CN109008778B - 运行自主行进的地面处理设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种运行在环境中自主行进的地面处理设备(1)的方法，其中，所述地面处理设备(1)的探测装置(2)探测待清洁的面的特征并且与地毯(3)的参考特征进行比较。为了有利地改进这种地面处理设备(1)建议，在识别到地毯(3)时检测所述地毯(3)是否具有须边(4)并且在何处具有须边(4)，其中，借助所述地面处理设备(1)的梳理装置(5)将所述须边(4)沿相对于地毯(3)定义的方向排齐。

Description

运行自主行进的地面处理设备的方法

技术领域

本发明涉及一种运行在环境中自主行进的地面处理设备的方法，其中，所述地面处理设备的探测装置探测待清洁的面的特征并且与地毯的参考特征进行比较。

本发明还涉及一种在环境中自主行进的地面处理设备，其具有壳体和探测装置，所述探测装置设置用于探测待清洁的面的特征并且与地毯的参考特征进行比较。

背景技术

上述种类的地面处理设备和其运行方法在现有技术中已知。

该地面处理设备例如可以是自动执行吸尘作业的清洁机器人。

公开文献DE 10 2011 000 536 A1和DE 10 2008 014 912 A1例如结合能自动行进的用于清洁地面的吸尘机器人和/或清洁机器人公开了这种方法。该机器人装备有距离传感器，该距离传感器测量相对于障碍物、例如家具或者空间界限的距离。由测得的距离数据生成环境地图，根据该环境地图可以计划避免与障碍物碰撞的行驶路线。距离传感器优选无接触地工作、例如借助光和/或超声波。还已知的是，机器人配设有用于环绕式距离测量的器件，例如配设有光学三角测量***，该器件布置在围绕垂直轴线转动的平台或者类似物上。检测到的距离数据借助机器人的计算装置处理成环境地图并储存，从而在工作运行期间能再访问该环境地图用于定向。

公开文献JP 2004174149 A还公开了一种吸尘机器人和其运行方法，其中，吸尘机器人的摄像头确认地毯的边棱并且识别出在该边棱上是否布置有须边。对于地毯具有须边的情况，吸尘机器人的刷子被禁用，以便能顺利在边棱上驶过并且不把须边吸入吸尘机器人。

发明内容

从上述现有技术出发，本发明要解决的技术问题是，提供一种地面处理设备和用于运行地面处理设备的方法，其中，地毯的须边或流苏被探测和被处理。

与已知的、在房间的地面上铺装直至墙壁的地毯地面不同的是，地毯通常具有更小的占地面积。按照本发明，地毯是在房间地面上可滑动地布置的并且通常具有5mm至30mm或者更大的厚度。按照本发明，须边是通常平行于地毯的大的平面向外延伸的纤维线束。这可以通过在地毯的边棱上的断裂或者切割而产生，或者通过较长的、伸出的经纱线分组地打结的方式产生。在通常的期望的定向中，须边相对于毯边棱垂直向外延伸并且在地毯旁贴靠在地面上。

为了解决上述技术问题建议一种方法，其中，在识别到地毯时检测所述地毯是否具有须边并且在何处具有须边，其中，借助所述地面处理设备的梳理装置将所述须边沿相对于地毯定义的方向排齐。

在现有技术中为了从具有须边的地毯上驶过而关闭地面处理设备的刷子或者其他处理装置，与现有技术相反的是，其在此有利地被用作梳理装置，以便排齐地毯的须边和以此在必要时甚至清洁地毯的须边。地面处理设备和/或地面处理设备的梳理装置借助地面处理设备的控制装置被这样控制，使得须边沿定义的方向相对于地毯排齐。通常，所述定义的方向是垂直于地毯的终端边棱定向的方向。此外，须边通常相互平行地排齐。特别优选的是，梳理装置将须边相对于各自的毯边棱垂直向外地梳理。

在地面处理设备进行地面处理运行时可以按照不同的地面识别方法识别地毯。例如，地面处理设备的摄像头拍摄环境的图像和/或视频并且将其传送至计算装置。计算装置执行图像处理程序，图像处理程序识别图像内或者视频内确定的特征并且与通常表示地毯特点的参考特征进行比较。这些特征例如可以是在环境中占用的面积、相对于地面的高度和/或结构或者颜色。其他特征当然也是可行的。此外，地毯在住宅房间内的位置或者相对于家具的位置也可以有助于确定。此外，相对于摄像头备选或附加地，探测装置也可以具有其他的光学传感器、超声波传感器、接触传感器和类似器件。对地毯是否具有须边的识别基本上以通常方式通过与存储的参考特征的比较来进行。用于须边的参考特征例如可以是确定的长度、宽度和高度、数量、当前相对于地毯的定向等。若最终确定地毯具有须边，则按照预定策略使用梳理装置，以便把须边排齐。

按照本发明建议，所述地面处理设备在处理地毯的须边之前首先处理环境中和/或地毯的不具有须边的区域。因而优选地首先处理这种在其中未探测到须边的区域。通过在开始避开须边区域，可以避免在地面处理设备从须边区域向非须边区域和从非须边区域向须边区域的不断变换时可能产生的对地面处理设备的干扰。在处理无须边区域之后，接着处理地毯的具有须边的区域，即排齐并且必要时清洁须边。

按照本发明建议，根据探测到的地毯上的须边的位置和/或期望的定向生成所述地面处理设备的行驶策略和/或行驶路线。由探测装置识别到的地毯的位置和大小被用于计划地面处理设备经过环境的行驶策略和/或行驶路线。如上文所述，行驶路线或者行驶策略包含，首先清洁环境中或者地毯的不具有须边的区域。此外，行驶策略或者行驶路线也可以被这样计划，从而根据地面处理设备的确定的行驶方向而产生须边的期望的定向，因为梳理装置相对于地毯定向并且被牵引经过须边。优选地产生平行的须边垂直于地毯的对应的边棱区域的排齐。例如，地面处理设备可以分段地经过相邻布置的边棱子区域离开地毯，由此可以产生须边相互平行的排齐和须边相对于地毯的相应的边棱区域的垂直的定向。此外，行驶策略和/或行驶路线包含，以确定的顺序驶上多个存在于环境中的地毯、从确定的方向驶上多个存在于环境中的地毯等。此外，行驶策略可以规定在确定的环境子区域中使用确定的地面处理元件，例如在地毯上使用的地面处理元件与在环境的须边区域中或者完全无地毯的区域中使用的地面处理元件不同。

特别优选的是，探测到的地毯的位置和定向以及须边的位置和/或定向被存储在所述地面处理设备的环境地图中。地面处理设备的环境地图还可以以通常的方式包含环境中的对象和房间界限，例如家具和房屋墙壁。此外，如上文所建议的，地毯也被存储在环境地图中，即其在相应空间内的位置和定向。环境地图还包含地毯的哪些边棱区域具有须边和须边沿哪个空间方向定向或者相对于地毯沿哪个方向定向的信息。基于由此建立的环境地图，然后能计划地面处理设备的行驶策略或者行驶路线。该计划可以按照确定的规范进行，如上文所述，例如便于首先执行无地毯或者无须边区域的清洁、以确定的顺序驶上多个地毯等。

此外建议，所述地面处理设备为了排齐须边而驶上地毯，并且沿着与须边的期望的定向一致的方向离开地毯。为了排齐须边，使地面处理设备的滚轮和/或梳理装置如此定向，使得滚轮和/或梳理装置的接触面平行于须边的期望的定向对准。优选地是垂直于地毯的边棱区域定向的滚动方向或者梳理方向。若梳理装置例如是具有平行分叉的梳子或者具有多个刷毛的刷子，须边就能被最佳地排齐。地面处理设备的行驶策略有利地包含，地面处理设备例如从地毯的中央区域开始分段地向外指向地驶过须边，即优选垂直于地毯的对应边棱。在驶过须边之后，地面处理设备例如可以重新驶上地毯，并且优选从须边还未被排齐的侧面驶过。

尤其建议，所述地面处理设备经过不具有须边的边棱区域驶上地毯。该设计方案适合于具有至少一个不带须边的边棱区域的地毯。例如可以是一种地毯，其在两个相互平行的边棱区域上具有须边，在另外两个相互平行的边棱区域上、尤其垂直于前述两个边棱区域的边棱区域上不具有须边。在此设计方案中，地面处理设备在排齐须边和驶下地毯之后，从不具有须边的侧面又驶上地毯。接着可以进行再次排齐须边、尤其在相邻的边棱区域中进行。

此外建议，所述须边借助所述地面处理设备的刷辊被梳理。所述须边尤其可以借助在地面处理运行时围绕基本上平行于地毯定向的转动轴线转动的刷辊被梳理。原则上，梳理须边的刷辊要么围绕平行于地毯定向的转动轴线转动，要么围绕垂直于地毯定向的转动轴线转动。然而，为了使须边相互平行地和垂直于地毯的边棱区域定向，尤其围绕平行于地毯定向的转动轴线转动的刷辊是合适的。特别优选的是，梳理须边的刷辊同时适于在地面处理设备的处理运行期间清洁环境中待清洁的面。这种刷辊通常具有非常大量的相邻和前后相继布置的刷毛，其例如在地面处理设备的吸尘运行期间在地毯和地毯地面上进行更好的清洁。这种刷辊因而既可以用于清洁作业也可以用于梳理作业。

还可以规定，为了梳理和/或驶过须边，所述刷辊的转速和/或旋转方向被改变。因而根据待排齐的须边的特性有利的是，相比于地面处理装置的正常的地面清洁运行时的转速，刷辊更快或者更慢地转动。有利的是，地面处理设备的电机或者变速器适于实现刷辊的不同转速和/或旋转方向。通常有利的是，为了排齐须边刷辊以比地面清洁时更低的转速转动。此外有利的是，根据地面处理设备当前是从地毯上驶下还是向地毯上行驶设置刷辊的旋转方向。刷辊的旋转方向应总是与须边的梳理方向一致，以便实现或者保持须边的期望的定向。此外可以规定，在驶过已被梳理过的须边时刷辊根本不转动。该设计方案尤其在刷辊的旋转方向不能被改变的情况下是有利的。因而防止了已被排齐的须边又相互混杂缠绕。

还可以规定的是，在驶过须边时，所述地面处理设备的地面处理元件从面上升起。尤其可以规定，在驶过已被排齐的须边时，所述梳理装置从面上升起。地面处理元件例如可以是地面处理设备的侧刷、附加的擦扫元件等。一旦地面处理设备的探测装置识别到，当前或者即将驶上须边，这些不用于排齐须边的地面处理元件完全从面上升起，以便其不干扰须边的排齐，或者说不把已经排齐的须边弄乱。

除了上述用于运行在环境中自主行进的地面处理设备的方法之外，本发明还建议一种在环境中自主行进的地面处理设备，其具有壳体和探测装置，其中，所述探测装置设置用于探测待清洁的面的特征并且与地毯的参考特征进行比较，其中，所述地面处理设备具有梳理装置，所述梳理装置用于沿定义的方向排齐地毯的须边，其中，所述梳理装置相对于须边和壳体可移位地布置在所述地面处理设备上和/或在围绕转动轴线的转速和/或旋转方向方面是可控的。梳理装置例如是本来用于执行地面处理作业而布置在地面处理设备上的地面处理元件，例如围绕(参照正常的地面处理运行时的定向)水平的转动轴线能转动的刷辊等。备选地，梳理装置也可以仅仅为了地毯须边的排齐而配设在地面处理设备上。优选地，梳理装置可以与地面处理设备的控制装置相连，控制装置可以控制梳理装置相对于地面处理设备的壳体的移位和/或转动。尤其也可以控制转动的梳理装置的转速和/或旋转方向。地面处理设备因而整体上设计为，按照上述方法的设计变型方案把地毯的须边排齐。上文针对所述方法描述的特征和优点也相应适用于按照本发明的地面处理设备的设计方案。

尤其建议，地面处理设备具有能从地面处理设备的壳体中伸出的梳理装置。梳理装置因而按照需要从壳体中伸出并且否则就节省空间地保存在地面处理设备的内部，以便不增加地面处理设备的尺寸。优选地，梳理装置可以是不转动的刷子，其相对于须边和/或相对于地面处理设备的壳体可移位。按照该设计方案可能实现的是，地面处理设备为了排齐须边在地毯的外部在相应的棱边区域旁行驶，并且梳理装置以始终重复的梳理运动进行须边的排齐。在此设计方案中，地面处理设备的导航被简化，因为地面处理设备不总驶上和又离开地毯。

附图说明

下面根据实施例进一步阐述本发明。在附图中：

图1示出地面处理设备的立体视图；

图2示出在地毯上遵循行驶路线的地面处理设备；

图3示出地面处理设备的行驶路线的草图；

图4示出按照第一实施方式的地面处理设备靠近地毯时；

图5示出地面处理设备驶上地毯时；

图6示出地面处理设备在地毯上；

图7示出在排齐地毯须边时的按照另外的实施方式的地面处理设备；

图8示出按照图7的地面处理设备的立体视图；

图9示出地面处理设备的环境地图，在其中存储有地毯位置。

具体实施方式

图1示出地面处理设备1，其在此设计为吸尘机器人。地面处理设备1具有马达驱动的滚轮13，地面处理设备1借助滚轮能在环境中前进。地面处理设备1还具有地面处理元件10、在此即在侧面超过地面处理设备1的壳体11伸出的侧刷以及刷辊8，刷辊8围绕转动轴线9能转动。转动轴线9在所示的地面处理设备1的正常运行位置中水平地定向，即基本上平行于待清洁的面。刷辊8一方面用于从待清洁的面上剥离脏物，尤其从地毯3上剥离脏物，另一方面被用作用于排齐地毯3的须边4的梳理装置。对此下文还有详述。

地面处理设备1还具有测距装置12，测距装置12在此例如具有三角测量装置。测距装置12布置在地面处理设备1的壳体11中并且具体而言具有激光二极管，激光二极管发出的光线通过转向装置从壳体11导出并且在所示的地面处理设备1的定向中围绕垂直的转动轴线转动，尤其具有360°的测量角度。以此实现围绕地面处理设备1的环绕式的距离测量。测距装置12测量相对于地面处理设备1的在周围环境中的障碍物、例如家具17的距离。

地面处理设备1在地面处理元件10的区域中还具有未详细示出的吸嘴开口，携带抽吸物的空气借助电机风扇单元通过吸嘴开口被吸入地面处理设备1中。为了地面处理设备1的各个电子器件的供电、例如为了滚轮13的和地面处理元件10的驱动装置和另外配设的电子装置的供电，地面处理设备1具有未示出的可充电的蓄电器。

地面处理设备1还具有探测装置2，在此即沿地面处理设备1的行驶方向在前面布置在壳体11上的摄像头，摄像头拍摄周围环境的图像。探测装置2与地面处理设备1的在此未示出的分析和控制装置相连，以便能分析由探测装置2拍摄的图像。所述分析包含待清洁的面的存在于图像中的特征与地毯3或须边4的参考特征的比较，以便能够在环境中找到具有须边4的地毯3。参考特征存储在地面处理设备1的存储器中并且包括地毯3和须边4的典型特征、即例如高度、宽度和长度、结构、定向等。

图2示出环境的子区域，即房屋的房间的子区域，其中存在具有须边4的地毯3。地面处理设备1在地毯3旁沿地毯3具有须边4的边棱区域7行驶。还示出行驶路线14，地面处理设备1遵循行驶路线14以便清洁地毯3和排齐须边4。行驶路线14包含分段地驶上地毯3和由地面处理元件10分段地排齐须边4。如图所示，行驶路线14包含了，地面处理设备1在不具有须边4的边棱区域7上驶上地毯3，然后扭转90°并且垂直于具有须边4的边棱区域7地又离开地毯3。在驶过须边4时，刷辊8的转动轴线9平行于边棱区域7地定向，使得刷辊8的旋转方向与须边4的期望的定向一致。在驶过须边4和同时刷辊8沿须边4的顺毛方向转动的情况下，由此产生期望的定向。若地面处理设备1又离开了地毯3和须边4，则其沿棱边区域7重新向地毯3的不具有须边4的侧面行驶，以便在那里再次驶上地毯3并且排齐在另一个、相邻的边棱区域7上的须边4。

图3示出按照另外可能的设计方案的用于清洁地毯3和排齐须边4的行驶路线14。其中，地毯3相对于行驶路线14被分为两半，其分别具有带有须边4的边棱区域7。地面处理设备1按照该行驶路线14分别大约在中间区域驶上地毯3和从那里出发向边棱区域7的具有须边的不同区段行驶。

图4至图6示出地面处理设备1经过具有须边4的边棱区域7驶上地毯3。该设计方案尤其适于刷辊8仅能沿一个方向围绕转动轴线9转动的地面处理设备1。为了在驶上地毯3时不把事先已经排齐的须边4搅乱，刷辊8的转动轴线9相对于壳体11可移位地布置。转动轴线9可以根据地面处理设备1的控制和分析装置的指令从待清洁的面升起或者向待清洁的面降下。如图4所示，刷辊8在地毯3以外还设置在待清洁的面上并且可以在地面处理设备1的吸尘作业时实现附加的清洁、尤其把灰尘和脏物从面上剥离。一旦地毯3进入探测装置2的探测区域中，则地面处理设备1的配属于探测装置2的控制和分析装置在拍摄的图像内识别到地毯3或者须边4并且使刷辊8从待清洁的面上升起，使得在地面处理设备1驶上地毯3时刷辊8不接触须边4。该状态在图5中示出。一旦地面处理设备1在地毯3上到达不具有须边4的区域，则刷辊8可以又向着地毯3降下，以便在那里辅助地毯3的清洁。然后地面处理设备1可以从对置的侧面(图4至图6中未示出)离开地毯3，其中，若刷辊8的旋转方向与须边4的期望的梳理方向一致，则刷辊8在此例如保持在图6中所示的已降下的位置。

在图7和图8中示出地面处理设备1的另外的实施方式。地面处理设备1在此具有相对于壳体11可移动的梳理装置5，梳理装置5是刷辊8。刷辊8围绕扭转轴线15可以从壳体11向外和向壳体11内摆动，使得梳理装置5可以根据需要从壳体1中向外摆动。在不需要时，刷辊8可以向壳体11的相应的容纳区域中摆动，从而不改变地面处理设备1的外部尺寸并且地面处理设备1可以尽可能紧挨家具17和类似物驶过，以便进行尽可能全面的清洁。按照该设计方案，地面处理设备1沿地毯3的具有须边4的边棱区域7行进，其中，刷辊8分段地布置在多个须边4上并且在完成排齐后再从须边抬起。然后地面处理设备1行进至相邻的、具有须边4的边棱区域7前方并且在那里再次把转动的刷辊8向着须边4降下，以便排齐须边。

最后，图9示出环境地图6，地面处理设备1由测距装置12和探测装置2所记录的距离数据建立环境地图6。环境地图6指示探测到的障碍物、在此即家具17；空间界限、即墙壁；空间之间的通道区域。环境地图6还包括由探测装置2探测到的地毯3，地毯3具有带须边4的边棱区域7。

为了建立环境地图6，地面处理设备1在环境中，在此即示出的房屋中到处行驶并且测量相对于障碍物、例如示出的家具17的距离。同时，探测装置2探测到具有待清洁的面的地毯3以及带须边4的边棱区域7。记录到的数据被处理成可示出的环境地图6。接着，地面处理设备1的分析和控制装置计划行驶路线14，行驶路线14对示出的房屋以尽可能有利的方式进行清洁，其中，规定房间和/或房间区域的清洁顺序。

按照一种实施方式可以首先清洁环境中位于地毯3和须边4之外的子区域。在接下来的方法步骤中才清洁地毯3的表面和把地毯3的须边4以期望的方向排齐。这具有的优点是，已被排齐的须边4不被后续清洁过程又弄乱。在行驶路线14中还考虑到地毯3具有何种定向，并且位于地毯3上的须边4应沿何种方向指向。如图2和图3所示，根据必要时具有或者不具有须边4的边棱区域7可以规定，地面处理设备1经确定的边棱区域7驶上地毯3并且经确定的边棱区域7又离开地毯3。若地毯3例如环绕地、在所有边棱区域7上都具有须边4，则刷辊8如图4至6所示地为了驶上地毯3而升起，以便不弄乱已被排齐的须边4。备选地也可以这样改变刷辊8的转动轴线9的旋转方向，使得刷辊作为梳理装置5总是沿与期望的须边4定向一致的方向转动。

附图标记列表

1 地面处理设备

2 探测装置

3 地毯

4 须边

5 梳理装置

6 环境地图

7 边棱区域

8 刷辊

9 转动轴线

10 地面处理元件

11 壳体

12 测距装置

13 滚轮

14 行驶路线

15 扭转轴线

16 容纳区域

17 家具

Claims (12)

1.一种运行在环境中自主行进的地面处理设备(1)的方法，其中，所述地面处理设备(1)的探测装置(2)探测待清洁的面的特征并且与地毯(3)的参考特征进行比较，其特征在于，在识别到地毯(3)时检测所述地毯(3)是否具有须边(4)并且在何处具有须边(4)，其中，借助所述地面处理设备(1)的梳理装置(5)将所述须边(4)沿相对于地毯(3)定义的方向排齐。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地面处理设备(1)在处理地毯(3)的须边(4)之前首先处理环境中和/或地毯(3)的不具有须边(4)的区域。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，根据探测到的地毯(3)上的须边(4)的位置和/或期望的定向生成所述地面处理设备(1)的行驶策略和/或行驶路线(14)。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，探测到的地毯(3)的位置和定向以及须边(4)的位置和/或定向被存储在所述地面处理设备(1)的环境地图(6)中。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地面处理设备(1)为了排齐须边(4)而驶上地毯(3)，并且沿着与须边(4)的期望的定向一致的方向离开地毯。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地面处理设备(1)经过不具有须边(4)的边棱区域(7)驶上地毯(3)。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述须边(4)借助所述地面处理设备(1)的刷辊(8)被梳理。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，为了梳理和/或驶过须边(4)，所述刷辊(8)的转速和/或旋转方向被改变。

9.按照权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在驶过须边(4)时，所述地面处理设备(1)的地面处理元件(10)从面上升起。

10.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述须边(4)借助在地面处理运行时围绕平行于地毯(3)定向的转动轴线(9)转动的刷辊(8)被梳理。

11.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，在驶过已被排齐的须边(4)时，所述梳理装置(5)从面上升起。

12.一种在环境中自主行进的地面处理设备(1)，其具有壳体(11)和探测装置(2)，所述探测装置(2)设置用于探测待清洁的面的特征并且与地毯(3)的参考特征进行比较，其特征在于，所述地面处理设备(1)具有梳理装置(5)，所述梳理装置(5)用于沿定义的方向排齐地毯(3)的须边(4)，其中，所述梳理装置(5)相对于须边(4)和壳体(11)可移位地布置在所述地面处理设备(1)上和/或在围绕转动轴线(9)的转速和/或旋转方向方面是可控的。

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