DE102012108008A1

DE102012108008A1 - Selbstfahrendes Sauggerät und Verfahren zum Betreiben eines selbstfahrenden Sauggeräts

Info

Publication number: DE102012108008A1
Application number: DE201210108008
Authority: DE
Inventors: Andre Bertram; David Buhl; Sebastian Döring; Seyfettin Kara; Martin Roth; Cornelius Wolf
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein selbstfahrendes Sauggerät (1) zur automatisierten Reinigung einer Fläche, aufweisend mindestens einen Sensor zur Erfassung von Eigenschaften einer Umgebung des Sauggeräts. Das selbstfahrende Sauggerät zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Sensor dazu eingerichtet ist, sich auf der zu reinigenden Fläche befindende Flüssigkeit zu erkennen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines selbstfahrenden Sauggeräts (1) zur automatisierten Reinigung einer Fläche.

Description

Die Erfindung betrifft ein selbstfahrendes Sauggerät zur automatisierten Reinigung einer Fläche mit mindestens einem Sensor zur Erfassung von Eigenschaften einer Umgebung des Sauggeräts sowie ein Betriebsverfahren für ein derartiges Sauggerät.
Derartige selbstfahrende Sauggeräte, auch Saugroboter genannt, dienen der automatisierten Reinigung von Flächen, ohne dass sie von einem Benutzer geschoben oder geführt werden müssen. Üblicherweise weist ein derartiges Sauggerät einen oder mehrere Sensoren auf, um die Bewegung des Geräts über die zu reinigende Fläche zu kontrollieren, beispielsweise um festen Hindernissen auszuweichen oder einen Absturz an Kanten, beispielsweise an Treppenstufen, zu vermeiden. Solche Sensoren können beispielsweise Tastsensoren sein, wie in der Druckschrift DE 10 2006 008 415 B3 ausgeführt ist. Auch die Verwendung von Ultraschallsensoren oder optischen Sensoren zum Erkennen von festen Hindernissen ist bekannt. Nur in einem Nahbereich arbeitende Sensoren dienen meist der Vermeidung von Zusammenstößen mit Hindernissen, wohingegen Sensoren mit einer größeren Erfassungsreichweite auch zur Planung einer koordinierten Bewegung des Geräts über die Fläche eingesetzt werden, beispielsweise um sicherzustellen, dass die gesamte Fläche gereinigt wird. Die Verwendung von bildaufnehmenden Kameras als optische Sensoren zur Steuerung der automatischen Bewegung über die zu reinigende Fläche ist beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2004 060 853 A1 beschrieben.
Unabhängig davon, ob es sich um ein manuell geführtes oder ein automatisiert arbeitendes Sauggerät handelt, können mit einem derartigen Gerät nur dann Flüssigkeiten oder größere Feuchtigkeitsmengen aufgenommen werden, wenn die Geräte speziell dafür eingerichtet sind. Sind die Geräte nicht entsprechend eingerichtet, kann eine aufgenommene Flüssigkeitsmenge zu einer Zerstörung eines Filterbeutels oder einer Beschädigung des Motors des Sauggebläses führen. Um eine derartige Beschädigung zu verhindern, ist aus der Druckschrift DE 10 2008 021 100 A1 bekannt, innerhalb des Sauggerätes in einem Saugkanal einen Feuchtigkeitssensor anzuordnen, um eingesaugte Flüssigkeit zu detektieren. Als Reaktion auf das detektierte Signal kann beispielsweise der Gebläsemotor abgeschaltet werden oder gemäß der genannten Druckschrift eine Nebenluftöffnung geöffnet werden, über die – bevorzugt mit geringem Strömungswiderstand – trockene Luft eingesogen wird, wodurch die weitere Aufnahme von Flüssigkeit über die eigentlichen Saugöffnungen verhindert wird. Nachteilig ist, dass eine Abschaltung des Gebläsemotors oder eine Zufuhr von trockener Luft erst dann ausgelöst wird, wenn bereits innerhalb des Sauggeräts ein erhöhter Feuchtigkeitswert bestimmt wurde. Das Eindringen von Feuchtigkeit kann somit nicht vollständig verhindert werden. Das Sauggerät ist somit so auszulegen, dass die unter Umständen unvermeidlich aufgenommene Feuchtigkeitsmenge toleriert werden kann, was insbesondere bei den kompakten Saugrobotern nur aufwendig realisiert werden kann.
Der Erfindung stellt sich somit das Problem, ein selbstfahrendes Sauggerät der eingangs genannten Art bereit zu stellen, bei dem auch beim automatisierten Betrieb ein Eindringen von Flüssigkeit in das Sauggerät verhindert wird.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein selbstfahrendes Sauggerät mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes selbstfahrendes Sauggerät der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Sensor dazu eingerichtet ist, sich auf der zu reinigenden Fläche befindende Flüssigkeit zu erkennen. Wird Flüssigkeit durch den Sensor bereits in der Umgebung, d.h. außerhalb des Sauggeräts erkannt, kann verhindert werden, dass die Flüssigkeit überhaupt in das Sauggerät eindringt und dort ggf. zu einer Beschädigung führt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das selbstfahrende Sauggerät eine Steuervorrichtung zur Auswertung des mindestens einen Sensors auf, wobei die Steuervorrichtung dazu eingerichtet ist, das Sauggerät so zu steuern, dass eine von dem mindestens einen Sensor detektierte Flüssigkeit nicht in einen Saugbereich des Sauggeräts gelangt. Bevorzugt ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, einen Bereich der zu reinigenden Fläche, in dem Flüssigkeit detektiert wurde, zu umfahren. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuervorrichtung bevorzugt dazu eingerichtet, nach einem Erkennen von Flüssigkeit eine Bewegungsrichtung des Sauggeräts umzukehren und/oder ein Sauggebläse zu stoppen und/oder Reinigungsvorrichtungen im Saugbereich anzuheben oder einzufahren. Die genannten Maßnahmen sind geeignet, nach dem Erkennen einer Flüssigkeit auch das Eindringen der Flüssigkeit in das Sauggerät zu verhindern.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des selbstfahrenden Sauggeräts ist der mindestens eine Sensor ein optischer Sensor, bevorzugt eine Kamera oder ein IR-Reflexsensor. Eine Kamera ermöglicht vorteilhafterweise eine Fernerkennung von Flüssigkeiten. Entsprechend können Maßnahmen wie ein Umfahren der Flüssigkeiten ergriffen werden, bevor das Sauggerät überhaupt in den Bereich der Flüssigkeiten gelangt. Auch kann eine Kartierung von Bereichen mit Flüssigkeiten erfolgen und so Änderungen in der Ausdehnung der Bereiche erfasst werden. Dadurch ist eine Warnung vor Wasserschäden möglich. Besonders bevorzugt wird als Sensor eine Kamera verwendet, die zusätzlich zur Navigation des Sauggeräts dient. Ebenfalls besonders bevorzugt wird als Sensor ein IR-Reflexsensor verwendet, der zusätzlich ein Absturzsensor ist. Auf diese Weise können Komponenten des Sauggeräts mehrfach zu verschiedenen Zwecken genutzt werden, was sich positiv auf die Herstellungskosten auswirkt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des selbstfahrenden Sauggeräts ist der mindestens eine Sensor ein elektrischer Sensor und insbesondere ein Widerstandssensor oder ein kapazitiv oder induktiv arbeitender Sensor. Bevorzugt weist ein als Widerstandssensor ausgebildeter Sensor ein bodennah angeordnetes Kontaktpaar auf, wobei Kontakte des Kontaktpaars besonders bevorzugt zusätzlich als Ladekontakte für eine wieder aufladbare Batterie des Sauggeräts dienen. Eine Erkennung von Flüssigkeiten über einen derartigen elektrisch arbeitenden Sensor ist einfach und kostengünstig realisierbar. Bei Mehrfachnutzung von Kontakten als Sensor bzw. als Ladekontakt ergibt sich zudem ein weiterer Kostenvorteil.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines selbstfahrenden Sauggeräts zur automatisierten Reinigung einer Fläche, das mindestens einen Sensor zur Erfassung von Eigenschaften seiner Umgebung aufweist, weist die folgenden Schritte auf: Es werden Informationen des mindestens einen Sensors eingelesen und zum Erkennen von Flüssigkeit, die sich auf einer zu reinigenden Fläche befindet, ausgewertet. Falls Flüssigkeit erkannt wird, wird das Sauggerät derart gesteuert, dass ein Eindringen der Flüssigkeit in einen Saugbereich des Sauggeräts verhindert wird. Bevorzugt wird nach Erkennen von Flüssigkeit eine Bewegungsrichtung des Sauggeräts umgekehrt und/oder ein Sauggebläse gestoppt und/oder es werden Reinigungsvorrichtungen im Saugbereich angehoben oder eingefahren. Es ergeben sich die im Zusammenhang mit dem Sauggerät zuvor beschriebenen Vorteile.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer Zeichnung rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines selbstfahrenden Sauggeräts.
Die Figur zeigt ein selbstfahrendes Sauggerät (1), auch Roboterstaubsauger oder Saugroboter genannt, in einer schematischen Darstellung. Das selbstfahrende Sauggerät (1) wird nachfolgend abkürzend als Saugroboter (1) bezeichnet. Der Saugroboter 1 weist ein Antriebssystem auf, von dem in der Figur Antriebsräder 2 sowie ein Stützrad 3 dargestellt werden. Es sind beispielsweise zwei Antriebsräder 2, eins auf jeder Seite des Saugroboters 1 vorgesehen, die unabhängig voneinander über hier nicht wiedergegebene Antriebsmotoren angetrieben werden. Das Stützrad 3 ist entweder verschwenkbar oder als ein in alle Richtungen drehbare Kugel ausgebildet. Bei voneinander unabhängiger Ansteuerung der Drehrichtungen und Drehgeschwindigkeiten der Antriebsräder 2 kann der Saugroboter 1 so beliebige Bewegungen auf einer zu reinigenden Fläche ausführen.
Weiterhin weist der Saugroboter 1 Reinigungseinrichtungen auf, von denen in der Figur ein Saugbereich 4 angedeutet ist, in dem nicht dargestellte Saugdüsen angeordnet sind, die in bekannter Weise mit einem Filtersystem, zum Beispiel einem Staubsaugerbeutel, und einem Gebläsemotor zusammenwirken. Unterstützend kann, wie in diesem Ausführungsbeispiel, im Saugbereich 4 eine rotierende Bürste 5 vorgesehen sein. Details der Ausgestaltung des Saugbereichs 4 und ggf. der rotierenden Bürste 5 sind im Rahmen der vorgestellten Erfindung nicht relevant. Die erfindungswesentlichen Merkmale des Saugroboters können in einem selbstfahrenden Sauggerät umgesetzt sein, dessen Saugbereich und auch Antriebsanordnung sich von dem hier dargestellten unterscheiden. Weitere für den Betrieb des Saugroboters 1 vorhandene Elemente, beispielsweise eine wieder aufladbare Batterie zur Stromversorgung oder eine Entnahmemöglichkeit für das Filtersystem sind in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht wiedergegeben.
Der Saugroboter 1 weist eine Steuervorrichtung 6 auf, die mit dem Antriebssystem sowie den Reinigungseinrichtungen zu deren Steuerung verbunden ist. Zur Bedienung des Saugroboters 1 steht hier beispielhaft ein an der Oberseite des Saugroboters 1 angeordnetes Bedienfeld 7 zur Verfügung, das mit der Steuervorrichtung 6 verbunden ist.
Ebenfalls mit der Steuervorrichtung 6 verbunden sind eine im vorderen Bereich des Saugroboters angeordnete Kamera 8, ein an der Unterseite des Saugroboters 1 im Randbereich angeordneter Infrarot(IR)-Reflexsensor 9 sowie ebenfalls an der Unterseite angeordnete Kontakte 10. Wie nachfolgend beschrieben ist, werden die Kamera 8, der IR-Reflexsensor 9 und die Kontakte 10 als Sensoren zur Bestimmung von Flüssigkeiten, die sich auf der zu reinigenden Fläche befinden, eingesetzt.
Vorteilhafterweise stellen diese als Flüssigkeitssensoren verwendeten Elemente jeweils eine weitere Funktionalität für den Saugroboter 1 bereit. Die bildgebende Kamera 8 kann beispielsweise zur Orientierung des Saugroboters 1 im Raum sowie zur Erkennung von festen Hindernissen wie Wänden, Möbelstücken usw. eingesetzt werden. Der IR-Reflexsensor 9 kann zur Kantenerkennung verwendet werden, beispielsweise um ein Abstürzen des Saugroboters 1 an Treppenstufen zu verhindern. Der IR-Reflexsensor 9 kann alternativ oder zusätzlich ebenfalls der Hinderniserkennung dienen. Die Kontakte 10 können als Ladekontakte verwendet werden, über die der Saugroboter 1 in einer Ladestation, die er ggf. selbsttätig anfährt, mit Strom zum Laden der wieder aufladbaren Batterie versorgt wird. Es ist jedoch ebenso möglich, diese oder andere Sensoren ausschließlich als Flüssigkeitssensoren einzusetzen.
Um zu verhindern, dass Flüssigkeit in den Saugbereich 4 bzw. an die Bürsten 5 des Saugroboters 1 gerät, die beim Einsaugen in den Saugroboter 1 eine Beschädigung des Filtersystems oder des Gebläsemotors nach sich ziehen kann, ist die Steuervorrichtung 6 des Saugroboters 1 dazu eingerichtet, im Betrieb des Saugroboters 1 die Kamera 8, den IR-Reflexsensor 9 und die Kontakte 10 oder ggf. weitere Sensoren als Flüssigkeitssensoren einzusetzen, die Flüssigkeit auf der zu reinigenden Fläche erkennen, bevor der Saugroboter 1 mit seinem Saugbereich 4 die Flüssigkeit überfährt und ggf. einsaugt.
Mit Hilfe der Kamera 8 ist dabei eine Fernerkennung von Flüssigkeiten möglich, bei der sich auf dem Boden befindende Flüssigkeit bereits erkannt wird, bevor der Saugroboter 1 den Bereich der Flüssigkeit erreicht. Eine optische Erkennung über die Kamera ist insbesondere anhand der Reflektionseigenschaften eines Flüssigkeitsfilms verglichen mit einem typischen Bodenbelag möglich. Aufgrund des durch die geringe Höhe der Kamera 8 über dem Boden gegebenen flachen Winkels, unter dem der Boden vor dem Saugroboter 1 aufgenommen wird, sind Flüssigkeitsfilme aufgrund von Totalreflektion stark spiegelnd. Beim Bewegen des Saugroboters 1 ändern sich an dem Flüssigkeitsfilm gespiegelte Abbilder (z.B. von Möbeln, einer gemusterten oder strukturierten Wand) anders, als Abbilder eines trockenen, nicht spiegelnden Bodenbelags und auch anders, als anhand der Bewegungssituation (Fahrgeschwindigkeit, Drehung) des Saugroboters 1 für die Abbilder des Bodenbelags zu erwarten ist. Ein stark spiegelnder Bereich des Bodens kann so identifiziert werden. Insbesondere wenn die Abmessungen des stark spiegelnden Bodenbereichs begrenzt sind und der Bereich unregelmäßig geformt ist, kann mit großer Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, das die Spiegelung von einer Flüssigkeit hervorgerufen wird. Entsprechend kann die Steuervorrichtung 6 den Bereich der zu reinigenden Fläche, in dem Flüssigkeit detektiert wurde, umfahren. Es kann vorgesehen sein, dass der Saugroboter 1 ein Warnsignal abgibt, falls der von Flüssigkeit bedeckte Bereich eine bestimmte Größe überschreitet und/oder seine Form verändert, da dieses auf einen Wasserschaden schließen lässt.
Neben der Fernerkennung über die Kamera 8 ist eine optische Erkennung von Flüssigkeiten im Nahbereich auch über den IR-Reflexsensor 9 möglich. Beispielhaft ist in der Figur nur ein solcher IR-Reflexsensor 9 dargestellt, es können jedoch mehrere Detektoren an verschiedenen Stellen im Randbereich des Saugroboters 1 vorgesehen sein. In einer Weiterbildung des Saugroboters 1 kann zudem alternativ oder zusätzlich ein Reflexsensor eingesetzt werden, der Reflektionseigenschaften von Licht bei mindestens zwei verschiedenen Wellenlängen ermittelt. Die Berücksichtigung der Wellenlängenabhängigkeit der Reflektionseigenschaften ermöglicht es, Flüssigkeiten von festen Bodenbelägen zu unterscheiden.
Mithilfe des Kontaktpaars 10 kann eine Flüssigkeit über eine Messung des elektrischen Widerstands zwischen den beiden Kontakten des Kontaktpaars 10 identifiziert werden. Die Kontakte des Kontaktpaars 10 enden dabei z.B. in geringem Abstand über dem Bodenbelag, sodass sie mit ihren Enden beim Überfahren eines Flüssigkeitsfilms in die Flüssigkeit eintauchen. Die Kontakte werden dann über die Flüssigkeit elektrisch miteinander verbunden, allerdings mit einem relativ hohen Widerstandswert. Wird ein Widerstandswert in einem Bereich von einigen bis einigen 10 Kiloohm bestimmt, deutet dieses auf eine typische Flüssigkeit wie Wasser hin. Wird dagegen ein relativ kleiner Widerstand von einigen oder einigen 10 Ohm gemessen, ist dieses vermutlich auf eine Verbindung der Kontakte durch einen metallischen Gegenstand zurückzuführen, beispielsweise eine Türschwelle oder eine verlorene Münze. Neben einer solchen Detektion von Flüssigkeiten über eine Widerstandsbestimmung (resistiv), können auf elektrischem Wege auch über kapazitiv oder induktiv arbeitende Sensoren Flüssigkeiten auf einem Bodenbelag detektiert werden.
Der IR-Reflexsensor 9 und die Kontakte 10 erkennen Flüssigkeiten im Nahbereich. Wenn einer dieser Sensoren Flüssigkeiten erkennt, hat der Saugroboter 1 den mit Flüssigkeit belegten Bereich der zu reinigenden Fläche bereits teilweise überfahren. Entsprechend erfolgt über die Steuervorrichtung 6 eine unmittelbare Reaktion, durch die der Saugroboter 1 stoppt und seine Bewegungsrichtung umkehrt, das Sauggebläse abgeschaltet und die Kehrbürste 5 gestoppt wird. Falls eine aktive Höhenverstellung der Saugeinrichtung vorgesehen ist, kann zusätzlich diese ein- bzw. hochgefahren werden. Es wird durch die Erkennung der Flüssigkeit und die Reaktion somit verhindert, dass Flüssigkeit bzw. Feuchtigkeit in den Saugbereich 4 des Saugroboters 1 gerät.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006008415 B3 [0002]
DE 102004060853 A1 [0002]
DE 102008021100 A1 [0003]

Claims

Selbstfahrendes Sauggerät (1) zur automatisierten Reinigung einer Fläche, aufweisend mindestens einen Sensor zur Erfassung von Eigenschaften einer Umgebung des Sauggeräts, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor dazu eingerichtet ist, sich auf der zu reinigenden Fläche befindende Flüssigkeit zu erkennen.
Selbstfahrendes Sauggerät (1) nach Anspruch 1, bei dem der mindestens eine Sensor ein optischer Sensor ist.
Selbstfahrendes Sauggerät (1) nach Anspruch 2, bei dem der mindestens eine Sensor eine Kamera (8) ist.
Selbstfahrendes Sauggerät (1) nach Anspruch 3, bei dem die Kamera (8) zusätzlich zur Navigation des Sauggeräts (1) dient.
Selbstfahrendes Sauggerät (1) nach Anspruch 2, bei dem der mindestens eine Sensor ein IR-Reflexsensor (9) ist.
Selbstfahrendes Sauggerät (1) nach Anspruch 5, bei dem der IR-Reflexsensor (9) zusätzlich ein Absturzsensor ist.
Selbstfahrendes Sauggerät (1) nach Anspruch 1, bei dem der mindestens eine Sensor ein elektrischer Sensor und insbesondere ein Widerstandssensor oder ein kapazitiv oder induktiv arbeitender Sensor ist.
Selbstfahrendes Sauggerät (1) nach Anspruch 7, bei dem ein als Widerstandssensor ausgebildeter Sensor ein bodennah angeordnetes Kontaktpaar (10) aufweist.
Selbstfahrendes Sauggerät (1) nach Anspruch 8, bei dem Kontakte des bodennah angeordneten Kontaktpaars (10) zusätzlich Ladekontakte für eine wieder aufladbare Batterie des Sauggerät (1) darstellen.
Selbstfahrendes Sauggerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, aufweisend eine Steuervorrichtung (6) zur Auswertung des mindestens einen Sensors, wobei die Steuervorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, das Sauggerät (1) so zu steuern, dass eine von dem mindestens einen Sensor detektierte Flüssigkeit nicht in einen Saugbereich (4) des Sauggeräts (1) gelangt.
Selbstfahrendes Sauggerät (1) nach Anspruch 10, bei dem die Steuervorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, einen Bereich der zu reinigenden Fläche, in dem Flüssigkeit detektiert wurde, zu umfahren.
Selbstfahrendes Sauggerät (1) nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Steuervorrichtung (6) dazu eingerichtet ist, nach einem Erkennen von Flüssigkeit eine Bewegungsrichtung des Sauggeräts (1) umzukehren und/oder ein Sauggebläse zu stoppen und/oder Reinigungsvorrichtungen im Saugbereich (4) anzuheben oder einzufahren.
Verfahren zum Betreiben eines selbstfahrenden Sauggeräts (1) zur automatisierten Reinigung einer Fläche, das mindestens einen Sensor zur Erfassung von Eigenschaften seiner Umgebung aufweist, mit den folgenden Schritten: – Einlesen von Informationen des mindestens einen Sensors; – Auswerten der eingelesenen Information zum Erkennen von Flüssigkeit, die sich auf einer zu reinigenden Fläche befindet; und – Falls Flüssigkeit erkannt wird, Steuern des Sauggeräts (1) derart, dass ein Eindringen der Flüssigkeit in einen Saugbereich (4) des Sauggeräts (1) verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem nach dem Erkennen von Flüssigkeit eine Bewegungsrichtung des Sauggeräts (1) umgekehrt wird und/oder ein Sauggebläse gestoppt wird und/oder Reinigungsvorrichtungen im Saugbereich (4) angehoben oder eingefahren werden.