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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft einen Bewässerungsroboter gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Bewässerungssystem
gemäß Anspruch 13.
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Aus
der
US 2006/0009876
A1 ist ein Bewässerungssystem bekannt, das neben
auf einem Arbeitsbereich verfahrbaren Bewässerungsrobotern eine
feststehende „intelligente” Zentralstation aufweist,
die die Position der Bewässerungsroboter auf dem Arbeitsbereich
ermittelt und die auf Basis dieser Positionsinformationen Antriebsmittel
der Bewässerungsroboter ansteuert. Der Nachteil bei dem
bekannten Bewässerungssystem ist die Notwendigkeit „intelligente” Basisstationen
vorsehen zu müssen, was die Erweiterung des Robotersystems
durch weitere, nicht autonom arbeitende Bewässerungsroboter
erschwert.
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Aus
der
WO 02/065828
A1 ist ein Bewässerungssystem bekannt, bei dem
ein Sprinkler auf einer Schlittenkonstruktion angeordnet ist, wobei
der auf den Schlitten montierte Sprinkler ausschließlich
entlang einer geraden Bahn verfahrbar ist. Hierdurch sind viele
Sprinkler bzw. Schlittenkonstruktionen erforderlich, die in parallelen
Bahnen gezogen werden. Ein derartiges Bewässerungssystem
eignet sich nicht für das Gartenumfeld.
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Aus
der
EP 1 157 606 A2 ist
ein verfahrbarer Bewässerungsroboter bekannt, der die Wasserkraft zur
Fortbewegung durch die Speisung einer Turbine nutzt. Durch die Wasserkraft
wird ferner ein Zugseil auf einer Trommel aufgewickelt, wodurch
Bewegungen nur entlang einer Geraden möglich sind.
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Aus
der
US 5,280,854 ist
ein stationärer Sprinkler mit geregelter Wasserstrahl-Positionierung in
einer horizontalen und in einer vertikalen Ebene bekannt.
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Die
US 5,366,157 beschreibt
ebenfalls einen stationären Sprinkler, bei dem die Positionsausrichtung
rein mechanisch und die Aktuierung durch Wasserkraft erfolgt.
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Bewässerungssysteme
mit einer um zwei Achsen verstellbaren Wasserdüse sind
aus der
WO 2001/054823 sowie
der
WO 2007/065680 bekannt.
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Nachteilig
bei sämtlichen rein stationären Systemen ist die
begrenzte Reichweitenbeschränkung. Die Überwindung
größerer Bewässerungsstrecken ist aufgrund
von Störeinflüssen, wie Wind, nicht sinnvoll realisierbar,
wobei bei Wind sogar von hohen Wasserverlusten aufgrund von Mitnahme
auszugehen ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optimierten Bewässerungsroboter
vorzuschlagen, mit dem ein Arbeitsbereich und gegebenenfalls auch
an den Arbeitsbereich angrenzende Bereiche bedarfsgerecht bewässerbar
sind. Ferner besteht die Aufgabe darin, ein entsprechend optimiertes
Bewässerungssystem vorzuschlagen.
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Technische Lösung
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich des Bewässerungsroboters mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Bewässerungssystems
mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In
den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen
aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen
und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Intelligenz zum geregelten
Ansteuern der zum Lenken und Fortbewegen des Bewässerungsroboters
auf dem Arbeitsbereich ausgebildeten Antriebsmittel nicht, wie im
Stand der Technik, an einer zentralen Basisstation anzuordnen, sondern
den Bewässerungsroboter selbst mit einer derartigen Intelligenz (Logikeinheit)
auszustatten. Dabei ist die Intelligenz geeignet, die Antriebsmittel,
insbesondere unter Zugrundelegung einer Abfahrstrategie zum bedarfsgerechten
Bewässern bzw. Abfahren des Arbeitsbereichs, insbesondere
einer Gartenfläche, anzusteuern. Bei einer entsprechenden
Ausbildung der Bewässerungsmittel ist es vorteilhaft, wenn
die Intelligenz auch diese ansteuern, insbesondere auslenken und/oder
die Wassermenge einstellen kann. Unter Bewässerungsmitteln
wird im einfachsten Fall ein, vorzugsweise als Düse ausgebildeter,
Wasserauslass verstanden. Bevorzugt umfassen die Bewässerungsmittel
zusätzlich ein mittels der (internen) Intelligenz ansteuerbares
Absperrventil und/oder eine ansteuerbare Wasserpumpe und/oder von
der Intelligenz ansteuerbare Verstellmittel zum Verstellen der Wasserauslassposition,
vorzugsweise in zwei Ebenen (Vertikalebene/Horizontalebene). Ein
Vorteil einer ansteuerbaren, beweglichen Spritzkonstruktion, die
mindestens einen, vorzugsweise mehrere, insbesondere geregelte Bewegungsfreiheitsgrade
aufweist, ist, dass auch weiter entfernte Einzelpflanzen oder weiter
entfernte Pflanzungsbereiche zielsicher bewässert werden
können. Durch die Integration der vorgenannten Intelligenz
(Logik) in den Bewässerungsroboter ist erstmals ein autonom,
vorzugsweise unabhängig von einer Basisstation, navigierender Bewässerungsroboter
realisierbar. Aus der Tatsache, dass ein nach dem Konzept der Erfindung
ausgebildeter Bewässerungsroboter autonom navigieren kann,
resultiert ein weiterer Vorteil, nämlich dass ein mit einem
derartigen Bewässerungsroboter ausgestattetes Bewässerungssystem
auf einfache Weise mit weiteren Bewässerungsrobotern erweitert
werden kann, ohne dass hierfür eine Neu- bzw. Umprogrammierung
einer Basisstation notwendig wäre. Ein weiterer Vorteil
eines nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Bewässerungsroboters
besteht darin, dass aufgrund der autonomen Arbeitsweise keine Einschränkung
im Hinblick auf die Gartenform besteht. Darüber hinaus
ist lediglich ein minimaler Installationsaufwand notwendig, wodurch
die Kosten für ein mit einem derartigen Bewässerungsroboter ausgestattetes
Bewässerungssystem minimiert werden, da lediglich zumindest
eine Versorgungsstation zur Versorgung des Bewässerungsroboters
mit Wasser und/oder elektrischer Energie vorgesehen werden muss.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die
Intelligenz die Antriebsmittel und/oder die Bewässerungsmittel
auf Basis von Positionsinformationen über die Position
des Roboterfahrzeugs auf dem Arbeitsbereich ansteuernd ausgebildet
ist. Bei diesen Positionsinformationen handelt es sich bevorzugt
um Relativpositionsinformationen über die Relativposition
des Roboterfahrzeugs zu mindestens einer, vorzugsweise als Zapfsäule
für Wasser, ausgebildeten Versorgungsstation.
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Ganz
besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der Positionsbestimmungsmittel
zum Versorgen der Intelligenz des Bewässerungsroboters mit
Positionsinformationen am Roboterfahrzeug angeordnet sind. Hierzu
können beispielsweise Radar- und/oder Infrarot-Sensoren
eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es denkbar, dass
ein in den Bewässerungsroboter integrierter Positionssensor
mindestens eine Kamera aufweist, deren Bildinformationen, vorzugsweise
mit einer geeigneten Bildverarbeitungssoftware, unmittelbar im Bewässerungsroboter
im Hinblick auf die Gewinnung von Positionsinformationen ausgewertet
werden. Zusätzlich oder alternativ können die
integralen Positionsbestimmungsmittel einen Empfänger für
Satellitenpositionssignale, insbesondere für GPS-Signale,
umfassen. Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, dass
die Positionsbestimmungsmittel des Bewässerungsroboters
mit Sensorinformationen des Bewässerungssystems versorgt
werden, wobei die entsprechenden Sensoren außerhalb des
Bewässerungsroboters, also extern, beispielsweise an einer
Versorgungsstation, angeordnet sind. Bei den Sensoren kann es sich
beispielsweise um Peilsender handeln, die die Position von markanten
Punkten, beispielsweise der Position von Versorgungsstationen und/oder
Grenzpositionen des Arbeitsbereichs, markieren. Dabei ist es möglich, externe
Kameras, etc. oder Reflexionselemente zur Reflexion von von dem
Bewässerungsroboter ausgesendeten Signalen, wie Radarsignalen
und/oder Lichtsignalen, etc., einzusetzen.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die
integrale Intelligenz derart ausgebildet ist, dass sie die Antriebsmittel
und/oder die Bewässerungsmittel auf Basis von Informationen über
die Beschaffenheit des Arbeitsbereichs oder eines angrenzenden,
zu bewässernden Bereichs ansteuert. Bei diesen Informationen
kann es sich beispielsweise um Informationen über die Position
der Grenzen des Arbeitsbereichs und/oder über die Position
von zu bewässernden und/oder nicht zu bewässernden
Bereichen des Arbeitsbereichs handeln. Zur Versorgung der Intelligenz
mit derartigen Informationen ist es denkbar, entsprechende Koordinaten
zu programmieren oder bevorzugt die Intelligenz derart auszubilden,
dass diese in der Lage ist, autonom eine digitale Karte (Koordinatensammlung)
des Arbeitsbereichs, vorzugsweise in einem Kalibrierungsmodus des
Bewässerungsroboters, zu erstellen.
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Zusätzlich
oder alternativ ist es möglich, die integrale Intelligenz
derart auszubilden, dass diese die Antriebsmittel und/oder die Bewässerungsmittel anhand
von Wetterinformationen, die beispielsweise über das Internet
bezogen werden und/oder auf Basis von Datumsinformationen und/oder
Uhrzeitinformationen anzusteuern. Auf diese Weise ist es möglich,
dass die Intelligenz die Bewässerung um die Mittagszeit,
und/oder an Sonn- und/oder Feiertagen unterlässt. Besonders
bevorzugt ist, wenn die Intelligenz die Antriebsmittel auf Basis
von Bodenfeuchtigkeitsinformationen, also bedarfsgerecht steuert.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die Ansteuerung der Antriebsmittel
und/oder der Bewässerungsmittel über die Intelligenz
in Abhängigkeit der Art der Bepflanzung erfolgt. Die Informationen über
die Bewässerungsanforderungen unterschiedlicher Pflanzengattungen
können beispielsweise in einer Datenbank der Intelligenz
abgelegt sein, oder von extern, beispielsweise über das
Internet, insbesondere auf Anforderung, beschafft werden. Darüber
hinaus ist es möglich, dass die Intelligenz derart ausge bildet
ist, dass sie den Bewässerungsroboter anhand eines, vorzugsweise
vorprogrammierten oder durch den Nutzer veränderbaren,
Arbeitsplans (Uhrzeit, Abfahrstrecke, etc.) ansteuert.
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Ganz
besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das
Roboterfahrzeug über Sensoren verfügt, die eine
Bestimmung der zu bewässernden Pflanzenart erlauben. Hierzu
kann beispielsweise eine Kamera vorgesehen werden, deren Bildinformationen
mit einer entsprechenden Bildverarbeitungssoftware ausgewertet werden.
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Bevorzugt
umfasst der Bewässerungsroboter Andockmittel zum Andocken
an mindestens eine Versorgungsstation. Besonders bevorzugt sind
die Andockmittel zum Andocken eines Schlauchs und/oder einer Wasserleitung
des Bewässerungsroboters an einem entsprechenden Andockmechanismus
der Versorgungsstation ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ
können Andockmittel zum Andocken an eine elektrische Energieversorgungsstation
vorgesehen werden. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn der Bewässerungsroboter
an einer Versorgungsstation sowohl mit Wasser als auch mit elektrischer
Energie versorgt wird.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der
Bewässerungsroboter einen Schlauchaufwickelmechanismus
aufweist, der bevorzugt derart ausgebildet ist, dass der Schlauch
immer unter einer gewissen Vorspannung steht, wodurch der Schlauch,
wie später noch erläutert werden wird, zur Positionserkennung
des Roboterfahrzeugs auf dem Arbeitsbereich relativ zur Versorgungsstation ausgenutzt
werden kann.
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Zur
Versorgung der Antriebsmittel mit Energie gibt es unterschiedliche
Möglichkeiten. So ist es beispielsweise denkbar, dass die
Antriebsmittel eine Wasserturbine (Wassermotor) umfassen, die mit
dem von der Versorgungsstation zugeführten Wasser versorgbar
(antreibbar) sind. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform,
bei der die Antriebsmittel mindestens einen Elektromotor umfassen,
der mit elektrischer Energie zu versorgen ist. Im einfachsten Fall wird
die elektrische Energie über ein entsprechendes Stromkabel
von einer Versorgungsstation zugeführt, wobei in diesem
Fall entweder am Bewässerungsroboter oder an der Versorgungsstation
vorzugsweise ein entsprechender Aufwicklungsmechanismus vorgesehen
ist. Ganz besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform,
bei der die Energie zur Versorgung der elektrischen Antriebsmittel
unter Ausnutzung der Strömungsenergie des Wassers und/oder unter
Ausnutzung der Temperaturunterschiede zwischen dem Wasser und der
Umgebung unmittelbar im Bewässerungsroboter selbst erzeugt
wird. Die so gewonnene elektrische Energie kann auch zum Verstellen
der Bewässerungsmittel genutzt werden. Diese sind bevorzugt
mit mindestens einem Elektromotor und/oder unmittelbar durch Wasserkraft
verstellbar.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die
Positionsbestimmungsmittel die Position des Roboterfahrzeugs auf
Basis der abgewickelten und/oder aufgewickelten Schlauchlänge (Wasserschlauchlänge)
relativ zur Versorgungsstation ermitteln. Die Messung der aufgewickelten
bzw. abgewickelten Schlauchlänge kann dabei beispielsweise
elektrisch mittels eines Widerstandsdrahtes oder auch optisch mit
Reflexionslichtschranken, etc. erfasst werden. Zusätzlich
oder alternativ ist es möglich diese Relativposition mit
Hilfe eines Positionsseils zu bestimmen, welches vorzugsweise zusätzlich
zu dem Schlauch vorgesehen wird. Der Vorteil eines derartigen, insbesondere
als Drahtseil ausgebildeten, Positionsseils besteht darin, dass
dieses schneller und leichter aufwickelbar und unter einer zumindest
näherungsweise konstanten Vorspannung haltbar ist. Zusätzlich
oder alternativ können zur Positionsbestimmung des Roboterfahrzeugs
Winkelsensoren, insbesondere an einer Schlauchaufhängung,
vorgesehen werden, mit denen die Position des Schlauchs relativ
zu einer feststehenden Achse und/oder relativ zur Längsmittelachse
des Bewässerungsroboters, also zur Ausrichtung des Bewässerungsroboters,
bestimmt werden kann. Anhand mindestens einer dieser Winkelinformationen,
vorzugsweise anhand beider Winkelinformationen, ist die Position
des Bewässerungsroboters, insbesondere in einem Polarkoordinatensystem
bezogen auf eine Versorgungsstation, auf einfache Weise bestimmbar. Die
Winkelinformation kann beispielsweise über Inkrementalgeber,
vorzugsweise mit einem definierten Nullpunkt, Absolutgeber mit kodierten
Scheiben, Resolvern, etc. durchgeführt werden. Zusätzlich
oder alternativ zu den vorgenannten Positionsbestimmungsmöglichkeiten
können weitere Sensoren, beispielsweise GPS-Sensoren (GPS-Empfänger)
oder Videosensoren vorgesehen und/oder es können Odometriedaten
ausgenutzt werden, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn sich
der Bewässerungsroboter von einer Versorgungsstation, vorzugsweise
autonom, abkoppelt und zu einer benachbarten Versorgungsstation
(autonom) verfährt.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsform, insbesondere in Kombination
mit einem Positionsseil, bei der der (Wasser-)Schlauch und/oder
das Positionsseil mit mindestens einer Signalleitung ausgestattet
ist, über die Sensorinforma tionen zum Bewässerungsroboter,
insbesondere zur Intelligenz des Roboterfahrzeugs, gesendet werden
können.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die
Intelligenz die Antriebsmittel und/oder die Bewässerungsmittel
auf Basis von Anforderungssignalen von externen Sensoren ansteuernd
ausgebildet ist. Anders ausgedrückt sind beispielsweise
externe, die Bodenfeuchtigkeit messende, Feuchtigkeitssensoren derart
ausgebildet, dass diese bei Unterschreiten einer Mindestfeuchtigkeit ein
Anforderungssignal aussenden, das vom Bewässerungsroboter
empfangen wird und die Intelligenz veranlasst, den Bewässerungsroboter
zu dem entsprechenden Sensor zu führen und dort Bewässerungsaufgaben
zu verrichten.
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Zusätzlich
oder alternativ können am Bewässerungsroboter
interne Feuchtigkeitssensoren, beispielsweise Infrarotsensoren,
vorgesehen werden, mit denen die Bodenfeuchtigkeit bestimmbar ist.
So kann die Intelligenz an jeder Position selbsttätig entscheiden,
ob eine Bewässerung notwendig ist oder nicht. Besonders
bevorzugt führt der Bewässerungsroboter, insbesondere
dann, wenn er gerade nicht bewässert, eine Patrouillenfahrt
durch, auf der der Bewässerungsbedarf von Flächenabschnitten
des Arbeitsbereichs ermittelt wird.
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Die
Erfindung führt auch auf ein Bewässerungssystem
mit mindestens einem zuvor beschriebenen, autonom navigierenden,
Bewässerungsroboter sowie mit mindestens einer von dem
Bewässerungsroboter anfahrbaren Versorgungsstation für Wasser
und/oder elektrische Energie. Besonders bevorzugt umfasst das Bewässerungssystem
mindestens zwei Versorgungsstationen, wobei es noch weiter bevorzugt
ist, wenn der Bewässerungsroboter, nachdem er den Bereich
um eine erste Versorgungsstation herum bewässert hat, von
dieser automatisch abdockt und, insbesondere unter Ausnutzung von Odometriedaten
und/oder GPS-Daten und/oder Videosignalen, etc., zur zweiten Versorgungsstation (Wasser
und/oder elektrischer Strom) fährt und an dieser andockt.
Bevorzugt werden die Versorgungsstationen mit Wasser und/oder Energie über
unter dem Arbeitsbereich vergrabene Leitungen (Versorgungsleitungsnetz)
versorgt. Zusätzlich oder alternativ ist ein oberirdisch
verlegtes Leitungssystem realisierbar. Die Anzahl der Versorgungsstationen
wird insbesondere von der Gartengeometrie, der Gartengröße
(der Position von Hindernissen) und der maximalen Reichweite des
Bewässerungsroboters abhängen.
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Ganz
besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Bewässerungssystems,
bei der in die Versorgungsstation mindestens ein Sender zum Aussenden
eines Positionssignals integriert ist, so dass der Bewässerungsroboter
bzw. die Positionsbestimmungsmittel die Position des Bewässerungsroboters relativ
zur Versorgungsstation auf vergleichsweise einfache Weise bestimmen
kann/können. Insbesondere für den Fall, dass das
Gewicht und damit der Energieverbrauch des Bewässerungsroboters
minimiert werden soll, ist eine Ausführungsform realisierbar,
bei der ein Schlauchaufwicklungsmechanismus für den Wasserschlauch
und/oder ein Positionsseilmechanismus an der Versorgungsstation
angeordnet sind.
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Für
den Fall, dass der Schlauchaufwicklungsmechanismus und/oder der
Positionsseilaufwickelmechanismus an der Versorgungsstation angeordnet
ist/sind, kann die mindestens eine Versorgungsstation zusätzlich
mit Mitteln zum Bestimmen der abgewickelten und/oder der aufgewickelten (Wasser-)Schlauchmenge
und/oder mit Mitteln zum Bestimmen der abgewickelten und/oder der
aufgewickelten Positionsseillänge ausgestattet sein. Ferner können
Mittel zum Bestimmen der Winkelposition des Schlauchs bzw. des Positionsseils
relativ zu einer vorgegebenen Richtung vorgesehen werden. Bevorzugt
umfasst die Versorgungsstation im vorgenannten Fall Mittel zum Übermitteln
dieser Positionsinformationen an die Positionsbestimmungsmittel des
Bewässerungsroboters. Die Datenübertragung kann
sowohl über eine Funk-, als auch über eine Kabelverbindung
realisiert werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
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1:
eine schematische Darstellung eines Bewässerungsroboters,
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2:
eine Draufsicht auf einen typischen Arbeitsbereich mit über
den Arbeitsbereich verteilten Versorgungsstationen in Zapfsäulen
sowie ein Bewässerungsroboter, der zum Andocken an die
Versorgungsstationen ausgebildet ist,
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3:
in einer schematischen Darstellung den maximalen Mobilitätsbereich
eines autonomen Bewässerungsroboters,
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4:
in einer schematischen Darstellung eine Möglichkeit zur
Positionsbestimmung des Bewässerungsroboters und
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5:
eine alternative Möglichkeit zur Positionsbestimmung.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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In
den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen
Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist
ein autonomer Bewässerungsroboter 1 in einer stark
schematisierten Seitenansicht gezeigt. Der Bewässerungsroboter 1 umfasst
antreibbare Räder 2, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
jedem Rad 2 ein separat ansteuerbarer Elektromotor 3 zugeordnet
ist. Die Elektromotoren 3 sind mit einer Intelligenz 4 (Logikmittel)
verbunden, die zum autonomen Navigieren und Ansteuern der Elektromotoren 3 ausgebildet
ist. Der Bewässerungsroboter 1 ist lenkbar, indem
nicht sämtliche Elektromotoren 3 gleichzeitig
bzw. nicht mit gleicher Leistung betrieben werden. Besonders bevorzugt
ist es, wenn die elektrische Energie zum Betreiben der Elektromotoren 3 mit
Hilfe des zur Verfügung stehenden Wasserdrucks erzeugt
wird.
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Die
Intelligenz 4 erhält Positionsinformationen von
Positionsbestimmungsmitteln 5, die neben der Intelligenz 4 ebenfalls
Bestandteil des Bewässerungsroboters 1 sind. Diese
können nicht näher dargestellte Sensoren, wie
einen GPS-Empfänger und/oder eine Videokamera umfassen.
Zusätzlich oder alternativ können die Positionsbestimmungsmittel 5 signalleitend
mit später noch anhand der 4 und 5 zu
erläuternden Sensoren zur Positionsbestimmung verbunden
sein.
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Durch
die geregelte Ansteuerung der Elektromotoren 3 mit Hilfe
der Intelligenz 4 in Abhängigkeit von Positionsinformationen
ist eine autonome Navigation des Bewässerungsroboters 1 möglich.
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Der
Bewässerungsroboter 1 umfasst einen Schlauchaufwicklungsmechanismus 6 zum
Aufwickeln eines Wasserschlauchs. Dieser Schlauchaufwicklungsmechanismus 6 kann
alternativ auch an einer später noch zu erläuternden
Versorgungsstation angeordnet sein. Diese Maßnahme führt
zu einer Gewichtsreduktion des Bewässerungsroboters 1,
wodurch dessen Energieverbrauch minimiert wird.
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Ein
freies Ende des Schlauchs 7 ist mit Andockmitteln 8 (Ankopplungsmechanismus)
versehen, mit denen der Bewässerungsroboter 1 autonom
an die erwähnten Versorgungsstationen zur Versorgung mit
Wasser andocken kann.
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In 2 ist
in einer Draufsicht ein typischer, als Garten ausgeführter
Arbeitsbereich 9 gezeigt, in bzw. auf dem ein Bewässerungsroboter 1 autonom verfahren
kann. Über den Arbeitsbereich 9 sind in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel vier Versorgungsstationen (Z1–Z4)
verteilt angeordnet, die dazu dienen, den Bewässerungsroboter 1 mit
Wasser und bevorzugt auch mit elektrischer Energie zu versorgen.
Hierzu ist der Arbeitsbereich 9 im Vorfeld zu präparieren,
in dem ein nicht gezeigtes, vorzugsweise unterirdisches, Versorgungsleitungssystem
angelegt wird. Die Anzahl der Versorgungsstationen ist u. a. von
der Gartengeometrie, der Gartengröße, den Hindernissen
und der maximalen Reichweite des Bewässerungsroboters 1 abhängig.
Wie sich aus 2 weiter ergibt, ist die mit
dem Bezugszeichen Z1 gekennzeichnete Versorgungsstation unmittelbar
an einem Haus 10 angeordnet und an die Hauswasserversorgung,
sowie an das Hausstromnetz angeschlossen.
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Aus 3 ist
die im Wesentlichen kreisringförmige Grenze 11 des
Mobilitätsbereichs 12 des Bewässerungsroboters 1 ersichtlich.
Bei einem zehn Meter langen Schlauch 7 könnte
auf einer Fläche von etwa 300 m2 jeder
Punkt mittels des Bewässerungsroboters 1 angefahren
werden. Das tatsächliche Bewässerungsgebiet geht
jedoch über den Mobilitätsbereich 12 hinaus,
da der Bewässerungsroboter 1 bevorzugt mit entsprechend
ausgebildeten, einen Spritzmechanismus aufweisenden Bewässerungsmitteln 13 ausgestattet
ist, wodurch auch Punkte außerhalb des (befahrbaren) Mobilitätsbereichs 12 bewässert
werden können. Wie sich weiter aus 3 ergibt,
lässt sich die Position des Bewässerungsroboters 1,
insbesondere von der integralen Intelligenz des Bewässerungsroboters 1,
beispielsweise mit Hilfe eines Polarkoordinatensystems bezogen auf
die Versorgungsstation Z1, angeben. Bei bekannter Position der Versorgungsstation
ist somit die globale Position des Bewässerungsroboters 1 definiert.
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Um
die Bewässerungsmittel 13 mit Hilfe der Intelligenz 4 betätigen
(ansteuern) zu können ist es vorteilhaft, dass die Intelligenz
mit Informationen über die Orientierung (Ausrichtung) des
Bewässerungsroboters 1 versorgt wird. Hierzu kann
beispielsweise ein globales Ortungssystem, wie beispielsweise eine
Satellitenortung oder eine integrale und/oder externe Videosensorik
eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es möglich,
die Ausrichtung des Roboterfahrzeugs über Winkelsensoren,
vorzugsweise an der Schlauchkonstruktion, insbesondere im Bereich des
Schlauchaufwicklungsmechanismus 6, zu bestimmen.
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4 zeigt
eine Möglichkeit zur exakten Positionsbestimmung des Bewässerungsroboters 1 relativ
zu einer Versorgungsstation Z1 und damit eine Möglichkeit
zur Bestimmung der Position des Bewässerungsroboters 1 auf
dem Arbeitsbereich 9. Mit Hilfe eines geeigneten, nicht
gezeigten Winkelsensors, beispielsweise eines Inkrementalgebers
mit definiertem Nullpunkt, einem Absolutgeber mit kodierten Scheiben,
oder einem Resolver, etc., kann der Winkel α des (gespannten)
Schlauchs 7 relativ zu einer definierten Achse 14 (die
beispielsweise der Himmelsrichtung Norden entspricht) bestimmt werden. Ferner
kann mit einem weiteren, ebenfalls nicht gezeigten, am Bewässerungsroboter 1,
vorzugsweise an der Schlauchkonstruktion, angebrachten, Winkelsensor
ein Winkel β zwischen dem (gespannten) Schlauch 7 und
der Längsmittelachse L, also der Ausrichtung des Bewässerungsroboters 1,
bestimmt werden. Die auf- und/oder abgewickelte Schlauchlänge
kann mittels einer geeigneten Messeinrichtung erfasst werden, wodurch
ausreichend Messwerte zur Verfügung stehen (über
die Position sowie Orientierung) um mit einer hohen Genauigkeit
die Elektromotoren 3 sowie die Bewässerungsmittel 13 über
die Intelligenz 4 anzusteuern. Eine noch höhere
Genauigkeit/Robustheit lässt sich erzielen, wenn die Messungen
durch weitere Sensordaten, wie Odometriewerte, Inertialsensoren
oder andere Ortungssysteme, wie GPS- und/oder Funkortungsverfahren
unterstützt werden. Mitunter kann die zuvor beschriebene
Winkelmessung und/oder Schlauchlängenmessung auch gänzlich
entfallen, wenn eine hinreichend genaue anderweitige Ortung realisiert
ist.
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In 5 ist
schematisch eine alternative Möglichkeit zur Positionsermittlung
des Bewässerungsroboters 1 gezeigt. Zu erkennen
ist der nicht gespannte (Wasser-)Schlauch 7 zwischen einer
Versorgungsstation Z1 und dem Bewässerungsroboter 1. Zusätzlich
zu dem Schlauch 7 ist die Versorgungsstation Z1 über
ein Positionsseil 15 (Stahlseil) mit dem Bewässerungsroboter 1 verbunden.
Das Positionsseil 15 ist gespannt. Dem Bewässerungsroboter 1 ist ein
Positionsseilaufwickelmechanismus 16 zugeordnet, mit dem
das Positionsseil 15 unter einer Vorspannung gehalten werden
kann.
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Mit
Hilfe geeigneter Winkelsensoren lassen sich analog zu dem Ausführungsbeispiel
gemäß 4 die Winkel α und β bestimmen – zum
einen der Winkel α zwischen dem stark gespannten Positionsseil 15 und
einer definierten Achse 14 sowie der Winkel β zwischen
dem gespannten Positionsseil 15 und der Ausrichtung bzw.
Längsmittelachse des Bewässerungsroboters 1.
Der Vorteil der in 5 gezeigten Konstruktion besteht
darin, dass es technisch einfacher realisierbar ist, ein vorzugsweise
als Drahtseil ausgebildetes Positionsseil 15 auf Spannung
zu halten als den Schlauch 7. Die Positionsseilkonstruktion dient
zusätzlich zur Winkelbestimmung zur Messung des Abstandes
zwischen dem Bewässerungsroboter 1 und der Versorgungsstation
Z1. Der Schlauch 7 kann bei dem in 5 gezeigten
Ausführungsbeispiel lose auf dem Untergrund liegen. Bevorzugt dient
der Schlauch 7 als Träger für Signalleitungen zwischen
dem Bewässerungsroboter 1 und der Versorgungsstation
Z1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2006/0009876
A1 [0002]
- - WO 02/065828 A1 [0003]
- - EP 1157606 A2 [0004]
- - US 5280854 [0005]
- - US 5366157 [0006]
- - WO 2001/054823 [0007]
- - WO 2007/065680 [0007]