CN103889205A - 自主式作业设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自主式作业设备、尤其自主式草坪修剪机，其具有至少一个计算单元（12），所述计算单元被设置用于驶过待加工的面（14）。本发明建议，所述计算单元（12）被设置用于在至少一个运行状态中至少部分地自动引发再定位（16）。

Description

自主式作业设备

背景技术

已经建议了一种自主式作业设备、尤其自主式草坪修剪机，其具有至少一个计算单元，所述计算单元被设置用于驶过待加工的面。

发明内容

本发明涉及一种自主式作业设备、尤其自主式草坪修剪机，其具有至少一个计算单元，所述计算单元被设置用于驶过待加工的面。

本发明建议，所述计算单元被设置用于在至少一个运行状态中至少部分地自动引发再定位。“自主式作业设备”在该上下文中尤其应理解为这样的设备，该设备至少部分地自动完成工作，例如尤其自动开始、自动结束工作和/或自动选出至少一个参数（例如尤其路段参数）和/或折返点等等。特别优选地，该设备被设置用于驶过一个面并且尤其加工（例如清扫、抽吸、清洁）所述面和/或收割处于所述面上的草。在此，可设想对于本领域技术人员看来有意义的不同的自主式作业设备，例如自主式清扫机、自主式吸尘器或自主式泳池清洁机等等，但是尤其地，自主式作业设备由自主式草坪修剪机构成。此外，“计算单元”在该上下文中尤其应理解为具有信息输入、信息处理和/或信息输出的单元。有利地，计算单元具有至少一个处理器、存储器、输入-和输出器件、其他电构件、运行程序、调节程序、控制程序和/或计算程序。优选地，计算单元的构件布置在一个共同的印制电路板上和/或有利地布置在一个共同的壳体中。计算单元优选布置在自主式作业设备的一个部件的内部，该部件为了完成工作在待加工的面上被驱动地运动。但是，替代地和/或附加地，计算单元也可布置在自主式作业设备的一个部件的外部，例如在遥控装置和/或固定的站中。自主式作业设备的所述部件和自主式作业设备的所述计算单元之间的连接尤其能够通过无线连接进行。由此，自主式作业设备的计算单元尤其能够从自主式作业设备的所述部件中转移出去，以便将受污物损害的危险保持很小。此外，由此能够将自主式作业设备的所述部件的重量保持很小。“待加工的面”在该上下文中尤其应理解为这样的面，该面定义了一个工作区域。“运行状态”在该上下文中尤其应理解为自主式作业设备的这样一种状态，该状态能够在自主式作业设备的运行中出现。也可设想对于本领域技术人员看来有意义的各种运行状态，但是，尤其在下面应理解为未知的位置改变和/或特别优选地理解为定位错误。此外，“再定位”尤其应理解为在丢失当前位置的信息之后检测当前位置。优选地，先前的运行状态中的位置是已知的。

通过自主式作业设备的根据本发明的构型能够有利地至少部分地自动消除位置丢失和/或其他干扰影响。

此外建议，所述计算单元被设置用于在至少一个运行状态中在所述待加工的面上引发特定的行驶动作用于再定位。“行驶动作”在该上下文中尤其应理解为具有行驶路段的行驶动作，所述行驶路段至少部分地与存在关于位置的信息时的行驶路段不同。优选地，所述行驶路段具有至少一个关联的部分区域，该部分区域至少部分地相应于待加工的面的外边缘。特别优选地，所述部分区域至少比在正常运行中在存在关于位置的信息时沿着所述待加工的面的外边缘的行驶路段长。由此，能够特别快速地从任意位置进行自动的再定位。

此外建议，所述自主式作业设备具有检测单元，该检测单元被设置用于探测至少一个检测元件。优选地，所述检测单元被设置用于探测布置在所述待加工的面的外边界上的检测元件。“检测单元”在该上下文中尤其应理解为这样的单元，该单元被设置用于接收并且优选至少部分地处理至少一个特性参量和/或物理特性，其中，所述接收能够主动地、例如尤其通过产生和/或发射电测量信号进行和/或被动地、例如尤其通过接收信号进行。“检测元件”在该上下文中尤其应理解为这样的元件，该元件能够发射至少一个信号和/或通过检测单元和/或传感器探测特别的性质，以便检测所述检测元件的准确位置和/或被检测元件的至少一个部分区段检测。由此，能够有利地简单并且准确地由自主式作业设备自动探测所述待加工的面的外边缘。

此外建议，所述计算单元在初始步骤中被设置用于驶过所述待加工的面的外边界并且由此至少部分地储存由至少逐点的边界标志构成的序列。“初始步骤”在该上下文中尤其应理解为这样的步骤，该步骤至少在整个运行开始时和/或在重置过程之后实施。此外，在该上下文中“序列”尤其应理解为信息和/或特性的顺序，所述信息和/或特性在时间上和/或空间上彼此分开。有利地，顺序尤其取决于时间上和/或空间上的次序。此外，“逐点的边界标志”在该上下文中尤其应理解为边界走向的点的一个或多个特性和/或边界走向的点相对于边界走向的先前的点的一个/或多个特性改变。也可设想对于本领域技术人员看来有意义的不同的边界标志，但是，尤其应理解为距离标志、可视标志、土壤性质标识、地形斜度标志、定向改变和/或特别有利地理解为定向或取向。在此，“距离标志”在该上下文中尤其应理解为这样的标志，该标志至少部分地由当前点相对于参考点的距离组成。在此，所述参考点能够是可变的（例如由逐点的边界标志构成的标志的先前的点）或方位固定的（例如站的方位和/或再定位的起点）。此外，在该上下文中“可视标志”尤其应理解为这样的标志，该标志至少部分地由可视的记录构成。也可设想对于本领域技术人员看来有意义的不同的可视的记录，例如摄像机的记录。

通过所述构型能够有利并且简单地至少部分地探测所述待加工的面的外边缘。

此外建议，所述计算单元在所述再定位的步骤中被设置用于引发导航策略，直到由所述检测单元探测到所述至少一个检测元件为止。优选地，所述计算单元在所述再定位的步骤中被设置用于引发导航策略，直到由所述检测单元探测到所述待加工的面的外边界的检测元件为止。“导航策略”在该上下文中尤其应理解为这样的行驶策略，在所述行驶策略中给出现的事件（如尤其障碍物）分配相应的动作。优选地，相应的导航策略的目标尤其在于通过选择可变的路径绕开障碍物并且到达外边缘。由此，能够有利地在位置未知的情况下驶向所述待加工的面的外边缘。

此外建议，所述计算单元在所述再定位的步骤中被设置用于至少部分地引发所述至少一个限界所述待加工的面的检测元件的驶过并且将由此产生的由至少逐点的边界标志构成的序列与储存的序列相比较。所述储存的序列优选通过由逐点的边界标志组成的序列构成。由此，能够特别有利地并且自主地实现再定位。此外，能够由此实现特别快速的再定位，尤其因为在所述序列之间能够已经在短的路段之后存在100%的一致。

附加地或替代地可设想的是，所述计算单元在所述再定位的步骤中被设置用于引发所述待加工的面的外边界的检测元件的至少部分的驶过，直到到达一基站，所述基站的位置是已知的。在此，“基站”在该上下文中尤其应理解为自主式作业设备的站，该站被设置用于在静止阶段期间接收所述自主式作业设备。优选地，所述站被设置用于充满所述自主式作业设备的能量存储器。所述充满例如能够通过加注、更换载能体和/或通过给蓄电池充电进行。但是，也可设想其他对于本领域技术人员看来有意义的方法。特别优选地，所述站布置在所述待加工的面的边缘区域中并且用作用于所述自主式作业设备的部件的起点和/或终点。由此，能够特别简单地实现再定位。

进一步建议，所述自主式作业设备具有定位单元，所述定位单元被设置用于确定至少在所述待加工的面的内部的自身位置。“定位单元”在该上下文中尤其应理解为这样的单元，该单元被设置用于通过外部的影响参量和/或信息确定在参考系统中和/或相对于参考点的自身相对位置。也可设想对于本领域技术人员看来有意义的各种定位单元，但是，尤其在下面应理解为相应于德国公开文件DE102008011947A1的定位单元，该定位单元包括定位传感装置和控制器件。因此，公开文献DE102008011947A1的定位单元的说明构成本申请的一部分。由此，能够尤其在初始阶段中有利并且简单地确定位置。

此外建议了一种利用自主式作业设备、尤其利用根据本发明的自主式作业设备的方法，所述方法被设置用于驶过待加工的面。在这里，所述自主式作业设备在所述再定位的步骤中寻找限界所述待加工的面的检测元件并且接着至少部分地驶过所述检测元件，其中，所述计算单元产生由此出现的由至少逐点的边界标志构成的序列并且将该序列与储存的序列相比较。由此，能够有利并且简单地实现再定位。此外，能够由此明确地确定所述自主式作业设备的位置。

此外，附加地或替代地可设想的是，所述自主式作业设备在初始步骤中驶过所述待加工的面的通过至少一个检测元件限界的内边界，所述内边界例如标记出障碍物，并且计算单元由此至少部分地储存由至少逐点的边界标志组成的序列。现在，如果在所述再定位的步骤中探测到内部的检测元件，则该检测元件能够至少部分地被驶过，其中，所述计算单元产生由此出现的由至少逐点的边界标志构成的序列并且将该序列与储存的序列相比较。由此，能够有利地快速地实现再定位。

附图说明

从以下附图说明中得出其他优点。在附图中示出本发明的实施例。附图、说明书和权利要求包括很多特征组合。本领域技术人员还可以符合目的地单独观察所述特征并且组合成有意义的其他组合。

附图示出：

图1根据本发明的自主式作业设备的示意图，

图2在再定位期间在待加工的面上的根据本发明的自主式作业设备的示意图，和

图3根据本发明的作业设备的流程图的示意图。

具体实施方式

图1示出自主式作业设备10的示意性图。自主式作业设备10由自主式草坪修剪机构成。自主式作业设备10具有计算单元12并且被设置用于驶过待加工的面14。计算单元12布置在自主式作业设备10的壳体34的内部。计算单元12包括计算核心36和存储元件38，其中，计算核心36和存储元件38通过线路连接。计算单元12被设置用于在一个运行状态中自行引发再定位16。计算单元12被设置用于在定位错误时在待加工的面14上自行引发再定位16。因此，如果在步骤40中发现定位错误，则引发再定位16。此外，自主式作业设备10具有两个驱动轮42、44，所述驱动轮分别通过在此看不见的电动机驱动。驱动轮42、44布置在自主式作业设备10的壳体34的对置的侧上。通过分开地控制所述电动机能够控制所述自主式作业设备10。

此外，计算单元12被设置用于在一个运行状态中在待加工的面14上引发特定的行驶动作用于再定位16。计算单元12被设置用于在定位错误时引发特定的行驶动作用于再定位16。

自主式作业设备10具有检测单元18，该检测单元被设置用于探测检测元件20、22。检测单元18被设置用于探测布置在待加工的面14的外边界26上的检测元件20。此外，检测单元18被设置用于探测另外的、限界待加工的面14的内凹槽46的检测元件22。该另外的检测元件22限界处于草坪48上的静态障碍物50。在此，检测单元18探测检测元件20、22之一的直接处于附近的区域的位置并且进而探测待加工的面14的外边界26或内凹槽46。检测单元18布置在壳体34的面向驱动轮42、44的区域中并且具有在此看不见的、向下指向的传感器。检测单元18通过线路与计算单元12的计算核心36连接。待加工的面14构成草坪48的一部分。检测元件20、22由电流流过的检测金属线构成并且布置在草坪48上的待加工的面14上。

此外，计算单元12在一个初始步骤24中被设置用于引发待加工的面14的外边界26的驶过并且由此储存由逐点的边界标志构成的序列。在所述初始步骤24中，自主式作业设备10一次完全驶过待加工的面14的外边界26，在此，由计算单元12以有规律的间隔探测和储存边界标志。在此，所述边界标志由自主式工作设备10的定向以及由相对于先前的边界标志的相对位置并且由相对于坐标系统的相对位置构成。边界标志由计算单元12根据其时间顺序作为边界标志的序列储存在计算单元12的储存元件38中。此外，在所述初始步骤24中，所述内凹槽46也被驶过。在驶过所述内凹槽时，以有规律的间隔储存边界标志。所述边界标志由计算单元12根据其时间顺序作为边界标志的其他序列储存在计算单元12的储存元件38中。在此，也储存内凹槽46相对于外边界的位置。在所述初始步骤24之后，可开始正常运行的步骤52。

此外，计算单元12在再定位16的步骤28中被设置用于引发导航策略，直到由检测单元18探测到所述检测元件20、22之一为止。在再定位16的情况下，计算单元12引发一用于自主式作业设备10的导航策略。该导航策略由随机策略构成。因此，自主式作业设备10在再定位16的步骤28的子步骤54中总是一直向前行驶，直到其要么在子步骤56中碰到不规则的障碍物58上要么在子步骤60中碰到检测元件20、22之一上为止。如果自主式作业设备10在子步骤60中碰到检测元件20、22之一上，则再定位16的步骤28结束。如果自主式作业设备10在子步骤56碰到不规则的障碍物58上，则自主式作业设备10在另一子步骤62中以一个可变的角度64旋转并且继续向前行驶。该过程如此频繁地重复，直到自主式作业设备10碰到检测元件20、22之一上为止。

计算单元12在再定位16的步骤30中被设置用于引发限界待加工的面14的检测元件20、22之一的至少部分地驶过并且将由此产生的由至少逐点的边界标志构成的序列与储存的序列相比较。在再定位16的步骤30的第一子步骤66中，自主式作业设备10至少部分地驶过限界待加工的面14的检测元件20、22之一。在再定位16的步骤30的第二子步骤68中，逐渐地产生一个序列并且将其与储存的序列相比较。检测元件20、22不仅可以是布置在待加工的面14的外边界26上的检测元件20，而且可以是限界待加工的面14的内凹槽46的检测元件22。将所产生的序列与所述两个储存的序列相比较。只要与所述储存的序列之一存在100%一致，就可以中断所述驶过。

自主式作业设备10具有定位单元32，该定位单元被设置用于确定至少在待加工的面14的内部的自身位置。该定位单元32由相应于德国公开文件DE102008011947A1的定位单元构成，其包括定位传感装置和控制器件。定位单元32布置在壳体34的面向驱动轮42、44的区域中。定位单元32通过线路与计算单元12的计算核心36连接。

在第一运行开始时，引发初始步骤24。自主式作业设备10在所述初始步骤24中驶过待加工的面14的外边界26。计算单元12由此储存由逐点的边界标志构成的序列。将所述序列存储在计算单元12的存储元件38中。接着，驶过检测元件22，该检测元件限界一内凹槽46。计算单元12由此储存由逐点的边界标志构成的另一序列。

接着，在接下来的步骤52中开始正常运行。如果在所述运行期间在步骤40中发现定位错误，则计算单元12引发再定位16。

在再定位16的第一步骤28中，计算单元12启动自主式作业设备10的随机导航。在此，自主式作业设备10寻找限界待加工的面14的检测元件20、22之一。所述自主式作业设备10在第一子步骤54中如此长时间一直向前行驶，直到该自主式作业设备在子步骤56中碰到障碍物58上或者检测单元18在子步骤60中探测到检测元件20、22为止。如果自主式作业设备10在子步骤56中碰到障碍物58上，则在子步骤62中以一个可变的角度64进行转向。接着，又实施子步骤54并且自主式作业设备10又一直向前行驶。如果在子步骤60中由检测单元18探测到一个检测元件20、22，则结束步骤28并且引发步骤30。在再定位16的步骤30的第一子步骤66中，自主式作业设备10通过检测单元18跟随之前探测到的检测元件20、22。在所述跟随期间，计算单元12在子步骤68中产生由至少逐点的边界标志构成的序列。该序列在此逐渐地组合而成。将所产生的序列与所述两个储存的序列相比较。只要与所述储存的序列之一存在100%一致，就结束子步骤66并且中断自主式作业设备10跟随检测元件20、22的过程。接着，从储存的相一致的序列的信息中读取自主式作业设备10相对于参考系统的当前位置。接着可继续正常运行的步骤52。

Claims (10)

1.自主式作业设备、尤其自主式草坪修剪机，其具有至少一个计算单元（12），所述计算单元被设置用于驶过待加工的面（14），其特征在于，所述计算单元（12）被设置用于在至少一个运行状态中至少部分地自动引发再定位（16）。

2.如权利要求1所述的自主式作业设备，其特征在于，所述计算单元（12）被设置用于在至少一个运行状态中在所述待加工的面（14）上引发特定的行驶动作用于再定位（16）。

3.如权利要求1或2所述的自主式作业设备，其特征在于检测单元（18），所述检测单元被设置用于探测至少一个检测元件（20，22）。

4.如上述权利要求之一所述的自主式作业设备，其特征在于，所述计算单元（12）在一初始步骤（24）中被设置用于引发所述待加工的面（14）的外边界（26）的驶过并且由此至少部分地储存由至少逐点的边界标志构成的序列。

5.至少如权利要求3所述的自主式作业设备，其特征在于，所述计算单元（12）在再定位（16）的步骤（28）中被设置用于引发导航策略，直到由所述检测单元（18）探测到所述至少一个检测元件（20，22）为止。

6.至少如权利要求4所述的自主式作业设备，其特征在于，所述计算单元（12）在再定位（16）的步骤（30）中被设置用于引发限界所述待加工的面（14）的所述至少一个检测元件（20，22）的至少部分的驶过并且将由此产生的由至少逐点的边界标志构成的序列与储存的序列相比较。

7.如上述权利要求之一所述的自主式作业设备，其特征在于定位单元（32），所述定位单元被设置用于确定至少在所述待加工的面（14）的内部的自身位置。

8.利用尤其如上述权利要求之一所述的自主式作业设备（10）的方法，所述作业设备被设置用于驶过待加工的面（14），其特征在于，在至少一个运行状态中在所述待加工的面（14）上至少部分地自动引发再定位（16）。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述自主式作业设备（10）在一初始步骤（24）中驶过所述待加工的面（14）的外边界（26）并且一计算单元（12）由此至少部分地储存由至少逐点的边界标志构成的序列。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述自主式作业设备（10）在再定位（16）的至少一个步骤（28，30）中寻找限界所述待加工的面（14）的检测元件（20，22）并且接着至少部分地驶过所述检测元件，其中，所述计算单元（12）产生在此出现的由至少逐点的边界标志构成的序列并且将其与储存的序列相比较。

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