CN111273666A - 机器人草坪割草机及割草系统及用于其的方法 - Google Patents

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Abstract

一种机器人草坪割草机(10)包括彼此通信的机器人主体(100)、驱动系统(400)、定位系统(550)、教学监测器(600)和控制器(150)。驱动系统配置为在草坪上调遣机器人草坪割草机。教学监测器确定机器人草坪割草机是否处于可教学状态。控制器包括数据处理装置(152a)和与数据处理装置通信的非瞬态存储器(152b)。在控制器处于教学模式随着人类操作员引领机器人草坪割草描绘绕草坪(20)的限制周界(21)时，数据处理装置执行教学例程(155)，在机器人草坪割草机处于可教学状态时，教学例程将由定位系统确定的全局位置存储在非瞬态存储器中，并且当机器人草坪割草机处于不可教学状态时，教学例程发送不可教学状态的指示。

Description

机器人草坪割草机及割草系统及用于其的方法
本申请是申请日为2015年03月17日、申请号为201580022566.7(国际 申请号为PCT/US2015/020865)、发明名称为“自主型移动机器人”的发明专 利申请的分案申请。
技术领域
本公开涉及一种用于剪草的自主型移动机器人。
背景技术
执行家用功能(例如打扫地面和剪草坪)的自主型机器人现在已经是现 成可得的消费产品。商业上获得成功的机器人并非不必要地复杂，并且一般 在有限制的区域内随机地操作。就打扫地面的情况来说，这样的机器人一般 被限制在下列内：(i)触碰到的壁和住所房间内的其他障碍，(ii)红外(IR) 检测到的向下楼梯(峭壁)；和/或(iii)用户放置的可检测屏障，例如，引 导的红外束、物理屏障或磁性带。壁提供大多数限制周界。其他比较不常见 的机器人可尝试利用传感器和/或主动或被动信标(例如，声纳、无线射频识 别装置(RFID)或条形码检测或各种机器视觉)的复杂系统来定位住所或绘 制住所的地图。
一些消费机器人式草坪割草机利用类似的“可视”屏障，在二十世纪六 十年代初之前提出的用于限制随机移动机器人式割草机的连续引导导体边 界。引导导体旨在将机器人限制在草坪或其他适当区域内，从而避免损害庭 院的不长草区域或侵入到相邻的土地。导体是围绕要割草的土地的一个连续 环。尽管引导导体可以被画入到半岛中的土地中以围绕花园或其他范围外的 区域，但是它仍然是连续环，并且通有AC电流，在几英尺处可被检测为磁 场。引导导体必须提供有电力，通常来自于壁插座。在有界的区域内，随着 机器人靠近引导导体，已知的机器人可随机地“弹回”，或可遵循引导导体。 割草机中的一些还触碰物理屏障并且从物理屏障弹回。更复杂的商用割草机 可尝试也利用传感器和/或主动或被动信标(例如，声纳、编码的光学向后反 射器检测、机器视觉)的复杂系统来定位割草区域或绘制割草区域的地图。
发明内容
本发明的各个方面以一种机器人草坪割草机为特征，机器人草坪割草机 配置为在由操作者调遣时被教学要割草的区域的周界或边界，并且然后基于 被教学的周界或边界而自主地对区域割草。
根据本发明的一个方面，一种机器人草坪割草机包括机器人主体，驱动 系统，所述驱动系统支撑机器人主体，并配置为在草坪上调遣机器人草坪割 草机，定位系统，所述定位系统配置为确定机器人草坪割草机相对于原点的 周界位置，教学监测器，所述教学监测器与定位系统通信，并配置为确定机 器人草坪割草机是处于可教学状态(机器人草坪割草机被定位，并且在可穿 越地形上)还是处于不可教学状态，以及控制器，所述控制器与驱动系统、 定位系统和教学监测器通信。控制器包括数据处理装置和与数据处理装置通 信的非瞬态存储器，并且控制器配置为在控制器处于教学模式时执行教学例 程，以在机器人草坪割草机处于可教学状态，随着人类操作员引领机器人草 坪割草描绘绕草坪的限制周界，同时教学例程将由定位系统确定的周界位置 存储在非瞬态存储器中。
在一些实施例中，机器人草坪割草机包括与教学监测器或控制器通信的 操作者反馈单元。操作者反馈单元配置为响应于确定机器人草坪割草机处于 不可教学状态而发射人类可感知的不可教学状态警报信号。在一些情况下， 不可教学状态警报信号指示对机器人草坪割草机在姿态或动作的引领校正， 所述引领校正计算为使机器人草坪割草机返回到可教学状态。操作者反馈单 元可与沿草坪的周界定位的一个或多个边界标记无线通信，和/或与控制器无 线通信，并且包括例如配置用于远程地引领机器人草坪割草机的用户接口。
在一些示例中，机器人草坪割草机还具有传感器系统，所述传感器系统 与教学监测器通信，并且包括下列中的至少一个：响应于机器人草坪割草机 的惯性矩的惯性测量单元，响应于沿机器人草坪割草机的驱动路径的接近的 障碍或水的障碍传感器，响应于机器人主体的倾斜的倾斜传感器，响应于接 近机器人主体或驱动系统的驱动元件的不连续地面高度改变的峭壁传感器， 响应于驱动系统的驱动元件的跌落的跌落传感器，响应于机器人草坪割草机 跨越草坪的速度的加速度计，以及响应于机器人草坪割草机向边界标记接近 的限制传感器。在一些情况下，教学监测器配置为响应于来自传感器系统的 信号确定机器人草坪割草机处于不可教学状态。
在一些情况下，执行教学例程的控制器配置为基于存储的周界位置确定 机器人草坪割草机的行进路径以及行进路径是否接近于原点开始和结束。
原点可包括例如由设置在草坪中的一个或多个边界标记所标记的坐标。 在一些应用中，机器人草坪割草机包括边界检测扫描器，所述边界检测扫描 器布置在机器人主体上，并配置为对三个或更多个相邻的边界标记执行扫描 匹配，其中可通过相邻的扫描匹配数据，单独地识别三个或更多个相邻的边 界标记中的每一个。教学例程可通过将当前行进路径扫描与存储的行进路径 扫描进行扫描匹配，确定机器人草坪割草机的行进路径。
本发明的另一方面以一种用于自主操作的机器人式草坪割草系统的配置 方法为特征。方法包括：在数据处理装置处接收机器人草坪割草机相对于原 点的周界位置，在数据处理装置处接收机器人草坪割草机的状态，所述机器 人草坪割草机的状态指示机器人草坪割草机是处于可教学状态，机器人草坪 割草机被定位并且在可穿越地形上，还是处于不可教学状态，以及在数据处 理装置上执行教学例程，教学例程随着人类操作员引领机器人草坪割草机描 绘绕草坪的限制周界，同时当机器人草坪割草机处于可教学状态时，教学例 程将接收的周界位置存储在非瞬态存储器中，并且当机器人草坪割草机处于 不可教学状态时，教学例程发送不可教学状态指示。
在方法的一些示例中，不可教学状态指示包括由机器人式草坪割草机发 射的人类可感知的信号。例如，不可教学状态指示可指示机器人草坪割草机 姿态或动作上的引领校正，所述引领校正选择为使机器人草坪割草机返回到 可教学状态。
原点可包括由设置草坪中的一个或多个边界标记所标记的坐标。
在一些实施例中，在数据处理装置上执行的教学例程将存储在非瞬态存 储器中的当前周界位置与先前存储的周界位置比较，并确定差异自存储的行 进路径是否大于阈值差异。
本发明的另一方面以一种机器人式草坪割草系统为特征，机器人式草坪 割草系统具有定位系统，所述定位系统在手动限制周界教学模式中，随着人 类操作者引领机器人草坪割草机描绘绕草坪的限制周界记录机器人草坪割草 机相对于全局原点的每个全局位置，轮廓存储器，其中在手动限制周界教学 模式中当人类操作者引领机器人草坪割草机持续操作一定时间时，限制周界 的几何轮廓被记录在轮廓存储器中，几何轮廓限定机器人草坪割草机在自主 模式中要避免越过的周界，以及教学属性监测器，所述教学属性监测器配置 为检测机器人草坪割草机是否在可记录状态并在可穿越地形上引领。机器人 式草坪割草系统还包括操作者反馈单元，所述操作者反馈单元与教学属性监 测器通信并包括进度指示器，进度指示器能够发射人类可感知的信号，人类 可感知的信号配置为向人类操作者警报不可记录状态或不可穿越地形，并配 置为指示引领校正，以使机器人草坪割草机返回到可记录状态或可穿越地形。
在一些示例中，操作者反馈单元安装在机器人割草机的推杆上。
在一些实施例中，操作者反馈单元与沿限制周界设置的一个或多个边界 标记无线通信，并且配置为响应于机器人割草机行进接近或超过周界而指示 引领校正。
在一些情况下，通过确定机器人割草机到三个或更多个边界标记的角度 和范围，定位机器人割草机的行进路径。
根据对实施例的下面描述，其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1A是示例性自主型草坪护理移动机器人及其基站的立体图。
图1B是示例性自主型草坪护理移动机器人的示意图。
图1C是示例性自主型草坪护理移动机器人的示意图。
图2是用自主型草坪护理移动机器人剪草坪的方法的示意图。
图3是示例性自主型草坪护理移动机器人的示意图。
图4是自主型草坪护理移动机器人的示例性控制器的示意图。
图5是示例性教学例程的透视图。
图6A-6B是导航自主型草坪护理移动机器人的示意图。
图7A是停驻在其基站中示例性自主型草坪护理移动机器人的示意图。
图7B是图7A的自主型草坪护理移动机器人的示例性操作者反馈单元的 透视图。
图7C是图7A的示例性自主型草坪护理移动机器人被从其基站向后拉的 示意图。
图7D是图7A的示例性自主型草坪护理移动机器人在其被用户推动以测 量草坪周界时的示意图。
图7E是图7A的示例性自主型草坪护理移动机器人在其被用户以大于阈 值速度的速度推动以测量草坪周界时的示意图。
图7F是停驻在其基站中示例性自主型草坪护理移动机器人的示意图。
图7G是图7A的示例性自主型草坪护理移动机器人在其被用户推动第二 次以测量草坪周界时的示意图。
图7H是被图7A的自主型草坪护理移动机器人穿越的示例性周界的立体 俯视图。
图8A是沿草坪的周界放置的示例性信标的立体图。
图8B是示出设置在草坪的角落中的第一信标的示例性草坪的俯视图。
图8C是用于支撑信标的示例性桩的立体图。
图8D是设置在图8C的桩的顶部上的示例性信标的立体图。
图8E是示出放置在草坪的第二角部处的第二信标的图8B的示例性草坪 的俯视图。
图8F是具有定位在草坪的周界周围的第一到第七信标的图8B的示例性 草坪的俯视图。
图8G是具有被自主型草坪护理移动机器人穿越的信标的示例性周界的 立体俯视图。
图9是用于操作自主型草坪护理移动机器人的操作的示例性布置的示意 图。
相同的参考标记在不同的附图中指示相同的元素。
具体实施方式
自主型机器人可设计为对草坪割草。例如，自主型机器人可在草坪四处 移动，并随着其穿越草坪而剪草。参见图1A-1C，机器人割草机10包括主体 100，固定到主体100的表面处理机200，驱动系统400和传感器系统300， 传感器系统300具有至少一个表面传感器310、320、330，至少一个表面传 感器310、320、330由主体100承载并响应于至少一个表面特性。驱动系统 400由主体100承载，并配置为在遵循至少一个表面特性的同时调遣机器人10跨越表面20(例如，草坪)。表面处理机200的示例包括在跟随轮410上 浮置的往复式对称切割器、旋转式切割器、摊铺器和收集器。机器人主体100 支撑电源106(例如，电池)，电源106以对机器人10的任意电子组件供电。 机器人割草机10可停驻在基站12处。在一些示例中，基站12包括充电系统， 用于对机器人主体100中容纳的电池160充电。
如图1B所示，主体100具有实质上圆形的周界，并且图1C示出的主体 100具有实质上矩形的周界；然而，其他形状也可合适，例如实质上五边形 或墓碑形状。在一些实施方式中，主体100包括两部分铰接的主体，每个部 分具有与另一部分不同的形状。前侧部分具有圆形形状而后侧部分具有矩形 或正方形部分。在一些实施方式中，机器人10包括框架-主体结构，或实质 上单壳体式结构。
在一些示例中，一个或多个边缘跟随传感器310(也称为切边检测器) 和边缘校准器320(例如，草特性传感器)安装在主体100上。图1B和1C 描绘了边界传感器340、保险杠110(其可耦接到两个或更多个位移传感器以 提供碰撞方向性)和至少一个草传感器330(例如，确定草的存在)在主体 100上的示例性布置。主动式或被动式前草梳刷器510在表面处理机200之 前，而后草梳刷器520在每个轮410、420、430之后。参考图1C，保险杠110 包括第一部分110A和第二部分110B。保险杠110的配置和高度在一些情况 下根据离地间隙或切割器200的切割高度来布置。保险杠高度可低于切割器 200的切割高度。另外，保险杠110可随切割器100升高或降低。
参考图2，一种用具有由主体100承载的驱动系统400、传感器系统300 和切割器系统200的机器人式草坪割草机10剪草坪的方法包括以下步骤：步 骤S10，激活驱动系统400以调遣机器人式草坪割草机10穿过草坪20；步骤 S30，用刈痕边缘检测器310检测刈痕边缘26；以及步骤S40，跟随检测的刈 痕边缘。方法可包括步骤S20，利用布草器440定向草坪20的草的叶片，布 草器440在由主体100承载的刈痕边缘检测器310前面由主体100承载。方法包括步骤S50，用前草梳刷器510使草坪20的草的叶片直立，前草梳刷器 510在切割器200前面由主体100承载；步骤S60，用切割器200对草坪20 切割；以及步骤S70，利用切割器200和/或驱动系统400后面的由主体100 承载的后草梳刷器520来布置草坪20的草的叶片。在一些示例中，方法包括 下列步骤中的一个或多个：步骤S80，用由主体100承载的草坪检测器330 连续地对草坪的不存在进行扫描，其中驱动系统400响应于检测到草坪20的 不存在而重新导向机器人10；步骤90，用由主体100承载的液体检测器连续 对接近机器人10的液体体域进行扫描，其中驱动系统400响应于检测到液体 体域而重新导向机器人10；步骤S100，用由主体100承载的接近传感器(例 如，红外传感器)连续地对接近机器人10的潜在障碍进行扫描，其中驱动系 统400响应于检测到潜在障碍而重新导向机器人10；以及步骤S110，用由 主体100承载的边界检测器1500连续地对边界标记810进行扫描，其中驱动 系统400响应于检测到边界标记810而重新导向机器人10(在下面讨论)。
参考图3和图4，机器人10包括布置在机器人主体100内的机器人控制 器150。机器人控制器150(执行控制系统152)可执行例程155和行为157， 所述例程155和行为157使得机器人10采取动作，例如，以(虚拟)壁跟随 的方式调遣，或当检测到障碍时改变其行进方向。机器人控制器150可通过 独立地控制分别使轮410、420、430旋转的每个轮模块411、421、431(图 1B)的旋转速度和方向，在任意方向上调遣机器人10穿过草坪。例如，机器 人控制器150可在向前F、反向(向后)A、右R和左L方向上调遣机器人 10。在穿越草坪20时，机器人控制器150可在实质上随机(例如，伪随机) 的路径上引导机器人10。机器人控制器150可响应于布置在机器人主体100 周围的一个或多个传感器(例如，碰撞、接近、壁、停滞和峭壁传感器)。 机器人控制器150可响应于从传感器(例如，传感器系统)接收的信号重新 导向轮模块411、421、431，使得机器人在穿越草坪时回避障碍和杂物。
在一些实施方式中，为了实现可靠并且稳健的自主型移动，机器人10可 包括具有几种不同类型的传感器的传感器系统300，不同类型的传感器可彼 此结合使用，以创建足以允许机器人10进行关于考虑到环境采取的动作的智 能决策的对稳健的环境的感知。传感器系统300可包括由机器人主体100支 撑的一种或多个类型的传感器310、320、340(图1B和图1C所示)，其可 包括障碍检测障碍回避(ODOA)传感器、通信传感器、导航传感器等。ODOA 传感器可包括但不限于：峭壁检测器，峭壁检测器检测接近机器人主体100 或接近驱动系统400的驱动元件的峭壁；跌落检测器，跌落检测器检测驱动 系统400的驱动元件(例如，轮410、420、430)的跌落；加速度计，加速 度计检测机器人割草机10的速度；和/或限制传感器，限制传感器确定机器 人割草机至边界标记810的接近度。附加传感器310、320、330可包括但不 限于：跟随传感器310、320、330，边缘校准器320，草传感器330，接近传 感器，接触传感器，摄像机(例如，体积点云成像、三维(3D)成像或深度 映射传感器、可见光摄像机和/或红外摄像机)，声纳，雷达，光检测与测距 (LIDAR，其能够承担光学远程感测，光学远程感测测量散射光的特性以测 距或发现远处目标的其他信息)，LIDAR(光检测与测距)等。在一些实施 方式中，传感器系统300包括测距声纳传感器，接近峭壁传感器，接触传感器，激光扫描器和/或成像声纳。
在一些示例中，传感器系统300包括惯性测量单元(IMU)360，惯性测 量单元(IMU)360与控制器150通信，以测量或监测机器人草坪割草机10 相对于机器人草坪割草机10的整体重心CGR的惯性矩。IMU 360可监测机器 人10的倾斜，以允许机器人10避免在最大机器人倾斜角以上割草或调遣。 例如，当IMU 360检测机器人倾斜时，机器人草坪割草机10可将测量的机器 人倾斜度与已知的值比较，以确定其是否调遣在可被当作障碍但是不可容易地被保险杆或接近传感器检测到的门槛、树根、隆起物、小丘、小山或其他 表面现象上。控制器150可监测来自IMU 360的从与正常不受妨碍的操作对 应的阈值信号的任何偏移的反馈。例如，如果机器人10从直立位置开始倾跌， 则其可能受到妨碍，或有人可能突然添加了重负载。在这些情况下，可能需 要采取紧急动作(包括但不限于：规避调遣、重新校准和/或发送音频/视觉警 告)，以确保机器人10的安全操作。
当从停止加速时，控制器150可计及机器人距其整体重心CGR的惯性矩 以防止机器人10倾倒。控制器150可利用其姿态(包括其当前惯性矩)的模 型。当支撑负载时，控制器150可测量对整体重心CGR的载荷影响，并监测 机器人10的惯性矩的移动。如果无法实现，控制器可向驱动系统400施加测 试转矩命令，并且利用IMU 360来测量机器人的实际线性和角度加速度，以 便实验地确定安全极限。
在一些示例中，驱动系统400包括左和右驱动轮410、420以及从轮430 (例如，脚轮)(见图1B)。在一些实施方式中，驱动系统400包括至少一 个驱动轮410、420，所述至少一个驱动轮410、420被相应的轮模块421、422 旋转，轮模块例如马达或其他驱动机构(例如，由消费级电池供电的电动机， 燃料电池，大电容，微波接收器，由机载燃料源供以能源的内/外燃发动机， 由上述能源供能的液压/气动马达，大势能源(例如，在例如液压或气动真空 蓄能器中的缠绕或压缩弹簧)，飞轮或压缩空气)。
再次参考图3，在一些实施方式中，机器人10包括导航系统500，导航 系统500配置为允许机器人10在不碰撞障碍或走出草坪20的配置的周界21 之外的情况下在草坪20上导航。另外，导航系统500可以以确定性和伪随机 的模式调遣机器人10穿过草坪20。导航系统500可以是在机器人控制器150 上存储和/或执行的基于行为的系统。导航系统500可以与传感器系统300通 信，以将驱动命令确定并发送到驱动系统400。导航系统500影响并配置机 器人行为157，从而允许机器人10以系统地预先计划的移动来动作。在一些 示例中，导航系统500从传感器系统300接收数据，并计划机器人穿越的期 望路径。
在一些实施方式中，导航系统500包括定位系统550。定位系统550确 定机器人草坪割草机10相对于全局原点的全局位置。在一些实施方式中，全 局原点坐标与基站12重合，机器人草坪割草机10从基站12发起运行。在一 些示例中，定位系统550将机器人草坪割草机10的全局位置存储在非瞬态存 储器152b中，例如每个阈值时间时段(例如，每10、20或30秒，或任意其 他值)。在一示例中，定位系统550包括IMU 360或用于确定机器人10相对于全局原点(例如，基站12)的位置的全局定位传感器(GPS)。
在一些实施方式中，机器人10包括教学系统或教学监测器600，教学系 统或教学监测器600与控制器150、传感器系统300、驱动系统400和导航系 统500中的一个或多个通信。教学监测器600还与具有操作者显示器750的 操作者反馈单元700(图7B)通信。操作者反馈单元700可从操作者接收输 入，输入指示操作员希望把草坪20的周界21(图7D)教学给机器人草坪割 草机10(例如，通过按下开始/暂停(START/PAUSE)按钮720，将在下面讨论)。教学监测器600确定机器人草坪割草机10是处于可教学状态还是不可 教学状态。教学监测器600可基于从传感器系统300和/或导航系统500接收 的传感器信号来进行此确定。在可教学状态期间，机器人草坪割草机10被定 位(即，其可以确定其位置以及相对于参考点的相对位置)，并且在可穿越 地形上。而在不可教学状态，机器人草坪割草机10不被定位和/或不在可穿 越地形上。
参考图1B和图4，在一些实施方式中，控制器150(例如，具有与非瞬 态存储器152通信的一个或多个计算处理器152a的装置，非瞬态存储器152 能够存储在(一个或多个)计算处理器152a上可执行的指令)执行控制系统 152，控制系统152包括彼此通信的例程系统154、行为系统154和控制仲裁 系统158。控制仲裁系统158允许机器人应用158b被动态地添加到控制系统 152和从控制系统152移除，并且促进向每一个控制机器人10允许应用158b，而无需了解任何其他应用158b。换言之，控制仲裁系统158提供在应用158b 和机器人10的资源159之间的简单的优先化控制机制。
应用158b可存储在非瞬态存储器152b中或被通信到机器人10，以兼在 (例如，处理器上)机器人10上运行，并同时控制机器人10。应用158b可 访问行为系统156的行为157和例程系统154的例程155。独立地部署的应 用158b在运行时被动态地组合，并且共享机器人资源159(例如，驱动系统 400和/或切割系统200)。实施了低层级策略，以动态地在运行时在应用158b 之间共享机器人资源159。策略确定哪个应用158b具有对该应用158要求的机器人资源159的控制(例如，应用158b之间的优先权层级)。应用158b 可动态地开始和停止，并且完全彼此独立地运行。控制系统152还允许复杂 行为157，复杂行为157可组合在一起以彼此辅助。
控制仲裁系统158包括与控制仲裁器158c通信的一个或多个应用158b。 控制仲裁系统158可包括向控制仲裁系统158提供应用158b的接口的组件。 这样的组件可将验证、分布式资源控制仲裁器、命令缓冲的复杂度，协调应 用158b的优先化以及类似操作等抽象并封装。控制仲裁器158c从每个应用 158b接收命令，并基于应用158b的优先级生成单个命令，并向其关联的资 源159发布该单个命令。控制仲裁器158c从其关联的资源159接收状态反馈， 并可将其发回到应用158b。机器人资源159可为具有一个或多个硬件控制器 的功能模块(例如，致动器，驱动系统和其群组)的网络。控制仲裁器158c 的命令特定于资源159以执行特定动作。在控制器150上可执行的动力学模 型158a配置为计算重心(CG)、惯性矩和机器人10的各个部分的惯性的向 量积，用于评估当前的机器人状态。
在一些实施方式中，例程155或行为157是插件组件，其提供了层级的 状态全评估功能，该功能将来自多个源(例如传感器系统300)的传感反馈 与先验极限和信息耦合成关于机器人10的可允许动作的评估反馈。由于例程 和行为157可插入到应用158b中(例如，驻留在应用158b内部或外部)， 所以他们可被移除和添加而不必修改应用158b或控制系统152的任何其他部 分。每个例程和/或行为157是独立的策略。为了使得例程和/或行为157更加 强大，可以将多个例程和/或行为157的输出一起附接到另一个的输入中，以 使得可具有复杂的组合功能。例程155和行为157旨在实现机器人10的总认 知的可管理部分。
在示出的示例中，行为系统156包括障碍检测/障碍回避(ODOA)行为 157，用于基于由传感器感知的障碍确定响应性机器人动作(例如，绕开；转 回；在障碍之前停止等)。另一行为157可包括虚拟壁跟随行为157b，虚拟 壁跟随行为157b用于靠近检测的虚拟壁或边界标记810行驶。行为系统156 可包括用于按玉米垅形图案剪草的切割行为157c，以及峭壁回避行为157d(例 如，机器人10检测倾斜并且避免从倾斜落下)。
参考图4和图5，例程系统包括教学例程155，在一些实施方式中，当控 制器150处于教学模式随着人类操作者引领机器人草坪割草机10描绘绕草坪 20的限制边界21(图7D)时，控制器150的数据处理装置152a执行教学例 程155。当机器人草坪割草机10处于可教学状态，教学例程155将由定位系 统550确定的全局位置21a存储在非瞬态存储器152b中，并且当机器人草坪 割草机10处于不可教学状态，教学例程155向操作者发送不可教学状态的警 报或指示，警报或指示可经由操作者反馈单元700(图7B)输出。在人类操 作者引领机器人草坪割草机10教学模式一定持续时间时，教学例程155具有 存储足够的周界位置21i(i＝1-n)(例如，由定位系统550确定的全局位置)， 以绘制出限制周界21的几何轮廓的目标。教学模式的持续时间取决于草坪 20的大小以及操作者引领机器人草坪割草机10的速度。几何轮廓限定在机 器人草坪割草机10在自主模式中自主地对草坪20剪草时，机器人草坪割草 机10避免越过的限制周界21。教学例程155基于存储的周界位置/全局位置 21a来确定机器人草坪割草机的行进路径，并指示行进路径是否在全局原点处 开始并在全局原点处结束。在一些示例中，在可教学状态期间，机器人草坪 割草机10在在自主模式期间由机器人草坪割草机10可穿越的草坪20的地形 上，并且以约0.5米/秒到约1.5米/秒之间的速度被引领。
在一些实施方式中，当传感器系统300(例如，经由传感器系统300)检 测到沿机器人草坪割草机10的行驶路径的障碍或水25、机器人主体100的 倾斜大于阈值倾斜(例如，经由IMU 360)、峭壁、跌落传感器的激活、机 器人草坪割草机10的速度在阈值速度范围之外，或到边界标记的阈值接近度 中的至少一个时，教学监测器600确定机器人草坪割草机10处于不可教学状 态。在这样的情况下，操作者反馈单元700给操作者提供反馈，反馈指示操作者应当改变机器人10的方向或引领机器人10的方法(在下面讨论)。
在一些示例中，教学例程155请求人类操作者引领机器人草坪割草机10， 以第二次描绘绕草坪20的周界21，并且在一些示例中，有第三次或更多次。 教学例程155将存储在非瞬态存储器中的当前全局位置21a与先前存储的周 界位置/全局位置21a比较，并确定两者之间的差异是否大于从存储的行进路 径的阈值差异。在一些示例中，阈值差异包括+/-30cm。在一些示例中，如 果当前的周界21不同于先前的周界21，由于机器人无法准确地确定周界， 则机器人草坪割草机10请求操作者绕周界21重新引领机器人10。例如，操 作者可能已经按下停止命令而不是暂停命令，从而致使教学运行完成而不是 暂停。当操作者按下行动以恢复教学运行时，由于教学运行尚未完成，所以 机器人草坪割草机10不将当前的周界认定为先前穿越的周界。在其他示例 中，操作者可改变第二次教学运行上的路线，以挑选不同的路径，而机器人 草坪割草机10将请求第三次教学运行，以验证第一次和第二次教学运行之间 的调整。在其他的示例中，操作员可有意地或无意地移动第二次运行的部分或全部，以使得描绘的周界21与在第一次教学运行上描绘的第一周界21部 分地或完全地不同。然后机器人草坪割草机10可确定落在第一和第二被教学 的周界21之间的坐标路径，并将确定的坐标路径设置为被教学的周界。在教 学模式期间，机器人10存储的样本(即，绕周界21的周界运行)越多，机 器人在其自主剪草期间确定草坪20的周界21越准确。
参考图6A，在一些实施方式中，操作者通过利用IR或无线操作者反馈 单元700，手动地引领机器人10，以教学草坪20的周界21，操作者反馈单 元700将信号发送到在机器人10上与控制器150通信的接收器151。驱动系 统400配置为遵循从操作者反馈单元700接收的信号。
另一方法包括用附接到主体100的推杆116引导机器人10。推杆116可 从机器人主体100拆卸或可收纳在机器人主体100上。在一些情况下，推杆 116包括开关、速度设置和控制杆以推进机器人10并使其转向。在一个情况 下，推杆116包括一个或多个压力或应力传感器，由机器人10检测，以在压 力的方向上移动或转向(例如，检测左-右压力的两个传感器，或杆位移以转 动机器人10)。在另一情况下，推杆116包括与驱动系统400通信的死人(dead man)或终止(kill)开关117，以关闭机器人10。开关117A可配置作为死人 开关，以在推杆116的用户停止使用或不再保持与推杆116的接触时关闭机 器人10。开关117A可配置为推杆被收纳时作为终止开关，允许用户关闭机 器人10。死人或终止开关117A可包括电容式传感器或杠条。在另一情况下， 推杆116包括离合器117B，以接合/脱离驱动系统400。当由推杆116手动操 作时，机器人草坪割草机10可能能够以较快的速度进行操作。例如，机器人 10可以以约0.5米/秒的自主速度操作，并且可以以大于0.5米/秒的手动速度 (包括可致动至标准速度的120-150％的“加速(turbo)”速度)操作。在一 些示例中，推杆116可以在机器人的自主草坪割草期间被折叠或拆卸。
参考图6B，在导航机器人10的另一方法中，机器人10包括拉绳或可回 缩牵引索118，拉绳或可回缩牵引索118从卷盘122馈穿过索导向120。在该 示例中，驱动系统400包括控制器450，控制器450由主体100承载并控制 卷盘的释放和收缩。拉索伸长例如6-10英尺，并且机器人10直接或间接地 (编码器等)监测伸长的量以及索被拉动的方向(检测索导向120的位置)。 机器人10跟随拉动的方向并控制速度以保持索长度。
图7A-7H示意了绕草坪20引领机器人草坪割草机10，以确定草坪20的 周界21的方法。参考图7A，机器人草坪割草机10图示为在基站12上充电。
图7B示意了示例用户接口。用户接口可为与教学监测器600或控制器 150通信的操作者反馈单元700。操作者反馈单元700可以可释放地安装在机 器人10的推杆116上(例如，附接到机器人主体100)。操作者反馈单元700 可配置为允许操作者远程地驱动机器人草坪割草机10。另外，操作者反馈单 元700可发射人类可感知的信号，人类可感知的信号配置为警报人类操作者 不可教学状态，并指示机器人草坪割草机10在姿态或动作上的引领校正，其 使机器人草坪割草机10返回到可教学状态。人类可感知的信号可为视觉、可 听或传感反馈警报(例如振动)中的一个或多个。在一个示例中，人类可感 知的信号是视觉绿-黄-红灯，其分别指示可教学状态、正偏离可教学状态移动 和不可教学状态。例如，如果可教学状况为在教学运行期间操作者以阈值速 度推动机器人草坪割草机，则视觉指示器将在步行速度保持在上和下速度阈 值内时保持为绿，并且在到达任一速度阈值之后变黄。如果操作员没有注意 黄色警示，则灯将变红。在其他示例中，视觉指示器可为增强亮度的灯，来 指示朝不可教学状态的移动，最亮的设置为不可教学状态的指示。在其他示 例中，视觉指示器可为灯，其从在可教学状态期间的连续发光改变为接近阈 值(指示接近不可教学状态)时的缓慢闪烁，并且在不可教学状态中为高闪 烁频率。在一些示例中，绿、黄、红视觉指示灯可以与强度设置和/或可变闪 烁结合而被组合，以给操作者提供可注意到的视觉反馈。
在一些示例中，操作者反馈单元700包括惯性测量单元702a，加速度计 702b，陀螺仪702c，麦克风702d，视觉显示器750，扬声器760，用户命令 接口702e，全局定位传感器702f，振动单元702g，蓝牙通信模块702h，无 线通信模块702i，一个或多个本地宿主应用702j和/或一个或多个网络宿主应 用702k。因此，操作者反馈单元700可为智能电话或智能装置。在人类操作 者将边界标记810放置在草坪的周界周围的一些示例(在下面讨论)中，操 作者反馈单元700可以与沿草坪20的周界21设置的一个或多个边界标记810 无线通信。操作者反馈单元700可在其显示器750上显示状态(例如，自主 模式或包括机器人10的可教学状态和不可教学状态的教学模式)。操作者反 馈单元700接收一个或多个用户命令和/或显示机器人10的状态。操作者反 馈单元700与控制器150通信，使得由操作者反馈单元700接收的一个或多 个命令可发起由机器人10执行例程155。在一些示例中，操作者反馈单元700 包括电源按钮710和停止(STOP)按钮740，电源按钮710允许用户启动/ 关闭机器人10，STOP按钮740指示绕周界的几何形状的教学圈的完成。
在一些实施方式中，人类操作员将机器人草坪割草机10放置在充电基站 12上，允许机器人草坪割草机10进行充电。一旦机器人草坪割草机10充完 电，操作者就可通过在向后方向R上拖动机器人10，将机器人草坪割草机10 从充电基站12移除，以教导机器人草坪割草机10草坪20的周界21。操作 者按电源按钮710以启动机器人草坪割草机10。当操作者准备好开始测量草 坪20的周界21时，操作者按下开始/暂停(START/PAUSE)按钮720(如图7C所示)，以开始教学运行(即，引领机器人10确定周界21)。人类操作 者在任意方向上尽可能接近草坪的外边缘开始绕边界21的第一步行，例如， 如图7D所示。在一些实施方式中，在教学模式期间，操作者可暂停教学运 行，并在之后恢复。因此，如果在教学运行期间操作者按开始/暂停 (START/PAUSE)按钮720，则之后操作者可从其通过按开始/暂停 (START/PAUSE)按钮720，从停止的位置开始恢复测量参数。
在一些实施方式中，人类操作者可能按需要校正的方式引领机器人草坪 割草机10，从而将机器人置于不可教学状态。当在教学运行期间，机器人草 坪割草机10检测到其处于不可教学状态时，机器人草坪割草机10向操作员 警报(例如，经由操作员反馈单元700)，以改变机器人草坪割草机10的方 向或速度，以使得机器人草坪割草机10继续记录周界21和/或返回可穿越地 形上行进。例如，当操作员在草坪20中机器人10失去定位的的区域中推动 机器人草坪割草机10时，在用户在于第一教学路径不同的第二教学路径上 时，或在用户过快地推动机器人草坪割草机10，或在过于颠簸或倾斜的地形 上推动机器人草坪割草机10时，机器人草坪割草机10可进入不可教学状态。
在一些示例中，地形过于颠簸。操作者可能尝试在草皮断片和岩石之间 推动机器人草坪割草机10，使得机器人草坪割草机10以一定角度(例如， 30度)倾斜。操作者不能教学机器人草坪割草机10穿过机器人不能在自主 模式中不能穿越的地形的路径。因此，机器人草坪割草机10警报操作者(例 如，经由操作员反馈单元700)以选择不同的路径。如先前描述的，机器人 草坪割草机10可经由操作员反馈单元700警报操作者以提供显示器750上的 视觉信号、通过扬声器760的可听信号或触觉信号(例如，来自操作员反馈 单元700的振动单元702g的振动)中的一个。
在一些示例中，在教学模式期间，操作者推动机器人草坪割草机10过快 或过慢(见图7E)，从而将机器人置于不可教学状态。因此，机器人草坪割 草机10警报用户以增加机器人草坪割草机10的速度或减小机器人草坪割草 机10的速度。在一些示例中，操作员反馈单元700包括速减速带730，其在 机器人草坪割草机10以大于阈值速度或低于阈值速度的速度行进时，将发光 或闪光(绿、黄、红光)。
在一些实例中，如将在稍后讨论的，沿草坪20的周界设置的边界标记 810辅助机器人草坪割草机10的的定位。当机器人草坪割草机10失去与边 界标记810的通信时，机器人草坪割草机10可警报用户改变路径以保持在边 界标记810的限制内。
在一些示例中，教学例程155要求操作者穿越草坪20的周界21第二次 (或更多次)。一旦操作者完成第一教学运行，机器人就警报操作者需要第 二运行。在一个示例中，操作者按下STOP按钮以肯定地指示绕草坪20的周 界21的教学运行完成。在一些示例中，机器人10允许操作者在第一教学运 行之后立即完成第二教学运行，或等到以后再进行。在一些示例中，如果操 作者完成了第二教学运行并且其与第一教学运行不同，即在两个周界21之间 的差异大于阈值差异，则机器人10警报用户第二运行(或随后的运行)与先 前运行过于不同，并且从而机器人10要求另一教学运行，以学习草坪20的 周界21。在一些示例中，当操作者完成教学运行时，操作员反馈单元700的 显示器750显示第一周界的第一形状21f。在操作者完成随后的教学运行之后， 操作员反馈单元700的显示器750显示叠加在第一周界的形状21s上的最新 的周界的形状21s。因此，操作者能够观看穿越周界21的不同形状21f、21s。 当形状21f、21s显著不同(例如，具有大于阈值的差异)时，操作员反馈单 元700的显示器750警报操作者，来核实操作者按下开始/暂停 (START/PAUSE)720并按下STOP按钮740指示教学运行已完成。例如， 当机器人草坪割草机10返回到基站12(全局原点)时，教学运行可完成。
当用户已经完成教学运行时，用户可将机器人草坪割草机10停驻在其基 站12中，允许机器人草坪割草机10充电。当机器人草坪割草机10在其基站 12中时，操作者可按下停止按钮740(图7B)，指示教学运行完成。
参考图3和图8A-图8G，在一些实施方式中，机器人10包括边界检测 系统800，边界检测系统800包括边界检测扫描器350，边界检测扫描器350 设置在机器人主体100上，并配置为执行周界21的扫描匹配(见图1B和1C)。 另外，在包括沿草坪20的周界21设置的边界标记810的实施方式中，边界 标记810由邻近的扫描匹配数据单个地可识别，并且机器人草坪割草机10能 够定位到该单个地可识别的边界标记810。在一些实施方式中，边界标记810可包括机器人草坪割草机10可感知的其他的单独识别方式，例如使得机器人 草坪割草机10能够定位的条形码或编码的信号。
如附图所示，边界标记810(例如，信标)放置在草坪20的周界周围， 以约束或影响机器人10的行为157。边界标记810创建虚拟壁，虚拟壁约束 机器人10不走出其边界。为了创建虚拟壁，边界标记810每一个都位于另一 相邻的信标810的视线内。边界标记810可包括归航标记810a，操作者可将 归航标记810a放置在指示全局原点(例如，基站12或并排放置的两个边界 标志)的位置。操作者可尽可能均匀地沿草坪20的周界或限制区域分布边界标记810，确保草坪20内的主要角被边界标记810占据。每个边界标记810 可设置为在前面的边界标记810和后面的边界标记810的视线内。
在一些实施方式中，教学例程155通过确定机器人草坪割草机10至在机 器人10的视线内的三个或更多个边界标记810的角度和范围，来确定机器人 草坪割草机10的行进路径。边界标记810的类型可包括：LIDAR扫描匹配、 被动式LIDAR向后反射器(信标)，或这两者一起。在一些示例中，边界标 记810包括：雷达(RADAR)扫描匹配(光斑(blip))、雷达向后反射器 (被动式信标)，或两者。边界标记810可包括：超宽频带(UWB)信标(其 为飞行时间(time of flight)并且需要在机器人10上的发射器)。也可利用 其它类型的边界标记810，以使得机器人10可以与边界标记810通信(即， 机器人10包括与边界标记810通信的接收器)。
参考图9，在一些实施方式中，一种用于教学机器人草坪割草机草坪内 的区域的周界的方法，允许机器人之后自动地对草坪20割草。方法900包括 在数据处理装置处接收902机器人草坪割草机相对于全局原点的全局位置。 方法900包括在数据处理装置处接收904机器人草坪割草机的状态，状态包 括可教学状态或不可教学状态，其中，在可教学状态，机器人草坪割草机被 定位，并且在可穿越地形上。另外，方法900包括在数据处理装置上执行906 教学例程155，用于随着人类操作者引领机器人草坪割草机时描绘绕草坪20 的限制周界，当机器人草坪割草机处于可教学状态时，教学例程155将接收 的全局位置21a存储在非瞬态存储器中，并且当机器人草坪割草机处于不可 教学状态时，教学例程155发送不可教学状态的指示。
在一些实施方式中，在可教学状态期间，机器人草坪割草机10在草坪 20上可由机器人草坪割草机10在自主模式期间穿越的的地形上，并且以约0.5米/秒到约1.5米/秒之间的速度被引领。方法900包括当机器人草坪割草 机10处于不可教学状态时，发射人类可感知的信号。人类可感知的信号配置 为警报人类操作者不可教学状态，并且指示机器人草坪割草机10在姿态或动 作上的引领校正，其使机器人草坪割草机10返回到可教学状态。在人类操作 者引领机器人草坪割草机10教学模式一定持续时间时，教学例程155存储足 够的周界位置/全局坐标21a，以绘制限制周界21的几何轮廓。几何轮廓限定 机器人草坪割草机10在自主模式中要避免越过的限制周界21。
在一些示例中，机器人草坪割草机10包括操作者反馈单元700。方法900 包括在例如操作者反馈单元700的显示器750上显示机器人草坪割草机10的 状态。人类可感知的信号包括显示在操作者反馈单元700的显示器750上视 觉信号、从操作者反馈单元700的扬声器760输出的可听信号和触觉信号(例 如，来自操作者反馈单元700的振动单元702g的振动)中的一个或多个。在 一些示例中，操作者经由操作者反馈单元700来引领机器人草坪割草机10。 因此，方法900可包括在数据处理装置152a处接收用于远程地引领机器人10 的引领命令。
在一些实施方式中，方法900包括在数据处理装置处接收机器人草坪割 草机的惯性矩，沿机器人草坪割草机的驱动路径的障碍或水的接近；机器人 主体的倾斜，接近机器人主体或驱动系统的驱动元件的峭壁，驱动系统的驱 动元件的跌落，机器人草坪割草机的速度，以及机器人草坪割草机至边界标 记的接近。方法900包括当数据处理装置152a接收沿机器人的驱动路径的障 碍或水，机器人主体的倾斜大于阈值倾斜，峭壁，跌落传感器的激活，机器 人草坪割草机的速度在阈值速度范围之外，或至边界标记的阈值接近度中的至少一个时，确定机器人草坪割草机10处于不可教学状态。
在数据处理装置152a上执行的教学例程155基于存储的全局位置21a确 定机器人草坪割草机10的行进路径，并指示行进路径是否开始于全局原点 (例如，基站12)并结束于全局原点。在一些示例中，全局原点包括由定位 在草坪20中的一个或多个边界标记810标记的坐标。边界标记810可包括 LIDAR向后反射器，RADAR向后反射器，或超宽频带信标。在数据处理装 置152a上执行的教学例程155将存储在非瞬态存储器152b中的当前全局位 置21a与先前存储的全局位置21a进行比较，并确定差异是否大于与存储的 行进路径的阈值差异(例如，+/-30cm)。行进路径可定位至三个或更多个 边界标记810。
在一些实施方式中，方法900包括对三个或更多个边界标记810执行扫 描匹配，其中三个或更多个边界标记810中的每一个可通过相邻的扫描匹配 数据而单独地被识别。教学例程155通过将当前行进路径扫描与存储的行进 路径扫描进行扫描匹配，确定机器人草坪割草机10的行进路径。教学例程 155通过确定机器人草坪割草机10与三个或更多个边界标记的角度和范围来 确定机器人草坪割草机10的行进路径。
可用数字电路和/或光电路、集成电路、专门设计的ASIC(专用集成电 路)、计算机硬件、固件、软件和/或其组合实现本文描述的系统和技术的各 种实施方式。这些不同的实施方式可包括在一个或多个计算机程序中的实施 方式，所述一个或多个计算机程序在可编程系统上可执行或可解读，所述可 编程系统包括至少一个可编程处理器，其可为专用或通用的，并被耦接以从 存储系统、至少一个输入装置和至少一个输出装置接收数据和指令，并将数 据和指令发送到存储系统、至少一个输入装置和至少一个输出装置。
这些计算机程序(也称为程序、软件、软件应用和代码)包括用于可编 程处理器的机器指令，并且能够以高级过程和/或面向对象编程语言和/或以汇 编/机器语言来实施。在本文中使用时，术语“机器可读介质”和“计算机可 读介质”指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任意计算机程序产 品、非瞬态计算机可读介质、设备和/或装置(例如，磁盘、光盘、存储器、 可编程逻辑器件(PLD))，包括将机器指令作为机器可读信号接收的机器 可读介质。术语“机器可读信号”指用于向可编程处理器提供机器指令和/或 数据的任何信号。
本说明书中描述的主题和功能性操作的实施方式能够以数字电子电路或 以计算机软件、固件、或硬件来实现，包括本说明书中公开的结构和其结构 性等价物，或以其中的一个或多个的组合。另外，本说明书中描述的主题可 实施为一个或多个计算机程序产品，即，编码在计算机可读介质上的计算机 程序指令的一个或多个模块，所述编码在计算机可读介质上的计算机程序指 令的一个或多个模块用于由数据处理设备执行，或控制数据处理设备的操作。 计算机可读介质可为机器可读存储装置、机器可读存储基板、存储器装置、实现机器可读的传播信号的物质的组合物，或它们中一个或多个的组合。术 语“数据处理设备”、“计算装置”和“计算处理器”涵盖用于处理数据的全 部设备、装置和机器，以举例的方式来说包括可编程处理器、计算机，或多 个处理器或计算机。除了硬件之外，装置可以包括创造所述的计算机程序的 执行环境的代码，例如代码，所述代码构成处理器固件、协议堆栈、数据库 管理系统、操作系统，或它们中的一个或多个的组合。传播信号为人工产生的信号，例如机器产生的电、光或电磁信号，其被产生，以编码用于传输到 合适的接收器设备的信息。
计算机程序(其也称为应用、程序、软件、软件应用、脚本或代码)可 以以任何形式的编程语言编写(包括汇编或解释型语言语言)，并且其可以 以任何形式部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子例程或适合于使 用在计算环境中的其他单元。计算机程序无需与文件系统中的文件对应。程 序可存储在文件的一部分中，所述文件持有其他程序或数据(例如，存储在 标记语言文档中的一个或多个脚本)，在专用于所述的程序的单个文件中， 或在多个协调的文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序，或代码的部 分的文件)。计算机程序可部署成在一个计算机或在多个计算机上执行，所 述一个或多个计算机可位于一个地点，或分布在多个地点上，并且通过通信 网络互连。
本说明书中描述的过程和逻辑流可由一个或多个可编程处理器来执行， 所述一个或多个可编程处理器执行一个或多个计算机程序，以通过操作输入 数据并产生输出来执行功能。过程和逻辑流也可由专用逻辑电路(例如，现 场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))来执行，并且装置也 可实施为专用逻辑电路。
以举例的方式来说，适合用于计算机程序的执行的处理器包括通用和专 用微处理器或二者，以及任何种类的数字计算机的任意一个或多个处理器。 一般地，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或二者接收指令和数据。 计算机的基本元件为用于执行指令的处理器，和用于存储指令和数据的一个 或多个存储器装置。一般地，计算机还将包括一个或多个大容量存储装置(例 如，磁盘、磁光盘或光盘)，或有效地耦接到一个或多个大容量存储装置， 以从所述一个或多个大容量存储装置接收数据，或向其传输数据，或兼有二 者。然而，计算机不必具有这样的装置。另外，计算机可嵌入另一装置中， 例如(仅举出几个)，移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频播放器、 全球定位系统(GPS)接收器。
适合用于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的 非易失性存储器、介质和存储器装置，以举例的方式，包括半导体存储器装 置，例如，EPROM、EEPROM，和闪存存储器装置；磁盘，例如，内部硬盘， 或可移除卸盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。可以用专用逻辑 电路补充处理器和存储器，或者处理器和存储器可结合在专用逻辑电路中。
为了提供与用户的交互，可在具有显示装置的计算机上实施本公开的一 个或多个方面，所述显示装置例如阴极射线管(CRT)、液晶显示(LCD) 监视器，或用于向用户显示信息的触摸屏，并且可选地具有键盘和指向装置， 例如鼠标或轨迹球，用户可通过其向计算机提供输入。也可利用其它种类的 装置提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可为任何形式的传感反馈， 例如，视觉反馈、听觉反馈，或触觉反馈；并且能够以任何形式接收来自用 户的输入，包括声学、语音或触觉输入。另外，计算机可通过将文件发送到 用户使用的装置并接收来自该其的文件来与用户交互；例如，通过响应于从 网络浏览器接收的请求，将网页发送到在用户的客户端装置上的网页浏览器。
可以在计算系统中实施本公开的一个或多个方面，所述计算系统包括后 端组件(例如，作为数据服务器)，或包括中间件组件(例如，应用服务器)， 或包括前端组件(例如具有图形用户界面或网络浏览器的客户端计算机，用 户可通过所述图形用户界面或网络浏览器，与在本说明书中描述的主题的实 施方式进行交互)，或包括这样的后端、中间件，或前端组件中的一个或多 个的任意组合。可以通过数字数据通信的任何形式或介质(例如，通信网络)， 互连系统的组件。通信网络的示例包括局域网络(“LAN”)和广域网络(“WAN”)，互连的网络(例如，英特网)，以及点对点网络(例如，自 组织点对点网络)。
计算系统可包括客户端和服务器。客户端和服务器一般彼此远离，并且 典型地通过通信网络来进行交互。凭借运行在各自的计算机上并且彼此具有 客户端-服务器关系的计算机程序，产生客户端和服务器的关系。在一些实施 方式中，服务器传输数据(例如，HTML网页)到客户端装置(例如，用于 向与客户端装置交互的用户显示数据并从该用户接收用户输入的目的)。可 以从客户端装置在服务器处接收客户端装置处产生的数据(例如，用户交互 的结果)。
尽管本说明书包括许多细节，但是这些细节不应当被解读为是对本公开 或对所请求内容的范围的限制，而是作为对特定于公开的特定实施方式的特 征的描述。本说明书中在单独的实施方式的上下文中描述的某些特征还可以 在单个实施方式中组合起来实施。反过来，在单个实施方式的上下文中描述 的各种特征还可以分离地以多个实施方式或以任何合适的子组合实现。此外， 尽管特征在上面被描述为以某些组合来作用，并且甚至在原始权利要求中也 是这样，但是在一些情况下可以从请求保护的组合中删除一个或多个特征， 并且请求保护的组合可针对子组合或子组合的变型。
类似地，尽管在附图中以特定顺序图示了操作，但是这不应当被理解为 要求这样的操作以示出的特定顺序或以依次的顺序来执行，或者所有示意的 操作都要执行来取得所需结果。在某些情形下，多任务和平行处理可能是有 利的。另外，在上述实施例中对各种系统组件的分离不应当被理解为在所有 实施例中要求这样的分离，并且应当理解描述的程序组件和系统可一般集成 在单个软件产品中，或封装成多个软件产品。
已经描述了一定数目的实施方式。然而，应当理解，在不背离本公开的 精神和范围的情况下，可以做出各种修改。相应地，其他实施方式在随附的 权利要求的范围内。例如，记载在权利要求中的动作能够以不同的顺序来执 行，并仍然取得所需结果。

Claims (10)

1.一种机器人草坪割草机(10)，包括：
机器人主体(100)；
驱动系统(400)，所述驱动系统支撑所述机器人主体，并配置为在草坪(20)上调遣所述机器人；
定位系统(550)，所述定位系统配置为确定所述机器人草坪割草机相对于原点的周界位置(21a-f)；以及
控制器(150)，所述控制器与所述驱动系统(400)和所述定位系统(550)通信，所述控制器包括：
数据处理装置(152a)；以及
非瞬态存储器(152b)，所述非瞬态存储器与所述数据处理装置通信；
其中所述控制器(150)配置为确定所述机器人草坪割草机是处于可教学状态还是处于不可教学状态，当所述机器人草坪割草机(10)在被定位并且在可穿越地形上时，所述机器人草坪割草机(10)处于所述可教学状态，
在所述控制器处于教学模式时执行教学例程(155)，以在所述机器人草坪割草机处于所述可教学状态、人类操作员引领所述机器人草坪割草机时描绘绕所述草坪的限制周界(21)，同时所述教学例程将由所述定位系统(550)确定的所述周界位置(21a-f)存储在非瞬态存储器(152b)中，并且同时确定所述机器人草坪割草机(10)是处于可教学状态还是处于不可教学状态，以及
响应于确定所述机器人草坪割草机处于所述不可教学状态，发送不可教学状态指示。
2.根据权利要求1所述的机器人草坪割草机，还包括操作者反馈单元(700)，所述操作者反馈单元(700)与所述控制器(150)通信，并配置为响应于确定所述机器人草坪割草机处于所述不可教学状态而发射人类可感知的不可教学状态警报信号。
3.根据权利要求2所述的机器人草坪割草机，其中所述不可教学状态警报信号指示对所述机器人草坪割草机(10)在姿态或动作上的引领校正，其计算为使所述机器人草坪割草机返回到所述可教学状态，和/或其中所述操作者反馈单元(700)与沿所述草坪的所述周界(21)设置的一个或多个边界标记无线通信，和/或其中所述操作者反馈单元(700)与所述控制器(150)无线通信，并且包括配置用于远程地引领所述机器人草坪割草机(10)的用户接口。
4.根据权利要求1所述的机器人草坪割草机，还包括与所述控制器(150)通信的传感器系统(300)，所述传感器系统包括下列中的至少一个：
惯性测量单元(702a)，所述惯性测量单元响应于所述机器人草坪割草机的惯性矩；
障碍传感器，所述障碍传感器响应于沿所述机器人草坪割草机的驱动路径的障碍或水(25)的接近；
倾斜传感器，所述倾斜传感器响应于所述机器人主体(100)的倾斜；
峭壁传感器，所述峭壁传感器响应于接近所述机器人主体或所述驱动系统的驱动元件的不连续地面高度改变；
跌落传感器，所述跌落传感器响应于所述驱动系统的所述驱动元件的跌落；
加速度计(702b)，所述加速度计响应于所述机器人草坪割草机跨越所述草坪的速度；以及
限制传感器，所述限制传感器响应于所述机器人草坪割草机向边界标记(810)的接近。
5.根据权利要求4所述的机器人草坪割草机，其中所述控制器(150)配置为响应于来自所述传感器系统(300)的信号确定所述机器人草坪割草机(10)处于不可教学状态。
6.根据上述权利要求中任一项所述的机器人草坪割草机，其中执行所述教学例程(155)的控制器(150)配置为基于存储的所述周界位置(21a-f)确定所述机器人草坪割草机的行进路径，以及所述行进路径是否接近于所述原点开始和结束。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的机器人草坪割草机，其中所述原点包括由设置在所述草坪(20)中的一个或多个边界标记(810)所标记的坐标，其中所述机器人草坪割草机还包括边界检测扫描器(350)，所述边界检测扫描器(350)设置在所述机器人主体(100)上，并配置为对三个或更多个相邻的边界标记(21a-f)执行扫描匹配，所述三个或更多个相邻的边界标记中的每一个由相邻的扫描匹配数据单独地可识别，其中所述教学例程(155)通过将当前行进路径扫描与存储的行进路径扫描进行扫描匹配来确定所述机器人草坪割草机(10)的行进路径。
8.一种配置用于自主操作的机器人式草坪割草系统的方法，所述方法包括：
接收机器人草坪割草机(10)相对于原点的周界位置(21a-f)；
接收所述机器人草坪割草机(10)的状态，所述机器人草坪割草机(10)的状态指示所述机器人草坪割草机是处于可教学状态还是处于不可教学状态，当所述机器人草坪割草机在被定位并且在可穿越地形上时，所述机器人草坪割草机处于所述可教学状态；以及
执行教学例程(155)，所述教学例程(155)描绘人类操作员引领所述机器人草坪割草机绕草坪的限制周界(21)，同时所述教学例程：
当接收到的状态指示所述机器人草坪割草机处于可教学状态时，将接收到的周界位置(21a-f)存储在非瞬态存储器(152b)中，并且
当接收到的状态指示所述机器人草坪割草机(10)处于不可教学状态时，发送不可教学状态指示。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述不可教学状态指示包括由所述机器人草坪割草机(10)发射的人类可感知的信号，其中所述不可教学状态指示指示对所述机器人草坪割草机在姿态或动作上的引领校正，其选择为使所述机器人草坪割草机返回到所述可教学状态。
10.一种机器人式草坪割草系统，包括：
定位系统(550)，在手动限制周界教学模式中，随着人类操作者引领机器人草坪割草机(10)以描绘绕草坪(20)的限制周界(21)，所述定位系统(550)记录所述机器人草坪割草机相对于全局原点的每个全局位置；
轮廓存储器(152b)，其中在手动限制周界教学模式中，当人类操作者引领所述机器人草坪割草机一定时间的操作时，所述限制周界的几何轮廓被记录在所述轮廓存储器(152b)中，所述几何轮廓限定所述机器人草坪割草机(10)在自主模式中要避免越过的周界；以及
操作者反馈单元(700)，所述操作者反馈单元(700)包括进度指示器，所述进度指示器能够随着所述人类操作者在手动限制周界教学模式中引领所述机器人草坪割草机，响应于所述机器人草坪割草机未处于可记录的状态或未在可穿越地形上而发射人类可感知的信号，所述人类可感知的信号配置为向人类操作者警报不可记录状态或不可穿越地形，并且
指示引领校正，以使所述机器人草坪割草机(10)返回到所述可记录状态或所述可穿越地形。
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