本发明涉及一种具有多个用于作用在待处理表面上的旋转驱动的作业元件的地面处理设备。
此外，本发明涉及一种用于具有多个旋转驱动的作业元件的地面处理设备的运行方法，其中，所述作业元件作用在待处理表面上。
现有技术
地面处理设备及其运行方法在现有技术中是已知的。
所述地面处理设备能够例如是自动行走的地面处理设备或使用者手持导引的地面处理设备的一部分。此外，所述地面处理设备还能够配置用于多种不同的地面处理作业，例如作为抽吸清洁设备、湿式擦拭设备、抛光设备、剪草设备等。
专利文献ep1437958b1例如公开一种可自动行走的抽吸机器人，所述抽吸机器人具有多个被驱动的作业元件，也即旋转式清洁元件。该设备具有两个在垂直的轴线上定向环绕的倒刷以及绕水平轴线可旋转的刷件，所述倒刷配属于底部面的前部角区域。为了实现自动前行而是用驱动地面处理设备的行走轮。
此外还例如由专利文献ep0880933b1已知一种具有多个养护盘的地面养护设备，所述养护盘被驱动用于作用在待养护表面上。地面养护设备的行进基于使用者对地面养护设备的推移完成。
技术实现要素：
基于在现有技术中已知的地面处理设备，本发明所要解决的技术问题在于提供一种备选的地面处理设备，所述备选的地面处理设备除了作业元件之外不需要被驱动的行走轮，或者说不必为了行进而需要使用者支持的推移运动。
为了解决上述技术问题，首先建议了一种具有多个旋转驱动的用于作用在待处理表面上的作业元件的地面处理设备，所述地面处理设备具有控制装置，所述控制装置设计用于，使每个作业元件在行进模式下可变地驱动，从而使作用在地面处理设备上的力不合成为零，所述力使得地面处理设备相对于待处理表面行进。
根据本发明，所述作业元件由此不仅用于待处理表面的处理，而且同时还用于地面处理设备在待处理表面上的行进。不再需要单独驱动的滚轮或甚至被动共同运动的支承轮、行进辊等。地面处理设备设计用于，仅借助被驱动的作业元件行进。借助多个作业元件使得地面处理设备稳定地支承在待处理表面上。根据所期望的行进方向可以有选择地仅驱动若干个作业元件，以便例如有目的地实现地面处理设备沿确定方向的偏移。此外，根据作业元件的定向同样还可能的是，驱动所有作业元件，以便实现地面处理设备的行进。总体上，作业元件由此在行进模式期间被驱动，从而使作用在地面处理设备上的力不合成为零，所述力负责地面处理设备在表面上的行进。
此外，通过本发明还建议了一种地面处理设备，尤其前述地面处理设备，所述地面处理设备具有多个旋转驱动的用于作用在待处理表面上的作业元件，其中，地面处理设备此外还具有控制装置，所述控制装置设计用于，使每个作业元件在作业模式下被驱动，从而使作业元件基于旋转而抵消作用在地面处理设备上的力，并且地面处理设备相对于待处理表面不发生行进。根据一种设计方式，地面处理设备的控制装置还在用于对表面进行处理的作业模式期间导致对作业元件的驱动，然而此时，该作业元件的驱动被控制为，地面处理设备总体上不相对于待处理表面发生行进。相反，作业元件的转矩相互抵消，从而使力合成为零。由此使得作业元件在作业模式期间被驱动，以便实现对表面的作业，然而不会由此导致地面处理设备的行进。针对地面处理设备的作业模式有利的是，驱动元件与行进模式相比具有更高的转速，然而其中，所合成的转矩如前所述彼此抵消。由此还导致地面处理设备在待处理表面上的滑动摩擦，所述滑动摩擦的力合成为零。通过优选所有作业元件的驱动，尤其在必要时作业元件的相同旋转转速的情况下，有利地导致地面处理设备在确定的位置上的静止，其中，地面处理设备基于相互对置的转矩而经受提升力，所述提升力将地面处理设备相对于待处理表面提升。如果其中一个作业元件的驱动运动改变，例如在其旋转转速或旋转方向方面发生改变，则由此导致合成力不等于零，从而实现地面处理设备相对于待处理表面的上述行进。通过例如转速差异的形成使得地面处理设备切换至行进模式，并且向确定的期望的行进方向偏转。
可以规定，相对于作业元件这样布置地面处理设备的抽吸通道，使得通过作业元件从表面上剥落的抽吸物、例如灰尘和/或污垢朝抽吸通道的方向被输送。例如抽吸通道孔可以布置在作业元件之间的中央处。与此相关地还可以规定，作业元件总体上通过密封元件、例如柔性的密封唇和/或刷毛条包围，从而额外地支持抽吸物朝抽吸通道的方向的输送。在作业模式期间作业元件的旋转还可以实现对处于表面上的抽吸物朝抽吸通道孔方向的加速。抽吸通道孔可以大体上布置在两个、三个、四个或更多个作业元件之间的中央处。
建议，控制装置设计用于，使得作业元件以彼此不同的转速和/或彼此不同的旋转方向发生旋转。该设计方式不仅适用于地面处理设备的行进模式而且还适用于作业模式。在前者的情况下，使用不同的转速和/或不同的旋转方向，以便形成作用在地面处理设备上的力合成。在后者的情况下，尤其在作业元件转速相同而旋转方向彼此相反的情况下使用，以便使作业元件的各个转矩彼此消除，从而使得力合成等于零。为了使地面处理设备在行进模式下沿正常的前行方向行进，可以例如使两个构造为清洁辊的作业元件沿相同的方向旋转，而两个与其垂直定向的清洁辊根本不发生旋转或沿相反方向旋转，从而使其转矩相互抵消。由此导致地面处理设备沿前进方向的行进。如果地面处理设备应该由此开始弯道行驶，例如其中一个之前静止或反向地相互运动的作业元件比另一个作业元件更快速地旋转。通过该方式和方法，地面处理设备能够沿所有可想到的方向在待处理表面上行驶。当地面处理设备此外例如应该在某一位置上向右旋转90°时，例如可以使之前用于前行运动的驱动元件反向地旋转或者静止，而之前静止或反向地驱动的驱动元件当前则以相同的方向旋转，从而在两个作业元件对相互垂直布置的情况下导致地面处理设备以偏转90°的行进方向行进。
建议，为每个作业元件都配置了自有的驱动装置。驱动装置例如可以是电机。作业元件的各个驱动装置在此例如可以被控制，从而使得基于各个作业元件的转速差异和/或旋转方向差异形成地面处理设备的偏移，所述偏移允许地面处理设备沿确定的方向推进。
作为备选还可以规定，地面处理设备具有共同配属于多个作业元件的驱动装置和传动装置，所述传动装置设计用于，使得作业元件可变化地且可逆地与驱动装置相连或与驱动装置分离。通过该设计方式形成了各个作业元件在中央的驱动装置上的可变的传动耦连。例如可以借助传动装置驱动若干个作业元件，与此同时其他作业元件保持静止。此外，作业元件还可以以不同的旋转转速运行，从而使得总体上导致地面处理设备的推进。
此外还建议，作业元件布置在地面处理设备上，从而使作业元件的旋转轴线在地面处理设备布置在平整表面上的状态下平行于该表面定向。根据该设计方式，作业元件例如可以涉及清洁辊，所述清洁辊的周向面在待处理表面上滚动。旋转轴线平行于或大体平行于待处理表面地定向，其中，平行的概念是基于不具有不平处、波纹或类似结构的平整表面而言的。在该设计方式中，基于作业元件的旋转而导致地面处理设备沿垂直于旋转轴线的方向的行进。
作为备选此外还规定，作业元件布置在地面处理设备上，从而使作业元件的旋转轴线在地面处理设备布置在平整表面上的状态下垂直于该表面定向。根据该设计方式，作业元件以端部区域支立在待处理表面上。有利地，作业元件可以例如是板状的擦拭元件、抛光盘、打磨盘或类似元件。根据该设计方式，可以导致合成的行进，尤其是当旋转轴线略微相对于垂线倾斜时，以便实现在表面上的不同的按压力。
就具有平行于待处理表面的旋转轴线的作业元件而言，尤其可以建议，作业元件成对地布置在地面处理设备上，其中，一个作业元件对的两个旋转轴线相对于地面处理设备的主行进方向垂直或平行地定向。在具有两个这种作业元件的地面处理设备的设计方式中，作业元件可以例如沿主行进方向先后依次布置，从而使其转矩相叠加并且负责地面处理设备的行进。在具有例如四个这种作业元件的地面处理设备中可以规定，作业元件布置成两行，每行分别具有一个作业元件对。与其相结合地，地面处理设备此外还具有额外的作业元件对，所述额外的作业元件对垂直于上述作业元件、然而同样平行于待处理表面地布置，并且由此能够实现地面处理设备相对于主行进方向的偏移。
建议，地面处理设备是可自动行走的地面处理设备。地面处理设备尤其可以例如是清洁机器人。可自动行走的地面处理设备优选配置有导航和自定位装置，所述导航和自定位装置允许地面处理设备在环境内的自动导航。在此情况下，地面处理设备通常具有距离测量装置，所述距离测量装置能够测量与障碍物、空间边界等的距离，由所述距离能够建立环境地图，地面处理设备就能够在所述环境图内自动定向和定位。
作为备选，地面处理设备还可以是手持导引式设备的一部分，尤其是用于手持导引式设备的能够可逆连接的附件设备。根据该设计方式，地面处理设备涉及设备或设备的一部分，所述设备通常被使用者通常前推和拉回，以便实现地面处理设备在待处理表面上的行进。地面处理设备在此可以构造为附件设备，所述附件设备能够可更换地与手持式导引设备的基础设备相连。附件设备尤其可以是电动刷、湿式清洁设备、抛光设备或类似的能够与基础设备可逆地连接的设备。
最后，关于地面处理设备建议了一种实施方式，其中，地面处理设备具有可移动的镇重元件，其中，控制装置设计用于，使镇重元件相对于作业元件移动。根据该设计方式，地面处理设备的控制装置设计用于实现镇重元件相对于驱动元件的移动。由此提高了在地面处理设备的确定区域中的摩擦力，尤其对应于一个或多个确定的驱动元件。尤其在行进模式期间驱动多个作业元件，从而使合成的转矩相互抵消，以至于地面处理设备近似理想地支立在待处理表面上的确定的位置上，并且只有通过镇重元件的移动才导致地面处理设备的重心移动，该重心移动又引发相对于待处理表面的行进。镇重元件朝地面处理设备的子区域移动，在所述子区域中形成布置在该子区域中的作业元件与待处理表面之间的更高的摩擦，相较而言，其他的作业元件相反则被卸载。由此形成了沿确定的所期望的方向的力合成。镇重元件可以涉及例如地面处理设备的蓄电池或其他重物、尤其仅用于重心移动目的的镇重元件。镇重元件可以例如通过一个或多个线性单元沿相反的方向移动，尤其关于地面处理设备的主行进方向向前、向后、向右和/或向左移动。
除了上述地面处理设备，还通过本发明建议了一种用于具有多个旋转驱动的作业元件的地面处理设备的运行方法，其中，作业元件作用在待处理表面上，其中，每个作业元件被可变地驱动，从而使地面处理设备在行进模式下仅利用被驱动的作业元件在待处理表面上行进，和/或地面处理设备在作业模式下仅利用被驱动的作业元件相对于所述表面不发生行进。
所建议的方法尤其用于运行根据上述实施方式所述的地面处理设备。上述技术特征和优点由此也类似于根据本发明的方法。
附图说明
以下结合实施例对本发明进行更详尽的阐述。在附图中：
图1示出根据第一实施方式的根据本发明的地面处理设备的立体图，
图2示出自下方观察的地面处理设备的立体图，
图3示出自下方观察的地面处理设备的视图，
图4示出自下方观察的地面处理设备的第二实施方式，
图5示出自下方观察的地面处理设备的第三实施方式，
图6示出自下方观察的地面处理设备的第四实施方式，
图7示出根据本发明的地面处理设备的第五实施方式的立体图。
具体实施方式
图1示出一种地面处理设备1，所述地面处理设备在此构造为抽吸机器人。地面处理设备1具有导航和自定位装置，借助所述导航和自定位装置使得地面处理设备1能够在环境中自动行走。导航和自定位装置包含距离测量装置16、在此例如(未具体示出的)三角测量装置，借助所述测量装置能够测量与环境内的障碍物和空间边界的距离。此外，导航和自定位装置通常还包含里程测量装置，所述里程测量装置探测地面处理设备1所经过的距离。
如图2和3所示，地面处理设备1此外还具有总共四个作业元件2、3、4、5，所述作业元件分别绕旋转轴线6旋转。作业元件2、3、4、5在此构造为刷辊，所述刷辊为了针对清洁过程而在待清洁表面上滚动地刷过。作业元件2、3、4、5的旋转轴线6在地面处理设备1的放置在待清洁表面上的情况下、也即在正常的清洁运行期间平行于待清洁表面地布置，前提在于，所述表面是不具有孔洞、波纹或其他不平处的平整表面。作业元件2、3、4、5成对地且相互平行地布置在地面处理设备1上，其中，作业元件2和3以及作业元件4和5分别构成作业元件对。四个作业元件2、3、4、5在此总体上构成在地面处理设备1的底侧上的矩形布置。在此，作业元件2和3的旋转轴线6垂直于地面处理设备1的主行进方向r，而作业元件4和5的旋转轴线6则平行于主行进方向r地定向。
在作业元件2、3、4、5之间在中央处仅具有抽吸口12，所述抽吸口提供了通向地面处理设备1的抽吸通道的开孔。通过抽吸口12能够将抽吸物从待清洁表面上吸入，并且输送至地面处理设备1的集尘室中。作业元件2、3、4、5将抽吸物在清洁运行过程中有利地还朝抽吸口12的方向输送，由此实现了更好的清洁。
根据图1至3的地面处理设备1工作方式为，地面处理设备1的作业元件2、3、4、5能够以行进模式和作业模式运行。行进模式适用于地面处理设备1仅基于作业元件2、3、4和/或绕各自旋转轴线6的旋转而进行行进。地面处理设备1不具有额外的被驱动的滚轮和/或支承轮或导向辊等。作业元件2、3、4、5本身除了其原本的清洁功能之外还作为电机驱动的器件用于地面处理设备1的行进。地面处理设备1的行进在此例如这样实现，即，地面处理设备1首先地沿主行进方向r在待清洁表面上行驶。为了使地面处理设备1向前行驶，作业元件2和3以相同的旋转方向向前滚动地旋转。作业元件4和5在此期间则相互相反地要么向内、也即朝抽吸口12的方向旋转，要么向外、也即远离抽吸口12的方向旋转。由此使得作业元件4和5的转矩相互抵消，从而使地面处理设备1不会向侧向、也即垂直于主行进方向r偏转，相反而是经受提升力，并且由此使地面处理设备1与待清洁表面之间形成更小的摩擦力。当地面处理设备1应该由此例如向右转弯行驶时，在此例如在作业元件4和5之前的旋转方向向内的情况下使得作业元件4比作业元件5更快速地旋转，从而使得地面处理设备1从主行进方向r出发朝右偏移地行驶。相反，如果地面处理设备应该在不实施转弯行驶的情况下自现状开始直接向右行驶，作业元件2和3就可以反向地向内或向外旋转，就从而形成提升力并且降低摩擦力，相较而言，作业元件4和5则都滚动地朝右向滚动，以便形成推进。
针对地面处理设备1的作业模式，作业元件2、3、4、5相对于行进模式以更高的转速旋转。此外，作业元件2、3、4、5成对地以相同的转速反向旋转，也即一方面作业元件2和3并且另一方面作业元件4和5以相同的转速反向旋转，从而使地面处理设备1经受在待清洁表面上的滑动摩擦并且力合成为零。由此地面处理设备1就可以为了随后的行进重新仅仅基于作业元件2、3、4、5的转速差和/或旋转方向差的调整而向确定的所期望的方向偏转。
为了能够从待清洁表面获取抽吸物，作业元件2、3、4、5有利地全部向内滚动、也即朝抽吸口12的方向驱动，从而使处于待清洁表面上的抽吸物朝抽吸口12的方向输送，并且通过作业元件2、3、4、5之间形成的负压被吸入到地面处理设备1中。为了对作业元件2、3、4、5之间的被负压加载的区域进行密封，可以在作业元件2、3、4、5的与抽吸口相对置的侧面上额外地布置密封元件。
尽管附图中并未示出，仍可以备选地为地面处理设备1的角区域配置绕基本垂直的旋转轴线6旋转的作业元件2、3、4、5，所述作业元件以端侧表面与待清洁表面形成接触。这种作业元件2、3、4、5能够例如是扁平的擦拭元件、抛光盘或类似部件。
图4示出另一种实施方式，其中，作业元件2、3、4、5以在图1至3已经示出的定向布置在地面处理设备1上。在作业元件2、3、4、5之间具有镇重元件10，所述镇重元件布置在圆形导引部11的中心。导引部11例如涉及导引滑槽或轨道式导引部，沿所述导引部能够使镇重元件10相对于作业元件2、3、4、5运动。镇重元件10的推移优选借助电机驱动器实现。根据该实施方式，镇重元件10在地面处理设备1的行进模式期间处于导引部11的十字交叉区域中，也即处于作业元件2、3、4、5之间的中央处。此外，所有的作业元件2、3、4、5以相同转速成对地反向旋转，从而与待清洁表面形成滑动摩擦。例如作业元件2、3、4、5绕其相应的旋转轴线6旋转，从而使每个作业元件2、3、4、5都形成向外的转矩，其中，所有作业元件2、3、4、5的转矩总体上被抵消，并且地面处理设备1理想地保持在恒定的位置上。同时，地面处理设备1经历提升力，所述提升力相当于类似悬停的状态。由此，地面处理设备1的中心发生移动，其方式为，镇重元件10沿导引部11移动。例如，镇重元件10可以借助线性单元向前(基于主行进方向r而言)朝作业元件2的方向移动，向后朝作业元件3的方向移动，向右朝作业元件4的方向移动或向左朝作业元件5的方向移动。在地面处理设备1中镇重元件10所发生移动的相应区域中，形成了与待处理表面更高的摩擦，相较而言，地面处理设备1的其他区域则同时被卸载。由此沿确定的期望的方向形成力合成，所述力合成实现地面处理设备1的行进。镇重元件10可以如图4所示是设计用于重心移动的元件。然而作为备选还可行的是，使用地面处理设备1的无论如何都存在于地面处理设备1之中或之上的构件进行重心移动。例如为此可以使地面处理设备1的蓄电池可移动地构造。
图5示出地面处理设备1的备选的实施方式，其中，四个作业元件2、3、4、5布置为，每两个作业元件2、3或4、5成对地布置成行。在此，在地面处理设备1的前部区域中的两个作业元件2和3的旋转轴线垂直于主行进方向r地布置。在地面处理设备1的后部区域中的两个作业元件4和5的旋转轴线6同样垂直于主行进方向r地布置，并且与前部区域中的作业元件2和3的旋转轴线6平行地延伸。作业元件2、3、4、5还可以在此相互独立地旋转。为此，为每个作业元件2、3、4、5配置了各自的旋转驱动器。为了沿主行进方向r或沿与其相反的方向的前行，所有的作业元件2、3、4、5可以沿相同的方向旋转。如果地面处理设备1应该由此实施转弯行驶，则例如作业元件3和5(为了向右的转弯行驶)或作业元件2和4为了向左的转弯行驶)与相应其他作业元件2和4或3和5相比以更高的旋转速度旋转，从而导致地面处理设备1的偏移。为了地面处理设备1在某一位置上的旋转，也即在不发生行进的情况下旋转，例如可以使作业元件3和5沿前行方向旋转，与此同时，作业元件2和4相反地沿后退方向旋转。由此使得地面处理设备1向右旋转。针对地面处理设备1的作业模式作业元件2、3、4、5如此旋转，即，作业元件2和3的旋转方向与作业元件4和5的旋转方向相反，从而使地面处理设备1又经受提升力，并且静止地保持在原地原位。在该位置中，则可以借助作业元件2、3、4、5的旋转将抽吸物朝在作业元件对之间布置的抽吸口12的方向输送。
图6示出另一根据本发明的地面处理设备1总共仅具有三个作业元件2、3、4的实施方式。地面处理设备1例如是擦拭设备或抛光设备。作业元件2、3、4被布置为，所述作业元件的旋转轴线6基本上构成三角。地面处理设备1的行进在此可以例如通过仅其中一个作业元件2、3、4的旋转实现，其中，针对作业模式规定，作业元件2、3、4相反地旋转，从而使作业元件的合成转矩被抵消，并且地面处理设备1保持在原地原位。作业元件2、3、4根据该实施方式例如是擦拭辊，所述擦拭辊将水分敷设在待清洁表面上，也即能够从待清洁表面除去灰尘和污垢。在此还可以额外地为作业元件2、3、4配置液体敷设装置和/或抽吸口12。显然，还可以考虑大量能独立驱动的作业元件2、3、4、5。
最后，图7示出地面处理设备1，所述地面处理设备构造为用于使用者手持式导引设备7的附件设备8。地面处理设备1布置在设备7的基础设备9上。基础设备9在此具有例如集尘室(未示出)，利用电机风扇单元(同样未示出)通过附件设备8吸入的抽吸物能够被收集在在所述集尘室中。基础设备9与柄部13相连，所述柄部承载具有开关15的把手14。使用者可以借助把手14将设备7在待清洁表面上导引，其方式为，使用者通过正常的来回移动将设备7在待清洁表面上导引，使用者利用所述来回移动将设备7交替地推远和拉近。借助开关15可以一方面使电机风扇单元接通和关闭，并且另一方面还有利地关于风扇功率等采取调整。地面处理设备1在此相应地本身不能自行行走，而是在设备7移动的情况下自动地共同运动。根据该设计方式，可以例如根据上述附图2、3、5或6的实施例那样布置多个作业元件2、3、4、5，其中，所有的作业元件2、3、4、5优选具有彼此相反的旋转方向，所述作业元件适用于将抽吸物朝地面处理设备1的抽吸口12的方向输送。通过反向旋转的作业元件2、3、4、5，地面处理设备1以更低的摩擦在待清洁表面上导引，以至于使用者能够不费力地使地面处理设备1总体上沿所有方向移动。在缺少被驱动的行走轮、行进轮或类似装置的情况下并不强制行进方向。此外，通过作业元件2、3、4、5以相同转速的旋转，地面处理设备1也不经历在待清洁表面上的偏移。
附图标记清单
1地面处理设备
2作业元件
3作业元件
4作业元件
5作业元件
6旋转轴线
7设备
8附件设备
9基础设备
10镇重元件
11导引部
12抽吸口
13柄部
14把手
15开关
16距离测量装置
r主行进方向