DE102017208963A1

DE102017208963A1 - Eckenreinigungsmodul für modular aufgebaute Reinigungsroboter

Info

Publication number: DE102017208963A1
Application number: DE102017208963.6A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Fremerey
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2017-05-29
Filing date: 2017-05-29
Publication date: 2018-11-29
Also published as: EP3409168A1; EP3409168B1

Abstract

Es wird ein Eckenreinigungsmodul (3) beschrieben, das einen Saugmund (6) zum Absaugen eines Saugbereichs und eine Gebläseeinheit aufweist, die dazu ausgelegt ist, einen Saugluftstrom zu erzeugen, wobei sich der Strömungspfad für den Saugluftstrom zum Saugmund (6) erstreckt. Das Eckenreinigungsmodul (3) weist eine mechanische Schnittstelle auf, mit der zwischen dem Eckenreinigungsmodul (3) und einer Robotereinheit (2) eine lösbare mechanische Verbindung ausbildbar ist. Der Saugmund (6) ist am Eckenreinigungsmodul (3) so angeordnet, dass bei Koppelung des Eckenreinigungsmoduls (3) mit der Robotereinheit (2) der Saugmund (6) über eine Außenkontur der Robotereinheit (2) so weit herausragt, dass durch den Saugmund (6) ein Saugbereich außerhalb der Außenkontur der Robotereinheit (2) absaugbar ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Eckenreinigungsmodul sowie einen modular aufgebauten Reinigungsroboter mit einer Robotereinheit und einem Eckenreinigungsmodul. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen eines Fahrwegs für einen modular aufgebauten Reinigungsroboter.
Hintergrund der Erfindung
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2007 036 163 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Festlegen eines Fahrmusters eines Bodenpflegegeräts, insbesondere eines Staubsammelroboters. Zum Festlegen des Fahrmusters in dem Raum oder dem abgegrenzten Bereich, in welchem gegebenenfalls Hindernisse enthalten sind, wird die Größe des Raumes bzw. des abgegrenzten Bereiches qualitativ oder quantitativ bestimmt. Für ein Fahren des Bodenpflegegeräts bzw. Staubsammelroboters in Räumen oder abgegrenzten Bereichen unterschiedlicher Größen werden jeweils unterschiedlich festgelegte Fahrmuster ausgeführt.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2005 046 813 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines selbsttätig verfahrbaren Haushaltsgeräts wie ein Bodenstaub-Aufsammelgerät in einem Raum oder in einer Mehrzahl von Räumen. Es wird vorgeschlagen, dass gegebenenfalls zusätzlich zu einer Basisstation Stationselemente angeordnet werden, die Signale aussenden, die auf den jeweiligen Ort des Stationselements rückschließen lassen, und dass das Haushaltsgerät sich unter Verarbeitung dieser Signale in dem Raum orientiert. Auf diese Weise wird erreicht, dass ein autark arbeitendes Bodenstaub-Aufsammelgerät zuverlässig in einem Raum oder auch in einer Mehrzahl von Räumen betrieben werden kann.
In der US-Patentanmeldung US 2002 / 0 092 125 A1 wird ein Handstaubsauger beschrieben, der einen aufrecht stehenden Abschnitt und eine Basis mit einer Düse sowie außerdem einen Kantenreiniger aufweist. Der Kantenreiniger umfasst einen Korpus und Bürsten. Der Kantenreiniger ist an der Basis des Staubsaugers drehbar angebracht und umfasst vorzugsweise einen Vakuumanschluss. Der Kantenreiniger weist eine Betriebsposition auf, in der der Kantenreiniger auf dem Boden aufliegt, sowie eine Stauposition, in der die Bürsten vom Boden abgehoben sind und der Vakuumanschluss von der Vakuumansaugung getrennt ist.
Die europäische Patentanmeldung EP 2 783 617 A1 beschreibt einen selbstfahrenden Staubsauger, der eine fahrbare Einheit und eine Saugvorrichtung umfasst. Die fahrbare Einheit weist ein Gehäuse und ein Steuermodul auf. Die Saugvorrichtung ist abnehmbar an der fahrbaren Einheit angebracht und weist ein Saugmodul und ein Filtermodul auf.
Der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Reinigungsroboter bereitzustellen, der speziell für die Reinigung von schwer zugänglichen Stellen wie Ecken und Kanten geeignet ist. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln geeigneter Fahrwege für einen effizienten Betrieb eines derartigen Reinigungsroboters zur Verfügung zu stellen.
Erfindungsgemäße Lösung
Die Bezugszeichen in sämtlichen Ansprüchen haben keine einschränkende Wirkung, sondern sollen lediglich deren Lesbarkeit verbessern.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch Bereitstellen eines Eckenreinigungsmoduls, das einen Saugmund zum Absaugen eines Saugbereichs und eine Gebläseeinheit aufweist, die dazu ausgelegt ist, einen Saugluftstrom zu erzeugen, wobei sich der Strömungspfad für den Saugluftstrom zum Saugmund erstreckt. Das Eckenreinigungsmodul weist eine mechanische Schnittstelle auf, mit der zwischen dem Eckenreinigungsmodul und einer Robotereinheit eine lösbare mechanische Verbindung ausbildbar ist. Der Saugmund ist am Eckenreinigungsmodul so angeordnet, dass bei Koppelung des Eckenreinigungsmoduls mit der Robotereinheit der Saugmund über eine Außenkontur der Robotereinheit so weit herausragt, dass durch den Saugmund ein Saugbereich außerhalb der Außenkontur der Robotereinheit absaugbar ist.
Das Eckenreinigungsmodul ist speziell dazu ausgelegt, schwer zugängliche Ecken- und Kantenbereiche einer zu reinigenden Fläche oder eines zu reinigenden Raumes abzusaugen. Hierzu umfasst das Eckenreinigungsmodul einen Saugmund und eine Gebläseeinheit, die einen Saugluftstrom zum Absaugen von Schmutz und Staub erzeugt. Dabei ist das Eckenreinigungsmodul dazu ausgelegt, über eine mechanische Schnittstelle mit einer Robotereinheit verbunden zu werden. Die Robotereinheit ist zum Beispiel als fahrbare Robotereinheit ausgestaltet, mit der das Reinigungsmodul relativ zu der zu reinigenden Fläche bewegt werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Eckenreinigungsmodul ist vorgesehen, dass der Saugmund am Eckenreinigungsmodul so angebracht ist, dass er sich bei Kopplung des Eckenreinigungsmoduls mit der Robotereinheit außerhalb der Außenkontur der Robotereinheit befindet. Durch diese vorgelagerte oder exponierte Position des Saugmunds ist es möglich, dass der Saugmund von der Robotereinheit in die jeweils abzusaugenden Ecken- und Kantenbereiche vorgeschoben wird, in die die Robotereinheit selbst wegen ihrer Größe nicht vordringen könnte. Die vorgelagerte Positionierung des Saugmunds außerhalb der Außenkontur der Robotereinheit ermöglicht daher die Reinigung von schwer zugänglichen Stellen, die die Robotereinheit selbst nicht anfahren kann.
Ein erfindungsgemäßer Reinigungsroboter ist modular aufgebaut und umfasst eine Robotereinheit und ein Eckenreinigungsmodul. Das Eckenreinigungsmodul weist einen Saugmund zum Absaugen eines Saugbereichs und eine Gebläseeinheit auf, die dazu ausgelegt ist, einen Saugluftstrom zu erzeugen, wobei sich der Strömungspfad für den Saugluftstrom zum Saugmund erstreckt. Das Eckenreinigungsmodul weist eine mechanische Schnittstelle, über die das Eckenreinigungsmodul mit der Robotereinheit in einer lösbaren mechanischen Verbindung verbunden ist. Der Saugmund ist am Eckenreinigungsmodul so angeordnet, dass der Saugmund über die Außenkontur der Robotereinheit so weit herausragt, dass durch den Saugmund ein Saugbereich außerhalb der Außenkontur der Robotereinheit absaugbar ist.
Entsprechend dem Konzept des modular aufgebauten Reinigungsroboters können auf eine Robotereinheit unterschiedliche Reinigungsmodule aufgesetzt werden. Beispielsweise ist es möglich, neben dem Eckenreinigungsmodul noch ein weiteres Modul für die flächige Absaugung von Flächen oder ein Modul zum Nasswischen von Flächen zu verwenden. Dabei ist es nicht notwendig, jedes der Reinigungsmodule gesondert mit einem Fahrwerk, einem Antrieb und einer Steuerung auszustatten. Die Verwendung eines modular aufgebauten Reinigungsroboters ist insbesondere bei der Eckenreinigung vorteilhaft, weil dieser Reinigungsschritt zusätzlich zur eigentlichen Flächenreinigung durchgeführt werden muss. Insofern ist es hier wirtschaftlich, zusätzlich zum Modul für die Flächenreinigung ein gesondertes Eckenreinigungsmodul vorzusehen und zur Durchführung der Eckenreinigung dieses Eckenreinigungsmodul auf die vorhandene Robotereinheit aufzusetzen. Die Robotereinheit mit dem Fahrwerk und der Steuerung kann somit für sämtliche Reinigungsmodule gemeinsam verwendet werden, wobei das jeweils benötigte Reinigungsmodul auf die Robotereinheit aufgesetzt und über die mechanische Schnittstelle lösbar mechanisch befestigt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Reinigungsroboter ist vorgesehen, dass der Saugmund am Eckenreinigungsmodul so angebracht ist, dass er sich bei Kopplung des Eckenreinigungsmoduls mit der Robotereinheit außerhalb der Außenkontur der Robotereinheit befindet. Dabei ermöglicht die vorgelagerte Positionierung des Saugmunds außerhalb der Außenkontur der Robotereinheit die Reinigung von schwer zugänglichen Stellen, die die Robotereinheit selbst nicht anfahren kann. Insbesondere für modular aufgebaute Reinigungsroboter ist das Konzept eines außerhalb der Außenkontur angeordneten Reinigungsmittels unkonventionell, weil die Außenkontur des Reinigungsroboters in der Regel zur Detektion von Kollisionen verwendet wird. Es stellt daher einen qualitativ neuen Ansatz dar, außerhalb der gegen Kollisionen gesicherten Außenkontur Reinigungsmittel anzuordnen.
Generell ist ein Reinigungsroboter ein Reinigungsgerät, das in der Lage ist, sich selbsttätig relativ zu einer zu reinigenden Fläche oder zu einem zu reinigenden Objekt zu bewegen und die Fläche oder das Objekt ganz oder teilweise zu reinigen. Hierzu ist der Reinigungsroboter mit einer oder mehreren Reinigungseinrichtungen ausgestattet. Beispielsweise kann der Reinigungsroboter mit feststehenden oder angetriebenen Bürsten, Walzen, Wischern, Tüchern oder anderen Reinigungseinrichtungen ausgerüstet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Reinigungsroboter einen Staubsauger umfassen, beispielsweise einen Nasssauger oder einen Trockensauger oder einen kombinierten Nass-/Trockensauger.
Ein Reinigungsroboter ist in der Regel mit einem Fahrwerk ausgestattet. Das Fahrwerk kann beispielsweise durch eine Steuerung gesteuert werden, die in dem Reinigungsroboter oder außerhalb des Reinigungsroboters vorliegen kann. Die Steuerung zieht zum Steuern des Fahrwerks beispielsweise Daten heran, die von einem oder mehreren Sensoren bereitgestellt werden, die, wenigstens zum Teil, in dem Reinigungsroboter oder außerhalb des Reinigungsroboters vorliegen können. Zu typischen Sensoren zählen ein mechanischer Kollisionssensor, eine Kamera, ein Ultraschallsensor, ein Infrarotsensor, ein Abstandssensor, ein Beschleunigungssensor und ein Kompass. Ein Reinigungsroboter kann ein oder mehrere Kartiermittel umfassen oder damit in Funktionsverbindung stehen. Kartiermittel umfassen insbesondere Vorrichtungen zur Aufnahme, zum Speichern oder zum Auswerten von geometrischen Eigenschaften des Raums, in denen der Reinigungsroboter arbeitet oder arbeiten soll. Die Kartiermittel können vorteilhafterweise zu einem planvollen Navigieren des Reinigungsroboters in dem Raum beitragen. Räume können Außen- oder Innenräume, z. B. Innenräume von Gebäuden wie etwa Wohnräume oder Haushaltsräume, sein.
Ein Reinigungsroboter ist in der Regel akkumulatorbetrieben. Damit der Akkumulator eines solchen Reinigungsroboters nach einer Reinigungsphase wieder geladen werden kann, kann eine von dem Reinigungsroboter separate Ladestation vorgesehen sein. Der Reinigungsroboter kann so ausgelegt sein, dass er zum Aufladen des Akkumulators die Ladestation selbsttätig anfährt und/oder sich selbstständig mit der Ladestation verbindet.
Ein Reinigungsroboter kann beispielsweise einen Staubsauger umfassen, wobei der Staubsauger als Nasssauger, als Trockensauger oder als kombinierter Nass-/Trockensauger ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann der Reinigungsroboter einen Nasssauger umfassen und dazu ausgebildet sein, Flüssigkeit auf eine zu reinigende Fläche oder ein zu reinigendes Objekt aufzubringen und die Flüssigkeit mittels des Nasssaugers wieder abzusaugen. Zusätzlich zu dem Staubsauger kann der Reinigungsroboter weitere Reinigungseinrichtungen wie beispielsweise Bürsten, Walzen, Wischer, Tücher oder andere Reinigungseinrichtungen umfassen. Vorzugsweise wird die Reinigungswirkung des Staubsaugers durch diese zusätzlichen Reinigungseinrichtungen unterstützt.
Ein Staubsauger im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, die einen Saugluftstrom erzeugen kann, der auf ein Objekt, gewöhnlich eine Fläche, zum Beispiel eine Fußbodenfläche, einwirkt, um Partikel wie beispielsweise Schmutz- oder Staubpartikel, aber beispielsweise auch Flüssigkeiten, von dem Objekt aufzunehmen, indem sie von dem Saugluftstrom erfasst und mitgerissen (im Folgenden auch als „Ansaugen“ bezeichnet) werden. Vorteilhafterweise kann ein Staubsauger so eine Reinigungswirkung erzielen.
Der Staubsauger ist in der Regel mit einem Sauggebläse zur Erzeugung eines Saugluftstroms ausgestattet, wobei eine Ansaugöffnung des Staubsaugers mit der Ansaugseite des Sauggebläses in Strömungsverbindung steht. Die Ansaugöffnung ist typischerweise so ausgelegt, dass sie über das zu reinigende Objekt, z. B. eine Fußbodenfläche, geführt werden kann, um die Partikel, z. B. Staub oder Schmutz, anzusaugen. Das Sauggebläse steht gewöhnlicherweise mit mindestens einer Staubabscheideeinrichtung, beispielsweise einem, in der Regel austauschbaren, Staubfilterbeutel, einer Filtervorrichtung oder einem Fliehkraftabscheider in Strömungsverbindung. Vom Saugluftstrom aufgenommenen Schmutzpartikel werden in der Regel in einem Staubsammelraum gesammelt, wobei bei einem Staubsauger mit Staubfilterbeutel gewöhnlicherweise der Staubfilter im Staubsammelraum vorliegt.
Reinigungsroboter, die mit einem Staubsauger ausgestattet sind, sammeln Schmutz und Staub in der Regel in einem im Reinigungsroboter angeordneten Staubsammelbehälter. Der auf dem Reinigungsroboter zur Verfügung stehende Platz ist meist begrenzt, so dass auch der für den Staubsammelbehälter vorgesehene Platz beschränkt ist. Insofern ist es vorteilhaft, eine Staubsammelstation vorzusehen, an die Staub und Schmutz aus dem Staubsammelbehälter des Reinigungsroboters von Zeit zu Zeit abgegeben werden können. Der Reinigungsroboter kann so ausgelegt sein, dass er zum Abgeben des Staubs die Staubsammelstation selbsttätig anfährt und/oder sich selbstständig mit der Staubsammelstation verbindet. Dabei kann die Staubsammelstation als mit einer Ladestation verbundene Staubsammelstation oder als von einer Ladestation getrennte Staubsammelstation ausgebildet sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Bestimmen eines Fahrwegs für einen modularen Reinigungsroboter, der eine Robotereinheit und ein an der Robotereinheit angebrachtes Eckenreinigungsmodul umfasst. Dabei weist das Eckenreinigungsmodul einen Saugmund zum Absaugen eines Saugbereichs und eine Gebläseeinheit auf, die dazu ausgelegt ist, einen Saugluftstrom zu erzeugen, wobei sich der Strömungspfad für den Saugluftstrom zum Saugmund erstreckt. Die Robotereinheit umfasst eine Kartiereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, der Robotereinheit Kartierungsinformationen zu einer zu reinigenden Fläche oder einem zu reinigenden Raum bereitzustellen. Das Verfahren umfasst das Ableiten eines Fahrwegs des Reinigungsroboters für eine Ecken- und Kantenreinigung durch Extrahieren eines äußersten Umlaufs um die zu reinigenden Fläche oder den zu reinigenden Raum, wobei der äußerste Umlauf ausgehend von Kartierungsinformationen zu der zu reinigenden Fläche oder dem zu reinigenden Raum oder ausgehend von für eine Flächenreinigung ermittelten Fahrwegen des Reinigungsroboters extrahiert wird. Durch die Nutzung von Kartierungsinformationen und von bereits ermittelten Fahrwegen für die Flächenreinigung kann der Fahrweg für die Ecken- und Kantenreinigung auf effiziente Weise ermittelt werden. Unter Kartierinformationen sind dabei Informationen zu den geometrischen Gegebenheiten einer zu reinigenden Fläche oder eines zu reinigenden Raums zu verstehen, welche zusätzlich beispielsweise speziell für die Fahrwegsplanung relevante Informationen umfassen können.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung
Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
Vorzugsweise ist das Eckenreinigungsmodul dazu ausgebildet, Ecken und Kanten einer zu reinigenden Fläche oder eines zu reinigenden Raumes zu reinigen. Bei der Flächenreinigung, beispielsweise einem flächigen Saugen einer Fläche oder eines Raums, werden Ecken- und Kantenbereiche häufig durch die Saugdüse eines Reinigungsroboters nicht richtig erfasst, weil die Saugdüse nicht in die Ecken und Kanten vordringen kann. Das Eckenreinigungsmodul ist speziell für die Reinigung dieser schwer zugänglichen Stellen ausgebildet. Hierzu kann beispielsweise der Saugmund des Eckenreinigungsmoduls so geformt und dimensioniert sein, dass eine Reinigung von Ecken- und Kantenbereichen ermöglicht wird. Das Eckenreinigungsmodul kann auf eine fahrbare Robotereinheit aufgesetzt werden und kann in einem Ecken- und Kantenreinigungsschritt gezielt die Ecken- und Kantenbereiche abfahren und reinigen.
Vorzugsweise ist die Robotereinheit dazu ausgelegt, sich selbsttätig relativ zu einer zu reinigenden Fläche oder in einem zu reinigenden Raum zu bewegen. Beispielsweise ist die Robotereinheit in der Lage, selbsttätig im Raum zu navigieren und Fahrwege für den Reinigungslauf zu erstellen, die dann in entsprechende Steuerbefehle für den Antrieb der Robotereinheit umgesetzt werden. Dadurch wird eine selbsttätige Reinigung von Flächen oder Räumen ermöglicht.
Vorzugsweise umfasst die Robotereinheit ein Fahrwerk mit Antriebseinheit und eine Steuereinheit. Durch die Steuereinheit können beispielsweise Steuerbefehle erzeugt werden, die zur Antriebseinheit geleitet werden und die Bewegung der Robotereinheit steuern.
Vorzugsweise ist das Eckenreinigungsmodul in einer vordefinierten Position an der Robotereinheit angebracht. Auf diese Weise ergibt sich eine definierte Relativposition zwischen der Robotereinheit und dem Eckenreinigungsmodul. Infolge dieser vorgegebenen Anordnung des Eckenreinigungsmoduls auf der Robotereinheit kann die Robotereinheit das Eckenreinigungsmodul exakt zu gewünschten Positionen navigieren.
Vorzugsweise ist das Eckenreinigungsmodul über die mechanische Schnittstelle verschiebungs- und drehsicher mit der Robotereinheit verbindbar. Dadurch wird eine stabile mechanische Fixierung des Eckenreinigungsmoduls auf der Robotereinheit erreicht. Dies erlaubt insbesondere eine genaue Bewegungsführung für den am Eckenreinigungsmodul angebrachten Saugmund.
Vorzugsweise ist das Eckenreinigungsmodul über die mechanische Schnittstelle formschlüssig mit der Robotereinheit verbindbar. Weiter vorzugsweise ist das Eckenreinigungsmodul mittels mindestens eines Verriegelungselements mit der Robotereinheit verriegelbar. Über die mechanische Schnittstelle wird eine lösbare mechanische Verbindung zwischen dem jeweils verwendeten Reinigungsmodul und der Robotereinheit hergestellt. Diese lösbare mechanische Verbindung kann zusätzlich durch mindestens ein Verriegelungselement verriegelt werden. In diesem Fall ist es notwendig, die Verriegelung zu lösen, bevor das jeweilige Reinigungsmodul, insbesondere das Eckenreinigungsmodul, von der Robotereinheit abgenommen werden kann.
Vorzugsweise ist das Eckenreinigungsmodul als eigenständige Staubsaugervorrichtung ausgebildet. Die Gebläseeinheit und der Strömungspfad für den Saugluftstrom sind auf dem Eckenreinigungsmodul selbst angeordnet. Daher ist es nicht notwendig, den Saugluftstrom vom Eckenreinigungsmodul zur Robotereinheit zu führen. Zwischen der Robotereinheit und dem Eckenreinigungsmodul ist keine Schnittstelle für den Saugluftstrom erforderlich.
Vorzugsweise weist das Eckenreinigungsmodul eine Datenschnittstelle auf, die dazu ausgelegt ist, einen Austausch von mindestens einem von Daten und Steuerbefehlen zwischen dem Eckenreinigungsmodul und der Robotereinheit zu ermöglichen. Über die Datenschnittstelle können beispielsweise Steuerbefehle von einer in der Robotereinheit angeordneten Steuereinheit an Komponenten des Eckenreinigungsmoduls übermittelt werden. In umgekehrter Richtung können Sensorsignale von Sensoren, die auf Seiten des Eckenreinigungsmoduls angeordnet sind, über die Datenschnittstelle zu der Robotereinheit übermittelt werden. Auf diese Weise können die durch das jeweilige Reinigungsmodul erfassten Sensorsignale bei der Bestimmung der Fahrwege mit berücksichtigt werden.
Vorzugsweise weist das Eckenreinigungsmodul eine Energieschnittstelle auf, über die das Eckenreinigungsmodul von der Robotereinheit aus mit Energie versorgbar ist. In der Regel ist in der Robotereinheit ein Akkumulator vorgesehen, der die Robotereinheit mit Strom versorgt. Über die Energieschnittstelle kann dem Eckenreinigungsmodul von der Robotereinheit aus der benötigte Strom zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall ist es nicht notwendig, einen eigenen Akkumulator auf Seiten des Eckenreinigungsmoduls vorzusehen.
Vorzugsweise befindet sich der Saugbereich des Saugmunds außerhalb der Außenkontur der Robotereinheit. Das Eckenreinigungsmodul mit dem daran angebrachten Saugmund ist so ausgebildet, dass es sich über die Außenkontur der Robotereinheit hinaus erstreckt, so dass der Saugmund einen Saugbereich außerhalb der Außenkontur des Saugroboters umfasst. Durch diese Platzierung des Saugbereichs außerhalb der Außenkontur kann erreicht werden, dass der Saugmund in Ecken- und Kantenbereiche vordringen kann, die für die in der Regel etwas größer dimensionierte Robotereinheit nicht zugänglich sind.
Vorzugsweise umfasst das Eckenreinigungsmodul eine Grundeinheit und ein seitliches Trägerelement, an dem der Saugmund beabstandet von der Grundeinheit angeordnet ist. Durch das Trägerelement kann erreicht werden, dass der Saugmund hinreichend weit außen am Eckenreinigungsmodul angebracht ist, so dass ein Saugbereich außerhalb der Außenkontur der Robotereinheit vom Saugmund erfasst werden kann.
Vorzugsweise ist der Saugmund in der Nähe einer der vorderen Ecken der Robotereinheit angeordnet. Vorzugsweise ragt das Eckenreinigungsmodul in Vorwärtsrichtung der Robotereinheit gesehen seitlich über die Außenkontur der Robotereinheit hinaus. Vorzugsweise ist der Saugmund in Vorwärtsfahrtrichtung der Robotereinheit gesehen seitlich von der Robotereinheit angeordnet. Die Robotereinheit wird durch das Eckenreinigungsmodul und den Saugmund beispielsweise in Richtung seitlich zur Vorwärtsfahrrichtung verbreitert, um so im seitlichen Randbereich der Robotereinheit eine Ecken- und Kantenreinigung durchführen zu können. Wenn die Robotereinheit sich in Vorwärtsfahrtrichtung entlang einer Wand oder entlang von Objekten bewegt, können durch den Saugmund die Ecken- und Kantenbereiche abgesaugt werden. Vorzugsweise schließt der Saugmund in Vorwärtsfahrtrichtung der Robotereinheit gesehen an der vorderen Stirnseite der Robotereinheit im Wesentlichen bündig mit der Robotereinheit ab.
Vorzugsweise sind Form und Dimensionierung des Saugmunds dazu ausgelegt, Ecken und Kanten einer zu reinigenden Fläche oder eines zu reinigenden Raums zu reinigen. Um diese schwer zugänglichen Stellen reinigen zu können, ist es beispielsweise erforderlich, die Saugöffnung des Saugmunds geeignet zu dimensionieren. In der Regel wird die Saugöffnung für die Ecken- und Kantenreinigung kleiner ausgebildet sein als dies bei einem für die Flächenreinigung vorgesehenen Saugmund der Fall wäre. Darüber hinaus ist die geometrische Formgebung der Ansaugfläche beispielsweise so ausgebildet, dass Staub und Schmutz in den Ecken- und Kantenbereichen möglichst vollständig abgesaugt werden.
Vorzugsweise sind Form und Dimensionierung des Saugmunds dazu ausgebildet, möglichst weit in eine zu reinigende Ecke oder Kante vordringen zu können. Vorzugsweise weist eine Ansaugöffnung des Saugmunds eine von folgenden Formen auf: kreisförmig, oval, dreieckig, viereckig, quadratisch, rechteckig, polygonal. Vorzugsweise weitet sich der Saugmund von oben nach unten in Richtung zur zu reinigenden Fläche hin auf. Eine derartige beispielsweise konische Aufweitung des Saugmunds von oben nach unten ermöglicht es, den Staub bis zur Kante vollständig anzusaugen.
Vorzugsweise besteht der Saugmund ganz oder teilweise aus einem Elastomer. Elastomere zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich bei Krafteinwirkung verformen, dass sie aber nach dem Wegfallen der Krafteinwirkung wieder ihre ursprüngliche Form annehmen. Durch die Ausbildung des Saugmunds aus einem verformbaren Elastomerwerkstoff kann erreicht werden, dass Objekte wie beispielsweise empfindliches Mobiliar oder Vasen durch den Saugmund des Eckenreinigungsmoduls nicht beschädigt werden. Vorzugsweise besteht der Saugmund ganz oder teilweise aus Gummi oder Silikon.
Vorzugsweise sind an dem Saugmund oder in dem Saugmund zusätzliche Reinigungsmittel angebracht. Vorzugsweise ist an dem Saugmund oder in dem Saugmund mindestens eine rotierbare Bürste vorgesehen. Durch eine rotierend angetriebene Bürste, deren Achse beispielsweise waagerecht, schräg oder senkrecht zu der zu reinigenden Fläche orientiert sein kann, wird der Schmutz aus einem größeren Einzugsbereich zum Saugmund hin gefördert. Dadurch können Staub und Schmutz besser erfasst werden. Durch die Kombination von Bürsten und einem Saugstrom kann darüber hinaus auch anhaftender Schmutz gelöst und abgesaugt werden.
Vorzugsweise sind am Saugmund Borsten oder andere zumindest teilweise abdichtende Elemente angebracht. Durch die Borsten wird eine zumindest teilweise Abdichtung des Saugmunds gegenüber der abzusaugenden Fläche bewirkt, so dass die Saugwirkung verbessert wird.
Vorzugsweise ist der Saugmund mit mindestens einem Sensor ausgestattet. Vorzugsweise umfasst der mindestens eine Sensor mindestens eines von folgenden: ein abstandssensitives Element, einen elektrischen Abstandssensor, einen optischen Abstandssensor, einen Kollisionssensor. Mithilfe des mindestens einen Sensors kann der Abstand zur Wand oder zu einem anderen Objekt ermittelt werden. Die Sensorsignale können beispielsweise über die Datenschnittstelle der zentralen Steuereinheit auf Seiten der Robotereinheit zugeführt werden und dort bei der Bestimmung des Fahrwegs berücksichtigt werden, so dass auf diese Weise eine Kollision mit der Wand oder mit anderen Objekten vermieden werden kann. Der mindestens eine Sensor kann auch einen Kollisionssensor umfassen, der bei mechanischer Berührung mit der Wand oder mit einem anderen Objekt ein Signal ausgibt, welches wiederum zur Robotereinheit übertragen und dort bei der Steuerung des Antriebs berücksichtigt wird. Obwohl der Saugmund außerhalb der Außenkontur der Robotereinheit angeordnet ist, können mit derartigen Strategien Kollisionen mit der Wand oder mit anderen Objekten entweder vollständig vermieden oder aber sofort erkannt und bei der Bewegungsführung berücksichtigt werden. Vorzugsweise ist der Saugmund mit einem Stoßfänger ausgestattet, der dazu ausgelegt ist, Kollisionen mit anderen Objekten zu dämpfen.
Vorzugsweise umfasst das Eckenreinigungsmodul eine Staubabscheideeinrichtung zum Reinigen des Saugluftstroms, die im Strömungspfad des Saugluftstroms angeordnet ist. Die Staubabscheideeinrichtung kann beispielsweise einen Staubsammelraum umfassen. Der Saugluftstrom wird auf Seiten des Eckenreinigungsmoduls gereinigt, so dass eine gereinigte Abluft an die Umgebung abgegeben wird.
Vorzugsweise umfasst das Eckenreinigungsmodul mindestens eine Filtereinrichtung zum Reinigen des Saugluftstroms, die im Strömungspfad des Saugluftstroms angeordnet ist. Durch die mindestens eine Filteranordnung wird die Luft im Saugluftstrom weiter gereinigt. Insbesondere kann beispielsweise ein Feinstaubfilter im Strömungspfad vorgesehen sein.
Vorzugsweise erstreckt sich der Strömungspfad des Saugluftstroms vom Saugmund über eine Staubabscheideeinrichtung und die Gebläseeinheit bis zu mindestens einer Auslassöffnung. Insofern ist der komplette Strömungspfad vom Saugmund bis zur mindestens einen Auslassöffnung auf dem Eckenreinigungsmodul angeordnet. Dadurch ist es möglich, die Komponenten im Hinblick auf die Ecken- und Kantenreinigung geeignet auszulegen, beispielsweise die Leistung des Gebläses an diesen Einsatzzweck anzupassen.
Vorzugsweise weist das Eckenreinigungsmodul eine Kontrolleinheit und eine Datenschnittstelle zur Robotereinheit auf, wobei die Kontrolleinheit dazu ausgelegt ist, über die Datenschnittstelle mindestens eines von Daten und Steuerbefehlen mit der Robotereinheit auszutauschen. Beispielsweise kann auf Seiten des Eckenreinigungsmoduls mindestens ein Sensor angeordnet sein, dessen Sensorsignale über die Kontrolleinheit und die Datenschnittstelle zu der auf Seiten der Robotereinheit angeordneten Steuereinheit übertragen werden. In umgekehrter Richtung können Steuerbefehle für die Komponenten des Eckenreinigungsmoduls von der Robotereinheit über die Datenschnittstelle zum Eckenreinigungsmodul übertragen werden.
Vorzugsweise weist das Eckenreinigungsmodul eine Kontrolleinheit auf, wobei die Kontrolleinheit dazu ausgelegt ist, mindestens eine Komponente des Eckenreinigungsmoduls in Abhängigkeit von der Robotereinheit empfangenen Steuersignalen zu steuern. Beispielsweise kann das Gebläse durch die Robotereinheit zu Beginn der Reinigungsfahrt eingeschaltet und nach Beendigung wieder ausgeschaltet werden. Darüber hinaus kann die Leistung des Gebläses beispielsweise von der Robotereinheit aus gesteuert werden.
Vorzugsweise weist die Robotereinheit eine Steuereinheit auf, die dazu ausgelegt ist, die Robotereinheit mit dem Eckenreinigungsmodul so zu steuern, dass sich die Robotereinheit gemäß einem Wandfolgeverfahren an einer äußeren Begrenzung einer zu reinigenden Fläche oder eines Raums entlang bewegt. Das für die Ecken- und Kantenreinigung verwendete Bewegungsmuster der Robotereinheit unterscheidet sich in der Regel von dem Bewegungsmuster, das für das flächige Saugen eines Raums verwendet wird. Während es beim Absaugen eines Raums darum geht, den Raum durch die Fahrwege möglichst vollständig abzudecken, werden bei der Ecken- und Kantenreinigung gezielt die Ecken- und Kantenbereiche des Raums oder der Fläche abgefahren. Es ist von Vorteil, wenn hierzu ein Wandfolgeverfahren verwendet wird, bei dem die Robotereinheit sich entlang der äußeren Begrenzung einer Fläche oder eines Raums bewegt, welche beispielsweise durch Wände und durch andere Objekte gebildet wird.
Vorzugsweise ist die Kontrolleinheit dazu ausgelegt, über die Datenschnittstelle Informationen zur Identifikation des Eckenreinigungsmoduls an die Robotereinheit zu übermitteln. Die Robotereinheit kann so erkennen, dass ein Eckenreinigungsmodul aufgesetzt ist. In Abhängigkeit vom jeweils aufgesetzten Reinigungsmodul kann die Robotereinheit ein hierfür geeignetes Bewegungsmuster auswählen, im Fall eines Eckenreinigungsmoduls also beispielsweise ein Bewegungsmuster entlang der äußeren Begrenzung der zu reinigenden Fläche oder des zu reinigenden Raums.
Figurenliste
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, näher beschrieben.
Es zeigt schematisch:

1 zeigt einen modular aufgebauten Reinigungsroboter, der eine Robotereinheit und ein darauf aufgesetztes Eckenreinigungsmodul umfasst.
2 zeigt eine Draufsicht auf die Robotereinheit und das Eckenreinigungsmodul.
3a-3d zeigen vier verschiedene geometrische Ausbildungen eines Saugmunds.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten des Eckenreinigungsmoduls.
5 zeigt ein mögliches Verfahren zur Ermittlung eines Fahrwegs für die Ecken- und Kantenreinigung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungen der Erfindung
Bei der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
Die Eckenreinigung durch Reinigungsroboter stellt bei der Reinigung von Flächen und Räumen einen herausfordernden Vorgang dar, insbesondere wenn es sich um Ecken mit einem Winkel von kleiner oder gleich 90° handelt. Aber auch an Kanten, welche sich oftmals zwischen verschiedenen Räumen befinden oder an besonders geformten Möbeln kommen derzeitige Eckenreinigungsstrategien und -lösungen an ihre Grenzen.
In 1 ist ein modular aufgebauter Reinigungsroboter 1 dargestellt, der eine fahrbare Robotereinheit 2 sowie ein an der Robotereinheit 2 angebrachtes Eckenreinigungsmodul 3 umfasst. Die Robotereinheit 2 ist als fahrbare Basiseinheit des Reinigungsroboters 1 ausgelegt und umfasst eine Antriebsvorrichtung zur Bewegung des Reinigungsroboters 1 über eine zu reinigende Fläche sowie eine Steuereinheit zur Steuerung der Antriebsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Robotereinheit 2 selbstständig über die zu reinigende Fläche zu navigieren. Zum Erfassen des Umfelds des Reinigungsroboters 1 können beispielsweise ein oder mehrere Sensoren vorgesehen sein, beispielsweise optische Sensoren oder Kollisionsdetektoren. Außerdem können zusätzliche Kartiermittel in der Steuereinheit abgespeichert sein, welche geometrische Daten der zu reinigenden Flächen und Räume bereitstellen und als Basis für die Bestimmung geeigneter Fahrwege dienen können. Darüber hinaus umfasst die Robotereinheit 2 einen Energiespeicher, insbesondere einen Akkumulator, der den gesamten Reinigungsroboter 1 mit Energie versorgt.
Dem Konzept des modular aufgebauten Reinigungsroboters liegt die Überlegung zugrunde, für verschiedene Reinigungsaufgaben speziell dafür ausgelegte Reinigungsmodule bereit zu stellen, die für die Durchführung der jeweiligen Reinigungsaufgabe optimiert sind. Aus diesen unterschiedlichen Reinigungsmodulen kann dann ein für die jeweilige Reinigungsaufgabe geeignetes Reinigungsmodul ausgewählt und auf eine Robotereinheit aufgesetzt werden. Beispielsweise könnte man sich separate Reinigungsmodule für das Nasswischen von Böden, für das flächige Saugen von zu reinigenden Flächen und wie hier vorgeschlagen für die Eckenreinigung vorstellen. Das ausgewählte Reinigungsmodul wird auf die Robotereinheit aufgesetzt und vorzugsweise mit der Robotereinheit mechanisch gekoppelt. Hierzu kann an der Robotereinheit eine mechanische Schnittstelle vorgesehen sein, die eine lösbare mechanische Kopplung mit dem jeweils verwendeten Reinigungsmodul erlaubt. Beispielsweise kann die mechanische Schnittstelle dazu ausgebildet sein, das jeweilige Reinigungsmodul verschiebungs- und drehsicher mit der Robotereinheit zu verbinden. Weiter vorzugsweise kann die mechanische Schnittstelle ein oder mehrere Verriegelungselemente umfassen, mit denen ein auf die Robotereinheit aufgesetztes Reinigungsmodul in seiner Position relativ zur Robotereinheit fixiert werden kann, um auf diese Weise eine mechanische Stabilität des Reinigungsroboters zu erzielen. Vor dem Auswechseln des jeweiligen Reinigungsmoduls ist es erforderlich, die Verriegelung zu lösen. Das jeweilige Reinigungsmodul kann dann von der Robotereinheit abgenommen werden.
Zusätzlich zu der mechanischen Schnittstelle können zwischen der Robotereinheit und einem Reinigungsmodul noch weitere Schnittstellen vorgesehen sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Reinigungsmodul von der Robotereinheit aus mit Energie versorgt wird. In diesem Fall ist zwischen der Robotereinheit und dem Reinigungsmodul eine Energieschnittstelle vorgesehen, über die dem Reinigungsmodul von dem in der Robotereinheit vorgesehenen Akkumulator mit Strom versorgt wird. Darüber hinaus kann eine Datenschnittstelle zwischen der Robotereinheit und dem jeweiligen Reinigungsmodul vorgesehen sein. Die zentrale Steuereinheit, die die Steuerbefehle für die Navigation des Reinigungsroboters erzeugt, ist auf Seiten der Robotereinheit angeordnet. Über die Datenschnittstelle zwischen der Robotereinheit und dem Reinigungsmodul wird ein Austausch von Daten und Befehlen zwischen der auf der Robotereinheit angeordneten Steuereinheit und dem Reinigungsmodul ermöglicht. Beispielsweise können auf Seiten der Steuereinheit Befehle für die auf Seiten des Reinigungsmoduls vorgesehenen Komponenten erzeugt werden, beispielsweise Befehle zum Ein- und Ausschalten oder Befehle zur Leistungsregelung. In umgekehrter Richtung können Sensorsignale, die von Sensoren auf Seiten des Reinigungsmoduls aufgenommen wurden, über die Datenschnittstelle zur Steuerungseinheit übertragen werden. Beispielsweise kann auf Seiten des Reinigungsmoduls ein zusätzlicher Kollisionssensor angeordnet sein, der Kollisionen mit der Wand detektiert und zur Steuereinheit weiterleitet.
Darüber hinaus kann zwischen der Robotereinheit und dem Reinigungsmodul eine Materialschnittstelle vorgesehen sein, über die beispielsweise ein Austausch von Gas oder von Flüssigkeit zwischen dem Reinigungsmodul und der Robotereinheit möglich ist. Beispielsweise könnte im Reinigungsmodul von einem in der Robotereinheit vorgesehenen Tank aus Reinigungswasser für das Nasswischen zur Verfügung gestellt werden. Für den Fall, dass das Reinigungsmodul eine Staubsaugervorrichtung umfasst, könnte eine Schnittstelle für den Saugluftstrom zwischen dem Reinigungsmodul und der Robotereinheit vorgesehen sein.
In 1 ist an der fahrbaren Robotereinheit 2 ein Eckenreinigungsmodul 3 angebracht. Das Eckenreinigungsmodul 3 ist dazu ausgebildet, die Ecken und Kanten eines zu reinigenden Raumes oder einer zu reinigenden Fläche zu saugen. Insbesondere können mittels des Eckenreinigungsmoduls 3 beispielsweise auch Kanten zwischen verschiedenen Räumen oder an besonders geformten Einrichtungsstücken gereinigt werden. Das in 1 gezeigte Eckenreinigungsmodul 3 ist in Draufsicht L-förmig ausgebildet und umfasst eine Grundeinheit 4 mit einem sich an der rechten Seite der Grundeinheit 4 in Fahrtrichtung nach vorn erstreckenden Seitenarm 5. Vorzugsweise ist das Eckenreinigungsmodul 3 als eigenständige Staubsaugvorrichtung ausgebildet. An dem Eckenreinigungsmodul 3 ist ein Saugmund 6 mit einem Saugkanal zum Ansaugen von Schmutz und Staub angebracht. Der Saugmund 6 ist insbesondere für die Reinigung der Ecken und Kanten von zu reinigenden Räumen und zu reinigenden Flächen ausgelegt. Hierzu ist der Saugmund 6 so geformt und dimensioniert, dass er bis in die zu reinigenden Ecken- und Kantenbereiche vordringen kann. Insbesondere ist hierzu die Ansaugöffnung, mit der der Saugmund 6 Staub und Schmutz vom Boden absaugt, so ausgebildet, dass der Saugmund 6 die Ecken- und Kantenbereiche erreichen kann. Dazu ist die Ansaugöffnung des Saugmunds 6 in der Regel kleiner dimensioniert, als dies bei einem für die flächige Absaugung eines Raums eingesetzten Saugmund der Fall wäre. Entsprechend ist auch der zugehörige Ansaugbereich am Boden des zu reinigenden Raumes in der Regel kleiner als der Ansaugbereich bei einem für die flächige Absaugung ausgelegten Saugmund.
Vorzugsweise ist das Eckenreinigungsmodul 3 als eigenständige Staubsaugvorrichtung ausgebildet und umfasst eine innerhalb der Grundeinheit 4 angeordnete Motor-Gebläse-Einheit zur Erzeugung eines Saugluftstroms. Im Strömungspfad der erzeugten Saugluft können darüber hinaus beispielsweise eine Staubabscheideeinrichtung sowie ein oder mehrere Filtervorrichtungen angeordnet sein.
Das Eckenreinigungsmodul 3 ist dazu ausgelegt, mittels der mechanischen Schnittstelle in einer bestimmten Position an der Robotereinheit 2 angebracht zu werden. Der Saugmund 6 ist an dem Eckenreinigungsmodul 3 so angebracht, dass er sich, wenn das Eckenreinigungsmodul 3 an der Robotereinheit 2 angebracht ist, an einer Position außerhalb der Außenkontur der Robotereinheit 2 befindet. Wenn das Eckenreinigungsmodul 3 an der vorgesehenen Position auf der Robotereinheit 2 angebracht und befestigt ist, erstreckt sich das Eckenreinigungsmodul 3 mit dem daran angebrachten Saugmund 6 so weit nach außen, dass es über die Außenkontur der Robotereinheit 2 hinaus ragt. Im zusammengebauten Zustand des Reinigungsroboters 1, also nach dem Aufsetzen des Eckenreinigungsmoduls 3 auf die Robotereinheit 2, steht das Eckenreinigungsmodul 3 mit dem Saugmund 6 über die Grundfläche der Robotereinheit 2 hervor. Anders als bei herkömmlichen Saugrobotern saugt der Saugmund 6 also einen Ansaugbereich ab, der sich außerhalb der Außenkontur der Robotereinheit 2 befindet. In Bezug auf das Eckenreinigungsmodul 3 ist die Position des Saugmunds 6 relativ zu der mechanischen Schnittstelle bzw. den mechanischen Verbindungsmitteln, mit denen das Eckenreinigungsmodul 3 an der Robotereinheit 2 fixiert wird, so gewählt, dass sich der Saugmund 6 im zusammengebauten Zustand des Reinigungsroboters 1 ausreichend weit außen befindet, um außerhalb der Außenkontur der Robotereinheit 2 positioniert zu sein. In Bezug auf das Eckenreinigungsmodul 3 muss der Abstand zwischen der mechanischen Schnittstelle und der Position des Saugmunds 6 also hinreichend groß gewählt sein, um im zusammengebauten Zustand des Reinigungsroboters 1 die gewünschte Positionierung des Saugmunds 6 außerhalb der Außenkontur zu erzielen.
Diese geometrischen Verhältnisse sind in 2 dargestellt, die das Eckenreinigungsmodul 3 und die Robotereinheit 2 in der Draufsicht zeigen, wobei das Eckenreinigungsmodul 3 mittels einer mechanischen Schnittstelle in einer vorgegebenen Position relativ zur Robotereinheit 2 befestigt ist. Es ist zu erkennen, dass sich das Eckenreinigungsmodul 3 seitlich zur Vorwärtsfahrrichtung 7 so weit nach außen erstreckt, dass sich der gestrichelt eingezeichnete Saugmund 6 außerhalb der Außenkontur 8 der Robotereinheit 2 befindet. Der Saugmund 6 mit Saugkanal wird vorzugsweise an einer der vorderen Ecken außerhalb der Außenkontur 8 der Robotereinheit 2 platziert. Hierdurch wird erreicht, dass der Saugmund 6 tief in zu reinigende Ecken vordringen kann. Vorzugsweise ist der Saugmund 6 seitlich zur Robotereinheit 2 angebracht. Dabei kann die Position des Saugmunds 6 so gewählt sein, dass sich in Vorwärtsfahrrichtung 7 betrachtet die Stirnseite des Saugmunds 6 in einer gemeinsamen Ebene 9 mit der Stirnseite der Robotereinheit 2 befindet. In diesem Fall schließt der Saugmund 6 bündig mit der Stirnseite der Robotereinheit 2 ab.
Für die mobile Robotereinheit 2 sind verschiedene Strategien zur Erkennung oder Vermeidung von Kollisionen mit der Wand sowie mit anderen Objekten bekannt. Beispielsweise umfasst die Robotereinheit 2 elektrische oder optische Abstandssensoren oder ist mit Stoßfängern ausgerüstet. Da sich diese Strategien jedoch auf die Außenkontur 8 der Robotereinheit 2 beziehen und der Saugmund 6 des Eckenreinigungsmoduls 3 über diese Außenkontur 8 hinausragt, sind die für die Robotereinheit 2 vorhandenen Schutzmechanismen nicht dazu ausgelegt, den Saugmund 6 vor Kollisionen mit der Wand bzw. mit Objekten und Einrichtungsgegenständen zu schützen. Insofern sind hier zusätzliche Mechanismen zum Erkennen und zum Vermeiden von Kollisionen mit dem Saugmund 6 erforderlich.
Entsprechend einer ersten Möglichkeit könnte der Saugmund mit eigenständigen Sensoren zur Abstandsbestimmung oder zur Erkennung von Kollisionen ausgestattet sein, beispielsweise mit optischen oder elektronischen Abstandssensoren oder mit mechanischen Sensoren zur Kollisionserkennung. Die Signale dieser Sensoren könnten entweder einer auf dem Eckenreinigungsmodul befindlichen Kontrolleinheit zur weiteren Auswertung zugeführt werden oder aber über die Datenschnittstelle zur Robotereinheit übermittelt werden und durch die dortige Steuereinheit ausgewertet werden, die auch für die Steuerung des Fahrwegs zuständig ist. Durch die Berücksichtigung dieser zusätzlichen Sensorsignale bei der Bestimmung des Fahrwegs können Kollisionen des Saugmunds mit den Wänden und anderen Objekten vermieden werden.
Eine zweite Strategie ist, den Saugmund mit Stoßfängern auszurüsten oder aber den Saugmund selbst aus einem elastisch verformbaren Material herzustellen, das sich bei Kollision mit einer Wand oder einem Objekt verformt. Beispielsweise könnte der Saugmund ganz oder teilweise aus einem Elastomer bestehen, beispielsweise aus Gummi, Silikon oder einem anderen geeigneten Elastomer, das hinreichend weich ist, um Schäden bei Kollisionen zu vermeiden.
In den 3a bis 3d sind verschiedene mögliche Geometrien für den Saugmund des Eckenreinigungsmoduls gezeigt. Der Saugmund kann beispielsweise wie in den 3a und 3b gezeigt eine polygonale Querschnittsfläche aufweisen, wobei in 3a ein Saugmund 10 mit rechteckigem Querschnitt und in 3b ein Saugmund 11 mit dreieckigem Querschnitt gezeigt ist, wobei jedoch auch andere polygonale Querschnitte möglich sind. Die Kanten des Saugmunds können entweder als spitz zulaufende Kanten oder aber als abgerundete Kanten ausgebildet sein. Alternativ dazu ist auch die Verwendung eines Saugmunds mit runder, ovaler oder auch elliptischer Querschnittsfläche möglich. In 3c ist ein Saugmund 12 mit kreisförmigem Querschnitt gezeigt und 3d zeigt einen Saugmund 13 mit ovalem Querschnitt. Alternativ zu den in 3a bis 3d beispielhaft gezeigten Geometrien ist es auch möglich, den Saugmund so auszubilden, dass er sich in Richtung von oben nach unten aufweitet, so dass der Querschnitt unmittelbar über dem Boden am größten ist. Beispielsweise kann der Saugmund als sich von oben nach unten zum Boden hin konisch aufweitender Saugmund ausgebildet sein.
Am oder um den Saugmund herum können zumindest teilweise abdichtende Elemente wie z.B. Borsten angeordnet sein. Durch diese zusätzliche Abdichtung wird die Saugwirkung verbessert. Zudem können die Borsten wie Besen wirken und den Staub so aus den Ecken entfernen. Innerhalb des Saugmunds können beispielsweise auch rotierende Bürsten angeordnet sein, deren Achse senkrecht, waagerecht oder schräg zum Boden angeordnet ist. Mithilfe von derartigen rotierenden Bürsten kann der Staub in der Ecke erfasst, zur Mitte des Saugmunds hin geführt und dann eingesaugt werden.
In 4 sind die verschiedenen Komponenten des Eckenreinigungsmoduls 3 schematisch dargestellt. Das Eckenreinigungsmodul 3 umfasst den Saugmund 6 mit dem Saugkanal, an dem schmutz- und staubbeladene Luft eingesogen wird. Der Saugmund 6 bildet den Lufteinlass für den Strömungspfad im Eckenreinigungsmodul. Vom Saugmund 6 aus gelangt die eingesaugte Luft zu einem Staubsammelbehälter 14, in dem Staub und Schmutz aus dem Saugluftstrom abgeschieden werden. Die vorgereinigte Luft wird über ein Filter 15 einer Gebläseeinheit 16 zugeführt, die dazu ausgebildet ist, den Saugluftstrom im Eckenreinigungsmodul 3 zu erzeugen. Von der Abluftseite der Gebläseeinheit 16 gelangt die Luft zu einem Ausblasbereich 17, der den Luftauslass für die gereinigte Luft bildet. Zur Steuerung der Komponenten des Eckenreinigungsmoduls ist im Eckenreinigungsmodul 3 eine Kontrolleinheit 18 vorgesehen, die über eine Datenschnittstelle 19 mit der Steuereinheit der Robotereinheit 2 in Datenverbindung steht. Die Kontrolleinheit 18 kann beispielsweise Sensorsignale von am Saugmund 6 oder von im Staubsammelbehälter 14 angebrachten Sensoren empfangen und diese an die Steuereinheit der Robotereinheit 2 weiterleiten. Darüber hinaus kann die Gebläseeinheit 16 von der Kontrolleinheit 18 gesteuert werden, wobei die Steuerbefehle für die Gebläseeinheit 16 entweder von der Kontrolleinheit 18 selbst oder von der Steuereinheit der Robotereinheit 2 erzeugt werden können.
Für die Navigation der Robotereinheit auf der zu reinigenden Fläche und für die Erzeugung von geeigneten Steuerbefehlen für das Fahrwerk ist die Steuereinheit auf Seiten der Robotereinheit zuständig. Die Steuereinheit kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, geeignete Fahrwege für die Bewegung der Robotereinheit zu bestimmen. Als Ausgangspunkt für die Bestimmung der Fahrwege können beispielsweise Sensorsignale von an der Robotereinheit angebrachten Sensoren dienen. Darüber hinaus können auf Seiten der Steuereinheit beispielsweise Kartiermittel vorgesehen bzw. gespeichert sein, die Informationen zur Geometrie der zu reinigenden Fläche bzw. des zu reinigenden Raums bereitstellen. Diese Informationen können von der Steuereinheit als Ausgangspunkt für die Bestimmung der Fahrwege verwendet werden. Dabei sind für die Ecken- und Kantenreinigung jedoch andere Fahrwege erforderlich als für eine Flächenreinigung des zu reinigenden Raumes oder der zu reinigenden Fläche. Während bei der Flächenreinigung die jeweilige Fläche von der Robotereinheit entsprechend mindestens einem Bewegungsmuster möglichst vollständig abgefahren wird, ist es für die Ecken- und Kantenreinigung erforderlich, dass die Robotereinheit die äußere Begrenzung des Raumes oder der Fläche, die beispielsweise durch Wände und andere Objekte vorgegeben sein kann, in einem bestimmten Abstand zur Begrenzung abfährt. Man bezeichnet dieses für die Ecken- und Kantenreinigung maßgebliche Verfahren, bei dem die äußere Begrenzung des Raums oder der Fläche abgefahren wird, auch als Wandfolgeverfahren.
Wenn also das Eckenreinigungsmodul 3 auf die Robotereinheit 2 aufgesetzt wird, sollte die Robotereinheit 2 das Bewegungsmuster auf ein für die Ecken- und Kantenreinigung geeignetes Bewegungsmuster umstellen, bei dem die Robotereinheit 2 die äußere Begrenzung abfährt. Diese Anpassung des Bewegungsmusters kann durch einen geeigneten Datenaustausch zwischen der Kontrolleinheit 18 auf Seiten des Eckenreinigungsmoduls und der auf der Robotereinheit 2 vorgesehenen Steuereinheit erfolgen. Beispielsweise kann die Kontrolleinheit 18 der Steuereinheit anzeigen, dass es sich bei dem aufgesetzten Modul um ein Eckenreinigungsmodul 3 handelt. Die Steuereinheit wird dann einen für die Ecken- und Kantenreinigung geeigneten Fahrweg ermitteln und die Antriebseinheit so steuern, dass dieser Fahrweg abgefahren wird.
Im Folgenden soll anhand von 5 ein Verfahren beschrieben werden, mit dem ein geeigneter Fahrweg für die Ecken- und Kantenreinigung basierend auf den für eine Flächenreinigung vorhandenen Informationen ermittelt werden kann. Auf Seiten der Steuereinheit sind Kartiermittel vorhanden, also insbesondere Vorrichtungen zum Aufnehmen, Speichern und Auswerten von geometrischen Eigenschaften des zu reinigenden Raums oder der zu reinigenden Fläche. Die in den Kartiermitteln abgespeicherten Geometrieinformationen umfassen die Dimensionen des jeweiligen Raums oder der jeweiligen Fläche. Zusätzlich können diese geometrischen Informationen auch Informationen zu Positionen und Abmessungen von freistehenden Hindernissen wie beispielsweise von Möbeln und anderen Einrichtungsgegenständen umfassen. Bei dem in 5 gezeigten Beispiel sind zusätzlich zu den Abmessungen des Raums 20 auch die Positionen und Abmessungen eines Schranks 21, einer Kommode 22 sowie einer Tür 23 vorhanden. Darüber hinaus können die Kartiermittel beispielsweise Informationen zum Verlauf der Übergänge von einem Raum zum nächsten umfassen. Diese Informationen werden bereits jetzt für die Bestimmung von geeigneten Fahrwegen für die Flächenreinigung verwendet. Darüber hinaus kann aus diesen Geometrieinformationen aber auch ein äußerster Umlauf 24 entlang von Wandungen und Hindernissen ermittelt werden. Dieser äußerste Umlauf 24 ist in 5 als gestrichelte Linie eingezeichnet und eignet sich als Fahrweg für die Ecken- und Kantenreinigung. Dieser äußerste Umlauf 24 könnte zum einen direkt aus den Geometriedaten abgeleitet werden. Alternativ dazu ist es jedoch möglich, anhand der bereits für die Flächenreinigung ermittelten möglichen Fahrwege im Raum die jeweiligen äußersten Positionen der für die Flächenreinigung möglichen Fahrwege zu ermitteln und so aus den möglichen Fahrwegen der Flächenreinigung den äußersten Umlauf 24 zu extrahieren, wie er in 5 gestrichelt eingezeichnet ist. Bei der Ermittlung dieses äußersten Umlaufs 24 werden bekannte freistehende Hindernisse mit berücksichtigt. Ebenfalls werden Übergänge von einem Raum in den nächsten berücksichtigt. Aus der Gesamtheit der möglichen Fahrwege innerhalb eines zu reinigenden Raumes oder einer zu reinigenden Fläche, wie sie für die Flächenreinigung ohnehin bestimmt werden müssen, kann daher auch der Fahrweg für die Ecken- und Kantenreinigung abgeleitet werden. Der Vorteil ist, dass die bereits für die Flächenreinigung ermittelten Informationen als Grundlage für die Bestimmung des Fahrwegs bei der Ecken- und Kantenreinigung herangezogen werden kann.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
Bezugszeichenliste

1: Reinigungsroboter
2: Robotereinheit
3: Eckenreinigungsmodul
4: Grundeinheit
5: Seitenarm
6: Saugmund
7: Vorwärtsfahrrichtung
8: Außenkontur
9: Ebene
10: Saugmund mit rechteckiger Querschnittsfläche
11: Saugmund mit dreieckiger Querschnittsfläche
12: Saugmund mit runder Querschnittsfläche
13: Saugmund mit ovaler Querschnittsfläche
14: Staubsammelbehälter
15: Filter
16: Gebläseeinheit
17: Ausblasbereich
18: Kontrolleinheit
19: Datenschnittstelle
20: Raum
21: Schrank
22: Kommode
23: Tür
24: äußerster Umlauf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007036163 A1 [0002]
DE 102005046813 A1 [0003]
US 2002/0092125 A1 [0004]
EP 2783617 A1 [0005]

Claims

Ein Eckenreinigungsmodul (3), welches aufweist: einen Saugmund (6) zum Absaugen eines Saugbereichs, eine Gebläseeinheit (16), die dazu ausgelegt ist, einen Saugluftstrom zu erzeugen, wobei sich der Strömungspfad für den Saugluftstrom zum Saugmund (6) erstreckt, eine mechanische Schnittstelle, mit der zwischen dem Eckenreinigungsmodul (3) und einer Robotereinheit (2) eine lösbare mechanische Verbindung ausbildbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugmund (6) am Eckenreinigungsmodul (3) so angeordnet ist, dass bei Koppelung des Eckenreinigungsmoduls (3) mit der Robotereinheit (2) der Saugmund (6) über eine Außenkontur (8) der Robotereinheit (2) so weit herausragt, dass durch den Saugmund (6) ein Saugbereich außerhalb der Außenkontur (8) der Robotereinheit (2) absaugbar ist.
Ein modular aufgebauter Reinigungsroboter (1), welcher aufweist: eine Robotereinheit (2), ein Eckenreinigungsmodul (3), welches aufweist: einen Saugmund (6) zum Absaugen eines Saugbereichs, eine Gebläseeinheit (16), die dazu ausgelegt ist, einen Saugluftstrom zu erzeugen, wobei sich der Strömungspfad für den Saugluftstrom zum Saugmund (6) erstreckt, eine mechanische Schnittstelle, über die das Eckenreinigungsmodul (3) mit der Robotereinheit (2) in einer lösbaren mechanischen Verbindung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugmund (6) am Eckenreinigungsmodul (3) so angeordnet ist, dass der Saugmund (6) über die Außenkontur (8) der Robotereinheit (2) so weit herausragt, dass durch den Saugmund (6) ein Saugbereich außerhalb der Außenkontur (8) der Robotereinheit (2) absaugbar ist.
Reinigungsroboter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Eckenreinigungsmodul (3) in einer vordefinierten Position an der Robotereinheit (2) angebracht ist.
Reinigungsroboter (1) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Eckenreinigungsmodul (3) als eigenständige Staubsaugervorrichtung ausgebildet ist.
Reinigungsroboter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Eckenreinigungsmodul (3) eine Datenschnittstelle (19) aufweist, die dazu ausgelegt ist, einen Austausch von mindestens einem von Daten und Steuerbefehlen zwischen dem Eckenreinigungsmodul (3) und der Robotereinheit (2) zu ermöglichen.
Reinigungsroboter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Eckenreinigungsmodul (3) eine Energieschnittstelle aufweist, über die das Eckenreinigungsmodul (3) von der Robotereinheit (2) aus mit Energie versorgbar ist.
Reinigungsroboter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Saugbereich des Saugmunds (6) außerhalb der Außenkontur (8) der Robotereinheit (2) befindet.
Reinigungsroboter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Eckenreinigungsmodul (3) in Vorwärtsfahrtrichtung (7) der Robotereinheit (2) gesehen seitlich über die Außenkontur (8) der Robotereinheit (2) hinausragt.
Reinigungsroboter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugmund (6) in Vorwärtsfahrtrichtung (7) der Robotereinheit (2) gesehen seitlich von der Robotereinheit (2) angeordnet ist.
Reinigungsroboter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Form und Dimensionierung des Saugmunds (6) dazu ausgelegt sind, Ecken und Kanten einer zu reinigenden Fläche oder eines zu reinigenden Raums zu reinigen.
Reinigungsroboter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugmund (6) ganz oder teilweise aus einem Elastomer besteht.
Reinigungsroboter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Strömungspfad des Saugluftstroms vom Saugmund (6) über eine Staubabscheideeinrichtung (14) und die Gebläseeinheit (16) bis zu mindestens einer Auslassöffnung erstreckt.
Reinigungsroboter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Robotereinheit (2) eine Steuereinheit aufweist, die dazu ausgelegt ist, die Robotereinheit (2) mit dem Eckenreinigungsmodul (3) so zu steuern, dass sich die Robotereinheit (2) gemäß einem Wandfolgeverfahren an einer äußeren Begrenzung einer zu reinigenden Fläche oder eines Raums entlang bewegt.
Ein Verfahren zum Bestimmen eines Fahrwegs für einen modularen Reinigungsroboter (1), der eine Robotereinheit (2) und ein an der Robotereinheit (2) angebrachtes Eckenreinigungsmodul (3) umfasst, wobei das Eckenreinigungsmodul einen Saugmund (6) zum Absaugen eines Saugbereichs und eine Gebläseeinheit (16) aufweist, die dazu ausgelegt ist, einen Saugluftstrom zu erzeugen, wobei sich der Strömungspfad für den Saugluftstrom zum Saugmund (6) erstreckt, wobei die Robotereinheit (2) eine Kartiereinrichtung umfasst, welche dazu ausgelegt ist, der Robotereinheit (2) Kartierungsinformationen zu einer zu reinigenden Fläche oder einem zu reinigenden Raum (20) bereitzustellen, wobei das Verfahren durch folgenden Schritt gekennzeichnet ist: Ableiten eines Fahrwegs des Reinigungsroboters (1) für eine Ecken- und Kantenreinigung durch Extrahieren eines äußersten Umlaufs (24) um die zu reinigenden Fläche oder den zu reinigenden Raum (20), wobei der äußerste Umlauf (24) ausgehend von Kartierungsinformationen zu der zu reinigenden Fläche oder dem zu reinigenden Raum (20) oder ausgehend von für eine Flächenreinigung ermittelten Fahrwegen des Reinigungsroboters (1) extrahiert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der äußerste Umlauf (24) ausgehend von für eine Flächenreinigung ermittelten Fahrwegen des Reinigungsroboters (1) extrahiert wird, wobei Außenpositionen der für die Flächenreinigung ermittelten Fahrwege des Reinigungsroboters (1) ermittelt werden und der äußerste Umlauf (24) aus den Außenpositionen dieser Fahrwege abgeleitet wird.