CN107003670A - 自主工作器具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自主工作器具(10)、尤其自主割草机，该自主工作器具具有不同于围栏线定向装置的、设置用于在作业区域(14)之内进行定向的至少一个定向装置(12)，并且具有用于求取行驶策略的至少一个控制和/或调节单元(72)。提出，至少一个控制和/或调节单元(72)至少设置用于根据借助至少一个定向装置(12)所检测的至少一个定向特征量来求取相对于基站(18)的取向，以便有针对性地对接到基站(18)的接口、尤其充电接口(30)上。

Description

自主工作器具
背景技术
已提出了一种根据权利要求1前序部分的自主工作器具。
发明内容
本发明从一种自主工作器具、尤其自主割草机出发，该自主工作器具具有不同于围栏线定向装置的至少一个定向装置，该定向装置设置用于在作业区域之内进行定向，并且该自主工作器具具有至少一个设置用于求取行驶策略的控制和/或调节单元。
提出，至少一个控制和/或调节单元至少设置用于根据借助至少一个定向装置检测的至少一个定向特征量来求取相对于基站的取向，以便有针对性地对接到基站的接口、尤其充电接口上。接口可以构造为充电接口、助剂加注接口或本领域技术人员觉得有意义的其它基站接口。特别优选地，接口在此可以构造为基站的充电接口。“自主”在此情况下尤其应理解为“独立工作”。优选地，自主工作器具在运行状态下至少大部分不依赖于操作者实施干预而完成工作。在一种特别优选的实施例中，自主工作器具设置用于，至少部分地自动开始或自动结束工作，和/或至少部分自动选择至少一种参数，尤其距离参数和/或转向点等等。特别优选地，自主工作器具至少部分设置用于为操作者和/或普遍来说为人类提供至少一种服务。自主工作器具优选地可以构造为本领域技术人员觉得有意义的各种自主服务机器人，尤其可以构造为自主扫地机、自主吸尘器、自主泳池清洗机、自主擦地机器人，和/或特别优选地可以构造为自主割草机。然而，原则上也可设想本领域技术人员觉得有意义的其它自主工作器具。
“设置”尤其应理解为专门设计、规划和/或配备。“某个对象设置用于确定的功能”尤其应理解为该对象在至少一种应用状态和/或运行状态下满足和/或实施该确定的功能。在此情况下，“不同于围栏线定向装置”尤其应理解为至少近乎完全不依赖于如下围栏线：该围栏线优选地设置用于限界作业区域。
在此情况下，“定向”尤其应理解为检测自主工作器具相对于基站的位置和/或取向。在此情况下，“取向”尤其应理解为自主工作器具的行驶方向与基站的对接方向形成的夹角。在此情况下，“作业区域”尤其应理解为如下区域：该区域定义由自主工作器具待加工的场地。
在此情况下，“控制和/或调节单元”尤其应理解为如下单元：至少部分地设置用于，优选地相应于算法地，尤其不依赖于操作者地来主动影响、主动调整和/或尤其动态地改变自主工作器具的运行。控制和/或调节单元优选地包括处理器单元和存储单元以及至少一个存储在存储单元中的运行程序。此外，在此情况下，“存储单元”尤其应理解为如下单元：该单元设置用于有利地不依赖于电源来存储至少一个信息。
在此情况下，“有针对性地对接”尤其应理解为至少近乎沿着理想直线驶近充电接口。与理想直线的偏差优选最多为2cm，特别优选最多为1cm。在此情况下，“基站”尤其应理解为如下单元和/或组件：所述单元和/或组件构造为能够至少部分地与自主工作器具尤其电地耦合，并且至少在与自主工作器具耦合的状态下设置用于给自主工作器具的至少一个蓄电池充电。
通过自主工作器具的根据本发明的设计，可以在运行状态下在作业区域之内优选简单地运行并且优选可靠地引导自主工作器具，以及有利地操作方便地安装自主工作器具。
在一种特别优选的实施例中，借助至少一个定向装置检测的至少一个定向特征量可以由自主工作器具在运行状态下经过的、尤其通过路程检测单元检测的路程构成，和/或，可以由尤其通过方向检测单元检测的相对于基站的定向构成。在此情况下，“经过的路程”尤其应理解为自主工作器具在作业过程期间已经经过或者驶过的路程距离。所述路程检测单元优选地可以设置用于自主工作器具的惯性导航。在一种特别优选的实施例中，路程检测单元包括至少一个里程计和/或至少一个转速传感器。然而也可设想本领域技术人员觉得有意义的路程检测单元的其它设计。优选地，可以在本地存储自主工作器具相对于基站的取向，并且可以在自主工作器具从基站启动时将角度设为0°。在通过路程检测单元借助惯性导航检测所经过的路程时，例如可能由于打滑而产生不准确性，该不准确性随着经过路程的增多而积累。然而，所述不准确性通过自主工作器具的工作过程的运行时间例如被限界到最多2米，所述运行时间尤其通过蓄电池运行时间限界。
在一种特别优选的实施例中，方向检测单元至少部分地设置用于相对于基站来全局定向。在此情况下，“定向”尤其应理解为自主工作器具相对于基站的取向，或者自主工作器具的行驶方向与基站的对接方向形成的角度。方向检测单元优选包括电子罗盘、机械罗盘和/或基于GPS的器具。然而也可设想，本领域技术人员觉得有意义的其它的方向检测单元设计。除了路程检测单元之外，定向装置还优选包括方向检测单元。然而也可设想，定向装置仅包括路程检测单元，并且部分地或者优选地完全弃用方向检测单元。
在一种特别优选的实施例中，定向装置至少部分地、优选至少近乎完全地设置用于在作业区域之内无连接地引导自主工作器具。定向装置特别优选设置用于无连接地引导自主工作器具进入基站的附近区域。在此情况下，“无连接引导”尤其应理解为，不依赖于与基站进行通信或者数据交换、尤其不依赖于通向基站的机械的连接元件和/或传导元件(例如感应线)，就可以引导自主工作器具朝向基站运动。在此情况下，“附近区域”尤其应理解为如下区域：该区域布置成距离基站、尤其距离基站的充电接口最多5米、优选最多2米、优选最多1米并且特别优选最多0.5米。
此外提出，至少一个控制和/或调节单元至少设置用于求取相对于基站主轴线的偏移量d。在此情况下，“偏移量”尤其应理解为自主工作器具相对于基站主轴线的间距，尤其自主工作器具的充电接口相对于基站主轴线的间距，所述间距至少近乎垂直于基站主轴线。基站主轴线优选布置成平行于自主工作器具的为了对接到基站充电接口上的主驶入方向，并且与基站充电接口相交。由此可以以简单的方式且优选精确地实现自主工作器具相对于基站充电接口的取向。
此外提出，定向装置包括发射和/或接收单元，该发射和/或接收单元设置用于在基站的附近区域之内至少与基站进行通信，其中，所述至少一个控制和/或调节单元设置用于，至少部分地根据发射和/或接收单元所检测的至少一个信息来求取相对于基站主轴线的偏移量d。在此情况下，“通信”尤其应理解为至少在自主工作器具与基站之间在至少一个方向上的数据交换。自主工作器具与基站之间优选形成双向通信。在一种特别优选的实施例中，发射和/或接收单元设置用于尤其仅仅在基站的附近区域中至少与基站进行尤其无线的通信。在此情况下，“附近区域”尤其应理解为如下区域：该区域布置成距离基站、尤其距离基站的充电接口最多5米、优选最多2米、优选最多1米并且特别优选最多0.5米。由此，尤其可以在驶近基站时优选可靠地引导自主工作器具。
此外提出，至少一个控制和/或调节单元设置用于，至少部分地通过在彼此间隔开地布置的至少两个点处的距离测量来求取相对于基站主轴线的偏移量d。优选至少借助信号的传播时间测量来实现距离测量，由此可以在确定偏移量d时实现高的精度。
此外提出，发射和/或接收单元在到达基站的附近区域之后至少设置用于发射至少一个信号，该信号设置用于触发基站发射至少一个应答信号。由此有利地可以实现与基站的简单通信，并且因此优选可靠地引导自主工作器具朝向基站的充电接口运动。
此外提出，发射和/接收单元包括至少一个超声元件，该超声元件设置用于在基站的附近区域之内至少与基站进行通信。在此情况下，“超声元件”尤其应理解为如下元件：该元件设置用于至少大部分借助超声波进行通信的。至少一个超声元件优选可以用作超声收发器。在一种特别优选的实施例中，至少一个超声元件构造为尤其由Robert Bosch GmbH制造的超声泊车驾驶传感器。由此可以实现有利地成本有利的且结构简单的发射和/或接收单元设计。
此外提出，发射和/接收单元包括至少一个超宽带元件，该超宽带元件设置用于在基站的附近区域之内至少与基站进行通信。在此情况下，“超宽带元件”尤其应理解为如下元件，该元件设置用于至少大部分借助超宽带波进行通信。至少一个超宽带元件可以至少部分地构造为半场发射器(Halbfeldstrahler)或定向天线或本领域技术人员觉得有意义的其它方式，由此可以在优选大的距离上实现与基站的通信。通过至少一个超宽带元件可以实现可以有利地灵活使用的且结构简单的发射和/或接收单元设计。此外，可以通过由超宽带元件使用一个频带有利地实现一种稳健的方法，因为已知没有自然出现的干扰源。此外可以将超宽带元件有利地用于数据传输。此外，对于由于发射和/或接收单元的传感器高度较低而可能出现的多路径，可以实现很高的稳健性。
本发明还涉及具有至少一个接口、尤其充电接口的基站，所述接口构造为能够与自主工作器具，尤其与自主割草机耦合。
提出，基站具有发射和/或接收单元，所述发射和/接收单元设置用于至少与自主工作器具进行通信，并且在识别到由自主工作器具的发射和/或接收单元发射的至少一个信号之前一直处在接收模式中。在此情况下，“通信”尤其应理解为至少在自主工作器具与基站之间在至少一个方向上的数据交换。在自主工作器具与基站之间优选形成双向通信。在一种特别优选的实施例中，发射和/或接收单元设置用于尤其仅仅在基站的附近区域中至少与基站进行尤其无线的通信。由此尤其可以在驶近基站时优选可靠地引导自主工作器具。
此外提出，发射和/或接收单元包括至少一个超声元件，用于至少与自主工作器具进行通信。在此情况下，“超声元件”尤其应理解为如下元件，该元件设置用于至少大部分借助超声波进行通信。至少一个超声元件优选可以用作超声收发器。在一种特别优选的实施例中，至少一个超声元件构造为尤其由Robert Bosch GmbH制造的超声泊车驾驶传感器。由此可以实现有利地成本有利的且结构简单的发射和/或接收单元设计。
此外提出，基站的发射和/或接收单元包括至少一个超宽带元件，用于至少与自主工作器具进行通信。在此情况下，“超宽带元件”尤其应理解为如下元件，该元件设置用于至少大部分借助超宽带波进行通信。至少一个超宽带元件可以至少部分地构造为半场发射器或定向天线或本领域技术人员觉得有意义的其它方式，由此可以在优选大的距离上和有利地大的方向范围内实现与自主工作器具进行通信。在此，至少一个超宽带元件可以例如附加地用作用于导航的标记点。通过至少一个超宽带元件可以实现有利地可以灵活使用的且结构简单的发射和/或接收单元设计。
此外，提出一种系统，该系统具有至少一个自主工作器具、尤其具有自主割草机并且至少一个基站。
本发明还涉及一种用于将自主工作器具、尤其自主割草机与基站的接口、尤其充电接口耦合的方法。
在此提出，所述方法包括至少一个方法步骤，在该方法步骤中，借助至少一个控制和/或调节单元根据不同于围栏线定向装置的定向装置所检测的至少一个信息来求取相对于基站的取向，以便有针对性地对接到基站的充电接口上。由此可以在运行状态下在作业区域之内优选简单地运行并且可靠地引导自主工作器具，以及有利地操作方便地安装自主工作器具。
此外提出，所述方法包括至少一个方法步骤，在该方法步骤中，求取自主工作器具相对于基站主轴线的偏移量d。由此可以以简单的方式且优选精确地实现自主工作器具相对于基站充电接口的取向。
此外提出，所述方法包括至少一个方法步骤，在该方法步骤中，自主工作器具的发射和/接收单元在到达基站的附近区域之后发射至少一个信号，该信号设置用于，触发基站的发射和/或接收单元在识别到所述至少一个信号之后发射至少一个应答信号。由此可以实现优选简单地运行、有利地可靠地且精确地引导自主工作器具朝向基站运动，并且因此实现系统的有利的高自主性和优选的高操作舒适性。
在此，根据本发明的自主工作器具应不限于以上所述的应用和实施方式。为了满足在此所述的工作原理，根据本发明的自主工作器具尤其可以具有与其中所提及的各个元件、零部件和单元的数量不同的数量。
附图说明
其它优点由以下的附图描述得出。附图中示出本发明的一种实施例。附图、说明书以及权利要求书包含大量的组合特征。本领域技术人员也可以符合目的地单独考虑这些特征，并且将其合并成有意义的其他组合。
附图示出：
图1以示意性俯视图示出具有定向装置的自主工作器具，
图2以示意图示出具有基站和自主工作器具的、在对接过程期间的系统，
图3以另一示意图示出具有基站和自主工作器具的、在对接过程期间的系统，
图4以另一示意图示出具有基站和自主工作器具的、在对接过程期间的系统
图5示出用于将自主工作器具与基站耦合的方法的示意性方框图。
具体实施方式
图1中示意性地示出自主工作器具10。自主工作器具10构造为自主服务机器人。自主工作器具10构造为自主割草机。自主工作器具10设置用于对作业区域14割草。作业区域14由草地或者花园的草坪构成。然而原则上也可设想，自主工作器具10由吸尘机器人或者本领域技术人员觉得有意义的其它服务机器人构成，并且作业区域14相应地例如由空间构成。此外还可以针对多个作业区域14对自主工作器具10进行编程。在此，可以单独地存储不同的作业区域14，并且可以视自主工作器具10当前的位置而定来单独地选择作业区域。
自主工作器具10具有不同于围栏线定向装置的定向装置12，该定向装置设置用于在作业区域14之内进行定向。定向装置12还设置用于无连接地引导至少进入基站18的附近区域16。定向装置18设置用于无连接地引导进入基站18的附近区域16。定向装置12设置用于，引导自主工作器具10在运行之后返回到基站18，以便给自主工作器具10的蓄电池充电。为此，借助定向装置12在运行状态下在作业区域14之内检测自主工作器具10相对于基站18的定向。
自主工作器具10还具有设置用于求取行驶策略的控制和/或调节单元72，该控制和/或调节单元设置用于，根据借助至少一个定向装置12检测的至少一个定向特征量来求取相对于基站18的取向，以便有针对性地对接到基站18的充电接口30上。定向特征量由自主工作器具10相对于基站18的定向以及自主工作器具10在运行状态下经过的路程构成。控制和/或调节单元72设置用于，求取相对于基站18的主轴线74的偏移量d。控制和/或调节单元72设置用于，根据定向装置12的发射和/或接收单元24所检测的信息来求取相对于基站18的主轴线74的偏移量d。控制和/或调节单元72设置用于，通过在彼此间隔开地布置的至少两个点处的距离测量来求取相对于基站18的主轴线74的偏移量d。
定向装置12具有方向检测单元22，该方向检测单元设置用于相对于基站18来定向自主工作器具10。定向装置12的方向检测单元22设置用于全局地定向自主工作器具10。定向装置12的方向检测单元22包括未示出的GPS元件。然而也可设想，替代地或附加地，定向装置12的方向检测单元22包括罗盘、尤其电子罗盘或者磁罗盘。
定向装置12包括路程检测单元20，该路程检测单元设置用于检测自主工作器具10在运行状态下经过的路程。定向装置12的路程检测单元20设置用于检测自主工作器具10从基站18启动后经过的路程。定向装置12的路程检测单元20包括至少一个加速度传感器或转速传感器，所述加速度传感器或转速传感器设置用于检测自主工作器具10在运行状态下的直线加速度或者角加速度。定向装置12的路程检测单元20包括多个未示出的加速度传感器或转速传感器。定向装置12的路程检测单元20还包括未示出的里程元件或里程计，所述里程元件或里程计通过自主工作器具10的驱动轮在运行状态下的旋转圈数间接地检测所经过的路程距离。
自主工作器具10的定向装置12的路程检测单元20和方向检测单元22设置用于，在运行状态下随时检测自主工作器具10在作业区域14之内且相对于基站18的位置以及相对于基站18的角度取向。定向装置12包括计算单元44，该计算单元设置用于分析处理路程检测单元20和方向检测单元22的信息。路程检测单元20和方向检测单元22分别为了数据交换而与计算单元44连接。路程检测单元20和方向检测单元22分别电子地与计算单元44连接。控制和/或调节单元72包括计算单元44。计算单元44具有滤波元件46，该滤波元件设置用于过滤和融合由路程检测单元20和方向检测单元22所检测的信息和数据。计算单元44的滤波元件46由卡尔曼滤波器构成。
定向装置12还包括发射和/或接收单元24，该发射和/或接收单元设置用于在基站18的附近区域(16)之内至少与基站18进行通信。发射和/或接收单元24设置用于在到达基站18的附近区域16之后发射至少一个信号，该信号设置用于触发基站18发射至少一个应答信号。发射和/或接收单元24构造为发射和接收单元48，并且设置用于与基站18进行通信。发射和接收单元48设置用于与基站18进行双向通信。发射和接收单元48设置用于借助“round trippings”(往返行程)与基站18进行通信。发射和接收单元48具有超声元件26，该超声元件设置用于在基站18的附近区域16之内至少与基站18进行通信。超声元件26设置用于发射超声波来相对于基站18进行定向。超声元件26构造为超声发射元件50。发射和接收单元48的超声元件26设置用于以明确的顺序来发射超声波。因此，发射和接收单元48的超声元件26构造为超声触发元件。定向装置12的发射和接收单元48还具有超声接收元件52，该超声接收元件设置用于接收超声波来相对于基站18进行定向。超声元件26和超声接收元件52分别构造为集成式传感器。
基站18以及由自主割草机构成的自主工作器具10是系统的组成部分。基站18具有示意性示出的充电接口30，该充电接口构造为能够与自主工作器具10耦合。自主工作器具10同样具有与基站18的充电接口30对应的充电接口54。基站18的充电接口30和自主工作器具10的充电接口54构造为电触点。基站18具有未示出的机械导向装置，该机械导向装置设置用于与自主工作器具10相对应，并且可在对接到基站18的充电接口30上的过程中引导自主工作器具10，以便易于进行对接。
基站18还具有发射和/或接收单元32，所述发射和/接收单元设置用于至少与自主工作器具10进行通信，并且在识别到由自主工作器具10的发射和/或接收单元24发射的信号之前一直处在接收模式。基站18的发射和/或接收单元32构造为发射和接收单元56，并且设置用于与自主工作器具10进行通信。发射和接收单元56设置用于与自主工作器具10进行双向通信。发射和接收单元56具有超声元件34。基站18的发射和接收单元56的超声元件34设置用于，发射超声波来相对于基站18定位自主工作器具10。基站18的发射和接收单元56的超声元件34构造为超声发射元件58。基站18的发射和接收单元56的超声元件34设置用于以明确的顺序发射超声波作为应答信号。基站18的发射和接收单元56的超声元件34因此构造为超声触发元件。基站18的发射和接收单元56还具有超声接收元件60，该超声接收元件设置用于接收超声波来相对于基站18定向自主工作器具10。基站18的发射和接收单元56的超声元件34和超声接收元件60分别构造为集成式传感器。超声元件26、34以及超声接收元件52、60相对应地构造。超声元件26、34以及超声接收元件52、60设置用于借助超声波进行通信。
替代地也可设想，自主工作器具10的发射和/或接收单元24包括超宽带元件28，该超宽带元件设置用于在基站18的附近区域16之内至少与基站18进行通信的，该超宽带元件可以替代以上所述的超声元件26(以虚线表示)。此外，也可设想，基站18的发射和/或接收单元32可以包括用于至少与自主工作器具10进行通信的超宽带元件36，该超宽带元件替代以上所述的超声元件34(以虚线表示)。然而也可设想，自主工作器具10的发射和/或接收单元24和/或基站18的发射和/或接收单元32不仅包括至少一个超宽带元件28、36，而且包括至少一个超声元件26、34，和/或，包括本领域技术人员觉得有意义的其它元件、尤其声学元件。超宽带元件28、36相对应地构造。超宽带元件28、36设置用于借助无线电波进行通信。超宽带元件28、36设置用于发射3.1GHz至10.6GHz之间的频率范围内的无线电波。超宽带元件28、36设置用于发射作为脉冲的无线电波。超宽带元件28、36构造为超宽带发射元件62、64。自主工作器具10的发射和/或接收单元24和/或基站18的发射和/或接收单元32还可以分别包括超宽带接收元件66、68，该超宽带接收元件设置用于接收由超宽带元件28、36发射的无线电波。
在自主工作器具10的运行状态下，借助定向装置12的路程检测单元20和方向检测单元22来间接地求取自主工作器具10相对于基站18的相应位置。在自主工作器具10的工作过程之后，应使自主工作器具10返回到基站18，并且为了借助充电接口54给自主工作器具10的蓄电池重新充电而对接在基站18的充电接口30上。在自主工作器具10对接在基站18上时，需要1cm至2cm的精度。
为此设置一种用于将自主工作器具10与基站18的充电接口30耦合的方法(图5)，该自主工作器具由自主割草机构成。所述方法具有方法步骤40，在该方法步骤中，借助控制和/或调节单元72根据不同于围栏线定向装置的定向装置12所检测的信息来求取自主工作器具10相对于基站18的取向，以便有针对性地对接到基站18的充电接口30上。方法步骤40设置用于，在自主工作器具10的运行状态下或者在工作过程期间，至少部分地借助自主工作器具10的定向装置12的路程检测单元20和/或方向检测单元22，相对于基站18来定向自主工作器具10以及来检测自主工作器具10的位置。在方法步骤40中，借助自主工作器具10的定向装置12的路程检测单元20和方向检测单元22，在基站18的附近区域16之内，来求取自主工作器具10相对于基站18的定向和位置。
所述方法具有方法步骤38，在该方法步骤中，使自主工作器具10在工作过程之后借助定向装置12的至少一个信息而进入基站18的附近区域16。在方法步骤38中，根据自主工作器具10的借助定向装置12的方向检测单元22和路程检测单元20求取的位置引导自主工作器具10进入基站18的附近区域16。这不依赖于基站18与自主工作器具10之间的通信。在方法步骤38和方法步骤40期间，基站18与自主工作器具10之间不存在通信连接。
为此，定向装置12的方向检测单元22检测自主工作器具10相对于基站18的定向，并且定向装置12的路程检测单元20检测自主工作器具10相对于基站18的位置。为了使自主工作器具10在工作过程之后返回到基站18，自主工作器具10驶入基站18的附近区域16，该附近区域由计算单元44借助路程检测单元20和方向检测单元22的信息和数据来计算。自主工作器具10这样驶入基站18的附近区域16，使得自主工作器具10与基站18的发射和接收单元56相距计算出的距离s。可以借助定向装置12的方向检测单元22计算该位置(图2)。此外，自主工作器具10这样进入基站18的附近区域16，使得自主工作器具10的发射和接收单元48的超声元件36对准基站18的发射和接收单元56的超声元件34。由此，可以放弃自主工作器具10的发射和接收单元48的超声元件26以及基站18的发射和接收单元56的超声元件34的全向设计。为此，可以通过机械方式限界自主工作器具10的发射和接收单元48的超声元件26以及基站18的发射和接收单元56的超声元件34的张开角，由此例如可以减小或者优选地防止作业区域14的地面回波。
为了可以在基站18的附近区域16之内确定自主工作器具10相对于基站18的精确位置，在另一方法步骤70中，借助基站18的发射和接收单元56与自主工作器具10的发射和接收单元48建立基站18与自主工作器具10之间的通信连接。为此，所述方法具有方法步骤76，在该方法步骤中，求取自主工作器具10相对于基站18的主轴线74的偏移量d。在此，自主工作器具10的超声元件26发射由所定义的超声波序列构成的信号。该信号例如包括时间间隔为100ms的两个所定义的超声信号序列。自主工作器具10的超声元件26发射的所定义的超声信号序列这样选择，从而在自主工作器具10的运行状态下不存在信号混叠，并且因此可以实现明确的分配。由此，自主工作器具10的发射和接收单元48可以附加地用于在自主工作器具10的运行状态下识别障碍物，而没有混淆的风险。替代于或者附加于声学的超声信号，也可设想使用例如由无线电波构成的触发信号以定位基站18。
为此，所述方法具有方法步骤78，在该方法步骤中，自主工作器具10的发射和/或接收单元24在到达基站18的附近区域16之后发射信号，该信号设置用于，触发基站18的发射和/接收单元32在识别到该信号之后发射应答信号。一旦基站18的发射和接收单元56的超声接收元件60接收到自主工作器具10的发射和接收单元48的所定义的且明确的超声信号序列，则基站18的发射和接收单元56的超声元件34就发回同样地所定义的且明确的超声信号序列。自主工作器具10的发射和接收单元48的所定义的且明确的超声信号序列与基站18的发射和接收单元56的所定义的且明确的超声信号序列构造为相同的。然而也可设想，基站18的发射和接收单元56与自主工作器具10的发射和接收单元48的超声信号序列不同，并且也可以构造为本领域技术人员觉得有意义的另一种方式。
如果自主工作器具10的发射和接收单元48的超声接收元件52未收到基站18的发射和接收单元56的超声元件34的所定义的且明确的超声信号序列，那么自主工作器具10就不处在基站18的附近区域16中。自主工作器具10启动寻找程序并且驶入相邻的位置，重新发射所定义的且明确的超声信号序列，并且等待接收基站18的发射和接收单元56的所定义的且明确的超声信号序列。一直重复该过程，直至自主工作器具10的发射和接收单元48的超声接收元件52接收到基站18的发射和接收单元56的超声信号序列。
通过由自主工作器具10的发射和接收单元48的超声接收元件52来接收基站18的发射和接收单元56的所定义的且明确的超声信号序列，可以证实：自主工作器具10确实定位在基站18的附近区域16中，并且可以确定基站18相对于自主工作器具10的实际位置。
在另一方法步骤70中，通过测量在所定义的且明确的超声信号序列的(通过自主工作器具10的发射和接收单元48的超声元件26和超声接收元件52)发射与接收之间的超声信号传播时间，并且由于声音在空气中的声速已知，因此可以求取自主工作器具10与基站18的发射和接收单元56之间的实际距离s1。由此，不仅自主工作器具10与基站18之间的距离、而且自主工作器具10相对于基站18的位置和定向都是已知的。为了现在可以求取由路程检测单元20计算的位置的不精确性而产生的、垂直于基站18的主轴线74的偏移量d，自主工作器具10在基站18的附近区域16之内行驶到相对于基站18的另一位置(图3，以虚线表示)。自主工作器具10的所述另一位置可以具有垂直于基站18的主轴线74的偏移量，该偏移量可以不同于偏移量d。借助路程检测单元20的惯性导航来计算自主工作器具10的另一位置。
在另一位置中再次执行以上所述的方法，以求取自主工作器具10与基站18的发射和接收单元56之间的距离s2。略微改变自主工作器具10的位置，就足以求取自主工作器具10与基站18的发射和接收单元56之间的距离s2。围绕第一位置中的自主工作器具10的、半径为s1的圆与围绕另一位置中的自主工作器具10的、半径为s2的圆在自主工作器具10前方的交点表示基站18的发射和接收单元56的超声元件34的位置(图3)。为了能在相对于自主工作器具10确定基站18时实现更高的精度，也可以在两个以上的位置处确定自主工作器具10与基站18的发射和接收单元56之间的距离。可以通过传感器融合、例如借助计算单元44的由卡尔曼滤波器构成的滤波元件46，或者通过光束法平差，将测量组合起来。现在根据所确定的基站18的位置来计算自主工作器具10对接到基站18上的驶近路径(图4)。
在自主工作器具10朝向基站18驶近期间，为了求取基站18的位置可以继续进行传感器融合，从而可以补算自主工作器具10对接在基站18上的驶近路径，必要时可以修正该驶近路径。为此，用于将自主工作器具10与基站18的充电接口30耦合的方法具有另一方法步骤42，在该方法步骤中，借助自主工作器具10的构造成发射和接收单元48的发射和/或接收单元24并且借助基站18的构造成发射和接收单元56的发射和/或接收单元32将自主工作器具10从基站18的附近区域16引导到基站18的充电接口30。由自主工作器具10的计算单元44以本领域技术人员已知的方式计算和修正驶近路径。
如果自主工作器具10的发射和接收单元48以及基站18的发射和接收单元56分别具有已描述的超宽带元件28、36来替代超声元件26、34，则自主工作器具10在另一方法步骤70′中发射超宽带脉冲，该方法步骤大部分相当于已描述的另一方法步骤70。如果基站18的超宽带接收元件68接收到自主工作器具10的超宽带元件28的超宽带脉冲，则基站18的超宽带元件36就在一段所定义的时间段之后发回一个超宽带脉冲，该超宽带脉冲被布置在基站18的附近区域16中的自主工作器具10的超宽带接收元件66接收。在另一方法步骤70′中，通过测量在超宽带脉冲的(通过自主工作器具10的发射和接收单元48的超宽带元件28和超宽带接收元件66)发射和接收之间的超宽带脉冲传播时间，并且由于在超宽带脉冲的(通过基站的发射和接收单元的超宽带元件)接收和发射之间的所定义时间段已知，因此可以求取自主工作器具10与基站18的发射和接收单元56之间的实际距离s1。
替代地也可设想，自主工作器具10的发射和/或接收单元24和/或基站18的发射和/或接收单元32分别包括两个或更多的超声元件26、34或超宽带元件28、36，从而可以通过三角测量法在作业区域14之内求取用于定向自主工作器具10的重要参数。
如果选择了半径为s1和s2的圆的两个交点中的错误交点，则最晚在自主工作器具10朝向基站18驶近时就会表现出来，然后从另一交点开始重新计算自主工作器具10对接到基站18上的路径，并且根据该驶近路径使自主工作器具10朝向基站18驶近。如果对自主工作器具10与基站18的发射和接收单元56之间的距离进行两次以上测量，则在第三次测量自主工作器具10与基站18的发射和接收单元56之间的距离时就会发现选择了错误的交点，因为自主工作器具10相对于基站18的发射和接收单元56的距离增大了。

Claims (13)

1.一种自主工作器具、尤其自主割草机，该自主工作器具具有不同于围栏线定向装置的至少一个定向装置(12)，该定向装置设置用于在作业区域(14)之内进行定向，并且该自主工作器具具有用于求取行驶策略的至少一个控制和/或调节单元(72)，其特征在于，所述至少一个控制和/或调节单元(72)至少设置用于，根据借助所述至少一个定向装置(12)所检测的至少一个定向特征量来求取相对于基站(18)的取向，以便有针对性地对接到所述基站(18)的接口、尤其充电接口(30)上。
2.根据权利要求1所述的自主工作器具，其特征在于，所述至少一个控制和/或调节单元(72)至少设置用于，求取相对于所述基站(18)的主轴线(74)的偏移量(d)。
3.根据权利要求2所述的自主工作器具，其特征在于，所述定向装置(12)包括发射和/或接收单元(24)，该发射和/或接收单元设置用于在所述基站(18)的附近区域(16)之内至少与所述基站(18)进行通信，其中，所述至少一个控制和/或调节单元(72)设置用于，至少部分地根据所述发射和/或接收单元(24)所检测的至少一个信息来求取相对于所述基站(18)的主轴线(74)的偏移量(d)。
4.至少根据权利要求2所述的自主工作器具，其特征在于，所述至少一个控制和/或调节单元(72)设置用于，至少部分地通过在彼此间隔开地布置的至少两个点处的距离测量来求取相对于所述基站(18)的主轴线(74)的偏移量d。
5.至少根据权利要求3所述的自主工作器具，其特征在于，所述发射和/或接收单元(24)在到达所述基站(18)的附近区域(16)之后至少设置用于发射至少一个信号，该信号设置用于，触发所述基站(18)发射至少一个应答信号。
6.至少根据权利要求3所述的自主工作器具，其特征在于，所述发射和/或接收单元(24)包括至少一个超声元件(26)和/或至少一个超宽带元件(28)，用于在所述基站(18)的附近区域(16)之内至少与所述基站(18)进行通信。
7.一种具有至少一个接口、尤其充电接口(30)的基站，所述基站构造为能够与根据权利要求1至7中任一项所述的自主工作器具(10)、尤其自主割草机耦合。
8.根据权利要求7所述的基站，其特征在于发射和/或接收单元(32)，所述发射和/接收单元设置用于至少与所述自主工作器具(10)进行通信，并且在识别到由所述自主工作器具(10)的发射和/或接收单元(24)发射的至少一个信号之前一直处在接收模式中。
9.根据权利要求8所述的基站，其特征在于，所述发射和/或接收单元(32)包括至少一个超声元件(34)和/或至少一个超宽带元件(28)，用于至少与所述自主工作器具(10)进行通信。
10.一种具有根据权利要求1至6中任一项所述的自主工作器具(10)、尤其自主割草机并且具有根据权利要求7至9中任一项所述的基站(18)的系统。
11.一种用于将根据权利要求1至6中任一项所述的自主工作器具(10)、尤其自主割草机与根据权利要求7至9中任一项所述的基站(18)的接口、尤其充电接口(30)耦合的方法，其特征在于至少一个方法步骤(40)，在该方法步骤中，借助至少一个控制和/或调节单元(72)，根据不同于围栏线定向装置的定向装置(12)所检测的至少一个信息，求取相对于基站(18)的取向，以便有针对性地对接到所述基站(18)的充电接口(30)上。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于至少一个方法步骤(76)，在该方法步骤中，求取所述自主工作器具(10)相对于所述基站(18)的主轴线(74)的偏移量(d)。
13.至少根据权利要求12所述的方法，其特征在于至少一个方法步骤(78)，在该方法步骤中，所述自主工作器具(10)的发射和/或接收单元(24)在到达所述基站(18)的附近区域(16)之后发射至少一个信号，该信号设置用于，触发所述基站(18)的发射和/或接收单元(32)在识别到所述至少一个信号之后发射至少一个应答信号。
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