DE102007059118A1 - Autonomous working device - Google Patents

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DE102007059118A1
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Joachim Platzer
Amos Albert
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Abstract

Autonom arbeitende Vorrichtung (30), insbesondere autonomer Rasenmäher, umfassend eine Antriebseinheit zum Bewegen der Vorrichtung (30), zumindest eine Sensoreinheit (10) und eine Auswerteeinheit (20), wobei die zumindest eine Sensoreinheit (10) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie ein elektrisches Feld erzeugt und dass Veränderungen dieses elektrischen Feldes, die durch Änderungen der Untergrundbeschaffenheit und/oder durch in das elektrische Feld eintretende Objekte (22) hervorgerufen werden, durch die Auswerteeinheit (20) erfasst und ausgewertet werden.Autonomously operating device (30), in particular autonomous lawn mower, comprising a drive unit for moving the device (30), at least one sensor unit (10) and an evaluation unit (20), wherein the at least one sensor unit (10) is designed and arranged such that it generates an electric field and that changes in this electric field, which are caused by changes in the surface condition and / or by entering into the electric field objects (22) are detected and evaluated by the evaluation unit (20).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine autonom arbeitende Vorrichtung, die eine Antriebseinheit zum Bewegen der Vorrichtung, zumindest eine Sensoreinheit und eine Auswerteeinheit umfasst.The The present invention relates to an autonomous device, the one drive unit for moving the device, at least a sensor unit and an evaluation unit comprises.

Stand der TechnikState of the art

Als autonom arbeitende Vorrichtungen werden vorliegend solche Vorrichtungen bezeichnet, die Arbeiten selbständig ausführen können, insbesondere Haus- und Gartenarbeiten. So sind im Stand der Technik beispielsweise autonome Rasenmäher, Laubsammler, Unkrautjäter, Bewässerungsvorrichtungen, Staubsauger und dergleichen in verschiedensten Ausgestaltungen bekannt. Nachfolgend wird der Einfachheit halber nur noch auf autonome Rasenmäher Bezug genommen, wobei ein solcher Rasenmäher jedoch nur als ein Beispiel für autonom arbeitende Vorrichtungen dient und in keiner Weise als einschränkend zu verstehen ist.When autonomously operating devices are presently such devices referred to perform the work independently can, especially house and garden works. So are in the state of the art, for example, autonomous lawn mowers, leaf collectors, Weed cabbages, irrigation devices, vacuum cleaners and the like in a variety of configurations. following For simplicity's sake, it will only rely on autonomous lawnmowers However, such a lawnmower only as an example of autonomous devices and is in no way to be construed as limiting.

Bei autonomen Rasenmähern sind neben einer möglichst effizienten Arbeitsweise, wie beispielsweise eine vollständige Flächenabdeckung beim Mähen, eine Vermeidung des Mehrfachüberfahrens von Rasenflächen oder dergleichen, eine sichere Arbeitsweise, bei der weder der Rasenmäher noch andere Gegenstände oder Personen zu Schaden kommen, sowie ein minimaler Nachbearbeitungsaufwand von Bedeutung, wie etwa das Trimmen der Rasenkanten nach dem Mähen.at autonomous lawn mowers are next to one as possible efficient operation, such as a complete Area coverage when mowing, avoiding the Multiple crossing of lawns or the like, a safe working method in which neither the lawnmower other items or people will be harmed as well a minimal post-processing effort of importance, such as the Trimming the lawn edges after mowing.

Zur Realisierung dieser Anforderungen umfassen bekannte autonome Rasenmäher verschiedene Arten von Sensoreinheiten, die Zustände des Arbeitsumfelds der Vorrichtung erfassen können. Die von den Sensoreinheiten erfassten Zustände werden dann in Form eines Ausgangssignals an eine Auswerteeinheit weitergeleitet, welche die Ausgangssignale auswertet und basierend auf dem Auswertungsergebnis Steuerbefehle generiert, um Komponenten des Rasenmähers anzusteuern, wie beispielsweise eine Antriebseinheit des Rasenmähers, um mit Hilfe einer Sensoreinheit detektierten Hindernissen auszuweichen.to Realization of these requirements include known autonomous lawnmowers various types of sensor units, the states of the Working environment of the device can capture. The of The sensor units detected states are then in shape an output signal forwarded to an evaluation, which evaluates the output signals and based on the evaluation result Control commands generated to components of the lawnmower to drive, such as a drive unit of the lawnmower, to avoid obstacles detected with the aid of a sensor unit.

Beispielsweise beschreibt die DE 101 52 726 A1 einen autonomen Rasenmäher, bei dem ein stromdurchflossener Einfassungsdraht zum Einsatz kommt, der im Vorfeld um den zu mähenden Bereich gelegt oder wahlweise vergraben wird. Der Rasenmäher verfügt über eine oder mehrere Sensoreinheiten, die das Signal des stromdurchflossenen Einfassungsdrahtes erfassen. Die erfassten Signale werden an eine Auswerteeinheit weitergeleitet, die auf diesen basierend Steuerbefehle für eine Antriebseinheit generiert, um sicherzustellen, dass der Rasenmäher den durch den Einfassungsdraht definierten Arbeitsbereich nicht verlässt.For example, this describes DE 101 52 726 A1 an autonomous lawnmower, in which a current-carrying border wire is used, which is placed in the run around the area to be mowed or optionally buried. The lawnmower has one or more sensor units that detect the signal of the current-carrying surround wire. The detected signals are forwarded to an evaluation unit, which based on these generates control commands for a drive unit to ensure that the lawnmower does not leave the working area defined by the trim wire.

Wenngleich die Verlegung des Einfassungsdrahtes eine sehr zuverlässige Lösung zur Abgrenzung des Arbeitsbereiches darstellt, ist diese jedoch mit einem hohen Installationsaufwand verbunden. Um zu vermeiden, dass der Rasenmäher an vertikalen Grasnaben abstürzt, muss der Draht lediglich in sicherem Abstand von solchen Grasnaben verlegt werden. Hierbei lässt sich jedoch nicht sicherstellen, dass ein sauberer Schnitt an der Außengrenze des Arbeitsbereiches erfolgt. Entsprechend ist normalerweise eine Nachbearbeitung entlang der Außengrenze des Arbeitsbereiches beispielsweise unter Verwendung eines Rasentrimmers erforderlich.Although the laying of the edging wire a very reliable Is solution for delimiting the work area is However, these are associated with a high installation cost. Around To avoid having the lawn mower on vertical grass hubs crashes, the wire only has to be at a safe distance be laid by such grasshoppers. Here you can However, do not make sure a clean cut at the outer border of the work area. Accordingly, one is usually Post-processing along the outer boundary of the work area For example, using a grass trimmer required.

Ferner sind autonome Rasenmäher verfügbar, die über taktile Sensoreinheiten verfügen, die ein Hindernis darstellende Objekte erst dann erkennen, wenn eine Kollision bereits aufgetreten ist. Nach aufgetretener Kollision werden normalerweise entsprechende Steuerbefehle generiert, welche die Antriebseinheit des Rasenmä hers dazu veranlassen, einen anderen Pfad einzuschlagen. Ein Problem bei der Verwendung solcher taktilen Sensoreinheiten besteht darin, dass bei einer Kollision mit einem Gegenstand der Gegenstand und auch der Rasenmäher selbst beschädigt werden können. Zudem können taktile Sensoreinheiten ggf. flache Objekte, wie beispielsweise eine Hand im Gras, nicht erkennen, so dass der Rasenmäher diese einfach überfährt, wodurch große Schäden angerichtet werden können.Further Autonomous mowers are available that over tactile sensor units that constitute an obstacle Detecting objects only when a collision has already occurred is. After a collision occur are usually appropriate Control commands generated which the drive unit of Rasenmä hers cause to take another path. A problem when using such tactile sensor units is that in a collision with an object of the object and Even the lawn mower itself can be damaged. In addition, tactile sensor units may be flat objects, such as a hand in the grass, do not recognize it, so that the Lawnmower simply overrides this, causing great damage can be done.

Die DE 103 02 908 A1 beschreibt einen autonomen Rasenmäher, der über eine Sensoreinheit verfügt, welche die Laufzeit von Ultraschallwellen von einem Ultraschallsender zu einem Ultraschallempfänger zur Bestimmung der Entfernung einer schallreflektierenden Begrenzung eines Rasenareals oder möglicher Hindernisse innerhalb des Rasenareals erfasst und in eine Auswerteeinheit einließt. Diese Auswerteeinheit verarbeitet dann die entsprechenden Daten und generiert basierend auf dem Auswertungsergebnis Steuerbefehle für die Antriebseinheit des Rasenmähers, die diesen dazu veranlassen, einen anderen Pfad einzuschlagen. Mit Hilfe dieser Sensoreinheit lassen sich im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen taktilen Sensoreinheiten Objekte vor einer drohenden Kollision detektieren. Nachteilig bei diesen Sensoreinheiten ist jedoch, dass deren korrekte Funktion erst ab einer Mindestentfernung funktioniert und dass Objekte am Untergrund, wie beispielsweise eine Kinderhand im Gras oder dergleichen, nicht sicher erkannt werden können.The DE 103 02 908 A1 describes an autonomous lawn mower having a sensor unit which detects the transit time of ultrasonic waves from an ultrasonic transmitter to an ultrasonic receiver for determining the distance of a sound-reflecting boundary of a lawn area or possible obstacles within the lawn area and enters an evaluation unit. This evaluation unit then processes the corresponding data and generates, based on the evaluation result, control commands for the drive unit of the lawnmower, which cause it to take a different path. With the aid of this sensor unit, in contrast to the previously described tactile sensor units, it is possible to detect objects from an impending collision. A disadvantage of these sensor units, however, is that their correct function only works from a minimum distance and that objects on the ground, such as a child's hand in the grass or the like, can not be reliably detected.

Gleiches gilt im Wesentlichen auch für optische Sensoreinheiten, die Licht aussenden und Hindernisse anhand von dem an einem Objekt reflektiertem Anteil des ausgesendeten Lichts detektieren.The same applies essentially to optical sensor units that emit light and reflect obstacles on the basis of an object Detect tem proportion of the emitted light.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine autonom arbeitende Vorrichtung mit alternativem Aufbau zu schaffen, welche die zuvor genannten Probleme zumindest teilweise löst.outgoing From this prior art it is an object of the present invention Invention, an autonomous device with alternative To create a structure that addresses the aforementioned problems, at least partially dissolves.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine autonom arbeitende Vorrichtung, insbesondere einen autonomen Rasenmäher, umfassend eine Antriebseinheit zum Bewegen der Vorrichtung, zumindest eine Sensoreinheit und eine Auswerteinheit.to This object is achieved by the present invention an autonomously operating device, in particular an autonomous device A lawnmower comprising a drive unit for moving the device, at least one sensor unit and an evaluation unit.

Erfindungsgemäß ist die zumindest eine Sensoreinheit derart ausgebildet und eingerichtet, dass sie ein elektrisches Feld erzeugt, und dass Veränderung dieses elektrischen Feldes, die durch Änderungen der Untergrundbeschaffenheit und/oder durch in das elektrische Feld eintretende Objekte hervorgerufen werden, erfasst und durch die Auswerteeinheit ausgewertet werden.According to the invention the at least one sensor unit is designed and set up such that she generates an electric field and that change This electric field caused by changes in the surface texture and / or caused by entering into the electric field objects be recorded and evaluated by the evaluation unit.

Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß ein elektrisches Feld generiert, das sich in die Umgebung der Vorrichtung erstreckt. Objekte sowie Veränderungen am Untergrund, wie beispielsweise eine abfallende Kante, verändern das elektrische Feld. Derartige Veränderungen des elektrischen Feldes werden messtechnisch erfasst, woraufhin auf Objekte oder Veränderungen am Untergrund rückgeschlossen werden kann. Daraufhin können entsprechende Maßnahmen getroffen werden. So können beispielsweise Steuerbefehle generiert werden, welche die Antriebseinheit derart ansteuern, das die Vorrichtung dem Hindernis ausweicht.With In other words, according to the invention, an electric Field generated that extends into the environment of the device. Objects as well as changes to the ground, such as a falling edge, alter the electric field. such Changes in the electric field are metrologically captured, prompting for objects or changes to the ground can be deduced. Thereupon can appropriate measures are taken. So, for example Control commands are generated, which the drive unit so control the device evades the obstacle.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Detektionsmethode gegenüber den eingangs genannten Schallsensoren und optischen Sensoren besteht darin, dass sich Objekte und Veränderungen am Untergrund nicht nur in einem Bereich um die Vorrichtung herum sondern auch unterhalb der Vorrichtung erfassen lassen. Auf diese Weise lässt sich das von der Vorrichtung ausgehende Gefahrenpotential weiter reduzieren.One significant advantage of this detection method consists of the aforementioned sound sensors and optical sensors in that objects and changes to the underground not only in an area around the device but also below the device. That way the danger potential emanating from the device continues to reduce.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Detektionsmethode besteht darin, dass die Erfassung von Objekten und Veränderungen am Untergrund berührungslos erfolgt. Ferner ist die Sensoreinheit mit dem zuvor beschriebenen Aufbau störungsunanfällig. Zwar hängt der absolute Wert der durchgeführten Messung im starken Maße von den Umgebungsbedingungen ab. So beeinflusst etwa ein feuchter Rasen die Kapazität der Anordnung. Da die Detektion jedoch auf Veränderungen des elektrischen Feldes basiert, lassen sich die äußeren Einflüsse sehr einfach kompensieren.One Another advantage of the detection method according to the invention is that the capture of objects and changes on the ground without contact. Furthermore, the sensor unit with the structure described above, not susceptible to interference. True, the absolute value of the performed depends Measurement strongly dependent on the ambient conditions. For example, a damp lawn affects the capacity of the Arrangement. However, since the detection is due to changes in the electric field based, can be the outer Compensate influences very easily.

Zudem kann die erfindungsgemäße Sensoreinheit sehr preisgünstig hergestellt werden. Es existieren keine Reflexionsprobleme und die Sensoreinheit braucht keine beweglichen Bauteile zu beinhalten. Entsprechend kann ein solider Aufbau realisiert werden.moreover the sensor unit according to the invention can be very inexpensive getting produced. There are no reflection problems and the Sensor unit does not need to include moving components. Accordingly, a solid construction can be realized.

Schließlich können mit der Sensoreinheit sowohl metallische als auch nichtmetallische Objekte detektiert werden.After all can be both metallic and with the sensor unit non-metallic objects are detected.

Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die zumindest eine Sensoreinheit wenigstens eine Transmitter-Elektrode und wenigstens eine Receiver-Elektrode auf, die ein voneinander verschiedenes Potential aufweisen, wobei zur Erzeugung des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden an der wenigstens einen Transmitter-Elektrode eine Wechselspannung angelegt wird. Zur Sicherstellung des Potentialunterschiedes kann beispielsweise eine Operationsverstärkerschaltung vorgesehen werden, die derart eingerichtet ist, dass sie die wenigstens eine Receiver-Elektrode auf Nullpotential hält. Zur Erfassung einer Änderung des elektrischen Feldes kann die Auswerteeinheit beispielsweise den durch die wenigstens eine Receiver-Elektrode fließenden Strom messen, wobei beim Auftreten einer Stromänderung auf eine Änderung des elektrischen Feldes rückgeschlossen werden kann.According to one Embodiment of the present invention has the at least one Sensor unit at least one transmitter electrode and at least a receiver electrode that has a mutually different potential , wherein for generating the electric field between the electrodes on the at least one transmitter electrode a AC voltage is applied. To ensure the potential difference For example, an operational amplifier circuit may be provided which is arranged to be the at least one Receiver electrode to zero potential stops. To capture a change of the electric field, the evaluation unit for example, by the at least one receiver electrode measure flowing current, with the occurrence of a current change inferred from a change in the electric field can be.

Bevorzugt weist die wenigstens eine Sensoreinheit zumindest eine Abschirmung auf, die derart ausgebildet ist und/oder derart mit einem Potential beaufschlagt wird, dass sie Beeinflussungen des elektrischen Feldes durch andere Komponenten der Vorrichtung verringert oder ganz eliminiert wird. Auf diese Weise können Messfehler reduziert werden.Prefers the at least one sensor unit has at least one shield on, which is formed in such a way and / or so charged with a potential is that they affect the electric field by others Components of the device is reduced or eliminated altogether. In this way measurement errors can be reduced.

Zudem umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt mehrere Sensoreinheiten, die derart angeordnet sind, dass Bereiche vor und/oder hinter und/oder neben und/oder unterhalb und/oder oberhalb des Rasenmähers mit Hilfe der von diesen generierten elektrischen Felder überwacht werden. Auf diese Weise lässt sich eine Überwachung der Umgebung rund um den Rasenmäher realisieren. Insbesondere eine Überwachung des Bereiches unterhalb des Rasenmähers lässt sich mit den bislang bekannten Sensoreinheiten von autonomen Vorrichtungen nicht realisieren.moreover includes the device according to the invention preferably a plurality of sensor units arranged such that areas before and / or after and / or next to and / or below and / or above of the lawnmower with the help of the electrical generated by them Fields are monitored. That way to monitor the environment around the lawnmower realize. In particular, a monitoring of the area below the lawnmower can be with the previously known Do not realize sensor units of autonomous devices.

Die Auswerteeinheit ist bevorzugt derart eingerichtet, dass basierend auf von dieser erfassten Veränderungen eines von einer Sensoreinheit erzeugten elektrischen Feldes Steuerbefehle zum Ansteuern der Antriebseinheit generiert werden. Mit anderen Worten wird die Antriebseinheit derart angesteuert, dass der Rasenmäher Hindernissen, die durch die Sensoreinheit erfasst wurden, ausweicht.The evaluation unit is preferably set up in such a way that control commands for activating the drive unit are generated on the basis of changes in an electric field generated by a sensor unit, which are detected by the latter. With In their words, the drive unit is controlled in such a way that the lawnmower evades obstacles that have been detected by the sensor unit.

Zudem ist die Auswerteeinheit bevorzugt derart eingerichtet, dass basierend auf von dieser erfassten Veränderungen eines von einer Sensoreinheit erzeugten elektrischen Feldes Steuerbefehle zum Ansteuern wenigstens einer weiteren Einheit der Vorrichtung generiert werden. Bei dieser weiteren Einheit kann es sich beispielsweise um einen Motor handeln, der das Schneidblatt eines Rasenmähers antreibt. Wird beispielsweise ein Objekt in unmittelbarer Umgebung des Rasenmähers mit Hilfe der Sensoreinheit detektiert, dem der Rasenmäher nicht mehr ausweichen kann, so kann beispielsweise die Drehzahl des Motors verringert oder der Motor sofort ausgeschaltet werden. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Beschädigung eines Objektes verhindert werden, wenn der Rasenmäher dieses überfährt. Ebenso kann natürlich auch eine Beschädigung des Schneidblattes bei einer Kollision mit einem harten Objekt verhindert werden.moreover the evaluation unit is preferably set up so that based on changes detected by this one of a Sensor unit generated electric field control commands for driving at least one further unit of the device are generated. This further unit may be, for example, a Act engine that drives the blade of a lawnmower. For example, if an object is in the immediate vicinity of the lawnmower detected with the help of the sensor unit, the lawnmower can not evade, so for example, the speed reduced motor or the engine off immediately. In this way, for example, damage to a Object can be prevented when the lawnmower overruns this. Likewise, of course, damage to the Cutting blade in a collision with a hard object prevented become.

Ausführungsbeispielembodiment

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben. Darin ist/sind:following An embodiment of the present invention is disclosed below With reference to the accompanying drawings described in more detail. In this is / are:

1a und 1b schematische Ansichten, die das Funktionsprinzip einer Sensoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung erläutern; und 1a and 1b schematic views illustrating the principle of operation of a sensor unit according to the present invention; and

2 eine schematische Ansicht, die einen autonomen Rasenmäher zeigt, der über eine Vielzahl solcher Sensoreinheiten verfügt. 2 a schematic view showing an autonomous lawnmower, which has a plurality of such sensor units.

Gleiche Bezugsziffern beziehen sich nachfolgend auf gleiche oder gleichartige Bauteile.Same Reference numerals refer to the same or similar below Components.

Die 1a und 1b sind schematische Ansichten und zeigen das Grundprinzip einer Sensoreinheit 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie es in 1a gezeigt ist, umfasst die Sensoreinheit 10 eine Transmitter-Elektrode 12 und eine Receiver-Elektrode 14, die ein voneinander verschiedenes Potential aufweisen. Zur Aufrechterhaltung des Potentialunterschiedes zwischen der Transmitter-Elektrode 12 und der Receiver-Elektrode 14 wird die Receiver Elektrode 14 vorliegend durch eine nicht dargestellte Operationsverstärkerschaltung auf Nullpotential gehalten und stellt somit eine virtuelle Masse dar. An der Transmitter-Elektrode wird mit Hilfe einer Wechselstromquelle 16 ein Wechselstrom angelegt, so dass zwischen der Transmitter-Elektrode 12 und der Receiver- Elektrode 14 ein elektrisches Feld erzeugt wird, das in 1a durch Feldlinien 18 angedeutet ist. Solange zwischen der Transmitter-Elektrode 12 und der Receiver-Elektrode 14 ein ungestörtes elektrisches Feld vorhanden ist, fließt an der Receiver-Elektrode 14 ein Strom I, der durch eine Auswerteeinheit 20 erfasst wird.The 1a and 1b are schematic views and show the basic principle of a sensor unit 10 according to the present invention. As it is in 1a is shown, the sensor unit comprises 10 a transmitter electrode 12 and a receiver electrode 14 which have a different potential from each other. To maintain the potential difference between the transmitter electrode 12 and the receiver electrode 14 becomes the receiver electrode 14 in the present case held by a not shown operational amplifier circuit to zero potential and thus represents a virtual ground. At the transmitter electrode is using an AC power source 16 an alternating current is applied so that between the transmitter electrode 12 and the receiver electrode 14 an electric field is generated which is in 1a through field lines 18 is indicated. As long as between the transmitter electrode 12 and the receiver electrode 14 an undisturbed electric field is present flows at the receiver electrode 14 a current I passing through an evaluation unit 20 is detected.

Tritt nun in das elektrische Feld, wie es in 1b gezeigt ist, ein Objekt 22 in das elektrische Feld ein, so wird elektrische Ladung in Form des Stroms IG abgezogen, so dass das elektrische Feld verzerrt bzw. verändert wird; es entsteht ein sogenannter Nebenschluss. Der an der Receiver-Elektrode gemessene Strom sinkt dabei auf IR, wobei IR ungefähr I–IG entspricht. Diese Änderung des Stroms an der Receiver-Elektrode 14 wird von der Auswerteeinheit 20 detektiert, woraufhin diese darauf schließt, dass innerhalb des elektrischen Feldes zwischen der Transmitter-Elektrode 12 und der Receiver-Elektrode 14 das Objekt 22 vorhanden ist. Basierend hierauf generiert die Auswerteeinheit 20 Steuerbefehle zum Ansteuern einer Antriebseinheit des Rasenmähers, um ein Ausweichmanöver einzuleiten, und/oder Steuersignale zum Ansteuern anderer Komponenten des Rasenmähers, beispielsweise um den das Schneidmesser antreibende Motor anzuhalten.Now step into the electric field as it is in 1b shown is an object 22 in the electric field, so electric charge in the form of the current I G is subtracted, so that the electric field is distorted or changed; It creates a so-called shunt. The current measured at the receiver electrode drops to I R , where I R corresponds to approximately I-I G. This change of the current at the receiver electrode 14 is from the evaluation unit 20 whereupon it concludes that within the electric field between the transmitter electrode 12 and the receiver electrode 14 the object 22 is available. Based on this, the evaluation unit generates 20 Control commands for driving a drive unit of the lawnmower to initiate an evasive maneuver, and / or control signals for driving other components of the lawnmower, for example, to stop the motor driving the cutting blade.

2 zeigt einen autonomen Rasenmäher 30 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Rasenmäher umfasst ein Gehäuse 32, an dem bewegliche Räder 34 angeordnet sind, die mit Hilfe einer nicht dargestellten Antriebseinheit angetrieben werden. An der Außenseite des Gehäuses 32 sind mehrere Sensoreinheiten 10 vorgesehen, die nach dem unter Bezugnahme auf die 1a und 1b erläuterten Messprinzip arbeiten. Genauer gesagt erstreckt sich um den Umfang des oberen Bereiches des Gehäuses 32 eine bandförmige Abschirmung 36a, auf der nebeneinander eine Vielzahl von Receiver-Elektroden 14a angeordnet ist. Die Abschirmung 36a dient dazu, die Sensoreinheiten 10 vor Einflüssen weiteren Rasenmäherkomponenten abzuschirmen, die im Innern des Gehäuses 32 angeordnet sind. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die von den Sensoreinheiten 10 erzeugten elektrischen Felder durch elektrische Felder, die von anderen Rasenmäherkomponenten generiert werden, beeinträchtigt werden. Oberhalb der nebeneinander angeordneten Receiver-Elektroden 14a erstreckt sich in Auswärtsrichtung eine drahtförmige Transmitter-Elektrode 12a um den Umfang des oberen Bereiches des Gehäuses 32. Diese drahtförmige Transmitter-Elektrode 12a ist mit einer Wechselstromquelle 16 (in 2 nicht gezeigt) verbunden, so dass zwischen der drahtförmigen Transmitter-Elektrode 12a und den einzelnen Receiver-Elektroden 14a aufgrund des Potentialunterschiedes, der zwischen den Elektroden vorliegt, ein elektrisches Feld erzeugt wird, das sich ausgehend von dem Gehäuse 32 des Rasenmähers 30 auswärts erstreckt. 2 shows an autonomous lawnmower 30 according to an embodiment of the present invention. The lawnmower includes a housing 32 on the moving wheels 34 are arranged, which are driven by means of a drive unit, not shown. On the outside of the case 32 are several sensor units 10 provided after referring to the 1a and 1b explained measuring principle work. More specifically, extends around the periphery of the upper portion of the housing 32 a band-shaped shield 36a , on the side by side a variety of receiver electrodes 14a is arranged. The shield 36a serves to the sensor units 10 to shield other lawnmower components from being inside the housing 32 are arranged. In this way it can be prevented that of the sensor units 10 generated electrical fields are affected by electric fields generated by other lawnmower components. Above the juxtaposed receiver electrodes 14a extends in the outward direction of a wire-shaped transmitter electrode 12a around the perimeter of the top of the case 32 , This wire-shaped transmitter electrode 12a is with an AC power source 16 (in 2 not shown), so that between the wire-shaped transmitter electrode 12a and the individual receiver electrodes 14a due to the potential difference that exists between the electrodes, an electric field is generated which originates from the housing 32 of the lawnmower 30 extends outwards.

In ähnlicher Weise ist an dem unteren Bereich des Gehäuses 32 des Rasenmähers 30 eine bandförmige Abschirmung 36b vorgesehen, auf der ebenfalls nebeneinander einzelne Receiver-Elektroden 14b angeordnet sind, oberhalb derer sich eine drahtförmige Transmitter-Elektrode 12b erstreckt. Auch hier wird durch Anlegen eines Wechselstroms an die drahtförmige Transmitter-Elektrode 12b ein elektrisches Feld zwischen der drahtförmigen Transmitter-Elektrode 12b und den einzelnen Receiver-Elektroden 14b erzeugt, das sich ausgehend von dem Gehäuse 32 des Rasenmähers 30 auswärts nach unten erstreckt, so dass entsprechend der Untergrund abgetastet wird.Similarly, at the lower Be rich of housing 32 of the lawnmower 30 a band-shaped shield 36b provided on the side by side also individual receiver electrodes 14b are arranged above which a wire-shaped transmitter electrode 12b extends. Again, by applying an alternating current to the wire-shaped transmitter electrode 12b an electric field between the wire-shaped transmitter electrode 12b and the individual receiver electrodes 14b generated, starting from the housing 32 of the lawnmower 30 extends downwards so that the substrate is scanned accordingly.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Transmitter-Elektroden 12a und 12b auch in anderer Anzahl und Form vorgesehen werden können. Beispielsweise kann jeder Receiver-Elektrode 14a, 14b eine Transmitter-Elektrode zugeordnet sein. Ferner kann die Transmitter-Elektrode auch mäanderförmig oder in einer von einem Draht verschiedenen Form ausgebildet sein.It should be noted that the transmitter electrodes 12a and 12b can be provided in a different number and shape. For example, each receiver electrode 14a . 14b be associated with a transmitter electrode. Further, the transmitter electrode may also be meander-shaped or formed in a shape different from a wire.

Bei dem Rasenmäher 30 mit dem zuvor beschriebenen Aufbau können mit Hilfe der Sensoreinheiten 10, die an dem Gehäuse 32 des Ra senmähers 30 angeordnet sind, Objekte und Änderungen der Umgebung um den Rasenmäher 30 herum und unterhalb des Rasenmähers 30 detektiert werden. Wird beispielsweise von den vorderen Sensoreinheiten 10 im unteren Bereich des Gehäuses 32 des Rasenmähers 30 eine Änderung des Untergrundes in Form einer abfallenden Rasenkante 40 erfasst, so generiert die Auswerteeinheit 20 zunächst einen Steuerbefehl, der die Antriebseinheit des Rasenmähers 30 zunächst derart ansteuert, dass die Geschwindigkeit des Rasenmähers 30 gedrosselt wird. Entsprechend kann der Rasenmäher 30 langsam an die Rasenkante 40 heranfahren. Wird durch die Auswerteeinheit 20 dann detektiert, dass sich der Rasenmäher 30 in unmittelbarer Nähe der Rasenkante 40 befindet, so wird ein Steuerbefehl generiert, der die Antriebseinheit derart ansteuert, dass sich der Rasenmäher 30 in entgegengesetzte Richtung bewegt und sich somit von der Rasenkante 40 entfernt, um ein Abstürzen des Rasenmähers 30 an der Rasenkante 40 zu verhindern.At the lawn mower 30 With the structure described above, with the aid of the sensor units 10 attached to the case 32 of the lawn mower 30 are arranged objects and changes of environment around the lawnmower 30 around and under the lawnmower 30 be detected. For example, from the front sensor units 10 in the lower part of the housing 32 of the lawnmower 30 a change in the ground in the form of a sloping lawn edge 40 recorded, the evaluation unit generates 20 First, a control command indicating the drive unit of the lawnmower 30 First of all, it controls the speed of the lawn mower 30 is throttled. Accordingly, the lawnmower 30 slowly to the lawn edge 40 drive up. Is through the evaluation unit 20 then it detects that the lawn mower 30 in the immediate vicinity of the lawn edge 40 is located, a control command is generated, which drives the drive unit such that the lawnmower 30 moved in the opposite direction and thus from the lawn edge 40 removed a crash of the lawnmower 30 at the lawn edge 40 to prevent.

Wenn ein Hindernis in Form eines ortsfesten oder beweglichen durch eine der Sensoreinheiten 10 im oberen oder unteren Bereich des Gehäuses 32 des Rasenmähers 30 detektiert wird, so werden Steuerbefehle generiert, welche die Antriebseinheit derart ansteuern, dass der Rasenmäher 30 dem Hindernis ausweicht. Ferner können die Sensoreinheiten 10 und die Auswerteeinheit 20 derart eingerichtet sein, dass beispielsweise der Motor, der das Schneidblatt des Rasenmähers 30 antreibt, angehalten wird, sobald die Sensoreinheiten 10 im unteren Bereich des Gehäuses 32 des Rasenmähers 30 ein Hindernis detektieren. Auf diese Weise können Beschädigungen des Schneidblattes oder des Objektes verhindert werden.If an obstacle in the form of a fixed or movable by one of the sensor units 10 in the upper or lower part of the housing 32 of the lawnmower 30 is detected, so control commands are generated, which drive the drive unit such that the lawnmower 30 evades the obstacle. Furthermore, the sensor units 10 and the evaluation unit 20 be set up such that, for example, the motor that the blade of the lawnmower 30 drives, stops as soon as the sensor units 10 in the lower part of the housing 32 of the lawnmower 30 to detect an obstacle. In this way, damage to the cutting blade or the object can be prevented.

Es sollte klar sein, dass das unter Bezugnahme auf die Figuren erläuterte Ausführungsbeispiel in keiner Weise einschränkend ist. Vielmehr können Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die beiliegenden Ansprüche definiert wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf autonom arbeitende Vorrichtung im Allgemeinen und ist nicht auf autonome Rasenmäher beschränkt. So kann die Erfindung auch bei autonomen Laubsammlern, Unkrautjätern, Bewässerungsvorrichtungen, Staubsaugern und dergleichen implementiert werden.It it should be clear that this was explained with reference to the figures Embodiment in no way limiting is. Rather, modifications and changes be made without departing from the scope of the present invention as defined by the appended claims becomes. In particular, the invention relates to autonomously operating Device in general and is not limited to autonomous lawnmowers. Thus, the invention can also be applied to autonomous leaf collectors, weed Irrigation devices, vacuum cleaners and the like be implemented.

Grundsätzlich basiert die Erfindung auf der Erzeugung eines elektrischen Feldes, wobei Veränderungen im Einzugsbereich des elektrischen Feldes, wie beispielsweise Veränderungen, die durch Objekte, Lebewesen oder Veränderungen am Untergrund hervorgerufen werden, zu Verzerrungen des elektrischen Feldes führen, die sich messtechnisch erfassen lassen.in principle the invention is based on the generation of an electric field, being changes in the catchment area of the electric Field, such as changes caused by objects, Sentient beings or changes to the subsurface will lead to distortions of the electric field, which can be measured.

Durch eine entsprechende Anordnung der Elektroden am Rasenmäher ist es möglich, Veränderungen des elektrischen Feldes nicht nur vor, hinter und neben sondern auch unter dem Rasenmäher zu detektieren. Damit können beispielsweise vertikale Rasenkanten, Treppenstufen oder Löcher im Rasen erfasst werden.By a corresponding arrangement of the electrodes on the lawnmower is it possible to change the electrical Field not only in front, behind and beside but also under the lawnmower to detect. For example, vertical lawn edges, Stair steps or holes in the lawn are detected.

Die Erkennung erfolgt gemäß dem erfindungsgemäßen Messprinzip berührungslos. Damit besteht die Möglichkeit der Implementierung von Sicherheitsfunktionen, insbesondere die Vermeidung von Verletzungen von Mensch und Tier. Des Weiteren lassen sich Ausweichstrategien implementieren für den Fall, dass sich der Rasenmäher auf Kollisionskurs mit stationären oder mobilen Objekten befindet. Dies dient der Vorbeugung einer Zerstörung des Rasenmähers sowie der Objekte.The Detection takes place according to the invention Measuring principle non-contact. There is the possibility the implementation of security functions, in particular the Avoidance of injury to humans and animals. Furthermore, let implement evasive strategies in the event that the lawnmower colliding with stationary or mobile objects. This serves to prevent a Destruction of the lawnmower and the objects.

Der absolute Wert der Messung hängt in starkem Maße von den Umgebungsbedingungen ab, wie beispielsweise von der Witterung. So beeinflusst etwa ein feuchter Rasen die Kapazität der Anordnung. Da die Detektion aber auf Veränderungen des elektrischen Feldes basiert, lassen sich die äußeren Einflüsse sehr einfach kompensieren. Entsprechend funktioniert die Detektion stets zuverlässig.Of the absolute value of the measurement depends to a great extent from the ambient conditions, such as the weather. For example, a damp lawn affects the capacity of the Arrangement. But because the detection is due to changes in the electrical Field based, let the external influences very easy to compensate. The detection works accordingly always reliable.

Nicht zuletzt zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass sich die Sensoreinheit sehr preisgünstig aufbauen lässt. Es existieren keine Reflexionsprobleme, und der Sensor beinhaltet keine beweglichen Bauteile.Not Finally, the invention is characterized in that the sensor unit very inexpensive to build. It exists no reflection problems, and the sensor does not include any moving ones Components.

Schließlich lassen sich mit der Anordnung metallische ebenso wie nichtmetallische Objekte detektieren. Im Bezug auf die Anwendung zur Erkennung von Lebewesen oder Gliedmaßen ist anzumerken, dass die Kleidung das elektrische Feld nicht unterbindet und somit keine Einschränkung darstellt.After all can be with the arrangement of metallic as well as non-metallic Detect objects. Regarding the application for the detection of Living beings or limbs should be noted that the clothes the electric field is not prevented and therefore no restriction represents.

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Claims (8)

Autonom arbeitende Vorrichtung (30), insbesondere autonomer Rasenmäher, umfassend eine Antriebseinheit zum Bewegen der Vorrichtung (30), zumindest eine Sensoreinheit (10) und eine Auswerteeinheit (20), dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit (10) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie ein elektrisches Feld erzeugt, und dass Veränderungen dieses elektrischen Feldes, die durch Änderungen der Untergrundbeschaffenheit und/oder durch in das elektrische Feld eintretende Objekte (22) hervorgerufen werden, durch die Auswerteeinheit (20) erfasst und ausgewertet werden.Autonomous working device ( 30 ), in particular autonomous lawn mower, comprising a drive unit for moving the device ( 30 ), at least one sensor unit ( 10 ) and an evaluation unit ( 20 ), characterized in that the at least one sensor unit ( 10 ) is designed and arranged such that it generates an electric field, and that changes in this electric field caused by changes in the surface condition and / or by objects entering the electric field ( 22 ), by the evaluation unit ( 20 ) are recorded and evaluated. Vorrichtung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit wenigstens eine Transmitter-Elektrode (12; 12a; 12b) und wenigstens eine Receiver-Elektrode (14; 14a; 14b) aufweist, die ein voneinander verschiedenes Potential aufweisen, wobei zur Erzeugung des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden an der wenigstens einen Transmitter-Elektrode (12; 12a; 12b) eine Wechselspannung angelegt wird.Contraption ( 30 ) according to claim 1, characterized in that the at least one sensor unit comprises at least one transmitter electrode ( 12 ; 12a ; 12b ) and at least one receiver electrode ( 14 ; 14a ; 14b ) having a mutually different potential, wherein for generating the electric field between the electrodes at the at least one transmitter electrode ( 12 ; 12a ; 12b ) an alternating voltage is applied. Vorrichtung (30) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit (10) eine Operationsverstärkerschaltung aufweist, die derart eingerichtet ist, dass sie die wenigstens eine Receiver-Elektrode (14; 14a; 14b) auf Nullpotential hält.Contraption ( 30 ) according to claim 2, characterized in that the at least one sensor unit ( 10 ) comprises an operational amplifier circuit arranged to connect the at least one receiver electrode ( 14 ; 14a ; 14b ) holds at zero potential. Vorrichtung (30) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (20) derart ausgebildet ist, dass sie Änderungen des durch die wenigstens eine Receiver-Elektrode (14; 14a; 14b) fließenden Stroms erfasst.Contraption ( 30 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the evaluation unit ( 20 ) is designed such that it changes the by the at least one receiver electrode ( 14 ; 14a ; 14b ) flowing current. Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Sensoreinheit (10) eine Abschirmung (36) aufweist, die derart ausgebildet ist und/oder derart mit einem Potential beaufschlagt wird, dass sie Beeinflussungen des elektrischen Feldes durch andere Komponenten der Vorrichtung (30) verringert.Contraption ( 30 ) according to one of claims 2 to 4, characterized in that the at least one sensor unit ( 10 ) a shield ( 36 ), which is designed and / or so supplied with a potential that it influences the electric field by other components of the device ( 30 ) decreased. Vorrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoreinheiten (10) derart angeordnet sind, dass Bereiche vor und/oder hinter und/oder neben und/oder unterhalb und/oder oberhalb der Vorrichtung (30) mit Hilfe der von diesen generierten elektrischen Felder überwacht werden.Contraption ( 30 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of sensor units ( 10 ) are arranged such that areas in front of and / or behind and / or next to and / or below and / or above the device ( 30 ) are monitored by means of the electric fields generated by these. Vorrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (20) derart eingerichtet ist, dass basierend auf von dieser erfassten Veränderungen eines von einer Sensoreinheit (10) erzeugten elektrischen Feldes Steuerbefehle zum Ansteuern der Antriebseinheit generiert werden.Contraption ( 30 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit ( 20 ) is set up such that, based on changes detected by it, one of a sensor unit ( 10 ) generated electric field control commands for driving the drive unit. Vorrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (20) derart eingerichtet ist, dass basierend auf von dieser erfassten Veränderungen eines von einer Sensoreinheit (10) erzeugten elektrischen Feldes Steuerbefehle zum Ansteuern wenigstens einer weiteren Einheit der Vorrichtung generiert werden (Motor für Schneidblatt, etc.).Contraption ( 30 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit ( 20 ) is set up such that, based on changes detected by it, one of a sensor unit ( 10 ) generated electric field control commands for driving at least one further unit of the device are generated (motor for cutting blade, etc.).
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