DE102007036160B4

DE102007036160B4 - Mobile device, in particular self-propelled dust collection robot with detector arrangements for determining existing in each device travel area subsidence, especially stages

Info

Publication number: DE102007036160B4
Application number: DE200710036160
Authority: DE
Inventors: Carsten Hauptlorenz; Michael Krammer; André Michaelis; Thomas Strehler
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2013-04-11
Anticipated expiration: 2027-08-03
Also published as: DE102007036160A1

Abstract

Fahrbares Gerät, insbesondere selbstfahrender Staubsammelroboter, mit einem Gerätekörper, der eine zumindest zwei in Abstand voneinander angeordnete Antriebsräder und gegebenenfalls ein oder mehrere in Abstand von den Antriebsrädern vorgesehene Stützelemente aufweisende Antriebseinrichtung enthält, durch die der Gerätekörper auf einer Bodenfläche verfahrbar ist, und mit in Fahrtrichtung vor den Antriebsrädern vorgesehenen optisch arbeitenden, jeweils einen Lichtsender und einen Lichtempfänger enthaltenden Detektiermoduln, die an die Bodenfläche Lichtsignale abgeben und deren Reflexionen zum Ermitteln von im jeweiligen Gerätefahrweg vorhandenen Flächenabsenkungen, insbesondere von abgesenkten Stufen empfangbar und für ein Erkennen dieses Zustands auswertbar sind, wobei sowohl der Lichtsender als auch der Lichtempfänger jedes Detektiermoduls in einem den betreffenden Lichtsender von dem zugehörigen Lichtempfänger optisch abschirmenden Einschubschacht jeweils unter einem solchen Winkel in Bezug auf eine Vertikale zu einer ebenen Bodenfläche angeordnet sind, dass lediglich das von dieser Bodenfläche oder einem auf dieser Bodenfläche liegenden Gegenstand reflektierte Licht von dem zugehörigen Lichtempfänger auffangbar und für das...Mobile device, in particular self-propelled dust collection robot, with a device body containing at least two spaced apart drive wheels and optionally one or more provided at a distance from the drive wheels supporting elements comprising drive means by which the device body is movable on a bottom surface, and with in the direction of travel provided in front of the drive wheels optically operating, each containing a light emitter and a light receiver detection modules that emit light signals to the ground surface and their reflections for determining existing in each device travel area subsidence, in particular lowered stages are receivable and evaluated for detecting this condition, both the light emitter as well as the light receiver of each detection module in a respective light emitter of the associated light receiver optically shielding insertion slot under each one m are arranged at such an angle with respect to a vertical to a flat bottom surface, that only the light reflected from this bottom surface or an object lying on this bottom surface of the associated light receiver can be trapped and for the ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein fahrbares Gerät und insbesondere auf einen selbstfahrenden Staubsammelroboter, mit einem Gerätekörper, der eine zumindest zwei in Abstand voneinander angeordnete Antriebsräder und gegebenenfalls ein oder mehrere in Abstand von den Antriebsrädern vorgesehene Stützelemente aufweisende Antriebseinrichtung enthält, durch die der Gerätekörper auf einer Bodenfläche verfahrbar ist, und mit in Fahrtrichtung vor den Antriebsrädern vorgesehenen optisch arbeitenden, jeweils einen Lichtsender und einen Lichtempfänger enthaltenden Detektiermoduln, die an die Bodenfläche Lichtsignale abgeben und deren Reflexionen zum Ermitteln von im jeweiligen Gerätefahrweg vorhandenen Flächenabsenkungen, insbesondere von abgesenkten Stufen empfangbar und für ein Erkennen dieses Zustands auswertbar sind.The invention relates to a mobile device and in particular to a self-propelled dust collection robot, comprising a device body having at least two spaced apart drive wheels and optionally one or more provided at a distance from the drive wheels supporting elements having drive means by which the device body on a Ground surface is movable, and provided with in the direction of travel in front of the drive wheels optically operating, each containing a light emitter and a light receiver detection modules that emit light signals to the bottom surface and their reflections for determining existing in each device travel area subsidence, in particular of lowered levels receivable and for a Detecting this state are evaluable.

Es ist bereits eine Sensorvorrichtung für ein selbstfahrendes Bodenreinigungsgerät zum Erkennen einer abfallenden Stufe mit einer Sende- und einer Empfangseinheit für Infrarotstrahlung und mit einer Auswerteelektronik zum Auswerten der Intensität der empfangenen Strahlung bekannt ( DE 102 31 386 64 ). Diese auch als Absturz-Sensorvorrichtung bekannte Sensorvorrichtung weist eine Empfangseinheit sowie eine erste und zweite Sendeeinheit auf, wobei die zweite Sendeeinheit im Abstand zu einer durch die Empfangseinheit und die erste Sendeeinheit verlaufenden Verbindungsgeraden angeordnet ist. Durch diese Maßnahme soll vor allem erreicht werden, dass eine abfallende Stufe oder ein steiler Abfall der Bodenfläche zuverlässiger erkannt werden können. Der für die Realisierung dieser bekannten Sensorvorrichtung erforderliche Aufwand ist jedoch nicht unerheblich, da neben einer Empfangseinheit zwei Sendeeinheiten vorzusehen sind. Einen solchen erhöhten Aufwand gilt es jedoch häufig zu vermeiden.A sensor device for a self-propelled floor cleaning device is already known for detecting a descending step with a transmitting and a receiving unit for infrared radiation and with an evaluation electronics for evaluating the intensity of the received radiation. DE 102 31 386 64 ). This sensor device, which is also known as a crash sensor device, has a receiving unit and a first and a second transmitting unit, the second transmitting unit being arranged at a distance from a connecting line running through the receiving unit and the first transmitting unit. By this measure is to be achieved in particular that a sloping step or a steep drop in the floor area can be detected reliably. However, the effort required for the realization of this known sensor device is not insignificant since, in addition to a receiving unit, two transmitting units are to be provided. However, such an increased effort, it is often to avoid.

Es ist auch schon eine als Absturz-Sensorvorrichtung eingesetzte Sensorvorrichtung bekannt ( US 6.594.844 62 ), bei der zu einem Detektiermodul gehörende Lichtsender und Lichtempfänger in sogenannten Kollimatoröffnungen des betreffenden Detektiermoduls untergebracht sind. Damit ist aber ebenfalls ein zusätzlicher Aufwand verbunden, den es häufig zu vermeiden gilt, insbesondere in dem Fall, dass ein oder mehrere Absturz-Sensoreinrichtungen in einem selbstfahrenden Staubsammelroboter vorzusehen sind.A sensor device used as a crash sensor device is also known (US Pat. US 6,594,844 62 ), are housed in belonging to a detection module light emitter and light receiver in so-called collimator openings of the respective detection module. However, this also involves an additional effort, which is often to be avoided, in particular in the event that one or more crash sensor devices are to be provided in a self-propelled dust collection robot.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Weg zu zeigen, wie bei einem fahrbaren Gerät der eingangs genannten Art das jeweils vorgesehene Detektiermodul einfacher gestaltet werden kann als dies bisher möglich ist.The invention is therefore based on the object to show a way, as in a mobile device of the type mentioned the respectively provided detection module can be made simpler than previously possible.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einem fahrbaren Gerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, dass sowohl der Lichtsender als auch der Lichtempfänger jedes Detektiermoduls in einem den betreffenden Lichtsender von dem zugehörigen Lichtempfänger optisch abschirmenden Einschubschacht jeweils unter einem solchen Winkel in Bezug auf eine Vertikale zu einer ebenen Bodenfläche angeordnet sind, dass lediglich das von dieser Bodenfläche oder einem auf dieser Bodenfläche liegenden Gegenstand reflektierte Licht von dem zugehörigen Lichtempfänger auffangbar und für das Nichtvorliegen von Flächenabsenkungen bzw. abgesenkten Stufen auswertbar ist. Das jeweilige Detektiermodul ist in einem auf seiner Unterseite offenen Geräte-Stoßfänger aufgenommen.The aforementioned object is achieved in a mobile device of the type mentioned in the present invention in that both the light emitter and the light receiver of each detection module in a respective optical transmitter of the associated light receiver optically shielding insertion slot each at such an angle with respect to a vertical a flat bottom surface are arranged such that only the light reflected from this bottom surface or an object lying on this bottom surface is traceable by the associated light receiver and can be evaluated for the absence of surface subsidence or lowered steps. The respective detection module is received in a device bumper open on its underside.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass mit besonders einfach aufbaubaren Detektiermoduln ausgekommen werden kann, um bei einem fahrbaren Gerät der eingangs genannten Art so genannte Absturzsensoren realisieren zu können. Das jeweilige Detektiermodul kommt mit lediglich einem Lichtsender und einem Signalempfänger aus, für die keine gesonderten Abdeckungen erforderlich sind.The invention has the advantage that can be done with particularly simple to assemble Detektiermoduln to realize in a mobile device of the type mentioned so-called crash sensors can. The respective Detektiermodul comes with only a light transmitter and a signal receiver, for which no separate covers are required.

Das jeweilige Detektiermodul ist in einem auf seiner Unterseite offenen Geräte-Stoßfänger aufgenommen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders guten Schutzes des jeweiligen Detektiermoduls vor Stößen.The respective detection module is received in a device bumper open on its underside. This results in the advantage of a particularly good protection of the respective detection module from shocks.

Gemäß einer anderen zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist der jeweilige Lichtsender durch eine Leuchtdiode gebildet. Dadurch kommt man mit besonders geringem Aufwand für die Realisierung des jeweiligen Lichtsenders aus.According to another expedient development of the invention, the respective light emitter is formed by a light-emitting diode. This makes it possible with very little effort for the realization of the respective light transmitter.

Zweckmäßigerweise ist der jeweilige Lichtempfänger durch eine Fotodiode oder einen Fototransistor gebildet. Auf diese Weise kommt man mit besonders geringem Aufwand für die Realisierung des jeweiligen Lichtempfängers aus.Conveniently, the respective light receiver is formed by a photodiode or a phototransistor. In this way, it comes with particularly little effort for the realization of the respective light receiver.

Vorzugsweise ist das jeweilige Detektiermodul im Infrarotlichtbereich betrieben. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass durch das jeweilige Detektiermodul keine störenden Signale im sichtbaren Lichtbereich auftreten.Preferably, the respective detection module is operated in the infrared light range. This has the advantage that no disturbing signals occur in the visible light range due to the respective detection module.

Vorzugsweise sind die Detektiermoduln jeweils in gleicher Weise aufgebaut. Dies bringt den Vorteil eines besonders geringen Aufwands für die Bereitstellung der Detektiermoduln mit sich.Preferably, the detection modules are each constructed in the same way. This has the advantage of a particularly low cost for the provision of the detection modules with it.

Anhand einer Zeichnung wird die vorliegende Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.With reference to a drawing, the present invention will be explained below using an exemplary embodiment.

1 zeigt in einer schematischen Unteransicht ein fahrbares Gerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 1 shows in a schematic bottom view of a mobile device according to an embodiment of the invention.

2 zeigt in einer vergrößerten schematischen Darstellung eines von in dem in 1 dargestellten fahrbaren Gerät eingesetzten Detektiermoduln. 2 shows in an enlarged schematic representation of one of in the in 1 shown mobile device used Detektiermoduln.

In 1 ist schematisch die Unterseite eines Gerätekörpers GK eines fahrbaren Gerätes FG dargestellt, bei dem es sich insbesondere um einen selbstfahrenden Staubsammelroboter handelt. Das betreffende fahrbare Gerät FG weist eine Antriebseinrichtung auf, zu der gemäß 1 zwei Antriebsräder AR1 und AR2 sowie zwei Stützrollen SR1 und SR2 gehören, die in Abstand von den Antriebsrädern AR1, AR2 in Richtung zu einer Gerätevorderseite hin angeordnet sind. Es sei hier jedoch angemerkt, dass die Stützrollen auch an anderen Stellen des fahrbaren Geräts FG angeordnet sein können und dass gegebenenfalls sogar mit nur einer Stützrolle ausgekommen werden kann.In 1 schematically the underside of a device body GK of a mobile device FG is shown, which is in particular a self-propelled dust collection robot. The relevant mobile device FG has a drive device, according to 1 two drive wheels AR1 and AR2 and two support rollers SR1 and SR2, which are arranged at a distance from the drive wheels AR1, AR2 towards a front of the device. It should be noted, however, that the support rollers can also be arranged at other locations of the mobile device FG and that, if necessary, can even be done with only one support roller.

Auf der in 1 unten dargestellten Vorderseite des fahrbaren Geräts FG ist eine Bürstenwalze BW angedeutet, mit deren Hilfe Staub und Verunreinigungen von einer Bodenfläche abführbar sind, auf der das den Staubsammelroboter bildende fahrbare Gerät FG verfahren wird.On the in 1 Below shown front of the mobile device FG is a brush roller BW indicated, by means of which dust and contaminants are discharged from a floor surface on which the dust collecting robot forming mobile device FG is moved.

Zu beiden Seiten eines die Bürstenwalze BW tragenden Bürstenwalzenschachtes sind gemäß 1 Detektiermoduln DM1 bzw. DM2 angeordnet. Diese Detektiermoduln DM1, DM2 sind somit in Abstand von den Antriebsrädern AR1, AR2 vorgesehen. Die als Sturz-Sensorvorrichtungen dienenden Detektiermoduln DM1, DM2 enthalten jeweils einen Lichtsender SE1, SE2 und einen Lichtempfänger EM1, EM2. Die betreffenden Lichtsender SE1, SE2 sind vorzugsweise jeweils durch eine Leuchtdiode gebildet, die insbesondere im Infrarotlichtbereich arbeitet. Die Lichtempfänger EM1, EM2 sind vorzugsweise jeweils durch eine Fotodiode oder einen Fototransistor gebildet, die bzw. der ebenfalls vorzugsweise im Infrarotlichtbereich arbeitet.On both sides of a brush roller shaft bearing the brush roller BW are according to 1 Detektiermoduln DM1 or DM2 arranged. These detection modules DM1, DM2 are thus provided at a distance from the drive wheels AR1, AR2. The detection modules DM1, DM2 serving as fall sensor devices each include a light emitter SE1, SE2 and a light receiver EM1, EM2. The respective light emitters SE1, SE2 are preferably each formed by a light-emitting diode, which operates in particular in the infrared light range. The light receivers EM1, EM2 are preferably each formed by a photodiode or a phototransistor, which also preferably operates in the infrared light range.

Die zu jeweils einem Detektiermodul DM1, DM2 gehörenden Lichtsender SE1, SE2 und die zugehörigen Lichtempfänger EM1, EM2 sind, wie dies aus 1 hervorgeht, in einem den jeweiligen Lichtsender SE1, SE2 von dem zugehörigen Lichtempfänger EM1 bzw. EM2 abschirmenden Einschubschacht aufgenommen.The light transmitters SE1, SE2 belonging to a respective detection module DM1, DM2 and the associated light receivers EM1, EM2 are, as is known 1 emerges, in a the respective light emitter SE1, SE2 of the associated light receiver EM1 or EM2 shielding insertion slot added.

In 2 ist in einem Detektiermodul DM schematisch die Lage des jeweiligen Lichtsenders, der in 2 stellvertretend für die in 1 gezeigten Lichtsender mit SE bezeichnet ist, und des zugehörigen Lichtempfängers veranschaulicht, der stellvertretend für die in 1 gezeigten Lichtempfänger mit EM bezeichnet ist. Die beiden Elemente SE und EM sind nämlich jeweils unter einem solchen Winkel in Bezug auf eine Vertikale zu einer ebenen Bodenfläche angeordnet, dass lediglich das von dieser Bodenfläche oder einem auf dieser Bodenfläche liegenden Gegenstand reflektierte Licht von dem zugehörigen Lichtempfänger EM auffangbar und für das Nichtvorliegen von Flächenabsenkungen bzw. abgesenkten Stufen auswertbar ist. Liegt hingegen im Erfassungsbereich des betreffenden Detektiermoduls DM eine Flächenabsenkung oder eine abgesenkte Stufe vor, so kann das von dem Lichtsender SE abgegebene Licht nicht mehr so reflektiert werden, dass es von dem zugehörigen Lichtempfänger EM aufgefangen wird. In diesem Fall wird das Vorliegen einer Flächenabsenkung bzw. einer abgesenkten Stufe signalisiert.In 2 is in a detection module DM schematically the position of the respective light emitter, in 2 Representing the in 1 illustrated light transmitter is denoted by SE, and the associated light receiver, which is representative of the in 1 shown light receiver is denoted by EM. Namely, the two elements SE and EM are each arranged at such an angle with respect to a vertical to a flat bottom surface, that only the light reflected from this bottom surface or an object lying on this bottom surface of the corresponding light receiver EM trappable and for the absence of Area subsidence or lowered steps can be evaluated. If, on the other hand, there is a reduction in area or a lowered step in the detection range of the relevant detection module DM, the light emitted by the light emitter SE can no longer be reflected in such a way that it is picked up by the associated light receiver EM. In this case, the presence of a surface reduction or a lowered stage is signaled.

Der Lichtsender SE und der Lichtempfänger EM sind gemäß 2 mit ihren Lichtaustritts- bzw. Lichteintrittsflächen in einem Abstand AB von der jeweiligen Bodenfläche bzw. Arbeitsebene entfernt. Dieser Abstand kann beispielsweise 22,3 mm betragen.The light transmitter SE and the light receiver EM are according to 2 with their light exit or light entry surfaces at a distance AB away from the respective floor surface or working plane. This distance can be 22.3 mm, for example.

Der Gesamtwinkel β, der zwischen den Längsachsen des Lichtsenders SE und des Lichtempfängers EM dabei gebildet ist, beträgt beispielsweise 16°.The total angle β, which is formed between the longitudinal axes of the light emitter SE and the light receiver EM, is for example 16 °.

Aus 2 geht ferner hervor, dass das Detektiermodul DM in einem auf seiner Unterseite offenen Geräte-Stoßfänger ST aufgenommen ist. Dadurch ist ein ausgezeichneter Schutz des Detektiermoduls DM vor Beschädigungen infolge von Stößen gegeben.Out 2 it is also apparent that the detection module DM is accommodated in a device bumper ST which is open on its underside. As a result, excellent protection of the detection module DM against damage due to shocks is given.

Abschließend sei noch angemerkt, dass die Detektiermoduln DM1 und DM2 vorzugsweise in gleicher Weise aufgebaut sind, was unter dem Gesichtspunkt von Herstellungskosten besonders günstig ist. Im übrigen sei noch angemerkt, dass grundsätzlich die Positionen des Lichtsenders SE1, SE2 und des zugehörigen Lichtempfängers EM1, EM2 des jeweiligen Detektiermoduls DM1 bzw. DM2 auch bezogen auf die in 1 und 2 gezeigten Verhältnisse vertauscht sein können. Auch in diesem Fall arbeiten die Detektiermoduln DM1 und DM2 in der gleichen Weise wie dies oben beschrieben worden ist.Finally, it should be noted that the detection modules DM1 and DM2 are preferably constructed in the same way, which is particularly favorable from the viewpoint of manufacturing costs. It should also be noted that, in principle, the positions of the light emitter SE1, SE2 and the associated light receiver EM1, EM2 of the respective detection module DM1 or DM2 also refer to the in 1 and 2 shown ratios can be reversed. Also in this case, the detection modules DM1 and DM2 operate in the same manner as described above.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

FROM

distance

AR1, AR2

drive wheel

DM1, DM2, DM

detection module

EM1, EM2, EM

receiver

FG

mobile device

GK

device body

SE1, SE2, SE

transmitting device

SR1, SR2

supporting role

ST

bumper

β

total angle

Claims

Mobile device, in particular self-propelled dust collection robot, with a device body containing at least two spaced apart drive wheels and optionally one or more provided at a distance from the drive wheels supporting elements comprising drive means by which the device body is movable on a bottom surface, and with in the direction of travel provided in front of the drive wheels optically operating, each containing a light emitter and a light receiver detection modules that emit light signals to the ground surface and their reflections for determining existing in each device travel area subsidence, in particular lowered stages are receivable and evaluated for detecting this condition, both the light emitter as well as the light receiver of each detection module in a respective light emitter of the associated light receiver optically shielding insertion slot under each one m are arranged at such an angle with respect to a vertical to a flat bottom surface, that only the light reflected from this bottom surface or an object lying on this bottom surface of the associated light receiver is traceable and evaluable for the absence of Flächenabsenkungen or lowered steps, characterized in that the respective detection module (DM; DM1; DM2) is received in a device bumper (ST) open on its underside.

Mobile device according to claim 1, characterized in that the respective light transmitter (SE; SE1; SE2) is formed by a light-emitting diode.

Mobile device according to claim 1 or 2, characterized in that the respective light receiver (EM, EM1, EM2) is formed by a photodiode or a phototransistor.

Mobile device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the respective detection module (DM, DM1, DM2) is operated in the infrared light range.

Mobile device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the detection modules (DM, DM1, DM2) are constructed in the same way.