CN111033424A - 用于识别移动的机器人行驶工具的位置的方法以及机器人行驶工具和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于识别移动的、尤其自主的机器人行驶工具(10、10a)沿着包围限定区域(14、26)的限界导体(12a、12b、24)的位置的方法，该方法至少具有以下方法步骤：‑第一传播时间信号S1以馈入到所述限界导体(12a、24)的电流信号的形式来发送，其中，产生交变电磁场(20a、32)，‑尤其由于探测到由所述传播时间信号S1引起的电磁场变化而探测所述第一传播时间信号S1到达所述机器人行驶工具(10、10a)处，所述电磁场变化由所产生的所述交变电磁场(20a、32)造成，‑发送所述第二传播时间信号S2，‑探测所述第二传播时间信号S2到达所述机器人行驶工具(10、10a)处，‑求取所述第一传播时间信号S1的到达与所述第二运行时间信号S2的到达之间的时间延迟，‑根据所求取的时间延迟来求取所述机器人行驶工具(10、10a)沿着所述限界导体(12a、12b、24)的位置。此外，提出一种移动的、尤其自主的机器人行驶工具(10、10a)和一种系统(200、202)，其包括至少一个限界导体(12a、12b、24)、移动的机器人行驶工具(10、10a)和用于产生第一传播时间信号S1以及用于产生第二传播时间信号S2的信号发生器(16、28)。

Description

用于识别移动的机器人行驶工具的位置的方法以及机器人行 驶工具和系统

背景技术

本发明涉及一种用于识别移动的、尤其自主的机器人行驶工具沿着包围限定区域的限界导体(Begrenzungsleiter)的位置的方法。例如在DE 10 2010 028 251 A1、EP 2741 160 A1和DE 10 2014 226 077 A1中已提出了用于识别移动的机器人行驶工具相对于由载流的限界导体限定的工作区域的位置的方法。

发明内容

本发明的用于识别移动的、尤其自主的机器人行驶工具沿着包围限定区域的限界导体的位置的方法至少从以下步骤出发：

-以馈入到限界导体上的电流信号的形式发送第一传播时间信号S1，其中，尤其围绕限界导体产生交变电磁场，

-尤其由于探测到由传播时间信号S1引起的电磁场变化而探测第一传播时间信号S1到达机器人行驶工具处，该电磁场变化由所产生的交变电磁场造成。

此外，根据本发明，所述方法至少包括以下方法步骤：

-发送第二传播时间信号S2，

-探测第二传播时间信号S2到达机器人行驶工具处，

-求取第一传播时间信号S1的到达与第二传播时间信号S2的到达之间的时间延迟，

-根据所求取的时间延迟求取机器人行驶工具沿着限界导体的位置。

“自主的机器人行驶工具”尤其应理解为至少部分自动的移动器具，该移动器具至少部分自动地完成工作、优选对表面(工作面)进行工作。尤其，自主的机器人行驶工具应自动地开始、自动地结束工作和/或自动地选择和/或影响与工作面的工作有关的至少一个参数。此外，这尤其应理解为一种器具，所述器具至少为了完成该工作、尤其为了对工作面进行工作而自动地运动和/或有利地在预给定区域、尤其工作区域或工作面中自主地向前运动。这种机器人行驶工具的典型应用领域包括多种活动，例如清扫、吸尘、清洁、割草，修剪、收集、分类、浇水、施肥、测绘或类似活动。因此，下面为了说明本发明的优点所阐明的实施例的相关原理和技术教导当然可以转用到任意的自主的机器人行驶工具上，例如尤其是自主的清扫机、自主的清洁机器人、自主的除雪机器人、自主的吸尘器、自主的游泳池清洁机、自主的擦地机器人、自主的割草机、自主的播种机、自主的浇水机器人、自主的施肥机、自主的测绘机等。

自动的或至少部分自动的移动的工作器具和/或机器人行驶工具、尤其自主的机器人行驶工具、例如地面工作机通常应在限定区域之内、尤其工作区域之内自动地运动，而不会离开该区域。在户外或在不由墙限界的其他空间内使用机器人行驶工具的情况下，待工作的工作区域的外边界优选可以由电限界导体限定。在本发明的方法中，由自动的机器人行驶工具待工作的区域(也为工作区域)通过限界导体来限界。典型地，以电线或电缆的形式实现的、标记该区域的外边界的限界导体连接到信号发生器上用于在限界导体中产生电流。借助在限界导体中引发电流、尤其交变电流，来自信号发生器的电流信号被馈入到限界导体上，该电流信号在限界导体的周围环境中产生与电流信号相一致的、尤其可变的电磁场。该电磁场、优选该电磁场的电磁分量可以通过自主的机器人行驶工具中的至少一个合适的探测器单元来探测并且可以被转换成电接收信号。优选，在产生由于磁场分量的改变而感应出的交流电压的情况下，可以借助至少一个探测线圈来探测电磁场随时间的变化。于是，可以处理和/或评估所生成的接收信号、尤其是在探测线圈中感应出的交变电压，以便获得关于自主的机器人行驶工具相对于限界导体的位置的信息。尤其，关于该位置的这种信息可以是关于机器人行驶工具是位于由限界导体限定的区域之内还是之外的信息(参见例如DE 10 2014 226 077 A1)。有利地，该信息可以设置为用于在到达和/或横穿限界导体时实施机器人行驶工具的功能。尤其，例如可以设置，自主的机器人行驶工具改变其行驶方向，以便不离开工作区域和/或在离开该工作区域的情况下结束对该工作区域的工作。

“识别机器人行驶工具沿着限界导体的位置”尤其应理解为，在应用本发明方法时确定机器人行驶工具相对于限界导体的位置，尤其是在沿着限界导体的一个维度上的位置。尤其，该位置可以视为一种里程化(kilometrieren)，其相当于沿着由限界导体限定的数学路程连续计算里程。例如，机器人行驶工具可以位于“17米”的位置上，其中，限界导体例如具有为“120米”的总长度。因此，本发明的方法在与由现有技术已知的用于识别移动的机器人行驶工具相对于限界导体的位置(即，在由限界导体限定的区域之内或之外)的方法相结合的情况下允许在参照限界导体的情况下特别精确地感测机器人行驶工具的当前位置。借助对该位置的认知可以有利地改进机器人行驶工具的导航方法，使得能够以更系统化的方式和因而在经济上特别有利地以明显更短的时间并且在走过更短的总路程长度的情况下在工作面上行驶。

“传播时间信号”尤其应理解为物理或电子技术的信号，该信号适合于以有线连接或无线的方式从发送器、尤其信号发生器被传输给接收器、尤其探测器单元。在此，传播时间信号由发送器“发送”。传播时间信号应在到达接收器时、尤其在到达探测器单元时能被清楚地记录或测量并且必要时从接收器的统计背景噪声中显露出。尤其，能够借助到达时间点说明传播时间信号到达接收器、尤其到达探测器单元。尤其，传播时间信号到达接收器、尤其到达探测器单元可以触发电路技术上的事件、例如计时器的启动或停止。

根据本发明，第一传播时间信号S1通过将电流信号馈入到限界导体上来发送，其中，如已经阐述那样，尤其围绕限界导体产生交变电磁场。由于探测到由传播时间信号S1引起的电磁场变化而探测第一传播时间信号到达机器人行驶工具、尤其机器人行驶工具的探测器单元处，该电磁场变化由围绕限界导体产生的交变电磁场造成。

根据本发明，发送第二传播时间信号S2并且探测该第二传播时间信号到达机器人行驶工具处。接下来，由第一传播时间信号S1的到达与第二传播时间信号S2的到达之间的时间延迟，尤其借助机器人行驶工具的控制设备或评估设备可以求取机器人行驶工具沿着限界导体的位置。

在本发明方法的一个示例性实施方式中，传播时间信号(S1或S2)中的较快(首先到达)的传播时间信号的到达触发计时器，该计时器又由于传播时间信号(S2或S1)中的较慢(最后到达)的传播时间信号的到达而停止。然后，由计时器的值可以求取机器人行驶工具沿着限界导体的位置，该计时器的值相应于第一传播时间信号S1的到达与第二传播时间信号S2的到达之间的时间延迟(当然，反之亦然)。

在所述方法的一个实施方式中，求取机器人行驶工具沿着限界导体的位置，其方式是，求取、尤其读取保存在配属表或“图”中的、针对所求取的时间延迟的位置。在此，配属表可以在器具内部以数据库的形式存储在存储器单元上、尤其机器人行驶工具的评估单元的存储器单元上。在一个替代或附加的实施方式中，配属表也能够以在器具外部的、有利地始终实时的参考数据库的形式来存储，例如以参考数据库的形式存储在计算机、服务器或对本领域技术人员而言有意义的其他数据存储器和/或数据处理器上。尤其，所求取的时间延迟与配属表的比较可以经由机器人行驶工具的互联网输入端来进行。尤其，在机器人行驶工具在其初始化阶段中尤其由用户引导的初始学习行驶中创建所述配属表。以这种方式可以借助学习行驶来测量沿着限界导体的时间延迟并且将其与所测量(例如通过测距法测量)的位置相结合地存储在配属表中，由此，提供尽可能少误差的配属表。所述学习行驶可以构造为自主行驶，但是替代地也可以用手来引导，其中，为此目的，机器人行驶工具被手动引导穿过要探查的场地。

以该方式可以利用物理的传播时间测量方法(更准确地：两个传播时间测量)用于间接测量距离并因而用于确定机器人行驶工具沿着限界导体的位置。

在所述方法的一个实施方式中，在使用包围限定区域的另一限界导体的情况下，第二传播时间信号S2以馈入到该另一限界导体的另一电流信号的形式来发送，其中，尤其围绕该另一限界导体产生另一交变电磁场。由于探测到由第二传播时间信号S2引起的另一电磁场变化而探测第二传播时间信号S2到达机器人行驶工具处，其中，所引起的另一电磁场变化由所产生的另一交变电磁场造成。以这种方式可以在技术上有利且可靠地实现第二传播时间信号S2。因为在该实施方式中，能在技术上相似或相同地产生、发送和传输第一传播时间信号S1和第二传播时间信号S2，所以可以特别简单地实现本发明的方法。尤其，在根据所求取的时间延迟求取该位置的情况下可以忽略可能由于传播时间信号的不同信号传输介质引起的传播时间效应。在所述方法的一个实施方式中，馈入到限界导体上的第一传播时间信号S1的环绕方向与馈入到另一限界导体上的第二传播时间信号S2的环绕方向相反。以该方式可以特别精确地确定第一传播时间信号S1的到达与第二传播时间信号S2的到达之间的时间延迟，并因此可以特别精确地求取机器人行驶工具沿着限界导体的位置。

在所述方法的一个实施方式中，第一传播时间信号S1和/或第二传播时间信号S2作为经调制的电流信号被产生。尤其借助随时间变化的、即经调制的电流信号可以根据经调制的传播时间信号的变化来测量传播时间。在此，每种调制类型(调频、调相、调幅)适合于为产生的电磁场设置“标记”，在接收之后所述标记能推算出相应的传播时间信号从发送到接收的传播时间。

在一个替代或附加的实施方式中，第二传播时间信号S2作为无线电信号被发送，其中，尤其由于探测到由第二传播时间信号S2引起的电磁波而探测第二传播时间信号S2到达机器人行驶工具处。以这种方式尤其可以省去另一限界导体，使得可以特别简单、即包括较少附件地实现本发明的方法。此外，可以特别简单地安装为了实施所述方法所需的元件。

在本方法的一个实施方式中，第二传播时间信号S2作为连续波雷达信号、尤其经调制的连续波雷达信号被产生。尤其，借助随时间变化的、即经调制的连续波雷达信号可以根据该经调制的传播时间信号的变化来测量传播时间。在此，每种调制类型(调频、调相、调幅)原则上都适合于为所发送的电磁波设置标记，在接收后所述标记能推算出传播时间信号从发送到接收的传播时间。

调幅类型引起脉冲雷达。在所述方法的一个实施方式中，第二传播时间信号S2作为脉冲雷达信号被产生。在使用经调幅的脉冲雷达信号的情况下可以特别简单地实现所述方法，在所述方法中仅需要探测信号上升(“脉冲”或“峰值”)，以便确定第二传播时间信号S2的到达。

在所述方法的一个实施方式中，第二传播时间信号S2作为经调频的连续波雷达信号被产生。第二传播时间信号例如可以作为具有250MHz带宽的连续波雷达信号被产生。借助经调频的连续波雷达信号可以实现特别精确的方法，在该方法中可以特别精确地确定第二传播时间信号S2的到达。在脉冲雷达信号的情况下，在发送路径中(即在由限界导体包围的区域内)的不同大小的对象和具有不同反射率的对象可能影响幅度走向并从而可能使求取第二传播时间信号S2的到达变得困难，尤其与脉冲雷达信号不同，在使用经调频的连续波雷达信号的情况下能够避免这些缺点。

在所述方法的一个实施方式中，第一传播时间信号S1和第二传播时间信号S2由用于产生传播时间信号的信号发生器产生。在此，尤其可以涉及用于产生第一传播时间信号S1和第二传播时间信号S2的同一信号发生器。以这种方式可以特别简单地实现本发明的方法。此外，如果两个传播时间信号由一个器具产生，那么可以在时间上精确地协调第一传播时间信号S1和第二传播时间信号S2的发送。例如，第一传播时间信号S1和第二传播时间信号S2可以尽可能时间同步地被产生并且接下来被发送，使得能够特别精确地求取机器人行驶工具沿着限界导体的位置。

在所述方法的一个实施方式中，第一传播时间信号S1和/或第二传播时间信号S2作为正弦信号序列被产生。借助该正弦信号序列可以特别简单地实现所述方法，例如能在使用简单的信号发生器的情况下实现该正弦信号序列。尤其可以这样设置、尤其调整正弦信号序列的频率和/或幅度，使得可以实现所需的位置分辨率和/或第一传播时间信号S1和/或第二传播时间信号S2的所需的传输作用距离。以这种方式可以确保，用于识别沿着包围限定区域的限界导体的完整长度的位置的所述方法能够以足够的精度来实施。尤其可以在机器人行驶工具的学习行驶期间调整或校准频率和幅度。此外，通过调整频率和幅度，可以对用于产生馈入到限界导体中的电流信号或产生所发送的无线电信号的所消耗的功率和能量进行匹配。

在用于识别移动的机器人行驶工具沿着包围限定区域的限界导体的位置的方法的一个实施方式中，根据所求取的位置触发移动的机器人行驶工具中的至少一个功能。以这种方式将机器人行驶工具的位置与其功能性相关联，所述功能性尤其可以在待工作的区域的方面被利用。能设想不同的实施方式，在这些实施方式中，相应于机器人行驶工具的所求取的位置来影响机器人行驶工具的功能、尤其是与该机器人行驶工具的导航和/或该机器人行驶工具的工作实施相关的功能。可以设想多种这类功能，并且例如能够在到达沿着限界导体的预给定位置时实现方向改变、尤其方向反转，在到达沿着限界导体的预给定位置时接通或关断工作装置，根据所述位置发送信息或实现类似功能。在一个实施方式中，根据所求取的位置来影响机器人行驶工具的导航，以实现对整个工作面的完全覆盖。

在用于识别移动的机器人行驶工具沿着包围限定区域的限界导体的位置的方法的一个实施方式中，对位置改变进行跟踪、尤其重复地、尤其连续或准连续地进行跟踪，以便在求取针对所求取的时间延迟所保存的位置时能够在可能出现阶跃和/或多义性的情况下辨识出明确的位置。尤其，在这种多义性的情况下，持久的连续引导成为所跟踪的位置改变的基础。

根据本发明，也提出一种移动的、尤其自主的机器人行驶工具，该机器人行驶工具按照本发明的方法来识别其沿着包围限定区域的至少一个限界导体的位置并且至少具有：

-探测器单元，尤其第一探测器单元，用于尤其由于探测到由第一传播时间信号S1引起的、通过馈入到限界导体上的电流信号产生的电磁场变化而探测第一传播时间信号S1的到达，

-探测器单元、尤其第二探测器单元，用于探测第二传播时间信号S2的到达，

-评估单元，其设置为用于求取第一传播时间信号S1的到达与第二传播时间信号S2的到达之间的时间延迟，并由该时间延迟求取沿着至少一个限界导体的位置。

探测器单元、尤其第一探测器单元设置为用于探测由通过馈入到限界导体中的电流信号产生的电磁场造成的磁场变化，并且根据所探测的电磁场变化产生接收信号、尤其确定传播时间信号S1，S2的到达。例如，可以借助探测线圈对呈在探测线圈中由于磁场变化而感应出的电压的形式的磁场变化进行探测，并且由此确定传播时间信号S1，S2的到达。替代地和/或附加地，可以使用对于本领域技术人员而言有意义的其他设备、例如霍尔传感器、磁控电阻(英文：Magnetic Dependent Resistor(MDR))、磁力计，克尔磁力计、质子磁力计、SQUID或类似设备，以探测磁场变化。

如已经解释的那样，传播时间信号S1，S2的对应到达可以用作用于机器人行驶工具的计时器的触发器、尤其用作计时器的启动或停止触发器，使得能够以特别简单的方式求取第一传播时间信号S1的到达与第二传播时间信号S2的到达之间的时间延迟。所述时间延迟又被提供给评估单元。

用于评估由探测器单元供应的接收信号的评估单元应理解为至少一个设备，所述设备具有：用于接收探测器单元的接收信号的信息输入端；用于处理、尤其评估所接收的接收信号的信息处理单元；以及用于转发经处理和/或评估的接收信号的信息输出端。有利地，评估单元具有下述部件，这些部件包括至少一个处理器、存储器和具有评估和计算例程(Auswerte-und Berechnungsroutine)的运行程序。尤其，评估单元的电子构件可以布置在电路板(印刷电路板)上，优选布置在具有特别优选呈微控制器的形式的控制设备的共同电路板上。评估单元尤其也可以实施为自主的机器人行驶工具的控制设备的组成部分。评估单元设置为用于例如在使用计时器的情况下由为了接收传播时间信号S1，S2而被探测器单元获得的信号求取第一传播时间信号S1的到达与第二传播时间信号S2的到达之间的时间延迟，该计时器以首先到达的传播时间信号启动并且以最后到达的传播时间信号停止。此外，评估单元设置为用于由时间延迟对机器人行驶工具沿着限定区域的限界导体的位置实施至少一次识别。

此外，移动的机器人行驶工具还具有用于操控机器人行驶工具的不同部件的控制设备。控制设备尤其应理解为一种具有至少一个电子控制装置的设备，该电子控制装置具有用于与机器人行驶工具的其他部件通信的器件、例如用于控制和调节至少一个探测器单元、评估单元、驱动单元的器件，和/或具有用于数据处理的器件和/或对本领域技术人员而言有意义的其他器件。尤其，控制设备设置为用于根据所探测的至少一个信号参量和/或评估单元的至少一个评估结果来调整机器人行驶工具的尤其与机器人行驶工具的导航和/或运动有关的至少一个运行功能参数。有利地，本发明的控制设备的电子控制装置可以理解为连同有存储器单元以及存储在该存储器单元中的运行程序的处理器单元，该运行程序在控制过程期间被执行。尤其，控制设备的电子构件可以优选以微控制器的形式布置在电路板(印刷电路板)上。此外，控制设备可以特别有利地设置为用于控制整个机器人行驶工具并且能够实现该机器人行驶工具的运行。为此，控制设备设置为用于与机器人行驶工具的其他部件、尤其探测器单元、评估单元、驱动单元、存储器单元、数据通信接口等通信。

应注意的是，探测器单元、尤其第一探测器单元和另一探测器单元、尤其第二探测器单元可以实现为同一个(即唯一的)探测器单元。替代地，探测器单元、尤其第一探测器单元和另一探测器单元、尤其第二探测器单元事实上可以实现为不同的探测器单元、即实现为第一探测器单元和第二探测器单元。

在移动的机器人行驶工具的一个实施方式中，探测器单元、尤其第二探测器单元设置为用于由于探测到由第二传播时间信号S2引起的、通过馈入到限界导体中的电流信号产生的电磁场变化而探测第二传播时间信号S2的到达。在移动的机器人行驶工具的一个替代实施方式中，探测器单元、尤其第二探测器单元设置为用于由于探测到由第二传播时间信号S2引起的、通过无线电信号产生的电磁波而探测第二传播时间信号S2的到达。

此外，提出一种移动的、尤其自主的机器人行驶工具，所述机器人行驶工具按照本发明的方法来识别其沿着包围限定区域的至少一个限界导体的位置并且至少具有：

-探测器单元，用于尤其由于探测到由第一传播时间信号S1和第二传播时间信号S2引起的叠加的、通过分别馈入限界导体中的电流信号产生的电磁场变化来探测由第一传播时间信号S1和第二传播时间信号S2叠加的混合信号，

-评估单元，其设置为用于由叠加的混合信号求取传播时间信号S1与S2、尤其第一传播时间信号S1的到达与第二传播时间信号S2的到达之间的时间延迟并且由该时间延迟求取沿着至少一个限界导体的位置。

此外，提出一种用于实施本发明方法、尤其用于识别机器人行驶工具沿着包围限定区域的限界导体的位置的方法的本发明系统，所述系统至少包括：

-限界导体，

-本发明的移动的机器人行驶工具，

-至少一个信号发生器，用于产生第一传播时间信号S1以及用于产生第二传播时间信号S2。

在所述系统的一个实施方式中，信号发生器设置为用于通过将电流信号馈入到限界导体上来发送第一传播时间信号S1并且通过将另一电流信号馈入到包围限定区域的另一限界导体上来发送第二传播时间信号S2。在所述系统的一个替代实施方式中，信号发生器设置为用于通过将电流信号馈入到限界导体上来发送第一传播时间信号S1并且将第二传播时间信号S2作为无线电信号来发送。

尤其，信号发生器可以包括限界信号发生器以及电流发生器，或者构造为它们的组合。

最后应提及的是，“第一传播时间信号”和“第二传播时间信号”并不意味在时间上的规定或顺序。

附图说明

借助在附图中示出的实施例在下面的说明中详细阐述本发明。附图、说明书和权利要求包含大量特征组合。本领域技术人员也会符合目的地单独考虑这些特征并且将其概括成有意义的其他组合。附图中的相同附图标记标注相同的元件。

附图示出：

图1由两个限界导体、移动的机器人行驶工具和信号发生器组成的本发明系统的一个实施方式的示意图；

图2由限界导体、移动的机器人行驶工具和信号发生器组成的本发明系统的一个替代实施方式的示意图；

图3本发明的移动的机器人行驶工具的构型方案的立体图；

图4本发明的移动的机器人行驶工具的一个替代构型方案的立体图；

图5用于识别移动的机器人行驶工具沿着限界导体的位置的本发明方法的一个示例性实施方式的方法流程图。

具体实施方式

本发明的方法和本发明的主题一般性地涉及移动的机器人行驶工具，该机器人行驶工具设计为用于确定其沿着包围限定区域的限界导体的位置。尤其，这些移动的机器人行驶工具可以设置为用于完成工作和/或监视任务。这种移动的机器人行驶工具的示例是自动或半自动的工作器具，该自动或半自动的工作器具适合于在特定区域内实施地面工作，例如割草、清理草坪、收集落叶、浇水、施肥、除雪、吸尘、擦地板、洗地板、抛光地板或类似工作。

下面对本发明实施例的说明涉及一种自动的、自主的移动的机器人行驶工具、尤其割草机器人，其中，本发明不限于这种系统。

图1示出由移动的机器人行驶工具10组成的本发明系统200的一个可能实施例，所述移动的机器人行驶工具位于由限界导体12a限定的区域14之内、尤其位于工作区域之内。限界导体12a构造为呈导体回路形式的电线，使得在该限界导体内部限定出移动的机器人行驶工具10不应离开的区域14，尤其是要由机器人行驶工具10工作的工作区域。在一个实施方式中，限界导体12a可以嵌入到地面中或直接设计和/或安装在地面上。此外，限定区域14还被另一(在此是第二)限界导体12b包围。在所示实施例中，限界导体12a和另一限界导体12b基本上相对彼此平行地围绕限定区域14延伸。在一个实施方式中，另一限界导体12b也可以嵌入到地面中或直接设计和/或安装在地面上。

如果移动的机器人行驶工具10到达限界导体12a和/或另一限界导体12b，那么设置，在自主的机器人行驶工具10中实施一个功能。该功能例如可以是改变行驶方向，尤其是行驶方向反转，改变与对行驶区域14的工作有关的参数，紧急停止功能或类似功能。

限界导体12a和另一限界导体12b与信号发生器16连接，用于在限界导体12a中产生电流18a以及用于在另一限界导体12b中产生电流18b。限界导体12a，12b中的对应的电流，尤其馈入到到限界导体12a，12b上的电流信号引起围绕对应的限界导体12a，12b形成随时间变化的电磁场20a，20b，其中，磁场分量的强度和方向取决于馈入到对应的限界导体12a，12b中的电流18a，18b的电流强度和流动方向(相应于环绕方向22a，22b)。因此，尤其产生与馈入到对应的限界导体12a，12b中的电流18a，18b、尤其是与馈入到对应的限界导体12a，12b中的电流信号相一致的、具有磁场分量的电磁场20a，20b。

信号发生器16在图1中所示系统200的实施例中设置为用于产生第一传播时间信号S1。第一传播时间信号S1通过将电流信号馈入到限界导体12a上来发送。此外，信号发生器16还设置为用于产生第二传播时间信号S2。第二传播时间信号S2通过将另一电流信号馈入到限界导体12b上来发送。在所示实施例中，第一传播时间信号S1实现为馈入到限界导体12a上的、经调幅和/或调频的电流信号，使得基于馈入到限界导体12a中的、具有相应调制特性的电流信号明确地限定并能探测传播时间信号S1(参见图3的实施方案)。此外，第二传播时间信号S2还实现为馈入到另一限界导体12b中的经调幅和/或调频的电流信号，使得基于馈入到限界导体12b中的、具有相应调制特性的电流信号也明确地限定并且能探测传播时间信号S2(参见图3的实施方式)。尤其，馈入到限界导体12a上的第一传播时间信号S1以与馈入到另一限界导体12b上的第二传播时间信号S2的环绕方向22b相反的环绕方向22a被馈入。以这种方式，尤其可以在限界导体12a和另一限界导体12b的两个彼此靠近的导线方面减小传播时间信号的干扰。

在图1中所示的系统200用于实施在图5中所示的用于识别移动的机器人行驶工具10沿着限界导体12a(或者在这里也为12b)的位置的本发明方法。

图2示出由移动的机器人行驶工具10a组成的本发明系统202的一个替代实施例，该机器人行驶工具位于由限界导体24限定的区域26之内、尤其位于工作区域之内。限界导体24也构造为呈导体回路形式的电线，使得在该限界导体的内部限定出移动的机器人行驶工具10a不应离开的区域26。在此，限界导体24可以嵌入到地面中或直接设计和/或安装在地面上。

限界导体24与信号发生器28连接，用于在限界导体24中产生电流30。限界导体24中的电流流动、尤其馈入到限界导体24上的电流信号引起围绕限界导体24形成随时间变化的电磁场32，其中，磁场分量的强度和方向取决于馈入到限界导体24中的电流30的电流强度和流动方向34。因此，产生与馈入到限界导体24中的电流30、尤其馈入到限界导体24中的电流信号相一致的、具有磁场分量的电磁场32。

信号发生器28在图2中所示的系统202的实施例中设置为用于产生第一传播时间信号S1。第一传播时间信号S1通过将电流信号馈入到限界导体24上来发送。在所示实施例中，第一传播时间信号S1实现为馈入到限界导体24上的、经调幅和/或调频的电流信号，使得基于馈入到限界导体24中的、具有相应调制特性的电流信号明确限定并能探测传播时间信号S1(参见图4的实施方式)。此外，信号发生器28还设置为用于产生第二传播时间信号S2，其中，第二传播时间信号S2具有相对于第一传播时间信号S1固定的、尤其恒定的、优选微小的相位差。在使用天线36、尤其雷达天线的情况下，第二传播时间信号S2作为无线电信号54由信号发生器28发送。

尤其，在使用天线36的情况下，信号发生器28设置为用于将第二传播时间信号S2作为连续波雷达信号、尤其作为经调频的连续波雷达信号来产生并且发送。替代地或附加地，在使用天线36的情况下，信号发生器28设置为用于将第二传播时间信号S2作为脉冲雷达信号来产生并且发送。

在图2中所示的系统202用于实施在图5中所示的用于识别移动的机器人行驶工具10a沿着限界导体24的位置的本发明方法。

此外，在图1和2中所示的实施例中，第一传播时间信号S1和/或第二传播时间信号S2可以作为正弦信号序列来产生。

在图1中示意性地并且在图3中以立体视图中更详细地示出的机器人行驶工具10、尤其自主的割草机具有用于对第一传播时间信号S1的到达进行探测的探测器单元40，其中，由于探测到由第一传播时间信号S1引起的电磁场变化(H的变化)而发生了传播时间信号S1的到达。机器人行驶工具10的探测器单元40同时构成用于对第二传播时间信号S2的到达进行探测的探测器单元40。尤其，探测器单元40设置为用于，尤其由于探测到由第一传播时间信号S1和第二传播时间信号S2引起的叠加的电磁场变化来探测由第一传播时间信号S1和第二传播时间信号S2叠加的混合信号。因此，探测器单元40不但可以探测作为单脉冲被馈入到对应限界导体12a，12b上的传播时间信号S1，S2，而且可以探测传播时间信号S1，S2的叠加的混合信号。在所示实施例中，在实现至少一个感应线圈的情况下构成探测器单元40，在该感应线圈中，尤其随时间变化的电磁场20a，20b、尤其是该电磁场的随时间变化的电磁分量感应出电压。该感应电压作为接收信号(未详细示出)由探测器单元40输出并且有利地被转发给机器人行驶工具10的评估单元42。因此，探测器单元40设置为用于探测围绕对应的限界导体12a，12b产生的电磁场20a，20b、尤其是所述电磁场的电磁分量和该电磁分量的方向。

用于评估由探测器单元40供应的接收信号的评估单元42对从探测器单元40导入的接收信号进行分析。在使用接收信号的情况下，评估单元42探测第一传播时间信号S1和第二传播时间信号S2的到达。评估单元42设置为用于在机器人行驶工具10中求取第一传播时间信号S1的到达(在此在图1中以S1(t＝t1)标注)与第二传播时间信号的到达(以S2(t＝t2)标注)之间的时间延迟并且由该时间延迟(即t2-t1；然而，不必求取绝对时间t1，t2)求取沿着至少一个限界导体12a，12b的位置。替代地或附加地，评估单元42设置为用于由叠加的混合信号求取传播时间信号S1与S2之间、尤其第一传播时间信号S1的到达与第二传播时间信号S2的到达之间的时间延迟(t2-t1)并且由该时间延迟(t2-t1)求取沿着限界导体12a，12b中的至少一个限界导体的位置。为此，评估单元42通过保存在器具内部的配属表来求取机器人行驶工具10沿着限界导体12a，12b中的至少一个限界导体的、针对所求取的时间延迟所保存的位置。在此，该位置被定义为机器人行驶工具10与信号发生器16的距离(在由评估单元限定的环绕方向上)，其中，对沿着限界导体12a，12b之一的距离进行测量、尤其里程化。

评估单元42以该方式重建机器人行驶工具10沿着两个限界导体12a，12之一的位置并且该位置被提供用于进一步处理，尤其被提供给机器人行驶工具10的控制设备44和/或导航设备。为了实施计算，评估单元42具有至少一个处理器单元、存储器单元以及存储在存储器单元中的运行程序，在评估期间执行该运行程序。

应注意的是，在一个替代的实施例中(在此未详细示出)，机器人行驶工具10可以具有第二探测器单元、尤其是与第一探测器单元40分离的第二探测器单元，用于由于探测到由第二传播时间信号S2引起的电磁场变化而探测第二传播时间信号S2的到达。

移动的机器人行驶工具10还具有控制设备44用于操控机器人行驶工具10的不同部件、至少用于操控探测器单元40、评估单元42和驱动单元46。此外，控制设备44设置为用于根据所识别的机器人行驶工具10的位置、即尤其根据评估单元42的评估结果来调整机器人行驶工具10的方向改变。控制设备44的电子控制装置包括至少一个处理器单元、存储器单元以及存储在该存储器单元中的运行程序，该运行程序在控制过程期间被执行。尤其，在机器人行驶工具10的一个实施例中，评估单元42和控制设备44可以实现为共同的构件、尤其连同存储器单元和运行程序实现为共同的处理器单元。

此外，自主的机器人行驶工具10具有驱动单元46，该驱动单元设置为用于从控制设备44接收控制信号并且基于这些控制信号实施机器人行驶工具10的运动。尤其，驱动单元46具有至少一个马达以及轮子48，在使用该驱动单元的情况下机器人行驶工具10在区域14上运动。

能量供给设备(未详细示出)用于自主的机器人行驶工具10的能量供给。

在图2中示意性地并且在图4中以立体视图更详细地示出的机器人行驶工具10a、尤其自主的割草机，具有用于对第一传播时间信号S1的到达进行探测的第一探测器单元50，其中，由于探测到由第一传播时间信号S1引起的电磁场变化(H的变化)而发生了传播时间信号S1的到达。在所示实施例中，在实现至少一个感应线圈的情况下构成第一探测器单元50，在该感应线圈中，尤其随时间变化的电磁场32、尤其该电磁场随时间变化的电磁分量感应出电压。该感应电压作为接收信号(未详细示出)由第一探测器单元50输出并且有利地被转发给机器人行驶工具10a的评估单元42。因此，第一探测器单元50设置为用于探测围绕限界导体24产生的电磁场32、尤其该电磁场的电磁分量和该电磁分量的方向。此外，机器人行驶工具10a具有第二探测器单元52用于由于探测到由第二传播时间信号S2引起的电磁波而探测第二传播时间信号S2的到达，该电磁波由借助天线36发送的无线电信号54产生。在此，第二探测器单元52实现为无线电接收器、尤其雷达接收器或天线，并且构造为用于接收由信号发生器28发送的无线电信号54。

用于评估由第一探测器单元50和第二探测器单元52供应的接收信号的评估单元42对所提供的对应接收信号进行分析。在使用接收信号的情况下，评估单元42探测第一传播时间信号S1和第二传播时间信号S2的到达。评估单元42设置为用于在机器人行驶工具10a中求取第一传播时间信号S1(在此在图2中以S1(t＝t1)标注)和第二传播时间信号S2的到达(以S2(t＝t2)标注)之间的时间延迟并且由该时间延迟(即，t2-t1；然而，不必求取绝对时间t1，t2)来求取沿着至少一个限界导体的位置。为此，评估单元42通过保存在器具内部的配属表来求取机器人行驶工具10a沿着限界导体24的、针对所求取的时间延迟所保存的位置。在此，该位置被定义为机器人行驶工具10a与信号发生器28的距离(在由评估单元限定的环绕方向上)，其中，对沿着限界导体24之一的距离进行测量、尤其里程化。

因此，在图4中所示的机器人行驶工具10a中，评估单元42也重建机器人行驶工具10a沿着限界导体24的位置并且提供该位置用于进一步处理，尤其将其提供给机器人行驶工具10a的控制设备44和/或导航设备。为了实施计算，评估单元42具有至少一个处理器单元、存储器单元以及存储在该存储器单元中的运行程序，在评估期间执行该运行程序。在该实施例中，控制设备44也用于操控机器人行驶工具10a的不同部件，至少用于操控第一探测器单元50、第二探测器单元52、评估单元42和驱动单元46。此外，控制设备44设置为用于根据机器人行驶工具10a的所识别的位置、即尤其根据评估单元42的评估结果来调整机器人行驶工具10a的方向改变。控制设备44的电子控制装置包括至少一个处理器单元、存储器单元以及存储在该存储器单元中的运行程序，在控制过程期间执行该运行程序。尤其，在机器人行驶工具10a的一个实施例中，评估单元42和控制设备44可以实现为共同的构件，尤其连同存储器单元和运行程序实现为共同的处理器单元。

在图4中所示的自主的机器人行驶工具10a也具有驱动单元46，该驱动单元设置为用于从控制设备44接收控制信号并且基于这些控制信号实施机器人行驶工具10a的运动。尤其，驱动单元46具有至少一个马达以及轮子48，在使用该驱动单元的情况下机器人行驶工具10a在区域26上运动。

能量供给设备(未详细示出)用于自主的机器人行驶工具10a的能量供给。

下面，结合图5的方法流程图来说明用于识别机器人行驶工具10，10a沿着包围区域14，26的限界导体12a，12b，24的位置的方法。借助在图1和图2中所示的系统200，202能够实施所说明的方法。

在方法步骤100中，借助信号发生器16，28产生相互协调的、尤其在时间上相同的第一传播时间信号S1和第二传播时间信号S2并且准备好用于发送，即将移交给相应的发送设备。

在方法步骤102中，第一传播时间信号S1以馈入到限界导体12a，24上的电流18a，30、尤其电流信号的形式来发送，其中，产生交变电磁场20a，32。

在尤其可以与方法步骤102同时执行的方法步骤104中发送第二传播时间信号S2。在此，如在图1a中所示那样，可以在使用包围限定区域14的另一限界导体12b的情况下以馈入到该另一限界导体12b上的另一电流18b、尤其另一电流信号的形式发送第二传播时间信号S2，其中，产生另一交变电磁场20b。在此，将馈入到限界导体上的第一传播时间信号S1的、尤其与电流18a的流动方向相应的环绕方向22a选择为与馈入到另一限界导体12b上的第二传播时间信号S2的、尤其与电流18b的流动方向相应的环绕方向22b相反。

替代地或附加地，如在图2中所示那样，在方法步骤104中在使用信号发生器28的天线36的情况下也可以借助相应的无线电信号54发送第二传播时间信号S2。在此，所述天线尤其也可以实现为与信号发生器28无关的、但与该信号发生器耦合的天线36。在此，呈无线电信号54形式的第二传播时间信号S2作为连续波雷达信号、尤其作为经调频的连续波雷达信号产生。替代地可设想，无线电信号54作为脉冲雷达信号产生。此外，无线电信号54可以实现为本领域技术人员所熟悉的其他无线电信号。

在方法步骤106中，由于探测到由传播时间信号S1引起的电磁场变化而探测第一传播时间信号S1到达机器人行驶工具10，10a处，该电磁场变化由所产生的交变电磁场20a造成。在此，该探测借助探测器单元40，50进行。

在方法步骤108中，探测第二传播时间信号S2到达机器人行驶工具10，10a处。在图1所示的、包括在图3中所示的机器人行驶工具10的系统200中，可以由于探测到由第二传播时间信号S2引起的另一电磁场变化而在机器人行驶工具10中借助探测器单元40探测第二传播时间信号S2的到达，该电磁场变化由所产生的另一交变电磁场20b造成。

替代地或附加地，如在图2所示的、包括在图4中所示的机器人行驶工具10a的系统202中所实现的那样，借助第二探测器单元52可以由于探测到由第二传播时间信号S2引起的、尤其无线电信号54的电磁波而探测第二传播时间信号S2到达机器人行驶工具处。

应注意的是，方法步骤106和108能够根据哪个传播时间信号S1，S2首先到达机器人行驶工具10，10a而定地以原则上任意的顺序来实行，或者也可以同时实行。尤其，至少直至探测到两个传播时间信号S1，S2的到达时，机器人行驶工具10，10a都处于探测模式(“监听模式”)中。

接下来，在方法步骤110中，求取第一传播时间信号S1的到达与第二传播时间信号S2的到达之间的时间延迟(尤其t2-t1)。在此，可以通过对传播时间信号S1，S2到达时的所求取的两个绝对时间点t1，t2求差值来求取时间延迟。替代地，例如在确定相位差的范畴内，时间延迟的求取也可以在不确定两个绝对时间点t1，t2的情况下作为相对时间延迟来进行。

在方法步骤112中，根据所求取的时间延迟通过求取针对该时间延迟在器具内部提供的配属表中所保存的位置来确定机器人行驶工具10，10a沿着限界导体12a，12b，24的位置。

在方法步骤114中，为了进一步处理，尤其在控制机器人行驶工具10，10a的范畴内将机器人行驶工具10，10a的所述位置转发给控制设备44和/或驱动单元46。

如在图5中通过箭头116所示，优选重复地、尤其连续地或准连续地实施本发明的方法。

Claims (14)

1.一种用于识别移动的、尤其自主的机器人行驶工具(10、10a)沿着包围限定区域(14、26)的限界导体(12a、12b、24)的位置的方法，该方法至少具有以下方法步骤：

-以馈入到所述限界导体(12a、24)上的电流信号的形式发送第一传播时间信号S1，其中，产生交变电磁场(20a、32)，

-尤其由于探测到由所述传播时间信号S1引起的电磁场变化而探测所述第一传播时间信号S1到达所述机器人行驶工具(10、10a)处，所述电磁场变化由所产生的所述交变电磁场(20a、32)造成，

其特征在于，具有以下步骤：

-发送第二传播时间信号S2，

-探测所述第二传播时间信号S2到达所述机器人行驶工具(10、10a)处，

-求取所述第一传播时间信号S1的到达与所述第二运行时间信号S2的到达之间的时间延迟，

-根据所求取的所述时间延迟求取所述机器人行驶工具(10、10a)沿着所述限界导体(12a、12b、24)的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一传播时间信号S1和所述第二传播时间信号S2由用于产生传播时间信号的信号发生器(16、28)产生。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在使用包围所述限定区域(14)的另一限界导体(12b)的情况下，以馈入到所述另一限界导体(12b)上的另一电流信号的形式发送所述第二传播时间信号S2，其中，产生另一交变电磁场(20b)，其中，尤其由于探测到由所述第二传播时间信号S2引起的另一电磁场变化而探测所述第二传播时间信号S2到达所述机器人行驶工具(10)处，所述另一电磁场变化由所产生的所述另一交变电磁场(20b)造成。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，馈入到所述限界导体(12a)上的所述第一传播时间信号S1的环绕方向(22a)与馈入到所述另一限界导体(12b)上的所述第二传播时间信号S2的环绕方向(22b)相反。

5.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二传播时间信号S2作为无线电信号(54)被发送，其中，尤其由于探测到由所述第二传播时间信号S2引起的电磁波而探测所述第二传播时间信号S2到达所述机器人行驶工具(10a)处。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二传播时间信号S2作为连续波雷达信号、尤其经调频的连续波雷达信号被产生或作为脉冲雷达信号被产生。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一传播时间信号S1和/或所述第二传播时间信号S2作为正弦信号序列被产生，其中，这样设置、尤其调整所述正弦信号序列的频率和/或幅度，使得实现所需的位置分辨率和/或所述第一传播时间信号S1和所述第二传播时间信号S2的所需的传输作用距离。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，求取所述机器人行驶工具(10、10a)沿着所述限界导体(12a、12b、24)的位置，其方式是，求取保存在配属表中的、针对所求取的时间延迟的位置。

9.一种移动的、尤其自主的机器人行驶工具(10、10a)，该机器人行驶工具按照根据权利要求1至8中任一项所述的方法识别其沿着包围限定区域(14、26)的至少一个限界导体(12a、12b、24)的位置，该机器人行驶工具至少具有：

-探测器单元(40、50)，尤其第一探测器单元，用于尤其由于探测到由所述第一传播时间信号S1引起的、通过馈入限界导体(12a、24)中的电流信号产生的电磁场变化而探测所述第一传播时间信号S1的到达，

-探测器单元(40、50、52)，尤其第二探测器单元，用于探测所述第二传播时间信号S2的到达，

-评估单元(42)，其设置为用于求取所述第一传播时间信号S1的到达与第二传播时间信号S2的到达之间的时间延迟，并由所述时间延迟求取沿着至少一个限界导体(12a、12b、24)的位置。

10.根据权利要求9所述的移动的、尤其自主的机器人行驶工具(10、10a)，其特征在于，所述探测器单元，尤其所述第二探测器单元(40)，设置用于由于探测到由所述第二传播时间信号S2引起的、通过馈入限界导体(12b)中的电流信号产生的电磁场变化而探测所述第二传播时间信号S2的到达。

11.根据权利要求9所述的移动的、尤其自主的机器人行驶工具(10、10a)，其特征在于，所述探测器单元，尤其所述第二探测器单元(52)，设置为用于由于探测到由所述第二传播时间信号S2引起的、通过无线电信号(54)产生的电磁波而探测所述第二传播时间信号S2的到达。

12.一种移动的、尤其自主的机器人行驶工具(10、10a)，该机器人行驶工具按照根据前述权利要求1至8中任一项所述的方法识别其沿着包围限定区域(14、26)的至少一个限界导体(12a、12b、24)的位置，该机器人行驶工具至少具有：

-探测器单元(40)，用于尤其由于探测到由所述第一传播时间信号S1和所述第二传播时间信号S2引起的、通过分别馈入限界导体(12a、12b)

中的电流信号产生的叠加的电磁场变化而探测由所述第一传播时间信号S1和所述第二传播时间信号S2叠加的混合信号，

-评估单元(42)，其设置为用于由所述叠加的混合信号求取在所述传播时间信号S1与S2之间的时间延迟，尤其所述第一传播时间信号S1的到达与所述第二传播时间信号S2的到达之间的时间延迟，并且由所述时间延迟求取沿着所述至少一个限界导体(12a、12b)的位置。

13.一种用于实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法、尤其用于识别沿着包围限定区域的限界导体(12a、12b、24)的位置的系统(200、202)，该系统至少包括：

-限界导体(12a、12b、24)

-根据权利要求9至12中任一项所述的移动的机器人行驶工具(10、10a)，和

-信号发生器(16、28)，用于产生第一传播时间信号S1以及用于产生第二传播时间信号S2。

14.根据权利要求13所述的系统(200、202)，其特征在于，所述信号发生器设置为用于，

-通过将电流信号馈入到所述限界导体(12a、24)上来发送所述第一传播时间信号S1，而通过将另一电流信号馈入到包围所述限定区域(14)的另一限界导体(12b)上来发送所述第二传播时间信号S2，或者

-通过将电流信号馈入到限界导体(24)上来发送所述第一传播时间信号S1，并且将所述第二传播时间信号S2作为无线电信号(54)来发送。

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