用于地面处理设备与基站对接的方法和地面处理系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于自行式和自转向式的地面处理设备与基站对接的方法，其中，利用基站的两个或多个发送元件发送出在各自的信号区域内在空间上扩展的各自的对接信号，其中，信号区域区段式地重叠并且对接信号具有不同的信号表征，并且其中，对接信号由地面处理设备的接收装置接收并由地面处理设备的控制单元进行分析。为了提供能够实现简单可靠对接地面处理设备与基站的类属的方法，根据本发明提出的是，利用控制单元在考虑到不同的信号表征的情况下算出地面处理设备相对于基站的实际方位，以预设或能预设的相对于基站的相对位置来求得地面处理设备从实际方位至具有表征性的目标区域的行驶路径，并且地面处理设备移动向具有表征性的目标区域，从该具有表征性的目标区域出发，地面处理设备移动到基站的对接位置中。此外，本发明还涉及用于执行该方法的地面处理系统。
【专利说明】
用于地面处理设备与基站对接的方法和地面处理系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于自行式和自转向式的地面处理设备与基站对接的方法，其中，利用基站的两个或多个发送元件发送出在各自的信号区域内在空间上扩展的各自的对接信号，其中，信号区域区段式地重叠并且对接信号具有不同的信号表征，并且其中，对接信号由地面处理设备的接收装置接收并由地面处理设备的控制单元进行分析。
[0002]此外，本发明还涉及一种用于执行方法的地面处理系统，该地面处理系统包括基站以及自行式和自转向式的地面处理设备，基站具有发送装置，发送装置具有两个或多个发送元件，由发送元件能够发送出在各自的信号区域内在空间上扩展的各自的对接信号，其中，信号区域区段式地重叠并且对接信号具有不同的信号表征，地面处理设备具有用于接收对接信号的接收装置和用于分析对接信号的控制单元。
【背景技术】
[0003]这种地面处理系统例如被设计成地面清洁系统，其中，地面处理设备是地面清洁设备，尤其是所谓的清洁机器人。地面处理设备具有至少一个地面处理机组，其中，在地面清洁设备情况下，其例如可以是指用于清扫地表面污物的清扫机组或用于将污物吸入污物收集容器中的抽吸机组。地面处理设备可以自主处理地表面并且为了维护并且/或者在工作休息期间而移动至基站。
[0004]基站例如可以被设置成用于给地面清洁设备的至少一个蓄电池充电，其中，基站的和地面清洁设备的电接触元件可以在它们的对接位置中联接。在地面清洁设备的对接位置中，基站的抽出开口与地面清洁设备的排污开口对齐，由此可以由基站将污物从地面清洁设备抽出。也可以的是，由基站给地面处理设备输送工作原料，例如用于润湿地表面的水。
[0005]为了能够使地面处理设备移动到对接位置中，基站必须被地面处理设备确定位置并能够接近。在此已公知的是，在地面处理设备内存储了待处理的空间的地图，在地图内存入了基站的方位。结合空间中的、与地图内的特征相关联的地面标志，地面处理设备可以确定其在地图内的位置并由此算出至基站行驶距离。然而这需要可观的设备方面的花费并且在实践中往往被证实是不可靠的，从而除了地图导航之外在地面处理设备上还需要用于识别基站的附加的传感器。
[0006]EP 2 065 774 Al描述了一种用于执行类属的方法的类属的地面处理系统。在此，使用了具有两个发送元件的基站，在各自的扇状的信号区域内发射对接信号。由发送元件所涵盖的信号区域局部重叠。地面处理设备可以将对接信号彼此区分开。视地面处理设备处于信号区域的哪个方位上或者怎样驶入到该信号区域内而定地，地面处理设备遵循不同的策略，以便移动到基站的对接位置中。例如，地面处理设备沿信号区域的边界行驶，由此，首先以费事的方式运动离开基站，并且随后可以再次运动到基站上。在另一种行驶策略中，地面处理设备在信号区域内呈弧形地行驶，这可以导致，其沿圆圈运动，而不接近基站。在又一种行驶策略时，地面处理设备绕着基站行驶，运动离开基站、转向并随后才驶向基站。总体上，在EP 2 065 774 Al中所述的方法中存在如下风险，S卩，地面处理设备不必要地移动了较大的路径并由此延迟了对接。此外，在大量不同策略中，对控制单元而言还存在如下风险，即，选择了错误的行驶策略并由此不必要地延迟了与基站的对接。
【发明内容】
[0007]本发明任务在于，提供一种类属的方法和一种类属的地面处理系统，它们分别能够实现地面处理设备与基站简单且可靠地对接。
[0008]在前述类型的方法中，该任务根据本发明通过如下方式来解决，S卩，利用控制单元在考虑到不同的信号表征的情况下算出地面处理设备相对于基站的实际方位，以预设或能预设的相对于基站的相对位置来求得地面处理设备从实际方位至具有表征性的目标区域的行驶路径，并且地面处理设备移动向具有表征性的目标区域，从该具有表征性的目标区域出发，地面处理设备移动到基站的对接位置中。
[0009]在本发明方法中，可以考虑到两个或多个对接信号的不同的信号表征，因此，控制单元可以彼此区分发送元件的对接信号的信号量值。例如，接收的对接信号越强，地面处理设备距离相应的发送元件越近，而接收的对接信号越弱，地面处理设备与相应的发送元件距离越远。根据对可不同识别的对接信号以及如果需要的话对由两个或多个对接信号组成的总信号的分析，控制单元可以算出地面处理设备相对于基站的实际方位。优选地，当接收到至少两个对接信号时，地面处理设备停住，以便执行尽量准确的方位确认。如果已知实际方位，则控制单元将求得至具有表征性的目标区域的行驶路径。地面处理设备随后可以沿行驶路径移动向目标区域。在此，目标区域可以被视为在点的意义下的空间上狭窄受限的区域。尤其也可以设置的是，目标区域具有空间扩展。例如，目标区域可以是圆形，例如具有约2cm至15cm，优选约5cm至1cm的半径。目标区域的大小优选如下这样地选择，S卩，从目标区域出发能够可靠接近对接位置。尤其优选地，在移动到对接位置中的情况下的行驶方向依赖于至少两个对接信号地受调节。
[0010]根据本发明的方法提供的优点是，可以避免地面处理设备多余的移动。使用了经部分计划的行驶策略，其包括尽量准确确定地面处理设备的位置并且有针对性接近目标区域，从目标区域出发接近对接位置。地面处理设备的为此所需的接收装置和基站的发送装置可以结构上简单地设计。这就能够实现对地面处理设备和基站的廉价制造。由控制单元产生的计算花费也可以保持得较小。
[0011]例如，使用发光二极管，尤其是红外线二极管来作为发送元件。每个发光二极管例如在呈锥形的信号区域内发射光，其中，至少两个发光二极管的信号区域区段式地重叠。
[0012]例如，可以使用超声波发射器来作为另一种发送元件。
[0013]基于不同的信号表征，可以将对接信号彼此区别开。例如，对接信号以所用波长来区分开并且/或者它们以时间上不同的调制发送。与所用的波长无关地，例如可以以不同的脉冲来发送出对接信号。控制单元可以根据所接收到的脉冲序列来查明接收到了哪个对接信号。
[0014]使用脉冲式的对接信号也能够以简单方式识别出背景信号，并且与总信号分开用于改善信噪比。在使用了用于对接信号的红外射线的情况下，考虑尤其是将太阳光或例如远程遥控那样的其他红外光源作为背景射线。
[0015]有利的是，为了确认地面处理设备相对于基站的实际方位而确认地面处理设备相对基站所具有的间距，以及确认地面处理设备相对基站所形成的角度。尤其测量基站与地面处理设备的假想的连接线与基站的轴线之间的角度，沿着该轴线，地面处理设备能够在限定的对接方向上移动到对接位置中。“对接方向”在此尤其可以被理解为，在地面处理设备沿对接方向以笔直前行的方式移动时能够实现对接。优选设置的是，地面处理设备从目标区域出发按照理想方式笔直地在限定的对接方向上移动到对接位置中，例如因此能够使基站和地面处理设备的共同工作的电接触元件彼此联接，或者能够使基站的抽吸开口与地面处理设备的排污开口对齐。
[0016]方向说明例如“笔直前行”、“前进”或“后退”在当前被解释为与地面处理设备的纵向运动方向或主运动方向有关，地面处理设备通常沿这些方向移动。
[0017]有利的是，地面处理设备在确认实际方位之前，在实际方位处相对于基站转动，直至使由两个或多个对接信号构成的总信号的信号强度最大。如果地面处理设备接收到对接信号，则优选当场相对于基站在转动情况下通过如下方式进行取向，即，使所接收到的总信号的信号强度最大。这在实践中已被证实为有利于对相对基站的角度和间距进行计算的精确度。此外，这例如能够在地面处理设备上节省全向的接收装置，并且在地面处理设备上使用相对价格低廉的接收装置就够用了。
[0018]“信号强度”在当前被看作是由接收装置接收到的对接信号的或由两个或多个对接信号组成的总信号的强度的程度。信号强度在当前能够以物理单位来进行说明(例如SI单位)，尤其也可以是接收装置的以任意的单位的信号强度，例如光探测器的每秒计数率或接在接收装置后面的模拟数字转换器的电压值。
[0019]有利的是，控制单元检查能够确认角度的精度是否在预定或可预定的公差范围之夕卜，在确定是的情况下时，地面处理设备如下这样地运动，即，如下这样地提高至少一个对接信号的信号强度，使得在确认实际方位之前，对角度进行确认的精度能够在公差范围之内。这就能够更准确地进行方位确认。如果地面处理设备查明，用于确认角度的所期望的精度过小，则地面处理设备在地表面上移动并监控至少一个对接信号的信号强度是否增大。该过程也可以重复执行。如果用于确认角度的所期望的精度足够大，则可以确认地面处理设备的实际方位。
[0020]已被证实有利的是，通过如下方式求得地面处理设备相对于基站的角度，S卩，算出两个或多个对接信号的信号强度相互间的比例和/或对接信号的信号强度相对由两个或多个对接信号构成的总信号的信号强度的比例，并且结合所存储的比例角度关系来由控制单元求得角度。经算出的比例可以在考虑比例角度关系下被考虑用于求得角度。比例角度关系例如是存储在控制单元内的校准曲线或校准函数。
[0021]有利的是，通过如下方式求得地面处理设备相对基站的间距，S卩，将至少一个对接信号的信号强度和/或由两个或多个对接信号构成的总信号的信号强度通过与所存储的信号强度间距关系进行对比来求得间距。信号强度间距关系例如是存储在控制单元内的校准函数或校准曲线，可以根据它们通过与所求得的信号强度进行对比来求得间距。
[0022]在此优选考虑到的是，对接信号的信号强度在各自的信号区域内与地面处理设备相对于发送元件形成的角度位置有关。优选地，要考虑地面处理设备相对基站形成的角度，以便利用信号强度角度位置关系算出经补偿的信号强度，经补偿的信号强度以与信号强度间距关系的对比为基础。信号强度角度位置关系考虑到了发送元件的发射表征，其中，对接信号的信号强度在信号区域内大小不同。根据可以存储在控制单元内的相应的校准函数或校准曲线，可以算出经补偿的信号强度，结合经补偿的信号强度经由信号强度间距关系算出地面处理设备相对基站的间距。
[0023]可以设置的是，地面处理设备从实际方位笔直地移动向目标区域，其中，必要时地面处理设备优选如下这样地转动，即，使纵向方向与实际方位同目标区域的连接线对齐，其中，优选转动了纵向方向与连接线之间的两个角度中的较小的角度。相应地可以设置的是，视地面处理设备的纵向方向可以怎样更快地与连接线对齐而定地，地面处理设备以笔直前行或笔直后退的方式从实际方位移动向目标区域。
[0024]在目标区域处，地面处理设备优选朝基站取向。
[0025]地面处理设备的“取向”在当前尤其可以以如下方式被理解，S卩，地面处理设备当场如下这样地转动，即，使其纵向方向指向目标的方向，例如具有表征性的目标区域或基站。
[0026]优选地，地面处理设备从目标区域至对接位置的行驶方向依赖于对接信号的信号强度地受调节。例如，行驶方向依赖于对接信号的信号强度相互间的比例和/或对接信号与总信号的信号强度的比例地受调节。在地面处理设备中可以存储的是，当信号强度或其比例具有预设的值时，则从目标区域出发正确地接近基站。通过将信号强度的测得的值与存储的值进行对比，控制单元可以查明行驶方向是否正确。在发生偏离时可以执行对行驶方向的校正。按照理想方式，地面处理设备从目标区域出发以笔直前行的方式移动到对接位置中，而不必执行对行驶方向的校正。在从目标区域移动到对接位置中的情况下，优选周期性地进行调节。例如，控制单元以秒节拍或毫秒节拍来评估对接信号。
[0027]当查明实际方位位于目标区域处时，也优选执行方法的最后所述的有利的实施例，在这种情况下直接从实际方位移向对接位置。当实际方位与目标区域一致或几乎一致时，可以与目前为止所执行的方法不同地，在调节行驶方向情况下直接从实际方位移动到对接位置中。可以节省对从实际方位至目标区域的行驶路径的计算。
[0028]如已述那样有利的是，目标区域如下这样地相对于基站定位，S卩，使地面处理设备从目标区域出发能够以笔直前行的方式移动到对接位置中。
[0029]按照理想方式，地面处理设备笔直地在限定的对接方向上移动到对接位置中。
[0030]当然可以设置的是，为了监控方位，在目标区域处再次求得地面处理设备相对于基站的实际方位。这例如在求得角度和间距情况下进行，这一情况已述。
[0031]有利的是，目标区域位于由基站限定的轴线上并且对接方向沿着轴线延伸。轴线尤其垂直于由基站限定的对接平面地取向，并且包含在垂直于对接平面地取向的并且垂直于基站与地表面的碰触平面的平面内。基站的电接触元件例如布置在对接平面内，这些接触元件可以与地面处理设备的接触元件共同工作。
[0032]根据地面处理设备与基站之间的上述限定的角度，轴线可以相当于地面处理设备的0°位置。地面处理设备优选沿轴线以笔直前行的方式移动到对接位置中。
[0033]优选地，与地面处理设备的实际方位无关地选择并接近同一目标区域。在制造商那里例如可以确保，从目标区域出发能够可靠地到达对接位置。
[0034]优选地，两个或多个发送元件和由这些发送元件所涵盖的信号区域关于轴线或前述平面彼此对称地在基站上定位或取向。由此可以确保，在沿轴线运动时可以接收两个或多个发送元件的对接信号，对接信号可以被考虑用于调节地面处理设备至对接位置的行驶方向。
[0035]两个或多个发送元件的对接信号优选强度相同或强度基本上相同。
[0036]例如有利的是，由至少两个发送元件所涵盖的信号区域与轴线或前述平面相交。在偏离轴线时，地面处理设备可以检测到两个或多个发送元件的对接信号的变化并且必要时执行对行驶方向的校正。
[0037]可以设置的是，地面处理设备根据待处理的地表面的地图执行导航，直至接收到对接信号。如果地面处理设备接收到对接信号，则可以以前述方法接近对接位置。
[0038]地面清洁设备例如可以被用作地面处理设备，例如吸尘机器人或清扫吸尘机器人。
[0039]充电站可以被用作基站，利用充电站可以给地面处理设备的至少一个蓄电池充电。补充或替选地可以将抽出站用作基站，经由抽出站可以将污物从地面处理设备的污物收集容器抽出。补充或替选地，基站可以是再填充站，利用再填充站可以在地面处理设备上充满工作原料，例如用于润湿地表面的水。
[0040]在类属的地面处理系统中，开头提出的任务根据本发明通过如下方式来解决，SP，能够利用控制单元在考虑到不同的信号表征的情况下算出地面处理设备相对于基站的实际方位，以预设或能预设的相对于基站的相对位置能够求得地面处理设备从实际方位至具有表征性的目标区域的行驶路径，并且地面处理设备能够移动向具有表征性的目标区域，从该具有表征性的目标区域出发，地面处理设备能够移动到基站上的对接位置中。
[0041]已经与根据本发明的方法阐述相关联地提及的优点在使用地面处理系统时同样可以实现。为了避免重复参引上述说明。
[0042]以相应的方式可以利用根据本发明的地面处理系统的有利实施方式来实现上述已经与根据本发明的方法的有利实施例的阐述相关联地提及的优点。
[0043]发送元件优选是发光二极管，尤其是红外线二极管。
[0044]例如使用了以发出不同脉冲来运行的相同的发光二极管，从而使所发射的对接信号具有时间上不同的调制。
[0045]发光二极管例如发射具有半值宽度(半尖顶角度)约为30°至约40°的光锥。
[0046]按照有利方式，对接信号以所用波长来区分开并且/或者能够以时间上不同的调制发送出对接信号。
[0047]已被证实有利的是，为了确认地面处理设备相对于基站的实际方位而能够确认地面处理设备相对基站所具有的间距，以及能够确认地面处理设备相对基站形成的角度。尤其测量基站与地面处理设备的假想的连接线与基站轴线之间的角度，沿着该轴线，地面处理设备能够在限定的对接方向上移动到对接位置中。
[0048]有利的是，地面处理设备在确认实际方位之前，在该实际方位处能够相对于基站如下这样地转动，即，使由两个或多个对接信号构成的总信号的信号强度最大。
[0049]有利的是，利用控制单元能够检查:能对角度进行确认的精度是否在预定或可预定的公差范围之外，在确定是的情况下时，地面处理设备能够如下这样地运动，即，如下这样地提高至少一个对接信号的信号强度，使得在确认实际方位之前，对角度进行确认的精度能够在公差范围之内。
[0050]优选地，能够通过如下方式求得地面处理设备相对基站的角度，即，算出两个或多个对接信号的信号强度相互间的比例和/或对接信号的信号强度相对由两个或多个对接信号构成的总信号的信号强度的比例，并且根据所存储的比例角度关系来由控制单元求得角度。
[0051]按照有利的方式，能够通过如下方式求得地面处理设备相对基站的间距，S卩，将至少一个对接信号的信号强度和/或由两个或多个对接信号构成的总信号的信号强度通过与所存储的信号强度间距关系进行对比来求得间距。
[0052]有利的是，在此能够考虑到的是，对接信号的信号强度在各自的信号区域内与地面处理设备相对于发送元件形成的角度位置有关，并且能够考虑到地面处理设备与基站所形成的角度，利用信号强度角度位置关系算出经补偿的信号强度，经补偿的信号强度以与信号强度间距关系的对比为基础。
[0053]可以设置的是，地面处理设备从实际方位笔直移动向目标区域，其中，必要时地面处理设备优选首先如下这样地转动，即，使纵向方向与实际方位同目标区域的连接线对齐，其中，优选转动了纵向方向与连接线之间的两个角度中的较小的角度。
[0054]在目标区域处，地面处理设备优选能够相对于基站取向。例如，地面处理设备能够如下这样地转动，即，使由两个或多个对接信号构成的总信号的信号强度最大。
[0055]按照有利方式，例如通过求得地面处理设备相对于基站的角度和间距而能够监控地面处理设备在目标区域处相对于基站的方位。
[0056]按照有利方式，地面处理设备从目标区域至对接位置的行驶方向能够依赖于对接信号的信号强度地受调节。
[0057]有利的是，当实际方位位于目标区域处时也能够执行这一点，在该情况下能够直接从实际方位移动到对接位置中。可以节省求得从实际方位至目标区域的行驶路径以及至目标区域的移动。
[0058]按照有利方式，目标区域如下这样地相对于基站定位，S卩，使地面处理设备从目标区域出发能够以笔直前行的方式移动到对接位置中。
[0059]按照有利方式，目标区域位于由基站限定的轴线上，并且对接方向优选沿该轴线延伸。
[0060]优选地，能够依赖于地面处理设备的实际方位地选择并能够接近同一目标区域。
[0061]两个或多个发送元件和由它们所涵盖的信号区域按照有利方式关于轴线或前述平面彼此对称地在基站上定位或取向。
[0062]可以设置的是，由至少两个发送元件所涵盖的信号区域与轴线或前述平面相交。
[0063]在地面处理系统的有利实施方式中，地面处理设备是地面清洁设备。
[0064]已被证实有利的是，基站是充电站和/或抽出站和/或再填充站。
【附图说明】
[0065]对本发明的优选的实施方式的以下描述结合附图用于更详细的阐述。其中:
[0066]图1:示出根据本发明的地面处理系统的立体图，其被设计为具有基站和造型为地面清洁设备的地面处理设备的地面清洁系统；
[0067]图2:示出图1的地面清洁设备的立体图；
[0068]图3:示出图1的地面清洁设备的示意性的、简化框图；
[0069]图4:示出图1的地面清洁系统的示意图，用以阐述地面清洁设备与基站的对接;并且
[0070]图5:示出被设计成地面清洁系统的地面处理系统的第二优选实施方式的立体图。具体实施方案
[0071]图1以立体图示出了用于执行根据本发明的方法的根据本发明的地面处理系统的第一优选实施方式。地面处理系统被设计成地面清洁系统10并且包括基站12以及被设计成地面清洁设备14的地面处理设备。该地面清洁设备14是自行式的和自转向式的并且能够实现自主清洁地表面。
[0072]地面清洁设备14包括在其上保持有行走机构18的壳体16，以便能够在地表面上移动。通常，地面清洁设备14沿其纵向方向20运动，从而主运动方向沿纵向方向20延伸。行走机构18受马达22驱动，马达受控制单元24操控。用于行走机构18的能量由至少一个可重复充电的蓄电池26提供。
[0073]蓄电池26与两个接触元件28电接触，接触元件沿纵向方向20布置在地面清洁设备14的前侧30上。通过向接触元件28加载电能可以给蓄电池26充电。
[0074]为了清洁地表面，地面清洁设备14包括至少一个清洁机组32。在当前存在有能横向于纵向方向20旋转的清扫刷(未示出)作为清洁机组32，以便清扫地表面的污物。清洁机组32还包括未示出的抽吸机组，以便将污物从地表面吸入污物收集容器34中。
[0075]此外，地面清洁设备14还包括与控制单元24联接的接收装置36。接收装置36布置在前侧30上。接收装置36例如被定位在接触元件28上方，并且尤其被定位在地面清洁设备14的中心纵向平面上。
[0076]利用接收装置36可以检测电磁射线，尤其是红外射线。从基站12发送出的对接信号(以下将详细讨论)可以被接收装置36接收到，并且被控制单元24分析。结合分析的结果，控制单元24为了使地面清洁设备14移动尤其可以以如下方式操控马达22，S卩，使地面清洁设备移到基站12的对接位置中。
[0077]基站12在当前是用于给至少一个蓄电池26充电的充电站。为此目的，基站12在端侧具有两个电接触元件38，它们可以与接触元件28联接。向接触元件38加载电能，其中，基站12例如经由联接电缆40联接供电网。
[0078]基站12限定出轴线42。轴线42垂直于被基站12限定的对接平面44地取向。对接平面44通过接触元件38的位置来限定。地面清洁设备14优选根据对接方向46移动到基站12的对接位置中。对接方向46沿轴线42延伸并指向基站12。在地面清洁设备14的对接位置中，接触元件28与接触元件38联接，因此可以给蓄电池26充电。
[0079]为了使地面清洁设备14可以在结构上简单的设计方案中能够移动到对接位置中，基站12包括具有多个发送元件50的发送装置48。在当前，存在有造型为发光二极管，亦即红外线二极管52的两个发送元件50。可以存在更多个发送元件50，并且这些发送元件优选设计相同。红外线二极管52关于轴线42彼此对称地布置在基站12上。在当前，这尤其被理解为，红外线二极管52关于包含有轴线42的平面对称地布置，该平面(尤其是基站12的中心平面)垂直于对接平面并垂直于基站12与地表面接触的碰触平面地取向。
[0080]红外线二极管52定位在接触元件38上方并且与地表面保持间距，该间距等于或者基本上等于接收装置36相对地表面的间距。
[0081]红外线二极管52发射已述的对接信号。对接信号优选强度相同并且在由红外线二极管52所涵盖的信号区域54、56内发射。信号区域54、56呈锥形，具有大约10°至大约20°的，例如大约17°的半值宽度。图4中的相应各自的边界58象征性地表示信号区域54、56的半值宽度。红外线二极管52如下这样地在基站12上取向，S卩，使信号区域54、56关于轴线42(也就是说，前述的平面)对称地取向并且分别与轴线42相交。因而有利地，对接信号沿轴线42强度相同。
[0082]红外线二极管52的对接信号具有不同的信号表征。尤其地，对接信号可以在时间上不同地调制。例如，一个红外线二极管52的对接信号在时间上进行调制地，例如以限定的开关序列的方式发送。相应的另外的红外线二极管的对接信号以另一种时间上的调制方式，例如以不同的开关序列的方式发送。在存在超过两个发送元件50的情况下，发射其信号表征成对地不同的这些对接信号。
[0083]接收装置36接收对接信号，其中，接收总信号，总信号由单个的对接信号进行叠加得到。控制单元24可以将不同的对接信号的信号量值彼此区分开。为此目的，在控制单元24内存储有对接信号的信号表征。由此，控制单元可以求得总信号的哪个信号量值来自哪个红外线二极管52。
[0084]以下尤其结合图4阐述，地面清洁设备为了给蓄电池26充电而怎样移动到对接位置中。
[0085]地面清洁设备14在地表面上运动，并且利用接收装置接收红外线二极管52的对接信号。优选地，地面清洁设备14停在实际方位60处。优选设置的是，地面清洁设备14在实际方位60处如下这样地相对基站12转动，S卩，直至使对接信号的信号强度最大。如果是这种情况，则地面清洁设备相对于基站取向，也就是说，纵向方向20指向基站12的中心。
[0086]随后，控制单元在考虑到对接信号的不同的信号表征的情况下算出相对于基站12的实际方位60。在此，确认地面清洁设备14与轴线42形成的角度62。如前已述，参照轴线42作为对基站12的中心平面的参照。
[0087]除了角度62之外，算出地面清洁设备14与基站12的间距64。
[0088]在算出角度62时，例如可以求得对接信号的信号强度比例并且/或者求得对接信号的信号强度与总信号的信号强度的比例。各自的比例可以与存储在控制单元24内的比例角度关系进行对比。该关系例如是指校准函数或校准曲线，由此可以确认角度62。
[0089]尤其地，可以通过如下方式求得间距64，S卩，将至少一个对接信号的信号强度和/或总信号的信号强度与所存储的信号强度间距关系进行对比。该关系可以作为校准函数或校准曲线存储在控制单元24内。
[0090]在计算间距64时尤其可以考虑到的是，对接信号的信号强度在空间上并不一致。例如，信号强度与地面清洁设备14相对于各自的红外线二极管52的角度位置有关。对接信号的空间上的依赖性可以在控制单元24内以信号强度角度位置关系的形式存储。可以考虑先前算出的角度62，以便利用信号强度角度关系将对接信号的信号强度算出为经补偿的信号强度，经补偿的信号强度自身可以以与信号强度间距关系的对比为基础。由此可以更准确地算出间距64。
[0091]算出实际方位60之后，控制单元24可以首先求得至具有表征性的目标区域66的行驶路径。该目标区域66位于轴线42上并且与实际方位60在哪里无关地受操控。目标区域可以是在点的意义下的狭窄受限的区域。在当前，目标区域66可以具有空间扩展，例如约5cm至1cm的半径。目标区域66在当前与基站12间隔约30cm至100cm，优选约50cm至70cm。
[0092]从实际方位60以笔直前行的方式接近目标区域66。为此，地面清洁设备14在实际方位60处进行转动，直至纵向方向20与实际方位60和目标区域66的假想的连接线68对齐。优选转动了纵向方向20和连接线68夹成的其中较小的角度。视实际方位60而定地，由此地面清洁设备14从实际方位60开始能够以笔直前行或笔直后退的方式移动向目标区域66。
[0093]在目标区域66处，地面清洁设备14重新相对于基站12取向。这可以在分析对接信号的情况下进行。例如，地面清洁设备14如下这样地转动，S卩，使对接信号的信号强度最大。补充或替选地，也能够仅结合所求得的行驶路径如下这样地操控马达22，S卩，实现地面清洁设备14的正确取向。
[0094]从具有表征性的目标区域66出发，地面清洁设备14按照理想方式以笔直前行的方式在对接方向46上移动到对接位置中。
[0095]从目标区域66出发，地面清洁设备14至对接位置中的行驶方向与对接信号有关地受调节。例如，由控制单元24分析这些对接信号的和/或对接信号相对总信号的信号强度的比例。结果可以与存储在控制单元内的值进行对比。结合这些值，控制单元24可以检查，地面清洁设备是否沿对接方向26运动。在偏离所设置的行驶方向时可以执行对行驶方向的校正，直至地面清洁设备14最终到达基站12。
[0096]对行驶方向的调节优选周期性地，例如以秒节拍或毫秒节拍进行。
[0097]也可以设置的是，在调节时求得地面清洁设备14相对基站12的角度，并且在需要时依赖于结果地执行对行驶方向的校正。
[0098]然而当在确认实际方位60的情况下确定该实际方位位于目标区域66内时，则可以在如前述那样调节地面清洁设备14的行驶方向的情况下直接接近基站12。可以节省求得从实际方位60至目标区域66的行驶路径和到那里去的移动。
[0099]前述方法允许的是，利用地面清洁系统10的相对较低的设备方面的花费和结构上简单的设计方案确保:地面清洁设备14能够可靠移动到对接位置中。基于结构上简单的实施方案也可以确保对地面清洁系统10的廉价制造。
[0100]可以设置的是，控制单元24在算出角度62以确认实际方位60时检查，角度确认的精度是否在预定或可预定的公差范围内。例如，当地面清洁设备14在信号区域54、56之外时，精度可能在公差范围之外。如果控制单元24查明这种情况，则让地面清洁设备14略微移动，直至使至少一个对接信号的信号强度如下这样地提高，即，使确认角度62的精度位于公差范围之内。这尤其可以通过逐渐地、逐步移动地面清洁设备14来执行。如果查明对角度62进行确认的精度足够大，则可以如前所述确认实际方位60。
[0101]此外，在控制单元24内可以存储待清洁的空间的地图，结合地图，地面清洁设备14可以在待清洁的空间内确定位置。可以将基站12的方位存储在地图内。如果没有接收到对接信号或者很难接收到对接信号，则可以设置的是，地面清洁设备14首先根据地图导航到基站12附近，直至可以接收到对接信号。随后可以执行前述用于移动到对接位置中的方法。
[0102]图5以立体图示出了用于执行根据本发明的方法的被设计成地面清洁系统70的根据本发明的地面处理系统的另外的优选实施方式。地面清洁系统70包括地面清洁设备14和基站72。对于地面清洁系统10和70的相同或作用相同的特征使用同一附图标记。利用地面清洁系统70可以同样获得前述优点。
[0103]基站72在当前是充电站和抽出站。在基站72的壳体74内容纳有附图未示出的抽吸机组，其向抽吸通道及其抽出开口76加载负压。在地面清洁设备14的对接位置中，污物收集容器34的排污开口(未示出)与抽出开口 76对齐。此外，如前述那样地，接触元件38与接触元件28联接。由此，在对接位置中可以不仅给蓄电池26充电，而且也可以从污物收集容器34抽出污物。
[0104]红外线二极管52在基站72中布置在接触元件38下方。这一情况是在于，接触元件38相对地表面具有较大的间距，这是因为地面清洁设备14为了移动到对接位置中而驶过基站72的斜坡78。斜坡78被设置成用于使抽吸通道布置在占据对接位置的地面清洁设备14的下方。相应地，抽出开口 76形成在斜坡78内。红外线二极管52在接触元件38下方实现定位，因此红外线二极管相对于地表面基本上具有与接收装置36相同的间距。
[0105]此外，地面清洁设备14如同地面清洁系统10那样地实现与基站72的对接。为了避免重复可以参引前述内容。
【主权项】
1.一种用于自行式和自转向式的地面处理设备与基站对接的方法，其中，利用所述基站的两个或多个发送元件发送出在各自的信号区域内在空间上扩展的各自的对接信号，其中，所述信号区域区段式地重叠并且所述对接信号具有不同的信号表征，并且其中，所述对接信号由所述地面处理设备的接收装置接收并由所述地面处理设备的控制单元分析，其特征在于，利用所述控制单元在考虑到不同的信号表征的情况下算出所述地面处理设备相对于所述基站的实际方位，以预设或能预设的相对于所述基站的相对位置来求得所述地面处理设备从实际方位至具有表征性的目标区域的行驶路径，并且所述地面处理设备移动到所述具有表征性的目标区域，从所述具有表征性的目标区域出发，所述地面处理设备移动到所述基站的对接位置中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发光二极管，特别是红外线二极管用作发送元件。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对接信号以所用波长来区分开并且/或者以时间上不同的调制来发送。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定所述地面处理设备相对于所述基站的实际方位而确定所述地面处理设备相对所述基站所具有的间距，以及确定所述地面处理设备相对所述基站形成的角度，其中，特别是测量所述基站和所述地面处理设备的假想的连接线与所述基站的轴线之间的角度，沿着所述轴线，所述地面处理设备能够在限定的对接方向上移动到所述对接位置中。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述地面处理设备在确定实际方位之前，在所述实际方位处相对于所述基站转动，直至使由两个或多个对接信号构成的总信号的信号强度最大。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述控制单元检查:能对角度进行确定的精度是否在公差范围之外，在确定是的情况下时，所述地面处理设备如下这样地运动，即，如下地提高至少一个对接信号的信号强度，使得在确认实际方位之前，对角度进行确认的精度能够在所述公差范围之内。7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，通过如下方式获知所述地面处理设备相对于所述基站的角度，即，算出两个或多个对接信号的信号强度彼此间的比例和/或对接信号的信号强度相对于由两个或多个对接信号构成的总信号的信号强度的比例，并且根据所存储的比例角度关系由所述控制单元获知角度。8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，通过如下方式获知所述地面处理设备相对所述基站的间距，即，将至少一个对接信号的信号强度和/或由两个或多个对接信号构成的总信号的信号强度通过与所存储的信号强度间距关系进行对比来求得间距。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在此考虑到的是，对接信号的信号强度在各自的信号区域内与所述地面处理设备相对所述发送元件形成的角度位置有关，并且考虑到所述地面处理设备相对所述基站形成的角度，利用信号强度角度位置关系算出经补偿的信号强度，所述经补偿的信号强度以与信号强度间距关系的对比为基础。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述地面处理设备从目标区域至所述对接位置中的行驶方向依赖于对接信号的信号强度地受调节。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当确定实际方位位于所述目标区域处时，也执行所述方法，在这种情况下直接从实际方位移动到对接位置中。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述目标区域如下地相对于所述基站定位，即，使所述地面处理设备从目标区域出发能够以笔直前行的方式移动到所述对接位置中。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述目标区域位于由所述基站限定的轴线上。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，与所述地面处理设备的实际方位无关地选择并接近同一目标区域。15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，两个或多个发送元件和由所述发送元件所涵盖的信号区域关于所述轴线彼此对称地在所述基站上定位或取向。16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，由至少两个发送元件所涵盖的信号区域与所述轴线相交。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，地面清洁设备被用作地面处理设备。18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，充电站和/或抽出站和/或再填充站被用作基站。19.一种地面处理系统，其用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述地面处理系统包括基站(12;72)以及自行式和自转向式的地面处理设备(14)，所述基站具有发送装置(48)，所述发送装置具有两个或多个发送元件(50)，由所述发送元件能够发送出在各自的信号区域(54、56)内在空间上扩展的各自的对接信号，其中，所述信号区域(54、56)区段式地重叠并且所述对接信号具有不同的信号表征，所述地面处理设备具有用于接收所述对接信号的接收装置(36)和用于分析所述对接信号的控制单元(24)，其特征在于，能够利用所述控制单元(24)在考虑到不同的信号表征情况下算出所述地面处理设备(14)相对于所述基站(12;72)的实际方位，以预定或能预定的相对于所述基站(12;72)的相对位置能够获知所述地面处理设备(14)从实际方位(60)至具有表征性的目标区域(66)的行驶路径，并且所述地面处理设备(74)能够移动到所述具有表征性的目标区域(66)，从所述具有表征性的目标区域出发，所述地面处理设备(14)能够移动到所述基站(12;72)上的对接位置中。20.根据权利要求19所述的地面处理系统，其特征在于，所述发送元件(50)是发光二极管，特别是红外线二极管(52)。21.根据权利要求19或20所述的地面处理系统，其特征在于，所述对接信号能够以所用波长来区分开并且/或者能够以时间上不同的调制来发送出。22.根据权利要求19至21中任一项所述的地面处理系统，其特征在于，为了确定所述地面处理设备(14)相对于所述基站(12;72)的实际方位(60)而能够确定所述地面处理设备(14)相对所述基站(12;72)所具有的间距(64)，以及能够确定所述地面处理设备(14)相对所述基站(12; 14)形成的角度(62)，其中，特别是测量所述基站(12;72)和所述地面处理设备(14)的假想的连接线与所述基站(12;72)的轴线(42)之间的角度(62)，沿着所述轴线，所述地面处理设备(14)能够在限定的对接方向(46)上移动到所述对接位置中。23.根据权利要求22所述的地面处理系统，其特征在于，所述地面处理设备(14)在确定实际方位(60)之前，在所述实际方位处能够相对于所述基站(12;72)如下地转动，使得由两个或多个对接信号构成的总信号的信号强度最大。24.根据权利要求22或23所述的地面处理系统，其特征在于，利用控制单元(24)能够检查:能对角度(62)进行确认的精度是否在公差范围之外，在确定是的情况下时，所述地面处理设备(14)能够如下地运动，S卩，如下这样地提高至少一个对接信号的信号强度，使得在确认所述实际方位(60)之前，对所述角度(62)进行确定的精度能够在所述公差范围之内。25.根据权利要求22至24中任一项所述的地面处理系统，其特征在于，能够通过如下方式获知所述地面处理设备(14)相对于所述基站(12;72)的角度(62)，S卩，算出两个或多个对接信号的信号强度相互间的比例和/或对接信号的信号强度相对于由两个或多个对接信号构成的总信号的信号强度的比例，并且根据所存储的比例角度关系来由所述控制单元(24)获知角度。26.根据权利要求22至25中任一项所述的地面处理系统，其特征在于，能够通过如下方式获知所述地面处理设备(14)相对所述基站(12;72)的间距，S卩，将至少一个对接信号的信号强度和/或由两个或多个对接信号构成的总信号的信号强度通过与所存储的信号强度间距关系进行对比来获知间距。27.根据权利要求26所述的地面处理系统，其特征在于，在此能够考虑的是，对接信号的信号强度在各自的信号区域内与所述地面处理设备(14)相对发送元件(50)形成的角度位置有关，并且能够考虑到所述地面处理设备(14)相对所述基站(12;72)形成的角度(62)，利用信号强度角度位置关系算出经补偿的信号强度，所述经补偿的信号强度以与信号强度间距关系的对比为基础。28.根据权利要求19至27中任一项所述的地面处理系统，其特征在于，所述地面处理设备(14)从目标区域(66)至所述对接位置中的行驶方向能够依赖于对接信号的信号强度地受调节。29.根据权利要求28所述的地面处理系统，其特征在于，当所述实际方位(60)位于目标区域(66)中时，也能够执行所述方法，在这种情况下能够直接从所述实际方位移动到所述对接位置中。30.根据权利要求19至29中任一项所述的地面处理系统，其特征在于，所述目标区域(66)如下地相对于所述基站(12;72)定位，S卩，使所述地面处理设备(14)从目标区域(66)出发能够以笔直前行的方式移动到所述对接位置中。31.根据权利要求19至30中任一项所述的地面处理系统，其特征在于，所述目标区域(66)位于由所述基站(12)限定的轴线(42)上，并且所述对接方向(46)沿所述轴线(42)延伸。32.根据权利要求19至31中任一项所述的地面处理系统，其特征在于，能够与所述地面处理设备(14)的实际方位(60)无关地选择并接近同一目标区域(66)。33.根据权利要求31或32所述的地面处理系统，其特征在于，两个或多个发送元件(50)和由所述发送元件所涵盖的信号区域(54、56)关于所述轴线(42)彼此对称地在所述基站(12;72)上定位或取向。34.根据权利要求31至33中任一项所述的地面处理系统，其特征在于，由至少两个发送元件(50)所涵盖的信号区域(54、56)与所述轴线(42)相交。35.根据权利要求19至34中任一项所述的地面处理系统，其特征在于，所述地面处理设备(14)是地面清洁设备(14)。36.根据权利要求19至35中任一项所述的地面处理系统，其特征在于，所述基站(12;72)是充电站和/或抽出站和/或再填充站。
【文档编号】G05D1/02GK105917284SQ201480071215
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年2月25日
【发明人】卡尔·恩格尔贝尔特·温泽尔
【申请人】阿尔弗雷德·凯驰两合公司