DE19916427B4 - Haushaltsroboter zum automatischen Staubsaugen von Bodenflächen - Google Patents

Haushaltsroboter zum automatischen Staubsaugen von Bodenflächen Download PDF

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Abstract

Verfahren zum selbsttätigen Steuern eines selbstfahrenden Gerätes (1), insbesondere eines Staubsaugers, mit Abstands- bzw. Kontaktsensoren, bei dem der durch die Reichweite der Sensoren definierte Nahbereich um das Gerät (1) durch die Sensoren (13, 14) auf Hindernisse abgetastet wird, wobei an den Grenzen Abtastbereiches mögliche neue Positionen für das Gerät (1) ermittelt und gespeichert werden, wobei anschließend nach Auswahl einer der im aktuellen oder früheren Schritt gespeicherten Position diese angefahren wird und danach ein weiterer Abtastschritt und das Anfahren der ermittelten Position ausgeführt wird, bis die gesamte Fläche überstrichen wurde oder keine Position mehr zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass das selbstfahrende Gerät (1) einen beweglichen Arm hat, an dem die Abstands- bzw. Kontaktsensoren (13, 14) angebracht sind und dass für jede mögliche neue Position Bewertungsparameter bestimmt und zugeordnet werden und dass diejenige Position mit der besten Bewertung für den nächsten Schritt ausgewählt und angefahren wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines autonomen Gerätes und eines Staubsaugers, wobei der Nahbereich des Gerätes mit Hilfe von Sensoren abgetastet wird und an den Grenzen des Abtastbereiches neue Positionen ermittelt und angefahren werden, um sukzessive die gesamte Fläche abzutasten.
  • 1 Einleitung und Überblick
  • 1.1 Stand der Technik
  • Die heutigen kommerziellen Haushaltsstaubsauger ähneln in Funktionsweise und Handhabung prinzipiell ihren Vorläufern von Anfang des Jahrhunderts, wenn auch in den Bereichen Saugleistungsoptimierung, Lärmerzeugung sowie Luftfilterung kontinuierliche Verbesserungen im Verlauf der Jahrzehnte erzielt werden konnten. Die verschiedenen auf dem Markt befindlichen Modelle unterscheiden sich dabei neben ihrem Design im wesentlichen in der Motorstärke, die teilweise elektronisch geregelt werden kann, der Geräuschdämmung sowie ihrer Filtergüte.
  • Der klassische Bodenstaubsauger besteht aus einem auf Rollen gelagerten Motorblock, an den über einen Schlauch verschiedene Düsenformen angeschlossen werden können. Für das Saugen von Fußböden wird hierfür i.A. eine an einem Teleskopstiel befestigte starre Düsenform, die das Saugen eines etwa 20 cm breiten Streifen ermöglicht, verwendet. Alternativ kann der Motorblock auch in den Teleskopstiel integriert sein. Für glatte Böden ist bei den meisten Modellen eine kurze Bürste integriert, die über einen Tret- bzw. Handschalter aus der Düse herausgeschoben werden kann. Zusätzlich kann bei einigen Modellen eine Düse mit horizontal rotierender Bürste verwendet werden, um die Reinigungswirkung zu erhöhen (Klopfsaugen). Der Antrieb dieser Bürste erfolgt entweder elektrisch oder indirekt über den Luftstrom.
  • Zur Erhöhung der Reinigungswirkung wird eine Anordnung von mehreren Tellerbürsten für die Anwendung an Kehrmaschinen in der deutschen Patentschrift 1057154 angeben. Die Offenlegung DE 2 252 493 A beschreibt ein Mundstück für einen Staubsauger mit einer horizontal rotierenden Turbo-Bürstenscheibe. Der automatische Staubsauger in DE 43 07 125 A1 weist zwei fest installierte Tellerbürsten an seinen vorderen beiden Ecken analog zu einer Kehrmaschine auf, die Schmutz im unmittelbaren Seitenbereich unter den Sauger und die dort starr installierte Saugdüse befördern.
  • In US 5 720 077 ist ein Fahrroboter mit einem beweglichen Arm beschrieben, der seitlich verschoben werden kann und an dem Kontaktsensoren befestigt sind.
  • Die Offenlegungsschrift JP 4328607 A beschreibt eine Tellerbürste für einen Reinigungsroboter, die am Ende eines ausfahr- und schwenkbaren Teleskoparms befestigt ist.
  • In der deutschen Offenlegungsschrift 2 101 659 wird ein Staubsauger mit einem teleskopartig ausfahrbaren Arm, der einen kreisrunden Querschnitt aufweist, beschrieben, an dessen Ende die Saugdüse befestigt ist. Der Sauger ist nicht mobil, sondern kann sich lediglich über ein quer angebrachtes Steuerrad in einem gewissen Winkelbereich drehen. Sensoren sind nicht vorhanden, lediglich die Seiten der Saugdüse sind über einen Federmechanismus drehbar gelagert, um Hindernissen ausweichen zu können.
  • In der britischen Patenschrift GB 2 038 615 ist ein selbstfahrender Sauger mit kreisrunder Grundfläche auf drei Rädern, von denen zwei angetrieben sind, dargestellt, bei dem die starre Saugdüse unterhalb der Saugergrundfläche angebracht ist. Ein Steuerverfahren sowie Sensoren werden allerdings nicht angegeben.
  • Das US-Patent 5,095,577 beschreibt einen selbstfahrenden Staubsauger, bei dem die Saugdüse am Ende eines auf einer Trommel aufgerollten Saugschlauches befestigt ist und mit diesem ausgefahren werden kann. Durch mechanische Sensoren und Steuerelemente ist dieses Gerät in der Lage, einem Wandverlauf zu folgen und hierbei die Saugdüse ein- und auszufahren.
  • Derselbe Mechanismus, jedoch zum Ausfahren einer oder zweier Saugdüsen quer zu Fahrtrichtung, wird im US-Patent 5,199,996 dargestellt, wobei allerdings der Staubsauger nur auf parallelen und hierzu senkrechten Bahnen bewegt wird.
  • Einen weiteres Steuerverfahren für einen automatischen Staubsauger zeigt die Patentschrift DE 43 40 771 A1 . bei dem der Sauger entlang der inneren Kontur einer zu reinigenden Fläche geführt wird und hierbei die Konturen der zu reinigende Fläche erfaßt. Dann vergleicht ein Mikroprozessor den Zuschnitt des Raumes mit zuvor gespeicherten Konturen, um das entsprechende Reinigungsprogramm auszuwählen. Für die Orientierung wird neben optischen und Ultraschall-Sensoren auf der Oberseite des Saugers ein Magnetfeldsensor verwendet, um die Laufrichtung zu bestimmen.
  • In EP 01 42 594 B1 sowie DE 43 07 125 A1 wird ein ähnliches Steuerverfahren beschrieben, allerdings mit der zusätzlichen Funktion, daß der Sauger selbständig nach einen Umlauf zur Bestimmung der Konturen der zu reinigenden Fläche parallele Reinigungsbahnen plant und ausführt, ohne daß zuvor ein Reinigungsprogramm für einen bestimmten Raum gespeichert werden müßte.
  • Die Offenlegungsschrift DE 196 14 916 A1 beschreibt einen automatisch arbeitenden Fahrroboter, dessen Orientierung im wesentlichen auf der stereoskopischen Auswertung der Bilddaten von zwei Videokameras beruht. Ein konkretes Steuerverfahren wird allerdings nicht angegeben.
  • In der gattungsbildenden DE 690 13 531 T2 wird ein Steuerungsverfahren für einen Saugroboter beschrieben, bei dem jeweils der Nahbereich um den Saugroboter gereinigt wird und der Saugroboter anschließend durch Vor- und Zurückbewegung und anschließender Drehung um einen bestimmten Drehwinkel solange an einen neuen Ort bewegt wird, bis eine vorgegebene Fläche überstrichen ist. Zur Festlegung der jeweils nächsten Position wird ein systematischer, rekursiver Algorithmus verwendet, dadurch gekennzeichnet, dass in einer vorgegebenen Reihenfolge die möglichen Fortsetzungen ausschließlich der aktuellen Saugerposition als Startpunkt des jeweils nächsten Nahbereiches ausgewählt werden, wobei jede gefundene Fortsetzung automatisch zum Ursprung einer neuen Aneinanderreihung von weiteren Saugpositionen wird. Ob die jeweils in Drehrichtung direkt folgende Position ausgewählt wird, hängt hierbei lediglich davon ab, dass beim Vorrücken des Saugers kein Hindernis angezeigt wurde.
  • Zusätzlich zu den bisher angeführten deterministischen Steuerverfahren ist auf der DOMOTECHNICA 99 ein selbständig arbeitende Staubsauger vorgestellt worden, der im wesentlichen stochastisch gesteuert wird. Hierbei fährt der Sauger solange in eine bestimmte Richtung, bis ein Hindernis, das durch Sensoren detektiert wird, seinen Weg blockiert. Der Sauger dreht sich dann von dem Hindernis weg und setzt seinen Weg in eine beliebige andere Richtung fort, bis wiederum ein Hindernis eine Kursänderung erzwingt, und so weiter.
  • 1.2 Problemstellung
  • Trotz der über die Jahrzehnte erzielten Optimierung in einzelnen Bereichen bleibt Staubsaugen mit den heute zur Verfügung stehenden manuellen Vorrichtungen eine zeitaufwendige und anstrengende Hausarbeit, da häufiges Bücken, u.U. das Verrücken von Möbeln sowie teilweise kräftiges Reiben der Saugdüse erforderlich sind. Hinzu kommt, daß aufgrund der unflexiblen Bodensaugdüsen Beschädigungen an empfindlichen Möbeln auftreten können und daß beim Übergang von glatten zu mit Teppich belegten Flächen jedesmal manuell die Saugdüse umgeschaltet werden muß, um optimale Saugwirkung zu erzielen. Falls Engstellen zu saugen sind, muß sogar umständlich die Saugdüse ausgewechselt werden.
  • Die bekannten Steuerverfahren für selbständig arbeitende Staubsauger weisen folgende Nachteile auf:
    • – Steuerverfahren, die eine manuelle Vorgabe der Wegführung erfordern, sind zu aufwendig und sehr unflexibel, da sich gerade im Haushalt durch das Verrücken von Möbeln die zu saugende Bodenfläche ständig ändert.
    • – Steuerverfahren, die vor Beginn des eigentlichen Saugvorganges selbständig die Außenkonturen der zu saugenden Fläche ermitteln und mit dieser Information ihre Reinigungsbahnen festlegen, sind überfordert, falls viele Hindernisse, wie z.B. Möbel, zu ständigen Ausweichmanövern zwingen. Außerdem dauert es aufgrund der Randabtastung relativ lange, bis der eigentliche Saugvorgang beginnt und das Verfahren funktioniert nur in abgeschlossenen Raumbereichen. Darüberhinaus ist es nicht möglich, einen bestimmten Startpunkt für den Sauger vorzugeben, von dem aus der Reinigungsvorgang beginnen soll.
    • – Rein stochastische Steuerverfahren arbeiten ebenfalls unbefriedigend, da bestimmte Flächen sehr häufig überstrichen werden, während andere Bereiche selten oder gar nicht gereinigt werden, wodurch eine ungleichmäßige Reinigung erzielt wird. Der Saugvorgang dauert darüber hinaus sehr lange und es existiert kein Abbruchkriterium.
    • – Beim in DE 690 13 531 T2 vorgestellten rekursiven Steuerverfahren muss der Sauger durch ständiges Vor- und Zurücksetzen sehr weite Wege zurücklegen, was zu langen Saugzeiten und ungleichmäßiger Flächenabdeckung führt. Ein Startpunkt kann zwar vorgegeben werden allerdings bewegt sich der Sauger von diesem Punkt aus in eine bestimmte Richtung weg, ohne die direkte Umgebung vorher vollständig zu reinigen.
  • Die mit obigen Verfahren gesteuerten selbstfahrenden Staubsauger sind aus folgenden Gründen nicht als Ersatz manueller Haushaltsstaubsauger geeignet:
    • – Leistungsstarke Staubsauger weisen eine sperrige Bauform auf und sind deshalb in engen Räumen nicht einsatzfähig, auch weil Beschädigungen an empfindlichen Gegenständen nicht ausgeschlossen werden können. Außerdem werden neben aufwendigen Antrieben zahlreiche und komplizierte Sensoren eingesetzt, wodurch die Geräte anfällig sind und hohe Kosten entstehen.
    • – Zur Verbesserung der Erreichbarkeit wurden in jüngster Zeit flache Geräte mit kreisförmiger Grundfläche entwickelt. Hierdurch wird allerdings die mögliche Akkugröße und damit die Reichweite und die Saugleistung begrenzt, und dennoch können viele Bereiche in Ecken und Nischen sowie an Möbelkanten nicht gereinigt werden, da sie für den Sauger nicht zugänglich sind.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein flexibles Steuerverfahren zur Verfügung zu stellen, das einerseits in der Lage ist, sich selbsttätig an beliebige Bodenflächen mit beliebigen Hindernissen anzupassen, und andererseits unnötige Mehrfachreinigung bestimmter Bereiche zu vermeiden, während andere Stellen nicht oder nur unzureichend erfaßt werden. Dabei soll das Gerät so gesteuert werden, dass unnötige Wege vermieden werden und das Gerät die zu reinigende Fläche möglichst effizient und in kurzer Zeit erfasst. Darüber hinaus soll die Reinigung an einer vom Nutzer vorgegebenen Stelle direkt starten können, ohne daß zuvor umständlich die Raumkonturen abgetastet werden müssen.
  • Um eine ernsthafte Alternative zu herkömmlichen Staubsaugern darzustellen, soll die von dem Verfahren gesteuerte Vorrichtung sämtliche Bodenbereiche und ebenfalls Möbelkanten und schmale Nischen erfassen, wobei Beschädigungen ausgeschlossen werden müssen. Die vorrichtung muß allerdings groß genug ausgeführt werden, um eine genügend große Batterie aufzunehmen. Durch entsprechende Isolierung soll der entstehende Lärm weitestgehend abgeschirmt werden. Der Staubsauger sollte weiterhin möglichst einfach ausgeführt und robust ssein und auf komplizierte Sensoren verzichten, um eine kostengünstige Herstellung zu ermöglichen.
  • 1.3 Lösung
  • Zur Lösung der genannten Probleme wird ein vollautomatisches Steuerverfahren für einen Staubsauger vorgestellt, bei dem eine deterministische Methode zur Abtastung und Reinigung des Bereichs unmittelbar um den Staubsauger mit einem statistischen Ansatz zur Bestimmung der jeweils nächsten Saugerposition kombiniert ist, und das die folgenden Merkmale aufweist:
    • – Verfahren zum selbsttätigen Steuern eines selbstfahrenden Gerätes, insbesondere eines Staubsaugers, mit Abstands- bzw. Kontaktsensoren, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Reichweite der Sensoren definierte Bereich um die Vorrichtung durch die Sensoren auf Hindernisse abgetastet wird, an den Grenzen dieses Abtastbereiches neue Positionen für das Gerät gespeichert werden, anschließend nach Auswahl einer der im aktuellen oder früheren Schritt gespeicherten Position in Abhängigkeit von der Erreichbarkeit und einer vorgegebenen Priorität diese anfährt und danach einen weiteren Abtastschritt und das Anfahren der ermittelten Position ausführt, bis die gesamte Fläche überstrichen wurde oder keine Position mehr zugänglich ist.
    • – Verfahren zum selbsttätigen Steuern eines selbstfahrenden Gerätes, insbesondere eines Staubsaugers, mit Abstands- bzw. Kontaktsensoren, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Fläche sukzessive durch Abtastung in ein zweidimensionales Datenfeld abgebildet wird, das somit ein Abbild des realen Raumes darstellt, um hierin während der Abtastung erkannte Hindernisse, freie Bereiche sowie neue Positionen für die Vorrichtung durch bestimmte Stati zu markieren.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Steuerverfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor:
    • – Nach der Abtastung des Bereiches unmittelbar um die Vorrichtung werden nur solche Positionen gespeichert werden, die weder durch Hindernisse blockiert sind noch an Flächenbereiche grenzen, die bereits von einer früheren Position des Gerätes aus abgetastet wurden.
    • – Bei der Markierung von neuen Positionen können verschiedene Prioritäten für diese Positionen vergeben werden.
    • Bei der Auswahl einer neuen Position für die Vorrichtung wird mindestens eines der folgenden Kriterien angewandt: – Die neue Position darf noch nicht im Datenfeld als bereits abgetastet markiert sein, – wurde bereits eine mögliche Position gefunden, darf deren Priorität nicht mehr unterschritten werden, – durch Auswertung des Saugfeldes wird sichergestellt, daß die neue Position von der Vorrichtung erreichbar ist, wobei nur Bereiche überfahren werden dürfen, die bereits abgetastet wurden und nicht als Hindernis markiert sind. – es wird bei gleicher Priorität diejenige Position mit dem größten Abstand von der Vorrichtung in einer vorgegebenen Richtung gewählt.
    • – Beim Anfahren einer neuen Position wird durch Auswertung des Saugfeldes eine optimale Route innerhalb der bereits abgetasteten Fläche unter Umgehung von Hindernissen bestimmt.
    • – Während der Durchführung des Verfahrens kann die Vorrichtung auf beliebige vorherige Positionen zurückgesetzt werden, wobei beim Zurücksetzen der Vorrichtung über mehrere vorherige Positionen bestimmte Zwischenpositionen übersprungen werden, falls eine Überprüfung im Datenfeld ergibt, daß die Vorrichtung während ihrer Bewegung keine Hindernisse berührt.
    • – Bei einer wiederholten Abtastung eines bereits im Datenfeld markierten Bereiches werden sämtliche Stati dieser Fläche im Datenfeld entsprechend den neuen Sensordaten aktualisiert.
    • – Nach dem Anfahren einer neuen Position wird der neue Abtastbereich so bestimmt, daß nur eine geringe Überlappung mit bereits abgetasteten Nachbarbereichen auftritt.
    • – Nach einer besonderen Ausprägung der Erfindung erfolgt die Abtastung durch einen beweglichen Arm, an dessen Kopf Abstands bzw. Kontaktsensoren befestigt sind, derart, daß der Kopf gleichzeitig die Bodenfläche reinigt. Der Abtastbereich um den Staubsauger wird hierbei vorteilhafter Weise in Form eines Kreissektors gewählt, und das Abtasten des Bereiches um die Vorrichtung erfolgt so, daß unbekannte Flächen immer zuerst von den am Arm befestigten Sensoren überstrichen werden.
    • – Nach dem Erkennen eines Hindernisses durch einen Kontaktsensor, der keine Richtungsinformation liefert, wird die exakte Position des Hindernisses durch Auswertung der jeweiligen Bewegungsrichtung des Sensors ermittelt.
    • – Die Abtastung des Bereiches um die Vorrichtung erfolgt durch periodische Drehung des Staubsaugers mit jeweils um den Kopfdurchmesser vergrößerter Länge des Armes.
    • – Bei der Abtastung des Bereiches um die Vorrichtung wird der Kopf in möglichst geringem Abstand an Hindernissen entlanggeführt.
    • – Der Kopf wird, nachdem ein Hindernis bei einer bestimmten Länge des Armes in einem bestimmten Winkelbereich detektiert und die Konturen abgetastet wurden, bei den folgenden Drehungen durch Verkürzung des Armes im entsprechenden Winkelbereich vor dem Hindernis entlanggeführt.
    • – Durch Auswertung des Saugfeldes wird sichergestellt , daß die der Saugmotor nur in denjenigen Bereichen eingeschaltet wird, die im Saugfeld als noch nicht gereinigt markiert sind.
  • Eine für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Vorrichtung wird durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet:
    • – Staubsauger mit angetriebenen Rädern und Steuerrädern bzw. steuerbare Antriebsräder und Sensoren sowie einem ausfahrbaren Arm mit an seiner Spitze angeordnetem Kopf, dadurch gekennzeichnet, daß neben zwei angetriebenen Rädern als dritter Auflagepunkt der Kopf dient, der sich z.B. auf Walzen, Kugeln, Rädern oder Borsten abstützt.
    • – Staubsauger mit angetriebenen Rädern und Steuerrädern bzw. steuerbare Antriebsräder und Sensoren sowie einem ausfahrbaren Arm mit an seiner Spitze angeordnetem Kopf, dadurch gekennzeichnet, daß am Kopf eine angetriebene Tellerbürste angeordnet ist. Der erfindungsgemäße Staubsauger schließt allerdings ebenfalls den erweiterten Fall ein, daß mehrere Tellerbürsten verwendet werden. In diesem Fall sollen deren Achsen so angeordnet sein und so angetrieben werden, daß die Bürsten den Schmutz in Richtung der Saugdüse unterhalb des Kopfes befördern.
    • – Staubsauger mit angetriebenen Rädern und Steuerrädern bzw. steuerbare Antriebsräder und Sensoren sowie einem ausfahrbaren Arm mit an seiner Spitze angeordnetem Kopf, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe, z.B. über Schneckengetriebe, elastisch mit dem jeweiligen Rad verbunden sind, wobei die bei einer Blockierung des Saugers durch ein Hindernis auftretende Verschiebung der Antriebe detektiert wird. Durch diese Vorrichtung kann auf einen Kontaktsensor, der den Staubsauger vollständig umgibt verzichtet werden.
    • – Staubsauger mit angetriebenen Rädern und Steuerrädern bzw. steuerbare Antriebsräder und Sensoren sowie einem ausfahrbaren Arm mit an seiner Spitze angeordnetem Kopf, dadurch gekennzeichnet, daß am Kopf Abstands- bzw. Kontaktsensoren zur Erfassung von Hindernissen angeordnet sind.
  • Zusätzliche vorteilhafte Ausprägungen des Staubsaugers werden durch die Unteransprüche detailliert:
    • – Der Antrieb der Tellerbürste(n) erfolgt über eine verschiebbare Welle durch einen Getriebemotor, der auf der Saugergrundfläche angebracht ist.
    • – Jede Bürste ist mit einem dichten Kranz schräg nach außen geneigter weicher Borsten umgeben, die den Luftstrom bündeln, und Staub von Möbelkanten entfernen. Darüberhinaus kann jede Bürste schräg nach innen gerichtete Borsten aufweisen, die den Sauger stützen, den Schmutz vom Boden lösen und den Kopf an Stufen wie z.B. Teppichkanten anheben.
    • – Unterhalb des Kopfes kann eine zusätzliche Stütze mit integrierter Kugel zum Abrollen befestigt werden.
    • – Spezielle Sensoren am Kopf können Hindernisse für die Bewegung des Kopfes detektieren. Ein Sensor zu diesem Zweck kann vorteilhafter Weise so ausgeführt sein, daß um den Kopf herum in geringem gegenseitigen Abstand zwei elastische Kunststoffstreifen angebracht sind, deren zueinander gewandte Flächen leitend beschichtet sind, und von denen der äußere bei Kontakt mit einem Hindernis an den inneren herangedrückt wird.
    • – Andere Sensoren am Kopf detektieren Hindernisse für die Bewegung des Staubsaugers, die jedoch den Arm selbst nicht behindern. Zu diesem Zweck kann ein Abstandssensor, der z.B. durch Ultraschall oder mittels elektromagnetischer Wellen die lichte Höhe oberhalb des Kopfes mißt, eingesetzt werden. Zusätzlich kann ein Sensor, z.B. in Form eines mechanischen Tasters oder berührungslos, Stufen im Bodenbelag unterhalb des Kopfes erfassen, um ein Kippen des Staubsaugers zu verhindern.
    • – Der bewegliche Arm wird vorteilhafter Weise als Teleskoparm mit rechteckförmigem Querschnitt ausgeführt, um bei möglichst flacher Bauweise einen großen Querschnitt zur Führung des Luftstromes zu bieten.
    • – Falls der Sauger so ausgeführt wird, daß er sich nicht auf dem Kopf abstützt, ist es vorteilhaft, den Teleskoparm so auszuführen, daß er an seinem hinteren Ende vertikal beweglich gelagert ist, um auch in diesem Fall einen guten Bodenkontakt des Kopfes zu garantieren.
  • 2 Realisierung
  • Anhand einer beispielhaften Vorrichtung wird der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert, wobei zum besseren Verständnis zuerst der Aufbau der Vorrichtung beschrieben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist selbstver ständlich unabhängig von der hier beschriebenen Vorrichtung und auch bei beliebig geeigneten Vorrichtungen anwendbar.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
  • 1: Ansicht des Saugers
  • 2: Aufsicht des Saugers
  • 3: Längsschnitt des Kopfes
  • 4: Aufsicht auf den Kopf
  • 5: Antrieb mit Blockierungssensor
  • 6: Wegsteuerung beim Sektorsaugen
  • 7: Sektorsaugbereich bei vorhandenen Hindernissen
  • 8: Aneinanderreihung von Sektorsaugbereichen
  • 9: Speicherung der gesaugten Bereiche
  • 10: Gesamtflußdiagramm der Saugersteuerung
  • 11: Flußdiagramm 'Saugen des voraus liegenden Sektors'
  • 12: Flußdiagramm 'Saugerdrehung mit eventueller Armverkürzung'
  • 13: Flußdiagramm 'Armverlängerung mit eventueller Saugerdrehung'
  • 14: Flußdiagramm 'Bestimmung einer neuen Saugerposition
  • 2.1 Mechanischer Aufbau 2.1.1 Antrieb und Bewegungskonzept
  • 1 zeigt die Ansicht des Saugers während 2 die Aufsicht auf die unterste Ebene des Saugers mit abgenommenem Staubfänger darstellt.
  • Der Antrieb erfolgt mit zwei Schrittmotoren (9), die jeweils über ein Schneckengetriebe (24) mit einer Untersetzung von ca. 1 : 30 ein Laufrad (8) mit gummiummantelter Lauffläche antreiben. Durch die Anordnung der Laufräder auf der Symmetrieachse der kreisförmigen Grundfläche kann mittels der zwei Motoren (9) sowohl der Vortrieb (gleiche Drehrichtung) als auch die Drehung um den Mittelpunkt des Saugers (entgegengesetzte Drehrichtung) realisiert werden. Als dritter Auflagepunkt wird hierbei die Saugbürste (12) genutzt, die am vorderen Ende des ausfahrbaren Armes (4), auch Saugarm genannt, befestigt ist.
  • Durch entsprechende Anordnung der relativ schweren Batterie (7), die sowohl sämtliche Motoren als auch die Elektronik (5) mit Energie versorgt, auf der Grundplatte, wird gewährleistet, daß der Sauger (1) ein geringes Übergewicht nach vorn aufweist, wodurch jederzeit eine stabile Auflage sichergestellt ist.
  • Durch dieses Konzept ergibt sich einerseits ein sehr einfacher mechanischer Aufbau, da kein zusätzliches Stützrad erforderlich ist, andererseits hat die Saugbürste (12) so immer einen sicheren Kontakt zur Bodenfläche, unabhängig von Unebenheiten im Bodenbelag.
  • 2.1.2 Ausfahrbarer Arm mit rotierender Bürste
  • Ein wesentliches Konstruktionselement des Saugers bildet der ausfahrbare Arm (4), siehe 1 und 2, der auch den Zugang zu schwer zugänglichen Bodenbereichen ermöglicht, z.B. unter Schränken oder in schmalen Nischen.
  • Der Arm (4) weist einen rechteckigen Querschnitt auf und besteht im wesentlichen aus zwei teleskopartig ineinander gesteckten Hohlkörpern aus Kunststoff, durch die der Luftstrom geleitet wird.
  • Die Länge des Arms (4) wird ebenfalls über einen Schrittmotor (9a) gesteuert, der eine am ausfahrbaren Innenteil vorne befestigte Zahnstange (10) antreibt und eine exakte Positionierung gestattet.
  • Am vorderen Ende des Armes (4) ist eine rotierende Saugbürste (12) angebracht, die über ein Schneckengetriebe (24) in Rotation versetzt wird. Die Schnecke (24) ihrerseits ist an einer Welle (6) mit quadratischem Querschnitt befestigt auf der momentenschlüssig ein Kegelzahnrad gleiten kann. Durch ein entsprechendes Auflager auf der äußeren Seite sowie durch ein zweites Kegelrad (25) innen im Winkel von 90° wird das Kegelrad auf der Grundplatte des Saugers axial fixiert. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Bürste (12) unabhängig von der aktuellen Länge des Arms gedreht werden kann. Außerdem kann der Arm (4) sehr flach aufgebaut sein, um ebenfalls den Boden unter niedrigen Möbeln zu reinigen. Als Antrieb für die Bürste wird ein handelsüblicher Getriebemotor (26) verwendet, mit dem eine Drehfrequenz der Bürste von ca. 0.5 Hz eingestellt wird.
  • Die Reinigungswirkung wird dadurch erzielt, daß der Staub über die Bürste (12) innerhalb des Arms (4) durch den Luftstroms, der mittels eines ca. 50 W starken Elektromotors (2) erzeugt wird, in den Auffangbehälter (3) geleitet wird.
  • Die hohe Saugleistung entsteht zum Teil dadurch, daß die glattwandige und strömungsgünstige Luftführung nur wenig Turbulenzen und damit geringe Verluste verursacht.
  • Eine zusätzliche, entscheidende Verbesserung des Reinigungseffektes bewirkt dabei die um ihre senkrechte Mittelachse rotierende Saugbürste (12), deren Längsschnitt in 3 dargestellt ist; die Schnittlinie B-B' kann 4 entnommen werden. Diese Bürste bündelt den Luftstrom und löst Staub sowie andere Fremdkörper mechanisch vom Boden, in weiten Grenzen unabhängig vom zu saugenden Bodenbelag.
  • Das sogenannte Bürstenrad (27) ist über eine Achse (28) mit einem Zahnrad oberhalb des Armes verbunden, in das die Schnecke (24), die am Ende der rechteckförmigen Welle (6) befestigt ist, eingreift. Die Welle ist über ein Auflager (17a) mit dem Arm (4) verbunden. Das Bürstenrad (27) ist als Speichenrad ausgeführt, um den hindurchtretenden Luftstrom möglichst wenig zu behindern.
  • Sämtliche Borsten (21, 22) sind am äußeren Rand des Bürstenrades (27) befestigt, wobei die nach innen zur Achse geneigten Borsten (21) relativ steif ausgeführt sind und einen genügend großen gegenseitigen Abstand aufweisen, um zwischen ihnen den Luftstrom ungehindert hindurchtreten zu lassen; diese Borsten stützen den Sauger nach vorn ab und bewirken, daß die nach außen geneigten, sehr weichen Borsten (22) soeben den Bodenbelag berühren. Neben der hierdurch bewirkten Verringerung des Reibungswiderstandes entsteht ein zusätzlicher Vorteil dadurch, daß die äußeren Borsten (22) sehr dicht stehen und der Luftstrom nur durch den Spalt zum Boden hindurchtreten kann, wodurch eine effektive radiale Düsenwirkung entsteht.
  • Optional für sehr weiche Bodenbeläge kann unterhalb des Bürstenrades , quasi als Verlängerung von dessen Achse, eine zusätzliche Stütze aus Kunststoff (29) befestigt werden, um das zu tiefe Einsinken des Kopfes, auch Saugkopf genannt, (6b, 7b, 11) zu verhindern. In diese Stütze ist zum Boden hin eine frei drehbare Rollkugel integriert, um den Reibungsverlust bei Bewegungen des Armes zu minimieren, siehe 3.
  • Die nach innen geneigten steiferen Borsten (21) haben noch eine weitere wichtige Funktion, denn sie ermöglichen ebenfalls einen problemlosen Übergang beim Überfahren kleiner Stufen im Bodenbelag, z.B. an Teppichkanten. An diesen werden die äußeren weichen Borsten (22) bei Bewegungen des Armes nach innen gedrückt, wobei der Kopf aufgrund der Borstenelastizität geringfügig angehoben wird. Dieser Effekt wird durch die schräge Anordnung der inneren Stützborsten (21) erheblich verstärkt, so daß der Arm (4) über die Stufe hinweggleiten kann.
  • Der Bürstenwiderstand beim Bewegen des Saugers auf Teppich oder über Stufen hinweg wird auch ganz wesentlich durch die Drehung der Bürste (12) um ihre vertikale Achse verringert. Die Drehfrequenz muß an die laterale Bewegungsgeschwindigkeit des Kopfes (11) angepaßt werden muß, um den Kopf optimal abrollen zu lassen. Dieser Effekt ist aufgrund der Radialsymmetrie der Bürste (12) unabhängig von der aktuellen Bewegungsrichtung des Saugers.
  • Gegenüber herkömmlichen Kopf- und -bürstenformen besteht bei der hier vorgestellten Konstruktion ein großer Vorteil darin, daß gerade im direkten äußeren Umfeld des Kopfes, z.B. beim Saugen an Möbelkanten und Fußleisten, eine hohe Reinigungswirkung erzielt wird, wobei durch die weichen äußeren Borsten Beschädigungen ausgeschlossen sind.
  • Insgesamt wird durch das Zusammenspiel all dieser Faktoren erreicht, daß trotz der aufgrund der Batterieversorgung notwendigerweise beschränkten Motorleistung die Saugwirkung erheblich besser ist, als bei herkömmlichen Bodenstaubsaugern mit wesentlich höheren elektrischen Anschlußwerten.
  • 2.1.3 Orientierung des Saugers mittels Sensoren
  • Die Orientierung des Saugers basiert auf der Berechnung der jeweils aktuellen Saugposition anhand des zurückgelegten Weges. Aufgrund der exakten Schrittsteuerung sowie des statistischen Auftretens etwaiger Positionierfehler kann hierbei eine Ortsgenauigkeit erreicht werden, die auch nach längeren, beim Saugen eines Zimmers zurückzulegenden Wegstrecken im Zusammenspiel mit den Sensoren völlig ausreichend ist.
  • Zum Erkennen von Hindernissen mit hoher Ortsauflösung tastet der Kopf (11) durch die Drehung des Saugers (1)und entsprechende Armverlängerung die vor dem Sauger liegende Bodenfläche ab, siehe Kapitel 2.2.3.1. Hierbei ist durch die Kreissymmetrie des Saugers sichergestellt, daß bei Drehungen ausschließlich der Kopf auf Hindernisse treffen kann.
  • Insgesamt werden für diese Aufgabe drei Sensoren benötigt:
    Die wichtigste Funktion hat der mechanische Berührungssensor (14) am Kopf (11), dessen Aufbau 4 entnommen werden kann. Dieser Sensor dient dazu, bei Dreh- und Längsbewegungen des Armes das Auftreffen auf Hindernisse zu detektieren.
  • Er besteht im wesentlichen aus zwei Kunststoffstreifen (19, 20), die den Kopf (11) umgeben und durch zwei seitliche Distanzstücke (18) auf einen gegenseitigen Abstand von wenigen Millimetern gehalten werden. Während der innere Streifen (19) fest mit dem Kopf verbunden ist, wird der äußere Streifen (20) lediglich über die Distanzstücke (18) gehalten und besteht aus sehr dünnem elastischem Kunststoff, um eine weiche Federwirkung zu erzielen.
  • Die zueinander gewandten Innenseiten beider Streifen sind mit einem leitfähigen Material beschichtet und über Anschlußdrähte mit der Elektronik verbunden. Im Normalzustand sind diese als Kontakte wirkenden Flächen durch die isolierenden Distanzstücke sowie die Luft elektrisch voneinander isoliert. Trifft der Kopf jedoch auf ein Hindernis wird der äußere Streifen an den inneren herangedrückt, so daß sich der elektrische Stromkreis schließt; die Richtung, aus der das Hindernis auftrifft, ist hierbei unbedeutend.
  • Die beiden Wulste (23) an beiden Seiten des Kopfes dienen dazu, um auch exakt seitliche Berührungen bei Drehungen des Saugers sicher detektieren zu können. Diese Wulste übertragen seitlichen Druck auf den äußeren elastischen Streifen (20), der daraufhin gegen den inneren Streifen (19) gedrückt wird.
  • 1 ist zu entnehmen, daß der Berührungssensor (14) die gesamt Höhe des Kopfes (11) umfaßt und ebenfalls weit nach unten geführt ist, um dadurch mögliche Hindernisse, welche die Bewegung des Kopfes blockieren können, zu erfassen.
  • Obwohl der Berührungssensor nicht in der Lage ist, die Richtung, in der ein Hindernis liegt, direkt zu bestimmen, kann diese Information jedoch immer dadurch gewonnen werden, daß die Bewegungsrichtung des Kopfes bekannt ist.
  • Der zweite sehr wichtige Sensor ist der sogenannte Höhensensor (13) an der oberen, vorderen Kante des Kopfes, siehe 3 und 4. Dieser Sensor hat die Aufgabe, Hindernisse zu detektieren, die zwar den Arm (4) und -kopf nicht behindern, deren lichte Höhe jedoch nicht ausreicht, damit der gesamte Sauger (1) diese Stelle passieren kann.
  • Für diesen Zweck wird ein handelsüblicher Infrarot-Abstandssensor verwendet, dessen Auslöseabstand genau auf die Höhe des Saugers abzüglich der Kopfhöhe eingestellt wird. Dieser Sensor (13) weist eine hohe laterale Genauigkeit auf, so daß auch bei Hindernissen im vertikalen Abstand von ca. 30 cm eine laterale Ortsauflösung von wenigen Zentimetern erreicht wird.
  • Als dritter Sensor ist ein sogenannter Stufensensor (15) vorgesehen, siehe 3, um größere Versetzungen des Bodenbelages z. B. an Treppen zu erkennen und hierdurch ein Kippen des Saugers zu verhindern.
  • Dieser Sensor besteht aus einem empfindlichen Taster, der knapp hinter dem Kopf an der unteren Kante des Arms (4) befestigt ist, wobei auf ebenen Flächen der Sensor einen Abstand von ca. 1 cm vom Boden hat.
  • Wird der Kopf über eine Stufe bewegt mit einem vertikalen Versatz nach unten, der mindestens dem Abstand des Sensors vom Boden entspricht, setzt der Arm mit dem Taster auf, wodurch der Sensor auslöst.
  • Die bisher beschriebenen Sensoren sind ausreichend, um den Sauger mittels des im Abschnitt 2.2 beschriebenen Steuerverfahrens im Normalfall eindeutig manövrieren zu können.
  • Dennoch kann durch das Verrücken von Gegenständen in bereits gesaugte Bereiche nicht ausgeschlossen werden, daß der Sauger während seiner Bewegung auf Hindernisse stößt.
  • Um auch in diesem Fall dem Steuerprogramm ein Hindernis anzeigen zu können, ist die Kraftübertragung von den Schrittmotoren auf die beiden Antriebsräder mit jeweils einem mechanischen Blockierungssensor (16) ausgestattet.
  • Um die Funktion des Blockierungssensors zu verdeutlichen, ist in 5 einer der beiden Antriebe im Detail dargestellt, siehe Schnittlinie A-A in 2: Das Ritzel (33) des Schrittmotors (9) überträgt dessen Moment auf ein Zahnrad (34), das wiederum ein Schneckengetriebe (24, 34) antreibt. Die Welle, auf der das Zahnrad (34) sowie die Schnecke (24) befestigt sind, ist hierbei durch Achsringe (30) mit der Antriebshalterung (32) verbunden, so daß keine axiale Verschiebung der Welle gegen die Halterung möglich ist und deshalb die Drehung der Antriebswelle durch das Schneckengetriebe (24, 34) in die Drehung des Laufrades (8) übertragen wird.
  • Diese Antriebseinheit wirkt jedoch nicht als starres System, da die gemeinsame Lagerung (32) der Welle und des Schrittmotors aus elastischen Material besteht, welches geringfügige axiale Verschiebungen der Antriebswelle zuläßt, falls während der Motordrehung eine Blockierung des Saugers auftritt.
  • Diese Verschiebung der Lagerung schließt entsprechend 5 einen elektrischen Kontakt im Blockierungssensor (16), der von der Steuerelektronik ausgewertet wird.
  • Die vorgestellte Realisierung eines Blockierungssensors weist den Vorteil gegenüber steifen Systemen auf, daß bei Auftreten einer plötzlichen Blockierung des Saugers keine großen Kräfte wirken, die eventuell zu Beschädigungen führen, sondern daß aufgrund der Elastizität der Lagerung eine allmähliche Erhöhung der Antriebskraft an der Welle (28) einsetzt, bis der Blockierungssensor auslöst.
  • Durch Veränderung der Steifigkeit der Lagerung (17) kann die Elastizität des Antriebs individuell an das Gewicht des Saugers und die dynamisch wirkenden Kräfte angepaßt werden.
  • 2.2 Automatische Steuerung des Saugers
  • 2.2.1 Darstellung des Steuerprinzips
  • Die Steuerung des Saugers (1) erfolgt derart, daß ausgehend vom aktuellen Standort und in Bezug auf die jeweils vorherige Laufrichtung (6c) ein Sektor von maximal ±90° mäanderförmig gesaugt wird, siehe 6: Zuerst dreht der Sauger (6a) in die linke Maximalstellung. Dann erfolgt eine Drehung maximal nach rechts, eine Verlängerung des Armes um den Kopfdurchmesser, und anschließend die Rückdrehung in die linke Maximalstellung. Dieser Bewegungsvorgang wird solange wiederholt, bis der Arm mit dem Kopf (6b) seine endgültige Länge erreicht hat, worauf er dann, anschließend an die letzte Drehung nach rechts, vollständig zurückgezogen wird.
  • Die beschriebene Bewegungssteuerung wird automatisch angepaßt, falls Hindernisse während der Drehung oder Armbewegung auftreten, siehe Abschnitt 2.2.3.1. In 7 ist ein eingeschränkter Sektorbereich (7d) dargestellt, der vom Kopf (6b, 7b) überstrichen werden kann, falls Gegenstände (7e) die Bewegung behindern. Hierdurch können sogenannte Saugschatten (7f) entstehen, die der Kopf (6b, 7b) durch die Blockierung der Drehung des Armes nicht erreichen kann.
  • Neben diesen Saugschatten (7f) werden auch andere freie Randbereiche des aktuell gesaugten Sektors markiert, siehe nächster Abschnitt, und damit als potentielle neue Saugerpositionen (6d, 6e bzw. 7c) gekennzeichnet. Aus der Gesamtheit dieser Positionen wird nach Beendigung des Sektorsaugens die jeweils nächste Saugposition ausgewählt und angefahren, siehe Abschnitt 2.2.3.2.
  • In 8 ist am Beispiel einer Zimmerecke (8a) dargestellt, wie durch Aneinanderreihung einzelner Sektorsaugbereiche (8b) Flächen beliebiger Umrandung vollständig gesaugt werden können (In diesem Bsp. haben alle Sektoren den maximalen Öffnungswinkel von 180°). Durch Überlappung der Sektoren werden hierbei einige Bereiche mehrfach gesaugt, was die Reinigungswirkung zusätzlich erhöht und mögliche Positionierungsungenauigkeiten des Saugers ausgleicht.
  • Zur Vergrößerung der Reichweite mit einer Akku-Ladung wird der Saugermotor, der den größten Verbraucher darstellt, nur während des Sektorsaugens eingeschaltet, und nicht, wenn eine neue Saugerposition eingenommen wird.
  • 2.2.2 Markierung der gesaugten Bereiche
  • Zur globalen Orientierung des Saugers (1) wird die gesamte zu saugende Fläche in einen Speicher, das sogenannte Saugfeld, abgebildet und hierin die verschiedenen Stati, die einem Flächenelement zugeordnet werden können, markiert. Diese zweidimensionale Information wird verwendet, um neue Saugpositionen zu kennzeichnen und den Weg dorthin zu bestimmen. Folgende vier Stati werden unterschieden:
    • – Status 0: 'ungesaugt' Dieser Status ist der Defaultwert im Saugfeld beim Start des Saugers und wird überschrieben, sobald der Kopf die entsprechende Stelle erstmals überstrichen hat.
    • – Status 1: 'gesaugt' Diesen Status erhalten alle Felder des Saugfeldes, die bereits vom Kopf überstrichen wurden und die kein Hindernis für die Bewegung des Saugers darstellen
    • – Status 2: 'Hindernis' Dieser Status dient zur Kennzeichnung von Hindernissen, die von den Sensoren erkannt wurden. Ein mit diesem Status versehenes Feld kann vom Sauger bei der Einnahme einer neuen Saugposition nicht überfahren werden.
    • – Status 3: 'Mögliche neue Saugposition' Mit diesem Status wird während des Saugens eines Sektors ein Randfeld, das vorher den Status 0 haben muß, als mögliche neue Saugposition gekennzeichnet. Wird der Bereich später vom Kopf überstrichen, erhält das Feld den Status 1 bzw. 2. Bei der Überprüfung einer möglichen neuen Saugposition zeigt der Status 3 an, daß der entsprechende Bereich bisher noch nicht gesaugt wurde.
  • Zur Abbildung der realen, zu saugenden Fläche auf das Saugfeld wird ein zweidimensionales Raster verwendet. Hierbei entspricht die Ortsauflösung in x- und y-Richtung jeweils einem Zentimeter und ist damit für die Detektionsgenauigkeit der Sensoren hinreichend genau. Da für die vier verschiedenen Stati nur zwei Bit benötigt werden, ist es möglich, mit dieser Auflösung eine Fläche von 10×10 m2 in einen Speicherbereich von nur 250 kByte abzubilden.
  • Ein mögliches Problem bei der Minimierung des Speicherbedarfes entsteht dadurch, daß zu Beginn des Saugvorganges der Sauger an einer beliebigen Stelle eines Raumes (9a) gestartet wird. Ausgehend von diesem Ursprung können für x und y sowohl positive als auch negative Koordinatenwerte auftreten, wobei letztere nicht direkt in das Saugfeld (9b) übernommen werden können. Zur Lösung dieses Problems wird eine Koordinatentransformation vorgenommen, siehe 9: Jeder im realen Raum (9a) negative Wert für x bzw. y wird abgebildet auf xmax- |x| bzw. ymax – |y|, wobei xmax und ymax die festgelegten maximalen Dimensionen des Saugfeldes (9b) für x und y angeben, die den Bewegungsbereich des Saugers begrenzen. Durch die Transformation werden Feldbereiche, bei denen mindestens eine Koordinate negativ ist, entsprechend versetzt im Saugfeld abgebildet.
  • Von den in 9 im realen Raum (9a) dargestellten vier Hindernissen (H1, H2 H3, H4) hat beispielsweise das Hindernis H4 bezogen auf die durch einen Punkt dargestellte Startposition des Saugers, der als Koordinatenursprung dient, sowohl eine negative x- als auch eine negative y-Koordinate und erscheint deshalb nach der Koordinatentransformation entsprechend versetzt in der oberen rechten Ecke des Saugfeldes
  • Während der Bewegungssteuerung wird überwacht, daß die Summe aus der maximalen positiven und negativen Saugdistanz vom Ursprung in x- und y-Richtung jeweils die vorgegebenen Werte für xmax bzw. ymax nicht überschreitet. Andernfalls wird der Programmablauf mit einer entsprechenden Fehlermeldung unterbrochen. Da der Kopf (6b bzw. 7b) sich quasi kontinuierlich bewegt, werden neue Stati im Saugfeld immer dann gesetzt, nachdem eine Strecke von 1 cm zurückgelegt wurde. Hierbei werden jeweils die Felder unterhalb des Außenradius' vom Kopf, halbkreisförmig bezüglich der jeweiligen Bewegungsrichtung des Kopfes berücksichtigt.
  • Eine Ausnahme von dieser Markierungsregel gilt für den Höhen- (13) und Stufensensor (15): Falls diese Sensoren ein Hindernis melden, wird nur das Feld im Saugfeld, das genau unterhalb des entsprechenden Sensors liegt, gekennzeichnet.
  • 2.2.3 Beschreibung des Steuerverfahrens
  • Das Gesamtflußdiagramm für die Saugersteuerung ist in 10 dargestellt: Nach dem Start des Saugvorganges (S10) und immer dann, wenn eine neue Saugerposition eingenommen wurde, wird die aktuelle Saugerposition gespeichert (S11). Zur eindeutigen Lokalisierung werden hierzu die x- und y-Koordinate des Saugermittelpunktes, die Länge des Armes sowie der Winkel, den der Arm bezogen auf die x-Achse einnimmt, benötigt.
  • Anschließend wird die optimale Größe des zu saugenden Sektors innerhalb der maximalen Grenzen des Winkels von ±90° (ausgehend von der vorherigen Laufrichtung des Saugers) sowie der maximal möglichen Länge des Armes Rmax bestimmt (S12). Dazu wird im Saugfeld überprüft, welche Punkte noch den Status 0, d.h. ungesaugt, aufweisen. Der Bereich, in dem diese Punkte liegen, wird durch den linken sowie rechten Grenzwinkel Wl und Wr sowie den Außen- und Innenradius Ra und Ri eindeutig gekennzeichnet, wobei Ri immer der konstanten Armlänge im eingefahrenen Zustand entspricht.
  • Im nächsten Schritt (S13) wird der ermittelte Sektorbereich gesaugt, siehe 2.2.3.1, einschließlich einer entsprechenden Hindernisbehandlung. Sämtliche überstrichenen Bereiche werden im Saugfeld mit dem Status 1 bzw. bei Detektion eines Hindernisses mit Status 2 markiert.
  • Nun werden mögliche neue Kopfpositionen als mögliche Startpunkte für neue Saugsektoren an den freien äußeren Rändern des gesaugten Bereiches, die durch den Status 0 gekennzeichnet sind, im Saugfeld mit dem Status 3 markiert. Zusätzlich zu dieser Markierung erfolgt die Speicherung jeder möglichen neuen Position mit ihren Koordinaten, ihrer Priorität sowie der jeweils neuen optimalen Saugrichtung (senkrecht zum jeweiligen Rand) in der Liste der noch offenen möglichen neuen Positionen (S14).
  • Falls der Sauger nach Wl bzw. Wr gedreht werden konnte sowie an den Saugschatten hinter Hindernissen, werden die Ecken als mögliche neue Saugpositionen gekennzeichnet (6d). Außer den seitlichen Rändern wird die Mitte jedes freien Randbereiches (6c) – gekennzeichnet dadurch, daß der Arm bis auf Ra ohne Hinderniskontakt ausgefahren werden konnte markiert. Zur Erhöhung der Anzahl möglicher Saugpositionen werden in größeren freien Randbereichen neben der Mitte noch zusätzliche Randpunkte markiert und gespeichert (6e), allerdings mit der niedrigeren Priorität 2. In 6 sind die möglichen neuen Saugpositionen für den Fall eines Sektors ohne und in 7 mit Hindernissen als schwarze- (Prio 1) bzw. weiße Pfeile (Prio 2) dargestellt (6c6e bzw. 7c), wobei die Pfeilspitzen die jeweils neuen Saugrichtungen angeben.
  • Die aktuelle Kopfposition, von der aus der letzte Sektor gesaugt wurde, wird nun aus der Liste der noch offenen möglichen neuen Positionen gelöscht (S15).
  • Anschließend (S16) wird aus der Gesamtheit der gespeicherten möglichen neuen Positionen die Saugposition für das nächste Sektorsaugen bestimmt und der Sauger mit seinem Kopf an diese Stelle bewegt, siehe 2.2.3.2.
  • Konnte keine neue Saugerposition ausgewählt und angefahren werden (S17), so wird der Saugvorgang beendet (S18), andernfalls mit dem Speichern der neuen Saugerposition, wie anfangs beschrieben, fortgesetzt (S11).
  • 2.2.3.1 Saugen eines Sektors
  • Beim Saugens des jeweils aktuellen Sektors, dessen Grenzen nach dem Anfahren einer neuen Position bestimmt wurden, ermöglicht die im folgenden beschriebene, wegoptimierte Steuerung des Kopfes die exakte Abtastung der Konturen beliebiger Gegenstände, welche die Bewegung des Armes behindern.
  • Werden während des Sektorsaugens keine Hindernisse detektiert, so erfolgt die Bewegung des Kopfes wie in Bild 6 dargestellt. Falls der Kopf jedoch bei Drehungen oder Längenänderungen auf ein Hindernis stößt, wird er in engem Kontakt an diesem entlanggeführt.
  • Um den Kopf um bereits bekannte Hindernisse herumführen zu können und dadurch eine Doppeldetektion zu vermeiden, wird das sogenannte Winkelfeld verwendet, das vor jedem Sektorsaugen neu initialisiert wird und dazu dient, den jeweils maximal möglichen Radius für jeden Winkel des Sektors zu speichern.
  • Nach dem Start des Sektorsaugens (S20) wird der Sollradius RS, der die Referenzlänge für den Arm angibt und nach jede Schwenkvorgang inkrementiert wird, auf den inneren Radius Ri gesetzt, den der Arm im eingefahrenen Zustand einnimmt (S21).
  • Nun wird der Arm an die linke Sektorgrenze Wl gedreht (S22), maximal jedoch bis zum Auftreffen auf ein Hindernis; dann wird die Drehrichtung umgepolt (S23).
  • Anschließend (S24) erfolgt die Drehung des Saugers in die aktuelle Richtung mit eventueller Verkürzung der Armlänge, siehe nächster Abschnitt und Bild 12. Hierbei wird, falls der ermittelte Endwinkel aufgrund eines Hindernisses nicht direkt angedreht werden kann, durch schrittweise Verkürzung der Armlänge während der Abtastung der Randkontur des Hindernisses versucht, die Drehung fortzusetzen.
  • Die Drehung wird beendet, sobald der Arm den Endwinkel erreicht bzw. nach einer erforderlichen Armverkürzung frei um den nächsten Schritt gedreht werden kann, da dann der Arm erst erneut verlängert werden muß, um der Kontur des Hindernisses zu folgen.
  • Danach (S25) wird kontrolliert, ob nach Abschluß des Drehvorganges die entsprechende Sektorgrenze erreicht werden konnte bzw. ob sämtliche Winkel bis zur Sektorgrenze im mit einem Radius kleiner dem aktuellen Sollradius markiert sind. Nur wenn mindestens eine dieser Bedingungen erfüllt ist, wird die Drehrichtung umgepolt, RS um den Durchmesser des Kopfes vergrößert (S26) und überprüft, ob RS den im Abschnitt 2.2.3 bestimmten Außenradius Ra übersteigt (S27). Da in diesem Fall der äußere Rand des Sektors erreicht wurde, wird der Saugmotor gestoppt, der Arm wieder auf Ri eingefahren (S28) und der Saugvorgang wie in Bild 10 und Abschnitt 2.2.3 beschrieben fortgesetzt (S2A).
  • Wenn diese Abbruchbedingung nicht zutrifft wird anschließend versucht, den Arm auf RS auszufahren (S29), siehe Abschnitt 2.2.3.1.2 und Bild 13. Hierbei wird im Fall eines Hinderniskontaktes die Drehung schrittweise in die aktuelle Richtung fortgesetzt und dann jeweils erneut versucht, RS zu erreichen.
  • Dieses Makro endet bei Erreichung von RS bzw. wenn die Auswertung des Winkelfeldes ergibt, daß in Drehrichtung alle zugänglichen Bereiche bereits gesaugt wurden.
  • Danach erfolgt der Rücksprung zum Makro 'Saugerdrehung mit eventueller Armverkürzung' (S24), siehe oben.
  • 2.2.3.1.1 Saugerdrehung mit eventueller Armverkürzung
  • Entsprechend 12 wird nach Aufruf des Makros (S30) zuerst der Endwinkel der Drehung berechnet (S31), der i.A. ungleich dem linken bzw. rechten Randwinkel Wl bzw. Wr ist. Dazu wird überprüft, ob bei einem vorherigen Schwenk in diese Richtung mit kürzerer Armlänge bereits ein Hindernis detektiert wurde. In diesem Fall würde ein zu großer Drehwinkel bewirken, daß der Arm- erneut an das bereits bekannte Hindernis stößt, allerdings nicht mit dem Kopf und dem daran befestigten Berührungssensor, sondern weiter hinten. Das Hindernis könnte dann nur mittels des Blockierungssensors detektiert werden, der allerdings erst bei deutlich größeren Andruckkräften als der Berührungssensor auslöst und für diese Anwendung auch nicht vorgesehen ist, siehe 2.1.3.
  • Wurde nach Abschluß der Drehung (S32) die Sektorgrenze Wl bzw. Wr erreicht, d.h. es trat kein Hindernis auf (S33), erfolgt der sofortige Rücksprung in 11 (S3A), siehe vorheriger Abschnitt. Der Rücksprung erfolgt ebenfalls, wenn der Drehstop aufgrund eines bekannten Hindernisses erfolgte, das sich bis zur Sektorgrenze erstreckt, da dann eine Fortsetzung der Drehung mit dem aktuellen Sollradius hinter dem Hindernis nicht möglich ist.
  • Wenn beide Bedingungen nicht zutreffen, wird der Kopf um 1 cm zurückgedreht (S34) und der Arm anschließend zurückgezogen, wobei zwei Fälle unterschieden werden:
    Falls ein bekanntes aber umgehbares Hindernis vorliegt (S35), d.h. die Drehung kann dahinter mit Sollradius fortgesetzt werden, wird der Arm weit genug eingezogen und vor dem Hindernis entlanggedreht (S36). Danach erfolgt der Rücksprung in das vorherige Flußdiagramm (S3A).
  • Falls hingegen das Hindernis mit dem aktuellen Sollradius erstmalig detektiert wurde (S35), muß dessen Kontur exakt abgetastet werden, um die Kante optimal saugen zu können. Deshalb wird in diesem Fall (S37) die Armlänge lediglich um 1 cm verringert, und anschließend versucht, den Kopf um eine halbe Kopfbreite weiterzudrehen (Die Sektorgrenzen bilden hierbei jedoch eine absolute Grenze).
  • Die Radien des Armes im überstrichene Winkelbereich werden anschließend im Winkelfeld gespeichert (S38).
  • Konnte der Arm um die halbe Kopfbreite ohne erneuten Hinderniskontakt gedreht werden oder wurde die jeweilige Sektorgrenze erreicht (S39), wird in Bild 11 zurückgesprungen (S3A). Melden die Sensoren jedoch ein neues Hindernis (S39), wird wiederum auf Fortsetzung geprüft (S33), wie weiter oben beschrieben.
  • 2.2.3.1.2 Armverlängerung mit eventueller Saugerdrehung
  • Nach Aufruf des Makros (S40) wird zunächst entsprechend 13 versucht, den Arm auf den aktuellen Sollwinkel RS auszufahren (S41). Hierbei wird nach Abschluß der Armverlängerung der Arm gegen die aktuelle Drehrichtung um maximale eine halbe Kopfbreite bis zum Hinderniskontakt zurückgeschwenkt (S43). Da bei der Umgehung eines Hindernisses die Vorwärtsdrehung in Vielfachen des halben Kopfdurchmessers erfolgt, ist die Rückdrehung erforderlich, um sicherzustellen, daß die Kontur des zu umgehenden Hindernisses exakt abgetastet wird. Die Rückdrehung muß allerdings nur dann ausgeführt werden, falls vorher kein Drehrichtungswechsel erfolgte und wird auch nur dann durchgeführt, wenn der Arm um eine bestimmte Mindestlänge ausgefahren werden konnte (S42).
  • Anschließend wird überprüft, ob der Sollradius erreicht wurde oder ob im Winkelfeld bereits alle folgenden Winkel in Drehrichtung mit einem Radius kleiner als RS markiert sind und damit ein bekanntes Hindernis bis zur Sektorgrenze anzeigen (S44). In beiden Fällen erfolgt der Rücksprung in Bild 11 (S4A).
  • Liegt in Drehrichtung ein bekanntes Hindernis (S45), daß allerdings nicht bis zur Sektorgrenze reicht, wird der Arm anschließend soweit wie nötig eingezogen, am Hindernis vorbeigedreht (S46) und anschließend wieder versucht, zu verlängern (S41).
  • Andernfalls wird der Arm etwas zurückgezogen, bis vom Sensor kein Hindernis mehr detektiert wird, und um eine halbe Kopfbreite weitergedreht (S47). Wenn aufgrund eines Hindernisses keine Drehung möglich war (S48), erfolgt der Rücksprung in Bild 11 (S4A).
  • Konnte der Arm zumindest geringfügig gedreht werden, wird der überstrichene Bereich im Winkelfeld mit den jeweiligen Radien gekennzeichnet (S49), und es erfolgt der Rücksprung zur Verlängerung des Armes wie anfangs beschrieben (S41).
  • 2.2.3.2 Bestimmung der nächsten Saugerposition
  • Das Grundprinzip zur Ermittlung der neuen Saugerposition besteht darin, aus der Gesamtheit der insgesamt noch offenen möglichen neuen Positionen durch Bewertung verschiedener Kriterien die vom aktuellen Standort jeweils optimale neue Position herauszufiltern. Wird vom aktuellen Standort aus keine neue Position gefunden, werden anschließend der Reihe nach die vorherigen Saugerpositionen untersucht. Kann von einer dieser alten Positionen eine neue Saugposition ausgewählt werden, so wird der Sauger auf diese alte Position zurückgeführt und von hier aus die neue Position angefahren.
  • Nach Aufruf des Makros (S50) wird entsprechend dem Flußdiagramm in 14 die Testpostion auf die aktuelle Saugerposition gesetzt (S51). Anschließend werden sämtliche gespeicherten möglichen neuen Positionen durchlaufen und überprüft, ob sie als mögliche Fortsetzungen in Frage kommen (S52).
  • Folgende Bewertungen in der aufgeführten Reihenfolge werden hierbei durchgeführt:
    • – Zuerst wird anhand des Status' im Saugfeld überprüft, ob die gespeicherte Position bereits gesaugt wurde. In diesem Fall wird die entsprechende mögliche neue Position verworfen und gelöscht.
    • – Wurde bereits ein möglicher Kandidat für die nächste Position ermittelt, werden nur noch solche möglichen neuen Positionen bewertet, die mindestens dieselbe Priorität aufweisen, vgl. Abschnitt 2.2.3.
    • – Ist diese Bedingung erfüllt, wird anschließend die Entfernung der möglichen neuen Position von der aktuellen Testposition berechnet und anhand der Stati im Saugfeld überprüft, ob der Sauger mit seinem Kopf auf geradlinigem Weg zu dieser Position bewegt werden kann. Dazu muß der gesamte vom Sauger zurückzulegende Weg mit dem Status 1 markiert sein und die mögliche neue Position zumindest durch das Ausfahren des Armes erreicht werden können.
    • – Von allen Positionen, die angefahren werden können, wird diejenige gewählt, deren Priorität entweder höher ist als die bisher gewählte, oder die bei gleicher Priorität den größeren x-Koordinatenwert aufweist. Durch dieses Kriterium ist sichergestellt, daß die zu saugende Fläche immer von hinten nach vorn gesaugt wird.
  • Konnte nach Überprüfung sämtlicher gespeicherter möglichen neuen Positionen keine anfahrbare Position ermittelt werden (S53), wird die Testposition auf die jeweils vorherige Saugerposition gesetzt (S55) und von dort wiederum eine Schleife über alle gespeicherten möglichen neuen Positionen durchlaufen.
  • Falls von keiner der früheren Saugerpositionen eine Fortsetzung mehr möglich ist, entweder weil bereits alle möglichen neuen Positionen bearbeitet wurden (S54) oder weil die noch offenen möglichen neuen Positionen vom Sauger nicht erreicht werden können, bricht der Saugvorgang ab.
  • Andernfalls wird überprüft, ob die Testposition, von der aus eine mögliche neue Position gefunden wurde, gleich der aktuellen Saugerposition ist (S56). Während in diesem Fall die neue Position nach Drehung des Saugers in die entsprechende Richtung direkt angefahren werden kann, muß in allen anderen Fällen der Sauger zuerst auf die Testposition zurückgesetzt werden (S57).
  • Hierbei wird bei mehreren auszuführenden Rücksetzoperationen eine Wegoptimierung durchgeführt, indem für jede Zwischenposition überprüft wird, ob sie übersprungen und der Sauger eventuell direkt von seiner aktuellen- auf diejenige Position zurückgefahren werden kann, von der aus anschließend die neue Saugerposition angenommen wird. Bedingung für eine mögliche 'Abkürzung' ist wiederum, daß der Sauger nur Bereiche überfahren darf, die im Saugfeld mit dem Status 1 markiert sind, um Kollisionen mit Hindernissen zu vermeiden.

Claims (27)

  1. Verfahren zum selbsttätigen Steuern eines selbstfahrenden Gerätes (1), insbesondere eines Staubsaugers, mit Abstands- bzw. Kontaktsensoren, bei dem der durch die Reichweite der Sensoren definierte Nahbereich um das Gerät (1) durch die Sensoren (13, 14) auf Hindernisse abgetastet wird, wobei an den Grenzen Abtastbereiches mögliche neue Positionen für das Gerät (1) ermittelt und gespeichert werden, wobei anschließend nach Auswahl einer der im aktuellen oder früheren Schritt gespeicherten Position diese angefahren wird und danach ein weiterer Abtastschritt und das Anfahren der ermittelten Position ausgeführt wird, bis die gesamte Fläche überstrichen wurde oder keine Position mehr zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass das selbstfahrende Gerät (1) einen beweglichen Arm hat, an dem die Abstands- bzw. Kontaktsensoren (13, 14) angebracht sind und dass für jede mögliche neue Position Bewertungsparameter bestimmt und zugeordnet werden und dass diejenige Position mit der besten Bewertung für den nächsten Schritt ausgewählt und angefahren wird.
  2. Verfahren zum selbsttätigen Steuern eines selbstfahrenden Gerätes (1), insbesondere eines Staubsaugers, mit Abstands- bzw. Kontaktsensoren bei dem der durch die Reichweite der Sensoren definierte Nahbereich um das Gerät (1) durch die Sensoren (13, 14) auf Hindernisse abgetastet wird, an den Grenzen dieses Abtastbereiches mögliche neue Positionen für das Gerät (1) gespeichert werden, anschließend nach Auswahl einer der im aktuellen oder früheren Schritt gespeicherten Position diese angefahren wird und danach ein weiterer Abtastschritt und das Anfahren der ermittelten Position ausgeführt wird, bis die gesamte Fläche überstrichen wurde oder keine Position mehr zugänglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass das selbstfahrende Gerät (1) einen ausfahrbaren Arm (4) hat, an dem die Abstands- bzw. Kontaktsensoren (13, 14) angebracht sind und dass die Abtastung des Nahbereichs durch wiederholte Links- und Rechtsdrehung des Gerätes (1) mit jeweils vergrößerter Armlänge solange erfolgt, bis eine vorgegebene maximale Armlänge erreicht ist und der Arm (4) anschließend an eine letzte Drehung wieder eingefahren wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Fläche sukzessive durch Abtastung in ein zweidimensionales Datenfeld, abgebildet wird, und hierin während der Abtastung erkannte Hindernisse, freie Berei che sowie neue Positionen für Gerät (1) durch bestimmte Stati markiert werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Abtastung des Bereiches um Gerät (1) nur solche Positionen gespeichert werden, die weder durch Hindernisse blockiert sind noch an Flächenbereiche grenzen, die bereits von einer früheren Position des Gerätes (1) aus abgetastet wurden.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Markierung von neuen Positionen verschiedene Prioritäten für diese Positionen vergeben werden können.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der folgenden Kriterien bei der Auswahl einer neuen Position für das Gerät (1) angewandt wird: – Die neue Position darf nach nicht im zweidimensionalen Datenfeld als bereits abgetastet markiert sein, – wurde bereits eine mögliche Position gefunden, darf deren Priorität nicht mehr unterschritten werden, – durch Auswertung des zweidimensionalen Datenfeldes wird sichergestellt, daß die neue Position von dem Gerät (1) erreichbar ist, wobei nur Bereiche überfahren werden dürfen, die bereits abgetastet wurden und nicht als Hindernis markiert sind. – es wird bei gleicher Priorität diejenige Position mit dem größten Abstand von dem Gerät (1) in einer vorgegebenen Richtung gewählt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät (1) auf beliebige vorherige Positionen zurückgefahren werden kann.
  8. Verfahren nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Zurückfahren des Gerätes (1) über mehrere vorherige Positionen bestimmte Zwischenpositionen übersprungen werden, falls eine Überprüfung im zweidimensionalen Datenfeld ergibt, dass das Gerät während seiner Bewegung keine Hindernisse berührt.
  9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer wiederholten Abtastung eines bereits im zweidimensionalen Datenfeld markierten Bereiches sämtliche Stati dieser Fläche im Datenfeld entsprechend den neuen Sensordaten aktualisiert werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anfahren einer neuen Position der neue Abtastbereich so bestimmt wird, dass nur eine geringe Überlappung mit bereits abgetasteten Nachbarbereichen auftritt.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastbereich um das Gerät (1) in Form eines Kreissektors gewählt wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastung des Bereiches um das Gerät (1 } so erfolgt, dass der Kopf (11) gleichzeitig die Bodenfläche reinigt.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtasten des Bereiches um das Gerät (1) so erfolgt, dass unbekannte Flächen immer zuerst von den am Arm (4) befestigten Sensoren (13, 14) überstrichen werden.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erkennen eines Hindernisses durch einen Sensor (13, 14) die exakte Position des Hindernisses durch Auswertung der jeweiligen Abtastrichtung ermittelt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastung des Bereiches um das Gerät (1) durch periodische Drehung mit jeweils um den Kopfdurchmesser vergrößerter Länge des Armes (4) erfolgt.
  16. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abtastung des Bereiches um das Gerät (1) der Kopf (46b, 7b) in möglichst geringem Abstand an Hindernissen entlanggeführt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (46b, 7b), nachdem ein Hindernis bei einer bestimmten Länge des Armes in einem bestimmten Winkelbereich detektiert und die Konturen abgetastet wurden, bei den folgenden Drehungen durch Verkürzung des Armes im entsprechenden Winkelbereich vor dem Hindernis entlanggeführt wird.
  18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass durch Auswertung der Information im zweidimensionalen Saugfeld sichergestellt wird, dass die Reinigung der Bodenfläche nur in denjenigen Bereichen erfolgt, die im Saugfeld als noch nicht gereinigt markiert sind.
  19. Staubsauger insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18 mit angetriebenen Rädern und Steuerrädern bzw. steuerbaren Antriebsrädern (8) und Sensoren (13 bis 16) sowie einem ausfahrbaren Arm (4) mit an seiner Spitze angeordnetem Kopf (11), dadurch gekennzeichnet, dass neben zwei angetriebenen Rädern (8) als dritter Auflagepunkt der Kopf (11) am ausfahrbaren Arm (4) dient, der sich z.B. auf Walzen, Kugeln, Rädern oder Borsten abstützt.
  20. Staubsauger, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis mit angetriebenen Rädern und Steuerrädern bzw. steuerbaren Antriebsrädern (8) und Sensoren (13 bis 16) sowie einem ausfahrbaren Arm (4) mit an seiner Spitze angeordnetem Kopf (11), dadurch gekennzeichnet, dass am Kopf (11) Sensoren (13 bis 16) zur Erfassung von Hindernissen angeordnet sind und dass am Kopf (11) ein Abstandssensor (13), z.B. durch Ultraschall oder mittels elektromagnetischer Wellen die lichte Höhe oberhalb des Kopfes (11) misst.
  21. Staubsauger nach Anspruch 19 oder 20 mit angetriebenen Rädern und Steuerrädern bzw. steuerbare Antriebsräder (8) und Sensoren (13 bis 16) sowie ei nem ausfahrbaren Arm (4) mit an seiner Spitze angeordnetem Kopf (11), dadurch gekennzeichnet, dass am Kopf (11) mindestens eine angetriebene Bürste (12) angeordnet ist
  22. Staubsauger nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Bürste über eine verschiebbare Welle (6) durch einen Motor (9) erfolgt, der auf der Saugergrundfläche (1) angebracht ist.
  23. Staubsauger nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Berührungssensor (14) so ausgeführt ist, dass um den Kopf (11) herum in geringem gegenseitigen Abstand zwei elastische Kunststoffstreifen angebracht sind, deren zueinander gewandte Flächen leitend beschichtet sind, und von denen der äußere (20) bei Kontakt mit einem Hindernis an den inneren (19) herangedrückt wird.
  24. Staubsauger nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (15), z.B. in Form eines mechanischen Tasters oder berührungslos, Stufen im Bodenbelag unterhalb des Kopfes detektiert.
  25. Staubsauger nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (4) als Teleskoparm ausgeführt ist.
  26. Staubsauger nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (4) als Teleskoparm ausgeführt ist, der an seinem hinteren Ende drehbar gelagert ist.
  27. Staubsauger nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass durch Gewichtsverlagerung der Aufsetzdruck des Kopfes (11) variiert werden kann.
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8381 Inventor (new situation)

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