[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines mobilen, selbstfahrenden Geräts,
insbesondere Bodenreinigungsgerät, wie einen Saug- und/oder Kehrroboter, in einem
Wandfolgemodus, sowie ein mobiles, selbstfahrendes Gerät, das nach einem derartigen
Verfahren betrieben wird.
[0002] Mobile, selbstfahrende Geräte wie beispielsweise Saugroboter haben die Aufgabe, autonom
möglichst eine gesamte Bodenfläche zu reinigen. Insbesondere sollen Saugroboter ihren
Nutzern die Aufgabe abnehmen, den Boden regelmäßig von Staub und Schmutz zu befreien.
Ein besonderes Augenmerk wird hierbei auf die Reinigung entlang von Wänden und in
Ecken gelegt. Erreicht der Saugroboter einen Großteil der zu reinigenden Bodenfläche,
nicht jedoch wandnahe Bereiche oder Ecken, so ist dies mit der Zeit optisch erkennbar.
[0003] Häufig weisen die Saugroboter einen Grundkörper auf, der eine D-Form umfasst. Bei
einem D-förmigen Saugroboter werden bei der Eckreinigung beispielsweise folgende Schritte
abgefahren:
- der Saugroboter fährt entlang einer Wand, bis er die Ecke erreicht,
- der Saugroboter fährt so weit zurück, dass dieser seine vordere Ecke an der frontalen
Wand vorbeidrehen kann,
- der Saugroboter dreht sich auf der Stelle soweit, dass seine vordere Ecke an der frontalen
Wand vorbeigedreht wird und dieser seine Fahrt in Richtung der nun nahezu parallelen
frontalen Wand ohne Kollision fortsetzen kann, oder der Saugroboter fährt entlang
einer Bahn, bis dieser möglichst parallel zu der frontalen Wand steht,
- der Saugroboter fährt entlang der frontalen Wand weiter.
[0004] Fährt oder dreht sich der Saugroboter dabei zu weit von einer der Wände weg, so hat
seine Seitenbürste keinen Kontakt mehr zu dieser Wand und es verbleiben Schmutzrückstände
nahe der Wand zurück. Um sicherzustellen, dass der Saugroboter während der Drehung
und seiner Fahrt zur Wand mit seiner vorderen Ecke nicht mit der Wand kollidiert,
halten einige Saugroboter einen Abstand zur Wand ein, der zu einem unbefriedigenden
Ergebnis führen kann. Andere Saugroboter fahren für eine optimale Wandreinigung extra
nah an die Wand heran, bis ein Frontkollisionssensor ausgelöst wird, wobei sich anschließend
der Saugroboter dreht. Dabei kollidiert der Saugroboter jedoch regelmäßig mit der
Wand, wodurch Beschädigungen der Wand nicht auszuschließen sind.
[0005] Einige Saugroboter bekannter Hersteller weisen einen Grundkörper mit runder Form
auf. Da diese Saugrobotern keine heraus- beziehungsweise abstehenden Strukturen aufweisen,
können Bewegungen dieser Saugroboter mit einfachen Algorithmen gesteuert werden. Runde
Saugroboter führen eine Eckenreinigung beispielsweise wie folgt durch:
- der Saugroboter nähert sich der Ecke, indem dieser im Wandfolgemodus entlang einer
ersten Wand fährt, bis er eine zweite Wand mittels zum Beispiel einem Bumper ertastet,
- der Saugroboter entfernt sich von der Wand, bis er einen gewünschten Frontabstand
hat,
- der Saugroboter dreht sich auf der Stelle um 90 Grad um seinen Mittelpunkt, bis er
parallel zur zweiten Wand ausgerichtet ist,
- der Saugroboter fährt im Wandfolgemodus entlang der zweiten Wand und entfernt sich
von der Ecke.
[0006] Saugroboter mit runder Form weisen jedoch Nachteile auf, wenn es um die Reinigung
von Wandecken geht. Aufgrund seiner runden Form erreichen die Saugroboter die Ecke
nicht mit ihren Reinigungselementen, wie beispielsweise mit ihrem Saugmund und/oder
ihrer Seitenbürste, wodurch in Ecken Staub zurückbleiben kann. Daher sind Saugroboter,
die eine D-Form aufweisen, zumindest bei der Eckreinigung vorteilhafter. Diese Saugroboter
haben an ihrer Front eine gerade Kante, deren äußere Gehäuseecken bis in Raumecken
reichen können. Durch die Gehäuseecken vergrößert sich jedoch der Außenradius eines
imaginären Kollisionsvermeidungskreises, der bei Drehbewegungen des Saugroboters zu
berücksichtigen ist, wodurch wiederum wandnahe Bereiche entstehen können, an denen
der Boden nicht gereinigt wird.
[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines mobilen, selbstfahrenden
Geräts bereitzustellen, bei dem in einem Wandfolgemodus, insbesondere bei Eckreinigungen,
Kollisionen mit Wänden vermieden werden bei gleichzeitiger optimaler Reinigung schwieriger
Bereiche, wie beispielsweise Ecken.
[0008] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb eines mobilen, selbstfahrenden
Geräts mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein mobiles, selbstfahrendes
Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0009] Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Betrieb eines mobilen, selbstfahrenden
Geräts, insbesondere Bodenreinigungsgeräts wie ein Saug- und/oder Kehr- und/oder Wischroboter,
in einem Wandfolgemodus folgende Ablaufschritte:
- Fahren des mobilen, selbstfahrenden Geräts entlang einer ersten Wand; insbesondere
Annähern des Geräts an eine Wandecke, indem das Gerät im Wandfolgemodus entlang der
ersten Wand fährt,
- Detektieren einer zweiten Wand, die insbesondere mit der ersten Wand eine Wandecke
bildet; insbesondere, indem das Gerät die zweite Wand beispielsweise mittels Bumper
ertastet beziehungsweise bis ein Mindestabstand zur zweiten Wand erreicht ist,
- Entfernen von der zweiten Wand, bis ein erster vorbestimmter Abstand - insbesondere
der Mindestabstand - zwischen einem vorderen Punkt eines Gehäuseecks des mobilen,
selbstfahrenden Geräts und der zweiten Wand ausgebildet ist,
- Drehen des mobilen, selbstfahrenden Geräts um einen Mittelpunkt derart, dass der vordere
Punkt des Gehäuseecks zur zweiten Wand zeigt und zu dieser einen zweiten vorbestimmten
Abstand einnimmt,
- Vorwärtsfahrt des mobilen, selbstfahrenden Geräts derart, dass sich das mobile, selbstfahrende
Gerät parallel zur zweiten Wand ausrichtet, wobei der zweite vorbestimmte Abstand
zwischen vorderem Punkt des Gehäuseecks und zweiter Wand bei der Vorwärtsfahrt im
Wesentlichen konstant gehalten wird.
[0010] Erfindungsgemäß wird also ein alternativer Wandfolgemodus eingesetzt, der explizit
die vordere Gehäuseecke des Geräts in den Fokus setzt und dafür sorgt, dass diese
insbesondere bei einer Eckfahrt beziehungsweise Eckreinigung den optimalen Abstand
zur Wand hat. Dadurch lassen sich vorteilhafterweise Kollisionen der Gehäuseecke mit
der Wand vermeiden. Rückwärtige Ausweichmanöver können vermieden werden, wobei gleichzeitig
eine Seitenbürste eine während der Wand- beziehungsweise Eckreinigung optimale Überdeckung
zur Kante der Wand hat.
[0011] Vorliegend wird mit Vorteil im Wandfolgemodus ein Abstand zwischen dem vorderen Punkt
des Gehäuseecks des Geräts und der Wand gesteuert. Dadurch wird insbesondere nicht
nur die Roboterform beachtet, sondern auch sichergestellt, dass der für die Bodenreinigung
relevante Geräteteil stets den passenden Abstand zur Wand hat. Insbesondere wird bei
der Eckreinigung für die Fahrt des Geräts ein Regleransatz gewählt, der dafür sorgt,
dass der vordere Punkt des Gehäuseecks immer einen passenden, ausreichenden, aber
nicht zu großen Abstand zur Wand hält, während sich das Gerät insgesamt parallel zur
Wand ausrichtet.
[0012] Im Wandfolgemodus wird ein kaskadierter Regler für die Geschwindigkeits-, Richtungsbeziehungsweise
Rotations- und Abstandsregelung verwendet. Es wird jedoch nicht der Abstand eines
Gerätemittelpunkts zur Wand als Eingangswert für den Regler genutzt, sondern der Abstand
des vorderen Punkts des Gehäuseecks zur Wand. Kollisionen des Gehäuseecks mit der
Wand werden vermieden, indem der Abstand zwischen dem vorderen Punkt und der Wand
geregelt wird. Es sind keine zusätzlichen rückwärtigen Ausweichmanöver nötig, da das
Gerät der Wand nicht zu nahe kommt, wenn der Abstand zwischen vorderem Punkt und Wand
geregelt wird. Dadurch hat zudem eine Seitenbürste des Geräts immer einen optimalen
Abstand zur Wand, sodass keine Bereiche entlang der Wand ausgelassen und alle Bereiche
zuverlässig gereinigt werden.
[0013] Unter einem mobilen, selbstfahrenden Gerät ist insbesondere ein Bodenreinigungsgerät,
zu verstehen, welches beispielsweise im Haushaltsbereich Bodenflächen autonom bearbeitet.
Hierunter zählen unter anderem Saug- und/oder Kehr- und/oder Wischroboter wie beispielsweise
Staubsaugerroboter. Diese Geräte arbeiten im Betrieb (Reinigungsbetrieb) bevorzugt
ohne oder mit möglichst wenig Nutzereingriff. Beispielsweise fährt das Gerät selbsttätig
in einen vorgegebenen Raum, um entsprechend einer vorgegebenen und einprogrammierten
Verfahrensstrategie den Boden ab zu reinigen.
[0014] Um hierbei jegliche individuellen Umgebungsbesonderheiten beachten zu können, findet
bevorzugt eine Explorationsfahrt mit dem mobilen, selbstfahrenden Gerät statt. Unter
einer Explorationsfahrt ist insbesondere eine Erkundungsfahrt zu verstehen, die dazu
geeignet ist, eine zu bearbeitende Bodenfläche nach Hindernissen, Raumaufteilung und
ähnlichem zu erkunden. Ziel einer Explorationsfahrt ist es insbesondere, Gegebenheiten
des zu bearbeitenden Bodenbearbeitungsbereich einschätzen und/oder darstellen zu können.
[0015] Nach der Explorationsfahrt kennt das mobile, selbstfahrende Gerät seine Umgebung
und kann diese in Form einer Umgebungskarte an den Nutzer weitergeben, zum Beispiel
in einer App (Reinigungs-App) an einem Mobilgerät. In der Umgebungskarte kann dem
Nutzer die Möglichkeit gegeben werden, mit dem mobilen, selbstfahrenden Gerät zu interagieren.
Der Nutzer kann mit Vorteil Informationen in der Umgebungskarte einsehen und bei Bedarf
ändern und/oder anpassen.
[0016] Unter einer Umgebungskarte ist insbesondere jegliche Karte zu verstehen, die geeignet
ist, die Umgebung des Bodenbearbeitungsbereichs mit all seinen Hindernissen und Gegenständen
darzustellen. Beispielsweise zeigt die Umgebungskarte den Bodenbearbeitungsbereich
mit den darin enthaltenen Möbeln und Wänden skizzenartig an.
[0017] Die Umgebungskarte mit den Hindernissen wird vorzugsweise in der App an einem tragbaren
Zusatzgerät dargestellt. Dies dient insbesondere der Visualisierung zu einer möglichen
Interaktion für den Nutzer. Unter einem Zusatzgerät ist vorliegend insbesondere jegliches
Gerät zu verstehen, das für einen Benutzer tragbar ist, das außerhalb des mobilen,
selbstfahrenden Geräts angeordnet, insbesondere extern und/oder differenziert vom
mobilen, selbstfahrenden Gerät ist, und zu einer Anzeige, Bereitstellung, Übermittlung
und/oder Übertragung von Daten geeignet ist, wie beispielsweise ein Handy, ein Smartphone,
ein Tablet und/oder ein Computer beziehungsweise Laptop.
[0018] Auf dem tragbaren Zusatzgerät ist die App, insbesondere eine Reinigungs-App, installiert,
die zur Kommunikation des mobilen, selbstfahrenden Geräts mit dem Zusatzgerät dient
und insbesondere eine Visualisierung des Bodenbearbeitungsbereichs, also des zu reinigenden
Wohnraums oder der zu reinigenden Wohnung beziehungsweise des Wohnbereichs ermöglicht.
Die App zeigt dem Nutzer dabei vorzugsweise den zu reinigenden Bereich als Umgebungskarte
an.
[0019] Unter einem Wandfolgemodus ist insbesondere jeglicher Reinigungsmodus parallel entlang
einer ersten Wand zu verstehen, der vorzugsweise an einer Wandecke eine Richtungsänderung
in Richtung parallel entlang einer zweiten Wand beinhaltet.
[0020] Unter Ablaufschritte sind insbesondere hintereinander durchführbare Schritte zu verstehen,
die das Fahrverhalten des Geräts beeinflussen. Dabei können die Schritte direkt hintereinander
durchgeführt werden, oder Zwischenschritte beinhalten.
[0021] Die erste Wand und die zweite Wand grenzen vorzugsweise aneinander an und bilden
in ihrer Berührung eine Wandecke. Eine Wandecke ist insbesondere jegliche Unterbrechung
einer geraden Ausrichtung der ersten Wand. An der Wandecke angrenzend beginnt die
zweite Wand und ihre Erstreckung.
[0022] Unter einem ersten vorbestimmten Abstand zwischen dem vorderen Punkt des Gehäuseecks
des mobilen, selbstfahrenden Geräts und der zweiten Wand ist insbesondere ein festgesetzter
Abstand zu verstehen, der bei der Herstellung des Geräts eingespeichert und von dem
Nutzer nicht änderbar ist. Der erste vorbestimmte Abstand ist dabei derart festgelegt,
dass sich das Gerät an der Wandecke drehen kann, ohne dabei mit einer der Wände zu
kollidieren. Insbesondere ist der erste vorbestimmte Abstand über einen Parameter
vorbelegt. Dabei ist ein Soll- beziehungsweise Zielanstand derart parametrisiert,
sich das Gerät an der Wandecke drehen kann, ohne dabei mit einer der Wände zu kollidieren.
[0023] Unter einem vorderen Punkt des Gehäuseecks ist insbesondere ein Punkt am Gehäuse
zu verstehen, der sich in einem vorderen, seitlichen Bereich des Gehäuses befindet.
Insbesondere befindet sich der vordere Punkt in der Nähe des vorderen Gehäuseecks
oder direkt am vorderen Gehäuseeck des Geräts, bevorzugt des vorderen rechten Gehäuseecks.
[0024] Beim Drehen des Geräts um seinen Mittelpunkt wird das Gerät insbesondere nicht um
90 Grad gedreht. Vorzugsweise dreht sich das Gerät aus seiner parallelen Richtung
zur ersten Wand in eine schräge Ausrichtung derart, dass der vordere Punkt des Gehäuseecks
zur zweiten Wand zeigt beziehungsweise einen minimalen Abstand dazu einnimmt. Die
Drehung erfolgt also im Wesentlichen um einen Winkel kleiner als 90 Grad, insbesondere
in einem Drehbereich von 30 Grad bis 60 Grad zur parallelen Ausrichtung zur ersten
Wand.
[0025] Erst nach dem Drehen beginnt das Gerät eine Vorwärtsbewegung beziehungsweise Vorwärtsfahrt,
bei der jedoch der zweite vorbestimmte Abstand zwischen vorderem Punkt und zweiter
Wand konstant gehalten wird. Das Gerät macht beim Vorwärtsfahren also zusätzlich eine
überlagerte Drehbewegung, bis das Gerät parallel zur zweiten Wand ausgerichtet ist.
Nacheinander führt das Gerät also an Wandecken folge Schritte aus: Entlangfahren an
der ersten Wand; Heranfahren an die Wandecke; Rückwärtsfahren (von der Wandecke weg),
bis der erste vorbestimmte Abstand zwischen vorderem Punkt und zweiter Wand erreicht
ist; Drehen des Geräts um kleiner als 90 Grad, bis der zweite vorbestimmte Abstand
zwischen vorderem Punkt und zweiter Wand erreicht ist; Vorwärtsfahren des Geräts mit
gleichzeitiger Drehbewegung mit konstantem zweiten vorbestimmten Abstand zwischen
vorderem Punkt und zweiter Wand, bis eine möglichst beziehungsweise im Wesentlichen
parallele Ausrichtung zur zweiten Wand erlangt ist; Entlangfahren an der zweiten Wand.
[0026] Unter einem Mittelpunkt des Geräts ist insbesondere sein tatsächlicher Gerätemittelpunkt
oder ein Mittelpunkt der Radachsen zu verstehen.
[0027] Unter einem zweiten vorbestimmten Abstand ist insbesondere ein vom Hersteller festgesetzter
Abstand zu verstehen, der vom Nutzer nicht änderbar ist. Insbesondere ist der zweite
vorbestimmte Abstand ein Abstand, bei dem die Seitenbürste des Geräts mit ihren Borsten
noch an die Wand heranreicht. Der zweite vorbestimmte Abstand ist also geringer als
die Borstenlänge, aber groß genug gewählt, sodass das Gehäuseeck nicht mit der zweiten
Wand kollidiert.
[0028] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird mit den Ablaufschritten ein Fahrverhalten
des mobilen, selbstfahrenden Geräts derart kontrolliert, dass der zweite vorbestimmte
Abstand zwischen vorderem Punkt des Gehäuseecks und erster Wand sowie anschließend
zweiter Wand möglichst konstant gehalten wird. Vorzugsweise ist an dem vorderen Punkt
des Gehäuseecks die Seitenbürste des Geräts angeordnet. Durch den konstanten Abstand
kann so sichergestellt werden, dass die Seitenbürste eine optimale Überdeckung mit
der Kante der Wand hat, sodass eine zuverlässige und insbesondere vollständige Wand-
und Eckenreinigung gewährleistet werden kann.
[0029] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der vordere Punkt des Gehäuseecks
derart gewählt, dass eine Distanz zwischen dem vorderen Punkt und einer tatsächlichen
Gehäusebegrenzung des mobilen, selbstfahrenden Geräts in Reinigungsrichtungen im Wesentlichen
konstant ist. Der vordere Punkt wird also so gewählt, dass die Distanz zwischen dem
Punkt und der tatsächlichen Gehäusebegrenzung des Geräts in allen punktnahen beziehungsweise
wesentlichen Richtungen, also insbesondere frontal, seitlich und schräg nach vorne,
konstant beziehungsweise nahezu konstant ist. Die Reinigungsrichtungen sind dabei
jegliche Richtungen, in denen ein im vorderen Bereich angebrachtes Reinigungselement,
wie beispielsweise eine Seitenbürste im vorderen rechten Gehäuseeck, seinen Reinigungsbereich
hat.
[0030] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird der vordere Punkt des Gehäuseecks
derart gewählt, dass eine Wirkweite zumindest eines Reinigungselements in den Reinigungsrichtungen
im Wesentlichen konstant ist. Beispielsweise sind das Reinigungselement eine Seitenbürste
und der vordere Punkt eine Seitenbürstenachse, deren Abstand zur ersten beziehungsweise
zweiten Wand als Reglerparameter des Wandfolgemodus verwendet wird. Ein derart gewählter
vorderer Punkt beachtet mit Vorteil die Gehäuseform, insbesondere eine D-Form des
Gehäuses, sowie die Reichweite beziehungsweise Wirkweite der Seitenbürste, die insbesondere
am Gehäuseeck angeordnet ist. Auf diese Weise hat die Seitenbürste immer eine optimale
Überdeckung mit der Kante, egal welche Orientierung das Gerät bei seiner Bewegung
zur Wand hat. Insbesondere hat die Achse der Seitenbürste des Gehäuseecks immer den
gleichen Abstand zur Wand. Die Seitenbürstenachse beziehungsweise deren Abstand zur
ersten beziehungsweise zweiten Wand wird also als Grundlage für den Regler des Wandfolgemodus
verwendet.
[0031] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der zweite vorbestimmte Abstand
einen Toleranzbereich auf, in dem sich der vordere Punkt aufhalten kann, ohne dass
eine Fahrbewegung des mobilen, selbstfahrenden Geräts angepasst wird. Um den Sollabstand
ist also insbesondere ein Abweichungsbereich definiert, in dem sich der vordere Punkt
aufhalten kann, ohne dass der Regler in die Fahrbewegung des Geräts eingreift.
[0032] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden eine Vorwärtsbewegung des
vorderen Punktes durch einen ersten, beispielsweise rechten, Antrieb des mobilen,
selbstfahrenden Geräts und eine Ausrichtung des mobilen, selbstfahrenden Geräts durch
einen zweiten, beispielsweise linken, Antrieb des mobilen, selbstfahrenden Geräts
umgesetzt. Die Vorwärtsbewegung des vorderen Punkts erfolgt also hauptsächlich durch
den ersten Antrieb, während die Ausrichtung des Geräts überwiegend vom zweiten Antrieb
beeinflusst wird. Das Zusammenspiel der Bewegungen der beiden Antriebe führt zu einer
Bahn des Geräts, bei der nicht der Gerätemittelpunkt in seiner Bahn geregelt wird,
sondern der vordere Punkt, insbesondere die Seitenbürstenachse.
[0033] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform hat das mobile, selbstfahrende Gerät
eine D-Form. Insbesondere die Gehäuseform des Geräts weist die D-Form auf. Diese Form
des Geräts mit einer geraden Front an der Vorderseite bedingt, dass das Gerät sich
bei der Eckreinigung beziehungsweise bei dem Wandfolgemodus um weniger als 90 Grad
dreht. Insbesondere erfolgt die Drehung nur soweit, bis der vordere Punkt zur zweiten
Wand ausgerichtet ist.
[0034] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verlangsamt das mobile, selbstfahrende
Gerät seine Geschwindigkeit vor Erreichen der zweiten Wand. Im letzten Stück der Annäherung
des mobilen, selbstfahrenden Geräts an die zweite Wand bremst das Gerät demnach ab
und verringert seine Geschwindigkeit, um eine sichere, zuverlässige und kollisionsfreie
Anfahrt an die zweite Wand zu gewährleisten.
[0035] Weiter betrifft die Erfindung ein mobiles, selbstfahrendes Gerät, das wie oben beschrieben
betrieben wird, und das eine Abstandsmesseinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist,
einen Abstand zwischen vorderem Punkt des Gehäuseecks und benachbarter Wand zu bestimmen.
[0036] Jegliche Merkmale, Ausgestaltungen, Ausführungsformen und Vorteile das Verfahren
betreffend finden auch in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gerät Anwendung,
und umgekehrt.
[0037] Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, lediglich Beispiele darstellenden Ausführungen
der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1A:
- eine schematische Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines mobilen, selbstfahrenden
Geräts, das zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist,
- Figur 1 B:
- eine Teilansicht des Ausführungsbeispiels des mobilen, selbstfahrenden Geräts aus
Figur 1A,
- Figur 2A:
- ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betrieb eines mobilen,
selbstfahrenden Geräts im Wandfolgemodus,
- Figur 2B
- detaillierte Verfahrensschritte des Schritts 5 des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels
der Figur 2A,
- Figur 3
- Ablaufdiagramme betreffend Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Betrieb eines mobilen, selbstfahrenden Geräts, und
- Figuren 4A-4D
- jeweils ein Ablaufdiagramm betreffend ein Ausführungsbeispiel eines Betriebsverfahrens
im Wandfolgemodus nach dem Stand der Technik.
[0038] Reinigungsroboter, wie beispielsweise Saugroboter, sind dazu da, den Boden regelmäßig
von Staub und Schmutz zu befreien. Entlang von Wänden und in Ecken bestehen hierbei
jedoch erhöhte Schwierigkeiten einer zuverlässigen Reinigung. Erreicht beispielsweise
ein Saugroboter den Großteil der zu reinigenden Bodenfläche, nicht jedoch wandnahe
Bereiche, so ist dies nachteilig erkennbar. Auch Kollisionen bei der Eckreinigung
mit der Gefahr von Beschädigungen können in wandnahen Bereichen oder Eckbereichen
auftreten.
[0039] Figur 4A zeigt ein Eckreinigungsverfahren nach dem Stand der Technik, bei dem ein
runder Saugroboter 1 im Einsatz ist. Hier sind Fahrmanöver für eine Wand- und Eckreinigung
einfach umgesetzt. In einem ersten Verfahrensschritt 1 nähert sich der Saugroboter
der Ecke 4, indem dieser im Wandfolgemodus entlang einer ersten Wand 2 fährt, bis
er im Schritt 2 eine zweite Wand 3 ertastet, beispielsweise mittels eines Bumpers.
Der Saugroboter 1 entfernt sich wieder von der zweiten Wand 3 (Schritt 3), bis dieser
einen ersten vorbestimmten (Front-) Abstand hat, der dem geplanten Seitenabstand zur
Wand entspricht. Im Schritt 4 dreht sich der Saugroboter auf der Stelle um 90° um
seinen Mittelpunkt, bis dieser parallel zur zweiten Wand 3 ausgerichtet ist. Der Saugroboter
1 fährt nun im Wandfolgemodus entlang der zweiten Wand 3 und entfernt sich dabei von
der Ecke 4 (Schritte 5, 6).
[0040] Aufgrund seiner runden Form erreicht der Saugroboter die Ecke 4 nicht mit seinen
Reinigungselementen und lässt dort Schmutz und Staub zurück, was von dem Nutzer als
nachteilig beurteilt werden kann.
[0041] Um diese mangelnde Eckreinigung zu verbessern oder gar ganz zu vermeiden, finden
Saugroboter Verwendung, die keine runde Form, sondern eine D-Form aufweisen. Diese
Saugroboter haben an ihrer Front eine gerade Kante, deren äußere Gehäuseecken bis
in eine Raumecke reichen können. Durch diese abstehenden Gehäuseecken kann es bei
Drehbewegungen des Saugroboters jedoch zu Kollisionen mit der Wand kommen. Auch besteht
die Gefahr, dass ungereinigte Bereiche der Bodenfläche bestehen bleiben.
[0042] Figur 4B zeigt eine Eckreinigung eines D-förmigen Saugroboters 1, bei dem der Roboter
sich sehr weit dreht, um eine Wandkollision zu vermeiden, wodurch nachteilig Bereiche
5 an der Wand bei der Reinigung ausgelassen werden. Die Schritte 1 bis 3 entsprechen
dabei den Schritten 1' bis 3 des runden Saugroboters. Um Kollisionen zu vermeiden
dreht sich im Schritt 4 der Saugroboter 1 auf der Stelle weiter als unbedingt notwendig,
wodurch die nicht gereinigten Wandbereiche 5 entstehen. Im Schritt 5 nähert sich der
Saugroboter 1 der zweiten Wand 3 wieder an, um dieser im Schritt 6 im Wandfolgemodus
zu folgen.
[0043] Um diese nicht gereinigten Bereiche zu vermeiden, kann bei Eckreinigungen der Weg,
den der Saugroboter beim Rückwärtsfahren (Schritt 3) zurücklegt, verkürzt werden,
wie es beispielsweise in Figur 4C gezeigt ist. Schritt 1 und 2 entsprechen wieder
den Schritten 1 und 2 des Ausführungsbeispiels der Figur 4A. Im Schritt 3 fährt der
Saugroboter 1 eine Kurve nach hinten rechts. Dadurch verbessert sich der Winkel des
Saugroboters vor seiner eigentlichen Drehung in Schritt 4. Der Saugroboter bleibt
näher an der Wand und verbessert dadurch seinen Reinigungsbereich.
[0044] Durch das Rückwärtsfahren in der Kurve in Schritt 3 und 4 stößt der Saugroboter 1
jedoch im Bereich 6 gegen die erste Wand 2 und schiebt sich an dieser entlang, wodurch
sich mit der Zeit dort Spuren des Saugroboters an der Wand ergeben können.
[0045] Alternativ ist es bekannt, im Schritt 3 den Saugroboter nur sehr gering nach hinten
fahren zu lassen (siehe Figur 4D), womit in Schritt 4 die vordere Gehäuseecke 7 sehr
nah an der Wand vorbeigeführt wird. Dabei stößt der Saugroboter 1 mit seiner vorderen
Gehäuseecke 7 bei der Drehung den Saugroboter geplant an die zweite Wand 3. Anschließend
setzt der Saugroboter 1 im Schritt 5 ein kleines Stück zurück, um den Richtungswinkel
anzupassen und erneut an der zweiten Wand 3 entlang zu fahren (Schritt 6).
[0046] Im erfindungsgemäßen Betriebsverfahren wird für den Wandfolgemodus und insbesondere
bei der Eckreinigung ein alternativer Regleransatz gewählt, der dafür sorgt, dass
die vordere Gehäuseecke des Saugroboters immer einen passenden, ausreichenden, aber
nicht zu großen Abstand zur zweiten Wand hält, während sich der Saugroboter insgesamt
parallel zur zweiten Wand ausrichtet. Dadurch können Kollisionen der vorderen Gehäuseecke
mit der zweiten Wand vermieden werden, wobei gleichzeitig die vordere Gehäuseecke
immer eine optimale Überdeckung zur Wand hat.
[0047] Figur 1A zeigt einen Saugroboter 1, der bei einem derartigen erfindungsgemäßen Betriebsverfahren
im Einsatz sein kann. Der Saugroboter 1 weist zwei Antriebsräder 8a, 8b auf, die mit
einer Radachse verbunden sind. In einem vorderen Bereich des Saugroboters 1 befindet
sich der Saugmund 9 mit seiner Bürstenwalze. In einem rechten vorderen Gehäuseeck
ist eine Seitenbürste 10 angeordnet, die insbesondere zur Kantenreinigung beziehungsweise
Eckreinigung eingesetzt wird. Die Seitenbürste weist insbesondere eine Seitenbürstenachse
11 auf, um die sich die Borsten der Seitenbürste 10 drehen.
[0048] Der Robotermittelpunkt befindet sich zentral zwischen den Antriebsrädern 8a, 8b und
hat unterschiedliche Abstände zu seitlichen und frontalen Gehäusewänden und zu den
Gehäuseecken. Der Saugroboter 1 ist im vorderen Bereich aufgrund der einseitigen Ausbildung
der Seitenbürste 10 nicht symmetrisch ausgebildet. Insbesondere der Saugmund 9 ist
aufgrund der rechtseitigen Anordnung der Seitenbürste 10 nicht mittig ausgerichtet.
Die Seitenbürstenachse 11 der Seitenbürste 10 liegt nahe der vorderen rechten Gehäuseecke
des Saugroboters und hat insbesondere ähnliche frontale, laterale und diagonale Abstände
zur Gehäusewand des Saugroboters. Die Seitenbürstenachse 11 liegt im Zentrum der Seitenbürste
10, sodass in Richtungen der Gehäusewand des vorderen rechten Gehäuseecks die Reinigungs-
beziehungsweise Wirkweite immer nahezu gleich ist.
[0049] Figur 1B zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des vorderen rechten Gehäuseecks mit
der Seitenbürste 10 aus dem Ausführungsbeispiel der Figur 1A.
[0050] Im Wandfolgemodus findet ein kaskadierter Regler für die Geschwindigkeits-, Richtungsbeziehungsweise
Rotations- und Abstandsregelung Anwendung, in dem dem Saugroboter eine Fahrgeschwindigkeit
sowie ein Richtung- beziehungsweise Orientierungswinkel vorgegeben werden. Letzterer
wird bestimmt, indem der Abstand des Saugroboters 1 zur Wand gemessen oder geschätzt
wird. Ist der Abstand größer als ein Sollwert, so ändert sich der Richtungswinkel
zur Wand hin. Ist der Abstand dagegen kleiner als der Sollwert, so ändert sich der
Richtungswinkel von der Wand weg. Eine PID-Regler-Struktur kann dabei ein Überschwingen
dämpfen und einen möglichst stationären Abstandswert ohne größeren Offset vom Sollwert
erreichen.
[0051] Als Eingangswert für den Regler wird erfindungsgemäß ein vorderer Punkt der vorderen
rechten Gehäuseecke verwendet, insbesondere die Seitenbürstenachse 11. Der Ablauf
der Eckreinigung ist in Figur 2A dargestellt. Im Schritt 1 nähert sich der Saugroboter
1 einer zu reinigenden Ecke 4, indem dieser im Wandfolgemodus entlang der ersten Wand
2 fährt, bis der Saugroboter 1 eine zweite Wand 3 beispielsweise mittels Bumper ertastet
oder bis ein Mindestabstand zur zweiten Wand 3 erreicht ist. Im letzten Stück der
Annäherung (Schritt 2) verlangsamt der Saugroboter 1 deutlich seine Geschwindigkeit.
Im Schritt 3 entfernt sich der Saugroboter 1 von der zweiten Wand 3, um einen für
das Fahrmanöver notwendigen ersten vorbestimmten Abstand zwischen der vorderen Gehäuseecke
und der zweiten Wand für die vorgesehene Roboterdrehung sicherzustellen. Im Schritt
4 dreht sich der Saugroboter 1 auf der Stelle um seinen Mittelpunkt der Radachse,
bis die Seitenbürstenachse 11 zur zweiten Wand 3 zeigt und dabei einen zweiten vorbestimmten
Abstand mit der zweiten Wand 3 ausbildet. Im Schritt 5 wechselt der Saugroboter wieder
in den Wandfolgemodus, sodass automatisch eine geregelte Vorwärtsfahrt beginnt, bei
der sich der Richtungswinkel des Saugroboters langsam hin bis zu einer parallelen
Ausrichtung zur zweiten Wand 3 verändert (Schritt 6), wobei dabei der zweite vorbestimmte
Abstand der Seitenbürste zur zweiten Wand konstant gehalten wird. Die Linie in Schritt
5 ist dabei nicht der Pfad, den der Saugroboter 1 folgt, sondern stellt den zur zweiten
Wand 3 zweiten vorbestimmten und einzuhaltenden Abstand der Seitenbürstenachse 11
dar.
[0052] Figur 2B zeigt eine Detailansicht des prinzipiellen Ablaufs beim Wandfolgemodus im
Schritt 5 aus Figur 2A. Bei der Verwendung des Abstands der Seitenbürstenachse 11
von der Wand als Eingangswert des Reglers wird über das gesamte Vorgehen der zweite
vorbestimmte Abstand zwischen Gehäuseeck und zweiter Wand 3 sichergestellt, sowie
eine Überlappung der Wirkweite 12 der Seitenbürste 10 mit der Wand beziehungsweise
Kante und Ecke 4 gewährleistet. Die Seitenbürstenachse 11 bewegt sich dabei auf einer
Solllinie (gestrichelte Geraden in Figur 2B). Um die Solllinie ist ein Toleranzbereich
ausgebildet, in dem sich die Seitenbürstenachse 11 aufhalten kann, ohne dass der Regler
eingreift (nicht dargestellt). Die gestrichelten Geraden sind dabei nicht der Pfad,
der verfolgt wird, sondern stellen den zur zweiten Wand 3 einzuhaltenden Abstand dar.
Der Toleranzbereich befindet sich zwischen zwei zu den gestrichelten Geraden parallelen
Linien (nicht dargestellt).
[0053] Die Vorwärtsbewegung der Seitenbürstenachse 11 erfolgt insbesondere durch den Antrieb
des rechten Antriebsrads, während die Ausrichtung des Saugroboters 1 überwiegend vom
linken Antriebsrad des Saugroboters 1 gesteuert wird. Das Zusammenspiel der Bewegungen
der beiden Antriebsräder führt zu der in den Figuren 2A, 2B dargestellten Fahrt des
Saugroboters.
[0054] Figur 3 zeigt zwei mögliche Ablaufdiagramme für ein Betriebsverfahren des Saugroboters
im Wandfolgemodus. In einem ersten Schritt 101a fährt der Saugroboter im Wandfolgemodus
mit Abstandsregelung über die Robotermitte beziehungsweise Radachsenmitte entlang
einer ersten Wand. Kurz vor Erreichen einer Ecke verlangsamt der Roboter seine Fahrt
(Schritt 102). Im Schritt 103 ertastet der Roboter die zweite Wand und fährt ein Stück
rückwärts. Anschließend dreht sich der Roboter auf der Stelle um seine Hochachse oder
auf einer kleinen Kreisbahn, bis sein Gehäuseeck mit Seitenbürste zur zweiten Wand
zeigt und den zweiten vorbestimmten Abstand aufweist (Schritt 104). Im Schritt 105
schiebt der Roboter seine vordere Gehäuseecke mit der Seitenbürste im Wandfolgemodus
mit Abstandsregelung über die Seitenbürstenachse entlang der zweiten Wand und richtet
sich dabei parallel aus. Im Schritt 106a fährt der Roboter im Wandfolgemodus mit Abstandsregelung
über die Robotermitte weiter entlang der zweiten Wand.
[0055] Vorliegend findet die Abstandsregelung über die Seitenbürstenachse lediglich im Schritt
105 Anwendung. In jeglichen anderen Schritten dagegen findet die Abstandsregelung
über die Robotermitte statt. Alternativ kann die Abstandsregelung über die Seitenbürstenachse
auch in jeglichen Schritten Anwendung finden, in denen der Roboter entlang einer der
Wände fährt, also in den Schritten 101b, 105, 106b, wie es im rechten Ablaufdiagramm
in Figur 3 dargestellt ist.
1. Verfahren zum Betrieb eines mobilen, selbstfahrenden Geräts (1), insbesondere Bodenreinigungsgeräts,
wie ein Saug- und/oder Kehr- und/oder Wischroboter, bei dem in einem Wandfolgemodus
folgende Ablaufschritte durchgeführt werden:
- Fahren des mobilen, selbstfahrenden Geräts (1) entlang einer ersten Wand (2),
- Detektieren einer zweiten Wand (3), die insbesondere mit der ersten Wand (2) eine
Wandecke (4) bildet,
- Entfernen von der zweiten Wand (2), bis ein erster vorbestimmter Abstand zwischen
einem vorderen Punkt eines Gehäuseecks des mobilen, selbstfahrenden Geräts (1) und
der zweiten Wand (3) ausgebildet ist,
- Drehen des mobilen, selbstfahrenden Geräts (1) um einen Mittelpunkt derart, dass
der vordere Punkt des Gehäuseecks zur zweiten Wand (3) zeigt und zu dieser einen zweiten
vorbestimmten Abstand einnimmt,
- Vorwärtsfahrt des mobilen, selbstfahrenden Geräts (1) derart, dass sich das mobile,
selbstfahrende Gerät (1) parallel zur zweiten Wand (3) ausrichtet, wobei der zweite
vorbestimmte Abstand zwischen vorderem Punkt des Gehäuseecks und zweiter Wand (1)
bei der Vorwärtsfahrt im Wesentlichen konstant gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mit den Ablaufschritten ein Fahrverhalten des mobilen,
selbstfahrenden Geräts (1) derart kontrolliert wird, dass der zweite vorbestimmte
Abstand zwischen vorderem Punkt des Gehäuseecks mit der ersten Wand (2) und der zweiten
Wand (3) konstant gehalten wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vordere Punkt des Gehäuseecks
derart gewählt wird, dass eine Distanz zwischen dem vorderen Punkt und einer tatsächlichen
Gehäusebegrenzung des mobilen, selbstfahrenden Geräts (1) in Reinigungsrichtungen
im Wesentlichen konstant ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vordere Punkt des Gehäuseecks
derart gewählt wird, dass eine Wirkweite (12) zumindest eines Reinigungselements in
Reinigungsrichtungen im Wesentlichen konstant ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Reinigungselement eine Seitenbürste (10) und
der vordere Punkt eine Seitenbürstenachse (11) sind, deren Abstand zur ersten und
zweiten Wand (2, 3) als Reglerparameter des Wandfolgemodus verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite vorbestimmte Abstand
einen Toleranzbereich aufweist, in dem sich der vordere Punkt aufhalten kann, ohne
dass eine Fahrbewegung des mobilen, selbstfahrenden Geräts (1) angepasst wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Vorwärtsbewegung des
vorderen Punktes durch einen ersten Antrieb des mobilen, selbstfahrenden Geräts (1)
und eine Ausrichtung des mobilen, selbstfahrenden Geräts (1) durch einen zweiten Antrieb
des mobilen, selbstfahrenden Geräts (1) umgesetzt werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mobile, selbstfahrende
Gerät (1) eine D-Form hat.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mobile, selbstfahrende
Gerät (1) seine Geschwindigkeit vor Erreichen der zweiten Wand (3) verlangsamt.
10. Mobiles, selbstfahrendes Gerät (1), das nach einem der vorhergehenden Ansprüche betrieben
wird, und das eine Abstandsmesseinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, einen Abstand
zwischen vorderem Punkt des Gehäuseecks und benachbarter Wand zu bestimmen.