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DE102008003795A1 - Movable part i.e. cleaning device, navigating method for e.g. implementing operation on surface or on part, involves developing course of motion on surface from position based on navigation station - Google Patents

Movable part i.e. cleaning device, navigating method for e.g. implementing operation on surface or on part, involves developing course of motion on surface from position based on navigation station Download PDF

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Publication number
DE102008003795A1
DE102008003795A1 DE102008003795A DE102008003795A DE102008003795A1 DE 102008003795 A1 DE102008003795 A1 DE 102008003795A1 DE 102008003795 A DE102008003795 A DE 102008003795A DE 102008003795 A DE102008003795 A DE 102008003795A DE 102008003795 A1 DE102008003795 A1 DE 102008003795A1
Authority
DE
Germany
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handset
signals
navigation
distance
navigation station
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102008003795A
Other languages
German (de)
Inventor
Martin Beck
Frank Brückner
Joachim Dr. Damrath
Matthias Hennig
Sylvia Horn
Henri Kirmse
Markus Spielmannleitner
Gerhard Wetzl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The method involves arranging a navigation station stationarily regarding to a surface transmitting signals from transmitting devices e.g. infrared transmitters, that are distanced from each other from a movable part (AWM) i.e. cleaning device. A position of the movable part is determined according to the station based on measurement of run time difference of the signals and distance of the transmission devices from each other according to an algorithm of trilateration. A course of motion is developed on the surface from the position based on the navigation station. An independent claim is also included for a device for implementing an operation within a delimited surface.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Navigieren eines innerhalb einer abgegrenzten Fläche autonom sich bewegenden, auf der Fläche oder auf Teilen davon Arbeiten durchführenden Mobilteils, insbesondere eines Reinigungsgeräts für Fußböden. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung mit einem solchen Mobilteil.The The invention relates to a method for navigating within a delimited area autonomously moving on the area or parts of it carrying out works Handset, in particular a cleaning device for Floors. The invention also relates a device with such a handset.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Vorschläge bekannt, Geräte derart auszustatten, dass sie im Lernmodus einen zu bearbeitenden, also beispielsweise zu reinigenden, Bereich vollständig abfahren.Out the prior art, various proposals are known Equip devices such that they in the learning mode a to be processed, so for example to be cleaned, area completely off.

Dazu sind Verfahren bekannt, bei denen die zu bearbeitende Fläche bzw. die nicht zu überfahrenden Bereiche durch Metalldrähte oder Ähnliches begrenzt bzw. abgegrenzt sind. Diese werden dann, wie beispielsweise in der EP 0 829 040 B1 beschrieben, durch entsprechende Sensoren erkannt.For this purpose, methods are known in which the surface to be machined or the areas not to be traversed are delimited or demarcated by metal wires or the like. These are then, as in the EP 0 829 040 B1 described, detected by appropriate sensors.

Die WO 03/039314 A1 beschreibt hierzu ein Verfahren, bei welchem ein solches Gerät einer Begrenzung eines Raumes folgt, dabei die dazugehörigen Pfadinformationen speichert und diese mit einer bereits früher befahrenen Stelle vergleicht.The WO 03/039314 A1 describes a method in which such a device follows a boundary of a room, while the associated path information stores and compares them with a previously traversed body.

Bei dem in der DE 103 19 513 A1 beschriebenen Gerät nimmt eine nach oben gerichtete Kamera Bilder senkrecht zur Fahrtrichtung auf. Ferner befindet sich an der Hauptkörpervorderseite ein Hindernisdetektor. In einem Speicher werden die Positionsdaten von ermittelten Hindernissen abgelegt, die einer Steuereinheit die Berechnung der Positionsinformationen von Hindernissen erlaubt und die weiterhin bestimmt, ob die im Speicher gespeicherten Positionsinformationen eine geschlossene Kurve bilden.In the in the DE 103 19 513 A1 described device takes an upward camera images perpendicular to the direction of travel. Further, there is an obstacle detector on the main body front side. In a memory, the position data of detected obstacles are stored, which allows a control unit to calculate the position information of obstacles and further determines whether the position information stored in the memory forms a closed curve.

In der EP 0485879 A2 wird ein Verfahren zur Lokalisation von Fahrzeugen beschrieben, bei dem wenigstens zwei ortsfeste Einrichtungen zu vorgegebenen Zeiten Ultraschall-Signale übertragen und deren Laufzeiten gemessen werden, wodurch sich zur Lokalisation die Abstände zwischen Fahrzeug und den ortsfesten Einrichtungen bestimmen lassen.In the EP 0485879 A2 a method for the localization of vehicles is described, in which at least two fixed devices at predetermined times transmit ultrasonic signals and their transit times are measured, which can be determined for localization, the distances between the vehicle and the fixed devices.

Das US-Patent 4,751,689 beschreibt schließlich ein Verfahren zur Distanzmessung. Hierbei werden ein Radio- und Ultraschallsignal zeitgleich ausgesandt; die sich ergebende Laufzeitdifferenz ist ein Maß für die Distanz.The U.S. Patent 4,751,689 finally describes a method for distance measurement. Here, a radio and ultrasonic signal are emitted at the same time; the resulting transit time difference is a measure of the distance.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Navigieren eines Mobilteils der eingangs genannten Art zu schaffen, wodurch es möglich ist, eine Fläche mit möglichst geringer Mehrfachüberdeckung zu bearbeiten. Durch dieses Verfahren soll es insbesondere möglich sein, autonomen Geräten eine Positionsbestimmung und damit eine Navigation im Raum ohne Odometrie (Wegmessung über Radumdrehung) zu ermöglichen.Of the Invention is based on the object, a method for navigating to create a handset of the type mentioned, which It is possible to have an area with as possible low multiple coverage to edit. Because of this It should be possible in particular method, autonomous devices a position determination and thus a navigation in the room without Odometry (distance measurement over Radumdrehung) to allow.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren gelöst, bei welchem eine bezüglich der Fläche stationär angeordnete Navigationsstation von zwei voneinander beanstandeten Sendeeinrichtungen aus Signale an das Mobilteil sendet und das Mobilteil aus einer Messung der Laufzeitdifferenz der Signale und dem bekannten Abstand der beiden Sendeeinrichtungen voneinander nach dem Algorithmus der Trilateration die Position des Mobilteils bezüglich der Navigationsstation ermittelt und daraus, ausgehend von der Navigationsstation, den weiteren Bewegungsablauf auf der Fläche entwickelt.These Problem is solved according to the invention by a method in which one stationary with respect to the surface arranged navigation station of two objected to each other Transmitter sends signals to the handset and the handset from a measurement of the transit time difference of the signals and the known Distance of the two transmitting devices from each other according to the algorithm trilateration the position of the handset with respect to determined from the navigation station and, starting from the navigation station, developed the further movement on the surface.

Der durch die Erfindung erreichte Vorteil besteht im Wesentlichen darin, dass das Mobilteil in einer unbekannten Umgebung seine Aufgabe in einer kürzeren Zeit erledigen kann als ein Gerät, dessen Bewegungsablauf nach dem Zufallsprinzip arbeitet, da auf diese Weise eine Mehrfachüberfahrung von bestimmten Flächenbereichen erfolgt. Soweit ein derartiges Gerät zur Reinigung von Böden eingesetzt wird, ist es weiter möglich, eine sinnvolle Reinigungsstrategie anzuwenden. Dies ist insbesondere bei der Feuchtreinigung von Bedeutung. Zufällige Richtungsänderungen wären hierbei nämlich für das Reinigungsergebnis eher von Nachteil.Of the The advantage achieved by the invention consists essentially in that the handset in an unfamiliar environment does its job in a shorter time than a device, whose movement works randomly, up this way a Mehrfachüberfahrung of certain areas he follows. As far as such a device for cleaning Soil is used, it is still possible to apply a meaningful cleaning strategy. This is special in the wet cleaning of importance. Random changes of direction This would be for the cleaning result rather disadvantageous.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Positionsbestimmung durch Ermittlung der sich aus dem Abstand der Sendeeinrichtungen voneinander sowie dem Abstand des Mobilteils von den Sendeeinrichtungen ergebenden Polarkoordinaten.In preferred embodiment of the invention, the position determination takes place by determining the distance from the transmitting devices from each other and the distance of the handset from the transmitting devices resulting polar coordinates.

Vorteilhafterweise kann jedoch zur Positionsangabe eine Umrechnung der Polarkoordinaten in kartesische Koordinaten erfolgen.advantageously, however, can convert the polar coordinates to indicate the position done in Cartesian coordinates.

Für die Anwendungen in der Praxis ist es vorteilhaft, wenn die Sendeeinrichtungen mit Ultraschall- und/oder Infrarotübertragung arbeiten. Soweit mit beiderlei Sendeeinrichtungen gearbeitet wird, empfiehlt es sich, dass die Infrarotsignale zur Unterscheidung von den Ultraschallsignalen kodiert sind.For the applications in practice, it is advantageous if the transmitting devices work with ultrasound and / or infrared transmission. As far as working with both kinds of transmitting devices, we recommend it turns out that the infrared signals distinguish it from the ultrasonic signals are encoded.

Weiter kann das Mobilteil im Rahmen der Erfindung ein Gyroskop aufweisen, das bei einem Aufenthalt an der Navigationsstation, die Bestandteil einer Basisstation sein kann, kalibriert wird, wobei die Basisstation zur Regenerierung von Arbeitsmitteln, zur Aufladung der Energieversorgung oder dergleichen des Mobilteils dient.Further In the context of the invention, the mobile part may have a gyroscope, that with a stay at the navigation station, the component a base station can be calibrated, the base station for the regeneration of work equipment, for charging the power supply or the like of the handset is used.

Das Mobilteil besitzt zweckmäßigerweise einen Speicher zur Ablegung der Koordinaten der jeweils bereits zurückgelegten bzw. bearbeiteten Wegstrecke, wobei es hierbei ausreichend sein kann, bei bekannter Bahnkurve des Mobilteils jeweils nur Anfangs- und Endpunkt abzuspeichern.The handset has expediently egg NEN memory for the deposition of the coordinates of each already covered or processed route, it may be sufficient to store in each case only the beginning and end point with known trajectory of the handset.

Entsprechend kann das Mobilteil einen Speicher zur Ablegung der Koordinaten der jeweils noch zurückzulegenden bzw. zu bearbeitenden Wegstrecke aufweisen.Corresponding The handset may have a memory for storing the coordinates of each still to be covered or edited route exhibit.

Weiter hat es sich im Rahmen der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn das Mobilteil auf Kreisbahnen um die Navigationsstation geführt wird. Das Abfahren der einzelnen Bahnen erfolgt vorteilhafterweise nach einem Backtracking-Algorithmus, das heißt nach erfolgreichem Abfahren einer Bahn wird eine neue, dem Mobilteil nächstgelegene Bahn angefahren und bearbeitet.Further It has proved to be advantageous in the context of the invention, when the handset is guided on circular paths around the navigation station becomes. The departure of the individual tracks is advantageously carried out after a backtracking algorithm, that is, after successful Departing a train will be a new, the handset nearest Track hit and edited.

Weiter ist vorgesehen, dass beim Auftreten eines Hindernisses das Mobilteil dessen Außenkontur in Richtung eines kleiner werdenden Abstandes von der Navigationsstation solange folgt, bis sich das Mobilteil um einen Bahnabstand näher an der Navigationsstation befindet, und dass, sofern das Hindernis dann noch umfahren werden kann, die Umfahrensrichtung umgekehrt wird und der Hinderniskontur gefolgt wird, bis das Hindernis umfahren ist oder ein Abstand von der Navigationsstation erreicht ist, der einen Bahnabstand weiter gegenüber der ursprünglichen Fahrtstrecke von der Navigationsstation entfernt ist.Further is provided that when an obstacle occurs the handset its outer contour in the direction of a diminishing Distance from the navigation station follows as long as the handset is located closer to the navigation station by a distance and that, if the obstacle can still be avoided, the Reverse direction is reversed and followed the obstacle contour is until the obstacle is avoided or a distance from the navigation station is reached, the one track distance further to the original route from the navigation station is removed.

Hierbei ist weiter zweckmäßig, wenn auch die Positionsdaten von Hindernissen in einen Speicher abgelegt werden. Dann besteht die weiter vorteilhafte Möglichkeit, dass die Positionsdaten der Hindernisse zur Ermittlung von Abschattungsbereichen für die von den Sendeeinrichtungen ausgesandten Signale dienen. Auch diese Positionsdaten der Abschattungsbereiche werden zweckmäßigerweise in einem Speicher abgelegt.in this connection is further appropriate, although the position data of obstacles are stored in a memory. Then exists the further advantageous possibility that the position data the obstacles to the determination of shading areas for serve the signals emitted by the transmitting devices. Also these position data of the shading areas are expediently stored in a memory.

Schließlich besteht in diesem Zusammenhang noch die Möglichkeit, dass nicht zu befahrende Bereiche definiert und deren Positionsdaten ebenfalls in einem Speicher abgelegt werden. Zur Definition der nicht zu befahrenden Bereiche kann das Mobilteil manuell positioniert werden und die Positionsermittlung über die Sendeeinrichtungen mittels der Ultraschall- und/oder Infrarotübertragung erfolgen.After all exists in this context, the possibility that Defined areas not to be traveled and their position data also be stored in a memory. To define the The handset can not be positioned manually in areas that are not accessible and the position determination via the transmitting devices carried out by means of ultrasound and / or infrared transmission.

Insbesondere für spätere, erneute Bearbeitungsvorgänge auf dieser Fläche kann es zu einer weiteren Verkürzung der Bearbeitungszeit zweckmäßig sein, aus den abgespeicherten Positionsdaten der Hindernisse und/oder Positionsdaten der Abschattungsbereiche und/oder der Positionsdaten der nicht zu befahrenden Bereiche eine Rasterkarte zu erstellen.Especially for later, re-machining operations On this surface there can be a further shortening the processing time be appropriate, from the stored position data of the obstacles and / or position data the shading areas and / or the position data not to driving areas to create a raster map.

Im Hinblick auf die erschwerte Navigation können kleine Abschattungsbereiche mit Hilfe des Gyroskops abgefahren werden, während große Abschattungsbereiche mit einem gesonderten Programmabschnitt abgearbeitet werden.in the With regard to the difficult navigation, small shading areas can be used be driven off with the help of the gyroscope, while large Shading areas are processed with a separate program section become.

Die Positionsdaten der Hindernisse können weiter zur Wegoptimierung mit Einhaltung eines ausreichenden Abstandes beim Anfahren der Basisstation bzw. bestimmter abzuarbeitender Bahnen dienen.The Position data of the obstacles can continue to optimize the route maintaining a sufficient distance when starting the base station or certain to be processed orbits serve.

Als besonders vorteilhafte Arbeitsweise hat es sich herausgestellt, dass das Mobilteils auf Kreisbahnen mit um den Bahnabstand größer werdendem Radius um die Navigationsstation geführt wird, bis das der Navigationsstation gegenüberliegende Raumende erreicht ist.When particularly advantageous mode of operation has been found that the handset on circular orbits with the distance greater the radius is guided around the navigation station, until the end of the navigation station opposite is reached.

Für eine Navigation in großen Abschattungsbereichen schlägt die Erfindung vor, die aus den Lokalisationsdaten während der Bewegung auf einer Kreisbahn ermittelte Fahrgeschwindigkeit unter zusätzlicher Anwendung des Gyroskops beim Anfahren eines Punktes längst einer Trajektorie heranzuziehen. Zusätzlich besteht hierbei die Möglichkeit, zur Bestimmung des Fahrweges bei der Navigation in großen Abstattungsbereichen die Signale eines am Mobilteil angeordneten mechanischen oder bevorzugt optischen Maussensors auszuwerten. Zusätzlich oder alternativ können dabei die Signale des Maussensors mit den Daten des Gyroskops abgeglichen und für eine Driftkorrektur herangezogen werden.For a navigation in large shading areas suggests the invention, which from the localization data during the speed of travel determined on a circular path with additional use of the gyroscope when starting a Point of a trajectory long ago. additionally Hereby it is possible to determine the route when navigating in large coverage areas the signals a arranged on the handset mechanical or preferably optical Evaluate mouse sensor. Additionally or alternatively while the signals of the mouse sensor with the data of the gyroscope adjusted and be used for a drift correction.

In diesem Zusammenhang besteht auch die Möglichkeit, zur Bestimmung von Wegänderungen die Messsignale eines oder mehrerer Beschleunigungssensoren auszuwerten, wenngleich hierbei in der Regel nicht vergleichbare Genauigkeiten erwartet werden dürfen.In In this context it is also possible to determine of path changes, the measuring signals of one or more acceleration sensors although not generally comparable Accuracies can be expected.

Um Einflüsse auf den Fahrweg des Mobilteils im Vorfeld zu berücksichtigen, kann zur Ermittlung des von der Oberflächenbeschaffenheit der Fläche, die im Aufbau des Untergrundes, der Beschaffenheit der Unterseite des Mobilteils sowie weiterer Parameter abhängigen Fahrverhaltens des Mobilteils zunächst eine Kalibrierfahrt durchgeführt werden.Around Influences on the route of the handset in advance to can be used to determine the surface texture the area covered in the structure of the subsoil, the nature of the Bottom of the handset and other parameters dependent Driving behavior of the handset first a calibration be performed.

Schließlich kann im Rahmen des Verfahrens bei einem Antrieb des Mobilteils durch rotierende Schwungmassen bei einer solchen Kalibrierfahrt in Abhängigkeit von der gewählten Massenstellung die optimale Drehzahl der Schwungmassen ermittelt werden unter der Randbedingung, dass bei geringer Drehzahl die Fahrgeschwindigkeit niedrig ist und bei hoher Drehzahl das Mobilteil schwerer kontrollierbar wird.After all can in the context of the procedure in a drive of the handset by rotating flywheels in such a calibration drive depending from the selected mass position the optimum speed the momentum masses are determined under the boundary condition that At low speed, the driving speed is low and at high Speed of the handset is difficult to control.

Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen zur Durchführung von Arbeiten innerhalb einer abgegrenzten Fläche, mit einem auf der Fläche oder auf Teilen davon autonom sich bewegenden Mobilteil, insbesondere einem Reinigungsgerät für Fußböden, ferner mit einer bezüglich der Fläche stationär angeordneten Navigationsstation mit zwei von einander beabstandeten Sendeeinrichtungen, die zum Navigieren des Mobilteils Signale aussendet, wobei das Mobilteil mit Empfangseinrichtungen versehen ist, über die aus einer Messung der Laufzeitdifferenz der Signale und dem bekannten Abstand der beiden Sendeeinrichtungen von einander die Position des Mobilteils bezüglich der Navigationsstation ermittelt und darauf der weitere Bewegungsablauf gesteuert werden kann.For the application of the method according to the invention a device is proposed for carrying out Working within a delimited area, with one moving autonomously on the plane or on parts thereof Handset, in particular a cleaning device for Floors, further with a respect the surface stationarily arranged navigation station with two spaced transmitting devices connected to Navigating the handset Sending out signals using the handset Provided with receiving devices, via the from a Measurement of the transit time difference of the signals and the known distance the two transmitting devices of each other, the position of the handset determined with respect to the navigation station and on the further movement sequence can be controlled.

Eine derartige Vorrichtung ist vorteilhafterweise zur Regenerierung von Arbeitsmitteln, zur Aufladung der Energieversorgung und dergleichen Vorgängen des Mobilteils mit einer stationären Basisstation versehen. Hierbei kann die Navigationsstation zweckmäßigerweise in dem Mobilteil integriert sein.A Such device is advantageously for the regeneration of Work equipment, for charging the power supply and the like Operations of the handset with a stationary Base station provided. In this case, the navigation station can be expediently be integrated in the handset.

Die Sendeeinrichtungen des Navigationsteils sind zweckmäßigerweise von Ultraschall- und/oder Infrarotsendern gebildet.The Transmitting devices of the navigation part are expediently formed by ultrasonic and / or infrared transmitters.

Weiter ist es im Rahmen der Erfindung von Vorteil, wenn das Mobilteil ein Gyroskop aufweist, das bei einem Aufenthalt an der Navigationsstation kalibriert wird und die Navigation in von Hindernissen abgeschatteten Bereichen erlaubt.Further It is within the scope of the invention advantageous if the handset a Gyroscope that calibrates when staying at the navigation station and navigation in areas shaded by obstacles allowed.

Weiter empfiehlt es sich, wenn das Mobilteil mit einem Speicher versehen ist, in welchem Positionsdaten von ermittelten Hindernissen und/oder von durch die Hindernisse verursachten Abschattungsbereichen und/oder von nicht zu befahrenden Bereichen abgelegt werden können.Further It is recommended that the handset is equipped with a memory is in which position data of detected obstacles and / or shading areas caused by the obstacles and / or can be stored by non-driving areas.

Ebenfalls für die Navigation in Abschattungsbereichen ist es zweckmäßig, wenn am Mobilteil ein mechanischer oder bevorzugt optischer Maussensor angeordnet ist, dessen Signale zur Bestimmung des Verfahrweges ausgewertet werden können.Also for navigation in shading areas it is expedient if arranged on the handset, a mechanical or preferably optical mouse sensor whose signals are evaluated to determine the travel can be.

Zusätzlich oder alternativ können am Mobilteil auch ein oder mehrere Beschleunigungssensoren zur Bestimmung von Wegänderungen vorgesehen sein.additionally or alternatively, one or more of the handsets may be used Acceleration sensors for determining path changes be provided.

Schließlich hat es sich für bestimmte Einsatzzwecke, insbesondere bei Anwendung des Mobilteils als Reinigungselement, als vorteilhaft erwiesen, dass das Mobilteil statt durch Antriebsräder über zwei schräg gegenüber der Fläche rotierenden Schwungmassen angetrieben wird. Hierdurch besteht die Möglichkeit, dass das Mobilteil lediglich mit seiner Reinigungsfläche mit dem Untergrund in Berührung kommt, also keine zusätzlichen, die Reinigungswirkung möglicherweise beeinträchtigenden Berührungspunkte zur zu reinigenden Fläche bestehen.After all It has become suitable for specific uses, especially at Application of the handset as a cleaning element, as advantageous proved that the handset instead of through drive wheels over two diagonally opposite to the surface of rotating flywheels is driven. This gives the possibility that the handset only with its cleaning surface with underground, so no additional, the cleaning effect possibly interfering points of contact consist of the surface to be cleaned.

Im Folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:in the The invention will be described below with reference to a drawing Embodiment explained in more detail; show it:

1 eine schematische Darstellung des Navigationsverfahrens, 1 a schematic representation of the navigation method,

2 den Hauptalgorithmus für den Ablauf des Navigationsprogramms, 2 the main algorithm for the execution of the navigation program,

3 in der linken Darstellung eine zu bearbeitende Fläche mit Hindernissen, in der rechten Darstellung die hieraus ermittelte Karte von durch das Mobilteil nicht anzufahrenden Bereichen. 3 in the left-hand illustration a surface to be processed with obstacles, in the right-hand representation the card of this determined from areas not to be approached by the mobile part.

Das in der Zeichnung in 1 lediglich schematisch dargestellte Mobilteil dient dazu, speziell zugewiesene Arbeiten, beispielsweise das Reinigen eines Fußbodens, vorzunehmen, wobei – insbesondere im Hinblick auf eine zeitoptimierte Arbeitsweise – eine Mehrfachüberdeckung schon bearbeiteter Flächenabschnitte vermieden werden soll. Dazu ist eine bezüglich der Fläche stationär angeordnete Navigationsstation vorgesehen, die zwei von einander beanstandete Sendeeinrichtungen, also einen Sender 1 und einen Sender 2 gemäß 1 aufweist, welche Signale an das mit AWM bezeichnete Mobilteil sendet. Das Mobilteil AWM bestimmt daraus nach dem Algorithmus der Trilateration seine Position bezüglich der Navigationsstation, wobei hierfür die Laufzeitdifferenz der Signale herangezogen wird. Aus diesem Ergebnis wird dann der weitere Bewegungsablauf auf der Fläche entwickelt.That in the drawing in 1 only schematically illustrated handset is used to perform specially assigned work, such as the cleaning of a floor, where - especially with regard to a time-optimized operation - a multiple overlap already processed surface sections should be avoided. For this purpose, a navigation station arranged stationarily with respect to the surface is provided which has two transmission devices which are objected to each other, that is to say a transmitter 1 and a transmitter 2 according to FIG 1 which sends signals to the AWM designated handset. According to the trilateration algorithm, the handset AWM determines its position relative to the navigation station, using the transit time difference of the signals for this purpose. From this result, the further movement on the surface is then developed.

Die Sendeeinrichtungen arbeiten mit Ultraschall- und/oder Infrarotübertragung, wobei die Infrarotsignale zur Unterscheidung von den Ultraschallsignalen kodiert sein können. Weiter kann das Mobilteil ein Gyroskop aufweisen, das bei einem Aufenthalt an der Navigationsstation kalibriert wird. Die Navigationsstation ist dabei zweckmäßigerweise in der Basisstation integriert.The Transmitting devices operate with ultrasound and / or infrared transmission, wherein the infrared signals to distinguish from the ultrasonic signals can be coded. Next, the handset can be a gyroscope which calibrates during a stay at the navigation station becomes. The navigation station is expediently integrated in the base station.

Das Mobilteil ist mit einem Speicher versehen, in welchem Positionsdaten von gemäß dem beschriebenen Verfahren ermittelten Hindernissen und/oder von durch die Hindernisse verursachten Abschattungsbereichen und/oder nicht zu befahrenden Bereichen abgelegt werden können. Weiter kann am Mobilteil ein mechanischer oder bevorzugt optischer Maussensor angeordnet sein, dessen Signale insbesondere im Bereich von Abschattungsbereichen zur Bestimmung des Verfahrweges ausgewertet werden können.The Handset is provided with a memory in which position data of determined according to the described method Obstacles and / or shading areas caused by the obstacles and / or non-driving areas can be stored. Next, the handset, a mechanical or preferably optical Mouse sensor may be arranged, whose signals in particular in the field evaluated by Abschattungsbereichen for determining the travel can be.

Des Weiteren können am Mobilteil ein oder mehrere Beschleunigungssensoren zur Bestimmung von Wegänderungen vorgesehen sein, die ebenfalls zur Navigation bevorzugt in Abschattungsbereichen zur Anwendung kommen können.Of Furthermore, one or more acceleration sensors can be provided on the mobile part be provided for the determination of path changes, which also to Navigation preferably be used in shading areas can.

Das Mobilteil selbst ist in nicht näher dargestellter Weise statt durch Antriebsräder über zwei schräg zur Fläche rotierende Schwungmaßen angetrieben, wobei – was insbesondere bei Anwendung von Reinigungsarbeiten vorteilhaft ist – kein zusätzlicher Kontakt von Antriebsmitteln mit der zu reinigenden Fläche besteht.The Handset itself is not shown in detail instead of drive wheels over two oblique driven to the surface rotating flywheels, whereby - which in particular with application of cleaning works is advantageous - no additional contact of Drive means with the surface to be cleaned.

Hierbei ist die Drehzahl der Schwungmassen in Abhängigkeit der Arbeitsbedingungen einstellbar, da eine zu geringe Drehzahl zu zu geringen Antriebsgeschwindigkeiten führt, während bei einem Überschreiben der optimalen Drehzahl eine zunehmend schlechtere Kontrollierbarkeit des Mobilteils auftritt. Insbesondere kann die Drehzahl auch während des Betriebes in geeigneter Weise nachgeregelt werden.in this connection is the speed of the flywheels depending on Working conditions adjustable because too low a speed too low drive speeds leads while When overwriting the optimum speed an increasingly worse Controllability of the handset occurs. In particular, the Speed also during operation in a suitable manner be readjusted.

In 2 ist ein möglicher vollständiger Auflauf eines Navigationsprogramms dargestellt; hiernach erfolgt zunächst bei dem sich an der Basisstation befindenden Mobilteils eine Kalibrierung des Gyroskops. Hieran schließt sich eine Referenzfahrt an, um die geeignete Drehzahl der Schwungmassen zu ermitteln, worauf sich weiterhin ein Bewegungstest anschließen kann. Im Anschluss daran kann eine erste Regenerierfahrt zur Basisstation stattfinden, worauf – für den eigentlichen Arbeitsbeginn – eine Startbahn gespeichert wird.In 2 a possible complete casserole of a navigation program is shown; Thereafter, a calibration of the gyroscope takes place first at the handset located at the base station. This is followed by a reference trip to determine the appropriate speed of the flywheels, which can continue to follow a movement test. Following this, a first regeneration trip to the base station take place, whereupon - for the actual start of work - a runway is stored.

Im Anschluss daran werden die einzelnen Bahnen angefahren, jeweils unterbrochen durch einzelne Regenerierfahrten, bis schließlich alle Bahnen abgefahren sind. Im Anschluss daran werden die bis dahin nicht bearbeiteten Bereiche von Hindernissen bzw. Abschattungen angegangen, wobei zunächst eine Unterteilung der einzelnen Bereiche erfolgt und sodann diese – wiederum ggf. unterbrochen von Regenerierfahrten – der Reihe nach abgearbeitet werden. Im Anschluss erfolgt eine letzte Regenerierfahrt, also Rückkehr zur Basisstation, womit der gesamte Ablauf abgeschlossen ist.in the Following the individual tracks are approached, respectively interrupted by individual Regenerierfahrten, until finally all tracks are gone. Following that will be until then unprocessed areas of obstacles or shadowing Initially, a subdivision of the individual Areas and then this - again possibly interrupted Regenerating trips - be processed sequentially. Following a last Regenerierfahrt, so return to the base station, whereby the entire process is completed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 0829040 B1 [0003] - EP 0829040 B1 [0003]
  • - WO 03/039314 A1 [0004] WO 03/039314 A1 [0004]
  • - DE 10319513 A1 [0005] DE 10319513 A1 [0005]
  • - EP 0485879 A2 [0006] EP 0485879 A2 [0006]
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Claims (36)

Verfahren zum Navigieren eines innerhalb einer abgegrenzten Fläche autonom sich bewegenden, auf der Fläche oder auf Teilen davon Arbeiten durchführenden Mobilteils, insbesondere eines Reinigungsgeräts für Fußböden, bei welchem eine bezüglich der Fläche stationär angeordnete Navigationsstation von zwei voneinander beabstandeten Sendeeinrichtungen aus Signale an das Mobilteil sendet und das Mobilteil aus einer Messung der Laufzeitdifferenz der Signale und dem bekannten Abstand der beiden Sendeeinrichtungen voneinander nach dem Algorithmus der Trilateration die Position des Mobilteils bezüglich der Navigationsstation ermittelt und daraus, ausgehend von der Navigationsstation, den weiteren Bewegungsablauf auf der Fläche entwickelt.Method for navigating one within one demarcated area autonomously moving, on the surface or on parts of it carrying out handset, in particular a floor cleaner, in which one stationary with respect to the surface arranged navigation station of two spaced transmitting devices sends out signals to the handset and the handset from a Measurement of the transit time difference of the signals and the known distance the two transmitting devices from each other according to the algorithm of Trilateration the position of the handset relative to the Determined and from this, starting from the navigation station, developed the further movement on the surface. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbestimmung durch Ermittlung der sich aus dem Abstand der Sendeeinrichtungen voneinander sowie dem Abstand des Mobilteils von den Sendeeinrichtungen ergebenden Polarkoordinaten erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that that the position determination by determining the distance the transmitting devices from each other and the distance of the handset is carried out by the transmitting means polar coordinates. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionsangabe eine Umrechnung der Polarkoordinaten in kartesische Koordinaten erfolgt.Method according to claim 2, characterized in that that for the position indication a conversion of the polar coordinates into Cartesian coordinates are done. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtungen mit Ultraschall- und/oder Infrarotübertragung arbeiten.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the transmitting devices with ultrasound and / or infrared transmission work. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotsignale zur Unterscheidung von den Ultraschallsignalen kodiert sind.Method according to claim 4, characterized in that that the infrared signals to distinguish from the ultrasonic signals are encoded. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil ein Gyroskop aufweist, das bei einem Aufenthalt an der Navigationsstation, die Bestandteil einer Basisstation sein kann, kalibriert wird, wobei die Basisstation zur Regenerierung von Arbeitsmitteln, zur Aufladung der Energieversorgung und dergleichen des Mobilteils dient.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the mobile part has a gyroscope, that with a stay at the navigation station, the component a base station can be calibrated, the base station for the regeneration of work equipment, for charging the power supply and the like of the handset is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil einen Speicher zur Ablegung der Koordinaten der jeweils bereits zurückgelegten bzw. bearbeiteten Wegstrecke aufweist.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the mobile part a memory for Passing the coordinates of each already covered or processed route has. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil einen Speicher zur Ablegung der Koordinaten der jeweils noch zurückzulegenden bzw. zu bearbeitenden Wegstrecke aufweist.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the mobile part a memory for Deposit of the coordinates of each still to be covered or to be processed distance. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil auf Kreisbahnen um die Navigationsstation geführt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the mobile part to circular paths around the navigation station is guided. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfahren der einzelnen Bahnen nach einem Backtracking-Algorithmus erfolgt.Method according to claim 9, characterized that the departure of the individual tracks according to a backtracking algorithm he follows. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Auftreten eines Hindernisses das Mobilteil dessen Außenkontur in Richtung eines kleiner werdenden Abstandes von der Navigationsstation so lange folgt, bis sich das Mobilteil um einen Bahnabstand näher an der Navigationsstation befindet, und dass, sofern das Hindernis dann noch umfahren werden kann, die Umfahrungsrichtung umgekehrt wird und der Hinderniskontur gefolgt wird, bis das Hindernis umfahren ist oder ein Abstand von der Navigationsstation erreicht ist, der einen Bahnabstand weiter gegenüber der ursprünglichen Fahrtstrecke von der Navigationsstation entfernt ist.Method according to claim 9 or 10, characterized that when an obstacle, the handset whose outer contour in the direction of a decreasing distance from the navigation station this follows until the handset is closer to a track distance located at the navigation station, and that, provided the obstacle then can still be bypassed, the direction of reversal and the obstacle contour is followed until the obstacle passes or a distance from the navigation station is reached, the a track distance further from the original one Travel distance from the navigation station is removed. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdaten von Hindernissen in einem Speicher abgelegt werden.Method according to claim 11, characterized in that that the position data of obstacles stored in a memory become. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdaten der Hindernisse zur Ermittlung von Abschattungsbereichen für die von den Sendeeinrichtungen ausgesandten Signale dienen.Method according to claim 12, characterized in that that the position data of the obstacles to the determination of shading areas for the emitted by the transmitting devices signals. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdaten der Abschattungsbereiche in einem Speicher abgelegt werden.Method according to claim 13, characterized in that that the position data of shading areas in a memory be filed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass nicht zu befahrende Bereiche definiert und deren Positionsdaten in einem Speicher abgelegt werden.Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that defined not to be traveled areas and their position data are stored in a memory. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Definition der nicht zu befahrenden Bereiche das Mobilteil manuell positioniert wird und die Positionsermittlung über die Sendeeinrichtungen mittels der Ultraschall- und/oder Infrarotübertragung erfolgt.Method according to claim 15, characterized in that that for defining the areas not to be traveled the handset is positioned manually and the position determination via the transmitting devices by means of ultrasound and / or infrared transmission he follows. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass aus den abgespeicherten Positionsdaten der Hindernisse und/oder den Positionsdaten der Abschattungsbereiche und/oder der Positionsdaten der nicht zu befahrenden Bereiche eine Rasterkarte erstellt wird.Method according to one of claims 12 to 16, characterized in that from the stored position data the obstructions and / or the position data of the shading areas and / or the position data of the non-driving areas a raster map is created. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass kleine Abschattungsbereiche mit Hilfe des Gyroskops abgefahren werden, während große Abschattungsbereiche mit einem gesonderten Programmabschnitt abgearbeitet werden.Method according to one of claims 13 to 17, characterized in that small shading areas are traversed with the aid of the gyroscope, while large shading areas are processed with a separate program section become. Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdaten der Hindernisse zur Wegoptimierung mit Einhaltung eines ausreichenden Abstandes beim Anfahren der Basisstation bzw. bestimmter abzuarbeitender Bahnen dienen.Process according to claims 12 to 18, characterized characterized in that the position data of the obstacles for path optimization maintaining a sufficient distance when starting the base station or certain to be processed orbits serve. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil auf Kreisbahnen mit um den Bahnabstand größer werdendem Radius um die Navigationsstation geführt wird, bis das der Navigationsstation gegenüberliegende Raumende erreicht ist.Method according to one of claims 1 to 19, characterized in that the mobile part on circular paths with the distance between the rails becomes larger around the Navigation station is guided until the navigation station opposite end of the room is reached. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Navigation in großen Abschattungsbereichen die aus den Lokalisationsdaten während der Bewegung auf einer Kreisbahn ermittelte Verfahrgeschwindigkeit unter zusätzlicher Anwendung des Gyroskops zum Anfahren eines Punktes längs einer Trajektorie herangezogen wird.Method according to one of claims 18 to 20, characterized in that for navigation in large shading areas the out of the localization data during the movement a trajectory determined travel speed under additional Application of the gyroscope for approaching a point along a trajectory is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Verfahrweges bei der Navigation in großen Abschattungsbereichen die Signale eines am Mobilteil angeordneten mechanischen oder bevorzugt optischen Maussensors ausgewertet werden.Method according to one of claims 18 to 20, characterized in that for determining the travel at navigation in large shading areas the signals a arranged on the handset mechanical or preferably optical Mouse sensor are evaluated. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale des Maussensors mit den Daten des Gyroskops abgeglichen und für eine Driftkorrektur herangezogen werden.Method according to claim 22, characterized in that that the signals of the mouse sensor are compared with the data of the gyroscope and be used for a drift correction. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung von Wegänderungen die Messsignale eines oder mehrerer Beschleunigungssensoren ausgewertet werden.Method according to one of claims 1 to 23, characterized in that for determining path changes the measurement signals of one or more acceleration sensors are evaluated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des von der Oberflächenbeschaffenheit der Fläche, dem Aufbau des Untergrundes, der Beschaffenheit der Unterseite des Mobilteils sowie weiterer Parameter abhängigen Fahrverhaltens des Mobilteils zunächst eine Kalibrierfahrt durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 24, characterized in that for determining the surface texture the surface, the structure of the ground, the condition the bottom of the handset and other parameters Driving behavior of the handset first a calibration is carried out. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Antrieb des Mobilteils durch rotierende Schwungmassen bei der Kalibrierfahrt in Abhängigkeit von der gewählten Massenstellung die optimale Drehzahl der Schwungmassen ermittelt wird unter der Randbedingung, dass bei geringer Drehzahl die Fahrgeschwindigkeit niedrig ist und bei hoher Drehzahl das Mobilteil schwerer kontrollierbar wird.Method according to claim 25, characterized in that that in a drive of the handset by rotating flywheels during calibration travel depending on the selected Mass position determines the optimum speed of the flywheel masses is under the boundary condition that at low speed the driving speed is low and at high speed, the handset more difficult to control becomes. Vorrichtung zur Durchführung von Arbeiten innerhalb einer abgegrenzten Fläche, mit einem auf der Fläche oder auf Teilen davon autonom sich bewegenden Mobilteil, insbesondere einem Reinigungsgerät für Fußböden, ferner mit einer bezüglich der Fläche stationär angeordneten Navigationsstation mit zwei voneinander beabstandeten Sendeeinrichtungen, die zum Navigieren des Mobilteils Signale aussendet, wobei das Mobilteil mit Empfangseinrichtungen versehen ist, über die aus einer Messung der Laufzeitdifferenz der Signale und dem bekannten Abstand der beiden Sendeeinrichtungen voneinander die Position des Mobilteils bezüglich der Navigationsstation ermittelt und daraus der weitere Bewegungsablauf gesteuert werden kann.Device for carrying out work within a delimited area, with one on the area or on parts thereof autonomously moving handset, in particular a cleaning device for floors, further stationary with respect to the surface arranged navigation station with two spaced apart Transmitting devices that send signals to navigate the handset, wherein the mobile part is provided with receiving means over from a measurement of the transit time difference of the signals and the known distance between the two transmitting devices from each other Position of the handset relative to the navigation station determined and from this the further movement sequence are controlled can. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regenerierung von Arbeitsmitteln, zur Aufladung der Energieversorgung und dergleichen des Mobilteils eine stationäre Basisstation vorgesehen ist.Device according to claim 27, characterized in that that for the regeneration of work equipment, for charging the power supply and the like of the handset, a stationary base station is provided. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Navigationsstation in der Basisstation integriert ist.Device according to claim 28, characterized in that the navigation station is integrated in the base station. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtungen von Ultraschall- und/oder Infrarotsendern gebildet sind.Device according to one of claims 27 to 29, characterized in that the transmitting devices of Ultrasonic and / or infrared transmitters are formed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil ein Gyroskop aufweist, das bei einem Aufenthalt an der Navigationsstation kalibriert wird.Device according to one of claims 27 to 30, characterized in that the handset is a gyroscope which calibrates during a stay at the navigation station becomes. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil mit einem Speicher versehen ist, in welchem Positionsdaten von ermittelten Hindernissen und/oder von durch die Hindernisse verursachten Abschattungsbereichen und/oder von nicht zu befahrenden Bereichen abgelegt werden können.Device according to one of claims 27 to 31, characterized in that the handset with a memory is provided in which position data of detected obstacles and / or shading areas caused by the obstacles and / or can be stored by non-driving areas. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass am Mobilteil ein mechanischer oder bevorzugt optischer Maussensor angeordnet ist, dessen Signale zur Bestimmung des Verfahrweges ausgewertet werden können.Device according to one of claims 27 to 32, characterized in that on the handset a mechanical or preferably optical mouse sensor is arranged, whose signals can be evaluated to determine the travel. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass am Mobilteil ein oder mehrere Beschleunigungssensoren zur Bestimmung von Wegänderungen vorgesehen sind.Device according to one of claims 27 to 33, characterized in that the handset one or more Acceleration sensors for determining path changes are provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Mobilteil statt durch Antriebräder über zwei schräg gegenüber der Fläche rotierende Schwungmassen angetrieben wird.Device according to one of claims 27 to 33, characterized in that the handset instead of by Antriebräder about two diagonally opposite the surface rotating Flywheels is driven. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Schwungmassen in Abhängigkeit von den Arbeitsbedingungen einstellbar ist.Device according to claim 35, characterized in that that the speed of the flywheels depending on the working conditions is adjustable.
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