DE102014011235A1 - Device and method for overcoming stairs and similar obstacles for household robots such as vacuum cleaners or other autonomous devices - Google Patents
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Abstract
Staubsaugroboter sind meist flach gebaut, um unter Möbeln saugen zu können. Treppenstufen sind viel höher und stellen für diese Geräte ein unüberwindliches Hindernis dar. Um dennoch sowohl diese Treppenstufen saugen zu können, als auch höher oder tiefer liegende Stockwerke zu erreichen, ist eine Vorrichtung erforderlich, welche diese Geräte hochheben oder absenken kann. Dennoch soll die Größe und vor allem die Höhe des Gerätes nicht deutlich zunehmen. Das Grundgerät (1) wird um eine Vorrichtung ergänzt, die aus einem Hubrahmen (2) und einem Hebel (3) besteht, wodurch das Grundgerät zum Überwinden des Hindernisses angehoben und auf einer Treppenstufe abgesetzt werden kann. Ein Getriebe, das jeweils an den Drehpunkten des Hebels (3) angeordnet ist, ermöglicht eine horizontale Führung des Gerätes während des Hubvorgangs und eine Bewegung, für deren Steuerung nur ein Motor benötigt wird. Die Anordnung des Hubrahmens auf den Seiten des Gerätes führt zu einer Rotation des Hebels (3) um 360 Grad für eine vollständige Aufstiegsbewegung. Durch die Verlagerung eines Gewichtes oder durch einen zusätzlichen Anschlag kann das Kippen des Gerätes während des Vorganges verhindert werden. Die Vorrichtung eignet sich hervorragend als Ergänzung für Staubsaug- oder Wischroboter im Haushalt oder für ähnlich gebaute, flache Geräte, die aufgrund ihrer kleinen Räder nicht in der Lage sind Treppenstufen oder ähnliche gestufte Hindernisse zu überwinden.Vacuuming robots are usually built flat to be able to suck under furniture. Steps are much higher and represent an insurmountable obstacle for these devices. In order to still be able to suck both these stairs, as well as to reach higher or lower floors, a device is required, which can raise or lower these devices. Nevertheless, the size and especially the height of the device should not increase significantly. The basic unit (1) is supplemented by a device consisting of a lifting frame (2) and a lever (3), whereby the basic unit can be lifted to overcome the obstacle and placed on a step. A gear, which is respectively arranged at the pivot points of the lever (3), allows a horizontal guidance of the device during the lifting operation and a movement whose control only one motor is needed. The arrangement of the lifting frame on the sides of the device leads to a rotation of the lever (3) by 360 degrees for a complete ascent movement. By shifting a weight or by an additional stop the tilting of the device can be prevented during the process. The device is ideal as a supplement for vacuuming or wiping robot in the household or similarly built, flat devices that are not able to overcome stairs or similar stepped obstacles due to their small wheels.
Description
Haushaltsroboter, die z. B. zum Saugen oder Wischen von Fußböden dienen, sollen möglichst klein sein, um sowohl um Möbel herum als auch unter Möbeln hindurch fahren zu können. Typische Geräte sind z. B. in
Zum Überwinden von Treppenstufen durch fahrende Geräte sind mehrere Ausführungen bekannt. Der einfachste Ansatz besteht aus zwei beweglichen Raupenketten, wie z. B. in
Wenige Veröffentlichungen zeigen Vorrichtungen zum Treppensteigen speziell für Staubsaugroboter: In (
Mit der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung sollen das Problem des Überwindens von Treppenstufen für kleine Geräte gelöst werden und die eben beschriebenen Nachteile vermieden werden. Es soll also möglich sein, ein Gerät mit einer Höhe kleiner als eine Treppenstufe mit einer einfachen Vorrichtung zu ergänzen, um eine Treppe Stufe für Stufe zu überwinden.With the invention defined in
Die Aufgabe wird mit den in Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst, indem das Grundgerät um einen Hubrahmen ergänzt wird, der seitlich an dem Gerät angebracht ist. Dieser Hubrahmen kann das Gerät auf zwei oder drei Seiten umschließen und bildet eine Standplatte während des Hubvorganges. Dieser Hubrahmen ist über einen Hebelmechanismus mit dem Grundgerät verbunden. Damit können Hubrahmen und Grundgerät aus der Ausgangsstellung vertikal nach oben oder unten gegeneinander bewegt werden. Zum Anheben des Gerätes wird der Hubrahmen auf den Boden abgesenkt, in gleicher Bewegungsrichtung weiterbewegt und damit das Grundgerät angehoben. Aufgrund der Mechanik führt das Grundgerät dabei eine kreisförmige Bewegung nach vorne oben aus und kann auf der nächsten Treppenstufe abgesetzt werden. Steht das Grundgerät auf der nächsten Treppenstufe, wird der Hebel, der Hubrahmen und Grundgerät verbindet, gleichsinnig weiterbewegt und führt damit den Hubrahmen in die Ausgangsstellung zurück. Durch ein Wiederholen dieser Bewegung können beliebig viele Stufen überwunden werden.The object is achieved with the features listed in
Durch diese Vorrichtung wird das so ergänzte Gerät kaum größer und auch die Höhe, die deutlich niedriger als eine Treppenstufe sein kann, nimmt nicht zu,. Das Gerät bleibt damit klein und handlich.By this device, the device thus supplemented hardly larger and also the height, which can be significantly lower than a step, does not increase. The device thus remains small and handy.
Diese Vorrichtung ist noch um Maßnahmen zu ergänzen, damit der Schwerpunkt der Vorrichtung stets innerhalb der Aufstandsfläche auf dem Boden bleibt und das Gerät nicht kippt. Eine Möglichkeit ist vorteilhafterweise in Anspruch 2 beschrieben. Dazu benötigt das Grundgerät ein Gegengewicht, das mittels eines Schwenkmechanismus oder einer Horizontalbewegung den Schwerpunkt des Gerätes während der Hubbewegung zuerst innerhalb der Aufstandsfläche des Hubrahmens hält und nach dem Absetzen des Grundgerätes den Schwerpunkt in die Aufstandsfläche des Grundgerätes verlagert. Nach dieser Schwerpunktsverlagerung lässt sich der Hubrahmen ohne Probleme von der unteren Treppenstufe zum Grundgerät auf die höhere Stufe nachholen.This device is still to complement measures so that the center of gravity of the device always remains within the footprint on the ground and the device does not tip over. One possibility is advantageously described in
Eine weitere Möglichkeit, das Kippen während der Hubbewegung zu verhindern, ist in Anspruch 3 beschrieben. Hierbei geht es darum, die Aufstandsfläche des Hubrahmens zu vergrößern. Dies kann vorteilhafterweise dadurch erreicht werden, in dem am Hubrahmen auf beiden Seiten ein drehbar gelagerter Anschlag angebracht ist, der, bevor der Schwerpunkt des gesamten Gerätes durch die Hubbewegung die Aufstandsfläche verlässt, so bis zum Hindernis ausgeklappt und arretiert wird, dass ein Kippen während der Hub- und Absetzbewegung sicher verhindert wird. Nach der Hubbewegung lässt sich der Anschlag wieder zurückbewegen und der Hubrahmen auf die nächste Treppenstufe zum Grundgerät nachholen und in die Ausgangsstellung zurückführen.Another way to prevent tilting during the lifting movement is described in
Weiterhin besteht die Anforderung, dass durch diese Vorrichtung das Grundgerät und der Hubrahmen stets parallel zueinander geführt werden und dass damit das Grundgerät stets in horizontaler Lage gehalten wird. Dies kann vorteilhafterweise wie in Anspruch 4 beschrieben ausgeführt werden. Der Hebel wird um die Achse, die sich am Grundgerät befindet und die durch einen Motor angetrieben wird, kreisförmig bewegt. An der Achse zwischen Hubrahmen und Hebel muss die gleiche Drehbewegung synchron ausgeführt werden, um Hubrahmen und Grundgerät parallel zueinander zu halten. Dafür können zwei Winkelgetriebe eingesetzt werden, das erste treibt eine Achse an, die mit dem Hebel mitgeführt wird, wodurch über ein zweites Winkelgetriebe der Hubrahmen synchron zum Hebelbewegung mitgedreht wird. Alternativ kann am Hubrahmen und am Grundgerät je ein reguläres Zahnrad angebracht sein. Mehrere weitere Zahnräder, deren Achsen mit dem Hebel verbunden sind, und die ineinander und in die Zahnräder von Hubrahmen und Grundgerät greifen, übertragen die Kraft zwischen Grundgerät und Hubrahmen und sorgen so für eine Parallelbewegung von Hubrahmen und Grundgerät. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ebenfalls am Grundgerät und Hubrahmen je ein Zahnrad anzubringen und die notwendige Kraft für die Parallelbewegung durch eine Kette zu übertragen.Furthermore, there is a requirement that the basic unit and the lifting frame are always guided parallel to each other by this device and that thus the basic unit is always kept in a horizontal position. This may advantageously be carried out as described in
Die so beschriebene Vorrichtung wird noch um eine Steuerung ergänzt, welche ein Verfahren implementiert, das die beschriebenen Bewegungsfolgen ausführen kann. Dazu muss nach Anspruch 5 das Gerät so vor der Treppenstufe positioniert werden, dass die Räder des Gerätes nach dem Absetzen auf der Treppenstufe vollständig auf dieser zum Stehen kommen würden. Im nächsten Schritt schaltet die Steuerung den Motor, der den Hebel der Vorrichtung bewegt, ein und die Hubbewegung beginnt. Auch zum Zeitpunkt des Absetzens läuft der Motor, der den Hebel bewegt, im gleichen Sinne weiter, bis der Hubrahmen wieder seine Ausgangsposition erreicht hat. Im Anschluss wird für die nächste Treppenstufe das Gerät erneut positioniert und der Ablauf beginnt von vorne. Für ein Abwärtssteigen wird das gleiche Verfahren beansprucht, nur in umgekehrter Bewegungsrichtung. Das Gerät positioniert zu Beginn an der Kante der Treppenstufe, so dass die Räder noch vor dieser stehen bleiben. Die Steuerung schaltet dann den Motor, der den Hebel der Vorrichtung bewegt, umgekehrt zur oben beschriebenen Richtung ein, wodurch der Hubrahmen nach zuerst nach oben und dann in einer Kreisbewegung wieder nach unten auf der darunter liegende Stufe abgesetzt wird. Die fortgesetzte gleichsinnige Bewegung des Hebels hebt dann auch das Grundgerät an und führt es auf die darunter liegende Stufe und zur Ausgangsposition zurück.The device described in this way is supplemented by a controller which implements a method which can execute the described sequences of movements. For this purpose, according to
Ein Ausführungsbeispiel eines solchen Gerätes in Seitenansicht ist in
In dieser Beschreibung von
In
Das Gegengewicht (
In
Für die Koordination der Bewegungsabläufe ist weiterhin eine Steuerung erforderlich, welche die Motoren und Antriebe in der beschriebenen Reihenfolge, abhängig von den Randbedingungen ein- bzw. ausschaltet.For the coordination of the movements of a control is still required, which turns on and off the motors and drives in the order described, depending on the boundary conditions.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |