DE19907437A1

DE19907437A1 - Mobile robot, especially for moving across smooth surfaces, has mechanical connection between rotating drive part and reciprocating drive part, e.g. belt and wheel for transfer of rotation

Info

Publication number: DE19907437A1
Application number: DE19907437A
Authority: DE
Inventors: Ridha Azaiz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-08-24

Abstract

The robot has suction cups on its legs and drive parts that reciprocate or rotate. The reciprocating drive part (2,3) can move the legs (7) reciprocally by deploying or retracting a piston. The robot does not require steering room to turn since there is a suitable mechanical connection between the rotating drive part and the reciprocating drive part. The rotating drive part is connected e.g. via a belt (12) and wheel (11) to the piston of the reciprocating drive part to enable transfer of rotation using computer control. The number of legs, the size and material of the robot can be varied with climatic conditions, application area and tasks. Auxiliary device such as cameras can be attached.

Description

Mobile Roboter üblicher Bauart weisen wegen ihrer vielen zum Antrieb benötigten Teile oft durchzufüh rende Wartungen, hohe Kosten während ihrer Betriebszeit und bei Erwerb des Geräts und einen ver gleichsweise hohen Rohstoffverbrauch in ihrer Herstellung auf. Des weiteren sind sie wegen ihrer ver gleichsweise komplizierten Mechanik sowie Elektronik unsicher und daher gegebenenfalls in ihrer Aufga be und Fortbewegung ineffektiv und entsprechen in Bezug auf die genannten Mängel keiner großen Va rietät (DE 29 62 2167 U1, DE 197 16 740 C1).Mobile robots of conventional design often have to be carried out because of their many parts required for the drive maintenance, high costs during their operating time and when the device is purchased and a ver equally high raw material consumption in their production. Furthermore, they are because of their ver equally complicated mechanics and electronics unsafe and therefore possibly in their task movement and locomotion are ineffective and do not correspond to a major Va in relation to the deficiencies mentioned Rietät (DE 29 62 2167 U1, DE 197 16 740 C1).

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, glatte Flächen erreichen zu können, sich auf diesen fortbewegen zu können und dabei verschiedene Aufgaben auszuführen. Dieses Problem wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen (ggf. wörtliche Zitierung der Merkmale) gelöst.The invention specified in claim 1 is based on the problem of achieving smooth surfaces to be able to move on it and perform various tasks. This problem is solved with the features listed in claim 1 (literal quotation of the Characteristics) solved.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß glatte, geneigte aber auch ebene Flächen sicher durch den Roboter betreten werden können und hier das automatische und, wenn nötig, mit einer externen elektronischen Einheit steuerbare Durchführen verschiedener Aufgaben mittels von zusätzlich angebrachten Teilen (z. B. Sensoren, Roboterarm, Reinigungsmodul usw.) entsprechend möglich wird. So ist der Roboter vorzugsweise zur Reinigung von Flächen geeignet, bei der das Nicht- Reinigen negative Auswirkungen auf das Aussehen, den Ertrag und die Funktionsweise von z. B. So laranlagen, auf die Gesundheit des Menschen, aber auch der von Tieren usw. haben kann, was durch das vernachlässigte Reinigen von z. B. Lüftungsschächten, Schwimmbecken, körperliche Arbeit beim Reinigen usw. bewirkt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Roboter für die Fortbewegung lediglich drei, höchstens fünf eine Bewegung verursachende Teile braucht - zwei die je eine Hin- und Herbewegung verursachen und ein Teil eine Rotation in mindestens eine Richtung verursachend - wor auf sich ein kostengünstiger Betrieb, Herstellung und Erwerb schließen läßt. U. a. wegen der wenigen Antriebsteile ermöglicht der Roboter einen vergleichsweise sicheren und effektiven Einsatz. The advantages achieved with the invention are in particular that smooth, inclined but also flat surfaces can be safely entered by the robot and here the automatic and if necessary to perform various tasks by means of an external electronic unit of additionally attached parts (e.g. sensors, robot arm, cleaning module etc.) accordingly becomes possible. The robot is therefore particularly suitable for cleaning surfaces where the non- Clean negative effects on the appearance, yield and functioning of e.g. B. So lar plants, on the health of humans, but also that of animals etc. can have what through the neglected cleaning of e.g. B. ventilation shafts, swimming pools, physical work at Cleaning etc. is effected. Another advantage is that the robot is used for locomotion only three, at most five parts that cause a movement - two each one back and forth Causing float and causing a part to rotate in at least one direction - wor an inexpensive operation, production and acquisition can be concluded. Among other things because of the few The robot enables drive components to be used comparatively safely and effectively.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Die Weiterbildung nach Patentanspruch 2 ermöglicht es, ein Wischerblatt auf glatten Flächen ziehen oder schieben zu kön nen, ohne das es während möglichen fortbewegungsbedingten Änderungen des Abstands vom Roboter zur Fläche an- und abgesetzt wird und der benötigte Druck für das Wischerblatt weiterhin erhalten bleibt, wodurch Schmutzzonen (z. B. Wasseransammlungen, Abdrücke) vermieden werden. An advantageous embodiment of the invention is specified in claim 2. Continuing education according to claim 2 allows a wiper blade to pull or push on smooth surfaces without it during possible locomotive-related changes in the distance from the robot is attached to and removed from the surface and the required pressure for the wiper blade is maintained, thereby avoiding dirt zones (e.g. water accumulation, marks).

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawings and will be described in more detail below described.

Es zeigenShow it

Fig. 1 den Roboter in einer Ansicht von vorne, Fig. 1 shows the robot in a view from the front,

Fig. 2 den Roboter in einer Ansicht von vorne bei aufgeschnittenem Gehäuse ohne Fortführung der Ach se und der an dieser befestigten Teile des Motors, Fig. 2 se the robot in a front view in cut-open housing without continuing the Ach and secured to these parts of the engine,

Fig. 3 den Roboter in einer Ansicht von hinten, Fig. 3 shows the robot in a view from behind,

Fig. 4 den Roboter in einer Ansicht von einer Seite bei aufgeschnittenem Gehäuse ohne vordere Beine, Fig. 4 shows the robot in a view from one side with cut-open housing without the front legs,

Fig. 5 den Roboter in einer Ansicht von oben. Fig. 5 shows the robot in a view from above.

In den Zeichnungen ist ein Roboter, der auf einer glatten Glasplatte verfährt und diese entsprechend seiner Breite reinigt dargestellt.In the drawings there is a robot that moves on a smooth glass plate and this accordingly shown its width cleans.

Der Reinigungsroboter weist einen Tragrahmen 4 auf, an dem die notwendigen Bauteile befestigt sind. An zwei Seiten vom Tragrahmen 4 sind jeweils vier Beine 7 (im folgenden Beinmodule genannt) zu einer Einheit zusammengefaßt, welche am unteren Teil mit dem Tragrahmen 4 direkt und drehbar über die Schrauben 6 und einem z. B. aus Aluminium bestehenden, vierkantigem Profil 21 (im folgenden Ab standsstück genannt) verbunden sind. Dieses Abstandsstück wird benötigt, um einen freien Lauf des beide Beinmodule 7 verbindenden Verbindungsteils 15 zu gewährleisten. Das Verbindungsteil 15 ist auf der Rückseite des Roboters, Fig. 3, mit dem Kolben 24, Fig. 5, des für die Hin- und Herbewegung der Beinmodule verantwortlichen hin- und herbewegenden Antriebsteils 3, z. B. ein pneumatischer Zylinder, mittig verbunden. An dem Kolben 24 ist des weiteren dem Verbindungsteil 15 folgend die Führung 16 für das Wischerblatt 10 angebracht, dessen Innenprofil mit dem Außenprofil der geführten Verbindung zum Wischerblatt 10 identisch sein sollte. An der Verbindung zum Wischerblatt sind zwei Flächen 17 (im Fol genden Stopper genannt), eine am oberen Teil der Verbindung zum Wischerblatt wobei die andere so unter der Führung 16 angebracht ist, daß das Wischerblatt 10 mit benötigtem von der Feder 10 verur sachtem Druck auf der zu reinigenden Fläche aufliegt. Verursacht der pneumatische Zylinder 3 eine Be wegung, so zieht oder schiebt das Wischerblatt 10 je nach Richtung der verursachten Bewegung das vom Sprühkopf 22 der Fläche zugeführte Reinigungsmedium bei Vorwärtsbewegung, also Ausfahren des Kolbens 24 vom pneumatischen Zylinder 3, ab. Der unter dem Sprühkopf 22 angebrachte Sensor 23 ist für Abgabe eines Signals (im folgenden Bodensensor genannt) für einen Steuercomputer z. B. zur Be stimmung eines Drehvorgangs zuständig. Dieser wird von dem eine Rotation verursachenden Antriebsteil 1 (in folgendem Motor genannt) vorgenommen, der über das Rad 11 mit dem Riemen 12 auf den drehba ren Kolben 14 eines weiteren hin- und herbewegenden Antriebsteils 2 (im folgenden pneumatischer Zy linder genannt) übertragen, wobei das Rad 11 so beschaffen ist, das es eine Passfeder 13 in eine Nut vom Kolben 14 sowie in eine Nut vom Rad 11 liegt, wodurch die Rotation vom Motor 1 gezielt auf den Kolben 14 und damit auf das mittig angeordnete Bein übertragen wird (in den Figuren sind die Nuten nicht sichtbar, da in diesen die Passfeder liegt). Fährt der Kolben 14 des pneumatischen Zylinders 2 ein oder aus, so wird das Rad 11 durch die Gabel 8 in gleicher Höhe gehalten. Das Mittelbein 9 wird wegen der Art und Weise mit der sich der Roboter fortbewegt benötigt. Diese Fortbewegung besteht hauptsäch lich darin, daß das Mittelbein 9 kurz durch geringes Ausfahren des Kolbens 14 vom pneumatischen Zy linder 2 nach unten gedrückt wird, damit der Saugnapf am Mittelbein 9 der Fläche aufliegt und nun an saugen kann. Danach lösen sich die Saugnäpfe an den Beinmodulen. Da das Mittelbein jetzt fest an saugt, kann der Roboter durch vollständiges Ausfahren vom Kolben 14 des pneumatischen Zylinders 2 angehoben werden, so daß die Beinmodule 7 über der zu reinigenden Fläche liegen und dann der Rich tung der Fortbewegung entsprechend durch z. B. Einfahren des Kolbens 24 vom pneumatischen Zylinder 3 ausgerichtet werden können. Wurde das getätigt und die einzelnen Aktionen dem Steuercomputer be stätigt, werden durch Einfahren des Kolbens 14 vom pneumatischen Zylinder 2 der Roboter und die Beinmodule 7 abgesetzt, so daß die Saugnäpfe an den Beinmodulen 7 aufliegen und ansaugen können. Wurden diese Aktionen durchgeführt, löst sich der Saugnapf vom Mittelbein 9 und wird durch den Kolben 14 vom pneumatischen Zylinder 2 eingefahren. Anschließend wird durch Ausfahren des Kolbens 24 vom pneumatischen Zylinder 3 der Roboter vorgezogen. Dies wird so oft wiederholt, bis aufgrund von Sensor daten von dem Bodensensor 23 der Drehvorgang getätigt wird. Da der Roboter optional parallel zur obe ren Seite der zu reinigenden Fläche anfängt zu laufen, muß er nun seine eigene Breite nach unten lau fen, um dann ein weiteres Mal zu lenken, um dann in eine nächste Laufbahn zu kommen. Die Richtung in der der Roboter lenkt hängt von seinem Startpunkt ab. Läuft er beispielsweise wie beschrieben parallel zur oberen Seite der zu reinigenden Fläche, so muß er nach Eintreten in die untere Laufbahn am Ende der zu reinigenden Fläche in die gegensätzliche Richtung lenken, in diesem Beispiel nach links, um dann in die nächste Laufbahn zu gelangen usw. Alle Aktionen und Abläufe werden von Näherungsschaltern an den Antriebsteilen sowie an der Reinigungsvorrichtung, bestehend aus 10, 16, 17, 18, 19, 20 und 22, die an dem Steuercomputer angeschlossen sind kontrolliert und gesteuert.The cleaning robot has a support frame 4 to which the necessary components are attached. On two sides of the support frame 4 , four legs 7 (hereinafter called leg modules) are combined to form a unit, which at the lower part with the support frame 4 directly and rotatably via the screws 6 and a z. B. made of aluminum, square profile 21 (hereinafter referred to from stand piece). This spacer is required to ensure that the connecting part 15 connecting the two leg modules 7 runs freely. The connecting part 15 is on the back of the robot, FIG. 3, with the piston 24 , FIG. 5, of the back and forth moving drive part 3 responsible for the back and forth movement of the leg modules, for. B. a pneumatic cylinder connected in the middle. On the piston 24 , the guide 16 for the wiper blade 10 is also attached following the connecting part 15 , the inner profile of which should be identical to the outer profile of the guided connection to the wiper blade 10 . At the connection to the wiper blade are two surfaces 17 (hereinafter called stopper), one at the upper part of the connection to the wiper blade, the other being attached under the guide 16 so that the wiper blade 10 with the pressure required by the spring 10 of the surface to be cleaned. If the pneumatic cylinder 3 causes a movement, the wiper blade 10 pulls or pushes, depending on the direction of the movement caused, the cleaning medium supplied by the spray head 22 of the surface upon forward movement, that is to say extension of the piston 24 from the pneumatic cylinder 3 . The attached under the spray head 22 sensor 23 is for emitting a signal (hereinafter called the floor sensor) for a control computer z. B. responsible for determining a turning process. This is carried out by the rotation-causing drive part 1 (called the following motor), which transmits via the wheel 11 with the belt 12 to the rotary piston 14 of another reciprocating drive part 2 (hereinafter referred to as pneumatic cylinder), the wheel 11 is such that it has a feather key 13 in a groove of the piston 14 and in a groove of the wheel 11 , whereby the rotation from the motor 1 is specifically transmitted to the piston 14 and thus to the leg arranged in the center (in the grooves are not visible in the figures, since the key is in them). When the piston 14 of the pneumatic cylinder 2 moves in or out, the wheel 11 is held at the same height by the fork 8 . The middle leg 9 is required because of the way in which the robot moves. This locomotion consists mainly in the fact that the middle leg 9 is briefly pressed down by the slight extension of the piston 14 by the pneumatic cylinder 2 so that the suction cup rests on the middle leg 9 of the surface and can now suck. Then the suction cups on the leg modules release. Since the mid-leg now sucks firmly, the robot can be raised by fully extending the piston 14 of the pneumatic cylinder 2 , so that the leg modules 7 lie over the surface to be cleaned and then the direction of travel accordingly by z. B. Retraction of the piston 24 can be aligned by the pneumatic cylinder 3 . If this has been done and the individual actions of the control computer be confirmed, the robot and the leg modules 7 are set down by retracting the piston 14 from the pneumatic cylinder 2 , so that the suction cups rest on the leg modules 7 and can suck. If these actions were carried out, the suction cup detaches from the middle leg 9 and is retracted by the piston 14 from the pneumatic cylinder 2 . The robot is then advanced by extending the piston 24 from the pneumatic cylinder 3 . This is repeated until the turning process is carried out on the basis of sensor data from the floor sensor 23 . Since the robot optionally begins to run parallel to the upper side of the surface to be cleaned, it must now run down its own width in order to then steer again and then move on to a next career. The direction in which the robot steers depends on its starting point. If, for example, it runs parallel to the upper side of the surface to be cleaned, it must steer in the opposite direction after entering the lower track at the end of the surface to be cleaned, in this example to the left in order to then move on to the next track, etc All actions and processes are controlled and controlled by proximity switches on the drive parts and on the cleaning device, consisting of 10 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20 and 22 , which are connected to the control computer.

Claims

1. Mobile robot, in particular for locomotion on smooth surfaces, which can move on inclined and flat surfaces due to its suction cups on the legs, whereby

- The drive parts responsible for locomotion generate a back and forth movement ( 2 and 3 ) or a rotation ( 1 )
- The reciprocating drive part 3 is arranged such that it can move the legs ( 7 ) back and forth via the connecting part ( 15 ) by extending or retracting the piston ( 24 )
- The robot does not need a steering path to turn, since a corresponding mechanical United bund between the rotating drive part ( 1 ) and a back and forth causing drive part ( 2 ), which is characterized in that the rotating drive part with z. B. via a belt ( 12 ) and wheel ( 11 ) with the piston ( 14 ) of the back and forth movement causing drive part ( 2 ) is connected so that the rotation of ( 1 ) on ( 2 ) is transmitted conditions, which then, after extending ( 2 ), moves the robot into a rotation controlled and monitored by a control computer, the wheel ( 11 ) transmitting the rotation to the piston ( 14 ) being such that a feather key ( 13 ) into a Groove in the piston ( 14 ) of the wheel ( 11 ) grips, whereby the piston ( 14 ) rotates in a targeted manner and the wheel ( 11 ) is held at the same height by a fork ( 8 ) when the piston ( 14 ) extends
- The number of legs, the size and the material from which the robot consists can be varied according to the climatic circumstances, the area of application and the task of the robot, since the parts described above correspond to a high variety
- Any additional equipment, e.g. B. cleaning device (consisting of 10 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20 and 22 ), camera, microphone, etc. can be attached to the robot.

2. Robot according to claim 1, wherein

- The wiper blade of the cleaning device ( 10 ) on the surface with the aid of a vertical spring also when the robot is lifted by ( 2 ) continues to rest on the surface with the required pressure, then the liquid supplied by the spray head ( 22 ) of the surface or the cleaning agent remove medium
- The wiper blade of the cleaning device ( 10 ) optionally prevents the robot from an uncontrolled rotation, caused by the weight of a supply line and / or its own weight, is prevented by the steering process being in constant contact.