DE102007036167A1 - Ultrasonic sensor admitting device for automatically moving robot i.e. dust collecting robot, has ultrasonic sensors that transfer and receive signals collected by outer side and sent to device inner space set by sound transmitting parts - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einem Trägerteil zur Aufnahme von Ultraschallsensoren zur Ortung von vor diesen befindlichen Gegenständen durch Empfang von an diesen Gegenständen reflektierten, von zumindest einem der Ultraschallsensoren abgegebene Ultraschallsignalen.The The invention relates to a device with a carrier part for receiving ultrasonic sensors for locating located in front of them Objects by receiving at these objects reflected, emitted by at least one of the ultrasonic sensors Ultrasound signals.
Es
ist bereits ein Abstandserfassungssystem für eine autonom
arbeitende Vorrichtung, und zwar insbesondere für einen
Staubsammelroboter bekannt (
Es
ist auch schon ein Führungs- und Navigationssystem für
einen mobilen Roboter bekannt (
Es ist ferner ein Verfahren zum Bestimmen von Entfernungsdaten in einem System bekannt, in welchem von einem fahrbaren Gerät Ultraschallsignale ausgesendet und als Reflexionen empfangen werden. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, dass sich die Strahlungskeulen von unmittelbar einander benachbarten Ultraschallsensoren überlappen und damit zu einem so genannten Übersprechen führen, durch das der Störabstand zwischen unmittelbar einander benachbarten Ultraschallsensoren verschlechtert ist. Um eine Verbesserung dieses Störabstands zu erreichen, ist bei dem betreffenden bekannten Verfahren vorgesehen, in Verbindung mit den einzelnen Ultraschallsensoren Einrichtungen zur Änderung der Empfindlichkeitsgröße vorzusehen. Dies bedingt jedoch einen unverhältnismäßig hohen Schaltungsaufwand, um das erwähnte Übersprechen zu reduzieren. Andererseits ist dadurch das oben erwähnte Totzonenproblem nicht gelöst, das im Nahbereich von Ultraschallsensoren existiert und das auf ein Übersprechen zwischen einander benachbarten Ultraschallsensoren zurückgeht. Dieses Übersprechen resultiert aus dem direkten Empfang eines von einem Ultraschallsensor abgegebenen und nach Reflexion von einem dem betreffenden einen Ultraschallsensor benachbarten Ultraschallsensor empfangenen Ultraschallsignals und aus dem Empfang von von dem genannten einen Ultraschallsensor abgegebenen so genannten Ausschwingsignalen (englisch „Ringing") durch den betreffenden benachbarten Ultraschallsensor.It is also a method of determining range data in one System is known in which of a mobile device ultrasonic signals sent out and received as reflections. In this context It is known that the radiation lobes from each other directly overlap adjacent ultrasonic sensors and thus to cause a so-called crosstalk through that is the signal-to-noise ratio between immediately adjacent ones Ultrasonic sensors is deteriorated. To improve this It is known to reach the signal to noise ratio Provided method, in conjunction with the individual ultrasonic sensors Facilities for changing the sensitivity size provided. However, this requires a disproportionate high circuit complexity to the mentioned crosstalk too to reduce. On the other hand, it is the above-mentioned Deadzone problem not solved in the vicinity of ultrasonic sensors exists and that on a crosstalk between each other adjacent ultrasonic sensors goes back. This crosstalk results from the direct reception of one of an ultrasonic sensor delivered and after reflection by the one concerned Ultrasonic sensor adjacent ultrasonic sensor received ultrasonic signal and from the reception of said one ultrasonic sensor delivered so-called Ausschwingsignalen (English "ringing") through the respective adjacent ultrasonic sensor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art auf relativ einfache Weise eine Totzone, also der Nahbereich vor der mit Ultraschallsignalen arbeitenden Vorrichtung zur Ermittlung von vor der betreffenden Vorrichtung befindlichen Gegenständen eliminiert, zumindest aber wirksam verkleinert werden kann.Of the Invention is based on the object to show a way as in a device of the type mentioned in a relatively simple Make a dead zone, ie the near zone in front of the with ultrasonic signals working device for the determination of before the concerned Device located eliminates, at least but can be effectively downsized.
Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, dass von den Ultraschallsensoren der jeweilige Ultraschallsignale abgebende und/oder der jeweilige Ultraschallsignale aufnehmende Ultraschallsensor von der Vorrichtungsaußenseite zum Vorrichtungsinnenraum hin versetzt von einem rohrförmigen Schallleitteil aufgenommen ist.Solved the above object is in a device of according to the invention, that of the ultrasonic sensors of the respective ultrasonic signals donating and / or the respective ultrasonic signals receiving Ultrasonic sensor from the device outside to the device interior staggered by a tubular Schallleitteil is added.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die erwähnte Totzone wirksam beseitigt ist, so dass dadurch bereits im Nahbereich, das heißt unmittelbar vor der Vorrichtungsaußenseite befindliche Gegenstände mittels Ultraschallsignalen sicher geortet werden können. Dar über hinaus bringt die vorliegende Erfindung den Vorteil mit sich, dass auch ein zu Fehlauswertungen führendes störendes Übersprechen zwischen unmittelbar einander benachbarten Ultraschallsensoren gänzlich aufgehoben ist.hereby There is the advantage that the mentioned dead zone is effective is eliminated, so that already at close range, that is located directly in front of the device outside Objects safely located by means of ultrasound signals can be. Dar beyond, the present invention brings the advantage with it, that also leading to false evaluations disturbing crosstalk between each other directly adjacent ultrasonic sensors is completely eliminated.
Vorzugsweise ist das jeweilige Schallleitteil zu der Außenseite des betreffenden Trägerteiles hin zu einem trichter- oder trompetenförmigen Schallkanal erweitert. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die von dem jeweiligen Ultraschallsensor abgegebenen Ultraschallsignale in einer gewünschten Richtung gebündelt werden können und dass die von dem jeweiligen Ultraschallsensor zu empfangenden Ultraschallsignale in einer bestimmten Richtung bevorzugt empfangen werden können. Dies ist für eine Ortung von Hindernissen vor der die betreffenden Ultraschallsensoren enthaltenden Vorrichtung von besonderer Bedeutung.Preferably, the respective Schallleitteil is extended to the outside of the relevant carrier part towards a funnel-shaped or trumpet-shaped sound channel. This has the advantage that the ultrasound signals emitted by the respective ultrasound sensor can be bundled in a desired direction and that the ultrasound signals emitted by the ultrasound sensor can be concentrated in a desired direction respective ultrasonic sensor to be received ultrasonic signals in a certain direction can be preferably received. This is of particular importance for locating obstacles in front of the device containing the respective ultrasonic sensors.
Nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der Vorrichtung gemäß der Erfindung weist der Austritts- bzw. Eintrittsbereich des jeweiligen Schallkanal-Aufnahmeteiles eine schlitzförmige Schallaustritts- bzw. Schalleintrittsöffnung auf. Diese schlitzförmige Schallaustritts- bzw. Schalleintrittsöffnung ist dabei vorzugsweise horizontal oder vertikal ausgerichtet. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass Ultraschallsignale in jeweils festgelegter Ebene bevorzugt abgegeben bzw. empfangen werden können.To an expedient development of the device According to the invention, the exit or Entry region of the respective sound channel receiving part a slot-shaped sound outlet or sound inlet opening on. This slot-shaped sound outlet or sound inlet opening is preferably oriented horizontally or vertically. hereby the advantage is achieved that ultrasonic signals in each fixed Level preferably can be submitted or received.
Zweckmäßigerweise weist die jeweilige schlitzförmige Schallöffnung zumindest vor dem jeweiligen, als Ultraschallsender betriebenen Ultraschallsensor abgerundete Öffnungskanten auf. Auf diese Weise lässt sich das Übersprechen zwischen in der Vorrichtung gemäß der Erfindung vorgesehenen Ultraschallsensoren noch weiter verringern, indem die Erzeugung von ebenfalls für das erwähnte Übersprechen verantwortlichen Nebenkeulen der jeweils abgegebenen Ultraschallwellen vermieden ist.Conveniently, has the respective slot-shaped sound opening at least before each, operated as an ultrasonic transmitter Ultrasonic sensor rounded opening edges on. To this Way, the crosstalk between in the Device according to the invention provided ultrasonic sensors even further reduce by generating too for the mentioned crosstalk responsible side lobes each emitted ultrasonic waves is avoided.
Gelöst wird die oben angegebene Aufgabe der Erfindung ferner durch einen eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art gemäß der vorliegenden Erfindung enthaltenden selbständig verfahrbaren Roboter. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass auch ein mit einer solchen Vorrichtung versehener selbständig verfahrbarer Roboter, insbesondere ein Staubsammelroboter mit Ultraschallsensoren ausgestattet sein kann, ohne dass dabei die oben erwähnten Übersprech- und Totzonenprobleme auftreten.Solved the above object of the invention is further characterized by a a device of the aforementioned type according to the self-propelled containing present invention Robot. This gives the advantage that even one with a such device provided independently movable Robot, in particular a dust-collecting robot with ultrasonic sensors equipped without the above-mentioned crosstalk and dead zone problems occur.
Vorzugsweise weist der vorstehend genannte Roboter in horizontaler Ebene nebeneinander angeordnete, als Ultraschallsender bzw. als Ultraschallempfänger betreibbare Ultraschallsensoren auf. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass trotz der Anordnung von als Ultraschallsender bzw. als Ultraschallempfänger betreibbaren Ultraschallsensoren diese in relativ geringem Abstand nebeneinander angeordnet sein können, ohne dass es zu den oben erwähnten Übersprech- und Totzonenproblemen kommt. Dies ermöglicht somit erhebliche bauliche Freiheitsgrade hinsichtlich der Anordnung der als Ultraschallsender bzw. als Ultraschallempfänger betreibbaren Ultraschallsensoren in einem Roboter der erwähnten Art zu erzielen.Preferably the robot mentioned above is juxtaposed horizontally arranged as an ultrasonic transmitter or as an ultrasonic receiver operable ultrasonic sensors. This gives the advantage that despite the arrangement of as an ultrasonic transmitter or as an ultrasonic receiver operable ultrasonic sensors these in a relatively short distance can be arranged next to each other without it being to the above mentioned crosstalk and dead zone problems. This thus allows considerable structural freedom in terms of the arrangement of the ultrasonic transmitter or as an ultrasonic receiver operable ultrasonic sensors in a robot of the mentioned Way to achieve.
Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.Based a drawing, the invention will be described below on an embodiment explained in more detail.
In
Von den vorzugsweise in einer horizontalen Ebene nebeneinander angeordneten Ultraschallsensoren US1 bis US5 sind im vorliegenden Fall beispielsweise die Ultraschallsensoren US1, US3 und US5 als Ultraschallsender betreibbar, und die Ultraschallsensoren US2 und US4 sind als Ultraschallempfänger betreibbar. An dieser Stelle sei jedoch angemerkt, dass grundsätzlich auch eine andere Aufteilung des Betriebs der betreffenden Ultraschallsensoren als Ultraschallsender und als Ultraschallempfänger möglich ist und dass überdies auch sämtliche Ultraschallsensoren US1 bis US5 jeweils sowohl als Ultraschallsender wie auch als Ultraschallempfänger im schnellen Wechsel (Zeitmultiplexbetrieb) betreibbar sind.From preferably arranged side by side in a horizontal plane Ultrasonic sensors US1 to US5 are in the present case, for example the ultrasonic sensors US1, US3 and US5 can be operated as an ultrasonic transmitter, and the ultrasonic sensors US2 and US4 are as ultrasonic receivers operated. It should be noted, however, that in principle also another division of the operation of the respective ultrasonic sensors as ultrasonic transmitter and as ultrasonic receiver possible is and that also all ultrasonic sensors US1 to US5 each both as an ultrasonic transmitter as well as an ultrasonic receiver in fast change (time multiplexing) are operable.
Die
Ultraschallsensoren US1 bis US5 sind, wie aus
Wie
aus der Darstellung in
In
der in
Um
das erwähnte Übersprechen zwischen den als Ultraschallsender
betriebenen Ultraschallsensoren, wie den Ultraschallsensoren US1,
US3 und US5 einerseits, und den als Ultraschallempfänger
betriebenen Ultraschallsensoren, wie den Ultraschallsensoren US2
und US4 andererseits, und damit das Totzonenproblem noch weiter
zu verringern, hat es sich als besonders zweckmäßig
erwiesen, der schlitzförmigen Schallöffnung zumindest
vor dem jeweiligen, als Ultraschallsender betriebenen Ultraschallsensor
abgerundete Öffnungskanten zu geben. Im vorliegenden Fall
weisen jedoch, wie aus
Abschließend
sei noch angemerkt, dass in Abweichung von den vorstehend an Hand
der Zeichnung erläuterten Verhältnisse die schlitzförmigen Schallöffnungen
SL1 bis SL5 bedarfsweise auch in anderer Richtung als in der dargestellten
horizontalen Richtung ausgerichtet sein können, wie insbesondere
in vertikaler Richtung. In diesem Fall wäre die Bündelung
der durch eine solche schlitzförmige Schallöffnung
austretenden Ultraschallwelle bezogen auf die in
- BL1, BL2, BL3, BL4, BL5BL1, BL2, BL3, BL4, BL5
- Blendecover
- SL1, SL2, SL3, SL4, SL5SL1, SL2, SL3, SL4, SL5
- schlitzförmige Öffnungslotted opening
- ST1, ST2, ST3, ST4, ST5ST1, ST2, ST3, ST4, ST5
- SchallleitteilSchallleitteil
- TRTR
- Trägerteilsupport part
- US1, US2, US3, US4, US5US1, US2, US3, US4, US5
- Ultraschallsensorultrasonic sensor
- UWUW
- Ultraschallwelleultrasonic wave
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- - US 5165064 [0003] - US 5165064 [0003]
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