CN117687404A - 对机器人园艺工具遇到的物体进行地图绘制 - Google Patents

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Abstract

一种机器人园艺工具包括至少一个传感器，该至少一个传感器被配置为生成与作业区域内的物体相关联的信号。该机器人园艺工具的第一电子处理器从该至少一个传感器接收与位于该作业区域内的障碍物相关联的障碍物信号。该第一电子处理器确定在与该第一电子处理器接收到该障碍物信号时相对应的时间该机器人园艺工具的第一位置。该第一电子处理器基于该障碍物信号和该园艺工具的第一位置来确定该障碍物的第二位置。该第一电子处理器基于该障碍物的第二位置生成该作业区域的包括虚拟边界的绘图信息。该第一电子处理器基于该绘图信息来控制该作业区域中的机器人园艺工具从而保持在该虚拟边界之外。

Description

对机器人园艺工具遇到的物体进行地图绘制
相关申请的交叉引用
本申请要求于2022年8月31日提交的美国临时申请号63/374,207(代理人案卷号：206737-9066-US01)的优先权，该美国临时申请的全部内容通过援引并入本文。
技术领域
本披露内容涉及机器人园艺工具，具体地涉及用于识别机器人园艺工具的作业区域内的障碍物以创建包括障碍物位置的地图/绘图信息的方法和系统。
发明内容
一个实施例包括一种机器人园艺工具，该机器人园艺工具可以包括：壳体；一组轮子，该组轮子联接到该壳体并被配置为旋转以在作业区域中的操作表面上推进该机器人园艺工具；联接到该组轮子中的一个或多个轮子的至少一个轮子马达，该至少一个轮子马达被配置为驱动该一个或多个轮子的旋转；至少一个传感器，该至少一个传感器被配置为生成与该作业区域内的物体相关联的信号；以及第一电子处理器。该第一电子处理器可以被配置为控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在限定该作业区域的第一虚拟边界内移动。该第一电子处理器还可以被配置为从该至少一个传感器接收与位于该作业区域内的障碍物相关联的障碍物信号。该第一电子处理器还可以被配置为确定在与该第一电子处理器接收到该障碍物信号时相对应的时间该机器人园艺工具的第一位置。该第一电子处理器还可以被配置为基于该障碍物信号和该园艺工具该第一位置来确定该障碍物的第二位置。该第一电子处理器还可以被配置为基于该障碍物的第二位置生成该作业区域的包括第二虚拟边界的绘图信息。该第一电子处理器还可以被配置为基于该绘图信息来控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在该作业区域中移动从而保持在该第二虚拟边界之外。
除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为基于从外部设备接收该障碍物的近似位置来控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具朝向该障碍物的第二位置移动。该障碍物的近似位置可以由该外部设备经由第一用户输入接收。
除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为通过响应于基于该障碍物信号检测到该障碍物而控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具围绕该障碍物的周边移动来生成包括该第二虚拟边界的绘图信息。除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为通过记录在该机器人园艺工具围绕该障碍物的周边移动时该机器人园艺工具与该障碍物之间的多个距离测量值和多个角度测量值来生成包括该第二虚拟边界的绘图信息。除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为通过记录在该机器人园艺工具围绕该障碍物的周边移动时该机器人园艺工具的多个第一位置来生成包括该第二虚拟边界的绘图信息。除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为通过基于该多个距离测量值中的相应距离测量值、该多个角度测量值中的相应角度测量值以及该多个第一位置中的相应第一位置确定该第二虚拟边界来生成包括该第二虚拟边界的绘图信息。
除了上述特征的任意组合之外，该至少一个传感器可以包括选自由毫米波雷达传感器、光学相机、红外传感器或其组合组成的组中的至少一个。
除了上述特征的任意组合之外，该机器人园艺工具可以包括网络接口，该网络接口被配置为与外部设备通信。除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为经由该网络接口将该绘图信息传输到该外部设备，用于由该外部设备显示该作业区域的地图。该地图可以包括该障碍物的第二位置、该障碍物的第二虚拟边界、或该第二位置和该第二虚拟边界两者。
除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为基于该障碍物信号来识别该障碍物的障碍物类型。
除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为经由该机器人园艺工具的网络接口将该障碍物的障碍物类型传输到外部设备；以及经由该网络接口从该外部设备接收关于该障碍物的障碍物类型是否被该第一电子处理器正确识别的指示。该指示可以由该外部设备经由第一用户输入接收。
除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为使用人工智能系统的机器学习算法来分析该障碍物信号，从而识别该障碍物的障碍物类型。该人工智能系统可以包括一个或多个神经网络。
除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为经由该机器人园艺工具的网络接口从外部设备接收该障碍物的障碍物类型。该障碍物的障碍物类型可以由该外部设备经由第一用户输入接收。
除了上述特征的任意组合之外，该障碍物可以是作为第一障碍物类型的第一障碍物。除了上述特征的任意组合之外，该绘图信息可以包括基于第二障碍物的第三位置的第三虚拟边界，该第二障碍物是不同于该第一障碍物类型的第二障碍物类型。除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在该作业区域中移动从而在该第二虚拟边界附近以第一方式操作并在该第三虚拟边界附近以第二方式操作。该第一方式可以不同于该第二方式。除了上述特征的任意组合之外，该第一操作方式可以基于该第一障碍物的第一障碍物类型，并且其中，该第二操作方式可以基于该第二障碍物的第二障碍物类型。
除了上述特征的任意组合之外，该第一操作方式可以包括该第一电子处理器控制边缘切割机的边缘切割马达在该机器人园艺工具围绕该第二虚拟边界移动时被启用。除了上述特征的任意组合之外，该第二种操作方式可以包括该第一电子处理器控制该边缘切割马达在该机器人园艺工具围绕该第三虚拟边界移动时被禁用。
除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为通过从该至少一个传感器接收与至少部分地限定该作业区域的阻挡物相关联的第二障碍物信号来确定该第一虚拟边界的至少一部分。除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为通过响应于基于该第二障碍物信号检测到该阻挡物而控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具沿着该阻挡物移动来确定该第一虚拟边界的至少一部分。除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为通过记录在该机器人园艺工具沿着该阻挡物移动时该机器人园艺工具与该阻挡物之间的多个距离测量值和多个角度测量值来确定该第一虚拟边界的至少一部分。除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为通过记录在该机器人园艺工具沿着该阻挡物移动时该机器人园艺工具的多个第一位置来确定该第一虚拟边界的至少一部分。除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为通过基于该多个距离测量值中的相应距离测量值、该多个角度测量值的中相应角度测量值以及该多个第一位置中的相应第一位置确定该第一虚拟边界的至少一部分来确定该第一虚拟边界的该至少一部分。除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为通过生成该作业区域的绘图信息来确定该第一虚拟边界的至少一部分。该绘图信息可以包括该第一虚拟边界的该至少一部分。除了上述特征的任意组合之外，该第一电子处理器可以被配置为通过基于该绘图信息来控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在该作业区域中移动从而保持在该第一虚拟边界内来确定该第一虚拟边界的至少一部分。
另一实施例包括一种识别地图内的物体的方法。该方法可以包括利用机器人园艺工具的第一电子处理器控制至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在限定该机器人园艺工具的作业区域的第一虚拟边界内移动。该机器人园艺工具可以包括：壳体；一组轮子，该组轮子联接到该壳体并被配置为旋转以在该作业区域中的操作表面上推进该机器人园艺工具；联接到该组轮子中的一个或多个轮子的该至少一个轮子马达，该至少一个轮子马达被配置为驱动该一个或多个轮子的旋转；以及至少一个传感器，该至少一个传感器被配置为生成与该作业区域内的物体相关联的信号。该方法可以包括利用该第一电子处理器接收与位于该作业区域内的障碍物相关联的障碍物信号。该方法还可以包括利用该第一电子处理器确定在与该第一电子处理器接收到该障碍物信号时相对应的时间该机器人园艺工具的第一位置。该方法还可以包括利用该第一电子处理器基于该障碍物信号和该园艺工具的第一位置来确定该障碍物的第二位置。该方法还可以包括利用该第一电子处理器基于该障碍物的第二位置生成该作业区域的包括第二虚拟边界的绘图信息。该方法还可以包括利用该第一电子处理器基于该绘图信息来控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在该作业区域中移动从而保持在该第二虚拟边界之外。
除了上述特征的任意组合之外，该方法可以包括利用该第一电子处理器基于从外部设备接收该障碍物的近似位置来控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具朝向该障碍物的第二位置移动。该障碍物的近似位置可以由该外部设备经由第一用户输入接收。
除了上述特征的任意组合之外，生成包括该第二虚拟边界的绘图信息可以包括利用该第一电子处理器响应于基于该障碍物信号检测到该障碍物而控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具围绕该障碍物的周边移动。除了上述特征的任意组合之外，生成包括该第二虚拟边界的绘图信息包括利用该第一电子处理器记录在该机器人园艺工具围绕该障碍物的周边移动时该机器人园艺工具与该障碍物之间的多个距离测量值和多个角度测量值。除了上述特征的任意组合之外，生成包括该第二虚拟边界的绘图信息包括利用该第一电子处理器记录在该机器人园艺工具围绕该障碍物的周边移动时该机器人园艺工具的多个第一位置。除了上述特征的任意组合之外，生成包括该第二虚拟边界的绘图信息包括利用该第一电子处理器基于该多个距离测量值中的相应距离测量值、该多个角度测量值中的相应角度测量值以及该多个第一位置中的相应第一位置来确定该第二虚拟边界。
除了上述特征的任意组合之外，该方法可以包括利用该第一电子处理器经由网络接口将该绘图信息传输到外部设备，用于由该外部设备显示该作业区域的地图。该地图可以包括该障碍物的第二位置、该障碍物的第二虚拟边界、或该第二位置和该第二虚拟边界两者。
除了上述特征的任意组合之外，该方法可以包括利用该第一电子处理器基于该障碍物信号来识别该障碍物的障碍物类型。
除了上述特征的任意组合之外，该障碍物可以是作为第一障碍物类型的第一障碍物。除了上述特征的任意组合之外，该绘图信息可以包括基于第二障碍物的第三位置的第三虚拟边界，该第二障碍物是不同于该第一障碍物类型的第二障碍物类型。除了上述特征的任意组合之外，该方法可以包括利用该第一电子处理器控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在该作业区域中移动从而在该第二虚拟边界附近以第一方式操作并在该第三虚拟边界附近以第二方式操作。该第一方式可以不同于该第二方式。除了上述特征的任意组合之外，该第一操作方式可以基于该第一障碍物的第一障碍物类型，并且该第二操作方式可以基于该第二障碍物的第二障碍物类型。
除了上述特征的任意组合之外，控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在该作业区域中移动从而在该第二虚拟边界附近以该第一方式操作并在该第三虚拟边界附近以该第二方式操作可以包括：利用该第一电子处理器控制边缘切割机的边缘切割马达在该机器人园艺工具围绕该第二虚拟边界移动时被启用；以及利用该第一电子处理器控制该边缘切割马达在该机器人园艺工具围绕该第三虚拟边界移动时被禁用。
除了上述特征的任意组合之外，该方法可以包括通过利用该第一电子处理器从该至少一个传感器接收与至少部分地限定该作业区域的阻挡物相关联的第二障碍物信号来确定该第一虚拟边界的至少一部分。除了上述特征的任意组合之外，该方法可以包括通过利用该第一电子处理器响应于基于该第二障碍物信号检测到该阻挡物而控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具沿着该阻挡物移动来确定该第一虚拟边界的至少一部分。除了上述特征的任意组合之外，该方法可以包括通过利用该第一电子处理器记录在该机器人园艺工具沿着该阻挡物移动时该机器人园艺工具与该阻挡物之间的多个距离测量值和多个角度测量值来确定该第一虚拟边界的至少一部分。除了上述特征的任意组合之外，该方法可以包括通过利用该第一电子处理器记录在该机器人园艺工具沿着该阻挡物移动时该机器人园艺工具的多个第一位置来确定该第一虚拟边界的至少一部分。除了上述特征的任意组合之外，该方法可以包括通过利用该第一电子处理器基于该多个距离测量值中的相应距离测量值、该多个角度测量值中的相应角度测量值以及该多个第一位置中的相应第一位置确定该第一虚拟边界的至少一部分来确定该第一虚拟边界的该至少一部分。除了上述特征的任意组合之外，该方法可以包括通过利用该第一电子处理器生成该作业区域的绘图信息来确定该第一虚拟边界的至少一部分。该绘图信息可以包括该第一虚拟边界的该至少一部分。除了上述特征的任意组合之外，该方法可以包括通过利用该第一电子处理器基于该绘图信息来控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在该作业区域中移动从而保持在该第一虚拟边界内来确定该第一虚拟边界的至少一部分。
通过考虑具体实施方式和附图，本披露内容的其他方面将变得清楚。
附图说明
图1A展示了根据一些示例实施例的包括机器人园艺工具的通信系统。
图1B展示了根据一些示例实施例的图1A的通信系统的示例实施方式。
图1C展示了根据一些示例实施例的图1A的机器人园艺工具的底部立体图。
图2是根据一些示例实施例的图1A和图1B的机器人园艺工具的框图。
图3是根据一些示例实施例的图1A的外部设备的框图。
图4是根据一些示例实施例的图1A的基站设备的框图。
图5展示了根据一些示例实施例的可以由图1A的机器人园艺工具执行以便为机器人园艺工具创建虚拟边界的方法的流程图。
图6展示了根据一些示例实施例的创建虚拟边界的示例用例。
具体实施方式
在详细解释本发明的任何实施例之前，应理解，本发明的应用不限于在以下描述中阐述的或在以下附图中展示的部件构造和布置的细节。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式来实施或执行。此外，应理解，本文所使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应当视为限制性的。本文中使用“包括(including/comprising)”、或“具有(having)”及其变化形式意在涵盖其后列出的项目及其等效物，以及附加项目。术语“安装”、“连接”和“联接”在广义上使用，并且涵盖直接和间接两种安装、连接和联接。进一步地，“连接”和“联接”不限于物理或机械的连接或联接，并且可以包括电连接或联接，无论是直接的还是间接的。
应注意，可以利用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同的结构部件来实施本发明。此外，并且如在随后的段落中描述的，附图中展示的特定配置旨在举例说明本发明的实施例，并且其他替代性配置是可能的。除非另有陈述，否则术语“处理器(processor)”、“中央处理单元(central processing unit)”和“CPU”是可互换的。在使用术语“处理器”或“中央处理单元”或“CPU”来指明执行特定功能的单元的情况下，应理解，除非另有陈述，否则那些功能可以由单一处理器或由以任何形式布置的多个处理器(包括并行处理器、串行处理器、串联处理器或云处理/云计算配置)来实施。
在本申请中，可能使用术语“近似”来描述各种部件的尺寸和/或机器人园艺工具的行进路径。在一些情况下，术语“近似”意指所描述的尺寸在所陈述值的1％以内、在所陈述值的5％以内、或在所陈述值的10％以内等。当在本申请中使用术语“和/或(and/or)”时，旨在包括所列部件的任何组合。例如，如果部件包括A和/或B，则该部件可以仅包括A、仅包括B、或包括A和B。
图1A展示了根据一些示例实施例的通信系统100，其可以包括机器人园艺工具105(例如，机器人草坪割草机105，也可以称为机器人割草机105)、用于机器人割草机105的停靠站110、外部设备115、基站设备145、卫星150以及服务器152。机器人园艺工具105主要被描述为机器人割草机105。然而，在其他实施例中，机器人园艺工具105可以包括用于清扫碎片、真空抽吸碎片、清理碎片、收集碎片、移动碎片等的工具。碎片可能包括植物(比如草、叶、花、茎、杂草、小枝、树枝等、及其剪下物)、灰尘、污泥、工地碎片、雪等。例如，机器人园艺工具105的其他实施方式可以包括真空吸尘器、修整机、绳式修整机、绿篱机、清扫机、切割机、犁、鼓风机、吹雪机等。
在一些实施例中，草坪可以包括任何类型的财产，包括草、作物、一些其他要修剪、清理、收集的材料等，和/或包括一些要接受机器人园艺工具的处理的材料(例如，用于处理草坪上的草的肥料)。在一些实施例中，例如，当机器人园艺工具用于铲雪/除雪时，草坪可以包括财产的铺设部分(例如，车道)。
在一些实施例中，停靠站110可以使用立桩120安装在院子/草坪中。机器人割草机105可以被配置为在院子里割草并停靠在停靠站110处以便为机器人割草机105的电池245充电(见图2)。在一些实施例中，停靠站110被配置为与电源进行电连接(例如，经由连接到壁式插座的电线和插头，该壁式插座连接到电网)以便当机器人割草机105与停靠站110电联接时为机器人割草机105提供充电电流。
在一些实施例中，停靠站110还可以电连接到边界电缆(即，边界电线)。在一些实施例中，停靠站110向边界电缆提供电力，以控制边界电缆提供/发射例如可以被机器人割草机105检测的电磁信号。在一些实施例中，边界电缆可以是被配置为发射信号并且被配置为以不连续且不显眼的方式(例如，固定在草叶的底部、靠着草生长的地面/土壤，以防止机器人割草机105和其他人或目标受到边界电缆的物理阻挡)安装在作业表面(例如，包括草的院子)上的任何电缆、电线等。例如，可以使用多个栓/立桩将边界电缆固定在地面/土壤上。作为另一示例，边界电缆可以埋在草下面的地面/土壤中(例如，如果边界电缆是在开发一块土地时安装的)。在一些实施例中，响应于检测到来自边界电缆的电磁信号，机器人割草机105被配置为控制其移动，使得机器人割草机105保持在由边界电缆限定的边界内。例如，响应于检测到边界电缆，机器人割草机105可以被配置为停止向前移动并沿随机方向转弯以开始沿近似直线行进，直到机器人割草机105再次检测到边界电缆。
在一些实施例中，机器人割草机105可以包括绘图能力、定位跟踪能力、和/或允许机器人割草机105使用边界电缆定义作业区域的边界(例如，虚拟边界)的类似能力。例如，机器人割草机105使用里程计传感器(odometry sensor)来基于每个轮子已经旋转了多远和/或每个轮子旋转得多快来确定机器人割草机105已经行进的距离，并且使用惯性测量单元(IMU)来确定机器人割草机105沿着边界电线行进的特定力、角速度、和/或取向。该距离和方向用于创建限定机器人割草机105的作业区域的虚拟边界。在一些实施例中，机器人割草机105可以使用边界电缆和与边界电缆相邻的一个或多个信标(例如，RFID标签)来创建虚拟边界，以限定机器人割草机105的作业区域。例如，机器人割草机105在行进到与边界电线相邻的一组信标中的每个信标时使用定位跟踪能力，以创建限定机器人割草机105的作业区域的虚拟边界。在一些实施例中，机器人割草机105在靠近边界电线的作业区域内移动时，使用全球定位系统(GPS)模块跟踪边界坐标来创建虚拟边界。例如，可以通过在期望路径上手动移动机器人工具(即，“遛狗”)同时机器人工具存储期望路径来建立虚拟边界。
在一些实施例中，机器人割草机105不结合边界电缆来工作。而是，机器人割草机105可以包括绘图能力、定位跟踪能力、和/或允许机器人割草机105在不使用边界电缆的情况下保持在预定义边界(例如，虚拟边界)内的类似能力。在一些实施例中，机器人割草机105可以通过与诸如基站设备145和/或卫星150等其他设备通信来确定其位置(和/或可以有助于允许基站设备145和/或外部设备115确定其相应位置)，如下文详细描述的。例如，机器人割草机105和基站设备145可以使用射频(RF)通信协议(例如，WiFiTM、BluetoothTM、BluetoothTM低功耗(BLE)等)彼此通信。
在一些实施例中，机器人割草机105可以使用外部设备来创建虚拟边界。例如，机器人割草机105从卫星接收第一位置信号并将关于第一位置信号的校准信息传输到外部设备。机器人割草机105可以在外部设备创建虚拟边界期间当外部设备在作业区域中移动时保持静止以用作相对于外部设备的第一实时动态全球导航卫星系统(RTK GNSS)基站。下文还详细描述了根据一些示例实施例的虚拟边界的创建/生成。
在一些实施例中，停靠站110包括停靠电缆环、被配置为由机器人割草机105的磁传感器感测的磁体、和/或被配置为发射可以被机器人割草机105检测的停靠信号的另一个发射设备。例如，停靠信号可以指示机器人割草机105在停靠站110附近并且可以允许机器人割草机105响应于此而采取某些动作以例如将机器人割草机105停靠在停靠站110处。
如图1A所指示的，在一些实施例中，机器人割草机105被配置为当机器人割草机105在外部设备115和/或基站设备145的通信范围内时与外部设备115和/或基站设备145进行无线通信(例如，经由BluetoothTM、WiFiTM等)。外部设备115可以是例如智能电话(如图所示)、膝上型计算机、平板计算机、个人数字助理(PDA)、允许远离机器人割草机105的另一外部设备115与机器人割草机105通信的无线通信路由器、或者能够与机器人割草机105通信的另一电子设备。外部设备115可以生成用户界面，并且允许用户访问机器人割草机的信息并与机器人割草机的信息交互。外部设备115可以接收用户输入以确定机器人割草机105的操作参数/指令、启用或禁用机器人割草机105的特征等。在一些实施例中，外部设备115与机器人割草机105之间的通信可以是有线的(例如，经由被配置为连接到外部设备115和机器人割草机105的相应USB端口的通用串行总线(USB)电线)。
在一些实施例中，基站设备145被认为是外部设备115。基站设备145可以以静止方式放置在基站位置以在机器人割草机105在作业区域内移动时帮助机器人割草机105确定机器人割草机105的当前位置，如下文更详细描述的。例如，基站设备145可以放置在与机器人割草机105执行任务的作业区域155相邻的建筑物的屋顶上(参见图1B)。作为其他示例，基站设备145可以位于建筑物上的不同位置，或者位于作业区域155内或附近的位置(例如，与充电站110位于同一位置、在插入作业区域155内或附近的地面中的杆/立桩上等)。虽然基站设备145可以被配置为在机器人割草机105在作业区域155内操作期间保持静止，但是在一些实施例中，基站设备145可以从基站位置移除以定义或修订虚拟边界、当机器人割草机105不工作时改变基站位置等。
如图1A和图1B所指示的，在一些实施例中，机器人割草机105、外部设备115和/或基站设备145被配置为彼此和/或与一个或多个卫星150和/或一个或多个服务器152进行无线和双向通信。例如，机器人割草机105、外部设备115和/或基站设备145可以包括全球定位系统(GPS)接收器，该接收器被配置为与一个或多个卫星150通信以确定相应机器人割草机105、外部设备115和/或基站设备145的位置。作为另一示例，机器人割草机105、外部设备115和/或基站设备145可以例如通过蜂窝网络向服务器152传输信息和/或从中接收信息。(i)机器人割草机105、外部设备115和/或基站设备145与(ii)一个或多个卫星150和/或一个或多个服务器152之间的通信的附加细节将在下文描述。尽管图1A展示了一个卫星150和一个服务器152，但在一些实施例中，通信系统100包括附加的卫星150和/或服务器152。在一些实施例中，通信系统100可以不包括任何服务器152。
图1C展示了根据一些示例实施例的机器人割草机105的底部立体图。机器人割草机105可以包括壳体125，该壳体可以包括外壳体125A(即，外壳)和内壳体125B。外壳体125A可以联接到内壳体125B。机器人割草机105还可以包括轮子130(即，一组轮子130)，这些轮子联接到内壳体125B并被配置为相对于壳体125旋转，以在作业表面(例如，要割草的院子)上推进机器人割草机105。轮子130可以包括马达驱动轮子130A和非马达驱动轮子130B。在图1B所示的实施例中，两个后轮130A是马达驱动轮子130A，而两个前轮130B是非马达驱动轮子130B。在其他实施例中，机器人割草机105可以包括不同的轮子布置(例如，总轮子数不同、每种类型的轮子数量不同、马达驱动轮或非马达驱动轮不同等)。在一些实施例中，壳体125可以不包括外壳体125A和内壳体125B。而是，壳体125可以包括附接有轮子130的单一集成的主体/壳体。
在一些实施例中，机器人割草机105包括轮子马达235(见图2)，该轮子马达联接到一个或多个轮子130并且被配置为驱动该一个或多个轮子130的旋转。在一些实施例中，机器人割草机105包括多个轮子马达235，其中每个轮子马达235被配置为驱动相应马达驱动轮子130A的旋转(见图2)。
在一些实施例中，机器人割草机105包括切割刀片组件135，该切割刀片组件联接到内壳体125B并被配置为相对于壳体125旋转以切割作业表面上的草。切割刀片组件135可以包括旋转盘，被配置为切割草的多个切割刀片140附接至该旋转盘。在一些实施例中，机器人割草机105包括切割刀片组件马达240(见图2)，该切割刀片组件马达联接到内壳体125B和切割刀片组件135。切割刀片组件马达240可以被配置为驱动切割刀片组件135的旋转以切割作业表面上的草。
在一些实施例中，机器人割草机105可以包括边缘切割刀片组件160，该边缘切割刀片组件联接到内壳体125B并被配置为相对于壳体125旋转或往复运动以切割与壳体125相邻的作业表面上的草。边缘切割刀片组件160可以包括旋转盘，被配置为切割草的多个切割刀片或绳附接至该旋转盘。在一些实例中且如图1C所示，边缘切割刀片组件160包括位于壳体125一侧的外边缘上的两个往复式刀片，以在切割刀片140不能切割的壳体边缘附近进行切割。边缘切割组件160的往复式刀片可以容纳在具有狭槽/开口的壳体内，以允许草进入狭槽/开口，但防止较大的物体被接纳在狭槽/开口中。在一些实施例中，机器人割草机105包括联接到内壳体125B和边缘切割刀片组件160的单独的边缘切割刀片组件马达(未示出)。边缘切割刀片组件马达可以被配置为驱动边缘切割刀片组件160的旋转以切割作业表面上的草。
在一些实施例中，机器人割草机105和/或停靠站110包括比本文所示和描述的更多的部件和功能。
图2是根据一些示例实施例的机器人割草机105的框图。在所示的实施例中，机器人割草机105包括第一电子处理器205(例如，微处理器或其他电子设备)。第一电子处理器205包括输入接口和输出接口(未示出)并且电联接到第一存储器210、第一网络接口215、可选的第一输入设备220、可选的显示器225、一个或多个传感器230、左后轮子马达235A、右后轮子马达235B、切割刀片组件马达240、以及电池245。在一些实施例中，机器人割草机105在与图2中所展示的配置不同的配置中包括更少或更多的部件。例如，机器人割草机105可以不包括第一输入设备220和/或第一显示器225。作为另一示例，机器人割草机105可以包括被配置为调节切割刀片组件135的高度的高度调节马达。作为又一示例，机器人割草机105可以包括比本文描述的传感器230更多的传感器或更少的传感器。在一些实施例中，机器人割草机105执行除下文所描述的功能之外的功能。
第一存储器210可以包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、其他非暂态计算机可读介质、或其组合。第一电子处理器205被配置为从第一存储器210接收指令和数据并且执行这些指令，等等。具体地，第一电子处理器205执行存储在第一存储器210中的指令以实施本文描述的方法。
第一网络接口215被配置为向通信系统100中的其他设备(例如，外部设备115、基站设备145、卫星150和/或服务器152)发送数据并从中接收数据。在一些实施例中，第一网络接口215包括用于与外部设备115、停靠站110和/或基站设备145进行无线通信的一个或多个收发器(例如，被配置为经由BluetoothTM、WiFiTM等进行通信的第一RF收发器)。第一网络接口215可以包括用于经由例如蜂窝通信与服务器152进行无线通信的附加收发器。第一网络接口215还可以包括被配置为从一个或多个卫星150接收位置信号的第一GPS接收器(例如，第一实时动态全球导航卫星系统(RTK GNSS)接收器)。在一些实施例中，机器人割草机105的收发器和/或接收器中的至少一些可以组合，或共享一些元件(例如，天线和/或其他硬件)。可替代地或另外地，第一网络接口215可以包括用于接纳与外部设备115的有线连接(比如USB电缆)的连接器或端口。
第一用户输入设备220被配置为允许第一电子处理器205接收来自用户的用户输入以例如设置/调整机器人割草机105的操作参数。第一显示器225被配置为向用户显示用户界面。类似于本文之前描述的外部设备115的用户界面，显示在第一显示器225上的用户界面可以允许用户访问机器人割草机信息并与机器人割草机信息交互。在一些实施例中，第一显示器225还可以充当第一输入设备220。例如，触敏输入界面可以被并入第一显示器225中以允许用户与在第一显示器225上提供的内容交互。第一显示器225可以是液晶显示器(LCD)屏幕、有机发光显示器(OLED)显示屏或电子墨水显示器。在一些实施例中，第一显示器225包括未来开发的显示技术。
在一些实施例中，第一电子处理器205与多个传感器230通信，这些传感器可以包括电磁场传感器、射频传感器(例如，射频识别(RFID)询问器/传感器)、霍尔传感器、其他磁传感器、第一网络接口215、IMU传感器等。在一些实施例中，第一电子处理器205与多个传感器230通信，这些传感器可以包括毫米波雷达传感器、光学相机、红外传感器或其组合。
在一些实施例中，内壳体125B包括至少两个呈电磁场传感器形式的边界电缆传感器，这些传感器被配置为检测由边界电缆发射的电磁信号。例如，电磁场传感器可能能够检测来自边界电缆的电磁信号的强度和/或极性。
在一些实施例中，内壳体125B包括用于每个马达驱动轮子130A的里程计传感器(例如，一个或多个霍尔传感器或其他类型的传感器)。第一电子处理器205可以使用来自里程计传感器的数据来确定每个轮子130A已旋转多远和/或每个轮子的旋转速度，以便准确地控制机器人割草机105的移动(例如，转弯能力)。例如，第一电子处理器205可以通过控制这两个轮子马达235A和235B以近似相同的速度旋转来控制机器人割草机105沿近似直线移动。作为另一示例，第一电子处理器205可以通过控制轮子马达235A或235B之一比轮子马达235A或235B中的另一个旋转得更快或与其相比沿相反方向旋转来控制机器人割草机105沿特定方向转弯和/或枢转。类似地，仅使轮子马达235A或235B中的一个旋转而另一个轮子马达235A或235B不旋转会导致机器人割草机105转弯/枢转。
在一些实施例中，内壳体125B包括切割刀片组件马达传感器(例如，一个或多个霍尔传感器或其他类型的传感器)。第一电子处理器205可以使用来自切割刀片组件马达传感器的数据来确定切割刀片组件135的旋转速度。
在一些实施例中，电池245向第一电子处理器205和机器人割草机105的其他部件(比如马达235A、235B、240和第一显示器225)提供电力。在一些实施例中，可以通过第一电子处理器205向除第一电子处理器205之外的其他部件供电，或者直接向其他部件供电。在一些实施例中，当电力直接从电池245提供给其他部件时，第一电子处理器205可以使用例如相应的开关(例如，场效应晶体管)或包括多个开关的相应开关网络来控制是否向其他部件中的一个或多个部件提供电力。在一些实施例中，机器人割草机105包括有源和/或无源调节电路(例如，降压控制器、电压转换器、整流器、滤波器等)以调节或控制机器人割草机105的部件(例如，第一电子处理器205、马达235A、235B、240等)从电池245接收的电力。在一些实施例中，电池245是可移除的电池组。在一些实施例中，电池245被配置为当机器人割草机105停靠在停靠站110处并与其电连接时从停靠站110接收充电电流。
图3是根据一些示例实施例的外部设备115的框图。在所示的示例中，外部设备115包括第二电子处理器305，该第二电子处理器电连接到第二存储器310、第二网络接口315、第二用户输入设备320以及第二显示器325。这些部件类似于上文关于图2解释的机器人割草机105的类似命名的部件并以与上文所描述的类似的方式起作用。例如，第二显示器325也可以用作输入设备(例如，当第二显示器325是触摸屏时)。在一些实施例中，第二网络接口315包括用于与机器人割草机105进行无线通信的一个或多个收发器(例如，被配置为经由BluetoothTM、WiFiTM等进行通信的第二RF收发器)。第二网络接口315可以包括用于经由例如蜂窝通信与服务器152进行无线通信的附加收发器。第二网络接口315还可以包括被配置为从一个或多个卫星150接收位置信号的第二GPS接收器(例如，第二RTK GNSS接收器)。在一些实施例中，外部设备115的收发器和/或接收器中的至少一些可以组合，或共享一些元件(例如，天线和/或其他硬件)。在一些实施例中，第二电子处理器305经由第二网络接口315向机器人割草机105和/或通信系统100的其他设备发送数据并从其接收数据。
在一些实施例中，外部设备115在与图3中所展示的配置不同的配置中包括更少或更多的部件。例如，外部设备115可以包括电池、相机等。在一些实施例中，外部设备115执行除下文所描述的功能之外的功能。
图4是根据一些示例实施例的基站设备145的框图。在所示示例中，基站设备145包括第三电子处理器405，该第三电子处理器电连接到第三存储器410、第三网络接口415和第三用户输入设备420。这些部件类似于上文关于图2解释的机器人割草机105的类似命名的部件并以与上文所描述的类似的方式起作用。在一些实施例中，第三网络接口415包括用于向机器人割草机105无线传送信息(例如，校准信息)的一个或多个收发器(例如，被配置为经由BluetoothTM、WiFiTM等进行通信的第三RF收发器)，以帮助机器人割草机105在割草操作期间确定机器人割草机105的当前位置，如下文更详细地解释的。第三网络接口415可以包括用于经由例如蜂窝通信与服务器152进行无线通信的附加收发器。第三网络接口415还可以包括被配置为从一个或多个卫星150接收位置信号的第三GPS接收器(例如，第三RTKGNSS接收器)。在一些实施例中，基站设备145的收发器和/或接收器中的至少一些可以组合或共享一些元件(例如，天线和/或其他硬件)。在一些实施例中，第三电子处理器405经由第三网络接口415向机器人割草机105和/或通信系统100的其他设备发送数据并从中接收数据。在一些实施例中，第三输入设备420是被配置为由用户致动的按钮或开关。
在一些实施例中，基站设备145在与图4中所展示的配置不同的配置中包括更少或更多的部件。例如，基站设备145可以包括电池、用于向用户提供信息的显示器或指示器(例如，发光二极管)等。作为另一示例，在一些实施例中，基站设备145可以不包括输入设备420。在一些实施例中，基站设备145执行除下文所描述的功能之外的功能。
在一些实施例中，卫星150和服务器152包括与上文关于设备105、115和145描述的以类似的方式起作用的元件类似的元件。例如，卫星150和服务器152可以各自包括电子处理器、存储器和网络接口、以及其他元件。
在一些实施例中，机器人割草机105在作业区域155的虚拟边界内行进以执行任务(例如，修剪草坪)。机器人割草机105可以在由虚拟边界限定的作业区域155内随机行进。例如，机器人割草机105可以被配置为沿近似直线行进直到机器人割草机105确定其已到达虚拟边界。响应于检测到虚拟边界，机器人割草机105可以被配置为沿随机方向转弯并且继续沿新路径沿近似直线行进，直到机器人割草机105再次确定其已到达虚拟边界，此时重复该过程。在一些实施例中，机器人割草机105可以在由虚拟边界限定的作业区域155内以预定模式行进(例如，在虚拟边界的两侧之间沿相邻行或列行进)，以更高效且更均匀地在作业区域155内修剪草坪。在这样的实施例中，机器人割草机105可以确定并跟踪其在作业区域155内的当前位置。
例如，如图1A和图1B所指示的，机器人割草机105和静止基站设备145都可以被配置为彼此通信并与一个或多个卫星150通信。在一些实施例中，机器人割草机105和基站设备145都可以包括RTK GNSS接收器。在割草操作期间，当机器人割草机105在作业区域155内移动时，机器人割草机105可以基于经由其RTK GNSS接收器从一个或多个卫星150接收的位置信号并基于从基站设备145接收的关于由静止基站设备145的RTK GNSS接收器接收的相同位置信号的校准信息来确定其当前位置。
例如，在割草操作期间，基站设备145可以是静止的(即，充当静止基站)，同时机器人割草机105在作业区域155内移动。机器人割草机105和基站设备145都可以从一个或多个卫星150接收一个或多个位置信号。基站设备145可以确定关于所接收的位置信号的校准信息，比如由基站设备145接收的位置信号的相位信息。基站设备145可以将校准信息传输到从一个或多个卫星150接收到相同的一个或多个位置信号的机器人割草机105。机器人割草机105然后可以将由基站设备145接收的位置信号的相位信息与由机器人割草机105接收的位置信号的相位信息进行比较，以帮助机器人割草机105确定机器人割草机105的当前位置(例如，使用RTK GNSS原理)。因此，静止基站设备145为机器人割草机105提供了参考，以与机器人割草机105仅基于从一个或多个卫星150接收的位置信号确定其位置相比更准确地确定机器人割草机105的位置。更准确地确定机器人割草机105的位置允许机器人割草机105更好地在作业区域155内(例如，在虚拟边界内或沿着虚拟边界)导航自身。
目前存在多种为机器人工具创建/生成虚拟边界的方式。例如，可以通过在期望路径上手动移动机器人工具(即，“遛狗”)同时机器人工具存储期望路径来建立虚拟边界。然而，这种方法不是很高效，因为用户必须在作业区域周围手动移动机器人工具。作为另一示例，可以通过让机器人工具在作业表面上随机移动并在其随机移动时收集多个轨迹来自动创建虚拟边界。然而，这种方法需要复杂的计算并且在许多情况下(比如具有水域(例如，湖泊或池塘)或其他分段/分开的区域的草坪)可能无法准确地生成虚拟边界，并且没有考虑为虚拟边界内的物体生成虚拟边界。因此，存在关于以不给用户造成负担的高效方式为机器人园艺工具创建准确虚拟边界的技术问题。
本文描述的系统、方法和设备通过使用机器人割草机105来确定部分或全部封闭的作业区域和/或作业区域内的物体的准确位置以创建包括在用于控制机器人割草机105的绘图信息中的虚拟边界来解决上述技术问题。另外，本文描述的系统、方法和设备使用机器人割草机105和/或用户利用的设备(例如，智能电话115)来创建虚拟边界。本文描述的实施例能够更高效地创建虚拟边界(以及外部虚拟边界内的障碍物/物体虚拟边界)，因为例如机器人割草机105可以识别并绘制障碍物/物体的位置。另外，本文描述的实施例能够更高效地创建路径规划，其使得机器人割草机105能够在作业环境内规划绕过障碍物的路径而无需触发障碍物清除算法，这提高了行进和割草效率。
图5展示了方法500的流程图，该方法可以由机器人割草机105的第一电子处理器205执行以创建虚拟边界来约束或限制机器人割草机105(例如，障碍物周围的障碍物边界，以防止机器人割草机105进入由障碍物限定/占据的区域。尽管在图5中作为示例指示了处理步骤、信号接收和/或信号发送的特定顺序，但是这样的步骤、接收和发送的时序和顺序可以在适当的情况下变化，而不会否定在整个本披露内容的其余部分中详细阐述的示例的目的和优点。下文的解释主要涉及机器人割草机105(以及在一些实例中，外部设备115)作为执行方法500的步骤以创建虚拟边界的设备。
在框505处，机器人割草机105的第一电子处理器205控制至少一个轮子马达235的操作以控制机器人割草机105在限定作业区域155的第一边界内的移动。例如，当在作业区域155中移动时，第一电子处理器205可以控制机器人割草机105。在一些实施例中，机器人割草机105在作业区域155中移动，同时保持在第一虚拟边界605内(例如，见图6)。
在框510处，第一电子处理器205接收与位于作业区域155内的障碍物相关联的障碍物信号。从传感器230中的一个或多个传感器接收障碍物信号。例如，第一电子处理器205使用来自以下各项的信号来确定障碍物接近机器人割草机105：毫米波雷达传感器、超声波传感器、激光成像、检测和测距(LIDAR)传感器、相机、另一种类型的距离确定传感器、或其组合(所有这些都可以是传感器230)。在一些实施例中，第一电子处理器205经由第一网络接口215从外部设备115接收障碍物的近似位置。该近似位置与显示在外部设备115上的作业区域155的地图中的用户选择的位置相对应。在这样的实施例中，第一电子处理器205可以控制机器人割草机105移动到作业区域155内的近似位置以检测障碍物。
在框515处，第一电子处理器205确定机器人割草机105的位置。机器人割草机105的位置与同第一电子处理器205确定障碍物存在时相对应的时间相关联，如上文在框510处所讨论的。第一电子处理器205可以使用各种方法来确定机器人割草机105的位置，比如GPS模块、卫星、边界电线、信标、里程计等或其组合。在一些实例中，第一电子处理器205可以使用实时动态全球导航卫星系统RTK GNSS来确定机器人割草机105的位置。例如，如图1A和图1B所指示的，机器人割草机105和静止基站设备145都可以被配置为彼此通信并与一个或多个卫星150通信。在一些实施例中，机器人割草机105和基站设备145都可以包括RTK GNSS接收器。在割草操作期间，当机器人割草机105在作业区域155内移动时，机器人割草机105可以基于经由其RTK GNSS接收器从一个或多个卫星150接收的位置信号并基于从基站设备145接收的关于由静止基站设备145的RTK GNSS接收器接收(例如，从四个或更多个公共卫星150)的相同位置信号的校准信息来确定其当前位置。
在框520处，第一电子处理器205确定检测到的障碍物的位置。可以使用机器人割草机105的位置来确定检测到的障碍物的位置。在一些实施例中，第一电子处理器205使用传感器230来确定检测到的障碍物的位置。例如，第一电子处理器205从机器人割草机105的距离确定传感器230(本文之前提供的示例)接收指示检测到的障碍物的距离(即，从割草机的位置到物体的距离)的信号。第一电子处理器205可以使用机器人割草机105的位置和从机器人割草机105的位置到物体的距离来确定检测到的障碍物的第二位置。
在框525处，第一电子处理器205可以可选地使用来自检测所检测障碍物的(多个)传感器230的障碍物信号来识别所检测到的障碍物。例如，障碍物信号可以包括与检测到的障碍物相关联的图像、尺寸和/或材料性质(例如，制成障碍物的材料类型)。在一些实施例中，第一电子处理器205可以使用来自(多个)传感器230的障碍物信号来确定与检测到的障碍物相关联的障碍物类型。例如，障碍物类型可以包括确定检测到的障碍物是静止还是非静止物体。在一些实施方式中，机器人割草机105包括人工智能系统，该人工智能系统可以利用机器学习算法和/或一个或多个神经网络，该机器学习算法和/或一个或多个神经网络利用障碍物信号来执行一个或多个任务，比如物体分类、视觉识别等。第一电子处理器205可以将图像和/或尺寸输入人工智能系统并利用人工智能系统的输出来确定检测到的障碍物的物体类型。另外，第一电子处理器205可以经由第一网络接口215将物体类型传输到外部设备115以供用户确认。第一电子处理器205可以经由第一网络接口215接收与检测到的障碍物的障碍物类型是否被正确识别相对应的指示。在一些实施例中，第一电子处理器205可以经由第一网络接口215从外部设备115接收检测到的障碍物的障碍物类型。检测到的障碍物的障碍物类型由外部设备115通过经由第二输入设备320接收的用户输入从用户提供。如图5中的虚线轮廓所示，在一些实例中，框525可以可选地由第一电子处理器205执行，但是在其他实例中可以不执行。
在一些实例中，第一电子处理器205可以可选地使用从(多个)传感器230(例如，从毫米波雷达传感器或相机)接收的信号来检测机器人割草机105行进的地面的哪些部分有草。第一电子处理器205还可以可选地确定地面不同部分的草的高度。该信息可以存储在第一存储器210中和/或传输到外部设备115以显示在作业区域155的地图上(例如，允许用户查看作业区域155的各个部分的草的高度)。
在框530处，第一电子处理器205可以生成并在第一存储器210中存储与检测到的障碍物周围的第二虚拟边界和/或检测到的障碍物的表示相关联的第二虚拟边界信息。为了创建第二边界，第一电子处理器205可以使用障碍物信号和传感器235来控制至少一个轮子马达235的操作以控制机器人割草机105围绕障碍物的周边的移动。当机器人割草机105围绕障碍物的周边移动时，第一电子处理器205可以将传感器235的输出存储在第一存储器210中。例如，输出可以包括机器人割草机105与检测到的障碍物之间的多个距离测量值和/或多个角度测量值。当机器人割草机105围绕检测到的障碍物的周边移动时，第一电子处理器205还可以将机器人割草机10的多个第一位置存储在第一存储器210中。第一电子处理器205可以使用距离测量值、角度测量值、第一位置或其组合来创建第二边界。
当生成与障碍物相关联的第二虚拟边界时，在一些实例中，第一电子处理器205可以从第一存储器210生成作业区域155的绘图信息。绘图信息是指示第二虚拟边界的信息。在一些实施例中，第一电子处理器205使用与检测到的障碍物的第二位置相关联的信息来创建作业区域155的地图的绘图信息。在一些实施例中，第一电子处理器205可以经由第一网络接口215将绘图信息传输到外部设备115，用于在外部设备115的第二显示器325上的作业区域155的地图上显示。地图可以包括检测到的障碍物的第二位置、检测到的障碍物周围的第二虚拟边界、或其组合。
在框535处，第一电子处理器205至少部分地基于第二虚拟边界(例如，根据包括第二虚拟边界的绘图信息)控制作业区域155内机器人割草机105的一个或多个功能。在一些实施例中，在框535处，电子处理器205可以控制至少一个轮子马达235、切割刀片组件马达240、边缘刀片组件马达等或其组合。在一些实施例中，在框535处，电子处理器205可以使用绘图信息来控制至少一个轮子马达235的操作以控制机器人割草机105的移动从而保持在限定作业区域155的第一虚拟边界内并保持在限定检测到的障碍物的周边的第二虚拟边界之外。
在一些实施例中，电子处理器205可以确定地图可以包括至少两个检测到的障碍物和至少三个边界，第二边界和第三边界与相应的检测到的障碍物相关联。另外，至少两个检测到的障碍物是不同类型的障碍物。在这样的实施例中，电子处理器205可以利用第一存储器210来确定与每种障碍物类型相关联的操作方式并相应地控制机器人割草机。例如，与第一障碍物类型相关联的第一操作方式包括在机器人割草机105围绕第一检测到的障碍物移动时启用机器人割草机105的边缘切割马达。在该示例中，与第二障碍物类型相关联的第二操作方式与在机器人割草机105围绕第二检测到的障碍物移动时禁用机器人割草机105的边缘切割马达相关联。作为另一示例，第一电子处理器205可以控制机器人割草机105沿着一些障碍物(例如，树)的整个周边移动，而对其他障碍物(例如，花坛)则不这样做。作为该示例的延续，当机器人割草机105靠近一些障碍物(例如，花坛或其他敏感障碍物)时，第一电子处理器205可以禁用机器人割草机105的所有切割刀片马达，而当机器人割草机105靠近其他障碍物(例如，树和灌木丛)时，机器人割草机105可以不禁用机器人割草机105的至少一些切割刀片马达。换句话说，在框535处，第一电子处理器205可以被配置为当机器人割草机105检测到和/或在不同类型的障碍物附近时控制机器人割草机105以不同的方式操作。在一些实例中，可以经由外部设备115上的用户输入来选择针对每个障碍物的操作行为/方式并将其传输到机器人割草机105以存储在第一存储器210中供操作期间使用。
在一些实例中，在框535处，第一电子处理器205可以确定机器人割草机105在执行任务时在作业区域155内穿行的规划路线。在一些实施例中，第一电子处理器205可以生成一组导航指令以控制至少一个轮子马达235使机器人割草机105在作业区域155中移动从而保持在第二虚拟边界之外和第一虚拟边界之内。
在另一实施例中，机器人割草机105可以用于确定第一虚拟边界的至少一部分(例如，机器人割草机105被配置为在其中操作的作业区域155的外周边)。在这样的实施例的一些实例中，电子处理器205可以利用机器人割草机105来使用检测到的障碍物创建与作业区域155相关联的第一边界的一部分(例如，外部边界)。电子处理器205从传感器230接收与至少部分地限定作业区域155的第二障碍物(例如，阻挡物，比如栅栏、挡土墙等)相关联的第二障碍物信号。例如，机器人割草机10使用毫米波雷达传感器(即，传感器230之一的示例)来检测阻挡物(例如，第二障碍物)，同时移动到该阻挡物附近。在接收到第二障碍物信号之后，电子处理器205控制至少一个轮子马达235以使机器人割草机105移动到第二障碍物附近。当机器人割草机105沿着第二障碍物移动时，电子处理器205在第一存储器210中存储机器人割草机105与第二障碍物之间的多个距离测量值和/或多个角度测量值。另外，第一电子处理器205在第一存储器210中存储机器人割草机105的多个第一位置。例如，当机器人割草机10沿着该阻挡物移动时，机器人割草机105将来自机器人割草机105的RTK GNSS接收器的坐标(例如，位置和时间)存储在第一存储器210中。机器人割草机105还确定并在第一存储器210中存储机器人割草机105与该阻挡物之间的位置向量。在一些实施例中，第一电子处理器205可以基于距离测量值、角度测量值、第一位置或其组合(例如，基于位置向量)来确定作业区域155的第一边界的至少一部分。在一些实施例中，第一电子处理器205使用与第一虚拟边界中与第二障碍物(即，该阻挡物)相对应的部分相关联的信息来生成作业区域155的绘图信息。绘图信息包括第一虚拟边界的至少一部分。在一些实施例中，在框535处，第一电子处理器205基于与第二障碍物(即，该阻挡物)相关联的绘图信息来控制至少一个轮子马达235使机器人割草机105在作业区域155中移动从而保持在第一虚拟边界内。在作业区域155并非完全被机器人割草机105要沿其行进的第二障碍物/阻挡物包围的实例中，对于不包括障碍物/阻挡物的期望边界的部分，上述方法可以与其他虚拟边界创建方法(例如，用户沿着边界的期望部分对机器人割草机105进行遛狗)结合使用。
图6是机器人割草机105的操作环境的图示。操作环境可以包括机器人割草机105、基站设备145、作业区域155、第一物体601、第二物体603、第一虚拟边界605、第二虚拟边界610和传输615。第一物体601是机器人割草机105的操作环境内的障碍物。第一物体601可以全部或部分地限定机器人割草机105的作业区域155。第二物体603是机器人割草机105的作业区域155内的障碍物。第一虚拟边界605被示为围绕草坪周边的虚线，其创建了限定作业区域155的虚拟边界。第二虚拟边界610被示为围绕第二物体603的周边的虚线，其在作业区域155内创建了虚拟边界，该虚拟边界限定了机器人割草机105被限制进入的区域。尽管第二虚拟边界610被示为靠近作业区域155的边缘，但是一个或多个其他虚拟边界可以位于作业区域155的中心附近的障碍物(例如，岛型障碍物)周围。以虚线展示的从机器人割草机105到基站设备145的传输615可以表示位置信息/校准信息到/从基站设备145的传输，以允许机器人割草机105的更精确的位置跟踪(例如，机器人割草机105使用RTK GNSS原理跟踪其位置)。然而，传输615也可以表示去往/来自如上所述的通信系统100的多个设备的通信(见图1A和图1B)。
在一些实施例中，机器人割草机105使用检测到的物体和/或机器人割草机105的其他定位方法沿着草坪的边界移动，以限定作业区域155，从而创建虚拟边界。如下文更详细地解释的，一旦创建了虚拟边界，机器人割草机105就被配置为在机器人割草机105修剪草坪的操作期间被第一虚拟边界605限制以保持在作业区域155中。
在一些实施例中，可以重复方法500以生成多于一个虚拟边界。例如，可以在作业区域155的外边缘处创建第一虚拟边界605以定义机器人割草机105应当在其中操作的作业区域155。可以在第一虚拟边界605内以类似的方式创建一个或多个附加的虚拟边界，以例如围住主虚拟边界内的机器人割草机105不应在其中操作的目标/区域。例如，这样的目标/区域(比如第二虚拟边界610)可以包括一棵或多棵树、游泳池、花园的边界、花坛等。如上所述，在一些实施例中，智能电话115的第二电子处理器305可以经由第二显示器325接收用户输入，该用户输入指示地图中的虚拟边界(例如，附加的虚拟边界)的某些绘图信息是否对应于第一虚拟边界605内的障碍物。附加地或可替代地，生成虚拟边界的设备可以确定附加虚拟边界位于第一虚拟边界605内。响应于该确定并且基于用户期望定义“禁入”区的假设，生成虚拟边界的设备可以生成附加的虚拟边界，使得机器人割草机105被配置为远离附加虚拟边界(例如，第一虚拟边界605)内的第二区域(例如，第二虚拟边界610)。换句话说，可以生成虚拟边界，使得机器人割草机105停留在第一虚拟边界605内且在附加虚拟边界外。在一些实施例中，机器人割草机105被配置为在其中行进的位于虚拟边界之间的这个区域可以被称为作业区域155。
服务器152、任何设备的电子处理器205、305、405、或其组合可以使用由机器人割草机105收集和/或确定的绘图信息来生成虚拟边界610。例如，机器人割草机105可以将绘图信息传输到智能电话115或服务器152，使得这些设备的任意组合可以基于绘图信息(并且可选地基于经由外部设备115上的用户输入接收的信息，比如指示障碍物类型和/或障碍物附近机器人割草机105的操作方式的信息)生成虚拟边界610。
在一些实施例中，第二显示器325上的图形用户界面(GUI)可以显示用户可选按钮，该用户可选按钮启用/禁用机器人割草机105对绘图信息的存储。例如，智能电话115可以经由智能电话115的第二网络接口315的RF收发器向机器人割草机105传输命令。
当虚拟边界610由除机器人割草机105之外的设备生成时，生成虚拟边界610的设备可以将指示虚拟边界610的信息传输到机器人割草机105。机器人割草机105(具体地，第一电子处理器205)可以被配置为使用指示虚拟边界610的信息和所确定的机器人割草机105的当前位置来在机器人割草机105的操作期间(例如，在割草操作期间)控制机器人割草机105保持在作业区域155中，并且避开障碍物和/或当机器人割草机105在每个障碍物附近时根据选择的相应操作方式进行操作。
上文描述的并且在附图中展示的实施例仅通过举例的方式呈现，并且并不旨在作为对本发明的构思和原理的限制。因此，将了解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，元件和其配置和布置的各种变化是可能的。

Claims (20)

1.一种机器人园艺工具，包括：
壳体，
一组轮子，该组轮子联接到该壳体并被配置为旋转以在作业区域中的作业表面上推进该机器人园艺工具，
联接到该组轮子中的一个或多个轮子的至少一个轮子马达，该至少一个轮子马达被配置为驱动该一个或多个轮子的旋转，
至少一个传感器，该至少一个传感器被配置为生成与该作业区域内的物体相关联的信号，以及
第一电子处理器，该第一电子处理器被配置为
控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在限定该作业区域的第一虚拟边界内移动，
从该至少一个传感器接收与位于该作业区域内的障碍物相关联的障碍物信号，
确定在与该第一电子处理器接收到该障碍物信号时相对应的时间该机器人园艺工具的第一位置，
基于该障碍物信号和该园艺工具的第一位置来确定该障碍物的第二位置，
基于该障碍物的第二位置生成该作业区域的包括第二虚拟边界的绘图信息，以及
基于该绘图信息来控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在该作业区域中移动从而保持在该第二虚拟边界之外。
2.如权利要求1所述的机器人园艺工具，其中，该第一电子处理器被配置为基于从外部设备接收该障碍物的近似位置来控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具朝向该障碍物的第二位置移动，该障碍物的近似位置由该外部设备经由第一用户输入接收。
3.如权利要求1所述的机器人园艺工具，其中，该第一电子处理器被配置为通过以下方式生成包括该第二虚拟边界的绘图信息：
响应于基于该障碍物信号检测到该障碍物而控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具围绕该障碍物的周边移动；
记录在该机器人园艺工具围绕该障碍物的周边移动时该机器人园艺工具与该障碍物之间的多个距离测量值和多个角度测量值；
记录在该机器人园艺工具围绕该障碍物的周边移动时该机器人园艺工具的多个第一位置；以及
基于该多个距离测量值中的相应距离测量值、该多个角度测量值中的相应角度测量值以及该多个第一位置中的相应第一位置来确定该第二虚拟边界。
4.如权利要求1所述的机器人园艺工具，其中，该至少一个传感器包括选自由毫米波雷达传感器、光学相机、红外传感器或其组合组成的组中的至少一个。
5.如权利要求1所述的机器人园艺工具，进一步包括网络接口，该网络接口被配置为与外部设备通信；
其中，该第一电子处理器被配置为经由该网络接口将该绘图信息传输到该外部设备，用于由该外部设备显示该作业区域的地图，其中，该地图包括该障碍物的第二位置、该障碍物的第二虚拟边界、或该第二位置和该第二虚拟边界两者。
6.如权利要求1所述的机器人园艺工具，其中，该第一电子处理器被配置为基于该障碍物信号来识别该障碍物的障碍物类型。
7.如权利要求6所述的机器人园艺工具，其中，该第一电子处理器被配置为：
经由该机器人园艺工具的网络接口将该障碍物的障碍物类型传输到外部设备；以及
经由该网络接口从该外部设备接收关于该障碍物的障碍物类型是否被该第一电子处理器正确识别的指示，其中，该指示由该外部设备经由第一用户输入接收。
8.如权利要求6所述的机器人园艺工具，其中，该第一电子处理器被配置为使用人工智能系统的机器学习算法来分析该障碍物信号从而识别该障碍物的障碍物类型，其中，该人工智能系统包括一个或多个神经网络。
9.如权利要求1所述的机器人园艺工具，其中，该第一电子处理器被配置为经由该机器人园艺工具的网络接口从外部设备接收该障碍物的障碍物类型，其中，该障碍物的障碍物类型由该外部设备经由第一用户输入接收。
10.如权利要求1所述的机器人园艺工具，其中，该障碍物是作为第一障碍物类型的第一障碍物，并且其中，该绘图信息包括基于第二障碍物的第三位置的第三虚拟边界，该第二障碍物是不同于该第一障碍物类型的第二障碍物类型；
其中，该第一电子处理器被配置为控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在该作业区域中移动从而在该第二虚拟边界附近以第一方式操作并在该第三虚拟边界附近以第二方式操作，其中，该第一方式不同于该第二方式；并且
其中，该第一操作方式是基于该第一障碍物的第一障碍物类型，并且其中，该第二操作方式是基于该第二障碍物的第二障碍物类型。
11.如权利要求10所述的机器人园艺工具，其中，该第一操作方式包括该第一电子处理器控制边缘切割机的边缘切割马达在该机器人园艺工具围绕该第二虚拟边界移动时被启用；并且
其中，该第二种操作方式包括该第一电子处理器控制该边缘切割马达在该机器人园艺工具围绕该第三虚拟边界移动时被禁用。
12.如权利要求1所述的机器人园艺工具，其中，该第一电子处理器被配置为通过以下方式确定该第一虚拟边界的至少一部分：
从该至少一个传感器接收与至少部分地限定该作业区域的阻挡物相关联的第二障碍物信号，
响应于基于该第二障碍物信号检测到该阻挡物而控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具沿着该阻挡物移动；
记录在该机器人园艺工具沿着该阻挡物移动时该机器人园艺工具与该阻挡物之间的多个距离测量值和多个角度测量值；
记录在该机器人园艺工具沿着该阻挡物移动时该机器人园艺工具的多个第一位置；
基于该多个距离测量值中的相应距离测量值、该多个角度测量值的中相应角度测量值以及该多个第一位置中的相应第一位置来确定该第一虚拟边界的该至少一部分；
生成该作业区域的绘图信息，其中，该绘图信息包括该第一虚拟边界的该至少一部分；以及
基于该绘图信息来控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在该作业区域中移动从而保持在该第一虚拟边界内。
13.一种对机器人园艺工具遇到的物体进行地图绘制的方法，该方法包括：
利用该机器人园艺工具的第一电子处理器控制该机器人园艺工具的至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在限定该机器人园艺工具的作业区域的第一虚拟边界内移动，其中，该机器人园艺工具包括
壳体，
一组轮子，该组轮子联接到该壳体并被配置为旋转以在该作业区域中的操作表面上推进该机器人园艺工具，
联接到该组轮子中的一个或多个轮子的该至少一个轮子马达，该至少一个轮子马达被配置为驱动该一个或多个轮子的旋转，以及
至少一个传感器，该至少一个传感器被配置为生成与该作业区域内的一个或多个物体相关联的信号；
利用该第一电子处理器从该至少一个传感器接收与位于该作业区域内的障碍物相关联的障碍物信号；
利用该第一电子处理器确定在与该第一电子处理器接收到该障碍物信号时相对应的时间该机器人园艺工具的第一位置；
利用该第一电子处理器基于该障碍物信号和该园艺工具的第一位置来确定该障碍物的第二位置；
利用该第一电子处理器基于该障碍物的第二位置生成该作业区域的包括第二虚拟边界的绘图信息；以及
利用该第一电子处理器基于该绘图信息来控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在该作业区域中移动从而保持在该第二虚拟边界之外。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括：
利用该第一电子处理器基于从外部设备接收该障碍物的近似位置来控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具朝向该障碍物的第二位置移动，该障碍物的近似位置由该外部设备经由第一用户输入接收。
15.如权利要求13所述的方法，其中，生成包括该第二虚拟边界的绘图信息进一步包括：
利用该第一电子处理器响应于基于该障碍物信号检测到该障碍物而控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具围绕该障碍物的周边移动；
利用该第一电子处理器记录在该机器人园艺工具围绕该障碍物的周边移动时该机器人园艺工具与该障碍物之间的多个距离测量值和多个角度测量值；
利用该第一电子处理器记录在该机器人园艺工具围绕该障碍物的周边移动时该机器人园艺工具的多个第一位置；以及
利用该第一电子处理器基于该多个距离测量值中的相应距离测量值、该多个角度测量值中的相应角度测量值以及该多个第一位置中的相应第一位置来确定该第二虚拟边界。
16.如权利要求13所述的方法，进一步包括：
利用该第一电子处理器经由网络接口将该绘图信息传输到外部设备，用于由该外部设备显示该作业区域的地图，其中，该地图包括该障碍物的第二位置、该障碍物的第二虚拟边界、或该第二位置和该第二虚拟边界两者。
17.如权利要求13所述的方法，进一步包括：
利用该第一电子处理器基于该障碍物信号来识别该障碍物的障碍物类型。
18.如权利要求13所述的方法，其中，该障碍物是作为第一障碍物类型的第一障碍物，并且其中，该绘图信息包括基于第二障碍物的第三位置的第三虚拟边界，该第二障碍物是不同于该第一障碍物类型的第二障碍物类型，并且该方法进一步包括：
利用该第一电子处理器控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在该作业区域中移动从而在该第二虚拟边界附近以第一方式操作并在该第三虚拟边界附近以第二方式操作，其中，该第一方式不同于该第二方式；
其中，该第一操作方式是基于该第一障碍物的第一障碍物类型，并且其中，该第二操作方式是基于该第二障碍物的第二障碍物类型。
19.如权利要求18所述的方法，其中，控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在该作业区域中移动从而在该第二虚拟边界附近以该第一方式操作并在该第三虚拟边界附近以该第二方式操作进一步包括：
利用该第一电子处理器控制边缘切割机的边缘切割马达在该机器人园艺工具围绕该第二虚拟边界移动时被启用；以及
利用该第一电子处理器控制该边缘切割马达在该机器人园艺工具围绕该第三虚拟边界移动时被禁用。
20.如权利要求13所述的方法，进一步包括通过以下方式确定该第一虚拟边界的至少一部分：
利用该第一电子处理器从该至少一个传感器接收与至少部分地限定该作业区域的阻挡物相关联的第二障碍物信号；
利用该第一电子处理器响应于基于该第二障碍物信号检测到该阻挡物而控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具沿着该阻挡物移动；
利用该第一电子处理器记录在该机器人园艺工具沿着该阻挡物移动时该机器人园艺工具与该阻挡物之间的多个距离测量值和多个角度测量值；
利用该第一电子处理器记录在该机器人园艺工具沿着该阻挡物移动时该机器人园艺工具的多个第一位置；
利用该第一电子处理器基于该多个距离测量值中的相应距离测量值、该多个角度测量值中的相应角度测量值以及该多个第一位置中的相应第一位置来确定该第一虚拟边界的该至少一部分；
利用该第一电子处理器生成该作业区域的绘图信息，其中，该绘图信息包括该第一虚拟边界的该至少一部分；以及
利用该第一电子处理器基于该绘图信息来控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具在该作业区域中移动从而保持在该第一虚拟边界内。
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