CN107851350B - 运行表面处理设备的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种运行可自主行进的表面处理设备(1)、尤其抽吸机器人和/或擦拭机器人的方法，其中，所述表面处理设备(1)能够在房间(3、4)中行进并且在此在必要时执行表面处理作业，并且其中，超声波传感器(5)探测超声波、尤其从障碍物(6)上被反射的超声波。为了提供一种能够确定未经许可的进入、尤其强行侵入的方法，在此规定，所述超声波传感器(5)探测玻璃破碎声，其中，借助超声波传感器(5)探测到的声波的频率与玻璃破碎时典型出现的参考频率作比较，并且其中，如果相一致，则确定为玻璃破碎、尤其确定为通过窗户(8)的玻璃板(7)或门的玻璃板实施强行侵入。此外，本发明还涉及一种具有超声波传感器(5)的可自主行进的表面处理设备(1)以及一种由可自主行进的表面处理设备(1)与房屋警报设备(10)组成的***，所述表面处理设备具有超声波传感器，所述表面处理设备(1)通信技术地整合在所述房屋警报设备中。
Description
技术领域
本发明涉及一种运行可自主行进的表面处理设备、尤其抽吸机器人和/或擦拭机器人的方法，其中，所述表面处理设备能够在房间中行进并且在此在必要时执行表面处理作业，并且其中，超声波传感器探测超声波、尤其从障碍物上被反射的超声波。
此外，本发明还涉及一种可自主行进的表面处理设备，其具有超声波传感器。本发明还涉及一种由可自主行进的表面处理设备与房屋警报设备组成的***，所述表面处理设备具有超声波传感器，所述表面处理设备通信技术地整合在所述房屋警报设备中。
背景技术
在现有技术中充分已知用于运行这种表面处理设备的方法。在此，表面处理设备、尤其抽吸机器人和/或擦拭机器人例如借助存储的房间地图在房间和/或住宅内部来回移行并且优选地执行清洁作业。同样已知，这种主要用于清洁作业的表面处理设备附加地配备另外的功能、例如针对人员的未经许可的进入而监视房间。
文献EP 2 423 893B1例如公开一种可自主行进的清洁设备，该清洁设备借助传感器探测物体，其中，至少在特定的规定时间段内探测一个或多个环境特征，并且当物体的布置发生变化或在有人未经许可进入时触发警报。借助测距装置和/或借助障碍物传感器探测物体布置的变化和/或新的物体或人员的存在，方法是，将保存的房间参考地图与当前测得的房间状况作比较。
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能以其它类型和方式确定未经许可的进入、尤其强行侵入的方法。必要时这也在不比较房间地图的情况下实现。
发明内容
所述技术问题按照本发明通过一种运行可自主行进的表面处理设备的方法解决，其中，所述表面处理设备的超声波传感器探测玻璃破碎声，其中，借助超声波传感器探测到的声波的频率与玻璃破碎时典型出现的参考频率作比较，并且其中，如果相一致，则确定为玻璃破碎、尤其确定为通过窗户的玻璃板或门的玻璃板实施强行侵入。
因此按照本发明，所述表面处理设备的超声波传感器不是用于或不仅仅用于探测房间中的障碍物，而是用于在通过例如窗户的玻璃板或门的玻璃板实施强行侵入方面监视房间。在此基于的认知是，玻璃破碎声具有特征频率。
因此，所述表面处理设备的超声波传感器不仅可以在障碍物、例如墙壁、家具件等方面监视房间或住宅，而且可以用作强行侵入传感器。在此，相对于现有技术有利的是，表面处理设备不再依赖于建立房间地图来监视房间，并且由此不必再进入相关的房间。而是凭借超声波传感器通常具有数米的有效探测距离，使得表面处理设备可以停留在任意位置并且在那里探测玻璃破碎声。所述表面处理设备可以具有一个或多个超声波传感器。所述超声波传感器具有能够探测玻璃破碎的特征频率的麦克风。就此，该超声波传感器用作声学的玻璃破碎警报器。通常当发生强行侵入时，玻璃板被打破时会产生特征频率，并且接着当玻璃板破碎且碎片击中面时也会产生特征频率。这些对于窗户的面状玻璃和/或门的面状玻璃而言典型的频率不同于例如当玻璃杯打碎时出现的频率。
根据规定，使用1kHz至1MHz之间的频率作为参考频率。在窗户和/或门的玻璃破碎时出现的频率通常在1kHz至1MHz的频率范围内。此外，玻璃破碎频率在低于20kHz的范围内具有较大的振幅。20kHz的频率刚好还处在人类的可听频谱内。而20kHz(尤其100kHz)至1MHz之间的频率不再能被人类的听觉感知。该频率范围能用商业通用的超声波传感器覆盖，从而表面处理设备可以低成本地制造。
此外规定，在随时间变化方面、尤其在与频率相关的振幅随时间的变化方面，评估探测到的声波。玻璃破碎时发出的声波随时间变化，其中，在玻璃板被打破的瞬间，首先在低于100kHz、尤其低于20kHz的范围内的较低的频率下出现可测的振幅，而在随后玻璃碎裂时发出相对较高频率、例如1MHz区域中的更多声波。由此产生频谱的典型时间变化，其特征在于玻璃破碎时在第一频率下出现振幅峰值，在时间上随后在相对于第一频率更高的第二频率下出现振幅峰值。如果当前测得的信号与玻璃板典型的玻璃破碎情况的参考频谱相一致，则确定面状玻璃、例如门或窗户发生玻璃破碎。由此确保，不会将日常的叮当声、例如玻璃杯碎裂探测为强行侵入并尤其触发警报。
因此尤其规定，基于探测到的声波的频谱，如果在第一频率下出现突然的振幅增大并且随后在高于所述第一频率的第二频率下出现振幅增大，则推断为玻璃破碎。在此，两个振幅增大时间上的相继出现分别根据玻璃的强度和掉落高度持续数毫秒至一秒。
在此规定，所述表面处理设备在确定玻璃破碎时将房间的当前状态与根据存储的房间地图的房间的状态作比较，其中，所述表面处理设备能够朝所述房间、尤其朝窗户或门的区域行进。除了借助玻璃破碎时出现的频率、尤其与频率相关的振幅探测玻璃破碎以外，附加地通过比较房间的当前状态与存储的房间地图验证已确定的玻璃破碎。在此，检查与存储的房间地图的偏差，例如敞开的门、敞开的窗户、缺少的玻璃板、待处理的地面上的碎片、人员在房间中的移动等等。为了探测房间的当前状态，表面处理设备必要时可以离开停止位置随意移行，以便在相关的房间中确定当前状态。通过结合房间地图对房间进行状态比较来验证超声波传感器的探测结果，由此可以提升探测结果的可靠性。
此外规定，借助用于探测房间特征的测量装置确定所述房间的状态、尤其窗户和/或门的打开状态。该测量装置有利地是通常用于建立房间地图的传感器。该传感器可以是激光扫描器，有利地是三角测量传感器的形式。具有围绕表面处理设备360度的探测范围的测量装置尤其合适。由此，通常已布置在可自主行进的表面处理设备上的测量装置可以用于验证超声波传感器的测量结果。由此表面处理设备的制造成本也不会升高。
此外规定，如果确定玻璃破碎、尤其确定通过窗户的玻璃板或门的玻璃板实施强行侵入，则发出警报信号。该警报信号用于向居住者、紧急呼救中心等报告强行侵入。由此附加地在可能的情况下可以吓退强行侵入者，并且可以促使强行侵入者离开住宅。在此，所述表面处理设备可以有利地与外部的警报设备通信技术地连接，从而借助该警报设备将警报信号转发至紧急呼救中心。
优选地，所述表面处理设备通信技术地整合在房屋警报设备中，借助所述房屋警报设备评估由所述超声波传感器接收的声波，和/或如果确定玻璃破碎，则由所述房屋警报设备发出和/或触发警报信号。由此，对由超声波传感器接收的声波的评估可以不借助表面处理设备自身的装置，而是借助房屋警报设备进行，表面处理设备整合在房屋警报设备中。由此，所述表面处理设备仅需要具有超声波传感器，同时利用房屋警报设备的评估装置。在此，为了评估而使用的在玻璃破碎时典型出现的参考频率尤其也可以保存在所述房屋警报设备的数据存储器中。由此，用于探测玻璃破碎的设备花费转移到房屋警报设备上，而表面处理设备仅需要具有超声波传感器和用于与房屋警报设备通信的相应通信装置。此外，警报信号也有利地由房屋警报设备发出和/或触发。如果房屋警报设备的评估装置或备选地表面处理设备的评估装置(如先前所述)确定发生玻璃破碎，则房屋警报设备发出警报信号。该警报信号随后有利地被转发至相应的紧急呼救中心(执勤安保、房东、门房等)。所述表面处理设备有利地借助无线电连接装置、例如GSM、蓝牙等与所述房屋警报设备连接以便通信。此外，借助该无线电连接装置同样可以联系使用者的移动无线电设备。由此总体上，该表面处理设备可以整合在综合的房屋自动化装置中，该房屋自动化装置除了房屋警报设备以外还可以包括另外的装置、例如烟雾警报器、温度传感器、关闭装置或类似装置。同样也可以使用移动通信设备、例如手机、手提电脑、平板电脑等代替位置固定地安装的房屋警报设备，以便进行评估和/或发出警报信号。
此外规定，当所述超声波传感器仅处于接收运行时、尤其在所述表面处理设备的静止状态期间，仅针对玻璃破碎声评估由超声波传感器接收的声波。在单纯的接收模式下，超声波传感器自身不发出超声波信号。由此，单纯的接收模式区别于用于探测房间内的障碍物的测量模式。所述表面处理设备在静止状态时有利地位于基站中，该基站例如用于给表面处理设备的蓄电池充电。由于表面处理设备在探测玻璃破碎声期间处于静止，由此环境噪声不包含例如由表面处理设备实施清洁工作或前进而产生的工作噪声，从而超声波传感器能够特别简单地识别玻璃破碎声。
除了前述方法以外，本发明还涉及一种可自主行进的表面处理设备、尤其抽吸机器人和/或擦拭机器人，其具有超声波传感器，所述表面处理设备具有评估装置，所述评估装置设计为，将借助所述超声波传感器探测到的声波的频率与玻璃破碎时典型出现的参考频率相比较，并且如果相一致，则确定为玻璃破碎、尤其确定为通过窗户的玻璃板或门的玻璃板实施强行侵入。
此外还涉及一种由可自主行进的表面处理设备、尤其抽吸机器人和/或擦拭机器人与房屋警报设备组成的***，所述表面处理设备具有超声波传感器，所述表面处理设备通信技术地整合在所述房屋警报设备中，在此建议，所述房屋警报设备具有评估装置，所述评估装置设计为，将借助所述超声波传感器探测到的声波的频率与玻璃破碎时典型出现的参考频率相比较，并且如果相一致，则确定为玻璃破碎、尤其确定为通过窗户的玻璃板或门的玻璃板实施强行侵入。
在按照本发明的方法方面阐述的技术特征和优点相应地也适用于可自主行进的表面处理设备或由表面处理设备与房屋警报设备组成的***方面。
附图说明
以下结合实施例进一步阐述本发明。在附图中：
图1示出被监视的房间中的按照本发明的表面处理设备，
图2示出根据图1的房间中的强行侵入情况，
图3示出具有多个房间的住宅的房间地图，
图4示出具有评估装置的表面处理设备。
具体实施方式
图1示出具有多个房间3、4的住宅的局部，房间3、4具有具备玻璃板7的窗户8。在此构造为可自主行进的抽吸机器人的表面处理设备1位于其中一个房间4内。该表面处理设备1与位置固定地布置在房间4中的房屋警报设备10处于通信连接。该表面处理设备1具有两个用于探测障碍物6、例如墙壁、家具件等的超声波传感器5，以及用于探测房间3、4的特征的测量装置9，例如用于在房间3、4中定位所述表面处理设备1以及用于建立房间地图2。该测量装置9在此构造为激光扫描器，其可以在围绕表面处理设备1的360度角度范围内进行测量。此外，所述表面处理设备1具有评估装置12，借助评估装置12可以评估被超声波传感器5以及测量装置9探测到的信号。该评估装置12有利地也具有用于存储测量信号和参考数据的数据存储器。
如图1中所述，人员位于房间3的窗户8前。该人员考虑通过窗户8从外部未经许可地侵入房间3中。
图2示出时间上较晚的情形下被监视的房间3、4。在此时间点上，该人员已经打破窗户8的玻璃板7。通过打破玻璃板7产生具有特征频谱的声波(既有超声波也有可听声波)。当玻璃板7被打破时，该超声频谱尤其在低于100kHz、尤其也低于20kHz的较低频率下具有较大振幅。由于所述超声波传感器5持续探测环境噪音，所以随时间推移可以在确定的频率下、例如在低于100kHz/20kHz(视玻璃板的尺寸、厚度和材料而定)的范围内测量到振幅的突然增大。由于随后玻璃板7碎裂并且玻璃板7的碎片击中地面，另外的、较高的频率(尤其超过100kHz或20kHz)的振幅增大，同时因玻璃板7被打破所引起的振幅减小。借助表面处理设备1的评估装置12评估超声波传感器5探测到的声波随时间的变化。在此，所述声波的频率与玻璃破碎时典型出现的参考频率作比较，该参考频率保存在评估装置12的数据存储器中。如果测得的频谱和参考频谱之间相一致，便确定玻璃板7被毁坏，从而表面处理设备1推断出有人未经许可进入或已经进入房间3、4。继而，所述表面处理设备1可以直接发送信息至房屋警报设备10，房屋警报设备10继而发出声音警报和/或报告紧急呼救中心、例如执勤安保。此外，所述表面处理设备1可以附加地将房间3、4的当前状态与根据存储的房间3、4的房间地图2的房间3、4的状态作比较。在此，所述表面处理设备1在房间3、4中向窗户8的区域移动，以便借助测量装置9测量窗户8缺少玻璃板7和/或玻璃板7的位于地面上的玻璃碎片。一旦测量装置9在房间3中也探测到缺少玻璃板7，则相应的信号被传输至评估装置12，该评估装置12将测量装置9的测量信号与超声波传感器5的测量信号相结合并且证实强行侵入企图/强行侵入。附加地，必要时可以借助测量装置9确定人员穿过房间3、4移动。为此，所述表面处理设备1同样在房间3、4内部行进并且将人员与相应的房间3、4匹配。除了传输强行侵入/强行侵入企图至房屋警报设备10以外，表面处理设备1同样可以传输信息至居住者的移动无线电设备，从而居住者了解其住宅中的当前状况。
图3在俯视图中示出具有房间3、4的住宅内的房间状况。该示图对应于例如借助表面处理设备1的测量装置9建立的房间地图2。所述表面处理设备1在静止状态下位于布置在房间4内的基站11中。此外，在房间4中布置有多个障碍物6、在此例如植物、柜子、桌子以及四把椅子。房间4和相邻的房间3都分别具有具备玻璃板7的窗户8。由于强行侵入产生的碎片位于房间3的窗户8前方。在表面处理设备1的超声波传感器5探测并识别到玻璃破碎声后，该表面处理设备1结束静止状态并且沿图示路线穿过房间3、尤其朝窗户8的区域行进，以便在此借助测量装置9探测出缺少玻璃板7或地面上存在玻璃碎片。
图4示出所述表面处理设备1的俯视图，其中，关于评估装置12，示意性地示出房间3、4的存储在评估装置12中的房间地图2(左)与房间3、4的当前状况(右)的比较。所述评估装置12借助房间3、4的房间地图2和房间3、4的当前状况的示意性示出的比较证实房间3内部的窗户8的玻璃板7被毁坏并且由此证实强行侵入/强行侵入企图。所述表面处理设备1随后发送信号至房屋警报设备10，继而，房屋警报设备10自身发出警报信号和/或发送信息至紧急呼救中心。
附图标记列表
1 表面处理设备
2 房间地图
3 房间
4 房间
5 超声波传感器
6 障碍物
7 玻璃板
8 窗户
9 测量装置
10 房屋警报设备
11 基站
12 评估装置
Claims (22)
1.一种运行可自主行进的表面处理设备(1)的方法，其中，所述表面处理设备(1)能够在房间(3、4)中行进并且在此在必要时执行表面处理作业，并且其中，超声波传感器(5)探测超声波，其特征在于，所述超声波传感器(5)探测玻璃破碎声，其中，借助超声波传感器(5)探测到的声波的频率与玻璃破碎时典型出现的参考频率作比较，并且其中，如果相一致，则确定为玻璃破碎。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，使用1kHz至1MHz之间的频率作为参考频率。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在随时间变化方面，评估探测到的声波。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在与频率相关的振幅随时间的变化方面，评估探测到的声波。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，基于探测到的声波的频谱，如果在第一频率下出现突然的振幅增大并且随后在高于所述第一频率的第二频率下出现振幅增大，则推断为玻璃破碎。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面处理设备(1)在确定玻璃破碎时将房间(3、4)的当前状态与根据存储的房间地图(2)的房间(3、4)的状态作比较，其中，所述表面处理设备(1)能够朝所述房间(3、4)行进。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，所述表面处理设备(1)能够朝窗户(8)或门的区域行进。
8.按照权利要求6所述的 方法，其特征在于，借助用于探测房间(3、4)特征的测量装置(9)确定所述房间(3、4)的状态。
9.按照权利要求7所述的 方法，其特征在于，借助用于探测房间(3、4)特征的测量装置(9)确定窗户(8)和/或门的打开状态。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，如果确定玻璃破碎，则发出警报信号。
11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面处理设备(1)通信技术地整合在房屋警报设备(10)中，借助所述房屋警报设备(10)评估由所述超声波传感器(5)接收的声波，和/或如果确定玻璃破碎，则由所述房屋警报设备(10)发出和/或触发警报信号。
12.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述超声波传感器(5)仅处于接收运行时，仅针对玻璃破碎声评估由超声波传感器(5)接收的声波。
13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述表面处理设备(1)的静止状态期间，评估由超声波传感器(5)接收的声波。
14.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面处理设备(1)设计为抽吸机器人和/或擦拭机器人。
15.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超声波是从障碍物(6)上被反射的超声波。
16.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，如果借助超声波传感器(5)探测到的声波的频率与玻璃破碎时典型出现的参考频率相一致，则确定为通过窗户(8)的玻璃板(7)或门的玻璃板实施强行侵入。
17.一种可自主行进的表面处理设备(1)，其具有超声波传感器(5)，其特征在于，所述表面处理设备(1)具有评估装置(12)，所述评估装置(12)设计为，将借助所述超声波传感器(5)探测到的声波的频率与玻璃破碎时典型出现的参考频率相比较，并且如果相一致，则确定为玻璃破碎。
18.按照权利要求17所述的表面处理设备(1)，其特征在于，所述表面处理设备(1)设计为抽吸机器人和/或擦拭机器人。
19.按照权利要求17所述的表面处理设备(1)，其特征在于，如果借助超声波传感器(5)探测到的声波的频率与玻璃破碎时典型出现的参考频率相一致，则确定为通过窗户(8)的玻璃板(7)或门的玻璃板实施强行侵入。
20.一种由可自主行进的表面处理设备(1)与房屋警报设备(10)组成的***，所述表面处理设备(1)具有超声波传感器，所述表面处理设备(1)通信技术地整合在所述房屋警报设备(10)中，其特征在于，所述房屋警报设备(10)具有评估装置，所述评估装置设计为，将借助所述超声波传感器(5)探测到的声波的频率与玻璃破碎时典型出现的参考频率相比较，并且如果相一致，则确定为玻璃破碎。
21.按照权利要求20所述的***，其特征在于，所述表面处理设备(1)设计为抽吸机器人和/或擦拭机器人。
22.按照权利要求20所述的***，其特征在于，如果借助超声波传感器(5)探测到的声波的频率与玻璃破碎时典型出现的参考频率相一致，则确定为通过窗户(8)的玻璃板(7)或门的玻璃板实施强行侵入。
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