DE102013203659A1

DE102013203659A1 - Fahrzeugvorrichtung

Info

Publication number: DE102013203659A1
Application number: DE102013203659.0A
Authority: DE
Inventors: Marc Luther; Ulrich-Lorenz Benzler; Peter Biber; Christoph Koch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2014-09-04
Also published as: GB201403667D0; FR3002722A1; GB2513960A

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugvorrichtung (10) eines autonomen Arbeitsgeräts (12) zumindest zu einer Bearbeitung einer Arbeitsfläche (14), insbesondere für einen autonomen Rasenmäher, mit zumindest einem Lichteingangselement (16), das dazu vorgesehen ist, zumindest eine von der Arbeitsfläche (14) reflektierte elektromagnetische Strahlung zu empfangen, mit zumindest einer Sensoreinheit (18) zumindest zu einer Detektion von einer von dem Lichteingangselement (16) empfangenen elektromagnetischen Strahlung und mit zumindest einer Auswerteeinheit (20), die dazu vorgesehen ist, zumindest eine auf der Arbeitsfläche (14) reflektierte und durch die Sensoreinheit (18) detektierte elektromagnetische Strahlung auszuwerten. Es wird vorgeschlagen, dass das Lichteingangselement (16) und die Sensoreinheit (18) beabstandet über eine Strecke von mehr als 5 cm angeordnet sind.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits eine Fahrzeugvorrichtung eines autonomen Arbeitsgeräts zumindest zu einer Bearbeitung einer Arbeitsfläche, insbesondere für einen autonomen Rasenmäher, mit zumindest einem Lichteingangselement, das dazu vorgesehen ist, zumindest eine von der Arbeitsfläche reflektierte elektromagnetische Strahlung zu empfangen, mit zumindest einer Sensoreinheit zumindest zu einer Detektion von einer von dem Lichteingangselement empfangenen elektromagnetischen Strahlung und mit zumindest einer Auswerteeinheit, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine auf der Arbeitsfläche reflektierte und durch die Sensoreinheit detektierte elektromagnetische Strahlung auszuwerten, vorgeschlagen worden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Fahrzeugvorrichtung eines autonomen Arbeitsgeräts zumindest zu einer Bearbeitung einer Arbeitsfläche, insbesondere für einen autonomen Rasenmäher, mit zumindest einem Lichteingangselement, das dazu vorgesehen ist, zumindest eine von der Arbeitsfläche reflektierte elektromagnetische Strahlung zu empfangen, mit zumindest einer Sensoreinheit zumindest zu einer Detektion von einer von dem Lichteingangselement empfangenen elektromagnetischen Strahlung und mit zumindest einer Auswerteeinheit, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine auf der Arbeitsfläche reflektierte und durch die Sensoreinheit detektierte elektromagnetische Strahlung auszuwerten.
Es wird vorgeschlagen, dass das Lichteingangselement und die Sensoreinheit beabstandet über eine Strecke von mehr als 5 cm, insbesondere von mehr als 7 cm und vorteilhaft von mehr als 10 cm angeordnet sind. Insbesondere weist die Fahrzeugvorrichtung zumindest zwei, insbesondere zumindest vier und vorteilhaft zumindest acht Lichteingangselemente auf. Insbesondere sind die Lichteingangselemente in einer Projektion auf zumindest eine Ebene, die zumindest im Wesentlichen parallel zu der Arbeitsfläche ausgerichtet ist, bezüglich der Sensoreinheit über einen Winkelbereich von mehr als 90°, insbesondere von mehr als 120°, vorteilhaft von mehr als 180° und bevorzugt von mehr als 210° verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt, angeordnet. Insbesondere ist die Sensoreinheit dazu vorgesehen, mittels der verteilt angeordneten Lichteingangselemente von der Arbeitsfläche reflektierte elektromagnetische Strahlung bezüglich der Sensoreinheit über einen Winkelbereich von mehr als 90°, insbesondere von mehr als 120°, vorteilhaft von mehr als 180° und bevorzugt von mehr als 210° zu detektieren. Unter einem „autonomen Arbeitsgerät“ soll insbesondere ein Gerät verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, zumindest eine Arbeit zumindest teilweise selbsttätig zu verrichten. Insbesondere ist das autonome Arbeitsgerät dazu vorgesehen, die Arbeit selbsttätig zu beginnen, selbsttätig zu beenden und/oder selbsttätig zumindest einen Parameter auszuwählen. Insbesondere ist der Parameter als ein Streckenparameter und/oder ein Umkehrpunkt ausgebildet. Insbesondere ist das autonome Arbeitsgerät dazu vorgesehen, eine Arbeitsfläche abzufahren und insbesondere die Arbeitsfläche zu bearbeiten. Beispielsweise könnte das autonome Arbeitsgerät dazu vorgesehen sein, die Arbeitsfläche zu kehren, abzusaugen und/oder zu reinigen. Insbesondere ist das autonome Arbeitsgerät dazu vorgesehen, einen auf der Arbeitsfläche befindlichen Rasen und/oder eine auf der Arbeitsfläche befindliche Wiese zu mähen. Dabei sind verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende autonome Arbeitsgeräte denkbar, wie beispielsweise eine autonome Kehrmaschine, ein autonomer Staubsauger oder eine autonome Schwimmbadreinigungsmaschine. Alternativ sind weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende autonome Arbeitsgeräte denkbar. Insbesondere ist das autonome Arbeitsgerät von einem autonomen Rasenmäher gebildet. Unter einer „Arbeitsfläche“ soll insbesondere eine Fläche verstanden werden, welche einen Arbeitsbereich definiert. Unter einem „Lichteingangselement“ soll insbesondere ein Element verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, eine von der Arbeitsfläche reflektierte und eine von der Arbeitsfläche emittierte elektromagnetische Strahlung zumindest zu empfangen. Insbesondere ist das Lichteingangselement zumindest teilweise, insbesondere größtenteils, transparent ausgebildet. Insbesondere ist das Lichteingangselement dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung zumindest auf die Arbeitsfläche zu lenken. Insbesondere ist das Lichteingangselement als ein Lichteintrittsbereich zumindest eines zumindest im Wesentlichen transparenten Bauteils ausgebildet. Beispielsweise ist das Lichteingangselement als eine optische Linse, beispielsweise aus Glas und/oder aus Kunststoff, ausgebildet. Alternativ sind weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltungen des Lichteingangselements denkbar. Unter einer „Sensoreinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einem Empfangsmodul zumindest zu einer Detektion der von dem Lichteingangselement empfangenen und von auf der Arbeitsfläche reflektierten elektromagnetischen Strahlung verstanden werden. Insbesondere ist das Empfangsmodul dazu vorgesehen, eine von der Arbeitsfläche reflektierte und eine von der Arbeitsfläche emittierte elektromagnetische Strahlung zu detektieren. Insbesondere ist die Sensoreinheit dazu vorgesehen, in Abhängigkeit der von dem Empfangsmodul empfangenen elektromagnetischen Strahlung zumindest eine Kenngröße an die Auswerteeinheit zu übertragen. Insbesondere ist die Kenngröße zumindest abhängig von einer Intensität und/oder Wellenlänge der von dem Empfangsmodul empfangenen elektromagnetischen Strahlung. Unter einer „Auswerteeinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Auswerteelektronik verstanden werden. Insbesondere ist die Auswerteeinheit zu einer Auswertung der von dem Empfangsmodul empfangenen elektromagnetischen Strahlung vorgesehen. Unter einer „Auswerteelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Unter der Wendung, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, zumindest eine auf der Arbeitsfläche reflektierte und durch die Sensoreinheit detektierte elektromagnetische Strahlung „auszuwerten“, soll insbesondere verstanden werden, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von der von der Sensoreinheit absorbierten elektromagnetischen Strahlung zumindest eine Betriebskenngröße zu ermitteln und/oder zumindest einen Vergleich zu erstellen. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu vorgesehen, zu einer Ermittlung der Betriebskenngröße zumindest eine Rechenoperation auszuführen. Insbesondere ist die Betriebskenngröße als ein Reflexionsverhalten der Arbeitsfläche ausgebildet. Alternativ sind weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Betriebskenngrößen denkbar. Unter der Wendung, dass das Lichteingangselement und die Sensoreinheit „beabstandet“ über eine Strecke von mehr als 5 cm angeordnet, insbesondere positioniert, sind, soll insbesondere verstanden werden, dass ein Weg, den elektromagnetische Strahlung, insbesondere sichtbares Licht, zwischen dem Lichteingangselement und der Sensoreinheit zurücklegt, mehr als 5 cm beträgt. Insbesondere sind das Lichteingangselement und die Sensoreinheit über eine Strecke von weniger als 200 cm, insbesondere von weniger als 100 cm, vorteilhaft von weniger als 50 cm und bevorzugt von weniger als 30 cm beabstandet angeordnet. Unter einer „Verbindungsrichtung“ soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, die zumindest im Wesentlichen parallel zu einer kürzesten das Lichteingangselement und die Sensoreinheit verbindenden Gerade ausgerichtet ist. Unter der Wendung, dass eine Gerade und/oder Ebene „zumindest im Wesentlichen parallel“ zu einer weiteren, von der einen Gerade und/oder Ebene getrennt ausgebildeten Gerade und/oder Ebene ausgerichtet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Gerade und/oder Ebene mit der weiteren Gerade und/oder Ebene einen Winkel einschließt, der vorzugsweise um weniger als 15°, vorteilhaft um weniger als 10° und insbesondere um weniger als 5° von einem Winkel von 0° abweicht.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Fahrzeugvorrichtung kann vorteilhaft ein hohes Maß an Flexibilität erreicht werden. Insbesondere kann die Sensoreinheit relativ zu dem Lichteingangselement beabstandet an einem sicheren, zentralen Ort angeordnet werden, wodurch eine funktionstaugliche und langlebige Fahrzeugvorrichtung erreicht werden kann. Weiterhin kann kostengünstig eine auf der Arbeitsfläche reflektierte und durch die Sensoreinheit detektierte elektromagnetische Strahlung mittels der Auswerteeinheit ausgewertet werden. Durch eine zentrale Sensoreinheit kann vorteilhaft auf mehrere Sensoreinheiten verzichtet und damit ein geringer Aufwand an Verkabelung, eine geringe Anzahl an Bauteilen, ein geringer EMV-Schutz und/oder ein geringer IP-Schutz erreicht werden. weiterhin kann vorteilhaft von der Arbeitsfläche reflektierte elektromagnetische Strahlung aus zumindest zwei differierenden Richtungen empfangen werden, wodurch ein hohes Maß an Flexibilität erreicht werden kann.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugvorrichtung zumindest einen Lichtwellenleiter zu einer Übertragung von elektromagnetischer Strahlung zwischen dem Lichteingangselement und der Sensoreinheit aufweist. Insbesondere weist die Fahrzeugvorrichtung zumindest zwei, insbesondere zumindest vier und vorteilhaft zumindest acht Lichtwellenleiter auf. Beispielsweise denkbar ist, dass das Lichteingangselement als ein Lichteintrittsbereich zumindest eines Lichtwellenleiters ausgebildet ist, wobei das Lichteingangselement einen der Sensoreinheit abgewandten Bereich des Lichtwellenleiters ausbildet. Unter einem „Lichtwellenleiter“ soll insbesondere eine zumindest im Wesentlichen transparente Einheit zu einer Übertragung elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von sichtbarem Licht, verstanden werden. Insbesondere ist der Lichtwellenleiter dazu vorgesehen, die elektromagnetische Strahlung mittels einer Reflexion an zumindest einer insbesondere seitlichen Begrenzungsfläche des Lichtwellenleiters zu übertragen. Insbesondere weist der Lichtwellenleiter einen Durchmesser von mehr als 1 μm, insbesondere von mehr als 10 μm und vorteilhaft von mehr als 50 μm auf. Insbesondere weist der Lichtwellenleiter einen Durchmesser von weniger als 50 mm, insbesondere von weniger als 30 mm und vorteilhaft von weniger als 10 mm auf. Beispielsweise ist das Lichtleiterelement als ein Stab, eine Röhre und/oder vorteilhaft als eine Faser, insbesondere als eine Glasfaser ausgebildet. Beispielsweise ist das Lichtleiterelement aus Quarzglas und/oder Kunststoff ausgebildet. Unter einem „zumindest im Wesentlichen transparenten“ Element soll insbesondere ein Element verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, einen Anteil von mehr als 60 %, insbesondere von mehr als 70 % und vorteilhaft von mehr als 90 % einer auf einer ersten Seite des Elements auftreffenden elektromagnetischen Strahlung, insbesondere zumindest sichtbaren Lichts, auf zumindest eine zweite Seite des Elements, die insbesondere der ersten Seite gegenüberliegend angeordnet ist, zu übertragen, insbesondere mit zumindest im Wesentlichen gleichmäßiger Transparenz über einen bestimmten Spektralbereich. Dadurch kann vorteilhaft die von dem Lichtleiter empfangene elektromagnetische Strahlung gezielt und sicher zu der Sensoreinheit übertragen werden. Zudem kann elektromagnetische Strahlung vorteilhaft verlustarm zwischen dem Lichteingangselement und der Sensoreinheit übertragen werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit zumindest ein Sendemodul zu einer Erzeugung und/oder zu einer Emission von elektromagnetischer Strahlung aufweist. Dadurch kann vorteilhaft eine von einer Umgebungsbeleuchtung unabhängige Sensoreinheit erreicht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Lichtwellenleiter dazu vorgesehen ist, die von dem Sendemodul erzeugte elektromagnetische Strahlung zu dem Lichteingangselement zu übertragen. Insbesondere weist die Sensoreinheit zumindest einen Strahlteiler auf, der dazu vorgesehen ist, von dem Sendemodul erzeugte elektromagnetische Strahlung in den Lichtwellenleiter umzulenken. Insbesondere ist der Strahlteiler dazu vorgesehen, eine auf der Arbeitsfläche reflektierte elektromagnetische Strahlung zu dem Empfangsmodul umzuleiten. Dadurch kann vorteilhaft eine geringe Anzahl an Lichtwellenleitern erreicht werden. Ferner kann vorteilhaft die Sensoreinheit sowohl elektromagnetische Strahlung empfangen als auch elektromagnetische Strahlung aussenden, wodurch ein hohes Maß an Flexibilität erreicht werden kann. Zudem kann vorteilhaft eine geringe Fehleranfälligkeit und/oder eine einfache Fehlererkennung erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit zumindest ein Lichtbündelungselement aufweist, das dazu vorgesehen ist, von zumindest einem Sendemodul erzeugte elektromagnetische Strahlung zu einer Übertragung mittels des Lichtwellenleiters zu bündeln. Unter einem „Lichtbündelungselement“ soll insbesondere ein Element verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, von zumindest einem Sendemodul erzeugte elektromagnetische Strahlung zu einem Lichtbündel zusammenzufassen. Dadurch kann vorteilhaft die durch das Lichtbündelungselement gebündelte elektromagnetische Strahlung sicher und gezielt mittels des Lichtwellenleiters übertragen werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Lichteingangselement dazu vorgesehen ist, zumindest in einem Betriebszustand an zumindest einer Oberfläche eines Chassis montiert zu sein. Insbesondere weist die Fahrzeugvorrichtung das Chassis auf. Unter einem „Chassis“ soll insbesondere ein Fahrgestell und/oder eine Karosserie insbesondere des autonomen Arbeitsgeräts verstanden werden. Insbesondere umfasst das Chassis zumindest tragende Teile des autonomen Arbeitsgeräts. Insbesondere stellt das Chassis eine Verbindung zwischen Funktionsbauteilen, beispielsweise einer Bearbeitungseinheit wie einer Schneide und/oder einer Sichel, und Antriebselement, beispielsweise Rädern, her. Dadurch kann vorteilhaft elektromagnetische Strahlung von der Arbeitsfläche durch das Lichteingangselement empfangen werden und/oder elektromagnetische Strahlung von dem Lichteingangselement auf die Arbeitsfläche gelenkt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Fahrzeugvorrichtung zumindest ein weiteres Lichteingangselement und zumindest einen weiteren Lichtwellenleiter zu einer Übertragung von elektromagnetischer Strahlung zwischen der Sensoreinheit und dem weiteren Lichteingangselement aufweist. Insbesondere weist die Fahrzeugvorrichtung zumindest zwei, insbesondere zumindest drei und vorteilhaft zumindest vier weitere Lichtwellenleiter auf. Insbesondere weist die Fahrzeugvorrichtung zumindest zwei, insbesondere zumindest drei und vorteilhaft zumindest vier weitere Lichteingangselemente auf. Dadurch kann vorteilhaft ein hohes Maß an Flexibilität erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft die Arbeitsfläche präzise untersucht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit zu einer von einer Arbeitsflächenbestimmung unabhängigen Funktion vorgesehen ist. Unter der Wendung, dass die Auswerteeinheit zu einer „von einer Arbeitsflächenbestimmung unabhängigen Funktion“ vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, zumindest ein Lichtsignal auszuwerten, wobei eine Auswertung des Lichtsignals von einer Untersuchung der Arbeitsfläche, insbesondere von einer Ermittlung eines Reflexionsverhaltens der Arbeitsfläche und/oder von einer Ermittlung einer Arbeitsflächengrenze der Arbeitsfläche, abweicht. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von der Auswertung des Lichtsignals zumindest eine Anweisung an zumindest eine Steuereinheit auszugeben. Insbesondere ist das Lichtsignal als eine von dem weiteren Lichtwellenleiter zwischen dem weiteren Lichteingangselement und der Sensoreinheit übertragene elektromagnetische Strahlung ausgebildet. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu vorgesehen, in Abhängigkeit einer von dem weiteren Lichtwellenleiter zwischen dem weiteren Lichteingangselement und der Sensoreinheit übertragenen elektromagnetischen Strahlung zumindest einen Niederschlagsparameter, beispielsweise ein Volumen an Niederschlag pro Flächeneinheit, zu ermitteln. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu vorgesehen, in Abhängigkeit einer von dem weiteren Lichtwellenleiter zwischen dem weiteren Lichteingangselement und der Sensoreinheit übertragenen elektromagnetischen Strahlung zumindest einen zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Arbeitsfläche ausgerichteten Abstand des Chassis von der Arbeitsfläche zu ermitteln. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu vorgesehen, in Abhängigkeit einer von dem weiteren Lichtwellenleiter zwischen dem weiteren Lichteingangselement und der Sensoreinheit übertragenen elektromagnetischen Strahlung zumindest ein Signal, insbesondere einer Fernbedienung, zu empfangen und in Abhängigkeit des empfangenen Signals zumindest eine Aktion, beispielsweise eine Richtungsänderung und/oder eine Geschwindigkeitsänderung und/oder eine Deaktivierung eines Funktionsbauteils, auszuführen. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu vorgesehen, in Abhängigkeit einer von dem weiteren Lichtwellenleiter zwischen dem weiteren Lichteingangselement und der Sensoreinheit übertragenen elektromagnetischen Strahlung zumindest eine Beleuchtung, insbesondere des Chassis und/oder der Arbeitsfläche, bereitzustellen. Beispielsweise ist die Beleuchtung als eine Unterbodenbeleuchtung und/oder als ein Scheinwerfer ausgebildet. Alternativ sind weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Aktionen denkbar. Unter der Wendung, dass eine Gerade und/oder Ebene „zumindest im Wesentlichen senkrecht“ zu einer weiteren, von der einen Gerade und/oder Ebene getrennt ausgebildeten Gerade und/oder Ebene ausgerichtet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Gerade und/oder Ebene mit der weiteren Gerade und/oder Ebene bei einer Projektion auf zumindest eine Projektionsebene, in der zumindest die Gerade und/oder die Ebene angeordnet ist, einen Winkel einschließt, der vorzugsweise um weniger als 15°, vorteilhaft um weniger als 10° und insbesondere um weniger als 5° von einem Winkel von 90° abweicht. Unter einer „Steuereinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer „Steuerelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Dadurch kann vorteilhaft ein hohes Maß an Flexibilität sowie eine komfortable, vielseitige Fahrzeugvorrichtung erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Fahrzeugvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes autonomes Arbeitsgerät mit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugvorrichtung in einer schematischen Draufsicht,
2 einen Ausschnitt eines schematischen Aufbaus der erfindungsgemäßen Fahrzeugvorrichtung,
3 einen Ausschnitt des schematischen Aufbaus der erfindungsgemäßen Fahrzeugvorrichtung aus 2 und
4 einen Ausschnitt eines schematischen Aufbaus eines alternativen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Fahrzeugvorrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein erfindungsgemäßes autonomes Arbeitsgerät 12, das als ein autonomer Rasenmäher ausgebildet ist, mit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugvorrichtung 10 des autonomen Arbeitsgeräts 12. Das autonome Arbeitsgerät 12 ist zu einer Bearbeitung einer Arbeitsfläche 14, die als eine Rasenfläche ausgebildet ist, vorgesehen. Das autonome Arbeitsgerät 12 ist dazu vorgesehen, mittels der Fahrzeugvorrichtung 10 selbsttätig die Arbeitsfläche 14 zu erkennen und zu bearbeiten. Die Fahrzeugvorrichtung 10 des autonomen Arbeitsgeräts 12 weist ein Chassis 28 sowie vier Räder 34 auf, die an dem Chassis 28 angeordnet sind. Von den vier Rädern 34 ist lediglich eines mit einem Bezugszeichen versehen. Die Fahrzeugvorrichtung 10 umfasst eine Sensoreinheit 18 und eine Auswerteeinheit 20, die miteinander verbunden sind. Die Sensoreinheit 18 und die Auswerteeinheit 20 sind jeweils zentral in dem Chassis 28 angeordnet.
Die Fahrzeugvorrichtung 10 umfasst neun Lichteingangselemente 16, die dazu vorgesehen sind, eine von der Arbeitsfläche 14 reflektierte elektromagnetische Strahlung zu empfangen. Alternativ sind weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Anzahlen an Lichteingangselementen 16 denkbar. Die Lichteingangselemente 16 sind an einer Oberfläche des Chassis 28 montiert. Hierbei sind die Lichteingangselemente 16 über die Oberfläche des Chassis 28 verteilt angeordnet. Bezüglich der Sensoreinheit 18 sind die Lichteingangselemente 16 in einer im Wesentlichen parallel zu der Arbeitsfläche 14 ausgerichteten Ebene über einen Winkelbereich von im Wesentlichen 250° an der Oberfläche des Chassis 28 angeordnet. Jedes der Lichteingangselemente 16 und die Sensoreinheit 18 sind über eine Strecke in einem Bereich zwischen 10 cm und 20 cm beabstandet angeordnet. Hierbei ist eine genaue Länge der Strecke durch eine Anordnung des jeweiligen Lichteingangselements 16 an der Oberfläche des Chassis 28 definiert. Jede der Strecken ist als eine kürzeste Verbindung entlang einer Oberfläche des Chassis 28 zwischen dem jeweiligen Lichteingangselement 16 und der Sensoreinheit 18 ausgebildet.
Die Sensoreinheit 18 ist zu einer Detektion von einer von den Lichteingangselementen 16 empfangenen elektromagnetischen Strahlung vorgesehen. Eine jeweilige Blickrichtung der Sensoreinheit 18 ist durch eine Lage der Lichteingangselemente 16 an der Oberfläche des Chassis 28 definiert. Hierbei entspricht die Blickrichtung im Wesentlichen einer Richtung einer von den Lichteingangselementen 16 empfangenen elektromagnetischen Strahlung. Die Blickrichtung schließt mit einem von dem Chassis 28 bedeckten Bereich der Arbeitsfläche 14 einen Winkel in einem Bereich von im Wesentlichen 50° plus-minus 20° ein. Alternativ ist denkbar, dass die Blickrichtung im Wesentlichen senkrecht zu dem von dem Chassis 28 bedeckten Bereich der Arbeitsfläche 14 ausgerichtet ist. Weiterhin ist denkbar, dass die Blickrichtung im Wesentlichen parallel zu dem von dem Chassis 28 bedeckten Bereich der Arbeitsfläche 14 ausgerichtet ist, beispielsweise um sich in einer Umgebung des Chassis 28 befindliche Hindernisse zu erkennen. Zu einer Überbrückung der Strecke, über die ein jeweiliges Lichteingangselement 16 und die Sensoreinheit 18 beabstandet angeordnet sind, umfasst die Fahrzeugvorrichtung 10 neun Lichtwellenleiter 22. Jeder der Lichtwellenleiter 22 ist zu einer Übertragung von elektromagnetischer Strahlung zwischen einem jeweiligen der Lichteingangselementen 16 und der Sensoreinheit 18 vorgesehen. Hierbei entspricht eine Anzahl an Lichtwellenleitern 22 einer Anzahl an Lichteingangselementen 16. Alternativ ist denkbar, dass eine Anzahl an Lichtwellenleitern 22 größer ist als eine Anzahl an Lichteingangselementen 16.
Die Sensoreinheit 18 weist neun Sensormodule 36 auf (vgl. 2). Jedes der Sensormodule 36 ist einem jeweiligen der Lichteingangselemente 16 zugeordnet und dazu vorgesehen, von dem jeweiligen Lichteingangselement 16 empfangene elektromagnetische Strahlung zu detektieren. Jedes der Sensormodule 36 umfasst ein Empfangsmodul 38 zu einer Detektion der von dem jeweiligen Lichteingangselement 16 empfangenen und von auf der Arbeitsfläche 14 reflektierten elektromagnetischen Strahlung. Zudem weist jedes der Sensormodule 36 der Sensoreinheit 18 ein Sendemodul 24 zu einer Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung auf. Jedes der Sendemodule 24 umfasst mehrere einzelne Lichtquellen 40 zu einer Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, wobei in 3 der Übersichtlichkeit halber lediglich drei der Lichtquellen 40 dargestellt sind. Die Lichtquellen 40 sind jeweils als LED ausgebildet. Alternativ ist eine, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Anzahl an Lichtquellen 40 denkbar. Insbesondere ist denkbar, dass jedes der Sendemodule 24 genau eine Lichtquelle 40 aufweist. Jedes der Sensormodule 36 der Sensoreinheit 18 weist ein Lichtbündelungselement 26 auf, das dazu vorgesehen ist, von dem Sendemodul 24 erzeugte elektromagnetische Strahlung zu einer Übertragung mittels des dem Sensormodul 36, in dem das Sendemodul 24 angeordnet ist, zugeordneten Lichtwellenleiters 22 zu bündeln. Hierbei ist das Lichtbündelungselement 26 dazu vorgesehen, die von den einzelnen Lichtquellen 40 erzeugte elektromagnetische Strahlung zu einer Übertragung mittels des Lichtwellenleiters 22 zu bündeln. Alternativ ist denkbar, dass ein Lichtbündelungselement dazu vorgesehen ist, von mehreren Sendemodulen erzeugte elektromagnetische Strahlung zu einer Übertragung mittels eines gemeinsamen Lichtwellenleiters zu bündeln.
Die Sensoreinheit 18 ist dazu vorgesehen, von den Sendemodulen 24 erzeugte elektromagnetische Strahlung auf die Arbeitsfläche 14 zu senden. Hierbei ist die Sensoreinheit 18 dazu vorgesehen, von den Sendemodulen 24 erzeugte elektromagnetische Strahlung mittels der Lichtwellenleiter 22 zu den Lichteingangselementen 16 zu senden. Die Lichteingangselemente 16 sind einstückig mit Lichtausgangselementen ausgebildet und dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung auf die Arbeitsfläche 14 zu lenken. Die Lichtwellenleiter 22 sind dazu vorgesehen, die von den Sendemodulen 24 erzeugte elektromagnetische Strahlung zu den Lichteingangselementen 16 zu übertragen. Die Lichtwellenleiter 22 sind dazu vorgesehen, im Wesentlichen zeitgleich von den Sendemodulen 24 erzeugte elektromagnetische Strahlung zu den Lichteingangselementen 16 zu übertragen als auch von der Arbeitsfläche 14 reflektierte elektromagnetische Strahlung zu den Empfangsmodulen 38 zu übertragen. Die Sensoreinheit 18 ist dazu vorgesehen, die von den Sendemodulen 24 erzeugte und von der Arbeitsfläche 14 reflektierte elektromagnetische Strahlung mittels der Empfangsmodule 38 zu detektieren.
Jedes der Sensormodule 36 der Sensoreinheit 18 umfasst einen Strahlteiler 42, der dazu vorgesehen ist, die auf der Arbeitsfläche 14 reflektierte elektromagnetische Strahlung zu dem Empfangsmodul 38 umzuleiten. Zudem ist der Strahlteiler 42 dazu vorgesehen, von dem jeweiligen Sendemodul 24 erzeugte elektromagnetische Strahlung in den Lichtwellenleiter 22 umzulenken. Jedes der Sensormodule 36 umfasst zwei Internlichtwellenleiter 44. Ein erster der Internlichtwellenleiter 44 ist zu einer Übertragung von elektromagnetischer Strahlung von dem Sendemodul 24 zu dem Strahlteiler 42 vorgesehen. Ein zweiter der Internlichtwellenleiter 44 ist zu einer Übertragung von elektromagnetischer Strahlung von dem Strahlteiler 42 zu dem Empfangsmodul 38 vorgesehen.
Alternativ ist eine Ausgestaltung unter Vermeidung eines Strahlteilers denkbar (vgl. 4). Hierbei umfasst die Fahrzeugvorrichtung 10 für jedes der Sensormodule 36 zwei Lichtwellenleiter 48, 50 zu einer Übertragung von elektromagnetischer Strahlung zwischen einem der Lichteingangselemente 16 und einem der Sensormodule 36. Ein erster Lichtwellenleiter 48 ist dazu vorgesehen, eine von einem der Sendemodule 24 erzeugte elektromagnetische Strahlung zu dem Lichteingangselement 16 zu übertragen. Ein zweiter Lichtwellenleiter 50 ist dazu vorgesehen, eine von dem Lichteingangselement 16 empfangene elektromagnetische Strahlung zu einer Detektion zu einem der Empfangsmodule 38 zu übertragen. Beispielsweise ist denkbar, dass die zweiten Lichtwellenleiter 50 zu einer Übertragung einer von dem Lichteingangselement 16 empfangenen elektromagnetischen Strahlung zu einer Detektion an ein einziges gemeinsames Empfangsmodul zusammengeführt werden.
Die Empfangsmodule 38 sind jeweils mit der Auswerteeinheit 20 verbunden. Die Auswerteeinheit 20 ist dazu vorgesehen, eine auf der Arbeitsfläche 14 reflektierte und durch die Sensoreinheit 18 detektierte elektromagnetische Strahlung auszuwerten. Zudem ist die Auswerteeinheit 20 dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einer von der Sensoreinheit 18 detektierten elektromagnetischen Strahlung ein Reflexionsverhalten der Arbeitsfläche 14 zu ermitteln. Hierzu wertet die Auswerteeinheit 20 eine von der Sensoreinheit 18 detektierte elektromagnetische Strahlung aus. Zudem ist die Auswerteeinheit 20 dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einer von der Sensoreinheit 18 detektierten elektromagnetischen Strahlung eine Arbeitsflächengrenze der Arbeitsfläche 14 zu ermitteln. Die Auswerteeinheit 20 berechnet für einen gegebenen Pixel x, der einen gegebenen Punkt der Arbeitsfläche 14 symbolisiert, für eine jeweilige Wellenlänge μ einen Reflexionsgrad p_x(μ). Beispielsweise berechnet die Auswerteeinheit 20 mittels eines Reflexionsgrads p_x(rot) einer Wellenlänge μ_rot roten Lichts und eines Reflexionsgrads p_x(NIR) einer Wellenlänge μ_NIR einer nahen Infrarotstrahlung einen „Normalized Difference Vegetation Index“ NDVI. Der NDVI eines jeweiligen Pixels x ergibt sich gemäß der Formel NDVI_x = (p_x(NIR) – p_x(rot))/(p_x(NIR) + p_x(rot)). Alternativ sind weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Auswertemöglichkeiten denkbar.
Die Fahrzeugvorrichtung 10 umfasst eine Steuereinheit 52. Die Steuereinheit 52 ist dazu vorgesehen, das Chassis 28 in Abhängigkeit einer von der Auswerteeinheit 20 empfangenen Anweisung in einer Bewegungsrichtung 46 zu steuern. Die Auswerteeinheit 20 ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von der ermittelten Arbeitsflächengrenze der Arbeitsfläche 14 die Bewegungsrichtung 46 an die Steuereinheit 52 zu übermitteln.
Die Fahrzeugvorrichtung 10 umfasst vier weitere Lichteingangselemente 30 und vier weitere Lichtwellenleiter 32 zu einer Übertragung von elektromagnetischer Strahlung zwischen der Sensoreinheit 18 und den weiteren Lichteingangselementen 30 (vgl. 1). Zwei der weiteren Lichteingangselemente 30’, 30’’ sind bezüglich der Bewegungsrichtung 46 in einem vorderen Bereich der Oberfläche des Chassis 28 angeordnet.
Eines der weiteren Lichteingangselemente 30’’’ ist an einer der Arbeitsfläche 14 zugewandten Unterseite des Chassis 28 angeordnet. Eines der weiteren Lichteingangselemente 30’’’’ ist an einer der Arbeitsfläche 14 abgewandten Oberseite des Chassis 28 angeordnet. Die Auswerteeinheit 20 ist zu einer von einer Arbeitsflächenbestimmung unabhängigen Funktion vorgesehen. Hierbei verwendet die Auswerteeinheit 20 eine elektromagnetische Strahlung, die mittels der weiteren Lichtwellenleiter 32 zwischen einem jeweiligen der weiteren Lichteingangselemente 30 und der Sensoreinheit 18 übertragen wird.
Die Auswerteeinheit 20 ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit einer von dem weiteren Lichtwellenleiter 32’ zwischen dem weiteren Lichteingangselement 30’ und der Sensoreinheit 18 übertragenen elektromagnetischen Strahlung Signale einer Fernbedienung zu empfangen. Zudem ist die Auswerteeinheit 20 dazu vorgesehen, in Abhängigkeit der empfangenen Signale eine Anweisung an die Steuereinheit 52 auszuführen. Beispielsweise lässt sich hiermit eine Steuerung des Chassis 28 und/oder eine Änderung der Bewegungsrichtung 46 realisieren. Zudem könnte mittels der Signale eine Beleuchtung steuerbar sein. Hierbei steuert die Auswerteeinheit 20 eine oder mehrere Lichtquellen eines Sendemoduls an, wobei die Lichtquelle eine spezielle Wellenlänge an elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise blaues Licht, aussenden könnte. Die von dem Sendemodul erzeugte elektromagnetische Strahlung wird mittels des weiteren Lichtwellenleiters 32’’ zwischen dem weiteren Lichteingangselement 30’’ und der Sensoreinheit 18 zu einer Beleuchtung der Arbeitsfläche 14 übertragen.
Die Auswerteeinheit 20 ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit einer von dem weiteren Lichtwellenleiter 32’’’ zwischen dem weiteren Lichteingangselement 30’’’ und der Sensoreinheit 18 übertragenen elektromagnetischen Strahlung einen im Wesentlichen senkrecht zu der Arbeitsfläche 14 ausgerichteten Abstand des Chassis 28 von der Arbeitsfläche 14 zu ermitteln, beispielsweise zu einer Ermittlung eines Abgrunds und/oder einer Anhebung des Chassis 28 relativ zu der Arbeitsfläche 14. Ebenfalls denkbar ist, dass die Auswerteeinheit 20 dazu vorgesehen ist, ab einem gewissen Schwellwert des Abstands eine Anweisung zu einer Deaktivierung eines Funktionsbauteils und/oder eine Anweisung zu einem Stoppen einer Bewegung des Chassis 28 in der Bewegungsrichtung 46 an die Steuereinheit 52 auszugeben. Zudem ist die Auswerteeinheit 20 dazu vorgesehen, in Abhängigkeit einer von dem weiteren Lichtwellenleiter 32’’’’ zwischen dem weiteren Lichteingangselement 30’’’’ und der Sensoreinheit 18 übertragenen elektromagnetischen Strahlung, deren Intensität sich in Abhängigkeit einer Niederschlagsmenge ändert, einen Niederschlagsparamter zu ermitteln. Hierbei ist der Niederschlagsparamter als ein Volumen an Niederschlag pro Flächeneinheit ausgebildet.
In einem Verfahren zu einem Betrieb der Fahrzeugvorrichtung 10 sendet die Sensoreinheit 18 von den Sendemodulen 24 erzeugte elektromagnetische Strahlung auf die Arbeitsfläche 14. Diese von den Sendemodulen 24 erzeugte elektromagnetische Strahlung wird von der Arbeitsfläche 14 reflektiert, von den Lichteingangselementen 16 empfangen und von der Sensoreinheit 18 mittels der Empfangsmodule 38 detektiert. In Abhängigkeit von der von der Sensoreinheit 18 detektierten elektromagnetischen Strahlung ermittelt die Auswerteeinheit 20 eine Arbeitsflächengrenze der Arbeitsfläche 14. Zudem gibt die Auswerteeinheit 20 in Abhängigkeit der ermittelten Arbeitsflächengrenze der Arbeitsfläche 14 Anweisungen an die Steuereinheit 52 aus, das Chassis 28 innerhalb der Arbeitsflächengrenze der Arbeitsfläche 14 zu einer Bearbeitung der Arbeitsfläche 14 zu steuern.
Alternativ zu einer oben beschriebenen Ausgestaltung könnte eine elektromagnetische Strahlung in Abhängigkeit eines Wellenlängenbereichs auf mehrere Lichtwellenleiter verteilt werden, beispielsweise könnte eine Wellenlänge μ_rot roten Lichts und eine Wellenlänge μ_NIR einer nahen Infrarotstrahlung jeweils in einem eigenen Lichtwellenleiter übertragen werden. Als eine weitere Anwendungsmöglichkeit könnte eine Auswerteeinheit dazu vorgesehen sein, in Abhängigkeit einer von einer Sensoreinheit detektierten elektromagnetischen Strahlung eine menschliche Haut zu erkennen und bei einer Erkennung der menschlichen Haut in einem Bereich eines Funktionsbauteils eine Notabschaltung auszuführen. Zudem sind Anwendungen hinsichtlich einer Zweihandlösung denkbar, bei welcher eine Auswerteeinheit ermittelt, ob ein Bediener beide Hände ordnungsgemäß positioniert hat.

Claims

Fahrzeugvorrichtung eines autonomen Arbeitsgeräts (12) zumindest zu einer Bearbeitung einer Arbeitsfläche (14), insbesondere für einen autonomen Rasenmäher, mit zumindest einem Lichteingangselement (16), das dazu vorgesehen ist, zumindest eine von der Arbeitsfläche (14) reflektierte elektromagnetische Strahlung zu empfangen, mit zumindest einer Sensoreinheit (18) zumindest zu einer Detektion von einer von dem Lichteingangselement (16) empfangenen elektromagnetischen Strahlung und mit zumindest einer Auswerteeinheit (20), die dazu vorgesehen ist, zumindest eine auf der Arbeitsfläche (14) reflektierte und durch die Sensoreinheit (18) detektierte elektromagnetische Strahlung auszuwerten, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichteingangselement (16) und die Sensoreinheit (18) beabstandet über eine Strecke von mehr als 5 cm angeordnet sind.
Fahrzeugvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest einen Lichtwellenleiter (22) zu einer Übertragung von elektromagnetischer Strahlung zwischen dem Lichteingangselement (16) und der Sensoreinheit (18).
Fahrzeugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (18) zumindest ein Sendemodul (24) zu einer Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung aufweist.
Fahrzeugvorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (22) dazu vorgesehen ist, die von dem Sendemodul (24) erzeugte elektromagnetische Strahlung zu dem Lichteingangselement (16) zu übertragen.
Fahrzeugvorrichtung zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (18) zumindest ein Lichtbündelungselement (26) aufweist, das dazu vorgesehen ist, von zumindest einem Sendemodul (24) erzeugte elektromagnetische Strahlung zu einer Übertragung mittels des Lichtwellenleiters (22) zu bündeln.
Fahrzeugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichteingangselement (16) dazu vorgesehen ist, zumindest in einem Betriebszustand an zumindest einer Oberfläche eines Chassis (28) montiert zu sein.
Fahrzeugvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein weiteres Lichteingangselement (30) und zumindest einen weiteren Lichtwellenleiter (32) zu einer Übertragung von elektromagnetischer Strahlung zwischen der Sensoreinheit (18) und dem weiteren Lichteingangselement (30).
Fahrzeugvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (20) zu einer von einer Arbeitsflächenbestimmung unabhängigen Funktion vorgesehen ist.
Autonomes Arbeitsgerät, insbesondere autonomer Rasenmäher, mit einer Fahrzeugvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Verfahren zu einem Betrieb zumindest einer Fahrzeugvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.