Konzept eines Low Cost-Bodenreinigungsroboters für den Heimbereich

Der Kostendruck bei kommerziellen Bodenreinigungsrobotern für den Heimbereich führt dazu, dass kommerzielle Systeme üblicherweise mittels zufallsbasierter Verfahren navigieren. Selbst wenn dadurch befriedigende Reinigungsergebnisse erreicht werden, wirkt das Verhalten nicht sehr intelligent. Das BIANCA-(Blind Intelligent Autonomous Navigation for Cleaning Applications-)Konzept strebt deshalb eine bessere Reinigungsleistung trotz des Verzichts auf Sichtsensoren und Odometrie an. Es basiert dazu auf einer deterministischen Navigation und einer automatischen Kalibrierung. Die Bewegung des Roboters relativ zu seiner Umgebung kann nur noch mittelbar durch Anstoßen an ein Hindernis (z.B. Wand, Möbel) erfasst werden. Um dennoch eine intelligent wirkende, d.h. an der Umgebung orientierte, deterministische Fahrstrategie anwenden zu können, weist das BIANCA-Konzept folgende weitere wesentliche Komponenten auf. (1) zeitgesteuerte Navigation mit einer möglichst geringen Anzahl von verschiedenen Fahrzuständen und zu kalibrierenden Parametern, (2) automatisierte Kompensation der systematischen Fehler durch Kalibrierung, (3) Kalibrierung anhand eines Leitstrahls, (4) Roboterdesign und -betrieb für ein möglichst reproduzierbares Verhalten in den einzelnen Fahrzuständen. Die Fahrstrategie basiert auf einer mäander-förmigen Fahrt, weil sie ohne Zufallskomponente arbeitet und grundsätzlich aus sehr wenig verschiedenen atomaren Fahrzuständen besteht. Das sind Geradeaus-Fahren, Geradeaus-Fahren für einen definierten Versatz, Drehung um 90 Grad Winkel nach links und Drehung um 90 Grad Winkel nach rechts. Jedes Mal, wenn der Roboter auf ein Hindernis stößt, wird ein U-Turn eingeleitet. Stößt der Roboter zum zweiten Mal bereits beim Fahren des Versatzes auf ein Hindernis, wird das als eine Raumecke erkannt und der Mäander quer zur vorherigen Richtung, also um 90 Grad Winkel gedreht, fortgesetzt. Die für die Kalibrierung erforderlichen Parameter werden mit Hilfe des Leitstrahls in einer Kalibrierungsfahrt vor der eigentlichen Reinigungsfahrt ermittelt. Die Kalibrierungsfahrt beginnt in der Nähe der Dockingstation und besteht aus einer vorgegebenen Sequenz von Fahrzuständen, bei der aus dem Kreuzen des Leitstrahls Kalibrierungsinformationen gewonnen werden.