CN116324337A - 通过航位推算导航机器人割草机 - Google Patents

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Abstract

一种具有至少一个传感器(12，14)的机器人割草机(2)的导航方法。该方法包括：通过所述至少一个传感器(12，14)，检测(S101)来自作为第一信号源的导线(8)的至少一个信号；控制(S106)所述机器人割草机(2)以在距所述导线(8)的第一距离(D1)处跟随所述导线(8)；通过所述至少一个传感器(12，14)检测(S108)来自第二信号源的至少一个信号；基于来自所述第二信号源的至少一个信号检测(S109)第二距离(D2)；以及沿着基于第一距离(D1)和第二距离(D2)确定的路径导航(S110)机器人割草机(2)。

Description

通过航位推算导航机器人割草机
技术领域
本发明通常涉及一种用于导航机器人割草机的方法，例如，当机器人割草机的电池需要充电时，返回充电站。
背景技术
众所周知，机器人割草机也称为自走式割草机。这些机器人割草机配有可充电电池。当电池中的剩余电量低于一定水平时，机器人割草机被配置为返回到充电站以对电池充电。控制机器人割草机返回到充电站的方法有很多种。一种可能的方法是，机器人割草机在接收到返回充电站的命令时，继续移动，直到检测到边界线，然后沿着边界线到达位于沿边界线某处的充电站。
另一种方法是使用引导线，控制机器人割草机跟随引导线返回充电站。相比于沿着边界线返回充电站，使用引导线通常可以缩短返回充电站的时间并加快返回充电站的速度。引导线的使用也方便机器人割草机需要通过狭窄通道。
使用引导线或边界线控制机器人割草机时的一个问题是，机器人割草机在同一路径上行驶多次时会在草坪上留下轨迹。专利WO 2019/183907 A1通过至少一个传感器检测来自引导线的信号并以一定的距离跟随引导线成功地解决了这一问题，其中该距离对应于由至少一个感测器感测到的给定信号强度，并且，每次检测到引导线信号时，控制单元随机选择信号强度。
为了停靠在充电站，可以想到的是感应充电站的接近度，然后跟随合适的信号直到到达停靠位置。然而，通过这种方式可能导致机器人割草机每次沿着相同的路径被引导至靠近充电站，并且，这又会导致在充电站附近的草坪中形成轨迹。此外，当相应的导线未在充电站附近精确布线时，引导机器人割草机可能会失败。此外，通常没有替代的布线选择，这可能会导致安装灵活性低。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于导航机器人割草机的改进方法。
根据本发明的一个方面，目的是通过一种用于导航包括至少一个传感器的机器人割草机的方法来实现，例如，当机器人割草机需要再充电时，将机器人割草机返回充电站。该方法包括通过至少一个传感器检测来自导线的至少一个信号，所述导线是第一信号源，控制机器人割草机以与导线相距第一距离跟随导线；通过所述至少一个传感器检测来自第二信号源的至少一个信号；基于来自所述第二信号源的至少一个信号检测第二距离；以及沿着基于第一距离和第二距离确定的路径导航机器人割草机。
这是基于使用两个距离值而不是使用信号来导航机器人割草机的想法，特别是在充电站附近。由此，可以在每个返回周期中改变第一距离和/或第二距离，和/或使用第一距离和第二距离改变机器人割草机的导航。这将有效地避免在草坪的某些区域中形成轨迹，同时，对充电站附近的导线的错误布线或由于给定应用的环境而导致的布线变化不敏感。
可选地，控制机器人割草机沿着基于第一距离和第二距离确定的路径移动包括在沿着确定的路径导航机器人割草机之前基于第一距离以及第二距离来确定路径。这提供了简单而稳健的导航。该路径可以是直线，也可以包括一个或两个弧。
在示例性实施例中，机器人割草机被控制为在基于第一距离和第二距离导航机器人割草机的同时不跟随任何信号(可以用至少一个传感器测量)。因此，机器人割草机可以独立于预定位置(例如充电站)附近的信号。
此外，在第一距离和第二距离上导航机器人割草机可具体包括航位推算，例如，基于第一距离和/或第二距离。这样实现以稳定的方式在多个返回周期中的每个返回周期中确定不同的路径。
根据示例性实施例，第一距离基于随机值。这样可以有效地避免轨迹的形成。
可选地或附加地，第二距离可以基于随机值。这也可以有效地避免轨迹的形成。可选地，第二距离基于第一距离，例如等于第一距离。
第一距离和第二距离可以在描述相对于彼此的角度上测量，特别是在正交角度上。这样可以精确的二维导航。
根据示例性实施例，基于第一距离和第二距离导航机器人割草机包括控制机器人割草机朝向充电站移动。这样可以有效地避免在充电站附近形成轨迹。
可选地，导线包括围绕充电站布线的部分。这使得安装特别容易，可以在许多情况下使用。
第二信号源可以是布置在充电站处的充电站环路。机器人割草机可适于在到充电站环路的预定距离内检测来自第二信号源的至少一个信号。这样可以进行简单的设置。
可选地，该方法还包括通过至少一个传感器检测来自第三信号源的至少一个信号。该方法还可以包括基于检测到的来自第三信号源的至少一个信号来控制机器人割草机停靠在充电站。
根据又一实施例，导线是布置在由边界线界定的区域内的引导线。引导线将机器人割草机引导至预定位置，例如至充电站和/或穿过狭窄通道。
根据一个实施例，第三信号源是边界线的部分，例如环路。这允许少量的信号发生器。
可选地，边界线环包括两个平行的线段。这使得使用机器人割草机的两个传感器可以更简单的感测边界线环的至少一个信号的极性，与近距离的信号强度测量相比，这种方法可能更稳定。
在一个实施例中，边界线环布置在充电站的充电站板处。这允许简单的安装。
根据示例性实施例，该方法还包括生成指示第二距离的值，并基于生成的值计算信号强度，或者使用生成的值作为信号强度。可以在通过至少一个传感器检测来自第二信号源的至少一个信号的步骤之前执行生成该值。该值生成可以包括生成随机值。可选地，基于来自第二信号源的至少一个信号来确定第二距离包括通过至少一个传感器来检测来自第二信号源的具有计算的信号强度的的至少一信号。这可以简单且稳定地确定机器人割草机与在距离给定点(例如充电站上的参考点，例如其前缘的中心)的第二距离内。
可选地，该方法还包括控制机器人割草机使其自身与导线对齐，例如，用于精确导航。
在另一示例性实施例中，控制机器人割草机与导线对齐包括控制机器人割草机沿第一方向跟随导线，直到检测到导线的直线部分，并且，可选地，响应于检测到导线的直线部分，控制机器人割草机沿与第一方向相反的第二方向跟随导线。通过这种方式，机器人割草机将自己定位在导线的直线部分的前面，从而可以精确地预测初始设置到导线的随机选择的距离。在又一示例性实施例中，控制机器人割草机沿第二方向跟随导线包括基于随机距离值驱动，可称为倒车距离。
该方法还可以包括控制机器人割草机相对于导线(例如，引导线)的一部分转动一个角度。此后，该方法可包括控制机器人割草机以通过基于随机距离值行驶位移距离来增加机器人割草机与导线之间的距离。然后，通过机器人割草机的至少一个传感器测量来自导线的至少一种信号的信号电平。随机距离值可以使用两次，第一次用于计算倒车距离，第二次用于计算位移距离。此外，随机距离值还可用于计算第二距离。可选地，测量的信号电平可以用作检测第二距离的值。可选地，随机距离值乘以第一因子以计算倒车距离，并且，随机距离值乘以第二因子以计算位移距离。第一因子和第二因子可以彼此相同或不同。
另一个目的在于提供一种改进的机器人割草机。
本申请的另一方面的目的通过机器人割草机实现，该机器人割草机包括至少一个传感器，并且配置为：通过所述至少一个传感器，检测来自作为第一信号源的导线的至少一个信号，以距导线的第一距离跟随导线；通过所述至少一个传感器检测来自第二信号源的至少一个信号；基于来自所述第二信号源的至少一个信号来确定第二距离；并且沿着基于所述第一距离和所述第二距离确定的路径进行导航。
可选地，机器人割草机配置为执行本文所述的任何方面或实施例的方法。
本申请的一个方面，提供了一种系统，该系统包括本文所述的任何方面或实施例的机器人割草机和导线。
由此，提供了一种用于通过导线导航机器人割草机的方法和机器人割草机，其以简单可靠的方式降低了在草坪中形成轨迹的风险。
附图说明
下面将结合说明书附图对示例性实施例进行描述，其中：
图1是机器人割草机系统的示意图。
图2是机器人割草机的示例性实施例的示意图。
图3是机器人割草机系统的充电站的示例性实施例的示意图。
图4是机器人割草机中控制单元的示意框图。
图5是信号发生器的示意框图。
图6A至图6S是机器人割草机系统中的机器人割草机跟随引导线导航到充电站的不同阶段的示意图。
图7A至图7F是当机器人割草机沿着机器人割草机系统的交替布线的引导线导航时的不同步骤。
图8A和8B是通过引导线导航机器人割草机的示例性方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将详细介绍根据本申请的用于导航机器人割草机的示例性实施例。
图1示出了用于执行实施例的方法的系统的示意图，该方法用于通过引导线8导航机器人割草机导航至预定位置，例如充电站11。机器人割草机2，或者也可以称为自走式割草机，由电池供电，需要定期充电。机器人割草机2在操作期间被配置为移动穿过由边界线4围绕的区域A。显然，为了清楚起见，机器人割草机2被稍微放大地描绘。边界线4可以以许多不同的方式配置，使得它限定允许机器人割草机2在其中移动的区域A。边界线4优选地设置在草坪中的地面之下，使之不可见，但也可以设置在地面上或地面的上方。边界线4可以是普通的单芯铜线。当然，还有其他选择，它们是本领域技术人员熟知的，例如多股线类型。如图1所示，边界线4在充电站11中形成边界环线4a。该边界环线4a将用于引导机器人割草机2与充电站11进行充电接触，这将在下面进一步描述。
该系统还包括上述充电站11。充电站本身11可以被视为机器人割草机2进行充电的地方，并且，例如可以设置有充电站板24，当执行对接时，机器人割草机2被引导到充电站板24上。充电站板24(见图3)将使对接过程更加精确，因为机器人割草机2在对接过程中将处于平坦且可预测的地面。为了识别充电站11的位置，在充电站11的周围设置了充电站环10。如图1所示，边界环线路4a比充电站环10窄，并且穿过充电站环10。
根据本公开的系统还包括一根或多根引导线8。引导线8是机器人割草机2在返回充电站11和/或沿着其他方式难以移动时可以跟随的导线。通过使用引导线8，可以以更快和更少能耗的方式将机器人割草机2返回到充电站11。
边界线4、充电站环10和一根或多根引导线8都连接到信号发生器，该信号发生器向每根导线和环路提供交流电(AC)信号，使得机器人割草机2可以在感测距离内时识别其正在检测的导线或环路。通常，机器人割草机2可配置为检测不同信号线的磁场。
现在转到图2，将更详细地描述机器人割草机2的示例性实施例。机器人割草机2包括控制单元22、轮子20、至少一个传感器12、14，特别是两个传感器12和14和电池18。结合图4将更详细地描述控制单元22，它包括用于控制机器人割草机2的移动的处理器80。当机器人割草机2运行时，传感器12、14可以感测在边界线4、充电站环10和一根或多根引导线8中产生的磁场。感应到的磁场(信号)在控制单元22中进行解码，以确定它是从哪个环路或导线接收到的。机器人割草机2还包括充电连接器16。在本实施例中，机器人割草机2正好包括两个传感器12、14，但是，在替代实施例中，机器人割草机2也可以包括两个以上的传感器，例如三个或四个传感器。
值得注意的是，机器人割草机2具有前后轴线，当机器人割草机2直线向前或直线向后行驶时，沿着该轴线移动。在本实施例中，机器人割草机2具有与前后轴线一致的纵向延伸。两个传感器12、14被布置成在与前后轴线正交的方向上相互错开配置。在该实施例中，传感器12、14布置在机器人割草机2的前部区域中，并且可以被称为前部传感器12、14。
图3示出了充电站11的示例性实施例。充电站11包括充电站板24，充电站环10(其也可以称为远场环)和边界环线4a(其也可称为近场环)。充电站11还包括信号发生器6。如图3所示，充电站11包括充电连接器26，充电连接器26布置成当对接到充电站11时与机器人割草机2的充电连接器16接触。
请参阅图4，将更详细地描述机器人割草机2的控制单元22。如上所述，控制单元22包括处理器80和存储器82。存储器82包括计算机程序84，计算机程序84包括计算机程序代码，即指令。当计算机程序代码在处理器80上执行时，计算机程序代码配置为执行机器人割草机2执行的方法步骤。控制单元22还包括接口86，接口86用于与传感器12、14和控制机器人割草机2驱动的一个或多个驱动电机进行通信。
处理器80可以包括一个、两个或者多个中央处理单元(CPU)。例如，处理器80可以包括通用微处理器，指令集处理器和/或相关芯片集和/或专用微处理器，例如专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑设备(CPLD)。所述处理器80还可包括用于缓存目的的存储器。
图5示出了信号发生器6，其包括处理器60和存储器62，存储器62包括计算机程序64，计算机程序64包括计算机程序代码，即指令。计算机程序代码配置为在处理器60上执行代码时实现由信号发生器6执行的方法步骤。信号发生器6还包括接口66，接口66用于将生成的AC信号传输至边界线4、充电站环10和一根或多根引导线8。
处理器60还包括一个、两个或者多个中央处理单元(CPU)。例如，处理器60可以包括通用微处理器、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器，例如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑器件(CPLD)。处理器60还可包括用于缓存目的的存储器。
请参阅图6A至图6J，将更详细地描述示例性实施例。
首先，触发一个命令，指示机器人割草机2应该被导航至预定位置，在本实施例中为充电站11。该命令可由信号发生器6或控制单元22触发。然后，机器人割草机2开始搜索引导线8。为了找到引导线8，机器人割草机2驱动穿过区域A，并且传感器12、14用于感测引导线8的信号。引导线8可称为第一信号源。引导线8的信号具有一个范围，例如在几米的范围内，引导线8的信号可被传感器12、14感测到。一旦传感器12、14中的一个或两个接收到引导线8的信号，就命令机器人割草机2驱动至引导线8，例如，可简单地通过继续直线驱动直到机器人割草机2穿过引导线8。
为了产生引导线8的信号，信号发生器6通过引导线8引导电流，从而在引导线8周围产生具有极性的磁场。因此，引导线8一侧的信号的极性与引导线8另一侧的极性相反。一旦机器人割草机2越过引导线8，传感器12、14中的一个或两个就检测到极性的变化。通过感测这种极性的变化，机器人割草机2(更准确地说，是其控制单元22)被配置为确定机器人割草机2穿过引导线8。
请参阅图6A所示，机器人割草机2感测到引导线8的情况。传感器12、14中的一个传感器12已经穿过引导线8，而另一个传感器14没有穿过，因此机器人割草机2可以推断其位于引导线8的正上方。
在本实施例中，机器人割草机2以一定角度到达引导线8，并且，在图6A所示的情况下，第一传感器12已越过引导线8而传感器12、14中的另一个第二传感器14尚未越过引导线8。通过传感器12、14感测引导线8的信号极性，机器人割草机2确定其直接位于引导线8的上方。当机器人割草机2沿与引导线8垂直的方向到达引导线8时，两个传感器12、14将同时检测到极性的变化，因此，机器人割草机2可以推断出在这种情况下，其直接位于引导线8的上方。
如图6B所示，响应于检测到其位于引导线8上方，机器人割草机2配置为进一步(具体地，直线向前)驱动穿过引导线8预定距离。预定距离可以是机器人割草机2的长度或其一部分，或者机器人割草机2的转弯半径或其一部分。在行驶预定距离后，两个传感器12、14被设置在引导线8的同一侧。基于引导线8的信号极性，机器人割草机2确定(沿着引导线8)到充电站11的方向11。接下来，机器人割草机2朝充电站11的这个确定方向左转或右转。在相对于引导线8旋转的同时，机器人割草机2分析引导线8的信号极性。一旦传感器12、14中的一个传感器12、14(图中左侧的第二传感器14)检测到极性的变化，机器人割草机2就确定引导线8与机器人割草机2基本对齐，在本实施例中，与机器人割草机2的前后轴线对齐。
图6C示出了与引导线8对齐之后的机器人割草机2。此时，机器人割草机2面向沿着引导线8朝向充电站11的方向。
接下来，如图6D所示，机器人割草机2开始跨过引导线8，其中一个传感器12、14位于引导线8的正上方。在本示例中，这是右侧传感器12。另一个传感器14(这里，作为示例，左侧传感器)是位于引导环外部的传感器，在图6中传感器14位于引导线8下方。当沿着引导线8跨过时，机器人割草机2搜索引导线8的直线部分，特别是具有预定长度的直线部分，或作为第一距离的因子的长度，该第一距离也可以被称为随机走廊距离D1(下面将更详细地描述)。机器人割草机2可配置为搜索具有一定长度的引导线8的直线部分，其中该长度逐段不同(其中一段对应于导航到预定位置一次)，特别是基于随机值。
请参阅图6E所示，机器人割草机2在沿着引导线8跨骑行驶直到找到引导线8的直线部分8a。确定直线部分8a是直的，是因为机器人割草机2沿着引导线8行驶时不必转动。在直线部分8a处，引导线8呈直线布置。在检测到直线部分8a之后，机器人割草机2停止行驶。
在停止之后，机器人割草机2的控制单元22使用随机数发生器确定到引导线8的随机走廊距离D1。可以使用随机走廊距离D1作为随机距离值，或者可以基于随机走廊距离D1计算随机距离值。随机距离值是长度的度量，并且基于随机数。机器人割草机2还基于随机距离值计算倒车距离，例如通过将随机距离值乘以(或除)一个因子，和/或使用三角测量或更复杂的计算。作为停止之后确定随机走廊距离D1的替代方法，机器人割草机2的控制单元22可以在不同的时间点确定随机走廊D1到引导线8的距离，例如，在搜索引导线8的直线部分之前或期间，或者响应于被触发的指示机器人割草机2应当导航到预定位置的命令。
请参阅图6F所示，接下来，机器人割草机2沿引导线8的直线部分8a向与之前相反的方向后退行驶一段倒车距离。倒车距离小于或等于直线部分8a的长度。
接下来，机器人割草机2相对于引导线8转动一定角度。如图6G所示，机器人割草机2朝向引导线8的引导环的外侧转动。在图6G中，机器人割草机2是向左转。此处，机器人割草机2向左转动了45度。在这方面没有必要遵循任何信号。
请参阅图6H所示，在转弯之后，机器人割草机2直线向前行驶一段位移距离。位移距离由机器人割草机2基于随机距离值计算，例如通过将随机距离值乘以(或除)另一个因子，和/或使用三角测量或更复杂的计算。在驱动机器人割草机2行驶至与引导线8成45度的位移距离后，机器人割草机2向引导线8位移到引导线8的随机走廊距离D1。例如，随机走廊距离D1是机器人割草机2和引导线8之间的最近距离。
机器人割草机2可配置为搜索具有一定长度的引导线8的直线部分8a，其中该长度基于随机走廊距离D1，和/或基于用于计算随机走廊距离D1的相同随机数。
如图6I所示，机器人割草机2随后停止并沿相反方向(此处为45度)的角度返回，以与引导线8平行定向。值得注意的是，机器人割草机2相对于引导线8行驶时，不需要确定信号电平，相反，需要使用里程计。为了确定行驶距离，特别是位移距离，机器人割草机2可以控制其驱动电机以给定速度运行并计算行驶时间。替代地或附加地，机器人割草机2可以对驱动机构的可旋转部件(例如，轮子20)的旋转次数进行计数，以确定行驶距离。
在停止之后或在转向平行于引导线8之后，机器人割草机2确定引导线8的信号电平，例如，它确定信号幅度(例如，对信号电平进行采样)。然后，机器人割草机2以该信号电平跟随引导线8。当机器人割草机2在行驶中信号电平发生变化时，例如，由于引导线8的弯曲，机器人割草机2相应地调整其行驶方向。因此，机器人割草机2以直接取决于初始随机数的恒定距离跟随引导线8。
图6J、图6K和图6L为机器人割草机2跟随引导线8走一段距离后的示意图。第一距离D1在机器人割草机2的一个周期中检测到来自充电站环10的信号之前是相同的，但在不同的周期中是随机的，以避免机器人割草机2在由引导线8导航时在草坪上留下轨迹。
请参阅图6M所示，机器人割草机2在进入充电站环10信号的范围(用虚线圆圈表示)之后。充电站环10可以被称为第二信号源。这些信号向机器人割草机2指示其接近充电站11。机器人割草机2用一个或两个传感器12、14或另一个传感器检测充电站环10的信号。
如图6N所示，机器人割草机2在第二距离D2处检测到充电站环10的信号。例如，第二距离D2被随机化或确定为等于到引导线8的距离，即，第一距离D1(即，D2＝D1)，或等于第一距离D1乘以预定因子(即，D2＝x*D1)。D1和D2在每个返回周期中可以不同。例如，首先确定第二距离D2和对应的信号强度，然后机器人割草机2检测具有该确定强度的充电站环10的信号。检测具有该确定的信号强度的充电站环10的信号触发航位推算。由于D2在每个周期中(可选地)不同，因此，航位推算路径也不同，从而可以有效地减少轨迹。所确定的信号强度可以用作触发航位推算的阈值。
使用到引导线8的第一距离D1和到充电站环10的第二距离D2，机器人割草机2开始驱动以到达充电站11，而不遵循任何信号，即，使用航位推算，见图6O和6P。例如，机器人割草机2开始以预定模式和/或沿着预定路径行驶。
使用第一距离D1和第二距离D2，机器人割草机2可以确定到充电站11的中心前方的距离和角度。当通过航位推算进行驾驶时，机器人割草机2可以使用里程计来确定它已经转动了多少度或者它已经行驶了多远。
可以确定航位推算路径，例如，(a)使用余弦定律来计算朝向充电站11的角度。机器人割草机2然后可以转向该角度，然后笔直向前行驶直到到达充电站11；或(b)通过以S形朝向充电站11行驶，这可以通过以两个不同的弧形行驶来实现。第一弧形可以由在一个方向(例如向右)上具有一定半径(例如D2/2)的角度(例如60度)定义。当机器人割草机2转动了该角度时，第二弧形由另一方向(例如，向左)上的角度(例如，60度)限定，该角度具有一定的半径，例如，与之前相同(例如，D2/2)。在行驶完第二弧形之后，机器人割草机2直线行驶直到到达充电站11。可替代地，机器人割草机2以例如等于第一距离D1和/或第二距离D2的半径向一个方向(例如，右侧)以例如45度的弧度驱动。当行驶完弧形后，机器人割草机2直线行驶，直到到达充电站。
机器人割草机2继续(例如，模式)而不遵循任何信号，直到它进入充电站环10。
接下来，机器人割草机2检测到传感器12、14中的一个或两个已经进入充电站环10(例如，通过改变测量的充电站环10的信号极性)，参见图6Q。
然后，机器人割草机2向前行驶，例如，行驶预定距离，以便将其前部进一步设置到充电站环10中，并且后轮与充电站11前方的中心对齐。然后，机器人割草机2通过转动直到至少一个(前)传感器12、14位于边界环线4a的外部和充电站环10的内部来搜索边界环线4的近场，参见图6R。
接下来，机器人割草机2使用充电站板24内的边界环线4a停靠在充电站11上。如果左传感器14在边界环线4a的外部，而右传感器12在内部，则机器人割草机2(稍微)向左转动。如果左传感器14在边界环线4a的内侧，而右传感器12在外侧，则机器人割草机2(稍微)向右转动。否则，机器人割草机2将直接向前行驶，直到充电连接器16、26开始工作连接，例如形成电接触，参见图6S。引导线8以偏离充电站11的中心线的方式布线，以使用传感器12、14之一进行精确引导。在对接之后，机器人割草机2的电池18被充电。
图7A至7F显示了机器人割草机2和图1的机器人割草机系统的其他部件，但比较图1和图6A-6S可知，引导线8的路线不同。根据图7A至7F，引导线8并未沿着充电站11的纵向延伸在充电站11下方布线，而是包括围绕充电站11布线的部分8b。这样的布置是可能的，因为机器人割草机2在检测到第二距离D2处的远场信号之前不再依赖引导线8的信号，并且在一些情况下对用户来说可以更容易安装。例如，这使得将充电站11可以放置在坚实的地面上，在该地面上不可能埋设引导线8。
除了引导线8的布线外，图7A对应于图6K、图7B对应于图6L、图7C对应于图6M、图7D对应于图6N、图7E对应于图6O、图7F对应于图6P，因此，可参考上述相应的说明。
请参阅图8A和8B所示，现在将描述示例性方法。该方法可以从步骤S100开始，在步骤S100中，机器人割草机2处理，例如从控制单元22接收返回信号，控制单元22命令机器人割草机2返回充电站11。步骤S100可以通过检测电池18中的功率低于预定极限来触发。预定的限制被设置为使得机器人割草机2可以在电池18耗尽之前安全地返回充电站11，即使它恰好是返回充电站11中的最长的可能路径。
当机器人割草机2已经处理了返回充电站11的命令时，它从割草区域A开始，直到它通过机器人割草机2的一个或多个传感器12、14检测到引导线8。
在步骤S101中，控制单元22使用至少一个传感器检测来自导线(例如引导线8)的至少一个信号，特别是第一引导信号，其中引导线8是第一信号源。因此，控制单元22确定导线或引导线8闭合。
接下来，在可选步骤S102中，控制单元22控制机器人割草机2，使其与导线对齐，例如引导线8。例如，通过与引导线8对准，机器人割草机2在引导线8上行驶并转动，使得机器人割草机2的纵向延伸与机器人割草机2下方的引导线88的部分定向在同一轴线上。
可选地，在步骤200中，与导线对齐包括通过机器人割草机2将导线8交叉预定的交叉距离。其中，与导线对齐包括步骤S201和步骤S202。该步骤S201中，通过至少一个传感器12、14测量的引导线8的至少一个信号的极性来确定方向。在步骤S202中，将机器人割草机2朝向所确定的方向转动。其中，朝确定的方向转动，机器人割草机2可以包括相对于引导线8旋转，直到两个传感器12、14检测到引导线8的具有相反极性的至少一个信号。
步骤S102将机器人割草机2与引导线8对齐还可以包括步骤S203，控制机器人割草机2沿第一方向跟随引导线8，直到检测到引导线8的直线部分8a(例如，具有预定长度)，并且，响应于检测到引导线8的直线部分8a可以包括控制机器人割草机2在与第一方向相反的第二方向上跟随引导线8的步骤S204。例如，第一方向是沿着引导线8朝向充电站11的方向，而第二方向是沿着引导线8远离充电站的方向。
该方法进行到步骤S103(在实施例中是可选的)，该步骤包括控制机器人割草机2相对于引导线8的直线部分8a转动一个角度，例如45度。
转向一个角度后，根据步骤S104(实施例中为可选)，控制单元22控制机器人割草机2根据随机距离值驱动位移距离，来增加机器人割草机2与引导线8之间的距离，并沿着与步骤S103中机器人割草机2的旋转角度相同的直线。
接下来，该方法进行到步骤S105(在实施例中是可选的)，包括通过至少一个传感器测量来自引导线8的至少一个信号的信号电平，例如幅度。因此，在其自身移动一定距离后，控制单元22对信号电平进行采样。
此后，在可选步骤S106中，控制单元22控制机器人割草机2以第一距离D1跟随引导线8到引导线8的距离，该距离沿引导线8是恒定的，例如，根据测量的信号电平，是一种简单有效的方法来保持与之前随机设置的到引导线的距离。
在步骤S107中，或在步骤S109之前的任何其他点，机器人割草机2生成指示第二距离D2的值，第二距离D2是机器人割草机2上的传感器(传感器12或传感器14)与第二信号源(在本示例中为充电站环10)之间的距离。指示第二距离D2的值可以基于随机距离值或另一随机值。此外，在步骤S107或在步骤S109之前的某个点基于生成的值来计算信号强度。
在步骤S108中，机器人割草机2通过至少一个传感器12、14检测来自第二信号源的信号。这里，第二信号源是充电站环10。
接下来，在步骤S109中，机器人割草机2基于来自第二信号源的至少一个信号确定(例如，检测)第二距离D2，即，机器人割草机2确定其传感器(传感器12或传感器14)中的一个相对于第二信号源(这里是充电站环10)处于第二距离D2内。这可以包括检测来自第二信号源的具有所计算的信号强度或更高信号强度的信号。计算的信号强度基于指示第二距离D2的确定值。
在步骤S110中，机器人割草机2基于第一距离D1和第二距离D2进行导航。这可以包括由机器人割草机2基于第一距离D1和第二距离D2确定路径，并沿着所确定的路径移动机器人割草机2。值得注意的是，当机器人割草机2基于第一距离D1和第二距离D2导航时，机器人割草机2不跟随任何信号。例如，传感器12、14可以被关闭或不被监听，例如，以节省电池寿命。在步骤S110中，机器人割草机2基于第一距离D1和第二距离D2使用航位推算进行导航。在步骤S110中，机器人割草机2朝向充电站11移动。可选地，机器人割草机2在步骤S107、步骤S108、步骤S109或在步骤S110之前的任何其他步骤基于第一距离D1和第二距离D2确定路径。
然后，该方法进行到步骤S111，其中机器人割草机2通过至少一个传感器12、14检测来自第三信号源(例如边界线4的边界环线4a)的第三信号。
最后，在步骤S112中，控制机器人割草机2以遵循第三信号，例如通过电接触充电站11的充电连接器，将机器人割草机2停靠在充电站11。
值得注意的是，机器人割草机2可以不止一次地被引导到预定位置。特别地，每当机器人割草机2返回充电站11时，或者，一般地，当行驶到预定位置时，重复步骤S100至S112(或这些步骤的子集)。
尽管上文已经参考具体实施例描述了本发明，但其不限于本文所述的具体形式。相反，本发明仅受所附权利要求的限制。
在权利要求中，术语“包含/包含”不排除其他元素或步骤的存在。此外，尽管单独列出，但是可以通过例如单个单元或处理器来实现多个装置或元件。此外，尽管各个特征可以被包括在不同的权利要求中，但是这些特征可以被有利地组合，并且不同权利要求中的包含并不意味着特征的组合是不可行的和/或有利的。此外，单数引用不排除复数。术语“一个”、“第一”、“第二”等不排除复数。权利要求中的附图标记仅作为澄清示例提供，不应被解释为以任何方式限制权利要求的范围。
附图标记列表
2 机器人割草机
4 边界线
4a 边界环线
6 信号发生器
8 引导线
8a 直线部分
8b 部分
10 充电站环
11 充电站
12 传感器
14 传感器
16 充电连接器
18 电池
20 轮子
22 控制单元
24 充电站板
26 充电连接器
60 处理器
62 存储器
64 计算机程序
80 处理器
82 存储器
84 计算机程序
A 区域

Claims (22)

1.一种具有至少一个传感器(12，14)的机器人割草机(2)的导航方法，所述方法包括：
通过所述至少一个传感器(12，14)检测(S101)来自作为第一信号源的导线(8)的至少一个信号；
控制(S106)所述机器人割草机(2)在距所述导线(8)的第一距离(D1)处跟随所述导线(8)；
通过所述至少一个传感器(12，14)检测(S108)来自第二信号源的至少一个信号；
基于所述第二信号源的至少一个信号检测(S109)第二距离(D2)；以及
沿着基于所述第一距离(D1)和所述第二距离(D2)确定的路径导航(S110)所述机器人割草机(2)。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，在沿着基于所述第一距离(D1)和所述第二距离(D2)确定的路径导航(S110)所述机器人割草机(2)之前，基于所述第一距离(D1)和所二距离(D2)确定所述路径。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，当沿着基于所述第一距离(D1)和所述第二距离(D2)确定的路径导航(S110)所述机器人割草机(2)时，所述机器人割草机(2)在不跟随任何信号的情况下导航。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，沿着基于所述第一距离(D1)和所述第二距离(D2)确定的路径导航(S110)所述机器人割草机(2)包括基于所述第一距离(D1)和所二距离(D2)的航位推算。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述第一距离(D1)基于随机值。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述第二距离(D2)基于随机值。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述第一距离(D1)和所述第二距离(D2)彼此正交地测量。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中基于所述第一距离(D1)和所述第二距离(D2)来导航(S110)所述机器人割草机(2)包括控制所述机器人割草机(2)朝向充电站(11)移动。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述导线(8)包括围绕所述充电站(11)布置的部分(8b)。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述第二信号源是布置在所述充电站(11)处的充电站环(10)。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的方法，还包括：
检测(S111)：通过所述至少一个传感器(12，14)检测(S111)来自第三信号源的至少一个信号；以及
控制(S112)：基于检测到的来自所述第三信号源的至少一个信号，控制(S112)所述机器人割草机(2)停靠在充电站(11)。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中，所述导线(8)是布置在由边界线(4)限定的区域(A)内的引导线(8)。
13.根据权利要求11和12所述的方法，其中，所述第三信号源是所述边界线(4)的边界环线(4a)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述边界环线(4a)包括两段平行的导线。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述边界环线(4a)布置在所述充电站(11)的充电站板(24)处。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，还包括：在基于来自所述第二信号源的至少一个信号来检测(S109)第二距离(D2)的步骤之前，
生成(S107)指示所述第二距离(D2)的值；
其中，基于生成的值来计算信号强度，并且基于来自所述第二信号源的至少一个信号来检测(S109)第二距离(D2)包括通过至少一个传感器(12，14)检测来自所述第二信号源的至少一个信号，该信号至少具有计算的信号强度。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的方法，进一步包括：
控制(S102)机器人割草机(2)与导线(8)对齐。
18.根据权利要求17所述的方法，其中控制(S102)所述机器人割草机(2)与所述导线(8)对齐包括控制(S203)所述机器人割草机(2)在第一方向上跟随所述导线(8)，直到检测到所述导线(8)的直线部分(8a)，并且响应于检测到所述导线(8)的直线部分(8a)，控制(S204)所述机器人割草机(2)沿与第一方向相反的第二方向上跟随所述导线(8)。
19.根据权利要求1-18中任一项所述的方法，进一步包括：
控制(S103)所述机器人割草机(2)相对于所述导线(8)的部分(8a)转动一定角度，
控制(S104)所述机器人割草机(2)通过基于随机距离值驱动位移距离来增加所述机器人割草机(2)与所述导线(8)之间的距离，以及
通过所述至少一个传感器(12、14)测量(S105)来自所述导线(8)的至少一个信号的信号电平。
20.一种机器人割草机(2)，包括至少一个传感器(12，14)，并且配置为：
通过所述至少一个传感器(12，14)检测来自作为第一信号源的导线(8)的至少一个信号；
以距所述导线(8)第一距离(D1)跟随所述导线(8)；
通过所述至少一个传感器(12，14)检测来自第二信号源的至少一个信号；
基于来自所述第二信号源的至少一个信号检测第二距离(D2)；以及
沿着基于所述第一距离(D1)和所述第二距离(D2)确定的路径导航。
21.根据权利要求20所述的机器人割草机(2)，其配置为执行权利要求1-19中任一项所述的方法。
22.一种系统，包括权利要求20或21中任一项所述的机器人割草机(2)和导线(8)。
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