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Title:
SELF-PROPELLED AND SELF-STEERING GROUND-WORKING DEVICE AND METHOD FOR OPERATING GROUND-WORKING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/192721
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to self-propelled and self-steering ground-working device, comprising a ground-working assembly (30) for working the ground surface (12), a control unit (24), a memory unit (26), in which a map (28) of an area (14) to be worked is stored, wherein at least one restriction region (38) is stored in the map (28), which region is associated with a movement restriction for the ground-working device (10) in the area (14), a chassis (16) comprising drive wheels (20) and drive devices (18) associated therewith, which are coupled to the control unit (24) to control the movement of the ground-working device (10) over the ground surface (12) on the basis of the map (28), a first sensor unit (42) and a second sensor unit (44), each coupled with the control unit (24), wherein the control unit (24) is able to determine from signals from the first and the second sensor unit (42, 44) a first position (54) and a second position (60) of the ground-working device (10), is able to check the positions (54, 60) for deviations and is able to determine, as an outcome of the check, an unsafe zone (66) for the actual position of the ground-working device (10), wherein the movement of the ground-working device (10) is restricted according to the movement restriction on contact or intersection of the unsafe zone (66) with the at least one restriction region (38). The invention also relates to a method.

Inventors:
UNGAR, Jens (Herderweg 14, Winnenden, 71364, DE)
WURM, Christian (Zacherweg 2, Waiblingen, 71332, DE)
Application Number:
EP2018/058862
Publication Date:
October 10, 2019
Filing Date:
April 06, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ALFRED KÄRCHER SE & CO. KG (Alfred-Kärcher-Strasse 28 - 40, Winnenden, 71364, DE)
International Classes:
G05D1/02
Foreign References:
US20060293810A12006-12-28
EP3168705A12017-05-17
Other References:
JASON A JANET ET AL: "AUTONOMOUS MOBILE ROBOT MOTION PLANNING ENHACED WITH EXTENDED CONFIGURATION-SPACE AND HALF-PLANES", PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, CONTROL AND INSTRUMENTATION. (IECON). BOLOGNA, SEPT. 5 - 9, 1994. PLENARY SESSION POWER ELECTRONICS; [PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, CONTRO, vol. 2 OF 03, 5 September 1994 (1994-09-05), pages 1088 - 1093, XP000525477, ISBN: 978-0-7803-1329-3
COX I J: "BLANCHE-AN EXPERIMENT IN GUIDANCE AND NAVIGATION OF AN AUTONOMOUS ROBOT VEHICLE", IEEE TRANSACTIONS ON ROBOTICS AND AUTOMATION, IEEE INC, NEW YORK, US, vol. 7, no. 2, 1 April 1991 (1991-04-01), pages 193 - 204, XP000214727, ISSN: 1042-296X, DOI: 10.1109/70.75902
None
Attorney, Agent or Firm:
HOEGER, STELLRECHT & PARTNER PATENTANWÄLTE MBB (Uhlandstrasse 14 c, Stuttgart, 70182, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Selbstfahrendes und selbstlenkendes Bodenbearbeitungsgerät, umfas- send ein Bodenbearbeitungsaggregat (30) zum Bearbeiten der Bodenflä- che (12), eine Steuereinheit (24), eine Speichereinheit (26), in der eine Karte (28) eines zu bearbeitenden Raumes (14) gespeichert ist, wobei in der Karte (28) mindestens ein Beschränkungsbereich (38) gespeichert ist, der mit einer Bewegungseinschränkung für das Bodenbearbeitungs- gerät (10) im Raum (14) verknüpft ist, ein Fahrwerk (16) mit Antriebs- rädern (20) und diesen zugeordneten Antriebseinrichtungen (18), die mit der Steuereinheit (24) gekoppelt sind, um die Bewegung des Bodenbe- arbeitungsgerätes (10) über die Bodenfläche (12) anhand der Karte (28) zu steuern, eine erste Sensoreinheit (42) und eine zweite Sensoreinheit (44), jeweils gekoppelt mit der Steuereinheit (24), wobei von der Steu- ereinheit (24) anhand von Signalen der ersten und der zweiten Sen- soreinheit (42, 44) eine erste Pose (54) und eine zweite Pose (60) des Bodenbearbeitungsgerätes (10) ermittelbar sind, eine Überprüfung der Posen (54, 60) auf Abweichung durchführbar und als Ergebnis der Über- prüfung eine Unsicherheitszone (66) für die tatsächliche Pose des Bo- denbearbeitungsgerätes (10) bestimmbar ist, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes (10) bei Kontakt oder Schnitt der Unsicher- heitszone (66) mit dem mindestens einen Beschränkungsbereich (38) entsprechend der Bewegungseinschränkung einschränkt wird.

2. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Pose (54, 60) eine Ortsinformation für das Bodenbearbei- tungsgerät (10) in zumindest zwei Dimensionen und eine Orientierungs- Information für das Bodenbearbeitungsgerät (10) umfasst.

3. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass die Überprüfung der Posen (54, 60) auf Abweichung während des laufenden Betriebs des Bodenbearbeitungsgerätes (10) durchführbar ist.

4. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoreinheit (42) von der Steuereinheit (24) als funktional sicher angesehen wird.

5. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoreinheit (42) zur inkre- mentellen Bestimmung der ersten Pose (54) ausgebildet ist.

6. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoreinheit (42) den Antriebs- rädern (20) zugeordnet jeweils einen Radencoder (46) umfasst, anhand von deren Signalen eine odometrische Pose (54) ermittelbar ist.

7. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinheit (24) anhand der Signale der Radencoder (46) eine Geschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes (10) und anhand der Änderung der tatsächlichen Pose mit der Zeit eine Geschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes (10) ermittelbar sind und die Ergebnisse bei- der Berechnungen auf Übereinstimmung überprüfbar sind.

8. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich- net, dass von der Steuereinheit (24) anhand der Signale der Radencoder (46) eine Drehrate des Bodenbearbeitungsgerätes (10) um eine Hoch- achse und anhand der Änderung der Orientierung der tatsächlichen Pose mit der Zeit eine Drehrate des Bodenbearbeitungsgerätes (10) um eine Hochachse ermittelbar sind und die Ergebnisse beider Berechnungen auf Übereinstimmung überprüfbar sind.

9. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoreinheit (42) eine Sen- soreinheit zur Analyse eines optischen Flusses oder eine Sensoreinheit mit Inertialsensorik ist oder umfasst.

10. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zweite Sensoreinheit (44) eine funkti- onal nicht-sichere Sensoreinheit verwendet wird.

11. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit der zweiten Sensoreinheit (44) Land- marken (36) des Raumes (14) erfassbar sind und zur Ermittlung der zweiten Pose (60) in der Karte (28) gespeicherten Landmarken (36) zu- ordenbar sind.

12. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sensoreinheit (44) als optische Sensoreinheit (44) aus- gestaltet ist, insbesondere dass diese Landmarken (36) mittels eines Lichtschnittverfahrens erfasst.

13. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Sensoreinheit (44) eine Radar- Sensoreinheit oder eine Ultraschall-Sensoreinheit ist oder umfasst.

14. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Abweichung der ersten Pose (54) und der zweiten Pose (60) voneinander ermittelbar ist, indem die Steuereinheit (24) Lage und Orientierung einer erwarteten Landmarke (36) an der ersten Pose (54) mit einer Landmarke (36) zur Deckung bringt, welche Landmarke (36) zur Ermittlung der zweiten Pose (60) herangezogen wird.

15. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinheit (24) die Position der ersten Pose (54) für die tatsächliche Pose angenommen wird, die der weiteren Steuerung der Bewegung zugrunde gelegt wird.

16. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinheit (24) die Orientie- rung des Bodenbearbeitungsgerätes (10) der zweiten Pose (60) für die tatsächliche Pose angenommen wird, die der weiteren Steuerung der Bewegung zugrunde gelegt wird.

17. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Unsicherheitszone (66) an- hand des räumlichen Abstandes der ersten Pose (54) und der zweiten Pose (60) voneinander bestimmt wird.

18. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unsicherheitszone (66) als Kreis oder Sphäre gebildet ist, mit der tatsächlichen Pose als Mittelpunkt.

19. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale zumindest einer Sensoreinheit (42, 44) von der Steuereinheit (24) redundant auswertbar sind und auf Übereinstimmung miteinander prüfbar sind, insbesondere Signale von Radencodern (46) der ersten Sensoreinheit (42).

20. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschränkungsbereich (38) ein Ver- botsbereich (76) vorgesehen ist, mit dem als Bewegungseinschränkung ein Stopp des Bodenbearbeitungsgerätes (10) verknüpft ist.

21. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall eines Stopps an einer Hinweiseinheit (90) ein diesbezügli- cher Hinweis für eine Bedienperson des Bodenbearbeitungsgerätes (10) bereitstellbar ist.

22. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschränkungsbereich (38) ein Ver- langsamungsbereich (82) vorgesehen ist, mit dem als Bewegungsein- schränkung eine Verlangsamung des Bodenbearbeitungsgerätes (10) verknüpft ist.

23. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschränkungsbereich (38) ein rich- tungsbeschränkter Bereich (86) vorgesehen ist, mit dem als Bewegungs- einschränkung die Vorgabe für das Bodenbearbeitungsgerät (10) ver- knüpft ist, sich vom Beschränkungsbereich (38) zu entfernen.

24. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschränkungsbereich (38) ein Rück- sendebereich (80) vorgesehen ist, mit dem als Bewegungseinschränkung die Vorgabe für das Bodenbearbeitungsgerät (10) verknüpft ist, sich zu- rück zu einer Referenzierungseinrichtung (114, 116, 126) zu bewegen, um sich neu zu referenzieren.

25. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekenn- zeichnet, dass von der Steuereinheit (24) zum Bewegen des Bodenbear- beitungsgerätes (10) weg vom Beschränkungsbereich (38) erlaubte Fahrrichtungen abhängig von einem Schnitt der Unsicherheitszone (66) mit dem Beschränkungsbereich (38) ermittelbar sind.

26. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 24 oder 25 in Verbindung mit einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ver- botsbereich (76) zumindest abschnittsweise von einem Rücksendebe- reich (80) umgeben ist.

27. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 24 bis 26 in Verbin- dung mit Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rück- sendebereich (80) zumindest abschnittsweise von einem Verlangsa- mungsbereich (82) und/oder von einem richtungsbeschränkten Bereich (86) umgeben ist.

28. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschränkungsbereich (38) ein rich- tungsbeschränkter Bereich vorgesehen ist, mit dem als Bewegungsein- schränkung ein Befahren durch das Bodenbearbeitungsgerät (10) in ei- ner vorgegebenen Richtung verknüpft ist.

29. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein von zwei oder mehr Beschrän- kungsbereichen (38) die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes (10) dahingehend steuerbar ist, die mit beiden Beschränkungsbereichen (38) verknüpften Bewegungseinschränkungen kumulativ zu erfüllen.

30. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät (10) von der Steuereinheit (24) ansteuerbar ist, sich zu einer Referenzierungseinrich- tung (114, 116, 126) zu bewegen, um sich neu zu referenzieren, wenn Folgendes zutrifft: bei Überschreiten eines Schwellenwertes der Größe der Unsicher- heitszone (66); und/oder bei Größenänderung der Unsicherheitszone (66) oberhalb eines Schwellenwertes abhängig von der zurückgelegten Fahrstrecke des Bodenbearbeitungsgerätes (10), die insbesondere anhand von Sig- nalen von Radencodern (46) des Bodenbearbeitungsgerätes (10) von der Steuereinheit (24) ermittelbar ist.

31. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bodenbearbeitungsgerät (10) min- destens eine Referenzierungseinrichtung (114, 116, 126) zugeordnet ist und eine Information über deren Pose in der Karte (28) gespeichert ist, wobei von der Steuereinheit (24) eine Interaktion mit der Referenzie- rungseinrichtung (114, 116, 126) als valide Referenz für die Pose des Bodenbearbeitungsgerätes (10) angesehen wird.

32. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzierungseinrichtung (114) eine Andockstation (34) vor- gesehen ist, mit der das Bodenbearbeitungsgerät (10) durch von der Steuereinheit (24) erfassbares mechanisches Andocken interagiert, ins- besondere zum Bereitstellen elektrischer Energie und/oder eines Ver- brauchsstoffes.

33. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekenn- zeichnet, dass als Referenzierungseinrichtung (116) ein an der Bodenflä- che (12) angeordnetes oder gebildetes eindeutiges Muster (118) vorge- sehen ist, mit dem das Bodenbearbeitungsgerät (10) durch Überfahren interagiert, wobei die Beschaffenheit des Musters (118) vom Bodenbear- beitungsgerät (10) mittels einer Sensoreinheit (112) erfassbar und von der Steuereinheit (24) überprüfbar ist.

34. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenzierungseinrichtung (126) ein Ausrichtelement (128) vorgesehen ist, relativ zu dem das Bodenbearbei- tungsgerät (10) durch Einnahme einer Sollpose interagiert, insbesondere dass das Ausrichtelement (128) eine Vertiefung (130) an oder in der Bo- denfläche (12) umfasst oder bildet, in die das Bodenbearbeitungsgerät (10) mit einem Rad (22) in definierter Orientierung eingreift.

35. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät (10) entlang eines vorgegebenen Fahrwegs oder Fahrtmusters über die Bodenfläche (12) verfahrbar ist.

36. Bodenbearbeitungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenbearbeitungsgerät (10) ein Bo- denreinigungsgerät und das Bodenbearbeitungsaggregat (30) ein Boden- reinigungsaggregat ist.

37. Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenreinigungsgerät (10) eine Scheuersaugmaschine ist.

38. Verfahren zum Betreiben eines selbstfahrenden und selbstlenkenden Bo- denbearbeitungsgerätes, umfassend ein Bodenbearbeitungsaggregat zum Bearbeiten der Bodenfläche, eine Steuereinheit, eine Speicherein- heit, in der eine Karte eines zu bearbeitenden Raumes gespeichert ist, wobei in der Karte mindestens ein Beschränkungsbereich gespeichert ist, der mit einer Bewegungseinschränkung für das Bodenbearbeitungsgerät im Raum verknüpft ist, ein Fahrwerk mit Antriebsrädern und diesen zu- geordneten Antriebseinrichtungen, die mit der Steuereinheit gekoppelt sind, um die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes über die Boden- fläche anhand der Karte zu steuern, eine erste Sensoreinheit und eine zweite Sensoreinheit, jeweils gekoppelt mit der Steuereinheit, wobei von der Steuereinheit anhand von Signalen der ersten und der zweiten Sen- soreinheit eine erste Pose und eine zweite Pose des Bodenbearbeitungs- gerätes ermittelt werden, eine Überprüfung der Posen auf Abweichung durchgeführt und als Ergebnis der Überprüfung eine Unsicherheitszone für die tatsächliche Pose des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmt wird, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes bei Kontakt oder Schnitt der Unsicherheitszone mit dem mindestens einen Beschrän- kungsbereich entsprechend der Bewegungseinschränkung einschränkt wird.

Description:
SELBSTFAHRENDES UND SELBSTLENKENDES BODENBEARBEITUNGSGERÄT UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINES

BODENBEARBEITUNGSGERÄTES

Die Erfindung betrifft ein selbstfahrendes und selbstlenkendes Bodenbearbei- tungsgerät, umfassend ein Bodenbearbeitungsaggregat zum Bearbeiten der Bodenfläche, eine Steuereinheit, eine Speichereinheit, in der eine Karte eines zu bearbeitenden Raumes gespeichert ist, und ein Fahrwerk mit Antriebsrä- dern und diesen zugeordneten Antriebseinrichtungen, die mit der Steuerein- heit gekoppelt sind, um die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes über die Bodenfläche anhand der Karte zu steuern.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Bodenbearbeitungsgerätes.

Mit einem Bodenbearbeitungsgerät der eingangs genannten Art kann eine au- tonome Bearbeitung einer Bodenfläche durchgeführt werden. Bei dem Boden- bearbeitungsgerät handelt es sich zum Beispiel um ein Bodenreinigungsgerät, dessen Bodenbearbeitungsaggregat als Bodenreinigungsaggregat ausgestaltet ist. Beispielsweise kann als Bodenreinigungsaggregat ein Reinigungskopf mit mindestens einer Reinigungswalze oder Reinigungsbürste zum Abreinigen der Bodenfläche vorgesehen sein, die zur Steigerung der Reinigungswirkung mit einer Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt werden kann. Ferner kann ein Boden- reinigungsaggregat in Gestalt einer Schmutzaufnahmevorrichtung zum Absau- gen des Gemisches aus Schmutz und Reinigungsflüssigkeit von der Bodenflä- che vorgesehen sein. Ein Beispiel für ein derartiges Bodenreinigungsgerät ist eine autonome Scheuersaugmaschine.

Um sich zu orientieren, kann das Bodenbearbeitungsgerät mindestens eine Sensoreinheit aufweisen. Anhand der Sensoreinheit kann die Steuereinheit die Lage und/oder Orientierung des Bodenbearbeitungsgerätes ermitteln, wobei die Navigation unter Ausnutzung der Karte erfolgen kann. Positionen und Ori- entierungen des Bodenbearbeitungsgerätes im realen Raum können auf Positi- onen und Orientierungen in der Karte und umgekehrt abgebildet werden, so dass einer jeweiligen Position und Orientierung im Raum ein Pendant in der Karte zugeordnet ist. Eine Bezugnahme auf eine Pose, vorliegend insbesonde- re Lage und Orientierung, des Bodenbearbeitungsgerätes in der Karte ist da- her auch eine Bezugnahme auf eine Pose des Bodenbearbeitungsgerätes im Raum.

Zur Orientierung weist das Bodenbearbeitungsgerät, wenn es einen geplanten Fahrweg einnimmt, eine Sensoreinheit auf. Dabei kann vorgesehen sein, dass odometrische Daten zur Bestimmung und zur Errechnung des Fahrweges, der Fahrtstrecke, Richtungsänderungen und der Pose des Bodenbearbeitungsgerä- tes herangezogen werden. In der Praxis treten hierbei jedoch Ungenauigkeiten auf, zum Beispiel aufgrund von Radschlupf und Fremdkörper an den Antriebs- rädern.

Bekannt ist es auch, dass mittels einer Sensoreinheit Landmarken des Raumes erfasst und identifiziert werden, die in der Karte gespeichert sind, wobei über die Zuordnung der Landmarken zu den Landmarken der Karte eine Berech- nung der Pose erfolgen kann. Als problematisch erweist sich in der Praxis, dass Sensoreinheiten der letztgenannten Art zur Erzielung einer hinreichenden Genauigkeit sehr kostenintensiv sind. Hierbei handelt es sich zum Beispiel um proprietäre Lösungen, auf deren Zuverlässigkeit der Hersteller oder Betreiber des Bodenbearbeitungsgerätes vertrauen muss.

Beim Einsatz des Bodenbearbeitungsgerätes in der Praxis kann es Bereiche geben, die insbesondere aus Sicherheitsgründen nicht befahren werden dür- fen. In der Karte ist diesen Bereichen üblicherweise ein Pendant zugeordnet, so dass die Bewegung anhand der Karte so gesteuert wird, dass verbotene Bereiche nicht befahren werden. Bekannt ist auch der Einsatz von Infrastruk- turmaßnahmen, um die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes einzu- schränken, zum Beispiel physische Markierungen, dies soll aus Gründen der Praktikabilität in der Praxis jedoch vermieden werden. Es sprechen insbesondere Sicherheitserwägungen dafür, Beschränkungsberei- che mit Bewegungseinschränkungen für das Bodenbearbeitungsgerät zu defi- nieren. Hierbei kann es sich zum Beispiel um Bereiche handeln, in denen Ab- sturzgefahr für das Bodenbearbeitungsgerät droht, beispielsweise an Treppen, Rolltreppen oder Bodenbereichen mit unzureichender Traglast. Auch Bereiche, deren sensorische Erfassung Schwierigkeiten bereitet oder unmöglich ist, kön- nen mit einer Bewegungseinschränkung versehen sein, ferner Bereiche gerin- ger Abmessungen, bei denen aufgrund fehlerbehafteter Bewegungssteuerung eine Gefahr des Steckenbleibens des Bodenbearbeitungsgerätes droht.

Wünschenswert ist es, dass vermieden wird, Bereiche mit einer Bewegungs- einschränkung zu befahren. Im Fall verhältnismäßig großer autonomer Boden- bearbeitungsgeräte (beispielsweise Schrubbmaschinen) ist hierbei zu berück- sichtigen, dass aufgrund einer nicht unbeträchtlichen Masse, zum Beispiel mehr als 100 kg, Verzögerungen und Fahrtrichtungsänderungen einen Min- destweg und eine Mindestzeit erfordern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein selbstfahrendes und selbstlen- kendes Bodenbearbeitungsgerät und ein Verfahren zum Betreiben eines sol- chen bereitzustellen, das eine erhöhte Betriebssicherheit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes selbstfahrendes und selbst- lenkendes Bodenbearbeitungsgerät gelöst, umfassend ein Bodenbearbeitungs- aggregat zum Bearbeiten der Bodenfläche, eine Steuereinheit, eine Speicher- einheit, in der eine Karte eines zu bearbeitenden Raumes gespeichert ist, wo bei in der Karte mindestens ein Beschränkungsbereich gespeichert ist, der mit einer Bewegungseinschränkung für das Bodenbearbeitungsgerät im Raum ver- knüpft ist, ein Fahrwerk mit Antriebsrädern und diesen zugeordneten Antriebs- einrichtungen, die mit der Steuereinheit gekoppelt sind, um die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes über die Bodenfläche anhand der Karte zu steuern, eine erste Sensoreinheit und eine zweite Sensoreinheit, jeweils gekoppelt mit der Steuereinheit, wobei von der Steuereinheit anhand von Signalen der ers- ten und der zweiten Sensoreinheit eine erste Pose und eine zweite Pose des Bodenbearbeitungsgerätes ermittelbar sind, eine Überprüfung der Posen auf Abweichung durchführbar und als Ergebnis der Überprüfung eine Unsicher- heitszone für die tatsächliche Pose des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmbar ist, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes bei Kontakt oder Schnitt der Unsicherheitszone mit dem mindestens einen Beschränkungsbe- reich entsprechend der Bewegungseinschränkung einschränkt wird.

Es versteht sich, dass nachfolgende Ausführungen unter der Annahme eines bestimmungsgemäßen Gebrauches des Bodenbearbeitungsgerätes zur Bear- beitung der Bodenfläche gemacht werden.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfah- ren zum Betreiben eines selbstfahrenden und selbstlenkenden Bodenbearbei- tungsgerätes gelöst, umfassend ein Bodenbearbeitungsaggregat zum Bearbei- ten der Bodenfläche, eine Steuereinheit, eine Speichereinheit, in der eine Kar- te eines zu bearbeitenden Raumes gespeichert ist, wobei in der Karte mindes- tens ein Beschränkungsbereich gespeichert ist, der mit einer Bewegungsein- schränkung für das Bodenbearbeitungsgerät im Raum verknüpft ist, ein Fahr- werk mit Antriebsrädern und diesen zugeordneten Antriebseinrichtungen, die mit der Steuereinheit gekoppelt sind, um die Bewegung des Bodenbearbei- tungsgerätes über die Bodenfläche anhand der Karte zu steuern, eine erste Sensoreinheit und eine zweite Sensoreinheit, jeweils gekoppelt mit der Steu- ereinheit, wobei von der Steuereinheit anhand von Signalen der ersten und der zweiten Sensoreinheit eine erste Pose und eine zweite Pose des Bodenbe- arbeitungsgerätes ermittelt werden, eine Überprüfung der Posen auf Abwei- chung durchgeführt und als Ergebnis der Überprüfung eine Unsicherheitszone für die tatsächliche Pose des Bodenbearbeitungsgerätes bestimmt wird, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes bei Kontakt oder Schnitt der Un- sicherheitszone mit dem mindestens einen Beschränkungsbereich entspre- chend der Bewegungseinschränkung einschränkt wird.

Die Vorteile, die unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erziel- bar sind, werden nachfolgend am Beispiel des erfindungsgemäßen Bodenbear- beitungsgerätes erläutert. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungs- gemäßen Verfahrens ergeben sich durch vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerätes. Zur Vermeidung von Wieder- holungen wird nachfolgend daher im Wesentlichen auf das Bodenbearbei- tungsgerät eingegangen.

Beim erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerät kommen zwei Sensorein- heiten zum Einsatz. Mit der ersten Sensoreinheit kann eine erste Pose und mit der zweiten Sensoreinheit eine zweite Pose des Bodenbearbeitungsgerätes ermittelt werden, die Steuereinheit kann aufgrund dessen annehmen, dass das Bodenbearbeitungsgerät im realen Raum die erste Pose oder die zweite Pose einnimmt. Es erfolgt von der Steuereinheit eine Überprüfung der Posen auf Abweichung voneinander. Hierunter kann vorliegend insbesondere verstanden werden, dass eine Plausibilitätsprüfung der zweiten Pose anhand der oder mit der ersten Pose durchgeführt wird, und/oder umgekehrt. Die Überprüfung auf Abweichung kann daher insbesondere eine Überprüfung auf Übereinstimmung oder fehlende Übereinstimmung der Posen miteinander sein. Als Ergebnis der Überprüfung kann von der Steuereinheit eine tatsächliche Pose angenommen werden, die gegenüber der wirklichen Pose fehlerbehaftet sein kann. Die Steu- ereinheit kann als Ergebnis der Überprüfung ferner eine Unsicherheitszone be- stimmen, die als Maß dafür angesehen werden kann, mit welcher Genauigkeit (oder Ungenauigkeit) die tatsächliche Pose bestimmt werden kann, insbeson- dere unter Berücksichtigung der Genauigkeit und/oder Zuverlässigkeit der ers- ten und zweiten Sensoreinheit. Die Bewegungseinschränkung für den in der Karte gekennzeichneten Beschränkungsbereich kann dadurch eingehalten werden, dass die Lage der Unsicherheitszone relativ zum Beschränkungsbe- reich bestimmt wird. Im Fall eines Kontaktes oder eines Schnittes der Unsi- cherheitszone mit dem Beschränkungsbereich wird die Bewegungseinschrän- kung der Steuerung der Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes zugrunde gelegt.

Es kann vorgesehen sein, dass die jeweilige Pose eine Ortsinformation für das Bodenbearbeitungsgerät in zumindest zwei Dimensionen und eine Orientie- rungsinformation für das Bodenbearbeitungsgerät umfasst. Die Orientierung kann durch einen Winkel definiert sein, den eine Längsrichtung des Bodenbe- arbeitungsgerätes relativ zu einer beliebig festlegbaren Bezugsrichtung ein- nimmt.

Günstigerweise ist die Überprüfung der Posen auf Abweichung während des laufenden Betriebs des Bodenbearbeitungsgerätes durchführbar. Beispielswei- se kann immer dann, wenn eine Sensoreinheit Signale zur Ermittlung einer Pose liefert, diese auf Plausibilität mit der jeweils anderen Pose überprüft wer- den, während das Bodenbearbeitungsgerät über die Bodenfläche verfährt.

Günstig ist es, wenn die erste Sensoreinheit von der Steuereinheit als funktio- nal sicher angesehen wird. Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass die Verfügbarkeit der ersten Sensoreinheit dauerhaft während des Be- triebs des Bodenbearbeitungsgerätes gewährleistet ist. Die von der ersten Sensoreinheit bereitgestellten Signale oder Daten können von der Steuerein- heit als vertrauenswürdig angesehen werden, unabhängig davon, ob das Er- gebnis der Berechnung der ersten Pose fehlerbehaftet sein mag oder nicht. Die erste Sensoreinheit kann so beschaffen sein, dass sie die Anforderungen einer Norm für die funktionale Sicherheit erfüllt, beispielsweise der Norm

ISO 13849.

Insbesondere in Kombination mit der zuletzt erwähnten vorteilhaften Ausfüh- rungsform ist es von Vorteil, wenn die erste Sensoreinheit zur inkrementeilen Bestimmung der ersten Pose ausgebildet ist. Die erste Sensoreinheit ist zum Beispiel relativ messend beschaffen und wird als funktional sicher angesehen, wobei die erste Pose sukzessive fortgeschrieben wird.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erste Sensoreinheit den Antriebsrädern zugeordnet jeweils einen Radencoder, anhand von deren Sig- nalen eine odometrische Pose ermittelbar ist. Über die Radencoder können Umdrehungen der Antriebsräder registriert werden, woraus von der Steuerein- heit die zurückgelegte Fahrstrecke bestimmt werden kann, die die Weglänge und Richtungsänderungen zur Bestimmung der ersten Pose umfasst. Eine der- artige erste Sensoreinheit, deren Signale zuverlässig und dauerhaft verfügbar sind, kann von der Steuereinheit als funktional sicher angesehen werden.

Es kann vorgesehen sein, dass von der Steuereinheit anhand der Signale der Radencoder eine Geschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes ermittelbar ist und anhand der Änderung der tatsächlichen Pose mit der Zeit eine Ge- schwindigkeit des Bodenbearbeitungsgerätes ermittelbar ist. Die Ergebnisse beider Geschwindigkeitsberechnungen können auf Übereinstimmung prüfbar sein, um eine Aussage über die Zuverlässigkeit der Posenbestimmung zu er- halten.

In entsprechender Weise kann vorgesehen sein, dass von der Steuereinheit anhand der Signale der Radencoder eine Drehrate des Bodenbearbeitungsge- rätes um eine Hochachse ermittelbar ist und anhand der Änderung der Orien- tierung der tatsächlichen Pose mit der Zeit eine Drehrate des Bodenbearbei- tungsgerätes um eine Hochachse ermittelbar ist. Die Ergebnisse beider Dreh- ratenberechnungen können auf Übereinstimmung prüfbar sein. Alternativ oder ergänzend kann die Drehrate zum Beispiel anhand einer Inertialsensorik be- stimmt und in die Überprüfung miteinbezogen werden.

Bei einer vorteilhaften Umsetzung des Bodenbearbeitungsgerätes kann vorge- sehen sein, dass die erste Sensoreinheit eine Sensoreinheit zur Analyse eines optischen Flusses oder eine Sensoreinheit mit Inertialsensorik ist oder um fasst. Derartige Sensoreinheiten können ebenfalls als funktional sicher ange- sehen werden.

Insbesondere dann, wenn die erste Sensoreinheit als funktional sicher ange- sehen wird, kann als zweite Sensoreinheit eine funktional nicht-sichere Sen- soreinheit verwendet werden. Die Anforderungen an die zweite Sensoreinheit können auf diese Weise verringert werden, wobei über die Überprüfung der ersten Pose und der zweiten Pose auf Abweichung mit der damit verbundenen Bestimmung der Unsicherheitszone die Betriebssicherheit des Bodenbearbei- tungsgerätes gewährleistet wird. Insbesondere kann eine kostenintensive zweite Sensoreinheit wie eingangs erwähnt für die Bestimmung der Pose ein- gespart werden. Es besteht die Möglichkeit, dass eine proprietäre, nicht- zertifizierte oder nicht-zertifizierbare Sensoreinheit eines Drittanbieters einge- setzt wird.

Die zweite Sensoreinheit wird beispielsweise deswegen als funktional nicht- sicher angesehen, weil die Möglichkeit bestehen kann, dass Signale oder Da- ten zumindest zeitweise während des Betriebs des Bodenbearbeitungsgerätes nicht verfügbar sind. Ursache hierfür kann bei einer optischen zweiten Sen- soreinheit zum Beispiel sein, dass Landmarken im Raum vorrübergehend nicht gesehen oder erkannt werden können. Dessen ungeachtet kann jedoch durch- aus vorgesehen sein, dass die zweite Pose mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind mit der zweiten Sensoreinheit vorzugsweise Landmarken des Raumes erfassbar und zur Ermittlung der zwei- ten Pose in der Karte gespeicherten Landmarken zuordenbar. Durch die Identi- fikation der Landmarken kann die Steuereinheit die zweite Pose berechnen.

Die zweite Sensoreinheit ist vorzugsweise als optische Sensoreinheit ausge- staltet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die optische Sensoreinheit Landmarken mittels eines Lichtschnittverfahrens erfasst. Beispielsweise ist ei- ne Licht zellenförmig emittierende Lichtquelle vorgesehen, etwa eine Laser- lichtquelle. Gestreutes Licht kann detektiert und zur Identifikation von Land- marken des Raumes herangezogen werden. Die optische Sensoreinheit erlaubt vorzugsweise eine Berechnung der zweiten Pose mit hoher absoluter Genauig- keit, jedoch kann die Verfügbarkeit möglicherweise zeitweise dadurch einge- schränkt sein, dass zu erfassende Landmarken von der Sensoreinheit nicht gesehen werden können.

Es kann vorgesehen sein, dass die zweite Sensoreinheit eine Radar-Sensor- einheit oder eine Ultraschall-Sensoreinheit ist oder umfasst. Eine Abweichung der ersten Pose und der zweiten Pose voneinander ist vor- zugsweise ermittelbar, indem die Steuereinheit Lage und Orientierung einer erwarteten Landmarke an der ersten Pose mit einer Landmarke zur Deckung bringt, welche Landmarke zur Ermittlung der zweiten Pose herangezogen wird. Beispielsweise wird derart vorgegangen, dass eine an der ersten Pose erwarte- te Landmarke durch Verschiebung und/oder Verdrehung von der Steuereinheit rechnerisch korrigiert wird und in Deckung mit der von der zweiten Sensorein- heit erfassten Landmarke gebracht wird. Der hierbei berechnete Verschie- bungsvektor kann als räumlicher Abstand der ersten und der zweiten Pose voneinander definiert werden. Der Winkel der Verdrehung kann als Unter- schied der Orientierung der ersten und zweiten Pose angesehen werden.

Bei der Steuerung der Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes kann für die tatsächliche Pose, beispielsweise die erste Pose oder die zweite Pose oder eine aus diesen berechnete Pose, angenommen werden.

Bei einer vorteilhaften Umsetzung kann vorgesehen sein, dass von der Steuer- einheit die Position der ersten Pose für die tatsächliche Pose angenommen wird, die der weiteren Steuerung der Bewegung zugrunde gelegt wird. Bei- spielsweise wird die Position der ersten Pose anhand eines funktional sicheren Systems bestimmt (zum Beispiel als odometrische Pose), wobei die Positions- bestimmung als zuverlässig angesehen wird. Diese Position wird der Steue- rung der Bewegung zugrunde gelegt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass von der Steuereinheit die Orientierung des Bodenbearbeitungsgerätes der zweiten Po- se für die tatsächliche Pose angenommen wird, die der weiteren Steuerung der Bewegung zugrunde gelegt wird. Beispielsweise wird die Orientierung der zweiten Pose einer optischen zweiten Sensoreinheit als vertrauenswürdig an- gesehen und der Steuerung der Bewegung zugrunde gelegt. Dies kann sogar dann gelten, wenn die zweite Sensoreinheit als funktional nicht-sicher ange- nommen wird. Vorteilhafterweise ist die Unsicherheitszone zumindest so groß wie das Boden- bearbeitungsgerät. Eine Bewegungseinschränkung kann auf diese Weise spä- testens dann wirksam werden, wenn das Bodenbearbeitungsgerät einen Be- schränkungsbereich erreicht.

Die Größe der Unsicherheitszone wird vorteilhafterweise anhand des räumli- chen Abstandes der ersten Pose und der zweiten Pose voneinander bestimmt. Die Steuereinheit kann errechnen, wie weit die Posen voneinander beab- standet sind. Dieser Abstand kann als Kriterium über die Unbestimmtheit der tatsächlichen Pose angesehen werden.

Die Unsicherheitszone ist bei einer vorteilhaften Ausführungsform als Kreis oder als Sphäre gebildet, mit der tatsächlichen Pose als Mittelpunkt. Es kann angenommen werden, dass die tatsächliche Pose als Zentrum oder Schwer- punkt des Bodenbearbeitungsgerätes angesehen wird.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Signale zumindest einer Sen- soreinheit von der Steuereinheit redundant auswertbar und auf Übereinstim- mung miteinander prüfbar. Beispielsweise werden Signale von Radencodern der ersten Sensoreinheit redundant ausgewertet, wobei die Steuereinheit die Ergebnisse auf Übereinstimmung und Plausibilität überprüft. Im Fall einer et- waigen Abweichung kann eine Neureferenzierung des Bodenbearbeitungsgerä- tes erforderlich sein oder das Bodenbearbeitungsgerät gestoppt werden, weil die Signale der Sensoreinheit als nicht mehr vertrauenswürdig angesehen werden.

Die Beschränkungsbereiche, um die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes zu beschränken, können unterschiedlich ausgestaltet sein.

Beispielsweise ist als Beschränkungsbereich ein Verbotsbereich vorgesehen, mit dem als Bewegungseinschränkung ein Stopp des Bodenbearbeitungsgerä- tes verknüpft ist. Bei Kontakt oder Schnitt der Unsicherheitszone mit dem Verbotsbereich stoppt das Bodenbearbeitungsgerät. Insbesondere kann vorge- sehen sein, dass jegliche weitere Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes untersagt ist, sowohl in Richtung des Verbotsbereiches als auch von diesem weg.

Im Fall eines Stopps ist an einer Hinweiseinheit vorzugsweise ein diesbezügli- cher Hinweis für eine Bedienperson des Bodenbearbeitungsgerätes bereitstell- bar. Die Hinweiseinheit ist beispielsweise extern zum autonomen Bodenbear- beitungsgerät angeordnet und kann zum Beispiel von einer Bedienperson mit- geführt werden. Auch eine Hinweiseinheit am Bodenbearbeitungsgerät kann vorgesehen sein. Die Bedienperson kann Maßnahmen ausführen, das Boden- bearbeitungsgerät wieder in Gang zu setzen.

Als Beschränkungsbereich kann ein Verlangsamungsbereich vorgesehen sein, mit dem als Bewegungseinschränkung eine Verlangsamung des Bodenbearbei- tungsgerätes verknüpft ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine Verlang- samung nur bei Bewegungen in Richtung auf den Verlangsamungsbereich aus- zuführen ist, bei einer Bewegung weg vom Verlangsamungsbereich nicht. Al- ternativ kann eine pauschale Verlangsamung des Bodenbearbeitungsgerätes vorgesehen sein.

Als Beschränkungsbereich kann ein richtungsbeschränkter Bereich vorgesehen sein, mit dem als Bewegungseinschränkung die Vorgabe für das Bodenbear- beitungsgerät verknüpft ist, sich vom Beschränkungsbereich zu entfernen. Bei Kontakt oder Schnitt der Unsicherheitszone mit dem richtungsbeschränkten Bereich besteht weiterhin die Möglichkeit für das Bodenbearbeitungsgerät, sich zu bewegen. Allerdings sind die Bewegungsrichtungen dahingehend einge- schränkt, dass eine Bewegung weg vom richtungsbeschränkten Bereich erfol- gen muss.

Als Beschränkungsbereich kann ein Rücksendebereich vorgesehen sein, mit dem als Bewegungseinschränkung die Vorgabe für das Bodenbearbeitungsge- rät verknüpft ist, sich zurück zu einer Referenzierungseinrichtung zu bewegen, um sich neu zu referenzieren. Ein Kontakt oder ein Schnitt der Unsicherheits- zone mit dem Rücksendebereich kann von der Steuereinheit als Aufforderung angesehen werden, sich zu der Referenzierungseinrichtung zu bewegen, vor- zugsweise verlangsamt. Der Rücksendebereich ist, ebenso wie der richtungs- beschränkte Bereich, vorzugsweise dem Verbotsbereich vorgelagert, um ein Eingreifen der Unsicherheitszone in den Verbotsbereich nach Möglichkeit zu vermeiden.

Günstig ist es, wenn von der Steuereinheit zum Bewegen des Bodenbearbei- tungsgerätes weg vom Beschränkungsbereich erlaubte Fahrrichtungen abhän- gig von einem Schnitt der Unsicherheitszone mit dem Beschränkungsbereich ermittelbar sind. Beispielsweise ist abhängig davon, in welchem Ausmaß die Unsicherheitszone den Beschränkungsbereich (insbesondere den richtungsbe- schränkten Bereich und/oder den Rücksendebereich) schneidet oder mit die- sem überlappt, eine erlaubte Fahrtrichtung bestimmbar. Je größer das Ausmaß des Überlappes mit dem Beschränkungsbereich, desto enger ist vorzugsweise der Richtungsbereich, in dem eine Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes weg vom Beschränkungsbereich erfolgen darf.

Günstigerweise ist ein Verbotsbereich zumindest abschnittsweise von einem Rücksendebereich umgeben, um ein Einfahren des Bodenbearbeitungsgerätes in den Verbotsbereich nach Möglichkeit zu vermeiden.

In entsprechender Weise ist es von Vorteil, wenn ein Rücksendebereich zu- mindest abschnittsweise von einem Verlangsamungsbereich und/oder von ei- nem richtungsbeschränkten Bereich umgeben ist. Auf diese Weise lässt sich möglicherweise ein Einfahren in den Rücksendebereich vermeiden, verbunden mit einer infolgedessen erforderlichen Bewegung zur Referenzierungseinrich- tung.

Es kann vorgesehen sein, dass als Beschränkungsbereich ein richtungsbe- schränkter Bereich vorgesehen ist, mit dem als Bewegungseinschränkung ein Befahren durch das Bodenbearbeitungsgerät in einer vorgegebenen Richtung verknüpft ist. Beispielsweise ist die Einfahrt in diesem richtungsbeschränkten Bereich aus Sicherheitsgründen in zumindest einer Richtung verboten, wohin- gegen ein Befahren in einer hiervon unterschiedlichen Richtung erlaubt oder zwingend erforderlich ist.

Von Vorteil ist es, wenn bei Vorhandensein von zwei oder mehr Beschrän- kungsbereichen die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes dahingehend steuerbar ist, die mit beiden Beschränkungsbereichen verknüpften Bewe- gungseinschränkungen kumulativ zu erfüllen. In der Praxis könnte der Fall auftreten, dass die Unsicherheitszone Kontakt mit oder Schnitt mit zwei Be- schränkungsbereichen aufweist. Dies kann unter Umständen dazu führen, dass ein Stopp des Bodenbearbeitungsgerätes selbst dann erforderlich ist, wenn es sich um zwei richtungsbeschränkte Bereiche handelt, verknüpft mit der Vorga- be, dass das Bodenbearbeitungsgerät sich weg vom jeweiligen Beschrän- kungsbereich bewegen muss, wobei die gleichzeitige Erfüllung beider Vorga- ben jedoch nicht möglich ist.

Auf die Möglichkeit einer Referenzierungseinrichtung wurde bereits eingegan- gen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Bodenbearbeitungsgerät von der Steuereinheit ansteuerbar ist, sich zu einer Referenzeinrichtung zu bewegen, um sich neu zu referenzieren, wenn die Grö- ße der Unsicherheitszone einen Schwellenwert überschreitet. Alternativ oder ergänzend kann Obiges erforderlich sein, wenn eine Größenänderung der Un- sicherheitszone oberhalb eines Schwellenwertes abhängig von der zurückge- legten Fahrstrecke des Bodenbearbeitungsgerätes liegt, wobei die Fahrstrecke insbesondere anhand von Signalen von Radencodern des Bodenbearbeitungs- gerätes von der Steuereinheit ermittelbar ist. Wird die Unsicherheitszone so groß, oder ändert sich die Größe der Unsicherheitszone abhängig von der Fahrstrecke übermäßig, kann die Steuereinheit die Posenermittlung als nicht mehr hinreichend zuverlässig ansehen. In diesem Fall kann eine neue Referen- zierung der Pose erforderlich sein. Zu diesem Zweck ist die Referenzierungs- einrichtung vorgesehen. Dementsprechend kann dem Bodenbearbeitungsgerät mindestens eine Refe- renzierungseinrichtung zugeordnet sein und eine Information über deren Pose in der Karte gespeichert sein, wobei von der Steuereinheit eine Interaktion mit der Referenzierungseinrichtung als valide Referenz für die Pose des Bodenbe- arbeitungsgerätes angesehen wird. In der Karte und entsprechend im realen Raum wird die Pose der Referenzierungseinrichtung als eineindeutig angese- hen. Bei Interaktion mit der Referenzierungseinrichtung ist der Steuereinheit die Pose des Bodenbearbeitungsgerätes daher bekannt, ausgehend von der der Betrieb aufgenommen oder fortgesetzt werden kann.

Es kann ein erfindungsgemäßes Bodenbearbeitungssystem vorgesehen sein, das ein Bodenbearbeitungsgerät der vorstehend und nachfolgend beschriebe- nen Art umfasst und mindestens eine Referenzierungseinrichtung.

Als Referenzierungseinrichtung kann zum Beispiel eine Andockstation vorgese- hen sein, mit der das Bodenbearbeitungsgerät durch von der Steuereinheit erfassbares mechanisches Andocken interagiert. Im angedockten Zustand kann zum Beispiel elektrische Energie von der Andockstation und/oder ein Verbrauchsstoff für das Bodenbearbeitungsgerät bereitgestellt werden, bei- spielsweise eine Reinigungsflüssigkeit für das Bodenbearbeitungsgerät.

Als Referenzierungseinrichtung kann alternativ oder ergänzend ein an der Bo- denfläche angeordnetes oder gebildetes eindeutiges Muster vorgesehen sein, mit dem das Bodenbearbeitungsgerät durch Überfahren interagiert, wobei die Beschaffenheit des Musters vom Bodenbearbeitungsgerät mittels einer Sen- soreinheit erfassbar und von der Steuereinheit überprüfbar ist. Beispielsweise wird das Muster durch Erhebungen und/oder Vertiefungen an der Bodenfläche gebildet und kann von einem Rad des Bodenbearbeitungsgerätes taktil erfasst werden. Erschütterungen werden ausgewertet, um das Muster zu identifizie- ren. Die Lage und Orientierung des Musters kann als valide Referenz für die Pose herangezogen werden. In ähnlicher Weise kann als Referenzierungseinrichtung ein Ausrichtelement vorgesehen sein, relativ zu dem das Bodenbearbeitungsgerät durch Einnahme einer Sollpose interagiert. Beispielsweise umfasst oder bildet das Ausrichtele- ment eine Vertiefung an oder in der Bodenfläche, in die das Bodenbearbei- tungsgerät mit einem Rad in definierter Orientierung eingreift. Die Position der Vertiefung kann in Kombination mit der für den Eingriff erforderlichen Orientie- rung des Bodenbearbeitungsgerätes zur Definition einer eindeutigen validen Referenz für die Pose herangezogen werden.

Günstig ist es, wenn das Bodenbearbeitungsgerät entlang eines vorgegebenen Fahrwegs oder Fahrtmusters über die Bodenfläche verfahrbar ist. Beispielswei- se erfolgt eine mäanderförmige Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes, insbesondere entlang einem Rechteckmäander.

Wie eingangs erwähnt, kann das Bodenbearbeitungsgerät ein Bodenreini- gungsgerät sein, wobei das Bodenbearbeitungsaggregat ein Bodenreinigungs- aggregat ist.

Das Bodenreinigungsgerät kann zum Beispiel eine Scheuersaugmaschine sein.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin- dung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Mit dem erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerät ist ein erfin- dungsgemäßes Verfahren durchführbar. Es zeigen :

Figur 1 : schematisch einen zu bearbeitenden Raum mit darin angeordne- tem Bodenbearbeitungsgerät (Figur 1 oben) sowie schematisch eine Karte des Raumes (Figur 1 unten);

Figur 2: ein schematisches Blockschaltbild des Bodenbearbeitungsgerätes aus Figur 1; Figur 3: einen zu bearbeitenden Raum mit einem erlaubten Bereich und einem verbotenen Bereich für das Bodenbearbeitungsgerät;

Figur 4: das Bodenbearbeitungsgerät schematisch mit verschiedenartigen

Beschränkungsbereichen innerhalb eines zu bearbeitenden Rau- mes;

Figur 5: das Bodenbearbeitungsgerät schematisch mit verschiedenartigen

Beschränkungsbereichen innerhalb eines zu bearbeitenden Rau- mes;

Figur 6: das Bodenbearbeitungsgerät schematisch mit verschiedenartigen

Beschränkungsbereichen innerhalb eines zu bearbeitenden Rau- mes;

Figur 7: das Bodenbearbeitungsgerät schematisch mit verschiedenartigen

Beschränkungsbereichen innerhalb eines zu bearbeitenden Rau- mes;

Figur 8: eine Abfolge von drei schematischen Darstellungen, die ein Ando- cken des Bodenbearbeitungsgerätes an einer Andockstation zei- gen; und

Figur 9: eine Seitenansicht des Bodenbearbeitungsgerätes und eine Drauf- sicht auf dieses beim Überfahren eines definierten Musters, sowie ein beim Überfahren des Musters erfasstes Signal.

Die Zeichnung zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegten erfindungsgemäßen Bodenbearbeitungsgerä- tes. Das Bodenbearbeitungsgerät 10 ist als Bodenreinigungsgerät ausgestaltet und selbstfahrend sowie selbstlenkend, um eine autonome Reinigung einer Bodenfläche 12 eines Raumes 14 vorzunehmen. Wie insbesondere aus Figur 2 hervorgeht, umfasst das Bodenbearbeitungsge- rät 10 zum Verfahren auf der Bodenfläche 12 ein Fahrwerk 16, das zwei je- weils mittels einer Antriebseinrichtung 18 antreibbare Antriebsräder 20 auf- weist. Das Fahrwerk 16 kann ferner ein nicht angetriebenes Rad aufweisen, beispielsweise eine Lenkrolle 22.

Die Antriebseinrichtungen 18 sind von einer Steuereinheit 24 des Bodenbear- beitungsgerätes 10 ansteuerbar. Die Steuereinheit 24 ist zum Beispiel über Hardware und/oder Software implementiert und mit einer Speichereinheit 26 gekoppelt. Die Speichereinheit 26 kann alternativ von der Steuereinheit 24 umfasst oder in diese integriert sein. In der Speichereinheit 26 ist eine Karte 28 des zu reinigenden Raumes 14 gespeichert.

Zum Abreinigen der Bodenfläche 12 umfasst das Bodenbearbeitungsgerät 10 mindestens ein Bodenbearbeitungsaggregat, insbesondere ein Reinigungsag- gregat 30. Bei diesem handelt es sich zum Beispiel um einen Reinigungskopf mit mindestens einer Walze oder Bürste zum Abreinigen der Bodenfläche 12. Ferner kann als Reinigungsaggregat 30 zum Beispiel eine Schmutzaufnahme- vorrichtung zur Aufnahme von Reinigungsflüssigkeit und Schmutz von der Bo- denfläche 12 vorhanden sein. Das Reinigungsaggregat 30 steht mit der Steu- ereinheit 24 in Wirkverbindung.

Das Bodenbearbeitungsgerät 10 kann nach Obigem zum Beispiel als Scheuer- saugmaschine ausgestaltet sein. Eine derartige Scheuersaugmaschine kann in der Praxis ein nicht unbeträchtliches Gewicht von mehr als 100 kg aufweisen, wodurch Verzögerungen und Fahrtrichtungsänderungen eine Mindestfahrtstre- cke und eine Mindestreaktionszeit erfordern. Wünschenswert ist es daher, dass das Bodenbearbeitungsgerät 10 eine hohe Betriebssicherheit aufweist und so ausgestaltet ist, dass die Steuerung der Bewegung in Übereinstimmung mit Sicherheitsvorschriften durchgeführt wird.

Figur 1 zeigt in der oberen Darstellung schematisch den Raum 14, in dem das Bodenbearbeitungsgerät 10 vorzugsweise gemäß einem geplanten Fahrweg 32 verfährt. Der Fahrweg 32 ist zum Beispiel mäanderförmig, insbesondere ge- mäß einem Rechteckmäander. Im vorliegenden Fall nimmt das Bodenbearbei- tungsgerät 10 den Betrieb ausgehend von einer Andockstation 34 auf, die bei- spielsweise zum Bereitstellen von elektrischer Energie und einer Reinigungs- flüssigkeit für das Bodenbearbeitungsgerät 10 dient.

Der Raum 14 weist charakteristische Landmarken auf, von denen vorliegend zwei Landmarken 36 schematisch dargestellt sind. Darüber hinaus ist für den Raum ein Beschränkungsbereich 38 definiert. Beim Beschränkungsbereich 38 handelt es sich um einen Abschnitt des Raumes 14, der vom Bodenbearbei- tungsgerät 10 aus Sicherheitsgründen nicht befahren werden soll oder darf. Beispielsweise dient dies dazu, eine Absturzgefahr für das Bodenbearbeitungs- gerät 10 zu vermeiden. Denkbar ist auch, dass die Traglast der Bodenfläche 12 im Beschränkungsbereich 38 nicht ausreichend ist, oder dass die Bodenbe- schaffenheit am Beschränkungsbereich 38 nicht zur Bearbeitung durch das Bodenbearbeitungsgerät 10 ausgelegt ist.

Innerhalb des realen Raumes 14 nimmt das Bodenbearbeitungsgerät 10 eine wirkliche Pose ein. Die Pose ist vorliegend definiert als Position des Bodenbe- arbeitungsgerätes 10 sowie Orientierung desselben bezüglich einer Bezugs- richtung. Zur Position wird beispielsweise ein im Raum 14 rechts unten darge- stelltes kartesisches Koordinatensystem mit einer x-Achse und einer y-Achse verwendet, wobei auch andersartige Koordinatensysteme zum Einsatz kom- men können. Die Orientierung erfolgt durch Ermittlung einer Längsrichtung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 in Bezug auf die Bezugsrichtung, die vorlie- gend beispielsweise längs der y-Achse oder parallel zu dieser verläuft. Der Orientierungswinkel ist mit a gekennzeichnet.

Die Lage der wirklichen Pose des Bodenbearbeitungsgerätes 10 innerhalb des Raumes 14 ist durch einen Punkt 40 gekennzeichnet.

In Figur 1 unten dargestellt ist die Karte 28 des Raumes 14. Der Einfachheit halber sind Merkmale des Raumes 14 in der Karte 28 mit identischen Bezugs- Zeichen versehen, d.h. die Andockstation 34, die Landmarken 36 und der Be- schränkungsbereich 38. Auch innerhalb der Karte 28 ist eine Pose des Boden- bearbeitungsgerätes 10 definiert, wobei der Einfachheit halber ebenfalls das kartesische Koordinatensystem mit den Achsen x, y sowie die Orientierung mit dem Winkel a herangezogen wird. Für die Definition der Pose kann in der Kar- te 28 jedoch eine von dem Raum 14 unterschiedliche Bestimmung der Koordi- naten und der Orientierung herangezogen werden.

Die Karte 28 bildet den Raum 14, so dass Posen innerhalb des Raumes 14 zu Posen in der Karte 28 korrespondieren.

Bei der Steuerung der Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 werden die Antriebseinrichtungen 18 so angesteuert, dass die jeweiligen Antriebsräder 20 sich mit vorgegebener Geschwindigkeit drehen und/oder eine vorgegebene Anzahl von Umdrehungen ausführen. An sich ist es möglich, die vom Boden- bearbeitungsgerät 10 zurückgelegt Fahrtstrecke einschließlich erfolgter Rich- tungsänderungen vorzugeben, so dass zu einem späteren Zeitpunkt die wirkli- che Pose 40 exakt bestimmt werden kann. In der Praxis weicht die berechnete tatsächliche Pose des Bodenbearbeitungsgerätes 10 hiervon jedoch zum Bei- spiel dadurch ab, dass zwischen den Antriebsrädern 20 und der Bodenfläche 12 Radschlupf auftritt. Auch dann, wenn der Umfang der Antriebsräder 20, wenn auch nur geringfügig, voneinander abweicht oder wenn an einem An- triebsrad 20 ein Fremdkörper anhaftet, kann dies zum Abweichen des Boden- bearbeitungsgerätes 10 vom gewünschten Fahrweg 32 führen.

Um die Pose des Bodenbearbeitungsgerätes 10 zu ermitteln, weist dieses im vorliegenden Fall eine erste Sensoreinheit 42 und eine zweite Sensoreinheit 44 auf. Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit 24 Bestandteil der ersten Sensoreinheit 42 und/oder der zweiten Sensoreinheit 44 ist, oder umgekehrt.

Die erste Sensoreinheit 42 umfasst den Antriebsrädern 20 zugeordnet jeweils einen Radencoder 46, der über eine Signalleitung 48 mit der Steuereinheit 24 gekoppelt ist. Signale der Radencoder 46 können an die Steuereinheit 24 übermittelt werden. Im vorliegenden Fall erfolgt eine redundante Auswertung der Signale der Radencoder 46 durch zwei von der Steuereinheit 24 umfasste Recheneinheiten 50, 52. Jeder Recheneinheit 50, 52 werden Signale beider Radencoder 46 zugeführt.

Anhand jeder Recheneinheit 50, 52 kann eine odometrische Pose des Boden- bearbeitungsgerätes 10 ermittelt werden. Die Lage der odometrischen Pose ist in Figur 1 in der Karte mit dem Bezugszeichen 54 gekennzeichnet. Die redun- dante Auswertung über beide Recheneinheiten 50, 52 dient der Überprüfung der Signale der Radencoder 46 auf Übereinstimmung, um eine zuverlässigere Angabe über die odometrische Pose 54 zu machen, die vorliegend auch als erste Pose bezeichnet wird.

Aufgrund der erwähnten Einschränkungen wie Radschlupf oder Abweichung der Durchmesser der Antriebsräder 20, ist es in der Praxis wahrscheinlich, dass die odometrische Pose 54 von der wirklichen Pose 40 (bzw. deren Bild in der Karte 28) abweicht. In der Karte 28 deutet die gestrichelte Konturlinie 56 die Position und Orientierung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 an, ermittelt anhand der odometrischen Pose 54. Erkennbar ist, dass die Konturlinie 56 ab- weicht von der tatsächlichen Kontur 58 des Bodenbearbeitungsgerätes 10, wenn diese in die Karte 28 übertragen wird.

Die erste Sensoreinheit 42 wird von der Steuereinheit 24 als funktional sicher angesehen. Während des Betriebes des Bodenbearbeitungsgerätes 10 sind Signale der Radencoder 46 verfügbar. Die Sensoreinheit 42 ist relativ messend und zur inkrementeilen Bestimmung der odometrischen Pose 54 ausgebildet.

Zur Steigerung der Betriebssicherheit weist das Bodenbearbeitungsgerät 10 die zweite Sensoreinheit 44 auf. Die zweite Sensoreinheit 44 ist vorliegend eine optische Sensoreinheit. Diese erfasst charakteristische Landmarken 36 des Raumes 14, deren Pendants in der Karte 28 gespeichert sind. Durch Ver- gleich der erfassten und gespeicherten Informationen kann die Steuereinheit 24 eine zweite Pose für das Bodenbearbeitungsgerät 10 ermitteln. Die Lage der zweiten Pose, oder optischen Pose, ist in der Karte 28 mit dem Bezugszei- chen 60 gekennzeichnet. Eine gepunktete Konturlinie 62 in der Karte 28 sym- bolisiert die Position und die Orientierung des Bodenbearbeitungsgerätes 10, ermittelt anhand der zweiten Pose 60.

Auch Signale der Sensoreinheit 44 werden über Signalleitungen 64 an beide Recheneinheiten 50, 52 übermittelt und von diesen redundant ausgewertet. Eine Überprüfung auf Übereinstimmung im Hinblick auf eine zuverlässige An- gabe über die zweite Pose 60 kann dadurch durchgeführt werden.

Aufgrund der endlichen Genauigkeit der zweiten Sensoreinheit 44 kann eine Abweichung der wirklichen Pose 40 bzw. deren Bild in der Karte 28 und der zweiten Pose 60 auftreten. Diese Abweichung kann durch Verwendung eines kostenintensiven optischen Systems zwar verringert werden. Jedoch werden derartige kostenintensive optische Systeme zum Beispiel von Drittanbietern abweichend vom Hersteller des Bodenbearbeitungsgerätes 10 oder dessen Be- treiber angeboten, weswegen Vorbehalte gegen die Zuverlässigkeit des opti- schen Systems vorhanden sein können. Denkbar ist auch, dass eine Sen- soreinheit 44 eines Drittanbieters nicht zertifiziert ist und aus diesem Grund eine Überprüfung der zweiten Pose 60 gewünscht ist.

Im vorliegenden Fall ist die zweite Sensoreinheit 44 funktional nicht-sicher. Zwar ist die zweite Sensoreinheit 44 absolut messend ausgestaltet, wobei die absolute Bestimmung der zweiten Pose 60 mit hoher Genauigkeit erfolgen kann, jedoch sind Signale der zweiten Sensoreinheit 44 nicht immer verfüg- bar, weil beispielsweise Landmarken 36 verdeckt sein können, weswegen eine Posenbestimmung über die zweite Sensoreinheit 44 nicht möglich ist.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit erfolgt deswegen von der Steuereinheit 24 eine Prüfung der zweiten Pose 60 anhand der ersten Pose 54 auf Plausibili- tät. Hierunter kann vorliegend auch verstanden werden, dass die Posen 54 und 60 auf Abweichung voneinander oder, umgekehrt, auf Übereinstimmung miteinander überprüft werden. Beispielsweise wird eine Transformation der Pose 54 derart durchgeführt, dass eine erwartete Landmarke 36, wenn von der Pose 54 aus gesehen, durch eine Verschiebung und/oder Verdrehung in Deckung zur Landmarke 36 gebracht wird, die zur Ermittlung der zweiten Pose 60 herangezogen wird. Die diesbe- zügliche Transformation (Deltatransformation) liefert ein Maß für die räumliche Abweichung Dc, Dg sowie für die Abweichung Da der Orientierungen beider Posen 54, 60 voneinander. Von der Steuereinheit 24 können diese Abweichun- gen als Kriterium dafür herangezogen werden, mit welcher Genauigkeit, oder Ungenauigkeit, eine Bestimmung der Posen 54, 60 erfolgen kann.

Aus beiden Posen 54, 60 kann das Bodenbearbeitungsgerät 10 eine tatsächli- che Pose bestimmen. Die tatsächliche Pose ist beispielsweise gegeben durch die Position der ersten Pose 54, die als vertrauenswürdig angesehen wird, so- wie die Orientierung der zweiten Pose 60, die als vertrauenswürdig angesehen wird.

Das Ergebnis der Überprüfung der Posen 54, 60 auf Abweichung führt die Steuereinheit 24 zu einer Unsicherheitszone, in der Karte 28 mit dem Bezugs- zeichen 66 gekennzeichnet. Die Unsicherheitszone 66 ist dargestellt als Kreis mit der tatsächlichen Pose als Mittelpunkt, deren Ortsinformation durch die erste Pose 54 gegeben ist. Der Radius des Kreises ist beispielsweise durch den räumlichen Abstand der Posen 54 und 60 voneinander gegeben (abweichend von der schematischen Darstellung der Zeichnung).

Das Bodenbearbeitungsgerät 10 nimmt vorliegend an, dass die Position nur mit einer Genauigkeit innerhalb der Unsicherheitszone 66 bestimmt werden kann. Die Position des Bodenbearbeitungsgerätes 10 wird von der Steuerein- heit 24 daher als mit einer gewissen Unsicherheit behaftet angesehen, deren Größe durch den Radius der Unsicherheitszone 66 gegeben ist. Für die Steue- rung der Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 wird die Unsicherheits- zone 66 wie nachfolgend erläutert herangezogen, um die Bewegungsein- Schränkung, die mit einem jeweiligen Beschränkungsbereich 38 verknüpft ist, zu gewährleisten.

Ein Beispiel eines Einsatzes des Bodenbearbeitungsgerätes 10 ist in Figur 3 schematisch dargestellt, die einen komplexen Raum 14 mit Raumabschnitten 68 und 70 darstellt. Der Raumabschnitt 68 ist mit einem Strichmuster 72 ge- kennzeichnet, das darstellen soll, dass es sich bei dem Raumabschnitt 68 um einen vom Bodenbearbeitungsgerät 10 befahrbaren "erlaubten" Raumabschnitt handelt, der keinerlei Bewegungseinschränkungen unterliegt.

An den Raumabschnitt 68 schließt sich ein Raumabschnitt 70 an, beispielswei- se ein Korridor, der nur in dem an den Raumabschnitt 68 angrenzenden End- abschnitt als "erlaubt" gekennzeichnet ist. Im Raumabschnitt 70 sind Infra- struktureinrichtungen in Gestalt von Rolltreppen 74 vorhanden, die vom Bo- denbearbeitungsgerät 10 aus Sicherheitsgründen nicht befahren werden dür- fen. Der davor liegende Bereich ist ein Beschränkungsbereich 38, insbesonde- re als Verbotsbereich 76 gekennzeichnet, anhand eines Kreuzmusters 78.

Der Verbotsbereich 76 ist beim Beispiel der Figur 3 von einem Beschränkungs- bereich 38 in Form eines Rücksendebereiches 80 umgeben, gekennzeichnet mit einem Punktmuster 81. Greift die Unsicherheitszone 66 in diesen Rücksen- debereich 80 ein, fährt das Bodenbearbeitungsgerät 10 zurück zur Andocksta- tion 34, um sich neu zu referenzieren.

Die Figuren 4 bis 7 umfassen weitere Darstellungen von Beschränkungsberei- chen 38 unterschiedlicher Art, anhand derer nachfolgend die mit diesen Be- schränkungsbereichen 38 verknüpften Bewegungseinschränkungen für das Bodenbearbeitungsgerät 10 erläutert werden.

Figur 4 zeigt einen Beschränkungsbereich, ausgestaltet als Verlangsamungs- bereich 82, versehen mit einem Wabenmuster 84. Außerdem zeigen die Figuren 4 bis 7 jeweils einen Verbotsbereich 76 mit Kreuzmuster 78, umgeben von einem Rücksendebereich 80 mit Punktmuster 81, der jeweils umgeben ist von einem richtungsbeschränkten Bereich 86, der musterlos ist.

Beim Beispiel der Figur 4 schneidet die Unsicherheitszone 66 den Verlangsa- mungsbereich 82. Die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 wird nicht gestoppt. Allerdings wird die Fahrt des Bodenbearbeitungsgerätes 10 entspre- chend der Bewegungseinschränkung verlangsamt.

Figur 4 zeigt, ebenso wie die Figuren 5 bis 7, eine Ringskala 88. Die Ringskala 88 symbolisiert auf anschauliche Weise, welche Auswirkung eine jeweilige Be- wegungseinschränkung auf die Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 hat. Die Ringskala 88 zeigt erlaubte und verbotene Fahrtrichtungen des Bo- denbearbeitungsgerätes 10, ausgerichtet an dessen Längsrichtung.

Im Beispiel der Figur 4 symbolisiert das Wabenmuster 84 über den gesamten Umfang der Ringskala 88, dass eine Bewegung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 in jeder Richtung zulässig ist, jedoch mit verminderter Geschwindigkeit.

Die Lage des Verbotsbereichs 76, des Rücksendebereiches 80 und des rich- tungsbeschränkten Bereiches 86 in Figur 4 haben keinen Einfluss auf die Be- wegung des Bodenbearbeitungsgerätes 10 aufgrund des jeweiligen Abstandes von der Unsicherheitszone 66.

Im Gegensatz dazu schneidet die Unsicherheitszone 66 bei dem Beispiel der Figur 5 den Verbotsbereich 76, den Rücksendebereich 80 und den Verlangsa- mungsbereich 82. Die Bewegungseinschränkung, die mit dem Verbotsbereich 76 verknüpft ist, besteht darin, dass das Bodenbearbeitungsgerät 10 zu stop- pen ist. Aus diesem Grund wird das Bodenbearbeitungsgerät 10 gestoppt, die Ringskala 88 symbolisiert anhand des Kreuzmusters 78 über den gesamten Umfang, dass eine Weiterfahrt nicht möglich ist. Eine Bedienperson kann über eine Hinweiseinheit, beispielsweise ein externes Zusatzgerät, über den Stopp des Bodenbearbeitungsgerätes 10 informiert werden. Alternativ oder ergän- zend kann eine Hinweiseinheit 90 am Bodenbearbeitungsgerät 10 angeordnet sein (Figur 2).

Beim Beispiel der Figur 6 schneidet die Unsicherheitszone 66 nur den rich- tungsbeschränkten Bereich 86 und den Rücksendebereich 80, nicht jedoch den Verbotsbereich 76.

Mit dem richtungsbeschränkten Bereich 86 ist die Bewegungseinschränkung verknüpft, dass das Bodenbearbeitungsgerät 10 sich von dem richtungsbe- schränkten Bereich 86 weg bewegen muss. Mit dem Rücksendebereich 80 ist wie bereits vorstehend erläutert die Bewegungseinschränkung verbunden, dass sich das Bodenbearbeitungsgerät 10 neu referenzieren muss. Dies erfolgt dadurch, dass zur Andockstation 34 zurückzufahren ist.

Abhängig vom Schnitt der Unsicherheitszone 66 mit den Bereichen 82 und 86 kann die Steuereinheit 24 erlaubte Fahrrichtungen bestimmen. Hierzu kann zum Beispiel folgendermaßen vorgegangen werden : es werden der Punkt 92 des größten Abstandes der Unsicherheitszone 66 im Rücksendebereich 80 vom äußeren Rand des äußersten Beschränkungsbereiches 38 (hier der richtungs- beschränkte Bereich 86) bestimmt sowie ferner Schnittpunkte 96, 98 der Unsi- cherheitszone 66 mit dem Rand des äußersten Beschränkungsbereiches 38.

Auf diese Weise lässt sich ein Winkel 100 definieren mit dem Punkt 92 als Scheitelpunkt, ausgehend von dem Schenkel 102, 104 durch die Schnittpunkte 96 bzw. 98 verlaufen.

Die Richtung, in der sich das Bodenbearbeitungsgerät 10 weg von den Be- schränkungsbereichen 38 bewegen muss, muss innerhalb des Winkels 100 liegen. Aufgrund dessen, dass die Bestimmung der Orientierung der tatsächli- chen Pose fehlerbehaftet ist (symbolisiert durch die drei "Richtungswinkel" in der Ringskala 88), schränkt das Bodenbearbeitungsgerät 10 den Winkel 100 vorzugsweise auf einen Winkel geringeren Ausmaßes 106 ein. Die Unsicherheit bei der Bestimmung der Orientierung der Pose ist in der Ringskala 88 jeweils als weiße Fläche zwischen den Schenkeln der Winkel 100 und 106 gekenn- zeichnet. Die mit dem Wabenmuster 84 gekennzeichnete Fläche symbolisiert, dass sich das Bodenbearbeitungsgerät 10 in einer Fahrtrichtung innerhalb des Winkels 106 bewegen darf, jedoch nur mit verringerter Geschwindigkeit. Das Kreuzmuster 78 symbolisiert, dass eine Bewegung außerhalb des Winkels 100 verboten ist.

Figur 7 symbolisiert, wie Bewegungseinschränkungen unterschiedlicher Be- schränkungsbereiche 38 kumulativ erfüllt werden müssen. In Figur 7 sind ne- ben den drei bereits vorstehend herangezogenen Beschränkungsbereichen 38 drei weitere Beschränkungsbereiche 38 dargestellt, nämlich ein weiterer Ver- botsbereich 76, ein diesen umgebender Rücksendebereich 80 und ein diesen umgebender richtungsbeschränkter Bereich 86. Das Bodenbearbeitungsgerät 10 ist zwischen den je drei Beschränkungsbereichen 38 angeordnet.

Die Unsicherheitszone 66 schneidet den in der Zeichnung oberen richtungsbe- schränkten Bereich 86. Auch in diesem Fall sind der Winkel 100 und die

Schenkel 102, 104 dargestellt, wobei die Bewegung des Bodenbearbeitungsge- rätes 10 nur innerhalb einer Fahrtrichtung des Winkels 100 erfolgen darf, d.h. in der Zeichnung "nach unten".

Kumulativ ist allerdings diejenige Bewegungseinschränkung zu erfüllen, die dadurch auftritt, dass die Unsicherheitszone 66 zusätzlich den in Figur 7 unte- ren Rücksendebereich 80 und richtungsbeschränkten Bereich 86 schneidet. Entsprechend zu der vorstehend erläuterten Weise berechnet die Steuereinheit 24 einen Winkel 108 zwischen Schenkeln 110, 112, in welchem Winkel 108 die Fahrtrichtung für das Bodenbearbeitungsgerät 10 erlaubt ist, damit sie weg von dem in Figur 7 dargestellten unteren Verbotsbereich 76 weg weist.

Da die Winkel 100 und 108 im vorliegenden Fall keinerlei Überlapp aufweisen, schließen sich die zulässigen Bewegungen für das Bodenbearbeitungsgerät 10 so aus, dass im Ergebnis die beiden Bewegungseinschränkungen nicht kumu- lativ erfüllt sein können. Die Folge besteht darin, dass das Bodenbearbei- tungsgerät 10 gestoppt werden muss. Die mit dem Kreuzmuster 78 versehene Ringskala 88 in Figur 7 verdeutlicht dies.

Eine Fahrt des Bodenbearbeitungsgerätes 10 zurück zur Andockstation dient einer Neureferenzierung des Bodenbearbeitungsgerätes 10. Die Andockstation 34 wird daher auch als Referenzierungseinrichtung 114 bezeichnet. Die Pose der Referenzierungseinrichtung 114 ist der Steuereinheit 24 bekannt. Durch Interaktion mit der Andockstation 34, beispielsweise mechanische Ankopplung, kann das Bodenbearbeitungsgerät 10 die Pose der Andockstation 34 überneh- men. Bei einer Aufnahme oder Fortsetzung des Betriebes kann die Pose mit erhöhter Genauigkeit bestimmt werden. Dementsprechend dient die Referen- zierungseinrichtung 114 als valide Referenz für die Pose des Bodenbearbei- tungsgerätes 10.

Figur 8 zeigt in drei von oben nach unten zeitlich aufeinanderfolgenden sym- bolischen Darstellungen, wie das Bodenbearbeitungsgerät 10 an die Andock- station 34 andockt. Dies ist mit einer definierten Position und Orientierung verbunden. Im angedockten Zustand kann die Steuereinheit 24 die Pose der Andockstation 34 übernehmen.

Figur 9 zeigt in einer Seitenansicht und in einer Ansicht von oben das Boden- bearbeitungsgerät 10 bei Interaktion mit einer weiteren Referenzierungsein- richtung 116. Die Referenzierungseinrichtung 116 umfasst ein an der Boden- fläche 12 durch Erhebungen gebildetes eindeutiges Muster 118. Das Muster 118 kann vom Bodenbearbeitungsgerät 10 überfahren werden (Pfeilrichtung 120). Eine Sensoreinheit 122, die Erschütterungen der Lenkrolle 22 erfasst, kann beim Überfahren des Musters 118 ein diesbezügliches zeitabhängiges Signal 124 (unten in Figur 9 dargestellt) an die Steuereinheit 24 übermitteln.

Da die Pose des Musters 118 der Steuereinheit 24 bekannt ist, kann diese bei Identifikation des Signals 124 die Pose des Musters 118 als valide Referenz übernehmen. Figur 9 zeigt ferner schematisch eine weitere Referenzierungseinrichtung 126. Die Referenzierungseinrichtung 126 umfasst ein Ausrichtelement 128, vorlie- gend gebildet in Form einer Vertiefung 130 an der Bodenfläche 12. Die Vertie- fung 130 dient zur Aufnahme der Lenkrolle 22, wobei ein Befahren in bei- spielsweise nur einer Richtung möglich ist, definiert durch einen Pfeil 132.

Die Anordnung der Lenkrolle 22 in der Vertiefung 130 kann von der Steuerein- heit 24 ermittelt werden. Da der Steuereinheit 24 die Pose der Vertiefung 130 bekannt ist, kann diese Pose als valide Referenz vom Bodenbearbeitungsgerät 10 übernommen werden.

Bezugszeichenliste

10 Bodenbearbeitungsgerät 12 Bodenfläche

14 Raum

16 Fahrwerk

18 Antriebseinrichtung 20 Antriebsrad

22 Lenkrolle

24 Steuereinheit

26 Speichereinheit

28 Karte

30 Reinigungsaggregat 32 Fahrweg

34 Andockstation

36 Landmarke

38 Beschränkungsbereich 40 wirkliche Pose

42 erste Sensoreinheit 44 zweite Sensoreinheit 46 Radencoder

48 Signalleitung

50, 52 Recheneinheit

54 erste Pose

56 Konturlinie gestrichelt 58 Kontur

60 zweite Pose

62 Konturlinie gepunktet 64 Signalleitung

66 Unsicherheitszone 68, 70 Raumabschnitt

72 Strichmuster

74 Rolltreppe Verbotsbereich

Kreuzmuster

Rücksendebereich

Punktmuster

Verlangsamungsbereich

Wabenmuster

richtungsbeschränkter Bereich Ringskala

Hinweiseinheit

Punkt

, 98 Schnittpunkt

0 Winkel

2, 104 Schenkel

6, 108 Winkel

0, 112 Schenkel

4, 116 Referenzierungseinrichtung8 Muster

0 Pfeil

2 Sensoreinheit

4 Signal

6 Referenzierungseinrichtung8 Ausrichtelement

0 Vertiefung

2 Pfeil