能自动行进的清洁设备的制作方法

1.本发明涉及一种能自动行进的清洁设备，其具有用于清洁设备在环境内行进的驱动设备、用于给清洁设备的使用者输出消息的通信接口、用于探测环境内的障碍物的障碍物探测设备和计算设备，所述计算设备设置用于基于由障碍物探测设备探测到的障碍物创建环境地图并且给通信接口传送控制命令，其中，计算设备还被设置为，一方面确定第一环境子区域，能移动的障碍物在第一环境子区域中的位置随时间反复变化；另一方面确定第二环境子区域，第二环境子区域仅能被不完全清洁。


背景技术：

2.上述种类的清洁设备在现有技术中是充分已知的。它们通常也被称为清洁机器人并且可以例如设计成移动式吸尘器、擦拭设备或组合式吸尘-擦拭设备。
3.能自动行进的清洁设备通常具有计算设备，其设计为在环境中执行清洁设备的导航。障碍物探测设备配设给计算设备，其例如测量相对于环境中存在的障碍物的距离并且将这些距离传送给计算设备以创建环境地图。以此创建的环境地图可以被计算设备用于将清洁设备在环境中定位和导航。尤其还可以进行路线规划，以根据计划好的预定义的路线导航清洁设备通过所述环境，例如用于执行在清洁计划的范畴中确定的相继的清洁活动。
4.在清洁期间，计算设备控制清洁设备行进通过环境并且优选记录已经通过清洁设备清洁过的环境子区域。同样探测和记录哪些环境子区域尚未被清洁或被不完全清洁。所述记录例如直接在环境地图中进行，在环境地图中标记已清洁和未清洁的环境子区域。此外，环境地图还包含关于探测到的障碍物位置的条目。障碍物一方面是房间边界，另一方面例如是物体，如家具、装饰物或类似物。
5.现有技术中还已知，探测能移动的障碍物。这些障碍物例如是较小的家具、装饰物，或者甚至人和动物。计算设备例如通过比较在时间上相继创建的环境地图和/或根据障碍物的行进速度确定这种能移动的障碍物。
6.为了尽可能完全地清洁具有能移动的障碍物的环境子区域，在现有技术中已知探测能移动的障碍物何时离开环境子区域。然后清洁设备被有针对性地控制到那里。替选的是，已知的清洁设备还利用随机的行进路线，其中，假设能移动的障碍物偶尔改变其位置，尽可能地清洁所有的环境子区域。
7.然而在此缺点在于，相对于具有能移动的障碍物的环境子区域没有规律的可及性，因此具有多个环境子区域的环境通常被不完全地或至少不均匀地清洁，并且留下其中灰尘和脏物逐渐积累并且必须由使用者手动清除的环境子区域。


技术实现要素：

8.基于上述现有技术，本发明要解决的技术问题是实现一种自动清洁环境的清洁设备，即尽可能完全或至少在很大程度上消除由使用者的手动补充清洁过程，并且环境被均匀地清洁，尤其具有能移动的障碍物的环境子区域也是如此。
9.为解决上述技术问题建议，清洁设备的计算设备设置为比较确定出的第一环境子区域的位置与确定出的第二环境子区域的位置，并且在(所述两个)位置一致时通过通信接口给清洁设备的使用者输出与能移动的障碍物有关的消息，其中，所述计算设备设置为通过比较多个在时间上相继创建的环境地图确定能移动的障碍物的在时间上反复的位置变化，并且其中，所述消息包含将障碍物手动从定义的环境子区域去除(或者说移开)的请求，即将能移动的障碍物移位到确定的在消息中定义的位置，所述位置处于(能移动的障碍物的位置在时间上反复变化所处的)环境子区域之外。
10.因此计算设备确定环境子区域，其一方面是不完全或不均匀清洁的，并且另一方面具有能移动的障碍物。如果环境的同一环境子区域满足上述两个条件，那么就断定，那里存在的障碍物妨碍该环境子区域的最佳的，尤其均匀的清洁。由于计算设备也知道探测到的障碍物是能移动的障碍物，所以向清洁设备的使用者输出消息，以便使用者可以针对环境子区域的最佳清洁采取措施。因此实现了一种清洁机器人，其为了达到最佳清洁效果的目的给使用者输出指示，即在确定的环境子区域中存在能移动的障碍物，例如椅子，其妨碍环境子区域的最佳清洁。为此清洁设备首先确定位置，能移动的障碍物位于该位置处。此外，清洁设备确定环境子区域，所述环境子区域不能被清洁或清洁仅有很小的效果。脏物和能移动的障碍物的确定出的位置被相互比较，其中，在一致时给使用者输出消息。因此不能相信清洁设备在随后的清洁行驶中意外地到达之前被能移动的障碍物挡住的位置。
11.计算设备设置为通过比较多个在时间上相继创建的环境地图确定能移动的障碍物的位置变化。例如清洁设备可以将当前清洁行驶期间创建的环境地图与时间上在上一次创建的环境地图比较，以便通过两个环境地图之间存在的差异识别一个或多个能移动的障碍物。以这种方式，例如可以在每个工作路线之后，尤其在处理包含预定义的时间和位置数据的使用规划之后，创建环境地图并且与一个或多个先前的环境地图比较。以此可以检测能移动的障碍物的位置变化。例如在较早的时间点被使用的椅子不会精确处于使用前的同一位置。
12.在能移动的障碍物的位置与不完全清洁的位置之间一致的情况下给使用者输出的消息包含将障碍物手动从定义的环境子区域中移除的请求，即将能移动的障碍物移位到确定的在消息中定义的位置处。通过该消息，清洁设备的使用者优选得到建议，即在下次使用后将能移动的障碍物直接带到环境的其他位置处。例如他可以被请求，不再将椅子放到与以前相同的位置，即例如不再把椅子移回桌子处，而是从桌子移开。因此在识别出妨碍最佳清洁的障碍物后，使用者得到建议，以适当的方式将这些障碍物移位，以便进行对之前被这些障碍物阻挡的环境子区域的清洁。在下一个作业步骤中，若使用者已经在有关位置处去除了障碍物，则清洁设备就可以在那里去掉脏物。
13.此外，清洁设备优选具有脏物传感器，其设计用于确定环境子区域的脏污程度。脏物传感器设计用于识别根本不能清洁、不完全清洁、不均匀清洁和/或只能以与标准相比更大的时间耗费清洁的环境子区域。以此可以识别和存储环境地图中难以清洁的环境子区域。
14.脏物传感器可以具有带有对应的图像处理设备的相机或颗粒传感器。尤其清洁设备具有相机，其记录(或者说采集、拍摄)环境的图像，借助对应的图像处理设备将这些图像与环境的参考图像比较。替选地或者额外地，清洁设备也可以具有颗粒传感器，其测量，尤
其量化由清洁设备，例如抽吸风扇或擦拭布从待清洁表面去除的脏物和/或灰尘颗粒。以此可以为环境的每个环境子区域确定单独的脏污程度并且标注在环境地图中。此外可以确定所确定的脏污程度是否具有与参考值的偏差。
15.特别优选的是，给使用者的消息包含能移动的障碍物的图像或图形的呈现。例如若清洁设备具有相机，则由相机记录的图像可以直接显示给使用者，例如显示在清洁设备本身的屏幕上，或者也可以显示在外部终端设备上。相对于照片替选的是，信息也可以包含能移动的障碍物的图形的呈现，例如代表确定类型的能移动的物体的图标，例如显示椅子、沙发、茶几或类似物的图标。
16.还建议，能移动的障碍物是家具，其中，清洁设备具有带有定义的家具的参考参数的存储器，并且其中，计算设备设置成将探测到的能移动的障碍物的参数与存储的参考参数比较。探测到的障碍物以此可以根据其类型被识别并且可以例如直接给使用者发送消息，所述消息反映待移动的障碍物的类型。例如信息可以直接包含文本部分，如“椅子”，或包含以图形呈现的椅子符号。
17.还建议，通信接口设计为直接将消息作为视觉信号或声学信号输出给使用者或者通过无线数据通信将该消息传输给使用者的与清洁设备通信连接的外部终端设备。根据第一种设计，清洁设备的通信接口具有例如屏幕或扬声器。在清洁设备的屏幕上可以给使用者显示图像或代表能移动的障碍物的符号，或者替选地显示说明能移动的障碍物的文本。替选地也可以给使用者输出声学信号，例如以语音输出的形式，其包含如“请不要将椅子移回桌边”的请求。根据另外的实施方式，清洁设备的通信接口可以将消息传输给使用者的外部终端设备，例如手机、平板电脑、笔记本电脑或类似物。数据传输优选无线地通过家庭网络或互联网进行。移动的终端设备的屏幕可以用于显示文本、图像和/或符号。替选地，移动的终端设备也可以进行相应的语音输出，其包含给使用者的消息。
18.优选地，清洁设备的障碍物探测设备设置为也识别能移动的障碍物从环境子区域中的去除并且然后报告给计算设备，其中，计算设备设置为以此控制环境子区域的清洁。障碍物探测设备可以在清洁行驶中重新探测环境中的障碍物并将相应的信息传输给计算设备，其中，计算设备以此在与旧的环境地图的比较时确定在相关的环境子区域中不再存在能移动的障碍物。然后计算设备可以控制清洁设备，使其移动到能移动的障碍物以前的位置处并在那里执行清洁。特别优选的是，使用者以此可以通过清洁设备的通信接口得到消息，即环境的相应位置已被清洁并且使用者现在可以将能移动的障碍物再放回期望的位置处。
19.此外可以规定，计算设备设置为通过清洁设备的通信接口接收使用者的信息，即障碍物已经从环境子区域去除，并且以此开始清洁环境子区域。按照该设计方案，清洁设备或其障碍物探测设备不必自己探测能移动的障碍物已被去除。确切而言，使用者通过清洁设备的通信接口进行相应的输入，优选甚至借助外部的终端设备。然后清洁设备的计算设备这样处理使用者的信息，以便执行对已经清除了能移动的障碍物的环境子区域的清洁。若该清洁完成，就可以再给使用者输出相应的消息。
附图说明
20.下面根据实施例进一步阐述本发明。附图中：
21.图1示出按照本发明的清洁设备；
22.图2示出具有多个环境子区域、能移动和不能移动的障碍物的环境地图；
23.图3示出使用者的具有用于显示消息的屏幕的外部终端设备。
具体实施方式
24.图1示出能自动行进的清洁设备1的例子。清洁设备1在此是带有清洁刷形式的清洁元件16的吸尘机器人，清洁刷围绕基本水平的轴线转动。清洁设备1具有轮子15以及用于轮子15的驱动设备2以便自动行进，所述驱动设备2包括未进一步显示的电动机。此外，清洁设备1具有通信接口3，用于与外部的终端设备14无线通信(见图3)。例如清洁设备1可以通过通信接口3接入家庭网络或甚至与互联网连接。清洁设备1的障碍物探测设备5设计用于探测清洁设备1环境中的障碍物6、7。障碍物6、7一方面可以是固定的障碍物6，例如较大家具，如柜、床等，另一方面可以是能移动的障碍物7，如小家具，如椅子、茶几等。障碍物探测设备5在此例如是距离测量设备，其测量从清洁设备1到障碍物6、7的距离。尤其障碍物探测设备5可以是光学的测量设备，例如三角测量设备，其在围绕障碍物探测设备5的360度的角度范围内测量。清洁设备1具有计算设备8，其根据由障碍物探测设备5确定的距离可以创建环境地图9(见图2)，其显示环境的平面轮廓。在此，平面轮廓相当于具有多个房间的公寓或房子的一层，这些房间又分为环境子区域10、11。除了房间边界，环境地图9还具有探测到的障碍物6、7以及清洁设备1的当前位置。根据环境地图9，计算设备8可以识别清洁设备1的当前位置并在环境地图9中持续更新。借助脏物传感器12，清洁设备1还可以识别环境的脏污状态。脏物传感器12例如可以包括与图像处理软件结合的相机，所述图像处理软件根据图像的比较将当前的脏污状态识别为平均、低于平均或高于平均。其他划分例如可以是低、中、高或类似。计算设备8此外可以将这些确定出的脏污程度记录到环境地图9中。清洁设备1的存储器13可以具有参考脏污程度的图像，当前由脏物传感器12记录的图像可以与其比较，以确定脏污程度。环境地图9也可以存储在存储器13中。
25.图2示出例如由清洁设备1创建的环境地图9。环境地图9例如可以在所谓的slam方法(simultaneous localization and mapping)范畴内创建。在此，清洁设备1的障碍物探测设备5连续测量相对于环境中障碍物6、7的距离并且由此创建环境地图9，而清洁设备1同时根据环境地图9的已经存在的部分定位并且连续地将当前探测到的障碍物数据与环境地图9中存储的数据比较。环境地图9在此仅示例性包含多个障碍物6、7，其中，为了更好地说明本发明，区分固定的障碍物6(使用者通常不移动它们)与能移动的障碍物7(使用者经常移动它们)。在环境地图9中标记了多个环境子区域10、11，其中，环境子区域10呈现为环境的包含能移动的障碍物7的区域，环境子区域11表示环境的清洁设备1的脏物传感器12在其上已确定相对于参考值更高的脏污程度的区域。
26.图3示出清洁设备1的使用者的外部终端设备14，其形式为移动电话。外部终端设备14以通常的方式具有屏幕17，在屏幕上给使用者显示消息4。屏幕17在此向使用者显示请求，即将确定的障碍物7(椅子)远离定义的环境子区域10、11(桌子周围)。
27.在可行的实施方式范畴中，本发明如此实现，即清洁设备1首先通过其计算设备8创建环境的环境地图9。例如在图2中所示，注意到障碍物6、7在环境地图9中，清洁设备1的障碍物探测设备5已经在探察行驶或工作行驶期间确定了所述障碍物。此外，清洁设备1借
助其脏物传感器12确定环境的超过标准值地脏污的环境子区域11。这种环境子区域11例如位于较小的家具区域中，清洁设备1不能完全清洁其周围。具有这种障碍物7的环境子区域11例如是椅子下方的区域，清洁设备1不能在椅子腿之间通过。因此障碍物7所处的环境子区域11不能被最佳地清洁。例如椅子的小件家具属于能移动的障碍物7，它们经常由使用者来回搬或来回推。因此它们在环境地图9中被标记为能移动的障碍物7，这是相较于在此示例性标记为障碍物6的较大的、不能移动的家具。这些不能移动的家具包括厨柜、餐具柜、床等。
28.清洁设备1借助计算设备8基于由障碍物探测设备5探测到的障碍物6、7以及脏物传感器12的探测信号持续地创建新的、当前的环境地图9并且优选将其存储在存储器13中。在每次探察行驶或清洁行驶之后，创建的环境地图9与一个或多个旧的环境地图9比较并且在能移动的障碍物7的位置变化方面被分析。计算设备8可以通过比较在时间上先后记录的环境地图9确定能移动的障碍物7已经被放在环境内的其他位置处。这种移动的障碍物7可以例如是之前在餐桌旁，在使用者离开餐桌后接着又放回到稍微不同的位置的椅子。此外，时间上相继创建的环境地图9也在环境子区域11方面被分析，环境子区域11具有不同于标准的脏污程度。例如可以是环境子区域11，其根本不能清洁、不完全清洁、不均匀清洁或只能以较大时间耗费清洁。
29.接着，计算设备8将探测到的具有不完全或以其他方式非最佳清洁效果的环境子区域11的位置与具有能移动的障碍物7的环境子区域10比较。若计算设备8确定本发明的环境子区域10、11既属于具有能移动的障碍物7的环境子区域10，又属于具有不完全清洁或非最佳清洁的环境子区域11，则在环境地图9中对其标记。通过将难以清洁的环境子区域11与具有能移动的障碍物7的位置的环境子区域10的比较，计算设备8确定一个解决方案建议，其如图3所示作为消息4输出到使用者的外部终端设备14的屏幕17上。在此输出消息4“请不要把椅子放回桌子旁”，这请求使用者在下次使用后不要把能移动的障碍物7“椅子”放回它以前的位置，即不要放到环境子区域10中。这可以以此实现，使用者例如不再把椅子放回桌子处或者说推到靠近桌子的地方，而是放在离桌子稍远处。能移动的障碍物7有针对性地被移动，由此确保环境的所有环境子区域10、11均匀、有规律和均一地被清洁。
30.相对于图3中所示文本形式的消息4，使用者也可以得到图像或图标形式的消息4，其显示待移动的障碍物7。额外地例如可以显示包含该能移动的障碍物7的房间的图像。该图像本身可以是由清洁设备1的障碍物探测设备5，尤其相机记录的。相对于在外部终端设备14上输出消息4替选的是，清洁设备1本身也可以具有屏幕17，在其上给使用者显示消息4。此外，清洁设备1的通信接口3也可以输出视觉或声音消息4，例如语音信息、投射到墙上的信号等等。
31.在使用者收到消息4并将能移动的障碍物7放在当前未由清洁设备1清洁的位置后，使用者例如可以通过外部终端设备14的触摸感应屏幕17给清洁设备1的计算设备8传输信息，即能移动的障碍物7已经从待清洁的环境子区域11去除。然后计算设备8可以在相应的环境子区域11中启动清洁。替选地，清洁设备1也可以自动地，尤其在其障碍物探测设备5的协作下，确定能移动的障碍物7已经从环境子区域11去除并且然后相应地控制环境子区域11的清洁。
32.附图标记列表
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清洁设备
[0034]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
驱动设备
[0035]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
通信接口
[0036]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
消息
[0037]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
障碍物探测设备
[0038]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
障碍物
[0039]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
障碍物
[0040]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
计算设备
[0041]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
环境地图
[0042]
10
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环境子区域
[0043]
11
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环境子区域
[0044]
12
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脏物传感器
[0045]
13
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存储器
[0046]
14
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外部终端设备
[0047]
15
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轮子
[0048]
16
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清洁元件
[0049]
17
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屏幕