DE102020212044A1

DE102020212044A1 - Control device for a mobile robot

Info

Publication number: DE102020212044A1
Application number: DE102020212044.7A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Fremerey
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2040-09-25
Also published as: DE102020212044B4

Abstract

Eine Steuervorrichtung (100) für einen fahrbaren Roboter (105) umfasst eine Lichtquelle zur Aussendung von Licht in einem Umfeld des Roboters (105); einen Lichtsensor zur Erfassung von Licht; eine optische Faser zur Führung von ausgesandtem Licht, das an einem Objekt im Umfeld des Roboters (105) reflektiert wurde, von einer vorbestimmten Empfangsposition am Roboter (105) zum Lichtsensor; eine Einrichtung (160) zur Bestimmung eines Abstands des Objekts von der Empfangsposition auf der Basis des ausgesandten und des erfassten Lichts; und eine Verarbeitungseinrichtung zum Steuern des Roboters (105) über einen Boden in Abhängigkeit des bestimmten Abstands.

A control device (100) for a mobile robot (105) comprises a light source for emitting light in an environment of the robot (105); a light sensor for detecting light; an optical fiber for guiding emitted light reflected on an object around the robot (105) from a predetermined receiving position on the robot (105) to the light sensor; means (160) for determining a distance of the object from the receiving position based on the emitted light and the detected light; and processing means for steering the robot (105) across a floor depending on the determined distance.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen fahrbaren Roboter. Insbesondere betrifft die Erfindung die Steuerung des Roboters in Abhängigkeit eines Abstands zu einem Hindernis.The present invention relates to a control device for a traveling robot. In particular, the invention relates to the control of the robot as a function of a distance from an obstacle.

Ein automatischer Staubsauger ist dazu eingerichtet, in einem vorbestimmten Bereich über einen Boden zu fahren und diesen mittels eines Saugwerks zu reinigen. Um zu verhindern, dass der automatische Staubsauger sich selbst oder ein Objekt beschädigt oder eine Person oder ein Haustier verletzt, kann er über verschiedene Sensoren zur Abtastung seines Umfelds verfügen.An automatic vacuum cleaner is set up to move over a floor in a predetermined area and to clean it by means of a suction mechanism. In order to prevent the automatic vacuum cleaner from damaging itself or an object, or injuring a person or pet, it can have various sensors to scan its surroundings.

Ein solcher Sensor umfasst einen Absturzsensor, um dafür zu sorgen, dass der automatische Staubsauger keinen Sturzschaden erleidet, beispielsweise wenn er über das obere Ende einer Treppe oder seitlich von einer Begrenzung einer Galerie fährt. Der Absturzsensor ist an der Unterseite des Staubsaugers angebracht und bestimmt einen Abstand zum Boden. Die Bestimmung erfolgt üblicherweise berührungslos mittels Lichts. Unterschiedliche Messprinzipien basieren beispielsweise auf Triangulation oder der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht (time of flight, ToF). Dabei wird üblicherweise Licht ausgestrahlt, am Boden reflektiert und wieder empfangen. Überschreitet eine bestimmte Entfernung zwischen dem Sensor und einem das Licht reflektierenden Objekt einen vorbestimmten Schwellenwert, so kann der Staubsauger angehalten werden.One such sensor includes a fall sensor to ensure that the automatic vacuum cleaner does not suffer fall damage, for example when driving over the top of a staircase or to the side of a gallery border. The fall sensor is attached to the bottom of the vacuum cleaner and determines a distance to the floor. The determination is usually carried out without contact using light. Different measurement principles are based, for example, on triangulation or the propagation speed of light (time of flight, ToF). Light is usually emitted, reflected on the ground and received again. If a certain distance between the sensor and an object reflecting the light exceeds a predetermined threshold value, the vacuum cleaner can be stopped.

Derartige Sensoren können signifikante Kostenfaktoren für den automatischen Staubsauger darstellen. Durch ihren Anbringungsort und ihrer geringen Abmessungen können sie einer erheblichen Verschmutzungsgefahr ausgesetzt sein, sodass die Entfernungsbestimmung durch Schmutz gestört oder verhindert werden kann. Es wurde vorgeschlagen, einen optischen Absturzsensor in einem separaten Gehäuse anzuordnen, das leichter gereinigt werden kann. Das Gehäuse und seine Anbringung können jedoch zusätzliche Kosten für Material oder Montage nach sich ziehen.Such sensors can represent significant cost factors for the automatic vacuum cleaner. Due to their place of attachment and their small dimensions, they can be exposed to a considerable risk of contamination, so that the distance determination can be disrupted or prevented by dirt. It has been proposed to place an optical crash sensor in a separate housing that is easier to clean. However, the housing and its attachment may entail additional costs for materials or assembly.

Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der Angabe einer verbesserten Steuervorrichtung für einen fahrbaren Roboter in Abhängigkeit eines bestimmten Abstands zu einem Objekt in dessen Umfeld. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.One of the objects on which the present invention is based is to specify an improved control device for a mobile robot depending on a specific distance from an object in its environment. The invention solves this problem by means of the subject matter of the independent claims. Subclaims reflect preferred embodiments.

Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Steuervorrichtung für einen fahrbaren Roboter eine Lichtquelle zur Aussendung von Licht in einem Umfeld des Roboters; einen Lichtsensor zur Erfassung von Licht; eine optische Faser zur Führung von ausgesandtem Licht, das an einem Objekt im Umfeld des Roboters reflektiert wurde, von einer vorbestimmten Empfangsposition am Roboter zum Lichtsensor; eine Einrichtung zur Bestimmung eines Abstands des Objekts von der Empfangsposition auf der Basis des ausgesandten und des erfassten Lichts; und eine Verarbeitungseinrichtung zum Steuern des Roboters über einen Boden in Abhängigkeit des bestimmten Abstands.According to a first aspect of the present invention, a control device for a mobile robot includes a light source for emitting light around the robot; a light sensor for detecting light; an optical fiber for guiding emitted light reflected on an object around the robot from a predetermined receiving position on the robot to the light sensor; means for determining a distance of the object from the receiving position based on the emitted light and the detected light; and processing means for controlling the robot over a floor depending on the determined distance.

Durch Verwendung einer optischen Faser zwischen der Empfangsposition und dem Lichtsensor kann dieser verbessert vor Verschmutzung, Abrasion oder Kollision geschützt sein. Der Lichtsensor kann an einer geschützten Stelle im Inneren des fahrbaren Roboters angebracht sein, und die optische Faser kann von dort leicht zu der Empfangsposition geführt werden. Ein Ende der Faser, an der Licht eintreten kann, kann einfach am fahrbaren Roboter angebracht werden, sodass die Empfangsposition erleichtert gewählt werden kann.By using an optical fiber between the receiving position and the light sensor, it can be better protected against dirt, abrasion or collision. The light sensor can be installed in a protected place inside the wheeled robot, and the optical fiber can be easily routed from there to the receiving position. An end of the fiber where light can enter can be easily attached to the wheeled robot, making it easier to choose the receiving position.

Es ist besonders bevorzugt, dass die Entfernung auf der Basis der fokusinduzierten Fotoreaktion (Focus-Induced Photoresponse, FIP) bestimmt wird. Ein entsprechender Sensor zur FIP-basierten Entfernungsmessung mittels einer optischen Faser ist unter der Bezeichnung „trinamiX fiber optic sensor“ erhältlich. Das zu Grunde liegende Messprinzip ist beispielsweise in WO 2012 / 110 924 A1 genauer dargelegt. Eine solche Bestimmung kann weder eine Triangulation noch eine Laufzeitmessung von Licht erfordern. Die Messung kann robust gegenüber einer Farbe eines Untergrundes, einer verwendeten Lichtintensität oder einer Verschmutzung des optischen Pfads sein. Eine Bestimmung von Abständen im Bereich von ca. 0 bis ca. 150 Millimetern kann zuverlässig und mit hoher Präzision durchgeführt werden.It is particularly preferred that the distance is determined on the basis of focus-induced photoresponse (FIP). A corresponding sensor for FIP-based distance measurement using an optical fiber is available under the name "trinamiX fiber optic sensor". The underlying measurement principle is explained in more detail in WO 2012/110 924 A1, for example. Such a determination may require neither triangulation nor time-of-flight measurement of light. The measurement can be robust to a background color, a light intensity used or contamination of the optical path. A determination of distances in the range from about 0 to about 150 millimeters can be carried out reliably and with high precision.

In einer Ausführungsform kann sich die Lichtquelle unmittelbar an einer Austrittsposition am Roboter befinden. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Steuervorrichtung eine weitere optische Faser zur Führung von Licht, das von der Lichtquelle ausgesandt wurde, an die vorbestimmte Austrittsposition am Roboter. Dadurch kann auch die Lichtquelle an einer geschützten Stelle im Inneren des Roboters angebracht werden. Die Lichtquelle kann im Bereich des Lichtsensors angeordnet werden, sodass optoelektronische Bauteile verbessert miteinander integriert werden können.In one embodiment, the light source can be located directly at an exit position on the robot. In another embodiment, the control device comprises a further optical fiber for guiding light emitted by the light source to the predetermined exit position on the robot. This also allows the light source to be installed in a protected place inside the robot. The light source can be arranged in the area of the light sensor, so that optoelectronic components can be integrated with one another in an improved manner.

Die Austrittsposition und die Empfangsposition liegen bevorzugt am Roboter nahe aneinander. Zu diesem Zweck kann ein Halteelement vorgesehen sein, das dazu eingerichtet ist, Enden der Fasern am Roboter derart anzubringen, dass die Austrittsposition in einem vorbestimmten Abstand zur Empfangsposition liegt. Das Halteelement kann ausschließlich optische Elemente umfassen und nach optischen oder mechanischen Gesichtspunkten gehandhabt und am Roboter angebracht werden. Die Bestimmung des Abstands zum Objekt kann weder von einer Verformung der Fasern, noch von elektromagnetischen Einflüssen auf die Fasern oder im Bereich des Halteelements beeinträchtigt sein. Der vorbestimmte Abstand liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen wenigen Millimetern und ca. einem Zentimeter. In einer weiteren Ausführungsform kann das Halteelement anstelle des Endes der weiteren Faser auch die Lichtquelle aufnehmen.The exit position and the receiving position are preferably close to each other on the robot. For this purpose, a holding element can be provided which is designed to hold ends of the fibers to be attached to the robot in such a way that the exit position is at a predetermined distance from the receiving position. The holding element can exclusively comprise optical elements and can be handled and attached to the robot according to optical or mechanical aspects. The determination of the distance to the object cannot be impaired either by a deformation of the fibers or by electromagnetic influences on the fibers or in the area of the holding element. The predetermined distance is preferably in a range between a few millimeters and approximately one centimeter. In a further embodiment, the holding element can also accommodate the light source instead of the end of the additional fiber.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, mehrere Abstände zu Objekten im Bereich des Roboters zu bestimmen. Dazu kann die Steuervorrichtung mehrere Lichtquellen umfassen, wobei jede Lichtquelle dazu eingerichtet ist, einen vorbestimmten Abschnitt des Umfelds zu beleuchten. Jeder Lichtquelle kann eine optische Faser zugeordnet sein, die dazu eingerichtet ist, nur Licht zum Lichtsensor zu führen, das in dem Abschnitt reflektiert wurde, der durch die Lichtquelle beleuchtet wird, die der Faser zugeordnet ist. Auf diese Weise können Abstände zu Objekten in den mehreren Abschnitten mittels nur eines Lichtsensors durchgeführt werden. Die Lichtquellen können sequentiell aktiviert werden, um zu jedem Zeitpunkt nur eine Entfernungsmessung in einem der Abschnitte durchzuführen. Die Abschnitte sind bevorzugt überlappungsfrei (disjunkt), sodass Licht einer ersten Lichtquelle nicht an einem Objekt reflektiert und in eine optische Faser eindringen kann, die einer anderen Lichtquelle zugeordnet ist.In a particularly preferred embodiment, the control device is set up to determine a number of distances to objects in the area of the robot. For this purpose, the control device can include a plurality of light sources, each light source being set up to illuminate a predetermined section of the environment. Each light source may have associated therewith an optical fiber arranged to guide only light reflected in the portion illuminated by the light source associated with the fiber to the light sensor. In this way, distances to objects in the multiple sections can be determined using only one light sensor. The light sources can be activated sequentially to perform only one ranging in one of the sections at any one time. The sections are preferably non-overlapping (disjoint) so that light from a first light source does not reflect off an object and can enter an optical fiber associated with another light source.

Insbesondere ist bevorzugt, dass die Abschnitte in verschiedenen Raumrichtungen bezüglich des Roboters liegen. Dadurch können unterschiedliche Messrichtungen gebildet sein, die jeweils zwischen dem Roboter und dem Objekt liegen können. Genauer gesagt kann sich eine Messrichtung zwischen einem ersten Ort am Roboter, an welchem die Austrittsposition und die Empfangsposition liegen, und einem zweiten Ort am Objekt, wo das Licht reflektiert wird, erstrecken. Die Raumrichtungen können ein kartesisches Koordinatensystem, insbesondere ein Rechtssystem, bezüglich Fahrzeugachsen des Roboters umfassen. Die Fahrzeugachsen können insbesondere eine Längsachse, eine Querachse und eine Hochachse umfassen. Messrichtungen unterschiedlicher Abschnitte können einen Winkel von ca. 90° miteinander einschließen.In particular, it is preferred that the sections lie in different directions in space with respect to the robot. As a result, different measurement directions can be formed, each of which can lie between the robot and the object. More specifically, a measurement direction can extend between a first location on the robot, where the exit position and the reception position are, and a second location on the object, where the light is reflected. The spatial directions can include a Cartesian coordinate system, in particular a right-hand system, with respect to the vehicle axes of the robot. The vehicle axes can in particular include a longitudinal axis, a transverse axis and a vertical axis. Measuring directions of different sections can enclose an angle of approx. 90° with each other.

Bevorzugt verlaufen eine erste Messrichtung in einer horizontalen Richtung und eine zweite in einer vertikalen Richtung bezüglich des Roboters. Insbesondere dann, wenn eine Austrittsposition und eine zugeordnete Empfangsposition nahe beieinander liegen, können sich das ausgesandte und das reflektierte Licht in einem relativ engen Korridor ausbreiten, sodass eine Beeinflussung durch Fremdlicht unwahrscheinlich ist. Zur Fokussierung des ausgesandten Lichts kann die Lichtquelle eine Leuchtdiode oder einen Laser umfassen. Im Bereich der Austrittsposition und/oder der Empfangsposition kann eine fokussierende Optik vorgesehen sein, beispielsweise ein Kollimator.A first measuring direction preferably runs in a horizontal direction and a second in a vertical direction with respect to the robot. In particular when an exit position and an associated receiving position are close to one another, the emitted and reflected light can propagate in a relatively narrow corridor, so that it is unlikely that they will be influenced by extraneous light. To focus the emitted light, the light source can include a light-emitting diode or a laser. Focusing optics, for example a collimator, can be provided in the area of the exit position and/or the receiving position.

Es ist besonders bevorzugt, dass ein erster Abschnitt horizontal und ein zweiter Abschnitt vertikal gegenüber dem Roboter versetzt ist. Ein Seitenabschnitt, insbesondere der erste, horizontal versetzte Abschnitt, kann neben dem Roboter liegen, wobei die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Roboter derart über den Boden zu steuern, dass ein vorbestimmter Abstand zu einem Objekt im Seitenabschnitt eingehalten ist. Umfasst das Objekt beispielsweise einen länglichen Gegenstand wie eine Wand, so kann der Roboter im vorbestimmten Abstand an der Wand entlanggefahren werden. Die Messeinheit kann somit als Wandfolgesensor arbeiten.It is particularly preferred that a first section is offset horizontally and a second section is offset vertically with respect to the robot. A side section, in particular the first, horizontally offset section, can lie next to the robot, with the processing device being set up to steer the robot over the floor in such a way that a predetermined distance from an object in the side section is maintained. For example, if the object includes an elongated object such as a wall, the robot can be moved along the wall at a predetermined distance. The measuring unit can thus work as a wall following sensor.

Ein Bodenabschnitt, insbesondere ein zweiter, vertikal gegenüber dem Roboter versetzter Abschnitt, kann unterhalb des Roboters liegen, wobei die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Roboter derart über den Boden zu steuern, dass ein Überfahren einer Stufe oder Schwelle im Bodenabschnitt vermieden wird. Insbesondere dann, wenn die Stufe oder Schwelle nach Betrag oder Gradient ein vorbestimmtes Maß überschreitet, kann eine Bewegung des Roboters so abgeändert werden, dass ein Absturz oder ein Steckenbleiben vermieden werden. Insbesondere kann der Roboter angehalten und bei Bedarf in der entgegengesetzten Richtung in Sicherheit gebracht werden.A floor section, in particular a second section offset vertically with respect to the robot, can lie below the robot, with the processing device being set up to control the robot over the floor in such a way that driving over a step or threshold in the floor section is avoided. In particular, if the level or threshold exceeds a predetermined amount or gradient, a movement of the robot can be modified in such a way that a crash or getting stuck are avoided. In particular, the robot can be stopped and, if necessary, taken to safety in the opposite direction.

Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Roboter eine hierin beschriebene Steuervorrichtung.According to a second aspect of the present invention, a robot comprises a control device as described herein.

Der Roboter kann insbesondere ein Haushaltsgerät umfassen. Insbesondere kann der Roboter zum autonomen Befahren des Bodens eingerichtet sein und über eine Vorrichtung zur Bearbeitung des Bodens verfügen. Eine solche Bodenbearbeitungsvorrichtung kann beispielsweise eine Wischeinrichtung, eine Kehreinrichtung, eine Saugeinrichtung oder ein Schneidwerk umfassen. Das Haushaltsgerät kann etwa einen Reinigungsroboter oder einen automatischen Rasenmäher umfassen. Die Verarbeitungseinrichtung ist bevorzugt dazu eingerichtet, den Roboter in einer vorbestimmten Weise über den Boden zu führen, um diesen mittels der Bodenbearbeitungsvorrichtung zu bearbeiten. Der Roboter ist üblicherweise dazu eingerichtet, den Boden in einer vorbestimmten Weise zu befahren, um zumindest vorbestimmte Bereiche möglichst flächendeckend zu bearbeiten.In particular, the robot can include a household appliance. In particular, the robot can be set up to drive over the floor autonomously and have a device for working the floor. Such a soil treatment device can, for example, comprise a wiping device, a sweeping device, a suction device or a cutter. The household appliance can include a cleaning robot or an automatic lawn mower, for example. The processing device is preferably set up to guide the robot in a predetermined manner over the floor in order to use the floor bearer processing device. The robot is usually set up to travel over the floor in a predetermined manner in order to process at least predetermined areas as extensively as possible.

Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die beiliegenden Figuren genauer beschrieben, in denen:

1 eine Steuervorrichtung für einen fahrbaren Roboter; und
2 einen fahrbaren Roboter mit einer Steuervorrichtung

darstellt.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying figures, in which:

1 a controller for a traveling robot; and
2 a mobile robot with a control device

represents.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer exemplarischen Steuervorrichtung 100 für einen fahrbaren Roboter 105. Der Roboter 105 umfasst bevorzugt ein Haushaltsgerät, insbesondere einen Bodenreinigungsroboter wie beispielsweise einen Staubsaugroboter. Die Steuervorrichtung 100 ist bevorzugt dazu eingerichtet, eine Bewegung des Roboters 105 über einen Boden 110 in Abhängigkeit eines Abstands zu einem Objekt 115 zu steuern. Außerdem kann die Steuervorrichtung 100 eine Funktion des Roboters 105 steuern, insbesondere eine Bearbeitung des Bodens 110. 1 shows a schematic representation of an exemplary control device 100 for a mobile robot 105. The robot 105 preferably includes a household appliance, in particular a floor cleaning robot such as a vacuum cleaner robot. The control device 100 is preferably set up to control a movement of the robot 105 over a floor 110 as a function of a distance from an object 115 . In addition, the control device 100 can control a function of the robot 105, in particular a processing of the soil 110.

Die Steuervorrichtung 100 umfasst eine oder mehrere Messeinheiten 120, mittels denen unabhängige Abstandsmessungen, etwa zu einem Objekt 115, durchgeführt werden können. Eine im unteren linken Bereich von 1 genauer dargestellte Messeinheit 120 umfasst bevorzugt eine Lichtquelle 125, einen Lichtsensor 130, eine erste optische Faser 135 zum Führen von Licht zum Lichtsensor 130, und eine zweite optische Faser 140 zum Führen von Licht von der Lichtquelle 125. Die erste optische Faser 135 nimmt Licht von einer Empfangsposition 145 auf, die bevorzugt im Bereich einer Außenhaut des Roboters 105 liegt. Die zweite optische Faser 140 entlässt Licht an einer Austrittsposition 150 am Roboter 105. Die Empfangsposition 145 und die Austrittsposition 150 liegen bevorzugt dicht beieinander. Ein Halteelement 155 kann zum Fixieren von Enden der Fasern 135, 140 und zum Einhalten eines vorbestimmten Abstands, einer vorbestimmten Ausrichtung oder zur Aufnahme eines optischen Elements vorgesehen sein.The control device 100 includes one or more measuring units 120, by means of which independent distance measurements, for example to an object 115, can be carried out. One in the lower left area of 1 The measuring unit 120 shown in more detail preferably comprises a light source 125, a light sensor 130, a first optical fiber 135 for guiding light to the light sensor 130, and a second optical fiber 140 for guiding light from the light source 125. The first optical fiber 135 takes light from a receiving position 145, which is preferably in the area of an outer skin of the robot 105. The second optical fiber 140 emits light at an exit position 150 on the robot 105. The receiving position 145 and the exit position 150 are preferably close to each other. A holding element 155 can be provided for fixing ends of the fibers 135, 140 and for maintaining a predetermined spacing, a predetermined orientation or for receiving an optical element.

Eine Entfernung des Objekts 115 von den Positionen 145, 150 am Halteelement 155 wird bevorzugt mittels des Prinzips der fokusinduzierten Fotoreaktion bestimmt. Dabei kann eine Oberfläche des Objekts 115 mittels der Lichtquelle 125 beleuchtet werden. Der Lichtsensor 130 kann zwei einzelne Sensoren umfassen, die bezüglich einer Abbildungsoptik, insbesondere einer Kollimatorlinse, unterschiedliche Brennweiten einnehmen. In Abhängigkeit eines Abstands des Objekts 115 kann ein Lichtfleck, der auf die Sensoren projiziert ist, von diesen als unterschiedlich hell erfasst werden. Auf der Basis eines Verhältnisses von mittels der Sensoren bestimmten Helligkeiten kann der Abstand zum Objekt 115 bestimmt werden.A distance of the object 115 from the positions 145, 150 on the holding element 155 is preferably determined using the principle of focus-induced photoreaction. In this case, a surface of the object 115 can be illuminated by means of the light source 125 . The light sensor 130 can include two individual sensors which have different focal lengths with regard to imaging optics, in particular a collimator lens. Depending on a distance of the object 115, a light spot that is projected onto the sensors can be detected by them as being of different brightness. The distance to the object 115 can be determined on the basis of a ratio of brightnesses determined by means of the sensors.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine Lichtquelle 125 am Halteelement 155 beziehungsweise an der Austrittsposition 150 einer Messeinheit 120 vorgesehen. In dieser Ausführungsform kann die zweite optische Faser 140 entfallen; stattdessen kann eine elektrische Leitung zur Bereitstellung von Energie für die Lichtquelle 125 vorgesehen sein.In a further embodiment, a light source 125 is provided on the holding element 155 or at the exit position 150 of a measuring unit 120 . In this embodiment, the second optical fiber 140 can be omitted; instead, an electrical line to provide energy for the light source 125 can be provided.

In der dargestellten Ausführungsform sind beispielhaft noch weitere Messeinheiten 120 vorgesehen. Derzeit erhältliche Messsysteme können bis zu fünf Messeinheiten 120 unterstützen. Jeder Messeinheit 120 können eine Lichtquelle 125, eine erste optische Faser 135, eine zweite optische Faser 140 und ein Halteelement 155 zugeordnet sein. Allerdings ist bevorzugt nur ein Lichtsensor 130 für alle umfassten Messeinheiten 120 vorgesehen. Erste optische Fasern 135 der einzelnen Messeinheiten 120 können alle zum selben Lichtsensor 130 führen. Zur Durchführung einer Messung wird bevorzugt zu jedem Zeitpunkt nur eine der Lichtquellen 125 aktiviert, die der gewünschten Messeinheit 120 zugeordnet ist. Die Messeinheiten 120 sind bevorzugt derart eingerichtet bzw. am Roboter 105 ausgerichtet, dass ihre Strahlengänge im Umfeld des Roboters 105 einander möglichst nicht überlappen. In einer anderen Ausführungsform können Messungen mit unterschiedlichen Messeinheiten 120 auch auf andere Weisen voneinander unterschieden werden, beispielsweise durch Modulieren des ausgesandten Lichts der einzelnen Messeinheiten 120 auf unterschiedliche Weisen und Bestimmen eines Messsignals mit der gewünschten Modulation am Lichtsensor 130. Beispielsweise können die Lichtquellen 125 unterschiedliche Lichtspektren verwenden oder mit unterschiedlichen Modulationsfrequenzen moduliert sein.In the embodiment shown, further measuring units 120 are provided by way of example. Currently available metering systems can support up to five metering units 120. Each measuring unit 120 can be assigned a light source 125, a first optical fiber 135, a second optical fiber 140 and a holding element 155. However, preferably only one light sensor 130 is provided for all measuring units 120 included. First optical fibers 135 of the individual measuring units 120 can all lead to the same light sensor 130 . In order to carry out a measurement, preferably only one of the light sources 125 which is assigned to the desired measuring unit 120 is activated at any time. The measuring units 120 are preferably set up or aligned on the robot 105 in such a way that their beam paths in the area surrounding the robot 105 do not overlap as far as possible. In another embodiment, measurements with different measuring units 120 can also be distinguished from one another in other ways, for example by modulating the light emitted by the individual measuring units 120 in different ways and determining a measurement signal with the desired modulation at the light sensor 130. For example, the light sources 125 can have different light spectra use or be modulated with different modulation frequencies.

Die einzelnen Abstände können mittels einer Einrichtung 160 bestimmt werden, die in einer Ausführungsform auch optoelektronische Bauelemente wie die Lichtquellen 125 oder den Lichtsensor 130 umfassen kann. Zusätzlich kann eine Verarbeitungseinrichtung 165 vorgesehen sein, um den Roboter 105 in Abhängigkeit eines oder mehrerer bestimmter Abstände zu steuern. Die Verarbeitungseinrichtung 165 kann mittels einer Schnittstelle 170 mit einem Antriebssystem, einem Lenksystem und/oder einem weiteren Abtastsystem für ein Umfeld des Roboters 105 verbunden werden. Optional umfasst die Verarbeitungseinrichtung 165 einen Kartenspeicher zur Aufnahme von Kartendaten, die ein Umfeld des Roboters 105 beschreiben. Kartendaten können auf der Basis von Informationen des Abtastsystems erzeugt oder mit bestehenden Kartendaten abgeglichen werden.The individual distances can be determined using a device 160 which, in one embodiment, can also include optoelectronic components such as the light sources 125 or the light sensor 130 . In addition, a processing device 165 can be provided in order to control the robot 105 as a function of one or more specific distances. The processing device 165 can be connected to a drive system, a steering system and/or a further scanning system for an environment of the robot 105 by means of an interface 170 . Optionally, the processing device 165 includes a map memory for recording map data that is an environment of the Robot 105 describe. Map data can be generated based on information from the scanning system or can be compared with existing map data.

2 zeigt zwei Ansichten eines fahrbaren Roboters 105 mit einer Steuervorrichtung 100. In einem oberen Bereich von 2 ist der Roboter 105 von unten dargestellt; in einem unteren Bereich von vorne. Zur leichteren Referenzierung sind Koordinatensysteme eingezeichnet, wobei eine x-Achse einer Längsachse des Roboters 105 in Fahrtrichtung entspricht, eine z-Achse senkrecht auf dem Boden 110 steht und eine y-Achse dazu passend ein Rechtssystem komplettiert. 2 shows two views of a mobile robot 105 with a control device 100. In an upper area of 2 the robot 105 is shown from below; in a lower area from the front. Coordinate systems are drawn in for easier referencing, with an x-axis corresponding to a longitudinal axis of the robot 105 in the direction of travel, a z-axis being perpendicular to the floor 110 and a y-axis matching this completing a right-hand system.

Zur Steuerung und Führung des Roboters 105 über den Boden 110 ist ein Fahrwerk vorgesehen, das in der dargestellten Ausführungsform beispielhaft zwei Antriebsräder 205 und ein ungelenktes Bugrad 210 umfasst. Die Antriebsräder 205 können in Richtung und Drehzahl unabhängig voneinander steuerbar sein, um den Roboter 105 zu lenken, zu drehen, zu beschleunigen oder abzubremsen. Zur Bearbeitung des Bodens 110 ist bevorzugt eine Bodenbearbeitungsvorrichtung 215 vorgesehen, die hier beispielhaft im Wesentlichen zwischen den Antriebsrädern 205 liegt.A chassis is provided for controlling and guiding the robot 105 over the floor 110 , which in the embodiment shown comprises, for example, two drive wheels 205 and an unsteered nose wheel 210 . The drive wheels 205 may be independently controllable in direction and speed to steer, rotate, accelerate, or decelerate the robot 105 . For working the soil 110, a soil working device 215 is preferably provided, which is located essentially between the drive wheels 205 here, for example.

In der dargestellten Ausführungsform sind fünf Messeinheiten 120 vorgesehen, die jeweils dazu eingerichtet sind, ein Objekt 115 in einer vorgesehenen, zugeordneten Messrichtung zu erfassen. Drei der Messeinheiten 120 haben vertikale Messrichtungen und sind nach unten gerichtet, sodass sie jeweils einen Abstand entlang der z-Achse zum Boden 110 bestimmen können. Auf der Basis dieser Abstandsmessungen kann bestimmt werden, wenn der Roboter 105 im Begriff ist, eine Stufe zu überfahren, sodass eine Absturzgefahr droht. Zwei weitere Messeinheiten 120 sind horizontal orientiert, sodass ihre Messrichtungen zumindest teilweise entlang der y-Achse verlaufen. Mit diesen Messeinheiten 120 kann ein Abstand zu einem Objekt 115 bestimmt werden. Ist das Objekt 115 länglich, so kann der Roboter 105 an dem Objekt 115 entlanggefahren werden, sodass ein Abstand zum Objekt 115 einen vorbestimmten Schwellenwert nicht unterschreitet. Das Objekt 115 kann dabei insbesondere eine Wand oder ein Möbelstück umfassen.In the embodiment shown, five measuring units 120 are provided, each of which is set up to detect an object 115 in a provided, assigned measuring direction. Three of the measurement units 120 have vertical measurement directions and are directed downwards so that they can each determine a distance along the z-axis to the ground 110 . On the basis of these distance measurements, it can be determined when the robot 105 is about to drive over a step, so that there is a risk of falling. Two further measuring units 120 are oriented horizontally, so that their measuring directions run at least partially along the y-axis. A distance to an object 115 can be determined with these measuring units 120 . If the object 115 is elongated, the robot 105 can be moved along the object 115 so that the distance to the object 115 does not fall below a predetermined threshold value. The object 115 can in particular include a wall or a piece of furniture.

BezugszeichenlisteReference List

100100: Steuervorrichtungcontrol device
105105: Roboterrobot
110110: Bodenfloor
115115: Objektobject
120120: Messeinheitunit of measure
125125: Lichtquellelight source
130130: Lichtsensorlight sensor
135135: erste optische Faserfirst optical fiber
140140: zweite optische Fasersecond optical fiber
145145: Empfangspositionreceiving position
150150: Austrittspositionexit position
155155: Halteelementholding element
160160: Einrichtung zur Bestimmung des AbstandsDevice for determining the distance
165165: Verarbeitungseinrichtungprocessing facility
170170: Schnittstelleinterface
205205: Antriebsraddrive wheel
210210: Bugradnose wheel
215215: Bodenbearbeitungsvorrichtungtillage device

Claims

Control device (100) for a mobile robot (105), the control device (100) comprising the following: - A light source (125) for emitting light in an environment of the robot (105); - a light sensor (130) for detecting light; - An optical fiber (135) for guiding emitted light, which was reflected on an object (115) in the vicinity of the robot (105), from a predetermined receiving position (145) on the robot (105) to the light sensor (130); - A device (160) for determining a distance of the object (115) from the receiving position (145) on the basis of the emitted and the detected light; and - a processing device (165) for controlling the robot (105) over a floor (110) depending on the determined distance.

Control device (100) after claim 1 , wherein the distance of the object (115) is determined based on the focus-induced photoresponse.

Control device (100) after claim 1 or 2 , further comprising a further optical fiber (140) for guiding light emitted by the light source (125) to a predetermined exit position (150) on the robot (105).

Control device (100) after claim 3 , further comprising a holding member (155) for attaching ends of the fibers (135, 140) to the robot (105) such that the exit position (150) is a predetermined distance from the receiving position (145).

Control device (100) according to any one of the preceding claims, wherein a plurality of light sources (125) are provided; each light source (125) being arranged to illuminate a predetermined portion of the environment; each light source (125) being associated with an optical fiber (135) adapted to guide to the light sensor (130) only light reflected in the portion illuminated by the light source (125) associated with the fibre (135) is assigned.

Control device (100) after claim 5 , the sections lying in different directions in space with respect to the robot (105).

Control device (100) after claim 5 or 6 , wherein a first section is offset horizontally and a second section is offset vertically from the robot (105).

Control device (100) according to one of Claims 5 until 7 , wherein a side section lies next to the robot (105), wherein the processing device (165) is set up to control the robot (105) over the floor (110) in such a way that a predetermined distance to an object (115) is maintained in the side section is.

Control device (100) according to one of Claims 5 until 8th , wherein a floor section (110) lies below the robot (105), the processing device (165) being set up to control the robot (105) over the floor (110) in such a way that driving over a step or threshold in the floor section ( 110) is avoided.

A robot (105) comprising a control device (100) according to any one of the preceding claims.

Robot (105) after claim 10 , further comprising a device (215) for processing the soil (110).