JP6735808B2 - 表面処理装置の動作方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動的に移動可能な表面処理装置、特にロボット真空掃除機および／または掃除ロボットの動作方法に関する。その表面処理装置は部屋の中で移動し、この場合には表面処理作業を実行する。そして、超音波センサが超音波、特に障害物で反射された超音波を検出する。

さらにまた、本発明は、超音波センサを有する自動的に移動可能な表面処理装置、および超音波センサを有する自動的に移動可能な表面処理装置とその表面処理装置が通信に関して統合されている家庭用警報システムとを含むシステムに関する。

そのような表面処理装置の動作方法は先行技術で良く知られている。それに関して、表面処理装置、特に真空掃除機および／または掃除ロボットは、例えば部屋および／または家の中で例えば記憶された部屋の地図によって前後に移動することができ、好ましくは清掃作業を行うことができる。さらにまた、他の機能と共に、例えば、人による許可されていないアクセスに関連して部屋を監視するために、主に清掃作業に役立つ表面処理装置を提供することが知られている。

特許文献１は、例えば、センサシステムによって物体を検出する自動的に移動可能な清掃装置を開示する。そのセンサシステムでは、1つ以上の周囲のエリアの特徴が少なくともある所定の期間に検出され、物体の配置の変化に応じて、または人による許可されていない侵入に応じて警報が出される。物体の配置の変化および／または新しい物体または人の存在は、部屋の記憶された参照地図を現在測定された室内状況と比較することによって、距離測定装置および／または障害物センサによって検出される。

欧州特許第２ ４２３ ８９３号公報

許可されていない侵入、特に不法侵入を他の方法で検出できる方法が今生み出されることになる。これはおそらく部屋の地図を比較することもない。

上述した目的を達成するために、本発明は自動的に移動可能な表面処理装置の動作方法を提供する。表面処理装置の超音波センサはガラス破損音を検出する。超音波センサによって検出された音の周波数はガラス破損の場合に典型的に生じる基準周波数と比較され、一致した場合には、ガラス破損、特に窓の窓ガラスまたはドアを通る不法侵入が決定される。

従って、本発明によれば、表面処理装置の超音波センサは、部屋の障害物を検出するために使用されるのではなく、または使用されるのみではなく、例えば窓の窓ガラスまたはドアを通る不法侵入に関して部屋を監視するために使用される。これは、ガラス破損音が特徴的な周波数を有するという知識に基づいている。

表面処理装置の超音波センサは、例えば壁や幾つかの家具などの障害物のために部屋または家を監視するだけでなく、不法侵入センサとしても役目を果たす。従って、先行技術と比べて、表面処理装置がもはや部屋を監視するために部屋の地図の作成に依存せず、もはや問題の部屋に移動する必要がないことが有利である。実際には、表面処理装置は、超音波センサが通常は数メートルの検出範囲を有するので、任意の位置に留まり、そこからガラス破損音を検出することができる。表面処理装置は、1つ以上の超音波センサを有することができる。超音波センサは、ガラス破損の特徴的な周波数を検出することができるマイクロホンを有する。この点で、それらは音響ガラス破損検出器としての役目を果たす。一般に、不法侵入に応じて、窓ガラスが打ち砕かれたときに特徴的な周波数が発生し、窓ガラスが砕け散って破片が表面にぶつかったときに特徴的な周波数が発生する。これらの周波数は、窓および／またはドアのガラス薄板に典型的であるが、例えば、飲用グラスが破損したときに生じる周波数とは異なる。

１ｋＨｚと１ＭＨｚの間の周波数が基準周波数として使用されることが提案される。窓および／またはドアのガラスが割れるときに生じる周波数は、通常は１ｋＨｚと１ＭＨｚの間の周波数範囲にある。さらに、２０ｋＨｚより下の範囲のガラス破損周波数は、大きな振幅を有する。２０ｋＨｚの周波数は、人間の可聴周波数にぎりぎり入っている。けれども、２０ｋＨｚ（特に１００ｋＨｚ）と１ＭＨｚとの間の周波数は、もはや人間の耳によって把握されることはできない。この周波数範囲は市販の超音波センサでカバーすることができ、安価に表面処理装置を製造することができる。

さらに、検出された音が時間的変化、特に周波数依存の振幅の時間的変化に関して評価されることが提供される。ガラス破損に応じて出力される音波は時間的変化を被る。窓ガラスが打ち砕かれた瞬間に、測定可能な振幅が最初に１００ｋＨｚより下、特に２０ｋＨｚより下の範囲における低周波数で生じる。さらに、その後のガラスの粉砕に応じて、音が次第に比較的により高い周波数、例えば１ＭＨｚの範囲で出力される。これを通して周波数スペクトルの典型的な時間的変化が作られる。それは、比較的により高い第２の周波数で次の振幅のピークを持った第１の周波数でガラス破損の間に振幅のピークによって特徴づけられる。現在測定された信号が窓ガラスの典型的なガラス破損状況の基準スペクトルと一致するとき、表面のガラス、例えばドアまたは窓の表面のガラスでガラス破損が決定される。従って、例えば飲用グラスの割れることのような普通のチャリンと鳴る音は、不法侵入として検出されず、特に警報を引き起こさない。

従って、特に、第１の周波数での突然の振幅の増加とその後の第１の周波数よりも高い第２の周波数での振幅の増加の場合に、検出された音の周波数スペクトルに基づいて、ガラスの破損が結論付けられることが提案される。それに関して、２つの振幅増加の発生の時間系列は、ガラスの強度および落下の高さに依存して、数ミリ秒から１秒までである。

ガラスの破損が決定されたとき、表面処理装置が部屋の現在の状態と記憶されている部屋の地図に従う部屋の状態とを比較し、表面処理装置が部屋の中に、特に窓またはドアのエリアの中に移動できることが提案される。ガラス破損に応じて生じる周波数、特に周波数依存の振幅によってガラス破損が検出されることに加えて、検出されたガラス破損は部屋の現在の状態を記憶されている部屋の地図と比較することによってさらに検証される。それによって、例えば、開いたドア、開いた窓、欠落した窓ガラス、作業されるべき表面上の破損したガラス、部屋の中での人の動きなど、記憶されている部屋の地図からの逸脱が検出される。部屋の現在の状態を検出するために、表面処理装置は、場合により、静止位置から離れて周囲に移動し、それぞれの部屋における現在の状態を決定することができる。部屋の地図を用いた部屋の状態比較により超音波センサの検出結果を検証することによって、検出結果の信頼性を高めることができる。

さらに、部屋の特徴を検出するために、部屋の状態、特に窓および／またはドアが開いている状態を、測定装置によって決定することが提案される。この測定装置は、有利には部屋の地図を作成するために通常使用されるセンサである。これは、有利には三角測量センサの形態のレーザスキャナであることができる。特に、表面処理装置の周囲に３６０度の検出範囲を有する測定装置が提供される。従って、超音波センサの測定結果を検証するために、通常は自動的に移動可能な表面処理装置上に既に配置されている測定装置を使用することができる。また、それによって表面処理装置の製造コストは増加しない。

さらに、ガラスの破損が検出された場合、特に窓の窓ガラスまたはドアを通る不法侵入が検出された場合、警報信号が出力されることが提案される。警報信号は、居住者、緊急サービスまたは同様のものに通知する役目を果たす。さらに、この結果として場合により、泥棒を追い払い、家から離れるようにすることができる。有利には、表面処理装置は通信の観点から外部の警報システムに接続され、警報信号は警報システムによって緊急サービスに転送される。

望ましくは、超音波センサによって受信された音は家庭用警報システムによって評価され、家庭用警報システムに表面処理装置が通信に関して統合され、および／またはガラス破損が決定された場合には、家庭用警報システムによって警報信号が出力され、および／または警報信号が引き起こされる。超音波センサによって受信された音は、このようにして、表面処理装置自体の装置によって評価されるのではなく、表面処理装置が統合された家庭用警報システムによって評価される。従って、表面処理装置は超音波センサのみを有している必要があり、家庭用警報システムの評価装置が使用される。それに関して、特にまた、ガラス破損に応じて典型的に生じ、評価のために使用される基準周波数は、家庭用警報システムのデータ記憶装置に記憶されることができる。従って、不法侵入の検出のために必要な装置は家庭用警報システムに代えられるが、表面処理装置は超音波センサと家庭用警報システムと通信するために対応する通信装置とを有する必要があるのみである。さらに、有利にはまた、警報信号は、家庭用警報システムによって出力され、引き起こされる。家庭用警報システムの評価装置、または別の方法では、また（上述のように）表面処理装置の評価装置が、不法侵入を決定したならば、家庭用警報システムは警報信号を出力する。有利には、警報信号は、それから対応する緊急サービス（警備サービス、管理人、ドアマンまたは同様のもの）に転送される。表面処理装置は、有利には、無線接続、例えばＧＳＭ、ブルートゥースなどを用いて家庭用警報システムとの通信のために接続される。さらにまた、この無線接続によって、ユーザの携帯電話に連絡することができる。全体として、表面処理装置は、家庭用警報システムに加えて、また例えば煙検出器、温度センサ、閉鎖装置などの他の装置を含む複雑な家庭用オートメーション装置に統合されることができる。また、据え置き型の家庭用警報システムの代わりに、移動通信装置、例えば携帯電話、ラップトップ、タブレットなどが警報信号を評価し、および／または出力するために使用されることができる。

さらに、超音波センサが排他的受信モードであるときのみ、特に表面処理装置が静止状態である間にのみ、超音波センサによって受信された音がガラス破損音に関して評価されることが提案される。排他的受信モードである間に、超音波センサ自体は超音波信号を送信しない。従って、排他的受信動作は、部屋の中で障害物を検出するための測定動作とは異なる。有利には、静止状態の間、表面処理装置は、例えば表面処理装置の蓄電池を充電するために役立つベースステーションに位置している。ガラス破損音の検出中に表面処理装置が静止しているという事実のために、周囲の騒音は、例えば表面処理装置の清掃動作または移動によって生じる少しの処理騒音も含まないため、超音波センサはガラス破損音を特に容易に検出することができる。

上述した方法に加えて、本発明は、また、超音波センサを有する自動的に移動可能な表面処理装置、特に真空掃除機および／または掃除ロボットを提案する。その表面処理装置は評価装置を有し、その評価装置は超音波センサによって検出された音の周波数をガラス破損の場合に典型的に生じる基準周波数と比較し、一致した場合には、ガラス破損、特に窓の窓ガラスまたはドアを通る不法侵入を決定するために設計されている。

さらにまた提案されるものは、超音波センサを有する自動的に移動可能な表面処理装置、特に真空掃除機および／または掃除ロボットと家庭用警報システムとのシステムである。家庭用警報システムには表面処理装置が通信に関して統合されている。家庭用警報システムは評価装置を有し、その評価装置は超音波センサによって検出された音の周波数をガラス破損の場合に典型的に生じる基準周波数と比較し、一致した場合には、ガラス破損、特に窓の窓ガラスまたはドアを通る不法侵入を決定するために設計されている。

その結果また、本発明に係る方法に関して記述された特徴と利点は、自動的に移動可能な表面処理装置または表面処理装置と家庭用警報システムのシステムに関して明らかであろう。

本発明は、以下に典型的な実施形態を用いてもっと詳細に説明される。

監視された部屋の中にある本発明に係る表面処理装置を示す。 図１の部屋の中への不法侵入の状況を示す。 複数の部屋を持つ家の部屋の地図を示す。 評価装置を含む表面処理装置を示す。

図１は、窓ガラス７を持った窓８を有する複数の部屋３，４を備えた家の一部を示す。部屋４の１つには、ここでは自動的に移動可能なロボット真空掃除機として設計された表面処理装置１が位置している。表面処理装置１は、部屋４内に固定して配置された家庭用警報システム１０と通信している。表面処理装置１は、例えば壁や幾つかの家具などの障害物６を検出するための２つの超音波センサ５と、例えば部屋３，４の中で表面処理装置１を正しい位置に置き、部屋の地図２を作成するために部屋３，４の特徴を検出する測定装置９とを備える。ここで、測定装置９は、表面処理装置１の周りの３６０度の角度範囲で測定できるレーザスキャナとして設計されている。さらに、表面処理装置１は評価装置１２を有する。評価装置１２の支援で、超音波センサ５および測定装置９によって検出された信号を評価することができる。有利には、評価装置１２はまた、測定信号と参照データを記憶するためのデータ記憶装置を有する。

図１に示すように、人は部屋３の窓８の前にいる。その人は、部屋３の外から窓８を通って部屋３に許可無く侵入することを意図している。

図２は、時系列的に後の状況における監視された部屋３，４を示す。このとき、人は既に窓８の窓ガラス７を打ち砕いている。窓ガラス７を打ち砕くことによって、特徴的な周波数スペクトルを有する音（超音波及び可聴音の両方）が生成される。窓ガラス７が打ち砕かれたとき、特に１００ｋＨｚより下、特にまた２０ｋＨｚより下の低周波数において、超音波スペクトルは大きな振幅を有する。超音波センサ５は周囲の雑音を連続的に検出するという事実のために、ある周波数での振幅の突然の増加は、例えば１００ｋＨｚ／２０ｋＨｚより下の範囲（窓ガラスの大きさ、厚さおよび材料に依存する）で経時的に測定されることができる。窓ガラス７のその後の粉砕および窓ガラス７の破片の床への衝撃のために、窓ガラス７を打ち砕くことによって生じた振幅が減少する間に、別のより高い周波数（特に１００ｋＨｚまたは２０ｋＨｚより上の周波数）の振幅が増加する。超音波センサ５によって検出された音のこの時間的変化は、表面処理装置１の評価装置１２によって評価される。それに関して、音の周波数は、ガラス破損の場合に典型的に生じる基準周波数と比較され、評価装置１２のデータ記憶装置に記憶される。測定された周波数スペクトルと基準スペクトルとが一致する場合には、窓ガラス７の破壊が決定される。それで、表面処理装置１は、人が部屋３，４の中へ許可無く侵入したい、または侵入したという結論を出す。それから、表面処理装置１は家庭用警報システム１０に情報を直接送信することができ、次に家庭用警報システム１０は音響警報を出力し、および／または緊急センター、例えば警備サービスに通知する。さらにその上、表面処理装置１は、部屋３，４の現在の状態を、部屋３，４の記憶された部屋の地図２に関する部屋３，４の状態と比較することができる。それによって、表面処理装置１は、測定装置９によって窓８の窓ガラス７の欠落および／または地面に存在する窓ガラス７の破片を測定するために、窓８のエリアに沿って部屋３，４の中で移動する。また、測定装置９が部屋３の中で窓ガラス７の欠落を検出するとすぐに、対応する信号が評価装置１２に送られ、評価装置１２は測定装置９の測定した信号を超音波センサ５の測定した信号と結びつけ、不法侵入の試み／不法侵入を検証する。さらに、場合により、部屋３，４を通る人の動きは、測定装置９によって決定されることができる。この目的のために、表面処理装置１は、また、部屋３，４の内側に移動することができ、その人をそれぞれの部屋３，４に割り当てることができる。家庭用警報システム１０への不法侵入／不法侵入の試みの送信に加えて、表面処理装置１は、また、居住者の移動式無線装置に情報を送信することができ、彼の家の中の現在の状況について通知することができる。

図３は、部屋３，４を有する家の中の部屋の状況を平面図で示す。この図は、例えば表面処理装置１の測定装置９によって作成された部屋の地図２に対応する。表面処理装置１は、部屋４の中に配置されたベースステーション１１において静止状態にある。部屋４には、さらに、例えば、植物、キャビネット、テーブル、および４つの椅子のような複数の障害物６が配置されている。部屋４および隣接した部屋３は、各々窓ガラス７を備えた窓８を有する。不法侵入によって生じた破片が、部屋３の窓８の前にある。表面処理装置１の超音波センサ５がガラス破損音を検出して認識した後に、表面処理装置１は静止状態から離れ、測定装置９によって窓ガラス７の欠落または地面における窓ガラス７の破片の存在を検出するために、図示された経路に沿って部屋３を通って特に窓８のエリアに移動する。

図４は、表面処理装置１の平面図を示す。図４では、評価装置１２に記憶されている部屋３，４の部屋の地図２（左）と部屋３，４の現在の状況（右）との間の比較が、評価装置１２に関して概略的に示されている。評価装置１２は、部屋の地図２と部屋３，４の現在の状況との間で概略的に行われる比較によって、部屋３の中で窓８の窓ガラス７の破壊、および従って不法侵入／不法侵入の試みを検証する。それから、表面処理装置１は家庭用警報システム１０に信号を送信し、次に家庭用警報システム１０は警報信号を出力し、および／または緊急センターに情報を送信する。

１…表面処理装置
２…部屋の地図
３…部屋
４…部屋
５…超音波センサ
６…障害物
７…窓ガラス
８…窓
９…測定装置
１０…家庭用警報システム
１１…ベースステーション
１２…評価装置

Claims (12)

1. 自動的に移動可能な表面処理装置（１）の動作方法であって、
   前記表面処理装置（１）が部屋（３，４）の中で移動し、この場合には表面処理作業を実行し、
   超音波センサ（５）が超音波、特に障害物（６）で反射された超音波を検出し、
   前記超音波センサ（５）がガラス破損音を検出し、
   前記超音波センサ（５）によって検出された音の周波数が、ガラス破損の場合に典型的に生じる基準周波数と比較され、
   一致した場合には、ガラス破損が決定され、
   ガラスの破損が決定されたとき、前記表面処理装置（１）が、前記部屋（３，４）の現在の状態と記憶されている部屋の地図（２）に従う前記部屋（３，４）の状態とを比較し、
   前記表面処理装置（１）が、 前記部屋（３，４）の中に、窓（８）またはドアのエリアの中に移動でき、かつ、
   前記部屋（３，４）の特徴を検出するために、前記部屋（３，４）の状態を、測定装置（９）によって決定する
   ことを特徴とする動作方法。
2. １ｋＨｚと１ＭＨｚの間の周波数が、基準周波数として使用されることを特徴とする請求項１に記載の動作方法。
3. 前記検出された音は、時間的変化に関して評価されることを特徴とする請求項１または２に記載の動作方法。
4. 前記検出された音が、周波数依存の振幅の時間的変化に関して評価されることを特徴とする請求項３に記載の動作方法。
5. 第１の周波数での突然の振幅の増加と、当該第１の周波数より大きい第２の周波数でのその後の振幅の増加との場合に、検出された音の周波数スペクトルに基づいて、ガラスの破損が結論付けられることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の動作方法。
6. 前記部屋（３，４）の状態が、窓（８）および／またはドアが開いている状態であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の動作方法。
7. ガラスの破損が検出された場合、警報信号が出力されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の動作方法。
8. 前記超音波センサ（５）によって受信された音が家庭用警報システム（１０）によって評価され、当該家庭用警報システム（１０）に前記表面処理装置（１）が通信に関して統合され、および／またはガラス破損が決定された場合には、前記家庭用警報システム（１０）によって警報信号が出力され、および／または警報信号が引き起こされることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の動作方法。
9. 前記超音波センサ（５）が排他的受信モードであるときのみ、前記超音波センサ（５）によって受信された音が前記ガラス破損音に関して評価されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の動作方法。
10. 前記排他的受信モードが、前記前記表面処理装置（１）が静止状態である間である、請求項９に記載の動作方法。
11. 超音波センサ（５）を有する自動的に移動可能な表面処理装置（１）であって、
    前記表面処理装置（１）が評価装置（１２）を有し、当該評価装置（１２）が前記超音波センサ（５）によって検出された音の周波数をガラス破損の場合に典型的に生じる基準周波数と比較し、一致した場合には、ガラス破損を決定するために設計されており、
    ガラスの破損が決定されたとき、前記表面処理装置（１）が、前記部屋（３，４）の現在の状態と記憶されている部屋の地図（２）に従う前記部屋（３，４）の状態とを比較し、
    前記表面処理装置（１）が、 前記部屋（３，４）の中に、窓（８）またはドアのエリアの中に移動でき、かつ、
    前記部屋（３，４）の特徴を検出するために、前記部屋（３，４）の状態を、測定装置（９）によって決定する
    ことを特徴とする表面処理装置（１）。
12. 超音波センサ（５）を有する自動的に移動可能な表面処理装置（１）と、当該表面処理装置（１）が通信に関して統合されている家庭用警報システム（１０）とのシステムであって、
    前記家庭用警報システム（１０）が評価装置を有し、当該評価装置が前記超音波センサ（５）によって検出された音の周波数をガラス破損の場合に典型的に生じる基準周波数と比較し、一致した場合には、ガラス破損を決定し、ガラスの破損が決定されたとき、前記表面処理装置（１）が、前記部屋（３，４）の現在の状態と記憶されている部屋の地図（２）に従う前記部屋（３，４）の状態とを比較し、 前記表面処理装置（１）が、 前記部屋（３，４）の中に、窓（８）またはドアのエリアの中に移動でき、かつ、前記部屋（３，４）の特徴を検出するために、前記部屋（３，４）の状態を、測定装置（９）によって決定するするために設計されている、
    ことを特徴とするシステム。

Images