EP0572930A1 - Angetriebener Staubsauger - Google Patents

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EP0572930A1
EP0572930A1 EP93108614A EP93108614A EP0572930A1 EP 0572930 A1 EP0572930 A1 EP 0572930A1 EP 93108614 A EP93108614 A EP 93108614A EP 93108614 A EP93108614 A EP 93108614A EP 0572930 A1 EP0572930 A1 EP 0572930A1
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vacuum cleaner
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cleaner according
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Ira Dr. Leuthäusser
Ulrich Dr. Leuthäusser
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/009—Carrying-vehicles; Arrangements of trollies or wheels; Means for avoiding mechanical obstacles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection

Definitions

  • a mobile vacuum cleaner with a suction hose that can be connected to a suction opening in its housing, a nose wheel that is pivotably arranged on the underside of the housing towards the front of the housing, and with two bottom wheels that are arranged on the side of a housing toward the rear.
  • This vacuum cleaner follows with the help of attached to it Sensors that detect obstacles and an electric motor that drives the ground wheels, as well as a steering device for the nose wheel, a tension sensor on the suction hose and a control device that evaluates the signals from the sensors to the user.
  • the nose wheel is steered so that the vacuum cleaner drives past obstacles.
  • the object underlying the invention is to provide a vacuum cleaner with which one can also vacuum in narrow corridors and other confined spaces without lifting the vacuum cleaner or maneuvering it backward out of the confined space with the foot.
  • a particular advantage of the invented vacuum cleaner is that, compared to the prior art, only minor modifications, such as the attachment of a storage medium and the development of a program for the microprocessor, which evaluates the sensors, are required to achieve the effect according to the invention. It is particularly advantageous to drive the motors of the drive in reverse when the vacuum cleaner returns and to control the vacuum cleaner in reverse order with the same time dependency as when driving forward, since no additional sensors are required.
  • control means it is favorable to use a microprocessor in the vacuum cleaner according to the invention, since it can easily coordinate the various functions.
  • Ultrasound, light or laser sensors for obstacle detection have proven to be particularly favorable for use in the vacuum cleaner according to the invention, since known methods are used to detect and detect obstacles.
  • FIG. 1 an embodiment of a vacuum cleaner according to the invention is shown. 1 with the housing of a mobile vacuum cleaner is referred to, which contains a blower unit 2. At the rear end of the vacuum cleaner housing 1, bottom wheels 3 are provided on the side. Towards the front of the vacuum cleaner housing 1, a nose wheel pivotable about a vertical axis 4 is arranged on the underside thereof. The vertical axis 4 is coupled to an adjustment drive 6.
  • This adjustment drive 6 is controlled by a control device with semiconductor memory 7.
  • the control device with semiconductor memory 7 receives the actual value signals required for the corresponding pivoting of the nose wheel 5.
  • sensors 10 for obstacle detection are arranged in the vacuum cleaner housing 1, which likewise emit actual value signals to the control device with semiconductor memory 7.
  • the control device with semiconductor memory 7 forms corresponding control signals for the adjustment drive 6 from the supplied actual value signals, by means of which the nose wheel 5 is pivoted in such a way that the vacuum cleaner housing 1 travels in the desired direction without hitting obstacles lying in its path.
  • the bottom wheels 3 are assigned a drive motor 11, which is also controlled via the control device with semiconductor memory 7 as a function of the actual value signals supplied by the sensor.
  • the user activates the device and pulls on the suction hose. This causes a train to be reported to the semiconductor memory with the control device 7 via the sensor 9, whereupon the drive motor 11 is activated.
  • the vacuum cleaner follows the user's turn. If an obstacle is detected by the sensors 10 in the path of the vacuum cleaner, it causes an adjustment of the nose wheel 5 via the control with semiconductor memory 7.
  • the vacuum cleaner evades the obstacle.
  • all control actions and drive actions are logged in the semiconductor memory, which are carried out by the control unit with semiconductor memory 7.
  • the sensor element 9 reports no tension on the hose. Sensor element 10 is still not reporting any obstacles.
  • the drive 11 is deactivated. The user will now want to go back and consequently approaches the vacuum cleaner housing.
  • the sensors 10 perceive a moving obstacle and report this to the control device with the semiconductor memory 7.
  • the condition for return is fulfilled.
  • the control device with semiconductor memory 7 causes the drive motor 11 to drive the drive wheels 3 in the opposite direction.
  • the control actions previously stored become the semiconductor memory taken in reverse order. That is, they are read out starting with the last control action carried out and fed to the servomotor 6 of the nose wheel 5.
  • the nose wheel is now adjusted in reverse order as it was when driving forward. This causes the vacuum cleaner to drive past the obstacles that were passed when driving forwards and in reverse.
  • the backward movement continues until either the user pulls on the hose 8 and the sensor 9 reports a train to the control device with semiconductor memory 7, or until the sensor 10 can no longer detect the user who initiated the backward travel and does so to the control device the semiconductor memory reports. Forward driving can then be resumed as previously described.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt einen Staubsauger (1) mit motorisch betriebenen Hinterrädern (3) und einem gelenkten Vorderrad (5), welcher über Sensoren am Saugschlauch (9) und über weitere Sensoren (10) die Hindernisse ermitteln, in Verbindung mit einer Steuervorrichtung (6) gesteuert wird. Der Staubsauger folgt dem Zug des Benutzers der über den Saugschlauch ausgeübt wird automatisch und umfährt Hindernisse. Im Falle sich der Benutzer in einem engen Korridor hineinmanövriert hat, wird eine Rücklauffunktion vom Gerät ausgelöst und der Staubsauger fährt den zuvor abgefahrenen Weg automatisch zurück, bis der Benutzer wieder Zug ausübt oder die Sensoren ihn nicht mehr erkennen können. <IMAGE>

Description

  • Beim Staubsaugen mit heute üblichen Staubsaugern, bestehend aus einem länglichen Schlitten und einer an einem Schlauch und Stahlrohr hängenden Saugdüse, stellt der hinter dem Benutzer hergezogene Schlitten ein ständiges Ärgernis dar. Der Schlitten verhakt sich besonders an hervorstehenden Kanten, wenn der Benutzer selbst bereits um die Kante herum gegangen ist und der Zug am Schlauch nicht mehr in Vorwärtsrichtung erfolgt. Beim Saugen in engen Korridoren, die häufig durch dicht beeinanderstehende Möbel gebildet werden, oder in engen Zimmern, in die der Schlitten hineingezogen wird, ist es meist nicht möglich den Schlitten zu wenden und aus der Sackgasse vorwärts wieder herauszugehen. Das letztgenannte Problem ist besonders gravierend bei länglichen Schlitten mit feststehenden Rädern, die einen großen Wendekreis und kleine Manövrierfähigkeit haben.
  • Bisher bekannte Lösungen des Problems bestehen darin, den Staubsauger von Hand um das Hindernis herumzuführen oder falls dies nicht gelingt, diesen aufzunehmen und mit samt der Saugdüse wegzutragen.
  • Aus der Europäischen Patentschrift 0 319 700 B1 ist ein fahrbarer Staubsauger mit einem an eine Saugöffnung seines Gehäuses anschließbaren Saugschlauch, einem zur Vorderseite des Gehäuses hin an der Gehäuseunterseite verschwenkbar angeordneten Bugrad und mit zwei seitlich einem Gehäuse zu dessen Rückseite hin angeordneten Bodenrädern bekannt. Dieser Staubsauger folgt mit Hilfe von an ihm angebrachten Sensoren, welche Hindernisse erkennen und einem Elektromotor, welcher die Bodenräder antreibt, sowie einer Lenkeinrichtung für das Bugrad einem Zugsensor an dem Saugschlauch und einer Steuervorrichtung, die die Signale der Sensoren auswertet dem Benutzer. Das Bugrad wird so gelenkt, daß der Staubsauger an Hindernissen vorbeifährt.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Staubsauger anzugeben, mit dem man auch in engen Korridoren und anderen beengten Umgebungen saugen kann, ohne den Staubsauger aufzuheben oder diesen mit den Fuß rückwärts aus der beengten Umgebung hinauszumanövrieren.
  • Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Alle übrigen Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den untergeordneten Ansprüchen.
  • Ein besonderer Vorteil des erfundenen Staubsaugers besteht darin, daß im Vergleich zum Stand der Technik nur geringfügige Modifikationen, wie die Anbringung eines Speichermittels und die Erarbeitung eines Programms für den Mikroprozessor, welches den Sensoren auswertet erforderlich sind, um die erfindungsgemäße Wirkung zu erzielen. Besonders vorteilhaft ist es, beim Rücklauf des Staubsaugers die Motoren des Antriebs umgekehrt anzutreiben und die Steuerung des Staubsaugers in umgekehrter Reihenfolge mit gleicher Zeitabhängigkeit wie beim Vorwärtsfahren durchzuführen, da so keinerlei zusätzliche Sensorik erforderlich ist.
  • Günstig ist es bei nicht mehr vorhandenem Benutzerzug den Rücklauf zu stoppen.
  • Weiterhin kann es vorteilhaft sein, beim erfindungsgemäßen Staubsauger, die Rücklauffunktion bei Nichtmehrvorhandensein des bewegten Hindernisses, welches in der Regel der Benutzer darstellen sollte, zu stoppen, da dann der Benutzer keine weitere Rückfahrt mehr wünscht.
  • Im Hinblick auf Materialeinsparungen beim Produzieren des erfindungsgemäßen Staubsaugers ist es günstig, nur ein Bugrad in Verbindung mit einem Stellmotor zu verwenden.
  • Als Steuermittel ist es günstig, beim erfindungsgemäßen Staubsauger einen Mikroprozessor zu verwenden, da er die verschiedenen Funktionen einfach koordinieren kann.
  • Weiterhin ist es günstig als Speichermittel für die Antriebsfunktionen einen Halbleiterspeicher, der flüchtig oder nichtflüchtig ist einzusetzen, da Halbleiterspeicher besonders preiswert sind.
  • Besonders günstig ist der Einsatz eines Halbleiterspeichers in Verbindung mit einem Zeitgeber, der den gespeicherten Antriebsfunktionen einen Zeitstempel aufprägt. So ist es einfach möglich, die Antriebs- und Steuerfunktionen in umgekehrter Reihenfolge chronologisch richtig ablaufen zu lassen.
  • Als besonders günstig für den Einsatz bei dem erfindungsgemäßen Staubsauger erweisen sich Ultraschall-,Licht-oder Lasersensoren für die Hinderniserkennung, da dafür bekannte Verfahren esixtieren, um Hindernisse festzustellen und erkennen zu können.
  • Vorteilhaft beim erfindungsgemäßen Staubsauger kann es sein, Piezoelemente oder Dehnmeßstreifen als Drucksensoren bzw. Zugsensoren einzusetzen, da diese kostengünstig in großer Zahl herstellbar sind.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von Figurenbeispielen weiter erläutert.
    • Figur 1
    zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Staubsaugers.
  • In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Staubsaugers dargestellt. Mit 1 ist das Gehäuse eines fahrbaren Staubsaugers bezeichnet, das ein Gebläseaggregat 2 enthält. Am hinteren Ende des Staubsaugergehäuses 1 sind seitlich Bodenräder 3 vorgesehen. Zur Vorderseite des Staubsaugergehäuses 1 hin ist an dessen Unterseite ein um eine senkrechte Achse 4 verschwenkbares Bugrad angeordnet. Die senkrechte Achse 4 ist mit einem Verstellantrieb 6 gekoppelt. Dieser Verstellantrieb 6 wird durch eine Steuervorrichtung mit Halbleiterspeicher 7 gesteuert. Über ein die Zugkraft und die Zugrichtung eines an das Staubsaugergehäuse angeschlossenen Saugschlauches 8 erfassendes Sensorelement 9 erhält die Steuervorrichtung mit Halbleiterspeicher 7, die zur entsprechenden Verschwenkung des Bugrades 5 erforderlichen Istwertsignale zugeführt. Ferner sind im Staubsaugergehäuse 1 Sensoren 10 zur Hinderniserkennung angeordnet, die ebenfalls Istwertsignale an die Steuervorrichtung mit Halbleiterspeicher 7 abgeben.
  • Die Steuervorrichtung mit Halbleiterspeicher 7 bildet aus den zugeführten Istwertsignalen entsprechende Steuersignale für den Verstellantrieb 6, durch den das Bugrad 5 derart verschwenkt wird, daß das Staubsaugergehäuse 1 in die gewünschte Richtung fährt, ohne gegen in seinem Fahrweg liegende Hindernisse zu stoßen.
  • Wie in der Figur 1 ebenfalls angedeutet, ist den Bodenrädern 3 ein Antriebsmotor 11 zugeordnet, welcher ebenfalls über die Steuervorrichtung mit Halbleiterspeicher 7 in Abhängigkeit von den durch den Sensor gelieferten Istwertsignalen gesteuert wird.
  • Beim Saugen mit dem erfindunsgemäßen Staubsauger geschieht folgendes:
    Der Benutzer aktiviert das Gerät und zieht am Saugschlauch. Dies bewirkt, daß über den Sensor 9 ein Zug an den Halbleiterspeicher mit der Steuervorrichtung 7 gemeldet wird, woraufhin der Antriebsmotor 11 aktiviert wird. Der Staubsauger folgt dem Zug des Benutzers. Wird von den Sensoren 10 ein Hindernis im Weg des Staubsaugers festgestellt, so veranlaßt es über die Steuerung mit Halbleiterspeicher 7 eine Verstellung des Bugrades 5. Der Staubsauger weicht dem Hindernis aus. Parallel dazu werden sämtliche Steueraktionen und Antriebsaktionen im Halbleiterspeicher protokolliert, die von der Steuereinheit mit Halbleiterspeicher 7 ausgeführt werden.
  • Angenommen der Bediener des Staubsaugers hat sich in eine unzugängliche Stelle hineinmanövriert, welche beispielsweise ein enger Korridor sein kann. Folgende Ausgangssituation liegt vor. Das Sensorelement 9 meldet keinen Zug am Schlauch. Noch meldet das Sensorelement 10 keine Hindernisse. Der Antrieb 11 ist deaktiviert. Der Benutzer wird nun zurückgehen wollen und nähert sich infolgedessen dem Staubsaugergehäuse. Dabei nehmen die Sensoren 10 ein bewegtes Hindernis wahr und melden dies an die Steuervorrichtung mit Halbleiterspeicher 7. Die Bedingung für Rücklauf ist erfüllt. Die Steuervorrichtung mit Halbleiterspeicher 7 veranlaßt den Antriebsmotor 11 die Antriebsräder 3 in umgekehrter Richtung anzutreiben. Gleichzeitig werden dem Halbleiterspeicher die zuvor abgespeicherten Steueraktionen in umgekehrter Reihenfolge entnommen. D.h. sie werden mit der zuletzt getätigten Steueraktion beginnend ausgelesen und dem Stellmotor 6 des Bugrades 5 zugeführt. Bei der Rückwärtsfahrt des Staubsaugers wird nun das Bugrad in umgekehrter Reihenfolge entsprechend verstellt wie dies bei der Vorwärtsfahrt geschah. Damit wird bewirkt, daß der Staubsauger an den bei Vorwärtsfahrt passierten Hindernissen, im Rückwärtsgang auch wieder vorbeifährt. Die Rückwärtsfahrt findet solange statt bis entweder der Benutzer am Schlauch 8 zieht und der Sensor 9 der Steuervorrichtung mit Halbleiterspeicher 7 einen Zug meldet, oder bis der Sensor 10 den Benutzer, der die Rückwärtsfahrt ausgelöst hat, nicht mehr erfassen kann und dies an die Steuervorrichtung an die Halbleiterspeicher meldet. Es kann dann wie zuvor beschrieben wieder Vorwärtsfahrt aufgenommen werden.

Claims (9)

  1. Angetriebener Staubsauger, bei dem
    a) wenigstens ein erster Sensor (10) zur Hinderniserkennung vorgesehen ist,
    b) wenigstens ein zweiter Sensor (9) zur Erkennung vom Benutzer ausgehenden Zuges vorgesehen ist,
    c) wenigstens ein Lenkmittel (4, 5, 6) für die Richtungsvorgabe des Staubsaugers vorgesehen ist,
    d) wenigstens ein Steuermittel (7) vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit der Sensorsignale die Lenkmittel und/oder den Antrieb steuert,
    e) wenigstens ein Speichermittel (7) zum Speichern von Steueraktionen des Steuermittels (7) vorgesehen ist,
    f) bei Stillstand sowie nicht vorhandenem Zug des Benutzers und bei Vorhandensein wenigstens eines von den ersten Sensoren erfaßten sich nähernden Hindernisses ein Rücklauf des Staubsaugers ausgelöst wird.
  2. Staubsauger nach Anspruch 1,bei dem die Rücklauffunktion darin besteht, daß der Antrieb in umgekehrter Richtung erfolgt und das Steuermittel (7) die gespeicherten Steueraktionen beginnend mit der letzten zuerst in umgekehrter Reihenfolge zeitgleich wie beim Speichern ablaufen läßt, wobei als Kriterium für die Beendigung des Rücklaufs Signale von zweiten Sensoren dienen.
  3. Staubsauger nach Anspruch 2, bei den als Beendigungskriterium für den Rücklauf die nicht mehr vorhandene Registrierung des bewegten Hindernisses, welches die Rücklauffunktion ausgelöst hat, durch die ersten Sensoren dient.
  4. Staubsauger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Lenkmittel ein Bugrad (5) in Verbindung mit einem Stellmotor (6) ist.
  5. Staubsauger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Steuermittel (7) ein Mikroprozessor ist.
  6. Staubsauger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Speichermittel (7) ein Halbleiterspeicher ist.
  7. Staubsauger nach Anspruch 6, bei dem der Halbleiterspeicher (7) einen Zeitgeber besitzt der Steueraktionen mit einem Zeitstempel versieht.
  8. Staubsauger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die ersten (10) Sensoren auf Ultraschall, Licht oder Laser basieren.
  9. Staubsauger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die zweiten Sensoren (9) Dehnmeßstreifen oder Piezoelemente sind.
EP93108614A 1992-06-02 1993-05-27 Angetriebener Staubsauger Expired - Lifetime EP0572930B1 (de)

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