DE10323225B4 - Ortsmarkenerfassungsverfahren für eine Roboterreinigungsvorrichtung und das Verfahren verwendende Roboterreinigungsvorrichtung - Google Patents

Ortsmarkenerfassungsverfahren für eine Roboterreinigungsvorrichtung und das Verfahren verwendende Roboterreinigungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Ortsmarkenerfassungsverfahren, verwendet durch eine Roboterreinigungsvorrichtung (10), welcher eine nach oben schauende Kamera (30), die einen Bereich erfasst, auf welchen Ortsmarken angeordnet sind, eine Steuereinheit (40), welche einen aktuellen Ort erkennt auf der Grundlage eines durch die Kamera (30) erfassten Bilds und der in einem Speicher gespeicherten Bezugsortsmarken, und eine Antriebseinheit (20), welche angetrieben wird in Übereinstimmung mit einem Signal der Steuereinheit (40), umfasst, wobei bei dem Ortsmarkenerfassungsverfahren die Steuereinheit (40) die Ortsmarken (90) von dem Bild erfasst, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Erhalten von mindestens zwei getrennten Objektmarken (90') aus dem Bild, welche zu vergleichen sind mit den gespeicherten Bezugsortsmarken; Bestimmen, ob die Formen der zuvor erhaltenen Objektmarken (90') identisch sind mit jenen der gespeicherten Bezugsortsmarken; Bestimmen, ob der Abstand zwischen diesen Objektmarken (90') identisch ist mit dem Abstand zwischen den gespeicherten Bezugsortsmarken, wenn zuvor bestimmt wurde, dass deren Formen identisch sind;...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft generell eine Roboterreinigungsvorrichtung, welche einen aktuellen Ort unter Verwendung einer Kamera erfasst, während sie um einen Arbeitsbereich fährt, und genauer ein Verfahren zur Erfassung von Ortsmarken von einem Bild, welches durch eine Kamera erfasst wird, und eine das Verfahren verwendende Roboterreinigungsvorrichtung.
  • Eine Roboterreinigungsvorrichtung, welche ihren aktuellen Ort erfasst unter Verwendung einer Kamera und um einen Arbeitsbereich fährt auf der Grundlage der erfassten Ortsinformationen, um eine Reinigungsarbeit auszuführen, umfasst generell Ortsmarken, angeordnet auf einer Stelle, welche durch die Kamera zu erfassen ist. Die Ortsmarken umfassen generell zwei Marken, welche an einer Decke des Arbeitsbereichs in Abstand voneinander angeordnet sind. Die Kamera ist aufrecht in einem Körper der Roboterreinigungsvorrichtung angeordnet, um die auf der Decke angeordneten Ortsmarken zu erfassen.
  • Die nachfolgenden Beschreibungen beziehen sich auf ein Ortsmarkenerfassungsverfahren, bei welchem eine Steuereinheit der Roboterreinigungsvorrichtung die Ortsmarken von einem Bild erfasst, welches erhalten wird durch Erfassen der mit Ortsmarken versehenen Decke unter Verwendung der Kamera.
  • Zuerst erhält die Roboterreinigungsvorrichtung Objektmarken von dem erfassten Bild, um zu bestimmen, ob sie die Ortsmarken sind oder nicht.
  • Als nächstes wird bestimmt, ob die Formen der Objektmarken identisch sind mit jenen der Ortsmarken.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Formen identisch sind, wird dann auch bestimmt, ob ein Abstand zwischen den Objektmarken identisch ist mit demjenigen zwischen den beiden Ortsmarken.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Abstände identisch sind, werden die Objektmarken identifiziert als die Ortsmarken, welche die Roboterreinigungsvorrichtung zu erfassen beabsichtigt. Dementsprechend vergleicht die Steuereinheit der Roboterreinigungsvorrichtung die Koordinaten der aktuell erfassten Ortsmarken mit den Koordinaten von zuvor erfassten Ortsmarken, um den aktuellen Ort der Roboterreinigungsvorrichtung zu erfassen, und führt dementsprechend einen zur Roboterreinigungsvorrichtung übertragenen Arbeitsbefehl aus.
  • Jedoch ist es bei dem in 1 dargestellten herkömmlichen Ortsmarkenerfassungsverfahren der Roboterreinigungsvorrichtung, wie oben beschrieben, häufig der Fall, dass die Roboterreinigungsvorrichtung Strukturen 91a bis 91g irrtümlich als die Ortsmarken identifiziert, wenn die Strukturen 91a bis 91g ähnlich den Ortsmarken 90 sind, welche künstlich angeordnet sind auf einer Decke eines Arbeitsbereichs, wie dargestellt in 1. Wenn ein Fehler auftritt bei einem Erfassen der Ortsmarken 90, existiert ein Problem darin, dass der Erfassungsfehler einen Fehler bei der Reinigungsarbeit und folglich den Fahrtrichtungen, übertragen zur Roboterreinigungsvorrichtung, hervorruft.
  • Aus der DE 101 45 150 A1 ist eine Roboterreinigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 bekannt. Ferner zeigt diese Druckschrift ein Ortsmarkenerfassungsverfahren, verwendet durch eine Roboterreinigungsvorrichtung, welche eine nach oben schauende Kamera, die einen Bereich erfasst, auf welchen Ortsmarken angeordnet sind, eine Steuereinheit, welche einen aktuellen Ort erkennt auf der Grundlage eines durch die Kamera erfassten Bilds und der in einem Speicher gespeicherten Bezugsortsmarken, und eine Antriebseinheit, welche angetrieben wird in Übereinstimmung mit einem Signal der Steuereinheit, umfasst, wobei bei dem Ortsmarkenerfassungsverfahren die Steuereinheit die Ortsmarken von dem Bild erfasst.
  • Weiter ist aus der DE 689 05 290 T2 ein Ortsmarkenerfassungsverfahren bekannt, welches bei einem Roboter verwendet wird, welcher eine nach oben schauende Kamera, die einen Bereich erfasst, auf welchen Ortsmarken angeordnet sind, eine Steuereinheit, welche einen aktuellen Ort erkennt auf der Grundlage eines durch die Kamera erfassten Bilds und der in einem Speicher gespeicherten Bezugsortsmarken, und eine Antriebseinheit, welche angetrieben wird in Übereinstimmung mit einem Signal der Steuereinheit, umfasst, wobei bei dem Ortsmarkenerfassungsverfahren die Steuereinheit die Ortsmarken von dem Bild. erfasst.
  • Dementsprechend gab es eine Forderung nach einem Verfahren, bei welchem die Roboterreinigungsvorrichtung die Ortsmarken richtig erfasst, selbst wenn Strukturen in der Decke des Arbeitsbereichs mit Formen ähnlich denen auf der Decke angeordneten Ortsmarken existieren.
  • Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um das obige Problem des Standes der Technik zu lösen. Dementsprechend ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, bei welchem eine Roboterreinigungsvorrichtung Ortsmarken genau erfasst, selbst wenn Strukturen ähnlich den Ortsmarken auf einer Decke eines Arbeitsbereichs existieren.
  • Es ist ferner ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine das Verfahren zur Erfassung der Ortsmarken verwendende Roboterreinigungsvorrichtung zu schaffen.
  • Die Aufgaben der Erfindung werden durch ein Ortsmarkenerfassungsverfahren gemäß Anspruch 1 bzw. eine Roboterreinigungsvorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Der obige Aspekt der vorliegenden Erfindung wird erhalten durch Vorsehen eines Ortsmarkenerfassungsverfahrens, verwendet durch eine Roboterreinigungsvorrichtung, welcher eine Kamera, die einen Bereich erfasst, auf welchem Ortsmarken angeordnet sind, eine Steuereinheit, welche einen aktuellen Ort erkennt auf der Grundlage eines durch die Kamera erfassten Bilds und gespeicherter Bezugsortsmarken, und eine Antriebseinheit, welche angetrieben wird in Übereinstimmung mit einem Signal der Steuereinheit, umfasst. Bei dem Ortsmarkenerfassungsverfahren der Roboterreinigungsvorrichtung, bei welchem die Steuereinheit die Ortsmarken von dem Bild erfasst, umfasst das Verfahren die Schritte eines Erhaltens von dem Bild von Objektmarken, welche verglichen werden mit den Bezugsortsmarken, eines Bestimmens, ob Formen der Objektmarken identisch sind mit jenen der Bezugsortsmarken, eines Bestimmens, ob ein Abstand zwischen den Objektmarken identisch ist mit demjenigen zwischen den Bezugsortsmarken, wenn bestimmt wird, dass die Formen identisch sind, und eines Bestimmens, ob ein Umgebungsbild der Objektmarken identisch ist mit demjenigen der Bezugsortsmarken, wenn bestimmt wird, dass die Abstände identisch sind, und eines Identifizierens der Objektmarken als die Ortsmarken, wenn bestimmt wird, dass die Umgebungsbilder identisch sind.
  • Die Ortsmarken umfassen vorzugsweise zwei Marken, welche in Abstand zueinander angeordnet sind.
  • An diesem Punkt ist vorzugsweise eine der beiden Marken eine erste Marke, geformt als ein schwarzer Kreis, und die andere ist eine zweite Marke, geformt als ein schwarzer Kreis, mit dem selben Durchmesser wie derjenige der ersten Marke oder einem kleineren Durchmesser als derjenige der ersten Marke. Ferner ist es bevorzugt, dass eine der beiden Marken eine erste Marke, geformt als ein schwarzer Kreis, ist, und die andere eine zweite Marke, geformt in einer schwarzen Ringform mit einer weißen Mitte, ist.
  • Ferner sind bei dem Ortsmarkenerfassungsverfahren der erfindungsgemäßen Roboterreinigungsvorrichtung die Ortsmarken angeordnet auf einer Decke eines Arbeitsbereichs, und die Kamera ist angeordnet in einem Körper der Roboterreinigungsvorrichtung aufrecht bezüglich einer Fahrtrichtung der Roboterreinigungsvorrichtung, um die Decke des Arbeitsbereichs zu erfassen.
  • Es ist bevorzugt, dass die Ortsmarken zwei Marken umfassen, welche in Abstand zueinander angeordnet sind.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung wird erreicht durch Vorsehen einer Roboterreinigungsvorrichtung, welche eine Arbeit ausführt, während sie drahtlos kommuniziert mit einer externen Vorrichtung. Die Roboterreinigungsvorrichtung umfasst eine Antriebseinheit zum Antreiben einer Vielzahl von Rädern, eine obere Kamera zum Erfassen einer Decke eines Arbeitsbereichs, auf welcher Ortsmarken angeordnet sind, und eine Steuereinheit, welche die Ortsmarken von dem Bild erfasst, welches durch die Kamera erfasst wird, durch Referenz- bzw. Bezugsbildung von Formen, Abstand und Umgebungsbild von gespeicherten Bezugsortsmarken, um dadurch einen aktuellen Ort der Roboterreinigungsvorrichtung zu erkennen. Die Steuereinheit treibt die Antriebseinheit unter Verwendung von Informationen bezüglich des aktuellen Orts an, um einen Arbeitsbefehl auszuführen.
  • Gemäß dem Ortsmarkenerfassungsverfahren der Roboterreinigungsvorrichtung kann die Roboterreinigungsvorrichtung die Ortsmarken genau erfassen, selbst in dem Fall, dass eine ähnliche Struktur zu den Ortsmarken in der Decke des Arbeitsbereichs existiert.
  • Die obigen Aspekte und weiteren Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher hervor durch eine Betrachtung einer Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung; es zeigt:
  • 1 eine Draufsicht eines Bilds einer Decke, erfasst durch die nach oben schauende Kamera, welche in einer Roboterreinigungsvorrichtung montiert ist;
  • 2 ein Flussdiagramm eines Ortsmarkenerfassungsverfahrens einer Roboterreinigungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 3A bis 3C Ansichten von alternativen Beispielen der Ortsmarken, welche zu erfassen sind gemäß dem Ortsmarkenerfassungsverfahren der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine Draufsicht des Umgebungsbilds der Ortsmarken, verwendet in dem Ortsmarkenerfassungsverfahren der Roboterreinigungsvorrichtung, dargestellt in 2;
  • 5 eine perspektivische Ansicht des unbedeckten Körpers einer Roboterreinigungsvorrichtung; und
  • 6 ein Blockdiagramm der Elemente der in 5 dargestellten Roboterreinigungsvorrichtung.
  • Im weiteren wird das Ortsmarkenerfassungsverfahren für eine Roboterreinigungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
  • Eine Roboterreinigungsvorrichtung, welche ein Ortsmarkenerfassungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, umfasst eine nach oben schauende Kamera zum Erfassen eines Bilds eines Orts von Marken, angeordnet an einer festen Stelle in Entfernung zur Roboterreinigungsvorrichtung, um einen Satz (bzw. eine Aufzeichnung) des Bilds zu erzeugen, eine Steuereinheit zum Erfassen von Ortsmarken von dem Bild, erzeugt durch die nach oben schauende Kamera, und eine Antriebseinheit, welche angetrieben wird durch die Steuereinheit, um einen gegebenen Befehl auszuführen. Die Steuereinheit speichert Daten über Bezugsortsmarken, um die Ortsmarken zu erfassen. Die gespeicherten Daten über die Bezugsortsmarken umfassen Daten über die Formen von mehreren Ortsmarken und einen Abstand zwischen den Ortsmarken. Die Steuereinheit erfasst ferner einen vorbestimmten Bereich der Stelle, auf welcher Ortsmarken angeordnet sind, unter Verwendung der nach oben schauenden Kamera, um darin das Umgebungsbild der Ortsmarken zu speichern. Die Ortsmarken dienen als ein Bezug (Referenz) und werden verwendet, um der Roboterreinigungsvorrichtung zu ermöglichen, ihren aktuellen Ort von dem Bild, welches erfasst wird durch die nach oben schauende Kamera, zu erkennen. Die Ortsmarken sind derart geformt, dass Änderungen in einer Bewegungsdistanz und einer Bewegungsrichtung der Ortsmarken berechnet werden können. Als Beispiele der Ortsmarken sind zwei Marken angeordnet auf einer Decke eines Arbeitsbereich entfernt voneinander und getrennt um einen vorbestimmten Abstand. Wie dargestellt in 3A bis 3C sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Ortsmarken schematisch dargestellt. Ein Ausführungsbeispiel (3A) zeigt eine erste Marke 90a und eine zweite Marke 90b, wobei beide Marken geformt sind wie schwarze Kreise und dieselben Durchmesser aufweisen. Ein weiteres Ausführungsbeispiel (3B) zeigt eine erste Marke 90a', geformt als ein schwarzer Kreis, und eine zweite Marke 90b', geformt als ein schwarzer Kreis, wie die erste Marke 90a', jedoch mit einem kleineren Durchmesser als derjenige der ersten Marke 90a'. Ein weiteres Ausführungsbeispiel (3C) zeigt eine erste Marke 90a'' in der Form eines Kreises und eine zweite Marke 90b'', geformt wie ein schwarzer Ring. Wenn die Ortsmarken 90 auf der Decke des Arbeitsbereichs angeordnet sind, muss die Kamera im Körper der Roboterreinigungsvorrichtung angeordnet sein und sollte nach oben bezüglich einer Roboterfahrtrichtung schauen, um in der Lage zu sein, Bilder der Decke zu erfassen.
  • Ein Verfahren, bei welchem die oben beschriebene Roboterreinigungsvorrichtung die Ortsmarken von dem Bild, erzeugt durch die Kamera, erfasst, wird genauer beschrieben unter Bezugnahme auf die in 2 dargestellten Schritte.
  • Zuerst erfasst die Roboterreinigungsvorrichtung das Bild mittels der nach oben schauenden Kamera und speichert die erfassten Informationen betreffend die Objektmarken, welche zu vergleichen sind mit den gespeicherten Bezugsortsmarken, wie dargestellt in 2 (S10). Die Objektmarken haben Bilder, welche diese unterscheiden von dem Bild der Decke, einschließlich des Bilds der Ortsmarken 90 und der Bilder von Strukturen 91a bis 91g ähnlich den Ortsmarken 90.
  • Als nächstes wird bestimmt, ob die Formen der Objektmarken ähnlich denjenigen der gespeicherten Bezugsortsmarken sind (S20). Das heißt, wenn die Ortsmarken 90 dieselbe Form wie dargestellt in 3C haben, wird bestimmt, ob die erste Marke 90a'' ein schwarzer Kreis ist, und anschließend wird bestimmt, ob die zweite Marke 90b'' ein ringförmiger schwarzer Kreis ist.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Formen der Objektmarken identisch sind mit jenen der Bezugsortsmarken, wird anschließend bestimmt, ob der Abstand zwischen den Objektmarken identisch ist mit dem Abstand L zwischen den ersten und dem zweiten Marken 90a'' und 90b'' (3C) der Bezugsortsmarken (S30). Die bevorzugte Weise eines Bestimmens des Abstands L besteht in einem Messen der Länge zwischen den jeweiligen Mittenpunkten der ersten und der zweiten Marke 90a'' und 90b''.
  • Als nächstes wird, wenn bestimmt wird, dass der Abstand zwischen den Objektmarken identisch ist mit dem Abstand zwischen den Bezugsortsmarken, bestimmt, ob das Umgebungsbild der Objektmarke identisch ist mit dem Umgebungsbild der Bezugsortsmarken (S40). Das Umgebungsbild der Objektmarken zeigt ein Bild B eines vorbestimmten Bereichs, welcher die Objektmarken 90', wie dargestellt in 4, umgibt. Ferner zeigt das Umgebungsbild der Ortsmarken ein Bild A eines vorbestimmten Bereichs an, welcher die Ortsmarken 90, wie dargestellt in 4, umgibt. An diesem Punkt ist der Bereich des Umgebungsbilds B der Objektmarken 90' identisch mit demjenigen des Umgebungsbilds A der Ortsmarken 90. Ferner wurde das Umgebungsbild A der Ortsmarken gespeichert in der Steuereinheit nach einem Fotografieren durch die Kamera. Selbst wenn bestimmt wird, dass die Formen und der Abstand der Objektmarken identisch sind mit jenen der Bezugsortsmarken, können, wenn das Umgebungsbild B der Objektmarken 90' nicht identisch ist mit dem Umgebungsbild A der Ortsmarken, die Objektmarken 90' nicht identifiziert werden mit den Ortsmarken. Dementsprechend tritt kein Fehler auf, bei welchem die Steuereinheit irrtümlich andere Strukturen der Decke, welche verschieden sind von den Ortsmarken, als die Ortsmarken identifiziert. Ferner kann als das Verfahren zum Vergleichen des Umgebungsbilds B der Objektmarken mit dem Umgebungsbild A der Ortsmarken ein beliebiges der weitläufig bekannten Bildvergleichsverfahren verwendet werden.
  • Wenn das Umgebungsbild B der Objektmarken identisch ist mit dem Umgebungsbild A der Ortsmarken, identifiziert die Steuereinheit die Objektmarken mit den Ortsmarken und erhält ihre Koordinaten (S50). Als nächstes vergleicht die Steuereinheit die neu erhaltenen Koordinaten mit den zuvor erfassten Koordinaten der Ortsmarken, wodurch der aktuelle Ort der Roboterreinigungsvorrichtung erkannt wird.
  • Gemäß dem Ortsmarkenerfassungsverfahren der Roboterreinigungsvorrichtung wie oben beschrieben wird ein Fehler, bei welchem die Roboterreinigungsvorrichtung irrtümlich die Strukturen der Decke als die Ortsmarken identifiziert, wesentlich beseitigt.
  • 5 und 6 sind eine perspektivische Ansicht bzw. ein Blockdiagramm einer Roboterreinigungsvorrichtung mit abgenommener Abdeckung, wobei die Roboterreinigungsvorrichtung das Ortsmarkenerfassungsverfahren gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet.
  • In 5 und 6 umfasst eine Roboterreinigungsvorrichtung 10 einen Körper 11, eine Saugeinheit 16, eine Antriebseinheit 20, eine nach oben schauende Kamera 30, eine Vorderkamera 32, eine Steuereinheit 40, eine Sende/Empfangs-Einheit 43, eine Fühleinheit 12 und eine aufladbare Batterie 50.
  • Die Saugeinheit 16 ist angeordnet in dem Körper 11 gegenüber einer Fläche, welche gereinigt wird, um Staub von der Fläche durch Luftansaugung zu sammeln. Die Saugeinheit 16 kann ausgeführt sein durch Vorsehen eines von verschiedenen bekannten Verfahren. Beispielhaft kann die Saugeinheit 16 einen (nicht dargestellten) Saugmotor und eine Staubsammelkammer zum Sammeln des eingezogenen Staubs durch einen Saugkanal oder ein Saugrohr gegenüber der Fläche, welche gereinigt wird, durch Betreiben des Saugmotors umfassen.
  • Die Antriebseinheit 20 umfasst zwei Vorderräder 21a, 21b, angeordnet auf beiden Vorderseiten, zwei Hinterräder 22a, 22b, angeordnet auf beiden Hinterseiten, Motoren 23, 24 zum jeweiligen Drehen der beiden Hinterräder 22a, 22b und Steuerriemen 25 zum Übertragen von Antriebskräften der Hinterräder 22a, 22b auf die Vorderräder 21a, 21b. Die Antriebseinheit 20 vollführt einen unabhängigen Drehantrieb der jeweiligen Motoren 23, 24 in einer Normalrichtung oder einer Gegenrichtung in Übereinstimmung mit einem von der Steuereinheit 40 empfangenen Steuersignal. Eine Fahrtrichtung wird bestimmt durch Steuern der jeweiligen Drehzahlen (RPMs) der Motoren 23, 24, welche entweder gleichzeitig drehen oder in entgegengesetzten Richtungen drehen, abhängig von der gewünschten Fahrtrichtung der Roboterreinigungsvorrichtung 10.
  • Die Vorderkamera 32 ist angeordnet im Körper 11 und wird verwendet zum Erfassen eines nach oben schauenden Bilds und Ausgeben des Bilds zur Steuereinheit 40.
  • Die nach oben schauende Kamera 30 ist angeordnet im Körper 11 zum Erfassen der Ortsmarken 90 (4), angeordnet auf einer Decke eines Bereichs, welcher zu reinigen ist, und Ausgeben des Bilds zur Steuereinheit 40. Die vordere und die nach oben schauende Kamera 32, 30 verwendet generell eine CCD-Kamera.
  • Die Fühleinheit 12 umfasst einen oder mehr Hindernissensoren 14, angeordnet um einen Außenumfang des Körpers 11 in vorbestimmten Abständen, zum Übertragen eines Signals nach außen und Empfangen eines reflektierten Signals und einen Distanzsensor 13 zum Erfassen der Fahrtdistanz.
  • Die Hindernissensoren 14 umfassen Infrarotstrahl-Emissionselemente 14a zum Ausstrahlen von Infrarotstrahlen und Lichtempfangselemente 14b zum Empfangen des reflektierten Lichts. Eine Vielzahl der Infrarotstrahl-Emissionselemente 14a und der Lichtempfangselemente 14b sind parallel angeordnet als vertikal verlaufende Linien längs des Außenumfangs des Körpers 11. Alternativ können die Hindernissensoren 11 einen Ultraschallwellensensor zum Aussenden einer Ultraschallwelle und Empfangen einer reflektierten Ultraschallwelle verwenden. Die Hindernissensoren 14 werden verwendet zum Messen des Abstands zu einem Hindernis bzw. zu einer Wand.
  • Der Distanzsensor 13 kann einen Drehrichtungssensor zum Erfassen von Drehzahlen (RPMs) der Räder 21a, 21b, 22a, 22b umfassen. Beispielsweise verwendet der Drehrichtungssensor einen Codierer zum Erfassen von Drehzahlen (RPMs) der Motoren 23, 24.
  • Die Sende/Empfangs-Einheit 43 sendet Datensignale über eine Antenne 42 aus und überträgt ein Signal zur Steuereinheit 40, welches über die Antenne 42 empfangen wird.
  • Die aufladbare Batterie 50 ist angeordnet im Körper 11 zum Versorgen der Motoren 23, 24 und der Steuereinheit 40 mit Leistung, welche benötigt wird zum Antreiben der Roboterreinigungsvorrichtung 10 und für andere Vorgänge.
  • Die Steuereinheit 40 verarbeitet das durch die Sende/Empfangs-Einheit 43 empfangene Signal und steuert die jeweiligen Komponenten. Wenn eine Tasteneingabevorrichtung mit einer Vielzahl von Tasten zum Betätigen von Funktionen der Komponenten, vorgesehen im Körper 11, enthalten ist, verarbeitet die Steuereinheit 40 Tastensignale, eingegeben von der Tasteneingabevorrichtung.
  • Von dem durch die nach oben schauende Kamera 30 erfassten Bild erfasst die Steuereinheit 40 die Ortsmarken 90 (4), angeordnet auf der Decke des Bereichs, welcher zu reinigen ist, wobei die Marken 90 verwendet werden als ein Bezug, um den aktuellen Ort der Roboterreinigungsvorrichtung zu erkennen, und berechnet anschließend ihre Koordinaten. Anschließend berechnet die Steuereinheit 40 Änderungen in einer Bewegungsrichtung und in Bewegungsdistanzen der Ortsmarken 90 auf der Grundlage des durch die nach oben schauende Kamera 30 erfassten Bilds, um dadurch den aktuellen Ort der Roboterreinigungsvorrichtung 10 zu berechnen. Ferner steuert die Steuereinheit 40 die jeweiligen Komponenten, wie etwa die Antriebseinheit 20, gemäß Informationen des berechneten aktuellen Orts, um einen Arbeitsbefehl auszuführen.
  • Basisbildinformationen bezüglich der Bezugsortsmarken sind gespeichert in einer Datenspeichervorrichtung 41 (6) der Steuereinheit 40, um zu ermöglichen, dass die Steuereinheit 40 die Ortsmarken 90 erfasst aus dem durch die nach oben schauende Kamera 30 fotografierten Bild.
  • Nachfolgend wird ein Betriebsverfahren beschrieben, durch welches die Steuereinheit den aktuellen Ort der Roboterreinigungsvorrichtung 10 erkennt. Zuerst steuert die Steuereinheit 40 die nach oben schauende Kamera 30 zum Erfassen eines Bilds der Decke über einem zu reinigenden Bereich, wodurch ein oberes Bild erzeugt wird. Danach führt die Steuereinheit 40 eine Bezugsbildung der Informationen bezüglich der in der Datenspeichervorrichtung 41 gespeicherten Bezugsortsmarken durch, um dadurch die Ortsmarken 90 auf der Grundlage des nach oben schauenden Bilds zu erfassen.
  • Ein Verfahren, durch welches die Steuereinheit 40 die Ortsmarken 90 von dem nach oben schauenden Bild erfasst, wird genauer beschrieben. Zuerst erhält die Steuereinheit 40 von dem nach oben schauenden Bild die Objektmarken, welche zu vergleichen sind mit den Bezugsortsmarken. Anschließend bestimmt die Steuereinheit 40, ob die Formen der Objektmarken identisch sind mit jenen der Bezugsortsmarken. Wenn bestimmt wird, dass die Formen identisch sind, bestimmt die Steuereinheit 40, ob der Abstand zwischen den Objektmarken identisch ist mit jenem zwischen den Bezugsortsmarken. Wenn bestimmt wird, dass die Abstände identisch sind, bestimmt die Steuereinheit 40, ob das Umgebungsbild B der Objektmarken identisch ist mit dem Umgebungsbild A der Bezugsortsmarken. Wenn bestimmt wird, dass das Umgebungsbild B identisch ist mit dem Umgebungsbild A, identifiziert die Steuereinheit 40 die Objektmarken als die Ortsmarken 90. Wenn die Steuereinheit 40 die Ortsmarken 90 von dem nach oben schauenden Bild erfasst, tritt aufgrund der Tatsache, dass sie den Vergleich des Umgebungsbilds A der Ortsmarken 90 berücksichtigt, kein Fehler auf, bei welchem die Steuereinheit 40 irrtümlich eine ähnliche Struktur der Decke innerhalb des oberen Bilds als die Ortsmarken 90 identifiziert.
  • Nach Erfassen der Ortsmarken 90 von dem nach oben schauenden Bild durch das oben beschriebene Verfahren berechnet die Steuereinheit 40 die Koordinaten und eine Richtungsorientierung der erfassten Ortsmarken 90. Danach ermöglicht die Steuereinheit 40 ein Bewegen der Roboterreinigungsvorrichtung 10 durch Betreiben der Antriebseinheit 20 und erfasst dann die Decke unter Verwendung der Kamera zum Erzeugen eines neuen nach oben schauenden Bilds. Von dem neuen nach oben schauenden Bild erfasst die Steuereinheit 40 die Ortsmarken 90 und berechnet Koordinaten und Richtung davon. Als nächstes erkennt die Steuereinheit 40 durch Berechnen von Änderungen in den Koordinaten und in der Richtungsorientierung der Ortsmarken 90 den aktuellen Ort der Roboterreinigungsvorrichtung 10. Mit der Erkennung des aktuellen Orts führt die Roboterreinigungsvorrichtung 10 einen Arbeitsbefehl innerhalb des Bereichs, welcher zu reinigen ist, aus.
  • Gemäß dem Ortsmarkenerfassungsverfahren der Roboterreinigungsvorrichtung wie oben beschrieben kann die Roboterreinigungsvorrichtung die Ortsmarken genau erfassen von dem durch die nach oben schauende Kamera erfassten Bild, selbst in dem Fall, dass eine ähnliche Struktur zu den Ortsmarken in der Decke des Arbeitsbereichs vorhanden ist. Dementsprechend tritt während eines Betriebs und einer Fahrt der Roboterreinigungsvorrichtung kein Fehler auf.
  • Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung ein Ortsmarkenerfassungsverfahren einer Roboterreinigungsvorrichtung 10, welches in der Lage ist, Ortsmarken von einem durch eine nach oben schauende Kamera 30 erfassten Bild genau zu erfassen. Das Ortsmarkenerfassungsverfahren umfasst die Schritte eines Erhaltens von Objektmarken aus dem Bild, welche zu vergleichen sind mit den Bezugsortsmarken, eines Bestimmens, ob Formen der Objektmarken identisch sind jenen der Bezugsortsmarken, eines Bestimmens, ob ein Abstand, welcher die Objektmarken trennt, identisch ist mit jenem zwischen Bezugsortsmarken, wenn bestimmt wird, dass die Formen identisch sind, eines Bestimmens, ob ein Umgebungsbild der Objektmarken identisch ist mit jenem der Bezugsortsmarken, wenn bestimmt wird, dass die Abstände identisch sind, und eines Identifizierens der Objektmarken als die Ortsmarken, wenn bestimmt wird, dass die Umgebungsbilder identisch sind. Eine Roboterreinigungsvorrichtung 10, welche in der Lage ist, drahtlos zu kommunizieren mit einer externen Vorrichtung, umfasst eine Antriebseinheit 20, eine nach oben schauende Kamera 30 zum Erfassen eines Bilds einer Decke über einem zu reinigenden Bereich, auf welchem Ortsmarken angeordnet sind, und eine Steuereinheit 40 zum Erfassen der Ortsmarken von dem durch die nach oben schauende Kamera 30 erfassten Bild, wobei die Steuereinheit 40 die Antriebseinheit 20 unter Verwendung von Informationen des aktuellen Orts zum Ausführen eines Arbeitsbefehls anweist.

Claims (10)

  1. Ortsmarkenerfassungsverfahren, verwendet durch eine Roboterreinigungsvorrichtung (10), welcher eine nach oben schauende Kamera (30), die einen Bereich erfasst, auf welchen Ortsmarken angeordnet sind, eine Steuereinheit (40), welche einen aktuellen Ort erkennt auf der Grundlage eines durch die Kamera (30) erfassten Bilds und der in einem Speicher gespeicherten Bezugsortsmarken, und eine Antriebseinheit (20), welche angetrieben wird in Übereinstimmung mit einem Signal der Steuereinheit (40), umfasst, wobei bei dem Ortsmarkenerfassungsverfahren die Steuereinheit (40) die Ortsmarken (90) von dem Bild erfasst, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Erhalten von mindestens zwei getrennten Objektmarken (90') aus dem Bild, welche zu vergleichen sind mit den gespeicherten Bezugsortsmarken; Bestimmen, ob die Formen der zuvor erhaltenen Objektmarken (90') identisch sind mit jenen der gespeicherten Bezugsortsmarken; Bestimmen, ob der Abstand zwischen diesen Objektmarken (90') identisch ist mit dem Abstand zwischen den gespeicherten Bezugsortsmarken, wenn zuvor bestimmt wurde, dass deren Formen identisch sind; Bestimmen mittels Bildvergleich, ob ein Umgebungsbild der Objektmarken (90') identisch ist mit jenem der gespeicherten Bezugsortsmarken, wenn zuvor bestimmt wurde, dass der Abstand zwischen den Objektmarken (90') mit den gespeicherten Bezugsortsmarken identisch ist; und Identifizieren der Objektmarken (90') als die Ortsmarken (90), wenn zuvor bestimmt wurde, dass das Umgebungsbild der Objektmarken (90') mit dem Umgebungsbild der gespeicherten Bezugsortsmarken identisch ist.
  2. Ortsmarkenerfassungsverfahren der Roboterreinigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Ortsmarken (90) zwei Marken umfassen, welche getrennt voneinander angeordnet sind.
  3. Ortsmarkenerfassungsverfahren der Roboterreinigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei eine der beiden Marken eine erste Marke (90a, 90a', 90a''), geformt als ein schwarzer Kreis, und die andere eine zweite Marke (90b, 90b', 90b''), geformt als ein schwarzer Kreis mit dem selben Durchmesser wie derjenige der ersten Marke oder einem kleineren Durchmesser als derjenige der ersten Marke, ist.
  4. Ortsmarkenerfassungsverfahren der Roboterreinigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei eine der beiden Marken eine erste Marke (90a, 90a', 90a''), geformt in einem schwarzen Kreis, und die andere eine zweite Marke (90b, 90b', 90b''), geformt in einer schwarzen Ringform, ist.
  5. Ortsmarkenerfassungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Ortsmarken angeordnet sind auf einer Decke eines zu reinigenden Bereichs.
  6. Ortsmarkenerfassungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die Kamera (30) angeordnet ist in einem Körper der Roboterreinigungsvorrichtung (10), nach oben schauend bezüglich der Fahrtrichtung der Roboterreinigungsvorrichtung (10), um die Decke des zu reinigenden Bereichs zu erfassen.
  7. Roboterreinigungsvorrichtung (10), welche einen Vorgang ausführt, während sie drahtlos mit einer externen Vorrichtung kommuniziert, wobei die Roboterreinigungsvorrichtung (10) umfasst: eine Antriebseinheit (20) zum Antreiben einer Vielzahl von Rädern; und eine nach oben schauende Kamera (30) zum Erfassen einer Decke über einem zu reinigenden Bereich, auf welchem Ortsmarken angeordnet sind; gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (40) zum Erfassen der Ortsmarken von dem durch die nach oben schauende Kamera (30) erfassten Bild durch Bezugsbildung von Formen, Abstand und Umgebungsbild von den gespeicherten Bezugsortsmarken, um dadurch den aktuellen Ort der Roboterreinigungsvorrichtung (10) zu erkennen, wobei die Steuereinheit (40) ausgelegt ist, die folgenden Schritte auszuführen: Erhalten von mindestens zwei getrennten Objektmarken (90') aus dem Bild, welche zu vergleichen sind mit den gespeicherten Bezugsortsmarken; Bestimmen, ob die Formen der zuvor erhaltenen Objektmarken (90') identisch sind mit jenen der gespeicherten Bezugsortsmarken; Bestimmen, ob der Abstand zwischen diesen Objektmarken (90') identisch ist mit dem Abstand zwischen den gespeicherten Bezugsortsmarken, wenn zuvor bestimmt wurde, dass deren Formen identisch sind; Bestimmen mittels Bildvergleich, ob ein Umgebungsbild der Objektmarken (90') identisch ist mit jenem der gespeicherten Bezugsortsmarken, wenn zuvor bestimmt wurde, dass der Abstand zwischen den Objektmarken (90') mit den gespeicherten Bezugsortsmarken identisch ist; und Identifizieren der Objektmarken (90') als die Ortsmarken (90), wenn zuvor bestimmt wurde, dass das Umgebungsbild der Objektmarken (90') mit dem Umgebungsbild der gespeicherten Bezugsortsmarken identisch ist; und wobei die Steuereinheit (40) die Antriebseinheit (20) unter Verwendung von Informationen des aktuellen Orts anweist, um einen Arbeitsbefehl auszuführen.
  8. Roboterreinigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 7, wobei die Ortsmarken (90) zwei Marken umfassen, welche getrennt voneinander angeordnet sind.
  9. Roboterreinigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei eine der beiden Marken eine erste Marke (90a, 90a', 90a''), geformt als ein schwarzer Kreis, und die andere eine zweite Marke (90b, 90b', 90b''), geformt als ein schwarzer Kreis mit dem selben Durchmesser wie derjenige der ersten Marke oder einem kleineren Durchmesser als derjenige der ersten Marke, ist.
  10. Roboterreinigungsvorrichtung (10) nach Anspruch 8, wobei eine der beiden Marke eine erste Marke (90a, 90a', 90a''), geformt als ein schwarzer Kreis, und die andere eine zweite Marke (90b, 90b', 90b''), geformt als eine schwarze Ringform, ist.
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