DÜNNE, Markus (Gertrud-Bäumer-Allee 21, Winnenden, 71364, DE)
| PATENTANSPRÜCHE Verfahren zur Bearbeitung einer Bodenfläche mittels eines Bodenbearbeitungsgerätes, das eine Bodenbearbeitungseinheit und mindestens eine Erfassungseinheit aufweist, wobei das Bodenbearbeitungsgerät über die Bodenfläche bewegt wird, mittels der mindestens einen Erfassungseinheit zu aufeinander folgenden Zeitpunkten Abbilder der Bodenfläche erstellt werden und vom Bodenbearbeitungsgerät anhand der Abbilder eine Karte der Bodenfläche erzeugt wird, d a d u rch g e ke n n ze i ch n et, dass die Abbilder vom Bodenbearbeitungsgerät dahingehend untersucht werden, ob die Bodenfläche ein sich regelmäßig wiederholendes Grundmuster aufweist, ein das Grundmuster aufweisendes Bodenflächensegment vom Bodenbearbeitungsgerät als zu bearbeitendes Bodenflächensegment identifiziert wird und in der Karte für jedes zu bearbeitende Bodenflächensegment ein diesem Bodenflächensegment zugeordneter Bereich gespeichert wird . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Merkmale der Abbilder extrahiert und aus den Merkmalen aufgebaute Vergleichsmuster auf Übereinstimmung mit einem oder mehreren in einem Speicherglied gespeicherten Referenzmustern verglichen werden. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Merkmale Kanten detektiert werden und/oder dass als Vergleichmuster Vierecke verglichen werden. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Vergleich von zwei oder mehr aufeinander folgenden Abbildern die Position des Bodenbearbeitungsgerätes relativ zu den das Grundmuster aufweisenden Bodenflächensegmenten zeitabhängig ermittelt wird . 5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abbilder der Bodenfläche zu regelmäßig aufeinander folgenden Zeitpunkten erstellt werden. 6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitpunkte, zu denen Abbilder der Bodenfläche erstellt werden, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmt werden. 7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gespeichert wird, wenn das Bodenbearbeitungsgerät sich über ein das Grundmuster aufweisendes Bodenflächensegment hinweg bewegt und dieses bearbeitet wird. 8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer Bedienperson mittels einer Anzeigeeinheit ein Abbild der Karte angezeigt wird . 9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfläche mittels des Bodenbearbeitungsgerätes autonom bearbeitet wird, wobei das Bodenbearbeitungsgerät selbstfahrend und selbstlenkend ausgestaltet ist und eine Antriebseinheit sowie eine Steuereinheit zum Steuern der Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes aufweist. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Abbilder von dem Bodenbearbeitungsgerät voraus liegenden Abschnitten der Bodenfläche erstellt werden, bezogen auf dessen Bewegungsrichtung anhand eines Fortbewegungsmusters. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach grundlegendem Fortbewegungsmuster des Bodenbearbeitungsgerätes eine Geradeausfahrt durchgeführt wird. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungszustand des Bodenbearbeitungsgerätes geändert wird, wenn festgestellt wird, dass in Bewegungsrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes keine das Grundmuster aufweisenden Bodenflächensegmente mehr vorhanden sind. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät angehalten wird und/oder dass eine Änderung der Bewegungsrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes durchgeführt wird . 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgter Änderung des Bewegungszustandes des Bodenbearbeitungsgerätes die Antriebseinheit von der Steuereinheit derart angesteuert wird, dass noch nicht bearbeitete, aber einem Bereich der Karte bereits zugeordnete und das Grundmuster aufweisende Bodenflächensegmente überfahren und bearbeitet werden. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit von der Steuereinheit derart angesteuert wird, dass das Grundmuster nicht aufweisende Bodenflächensegmente nicht überfahren und/oder nicht bearbeitet werden. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Abbilder der Bodenfläche die Größe der das Grundmuster aufweisenden Bodenflächensegmente und/oder die vom Bodenbearbeitungsgerät zurückgelegte Wegstrecke ermittelt wird . Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch geken zeichnet, dass mittels mindestens eines Radencoders die vom Boden- bearbeitungsgerät zurückgelegte Wegstrecke und/oder Richtungsänderungen des Bodenbearbeitungsgerätes erfasst und insbesondere zeitabhängig gespeichert werden. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der von dem mindestens einen Radencoder bereitgestellten Encoderdaten auf Basis der Abbilder ermittelte Daten hinsichtlich ihrer Plausibilität überprüft werden. 19. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Karte für das Grundmuster nicht aufweisende Bodenflächensegmente jeweils ein diesen Bodenflächensegmenten zugeordneter Bereich gespeichert wird. 20. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem oder mehreren Sensoren Hindernisse auf der Bodenfläche und/oder Begrenzungen der Bodenfläche erfasst werden und als den Hindernissen zugeordnete Bereiche bzw. den Begrenzungen der Bodenfläche in der Karte gespeichert werden. 21. Bodenbearbeitungsgerät (10) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche mit einer Bodenbearbeitungseinheit (40) sowie mit mindestens einer Erfassungseinheit (44) zum Erstellen von Abbildern der zu bearbeitenden Bodenfläche (12) zu aufeinander folgenden Zeitpunkten während der Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes (10), wobei vom Bodenbearbeitungsgerät (10) anhand der Abbilder eine Karte (72) der Bodenfläche (12) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass vom Bodenbearbeitungsgerät (10) ermittelbar ist, ob die Bodenfläche (12) ein sich regelmäßig wiederholendes Grundmuster aufweist, dass ein das Grundmuster aufweisendes Bodenflächensegment vom Bodenbearbeitungsgerät (10) als zu bearbeiten identifizierbar ist und dass das Bodenbearbeitungsgerät (10) ein Speicherglied (58) um- fasst zur Speicherung eines einem zu bearbeitenden Bodenflächensegment zugeordneten Bereiches in der Karte (72). 22. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Erfassungseinheit (44) als optische Erfassungseinheit (44), insbesondere als Digitalkamera (46), ausgebildet ist. 23. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät (10) ein Mustererkennungsglied (54) zum Extrahieren von Merkmalen der Abbilder und zum Aufbau von Vergleichsmustern umfasst sowie ein Vergleichsglied (56) zum Vergleichen der Vergleichsmuster mit einem oder mehreren im Speicherglied (58) gespeicherten Referenzmustern. 24. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät (10) ein Lokalisierungsglied (78) umfasst zur Ermittlung der Position des Bodenbearbeitungsgerätes (10) relativ zu den das Grundmuster aufweisenden Bodenflächensegmenten anhand von Vergleichsdaten des Vergleichsgliedes, die durch Vergleich von zwei oder mehr aufeinander folgenden Abbildern der Bodenfläche (12) gewinnbar sind . 25. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät jeweils einem Antriebsrad (15, 16) zugeordnete Radencoder (82, 83) aufweist zur Ermittlung der Anzahl der Umdrehungen des jeweiligen Antriebsrades (15, 16). 26. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät (10) ein Rechenglied (80) umfasst zur Bestimmung der Größe eines das Grundmuster aufweisenden Bodenflächensegmentes und/oder zur Bestimmung der vom Bodenbearbeitungsgerät (10) zurückgelegten Wegstrecke. 27. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät (10) einen oder mehrere Sensoren (96, 98) umfasst zur Erfassung von Hindernissen auf der Bodenfläche (12) und/oder zur Erfassung von Begrenzungen (99, 100) der Bodenfläche (12). 28. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät (10) eine Anzeigeeinheit (110) zur Anzeige eines Abbildes (118) der Karte (72) umfasst. 29. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät (10) selbstfahrend und selbstlenkend ausgestaltet ist und eine Antriebseinheit (25) sowie eine Steuereinheit (24) zum Steuern der Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes (10) aufweist. 30. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät (10) ein Bodenreinigungsgerät (10) ist. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung einer Bodenfläche mittels eines Bodenbearbeitungsgerätes, das eine Bodenbearbeitungseinheit und mindestens eine Erfassungseinheit aufweist, wobei das Bodenbearbeitungsgerät über die Bodenfläche bewegt wird, mittels der mindestens einen Erfassungseinheit zu aufeinander folgenden Zeitpunkten Abbilder der Bodenfläche erstellt werden und vom Bodenbearbeitungsgerät anhand der Abbilder eine Karte der Bodenfläche erzeugt wird.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Bodenbearbeitungsgerät zur Durchführung des Verfahrens mit einer Bodenbearbeitungseinheit sowie mit mindestens einer Erfassungseinheit zum Erstellen von Abbildern der zu bearbeitenden Bodenfläche zu aufeinander folgenden Zeitpunkten während der Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes, wobei vom Bodenreinigungsgerät anhand der Abbilder eine Karte der Bodenfläche erzeugbar ist.
Die Erzeugung einer Karte der zu bearbeitenden Bodenfläche ist bei selbstfahrenden und selbstlenkenen Bodenbearbeitungsgeräten bekannt. Diese ermöglichen die Bearbeitung, etwa die Reinigung, einer Bodenfläche unter Zuhilfenahme der Karte ohne den Einsatz einer Bedienperson. Beispielsweise ist in der EP 1 768 008 AI ein derartiges, nach einem gattungsgemäßen Verfahren arbeitendes Bodenbearbeitungsgerät der eingangs genannten Art beschrieben. Dieses Bodenbearbeitungsgerät erstellt mit sehr hoher Wiederholrate optische Abbilder der Bodenfläche zur Erzeugung der Karte und zur Selbstlokalisation. Dies erfordert allerdings einen beträchtlichen rechnerischen Aufwand, um die Karte mit hinreichender Genauigkeit zu erstellen und die Position des Bodenbearbeitungsgerätes auf der Bodenfläche mit hinreichender Genauigkeit zu ermitteln. Dies allerdings ist erforderlich, um die Bodenfläche möglichst flächendeckend zu bearbeiten. Eine effiziente flächendeckende Bearbeitung der Bodenfläche in möglichst kurzer Zeit ist zur Erzielung eines guten Kosten-Nutzen-Verhältnisses stets wünschenswert, sei es bei einem Betrieb eines selbstfahrenden und selbstlenkenden Bodenbearbeitungsgerätes oder auch unter Einsatz einer Bedienperson für das Bodenbearbeitungsgerät.
Zu berücksichtigen ist bei der Bearbeitung der Bodenfläche außerdem auch, dass die Bodenfläche unter Umständen in zu bearbeitende und nicht zu bearbeitende Flächenbereiche eingeteilt ist und aus diesem Grund nur eine bereichsweise Bearbeitung der Bodenfläche vonnöten, möglicherweise sogar nur erlaubt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit einem verhältnismäßig geringen apparativen und rechnerischen Aufwand eine Karte der Bodenfläche als Basis für eine möglichst flächendeckende Bearbeitung derselben zu erzeugen.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abbilder vom Bodenbearbeitungsgerät dahingehend untersucht werden, ob die Bodenfläche ein sich regelmäßig wiederholendes Grundmuster aufweist, ein das Grundmuster aufweisendes Bodenflächensegment vom Bodenbearbeitungsgerät als zu bearbeitendes Bodenflächensegment identifiziert wird und in der Karte für jedes zu bearbeitende Bodenflächensegment ein diesem Bodenflächensegment zugeordneter Bereich gespeichert wird .
In die Erfindung fließt der Gedanke mit ein, dass in gewissen Fällen die zu bearbeitende Bodenfläche ein aus einem sich regelmäßig wiederholenden Grundmuster aufgebautes Muster aufweist. Die Bodenfläche kann also zumindest abschnittsweise regelmäßig angeordnete und jeweils das Grundmuster aufweisende Bodenflächensegmente umfassen. Beispielsweise ist eine geflieste Bodenfläche derart ausgestaltet, wobei jedes Bodenflächensegment durch eine Fliese gebildet wird, die üblicherweise ein rechteckförmiges Grundmuster defi- niert. Als Beispiel für Gebäude mit derart ausgebildeten Bodenflächen sind etwa Gebäude mit viel Publikumsverkehr zu nennen, so wie Supermärkte, Bürogebäude, öffentliche Gebäude etc. Hierbei ist es weiter oft erforderlich, die gefliesten Bereiche der Bodenfläche zu bearbeiten und insbesondere zu reinigen, wohingegen eventuelle zusätzliche nicht geflieste Bereiche, die etwa mit Teppichboden ausgekleidet sind, nicht gereinigt werden müssen oder nicht gereinigt werden dürfen.
Erfindungsgemäß sieht das Verfahren deshalb vor, die Abbilder dahingehend zu analysieren, ob die Bodenfläche aus ein Grundmuster aufweisenden, sich regelmäßig wiederholenden Bodenflächensegmenten aufgebaut ist. Zusätzlich wird angenommen, dass ein das Grundmuster aufweisendes Bodenflächensegment zu bearbeiten ist. Anhand dieser Information kann auf einfache Weise, beispielsweise von einer Steuereinheit des Bodenbearbeitungsgerätes, eine Karte der Bodenfläche erstellt werden, in der die tatsächlich zu bearbeitenden Bodenflächensegmente einzelnen Bereichen innerhalb der Karte zugeordnet werden. Die Analyse der Abbilder und die Erstellung der Karte kann in der Regel mit verhältnismäßig geringem apparativen und rechnerischen Aufwand durchgeführt werden, da das Bodenbearbeitungsgerät ein bereits bestehendes und in der Praxis häufig einfach aufgebautes Muster der Bodenfläche gewissermaßen in die Karte übertragen kann.
Gestützt auf die Karte kann eine effiziente Bearbeitung der Bodenfläche erfolgen. Dies ist bei Steuerung des Bearbeitungsgerätes durch eine Bedienperson möglich, die anhand der Karte zu bearbeitende Bodenflächensegmente erkennen, ansteuern und mit der Bodenbearbeitungseinheit bearbeiten kann. Auch bei einer autonomen Bearbeitung der Bodenfläche durch ein selbstfahrendes und selbstlenkendes Bodenbearbeitungsgerät können als zu bearbeiten erkannte Bodenflächensegmente überfahren und mittels der Bodenbearbeitungseinheit bearbeitet werden.
Die Karte der Bodenfläche kann auf einfache Weise erzeugt werden, wenn sie in Zellen unterteilt wird, wobei jedes das Grundmuster aufweisende Bodenflä- chensegment einer Zelle zugeordnet wird . Eine derart erstellte Karte kann mit geringem rechnerischen Aufwand verwaltet und bearbeitet werden und beispielsweise in Form einer Matrix verwaltet werden.
Es kann vorgesehen sein, dass auch das Grundmuster nicht aufweisende Bodenflächensegmente in der Karte, beispielsweise in den Zellen bei der zuletzt beschriebenen Variante des Verfahrens, eingetragen werden und darin als "nicht zu bearbeiten" gekennzeichnet werden.
Günstig ist es, wenn Merkmale der Abbilder extrahiert und aus den Merkmalen aufgebaute Vergleichsmuster auf Übereinstimmung mit einem oder mehreren in einem Speicherglied gespeicherten Referenzmustern verglichen werden. Die Merkmalsextraktion, der Aufbau von Vergleichsmustern und deren Vergleich mit einem oder mehreren Referenz mustern kann mit geringer Rechenkapazität durchgeführt werden. Dies ermöglicht es, mit geringem apparativem Aufwand festzustellen, ob die Bodenfläche ein sich regelmäßig wiederholendes Grundmuster aufweist.
Von Vorteil ist es, wenn als Merkmale Kanten oder Linien detektiert und/oder wenn als Vergleichmuster Vierecke verglichen werden. Dies ermöglicht eine zuverlässige und zugleich mit verhältnismäßig geringer Rechenleistung durchführbare Feststellung, ob die Bodenfläche ein sich regelmäßig wiederholendes Grundmuster aufweist. Zudem wird der Praxis Rechnung getragen, dass gemusterte zu bearbeitende Bodenflächen häufig gefliest sind und infolgedessen typischerweise rechteckförmige Grundmuster aufweisen. Die Referenzmuster sind bei dieser und der vorangegangenen Variante des Verfahrens ebenfalls vorzugsweise viereckig und insbesondere rechteckig.
Es kann vorgesehen sein, dass als Vergleichsmuster auch andere Polygone als Vierecke, wie etwa Dreiecke, verglichen werden. Möglich ist auch, dass aus mehreren Polygonen, beispielsweise mehreren Rechtecken, zusammengesetzte Vergleichsmuster verglichen werden. Es kann günstigerweise weiter vorgesehen sein, dass anhand von extrahierten Merkmalen ein neues Muster erstellt und als Referenzmuster im Speicherglied abgespeichert wird, so dass es künftig bei der Analyse der Abbilder berücksichtigt und zur Untersuchung der Bodenfläche auf ein sich regelmäßig wiederholendes Grundmuster herangezogen werden kann.
Vorzugsweise wird durch Vergleich von zwei oder mehr aufeinander folgenden Abbildern die Position des Bodenbearbeitungsgerätes relativ zu den das Grundmuster aufweisenden Bodenflächensegmenten zeitabhängig ermittelt. Die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes auf der Bodenfläche führt dazu, dass zwei oder mehr aufeinander folgende Abbilder unterschiedliche Abschnitte der Bodenfläche erfassen. Bei dieser Variante des Verfahrens wird daher ermöglicht, eine Positionsänderung des Bodenbearbeitungsgerätes festzustellen. Die Position kann zeitabhängig in der Karte abgespeichert werden. Dadurch kann mit geringem rechnerischen Aufwand eine Selbstlokalisation des Bodenbearbeitungsgerätes erzielt und ferner dessen Bewegungspfad ermittelt werden.
Von Vorteil ist es, wenn Abbilder der Bodenfläche zu regelmäßig aufeinander folgenden Zeitpunkten erstellt werden. Wird das Bodenbearbeitungsgerät, wie üblich, mit konstanter Geschwindigkeit über die Bodenfläche bewegt, wird dadurch die Positionsbestimmung und die Bestimmung des Bewegungspfades Bodenbearbeitungsgerätes erleichtert.
Vorzugsweise werden die Zeitpunkte, zu denen Abbilder der Bodenfläche erstellt werden, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Genauigkeit des Vergleiches von aufeinander folgenden Abbildern hinreichend groß ist, um eine zuverlässige Positionsbestimmung und Bestimmung des Bewegungspfades des Bodenbearbeitungsgerätes zu erzielen.
Bei einer Ausführung des Verfahrens in der Praxis ist es für eine hinreichend genaue Positionsbestimmung und Bestimmung des Bewegungspfades günstig, wenn das Bodenbearbeitungsgerät mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 0,2 bis ungefähr 1,5 m/s und bevorzugt von ungefähr 0,4 bis 1 m/s bewegt wird . Es werden dabei günstigerweise ein bis ungefähr 10 Abbilder pro Sekunde und vorzugsweise 4 bis 6 Abbilder pro Sekunde erstellt. Diese können rechnerisch einfach auf das Vorhandensein von regelmäßigen Grundmustern analysiert werden.
Vorteilhafterweise wird, etwa in der Karte, gespeichert, wenn das Bodenbearbeitungsgerät sich über ein das Grundmuster aufweisendes Bodenflächensegment hinweg bewegt und dieses bearbeitet wird. Dies ermöglicht eine effiziente Bearbeitung der Bodenfläche. Bereits bearbeitete Bodenflächensegmente können als solche gekennzeichnet und brauchen, falls vermeidbar, nicht erneut überfahren und bearbeitet zu werden.
Bevorzugt wird einer Bedienperson mittels einer Anzeigeeinheit ein Abbild der Karte angezeigt. In der Karte gespeicherte Informationen sind dadurch für die Bedienperson erkennbar, um sie beim Steuern des Bodenbearbeitungsgerätes zu unterstützen. Bei der zuletzt beschriebenen Variante des Verfahrens kann die Bedienperson z. B. erkennen, welche das Grundmuster aufweisenden Bodenflächensegmente bereits überfahren und bearbeitet wurden und welche noch zu bearbeiten sind. Dies ermöglicht eine effiziente Bearbeitung der Bodenfläche, weil die Bedienperson noch nicht bearbeitete Bodenflächensegmente gezielt ansteuern und bearbeiten kann. Zugleich kann eine mehrfache Bearbeitung von Bodenflächensegmenten weitgehend vermieden werden.
Bei manueller Steuerung des Bodenbearbeitungsgerätes kann die Bedienperson sicherstellen, dass in geeigneter Weise Richtungsänderungen vorgenommen werden, so dass beispielsweise das Grundmuster nicht aufweisende Bodenflächensegmente zu deren Schonung nicht überfahren und/oder nicht bearbeitet werden.
Günstig ist es, wenn die Bodenfläche mittels des Bodenbearbeitungsgerätes autonom bearbeitet wird, wobei das Bodenbearbeitungsgerät selbstfahrend und selbstlenkend ausgestaltet ist und eine Antriebseinheit sowie eine Steuereinheit zum Steuern der Bewegung des Bodenreinigungsgerätes aufweist. Dies erlaubt die kostengünstige Bearbeitung der Bodenfläche ohne Einsatz einer Bedienperson. Als zu bearbeiten erkannte Bodenflächensegmente können autonom bearbeitet werden, indem die Steuereinheit die Antriebseinheit derart ansteuert, die Bodenflächensegmente zu überfahren und mittels der Bodenbearbeitungseinheit zu bearbeiten. Damit lässt sich auf einfache Weise und mit geringem apparativen und rechnerischen Aufwand sicherstellen, dass eine möglichst flächendeckende Bearbeitung der tatsächlich zu bearbeitenden Segmente Bodenfläche erzielt wird.
Vorzugsweise werden Abbilder von dem Bodenbearbeitungsgerät voraus liegenden Abschnitten der Bodenfläche erstellt, bezogen auf dessen Bewegungsrichtung anhand eines Fortbewegungsmusters. Dadurch kann die Bewegungsrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes beibehalten werden, wenn festgestellt wird, dass die voraus liegende Bodenfläche das sich regelmäßig wiederholende Grundmuster aufweist. Dadurch kann eine zügigere Bearbeitung des Bodens erzielt werden.
Das Bodenbearbeitungsgerät kann sich also anhand eines oder mehrerer Fortbewegungsmuster über die Bodenfläche bewegen. Günstig ist es, wenn nach grundlegendem Fortbewegungsmuster des Bodenbearbeitungsgerätes eine insbesondere geradlinige Geradeausfahrt durchgeführt wird, denn hierbei handelt es sich um ein besonders einfaches Fortbewegungsmuster. In Kombination mit der zuletzt beschriebenen Variante des Verfahrens kann das Bodenbearbeitungsgerät daher so lange geradeaus fahren, bis festgestellt wird, dass der voraus liegende Bereich der Bodenfläche nicht mehr das sich regelmäßig wiederholende Grundmuster aufweist.
Vorzugsweise wird der Bewegungszustand des Bodenbearbeitungsgerätes geändert, wenn festgestellt wird, dass in Bewegungsrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes keine das Grundmuster aufweisenden Bodenflächensegmente mehr vorhanden sind . Auf diese Weise kann beispielsweise erreicht werden, dass die das Grundmuster nicht aufweisenden Bodenflächensegmente nicht überfahren und bearbeitet werden. Dies ist etwa dann von Vorteil, wenn es sich um Bodenflächensegmente handelt, die nicht bearbeitet werden dürfen.
Beispielsweise kann als Änderung des Bewegungszustandes das Bodenbearbeitungsgerät angehalten werden und/oder eine Änderung der Bewegungsrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes durchgeführt werden. Zum Beispiel ist es möglich, dass das Bodenbearbeitungsgerät eine Drehung auf der Bodenfläche durchführt, um festzustellen, ob die nach der Drehung abgebildete Bodenfläche das sich regelmäßig wiederholende Grundmuster aufweist, so dass mit weiterer Bearbeitung der Bodenfläche fortgefahren werden kann.
Von Vorteil ist es, wenn nach erfolgter Änderung des Bewegungszustandes des Bodenbearbeitungsgerätes die Antriebseinheit von der Steuereinheit derart angesteuert wird, dass noch nicht bearbeitete, aber einem Bereich der Karte bereits zugeordnete und das Grundmuster aufweisende Bodenflächensegmente überfahren und bearbeitet werden. Dadurch kann die flächendeckende Bearbeitung der Bodenfläche sichergestellt werden.
Allgemein ist es günstig, wenn die Antriebseinheit von der Steuereinheit derart angesteuert wird, dass das Grundmuster nicht aufweisende Bodenflächensegmente nicht überfahren und/oder nicht bearbeitet werden. Dadurch ist es möglich, dass die als "nicht bearbeiten" gekennzeichneten Bodenflächensegmente geschont werden. In dem eingangs genannten Beispiel der teils gefliesten und teils mit Teppichboden ausgekleideten Bodenfläche ist es beispielsweise möglich, dass nur die Fliesen gereinigt werden dürfen, der Teppichboden aber weder überfahren noch gereinigt werden darf.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren braucht die Größe der Bodenfläche oder der das Grundmuster aufweisenden Bodenflächensegmente nicht bekannt zu sein. Dennoch ist es günstig, wenn anhand der Abbilder die Größe der das Grundmuster aufweisenden Bodenflächensegmente ermittelt wird . Dies erlaubt es beispielsweise durch Vergleich aufeinander folgender Abbilder, die vom Bodenbearbeitungsgerät zurückgelegte Wegstrecke zu bestimmen.
Von Vorteil ist es, wenn mittels mindestens eines Radencoders die vom Bodenbearbeitungsgerät zurückgelegte Wegstrecke und/oder Richtungsänderungen des Bodenbearbeitungsgerätes erfasst und insbesondere zeitabhängig gespeichert werden. Dies erlaubt es, den Bewegungspfad des Bodenbearbeitungsgerätes zu bestimmen.
Bevorzugt werden anhand der von dem mindestens einen Radencoder bereitgestellten Encoderdaten auf Basis der Abbilder ermittelte Daten hinsichtlich ihrer Plausibilität überprüft. Dies ermöglicht beispielsweise eine zuverlässigere Bestimmung der Position und des Bewegungspfades des Bodenbearbeitungsgerätes. Hierfür kann die anhand der Encoderdaten ermittelte Wegstrecke mit der Wegstrecke, die anhand der Auswertung von zwei oder mehr aufeinander folgenden Abbildern ermittelt wird, verglichen werden. Auch die Größe der das Grundmuster aufweisenden Bodenflächensegmente, die anhand der Abbilder ermittelt werden, kann mittels der Encoderdaten überprüft werden.
Allgemein gilt der Grundsatz, dass die Genauigkeit der Encoderdaten umso größer sein sollte, je größer die Zeitdauer zwischen zwei Zeitpunkten ist, zu denen Abbilder der Bodenfläche erstellt werden, und umgekehrt. Es kann vorgesehen sein, dass bei negativer Plausibilitätsprüfung von Encoderdaten mit anhand der Abbilder ermittelten Daten die Rate der Erstellung von Abbildern gesteigert wird . Ergänzend oder alternativ kann die Geschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes verringert werden.
Es wurde bereits erwähnt, dass es vorteilhaft ist, wenn in der Karte für das Grundmuster nicht aufweisende Bodenflächensegmente jeweils ein diesen Bodenflächensegmenten zugeordneter Bereich gespeichert wird, so dass auch diese Bodenflächensegmente in der Karte hinterlegt werden und die Karte vervollständigt wird . Aus demselben Grund ist es günstig, wenn mit einem oder mehreren Sensoren Hindernisse auf der Bodenfläche und/oder Begrenzungen der Bodenfläche er- fasst werden und als den Hindernissen zugeordnete Bereiche bzw. als Begrenzungen der Bodenfläche in der Karte gespeichert werden. Dadurch wird die Karte vervollständigt. Ein selbstfahrendes und selbstlenkendes Bodenbearbeitungsgerät kann anhand dieser Informationen feststellen, wo die Bodenfläche nicht zu bearbeiten ist, und es können insbesondere Kollisionen mit Hindernissen oder Begrenzungen der Bodenfläche vermieden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Bearbeitung einer Bodenfläche mittels eines Bodenreinigungsgerätes, insbesondere eines selbstfahrenden und selbstlenkenden Bodenreinigungsgerätes.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es auch, ein Bodenbearbeitungsgerät der eingangs genannten Art zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerät erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass vom Bodenbearbeitungsgerät ermittelbar ist, ob die Bodenfläche ein sich regelmäßig wiederholendes Grundmuster aufweist, dass ein das Grundmuster aufweisendes Bodenflächensegment vom Bodenbearbeitungsgerät als zu bearbeitend identifizierbar ist und dass das Bodenbearbeitungsgerät ein Speicherglied umfasst zur Speicherung eines einem zu bearbeitenden Bodenflächensegment zugeordneten Bereiches in der Karte.
Eine derartige Ausgestaltung des Bodenbearbeitungsgerätes ermöglicht mit vergleichsweise geringem apparativen und rechnerischen Aufwand, eine Karte der Bodenfläche als Basis für eine möglichst flächendeckende Bearbeitung derselben zu erstellen.
Günstig ist es, wenn die mindestens eine Erfassungseinheit als optische Erfassungseinheit ausgebildet ist, insbesondere als Digitalkamera. Dies ermöglicht eine konstruktiv einfache Erstellung von Abbildern der Bodenfläche. Damit die- se einen guten Kontrast aufweisen, erstellt die Erfassungseinheit vorzugsweise Schwarzweißabbilder der Bodenfläche, beispielsweise mit einer Auflösung von 640 x 480 Pixeln bis ungefähr 2 Megapixeln.
Von Vorteil ist es, wenn das Bodenbearbeitungsgerät ein Mustererkennungsglied zum Extrahieren von Merkmalen der Abbilder und zum Aufbau von Vergleichsmustern umfasst sowie ein Vergleichsglied zum Vergleichen der Vergleichsmuster mit einem oder mehreren im Speicherglied gespeicherten Referenzmustern. Dies ermöglicht mit verhältnismäßig geringem apparativen und rechnerischen Aufwand eine zuverlässige Feststellung, ob die zu bearbeitende Bodenfläche ein sich regelmäßig wiederholendes Grundmuster aufweist.
Vorzugsweise umfasst das Bodenbearbeitungsgerät ein Lokalisierungsglied zur Ermittlung der Position des Bodenbearbeitungsgerätes relativ zu den das Grundmuster aufweisenden Bodenflächensegmenten anhand von Vergleichsdaten des Vergleichsgliedes, die durch Vergleich von zwei oder mehr aufeinander folgenden Abbildern der Bodenfläche gewinnbar sind. Dadurch kann die Position des Bodenbearbeitungsgerätes auf der Bodenfläche ermittelt und gespeichert werden. Durch zeitabhängige Speicherung der Position können Positionsänderungen und der Bewegungspfad des Bodenbearbeitungsgerätes verfolgt werden.
Günstig ist es, wenn das Bodenbearbeitungsgerät jeweils einem Antriebsrad zugeordnete Radencoder umfasst zur Ermittlung der Anzahl der Umdrehungen des jeweiligen Antriebsrades. Dadurch können die vom Bodenbearbeitungsgerät zurückgelegte Wegstrecke und Richtungsänderungen entlang des Weges verfolgt werden. Anhand der Encoderdaten kann beispielsweise auch die Position des Bodenbearbeitungsgerätes, die aus auf Basis der Abbilder ermittelten Daten bestimmt wird, überprüft werden.
Bevorzugt umfasst das Bodenbearbeitungsgerät ein Rechenglied zur Bestimmung der Größe eines das Grundmuster aufweisenden Bodenflächensegmentes und/oder zur Bestimmung der vom Bodenbearbeitungsgerät zurückgeleg- ten Wegstrecke. Die Größe des Bodenflächensegmentes mit Grundmuster kann errechnet werden, weil das Sichtfeld der mindestens einen Erfassungseinheit und deren Position am Bodenbearbeitungsgerät bekannt ist. Durch Vergleich von zwei oder mehr aufeinander folgenden Abbildern der Bodenfläche lässt sich dadurch vom Rechenglied auch der Bewegungspfad des Bodenbearbeitungsgerätes ermitteln. Weiter können Encoderdaten zur Wegstreckenbestimmung und zur Bestimmung der Größe des Bodenflächensegmentes herangezogen werden.
Vorteilhafterweise umfasst das Bodenbearbeitungsgerät einen oder mehrere Sensoren zur Erfassung von Hindernissen auf der Bodenfläche und/oder zur Erfassung von Begrenzungen der Bodenfläche. Dadurch können zusätzliche, die zu bearbeitende Bodenfläche charakterisierende Informationen gewonnen und in der Karte eingetragen werden. Dadurch wird die Karte vervollständigt. Dies erleichtert die Steuerung der Bewegung eines selbstfahrenden und selbstlenkenden Bodenbearbeitungsgerätes über die zu bearbeitende Bodenfläche.
Zur Erfassung von Hindernissen und/oder von Begrenzungen der Bodenfläche kann das Bodenbearbeitungsgerät beispielsweise einen Abstandsensor umfassen, etwa einen Infrarotsensor, einen Ultraschallsensor, einen Radarsensor oder einen Lasersensor. Auch ein berührungssensitiver Sensor kann eingesetzt werden, der Hindernisse und/oder Begrenzungen der Bodenfläche tastend er- fasst.
Bevorzugt umfasst das Bodenbearbeitungsgerät eine Anzeigeeinheit zur Anzeige eines Abbildes der Karte. Das Abbild der Karte kann eine das Bodenbearbeitungsgerät steuernde Bedienperson unterstützen, beispielsweise durch Kennzeichnung bereits bearbeiteter und noch nicht bearbeiteter Bodenflächensegmente mit Grundmuster.
Günstig ist es, wenn das Bodenbearbeitungsgerät selbstfahrend und selbstlenkend ausgestaltet ist und eine Antriebseinheit sowie eine Steuereinheit zum Steuern der Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes aufweist. Dies erlaubt auf vorstehend erläuterte Weise die autonome Bearbeitung der Bodenfläche.
Das Bodenbearbeitungsgerät ist vorzugsweise als Bodenreinigungsgerät ausgestaltet. Die Bodenbearbeitungseinheit kann hierbei beispielsweise eine Schrubbeinheit und/oder eine Schmutzaufnahmeeinheit umfassen. Ergänzend oder alternativ können beispielsweise eine Saugeinheit und/oder eine Poliereinheit vorgesehen sein.
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen :
Figur 1 : eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerätes auf einer zu bearbeitenden Bodenfläche;
Figur 2 : ein Blockdiagramm des Steuersystems des Bodenbearbeitungsgerätes;
Figur 3 : eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer zu bearbeitenden Bodenfläche und das Bodenbearbeitungsgerät zu zwei verschiedenen Zeitpunkten in schematischer Darstellung;
Figur 4: eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer vom Bodenbearbeitungsgerät erstellten Karte der Bodenfläche aus Figur 3 zu einem ersten Zeitpunkt;
Figur 5 : die in Figur 4 dargestellte Karte zu einem späteren Zeitpunkt;
Figur 6: eine Draufsicht auf eine Bedieneinheit des Bodenbearbeitungsgerätes, umfassend eine Anzeigeeinheit und Figur 7 : eine vergrößerte Darstellung der Anzeigeeinheit der Bedieneinheit aus Figur 6.
In Figur 1 ist perspektivisch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerätes dargestellt, dessen Steuersystem in Figur 2 blockschaltartig gezeigt ist. Das Bodenbearbeitungsgerät ist mit dem Bezugszeichen 10 belegt und als mobiles, selbstfahrendes und selbstlenkendes Bodenreinigungsgerät ausgestaltet. Es ermöglicht die autonome Reinigung einer Bodenfläche 12, von der angenommen wird, dass sie zumindest abschnittsweise ein sich regelmäßig wiederholendes Grundmuster aufweist. Dies wird im Einzelnen noch nachstehend erläutert.
Zur Fortbewegung auf der Bodenfläche 12 umfasst das Bodenreinigungsgerät 10 ein Fahrwerk 14 mit zwei um eine gemeinsame Drehachse drehbaren Antriebsrädern 15 und 16, denen Antriebsmotoren 18 bzw. 19 zugeordnet sind . Die Antriebsmotoren 18 und 19 sind Bestandteil des Fahrwerks 14, und sie stehen über Steuerleitungen 21 bzw. 22 mit einer Steuereinheit 24 sowie mit an sich bekannten, in der Zeichnung nicht dargestellten elektrischen Batterien in elektrischer Verbindung . Die Antriebsräder 15, 16 und die Antriebsmotoren 18, 19 bilden eine Antriebseinheit 25 des Bodenreinigungsgerätes 10 zum selbsttätigen Bewegen über die Bodenfläche 12.
Zusätzlich kann das Bodenreinigungsgerät 10 von einer Bedienperson gesteuert werden, indem sie sich einer an der Rückseite 26 des Bodenreinigungsgerätes 10 angeordneten Bedieneinheit 28 bedient.
Das Bodenreinigungsgerät 10 ist als Schrubbmaschine 10 ausgestaltet und weist eine Schrubbeinheit 30 auf, die untenseitig an der Vorderseite 32 des Bodenreinigungsgerätes 10 angeordnet ist, sowie eine Schmutzaufnahmeeinheit 34 an der Rückseite 26. Mittels der Schrubbeinheit 30 kann Schmutz von der Bodenfläche 12 unter Einsatz von einer in einem Tank 36 gespeicherten Reinigungsflüssigkeit abgelöst werden. Das Gemisch aus Reinigungsflüssigkeit und Schmutz kann mittels der Schmutzaufnahmeeinheit 34 von der Bodenflä- che 12 aufgenommen werden und in einen Schmutzflüssigkeitsbehälter 38 überführt werden. Die Schrubbeinheit 30 und die Schmutzaufnahmeeinheit 34 bilden eine in der Figur 2 mit dem Bezugszeichen 40 belegte Bodenbearbei- tungs- und insbesondere Bodenreinigungseinheit des Bodenreinigungsgerätes 10. Die Bodenreinigungseinheit 40 steht mit der Steuereinheit 24 über eine Steuerleitung 42 in Wirkverbindung .
Nahe der Vorderseite 32 umfasst das Bodenreinigungsgerät 10 eine Erfassungseinheit 44, bei der es sich vorliegend um eine optische Erfassungseinheit und insbesondere eine Digitalkamera 46 handelt. Die Erfassungseinheit 44 steht mit der Steuereinheit 24 über eine Signalleitung 48 in Wirkverbindung . Die Digitalkamera 46 ist auf einem sich näherungsweise vertikal erstreckenden Träger 50 in einer Höhe von ungefähr 0,5 bis ungefähr 1,5 Metern und bevorzugt ungefähr einem Meter über der Bodenfläche 12 am Bodenreinigungsgerät 10 montiert. Sie schaut unter einem Winkel mit einem Sichtfeld 52 auf einen vor dem Bodenreinigungsgerät 10 gelegenen Ausschnitt der Bodenfläche 12, so dass mittels der Digitalkamera 46 Abbilder der Bodenfläche 12 erstellt werden können.
Die Digitalkamera 46 weist eine Auflösung von ungefähr 640 x 480 Pixeln bis ungefähr 2 Megapixeln auf. Dies stellt sicher, dass eine hinreichende Auflösung von auf der Bodenfläche 12 vorhandenen Strukturen ermöglicht wird, die von der Digitalkamera 46 erstellten Abbilder der Bodenfläche 12 aber dennoch nur ein geringes Datenvolumen aufweisen.
Mittels der Digitalkamera 46 werden von der Bodenfläche in aufeinander folgenden Zeitabständen, die vorzugsweise regelmäßig aufeinander folgen, Abbilder von der Bodenfläche 12 erstellt. Während der Bewegung des Bodenreinigungsgerätes 10, die etwa mit einer Geschwindigkeit von 0,2 bis ungefähr 1,5 m/s erfolgen kann, können beispielsweise 1 bis ungefähr 10 Abbilder je Sekunde erstellt werden. Die Abbilder können der Steuereinheit 24 über die Signalleitung 48 bereitgestellt werden. Die Steuereinheit 24 umfasst ein Mustererkennungsglied 54 zum Extrahieren von in den Abbildern enthaltenen Merkmalen. Beispielsweise kann das Mustererkennungsglied 54 Kanten oder Linien in den Abbildern detektieren und aus diesen detektierten Kanten oder Linien Vergleichsmuster erstellen. Die Vergleichsmuster, etwa Rechteckmuster, können mittels eines von der Steuereinheit 24 umfassten Vergleichsgliedes 56 auf Übereinstimmung mit einem oder mehreren Referenzmustern geprüft werden, die in einem Speicherglied 58 der Steuereinheit 24 gespeichert sind . Stellt das Vergleichsglied 56 fest, dass ein vom Mustererkennungsglied 54 bereitgestelltes Vergleichsmuster einen vorgebbaren Mindestgrad an Übereinstimmung mit einem Referenzmuster im Speicherglied 58 aufweist, kann damit anhand der Abbilder der Bodenfläche 12 ermittelt werden, ob die Bodenfläche 12 ein mit dem Referenzmuster übereinstimmendes Grundmuster aufweist. Insbesondere kann festgestellt werden, ob die Bodenfläche ein sich regelmäßig wiederholendes Grundmuster aufweist.
Dies ist vorliegend im Fall des Bodenreinigungsgerätes 10 insbesondere deshalb von Bedeutung, weil das Bodenreinigungsgerät 10 zum Nassschrubben von gefliesten Böden eingesetzt wird . Dementsprechend ist die Bodenfläche 12 im vorliegenden Beispiel zur Erläuterung der Erfindung bereichsweise aus einer Vielzahl von identischen quadratischen Fliesen 60 gebildet. Die quadratische Fläche jeder Fliese 60 definiert ein quadratisches Grundmuster, welches sich in dem Bereich, in dem die Bodenfläche 12 gefliest ist, regelmäßig wiederholt. Anhand der Abbilder der Bodenfläche 12 kann somit festgestellt werden, welche Abschnitte der Bodenfläche 12 mit Fliesen 60 belegt sind. Diese Feststellung ermöglicht eine einfache Erzeugung einer Karte der zu reinigenden Bodenfläche 12, und anhand der Karte kann auf einfache Weise eine flächendeckende Reinigung der Bodenfläche, soweit sie durchgeführt werden soll, erzielt werden. Dies wird nachfolgend mit Verweis auf die Figuren 3 bis 5 erläutert.
Figur 3 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die Bodenfläche 12, welche einen mit Fliesen 60 gefliesten Hauptkorridor 62 aufweist sowie einen von diesem rechtwinklig abzweigenden Seitenkorridor 64, der ebenfalls mit Fliesen 60 gefliest ist. Dem Seitenkorridor 64 gegenüberliegend grenzt an den Hauptkorri- dor 62 ein ihn von zwei Seiten einfassender und mit einem Teppichboden 66 ausgekleideter Bodenbereich 68. Es wird angenommen, dass die Anweisung vorliegt, dass das Bodenreinigungsgerät 10 die Fliesen 60 reinigen soll, den Teppichboden 66 aber weder überfahren noch reinigen darf.
Eine derartige, mit Fliesen 60 teilweise geflieste Bodenfläche existiert beispielsweise in Gebäuden mit viel Publikumsverkehr, etwa in Bürogebäuden, öffentlichen Gebäuden, Supermärkten etc.
Zu einem ersten Zeitpunkt befindet sich das Bodenreinigungsgerät 10 im Hauptkorridor 62 und bewegt sich anhand eines Bewegungsmusters längs einer mit einem Pfeil 70 dargestellten Bewegungsrichtung . Das Bewegungsmuster des Bodenreinigungsgerätes 10 ist normalerweise derart, dass es sich in geradliniger Geradeausfahrt bewegt. Dabei werden die Antriebsmotoren 18 und 19 von der Steuereinheit 24 derart angesteuert, dass sich die Antriebsräder 15 und 16 gleichmäßig drehen. Zum ersten Zeitpunkt erfasst das Sichtfeld 52 der Digitalkamera 46 einen Abschnitt des Hauptkorridors 62 und einen Abschnitt des Bodenbereichs 68.
Anhand des Mustererkennungsgliedes 54 und des Vergleichsgliedes 56 stellt die Steuereinheit 24 fest, dass ein Teil der per Abbild erfassten Bodenfläche 12 ein sich regelmäßig wiederholendes Grundmuster aufweist. Die das Grundmuster aufweisenden Bodenflächensegmente werden als Fliesen 60 mit quadratischem Grundmuster identifiziert. Vorliegend sind dies die Fliesen A-0 bis A-2, B-0 bis B-2 sowie C-l und C-2, wobei die Referenznummern nur der Veranschaulichung unter Nutzung eines Koordinatensystems 71 der Figur 3 dienen. Ein den Fliesen A-0 bis A-2 benachbarter Bereich des Bodenbereiches 68 mit Teppichboden 66 wird als Bodenflächensegment ohne das Grundmuster erkannt.
Da im Bodenreinigungsgerät 10 gespeichert ist, dass nur Bodenflächensegmente mit regelmäßigem Grundmuster, nicht aber Bodenflächensegmente ohne das Grundmuster gereinigt werden sollen, kann eine Karte 72 der Boden- fläche 12 erstellt werden, in der zu reinigende Bodenflächensegmente von nicht zu reinigenden Bodenflächensegmenten unterschieden werden. Die Karte 72 wird im Speicherglied 58 als Matrix 74 hinreichend großer Ausdehnung angelegt und ist in einzelne Zellen 76 unterteilt, deren Größe und Gestalt in Abhängigkeit von der Form des erkannten Grundmusters gewählt werden können. Das bedeutet vorliegend, dass die Zellen 76 quadratisch gewählt werden. Jedes Bodenflächensegment, das als Fliese 60 erkannt worden ist, wird in der Karte 72 als zu reinigendes Bodenflächensegment eingetragen. Zum ersten Zeitpunkt werden daher den Zellen A-0 bis A-2, B-0 bis B-2 sowie C-1 und C-2 in der Karte 72 Zellen a-0 bis a-2, b-0 bis b-2 sowie c-1 und c-2 in eindeutiger Weise zugeordnet. Diese Zellen sind in Figur 4 durch einen Querstrich markiert.
Auch diejenigen Bodenflächensegmente, die als nicht das Grundmuster aufweisend erkannt werden, werden in der Karte 72 eingetragen. Auch ihnen werden Zellen 76 zugeordnet, welche als "nicht zu reinigen" markiert werden . Dies ist vorliegend in Figur 4 für die Zellen z-1 und z-2 dargestellt, in der der vom Sichtfeld 52 erfasste Bereich des Bodenbereiches 68 mit Teppichboden 66 als nicht zu bearbeitender Bereich der Bodenfläche 12 gespeichert ist. Diese Zellen sind in Figur 4 durch ein Kreuz markiert.
Während sich das Bodenreinigungsgerät 10 längs der Bewegungsrichtung 70 bewegt, werden nun in regelmäßigen Abständen Abbilder der Bodenfläche 12 erstellt. Sukzessive werden Bodenflächensegmente der Bodenfläche 12, welche das quadratische Grundmuster der Fliesen 60 aufweisen, der Karte 72 hinzugefügt. Dabei wird jeder Fliese 60 eine Zelle 76 zugeordnet und als "zu reinigen" gekennzeichnet. In entsprechender Weise werden während der Bewegung weitere als "nicht zu reinigende" Bodenflächensegmente, da nicht mit Fliesen 60 gefliest, in der Karte 72 als "nicht zu reinigen" gekennzeichnet. Auf diese Weise entsteht nach und nach die Karte 72 der Bodenfläche 12.
Durch Vergleich von zwei oder mehr aufeinander folgenden Abbildern der Bodenfläche 12 kann anhand des Mustererkennungsgliedes 54 festgestellt wer- den, dass eine Bewegung des Bodenreinigungsgerätes 10 relativ zur Bodenfläche 12 erfolgt ist. Dies erkennt das Mustererkennungsglied 54 daran, dass in den Abbildern die Fliesen 60 in aufeinander folgenden Abbildern an unterschiedlichen Positionen erscheinen. Mittels eines Lokalisierungsgliedes 78 der Steuereinheit 24 kann dadurch die Position des Bodenreinigungsgerätes 10 auf der Bodenfläche 12 relativ zu den Fliesen 60 zeitabhängig verfolgt und beispielsweise ebenfalls in der Karte 72 gespeichert werden. Dadurch kann die Position des Bodenreinigungsgerätes 10 auf der bislang kartierten Bodenfläche 12 ermittelt und auch der Bewegungspfad des Bodenreinigungsgerätes 10 über die Bodenfläche 12 ermittelt und gegebenenfalls auch in der Karte 72 eingetragen werden.
Anhand eines Rechengliedes 80 der Steuereinheit 24 kann die Größe der Fliesen 60 berechnet werden und anhand dieser Information weiter die vom Bodenreinigungsgerät 10 zurückgelegte Wegstrecke. Dies ist möglich, da die Position der Digitalkamera 46 am Bodenreinigungsgerät 10 und die Größe des Sichtfeldes 52 der Digitalkamera 46 bekannt ist.
Die vom Bodenreinigungsgerät 10 zurückgelegte Wegstrecke kann auch ermittelt werden, indem die Anzahl der Umdrehungen der Antriebsräder 15 und 16 erfasst wird . Zu diesem Zweck weist das Bodenreinigungsgerät 10 den Antriebsrädern 15 und 16 zugeordnete Radencoder 82 bzw. 83 auf, die mit der Steuereinheit 24 über Signalleitungen 85 bzw. 86 verbunden sind. Dies ermöglicht es, die anhand der Abbilder der Bodenfläche 12 durch das Rechenglied 80 ermittelte Wegstrecke auf ihre Plausibilität hin zu überprüfen. Dadurch kann die Positionsbestimmung des Bodenreinigungsgerätes 10 relativ zur Bodenfläche 12, die anhand deren Abbilder ermittelt wird, kontrolliert und gegebenenfalls korrigiert werden. Im Ergebnis erhält man eine genauere Selbstlokalisation des Bodenreinigungsgerätes 10.
Da die Position des Bodenreinigungsgerätes 10 auf vorstehend beschriebene Weise ermittelt werden kann, ist es möglich festzustellen, welche der bereits erkannten Fliesen 60 überfahren und gereinigt werden. Die überfahrenen und gereinigten Fliesen 60 werden in der Karte 72 als gereinigt markiert. Dies ist in Figur 5 durch ein Pluszeichen in der entsprechenden Zelle 76 symbolisiert.
Da sich das Bodenreinigungsgerät 10 standardmäßig in geradliniger Geradeausfahrt bewegt, fährt es vorliegend bis an eine Grenze 88 am Ende des Hauptkorridors 62, an der dieser an den Bodenbereich 68 mit Teppichboden 66 grenzt. Ist es dort angelangt, sind die Fliesen A-0 bis A-(n + 2) sowie B-0 bis B-(n + 2) erkannt und bereits gereinigt, und die Fliesen C-l bis C-(n + 2) sind erkannt, aber noch nicht gereinigt. Die längs der Fliesenreihe A verlaufenden Abschnitte des Bodenbereichs 68 mit Teppichboden 66 wurden als nicht das Grundmuster aufweisende Bodenflächensegmente erkannt, und sie sind in der Spalte z in der Karte 72 gespeichert.
An der Grenze 88 angelangt, veranlasst die Steuereinheit 24 die Antriebsmotoren 18 und 19 zu stoppen, da dem Bodenreinigungsgerät 10 voraus liegend nur Bodenflächensegmente des Bodenbereichs 68 ohne das quadratische Grundmuster erkannt werden. Dies bedeutet, dass sich der Bewegungszustand des Bodenreinigungsgerätes 10 ändert, und die Steuereinheit 24 veranlasst daraufhin eine Drehung des Bodenreinigungsgerätes 10 durch entsprechende Ansteuerung der Antriebsmotoren 18 und 19.
Während der Drehung erkennt das Bodenreinigungsgerät 10 weitere in den Fliesenzeilen n + 1 und n + 2 angeordnete Fliesen 60 mit quadratischem Grundmuster und längs der Grenze 88 liegende Bodenflächensegmente des Bodenbereiches 68 mit Teppichboden 66 ohne quadratisches Grundmuster und trägt diese jeweils in die Karte 72 ein.
Im weiteren Verlauf steuert die Steuereinheit 24 die Antriebsmotoren 18 und 19 derart an, dass die bereits erkannten aber noch nicht gereinigten Fliesen 60 der Fliesenreihe C gereinigt werden. Das Bodenreinigungsgerät 10 wird daher parallel zur ursprünglichen Bewegungsrichtung 70 entlang einer durch einen Pfeil 90 symbolisierten Bewegungsrichtung erneut in geradliniger Geradeausfahrt über die Fliesenreihen C und D bewegt. Auch in diesem Fall wird laufend die Position des Bodenreinigungsgerätes 10 anhand der Abbilder der Bodenfläche 12 ermittelt und zeitabhängig gespeichert sowie anhand der Encoderdaten der Radencoder 82 und 83 kontrolliert.
Neu erkannte Fiesen 60 werden in die Karte 72 eingetragen (Querstrich in den Figuren 4 und 5), und erkannte und bereits gereinigte Fliesen werden in der Karte 72 als solche markiert (Pluszeichen in den Figuren 4 und 5). Zu einem späteren Zeitpunkt, zu dem die Konturen des Bodenreinigungsgerätes 10 in Figur 3 strichliniert dargestellt sind und dieses mit dem Bezugszeichen 10' belegt ist, nimmt die Karte 72 daher die in der Figur 5 dargestellte Form an. Zu diesem späteren Zeitpunkt sind die Fliesen A-0 bis A-(n + 2), B-0 bis B-(n + 2), C-2 bis C-(n + 2) sowie D-2 bis D-(n + 2) gereinigt, und die Fliesen C-0, C-l, D- 0, D-l, E-0 bis E-(n + 2) sowie F-n bis F-(n + 2) sind bereits erkannt, aber noch nicht gereinigt.
Im weiteren Verlauf des Reinigungsvorgangs setzt das Bodenreinigungsgerät 10 zunächst die Reinigung des Hauptkorridors 62 fort und reinigt die Fliesenreihen C und D.
Auf vorstehend beschriebene Weise werden sukzessive die Fliesenreihen A bis F als mit zu reinigenden Fliesen 60 belegt erkannt und diese Fliesen 60 werden gereinigt. Bewegt sich das Bodenreinigungsgerät 10 längs der Fliesenreihen E und F, werden im Seitenkorridor 64 vorhandene Fliesen 60 mit Grundmuster erkannt und in der Karte 72 eingetragen. Ist daher der Hauptkorridor 62 vollständig gereinigt, setzt das Bodenreinigungsgerät 10 die Reinigung der Bodenfläche 12 im Seitenkorridor 64 fort. Werden keine Fliesen 60 mit quadratischem Grundmuster mehr erkannt, ist derjenige Anteil der Bodenfläche 12, der mit Fliesen 60 gefliest ist und daher zu reinigen ist, vollständig flächendeckend gereinigt. Während des Reinigungsvorgangs hat das Bodenreinigungsgerät 10 die Karte 72 des zu reinigenden Bereiches der Bodenfläche 12 selbst erstellt. Die Karte 72 kann beispielsweise für künftige Anwendungen in dem Speicherglied 58 gespeichert werden. Als zusätzliches Hilfsmittel zur Erstellung der Karte 72 und zur Bewegung über die Bodenfläche 12 umfasst das Bodenreinigungsgerät 10 eine Sensoreinheit 92, die mit der Steuereinheit 24 über eine Signalleitung 94 verbunden ist. Die Sensoreinheit 92 weist u.a. ein Sensorelement 96 und ein Sensorelement 98 an einer Seitenfläche bzw. an der Vorderseite 32 des Bodenreinigungsgerätes 10 auf. Bei den Sensorelementen 96 und 98 handelt es sich um Abstandssensoren, z.B. in Form von Infrarotsensoren, Ultraschallsensoren, Radarsensoren, Lasersensoren oder dergleichen. Dies ermöglicht es, die Bodenfläche 12 einfassende Begrenzungen zu erfassen und diese Informationen der Steuereinheit 24 bereitzustellen. Beispielsweise wird die Bodenfläche 12 angrenzend an die Fliesenreihe F von Wänden 99 und 100 begrenzt. Die Wand 99 kann von den Sensorelementen 96 und 98 als solche erkannt werden, wenn das Bodenreinigungsgerät 10 sich über die Fliesenreihen A und B bewegt. Dies ermöglicht es, in der Karte 72 die Zellen g-4 bis g-(n + 2) unmittelbar als "nicht zu reinigende" Bereiche zu kennzeichnen. Eine gesonderte Kennzeichnung, dass es sich hierbei nicht um Bodenflächensegmente, sondern um Begrenzungen der Bodenfläche 12 handelt, kann ebenfalls vorgenommen werden .
Ebenso ist es möglich, anhand der Sensoreinheit 92 das Vorhandensein von Hindernissen auch der Bodenfläche 12 zu erfassen und in der Karte 72 als "nicht zu reinigen" einzutragen. Durch geeignete Ansteuerung der Antriebsmotoren 18 und 19 durch die Steuereinheit 24 können diese Hindernisse vom Bodenreinigungsgerät 10 umfahren werden.
Das Bodenreinigungsgerät 10 kann außer in dem vorstehend erläuterten selbstfahrenden und selbstlenkenden Betriebsmodus, in dem die Bodenfläche 12 autonom gereinigt wird, in zwei weiteren Betriebsmodi betrieben werden, in denen eine Bedienperson das Bodenreinigungsgerät 10 unter Einsatz der Bedieneinheit 28 steuert. In einem ersten, manuellen Betriebsmodus der beiden weiteren Betriebsmodi steuert die Bedienperson das Bodenreinigungsgerät 10 schiebend und lenkend mittels zweier Griffelemente 102 und 104 der Bedieneinrichtung 28 (Figur 6). In einem dritten, halbautomatischen Betriebsmodus kann die Bedienperson das Bodenreinigungsgerät 10 mittels der Griff- elemente 102 und 104 lenken. Zusätzlich kann sie mittels eines Betätigungshebels 106 die Antriebseinheit 25 aktivieren, so dass das Bodenreinigungsgerät 10 kraftsparend über die Bodenfläche 12 bewegt werden kann.
Die Bedieneinheit 28 umfasst ferner einen weiteren Betätigungshebel 108 zur Ansteuerung der Bodenreinigungseinheit 40, eine Anzeigeeinheit 110 sowie eine Mehrzahl von Bedienelementen 112.
Bedienanweisungen der Bedienperson an der Bedieneinheit 28 können der Steuereinheit 24 über eine Steuerleitung 114 übermittelt werden. Die Ansteuerung der Anzeigeeinheit 110 durch die Steuereinheit 24 erfolgt über eine weitere Steuerleitung 116 (Figur 2).
Die Anzeigeeinheit 110 dient über die Anzeige von den Betriebszustand des Bodenreinigungsgerätes 10 betreffenden Informationen hinaus dazu, ein Abbild 118 der Karte 72 darzustellen. Dies erweist sich im halbautomatischen und im manuellen Betriebsmodus des Bodenreinigungsgerätes 10 als sehr hilfreich für die Bedienperson, denn die in der Karte 72 enthaltenen Informationen können mittels der Anzeigeeinheit 110 visualisiert werden. Dies kann z.B. ebenfalls in Form einer Matrix 120 erfolgen, die identisch aufgebaut ist wie die Matrix 74. Dementsprechend ist das Abbild 118 der Karte 72 in eine Vielzahl von Zellen 122 unterteilt, die jeweils den Zellen 76 zugeordnet sind.
In Figur 7 ist das Abbild 118 der Karte 72 zu einem Zeitpunkt dargestellt, zu dem das Bodenreinigungsgerät 10 von der Bedienperson durch die Fliesenreihen C und D längs der Bewegungsrichtung 90 bewegt wird. Eine Kontur 124, die in das Abbild 118 eingeblendet wird, signalisiert der Bedienperson die aktuelle Position des Bodenreinigungsgerätes 10.
Die Visualisierung der Karte 72 ermöglicht es der Bedienperson festzustellen, über welche der das Grundmuster aufweisenden Fliesen 60 das Bodenreinigungsgerät 10 im Laufe des Reinigungsvorganges bereits hinweg bewegt wurde und damit, welche der Fliesen 60 bereits gereinigt wurden. Diese Fliesen 60 sind für die Bedienperson im Abbild 118 durch das Pluszeichen wie in der Karte 72 gekennzeichnet. In entsprechender Weise kann die Bedienperson erkennen, welche Fliesen 60 zwar als solche erkannt, aber noch nicht gereinigt wurden. Diese Fliesen 60 sind im Abbild 118 wie in der Karte 72 durch einen Querstrich markiert.
An der Anzeigeeinheit 110 eingeblendete berührungssensitive Navigationselemente 126 dienen zum Verschieben des dargestellten Ausschnittes des Abbildes 118 der Karte 72, so dass sich die Bedienperson einen besseren Überblick über das Abbild 118 verschaffen kann.
Die Visualisierung der Karte 72 erleichtert es der Bedienperson, das Bodenreinigungsgerät 10 so zu steuern, dass bereits gereinigte Bereiche der Bodenfläche 12 nicht erneut gereinigt werden und noch nicht gereinigte Bereiche der Bodenfläche 12 gezielt angesteuert und gereinigt werden. Dies ermöglicht eine effiziente, flächendeckende Reinigung der Bodenfläche 12.
Die vorstehend beschriebene Reinigungsassistenzfunktion des Bodenreinigungsgerätes 10 kann auch bei einem Bodenreinigungsgerät zum Einsatz kommen, welches im Gegensatz zum Bodenreinigungsgerät 10 nicht selbstfahrend und/oder selbstlenkend ausgebildet ist, ansonsten aber die Merkmale des Bodenreinigungsgerätes 10 aufweist. Mit einem derartigen, nur in einem manuellen und/oder in einem halbautomatischen Betriebsmodus betreibbaren Bodenreinigungsgerät kann unter Ausnutzung der Reinigungsassistenzfunktion ebenfalls eine effiziente flächendeckende Reinigung der Bodenfläche erzielt werden.