DE60314088T2

DE60314088T2 - Verfahren zum Korrigieren des Drehwinkelfehlers eines Reinigungsroboters

Info

Publication number: DE60314088T2
Application number: DE60314088T
Authority: DE
Inventors: He-Il Wang
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2002-12-31
Filing date: 2003-10-04
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2023-10-05
Also published as: JP2004212382A; CN100350339C; JP4314566B2; EP1435554A1; EP1435554B1; DE60314088D1; RU2251137C1; KR20040062038A; KR100486505B1; US7133745B2; US20040128031A1; CN1514322A

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reinigungsroboter und insbesondere ein Verfahren zur Kompensation eines Drehpositionsfehlers eines Reinigungsroboters, welches in der Lage ist, einen Drehpositionsfehler eines Reinigungsroboters zu minimieren.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Das Dokument EP 0 496 172 offenbart ein Verfahren zur Korrektur eines Versatzes eines Gyrosensors, der dazu verwendet wird, eine Winkelgeschwindigkeit eines Fahrzeugs zu erfassen. Bei diesem Stand der Technik wird eine Versatzkorrektur berücksichtigt, um den Einfluss des Versatzes zu beseitigen. Zu diesem Zweck wird eine Mehrzahl von Versatzwerten des Gyrosensors ermittelt, um einen Durchschnittswert der erfassten Werte zu erhalten, welcher wiederum als ein genauer Versatzwert zur Berechnung einer Drehgeschwindigkeit des Fahrzeugs verwendet wird.
Das Dokument EP 0 685 705 B1 offenbart eine Versatzdriftkorrekturvorrichtung für einen Gyrosensor. Bei dem herkömmlichen System wird eine Versatzdriftkorrekturvorrichtung vorgesehen, um ein digitales Signal zu erhalten, das die Winkelgeschwindigkeit einer Fahrzeugkarosserie darstellt, wobei dieses Signal frei von jeglichem Versatz ist. Das versatzfreie Signal wird erhalten durch Mitteln und Filtern einer Mehrzahl von Ausgangswerten des Gyrosensors.
Das Dokument US 5 469 158 offenbart ein System zur Korrektur eines Versatzwertes eines Gyrosensors eines ähnlichen Typs wie das System des Dokuments EP 0 496 172 .
Das Dokument US 2002/0165654 offenbart ein System zur Erfassung und Kompensation eines Drifts im Ausgang eines Winkelgeschwindigkeitssensors.
Das Dokument EP 0 451 988 offenbart ein System zur Berechnung eines Versatzwertes, welches in einem Ausgang eines sich drehenden Winkelgeschwindigkeitssensors enthalten ist.
Im allgemeinen wird ein Reinigungsroboter betrieben durch die Schritte des Erfassens eines Bereichs für einen Reinigungsvorgang an einer Wandfläche eines Raumes (z.B. eines Wohnzimmers oder des Innenraumes) eines Hauses entlang und Rückkehr zu einer Ausgangsposition; Durchführen eines Reinigungsvorganges längs des Reinigungsweges des erfassten Reinigungsbereichs; und Bewegen zu einem Ladegerät und automatisches Laden einer Batterie eines Reinigungsroboters, wenn der Reinigungsvorgang beendet ist.
Daher ist bei jedem Schritt des Reinigungsvorganges eine genaue Berechnung der Positionen des Reinigungsroboters (z.B. X-Achsenrichtung, Y-Achsenrichtung oder Drehrichtung) ein kritischer Faktor bei der Bestimmung einer Reinigungsleistung. Insbesondere eine Größe eines Drehpositionsfehlers des Reinigungsroboters beim Schritt der Durchführung des Reinigungsvorganges in einem bestimmten Muster ist für die Reinigungsleistung entscheidend.
Es gibt verschiedene Verfahren zur Bestimmung einer Position des Reinigungsroboters.
Zum Beispiel ist eines der Verfahren zur Berechnung einer absoluten Position des Reinigungsroboters die Verwendung eines GPS (Globales Positionierungssystem). Jedoch hat dieses Verfahren trotz seines Vorteils, eine absolute Position zu erhalten, ein Problem, indem, wenn das GPS in einem begrenzten Raum benutzt wird, wie z.B. in einem Gebäude, sich die Präzision des GPS verschlechtert. Das heißt, das GPS kann im wesentlichen nicht in einem Gebäude angewendet werden.
Ein anderes Verfahren ist, eine Drehgeschwindigkeit und eine Vorwärtsgeschwindigkeit von einer Kodiereinrichtung (nicht dargestellt) zu erhalten, die in dem Reinigungsroboter installiert ist, und die erhaltene Drehgeschwindigkeit und die Vorwärtsgeschwindigkeit zu integrieren, um eine relative Position des Reinigungsroboters zu bestimmen.
Die Verwendung der Kodiereinrichtung verursacht zwar geringe Kosten bei der Umsetzung des Reinigungsroboters, aber es tritt ein Drehpositionsfehler aufgrund eines Zustandes einer Bodenfläche, eines Montagefehlers des Reinigungsroboters, eines Rutschens oder ähnlichem auf, und außerdem ist es schwierig, den Drehpositionsfehler zu berechnen.
Ein drittes Verfahren ist das Erhalten einer Drehposition des Reinigungsroboters durch Integrieren einer Winkelgeschwindigkeit eines Gyrosensors. Der Gyrosensor gibt zum Beispiel 2,5 Volt aus, wenn der Reinigungsroboter nicht gedreht wird. Wenn der Reinigungsroboter mit einer Winkelgeschwindigkeit von 90°/sek im Uhrzeigersinn gedreht wird, gibt der Gyrosensor 5,0 Volt aus. Wenn der Reinigungsroboter mit einer Winkelgeschwindigkeit von 90°/sek im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, gibt der Gyrosensor 0 Volt aus. Wenn ein Sensorwert des Gyrosensors 1,25 Volt beträgt, bedeutet dies, dass der Reinigungsroboter mit einer Winkelgeschwindigkeit von 45°/sek im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird.
Bei der vorliegenden Erfindung wurde jedoch eine wichtige Tatsache durch verschiedene Experimente und durch Versuch und Irrtum festgestellt, dass, wenn eine Drehposition des Reinigungsroboters unter Verwendung des Gyrosensors berechnet wird, ein Versatzwert des Gyrosensors sich mit der Zeit ändert, und wenn der geänderte Versatzwert nicht kompensiert wird, die Drehpositionsfehler des Reinigungsroboters sich ansammeln.
Das heißt, obwohl der Gyrosensor zur Messung der Drehgeschwindigkeit (Winkelgeschwindigkeit) solche Vorteile aufweist, dass kein Fehler einer Kodiereinrichtung mit Bezug auf den Zustand der Bodenfläche, eines äußeren Stoßes oder im Fall einer Kollision mit einem Objekt auftritt, verschlechtert die Anhäufung der Drehgeschwindigkeitsfehler aufgrund des Versatzwertes des Gyrosensors die Reinigungsleistung des Reinigungsroboters.
Inzwischen wurden herkömmliche Techniken mit Bezug auf den Reinigungsroboter im US-Patent Nr. 5 440 216 und des Gyrosensors des Reinigungsroboters im US-Patent Nr. 5 646 494 offenbart.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Kompensation eines Drehpositionsfehlers eines Reinigungsroboters zu schaffen, das in der Lage ist, einen Drehpositionsfehler eines Reinigungsroboters durch Kompensation eines Versatzwertes eines Gyrosensors des Reinigungsroboters zu verringern.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Kompensation eines Drehpositionsfehlers eines Reinigungsroboters zu schaffen, das in der Lage ist, einen Drehpositonsfehler eines Reinigungsroboters zu minimieren durch Kompensation eines Versatzwertes eines Gyrosensors des Reinigungsroboters, wenn immer der Reinigungsroboter zeitweise stoppt.
Es ist noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Kompensation eines Drehpositionsfehlers eines Reinigungsroboters zu schaffen, das in der Lage ist, einen Drehpositionsfehler eines Reinigungsroboters durch Kompensation eines Versatzwertes eines Gyrosensors des Reinigungsroboters zu minimieren, nachdem der Reinigungsroboter zeitweilig gestoppt wird, wenn der Reinigungsroboter schrittweise einen Reinigungsvorgang beginnt.
Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Kompensation eines Drehpositionsfehlers eines Reinigungsroboters zu schaffen, das in der Lage ist, einen Drehpositionsfehler eines Reinigungsroboters durch Kompensation eines Versatzwertes eines Gyrosensors des Reinigungsroboters zu minimieren, wenn der Reinigungsroboter vorübergehend an einem Ort anhält, um seine Richtung von diesem Ort aus zu ändern, in einem Zustand, dass eine voreingestellte Zeit verstreicht.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Kompensation eines Drehpositionsfehlers eines Reinigungsroboters zu schaffen, bei welchem ein Abtastungsdurchschnittsversatzwert eines Gyrosensors erhalten wird, wenn ein Reinigungsroboter vorübergehend anhält, und wenn sich der Abtastungsdurchschnittsversatzwert viel von einem tatsächlichen Versatzwert des Gyrosensors unterscheidet, hält der Reinigungsroboter vorübergehend an und der Versatzwert des Gyrosensors des Reinigungsroboters wird kompensiert, um dadurch einen Drehpositionsfehler des Reinigungsroboters zu minimieren.
Um diese und andere Vorteile zu erreichen und in Übereinstimmung mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung, wie hier ausgeführt und ausführlich beschrieben wird, wird ein Verfahren zur Kompensation eines Drehpositionsfehlers eines Reinigungsroboters geschaffen, aufweisend: Feststellen eines Versatzwertes eines Sensors zur Erfassung einer Drehgeschwindigkeit eines Reinigungsroboters; Kompensieren des erfassten Versatzwertes; und Korrigieren einer Drehposition des Reinigungsroboters auf der Basis des kompensierten Versatzwertes.
Um die obigen Ziele zu erreichen, wird auch ein Verfahren zur Kompensation eines Drehpositionsfehlers eines Reinigungsroboters vorgesehen, aufweisend: Feststellen eines Versatzwertes eines Gyrosensors nach dem Anhalten eines Reinigungsroboters für eines vorbestimmte Zeit, wenn der Reinigungsroboter sich in einem Versatzkompensationsmodus befindet; Erhalten eines Durchschnittswertes der festgestellten Versatzwerte und einer Standardabweichung; Mitteln des von Störungen befreiten Versatzwertes auf der Basis des Durchschnittswertes und der Standardabweichung; Bestimmen des gemittelten Versatzwertes als einen neuen Gyroversatzwert; und Kompensieren eines Drehpositionsfehlers des Reinigungsroboters auf der Basis des neuen Gyroversatzwertes.
Die vorstehenden und anderen Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen, welche enthalten sind, um ein weitergehendes Verständnis der Erfindung zu liefern und in dieser Beschreibung aufgenommen sind und einen Teil von ihr darstellen, zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.
In den Zeichnungen ist
1 ein Blockdiagramm, dass eine übliche Konstruktion eines Reinigungsroboters zeigt;
2 zeigt ein Koordinatensystem, das zur Kompensation eines Gyroversatzwertes eines Reinigungsroboters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Kompensation eines Drehpositionsfehlers des Reinigungsroboters gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
4A bis 4D zeigen Verfahren zur Kompensation eines Drehbetrags auf der Basis eines neuen Gyroversatzwertes gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Es wird nun im Detail auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von welchen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind.
Ein Verfahren zur Kompensation eines Drehpositionsfehlers eines Reinigungsroboters, bei welchem ein Drehpositionsfehler eines Reinigungsroboters reduziert wird durch Minimieren eines Drehpositionsfehlers eines Reinigungsroboters durch Kompensieren eines Versatzwertes (Offsetwertes, Messwertverschiebungswertes) eines Sensors, der eine Drehgeschwindigkeit des Reinigungsroboters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfasst, wird nun beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine übliche Konstruktion eines Reinigungsroboters zeigt. Eine Konstruktion eines üblichen Reinigungsroboters, die mit der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang steht, wird beschrieben, während eine Beschreibung einer Konstruktion des üblichen Reinigungsroboters, die nicht direkt mit der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang steht, weggelassen wird.
Zuerst werden Positionen (X_n, Y_n, Ψ_n) des üblichen Reinigungsroboters zu jeder Abtastzeit durch die unten stehende Gleichung (1) aktualisiert: Xn+1 = Xn + cosΨn·Vn·Δt Ψn+1 = Ψn + sinΨn·Vn·Δt Ψn+1 = Ψn + ωn·Δt, (1)wobei X_n, Y_n, Ψ_n Positionen eines Reinigungsroboters, V_n eine Geschwindigkeit einer Vorwärtsrichtung des Reinigungsroboters, ω_n eine Winkelgeschwindigkeit des Reinigungsroboters, Δt eine Abtastzeit ist.
Die Geschwindigkeit der Vorwärtsrichtung (V_n) des Reinigungsroboters wird erhalten durch Verwendung eines Beschleunigungsmessers oder einer Kodiereinrichtung wie bei der herkömmlichen Technik. Ψ_n+1 ist ein aktueller Drehbetrag des Reinigungsroboters, Ψ_n ist ein vorhergehender Drehbetrag des Reinigungsroboters und ω_n·Δt ist ein Drehbetrag gemäß einer aktuellen Drehgeschwindigkeit.
2 stellt ein Koordinatensystem dar, das zur Kompensation eines Gyroversatzwertes eines Reinigungsroboters gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Das heißt, wenn der Reinigungsroboter initialisiert wird, wird der Mittelpunkt des Reinigungsroboters als Startpunkt einer Koordinatenachse verwendet. Zu diesem Zeitpunkt wird angenommen, dass die Vorwärtsrichtung des Reinigungsroboters die X-Achse ist und die um 90° im Gegenuhrzeigersinn zur X-Achse senkrechte Richtung die Y-Achse ist. Positionen des Reinigungsroboters bei der n-ten Abtastung werden ausgedrückt durch X_n, Y_n und Ψ_n. Ψ_n bedeutet ein Winkel zwischen der X-Achse und der Vorwärtsrichtung des Roboters.
Die Winkelgeschwindigkeit (ω_n) des Reinigungsroboters wird berechnet auf der Basis eines Ausgangswertes des Gyrosensors. Das heißt, die Winkelgeschwindigkeit (ω_n) des Reinigungsroboters wird berechnet durch die unten stehende Gleichung (2) und eine Drehposition des Reinigungsroboters wird berechnet durch kumulatives Aufaddieren der berechneten Winkelgeschwindigkeiten (ω_n). ωn = C(Gn – GVersatz) (2),wobei G_n ein aktueller Ausgangswert des Gyrosensors ist, G_Versatz ein Ausgangswert des Gyrosensors ist, wenn eine Winkelgeschwindigkeit des Reinigungsroboters 0 ist, das heißt, der Gyroversatzwert [mV], und 'C' ist ein Skalenvektor (scale vector) [Grad/sek/mV] zur Umwandlung eines Ausgangswertes des Gyrosensors in eine Winkelgeschwindigkeit.
Da sich jedoch ein Versatzwert des Gyrosensors über die Zeit und eine Umgebung ändert, sollte der geänderte Versatzwert des Gyrosensors kompensiert werden, um eine Drehposition des Reinigungsroboters genau zu berechnen.
Das heißt, bei der vorliegenden Erfindung wurde, wie oben erwähnt, eine wichtige Tatsache durch verschiedene Experimente und Versuch und Irrtum festgestellt, dass, wenn eine Drehposition des Reinigungsroboters unter Verwendung des Gyrosensors berechnet wird, ein Versatzwert des Gyrosensors sich im Laufe der Zeit ändert, und wenn der geänderte Versatzwert nicht kompensiert wird, die Drehpositionsfehler des Reinigungsroboters angehäuft werden.
Wird zum Beispiel ein Zustand, dass ein Geschwindigkeitsfehler von 0,1 [Grad/sek] aufgrund einer Änderung im Gyroversatzwert aufgetreten ist, 10 Minuten aufrechterhalten, wird ein Drehpositionsfehler von insgesamt 60 [Grad] = (0,1 × 60 × 10) erzeugt. Folglich kann der sich automatisch bewegende Reinigungsroboter, welcher einen Reinigungsvorgang mit Planinformation (map information) ausführt, den Reinigungsvorgang aufgrund des Drehpositionsfehlers von 60 [Grad] nicht ausführen.
Das Verfahren zur Kompensation eines Drehpositionsfehlers eines Reinigungsroboters gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 3 und 4A–4D im Detail beschrieben.
3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Kompensation eines Drehpositionsfehlers des Reinigungsroboters gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Zuerst führt, wenn der Modus des Reinigungsroboters in einen Versatzkompensationsmodus geändert wird, um einen Versatzwert des Gyrosensors zu korrigieren, der Reinigungsroboter einen Vorgang durch, um einen Drehpositionsfehler des Reinigungsroboters zu korrigieren. Zu diesem Zeitpunkt ist es auch vorzuziehen, dass der Versatzkompensationsmodus betrieben wird, um den Drehpositionsfehler des Reinigungsroboters zu korrigieren, wenn der Reinigungsroboter vorübergehend anhält (Schritt S11).
Ist währenddessen der Modus des Reinigungsroboters nicht der Versatzkompensationsmodus zur Korrektur eines Versatzwertes des Gyrosensors, führt der Reinigungsroboter einen Reinigungsvorgang oder einen Ladevorgang (Schritt S12) aus.
Danach wird festgestellt, dass der Reinigungsvorgang des Reinigungsroboters beendet ist. Wenn der Reinigungsvorgang nicht beendet ist, kehrt er zum Schritt S11 zurück, um festzustellen, ob der Reinigungsroboter sich im Versatzkompensationsmodus befindet (Schritt S13).
Der Versatzkompensationsmodus wird ausgeführt, wenn der Reinigungsroboter vorübergehend stoppt, oder wird in verschiedenen Situationen ausgeführt, wenn erforderlich. Das heißt, nur wenn der Reinigungsroboter im Haltezustand gehalten wird, kann der Gyroversatzwert ohne Unterbrechung des Reinigungsvorganges und des Ladevorganges kompensiert werden. Folglich stoppt bei der vorliegenden Erfindung der Reinigungsroboter vorzugsweise zeitweilig bei den unten aufgeführten drei Fällen und es wird der Versatzkompensationsmodus ausgeführt (Schritt S13).
Erstens wird, vorzugsweise wenn der Reinigungsroboter einen Reinigungsvorgang startet, der Versatzkompensationsmodus ausgeführt, nachdem der Reinigungsroboter vorübergehend stoppt.
Zum Beispiel wird, nachdem der Reinigungsroboter vorübergehend stoppt, der Versatzkompensationsmodus an einem Punkt ausgeführt, wenn der Reinigungsroboter einen Reinigungsvorgang an einer Wand entlang ausführt (z.B. der Wand eines Wohnzimmers eines Hauses), an einem Punkt, wenn ein Reinigungsvorgang in einem gewissen Muster auf der Basis eines für einen Reinigungsbereich erzeugten Planes ausgeführt wird, oder an einem Punkt, wenn ein Reinigungsroboter zu einem Ladegerät bewegt wird und eine Batterie des Reinigungsroboters aufgeladen wird, nachdem der Reinigungsvorgang abgeschlossen ist.
Zweitens wird vorzugsweise der Versatzkompensationsmodus in voreingestellten Zeitintervallen ausgeführt. Zum Beispiel wird der Versatzkompensationsmodus ausgeführt, nachdem eine voreingestellte Zeit (z.B. 10 Minuten) vergangen ist und der Reinigungsroboter vorübergehend stoppt, während der Reinigungsvorgang gemäß jedem Schritt ausgeführt wird. Das heißt, wenn der Reinigungsroboter vorübergehend stoppt, um seine Richtung von einer gegenwärtigen Position zu ändern, nachdem die voreingestellte Zeit verstrichen ist, wird der Versatzwert des Gyrosensors kompensiert, wodurch ein Drehpositionsfehler des Reinigungsroboters minimiert wird.
Drittens wird der Versatzkompensationsmodus vorzugsweise ausgeführt, wenn der Reinigungsroboter vorübergehend aus dem Grund eines Richtungswechsels während des Reinigungsvorganges stoppt. Zum Beispiel wird der Reinigungsroboter an der Ausgangsstelle gedreht, um seine Richtung zu ändern, und in einem Haltezustand für eine kurze Zeit für eine Drehrichtung eines Startpunktes und eines Endpunktes. Zu dieser Zeit ist ein Ausgangswert des Gyrosensors ein tatsächlicher Versatzwert des Gyrosensors mit einer Drehgeschwindigkeit von 0. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Abtastdurchschnittswert der Versätze des Gyrosensors erhalten und, wenn der erhaltene Abtastdurchschnittswert und ein Versatzwert des Gyrosensors, der zur Berechnung einer Winkelgeschwindigkeit verwendet wird, sehr unterschiedlich sind, hält der Reinigungsroboter vorzugsweise eine vorbestimmte Zeit an und wird zur Ausführung gebracht. Der Abtastdurchschnittswert der Gyroversätze wird erhalten durch die unten stehende Gleichung (3):
wobei 'S' die Anzahl der Abtastungen der Ausgangswerte des Gyrosensors ist, die gesammelt werden können, wenn der Reinigungsroboter augenblicklich stoppt, G; ist ein Ausgangswert des Gyrosensors, wenn der Reinigungsroboter augenblicklich stoppt, Und G_{Versatz,Abtastung} Ist ein Durchschnittswert der Ausgangswerte des Gyrosensors, wenn der Reinigungsroboter augenblicklich stoppt.
Folglich bedeutet es, wenn ein Unterschiedswert zwischen dem Durchschnittswert (G_{Versatz,Abtastung}) der Gyrosensorwerte, die gemäß Gleichung (3) berechnet werden, und einem Versatzwert (G_Versatz) des Gyrosensors, der zur Berechnung der tatsächlichen Winkelgeschwindigkeit verwendet wird, sehr unterschiedlich ist, dass sich der tatsächliche Versatzwert des Gyrosensors geändert hat. Wenn sich der Versatzwert des Gyrosensors geändert hat, stoppt der Reinigungsroboter vorübergehend und es wird eine Versatzkompensation durchgeführt.
Wenn danach der Modus des Reinigungsroboters in den Versatzkompensationsmodus geändert wird, wird der Reinigungsroboter im Haltezustand gehalten (Schritt S14) und es wird ein Versatzwert des Gyrosensors erfasst. Das heißt, in einem Zustand, in welchem der Reinigungsroboter vorübergehend anhält, wird die vorbestimmte Anzahl von Ausgangswerten des Gyrosensors gesammelt (Schritt S15). Hier wird, wenn der Reinigungsroboter anhält (d.h. wenn die Drehgeschwindigkeit 0 ist), der Ausgangswert des Gyrosensors ein Versatzwert des Gyrosensors. In dieser Beziehung wird es bevorzugt, da es eine Störungskomponente gibt, wenn immer gemessen wird und der Versatzwert sich mit der Zeit ändert, einen Durchschnittswert und eine Standardabweichung zu verwenden, um einen genauen Versatzwert des Gyrosensors zu erhalten.
Wenn der Versatzwert des Gyrosensor erfasst wird, werden ein Durchschnittswert der erhaltenen Versatzwerte des Gyrosensors und eine Standardabweichung erhalten. Der Durchschnittswert und die Standardabweichung werden durch die unten stehende Gleichung (4) berechnet. Das heißt, die Gleichung (4) ist für den Erhalt eines Durchschnittswerts der Ausgangwerte des Gyrosensors und die Standardabweichung, wenn der Reinigungsroboter vorübergehend anhält.
wobei m_G,I ein Durchschnittswert der Ausgangswerte des Gyrosensors, 'N' die Anzahl der Abtastungen des Gyrosensors, G_i ein Ausgangswert des Gyrosensors, σ_G,I eine Standardabweichung des Ausgangswerts des Gyrosensors ist (Schritt S16).
Danach werden die Versatzwerte des Gyrosensors ohne Störungen auf der Basis der Standardabweichung gemittelt und der Bemittelte Versatzwert wird als ein neuer Gyroversatzwert (G_Versatz,neu) bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt wird der neue Gyroversatzwert (G_Versatz,neu) durch die untenstehende Gleichung (5) berechnet. Das heißt, Gleichung (5) ist zum Erhalt des Durchschnittswerts der Gyrosensorwerte ohne Wahrscheinlichkeitsstörungen, und der erhaltene Durchschnittswert wird der neue Gyroversatzwert (Schritt S17).
wobei m_G,2 ein Durchschnittswert der Versatzwerte des Gyrosensors ohne Störungen ist und G_i ein Versatzwert des Gyrosensors ist. Wenn die Drehgeschwindigkeit 0 ist, ist ein Ausgangswert des Gyrosensors ein Versatzwert des Gyrosensors.
Wenn außerdem der Versatzwert des Gyrosensors eine wahrscheinlichkeitsbedingte Störung ist, ist V_i 0, ansonsten ist es 1. Das heißt, wenn |G_i – m_G,1| < k₁·σ_G,1, dann ist V_i '1', während wenn |G_i – m_G,1| < k₁·σ_G,1, dann ist V; '0'. Zu diesem Zeitpunkt wird die Winkelgeschwindigkeit (w,) auf der Basis des neuen Gyroversatzwertes (G_Versatz,neu) berechnet. Nämlich die Winkelgeschwindigkeit ω_n = C(G_n – G_Versatz,neu).
Danach werden die Winkelgeschwindigkeiten (ω_n), die auf der Basis des neuen Gyroversatzwertes berechnet werden, kumulativ aufaddiert und es wird durch eine Gleichung Ψ_n+1 = Ψ_n + ω_n·Δt ein Drehbetrag des Reinigungsroboters berechnet.
Und dann wird der berechnete Drehbetrag von einem zuvor berechneten Drehbetrag subtrahiert, und der subtrahierte Drehbetrag wird kompensiert, um dadurch einen Drehpositionsfehler des Reinigungsroboters zu verringern. Das heißt, wenn immer der neue Gyroversatzwert bestimmt wird, wird der Drehbetrag gemäß der Änderung im Gyroversatz kompensiert, wodurch der Drehpositionsfehler des Reinigungsroboters (Schritt S18) reduziert wird.
Ein Verfahren zur Berechnung des Drehbetrags des Reinigungsroboters auf der Basis des neuen Gyroversatzwertes und zur Kompensation des berechneten Drehbetrags wird nun im Detail mit Bezug auf 4A–4D beschrieben.
Die 4A bis 4D zeigen Verfahren zur Kompensation eines Drehbetrags auf der Basis eines neuen Gyroversatzwertes gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf die 4A wird, wenn der Reinigungsroboter im Stoppzustand bewegt wird, ein Versatzwert des Gyrosensors während des Zeitintervalls von t_alt bis t_neu geändert, während der Reinigungsroboter bewegt wird. Ein schattierter Bereich zeigt einen tatsächlichen Drehbereich des Reinigungsroboters an. Wenn jedoch der Gyroversatzwert geändert wird, während der Reinigungsroboter während des Zeitintervalls von t_alt bis zum Zeitintervall t_alt bewegt wird, kann der Änderungsbetrag nicht bekannt sein. Daher kann der schattierte Bereich von 4A nicht genau unter Verwendung des Gyrosensors erhalten werden.
Mit Bezug auf 4B tritt dann aufgrund des geänderten Versatzwertes ein Drehpositionsfehler auf, und der Reinigungsroboter kann aufgrund des Fehlers keinen Reinigungsvorgang ausführen. Ein schattierter Bereich von 4B zeigt den Betrag der Drehung des Reinigungsroboters an, der durch Berechnung der Winkelgeschwindigkeiten erhalten wird, wenn der Gyroversatzwert als eine Konstante angenommen wird und die berechneten Winkelgeschwindigkeiten kumulativ aufaddiert werden.
Zu diesem Zeitpunkt ist der Drehpositionsfehler der Bereich, der erhalten wird durch Subtrahieren des schattierten Bereichs von 4A vom schattierten Bereich von 4B. Das heißt, der Drehpositionsfehler (Err₁ = A₁ – A₀) erhöht sich im Laufe der Zeit allmählich entsprechend dem Gyroversatz.
Mit Bezug auf 4C wird der Drehbetrag auf der Basis des Versatzwertes (G_Versatz) des Gyrosensors während des Zeitintervalls (t_neu ~ t_alt) berechnet, bevor der neue Gyroversatzwert (G_Versatz,neu) bestimmt wird, welcher jedoch dabei versagt, den während des Zeitintervalls (t_neu ~ t_alt) veränderten Versatzwert des Gyrosensors wiederzugeben.
Um den geänderten Versatzwert des Gyrosensors wiederzugeben, wird der Drehpositionsfehler des Reinigungsroboters auf der Basis des neuen Gyroversatzwertes kompensiert. Der Drehpositionsfehler des Gyroversatzes ist Err₂ = A₂ – A₀, und seine Größe ist kleiner als der Drehpositionsfehler von 4B.
Entsprechend wird, wie in 4D dargestellt, wenn der vorhergehende Gyroversatz (G_Versatz,alt) linear in den neuen Gyroversatz geändert wird, der Drehbetrag gemäß dem Gyroversatz während der Zeitdauer (t_neu ~ t_alt) berechnet, der berechnete Drehbetrag wird vom Drehbetrag gemäß dem vorher berechneten Gyroversatz subtrahiert, und der subtrahierte Drehbetrag wird kompensiert, wodurch ein Drehpositionsfehler des Reinigungsroboters reduziert wird. Der kompensierte Drehbetrag wird durch die unten stehende Gleichung (6) erhalten:
wobei Ψ_n+1 der kompensierte Drehbetrag des Reinigungsroboters ist, Ψ_{n+1,vorhergehend} der Drehbetrag des Reinigungsroboters vor der Kompensation ist, Und Ψ_Kompensation der Drehkompensationsbetrag des Reinigungsroboters ist. Ψ_Kompensation entspricht A₄ von 4D, und in diesem Fall ist ein Drehpositionsfehler gemäß dem Gyroversatz Err₃ = A₃ – A₀ = (A₂ – A₄) – A₀. Das heißt, der Drehpositionsfehler des Reinigungsroboters kann in der Reihenfolge der 4A–4D ausgedrückt werden durch Err₁ > Err₂ > Err₃.
Unterdessen kann bei der vorliegenden Erfindung der Drehpositionsfehler des Reinigungsroboters reduziert werden durch Kompensieren eines Versatzwertes verschiedener Sensoren, die eine Drehgeschwindigkeit (Winkelgeschwindigkeit) des Reinigungsroboters erfassen.
Soweit beschrieben, hat das Verfahren zur Kompensation eines Drehpositionsfehlers eines Reinigungsroboters gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile.
Das heißt, zum Beispiel wird ein Versatzwert des Gyrosensors, der eine Drehgeschwindigkeit des Reinigungsroboters erfasst, ermittelt, wenn der Reinigungsroboter vorübergehend anhält, und der ermittelte Versatzwert des Gyrosensors wird kompensiert, so dass ein Drehpositionsfehler des Reinigungsroboters verringert werden kann.
Außerdem wird, wenn ein Versatzwert des Gyrosensors, wenn der Reinigungsroboter vorübergehend stoppt, nachdem eine gewisse Zeit vergangen ist, sich stark geändert hat oder wenn ein Reinigungsschritt geändert wird, ein Versatzwert des Gyrosensors des Reinigungsroboters erfasst. Folglich kann der Versatzwert genau erfasst werden und so kann ein Drehpositionsfehler gemäß der Änderung in dem Versatz des Gyrosensors minimiert werden.

Claims

Verfahren zur Kompensation eines Drehpositionsfehlers eines Reinigungsroboters, die Schritte aufweisend: – Erfassen einer Mehrzahl von Versatzwerten (G_i) eines Sensors, wobei der Sensor geeignet ist, eine Drehgeschwindigkeit (ω₀) eines Reinigungsroboters zu erfassen; – Erhalten eines Durchschnittswertes (m_G,I) der erfassten Versatzwerte (G_i) und einer Standardabweichung (σ_G,I) unter Verwendung der erfassten Mehrzahl der Versatzwerte (G_i); – Bestimmen aller von Störungen beeinflussten Versatzwerte von der erfassten Mehrzahl von Versatzwerten (G_i) unter Verwendung des erhaltenen Durchschnittswertes (m_G,I) und der Standardabweichung (σ_G,I); – Erhalten eines neuen Versatzwertes (G_Versatz,neu) durch Mitteln aller Versatzwerte, welche nicht als durch Störungen beeinflusste Versatzwerte bestimmt wurden; und – Kompensieren eines Drehpositionsfehlers des Reinigungsroboters auf der Basis des neuen Versatzwertes (G_Versatz,neu), dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Kompensierens des Drehpositionsfehlers des Reinigungsroboters die Schritte aufweist: – Berechnen von Winkelgeschwindigkeiten (Ψ) des Reinigungsroboters auf der Basis des neuen Versatzwertes (G_Versatz,neu); – Berechnen des Drehbetrags des Reinigungsroboters durch kumulatives Aufaddieren der berechneten Winkelgeschwindigkeiten (Ψ); und – Subtrahieren des berechneten Drehbetrags von dem vorhergehenden Drehbetrag und Kompensieren des subtrahierten Drehbetrags, wobei der kompensierte Drehbetrag berechnet wird durch eine Gleichung
wobei Ψ_n+1 der kompensierte Drehbetrag des Reinigungsroboters ist, Ψ_{n+1,vorhergehend} der Drehbetrag des Reinigungsroboters vor der Kompensation ist Und Ψ_Kompensation der Drehkompensationsbetrag des Reinigungsroboters ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sensor ein Gyrosensor ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Erfassens einer Mehrzahl von Versatzwerten (G_i) ausgeführt wird nach dem Anhalten eines Reinigungsroboters für eine vorbestimmte Zeit, wenn der Reinigungsroboter sich in einem Versatzkompensationsmodus befindet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Versatzkompensationsmodus ausgeführt wird, wenn ein Unterschied zwischen einem Abtastungsdurchschnittswert (G_{Versatz,Abtastung}) der Versatzwerte (G_i) des Sensors und des für die Berechnung der Winkelgeschwindigkeit (Ψ) verwendeten Versatzwertes größer als ein vorbestimmter Wert ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Abtastungsdurchschnittswert (G_{Versatz,Abtastung}) der Versatzwerte (G_i) berechnet wird durch eine Gleichung
wobei S die Anzahl der Abtastungen der Ausgangswerte des Sensors ist, die gesammelt werden können, wenn der Reinigungsroboter augenblicklich stoppt, wobei G_i ein Ausgangswert des Sensors ist, wenn der Reinigungsroboter augenblicklich stoppt Und G_{Versatz,Abtastung} ein Durchschnittswert der Ausgangswerte des Sensors ist, wenn der Reinigungsroboter augenblicklich stoppt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei beim Schritt des Erfassens einer Mehrzahl von Versatzwerten (G_i) die Versatzwerte des Sensors erfasst werden, wenn immer der Reinigungsroboter vorübergehend stoppt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchschnittswert (m_G,I) und die Standardabweichung (σ_G,I) berechnet werden durch eine Gleichung
wobei m_G,I ein Durchschnittswert der Ausgangswerte des Sensors ist, 'N' die Anzahl der Abtastungen des Sensors ist, G_i ein Versatzwert des Sensors ist, σ_G,I eine Standardabweichung des Ausgangswerts des Sensors ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der neue Versatzwert (G_Versatz,neu) berechnet wird durch eine Gleichung
wobei m_G,2 ein Durchschnittswert aller Versatzwerte ist, welche nicht als durch Störungen beeinflusste Versatzwerte bestimmt werden, G ein Versatzwert des Sensors ist, und wenn |G_i – m_G,I| < k₁·σ_G,I ist, ist V_i '1', während wenn |G_i – m_G,I| < k₁·σ_G,I ist, ist V_i'0'.