CN110506246A - 包括提升/碰撞检测装置的机器人作业工具及用于机器人作业工具的方法 - Google Patents

包括提升/碰撞检测装置的机器人作业工具及用于机器人作业工具的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110506246A
CN110506246A CN201880020311.0A CN201880020311A CN110506246A CN 110506246 A CN110506246 A CN 110506246A CN 201880020311 A CN201880020311 A CN 201880020311A CN 110506246 A CN110506246 A CN 110506246A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensor
promotion
sensor element
manipulating task
robot manipulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880020311.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110506246B (zh
Inventor
马茨·斯文松
佩尔-奥拉·斯文松
芒努斯·奥尔隆德
弗雷德里克·卡尔斯特伦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoswana Co Ltd
Original Assignee
Hoswana Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoswana Co Ltd filed Critical Hoswana Co Ltd
Publication of CN110506246A publication Critical patent/CN110506246A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110506246B publication Critical patent/CN110506246B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D34/00—Mowers; Mowing apparatus of harvesters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D34/00—Mowers; Mowing apparatus of harvesters
    • A01D34/006—Control or measuring arrangements
    • A01D34/008—Control or measuring arrangements for automated or remotely controlled operation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D75/00—Accessories for harvesters or mowers
    • A01D75/18—Safety devices for parts of the machines
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D75/00—Accessories for harvesters or mowers
    • A01D75/20—Devices for protecting men or animals
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0227—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using mechanical sensing means, e.g. for sensing treated area
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0259—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means
    • G05D1/0265—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means using buried wires
    • G05D1/43—
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D2101/00—Lawn-mowers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D75/00—Accessories for harvesters or mowers
    • A01D75/18—Safety devices for parts of the machines
    • A01D75/185—Avoiding collisions with obstacles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L2201/00—Robotic cleaning machines, i.e. with automatic control of the travelling movement or the cleaning operation
    • A47L2201/04—Automatic control of the travelling movement; Automatic obstacle detection
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0225—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory involving docking at a fixed facility, e.g. base station or loading bay
    • G05D2105/15—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Abstract

一种机器人作业工具，具有底盘、盖以及用于控制所述机器人作业工具的操作的控制器。所述机器人作业工具还具有连接到所述控制器以用于提供传感器输入的提升/碰撞检测装置，并且所述提升/碰撞检测装置(300)包括第一传感器元件(340)和第二传感器元件(345)，所述控制器(110)被配置为：接收指示所述第一传感器元件(340)与所述第二传感器元件(345)之间的距离的距离值的传感器输入；通过将所述距离值与提升检测阈值进行比较来确定是否已检测到提升，和/或，通过将所述距离值与碰撞检测阈值进行比较来确定是否已检测到碰撞，其中，所述碰撞检测阈值不同于所述提升检测阈值。

Description

包括提升/碰撞检测装置的机器人作业工具及用于机器人作 业工具的方法
技术领域
本申请涉及机器人作业工具，特别是，涉及一种机器人作业工具及方法，用于执行将由诸如割草机的机器人作业工具来执行的改进的提升和碰撞检测。
背景技术
诸如机器人割草机之类的自动或机器人动力工具正变得越来越流行。在典型的应用中，诸如花园之类的工作区域，机器人作业工具可能不知道机器人作业工具可能碰撞的许多物体，静止的或可运动的物体。因此，碰撞检测是必要的，以便能够使机器人作业工具保持警觉，以在检测到碰撞时适应其操作，从而避免机器人作业工具通过试图推动通过物体而简单地停在物体前面。
同样，从安全的角度来看，重要的是检测机器人作业工具是否被提升，这样使得可关闭诸如机器人割草机的旋转刀之类的操作构件或工具，以防止伤害操作者的风险。
通常通过将机器人作业工具的盖布置为相对于机器人作业工具的底盘或主体是可运动的来实现提升和碰撞检测。这样的布置通常包括运动被监控的可运动或可滑动的构件，并且如果检测到在XY平面(与被作业的表面的平面相同)中的运动，则检测到碰撞。并且，如果检测到在Z方向(垂直于XY平面)上的运动，则检测到提升。
然而，在许多布置中，碰撞也引起在Z方向上的运动，由此可能会错误地检测到提升。
由于提升检测通常会转变机器人作业工具的任何工作中的构件或工具，因此，错误地检测到的提升将使机器人作业工具的操作受损，这当然是不希望的。
在公布为US2014/0373497A1的美国专利申请中提出一种避免错误确定的现有技术方案，其中，提供了机器人割草机中用于检测主体相对于机器人割草机的底盘的提升的提升检测布置。提升检测布置包括底盘与主体之间的连接件。该连接件包括操纵杆元件和提升元件，操纵杆元件被布置为允许主体在碰撞期间相对于底盘在碰撞平面中位移，提升元件被布置为在提升期间在提升方向上在底盘与主体之间提供柔性。提升检测布置还包括提升传感器，提升传感器被配置为通过检测两个传感器部件之间的间距变化来检测在提升期间超过提升元件的预定阈值的位移。公开了：两个传感器部件中的一个布置在提升元件上，并且两个传感器部件被布置为仅在提升方向上是可相对位移的。为了避免错误确定，两个传感器元件都定位在可枢转的操纵杆构件上，一个位于操纵杆上，一个位于提升元件上。因此，如果发生碰撞并且操纵杆仅枢转，则它们都将运动，避免任何错误确定。
然而，这具有以下缺点：为了允许在不登记错误确定的情况下能够检测到相当强烈的碰撞，需要配置可枢转的操纵杆，以使得其在枢转期间不伸长，此外，操纵杆布置有用于检测实际枢转(即，碰撞)的第二传感器布置。因此，现有技术的布置是昂贵的并且需要考虑与操作速度、重量等相关的许多因素来仔细设计，使得这种布置仅针对少数型号，这需要制造几种不同的操纵杆，使任何维修车间不得不在库存中持有几种型号的操纵杆，以向一定范围的型号提供足够的服务。
因此，需要改进的需要更少部件且可适于不同型号的用于机器人作业工具的提升碰撞检测。
发明内容
因此，本申请的教导的目的在于通过提供一种机器人作业工具来克服或至少减少那些问题和下面讨论的问题，所述机器人作业工具包括底盘、盖以及用于控制所述机器人作业工具的操作的控制器。所述机器人作业工具还可包括提升/碰撞检测装置，该提升/碰撞检测装置连接到所述控制器以用于提供传感器输入，并且所述提升/碰撞检测装置包括第一传感器元件和第二传感器元件。所述控制器可被配置为：
接收指示所述第一传感器元件与所述第二传感器元件之间的距离的距离值的传感器输入；
通过将所述距离值与提升检测阈值进行比较，确定是否已检测到提升，和/或，
通过将所述距离值与碰撞检测阈值进行比较，确定是否已检测到碰撞，其中，所述碰撞检测阈值不同于所述提升检测阈值。以示例的方式，所述控制器可被配置为：如果所述距离值大于所述提升检测阈值，则确定已检测到提升。类似地，所述控制器可被配置为：如果所述距离值大于所述碰撞检测阈值，则确定已检测到碰撞。根据实施例，所述提升检测阈值可大于所述碰撞检测阈值。
所述第一传感器元件和所述第二传感器元件可机械地连接到所述底盘和所述盖，以使得盖与底盘之间的水平运动以第一传动比传递到所述传感器元件之间的距离变化，并且盖与底盘之间的竖直运动以第二传动比传递到所述传感器元件之间的距离变化，所述第二传动比与所述第一传动比不同。因此，相同大小的水平运动和竖直运动将导致距离的不同变化，从而由所述检测装置检测到不同距离值。
本申请的教导的目的还在于通过提供一种用于机器人作业工具的方法来克服这些问题，所述机器人作业工具包括底盘、盖以及用于控制所述机器人作业工具的操作的控制器。所述机器人作业工具还包括提升/碰撞检测装置，该提升/碰撞检测装置连接到所述控制器以用于提供传感器输入，该提升/碰撞检测装置包括第一传感器元件和第二传感器元件。所述方法包括：
接收指示所述第一传感器元件与所述第二传感器元件之间的距离的距离值的传感器输入；
通过将所述距离值与提升检测阈值进行比较，确定是否已检测到提升，和/或，
通过将所述距离值与碰撞检测阈值进行比较，确定是否已检测到碰撞，其中，所述碰撞检测阈值不同于所述提升检测阈值。
所公开的实施例的其他特征和优点将从以下的详细公开中、从所附的从属权利要求中以及从附图中显而易见。通常，除非本文另有明确定义，否则权利要求中使用的所有术语将根据其在技术领域中的普通含义来解释。除非另有明确说明，否则对于“一个/一/该[元件、装置、部件、设备、步骤等]”的所有引用将被开放性地解释为指的是元件、装置、部件、设备、步骤等的至少一种示例。除非明确说明，否则本文公开的任何方法的步骤不必须以所公开的确切顺序执行。
附图说明
将在参照附图的情况下更详细地描述本发明，附图中：
图1A示出根据本文的教导的一个实施例的机器人割草机的示例；
图1B示出根据本文的教导的一个实施例的机器人割草机的示例的部件的示意图；
图2示出根据本文的教导的机器人割草机系统的示例；
图3示出根据第一实施例的如以截面所示的图1A的机器人割草机的提升/碰撞检测装置的示意图示；
图4A示出当检测到提升时图3的提升/碰撞检测装置的示意图示；
图4B示出当检测到碰撞时图3的提升/碰撞检测装置的示意图示；
图5示出根据示例实施例的方法的相应流程图；
图6是根据第二实施例的如以截面所示的图1A的机器人割草机的提升/碰撞检测装置的示意图示；
图7A是当检测到提升时图6的提升/碰撞检测装置的示意图示；以及
图7B是当检测到碰撞时图6的提升/碰撞检测装置的示意图示。
具体实施方式
现将参照附图在下文中更充分地描述所公开的实施例，在附图中示出本发明的某些实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为局限于本文中阐述的实施例；更确切地说，以示例的方式提供这些实施例，以使本公开将是彻底的和完整的，并且将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。相同的标号始终指示相同的元件。
应注意的是，旋转速度、持续时间、工作负载、电池水平、操作水平等的所有指示是作为示例给出的，并且如对于技术人员将显而易见的，可以以许多不同的方式变化。所述变化可针对单个实体以及针对成组的实体，并且可以是绝对的或相对的。
图1A示出机器人作业工具100的立体图，这里，机器人作业工具通过机器人割草机100来例示，机器人割草机具有包括盖132的主体，并且具有底盘140以及多个轮130(仅示出一个)。如可以看出的，机器人割草机100可包括用于在停靠到充电站(图1中未示出，但在图2中标记为210)时与接触板(图1中未示出，但在图2中标记为230)接触的充电滑板，用于接收充电电流通过，并且还可能用于通过充电站与机器人割草机100之间的电通信来传递信息。
图1B示出机器人作业工具100的示意性概览，这里，机器人作业工具也例示为机器人割草机100，机器人割草机具有底盘140和多个轮130。
应注意的是，尽管本文给出的描述将集中于机器人割草机，但是本文的教导也可应用到机器人清洁器(诸如，机器人真空清洁器和/或机器人地板清洁器)、机器人球收集器、机器人扫雷器、机器人农业设备、或者将在由边界线缆定义的工作区域中使用的其他机器人作业工具。
在图1B的示例性实施例中，机器人割草机100具有4个轮130(两个前轮130’和后轮130”)。这些轮130中的至少一些可驱动地连接到至少一个电马达150。应注意的是，尽管本文的描述集中于电马达，但是也可选择性地使用内燃机与电马达结合。
在图1B的示例中，后轮130”中的每个连接到相应的电马达150。这允许彼此独立地驱动后轮130”，例如，这使得能够急剧转弯。
机器人割草机100还包括控制器110。控制器110可使用启动硬件功能的指令来实现，例如，通过在通用或专用处理器中使用可存储在计算机可读存储介质(磁盘、存储器等)120上待被这样的处理器执行的可执行计算机程序指令。控制器110被配置为从存储器120读取指令，并执行这些指令，以控制机器人割草机100的操作(包括但不限于机器人割草机的推进)。控制器110可使用任何适合的、公共可用的处理器或可编程逻辑电路(PLC)来实现。存储器120可使用用于计算机可读存储器(诸如，ROM、RAM、SRAM、DRAM、FLASH、DDR、SDRAM)的任何公知的技术或一些其他存储器技术来实现。
机器人割草机100还可具有至少一个传感器170；在图1的示例中存在四个传感器，四个传感器被分为第一对传感器170’和第二对传感器170”，分别布置在每个轮130’、130”处，以检测磁场(未示出)并用于检测边界线缆和/或用于从信号发生器接收(并且可能还发送)信息(将参照图2来讨论)。因此，这些传感器170可布置为前传感器170’和后传感器170”。
在一些实施例中，传感器170可连接到控制器110，并且控制器110可被配置为处理和评估从这些成对传感器170、170’接收的任何信号。传感器信号可由通过边界线缆传输的控制信号所产生的磁场引起。这使控制器110能够确定机器人割草机100是接近或跨过边界线缆，还是在由边界线缆包围的区域内部或外部。这还使机器人割草机100能够从控制信号接收(并且可能发送)信息。
机器人割草机100还包括由切割器马达165驱动的诸如旋转刀片160之类的草切割装置160。草切割装置是用于机器人作业工具100的作业工具160的示例。切割器马达165连接到控制器110，使控制器110能够控制切割器马达165的操作。控制器还可被配置为通过例如测量输送到切割器马达165的功率或通过测量由旋转刀片施加的轴扭矩来确定施加在旋转刀片上的负载。机器人割草机100还具有(至少)一个电池180，用于向马达150和切割器马达165提供电力。
机器人割草机100还布置有至少一个提升/碰撞检测装置300，这将参照图3更详细地描述并且将参照图5描述可选的实施例。在图1A和图1B的示例中，机器人割草机100布置有四个提升/碰撞检测装置300，各自布置在机器人割草机100的每个角部中。
图2示出一个实施例中的机器人作业工具系统200的示意图。示意图不是按比例绘制的。机器人作业工具系统200包括充电站210和边界线缆250，边界线缆被布置为包围机器人割草机100应在其中服务的工作区域205。
与图1一样，机器人作业工具通过机器人割草机来例示，但是本文的教导也可应用到适于在工作区域内操作的其他机器人作业工具。
充电站可具有底板215，用于使机器人割草机能够在清洁环境中进入充电站并且用于为充电站210提供稳定性。
充电站210具有充电器220，在该实施例中，充电器耦接到两个充电板230。这些充电板230被布置为与机器人割草机100的相应充电板(未示出)协作，用于对机器人割草机100的电池180充电。
充电站210还具有信号发生器240或可耦接到信号发生器240，用于提供通过边界线缆250传输的控制信号245。因此，信号发生器包括用于产生控制信号的控制器。控制信号245包括诸如连续或规则重复的电流信号之类的交流电。控制信号可以是CDMA信号(CDMA-码分多址)。控制信号也可以是或选择性地是脉冲控制信号，因此，控制信号包括周期性地传输的一个或多个电流脉冲。控制信号也可以是或选择性地是连续的正弦波。如本领域中已知的，电流信号将在边界线缆250周围产生磁场，机器人割草机100的传感器170将检测到该磁场。当机器人割草机100(或更准确地说，传感器170)跨过边界线缆250时，磁场的方向将改变。因此，机器人割草机100将能够确定已经越过边界线缆，并且通过控制后轮130”的驱动来采取适当的动作，以使机器人割草机100转动一定角度量并返回到工作区域205中。对于其在工作区域205内的操作，在图2的实施例中，机器人割草机100可选择性地或另外地使用由推导的推算导航传感器195支持的卫星导航装置190来导航工作区域205。
如在图2中可以看到的，存在物体的一个示例，例示为树(树干)272。
图3示出根据本文的教导的一个实施例的用于机器人作业工具100(诸如，图1A和图1B的机器人割草机100)的提升/碰撞检测装置300的示图。提升/碰撞检测装置300包括操纵杆构件310，操纵杆构件可枢转地布置到基座构件320或布置在该基座构件中，在一个实施例中，基座构件是机器人割草机100的底盘的一部分，在一个实施例中，基座构件是提升/碰撞检测装置300的一部分。操纵杆构件310包括可滑动地布置的提升构件330。对于可滑动地布置，其将被理解为两个构件可以以线性方式相对于彼此运动，从而一个构件相对于另一个滑动。
可滑动地布置的提升构件直接或间接地连接到机器人割草机100的盖。如此，当盖相对于底盘运动时，诸如，当执行提升或发生碰撞时，提升构件330将运动-或使操纵杆构件310运动。
提升构件330包括第一传感器元件340，并且基座构件包括第二传感器元件345。这两个传感器元件340、345被布置为使得它们在提升/碰撞检测装置300处于静止状态时彼此面对并且处于小的默认距离d。对于小的距离，其将理解为足够短的距离，以允许相应传感器元件的运动，同时仍然彼此感测接触。在一个示例中，这样的距离是0mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm或在0mm与2.5mm之间的距离。
在一个实施例中，提升/碰撞检测装置300可连接到控制器110，以向控制器110提供传感器输出，即，待由控制器110处理以确定提升或碰撞的检测的传感器信号。
在一个实施例中，提升/碰撞检测装置300可包括内部控制器，以处理传感器信号，以向控制器110提供指示检测到提升或碰撞的传感器输出。
出于本申请的目的，在提升/碰撞检测装置300是否具有内部控制器之间不会有差异，并且两种情况都将作为向控制器110提供传感器输入的装置300进行讨论。
图4A示出当检测到提升时根据图3的提升/碰撞检测装置300。如可以看出的，提升构件330已经被提升，并因此相对于操纵杆构件310在内部滑动，目前在距基座构件320距离d1处，因此目前两个传感器元件340和345彼此距离为d1。在一个示例中，这样的距离是5mm、7.5mm、10mm、12.5mm、15mm、17.5mm、20mm或在5mm与25mm之间的距离，诸如在10mm与15mm之间。当提升距离d1基本上大于默认距离d时，控制器可以(清楚地)在两者之间进行识别并且确定已检测到提升。因此，控制器110被配置为接收指示第一传感器元件340与第二传感器元件345之间的距离的传感器输入(诸如，接收或基于确定指示距离的距离值的传感器输入)，并确定距离值是否高于提升阈值(诸如，提升距离d1)，如果是，则确定检测到提升。应注意的是，在下文中，在确定指示距离的距离值或可从其确定的距离与实际确定指示的距离之间不会有差异。技术人员将理解的是，如果传感器提供其中低电压指示短距离且高电压指示长距离的电压信号，则在将电压与阈值电压进行比较与确定相应的距离并将所确定的距离与阈值距离进行比较之间不会存在主要差异。
图4B示出当检测到碰撞时根据图3的提升/碰撞检测装置300。如可以看出的，操纵杆构件310已经倾斜或枢转，并且可滑动地布置的提升构件330已经相对于操纵杆构件310在内部滑动，目前在距基座构件320距离d2处，因此，两个传感器元件340和345目前彼此距离为d2。在一个示例中，这样的距离是2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm或在2mm与5mm之间的距离。当碰撞距离d2基本上大于默认距离d时，控制器可以(清楚地)在两者之间进行识别，并且由于提升距离d1基本上大于碰撞距离d2，因此控制器也可以(清楚地)在两者之间进行识别。因此，控制器可基于通过从提升/碰撞检测装置300接收的传感器输入接收的距离来在碰撞与提升之间进行区分，并且基于该距离，控制器能够确定已检测到碰撞。因此，控制器110被配置为接收指示第一传感器元件340与第二传感器元件345之间的距离的传感器输入，并确定该距离是否高于碰撞阈值(诸如，碰撞距离d2)，如果是，则确定检测到碰撞。
第一传感器元件340和第二传感器元件345可实现为磁体和霍尔传感器。
在一个实施例中，包括霍尔传感器的传感器元件可包括布置有不同灵敏度的第一霍尔传感器和第二霍尔传感器。然后，可以将距离与阈值进行比较确定为：如果没有霍尔传感器感测到磁体，则距离高于提升阈值，如果只有一个霍尔传感器感测到磁体，则距离高于提升阈值。
在一个实施例中，第二传感器元件345包括霍尔传感器，用于简化传感器与控制器110的连接。
对于小的提升/碰撞检测装置300，第一传感器元件340和第二传感器元件345可实现为微动开关的两个协作部分。
图5示出根据本文的一般方法的流程图，其中，控制器110从提升/碰撞检测装置300接收传感器输入510，并且基于传感器输入确定第一传感器元件340与第二传感器元件345之间的距离520。控制器110将距离与提升检测阈值d1进行比较530，并且如果距离大于提升检测阈值d1，则确定已检测到提升540。如果距离不大于提升检测阈值d1，则控制器110将距离与碰撞检测阈值d2进行比较550，并且如果距离大于碰撞检测阈值d2，则确定已检测到碰撞560。
图6示出根据本文的教导的一个实施例的可选的提升/碰撞检测装置300的示意图。提升/碰撞检测装置300包括可枢转的操纵杆构件310，可枢转操纵杆构件包括基座构件320以及相对于基座构件320可滑动地布置的提升构件330。提升构件330包括第一传感器元件340，并且基座构件320包括第二传感器元件345。对于图3的提升/碰撞检测装置300，提升构件330直接或间接地连接到机器人割草机100的盖132，并且基座构件320连接到或者可能是机器人割草机100的底盘140的一部分。
在该示例实施例中，提升构件330通过由弹簧支架355保持在适当位置的弹簧350布置而相对于基座构件320可滑动地布置，弹簧将提升构件330强制或偏置到基座构件320并且位于相对于正常使用安装的直立位置。
在该示例性实施例中，提升构件330通过球支承布置360相对于基座构件320可枢转地布置。
图7A示出当检测到提升时根据图6的提升/碰撞检测装置300。如可以看出的，提升构件330已经相对于基座构件320被提升，并且第一传感器元件340目前在距第二传感器元件距离d1处。如参照图4A和图5所讨论的，控制器由此被配置为确定已检测到提升。
图7B示出当检测到碰撞时根据图6的提升/碰撞检测装置300。如可以看出的，操纵杆构件已经枢转并且提升构件330因此相对于基座构件320被提升，并且第一传感器元件340目前在距第二传感器元件距离d2处。如参照图4B和图5所讨论的，控制器由此被配置为确定已检测到碰撞。
对于参照图3、图4A和图4B所讨论的提升/碰撞检测装置300，第一传感器元件340和第二传感器元件345可实现为磁体和霍尔传感器。在一个实施例中，第二传感器元件345包括霍尔传感器，用于简化传感器与控制器110的连接。
在一个实施例中，包括霍尔传感器的传感器元件可包括布置有不同灵敏度的第一霍尔传感器和第二霍尔传感器。然后，可以将距离与阈值进行比较确定为：如果没有霍尔传感器感测到磁体，则距离高于提升阈值，如果只有一个霍尔传感器感测到磁体，则距离高于提升阈值。
对于小的提升/碰撞检测装置300，第一传感器元件340和第二传感器元件345可实现为微动开关的两个协作部分。
在一个实施例中，一个传感器元件是三维传感器，诸如，三维霍尔传感器，其被布置为感测三维中的相应磁体的运动；在XY平面(与基座构件平行)中和在Z方向(垂直于XY平面，至基座构件320/从基座构件起)上。在这样的实施例中，控制器被配置为还接收指示第一传感器元件340和第二传感器元件345相对于彼此的横向(或侧向)运动的传感器输入。
因此，控制器110还可被配置为通过确定第一传感器元件340和第二传感器元件345已相对于彼此横向运动来确定已检测到碰撞。因此，参照图5的流程图公开的方法可实现为控制器接收指示第一传感器元件340和第二传感器元件345相对于彼此的横向运动的传感器输入570，并且，响应于此，确定已检测到碰撞580。在一个实施例中，如果横向运动超过第二碰撞阈值d3(诸如，2mm、3mm、4mm、5mm或在0mm与7mm之间的距离)，则控制器确定已检测到碰撞。
在所有实施例中，阈值可被设定为软件参数，使得相同类型的提升/碰撞检测装置300可用于不同型号的机器人割草机100。
本文公开的布置方式都具有这样的益处：可使用简单的传感器布置方式来确定提升和碰撞二者，并且在两者之间进行区分。简单的传感器布置方式甚至可包括单个传感器，诸如，霍尔传感器。
上面主要参照几个实施例描述了本发明。然而，如本领域技术人员容易理解的是，除了上面公开的实施例之外的其他实施例同样可以在如所附的权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种机器人作业工具(100)，包括底盘(140)、盖(132)以及用于控制所述机器人作业工具(100)的操作的控制器(110)，所述机器人作业工具(100)还包括连接到所述控制器(110)以提供传感器输入的提升/碰撞检测装置(300)，并且所述提升/碰撞检测装置(300)包括第一传感器元件(340)和第二传感器元件(345)，所述控制器(110)被配置为：
接收指示所述第一传感器元件(340)与所述第二传感器元件(345)之间的距离的距离值的传感器输入；
通过将所述距离值与提升检测阈值(d1)进行比较，确定是否已检测到提升，和/或，
通过将所述距离值与碰撞检测阈值(d2)进行比较，确定是否已检测到碰撞，其中，所述碰撞检测阈值(d2)不同于所述提升检测阈值(d1)。
2.根据权利要求1所述的机器人作业工具(100)，其中，所述提升/碰撞装置(300)还包括布置到所述盖(132)和所述底盘中的一者的可枢转构件(310)、布置在所述盖(132)和所述底盘中的另一者处的基座构件(320)，其中，所述可枢转构件(310)包括所述第一传感器元件(340)，并且所述基座构件包括所述第二传感器元件(345)，其中，当所述提升/碰撞检测装置(300)处于静止时，所述第一传感器元件(340)和所述第二传感器元件(345)被布置在彼此的默认距离处。
3.根据权利要求2所述的机器人作业工具(100)，其中，所述提升/碰撞装置(300)还包括相对于所述可枢转构件可滑动地布置的提升构件(330)，其中，所述提升构件(330)包括所述第一传感器元件(340)。
4.根据权利要求1或2所述的机器人作业工具(100)，其中，所述控制器(100)还被配置为接收指示所述第一传感器元件(340)和所述第二传感器元件(345)相对于彼此的横向运动的传感器输入，并响应于此，确定已检测到碰撞。
5.根据权利要求1、2或3所述的机器人作业工具(100)，其中，所述提升/碰撞检测装置(300)还包括弹簧(350)，该弹簧用于将所述可枢转构件(310)偏置到中立位置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的机器人作业工具(100)，其中，所述第一传感器元件(340)和所述第二传感器元件(345)分别是磁体和霍尔传感器。
7.根据权利要求5所述的机器人作业工具(100)，其中，所述第二传感器(345)附接到所述基座构件(320)或位于所述基座构件处，所述第二传感器元件(345)包括所述霍尔传感器，用于简化所述传感器与所述控制器110的连接。
8.根据权利要求5或6所述的机器人作业工具(100)，其中，所述第二传感器元件(345)包括布置为不同灵敏度的第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，其中，所述控制器被配置为通过以下方式将所述距离与所述提升阈值(d1)和所述碰撞阈值(d2)进行比较：如果所述霍尔传感器都没有感测到所述磁体或所述霍尔传感器的第一子设备感测到所述磁体，则确定所述距离高于所述提升阈值，并且如果所述霍尔传感器的第二子设备感测到所述磁体，则确定所述距离高于所述碰撞阈值，其中，霍尔传感器的所述第一子设备小于霍尔传感器的第二子设备。
9.根据前述权利要求中任一项所述的机器人作业工具(100)，其中，一个传感器元件是三维传感器，所述三维传感器被布置为感测相应磁体在XY平面中以及在Z方向上的三维中的运动，其中，所述控制器还被配置为接收指示所述第一传感器元件(340)和所述第二传感器元件(345)相对于彼此的横向运动的传感器输入，并响应于此，确定已检测到碰撞。
10.根据前述权利要求中任一项所述的机器人作业工具(100)，其中，所述机器人作业工具是机器人割草机(100)。
11.一种机器人作业工具系统(200)，包括充电站(210)和根据前述权利要求中任一项所述的机器人作业工具(100)。
12.一种用于机器人作业工具(100)的方法，所述机器人作业工具包括底盘(140)、盖(132)以及用于控制所述机器人作业工具(100)的操作的控制器(110)，所述机器人作业工具(100)还包括连接到所述控制器(110)以提供传感器输入的提升/碰撞检测装置(300)，所述提升/碰撞检测装置(300)包括第一传感器元件(340)和第二传感器元件(345)，所述方法包括：
接收指示所述第一传感器元件(340)与所述第二传感器元件(345)之间的距离的距离值的传感器输入；
通过将所述距离值与提升检测阈值(d1)进行比较，确定是否已检测到提升，和/或，
通过将所述距离值与碰撞检测阈值(d2)进行比较，确定是否已检测到碰撞，其中，所述碰撞检测阈值(d2)不同于所述提升检测阈值(d1)。
CN201880020311.0A 2017-03-23 2018-02-28 包括提升/碰撞检测装置的机器人作业工具及用于机器人作业工具的方法 Active CN110506246B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1750347-5 2017-03-23
SE1750347A SE540585C2 (en) 2017-03-23 2017-03-23 A robotic work tool and a method for use in a robotic work tool comprising a lift/collision detection device
PCT/SE2018/050191 WO2018174774A1 (en) 2017-03-23 2018-02-28 A robotic work tool and a method for use in a robotic work tool comprising a lift/collision detection device.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110506246A true CN110506246A (zh) 2019-11-26
CN110506246B CN110506246B (zh) 2022-05-03

Family

ID=63585663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880020311.0A Active CN110506246B (zh) 2017-03-23 2018-02-28 包括提升/碰撞检测装置的机器人作业工具及用于机器人作业工具的方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11844303B2 (zh)
EP (2) EP3602225B1 (zh)
CN (1) CN110506246B (zh)
SE (2) SE540585C2 (zh)
WO (1) WO2018174774A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3470311B1 (en) * 2016-11-30 2021-01-06 Honda Motor Co., Ltd. Autonomously travelling vehicle
WO2019169550A1 (en) * 2018-03-06 2019-09-12 Changzhou Globe Co., Ltd. Lift detection arrangement in a robotic lawnmower
SE543246C2 (en) * 2019-01-15 2020-10-27 Husqvarna Ab Robotic lawn mower system for detecting a lift event and method for use in a lawn mower system
IT201900004751A1 (it) * 2019-03-29 2020-09-29 Fabrizio Bernini Robot semovente
CN110313298A (zh) * 2019-07-08 2019-10-11 范国江 一种园林草地修剪装置
US20220107653A1 (en) * 2020-10-05 2022-04-07 Mtd Products Inc Sensor system and sensing method for an autonomous device
DE102020132205A1 (de) * 2020-12-03 2022-06-09 Vorwerk & Co. Interholding Gesellschaft mit beschränkter Haftung Sich selbsttätig fortbewegendes Bodenbearbeitungsgerät mit mindestens einem Absturzsensor
CN114110082B (zh) * 2021-11-26 2023-12-08 深圳市杉川机器人有限公司 连接组件及割草机
CN114451128B (zh) * 2021-12-30 2023-04-14 南京苏美达智能技术有限公司 一种自行走设备碰撞检测装置
EP4233515A1 (de) * 2022-02-28 2023-08-30 Andreas Stihl AG & Co. KG Selbstfahrendes arbeitsgerät

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011143681A1 (de) * 2010-05-21 2011-11-24 Röchling Leripa Papertech GmbH & Co. KG Ährenheber für eine fahrbare erntemaschine
EP2687077A2 (de) * 2012-07-17 2014-01-22 AL-KO Kober SE Mähroboter
CN104135846A (zh) * 2012-02-22 2014-11-05 胡斯华纳有限公司 自动割草机
EP2803255A1 (de) * 2013-05-15 2014-11-19 Viking GmbH Selbstfahrendes Arbeitsgerät mit Hinderniserkennung
CN106458273A (zh) * 2014-06-19 2017-02-22 胡斯华纳有限公司 改进的机器人工作工具

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPR154400A0 (en) 2000-11-17 2000-12-14 Duplex Cleaning Machines Pty. Limited Robot machine
SE0201741D0 (sv) * 2002-06-07 2002-06-07 Electrolux Ab Automatisk anordning på hjul
JP4470577B2 (ja) * 2004-05-14 2010-06-02 株式会社デンソー 回転角度検出装置
US8996171B2 (en) * 2010-02-02 2015-03-31 Deere & Company Pheromone for robotic boundary
DE102010044276B4 (de) * 2010-09-02 2015-08-06 AL-KO KOBER Ges.mbH Schalteinrichtung für einen Rasenmäher
WO2012044220A1 (en) * 2010-10-01 2012-04-05 Husqvarna Ab Method and system for guiding a robotic garden tool
US8548722B2 (en) * 2011-08-12 2013-10-01 Deere & Company Tilt sensor and method for determining the tilt of a vehicle
WO2013125992A1 (en) 2012-02-22 2013-08-29 Husqvarna Ab Robotic lawn mower with joystick sensor.
CN104470351A (zh) 2012-07-05 2015-03-25 胡斯华纳有限公司 检测抬起事件和碰撞事件的机器人车的位移传感器
EP2692220B1 (en) * 2012-08-03 2016-04-27 Robert Bosch GmbH Directional obstruction sensor
EP3102914B1 (en) 2014-02-03 2018-08-08 Husqvarna AB Obstacle detection for a robotic working tool
EP3133911A1 (en) 2014-04-25 2017-03-01 Husqvarna AB Improved robotic work tool
EP3273764B1 (en) 2015-03-26 2019-03-06 Husqvarna AB Improved lift/collision detection
US10095233B2 (en) * 2015-06-29 2018-10-09 The Boeing Company Mobile robotic system for guiding an automated vehicle along a reconfigurable continuous path defined by a floor assembly and method thereof
JPWO2018078880A1 (ja) 2016-10-31 2019-09-12 本田技研工業株式会社 自律走行車両
US10375880B2 (en) * 2016-12-30 2019-08-13 Irobot Corporation Robot lawn mower bumper system
KR101918994B1 (ko) * 2017-01-02 2019-02-08 엘지전자 주식회사 잔디깎기 로봇
KR101915547B1 (ko) * 2017-01-02 2018-11-06 엘지전자 주식회사 잔디깎기 로봇
SE542401C2 (en) * 2018-02-16 2020-04-21 Husqvarna Ab Suspension for outdoor robotic tools
WO2019169550A1 (en) * 2018-03-06 2019-09-12 Changzhou Globe Co., Ltd. Lift detection arrangement in a robotic lawnmower

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011143681A1 (de) * 2010-05-21 2011-11-24 Röchling Leripa Papertech GmbH & Co. KG Ährenheber für eine fahrbare erntemaschine
CN104135846A (zh) * 2012-02-22 2014-11-05 胡斯华纳有限公司 自动割草机
EP2687077A2 (de) * 2012-07-17 2014-01-22 AL-KO Kober SE Mähroboter
EP2803255A1 (de) * 2013-05-15 2014-11-19 Viking GmbH Selbstfahrendes Arbeitsgerät mit Hinderniserkennung
CN106458273A (zh) * 2014-06-19 2017-02-22 胡斯华纳有限公司 改进的机器人工作工具

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHINYA OHKAWA等: "Development of the Autonomous Brush-cutting Robot using Articulated Steering Vehicle", 《ISR/ROBOTIK 2014; 41ST INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ROBOTICS》 *
刘洁颖: "基于MSP430的小型智能割草机控制系统的设计", 《电气时代》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110506246B (zh) 2022-05-03
EP3602224A4 (en) 2021-01-13
EP3602225A1 (en) 2020-02-05
SE1750347A1 (en) 2018-09-24
US20210000008A1 (en) 2021-01-07
SE540823C2 (en) 2018-11-20
US20200315087A1 (en) 2020-10-08
US11844303B2 (en) 2023-12-19
EP3602224A1 (en) 2020-02-05
SE1751013A1 (sv) 2018-09-24
SE540585C2 (en) 2018-10-02
EP3602225B1 (en) 2023-08-23
WO2018174774A1 (en) 2018-09-27
EP3602224B1 (en) 2023-08-23
EP3602225A4 (en) 2021-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110506246A (zh) 包括提升/碰撞检测装置的机器人作业工具及用于机器人作业工具的方法
US11467600B2 (en) Perimeter marking for a robotic working tool
CN103203753B (zh) 用于识别和处理异常情况的机器人和方法
CN103814336B (zh) 自主的工作设备及方法
US20190249998A1 (en) Systems and methods for robotic mapping
CN107404839A (zh) 改进的提升/碰撞检测
EP1992211A1 (en) Lawn-mower
EP3711647A1 (en) Self-propelled vacuum cleaner
CN105009014A (zh) 改进的机器人作业工具
CN109791412A (zh) 物料搬运车辆障碍物扫描工具
CN107428008A (zh) 机器人的触摸感知
Thanh et al. Restaurant serving robot with double line sensors following approach
EP3063598A1 (en) Systems, methods, and industrial vehicles for determining the visibility of features
CN106223439A (zh) 一种辅助尿液检测用智能马桶
CN104006740A (zh) 物体检测方法和物体检测装置
WO2018174777A1 (en) A robotic work tool and a method for use in a robotic work tool comprising a lift and collision detection
CN208647730U (zh) 移动垃圾桶及导航系统
CN108557327A (zh) 移动垃圾桶、导航方法及系统
CN109211138A (zh) 一种外形检测系统和方法
WO2018179649A1 (ja) 地図作成システム及びロボットシステム
KR102302198B1 (ko) 청소 장치 및 그 제어 방법
Jacobs et al. Development of validation methods for the safety of mobile service robots with manipulator
CN115605820A (zh) 由机器人绕过无法通过的障碍物的方法
Kukurowski et al. Design and Performance Analysis of Automated Guided Vehicle: Applications to Terrain Mapping
Huang et al. Flexible user specification of perceptual landmarks for robot manipulation

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant