DE19615712C2

DE19615712C2 - Self-propelled floor cleaning vehicle

Info

Publication number: DE19615712C2
Application number: DE19615712A
Authority: DE
Inventors: Steffen Hald
Original assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Current assignee: Alfred Kaercher SE and Co KG
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 2000-12-28
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: DE19615712A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein selbstfahrendes Bodenreini gungsfahrzeug, welches die bei einer Lernfahrt in einem elektroni schen Speicher abgelegten Fahrwegdaten bei der folgenden Selbst fahrt zur Selbststeuerung verwendet. Ein solches selbstfahrendes Fahrzeug ist beispielsweise aus der DE 37 09 627 A1 bekannt.The present invention relates to a self-propelled floor cleaner supply vehicle, which the in a learning trip in an electronic stored route data in the following self used for self-control. Such a self-driving Vehicle is known for example from DE 37 09 627 A1.

Das selbstfahrende Bodenreinigungsfahrzeug, von welchem die Erfin dung ausgeht, weist ein Hinderniserkennungssystem auf, welches mit zwei in Fahrtrichtung gerichteten Ultraschallsensoren ausgerüstet ist, die im Abstand voneinander an einer nach vorne gerichteten Seite des Fahrzeuges befestigt sind. Außerdem weist das gattungs gemäße Bodenreinigungsfahrzeug an den beiden Längsseiten minde stens je einen weiteren, quer zur Fahrtrichtung gerichteten Ultra schallsensor zur Ortsbestimmung auf.The self-propelled floor cleaning vehicle from which the Erfin end, has an obstacle detection system, which with two ultrasonic sensors directed in the direction of travel is that at a distance from each other on a forward facing Side of the vehicle are attached. In addition, the genus according to the floor cleaning vehicle on the two long sides At least one more Ultra, each facing the direction of travel sound sensor for determining location.

Solche selbstfahrenden Bodenreinigungsfahrzeuge werden beispiels weise zur mannlosen Reinigung des Bodens in Fabrikhallen oder Bü rogebäuden verwendet.Such self-driving floor cleaning vehicles are for example way for unmanned cleaning of the floor in factory halls or offices rye buildings used.

Dabei werden bei einer sogenannten Lernfahrt, bei welcher das Fahrzeug von einer Bedienperson geführt wird, mit Hilfe der seit lichen Ultraschallsensoren die Abstände zu Raumbegrenzungen, wie beispielsweise Wänden oder Möbeln, gemessen und abgespeichert. Here, on a so-called learning trip, in which the Vehicle is operated by an operator, with the help of union ultrasonic sensors, the distances to room boundaries, such as for example walls or furniture, measured and saved.

Bei der darauf folgenden mannlosen Selbstfahrt werden diese Ab stände abgerufen, mit den aktuellen Meßdaten der Ultraschallsen soren bei der Selbstfahrt verglichen und es werden durch eine elektronische Steuerung Steuerbefehle an die Lenk- und Fahran triebe gegeben. Auf diese Weise fährt das Bodenreinigungsfahrzeug automatisch den bei der vorherigen Lernfahrt abgefahrenen Kurs ab.In the subsequent unmanned self-drive, these are from status, with the current measurement data of the ultrasound sensors when driving by yourself and it is replaced by a electronic control commands to the steering and driving given drives. In this way, the floor cleaning vehicle drives automatically takes the course left on the previous learning trip.

Aus Sicherheitsgründen muß an einem solchen selbstfahrenden Boden reinigungsfahrzeug ein Hinderniserkennungssystem vorgesehen wer den, welches bei dem gattungsgemäßen Bodenreinigungsfahrzeug aus zwei in Fahrtrichtung gerichteten Ultraschallsensoren besteht, welche im vorderen Bereich des Bodenreinigungsfahrzeuges ange bracht sind.For safety reasons, such a self-propelled floor must be used cleaning vehicle provided an obstacle detection system the one made in the generic floor cleaning vehicle there are two ultrasonic sensors directed in the direction of travel, which in the front area of the floor cleaning vehicle are brought.

Sobald diese Ultraschallsensoren innerhalb eines voreingestellten Sicherheitsabstand ein Hindernis erkennen, wird die Fahrtgeschwin digkeit des Bodenreinigungsfahrzeuges verlangsamt und gegebenen falls zum Stillstand gebracht.Once these ultrasonic sensors are within a preset Detect an obstacle, the driving speed slowness of the floor cleaning vehicle and given if brought to a standstill.

Aus der DE 37 30 105 A1 ist es weiterhin bekannt, bei selbstfah renden Fahrzeugen in Fahrtrichtung und quer zur Fahrtrichtung Ul traschallsensoren anzuordnen, bei denen der horizontale Abstand zwischen einem quer zur Fahrtrichtung gerichteten Ultraschallsen sor und dem jeweils weiter entfernten in Fahrtrichtung gerichteten Ultraschallsensor mindestens eine Länge aufweist, die zwei Drittel des Meßabstandes beträgt.From DE 37 30 105 A1 it is also known to be self-driving vehicles in the direction of travel and across the direction of travel Ul arrange sensors, where the horizontal distance between an ultrasound directed transversely to the direction of travel sor and the more distant in the direction of travel Ultrasonic sensor has at least a length that is two thirds of the measuring distance is.

Selbstfahrende Fahrzeuge zur Bodenreinigung sind außerdem aus der DE 43 07 125 A1 und aus der US 5,279,672 bekannt. Dabei zeigt die DE 43 07 125 A1 die Anordnung von Ultraschallsensoren in einer Stoßleiste. Self-driving vehicles for floor cleaning are also from the DE 43 07 125 A1 and known from US 5,279,672. The shows DE 43 07 125 A1 the arrangement of ultrasonic sensors in one Bumper.

Bei solchen selbstfahrenden Bodenreinigungsfahrzeugen ist es üb lich, in bestimmten zeitlichen Abständen Ultraschallimpulse durch die Ultraschallsensoren abzugeben und die Laufzeit des an Raumbe grenzungen reflektierten Schalles bis zum Wiedereintritt in die Ultraschallsensoreinheit zu messen.In such self-propelled floor cleaning vehicles, it is common Lich, ultrasound pulses at certain intervals deliver the ultrasonic sensors and the running time of the room reflected sound until it re-enters the Measure ultrasonic sensor unit.

Wenn der dabei durch die seitlichen Ultraschallsensoren abgegebene Schall so durch Hindernisse reflektiert wird, daß er von einem der vorderen Ultraschallsensoren zur Hinderniserkennung aufgenommen wird, so besteht die Möglichkeit, daß es zu Fehlmessungen der vor deren Ultraschallsensoren kommt. If the emitted by the side ultrasonic sensors Sound is reflected by obstacles so that it is from one of the front ultrasonic sensors added for obstacle detection is, there is a possibility that there are incorrect measurements of the previous whose ultrasonic sensors come.

Solchen Störungen versucht man im Stand der Technik dadurch vorzubeugen, daß alle an dem Bodenreinigungsfahrzeug vorhandenen Ultraschallsensoren ihre Schallsignale jeweils zur gleichen Zeit abgeben.Such disturbances are tried in the prior art to prevent that all existing on the floor cleaning vehicle Ultrasonic sensors transmit their sound signals at the same time submit.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß trotzdem bei bestimmten auftretenden seitlichen Hindernissen der von einem Seitensensor ausgesendete Schall nach einer bestimmten Schallaufzeit von einem vorderen Hinderniserkennungssensor empfangen wird. Diese Schall laufzeit kann unter der Schallaufzeit liegen, welche ein von dem vorderen Ultraschallsensor ausgesendeter Schallimpuls benötigt, um von diesem wieder empfangen zu werden, wenn er von einem Hindernis innerhalb des Sicherheitsabstandes reflektiert wird. Das Hinder niserkennungssystem erkennt somit auf ein Hindernis und verlang samt die Fahrt des Bodenreinigungsfahrzeuges, obwohl ein solches Hindernis nicht vorhanden ist.In practice, it has been shown that certain lateral obstacles occurring from a side sensor emitted sound after a certain sound propagation time of one front obstacle detection sensor is received. This sound Running time can be less than the sound propagation time, one of which front ultrasonic sensor emitted sound pulse needed to to be received by this again if it is from an obstacle is reflected within the safety distance. The hindrance The detection system therefore detects an obstacle and requests including the ride of the floor cleaning vehicle, although one There is no obstacle.

Die Aufgabe und das Ziel der Erfindung bestehen darin, die vorher geschilderten Störfälle mit Sicherheit auszuschließen, ohne daß dazu aufwendige Maßnahmen an der elektronischen Steuerung des Fahrwegerkennungssystemes und des Hinderniserkennungssystemes not wendig sind.The object and the aim of the invention are that previously to exclude the described accidents with certainty without in addition complex measures on the electronic control of the Track detection system and the obstacle detection system not are agile.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen selbstfahrenden Bodenreinigungsfahrzeug mit dem im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. This object is achieved with a generic self-propelled floor cleaning vehicle with the characteristic in Part of claim 1 listed features solved.

Auf diese Weise ist sichergestellt, daß alle seitlichen Raumbe grenzungen, die zu Reflektionen der von den seitlichen Sensoren ausgesandten Schallwellen in die vorderen Ultraschallsensoren füh ren könnten, außerhalb des Störbereiches für das Hinderniserken nungssystem liegen.In this way it is ensured that all lateral Raumbe boundaries leading to reflections from the side sensors lead emitted sound waves into the front ultrasonic sensors could be outside the interference range for obstacle detection system.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die vier Ultraschallsen soren die Eckpunkte eines Trapezes darstellen. Wenn die beiden in Fahrtrichtung gerichteten Ultraschallsensoren in die vordere Abschlußfläche des Gehäuses des Bodenreinigungsfahrzeuges einge lassen sind, so braucht der Meßabstand der Ultraschallsensoren nicht größer eingestellt werden, als der tatsächliche erforderli che Sicherheitsabstand beträgt. Dieses erhöht die Betriebssicher heit des Hinderniserkennungssystemes, denn durch die kürzeren Laufzeiten des Schalles bei Erkennung eines Hindernisses verrin gert sich der Meßfehler.It is particularly advantageous if the four ultrasound scanners represent the corner points of a trapezoid. If the two in Directional ultrasonic sensors in the front End surface of the housing of the floor cleaning vehicle turned on the measuring distance of the ultrasonic sensors not be set larger than the actual required che safety distance is. This increases operational reliability of the obstacle detection system, because of the shorter ones Reduce the running times of the sound when an obstacle is detected the measurement error.

Das erfindungsgemäße Bodenreinigungsfahrzeug kann vorteilhafter weise im vorderen Bereich mit einem Schutzblock zum Personen- und Sachschutz bei einem Zusammenstoß in Fahrtrichtung ausgerüstet werden, wobei die beiden in Fahrtrichtung gerichteten Ultraschall sensoren zur Hinderniserkennung dann in der vorderen Fläche dieses Schutzblockes eingelassen sind.The floor cleaning vehicle according to the invention can be more advantageous wise in the front area with a protective block for people and Property protection in the event of a collision in the direction of travel be, the two ultrasound directed in the direction of travel sensors for obstacle detection in the front surface of this Protection block are embedded.

Wenn der Schutzblock im unteren Bereich vorne am Gehäuse des Bodenreinigungsgerätes angeordnet ist, so erfüllen die in diesen Schutzblock eingelassenen Ultraschallsensoren am besten ihre Sicherheitsfunktion, weil am Boden liegende Hindernisse optimal erkannt werden können.If the protective block in the lower area at the front of the housing of the Floor cleaning device is arranged, so meet in this Protection block recessed ultrasonic sensors best your Safety function because obstacles lying on the ground are optimal can be recognized.

Dabei müssen die vorderen Sensoren in einem Mindestabstand von 200 mm über dem Boden angeordnet werden, damit nicht Reflektionen von etwaigen Unebenheiten im Boden zu Fehlmessungen führen. The front sensors must be at a minimum distance of 200 mm above the floor so that there are no reflections from any unevenness in the floor can lead to incorrect measurements.

Eine noch verbesserte Absicherung gegen Störmessungen des Hinder niserkennungssystemes ergibt sich dann, wenn die quer zur Fahrt richtung gerichteten Ultraschallsensoren an den beiden Längsseiten höher angebracht sind, als die in Fahrtrichtung gerichteten vorderen sechs Sensoren.An even better protection against interference measurements by the observer Detection system arises when it is perpendicular to the journey directional ultrasonic sensors on the two long sides are higher than those facing in the direction of travel front six sensors.

Durch Versuche hat sich herausgestellt, daß ein störungsfreier Betrieb möglich ist, wenn der senkrechte Abstand zwischen den in Fahrtrichtung gerichteten vorderen Ultraschallsensoren und den quer zur Fahrtrichtung gerichteten Ultraschallsensoren an den Längsseiten ca. 250 mm beträgt.Experiments have shown that a trouble-free Operation is possible if the vertical distance between the in Directional front ultrasonic sensors and the ultrasonic sensors directed at right angles to the direction of travel Long sides is approx. 250 mm.

Eine bessere Absicherung der nach vorne gerichteten Ultraschall sensoren des Hinderniserkennungssystemes gegen Störreflektionen aus den Ultraschallsensoren an den Längsseiten des Fahrzeuges er gibt sich, wenn die beiden in Fahrtrichtung gerichteten Ultra schallsensoren in ihrer Hauptabstrahlrichtung gegeneinander geneigt sind.Better protection of the forward-facing ultrasound sensors of the obstacle detection system against interference reflections from the ultrasonic sensors on the long sides of the vehicle surrenders when the two are facing in the direction of travel sound sensors in their main emission direction against each other are inclined.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die beiden vorderen Sensoren in ihrer Hauptabstrahlrichtung in einem Winkel gegenein ander geneigt sind, der zwischen 10 und 20 Grad beträgt.It is particularly advantageous if the two front Sensors in their main emission direction at an angle to each other are inclined, which is between 10 and 20 degrees.

Die im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele dienen der Er läuterung der Erfindung. Dabei zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen selbstfahrenden Bodenreinigungsfahrzeuges. Fig. 2 die Draufsicht auf den vorderen Bereich eines erfindungs gemäßen selbstfahrenden Bodenreinigungsfahrzeuges. The exemplary embodiments described below serve to explain the invention. In the drawings Fig. 1 is a side view of a self propelled floor cleaning vehicle according to the invention. Fig. 2 is a plan view of the front area of a self-driving floor cleaning vehicle according to the Invention.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, besteht das Bodenreinigungsfahr zeug aus einem Fahrgestell 1 mit Antriebsrädern 2, 3 sowie mit ei nem Bodenreinigungskopf 4 mit Bodenreinigungswerkzeugen 5, 6. Das Bodenreinigungsfahrzeug ist mit einer Lenkeinrichtung 7 ausgerü stet, mit der das Fahrzeug bei der Lernfahrt vom Bediener gelenkt werden kann. Das Bodenreinigungsfahrzeug ist mit einem Schutzblock 8 ausgestattet, der aus einem elastischen Material, beispielsweise Schaumstoff, besteht. In Fig. 1 sind außerdem ein seitlicher Ul traschallsensor 9 und ein in Fahrtrichtung abstrahlender Ultra schallsensor 20 zu erkennen. Zur Reinigungsfahrt wird der Bo denreinigungskopf 4 auf den Boden 21 abgesenkt. Außerdem wird Bo denreinigungsflüssigkeit aufgegeben und durch die Saugeinrichtung 10 wird die verschmutzte Flüssigkeit abgesaugt.As can be seen from Fig. 1, the floor cleaning driving tool consists of a chassis 1 with drive wheels 2 , 3 and egg nem floor cleaning head 4 with floor cleaning tools 5 , 6th The floor cleaning vehicle is equipped with a steering device 7 , with which the vehicle can be steered by the operator during the learning trip. The floor cleaning vehicle is equipped with a protective block 8 , which consists of an elastic material, for example foam. In Fig. 1, a side ultrasonic sensor 9 and a ultrasonic sensor 20 radiating in the direction of travel can also be seen. For cleaning the Bo denreinigungskopf 4 is lowered to the floor 21 . In addition, Bo den cleaning liquid is added and the dirty liquid is sucked off by the suction device 10 .

In Fig. 2 sind die beiden seitlichen Ultraschallsensoren 11, 12 zu erkennen. Diese beiden Ultraschallsensoren sind quer zur Fahrtrichtung gerichtet und dienen der Ortsbestimmung.The two lateral ultrasonic sensors 11 , 12 can be seen in FIG. 2. These two ultrasonic sensors are directed transversely to the direction of travel and serve to determine the location.

Die beiden vorderen Ultraschallsensoren 13, 14 strahlen im wesentlichen in Fahrtrichtung ab und sind gegeneinander mit einem Winkel von etwa 15 Grad geneigt. Der von diesem Hinderniserken nungssystem überwachte Bereich 15 ist in einen Warnbereich 16 und einen Stoppbereich 17 geteilt. Wenn das Hinderniserkennungssystem im Warnbereich 16 ein Hindernis erkennt, so wird die Fahrt des Bo denreinigungsfahrzeuges verlangsamt. Wenn im Stoppbereich 17 die Ultraschallsensoren des Hinderniserkennungssystemes ein Hindernis erkennen, so wird das Fahrzeug angehalten.The two front ultrasonic sensors 13 , 14 radiate essentially in the direction of travel and are inclined towards one another at an angle of approximately 15 degrees. The area 15 monitored by this obstacle detection system is divided into a warning area 16 and a stop area 17 . If the obstacle detection system in the warning area 16 detects an obstacle, the travel of the floor cleaning vehicle is slowed down. If the ultrasonic sensors of the obstacle detection system detect an obstacle in the stop area 17 , the vehicle is stopped.

Der sogenannte Stoppbereich 17 muß deshalb mindestens der Länge des Bremsweges aus voller Fahrt entsprechen. The so-called stop area 17 must therefore correspond at least to the length of the braking distance from full travel.

Der Abstand 18 zwischen dem seitlichen Ultraschallsensor 11 und dem vorderen Ultraschallsensor 14 beträgt mindestens zwei Drittel des Meßabstandes 19. Der Meßabstand 19 entspricht annähernd dem Sicherheitsabstand im Warnbereich 16. Annäherungsweise kann ein Störbereich durch eine in eine Horizontalebene gelegte Ellipse, deren Brennpunkte durch die senkrecht in diese Ebene projizierten Orte der beiden Sensoren dargestellt werden, wobei die große Achse dieser Ellipse mindestens eine Länge aufweist, die den doppelten, für den Sicherheitsabstand in Fahrtrichtung erforderlichen Meßabstand aufweist. Reflektionspunkte für die seitlichen Ultra schallsensoren, die außerhalb dieses Störbereiches liegen, erreichen den vorderen Ultraschallsensor 14 mit Sicherheit erst nach Zurücklegung eines Weges, der länger ist als der doppelte Meßabstand 19.The distance 18 between the lateral ultrasonic sensor 11 and the front ultrasonic sensor 14 is at least two thirds of the measuring distance 19 . The measuring distance 19 corresponds approximately to the safety distance in the warning area 16 . An interference area can be approximated by an ellipse placed in a horizontal plane, the focal points of which are represented by the locations of the two sensors projected perpendicularly into this plane, the large axis of this ellipse having at least a length which is twice the measuring distance required for the safety distance in the direction of travel having. Reflection points for the lateral ultrasound sensors that lie outside of this interference area reach the front ultrasonic sensor 14 with certainty only after covering a distance that is longer than twice the measuring distance 19 .

Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß die vier Ultraschallsensoren 11, 12, 13, 14 die Eckpunkte eines Trapezes darstellen. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, ist der Schutzblock 8 im unteren Bereich vorne am Gehäuse des Bodenreinigungsgerätes angeordnet. Die vorderen Sensoren sind so befestigt, daß sie auch bei abgesenktem Bodenrei nigungskopf in einem Abstand 22 von 200 mm vom Boden angeordnet sind.From Fig. 2 it can be seen that the four ultrasonic sensors 11 , 12 , 13 , 14 represent the corner points of a trapezoid. As can be seen from FIG. 1, the protective block 8 is arranged in the lower region at the front on the housing of the floor cleaning device. The front sensors are attached so that they are arranged at a distance 22 of 200 mm from the floor, even when the floor cleaning head is lowered.

Die quer zur Fahrtrichtung gerichteten Ultraschallsensoren 11, 12 besitzen zu den in Fahrtrichtung gerichteten vorderen Ultraschall sensoren einen senkrechten Abstand 23 von ca. 250 mm.The ultrasound sensors 11 , 12 directed transversely to the direction of travel have a vertical distance 23 of approximately 250 mm from the front ultrasound sensors directed in the direction of travel.

Claims

1. Self-propelled floor cleaning vehicle, which uses the vehicle data stored in an electronic memory during a learning trip in the following self-propulsion for self-control, with an obstacle detection system which is equipped with two ultrasound sensors directed in the direction of travel, which are spaced apart from one another and directed towards the front Side of the vehicle are attached, wherein the floor cleaning vehicle also has at least one further, transversely to the direction of travel ultrasound sensor for location determination on the two longitudinal sides, the horizontal distance ( 18 ) between a transversely to the direction of travel ultrasound sensor ( 11 ) and the each further away in the direction of travel ultrasonic sensor ( 14 ) has at least a length that is two thirds of the Meßab stand ( 19 ), characterized in that the vehicle in the front area with a protective block ( 8 ) for people and Sac Protection is equipped in the event of a collision in the direction of travel and that the two ultrasonic sensors ( 13 , 14 ) directed in the direction of travel are embedded in the front surface of this protective block for obstacle detection and that the protective block ( 8 ) in the lower area at the front of the chassis ( 1 ) of the floor cleaning device is arranged and that the two ultrasonic sensors ( 13 , 14 ) directed in the direction of travel are inclined in their main emission direction.

2. Self-propelled floor cleaning vehicle according to claim 1, characterized in that the four ultrasonic sensors ( 11 , 12 , 13 , 14 ) represent the corner points of a trapezoid.

3. Self-propelled floor cleaning vehicle according to one of claims 1 or 2, characterized in that the front sensors ( 13 , 14 ) for obstacle detection are arranged at a short distance ( 22 ) above the floor, this distance ( 22 ) being at least 200 mm .

4. Self-propelled floor cleaning vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the transverse to the direction of travel ultrasonic sensors ( 11 , 12 ) are mounted higher on the two long sides than the front sensors in the direction of travel ( 13 , 14 ).

5. Self-propelled floor cleaning vehicle according to claim 4, characterized in that the vertical distance ( 23 ) between the directional directional front ultrasonic sensors ( 13 , 14 ) and the transverse directional ultrasonic sensors ( 11 , 12 ) on the long sides about 250th mm is.

6. Self-propelled floor cleaning vehicle according to claim 5, characterized in that the two front sensors ( 13 , 14 ) are inclined in their main emission direction at an angle against each other, which is between 10 and 20 degrees.