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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und die Anwendung eines
Verfahrens zur Bestimmung der Position einer automatischen Vorrichtung
auf Rädern
wie z.B. eines Roboterstaubsaugers. Mindestens ein Rad an der Vorrichtung
umfasst mindestens einen Radsensor, der die Drehung des Rades erkennt.
Die Vorrichtung umfasst auch mindestens einen Raumsensor, der Gegenstände in dem
Raum erfasst, der die Vorrichtung umgibt.
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HINTERGRUND
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Automatische
Vorrichtungen auf Rädern,
so genannte Roboter, sind Produkte, deren Wichtigkeit und Bedeutung
in den letzten Jahren zugenommen haben. Früher wurden sie in der Industrie
professionell vor allem für
Produktionsaufgaben verwendet. Einige dieser Roboter waren mit Merkmalen
ausgestattet, die es ihnen ermöglichten,
zu navigieren, sich in der Umgebung zu bewegen und Gegenstände im umgebenden
Bereich zu erfassen. In den letzten Jahren drangen Verbraucheraspekte
in den Roboterbereich vor, wobei Merkmale, wie z.B. solche für die Navigation,
von Interesse für
die Verbraucher sind.
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Eine
Methode, Möglichkeiten
zur Navigation zu schaffen, besteht darin, Magnetstreifen im Boden
anzubringen, wobei der Roboter diesen Streifen folgt. Die Verwendung
von Streifen ermöglicht
es dem Benutzer, die Navigationsroute für den Roboter vorherzubestimmen.
Der Bereich um die Route kann dabei für Menschen markiert werden.
Ein Roboter, der Magnetstreifen folgt, kann auch die Fähigkeit
besitzen, zu erkennen, ob er mit etwas kollidiert, wie z.B. einem
Hindernis oder dem Gegenstand, mit dem er arbeiten soll. Um solche
Kollisionen zu fühlen,
könnten
Sensoren, die physischen Kontakt wahrnehmen, verwendet werden.
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Anstelle
von Magnetstreifen kann der Roboter ein Navigationssystem verwenden,
das auf Erkennungssensoren wie z.B. IR (Infrarot)- oder Ultraschallsensoren
beruht. Diese Sensoren können
Gegenstände in
ihrer Umgebung durch Senden und Empfangen reflektierter Signale
erkennen. Durch die Verwendung dieser Arten von Sensoren können die
Richtung und der Abstand zu den Sensoren geschätzt werden. Um dies zu bewerkstelligen,
müssen
die Sensoren am Roboter montiert und auf geeignete Weise gesteuert
werden. Ein solches Sensorsystem ist im europäischen Patent
EP0835459 offenbart.
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Diese
Sensorsysteme sind trotz ihrer Eigenschaften bezüglich des Erkennens von Gegenständen nicht
ebenso nützlich
beim Navigieren des Roboters. Um dies zu erreichen, wird der Roboter
oft mit Radsensoren ausgestattet, die die Drehung an jedem Rad erkennen.
Diese Sensoren fühlen
die Drehung des Rades und werden regelmäßig kalibriert, um die Entfernung
zwischen den Rädern
und die Radabmessungen zu berücksichtigen.
Einer Wand zu folgen, ist ein Verfahren, bei dem diese Art von Radsensorsystem
verwendet wird. Bei diesem Verfahren beginnt der Roboter seinen
Betrieb, indem er den Wänden
entlang dem Raum folgt. Wenn dies abgeschlossen ist, schätzt der
Roboter die Größe des Raumes
mindestens auf der Basis der Informationen seitens der Radsensoren
und beginnt im Raum zu navigieren, indem er mindestens die Informationen
seitens der Radsensoren verwendet.
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Ein
Problem bei diesem Folgen der Wand mit Hilfe von Radsensoren besteht
darin, dass das Rad oft auf dem Boden rutscht. Dieses Rutschen tritt
oft auf, wenn die Räder
abgenutzt sind und/oder die Reibung gegen den Boden schlecht ist.
Eine andere typische Ursache sind auf dem Boden liegende Kabel.
Dies bedeutet, dass er sehr rasch Probleme beim Navigieren bekommt,
wenn der Roboter das Wandfolgeverfahren verwendet. Um dieses Problem
zu lösen,
wurde ein SLAM-Verfahren entwickelt. SLAM berechnet die Roboterposition auf
der Basis des Positionsverhältnisses
zwischen dem Roboter und einem Gegenstand. Um dies zu bewerkstelligen,
kann ein Sensorsystem mit Ultraschall oder IR verwendet werden.
SLAM erzeugt eine Karte des Raumes, in dem der Roboter navigiert.
Durch die Verwendung eines spezifischen Algorithmus wird die Position des
Roboters geschätzt.
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Wenn
SLAM zusammen mit einem Sensorsystem verwendet wird, das nur Gegenstände in seiner
Umgebung erkennt, bekommt das Verfahren Schwierigkeiten bei seinen
Schätzungen.
Wenn keine zu erkennenden Gegenstände in der Nähe des Roboters
sind, wird dies SLAM dazu veranlassen, zu versagen oder mit höherer Ungenauigkeit
zu arbeiten, da SLAM zu wenige Gegenstände hat, mit dem es arbeiten
kann. Eine Möglichkeit
zur Lösung
des Problems besteht darin, die Fähigkeit des Sensorsystems zu
verbessern. Alle solchen Verbesserungen kosten jedoch Geld, was
zu teureren Produkten für
den Verbraucher führt.
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Zweck
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Navigationsverfahren
für einen
regulären
Roboter zu schaffen, wobei dieses Verfahren relativ zuverlässig und
leicht anzuwenden sein sollte, ohne dass teure Bestandteile notwendig
sind. Dieses Verfahren ist dazu bestimmt, in Robotern verwendet
zu werden, wie z.B. in Roboterstaubsaugern, um ihre Betriebsleistungen
zu verbessern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren nach Anspruch
1 und die Anwendung eines Verfahrens zur Bestimmung der Position
einer automatischen Vorrichtung auf Rädern wie z.B. eines Roboterstaubsaugers
nach Anspruch 20. Mindestes ein Rad an der Vorrichtung umfasst mindestens
einen Radsensor, der die Drehung des Rades erkennt. Die Vorrichtung
umfasst auch mindestens einen Raumsensor, der Gegenstände in dem
Raum erfasst, der die Vorrichtung umgibt. Die Positionsbestimmung
wird erzielt, indem mindestens ein Radsensor verwendet wird und
die wesentliche horizontale Ausdehnungsrichtung von im Wesentlichen
vertikalen Ebenen an den Gegenständen
geschätzt
wird, wobei die Ebenen durch die Vorrichtung definiert werden und
wobei die wesentliche tatsächliche
Position der Vorrichtung bestimmt wird, indem mindestens eine vorbestimmte
Annahme über
die Beziehung zwischen der Richtung der Ausdehnung verschiedener
Ebenen verwendet wird.
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Das
Verfahren verwendet Radsensoren zur Positionsbestimmung, und zusammen
damit verwendet sie vorbestimmte Annahmen über Eigenschaften von umgebenden
Ebenen, die durch die Vorrichtung definiert werden, wodurch die
Informationen und die benötigte
Ausrüstung
billiger sind.
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ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Roboters, bei dem das Verfahren
der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
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2 zeigt
eine Seitenansicht des Roboters gemäß 1.
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3 zeigt
eine Vorderansicht des Roboters gemäß 1.
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4 zeigt
eine Grafik darüber,
wie das Sensorsystem des Roboters gemäß 1 seine
Umgebung erkennt.
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5 zeigt
ein vereinfachtes Flussdiagramm des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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6 zeigt
eine vereinfachte Ansicht darüber,
wie das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung seine aktuelle Position schätzt.
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7 zeigt,
wie die Schätzung
gemäß 6 teilweise
durchgeführt
wird.
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EINE VERANSCHAULICHENDE AUSFÜHRUNGSFORM
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1–3 zeigen
ein veranschaulichendes Beispiel eines Roboters, mit dem zusammen
das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann. Die Merkmale und das Navigationssystem des
Roboters werden einleitend beschrieben. Anschließend wird eine veranschaulichende
Ausführungsform des
Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
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1–3 zeigen
einen automatischen Staubsaugerroboter. Die Form des Roboters ist
kreisförmig, und
er wird von zwei Antriebsrädern 1 gemeinsam
mit einem vorderen Stützrad
(nicht dargestellt) getragen. Die Antriebsräder sind so ausgebildet, dass
sie die bestmögliche
Reibung gegen den Boden erzielen. Die beiden Antriebsräder werden
so gesteuert, dass sie den Roboter in jeder Richtung über den
Boden bewegen, auf dem er betrieben wird. Jedes Antriebsrad ist
daher eventuell über
ein Getriebe mit einem Elektromotor verbunden, wobei der Motor durch
eine Steuereinheit gesteuert wird, wodurch die Einheit den Roboter
in Bewegung setzt. Der Roboter umfasst auch eine Bürstenwalze
(nicht dargestellt) als Teil der Bodenreinigungseinrichtung. Diese
Reinigungseinrichtung wird nicht weiter beschrieben, da ihre Funktion
für den
Umfang der vorliegenden Erfindung nicht wichtig ist.
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Der
Roboter weist Radsensoren (nicht dargestellt) auf, die die Drehung
des Rades bei jedem der beiden Antriebsräder 1 erkennen. Die
Abmessung jedes Antriebsrads wird in Verbindung mit der Steuereinheit gespeichert.
Darüber
hinaus wird ein Kalibrationsverfahren verwendet, das in der schwedischen
Patent-Offenlegungsschrift 0100925-7 eingehender beschrieben wird.
Das Verfahren berechnet die Navigationsroute des Roboters, wobei
die Abstandsveränderungen
zwischen den beiden Antriebsrädern
berücksichtigt
werden. Es wird angenommen, dass diese Veränderung davon abhängt, ob
und wie viel sich der Roboter dreht. Durch die Unterteilung der
Bewegung des Roboters in verschiedene Einstellungen in Abhängigkeit
von verschiedenen Werten der Radabstände könnte jede Einstellung auf geeignete
Weise verwendet werden, um die Bewegung des Roboters in Bezug auf
den Boden zu schätzen.
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Damit
der Roboter Gegenstände
in seiner Umgebung erkennt, ist er mit einem Sensorsystem ausgestattet.
Dadurch kann der Roboter die Gegenstände erkennen, Schätzungsberechnungen
ihrer Position in Bezug auf den Roboter durchführen und anschließend die
Bewegung des Roboters wie gewünscht
steuern. Eine gesteuerte Bewegung könnte darin bestehen, den Roboter
in eine langsamere Bewegung zu versetzen, wenn er sich dem Gegenstand
nähert.
Eine andere Option besteht darin, eine effektivere Navigationsroute
zu ermöglichen.
Eine solche Option ist in der schwedischen Patent-Offenlegungsschrift
0100924-0 offenbart. Beim Navigieren unterteilt der Roboter die
Bodenfläche
in Zellen, wobei jede Zelle mit einem Wert verbunden ist, der neu
bewertet wird, wenn sich der Roboter bewegt. Die Navigationsroute
wird in Abhängigkeit
davon beschlossen, welchen Wert die Zellen in der Nähe des Roboters
haben.
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Die
sichtbaren äußeren Teile
des Sensorsystems des Roboters sind in 1–3 dargestellt.
Das System verwendet Ultraschallsignale, um Hindernisse und Gegenstände in seiner
Umgebung zu erkennen. Ein Sender 2 erstreckt sich entlang
der Vorderseite des Roboters. Der Sender sendet Ultraschallsignale,
die sich sowohl horizontal als auch vertikal ausbreiten. Mikrofone 3a–3e und 4a–4d sind
entlang der Vorderseite angeordnet und empfangen die gesendeten
Signale, die durch einen Gegenstand oder ein Hindernis reflektiert wurden.
In 4 wird gezeigt, wie das System einen Punkt an
dem Gegenstand erkennt. In 4 entspricht „mik 1–5" zum Beispiel den
Mikrofonen 3a–3e.
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Die
Volllinien in
4 beziehen sich auf die reflektierten
Signale, die von den Mikrofonen
3a–
3e erkannt wurden.
Das System erkennt jeweils einen Punkt. Wenn er die Ausrichtung
des Senders
2 und der Mikrofone und die Eigenschaften des
Ultraschallsignals kennt, kann der Roboter den Abstand und die Richtung zu
einem erkannten Punkt auf einem Gegenstand schätzen. In der schwedischen Patentveröffentlichung
SE502834 wird ein solches
Sensorsystem genauer beschrieben. In
1 dieser
Anmeldung wird ein freier beweglicher und hängender Frontteil
6 gezeigt,
den der Roboter verwendet, um eine direkte Kollision mit einem Hindernis
oder Gegenstand zu erkennen. Der Frontteil bewegt sich, wenn er
in Kontakt mit einem Gegenstand kommt, und wirkt auf Mikroschalter
oder andere Bewegungsdetektoren hinter dem Frontteil
6 ein.
Ein Oberteil
7, unter dem ein Staubsammelbehälter montiert
ist, ist ebenfalls in der Figur dargestellt.
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Um
eine effektive Navigation zu ermöglichen,
wendet der Roboter das Wandfolgeverhalten an, das weiter oben in
diesem Dokument beschrieben wurde. Bei der Anwendung dieses Verhaltens
beginnt der Roboter zuerst damit, eine Wand zu suchen, siehe 6.
Danach folgt der Roboter der Wand, die den Raum umgibt, und zwar
den gesamten Weg rundum, bis er wieder seine ursprüngliche
Wandfolgeposition erreicht hat. Die Radsensoren erkennen die Bewegung
und berechnen die Position des Roboters. Auf der Basis der Wandverfolgung
erstellt der Roboter eine Karte des Raumes. Das Sensorsystem wird
verwendet, um zu kontrollieren, dass einer Wand gefolgt wird. In 6 werden
die Positionen des Roboters, die durch die Radsensoren an dem Roboter
geschätzt
werden, als punktierte Linie 8 dargestellt. Die tatsächliche
Position des Roboters wird als Volllinie 9 dargestellt.
Der äußere Rahmen 10 der
Figur entspricht den umgebenden Wänden, und die beiden schwarzen
Flächen 11, 12,
entsprechen Hindernissen in der Raumfläche. Da das Sensorsystem die
Wände und
Hindernisse erkennt, ist es möglich,
ein Arbeits-Wandfolgeverhalten zu erzielen.
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Das
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung soll nun eingehender beschrieben werden. Das in 6 dargestellte Wandfolgeverhalten
stellt den Rahmen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Ein Problem bei dem Wandfolgeverhalten besteht darin, dass die Position
des Roboters auf der Basis der Radsensoren geschätzt wird. Da die Bewegung der
Räder nicht
definitiv mit der Bewegung des Roboters in Bezug auf den Boden in
Zusammenhang steht, wird ein Fehler in der Positionsschätzung erzeugt.
Diese ist als punktierte Linie 8 in 6 dargestellt.
Die tatsächliche
Bewegung, die als Volllinie 9 dargestellt wird, wird erzeugt,
da der Roboter in Wirklichkeit der Wand folgt. Jedes Mal, wenn ein
Antriebsrad 1 auf dem Boden rutscht oder auf andere Weise
den direkten Kontakt mit dem Boden verliert, wird ein Fehler zur
geschätzten
Position addiert, was dazu führt,
das der Gesamtfehler der Schätzung
steigt, wenn die Roboterbewegung fortgesetzt wird.
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Um
dem Roboter eine verbesserte Positionsschätzung zu ermöglichen,
wendet das erfindungsgemäße Verfahren das Wandfolgeverhalten an. Auch nimmt
das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Beziehung der Richtung der horizontalen Ausdehnung
zwischen den Wänden
oder zwischen Wänden
und anderen größeren Gegenständen in
der Fläche
(Raum) an, in der der Roboter betrieben wird. Die Annahme basiert
auf der Tatsache, dass Wände
normalerweise senkrecht zueinander sind. Andere Winkel, wie z.B.
30° (DEG),
45° oder
60°, sind
in modernen Räumen üblich und
können
ebenfalls in die Annahme aufgenommen werden. In dieser veranschaulichenden
Ausführungsform
sind senkrechte und parallele Wände
von der größten Bedeutung,
doch die vorliegende Erfindung soll auch so gelesen werden, dass
andere Wandwinkelverhältnisse
in Betracht gezogen werden. Was größere Gegenstände betrifft,
so lautet die Annahme, dass diese normalerweise senkrecht oder parallel
zu einer Wand angeordnet sind. Sie können auch in Beziehungen von
30°, 45° oder 60° zu einer
Wand angeordnet sein.
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Unter
Berücksichtigung
dieser Annahmen ist die Position des Roboters, die aufgrund von
Informationen seitens der Radsensoren die geschätzte Linie 8 darstellt,
in die korrekte Position der Linie 9 zu korrigieren. Das
Verfahren vergleicht die geschätzte
Richtung, wenn der Roboter einer ersten Wand oder einem größeren Gegenstand
folgt, mit der geschätzten
Richtung, wenn der Roboter einer zweiten Wand folgt. Die Fehler
(Rutschen usw.) führen
dazu, dass diese geschätzten
Richtungen mit mehr oder weniger als 90°, 180°, 270°, 360° (für die senkrechten oder parallelen
Gegenstände
oder Wände)
voneinander abweichen. Das Wissen darum, dass ein Unterschied zwischen
dem geschätzten
Wert und dem Annahmewert existiert, vermittelt dem Roboter eine
Information, die es ihm ermöglicht,
die geschätzte
Position zu korrigieren. Bezugnehmend auf 6 wird die
als punktierte Linie 8 dargestellte geschätzte Route
in die als Volllinie 9 dargestellte tatsächliche
Route korrigiert. Später
kann eine neue Korrektur durchgeführt werden, wenn sich herausstellt,
dass die geschätzte
Position neuerlich abweicht. Als Alternative wird regelmäßig eine
Wandverfolgung mit Hilfe des Verfahrens der bevorzugten Ausführungsform
durchgeführt.
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Um
zu vermeiden, dass der Roboter Wände
und größere Gegenstände mit
kleineren Gegenständen verwechselt,
die normalerweise freier in der Fläche (Raum) verteilt sind, werden
bestimmte Schwellenwerte zum Verfahren hinzugefügt. Darüber hinaus werden gekrümmte Wände vom
Verfahren ausgeschlossen.
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Im
Folgenden wird ein Algorithmus gezeigt, der dem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht, siehe auch das Flussdiagramm in
5.
Der Algorithmus umfasst die folgenden Schritte:
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FollowingStraightWall
bezieht sich auf das oben erwähnte
Wandfolgeverhalten. Durch das Sensorsystem wird eine Wandverfolgung
durchgeführt,
wobei der Sender 2 und die Mikrofone 3a–3e, 4a–4d die
Tatsache erkennen und sicherstellen, dass der Roboter einer Wand
oder jeder anderen Ebene folgen kann, die vom Sensorsystem erkannt
wird. Eine erkannte Ebene könnte
sich auf eine feste Möbelwandseite
oder eine virtuelle Wandseite beziehen, die vom Sensorsystem definiert
und geschaffen wird, wobei sich die virtuelle Wand zum Beispiel
zwischen den Füßen eines
großen
Sofas erstreckt. Dieses erfindungsgemäße Verfahren soll nicht darauf
beschränkt
werden, welche Wände
der Roboter sehen und definieren kann, sondern auf die Tatsache, dass
der Roboter ein Wandfolgeverfahren startet, wobei er jeglicher Wand
oder Ebene folgt. Auch wenn das Verfahren primär zum Verfolgen fester Wände welcher
Art auch immer bestimmt ist, was bedeutet, dass der Roboter nicht
physisch „durch" die Wand gehen kann,
wird von nun an jede verfolgte Wand oder Möbelseite als eine vom Roboter
definierte Ebene definiert werden, gleich, ob es sich um eine feste
Wand oder eine virtuelle Wand handelt oder nicht. Da sich der Roboter
parallel zu der Ebene bewegt, erkennt er kontinuierlich Punkte an
der Ebene oder nimmt sie bei virtuellen Wänden an, und wenn der Abstand
im Wesentlichen konstant bleibt, wird FollowingStraightWall gesetzt.
Der Abstand muss auch innerhalb eines bestimmten Schwellenwerts
bleiben, zum Beispiel 5 Zentimeter. Der Schwellenwert wird den Roboter
veranlassen, zu erkennen, ob eine Wand beendet ist. Bei virtuellen
Wänden
geht dies weiter, die Abstandserkennung ist nicht real, und daher
wird die Abstandskontrolle auf andere Weise funktionieren, die hier
nicht beschrieben ist. Der Gedanke bei diesem Abstandskonzept ist
es, zu prüfen,
ob einer festen Wand ordnungsgemäß gefolgt
wird.
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Wenn
das Sensorsystem ausgehend von den Radsensoren erkennt, dass die
Bewegungsrichtung des Roboters abweicht, nachdem FollowingStraightWall
gesetzt wurde, muss diese Abweichung innerhalb eines Schwellenwerts
von zum Beispiel 3° (DEG)
gehalten werden. Dieser Wert wird festgelegt, um zu erkennen, ob eine
Ebene geendet hat oder ob die Wandverfolgung begonnen hat zu oszillieren.
Der Schwellenwinkel bezieht sich auf den Unterschied der Bewegungsrichtung
bei zwei verschiedenen Bewegungen nacheinander. Darüber hinaus
wird ein zweiter Schwellenwert von zum Beispiel 5° (DEG) festgelegt,
dieser bezieht sich auf den Unterschied der Bewegungsrichtung zwischen
der Richtung, die zum Zeitpunkt von FollowingStraightWall registriert
wurde, und der Richtung, die im letzten Moment registriert wurde,
wenn eine Ebene endet oder der Roboter aufhört, einer Wand zu folgen, d.h.
bei endWallEncountered. Dieser zweite Schwellenwert wird festgelegt,
um zu erkennen, ob die verfolgte Ebene gerade oder gekrümmt war.
Auch hier wird einer virtuellen Wand normalerweise ohne Winkelabweichungen
gefolgt, was bedeutet, dass eine solche Kontrolle bei virtuellen
Wänden
anders funktioniert.
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Wenn
einer dieser Schwellenwerte überschritten
wird, wird endWallEncountered gesetzt. Danach wird die Bewegungsdistanz
zwischen FollowingStraightWall und endWallEncountered registriert.
Diese Distanz entspricht der Länge
l der Ebene, die der Wand 10 oder dem größeren Gegenstand 11, 12 entspricht,
an dem sich der Roboter entlangbewegt hat. Wenn l größer als
oder gleich minLength ist, die zum Beispiel auf 80 Zentimeter festgesetzt
ist, wird die wesentliche Ausdehnungsrichtung ε der definierten verfolgten
Ebene und die Ausdehnungslänge ρ derselben
Ebene mit Hilfe einer Hugh-Transformation (hier nicht dargestellt
oder beschrieben) berechnet und gespeichert. Beide Werte werden
auf der Basis der Informationen berechnet, die von den Radsensoren
registriert wurden. Was virtuelle Wände betrifft, so wird endWallEncountered
auf der Basis anderer Kontrollaspekte gesetzt, wie dies oben erwähnt wurde.
Wie dies gemacht wird, wird in dieser Anmeldung nicht weiter beschrieben.
Das Wichtige ist, dass endWallEncountered auch für virtuelle Wände gesetzt wird,
wenn die Verfolgung dieser Wände
bestimmte Anforderungen erfüllt,
und dass die Distanzanforderungen, die nach endWallEncountered kontrolliert
werden, auch bei den virtuellen Wänden beurteilt werden.
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Wenn
der Roboter feststellt, dass die Ebenenwerte die ersten sind, die
nach einem bestimmten Moment gespeichert werden, wird darüber hinaus
gemäß dem Verfahren ε als RefAngle
gesetzt. Damit ist ein Moment gemeint, in dem der Roboter zu arbeiten
beginnt oder so eingestellt wird, dass er ein neues Wandfolgeverfahren
durchführt.
Andererseits wird, wenn die Ebenenwerte nicht die ersten sind, die
nach diesem Moment gespeichert werden, der Winkel ε mit RefAngle
verglichen. Während
dieses Vergleichs wird die Differenz zu den oben erwähnten Annahmewinkeln
90°, 180°, 270°, 360° kompensiert.
Dies bedeutet, dass 90° abgezogen werden,
wenn der Unterschied 93° beträgt, was
ein Resultat von +/–3° ergibt,
was als Rdiff definiert wird. Wenn sich während dieses Vergleichs herausstellt,
dass Rdiff einen Wert aufweist, der nicht null ist, muss dieser ebenfalls
innerhalb eines Schwellenwerts angleTh bleiben.
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Der
Schwellenwert angleTh ist nicht definitiv, sondern wird kontinuierlich
neu berechnet, und zwar auf der Basis der Unsicherheit, die während früherer Anpassungen
registriert wurde, die durch das Verfahren gemäß der Erfindung vorgenommen
wurden. Sein Höchstwert
ist 25°,
falls die Annahme lautet, dass die Winkelbeziehungen zwischen zwei
definierten Ebenen nur 90°,
180°, 270° oder 360° lauten.
Die kompensierte Rdiff kann definiert werden als: Rdiff
= min[|ε – RefAngle|,
|ε – (RefAngle
+ 90°)|,
|ε – (RefAngle
+ 180°)|,
|ε – (RefAngle
+ 270°)|]
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Falls
andere Annahmewinkel erlaubt sind (zum Beispiel 30°, 45°, 60°), sollte
angleTh niedriger sein, damit das Verfahren zufriedenstellend arbeitet.
Rdiff wird auf diese Weise auch unter Zugrundelegung dieser Annahmewinkel
kompensiert.
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Der
kompensierte Rdiff wird schließlich
verwendet, um die Position anzupassen, die durch die Radsensoren
des Roboters geschätzt
wurde. Nun wird auf 7 Bezug genommen, wobei die
neue Position als Anpassung des Winkels berechnet wird, der durch
die Differenz der geschätzten
und tatsächlichen
Winkelbeziehung zwischen zwei definierten Ebenen verursacht wird.
Der geschätzte
Winkel bezieht sich auf die Ausdehnungsrichtung der definierten
Ebene, an der sich der Roboter zwischen FollowingStraightWall und
endWallEncountered bewegt hat. In 7 bezieht
sich die Volllinie 13 auf die tatsächliche Ausdehnungsrichtung
der definierten Ebene wie z.B. der Wand oder Möbelseite. Die punktierte Linie 14 bezieht
sich auf die geschätzte Ausdehnungsrichtung
dieser Ebene, die auf Informationen seitens der Radsensoren geschätzt wurde.
Die dünnere
Volllinie 15 schließlich
bezieht sich auf die Korrektur der geschätzten Richtung, wobei „K" die Korrektur ist
und Rdiff entspricht, wobei die Richtung von Rdiff berücksichtigt
wird. Die angepasste Richtung kann dann als Referenz bei dem Algorithmus
des Verfahrens verwendet werden und mit der nächsten geschätzten Richtung
der Ebene verglichen werden, und zwar unter der Annahme, dass diese
in einer senkrechten oder parallelen Beziehung zueinander stehen
sollten.
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Die
Erfindung ist nicht durch die Tatsache beschränkt, dass der Roboter ein Raumsensorsystem
haben muss, das IR- oder Ultraschallsignale verwendet, um ein Wandfolgeverhalten
auszuführen.
Jede Art von Lösung,
wie z.B. ein an der Wand rollendes Rad oder jede andere Lösung, die
für den
Fachmann tatsächlich naheliegend
ist, kann verwendet werden. Die einzige Anforderung ist, dass jegliche
gewählte
Lösung
ein Wandfolgeverhalten ausführen
und erkennen kann, wobei Wände
jeglicher Ebene entsprechen, die von dem Roboter definiert werden.