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EP1105782A2 - Verfahren und anordnung zur ermittlung eines weges um eine vorgegebene bezugsposition - Google Patents

Verfahren und anordnung zur ermittlung eines weges um eine vorgegebene bezugsposition

Info

Publication number
EP1105782A2
EP1105782A2 EP99944232A EP99944232A EP1105782A2 EP 1105782 A2 EP1105782 A2 EP 1105782A2 EP 99944232 A EP99944232 A EP 99944232A EP 99944232 A EP99944232 A EP 99944232A EP 1105782 A2 EP1105782 A2 EP 1105782A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
determined
path
distance
obstacle
arrangement
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Withdrawn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
EP99944232A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wendelin Feiten
Jörg ILLMANN
Werner Neubauer
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1105782A2 publication Critical patent/EP1105782A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0227—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using mechanical sensing means, e.g. for sensing treated area
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/0274—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means using mapping information stored in a memory device
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for determining a path.
  • markers are used to determine a path along which a robot moves.
  • a robot is particularly required to find its own way in a room in which it has never been before and about which it has not stored any data in the form of a digital map in a memory in such a way that it can manage the whole
  • the room can move as seamlessly as possible, whereby multiple passes over an area of the room should be kept as low as possible.
  • the invention is therefore based on the problem of determining a way around a predetermined reference position, as a result of which simplified, cost-effective navigation within a room is possible without prior knowledge and no markings are required.
  • An arcuate path around the reference position is determined step by step with a predetermined distance, - the existence of an obstacle is checked along the arched path,
  • the arcuate path is extended, - in the event that the obstacle is determined, the distance is increased by a predeterminable value and the process is continued in a new iteration, with the increased distance.
  • the arrangement has a processor which is set up in such a way that an iterative method can be carried out with the following steps:
  • An arcuate path around the reference position is determined step by step with a predetermined distance, - along the path is checked for the existence of an obstacle,
  • the distance is increased by a predeterminable value and it becomes
  • the invention provides a very simple and therefore inexpensive navigation strategy for a mobile arrangement in a room.
  • the invention can advantageously be used to steer an arrangement along the determined path. In this way it is achieved that an arrangement in a very simple and inexpensive manner in a room in which the arrangement has not been previously and about which the arrangement has no information can run the entire room with a small overlap area. Under an overlap area is a To understand part of the space in which the path is determined which is contained several times in the determined path.
  • the arrangement is connected to an electrical connection, which represents the reference position, via a cable.
  • the distance is determined based on the cable length.
  • the invention can advantageously be used to orient a robot or a vacuum cleaner.
  • Figure 11 is a symbolic sketch of a vacuum cleaner in plan view
  • Figure 12 is a symbolic sketch of a vacuum cleaner with a processor, a memory and a steering device.
  • a room 101 with walls 102 and a table 103 is shown as an obstacle.
  • a vacuum cleaner 104 is connected via a cable 105 to an electrical connection 106, a socket.
  • the vacuum cleaner 104 has a pivotable arm 107.
  • the arm 107 has a plurality of tactile sensors 108, with the aid of which an obstacle is recognized by touching the obstacle with the arm 107.
  • the vacuum cleaner 104 has a processor 1201 and a memory 1202, which are connected to one another via a bus 1203.
  • a determined and traveled route 109 is stored in an electronic map 1213 in the memory 1202. Every obstacle found on the way is recorded on the map 1213.
  • the vacuum cleaner 104 also has a cable drum 1204 for receiving a cable 1205.
  • the cable 1205 is led out of the vacuum cleaner 104 through an opening 1206 in the housing 1207 of the vacuum cleaner 104.
  • the cable drum 1204 has a motor 1208, with which the cable drum 1204 is driven, in order to unroll or unroll the cable 1205.
  • the vacuum cleaner 104 has a steering device 1209 connected to the bus 1203, with which wheels 1210 of the vacuum cleaner 104 and a motor 1211 for driving the vacuum cleaner 104 can be controlled such that the vacuum cleaner 104 travels the above-described path through a space.
  • the vacuum cleaner 104 has a movable arm 1212 with a suction nozzle 1214 and a dust bag 1215 for receiving the dust.
  • the path 109 which is symbolically represented in FIG. 1 by a line, is determined and traversed by the vacuum cleaner 104 in the following manner.
  • the path 109 begins at the electrical connection 106.
  • the vacuum cleaner 104 recognizes the wall 102 as an obstacle using the tactile sensors 108 and travels along the wall in a straight path in a predeterminable direction 110, which is indicated by an arrow 110, to a given ne length of the cable 105 is reached. A distance is determined by the length of the cable 105.
  • the vacuum cleaner 104 now travels along an arcuate path with the distance of the cable length as a radius around the electrical connection 106 until an obstacle is determined by a tactile sensor 108.
  • the arm 107 is pivoted laterally around the path 109 and the vacuum cleaner 104 sucks the floor.
  • the vacuum cleaner 104 recognizes the wall 102 on the side of the electrical connection 106. If the wall 102 is recognized as an obstacle, which is symbolically represented in FIG. 1 as rings 111, it is checked whether the path 109 is selected in the direction of the electrical connection 106, i.e. if the distance and thus the cable length is reduced, a route is selected that has already been traveled on.
  • the check is carried out on the basis of the stored map 1213, in which a path 109 already traveled by the vacuum cleaner 104 is stored.
  • the vacuum cleaner 104 has discovered the table 103 as an obstacle on the path 109 to the wall opposite the electrical connection 106, which is symbolically represented by two rings 112, 113 in FIG.
  • the route 109 which has been traveled is stored in the map 1213 in such a way that a first partial area of the route 109, in which an obstacle has been determined, hereinafter referred to as the closed area, is provided with a first marking, which is symbolically indicated in the figures by Wrestling is shown.
  • FIG. 2 shows the case in which, as shown in FIG. 1, the route would lead to an area that has already been traveled through if the route is selected in the direction of the electrical connection 106.
  • the vacuum cleaner 104 travels along the wall 102, with cable 1205 being output from the cable drum 1204 of the vacuum cleaner 104, as a result of which the cable length and thus the distance for a second arcuate path 202 is increased.
  • the vacuum cleaner 104 travels along the wall 102 until the cable length has reached the predeterminable value for the distance of the second curved path 202, which is represented by a first partial path 201 in FIG.
  • the contour of the space 101 is continuously determined along the first partial path 201 by the tactile sensors 108.
  • FIG. 3 shows the situation in which the vacuum cleaner 104 again hits the table 103, which is determined by the tactile sensors 108.
  • This situation is symbolically represented by rings 301, 302, 303.
  • the rings 301, 302, 303 represent symbolically stored first markings within the stored map 1213. The markings are stored in the form of a polygon.
  • the vacuum cleaner 104 After reaching the end point of the distance predetermined by the cable length, the vacuum cleaner 104 travels along a further arcuate path 305 until the tactile sensors 108 again hit the wall 102 of the room 101, which is symbolically represented by two further rings 306, 307.
  • FIG. 4 shows the situation that, by shortening the distance, an area of the space 101 is traversed in the direction of the electrical connection 106, which has not previously been traversed by the vacuum cleaner 104.
  • This area is symbolically represented by two rings 401, 402 and by a third partial route 403.
  • the vacuum cleaner 104 travels in the direction of the electrical connection 106 until it strikes an area which has already been traveled on by the vacuum cleaner 104, which is determined by comparison with the card 1213 stored in the memory 1202.
  • FIG 5 shows a fourth partial route 501, which the vacuum cleaner 104 travels along the wall 102 of the room 101, again with an increased cable length, as shown above.
  • Another arcuate path 502 is traveled by the vacuum cleaner 104 until it hits the table 103 again. This
  • the situation is symbolically represented by two further rings 503 and 504.
  • the vacuum cleaner 104 travels a fifth partial route 505 with an extended cable length and then in turn a further arcuate route 506 around the table around until it reaches the already marked area of the table, an end point 507.
  • the vacuum cleaner 104 After traveling on a sixth partial path 506 while extending the cable, the vacuum cleaner 104 travels along a further arcuate path 508 until it meets a second wall 102. This situation is symbolized by three further rings 509, 510, 511. The vacuum cleaner continues along the further arcuate path 508 until it meets a third wall 102, symbolized by two rings 512 and 513.
  • FIG. 6 shows the vacuum cleaner driving through the third open area 516 according to the rules described above along further partial paths 601, 602 and further curved paths 603, 604.
  • the vacuum cleaner 104 determines from the map 1213 that it has entered the entire third open area 516, since the vacuum cleaner 104 can no longer enter an area in the third open area 516 in which it has not yet been.
  • the vacuum cleaner 104 now moves to an area which is marked on the map 1213 as not yet being used, i.e. the first open area 514 and the second open area 515.
  • the vacuum cleaner 104 selects the first open area 514 and drives it along an intermediate path 700.
  • the path 109 is stored in the map 1213 in the form of a tree structure, an arcuate path in the form of a node 701, 702, 703, 704, 705, 706, 707 being modeled within the tree structure.
  • An attribute is assigned to the node K, a first attribute (symbolized by a solid circle 701, 702, 704, 705, 706), which indicates that the arcuate path does not adjoin an open area, or a second attribute (symbolized by a blank circle 703, 707), which indicates that the arched path adjoins an open area (see FIG. 7).
  • the vacuum cleaner moves to the first open area 514 and travels along a further partial path 801 (see FIG. 8) and a further arcuate path 802 the first open area in accordance with the procedure described above.
  • FIG. 9 shows the vacuum cleaner 104 after the entire first open area 514 and part of the second open area 515 have traveled along further partial paths 901 and 902 and further arcuate paths 903, 904.
  • FIG. 10 shows the vacuum cleaner 104 after the entire space 101 has traveled along further partial paths 1001, 1002 and another curved path 1003.
  • FIG. 11 shows the vacuum cleaner 104 in a top view.
  • the vacuum cleaner cleans the floor of the room 101 by having a nozzle 1101, which is contained in an arm 1103, essentially perpendicular to its main direction of movement
  • a housing 1102 which runs along the main direction of movement, has wheels 1106, 1107, 1108, which are at least partially driven by a motor (not shown) are driven
  • the cable is led out of the housing 1102 through an opening 1109.
  • a qualitative location can be determined by measuring the length of the cable or also using other sensors to measure the distance of the vacuum cleaner to the electrical connection, generally a fixed reference point.
  • the further sensors can, for example, be based on the principle of a sound run time measurement, the sound being sent by a transmitter of the vacuum cleaner.
  • the result of the running time measurement is sent back to the vacuum cleaner, e.g. by light signal, radio signal or directly via a signal sent via the cable.
  • the space and the driven area are stored in the map 1213 in the form of a tree structure.
  • a strategy for approaching the areas that are still open is carried out by analyzing the attributes which are assigned to the nodes of the tree, the nodes also being assigned a distance specification which indicates how far the respective further arcuate path is from the electrical connection is.
  • the nodes to which the first attribute is assigned are approached in the order that the node is selected in each case, the associated arcuate path of which is closest to the electrical connection.
  • the nodes to which the first is assigned to the tribute in the order that the node is selected that is optimal in terms of a predefinable criterion.

Landscapes

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Abstract

Es wird ein Weg auf folgende iterative Weise ermittelt: Es wird schrittweise ein bogenförmiger Weg um die Bezugsposition mit einem vorgegebenen Abstand bestimmt. Entlang des bogenförmigen Weges wird auf die Existenz eines Hindernisses geprüft. Solange kein Hindernis ermittelt wird, wird der bogenförmige Weg verlängert. Für den Fall, dass ein Hindernis ermittelt wird, wird der Abstand um einen vorgebbaren Wert vergrössert und es wird das Verfahren in einer neuen Iteration fortgesetzt mit dem vergrösserten Abstand.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anordnung zur Ermittlung eines Weges um eine vorgegebene Bezugsposition
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Ermittlung eines Weges.
Ein solches Verfahren und eine solche Anordnung sind aus [1] bekannt. Bei dieser Ermittlung werden Markierungen dazu verwendet, um einen Weg festzulegen, entlang dessen sich ein Roboter bewegt.
Die Markierung eines Weges ist aufwendig und somit teuer und auch nicht in allen Gebieten erwünscht. An einen Roboter wird insbesondere die Anforderung gestellt, daß er sich selbständig in einem Raum, in dem er zuvor noch nicht gewesen ist und über den er auch keine Daten in Form einer digitalen Karte in einem Speicher gespeichert hat, derart zurechtfindet, daß er den gesamten Raum möglichst lückenlos abfahren kann, wobei eine mehrfache Überfahrung eines Bereichs des Raums möglichst gering gehalten werden sollte.
Somit liegt der Erfindung das Problem zugrunde, einen Weg um eine vorgegebene Bezugsposition zu ermitteln, wodurch eine vereinfachte, kostengünstige Navigation innerhalb eines Raumes ohne Vorwissen möglich wird, und keine Markierungen erforderlich sind.
Das Problem wird durch das Verfahren sowie durch die Anordnung mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Bei dem Verfahren werden iterativ folgende Schritte durchge- führt:
- Es wird schrittweise ein bogenförmiger Weg um die Bezugsposition mit einem vorgegebenen Abstand bestimmt, - entlang des bogenförmigen Wegs wird auf die Existenz eines Hindernisses geprüft,
- solange kein Hindernis ermittelt wird, wird der bogenförmige Weg verlängert, - für den Fall, daß das Hindernis ermittelt wird, wird der Abstand um einen vorgebbaren Wert vergrößert und es wird das Verfahren in einer neuen Iteration fortgesetzt, mit dem vergrößerten Abstand.
Die Anordnung weist einen Prozessor auf, der derart eingerichtet ist, daß ein iteratives Verfahren mit folgenden Schritten durchführbar ist:
- Es wird schrittweise ein bogenförmiger Weg um die Bezugsposition mit einem vorgegebenen Abstand bestimmt, - entlang des Weges wird auf die Existenz eines Hindernisses geprüft,
- solange kein Hindernis ermittelt wird, wird der bogenförmige Weg verlängert,
- für den Fall, daß das Hindernis ermittelt wird, wird der Abstand um einen vorgebbaren Wert vergrößert und es wird das
Verfahren in einer neuen Iteration fortgesetzt, mit dem vergrößerten Abstand.
Durch die Erfindung wird eine sehr einfache und somit kosten- günstige Navigationsstrategie für eine mobile Anordnung in einem Raum angegeben.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung kann vorteilhaft eingesetzt werden zur Lenkung einer Anordnung entlang des ermittelten Weges. Auf diese Weise wird erreicht, daß eine Anordnung auf sehr einfache und kostengünstige Weise in einem Raum, in dem die Anordnung zu- vor nicht gewesen ist und über die die Anordnung keine Informationen hat, den gesamten Raum mit geringem Überlappungsbereich abfahren kann. Unter einem Überlappungsbereich ist ein Teil des Raumes zu verstehen, in dem der Weg ermittelt wird der mehrfach in dem ermittelten Weg enthalten ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Anordnung mit einem elektrischen Anschluß, der die Bezugsposition darstellt, über ein Kabel verbunden ist. Anhand der Kabellänge wird der Abstand bestimmt. Durch diese Weiterbildung wird eine äußerst kostengünstige und bei einer Vielzahl von Anordnungen ohnehin durch ein bei der Stromversor- gung enthaltenem Element, dem Kabel, kostengünstige Orientierungshilfe für die Anordnung gegeben.
Die Erfindung kann vorteilhaft zur Orientierung eines Roboters oder auch eines Staubsaugers eingesetzt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im weiteren näher erläutert.
Es zeigen
Figuren 1 bis 10 Skizzen eines Raumes, die die Ermittlung des Weges beispielhaft darstellen;
Figur 11 eine symbolische Skizze eines Staubsaugers in Draufsicht;
Figur 12 eine symbolische Skizze eines Staubsaugers mit einem Prozessor, einem Speicher und einer Lenkeinrichtung.
In Fig.l ist ein Raum 101 mit Wänden 102 und einem Tisch 103 als ein Hindernis dargestellt. Ein Staubsauger 104 ist über ein Kabel 105 mit einem elektrischen Anschluß 106, einer Steckdose, verbunden. Der Staubsauger 104 weist einen schwenkbaren Arm 107 auf. Ferner weist der Arm 107 mehrere Taktilsensoren 108 auf, mit deren Hilfe ein Hindernis durch Berührung des Hindernis mit dem Arm 107 erkannt wird. Wie in Fig.12 dargestellt, weist der Staubsauger 104 einen Prozessor 1201 sowie einen Speicher 1202 auf, die über einen Bus 1203 miteinander verbunden sind. Ein ermittelter und be- fahrener Weg 109 wird in einer elektronischen Karte 1213 in dem Speicher 1202 gespeichert. Jedes ermittelte Hindernis auf dem Weg wird in der Karte 1213 eingetragen.
Der Staubsauger 104 weist ferner eine Kabeltrommel 1204 zur Aufnahme eines Kabels 1205 auf.
Das Kabel 1205 wird durch eine Öffnung 1206 des Gehäuses 1207 des Staubsaugers 104 aus dem Staubsauger 104 herausgeführt. Die Kabeltrommel 1204 weist einen Motor 1208 auf, mit dem die Kabeltrommel 1204 angetrieben wird zum Abrollen bzw. Aufrollen des Kabels 1205. Ferner weist der Staubsauger 104 eine mit dem Bus 1203 verbundene Lenkeinrichtung 1209 auf, mit der Räder 1210 des Staubsaugers 104 und ein Motor 1211 zum Antrieb des Staubsaugers 104 derart angesteuert werden, daß der oben beschriebene Weg durch einen Raum von dem Staubsauger 104 befahren wird.
Das im weiteren beschriebene Verfahren zur Ermittlung des Weges wird in dem Prozessor 1201 durchgeführt. Ferner weist der Staubsauger 104 einen beweglichen Arm 1212 mit einer Saugdüse 1214 und einen Staubbeutel 1215 zur Aufnahme des Staubs auf.
Der Weg 109, der in Fig.l durch eine Linie symbolisch dargestellt ist, wird von dem Staubsauger 104 auf folgende Weise ermittelt und abgefahren.
Der Weg 109 beginnt an dem elektrischen Anschluß 106. Der Staubsauger 104 erkennt unter Verwendung der Taktilsensoren 108 die Wand 102 als Hindernis und fährt entlang der Wand so- lange einen geraden Weg in einer vorgebbaren Richtung 110, die durch einen Pfeil 110 angedeutet ist, bis eine vorgegebe- ne Länge des Kabels 105 erreicht ist. Durch die Länge des Kabels 105 wird ein Abstand bestimmt.
Der Staubsauger 104 fährt nunmehr entlang eines bogenförmigen Weges mit dem Abstand der Kabellänge als Radius um den elektrischen Anschluß 106, bis durch einen Taktilsensor 108 ein Hindernis ermittelt wird.
Dabei wird der Arm 107 seitlich um den Weg 109 herum ge- schwenkt und der Staubsauger 104 saugt den Fußboden.
Der Staubsauger 104 erkennt die Wand 102 auf der Seite des elektrischen Anschlusses 106. Wird die Wand 102 als Hindernis erkannt, was in Fig.l symbolisch als Ringe 111 dargestellt ist, so wird überprüft, ob bei Wahl des Weges 109 in Richtung des elektrischen Anschlusses 106, d.h. bei Verkürzung des Ab- stands und somit der Kabellänge, ein Weg gewählt wird, der zuvor schon befahren wurde.
Die Überprüfung erfolgt anhand der gespeicherten Karte 1213, in der ein von dem Staubsauger 104 schon befahrener Weg 109 gespeichert wird.
Auf dem Weg 109 zur dem elektrischen Anschluß 106 gegenüber- liegenden Wand hat der Staubsauger 104 in diesem Ausführungsbeispiel den Tisch 103 als Hindernis entdeckt, was durch zwei Ringe 112, 113 in Fig.l symbolisch dargestellt ist.
In der Karte 1213 wird der abgefahrene Weg 109 in der Weise gespeichert, daß ein erster Teilbereich des Wegs 109, in dem ein Hindernis ermittelt worden ist, im weiteren als geschlossener Bereich bezeichnet, mit einer ersten Markierung versehen wird, was in den Figuren symbolisch mit Ringen dargestellt ist. Ein zweiter Teilbereich des Wegs 109, in dem kein Hindernis ermittelt worden ist, im weiteren als offener Bereich bezeichnet, wird mit einer zweiten Markierung versehen, was in den Figuren symbolisch mit jeweils einem Stern dargestellt ist.
Fig.2 zeigt den Fall, daß, wie in Fig.l dargestellt, bei ei- ner Wegewahl in Richtung des elektrischen Anschlusses 106 der Weg in einen schon befahrenen Bereich führen würde.
Aus diesem Grund fährt der Staubsauger 104 entlang der Wand 102, wobei Kabel 1205 aus der Kabeltrommel 1204 des Staubsau- gers 104 ausgegeben wird, wodurch die Kabellänge und somit der Abstand für einen zweiten bogenförmigen Weg 202 vergrößert wird.
Solange bis die Kabellänge auf den vorgebbaren Wert für den Abstand des zweiten bogenförmigen Weges 202 angelangt ist, fährt der Staubsauger 104 entlang der Wand 102, was durch einen ersten Teilweg 201 in Fig.2 dargestellt ist.
Entlang des ersten Teilwegs 201 wird durch die Taktillensen- soren 108 ständig die Kontur des Raumes 101 ermittelt.
Fig.3 zeigt die Situation, daß der Staubsauger 104 wiederum auf den Tisch 103 trifft, was durch die Taktilsensoren 108 ermittelt wird. Diese Situation ist durch Ringe 301, 302, 303 symbolisch dargestellt. Die Ringe 301, 302, 303 stellen symbolisch gespeicherte erste Markierungen innerhalb der gespeicherten Karte 1213 dar. Die Markierungen werden in Form eines Polygonzuges gespeichert.
Wiederum wird geprüft, ob durch Bewegung des Staubsaugers 104 in Richtung des elektrischen Anschlusses 106 der Tisch 103 umfahren werden kann, ohne einen schon befahrenen Weg noch einmal überfahren zu müssen. Da dies in diesem Fall nicht möglich ist, wird wiederum die Kabellänge und somit der Ab- stand vergrößert. Wahrend das Kabel 105 von der Kabeltrommel 1204 des Staubsaugers 104 ausgeworfen wird, fahrt der Staubsauger 104 einen zweiten Teilweg 304 entlang des Tisches 103 ab.
Nach Erreichen des Endpunktes des durch die Kabellange vorgegebenen Abstands fahrt der Staubsauger 104 entlang eines weiteren bogenförmigen Weges 305 solange, bis die Taktillensen- soren 108 wiederum auf die Wand 102 des Raums 101 treffen, was durch zwei weitere Ringe 306, 307 symbolisch dargestellt ist.
Fig.4 zeigt die Situation, daß durch Verkürzung des Abstands ein Bereich des Raums 101 befahren wird in Richtung des elektrischen Anschlusses 106, der bisher noch nicht von dem Staubsauger 104 befahren wurde. Dieser Bereich ist durch zwei Ringe 401, 402 sowie durch einen dritten Teilweg 403 symbolisch dargestellt.
Der Staubsauger 104 fahrt solange in Richtung des elektri- sehen Anschlusses 106, bis er auf einen Bereich trifft, der zuvor schon von dem Staubsauger 104 befahren wurde, was durch Vergleich mit der in dem Speicher 1202 gespeicherten Karte 1213 ermittelt wird.
Fig.5 zeigt einen vierten Teilweg 501, den der Staubsauger 104 entlang der Wand 102 des Raums 101 fahrt mit wiederum vergrößerter Kabellange, wie oben dargestellt.
Ein weiterer bogenförmiger Weg 502 wird von dem Staubsauger 104 befahren, bis er wieder auf den Tisch 103 trifft. Diese
Situation ist durch zwei weitere Ringe 503 und 504 symbolisch dargestellt.
Entlang des Tisches 103 fahrt der Staubsauger 104 einen funf- ten Teilweg 505 um mit verlängerter Kabellange anschließend wiederum einen weiteren bogenförmigen Weg 506 um den Tisch herum, bis er zu dem schon markierten Bereich des Tisches gelangt, einem Endpunkt 507.
Nach Befahren eines sechsten Teilwegs 506 unter Verlängerung des Kabels fährt der Staubsauger 104 entlang eines weiteren bogenförmigen Wegs 508, bis er auf eine zweite Wand 102 trifft. Diese Situation ist mit drei weiteren Ringen 509, 510, 511 symbolisiert. Der Staubsauger fährt weiter entlang des weiteren bogenförmigen Wegs 508, bis er auf eine dritte Wand 102 trift, symbolisiert durch zwei Ringe 512 und 513.
Auf diese Weise entstehen drei offene Bereiche, ein erster offener Bereich 514, ein zweiter offener Bereich 515 und ein dritter offener Bereich 516, die jeweils mit Sternen gekenn- zeichnet sind.
Fig.6 zeigt das Befahren des dritten offenen Bereichs 516 durch den Staubsauger gemäß den oben beschriebenen Regeln entlang weiteren Teilwegen 601, 602 und weiteren bogenförmi- gen Wegen 603, 604.
Der Staubsauger 104 ermittelt aus der Karte 1213, daß er den gesamten dritten offenen Bereich 516 befahren hat, da der Staubsauger 104 keinen Bereich mehr in dem dritten offenen Bereich 516 befahren kann, in dem er noch nicht gewesen ist.
Der Staubsauger 104 fährt nun einen Bereich an, der in der Karte 1213 als noch nicht befahren gekennzeichnet ist, d.h. der erste offene Bereich 514 und der zweite offene Bereich 515. Der Staubsauger 104 wählt den ersten offenen Bereich 514 aus und fährt ihn entlang eines Zwischenwegs 700 an.
Der Weg 109 ist in der Karte 1213 in Form einer Baumstruktur gespeichert, wobei ein bogenförmiger Weg in Form eines Kno- tens 701, 702, 703, 704, 705, 706, 707 innerhalb der Baumstruktur modelliert ist. Dem Knoten K ist jeweils ein Attribut zugeordnet, ein erstes Attribut (symbolisiert durch einen ausgefüllten Kreis 701, 702, 704, 705, 706), mit dem angegeben wird, daß der bogenförmige Weg nicht an einen offenen Bereich angrenzt, oder ein zweites Attribut (symbolisiert durch einen unausgefüllten Kreis 703, 707), mit dem angegeben wird, daß der bogenförmige Weg an einen offenen Bereich angrenzt (vgl. Fig .7) .
Der Staubsauger fährt den ersten offenen Bereich 514 an und fährt entlang eines weiteren Teilwegs 801 (vgl. Fig .8 ) und eines weiteren bogenförmigen Wegs 802 den ersten offen Bereich gemäß der oben beschriebenen Vorgehensweise ab.
Fig.9 zeigt den Staubsauger 104, nachdem der komplette erste offene Bereich 514 und ein Teil des zweiten offenen Bereichs 515 abgefahren ist entlang weiterer Teilwege 901 und 902 sowie weiterer bogenförmiger Wege 903, 904.
Fig.10 zeigt den Staubsauger 104, nachdem der komplette Raum 101 abgefahren ist entlang weiterer Teilwege 1001, 1002 sowie eines weiteren bogenförmigen Wegs 1003.
In Fig.11 ist der Staubsauger 104 in Draufsicht dargestellt. Der Staubsauger reinigt den Boden des Raums 101, indem er eine Düse 1101, die in einem Arm 1103 enthalten ist, im wesent- liehen senkrecht zu ihrer Hauptbewegungsrichtung
(symbolisiert durch einen Pfeil 1105) des Staubsaugers 104 bewegt, also anschaulich eine Wischbewegung ausführt, symbolisiert durch einen bogenförmigen Doppelpfeil 1104. Ein Gehäuse 1102, der entlang der Hauptbewegungsrichtung fährt, weist Räder 1106, 1107, 1108 auf, die zumindest teilweise von einem Motor (nicht dargestellt) angetrieben werden
Das Kabel wird aus dem Gehäuse 1102 durch eine Öffnung 1109 herausgeführt .
Im weiteren werden einige Alternativen zu dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel aufgezeigt: Eine qualitative Ortsbestimmung kann erfolgen durch Längenmessung des Kabels oder auch unter Verwendung weiterer Sensoren zur Messung der Entfernung des Staubsaugers zu dem elek- frischen Anschluß, allgemein einem festen Bezugspunkt.
Die weiteren Sensoren können beispielsweise gemäß dem Prinzip einer Schall-LaufZeitmessung erfolgen, wobei der Schall von einem Sender des Staubsaugers gesendet wird. Das Ergebnis der LaufZeitmessung wird dem Staubsauger zurückgesendet, z.B. per Lichtsignal, Funksignal oder direkt über ein über das Kabel gesendetes Signal.
Wie oben beschrieben, wird der Raum sowie der abgefahrene Be- reich in der Karte 1213 in Form einer Baumstruktur gespeichert. Eine Strategie zum Anfahren der jeweils noch offenen Bereiche erfolgt unter Analyse der Attribute, die den Knoten des Baums zugeordnet sind, wobei den Knoten jeweils auch eine Entfernungsangabe zugeordnet ist, mit der angegeben wird, wie weit der jeweilige weitere bogenförmige Weg von dem elektrischen Anschluß entfernt ist.
Mögliche Strategien sind:
• "Tiefe zuerst": Bei dieser Strategie werden die Knoten, denen das erste Attribut zugeordnet ist, in der Reihenfolge angefahren, daß jeweils der Knoten ausgewählt wird, dessen zugehöriger bogenförmiger Weg am weitesten von dem elektrischen Anschluß entfernt ist. • "Breite zuerst":
Bei dieser Strategie werden die Knoten, denen das erste Attribut zugeordnet ist, in der Reihenfolge angefahren, daß jeweils der Knoten ausgewählt wird, dessen zugehöriger bogenförmiger Weg am nächsten bei dem elektrischen Anschluß liegt.
• "Bester zuerst":
Bei dieser Strategie werden die Knoten, denen das erste At- tribut zugeordnet ist, in der Reihenfolge angefahren, daß jeweils der Knoten ausgewählt wird, der hinsichtlich eines vorgebbaren Kriteriums optimal ist.
In diesem Dokument ist folgende Veröffentlichung zitiert:
[1] J. Borenstein, Navigating mobile robots: Systems and techniques, A K Peters Ltd., ISBN 1-56881-058-X, S. 141 - 151, 1996

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur rechnergestützten Ermittlung eines Weges um eine vorgegebene Bezugsposition, bei dem iterativ folgende Schritte durchgeführt werden:
- es wird schrittweise ein bogenförmiger Weg um die Bezugsposition mit einem vorgegebenen Abstand bestimmt,
- entlang des bogenförmigen Weges wird auf die Existenz eines Hindernisses geprüft, - solange kein Hindernis ermittelt wird, wird der bogenförmige Weg verlängert,
- für den Fall, daß das Hindernis ermittelt wird, wird der Abstand um einen vorgebbaren Wert vergrößert und es wird das Verfahren in einer neuen Iteration fortgesetzt, mit dem ver- größerten Abstand.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine elektronische Karte des Weges gespeichert wird, in die jedes ermittelte Hindernis eingetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Karte in Form eines Polygonzugs den ermittelten Weg beschreibt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
- bei dem in jeder Iteration nach Ermittlung eines Hindernisses überprüft wird, ob bei Verkürzung des Abstand ein Weg ermittelt würde, der in dem ermittelten Weg schon enthalten ist, - bei dem für den Fall, daß der ermittelte Weg bereits enthalten ist, der Weg mit verlängertem Abstand ermittelt wird, und
- sonst der Weg mit verkürztem Abstand in einer neuen Iteration ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Hindernis eine Wand oder der ermittelte Weg ist
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem bei Verlängerung des Abstands der Weg entlang des Hindernisses ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Bezugsposition ein elektrischer Anschluß ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7 zur Lenkung einer Anordnung ent- lang des ermittelten Weges.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Anordnung mit dem elektrischen Anschluß über ein Kabel verbunden ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Kabellänge variabel ausgestaltet ist und anhand der Kabellänge der Abstand bestimmt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, eingesetzt in einem Roboter.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, eingesetzt in einem Staubsauger.
13. Anordnung zur Ermittlung eines Weges um eine vorgegebene Bezugsposition, mit einem Prozessor, der derart eingerichtet ist, daß ein iteratives Verfahren mit folgenden Schritten durchführbar ist:
- es wird schrittweise ein bogenförmiger Weg um die Bezugsposition mit einem vorgegebenen Abstand bestimmt,
- entlang des bogenförmigen Weges wird auf die Existenz eines Hindernisses geprüft, - solange kein Hindernis ermittelt wird, wird der bogenförmige Weg verlängert, - für den Fall, daß das Hindernis ermittelt wird, wird der Abstand um einen vorgebbaren Wert vergrößert und es wird das Verfahren in einer neuen Iteration fortgesetzt, mit dem vergrößerten Abstand.
14. Anordnung nach Anspruch 13, mit mindestens einem Sensor zur Ermittlung eines Hindernisses .
15. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14, mit einem Speicher, in dem eine elektronische Karte des Weges speicherbar ist, in die jedes ermittelte Hindernis eingetragen wird.
16. Anordnung nach Anspruch 15, bei der der Prozessor derart eingerichtet ist, daß die Karte in Form eines Polygonzugs den ermittelten Weg beschreibt.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei der der Prozessor derart eingerichtet ist, daß
- in jeder Iteration nach Ermittlung eines Hindernisses überprüft wird, ob bei Verkürzung des Abstand ein Weg ermittelt würde, der in dem ermittelten Weg schon enthalten ist,
- für den Fall, daß der ermittelte Weg bereits enthalten ist, der Weg mit verlängertem Abstand ermittelt wird, und
- sonst der Weg mit verkürztem Abstand in einer neuen Iteration ermittelt wird.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei der das Hindernis eine Wand oder der ermittelte Weg ist.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, bei der der Prozessor derart eingerichtet ist, daß bei Verlängerung des Abstand der Weg entlang des Hindernisses ermit- telt wird.
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, bei der die Bezugsposition ein elektrischer Anschluß ist.
21. Anordnung nach Anspruch 20, mit einer Lenkeinrichtung, mit der eine Anordnung entlang des ermittelten Weges gelenkt wird.
22. Anordnung nach Anspruch 21, bei der die Anordnung mit dem elektrischen Anschluß über ein Kabel verbunden ist.
23. Anordnung nach Anspruch 22, bei der die Kabellänge variabel ausgestaltet ist und anhand der Kabellänge der Abstand bestimmbar ist.
24. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, eingesetzt in einem Roboter.
25. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, eingesetzt in einem Staubsauger.
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