sichtbereichs des Sensors 5 in der Beleuchtungseinrichtung 1 sein und nicht davon erfasst werden. Durch Anbringen weiterer Sensoren 5a/b können so tote Winkel eliminiert werden, diese Hindernisse und/oder bewegliche Objekte 4 erfasst und an die mobile Robotereinheit 2 übertragen werden. Die zusätzlichen Sensoren 5a/b können auch in unterschiedlichen Räumen positioniert werden.

[0034] Des Weiteren wird ein Verfahren beansprucht, welches das Erkennen von Hindernissen und/oder beweglichen Objekten 4 im Bewegungsbereich 6, die Verarbeitung und Übertragung der Daten an die mobile Robotereinheit 2 und das meiden/Abstand halten der mobilen Robotereinheit 2 zum Hindernis und/oder beweglichen Objekts 4 umfasst.

Ansprüche

1. Beleuchtungsvorrichtung (1) für ein Leuchtmittel, insbesondere eine LED, beinhaltend ein Betriebsgerät (10) und einen Sensor (5),
dadurch gekennzeichnet dass,
der Sensor (5) Umgebungsdaten für eine mobile Robotereinheit (2) bereitstellt.

2. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet dass,
der Sensor (5) als optischer Sensor ausgebildet ist.

3. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet dass,
der Sensor (5) als akustischer Sensor ausgebildet ist.

4. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet dass,
aus den vom Sensor (5) bereitgestellten Umgebungsdaten Bewegungen von beweglichen Objekten (4) erkannt werden und an mobile Robotereinheit (2) übertragen werden.

5. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass,
aus den vom Sensor (5) bereitgestellten Umgebungsdaten Hindernisse und/oder bewegliche Objekte (4) erkannt werden und an die mobile Robotereinheit (2) übertragen werden.

6. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass,
der Sensor (5) und/oder eine Verarbeitungseinrichtung (7), welche eine Bilderkennung aufweist, die Umgebungsdaten über kabellose oder über kabelgebundene Kommunikation überträgt.

7. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass,
die Beleuchtungseinrichtung (1) die Umgebungsdaten verarbeitet.

8. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass,
die Dockingstation (3) der mobile Robotereinheit (2) die Umgebungsdaten verarbeitet.

9. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass,
die mobilen Robotereinheit (2) die Umgebungsdaten verarbeitet.

10. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass,
der vom Sensor (5) aufgenommene Bewegungsbereich (6) in ein Koordinatensystem konvertiert wird, welches die mobile Robotereinheit (2) interpretiert und seine Bewegung anpasst.

11. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet dass,
zusätzliche Sensoren (5a/b), welche mit der Beleuchtungsvorrichtung (1) oder Verarbeitungseinrichtung (7) kommunizieren um die Genauigkeit der Bewegung der mobilen Robotereinheit (2) zu optimieren, verteilt sind.

12. Verfahren zum Steuern/Regeln einer mobile Robotereinheit (2) mit folgenden Schritten:

- Erkennen von Hindernissen und/oder beweglichen Objekten (4) im Bewegungsbereich (6),

- Verarbeitung und Übertragung der Daten an die mobile Robotereinheit (2),

- Meiden des Hindernisses und/oder beweglichen Objekts (4) oder Abstand halten zum Hindernis/beweglichen Objekts (4) durch die mobile Robotereinheit (2).

Zeichnung