JP2018057846A - 自律走行表面処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置ハウジング２と、表面処理装置１の障害物との衝突を検知するための衝突検知装置４とを具備する自律走行表面処理装置１を提供する。【解決手段】本発明は、装置ハウジング２と、表面処理装置１の障害物との衝突を検知するための衝突検知装置４とを具備し、該衝突検知装置４は少なくとも１つのタッチ感応式の接触センサ５を有する自律走行表面処理装置１、特に掃除ロボットに関する。鉛直方向における衝撃に対して表面処理装置１を保護するために、タッチ感応式の接触センサ５が鉛直接触センサ６であることが提示され、その検知領域が表面処理装置１の通常の向きでの移動中に鉛直方向に沿って設けられることにより、鉛直接触センサ６が表面処理装置１に対して鉛直方向に作用する力を検知するべく構成されるように、鉛直接触センサ６が装置ハウジング２上に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、自律走行する表面処理装置、特に掃除ロボットに関し、それは装置ハウジングと、表面処理装置と障害物との衝突を検知するための衝突検知装置と、を有し、衝突検知装置は、少なくとも１つのタッチ感応式の接触センサを有するものである。

自律走行する表面処理装置は周知である。これらは特に、表面を処理するために、特に床を吸引又は洗浄するために、家事領域において使用されている。

このような表面処理装置は、周囲環境内での方向決めのために距離計測装置を有し、それは例えば周囲環境内の障害物に対する距離を計測する。計測された距離の値と任意の更なる計測可能な他のセンサの値から、周囲環境のマップが生成され、そして周囲環境内で表面処理装置をナビゲートしかつ自己の位置認識するために用いられる。さらに、距離計測装置はまた、表面処理装置の移動経路内の障害物を検知する機能も有することにより、周囲環境内の障害物を、衝突を避けるために迂回することができる。例えば、距離計測装置は、計測に三角測量法を用い、その場合、光信号が光源により発せられる。障害物上で反射された光信号は、続いて距離計測装置のセンサにより受信され、好ましくは表面処理装置の内部で処理される。処理結果の関数として制御信号が生成される。例えば、表面処理装置の移動を停止させることや、回避行動をとらせること、等である。

例えば、特許文献１は、距離計測装置を有する表面処理装置を開示し、それは、装置ハウジングの頂部に形成されたハウジング部品により保護されかつ接触センサを有する。接触センサは、ハウジング部品と障害物の間の水平方向の動きにおける衝突を検知することができる。これは、表面処理装置、特に上述したハウジング部品と、距離計測装置の前に位置する障害物との間の衝突を検知することを可能とする。表面処理装置の移動経路は、それに応じて変更することができ、それにより表面処理装置が障害物を迂回し、その結果、距離計測装置の損傷を防止できる。

上述した衝突保護装置は、表面処理装置の正面に位置する障害物に対しては有効であったが、距離計測装置の検知領域より上方に位置する障害物に対しては全く保護できない。例えば、傾斜した幅木、底面が水平でない接触し得る家具、弛んだソファ等である。

独国特許出願公開第10 2013 106 294号公報

上述した従来技術に鑑み、本発明の目的は、鉛直方向の衝撃に対して保護された表面処理装置を提供することである。

上述した課題を解決するために、タッチ感応式の接触センサが、鉛直接触センサであることが提示され、そのセンサは、表面処理装置の通常の向きでの移動中、その検知領域が装置ハウジング上に鉛直方向に配列されており、それによって鉛直接触センサが、表面処理装置に対し鉛直方向に作用する力を検知するように構成されている。

この実施形態では、表面処理装置が、表面処理装置の移動経路内に、空間的方向に関して上方から突出している障害物を検知することができる。そして、表面処理装置が移動を続けながら、表面処理装置の少なくとも１つの上部のハウジング部分領域において、例えば特に、距離計測装置を有する衝撃に敏感な装置ハウジングの部分領域において、衝突することができる。その結果、表面処理装置は、その上部のハウジング部分領域によって保護された距離計測装置と障害物とが衝突する前に、その移動方針を適時に調整することができる。例えば、鉛直方向の衝突事象は、表面処理装置が、底面レベルの低い家具の下で動けなくなるか捕捉されるかした場合に生じ得る。同様にして、壁に掛かったラジエータ、幅木のオーバーハング領域、家具の下の処理対象表面である床レベルの変動などによって、表面処理装置に対し鉛直方向に力が掛かる可能性がある。全体として、少なくとも一つの方向成分をもつ表面処理装置に対して鉛直方向に作用する衝撃がこのように検知され、表面処理装置の移動方針を調整するために用いられる。ここで検知領域が鉛直方向に配列されるようにするための構成は、検知領域が少なくとも１つの鉛直方向の成分を有するような全ての構成を含む。例えば、これはまた、その検知領域が対角線方向に向いていることによって水平及び鉛直の双方の有効方向を有する鉛直接触センサも含むことができる。表面処理装置は、複数の鉛直接触センサを有することが特に好ましく、それらは、衝突検知装置又は装置ハウジングの異なる位置に配置されている。このことは、表面処理装置の異なる部分領域における垂れ下がった障害物との衝突を検知することを可能とする。鉛直接触センサの検知領域は、重なり合うことが好ましく、それにより検知領域全体が装置ハウジングの上方を可能な限りカバーし、鉛直方向の衝撃に対してこれを保護する。その結果、距離計測装置に損傷を与える可能性のある衝突検知装置の死角が排除される。

さらに、衝突検知装置が、互いに移動可能な２つのハウジング部品を有し、それらのうち第１のハウジング部品が、障害物との衝突によって第２のハウジング部品に対して変位可能であることが提示される。特に２つのハウジング部品の一方が鉛直接触センサを有し、そして他方のハウジング部品が鉛直接触センサを作動させるためのアクチュエータ装置を有することが提示される。２つのハウジング部品の一方、特に不動のハウジング部品は、装置ハウジングの他の不動のハウジング部品と一体に、特に表面処理装置のシャーシ及びモータ、ファン、集塵室等の部品を包囲するフードと一体に構成することができる。一体的構成は、特に適切である。それに替えて、不動のハウジング部品は、例えば、溶接接合、接着剤接合などによって、他の不動のハウジング部品と結合することもできる。対照的に、可動のハウジング部品は、不動のハウジング部品に対して摺動可能に取り付けられることが好ましい。特に、可動のハウジング部品は、不動のハウジング部品上に載置され得る。第２のハウジング部品に対する第１のハウジング部品の動きは、好ましくは、ストッパを有するガイドによって制限されるので、２つのハウジング部品を互いにうっかり取り外すことはできない。さらに、可動のハウジング部品を不動のハウジング部品上にバネ付勢した配置が推奨される。

表面処理装置と障害物との衝突の間、障害物は、第１のハウジング部品の前方を押し、それによって第１のハウジング部品は第２のハウジング部分に対して変位し、特にシフトする。それに替えて、第１のハウジング部品はまた、衝撃により第２のハウジング部品に対して旋回することもできる。第１のハウジング部品は、ここでは、装置ハウジングの別のハウジング部品の上方に、特に鉛直方向に突出するように装置ハウジング上に置かれかつ形成されており、それによって、衝撃に敏感な表面処理装置の他のハウジング部品や他の計測装置が障害物に接触する前に、最悪の場合はその過程で損傷する前に、表面処理装置の上方に位置する障害物が第１のハウジング部品に接触することになる。障害物との衝突の間、第１のハウジング部品は、鉛直方向に第２のハウジング部品に向かって移動し、その結果、アクチュエータ装置が、対応する鉛直接触センサとの直接的又は間接的な動作による接続を確立し、特に、第２のハウジング部品と接触すると、衝突に関する信号出力が開始される。特に単純な場合では、アクチュエータ装置を第１及び第２のハウジング部品の部分壁領域とすることができる。例えば、第１のハウジング部品が可動ハウジング部品であり、その下面がアクチュエータ装置として機能し、例えば第２のハウジング部品の上面に位置する鉛直接触センサに対して作用する、特にそれを押圧する。第１及び第２のハウジング部品が互いに中間位置にあるとき、すなわち、ハウジング部品上に障害物がないとき、アクチュエータ装置及び鉛直接触センサは、互いに離れているか、又は、少なくとも、鉛直接触センサに対し信号を発するトリガーとなり得るような力をアクチュエータ装置が及ぼさないように互いに位置することが好ましい。

ハウジング部品の少なくとも一方が水平面内に環状に延在するように構成されており、鉛直方向から見て環状形状の内側に、障害物までの距離を計測するように構成された距離計測装置が配置されていること、そして距離計測装置が鉛直方向において環状のハウジング部品の下方に配置されていることが、特に好ましいものとして提示される。この構成は、一方又は双方のハウジング部品との接触に対して、表面処理装置上に位置する距離計測装置を保護することを可能とする。距離計測装置は、ここでは環状形状の対称軸上の中心に位置し、すなわち上方からの鉛直視に対してリングの内側中心に位置することが好ましい。この結果、距離計測装置は、そうでない場合に距離計測装置と同じ水平面に位置する障害物から被る可能性のある横方向の衝撃から保護される。特に好ましい実施形態では、距離計測装置が、鉛直方向において環状のハウジング部品の下の面内に配置され、距離計測装置が鉛直方向の衝撃に対しても保護され、特に障害物に起因する衝撃に対して保護される。その障害物は、例えば周囲に垂れ下がっており、距離計測装置に対して少なくとも鉛直方向の力成分を及ぼす可能性があるものである。
環状形状は、円形リング形状でもよく、他の環状形状でもよく、例えば楕円形、多角形又は正方形の環状形状又はその他のものでもよい。特に、保護キャップとして環状形状の上に配置されるカバー要素と連係して、ここでの環状形状は、上方からの衝撃に対する好適な保護を提供する。特に、２つのハウジング部品を、特許文献１に記載の構成を有するように設けることができる。ここでの距離計測装置は、円形リング部品から延在しており、円形リング部品は、距離計測装置の上方にて距離計測装置の回転軸に垂直な面内に延在する。円形リング部品として形成されたハウジング部品は、周縁に分布した脚部によって装置ハウジング上に支持されている。そのばあい、距離計測装置により送信される光信号は、脚部と装置ハウジングすなわちハウジング部品の外側との間に誘導される。必要に応じて、プリズム、ミラーなどの光偏向器を使用することができる。円形リング形状のハウジング部分の直径が、距離計測装置に比べて大きい場合、脚部は、距離計測装置の径方向外側領域に延在し、好ましくは、光信号が送信されかつ受信される検知領域面内に延在する。

好ましくは、鉛直方向において下側の第２のハウジング部品の上方に、同じく実質的に環状の形状を有する上側の第１のハウジング部品が位置し、第２のハウジング部品の鉛直接触センサのためのアクチュエータ装置、又は、第２のハウジング部品のアクチュエータ装置のための鉛直接触センサのいずれかを設けられる。２つのハウジング部品は、実質的に同じ外側直径を有するが、変位可能なハウジング部品が、水平面に関して装置ハウジングに不動に結合されたハウジング部品よりもわずかに突出することが好ましく、それにより、変位可能なハウジング部品が水平方向の衝撃を吸収することもできる。特に、可動のハウジング部品がバネ付勢されていることが推奨される。

さらに、アクチュエータ装置が、ボタン、接触面及び／又はストッパを有することが提示される。特にここでは、アクチュエータ装置にバネ要素を設けることができ、それはアクチュエータ装置のスイッチストロークを増し、それにより、障害物との衝突検知の際の衝突検知装置の感度に影響する。ボタン、接触面及び／又はストッパは、ここでは、第１又は第２のハウジング部品の部分領域に配置されることが好ましく、それは、第２又は第１のハウジング部品上に配置された鉛直接触センサの反対側に位置する。アクチュエータ装置は、直接的に、又はそれに替えて例えばバネ要素を介在させて間接的に、鉛直接触センサに対して作用する。そして力が伝達されると、アクチュエータ装置は、障害物との衝突を示す相応のスイッチング信号を発生する。同様のことは、アクチュエータ装置の接触面を介しても行うことができ、例えばそれは第１の、上側のハウジング部品の下面であるが、その場合、対応する下側のハウジング部品が、突出する鉛直接触センサ又は突出するバネ要素を有することによって、支持面により鉛直接触センサに力を掛けることができる。それに替えて、アクチュエータ装置がストッパを有することができ、例えばそれは形状的に鉛直接触センサに対応するように形成されており、２つのハウジング部品の互いに対する相対的変位によりアクチュエータ装置に対して力を及ぼす。一方のハウジング部品のストッパは、ここでは特に、他方のハウジング部品の凹部に係合することが好ましく、その場合、凹部は、鉛直接触センサに力が掛かるようにストッパを定位置に保持する。

しかしながら、さらに、鉛直接触センサとして機能するボタンもまた、ハウジング部品上に鉛直方向に可動に配置することができる。表面処理装置と障害物との間の衝突があると、他方のハウジング部品の対応する部分領域によってここではボタンが押し下げられることにより、鉛直接触センサに対して相応の力が掛かる。この実施形態では、１つの同じハウジング部品が、アクチュエータ装置と鉛直接触センサの双方を有するが、他方のハウジング部品もまた同時にアクチュエータ装置の一部を有する。

さらに、第１のハウジング部品がアクチュエータ装置を有し、第２のハウジング部品が鉛直接触センサを有することが提示され、第１のハウジング部品は、表面処理装置の通常の向きでの移動中、第２のハウジング部品の上方に配置される。その結果、第１のハウジング部品は、好ましくは第２のハウジング部品上に載置される。加えて、アクチュエータ装置は、それに対応して、鉛直方向において鉛直接触センサの上方に配置することもできる。これは、第１のハウジング部品又はアクチュエータ装置の重力が結果的に鉛直接触センサに向けられるため、特に鉛直接触センサがアクチュエータ装置の作動に対して応答することを容易にするので、特に有利である。しかしながら、基本的には、鉛直接触センサが鉛直方向においてアクチュエータ装置の上方に配置され、アクチュエータ装置が重力に抗して鉛直接触センサに向かって移動するようにもできる。

好ましくは、鉛直接触センサが、前方への移動中の表面処理装置の通常の向きにおいて、ハウジング部品の前面側に配置されることが提示される。その結果、表面処理装置が、通常通りに前進する一方で、距離計測装置が障害物の領域に進入する前に、障害物との衝突を前もって検知することができる。これにより、距離計測装置の損傷が起こる前に、早期に表面処理装置の移動方針を修正することが可能になる。特に好ましくは、衝突検知装置が複数の鉛直接触センサを有し、それらが鉛直方向から視て距離計測装置の周囲に分布することによって、距離計測装置が、表面処理装置の移動方向に関係なく保護され、すなわち後退したり曲がったりしているときでも保護される。複数の鉛直接触センサを使用する場合、隣り合う鉛直接触センサは、それらの検知領域が重なり合うように配置され、それによって死角が生じるのを防止することが有利である。ここで、鉛直接触センサの全検知領域は、好ましくは、距離計測装置の周りで少なくとも１８０°の角度範囲をカバーする。特に、鉛直接触センサの検知領域は、３６０°までの角度範囲をカバーすることができる。

さらに、衝突検知装置は少なくとも１つの水平接触センサを有し、それは、所定の通常の向きで移動中の表面処理装置の移動方向に対してその検知領域が平行に配列されるように装置ハウジング上に配置されている。それによって、水平接触センサは、表面処理装置に対し水平に作用する力を検知するように構成されている。衝突検知装置が少なくとも１つの鉛直接触センサと少なくとも１つの水平接触センサの双方を有するこの実施形態は、衝突検知装置に対し水平力、鉛直力、または水平力と鉛直力の双方を及ぼす障害物に応答することを可能にする。その結果、衝突検知装置は、障害物に対する３Ｄ感応性を有することによって、障害物との衝突を水平方向だけでなく鉛直方向においても検知することができ、そしてこれに対応して、 表面処理装置のために移動方針を調整することができる。加えて、衝突検知装置の受信信号を評価して、それぞれの障害物が空間のどこに位置しているかを判定することもできる。例えば、表面処理装置の右前方の鉛直接触センサと表面処理装置の右前方の水平接触センサとが衝突に同時に応答した場合には、表面処理装置の右前方にて水平方向及び鉛直方向の双方において衝突した障害物であると推定することができる。例えば、これは、表面処理装置がそれに向かって走行している、傾斜した幅木、またはベッドなどの下の弛んだマットレス部分であってもよい。ここでは好ましくは、表面処理装置が、衝突検知装置に接続された評価制御装置を有し、鉛直接触センサ及び水平接触センサの信号をＡＮＤ／ＯＲリンクと相関させることができ、 必要に応じて表面処理装置の挙動パターンを変更する。

特に好ましくは、鉛直方向から視て距離計測装置を包囲するように装置ハウジング上に環状に配置された少なくとも２つの鉛直接触センサと少なくとも２つの水平接触センサとを有する実施形態が提示される。例えば、表面処理装置の通常の移動における装置ハウジングの前面側領域が、約５０°の角度範囲で鉛直方向の衝撃を検出する２つの鉛直接触センサを有することを提示することができる。 それらは、距離計測装置の周囲約１８０°の角度範囲で鉛直方向の衝撃を検知し、一方、２つ以上の水平接触センサは、装置ハウジングの後尾側領域に配置され、例えば装置ハウジングの前面に作用する障害物によって水平方向の衝撃を検出する。個々の接触センサの数及び位置は、表面処理装置の様々な挙動パターンをトリガーするために、表面処理装置の挙動方針に影響を及ぼすべくソフトウェアと協調して常に調整することができる。

さらに、接触センサが、電子スイッチ、誘導性若しくは容量性の位置センサ、圧電素子、歪みゲージ、導電性発泡体及び／又は光バリアを有することが提示される。障害物との衝突により生じる、衝突検知装置に作用する力、特にハウジング部品の互いに対する変位の結果生じる力は、様々な方法で計測することができる。特に、衝突は、圧力又は力を感知するセンサ、圧電素子又は歪みゲージを介して直接的又は間接的に認知することができる。さらに、位置センサ、光バリア、導電性計測等の別の計測手段を用いることもできる。

最後に、アクチュエータ装置と接触センサの間にバネ要素を配置することによって、アクチュエータ装置がバネ要素を介して接触センサに作用できることが提示される。この実施形態は、スイッチストロークを増すことを可能とすることによって、作用する力についての特定の閾値を超えた場合、接触センサが障害物との衝突のみを検知できる。

図１は、衝突検知装置を備えた表面処理装置である。 図２は、衝突検知装置の斜視展開図である。 図３は、衝突検知装置の下部ハウジング部品の斜視図である。 図４は、図３のハウジング部品の断面図である。 図５は、衝突検知装置の鉛直接触センサの縦断面図である。 図６は、図３の線ＶＩ−ＶＩに沿った縦断面図である。

以下、実施形態を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
図１は表面処理装置１を示し、ここでは自走式掃除ロボットとして構成されている。表面処理装置１は、装置ハウジング２を有し、掃除対象面に向いたその下面には電気モータにより駆動される車輪１６と、同じく電気モータにより駆動されハウジング底部の下縁から突出するブラシ１７が設けられている。ブラシ１７の領域において、表面処理装置１はさらに吸引開口を有し、それを通して、モータ駆動されるファン装置を用いて吸引物を伴うエアを表面処理装置１内に吸引することができる。表面処理装置１は、表面処理装置１の各電気部品に対して電力を供給するために、例えば車輪１６及びブラシ１７並びに他に設けられた電子回路を駆動するために、再充電可能なバッテリ（図示せず）を有する。

表面処理装置１は距離計測装置３を有し、それは表面処理装置１の周囲環境内の障害物を検知するように構成されている。距離計測装置３は検知領域を有し、その中に存在する障害物を検知できる。例えば、距離計測装置３はここでは三角測量装置であり、表面処理装置１の周囲環境内の障害物に対する距離を計測できる。この距離計測装置３のセンサは、具体的にはレーザーダイオードを有し、それが発する光ビームが表面処理装置１の装置ハウジング２から光偏向器を介して外側へ誘導される。そしてセンサは、表面処理装置１の図示の向きにおいて垂直な回転軸の周りで回転可能であり、３６０°回転する検知領域を生じる。これは、表面処理装置１の全方位の距離計測を可能とする。この距離計測装置３は、好ましくは水平面内、すなわち掃除対象面に平行な面内で表面処理装置１の周囲環境を計測するために用いることができる。その結果、表面処理装置１は、障害物との水平面内での衝突を回避して移動することができる。距離計測装置３により記録された計測データは、周囲環境における障害物及び／又は壁を示しており、周囲環境のマップを作成するために用いられる。加えて、周囲環境のマップはまた、例えば、車輪１６のオドメトリデータに基づいて作成することができ、それは三角測量装置によって計測されたデータと比較するために用いられる。その結果、三角測量装置として構成された距離計測装置３は、ここでは２つの同時ジョブ、具体的には、一方では周囲環境マップを作成するために表面処理装置１の周囲環境を走査すること、他方では衝突を避けるために障害物を検知すること、を実行する。

表面処理装置１はさらに、衝突検知装置４を有し、ここではそれはいくつかのタッチ感応式の接触センサ５(図１には示さず)を有する。衝突検知装置４は、装置ハウジング２の上方にて距離計測装置３に隣接して配置されており、環状の第１のハウジング部品８と、環状の第２のハウジング部品９とからなる。第１のハウジング部品８は、鉛直方向において第２のハウジング部品９の上方に位置し、そしてまた、カバー要素１５によって覆われている。カバー要素１５の下方であって、ハウジング部品８，９の中心向きの内側又は下方に、距離計測装置３、又は、距離計測装置３の少なくとも衝撃に敏感な部品、例えばセンサ、光偏向器などが配置されている。

図２は、２つのハウジング部品８，９及びカバー要素１５を示している。図３もまた、下側の第２のハウジング部品９の拡大図を示している。ハウジング部品８，９の図示の向きにおいて、表面処理装置１の前方移動中の表面処理装置の進行側の前面は、紙面の観察者から向こう側を向いている。

具体的に、第２のハウジング部品９は、全部で４個の接触センサ５、すなわち２つの鉛直接触センサ６と２つの水平接触センサ７を具備する衝突検知装置４を有する。２つの鉛直接触センサ６は、ここでは、表面処理装置１の通常の前方移動において第２のハウジング部品９の前面側に配置されている。それに対し、２つの水平接触センサ７は、第２のハウジング部品９の後尾側領域に配置されている。この構成の結果、鉛直接触センサ６は衝突検知装置４の進行側領域に位置し、表面処理装置１の通常の前方移動中、障害物と最初に接触することになる。

鉛直接触センサ６は、ここでは、それぞれ第２のハウジング部品９の表面から第１のハウジング部品８の方すなわち鉛直方向に向いて突出し、かつ第２のハウジング部品９に対して動くことができるボタン１１を有する。例えばボタン１１は、例えばエラストマーなどの変形可能な材料から形成され、それは、鉛直方向の力が掛かると変形して下方すなわち第２のハウジング部品９の方に動く。ボタン１１の下にはバネ要素１４（図３では示さず）が配置されており、それは動作によりスイッチ１３（図３では示さず）と接続されている。２つの鉛直接触センサ６は、ハウジング部品８，９の環状形状のおおよそ１８０°の検知領域を実質的にカバーするような距離にて第２のハウジング部品９上に配置されている。すなわち、表面処理装置１の前方移動において前面側に位置する領域である。

それに対し、２つの水平接触センサ７は、表面処理装置１の通常の前方移動において第２のハウジング部品９の背面側に位置する、第２のハウジング部品の部分領域に配置されている。水平接触センサ７はそれぞれ、第２のハウジング部品９の凹部２１内に設置された電子回路スイッチ１３と、スイッチ１３に動作により接続されるバネ要素１４とを有する。水平接触センサ７は、対応するストッパ１２を設けられており、それは第１のハウジング部品８上に形成され（図２参照）、それは（２つのハウジング部品８，９の組み合った状態にて）形状的に係合するように凹部２１に係合する。ストッパ１２は、バネ要素１４を介してスイッチ１３と動作により接続される。ストッパ１２は、スイッチ１３のためのアクチュエータ装置１０を構成しており、第１のハウジング部品８の水平方向の移動中、スイッチ１３に対して作用する。

第２のハウジング部品９はさらに、別の凹部２１を有し、それは、２つの水平接触センサ７の間に形成されている。バネ要素１９が凹部２１の内部に配置されている。第１のハウジング部品８と第２のハウジング部品９が組み合った状態において、第１のハウジング部品８の対応する接触要素１８が、凹部２１内に、すなわちバネ要素１９の隣に係合する。凹部２１及び接触要素１８は共に、第１のハウジング部品８が第２のハウジング部品９に対して移動するためのガイドとして機能する。この移動は、ここではバネ要素１９により緩慢になる。

図２は、第１ハウジング部分８と第２ハウジング部分９との間の相互作用を示しており、特に、第２のハウジング部品９の対応する凹部２１に係合することを意図された第１のハウジング部品８に形成された接触要素１８に関係し、そして、第２のハウジング部品９の凹部２１に形状的に係合するように意図された第１のハウジング部品のストッパ１２に関係する。２つの鉛直接触センサ６のボタン１１との相互作用のために、第１のハウジング部品８は、２つのハウジング部品８，９が組み合った状態において、第２のハウジング部品９上で、特にボタン１１上で摺動可能に装着される接触面２０を有する。

図４は、図３のＩＶ−ＩＶラインにおける第２のハウジング部品９の断面を示す。図２及び図３に加えてここでは、鉛直接触センサ６のバネ要素１４を視ることができ、それはボタン１１を作動させることにより鉛直方向に収縮することができる。

図５は、図３のＶ−Ｖラインにおける第２のハウジング部品９の部分領域の断面を示す。この断面は、鉛直接触センサ６を通っており、ハウジング部品９の表面上に突出するボタン１１を示している。ボタン１１の下には、バネ要素１４が位置しており、それはボタン１１を作動させることにより下方に収縮することができ、そして接点移動距離だけ電子スイッチ１３に作用すると、バネ要素１４の下方に配置された電子スイッチ１３は、それに応じて障害物との鉛直方向の衝突に関係する信号を出力する。

最後に、図６は、図３のＶＩ−ＶＩラインにおける第２のハウジング部品９の別の部分領域の断面を示す。この断面は、凹部２１とその中に位置するバネ要素１９を通っている。バネ要素の隣に残った凹部２１の部分領域が見えており、第１のハウジング部品８の接触要素１８と係合するために機能する。

水平方向及び鉛直方向の双方において衝突検知装置４に対して衝撃力を及ぼす表面処理装置１と障害物の間の衝突に基づいて、本発明を以下に説明する。例えば、そのような障害物は、床に近い壁に垂れ下がっており、距離計測装置３の検知面の上方にて衝突検知装置４の第１のハウジング部品８に接触する障害物となり得る。例えば、そのような障害物は、距離計測装置３の検知面の外側に位置するソファの下面の垂れ下がった部分であって、深く弛むことにより、第１のハウジング部品８及び場合によってはカバー要素１５がそれと衝突することが有り得る。

例えば、表面処理装置１の前方への衝突中、障害物は、２つの鉛直接触センサの間に位置する第１ハウジング部分８の領域に衝突する。第１のハウジング部品８は、第２のハウジング部品９に摺動可能に取り付けられているので、第１のハウジング部品８は、第２のハウジング部品９に対して、すなわち第２のハウジング部品９の凹部２１及び第１のハウジング部品８の対応する接触要素１８のガイドに沿って変位する。同時に、衝撃における鉛直方向に作用する力の成分は、第１のハウジング部品８を下方に第２のハウジング部品９に向かって押圧し、それによって第１のハウジング部品８の接触面２０が鉛直接触センサ６のボタン１１を押圧する。第１のハウジング部品８の第２のハウジング部品９に対する変位は、接触センサ５の、すなわち鉛直接触センサ６及び水平接触センサ７の双方において電子回路スイッチ１３における衝突信号のトリガーとなる。衝突信号はさらに、どの接触センサ５が衝突を検知したか、そして表面処理装置１に対してどの位置に障害物があるかを判断する機能をもつ、表面処理装置１の評価制御装置によって処理される。例示的場合として、評価制御装置は、障害物が表面処理装置１の進行方向の前方及び上方に位置していると判断する。そして、障害物を避けて表面処理装置１を案内することが可能な挙動パターンを算出する。このために、続いて、対応する制御コマンドが生成され、表面処理装置１の車輪１６を駆動して、表面処理装置１が障害物を回避する移動動作を行うようにする。

例えば、一実施形態によれば、鉛直接触センサ６のうちの１つだけが衝撃を検出した場合には、そのトリガーをかけている鉛直接触センサ６が位置する表面処理装置１の側に障害物が存在すると、それに応じて結論することができる。したがって、接触センサ５の衝突信号間のＡＮＤ／ＯＲリンクをソフトウェアで事前にプログラムすることができ、特定の事象パラメータが与えられた場合に衝突する障害物の特定の位置をピンポイントで特定することができる。

１ 表面処理装置
２ 装置ハウジング
３ 距離計測装置
４ 衝突検知装置
５ 接触センサ
６ 鉛直接触センサ
７ 水平接触センサ
８ 第１のハウジング部品
９ 第２のハウジング部品
１０ アクチュエータ装置
１１ ボタン
１２ ストッパ
１３ スイッチ
１４ バネ要素
１５ カバー要素
１６ 車輪
１７ ブラシ
１８ 接触部品
１９ バネ部品
２０ 接触面
２１ 凹部
２２ 脚部

Claims (10)

1. 自律走行する表面処理装置（１）、特に掃除ロボットであって、装置ハウジング（２）と、前記表面処理装置（１）と障害物との間の衝突を検知するための衝突検知装置（４）と、を有し、前記衝突検知装置（４）が少なくとも１つのタッチ感応式の接触センサ（５）を有する、前記自律走行表面処理装置（１）において、
   前記接触センサ（５）が鉛直接触センサ（６）であって、前記表面処理装置（１）の通常の向きでの移動中、その検知領域が鉛直方向に配列するように前記装置ハウジング（２）上に配置されており、前記鉛直接触センサ（６）が前記表面処理装置（１）に対して鉛直方向に作用する力を検知するように構成されていることを特徴とする
   自律走行表面処理装置。
2. 前記衝突検知装置（４）が、互いに対して移動可能な２つのハウジング部品（８，９）を有し、それらのうちの第１のハウジング部品（８）が、障害物との衝突によって第２のハウジング部品（９）に対して変位可能であり、前記ハウジング部品（８，９）のうち一方が前記鉛直接触センサ（６）を有すると共に、他方が前記鉛直接触センサ（６）に対して作用するアクチュエータ装置（１０）を有することを特徴とする請求項１に記載の自律走行表面処理装置。
3. 前記ハウジング部品（８，９）のうち少なくとも一方が、水平面内で環状に延在するように構成され、障害物までの距離を計測する距離計測装置（３）が、鉛直方向から視てその環状形状の内側に配置されており、かつ、前記距離計測装置（３）が、鉛直方向において環状の前記ハウジング部品（８，９）の下方に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自律走行表面処理装置。
4. 前記アクチュエータ装置（１０）が、ボタン（１１）、接触面（２０）及び／又はストッパ（１２）を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の自律走行表面処理装置。
5. 前記第１のハウジング部品（８）が前記アクチュエータ装置（１０）を有し、かつ、前記第２のハウジング部品（９）が前記鉛直接触センサ（６）を有し、前記表面処理装置（１）の通常の向きでの移動中、前記第１のハウジング部品（８）が前記第２のハウジング部品（９）の上方に位置することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の自律走行表面処理装置。
6. 前記鉛直接触センサ（６）が、前記表面処理装置（１）の通常の向きでの前方への移動中、前記ハウジング部品（８，９）の前面側に位置することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の自律走行表面処理装置。
7. 前記衝突検知装置（４）が少なくとも１つの水平接触センサ（７）を有し、前記表面処理装置（１）の通常の向きでの移動中、前記水平接触センサ（７）は、その検知領域が移動方向に平行に配列されるように前記掃除ハウジング（２）上に配置されており、それにより前記水平接触センサ（７）は、前記表面処理装置（１）に対し水平方向に作用する力を検知するように構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の自律走行表面処理装置。
8. 鉛直方向から視て前記距離計測装置（３）を包囲するように前記装置ハウジング（２）上に環状に配置された少なくとも２つの鉛直接触センサ（６）及び少なくとも２つの水平接触センサ（７）を特徴とする請求項７に記載の自律走行表面処理装置。
9. 前記接触センサ（５）が、電子スイッチ（１３）と、誘導性又は容量性の位置センサ、圧電素子、歪みゲージ、導電性発泡体及び／又は光バリアと、を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の自律走行表面処理装置。
10. バネ要素（１４）が、前記アクチュエータ装置（１０）と前記接触センサ（５）との間に配置されることにより、前記アクチュエータ装置（１０）が、前記バネ要素（１４）を介して前記接触センサ（５）に対して作用することができることを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載の自律走行表面処理装置。

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