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Die Erfindung betrifft ein üblicherweise kurz als Saugroboter oder Robotsauger bezeichnetes autonomes, selbstfahrendes Staubsaugersystem und speziell einen solchen Saugroboter, der zum Überwinden von Hindernissen eingerichtet ist und entsprechend Mittel zum Überwinden von Hindernissen aufweist.
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Autonom agierende und navigierende Saugroboter bewegen sich in einer jeweiligen Umgebung, zum Beispiel einem Haushalt oder einer Wohnung, und sind dabei in der Lage, Kollisionen mit Hindernissen wie zum Beispiel Möbeln, Türen und Wänden, zu erkennen und/oder zu vermeiden. Bestimmend für eine Gesamtreinigungsleistung des Saugroboters ist dabei eine Kombination aus Saugleistung und Flächenabdeckung. Wenn einzelne Flächen von einem Saugroboter nicht überfahren werden oder aufgrund von Hindernissen nicht erreichbar sind, reduzieren sich die Flächenabdeckung, die Gesamtreinigungsleistung und der Nutzen des Saugroboters für den Verwender.
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Gerade Treppenhäuser oder einzelne Treppenstufen stellen für bisher bekannte Saugroboter unüberwindbare Hindernisse dar. Bei Treppen in Innenräumen gilt derzeit eine Stufenhöhe von ca. 170 mm als ideal. Die sogenannte Kletterleistung aktueller Saugroboter liegt bei ca. 25 mm, so dass der Saugroboter zum Beispiel Teppichkanten oder flache Bodenschwellen überwinden kann. Darüber hinaus haben aktuelle Saugroboter üblicherweise eine Höhe von unter 140 mm und eine Breite kleiner als 380 mm, um eine geringe Unterfahrhöhe und Durchfahrbreite zu gewährleisten. Aufgrund solcher Abmessungen und deren Relation zu üblichen Stufenhöhen sind Lösungen, mittels derer ein Saugroboter in die Lage versetzt wird, eine Stufe oder ggf. auch mehrere Stufen zu überwinden, schwer vorstellbar.
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Bei Haushalten mit mehreren Ebenen reduziert sich somit die Fläche, die der Saugroboter selbstständig erreichen und reinigen kann. Solche Hindernisse erfordern bei bisherigen Saugrobotern einen Eingriff des Verwenders, indem dieser den Saugroboter über die Stufe oder die Stufen trägt und den Saugroboter von einer Ebene des Haushalts in eine andere Ebene bewegt.
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Aus der
DE 10 2012 112 402 A1 ist ein Saugroboter bekannt, bei dem zur Überwindung flacher Schwellen ein Anhebeteil vorgesehen ist. Das Anhebeteil ragt in Fahrtrichtung über eine Lauffläche eines zum Verfahren des Saugroboters bestimmten Rads hinaus, ist exzentrisch verschwenkbar gelagert und wird infolge einer Drehbewegung des Rads auf einer elliptischen Bahn geführt. Die mittels des Anhebeteils überwindbaren Schwellen müssen sehr flach sein, denn der Saugroboter muss zumindest mit seinem vorderen Gehäuseabschnitt über die Schwelle fahren können. Darüber hinaus müssen das Material der Schwelle oder deren Oberflächenstruktur ein Weiterdrehen des Rads auch dann noch erlauben, wenn dieses an den Rand der Schwelle gestoßen ist. Ein Überwinden von Treppenstufen oder dergleichen scheint nicht möglich zu sein.
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Der Erfindung stellt sich somit das Problem, dass bisherige Saugroboter bei einem Haushalt oder einer Wohnung mit mehreren Ebenen jeweils nur eine Ebene selbständig reinigen und ausgehend von dieser einen Ebene eine andere Ebene nicht selbständig erreichen können.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Saugroboter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass der Saugroboter Mittel zum Überwinden von Stufen umfasst und damit an eine im Bereich der Stufe oder mehrerer Stufen angeordnete Führungsschiene ankoppelbar ist.
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Die Führungsschiene führt von einer ersten Ebene des Haushalts zu einer zweiten Ebene und folgt dabei der jeweiligen Treppensteigung. Der Saugroboter ist mittels einer Führungsschienenankopplung an die Führungsschiene ankoppelbar, insbesondere automatisch ankoppelbar. Im an die Führungsschiene angekoppelten Zustand kann sich der Saugroboter selbstständig entlang der Führungsschiene bewegen oder entlang derselben bewegt werden. Auf diese Weise kann der Saugroboter ausgehend von einer ersten Ebene des Haushalts eine zum Beispiel höher gelegene zweite Ebene erreichen und diese nachfolgend selbstständig reinigen. Nach Abschluss der Reinigung der so erreichten Ebene des Haushalts kann sich der Saugroboter erneut an die Führungsschiene ankoppeln und in umgekehrter Richtung selbstständig wieder die erste Ebene erreichen, um sich zum Beispiel zu einer dortigen Ladestation zu bewegen. Bei einem Haushalt mit mehr als zwei Ebenen gilt das Gesagte entsprechend. Mit der Führungsschienenankopplung und einer geeignet platzierten Führungsschiene stellen Stufen im Haushalt kein Hindernis mehr für den Saugroboter dar.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbstständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen nicht vorhanden ist.
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Bei einer Ausführungsform des Saugroboters ist der Führungsschienenankopplung ein Antriebselement zugeordnet, mittels dessen eine Relativbewegung des Saugroboters entlang der Führungsschiene bewirkbar ist. Auf diese Weise ist kein Antrieb auf Seiten der Führungsschiene, etwa in Form einer angetriebenen Kette oder dergleichen, zum Beispiel einer Kette mit Mitnehmern, notwendig. Das Antriebselement kann zudem automatisch durch den Saugroboter aktiviert werden, so dass das Antriebselement nur dann aktiv ist, wenn eine Bewegung entlang der Führungsschiene bewirkt werden soll.
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Als Antriebselement kommen zum Beispiel zumindest ein Zahnrad und/oder zumindest ein Reibrad in Betracht, so dass das oder jedes Antriebselement zur Bewegung des Saugroboters entlang der Führungsschiene form- und/oder reibschlüssig mit der Führungsschiene zusammenwirkt. Bei einer besonderen Ausführungsform umfasst der Saugroboter zumindest ein zum Eingriff in ein gezahntes Profil der Führungsschiene bestimmtes Zahnrad als Antriebselement. Aufgrund des gezahnten Profils ist die Führungsschiene mittels des zumindest einen Zahnrads wie eine Zahnstange kontaktierbar. Eine Bewegung entlang einer solchen Führungsschiene/Zahnstange ist besonders gleichmäßig möglich, weil jede Umdrehung des Zahnrads zu einer dem Umfang des Zahnrads entsprechenden translatorischen Bewegung des Saugroboters führt. Ein solches Zusammenwirken von Antriebselement und Führungsschiene ist zudem sehr wartungsarm, weil zum Beispiel – anders als bei einer ausschließlich reibschlüssigen Kontaktierung der Führungsschiene – ein eventueller Verschleiß des Antriebselements die Beweglichkeit des Saugroboters entlang der Führungsschiene und damit die Möglichkeit, die jeweilige Stufe oder die jeweiligen Stufen zu überwinden, nicht oder zumindest nicht merklich beeinflusst.
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Eine besondere Ausführungsform des Saugroboters zeichnet sich durch einen zum Beispiel in einem Gehäuse des Saugroboters gebildeten Einfahrtrichter vor der Führungsschienenankopplung aus. Der Einfahrtrichter erleichtert das selbstständige Ankoppeln des Saugroboters an die Führungsschiene. Durch die trichterförmige Geometrie bewirkt der Einfahrtrichter eine in Bezug auf das ankoppelbare Ende der Führungsschiene fluchtende Positionierung des Saugroboters und dessen Führungsschienenankopplung.
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Ein Saugroboter der hier und im Folgenden beschriebenen Art weist eine Steuerungseinrichtung auf, mittels derer zumindest ein Antriebssystem des Saugroboters und ein zugehöriges Fahrwerk sowie ein Sauggebläse, üblicherweise auch eine rotierende Borstenwalze und dergleichen in an sich bekannter Art und Weise ansteuerbar sind und im Betrieb angesteuert werden. Bei dem hier vorgeschlagenen Saugroboter mit Mitteln zum Überwinden von Stufen umfasst die Steuerungseinrichtung eine Implementation von zusätzlichen Funktionen, wie sie im Zusammenhang mit dem Überwinden von Stufen sinnvoll sind.
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Bei einer Ausführungsform des Saugroboters ist entsprechend vorgesehen, dass mittels der Steuerungseinrichtung automatisch eine Ankopplung der Führungsschienenankopplung an die Führungsschiene sowie bei bestehender Ankopplung eine Abkopplung von der Führungsschiene erkennbar ist und dass mittels der Steuerungseinrichtung im Falle einer automatisch erkannten Ankopplung ebenfalls automatisch ein oder mehrere Funktionseinheiten des Saugroboters deaktivierbar und im Falle einer automatisch erkannten Abkopplung ebenfalls automatisch ein oder mehrere Funktionseinheiten des Saugroboters aktivierbar sind, insbesondere solche Funktionseinheiten, die zuvor automatisch deaktiviert wurden. Bei den automatisch aktivierbaren und deaktivierbaren Funktionseinheiten handelt es sich zum Beispiel um das Sauggebläse des Saugroboters. Dieses wird zum Beispiel mittels der Steuerungseinrichtung automatisch deaktiviert, sobald eine Ankopplung an die Führungsschiene erfolgt ist/erkannt wurde, so dass das Sauggebläse nicht unnötig während der Bewegung des Saugroboters entlang der Führungsschiene aktiv ist. Im Weiteren wird das Sauggebläse mittels der Steuerungseinrichtung automatisch wieder aktiviert, sobald eine Abkopplung von der Führungsschiene erfolgt ist/erkannt wurde, so dass der Saugbetrieb wieder aufgenommen wird, sobald der Saugroboter mittels der Führungsschiene und der Führungsschienenankopplung die Stufe oder die Stufen überwunden hat. Andere auf diese Weise aktivierbare und deaktivierbare Aggregate sind zum Beispiel auch eine Sensorik des Saugroboters, zum Beispiel eine Sensorik zum Erkennen eines Kontakts mit einem Hindernis und/oder eine als Absturzsensor fungierende Sensorik. Eine solche Sensorik muss während der Bewegung des Saugroboters entlang der Führungsschiene nicht aktiv sein, muss jedoch automatisch wieder aktiviert werden, sobald der Saugroboter sich von der Führungsschiene abkoppelt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Saugroboters ist vorgesehen, dass dieser eine Sensorik zum Erkennen eines ankoppelbaren Endes der Führungsschiene umfasst, wobei mittels der Steuerungseinrichtung ein von der Sensorik erhältliches Sensorsignal zum automatischen Ankoppeln der Führungsschienenankopplung an die Führungsschiene auswertbar ist. Zum Erkennen eines ankoppelbaren Endes der Führungsschiene kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass diese an ihrem Ende einen Permanentmagneten aufweist. Die zum Erkennen des ankoppelbaren Endes der Führungsschiene bestimmte Sensorik des Saugroboters erkennt das Magnetfeld des Permanentmagneten und anhand einer jeweils sensierten Feldstärke kann automatisch erkannt werden, ob sich der Saugroboter dem Ende der Führungsschiene nähert. Darüber hinaus kann das die sensierte Feldstärke kodierende Sensorsignal im Rahmen eines in der Steuerungseinrichtung implementierten Regelungsalgorithmus auch verwendet werden, um ein Antriebssystem des Saugroboters automatisch so anzusteuern, dass in Bezug auf das ankoppelbare Ende der Führungsschiene eine fluchtende Positionierung der Führungsschienenankopplung resultiert. Anstelle eines Permanentmagneten an der Führungsschiene und zumindest eines Magnetfeldsensors als Sensorik auf Seiten des Saugroboters kommen auch andere Möglichkeiten zum automatischen Erkennen eines ankoppelbaren Endes der Führungsschiene in Betracht. So kann das ankoppelbare Ende der Führungsschiene zum Beispiel mit einem Sender für Funksignale und der Saugroboter mit einem entsprechenden Empfänger ausgestattet sein. Alternativ kommt auch in Betracht, dass das ankoppelbare Ende der Führungsschiene zum Beispiel Lichtimpulse ausstrahlt, die mit einer entsprechenden Sensorik auf Seiten des Saugroboters aufgefangen werden. Speziell bei einem Sender für Funksignale auf Seiten der Führungsschiene kommt in Betracht, dass dieser ohne Anschluss an eine eigene Energiequelle ausgeführt ist und durch induktive Energieübertragung automatisch aktiviert wird, sobald der Saugroboter mit einem entsprechenden Sender in die Nähe der Führungsschiene gelangt, wie dies grundsätzlich von sogenannten passiven Transpondern bekannt ist.
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Alternativ oder zusätzlich sind bei einer besonderen Ausführungsform des Saugroboters mittels der Steuerungseinrichtung eine erste Positionsinformation, die eine aktuelle Position des Saugroboters kodiert, sowie eine der Steuerungseinrichtung vorgegebene zweite Positionsinformation, die eine Position eines ankoppelbaren Endes der Führungsschiene kodiert, zum automatischen Ankoppeln der Führungsschienenankopplung an die Führungsschiene auswertbar. Die erste Positionsinformation – Saugroboterposition – erzeugt und aktualisiert die Steuerungseinrichtung üblicherweise automatisch, zum Beispiel wenn sich der Saugroboter in seiner Umgebung entsprechend einer vorgegebenen oder vorgebbaren Umgebungskarte bewegt und/oder wenn der Saugroboter beim Bewegen in seiner Umgebung von einem oder mehreren ortsfesten Sendern Signale zur Positionsermittlung erhält. Wenn die Steuerungseinrichtung auf diese oder ähnliche Art und Weise über kontinuierlich aktualisierte und numerisch auswertbare Daten zur Saugroboterposition verfügt, kann die Steuerungseinrichtung solche Daten (erste Positionsinformation) automatisch mit entsprechenden Daten für die Position eines ankoppelbaren Endes der Führungsschiene (zweite Positionsinformation) vergleichen und das Antriebssystem des Saugroboters automatisch so ansteuern, dass in Bezug auf das ankoppelbare Ende der Führungsschiene eine fluchtende Positionierung der Führungsschienenankopplung resultiert.
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Wenn auf diese oder ähnliche Art und Weise eine automatische Positionierung des Saugroboters und dessen Führungsschienenankopplung relativ zur Führungsschiene in einer Art und Weise erreicht ist, dass mittels der Führungsschienenankopplung ein Ankoppeln des Saugroboters an die Führungsschiene möglich ist, erfolgt unter Kontrolle der Steuerungseinrichtung das Ankoppeln des Saugroboters an die Führungsschiene und ein Aktivieren eines der Führungsschienenankopplung zugeordneten Antriebselements, zum Beispiel derart, dass der Saugroboter bei aktiviertem Antriebselement eine vorgegebene oder vorgebbare Wegstrecke vorwärts fährt, bis das Antriebselement und die Führungsschiene im Eingriff sind.
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Der Vorteil des hier vorgeschlagenen Saugroboters und eventuell spezieller Ausgestaltungen besteht darin, dass der Saugroboter Stufen oder sonstige Hindernisse nicht mehr selbstständig erklimmen muss, sondern unter Nutzung der Führungsschiene überwinden kann, so dass die Möglichkeit eines Erreichens zum Beispiel einer anderen Ebene in einem Haushalt unabhängig von einer sogenannten Kletterleistung des Saugroboters ist. Durch die vom Saugroboter grundsätzlich unabhängige, aber mittels des Saugroboters kontaktierbare Führungsschiene sind die Dimensionen des Saugroboters und eine Geometrie von dessen Gehäuse im Verhältnis zur Höhe der zu überwindenden Stufen oder sonstiger Hindernisse nicht von Bedeutung. Der Saugroboter kann daher mit üblichen und eine geringe Unterfahrhöhe sowie geringe Durchfahrtbreite gewährleistenden Abmessungen ausgeführt werden.
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Zum Anbringen einer Führungsschiene an einer Wand oder dergleichen kommen Montagehilfen, insbesondere Montagehilfen in Form von Schablonen oder dergleichen, in Betracht, die gewährleisten, dass sich ein an die Führungsschiene angekoppelter Saugroboter stets in einem ausreichenden Abstand von der Oberfläche der Stufen befindet. Die Führungsschiene kann aus einem biegsamen oder flexiblen Material gefertigt sein, so dass eine leichte Anpassung an eine jeweilige Anbringungssituation möglich ist
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung durchaus auch Änderungen möglich, insbesondere solche, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen.
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Es zeigen
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1 einen Saugroboter beim Überwinden von Stufen unter Verwendung einer Führungsschiene und
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2 einen Ausschnitt aus einem Gehäuseabschnitt des an eine Führungsschiene angekoppelten Saugroboters.
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Die Darstellung in 1 zeigt in schematisch vereinfachter Form einen Saugroboter 10 beim Überwinden einer Treppe mit einer Mehrzahl von Stufen 12. Zum Überwinden der Stufen 12 wird eine der Treppensteigung folgende Führungsschiene 14 verwendet, an die der Saugroboter 10 ankoppelbar ist.
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Der Saugroboter 10 ist in der Darstellung in 1 in mehreren Positionen gezeigt, nämlich (mit einer gestrichelten Randlinie) auf einer ersten Ebene vor den Stufen 12, sodann in einem an die Führungsschiene 14 angekoppelten Zustand und schließlich (mit einer durchgezogenen Randlinie) auf einer zweiten Ebene nach Überwindung der Stufen 12.
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Die Darstellung in 2 zeigt – in einer schematisch stark vereinfachten Prinzipdarstellung – den Saugroboter 10 in einer Schnittdarstellung und in einer an eine Führungsschiene 14 angekoppelten Konfiguration, wobei die Führungsschiene 14 an einer Wand 16 angebracht ist. Die Führungsschiene 14 weist bei der gezeigten Ausführungsform eine schwalbenschwanzförmige Querschnittskontur auf und der Saugroboter 10 weist eine zur formschlüssigen Aufnahme der Führungsschiene 14 bestimmte Führungsschienenankopplung 18 auf. Mittels der Führungsschienenankopplung 18 ist der Saugroboter 10 an die Führungsschiene 14 ankoppelbar, so dass eine translatorische Bewegung des Saugroboters 10 entlang der Führungsschiene 14 möglich ist und der Saugroboter 10 dabei durch die Führungsschiene 14 und die Führungsschienenankopplung 18 nach Art einer Halterung an einer Linearführung gehalten wird. Die Führungsschienenankopplung 18 muss auf Seiten des Saugroboters 10 nicht notwendig in Form eines zur Querschnittskontur der Führungsschiene 14 formschlüssigen Profils ausgeführt sein. Genauso kommen zum Beispiel als Führungsschienenankopplung 18 zwei oder mehr Zahn- oder Reibräder in Betracht, welche die Führungsschiene 14 in einer Art und Weise umgreifen, dass eine Ankopplung des Saugroboters 10 an die Führungsschiene 14 und eine sichere Halterung des Saugroboters 10 an der Führungsschiene 14 resultiert.
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Zur Erleichterung einer insbesondere automatischen Positionierung des Saugroboters 10 relativ zur Führungsschiene 14 kann vorgesehen sein (nicht gezeigt), dass die in einer Seitenwand des Gehäuses des Saugroboters 10 oder im Bereich einer solchen Seitenwand gebildete Führungsschienenankopplung 18 an einem Ende oder an beiden Enden trichterförmig aufgeweitet ist, so dass sich ein Einführtrichter ergibt. Ein solcher Einführtrichter fungiert wie zum Beispiel eine Maulkupplung und wenn sich das freie Ende der Führungsschiene 14 durch entsprechende Fahrbewegungen des Saugroboters 10 im Einführtrichter befindet, führt eine weitere Vorwärtsfahrt des Saugroboters 10 dazu, dass sich der Saugroboter 10 selbstständig zur Führungsschiene 14 positioniert, indem deren Kanten gegebenenfalls an den Wandabschnitten des Einführtrichters entlang gleiten und damit schließlich ein erster Abschnitt der Führungsschiene 14 in die die Führungsschiene 14 formschlüssig umgreifende Führungsschienenankopplung 18 gelangt.
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Die Führungsschiene 14 ist bevorzugt an einer Wand 16 oder dergleichen so angebracht, dass sich ein Abstand von der Wand 16 ergibt, bei dem die Führungsschiene 14 von der Führungsschienenankopplung 18 oder einem vorangehenden Einführtrichter erfasst wird, wenn sich der Saugroboter in einem sogenannten Corner-Follow-Modus in einem konstanten Abstand zu der Wand 16 bewegt.
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Zum Auslösen der translatorischen Bewegung entlang der Führungsschiene 14 kommt ein vom Saugroboter 10 umfasstes Antriebselement 20 in Betracht, das in der Darstellung in 2 exemplarisch als Zahnrad gezeigt ist und in eine gezahnte Oberfläche der Führungsschiene 14 eingreift. Beim Antrieb des Zahnrads resultiert entsprechend der Bewegungsrichtung des Zahnrads eine jeweilige translatorische Bewegung des Saugroboters 10.
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Das jeweilige Antriebselement 20 kann mittels eines nicht gezeigten Hauptantriebs des Saugroboters 10 angetrieben werden. Ein solcher Hauptantrieb treibt zur Bewegung des Saugroboters 10 in an sich bekannter Art und Weise ein oder mehrere ebenfalls nicht gezeigte Antriebsräder an. Das Antriebselement 20 kann dabei dauerhaft oder schaltbar mit dem Hauptantrieb verbunden sein. Bei einer schaltbaren Verbindung mit dem Hauptantrieb befindet sich zum Beispiel eine durch den Saugroboter 10 automatisch aktivierbare Kupplungsvorrichtung zwischen dem Hauptantrieb und dem Antriebselement 20. Alternativ kann das Antriebselement 20 auch mittels eines eigenen, vom Hauptantrieb unabhängigen Antriebs angetrieben werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Saugroboter
- 12
- Stufe
- 14
- Führungsschiene
- 16
- Wand
- 18
- Führungsschienenankopplung
- 20
- Antriebselement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012112402 A1 [0005]
