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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für einen Bodenroboter. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für einen Roboter zur Bearbeitung eines Bodens in einem Haushalt.
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Ein Staubsaugroboter ist dazu eingerichtet, sich autonom in einem Haushalt zu bewegen und dabei eine Bodenfläche zu befahren und zu reinigen. Dabei kann der Staubsaugroboter unterschiedliche Bodenbeläge befahren, die sich in Härte oder Florlänge unterscheiden können. Beispielsweise kann der Staubsaugroboter auf einem harten Grund wie Estrich, Parkett oder Linoleum, auf einem mittelweichen Untergrund wie kurzflorigem Teppichboden oder auf einem weichen Untergrund wie einem langflorigen Teppich fahren. Außerdem soll der Staubsaugroboter bestimmte Hindernisse überwinden können, beispielsweise eine Türschwelle, ein Kabel, eine Fuge zwischen Bodenfliesen oder eine Teppichkante.
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Es wurden verschiedene Vorschläge für Antriebseinheiten von Staubsaugrobotern gemacht.
DE 10 2019 212 571 A1 betrifft einen Kettenantrieb, der an einer geschobenen Schwinge angebracht ist. Eine Kette läuft über ein in Fahrtrichtung vorne liegendes kleineres und ein in Fahrtrichtung hinten liegendes größeres Kettenrad. Dabei kann die Schwinge elastisch gelagert sein.
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Während die meisten vorgeschlagenen Lösungen vorbestimmte Fortbewegungsprobleme gezielt lösen können, gibt es in der Regel auch relevante Fahraufgaben, in denen sie einem konventionellen Antrieb mit zwei einzeln angetriebenen Rädern unterlegen sind.
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Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Angabe einer Antriebseinheit für einen Bodenroboter, die eine verbesserte Beweglichkeit unter einer Vielzahl verschiedener Umgebungsbedingungen bereitstellt. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Antriebseinheit für einen Bodenroboter einen Zugmitteltrieb mit einem ersten und einem zweiten Rad, über die ein Zugmittel läuft. Das zweite Rad ist gegen die Kraft eines elastischen Elements nach oben beweglich gelagert und die Antriebseinheit umfasst weiter einen ersten Aktuator zur Verstellung des ersten Rads auf einem Kreisbogen um das zweite Rad; und einen zweiten Aktuator zum Antreiben des zweiten Rads.
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Der Zugmitteltrieb kann insbesondere einen Kettentrieb mit einem ersten Kettenrad, einem zweiten Kettenrad und einer Kette umfassen. Dabei ist die Kette bevorzugt aus einem Kunststoff hergestellt. Alternativ kann auch ein Riemenantrieb umfasst sein, der eine erste Riemenscheibe, eine zweite Riemenscheibe und einen Treibriemen umfasst.
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Durch die Verstellbarkeit des ersten Rads auf dem Kreisbogen um das zweite Rad kann die Antriebseinheit in unterschiedliche Stellungen gebracht werden, mit denen unterschiedliche bewegungstechnische Aufgaben verbessert gelöst werden können. Beispielsweise kann das erste Rad auf einen Untergrund abgesenkt werden, sodass die Antriebseinheit nach Art eines Raupenantriebs auf dem Zugmittel läuft. Dabei kann eine Traktion verbessert sein, sodass beispielsweise ein weicher Untergrund oder eine starke Steigung verbessert befahren werden können. Das erste Rad kann auch nach oben verstellt werden, sodass die Antriebseinheit ähnlich wie ein konventioneller Antrieb arbeitet und im Wesentlichen auf dem zweiten Rad fährt. Eine Wendigkeit kann verbessert, eine Geräuschentwicklung verringert und ein Energieverbrauch gesenkt sein. Darüber hinaus kann das erste Rad in Fahrtrichtung vorne oder hinten in beliebige Zwischenstellungen gebracht werden. Dadurch können beispielsweise Hindernisse verbessert überwunden werden oder eine steckengebliebene Antriebseinheit kann sich verbessert selbst befreien.
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Es ist bevorzugt, dass die Aktuatoren jeweils dazu eingerichtet sind, einen stufenlosen Drehantrieb bereitzustellen. Dazu können die Aktuatoren jeweils einen Elektromotor, optional mit nachgeschaltetem Getriebe, umfassen.
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Bevorzugt umfasst die Antriebseinheit ferner einen ersten Halter, gegenüber dem die Räder drehbar gelagert sind. Der Halter kann als Joch, Balken, Schwinge oder Abstandshalter ausgebildet sein. Bevorzugt umfasst er zwei voneinander entfernte Enden, an denen jeweils ein Rad gelagert ist. Ein Abstand zwischen den Rädern kann konstant gehalten sein, sodass eine Spannung des Zugmittels vorbestimmt ist. Ein Abgleiten des Zugmittels von einem der Räder kann verhindert sein. Außerdem kann der Zugmitteltrieb zusammen mit dem ersten Halter eine separat handhabbare Einheit bilden, die beispielsweise verbessert montiert oder gewartet werden kann.
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Ferner kann ein zweiter Halter vorgesehen sein, der drehbar gegenüber dem Bodenroboter angebracht ist und gegenüber dem das zweite Rad gelagert ist. Mögliche Ausführungsformen des zweiten Halters umfassen ein Joch, einen Balken, eine Schwinge oder einen Abstandshalter. Der zweite Halter kann insbesondere an einem Lagerbock drehbar gelagert sein, wobei der Lagerbock dazu eingerichtet ist, am Bodenroboter befestigt zu werden. Eine Drehachse verläuft bevorzugt quer zu einer Fahrtrichtung. So kann eine Schwinge entstehen, die die vertikale Beweglichkeit des zweiten Rads ermöglicht. Die Antriebseinheit kann weiter verbessert gekapselt sein und in einer Ausführungsform leicht am Bodenroboter montiert werden, indem der Lagerbock am Bodenroboter angebracht wird.
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Ist auch der erste Halter vorgesehen, so kann dieser gegenüber dem zweiten Halter drehbar angebracht sein. Insbesondere ist bevorzugt, dass der erste Aktuator zwischen dem ersten und dem zweiten Halter wirkt. Der erste und/oder der zweite Aktuator können am zweiten Halter angebracht sein. Der erste Aktuator kann um eine Drehachse drehbar gelagert sein, um die auch das zweite Rad drehbar ist. Anders ausgedrückt können das erste Rad und der erste Halter koaxial gelagert sein. So kann eine kompakte und effiziente Antriebseinheit bereitgestellt sein.
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Es ist weiter bevorzugt, dass das elastische Element zwischen dem Bodenroboter und dem zweiten Halter wirkt. Ist ein Lagerbock vorgesehen, so kann sich das elastische Element am Lagerbock abstützen. In einer anderen Ausführungsform kann ein Ende des elastischen Elements mit einem anderen Element des Bodenroboters verbunden sein.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass das elastische Element eine Zugfeder umfasst. Die Zugfeder kann als Zylinderfeder ausgebildet sein und aufgrund ihrer Länge oder Federhärte gleichmäßige Federeigenschaften für die Bewegung des zweiten Rads in vertikaler Richtung bereitstellen. In anderen Ausführungsformen kann das elastische Element auch beispielsweise eine Druckfeder oder eine Spiralfeder umfassen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann das elastische Element einen Drehstab umfassen, der beispielsweise längs oder quer zur Fahrtrichtung des Bodenroboters angebracht sein kann.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass das zweite Rad bezüglich einer Fahrtrichtung des Bodenroboters hinter einer Drehachse des zweiten Halters liegt. Diese Drehachse besteht gegenüber dem Bodenroboter und kann insbesondere im Bereich einer Lagerung bezüglich des Lagerbocks realisiert sein. Anders ausgedrückt kann der Riementrieb an einer durch den zweiten Halter realisierten gezogenen Schwinge angebracht sein. Eine Fähigkeit der Antriebseinheit, eine Bodenunebenheit zu überwinden, kann durch die gezogene Schwinge vergrößert sein. Eine umgekehrte Anordnung, bei welcher der Zugmitteltrieb an einer geschobenen Schwinge angebracht ist, ist ebenfalls möglich.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine Antriebswelle, die zwischen dem zweiten Aktuator und dem zweiten Rad wirkt, als Hohlwelle ausgebildet. Durch die Hohlwelle verläuft eine weitere Welle, die eine Stellkraft zwischen dem ersten Aktuator und dem ersten Halter übermittelt. Dadurch können der erste Halter und das zweite Rad um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagert sein. Die Antriebseinheit kann kompakt aufgebaut sein und beide Aktuatoren können platzsparend am zweiten Halter angebracht sein.
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Die Antriebseinheit kann ferner eine Steuereinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, einen Fahrzustand des Bodenroboters zu bestimmen und eine Stellung des ersten Rads bezüglich des zweiten in Abhängigkeit des bestimmten Fahrzustands zu steuern. Dabei kann die Stellung des ersten Halters insbesondere bezüglich des zweiten Halters eingestellt werden. Unterschiedliche Stellungen des ersten Rads können beispielsweise zum Überklettern eines Hindernisses oder zum Überwinden einer positiven oder negativen Stufe in einem Untergrund angesteuert werden. Das erste Rad ist bevorzugt stufenlos um das zweite verstellbar, sodass eine große Vielzahl bewegungstechnischer Herausforderungen durch jeweils angepasste Stellungen adressiert werden können. In einer Weiterbildung kann die Steuereinrichtung auch dazu eingerichtet sein, den Verlauf einer Stellung des ersten Rads bezüglich des zweiten zu steuern. So kann beispielsweise ein Hindernis überwunden werden, indem das zweite Rad stillsteht und das erste von vorne nach hinten unter dem zweiten hindurch bewegt wird. Das zweite Rad kann auch stillstehen, während das erste Rad von hinten nach vorne über das zweite Rad hinwegbewegt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, einen Winkel einer Verbindung zwischen Achsen der Räder und dem Bodenroboter über eine vertikale Bewegung des zweiten Rads hinweg konstant zu halten. Anders ausgedrückt kann aktiv kompensiert werden, dass beim Einfedern des drehbar gelagerten zweiten Halters keine rein vertikale Bewegung, sondern eine Kreisbogenbewegung vollführt wird. Die Stellung des ersten Rads bezüglich des zweiten kann dadurch bei schwierigen Fahrmanövern genauer gesteuert werden, um eine beabsichtigte Wirkung zu erzielen.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Bodenroboter eine hierin beschriebene Antriebseinheit. Bevorzugt umfasst der Bodenroboter zwei Antriebseinheiten, die rechts und links am Bodenroboter angebracht sein können. Dabei können identische Antriebseinheiten verwendet werden oder die Antriebseinheiten können im Wesentlichen spiegelbildlich zueinander aufgebaut sein. Der Bodenroboter kann eine Steuereinrichtung umfassen, die dazu eingerichtet ist, die hierin beschriebenen Aufgaben zur Steuerung der Antriebseinheit auszuführen.
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Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die beiliegenden Figuren genauer beschrieben, in denen:
- 1 einen Bodenroboter;
- 2 eine Bodenplatte eines Bodenroboters mit zwei Antriebseinheiten;
- 3A und B eine Antriebseinheit in einer ersten Stellung;
- 4A und B eine Antriebseinheit in einer zweiten Stellung;
- 5A bis C eine Antriebseinheit in verschiedenen Höhen;
- 6A bis C eine Antriebseinheit in verschiedenen Traktionsstellungen;
- 7A bis C eine Antriebseinheit beim Überwinden von verschieden hohen Hindernissen
darstellen.
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1 zeigt einen beispielhaften Bodenroboter 100. Der Bodenroboter 100 ist dazu eingerichtet, einen Untergrund zu befahren und zu bearbeiten. Dazu umfasst er eine Bearbeitungseinrichtung 105, die vorliegend beispielhaft eine Borstenwalze umfasst, und eine Antriebseinrichtung 110. Die Antriebseinrichtung 110 umfasst ein linkes und ein rechtes Bodenrad 115, die auf unterschiedlichen Seiten des Bodenroboters 100 angebracht sind. Vor und hinter den Bodenrädern 115 können Stützräder 120 angebracht sein. Fährt der Bodenroboter 100 mit seinem Chassis oder einem Stützrad 120 auf eine Erhebung auf, so können die Bodenräder 115 aufgrund einer elastischen Lagerung automatisch ausfedern.
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2 zeigt eine Bodenplatte 205 eines Bodenroboters 100 mit einer linken und einer rechten Antriebseinheit 210. Die Antriebseinheiten 210 können gemeinsam eine Antriebseinrichtung 110 bilden. Jede Antriebseinheit 210 kann ein Bodenrad 115 und einen zugehörigen Antrieb am Bodenroboter 100 ersetzen. Die dargestellten Antriebseinheiten 210 sind spiegelbildlich aufgebaut; in einer anderen Ausführungsform können jedoch auch identisch aufgebaute Antriebseinheiten 210 auf unterschiedlichen lateralen Seiten eines Bodenroboters 100 eingesetzt werden. Bevorzugt sind die Antriebseinheiten 210 jeweils als separat handhabbare Einheiten ausgeführt, sodass sie leicht am Bodenroboter 205 montiert und bei Bedarf, etwa zur Wartung, abgenommen werden können.
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Zur leichteren Verbindung mit anderen hierin gezeigten Figuren ist eine bevorzugte Fahrtrichtung 215 eingezeichnet, die einer Bewegung des Bodenroboters 100 nach vorne entspricht. Bezüglich der Ausführungsform von 1 kann dabei die Bearbeitungseinrichtung 105 in Fahrtrichtung 215 vor den Antriebseinheiten 210 liegen.
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Eine Steuereinrichtung 220 ist dazu eingerichtet, eine oder beide Antriebseinheiten 210 zu steuern. Dazu kann die Steuereinrichtung 220 mittels einer Schnittstelle 225 mit einem Sensor oder einer Steuereinrichtung an Bord des Bodenroboters 100 verbunden sein. Die Steuereinrichtung 220 kann dazu eingerichtet sein, einen vorliegenden oder beabsichtigten Fahrzustand des Bodenroboters 100 zu bestimmen und die Antriebseinheit 210 entsprechend anzusteuern. Alternativ kann über die Schnittstelle 225 ein Fahrzustand entgegengenommen werden und die Antriebseinheit 210 kann in Abhängigkeit der entgegengenommenen Informationen gesteuert werden.
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3A und 3B zeigen eine Antriebseinheit 210 in einer ersten Stellung. 3A zeigt die Antriebseinheit 210 in einer Ansicht ähnlich der rechten Antriebseinheit 210 in 2. 3B zeigt einen Schnitt durch die Antriebseinheit 210 von 3A an einer mit B-B gekennzeichneten Schnittlinie.
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Die Antriebseinheit 210 umfasst einen Zugmitteltrieb 305, der ein erstes Rad 310, ein zweites Rad 315 und ein Zugmittel 320 umfasst. Der Zugmitteltrieb 305 ist beispielhaft als Kettentrieb mit einem ersten Kettenrad 310, einem zweiten Kettenrad 315 und einer Kette 320 ausgeführt. Die Kette 320 ist auf einer Außenseite bevorzugt profiliert ausgeführt, um verbesserte Traktion zu einem Untergrund 325 zu haben.
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In der Darstellung der 3A und 3B befindet sich das erste Rad 310 über dem zweiten Rad 315. Eine Verbindungslinie zwischen Drehachsen der Räder 310 und 315 steht im Wesentlichen senkrecht auf dem eingezeichneten Untergrund 325.
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Die Räder 310 und 315 sind bezüglich eines ersten Halters 330 gelagert. Der erste Halter 330 ist mittels eines zweiten Halters 335 bezüglich eines Lagerbocks 340 um eine Drehachse 345 drehbar gelagert. Der Lagerbock 340 ist dazu eingerichtet, am Bodenroboter 100, insbesondere dessen Bodenplatte 205, befestigt zu werden. Ein elastisches Element 350 ist dazu eingerichtet, den zweiten Halter 335 um die Drehachse 345 so zu drehen, dass der Zugmitteltrieb 305 bezüglich des Bodenroboters 100 nach unten ausgeschwenkt wird. Eine Gewichtskraft des Bodenroboters 100 wirkt in entgegengesetzter Richtung. Vorliegend ist das elastische Element 350 dazu eingerichtet, direkt bezüglich der Bodenplatte 205 befestigt zu werden; in einer anderen Ausführungsform kann das elastische Element 350 auch bezüglich des Lagerbocks 340 wirken.
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Darüber hinaus ist bevorzugt, dass die Antriebseinheit 210 einen ersten Aktuator 360 und einen zweiten Aktuator 365 umfasst, die jeweils als Elektromotor ausgebildet sein können. Die Aktuatoren 360 und 365 sind am zweiten Halter 335 angebracht. Mittels eines optionalen ersten Getriebes 370 wirkt der erste Aktuator 360 auf den ersten Halter 330, um eine Stellung des ersten Rads 310 auf einem durch den ersten Halter 330 bestimmten Kreisbogen um das zweite Rad 315 einzustellen. Der Kreisbogen kann vorbestimmte Endpunkte aufweisen oder einem Vollkreis entsprechen. Ein Drehwinkel des ersten Halters 330 gegenüber dem zweiten Halter 335 kann dann unbeschränkt sein. Mittels eines optionalen zweiten Getriebes 375 wirkt der zweite Aktuator 365 auf das zweite Rad 315, um dieses zu drehen.
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Es ist weiter bevorzugt, dass das zweite Rad 315 und der erste Halter 330 um eine gemeinsame Drehachse drehbar sind. Dazu kann das zweite Getriebe 375 mittels einer Hohlwelle 380 auf das zweite Rad 315 wirken. In der Hohlwelle 380 läuft eine weitere Welle 385, um ein Drehmoment zwischen dem ersten Aktuator 360 und dem ersten Halter 330 zu übermitteln. Die weitere Welle 385 ist drehfest mit dem ersten Halter 330 verbunden und kann einstückig mit diesem ausgeführt sein.
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4A und 4B zeigen eine Antriebseinheit 210 in einer zweiten Stellung. Das erste Rad 310 liegt hinter dem zweiten Rad 315 und eine Verbindungslinie zwischen Achsen der Räder 310 und 315 verläuft im Wesentlichen parallel zu einem Untergrund 325. 4A zeigt eine Seitenansicht ähnlich der von 3A und 4B zeigt einen horizontalen Schnitt entlang einer mit A-A in 4A bezeichneten Schnittlinie.
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In 4B ist im Wesentlichen eine Kraftübertragung vom ersten Aktuator 360 über das erste Getriebe 370 und die Welle 385 an den ersten Halter 330 zu erkennen. Der erste Aktuator 360 selbst liegt oberhalb der Schnittlinie A-A und ist daher nicht gezeigt. Der zweite Aktuator 365 treibt über das zweite Getriebe 375, das in großen Teilen oberhalb der Schnittlinie A-A liegt, und die Hohlwelle 380 das zweite Rad 315 an.
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5A bis 5C zeigen eine Antriebseinheit 210 in verschiedenen Höhen. Die Höhe der Antriebseinheit 210 kann bemessen werden als ein Abstand 505 zwischen einem vorbestimmten Abschnitt des Bodenroboters 100, vorliegend der Bodenplatte 205, und einem Untergrund 325. Der Abstand 505 ist üblicherweise bestimmt durch ein Gleichgewicht zwischen einer Gewichtskraft des Bodenroboters 100 und einer durch das elastische Element 350 ausgeübten Kraft. Unter bestimmten Umständen, insbesondere beim Überfahren einer Bodenunebenheit oder bei unterschiedlichen Beladungszuständen des Bodenroboters 100 können sich jedoch auch abweichende Abstände 505 ergeben.
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In 5A ist der Abstand 505 minimal, in 5B ist ein mittelgroßer Abstand 505 eingestellt und in 5C ein maximaler Abstand 505. Der minimale und/oder maximale Abstand 505 kann jeweils durch einen mechanischen Anschlag des zweiten Halters 335 bezüglich des Lagerbocks 340 festgelegt sein. Der in 5B gezeigte mittelgroße Abstand 505 kann einer üblichen Beladung bei einem ebenen, festen Untergrund 325 entsprechen.
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Es ist zu erkennen, dass die Stellung des ersten Rads 310 bezüglich des zweiten Rads 315 am Zugmitteltrieb 305 unabhängig von der Drehstellung des zweiten Halters 335 um die Drehachse 345 ist. Dies kann bewirkt werden, indem eine Drehstellung des ersten Halters 330 bezüglich des zweiten Halters 335 in Abhängigkeit des Abstands 505 korrigiert wird. Ohne diese Korrektur kann ein Winkel zwischen der Verbindung der Drehachsen der Räder 310 und 315 bezüglich des Untergrunds 325 bzw. der Bodenplatte 205 leicht über eine Bewegung des zweiten Halters 335 um die Drehachse 345 variieren.
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6A bis 6C zeigen eine Antriebseinheit 210 in verschiedenen Traktionsstellungen. Als Traktionsstellung ist hier eine rotatorische Position des ersten Rads 310 um das zweite Rad 315 bezüglich des Bodenroboters 100 bezeichnet. Formal kann die Traktionsstellung als Winkel definiert werden, den eine Verbindungslinie zwischen Achsen der Räder 310 und 315 mit einem Abschnitt des Bodenroboters 100, insbesondere der Bodenplatte 205, einschließt. Die Traktionsstellung kann mittels des ersten Aktuators 360 gesteuert werden.
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In 6A befindet sich das erste Rad 310 über dem zweiten Rad 315 (vgl. 2, 3A, 5A, 5B und 5C), in 6B davor und in 6C dahinter, jeweils mit Bezug auf die Fahrtrichtung 215.
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Über die Traktionsstellung kann ein Anstellwinkel 605 gesteuert werden, der auch Kettenwinkel genannt werden kann. Der Anstellwinkel 605, der in 6B eingetragen ist, ist zwischen einem Trum des Zugmittels 320 und dem Untergrund 325 eingeschlossen. Dabei wird üblicherweise das dem Untergrund 325 zugewandte Trum betrachtet. Ist der Untergrund 325 uneben, so kann der Anstellwinkel 605 auch bezüglich der Horizontalen bestimmt werden.
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In 6A kommen zwei Trümmer des Zugmittels 320 in Betracht, sodass der Anstellwinkel 605 zu ca. 75° oder zu ca. 105° bestimmt werden kann. In einer Ausführungsform kann für die Bestimmung des Anstellwinkels 605 das Lasttrum verwendet werden, also dasjenige Trum, das aufgrund eines mittels des zweiten Rads 315 ausgeübten Drehmoments unter Zugspannung steht. In 6C beträgt der Anstellwinkel 605 ca. 0°.
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In der Stellung von 6A wirkt der Zugmitteltrieb 305 im Wesentlichen wie ein Rad und hat nur auf einer geringen Fläche Kontakt zum Untergrund 325. Dadurch kann der Bodenroboter 100 geräuscharm, energiesparend und wendig gesteuert werden. In 6B ist das Zugmittel 320 im Bereich des Untergrunds 325 leicht angestellt, sodass der Bodenroboter 100 leichter auf ein Hindernis auffahren kann. In 6C ist das Zugmittel 320 vollständig auf den Untergrund 325 abgesenkt und schließt mit diesem einen Anstellwinkel von im Wesentlichen 0° ein. Eine Traktion bezüglich des Untergrunds 325 kann maximiert sein. Diese Traktionsstellung kann in Situationen gesteuert werden, in denen der Bodenroboter 100 eine hohe Bewegungskraft auf den Untergrund 325 ausüben soll, etwa an einer starken Steigung oder zur Überwindung einer Gegenkraft, oder wenn der Untergrund 325 rutschig ist.
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7A bis 7C zeigen eine Antriebseinheit 210 beim Überwinden von verschieden hohen, exemplarischen Hindernissen. Die Hindernisse sind jeweils als positive Stufe im ansonsten ebenen Untergrund 325 angenommen.
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In 7A und 7B ist zu erkennen, wie die Antriebseinheit 210 beim Überfahren einer Schwelle nach unten ausfedern kann, wenn die Bodenplatte 205 in Fahrtrichtung 215 vorne am Hindernis angehoben wird. Gleichzeitig kann ein Anstellwinkel zwischen dem Zugmittel 320 und dem Untergrund 325 mittels des ersten Aktuators 360 eingestellt werden, indem der erste Halter 330 bezüglich des zweiten Halters 335 um eine Drehachse der Welle 385 gedreht wird. Wie in 7C erkennbar ist, kann der erste Halter 330 aktiv derart bewegt werden, dass das erste Rad 310 mit dem Zugmittel 320 den Bodenroboter 100 anhebt. Es ist zu beachten, dass ähnliche Vorgehensweisen an einer negativen Stufe verfolgt werden können. Dazu kann das erste Rad 310 in Fahrtrichtung 215 vor oder hinter dem zweiten Rad 315 liegen.
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Die Steuerung der Antriebseinheit 210 erfolgt bevorzugt in Abhängigkeit einer Fahrsituation. Die Fahrsituation kann beschreiben, welche Art von Bewegung der Bodenroboter 100 bezüglich eines Untergrunds 325 ausüben soll und/oder welche Beschaffenheit der Untergrund 325 aufweist. Die Bewegung kann eine Richtung und eine Geschwindigkeit oder eine Trajektorie umfassen. Zur Bestimmung des Fahrzustands kann eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren verwendet werden. Dazu zählen beispielsweise ein Abgrundsensor, eine Kamera, ein Gyroskop, ein Drehwinkelsensor zur Bestimmung eines Drehwinkels des ersten Halters 330 bzw. des zweiten Halters 335, eine Inertialsensorik, ein Navigationssensor, beispielsweise auf der Basis einer Kamera oder eines LiDAR-Sensors, ein Momentensensor, der ein Moment oder eine Kraft an einer Welle oder einer Flanschverbindung bestimmt, ein odometrischer Sensor, ein Stromsensor zur Bestimmung eines durch einen der Aktuatoren 360, 365 fließenden elektrischen Stroms, ein Ultraschallsensor und ein Infrarotsensor.
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Die folgende Tabelle zeigt beispielhafte Traktionsstellungen einer Antriebseinheit 210 an Beispielen aus den
6 und
7. In der ersten Spalte ist eine Fahraufgabe, in der zweiten Spalte ein Verweis auf eine erläuternde Figur und in der dritten Spalte ein besonderer Vorteil der Traktionsstellung für die Fahraufgabe angegeben.
| Fahren auf ebener Fläche, Hartboden | 6A | geringe Widerstände in Kurven, präzise Drehungen durch minimale Auflagefläche |
| Besteigen einer flachen Stufe mit flachem Anstellwinkel | 7A | angepasster Winkel für optimale Besteigung, erhöhte Traktion |
| Besteigen einer hohen Stufe mit steilem Anstellwinkel | 7B | angepasster Anstellwinkel für optimale Besteigung, erhöhte Traktion |
| Betreten einer Stufenkante mit dem ersten Rad 310 | 7C | verbesserte Hindernisüberwindung |
| Fahren mit vermindertem Schlupf auf weichem Untergrund, zum Beispiel einem Hochflor-Teppich | 6C | Erhöhte Aufstandsfläche für mehr Bodenkontakt |
| Auffahrt auf eine Rampe | analog Figur | Erhöhte Aufstandsfläche für mehr |
| (Steigung) mit erhöhter Traktion | 6C | Bodenkontakt; Druck auf das erste Rad 310 erhöht die Traktion |
| Abfahrt von einer Rampe (Gefälle) mit erhöhter Traktion | analog 6C, aber erstes Rad 310 führt | Erhöhte Aufstandsfläche für mehr Bodenkontakt; Druck auf das erste Rad 310 erhöht die Traktion |
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In einem weiteren Beispiel kann eine Stufe abwärts befahren werden. Eine solche Situation kann sich ergeben, wenn die Fahrtrichtung 215 in einer der 7B oder 7C umgekehrt wird. Der Zugmitteltrieb 305 kann dann in eine Traktionsstellung verbracht werden, die zwischen den in 7B und 7C liegt. Dabei liegt bevorzugt das kleinere erste Rad 310 in Fahrtrichtung 215 vorne und das größere zweite Rad 215 in Fahrtrichtung 215 hinten. Stützräder 120 können während des Befahrens Kontakt zum Untergrund 325 haben.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Bodenroboter
- 105
- Bearbeitungseinrichtung
- 110
- Antriebseinrichtung
- 115
- Bodenrad
- 120
- Stützrad
- 205
- Bodenplatte
- 210
- Antriebseinheit
- 215
- Fahrtrichtung
- 220
- Steuereinrichtung
- 225
- Schnittstelle
- 305
- Zugmitteltrieb
- 310
- erstes Rad
- 315
- zweites Rad
- 320
- Zugmittel
- 325
- Untergrund
- 330
- erster Halter
- 335
- zweiter Halter
- 340
- Lagerbock
- 345
- Drehachse
- 350
- elastisches Element
- 360
- erster Aktuator
- 365
- zweiter Aktuator
- 370
- erstes Getriebe
- 375
- zweites Getriebe
- 380
- Hohlwelle
- 385
- weitere Welle
- 505
- Abstand
- 605
- Anstellwinkel, Kettenwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019212571 A1 [0003]