DE19615712C2 - Selbstfahrendes Bodenreinigungsfahrzeug - Google Patents

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.

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.

Solche selbstfahrenden Bodenreinigungsfahrzeuge werden beispiels­ weise zur mannlosen Reinigung des Bodens in Fabrikhallen oder Bü­ rogebäuden verwendet.

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.

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.

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.

Sobald diese Ultraschallsensoren innerhalb eines voreingestellten Sicherheitsabstand ein Hindernis erkennen, wird die Fahrtgeschwin­ digkeit des Bodenreinigungsfahrzeuges verlangsamt und gegebenen­ falls zum Stillstand gebracht.

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.

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.

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.

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.

Solchen Störungen versucht man im Stand der Technik dadurch vorzubeugen, daß alle an dem Bodenreinigungsfahrzeug vorhandenen Ultraschallsensoren ihre Schallsignale jeweils zur gleichen Zeit abgeben.

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.

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.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen selbstfahrenden Bodenreinigungsfahrzeug mit dem im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

In Fig. 2 sind die beiden seitlichen Ultraschallsensoren 11, 12 zu erkennen. Diese beiden Ultraschallsensoren sind quer zur Fahrtrichtung gerichtet und dienen der Ortsbestimmung.

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.

Der sogenannte Stoppbereich 17 muß deshalb mindestens der Länge des Bremsweges aus voller Fahrt entsprechen.

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.

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.

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.

Claims (6)

1. Selbstfahrendes Bodenreinigungsfahrzeug, welches die bei einer Lernfahrt in einem elektronischen Speicher abgelegten Fahr­ zeugdaten bei der folgenden Selbstfahrt zur Selbststeuerung verwendet, mit einem Hinderniserkennungssystem, welches mit zwei in Fahrtrichtung gerichteten Ultraschallsensoren ausgerü­ stet ist, die im Abstand voneinander an einer nach vorne ge­ richteten Seite des Fahrzeuges befestigt sind, wobei das Bo­ denreinigungsfahrzeug außerdem an den beiden Längsseiten min­ destens je einen weiteren, quer zur Fahrtrichtung gerichteten Ultraschallsensor zur Ortsbestimmung aufweist, wobei der hori­ zontale Abstand (18) zwischen einem quer zur Fahrtrichtung gerichteten Ultraschallsensor (11) und dem jeweils weiter ent­ fernten in Fahrtrichtung gerichteten Ultraschallsensor (14) mindestens eine Länge aufweist, die zwei Drittel des Meßab­ standes (19) beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug im vorderen Bereich mit einem Schutzblock (8) zum Personen- und Sachschutz bei einem Zusammenstoß in Fahrtrichtung ausge­ rüstet ist und daß die beiden in Fahrtrichtung gerichteten Ultraschallsensoren (13, 14) zur Hinderniserkennung in der vorderen Fläche dieses Schutzblockes eingelassen sind und daß der Schutzblock (8) im unteren Bereich vorne am Fahrgestell (1) des Bodenreinigungsgerätes angeordnet ist und daß die beiden in Fahrtrichtung gerichteten Ultraschallsensoren (13, 14) in ihrer Hauptabstrahlrichtung gegeneinander geneigt sind.

2. Selbstfahrendes Bodenreinigungsfahrzeug nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die vier Ultraschallsensoren (11, 12, 13, 14) die Eckpunkte eines Trapezes darstellen.

3. Selbstfahrendes Bodenreinigungsfahrzeug nach einem der Ansprü­ che 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen Sensoren (13, 14) zur Hinderniserkennung in einem geringen Abstand (22) über dem Boden angeordnet sind, wobei dieser Abstand (22) mindestens 200 mm beträgt.

4. Selbstfahrendes Bodenreinigungsfahrzeug nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die quer zur Fahrtrichtung gerichteten Ultraschallsensoren (11, 12) an den beiden Längsseiten höher angebracht sind, als die in Fahrt­ richtung gerichteten vorderen Sensoren (13, 14).

5. Selbstfahrendes Bodenreinigungsfahrzeug nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der senkrechte Abstand (23) zwischen den in Fahrtrichtung gerichteten vorderen Ultraschallsensoren (13, 14) und den quer zur Fahrtrichtung gerichteten Ultra­ schallsensoren (11, 12) an den Längsseiten ca. 250 mm beträgt.

6. Selbstfahrendes Bodenreinigungsfahrzeug nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden vorderen Sensoren (13, 14) in ihrer Hauptabstrahlrichtung in einem Winkel gegeneinan­ der geneigt sind, der zwischen 10 und 20 Grad beträgt.