DE102014005815B4

DE102014005815B4 - Fahrbarer Roboter

Info

Publication number: DE102014005815B4
Application number: DE102014005815.8A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2034-04-25
Also published as: DE102014005815A1

Abstract

Fahrbarer Roboter, mit zumindest einem Basiskörper mit zumindest zwei fahrbaren Rädern, mit zumindest zwei motorisch angetriebenen Antriebsrädern (2), welche jeweils um 360° drehbar sind, wobei der Basiskörper des Roboters in der Horizontalen eine u-förmige äußere Teilkontur und zumindest eine Steigeinheit zur Überwindung von Niveauunterschieden besitzt, wobei die Steigeinheit zumindest einen vertikal ausfahrbaren Teleskoparm (1) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des zumindest einen Teleskoparms (1) zumindest ein Stabilisator (6) angeordnet ist, und dass die Steigeinheit eine Treppenvorschubmechanik (7), mit der die Teleskoparme (1) auch seitlich ausgefahren werden können, besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft einen fahrbaren Roboter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welcher zumindest eine von unterschiedlichen Funktionalitäten erfüllen kann. Diese unterschiedlichen Funktionalitäten betreffen insbesondere das Reinigen von Fußböden und deren Beläge, dabei insbesondere durch Saugen, Klopfen und/oder dgl. Alternativ oder zusätzlich können solche Roboter zum Kehren, Rasenmähen und evtl. Vertikutieren, zur Objektsuche oder Objektüberwachung in üblicher Art und Weise eingesetzt werden.
Ein solcher fahrbarer Roboter, welcher zum Reinigen von Fußböden und deren Beläge einsetzbar ist, wird beispielsweise in der DE 100 00 407 A1 beschrieben und dort als Haushaltsroboter zum automatischen Staubsaugen bezeichnet. Der Roboter wird durch elektrische Motoren angetrieben, welche durch Akkumulatoren gespeist werden.
Aus der US 2010/0 125 968 A1 ist ein fahrbarer Roboter mit einem Basiskörper, welcher eine u-förmige äußere Teilkontur besitzt, und einer Steigeinheit zur Überwindung von Niveauunterschieden bekannt. Diese Steigeinheit verfugt über einen Teleskoparm und einen Treppenvorschub.
Die WO 2008/142 642 A1 zeigt einen fahrbaren Roboter mit einem Basiskörper und einer Steigeinheit. Diese Steigeinheit besitzt funktionsbedingt zumindest einen mehrteiligen Kranarm, wobei zwischen den Teilen des Kranarms ein Gelenk angeordnet ist.
Die WO 2008/142 642 A1 offenbart eine ortsveränderliche räderlose Reinigungsvorrichtung mit einer Steigeinheit zum Ersteigen von Treppenstufen. Die Ortsveränderung der Reinigungsvorrichtung erfolgt durch drei rotierende Bürsten. Die Steigeinheit besteht aus einem Kranarmsystem, wobei zwischen den Teilen des Kranarms Gelenke angeordnet sind. Die Teile des Kranarms werden durch ein Zahnradgetriebe-System bewegt.
Aus der Praxis ergeben sich Anforderungen, welche ein Roboter in Bezug auf sein Reinigungsvermögen insbesondere erfüllen sollte:
Der Roboter muss sich auf einer Stufe frei bewegen können, wobei die Reinigungseinheit so nah wie möglich an alle Randbereiche der Stufe gelangen bzw. dort einwirken sollte. Die Gesamthöhe des Roboters sollte möglichst gering sein, um Objekte, wie beispielsweise Schränke, unterfahren zu können. Der Roboter soll in alle Richtungen frei beweglich bzw. fahrbar sein. Die Reinigungsfläche sollte so breit wie möglich sein. Der Staubbehälter sollte ausfahrbar sein.
Auch besteht seit längerer Zeit ein Bedarf nach einem Roboter, welcher zusätzlich Hindernisse, wie beispielsweise Treppen oder Treppenstufen, ersteigen oder übersteigen kann.
Aufgabe der Erfindung ist, diese Anforderungen der Praxis zu erfüllen, insbesondere Hindernisse zu übersteigen und/ersteigen, und die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Erstiegene Hindernisse, insbesondere Treppenstufen, sollen vom Roboter, beispielsweise aus Reinigungszwecken, befahren werden können. Der Aufbau des Roboters soll technisch möglichst einfach sein.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst.
Erfindungswesentlich ist, dass der Basiskörper zumindest eine Steigeinheit zur Überwindung von Niveauunterschieden besitzt.
Wesentlich im Sinne der Erfindung ist auch, dass der Basiskörper des Roboters in der Horizontalen, d. h. von oben betrachtet, zumindest eine u-förmige äußere Teilkontur besitzt. Damit ist grundsätzlich ermöglicht, dass der Roboter auf der Treppenstufe drehbar ist, eine breite Reinigungsfläche besitzt, welche größer ist als bei einer Kreisform (wenig Platz für Treppenvorschubmechanik und schmalere Reinigungsfläche) oder einer Rechteckform (Probleme beim Drehen auf der Treppenstufe) oder Dreieckform (wenig Platz für Treppenvorschubmechanik).
Aufbau Allgemein:
Der Roboter ist, in einer Draufsicht gesehen, in einer U-Form aufgebaut. Seine idealen Abmessungen sind ca. 20 cm in der Breite und ca. 20 cm in der Länge, wobei die äußere Kontur des halbkreisförmigen Hinterteils durch einen Radius von ca. 10 cm gebildet wird. Der Grundkörper des Roboters hat, auf seinen beiden Antriebsrädern stehend, eine Bodenfreiheit von ca. 2 cm. In der Gerätevorderseite sind die Saugeinheit 4, der Saugmotor 10 und der Staubbehälter 9 angebracht. Der Staubbehälter 9 ist, beispielsweise zum Entleeren zur Gerätevorderseite hin verschiebbar. Außerdem ist die ganze Saugeinheit, bestehend aus den Teilen Saugeinheit 4, Staubbehälter 9 und Saugmotor 10 durch den Treppenvorschub 7 ausfahrbar. Der Treppenvorschub 7 befindet sich auf der Geräteoberseite. Am Treppenvorschub 7 sind die zwei Teleskoparme 1 und 1a) befestigt, an denen die Stabilisatoren 6 und 6a befestigt sind. Mittig auf der Unterseite sind die zwei motorisch angetriebenen Antriebsräder 2 und 2a angeordnet. Dahinter ist eine Stabilisierungskugel 5. Darüber befindet sich der Akku 8 und der Prozessor 47. An der Geräteober- und -unterkante befinden sich übliche Sensoren, die den seitlichen Abstand detektieren. Sowie weitere Sensoren, die den Abstand nach oben und unten erkennen. Frontseitig sind eine Kamera und ein Laser 11 zur Navigation angebracht. Durch zwei gegenüberliegende Antriebsräder ist der Roboter auf der Stelle drehbar und somit in jede Richtung fahrbar. Der Staubbehälter ist durch obenliegenden Treppenvorschub ausfahrbar.
An die einzelnen Teile des erfindungsgemäßen Roboters sollten insbesondere folgende Anforderungen erfüllen:
Treppenvorschubmechanik 7:

– Geringe Aufbauhöhe
– Stabil/günstig
– sollte Teleskoparme seitlich ausfahren können
– sollte Teleskoparme min. 20 cm nach hinten fahren können
– sollte Teleskoparme bis zum Gerätemittelpunkt fahren können

Anforderungen gelöst durch:

– teleskopartig ausfahrbare Profile in denen sich die Teleskoparmhaltergewindehülsen zusätzlich linear bewegen können
– Teleskophalterhülsen, die sich zusätzlich linear auf dem Teleskoparmhalter bewegen können

Durch Einfahren der Teleskoparme in den Rahmen ist die U-Form gewährleistet; zusätzlich ist der Abstand der Reinigungseinheit zu Hindernissen, wie z. B. einer Wand, der er entlang fahren muss, geringer. Der Roboter kann auf Ecktreppen weiter auf der schmaler werdenden Stufe fahren und somit mehr mit der Reinigungseinheit säubern. Die Vorschubmechanik kann sich innerhalb der Profile frei bewegen. Durch die Konstruktion werden nur vier Motoren benötigt.
Zusätzlich kann durch das Ausfahren nach vorn der Staubbehälter oder Staubbehälter oder sogar die ganze Einheit ausgefahren und gereinigt oder gewechselt werden.
Der Treppenvorschub könnte alternativ auch mit Hydraulikzylindern gebaut werden, wobei dann ein zusätzlicher Fluidtank gebraucht werden würde.
Der Treppenvorschub könnte alternativ auch mit Linearmotoren gebaut werden. Der Nachteil hieran ist das Linearmotoren sehr teuer sind.
Treppenvorschub Aufbau:
Der vertikale Treppenvorschub ist aus zwei Profilen 12 und 13 aufgebaut, wobei Profil 13 formschlüssig in Profil 12 passen. Beidseitig haben die Profile 12 und 13 Aussparungen 25, 25a und 26, 26a für die Teleskophaltergewindehülsen 20 und 20a. Profil 12 ist fest mit dem Roboter verbunden und hat beidseitig zusätzliche Aussparungen 24 und 24a für die Zahnräder 23 und 23a die in die Zahnstangenprofile 27 und 27a von Profil 13 greifen und von den Motoren 22 und 22a angetrieben werden. Somit kann Profil 13 linear aus dem Profil 12 gefahren werden.
Teleskoparm:
Höhen von mindestens 22 cm; sollte mit nur einem Elektromotor steuerbar sein; stabil; muss die Last des Roboters tragen.
Lösung:
Der Teleskoparm besteht aus rechteckigen Aluminiumprofilen, die formschlüssig miteinander so verbunden sind, dass sie ausfahren können jedoch am maximalen Ausfahrpunkt stoppen. Innen ist eine Gewindekonstruktion, die mit einem Elektromotor verbunden ist. Somit ist der der Teleskoparm beliebig ausfahrbar.
Besondere Form der Gewindekonstruktion:
Durch diese gewählte Form fahren die rohrförmigen Teile des Teleskoparms nicht komplett aus, sondern stoppen am Endpunkt und versetzen das nächste Rohr in Rotation.
Rechteckform der Profile:
Durch diese Form kann sich das letzte Rohr, welches fest mit dem letzten Profil verbunden ist, nicht verdrehen.
Vorteile
Günstig herzustellen, zu jeden beliebigen Punkt ein- und ausfahrbar
Pneumatik:
Der Teleskoparm könnte alternativ auch mit einem Pneumatik-Teleskopzylinder gebaut werden. Jedoch sind Pneumatik-Teleskopzylinder sehr teuer und brauchen einen zusätzlichen Drucklufttank und entsprechende Leitungen.
Hydraulik:
Der Teleskoparm könnte alternativ auch mit einem Hydraulik-Teleskopzylinder gebaut werden. Jedoch sind Teleskopzylinder sehr teuer und brauchen einen zusätzlichen Fluidtank und Leitungen.
Der Teleskoparm:
Der Teleskoparm besteht beispielsweise, wie in 9 dargestellt, aus drei rechteckigen Profilen 28, 28a, 28d die formschlüssig durch die Aussparung 29, 29c und den Ausfahrhinderern 30, 30a so verbunden sind, dass sie nicht komplett ausfahren können. Das letzte Profil 28d hat eine feste Verbindung mit der Gewindehülse 32c. Gewindehülse 32c hat kein durchgängiges Gewinde. An der Unterseite ist das Gewinde außen nicht durchgeschnitten. In der Gewindehülse 32c ist die Gewindehülse 32 die außen dasselbe nicht durchgängig geschnittene Gewinde hat und innen nur an der Oberseite ein Gewinde besitzt. In Gewindehülse 32 ist die Gewindestange 31 deren Gewinde an der Unterseite nicht durchgeschnitten ist. Die Gewindestange 31 ist mit dem Motor 33 verbunden der die ganze Konstruktion durch die Gewindestange 31 und Hülsen 32, 32c Linear ausfahren kann.
Funktion:
Um die Teleskopstangen bzw. die rohrförmigen Teile des Teleskoparms auszufahren dreht der Motor 33 die Gewindestange 31 die mit einem Gewinde versehen ist, welches am oberen Ende nicht komplett durchgeschnitten ist. (Die Gewindehülsen 32, 32a, 32b, 32c bewegen sich durch Rotation linear). Dadurch dass die Hülse 32 innen kein durchgängiges Gewinde hat stoppt sie an dem Punkt, wo das Gewinde von der Gewindestange 31 endet und versetzt sich selbst in Rotation. Dadurch dass die Hülse 32 auf dieselbe weise mit Hülse 32a verbunden ist fährt Hülse 32a erst linear bis zum Endpunkt aus und versetzt sich dann auch in Rotation. Hülse 32b ist auf dieselbe Weise mit Hülse 32c verbunden. Diese jedoch ist fest mit dem Profil 28a verbunden, sodass diese nur linear ausgefahren werden kann, jedoch am Ende stoppt, weil keine Eigenrotation möglich ist. Der maximale Ausfahrpunkt ist erreicht. Alle Profile sind formschlüssig miteinander verbunden, sodass alle Profile ausfahren. Durch die Schwerkraft werden erst die inneren vier Profile 28c, 28b, 28a, 28 ausfahren. Dann die nächsten drei Profile 28b, 28a, 28 dann 2 Profile 28a, 28 dann das letzte Profil 28.
Teile des erfindungsgemäßen Roboters/Hinweise

1, 1a Teleskoparm
2, 2a Antriebsräder
3, 3a Motoren für Antriebsräder

Die Motoren sollten drehzahlüberwachend und selbststoppend/-verriegelnd sein.

4 Saugeinheit

Die Saugeinheit sollte mit möglichst geringer Leistungsaufnahme des Motors die größtmögliche Saugleistung erreichen.

5 Stützkugel

Die Stützkugel stabilisiert den Roboter und sollte in jede Richtung rollen können.

6, 6a Stabilisator

Der Stabilisator muss beim Treppensteigvorgang die ganze Last des Roboters tragen und sollte deswegen diesbezüglich sehr stabil ausgeführt sein.

7 Treppenvorschubmechanik
8 Akku

Sollte so dimensioniert sein, dass er mindestens eine Betriebsstunde des Roboters ermöglicht.

9 Staubbehälter
10 Saugmotor

Sollte möglichst geringe Geräusche und Wärme erzeugen sowie effizient sein.

11 Lasersystem Kamera
12 Profil 1

Sollte möglichst stabil sein.

13 Profil 2

Sollte möglichst stabil sein

14 Motor für Gewinde 15

Der Motor sollte axial gelagert drehzahlüberwachend und selbststoppend/-verriegelnd sein.

15 Gewindestange

Sollte stabil und mit einem Feingewinde versehen sein.

16 Vorschubgewindehülse

Sollte stabil und mit einem Feingewinde versehen sein. Sollte von der Höhe her passgenau in Profil 13 passen, damit ein Verrutschen/Verdrehen nicht möglich ist.

17 Stabilisatoren der Vorschubgewindehülse

Sollten stabil sein und die Vorschubgewindehülse so führen, dass kein Verrutschen/Verdrehen möglich ist.

18 Motor 2 für Gewinde 19, 19a

19, 19a Gewindestangen

Sollten stabil und mit einem Feingewinde versehen sein, wobei eine der beiden ein links sowie die andere ein Rechtsgewinde besitzen sollte.

20, 20a Teleskophaltergewindehülsen

Sollten stabil und mit einem Feingewinde versehen sein, wobei eine der Hülsen ein links- sowie die andere ein Rechtsgewinde besitzen sollte. Sodass beim Drehen des Motors beide gleichmäßig ein- und ausfahren. Sollten von der Höhe her passgenau in Profil 13 passen, damit ein Verrutschen/Verdrehen nicht möglich ist.

21 Stabilisator für Teleskophaltergewindehülsen

Sollte stabil sein und die Teleskophaltergewindehülsen so führen, dass kein Verrutschen/Verdrehen möglich ist.

22, 22a Motoren für Treppenvorschub

Die Motoren sollten drehzahlüberwachend und selbststoppend/-verriegelnd sein.

23, 23a Zahnräder für Treppenvorschub
24, 24a Aussparung für Zahnräder am Profil 2
25, 25a Aussparungen für Gewindehülsen am Profil 2
26, 26a Aussparungen für Gewindehülsen am Profil 1
27, 27a Zahnprofil für Zahnräder 23, 23a
28, 28a, 28b, 28c, 28d Teleskoparmprofil

Sollten möglichst leichte und stabile Profile sein.

29, 29a, 29b, 29c Aussparung 1, 2, 3, 4

Sollten so gefertigt sein, dass sie zusammen mit den Endstellungshaltern eine Überlappung der Profile in Endstellung garantieren.

30, 30a, 30b, 30c Endstellungshalter 1, 2, 3, 4

Sollten so gefertigt sein, dass sie zusammen mit den Aussparungen eine Überlappung der Profile in Endstellung garantieren.

31 Gewindestange

Sollte stabil und mit einem Feingewinde versehen sein.

32, 32a, 32b, 32c Gewindehülse

Sollten Stabil und mit einem Feingewinde versehen sein.

33 Motor für Gewindestange

Der Motor für den Teleskoparm sollte axial gelagert sein sowie drehzahlüberwachend und selbststoppend/-verriegelnd sein.

34 Sensor für Frontabstand (Oberseite)

Sollte zumindest Abstand zwischen 1–10 cm erkennen.

35, 35a Sensor für Frontabstand (Oberseite)

Sollte Abstand zwischen 1–10 cm erkennen.

36, 36a Sensor für seitlichen Abstand (Oberseite)

Sollte Abstand zwischen 1–10 cm erkennen.

37, 37a Sensor für Abstand nach oben (Oberseite)

Sollte Abstand zwischen 1–20 cm erkennen.

38, 38a Sensor für seitlichen Abstand (Oberseite)

Sollte Abstand zwischen 1–10 cm erkennen.

39, 39a Sensor für Abstand nach hinten (Oberseite)

Sollte Abstand zwischen 1 bis 20 cm erkennen.

40, 40a Sensor für Abstand nach oben (Oberseite)

Sollte Abstand zwischen 1 bis 20 cm erkennen.

41 Sensor für Abstand nach hinten (Oberseite)

Sollte Abstand zwischen 1 bis 10 cm erkennen.

42, 42a Sensor Tür Frontabstand (Unterseite)

Sollte Abstand zwischen 1 bis 10 cm erkennen.

43, 43a Sensor für seitlichen Abstand (Unterseite)

Sollte Abstand zwischen 1 bis 10 cm erkennen.

44, 44a Sensor für Abstand nach unten (Unterseite)

Sollte Abstand zwischen 1 bis 10 cm erkennen.

45, 45a Sensor für seitlichen Abstand (Unterseite)

Sollte Abstand zwischen 1 bis 10 cm erkennen.

46 Sensor für Abstand nach unten (Unterseite)

Sollte Abstand zwischen 1 bis 10 cm erkennen.

47 Prozessor

Sollte möglichst leistungsstark sein und wenig Raum benötigen.
Abfolge der Schritte, nämlich Schritte a bis k, beim Ersteigen einer Treppenstufe durch den Roboter, sind grundsätzlich:

a) Sobald der Roboter eine Treppenstufe steigen soll, wird dieser in eine definierte Ausgangsposition auf dem Absatz (Höhenniveau) unterhalb der zu ersteigenden Treppenstufe gebracht, d. h. insbesondere, dass dieser zur Treppenstufe ausgerichtet und angenähert wird. Dabei ist das Vorderteil des Roboters nahe der vertikalen Treppenwange positioniert und die Mittellinie verläuft etwa senkrecht Treppenwange.
b) Der Vorgang des Aufsteigens beginnt damit, dass die Motoren 33 und 33a die Teleskoparme 1 und 1a etwas (ca. 5 mm) vertikal nach unten ausfahren.
c) Dann fährt der Motor 18 die Teleskoparmgewindehülsen 20 und 20a gleichzeitig vertikal auf Endstellung, wobei die beiden Teile vom Basiskörper beabstandet sind.
d) Danach fahren die Motoren 33 und 33a die Teleskoparme 1 und 1a vertikal nach unten aus und heben damit den Basiskörper insgesamt auf ein anderes Höhenniveau, so dass die Unterkante der Räder 3 und 3a und der Stützkugel 5 etwas oberhalb des Absatzes der zu erreichenden Treppenstufe positioniert ist.
e) Wenn der Roboter in dieser gewünschten Position ist, fahren die Motoren 22 und 22a das Profil 13 der Treppenvorschubmechanik bis zur Endstellung aus. Jetzt ist der Roboter zumindest bis zur Hälfte auf dem Absatz der nächsten Treppenstufe positioniert.
f) Nun fährt der Motor 14 die Vorschubgewindehülse 16 bis zur Endstellung aus.
g) Der Roboter ist nun auf der nächsten Stufe, jetzt werden die Teleskoparme 1 und 1a vertikal eingezogen bis sie (ca. 5 mm) unter dem Roboter sind.
h) Die Motoren 22 und 22a fahren das Profil 13 wieder ein.
i) Dann fährt der Motor 14 die Teleskoparmhaltergewindehülsen 20 und 20a wieder in die Mitte des Roboters.
j) Nun fährt der Motor 18 die Teleskophaltergewindehülsen 20 und 20a und somit die Teleskoparme 1 und 1a wieder ein.
k) Zum Schluss fahren die Motoren 33 und 33a die Teleskoparme 1 und 1a komplett ein. Der Roboter befindet sich wieder in einer Ausgangslage, in welche er beispielsweise den Absatz dieser Treppenstufe reinigen kann oder ist zum erneuten Steigen bereit.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne damit alle Einsatzmöglichkeiten der Erfindung abschließend dargestellt zu haben.
Die Figuren zeigen:
1 die schematische Darstellung der Geräteunterseite des Basiskörpers des erfindungsgemäßen Roboters,
2 den erfindungsgemäßen Roboter in einer Seitenansicht,
3 eine Draufansicht des erfindungsgemäßen Roboters mit Treppenvorschub in Normalstellung,
4 eine Draufansicht des erfindungsgemäßen Roboters mit Treppenvorschub in einer ersten ausgefahrenen Stellung,
5 eine Draufansicht des erfindungsgemäßen Roboters mit Treppenvorschub in einer zweiten ausgefahrenen Stellung,
6 die schematische Seitenansicht des Teils 12,
7 die schematische Seitenansicht des Teils 13,
8 der Teleskoparm (1, 1a) in einer Draufsicht,
9 der Teleskoparm im ausgefahren Zustand in einer seitlichen Schnittdarstellung,
10 ein vereinfachtes Schema des Teleskoparms im einfahren Zustand in einer seitlichen Schnittdarstellung,
11 die schematische Darstellung der Geräteunterseite des Basiskörpers des erfindungsgemäßen Roboters mit der Anordnung der Sensoren,
12 die schematische Darstellung der Geräteoberseite des Basiskörpers des erfindungsgemäßen Roboters mit der Anordnung der Sensoren
und
13 in einer schematischen Darstellung die Abfolge der Schritte, nämlich Schritte a bis k, beim Ersteigen einer Treppenstufe durch den Roboter.
In 1 ist die Geräteunterseite des Basiskörpers des erfindungsgemäßen Roboters dargestellt. Der Roboter besitzt eine übliche Staubsaugereinheit mit einer Saugeinheit 4, welche an der Gerätevorderseite angeordnet ist. In 1 sind die zwei gegeneinander drehenden Bürsten/Rollen der Saugeinheit 4 zu sehen. Außerdem sind im Mittelteil des Basiskörpers die beiden Antriebsräder 2, 2a und die diese antreibenden Motoren 3, 3a dargestellt. Am Rand sind die beiden Stabilisatoren 6, 6a, deren Form formschlüssig an die u-förmige Form der Geräteunterseite anpasst sind angeordnet. An den Stabilisatoren 6, 6a ist jeweils einer der beiden Teleskopantriebe 1, 1a befestigt. Zusätzlich ist die Stützkugel 5 an der Geräteunterseite, dort im Bereich der Geräterückseite, nämlich dem Teils des Basiskörpers, welcher den halbkreisförmigen Teil der u-förmige äußere Kontur besitzt, angebracht. Mit dieser Anordnung der Stützkugel 5 ist gesichert, dass der Roboter nicht nach hinten kippen kann.
In 2 ist der Roboter in einer Seitenansicht dargestellt. An der Vorderseite des Basiskörpers befinden sich die Saugeinheit 4, der Staubbehälter 9 der elektrische Saugmotor 10 und das Lasersystem/Kamera 11, die übereinander angeordnet sind. An der Oberseite des Basiskörpers ist der Treppenvorschub 7 angeordnet, wobei an ihm der Teleskoparm 1 befestigt ist. Das untere Ende des Teleskoparm 1 ist mit dem Stabilisator 6 fest verbunden. Mittig auf der Unterseite ist ein Antriebsrad 2 dargestellt. Am Basiskörper ist die Stützkugel 5, welche nicht motorisch angetrieben ist, angeordnet. Im Bereich der Geräterückseite befinden sich außerdem der Akku 8 und der Prozessor 47.
In 3 ist der Roboter in einer Draufsicht dargestellt, wobei der Treppenvorschub sich in der Normalstellung, d. h. der Treppenvorschub ist nicht ausgefahren, befindet. Der Treppenvorschub besteht aus zwei parallel zueinander angeordneten Profilpaaren 12, 13. Profilpaar 13 ist in Profilpaar 12, welches fest mit dem Basiskörper des Roboters verbunden ist, beweglich und kann durch die Motoren 22, 22a mit den Zahnrädern 23, 23a aus- bzw. eingefahren werden. Im Profilpaar 13 befindet sich die Treppenvorschubmechanik. Motor 14 ist mit der Gewindestange 15 verbunden. An der Gewindestange 15 ist die Gewindehülse 16, die dadurch durch den Motor 14 linear ein- und ausfahrbar ist, angeordnet. Zur Stabilisierung dienen die zwei Stabilisierungsbleche 17. An der Gewindehülse 16 ist Motor 18 befestigt, der die Gewindestangen 19, 19a, wobei die Gewindestange 19 ein Linksgewinde besitzt, antreibt und somit die Gewindehülsen 20, 20a und die daran befestigten Teleskoparme 1, 1a gleichmäßig ein- und ausfahren kann. Stabilisiert werden diese durch die Stabilisierungshülse 21, die an der Gewindehülse 16 befestigt ist.
In 4 ist der Roboter in einer Draufsicht dargestellt, wobei der Treppenvorschub sich in einer der ausgefahrenen Stellung, hier Stellung e) gemäß 13, befindet. 4 Treppenvorschub von oben Profil 1 ausgefahren.
5 Treppenvorschub von oben Profil 1 und Gewindehülse ausgefahren hier Stellung f) gemäß 13. In 5 ist der Treppenvorschub von oben zu sehen wenn Profil 13 und Gewindehülse 16 ausgefahren ist (Treppensteigfunktion f).
In 6 ist das Profil 12 in einer Seitenansicht zu sehen. Im Profil 12 ist eine Aussparung 25 für die Gewindehülse 20 und eine Aussparung 24 für das Zahnrad 23.
In 7 ist Profil 13 in einer Seitenansicht zu sehen. Im Profil 13 ist ebenfalls eine Aussparung 26 für die Gewindehülse 20 sowie ein Zahnstangenprofil 27 sodass Zahnrad 23, Profil 13 innerhalb von Profil 12 ein- und ausfahren kann.
In 8 ist der Teleskoparm 1, 1a von oben bzw. in einer Draufsicht zu sehen. Der Teleskoparm 1, 1a besteht aus 5 rechteckigen Profilen 28, 28a, 28b, 28c, 28d die formschlüssig durch die Aussparung 29, 29a, 29b, 29c und den Ausfahrhinderern 30, 30a, 30b, 30c so verbunden sind, dass sie nicht komplett ausfahren können. Das letzte Profil 28 hat eine feste Verbindung mit der Gewindehülse 32d. Gewindehülse 32d hat kein durchgängiges Gewinde. An der Unterseite ist das Gewinde außen nicht durchgeschnitten. In der Gewindehülse 32d sind die Gewindehülsen 32, 32a, 32b die außen dasselbe nicht durchgängig geschnittene Gewinde haben und Innen nur an der Oberseite ein Gewinde haben. In Gewindehülse 32 ist die Gewindestange 31 deren Gewinde an der Unterseite nicht durchgeschnitten ist. Die Gewindestange 31 ist mit dem Motor 33 verbunden der die ganze Konstruktion durch die Gewindestange 31 und Hülsen 32, 32a, 32b, 32c Linear ausfahren kann. Um die Teleskopstangen auszufahren dreht der Motor 33 die Gewindestange 31 die mit einem Gewinde versehen ist das am oberen Ende nicht komplett durchgeschnitten ist. (Die Gewindehülsen 32, 32a, 32b, 32c bewegen sich durch Rotation linear). Dadurch dass die Hülse 32 innen kein durchgängiges Gewinde hat stoppt sie an diesem Punkt, wo das Gewinde der Gewindestange 31 endet und versetzt sich selbst in Rotation. Dadurch dass, die Hülse 32 auf dieselbe weise mit der Hülse 32a verbunden ist, fährt die Hülse 32a erst linear bis zum Endpunkt aus und versetzt sich dann auch in Rotation. Hülse 32b ist auf dieselbe Weise mit der Hülse 32c verbunden. Diese ist jedoch fest mit dem Profil 28 verbunden, sodass diese nur linear ausfahren kann, jedoch am Ende stoppt, weil keine Eigenrotation möglich ist. Der maximale Ausfahrpunkt ist damit erreicht. Alle Profile sind formschlüssig miteinander verbunden, sodass gewährleistet ist, dass alle Profile funktionsbedingt aus fahren. Durch die Schwerkraft werden erst die inneren vier Profile 28c, 28b, 28a, 28 ausfahren; anschließend die nächsten drei Profile 28b, 28a, 28; dann zwei Profile 28a, 28 und nachfolgend das letzte Profil 28.
9 zeigt ein vereinfachtes Schema des Teleskoparms in einer Schnittdarstellung mit nur drei Teleskoparmprofilen 28, 28a, 28d im ausgefahrenen Zustand. Demzufolge sind nur zwei Aussparung 29, 29c, zwei Endstellungshalter 30, 30a und zwei Gewindehülsen 32, 32c zu sehen.
10 zeigt ein vereinfachtes Schema des Teleskoparms im einfahren Zustand in einer seitlichen Schnittdarstellung.
11 zeigt die schematische Darstellung der Geräteunterseite des Basiskörpers des erfindungsgemäßen Roboters mit der Anordnung der Sensoren, nämlich

40, 40a Sensor für Frontabstand (Unterseite),
41, 41a Sensor für seitlichen Abstand (Unterseite).
42, 42a Sensor für Abstand nach unten (Unterseite),
43, 43a Sensor für seitlichen Abstand (Unterseite) und
44 Sensor für Abstand nach unten (Unterseite).

12 zeigt die schematische Darstellung der Geräteoberseite des Basiskörpers des erfindungsgemäßen Roboters mit der Anordnung der Sensoren, nämlich

32 Sensor für Frontabstand (Oberseite),
33, 33a Sensor für Frontabstand (Oberseite),
34, 34a Sensor für seitlichen Abstand (Oberseite),
35, 35a Sensor für Abstand nach oben (Oberseite),
36, 36a Sensor für seitlichen Abstand (Oberseite),
37, 37a Sensor für Abstand nach hinten (Oberseite),
38, 38a Sensor für Abstand nach oben (Oberseite) und
39 Sensor für Abstand nach hinten (Oberseite).

13 zeigt in einer schematischen Darstellung die Abfolge der Schritte, nämlich Schritte a bis k, beim Ersteigen einer Treppenstufe durch den Roboter. Schritt:

Bezugszeichenliste

1, 1a: Teleskoparm
2, 2a: Antriebsräder
3, 3a: Motoren für Antriebsräder
4: Saugeinheit
5: Stützkugel
6, 6a: Stabilisator
7: Treppenvorschubmechanik
8: Akku
9: Staubbehälter
10: Saugmotor
11: Lasersystem Kamera
12: Profil
13: Profil
14: Motor für Gewinde 15
15: Gewindestange
16: Vorschubgewindehülse
17: Stabilisatoren der Gewindehülse
18: Motor 2 für Gewinde 19, 19a
19, 19a: Gewindestangen
20, 20a: Teleskophaltergewindehülsen
21: Stabilisator für Gewindehülsen
22, 22a: Motoren für Treppenvorschub
23, 23a: Zahnräder für Treppenvorschub
24, 24a: Aussparung für Zahnräder am Profil 2
25, 25a: Aussparungen für Gewindehülsen am Profil 2
26, 26a: Aussparungen für Gewindehülsen am Profil 1
27, 27a: Zahnprofil für Zahnräder 23, 23a
28, 28a, 28b, 28c, 28d: Teleskoparmprofil 1, Teleskoparmprofil 2, Teleskoparmprofil 3, Teleskoparmprofil 4, Teleskoparmprofil 5
29, 29a, 29b, 29c: Aussparung 1, 2, 3, 4
30, 30a, 30b, 30c: Endstellungshalter 1, 2, 3, 4
31: Gewindestange
32, 32a, 32b, 32c: Gewindehülse
33: Motor für Gewindestange
34: Sensor für Frontabstand (Oberseite)
35, 35a: Sensor für Frontabstand (Oberseite)
36, 36a: Sensor für seitlichen Abstand (Oberseite)
37, 37a: Sensor für Abstand nach oben (Oberseite)
38, 38a: Sensor für seitlichen Abstand (Oberseite)
39, 39a: Sensor für Abstand nach hinten (Oberseite)
40, 40a: Sensor für Abstand nach oben (Oberseite)
41: Sensor für Abstand nach hinten (Oberseite)
42, 42a: Sensor für Frontabstand (Unterseite)
43, 43: Sensor für seitlichen Abstand (Unterseite)
44, 44a: Sensor für Abstand nach unten (Unterseite)
45, 45a: Sensor für seitlichen Abstand (Unterseite)
46: Sensor für Abstand nach unten (Unterseite)
47: Prozessor

Claims

Fahrbarer Roboter, mit zumindest einem Basiskörper mit zumindest zwei fahrbaren Rädern, mit zumindest zwei motorisch angetriebenen Antriebsrädern (2), welche jeweils um 360° drehbar sind, wobei der Basiskörper des Roboters in der Horizontalen eine u-förmige äußere Teilkontur und zumindest eine Steigeinheit zur Überwindung von Niveauunterschieden besitzt, wobei die Steigeinheit zumindest einen vertikal ausfahrbaren Teleskoparm (1) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des zumindest einen Teleskoparms (1) zumindest ein Stabilisator (6) angeordnet ist, und dass die Steigeinheit eine Treppenvorschubmechanik (7), mit der die Teleskoparme (1) auch seitlich ausgefahren werden können, besitzt.
Roboter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigeinheit zwei Teleskoparme (1) besitzt.
Roboter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Basiskörper zumindest eine frei bewegliche Stützkugel (5) angeordnet ist.
Roboter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Basiskörpers, welcher den halbkreisförmigen Teil der u-förmige äußere Kontur besitzt, die Rückseite des Roboters ist.
Roboter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Basiskörpers, welcher der Rückseite des Roboters gegenüber angeordnet ist, die Vorderseite ist, in welcher zumindest eine Saugeinheit (4) angeordnet ist.
Verwendung des fahrbaren Roboters gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 als Reinigungsroboter für Fußböden und Treppenabsätze.
Verwendung des fahrbaren Roboters gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Rasenmähen, zur Objektsuche oder Objektüberwachung.