DE102021204162A1

DE102021204162A1 - Verfahren zu einer Unterstützung einer Drehbewegung eines Fortbewegungsmittels eines Roboters und Roboter mit einer Recheneinheit zu einer Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102021204162A1
Application number: DE102021204162.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Specker; Oliver Lenord; Ralph Lange
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-04-27
Filing date: 2021-04-27
Publication date: 2022-10-27

Abstract

Es wird ein Verfahren zu einer Unterstützung einer Drehbewegung (12) eines Fortbewegungsmittels (14), insbesondere einer Lenkrolle, eines Roboters (10), insbesondere eines Rasenmähroboters, vorgeschlagen, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt (114) zu einer Initiierung der Drehbewegung (12) des Fortbewegungsmittels (14) um eine Lenkachse (20) des Fortbewegungsmittels (14) mittels einer Recheneinheit (28) eine Arbeitseinheit (26), bevorzugt Schneideeinheit, insbesondere ein Motor der Arbeitseinheit (26), des Roboters (10) derart angesteuert wird, dass zumindest ein bewegbares Arbeitselement (38) der Arbeitseinheit (26), insbesondere ein rotierbares Rasenmähermesser der Schneideeinheit, beschleunigt oder abgebremst wird, wobei ein Drehmoment um die Lenkachse (20) auf das Fortbewegungsmittel (14) übertragen wird.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits ein Verfahren zu einer Unterstützung einer Drehbewegung eines Fortbewegungsmittels eines Roboters vorgeschlagen worden.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zu einer Unterstützung einer Drehbewegung eines Fortbewegungsmittels, insbesondere einer Lenkrolle, eines Roboters, insbesondere eines Rasenmähroboters, vorgeschlagen, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt zu einer Initiierung der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels um eine Lenkachse des Fortbewegungsmittels mittels einer Recheneinheit eine Arbeitseinheit, bevorzugt Schneideeinheit, insbesondere ein Motor der Arbeitseinheit, des Roboters derart angesteuert wird, dass zumindest ein bewegbares Arbeitselement der Arbeitseinheit, insbesondere ein rotierbares Rasenmähermesser der Schneideeinheit, beschleunigt oder abgebremst wird, wobei ein Drehmoment um die Lenkachse auf das Fortbewegungsmittel übertragen wird.
Insbesondere wirkt bei einer Drehung des Roboters, beispielsweise bei einer Drehung auf einer Stelle oder auch bei einer Kurvenfahrt, eine Reibung und eine Trägheit des Fortbewegungsmittels einer Drehbewegung des Fortbewegungsmittels um die Lenkachse entgegen, wobei das Verfahren vorzugsweise dazu vorgesehen ist, die Drehbewegung des Fortbewegungsmittels durch das, insbesondere von der Arbeitseinheit auf das Fortbewegungsmittel übertragene, Drehmoment zu initiieren und/oder zu unterstützen. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt, insbesondere das Verfahren, zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Vorzugsweise ist das Verfahren dazu vorgesehen, die Drehbewegung zu initiieren, wobei, insbesondere bei einem großen Drehwinkel der Drehbewegung um die Lenkachse, beispielsweise von mehr als 25°, lediglich ein Teil eines zur vollständigen Drehbewegung des Fortbewegungsmittels benötigten Drehmoments durch das von der Arbeitseinheit auf das Fortbewegungsmittel übertragene Drehmoment zur Verfügung gestellt wird. Es ist denkbar, dass, insbesondere bei einem kleinen Drehwinkel der Drehbewegung um die Lenkachse, beispielsweise von weniger als 25°, die Drehbewegung des Fortbewegungsmittels zumindest größtenteils, insbesondere im Wesentlichen vollständig, von dem von der Arbeitseinheit auf das Fortbewegungsmittel übertragenen Drehmoment bewirkt wird. Vorzugsweise wird zu einer Durchführung der Drehung des Roboters und der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels eine Antriebseinheit des Roboters angesteuert, wobei insbesondere zumindest ein Antriebsfortbewegungsmittel, beispielsweise ein Antriebsrad, eine angetriebene Gleiskette o.dgl., angetrieben bewegt wird. Insbesondere wird durch das zumindest eine Antriebsfortbewegungsmittel zumindest ein Drehmoment um die Lenkachse auf das Fortbewegungsmittel übertragen. Bevorzugt erfolgt eine Drehung des Roboters um eine Achse, welche insbesondere beabstandet von der Lenkachse angeordnet ist. Alternativ ist denkbar, dass sich die Achse und die Lenkachse in einem Punkt schneiden oder ineinander angeordnet sind. Vorzugsweise erfolgt eine angetriebene Bewegung des zumindest einen Antriebsfortbewegungsmittels um eine Antriebsachse, die insbesondere beabstandet von der Lenkachse und/oder der Achse der Drehung des Roboters angeordnet ist.
Unter einer „Initiierung“ einer Bewegung eines Körpers, insbesondere der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels, soll insbesondere ein Beginn der Bewegung verstanden werden, wobei sich der Körper aus einem, insbesondere relativ zu einer Richtung der Bewegung bezeichneten, Ruhezustand heraus bewegt.
Vorzugsweise erfolgt die Initiierung und/oder die Unterstützung der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels um die Lenkachse zumindest im Wesentlichen unabhängig von einer weiteren von der Drehbewegung um die Lenkachse verschiedenen Bewegung des Fortbewegungsmittels, eines Teils des Fortbewegungsmittels und/oder von an dem Fortbewegungsmittel beweglich gelagerten anderen Elementen. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Fortbewegungsmittels als Lenkrolle, ist beispielsweise denkbar, dass sich ein Teil des Fortbewegungsmittels bei einer Bewegung des Roboters um eine Rotationsachse des Fortbewegungsmittels dreht, wobei vorzugsweise auch gleichzeitig eine Drehbewegung um die Lenkachse erfolgen kann. Insbesondere wird das zumindest eine Fortbewegungsmittel zur Drehbewegung um die Lenkachse und/oder zu einer Fortbewegung des Roboters nicht angetrieben. Bevorzugt wird ein Drehmoment zur Drehbewegung des Fortbewegungsmittels um die Lenkachse zumindest im Wesentlichen vollständig über das von dem von der Arbeitseinheit auf das Fortbewegungsmittel übertragene Drehmoment und/oder über ein durch das zumindest eine Antriebsfortbewegungsmittel generiertes Drehmoment zur Verfügung gestellt.
Eine Ansteuerung der Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit zur Initiierung einer Drehbewegung des zumindest einen Fortbewegungsmittels erfolgt vorzugsweise zeitlich mit oder während einer Lenkbewegung einer Antriebseinheit des Roboters zum Ausführen der Drehbewegung, wobei vorzugsweise durch das von dem von der Arbeitseinheit auf das Fortbewegungsmittel übertragene Drehmoment und durch das durch das zumindest eine Antriebsfortbewegungsmittel generierte Drehmoment ein maximal zur Verfügung stehendes Drehmoment um die Lenkachse an dem zumindest einen Fortbewegungsmittel zur Verfügung gestellt wird. Bevorzugt wird das zumindest eine Arbeitselement bei einer Ansteuerung der Arbeitseinheit durch die Recheneinheit um eine Arbeitsachse der Arbeitseinheit beschleunigt oder abgebremst. Zu einer Ansteuerung der Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit wird bevorzugt über die Recheneinheit zumindest ein, insbesondere elektrisches und/oder elektronisches, Ansteuerungssignal an die Arbeitseinheit ausgegeben. Das Ansteuerungssignal umfasst vorzugsweise zumindest einen Beschleunigungsänderungsparameter des zumindest einen Arbeitselements und/oder ist dazu vorgesehen, den Beschleunigungsänderungsparameter über ein Antriebselement der Arbeitseinheit an dem zumindest einen Arbeitselement einzustellen. Unter einem „Beschleunigungsänderungsparameter“ eines Körpers, insbesondere des zumindest einen Arbeitselements, soll insbesondere ein Parameter verstanden werden, welcher eine Änderung einer Beschleunigung des Körpers in zumindest eine Richtung beschreibt oder angibt. Vorzugsweise wird das Ansteuerungssignal, insbesondere der Beschleunigungsänderungsparameter, mittels der Recheneinheit zur Ansteuerung der Arbeitseinheit in Abhängigkeit von einer, insbesondere vor der Drehung des Roboters und/oder vor der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels um die Lenkachse vorliegenden, momentanen Geschwindigkeit des zumindest einen Arbeitselements um die Arbeitsachse und/oder in Abhängigkeit von einem, insbesondere vor der Drehung des Roboters und/oder vor der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels um die Lenkachse vorliegenden, Leistungsparameter der Arbeitseinheit generiert. Unter einem „Leistungsparameter“ einer elektrischen Einheit, insbesondere der Arbeitseinheit, soll insbesondere ein Parameter verstanden werden, welcher eine elektrische Leistung der Einheit bei einer Tätigkeit, insbesondere bei einer Bewegung des Arbeitselements, definiert. Beispielsweise ist der Leistungsparameter als ein anliegender Strom, als eine elektrische Leistung o.dgl. ausgebildet. Alternativ ist denkbar, dass die Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit derart angesteuert wird, dass das Arbeitselement, insbesondere unabhängig von der auszuführenden Drehbewegung und/oder einer momentanen Bewegung des Arbeitselements, über einen vorgegebenen festgelegten Beschleunigungsänderungsparameter beschleunigt oder abgebremst wird. Alternativ ist denkbar, dass die Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit derart angesteuert wird, dass das Arbeitselement zur Übertragung des Drehmoments auf das Fortbewegungsmittel, insbesondere unabhängig von der auszuführenden Drehbewegung und/oder einer momentanen Bewegung des Arbeitselements, maximal beschleunigt oder abgebremst wird, wobei insbesondere das Arbeitselement auf eine von der Arbeitseinheit vorgegebene maximale Geschwindigkeit um die Arbeitsachse beschleunigt wird oder vollständig abgebremst wird.
Es ist denkbar, dass mittels der Recheneinheit eine Initiierung von Drehbewegungen mehrerer Fortbewegungsmittel des Roboters erfolgt, wobei insbesondere über die angesteuerte Arbeitseinheit jeweils ein Drehmoment auf die Fortbewegungsmittel übertragen wird, welches jeweils um eine Lenkachse der einzelnen Fortbewegungsmittel wirkt. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit derart angesteuert wird, dass mehr als ein Arbeitselement der Antriebseinheit, insbesondere um eine oder auch mehrere Arbeitsachsen der Arbeitselemente, zur Erzeugung des/der Drehmoment(e) beschleunigt oder abgebremst wird.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens kann eine Drehbewegung des Fortbewegungsmittels um die Lenkachse vorteilhaft einfach und direkt, insbesondere ohne zusätzliche Antriebsmittel an dem Roboter, unterstützt werden. Das Verfahren kann vorzugsweise mit einer vorteilhaft hohen Anzahl an verschieden ausgestalteten Robotern durchgeführt werden, insbesondere da lediglich eine softwareseitige Anpassung einer Recheneinheit erforderlich ist. Eine zu einem Durchführen des Verfahrens, insbesondere zu einem Übertragen eines Drehmoments um die Lenkachse von der Arbeitseinheit auf das Fortbewegungsmittel, erforderliche Ausgestaltung des Roboters ist beispielsweise bei nahezu allen handelsüblichen Rasenmährobotern vorhanden. Es kann eine vorteilhaft einfache und kostengünstige Nachrüstung von älteren Robotern zur Durchführung des Verfahrens ermöglicht werden. Es kann eine störungsfreie Fortbewegung des Roboters auch auf schwierigen Untergründen, beispielsweise über nasses, hohes und/oder dichtes Gras o.dgl., erreicht werden. Durch die Unterstützung der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels über das von der Arbeitseinheit übertragene Drehmoment kann ein Blockieren und/oder ein Feststecken des Fortbewegungsmittels um die Lenkachse vorteilhaft verhindert werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit zur Initiierung der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels derart angesteuert wird, dass eine Beschleunigung oder eine Abbremsung des zumindest einen Arbeitselements zumindest im Wesentlichen ruckartig erfolgt. Es kann ein vorteilhaft hohes Drehmoment um die Lenkachse von der Antriebseinheit auf das Fortbewegungsmittel übertragen werden, insbesondere da zur zumindest im Wesentlichen ruckartigen Beschleunigung oder Abbremsung des Arbeitselements höhere Kräfte auf das Arbeitselement wirken. Unter „im Wesentlichen ruckartig“ soll insbesondere eine Änderung einer Drehzahl, insbesondere eine Beschleunigung oder Abbremsung, des zumindest einen Arbeitselements um die Arbeitsachse verstanden werden, welche mindestens 30·1/s², vorzugsweise mindestens 50·1/s² und bevorzugt mindestens 70·1/s², beträgt. Bevorzugt wird mittels der Recheneinheit zur Beschleunigung oder zum Abbremsen des zumindest einen Arbeitselements zumindest ein Antriebselement der Arbeitseinheit angesteuert. Insbesondere wird das zumindest eine Arbeitselement über das Antriebselement der Arbeitseinheit während eines regulären Betriebs der Arbeitseinheit angetrieben. Insbesondere wird das zumindest eine Arbeitselement über das Antriebselement der Arbeitseinheit zur Beschleunigung oder Abbremsung mit einer Kraft beaufschlagt. Vorzugsweise wird mittels der Recheneinheit das Ansteuerungssignal, insbesondere der Beschleunigungsänderungsparameter, derart generiert, dass das Antriebselement der Arbeitseinheit bei einer Ansteuerung mittels des Ansteuerungssignals das zumindest eine Arbeitselement um die Arbeitsachse zumindest im Wesentlichen ruckartig beschleunigt oder abbremst. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass das Ansteuerungssignal von der Recheneinheit an einer Steuer- und/oder Regeleinheit der Arbeitseinheit übermittelt wird. Insbesondere wird das Ansteuerungssignal über die Steuer- und/oder Regeleinheit der Arbeitseinheit verarbeitet. Bevorzugt wird das Antriebselement mittels der Steuer- und/oder Regeleinheit der Arbeitseinheit in Abhängigkeit von dem Ansteuerungssignal derart gesteuert und/oder geregelt, dass das zumindest eine Arbeitselement um die Arbeitsachse zumindest im Wesentlichen ruckartig beschleunigt oder abbremst wird.
Zudem wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt mittels zumindest einer Erfassungseinheit zumindest eine Bewegungskenngröße des Roboters, insbesondere einer Antriebseinheit des Roboters, erfasst und/oder ermittelt wird, wobei eine Ansteuerung der Arbeitseinheit über die Recheneinheit zur Initiierung der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels in Abhängigkeit von der erfassten Bewegungskenngröße erfolgt. Es kann eine vorteilhaft direkte Steuerung der Arbeitseinheit zur Erzeugung des Drehmoments erreicht werden. Es kann eine vorteilhaft einfache Durchführung des Verfahrens bei Robotern ohne ein System zur Streckenplanung o.dgl. ermöglicht werden. Unter einer „Bewegungskenngröße“ des Roboters soll insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche eine Bewegung des Roboters im Raum beschreibt. Beispielsweise ist die Bewegungskenngröße als eine Fortbewegungsrichtung des Roboters, als eine Geschwindigkeit des Roboters, als eine Beschleunigung des Roboters oder als eine andere die Bewegung des Roboters beeinflussende Größe, beispielsweise der Antriebseinheit des Roboters, ausgebildet. Insbesondere wird die erfasste Bewegungskenngröße von der Erfassungseinheit an die Recheneinheit übermittelt, vorzugsweise zumindest im Wesentlichen direkt, insbesondere roboterintern, oder über eine Kommunikationseinheit. Es ist denkbar, dass die Unterstützung einer Drehbewegung des Fortbewegungsmittels in Abhängigkeit von der erfassten Bewegungskenngröße erfolgt, wobei beispielsweise lediglich bei einer Überschreitung oder einer Unterschreitung eines hinterlegten Grenzwerts der Bewegungskenngröße eine Ansteuerung der Arbeitseinheit zur Erzeugung des Drehmoments erfolgt. In einer bevorzugten Ausgestaltung, wobei die Antriebseinheit des Roboters über ein differentielles Getriebe verbundene Antriebsfortbewegungsmittel umfasst, wird die Bewegungskenngröße in Abhängigkeit von einer Differenz von Antriebskräften bzw. Rotationsgeschwindigkeiten der Antriebsfortbewegungsmittel des Roboters ermittelt. Alternativ oder zusätzlich kann über die zumindest eine Bewegungskenngröße eine Drehbewegung des Roboters ermittelt werden, wobei beispielsweise bei einer ermittelten im Wesentlichen unveränderten Ausrichtung des Roboters trotz Lenkbewegung durch die Antriebseinheit eine Ansteuerung der Arbeitseinheit erfolgt. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Ansteuerung der Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit zur Initiierung der Drehbewegung des zumindest einen Fortbewegungsmittels in Abhängigkeit von einer Abweichung der erfassten Bewegungskenngröße, welche eine Bewegung des Roboters im Raum beschreibt, zu einer durch eine ausgeführte Lenkbewegung der Antriebseinheit des Roboters zu erwartende Bewegung des Roboters erfolgt. Beispielsweise wird über die Ansteuerung der Recheneinheit das Arbeitselement zur Übertragung des Drehmoments auf das Fortbewegungsmittel gebremst oder beschleunigt, falls sich das Fortbewegungsmittel durch das über die Antriebseinheit übertragene Drehmoment, beispielsweise als Folge von einer Verschmutzung am Fortbewegungsmittel, einem Hindernis auf dem Untergrund, einem erhöhten Widerstand für das Fortbewegungsmittel auf dem Untergrund durch die Beschaffenheit des Untergrunds o.dgl., nur verzögert oder gar nicht mehr um die Lenkachse bewegt, was insbesondere über die zumindest eine erfasste Bewegungskenngröße ermittelt wird.
Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt mittels der Recheneinheit eine zukünftige Fortbewegungsstrecke des Roboters ermittelt wird oder eine zukünftige Fortbewegungsstrecke des Roboters über eine Kommunikationseinheit von der Recheneinheit empfangen und verarbeitet wird, wobei eine Ansteuerung der Arbeitseinheit über die Recheneinheit zur Initiierung der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels in Abhängigkeit von der zukünftigen Fortbewegungsstrecke erfolgt. Es kann vorteilhaft eine Integration des Verfahrens in ein autonomes Steuersystem des Roboters ermöglicht werden. Es kann eine vorteilhaft einfache Anpassung einer Ansteuerung der Arbeitseinheit zur Erzeugung des Drehmoments zum Ausführen einer zu einem Abfahren der zukünftigen Fortbewegungsstrecke erforderlichen Drehbewegung des Fortbewegungsmittels erreicht werden. Eine Berechnung einer Ansteuerung der Arbeitseinheit, insbesondere des Ansteuerungssignals, kann zeitlich vorteilhaft vor der zu einem Abfahren der zukünftigen Fortbewegungsstrecke erforderlichen Drehbewegung des Fortbewegungsmittels ausgeführt werden. Dadurch kann eine vorteilhaft kostengünstige Ausgestaltung der Recheneinheit erreicht werden, insbesondere da mehr Zeit für notwendige Rechenoperationen der Recheneinheit zu einer Ansteuerung der Arbeitseinheit zur Verfügung steht. Vorzugsweise werden mittels der Recheneinheit in Abhängigkeit von der zukünftigen Fortbewegungsstrecke zu einem Abfahren der zukünftigen Fortbewegungsstrecke erforderliche Drehungen des Roboters auf der zukünftigen Fortbewegungsstrecke ermittelt. Es ist denkbar, dass in zumindest einem Verfahrensschritt, beispielsweise bei einer Wartung, bei einem Empfang der zukünftigen Fortbewegungsstrecke o.dgl., zumindest eine virtuelle Karte eines Arbeitsbereichs des Roboters in der Recheneinheit hinterlegt wird. Bevorzugt erfolgt eine Ansteuerung der Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit zur Initiierung der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels um die Lenkachse in Abhängigkeit von der virtuellen Karte, insbesondere einer in der virtuellen Karte enthaltenen Information. Vorzugsweise wird über die zukünftige Fortbewegungsstrecke und/oder eine Positionsbestimmung des Roboters innerhalb des Arbeitsbereichs eine Position des Roboters innerhalb der virtuellen Karte ermittelt. Beispielsweise erfolgt eine Unterstützung von Drehbewegungen des zumindest einen Fortbewegungsmittels um die Lenkachse durch die Ansteuerung der Arbeitseinheit lediglich falls der Roboter in zumindest einem Teilbereich des Arbeitsbereichs angeordnet ist, beispielsweise falls in dem Teilbereich ein hoher Pflanzenwuchs oder ähnliche zur Bewegung des Fortbewegungsmittels störende Bedingungen vorliegt/vorliegen oder erwartet wird/werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt mittels der Recheneinheit zumindest ein Zeitpunkt einer zu einem Abfahren der zukünftigen Fortbewegungsstrecke erforderlichen Drehbewegung des Fortbewegungsmittels bestimmt wird, wobei die Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit zur Initiierung der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels in Abhängigkeit von dem bestimmten Zeitpunkt angesteuert wird. Es kann eine zeitlich vorteilhaft angepasste Ansteuerung der Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit ermöglicht werden. Insbesondere kann vorteilhaft eine zeitliche Abstimmung der Ansteuerung der Arbeitseinheit und einer durch das zumindest eine Antriebsfortbewegungsmittel bewirkten Lenkbewegung des Roboters ermöglicht werden. Insbesondere erfolgt eine Steuerung der Antriebseinheit zu einer Drehung des Roboters zu dem bestimmten Zeitpunkt, wobei die Ansteuerung der Arbeitseinheit zur Initiierung der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels zumindest im Wesentlichen zeitgleich oder zeitlich kurz nach dieser erfolgt. Bevorzugt erfolgt eine Generierung des Ansteuerungssignals zur Initiierung der Drehbewegung mittels der Recheneinheit vor dem bestimmten Zeitpunkt, wobei insbesondere die Übermittlung des Ansteuerungssignals an die Arbeitseinheit zumindest im Wesentlichen zeitgleich zu oder zeitlich kurz nach dem bestimmten Zeitpunkt erfolgt. Insbesondere erfolgt eine Ansteuerung der Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit zur Initiierung der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels in Abhängigkeit von dem bestimmten Zeitpunkt höchstens 3 s, vorzugsweise höchstens 2 s und bevorzugt höchstens 1 s, nach dem bestimmten Zeitpunkt und/oder nach der Steuerung der Antriebseinheit zu einer Drehung des Roboters. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Unterstützung von Drehbewegungen des Fortbewegungsmittels bedarfsweise erfolgt, insbesondere in Abhängigkeit einer Umgebungskenngröße, der Leistungskenngröße, der Bewegungskenngröße o.dgl., beispielsweise falls ein über die Antriebseinheit übertragenes Drehmoment zu einer Drehbewegung des Fortbewegungsmittels um die Lenkachse nicht ausreicht.
Zudem wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt mittels der Recheneinheit ein maximaler Drehwinkel, insbesondere um die Lenkachse, einer zu einem Abfahren der zukünftigen Fortbewegungsstrecke erforderlichen Drehbewegung des Fortbewegungsmittels bestimmt wird, wobei in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt die Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit zur Initiierung der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels in Abhängigkeit von dem bestimmten maximalen Drehwinkel angesteuert wird. Es kann eine vorteilhaft effiziente Steuerung der Arbeitseinheit ermöglicht werden. Es kann eine vorteilhaft schnelle Ausführung einer Drehung des Roboters, insbesondere der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels, ermöglicht werden, insbesondere da eine Generierung des Ansteuerungssignals zur Unterstützung einer zu einem Abfahren der zukünftigen Fortbewegungsstrecke erforderlichen Drehbewegung des Fortbewegungsmittels vorzeitig erfolgen kann. Es kann eine vorteilhaft geringe Belastung auf den Roboter, insbesondere andere Bauteile des Roboters, wie Elektronikkomponenten, durch das übertragene Drehmoment erreicht werden, insbesondere da eine zur Beschleunigung oder Abbremsung benötigte Kraft auf das Arbeitselement zur Erzeugung des Drehmoments minimal gehalten werden kann. Beispielsweise ist bei kleinen Drehwinkeln des Fortbewegungsmittels um die Lenkachse und/oder bei einem geringen Widerstand gegen eine Drehbewegung des Fortbewegungsmittels durch Verschmutzungen oder den Untergrund eine maximale Beschleunigung oder Abbremsung des Arbeitselements aufgrund von einer erhöhten Geräuschentwicklung, einem erhöhten Verschleiß und Belastungen auf Komponenten des Roboters nicht sinnvoll, wobei ein geringeres Drehmoment bzw. eine geringere Änderung der Drehrate des Arbeitselements erzeugt werden kann, welches/welche aber noch zur Initiierung der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels ausreicht. Vorzugsweise wird mittels der Recheneinheit das Ansteuerungssignal, insbesondere der Beschleunigungsänderungsparameter, in Abhängigkeit von dem bestimmten maximalen Drehwinkel der Drehbewegung um die Lenkachse generiert. Vorzugsweise wird mittels der Recheneinheit, insbesondere vor einer Ausgabe des Ansteuerungssignals, ein Wert des Beschleunigungsänderungsparameters in Abhängigkeit von dem bestimmten maximalen Drehwinkel der Drehbewegung um die Lenkachse eingestellt. Insbesondere ist der maximale Drehwinkel der Winkel um die Lenkachse, um den sich das Fortbewegungsmittel während der vollständigen Drehbewegung um die Lenkachse bewegt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt mittels der Recheneinheit eine Richtung einer auszuführenden Drehbewegung des Fortbewegungsmittels ermittelt wird, wobei die Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit zur Initiierung der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels in Abhängigkeit von der ermittelten Richtung der Drehbewegung angesteuert wird. Es kann eine vorteilhaft schnelle Ausführung einer Drehung des Roboters, insbesondere der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels, ermöglicht werden, insbesondere da eine Generierung des Ansteuerungssignals zur Unterstützung einer zu einem Abfahren der zukünftigen Fortbewegungsstrecke erforderlichen Drehbewegung des Fortbewegungsmittels vorzeitig erfolgen kann. Vorzugsweise wird mittels der Recheneinheit zur Ansteuerung der Arbeitseinheit ein Vorzeichen eines Werts des Beschleunigungsänderungsparameters in Abhängigkeit von der bestimmten Richtung der Drehbewegung eingestellt. Insbesondere wird die Richtung der auszuführenden Drehbewegung des Fortbewegungsmittels mittels der Recheneinheit in Abhängigkeit von der zukünftigen Fortbewegungsstrecke des Roboters, insbesondere einem Verlauf der zukünftigen Fortbewegungsstrecke des Roboters, ermittelt. Insbesondere wird über das Vorzeichen eines Werts des Beschleunigungsänderungsparameters festgelegt, ob über die Ansteuerung der Arbeitseinheit eine Beschleunigung oder eine Abbremsung des zumindest einen Arbeitselements erfolgt. Vorzugsweise wird das zumindest eine Arbeitselement bei der Ansteuerung durch die Recheneinheit zur Initiierung der Drehbewegung des Fortbewegungsmittels, insbesondere mittels des Antriebselements, mit einer Kraft zum Beschleunigen oder zum Abbremsen des Arbeitselements beaufschlagt, wobei ein Drehmoment um die Arbeitsachse auf das Arbeitselement wirkt. Bevorzugt wird die Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit derart angesteuert, dass eine Richtung des auf das Arbeitselement wirkenden Drehmoments um die Arbeitsachse, insbesondere in zumindest einer Projektionsebene betrachtet, einer bestimmten Richtung der auszuführenden Drehbewegung des Fortbewegungsmittels zumindest im Wesentlichen entgegengerichtet ist. Insbesondere wird die Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit derart angesteuert, dass ein Vektor des auf das Arbeitselement wirkenden Drehmoments mit einem Vektor des auf das Fortbewegungsmittel zum Initiieren der Drehbewegung in die bestimmte Richtung zu übertragenden Drehmoments einen Winkel von zumindest mehr als 90°, vorzugsweise mehr als 135° und bevorzugt mehr als 170°, aufspannt.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine Ansteuerung der Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit in Abhängigkeit von zumindest einer, insbesondere ermittelten und/oder empfangenen, Umgebungskenngröße, insbesondere eines Untergrunds, über welchen sich der Roboter fortbewegt, erfolgt. Es kann vorteilhaft eine selektive Unterstützung von Drehbewegungen des Fortbewegungsmittels ermöglicht werden. Insbesondere ist lediglich bei speziellen Umgebungsbedingungen, welche insbesondere über die Umgebungskenngröße beschrieben werden können, eine Unterstützung von Drehbewegungen des Fortbewegungsmittels erforderlich, wobei eine solche sonst auch über die Antriebseinheit des Roboters erreicht werden kann. Es kann ein vorteilhaft energieeffizienter und störungsfreier Betrieb des Roboters erreicht werden. Unter einer „Umgebungskenngröße“ soll insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche in einer den Roboter umgebenden Umgebung erfassbar ist und unabhängig vom Roboter ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Umgebungskenngröße als Kenngröße eines von dem Roboter zu befahrenden bzw. zu überstreichenden Untergrunds ausgebildet. Beispielsweise ist die Umgebungskenngröße als eine Höhe von Pflanzen, insbesondere Gras, auf dem Untergrund, als eine Feuchtigkeit der Pflanzen, insbesondere des Grases, als ein Regenzustand, als eine Dichte der Pflanzen auf dem Untergrund, als eine Bodenbeschaffenheit des Untergrunds o.dgl. ausgebildet. Es ist denkbar, dass die Umgebungskenngröße über eine Erfassungseinheit des Roboters ermittelt wird oder über eine Kommunikationseinheit von einer externen Einheit, beispielsweise einem Smart-Home-System oder einer Wetterstation, an die Recheneinheit übermittelt wird. Es ist denkbar, dass Teilbereichen des Arbeitsbereichs verschiedene Umgebungskenngrößen zugeordnet werden, wobei vorzugsweise mittels der Recheneinheit zur Ansteuerung der Arbeitseinheit jeweils die Umgebungskenngrößen herangezogen werden, welche einem Teilbereich zugeordnet sind, in dem der Roboter bei dem Ausführen der Drehung angeordnet ist. Es ist denkbar, dass die Umgebungskenngröße mittels der Recheneinheit in Abhängigkeit von anderen erfassbaren Parametern, beispielsweise der Antriebseinheit und/oder der Arbeitseinheit, ermittelt wird. Beispielsweise ist denkbar, dass die Umgebungskenngröße des Untergrunds über zumindest einen Leistungsparameter der Antriebseinheit und/oder über zumindest einen Bewegungsparameter des zumindest einen Antriebsfortbewegungsmittels der Antriebseinheit ermittelt wird, welcher vorzugsweise mittels der Recheneinheit abgefragt oder automatisch von der Antriebseinheit an die Recheneinheit übermittelt wird. Beispielsweise wird die Umgebungskenngröße in Abhängigkeit von einem Verhältnis von einer Rotationsgeschwindigkeit des zumindest einen Antriebsfortbewegungsmittels zu einer elektrischen Leistung eines Motors der Antriebseinheit zu einem Zeitpunkt unter Berücksichtigung einer Geschwindigkeit des Roboters relativ zum Untergrund ermittelt.
Zudem wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt die Umgebungskenngröße mittels der Recheneinheit in Abhängigkeit von einem Leistungsparameter der Arbeitseinheit während eines Arbeitsvorgangs des zumindest einen Arbeitselements ermittelt wird. Es kann eine vorteilhaft einfache Ermittlung der Umgebungskenngröße ermöglicht werden, insbesondere ohne zusätzliche Sensoren o.dgl. Es kann vorteilhaft eine Durchführung des Verfahrens auch mit älteren und/oder handelsüblichen Robotern, insbesondere Rasenmährobotern, ohne spezielle Erfassungseinheiten zur Erfassung der Umgebungskenngröße ermöglicht werden, insbesondere da der Leistungsparameter der Arbeitseinheit üblicherweise zu einem regulären Betrieb des Roboters durch die Antriebseinheit und/oder die Recheneinheit verwendet, insbesondere abgefragt, wird. Bevorzugt wird der Leistungsparameter der Arbeitseinheit mittels der Recheneinheit von der Arbeitseinheit abgefragt oder automatisch von der Arbeitseinheit an die Recheneinheit übermittelt. Eine Ansteuerung der Arbeitseinheit in Abhängigkeit des Leistungsparameters der als Schneideeinheit ausgebildeten Arbeitseinheit kann ohne bauliche Modifikationen bei nahezu allen Rasenmährobotern realisiert werden und bedarf insbesondere lediglich einer Kalibration der Arbeitseinheit und der Recheneinheit. Der Leistungsparameter der Schneideeinheit ändert sich in Abhängigkeit von einer Höhe, einer Dichte und einer Art der zu schneidenden Pflanzen, wobei diese Parameter jeweils eine benötigte Kraft zu einer Initiierung einer Drehbewegung des Fortbewegungsmittels beeinflussen können.
Außerdem wird ein Roboter, insbesondere ein Rasenmähroboter, zu einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, mit zumindest einem, insbesondere dem vorher genannten, drehbaren Fortbewegungsmittel, insbesondere einer Lenkrolle, mit zumindest einer, insbesondere der vorher genannten, Arbeitseinheit, insbesondere Schneideeinheit, die zumindest ein, insbesondere das vorher genannte, angetrieben bewegbares Arbeitselement, insbesondere ein Rasenmähermesser, umfasst, und mit zumindest einer, insbesondere der vorher genannten, Recheneinheit vorgeschlagen.
Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung des Roboters kann ein vorteilhaft schnelles Ausführen einer Drehung des Roboters ermöglicht werden. Es kann eine vorteilhaft störungsfreie Fortbewegung des Roboters auch auf schwierigen Untergründen, beispielsweise über nasses, hohes und/oder dichtes Gras o.dgl., erreicht werden, insbesondere da durch die Unterstützung des Fortbewegungsmittels ein vorteilhaft hohes Drehmoment zur Drehbewegung des Fortbewegungsmittels zur Verfügung gestellt werden kann. Es kann ein vorteilhaft kostengünstiger Roboter ermöglicht werden, insbesondere da zusätzliche Antriebsmittel zur Unterstützung einer Drehbewegung des Fortbewegungsmittels um die Lenkachse entfallen können. Es kann eine vorteilhaft einfache Ausgestaltung des Roboters erreicht werden, mit vorteilhaft geringen Wartungskosten und einer vorteilhaft geringen Anzahl an verschiedenen Bauteilen.
Vorzugsweise ist der Roboter teilautonom oder vollautonom ausgebildet. Bevorzugt ist der Roboter als Rasenmähroboter ausgebildet. Es sind aber auch viele weitere Ausgestaltungen des Roboters denkbar, beispielsweise als ein Saugroboter. Vorzugsweise weist die Arbeitseinheit die Arbeitsachse auf, um die das zumindest eine Arbeitselement mittels des Antriebselements der Arbeitseinheit angetrieben bewegbar ist. Bevorzugt spannen die Lenkachse des Fortbewegungsmittels und die Arbeitsachse der Arbeitseinheit in zumindest einer Projektionsebene betrachtet, welche insbesondere parallel zu der Lenkachse und der Arbeitsachse ausgerichtet ist, einen Winkel von weniger als 90°, insbesondere höchstens 40°, vorzugsweise höchstens 20°, bevorzugt höchstens 15° und besonders bevorzugt höchstens 10°, auf. Ganz besonders bevorzugt sind die Lenkachse des Fortbewegungsmittels und die Arbeitsachse der Arbeitseinheit zumindest im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll insbesondere eine Ausrichtung einer Geraden, einer Ebene oder einer Richtung, insbesondere der Lenkachse des Fortbewegungsmittels, relativ zu einer anderen Geraden, einer anderen Ebene oder einer Bezugsrichtung, insbesondere der Arbeitsachse der Arbeitseinheit, verstanden werden, wobei die Gerade, die Ebene oder die Richtung gegenüber der anderen Geraden, der anderen Ebene oder der Bezugsrichtung, insbesondere in zumindest einer/der Projektionsebene betrachtet, eine Abweichung von kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2°, aufweist. Es ist denkbar, dass der Roboter mehr als ein Fortbewegungsmittel, beispielsweise zwei Fortbewegungsmittel, umfasst. Insbesondere beträgt ein minimaler Abstand der Lenkachse des Fortbewegungsmittels zu der Arbeitsachse der Arbeitseinheit, insbesondere des Arbeitselements, höchstens 100 cm, vorzugsweise höchstens 70 cm und bevorzugt höchstens 50 cm.
Unter einer „Recheneinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit einem Informationseingang, einer Informationsverarbeitung und einer Informationsausgabe verstanden werden. Vorteilhaft weist die Recheneinheit zumindest einen Prozessor, einen Speicher, Ein- und Ausgabemittel, weitere elektrische Bauteile, ein Betriebsprogramm, Regelroutinen, Steuerroutinen und/oder Berechnungsroutinen auf. Vorzugsweise sind die Bauteile der Recheneinheit auf einer gemeinsamen Platine angeordnet und/oder vorteilhaft in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Es ist denkbar, dass die Recheneinheit als Teil des Roboters ausgebildet ist und insbesondere innerhalb eines Gehäuses des Roboters angeordnet ist. Insbesondere ist die Recheneinheit zumindest im Wesentlichen direkt, beispielsweise über einen Draht, eine Leitung und/oder ein Kabel, elektrisch und/oder elektronisch mit der Arbeitseinheit, insbesondere der Steuer- und/oder Regeleinheit oder der Antriebseinheit und/oder der Bremseinheit, verbunden. Alternativ ist denkbar, dass die Recheneinheit beabstandet von dem Roboter angeordnet ist, insbesondere als Teil einer externen Einheit, wobei vorzugsweise die Recheneinheit über die, insbesondere drahtlose, Kommunikationseinheit informationstechnisch mit der Arbeitseinheit verbunden bzw. verbindbar ist. Insbesondere ist die Kommunikationseinheit zu einer Übermittlung des Ansteuerungssignals von der Recheneinheit an die Arbeitseinheit vorgesehen. Vorzugsweise ist die Recheneinheit dazu eingerichtet, die Arbeitseinheit, insbesondere über das Ansteuerungssignal, zur Initiierung einer Drehbewegung des Fortbewegungsmittels um die Lenkachse derart anzusteuern, dass das zumindest eine Arbeitselement der Arbeitseinheit, insbesondere um die Antriebsachse beschleunigt oder abgebremst wird, wobei ein Drehmoment um die Lenkachse auf das Fortbewegungsmittel übertragen wird.
Bevorzugt sind/ist das zumindest eine Fortbewegungsmittel und/oder das zumindest eine Antriebsfortbewegungsmittel als ein Rad, als eine Rolle, als eine Gleiskette o.dgl. ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Fortbewegungsmittel als eine Lenkrolle ausgebildet. Insbesondere ist die Lenkachse des Fortbewegungsmittels entlang der Lenkachse betrachtet beabstandet von einem Masseschwerpunkt des Fortbewegungsmittels und/oder einem Kontaktpunkt einer Abrollfläche des Fortbewegungsmittels mit dem Untergrund angeordnet. Der Roboter umfasst zumindest eine Lagereinheit zu einer beweglichen Lagerung des Fortbewegungsmittels um die Lenkachse. Insbesondere bei einer Ausgestaltung des Fortbewegungsmittels als Rad, Rolle o.dgl. weist das Fortbewegungsmittel zumindest eine Rotationsachse auf, welche insbesondere zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Lenkachse ausgerichtet ist. Unter „im Wesentlichen senkrecht“ soll insbesondere eine Ausrichtung einer Geraden, einer Ebene oder einer Richtung, insbesondere der Rotationsachse des Fortbewegungsmittels, relativ zu einer anderen Geraden, einer anderen Ebene oder einer Bezugsrichtung, insbesondere der Lenkachse, verstanden werden, wobei die Gerade, die Ebene oder die Richtung und die andere Gerade, die andere Ebene oder die Bezugsrichtung, insbesondere in einer Projektionsebene betrachtet, einen Winkel von 90° mit einer maximalen Abweichung von insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2°, aufspannen.
Vorzugsweise umfasst die Antriebseinheit des Roboters ein differentielles Getriebe. Insbesondere umfasst die Antriebseinheit des Roboters zumindest zwei Antriebsfortbewegungsmittel. Insbesondere umfasst die Antriebseinheit des Roboters den Motor, welcher insbesondere als ein Elektromotor ausgebildet ist. Insbesondere umfasst die Antriebseinheit zumindest eine Antriebsachse, um welche das/die Antriebsfortbewegungsmittel angetrieben bewegbar sind. Insbesondere ist die Lenkachse zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse ausgerichtet.
Bevorzugt umfasst der Roboter zumindest einen zumindest im Wesentlichen starren Grundkörper, insbesondere einen Rahmen und/oder ein Gehäuse. Vorzugsweise ist die Lagereinheit zu einer drehbaren Lagerung des zumindest einen Fortbewegungsmittels um die Lenkachse an dem Grundkörper vorgesehen. Insbesondere umfasst die Arbeitseinheit zumindest ein das zumindest eine Arbeitselement führendes Lager. Vorzugsweise ist/sind die Arbeitseinheit, insbesondere das Antriebselement und das Lager der Arbeitseinheit, direkt an dem Grundkörper angeordnet. Insbesondere umfasst die Arbeitseinheit, insbesondere die Schneideeinheit, das Antriebselement und das zumindest eine Arbeitselement. Vorzugsweise, insbesondere in einer Ausgestaltung des Roboters als Rasenmähroboter, ist das zumindest eine Arbeitselement als ein Rasenmähermesser ausgebildet, welches insbesondere zumindest eine Schneide ausbildet. Es ist denkbar, dass die Arbeitseinheit mehr als ein Arbeitselement umfasst. Vorzugsweise sind die Arbeitselemente um die Arbeitsachse angetrieben bewegbar. Insbesondere sind die Arbeitselemente zumindest im Wesentlichen gleichmäßig um die Arbeitsachse verteilt angeordnet. Es ist auch denkbar, dass die Arbeitselemente der Arbeitseinheit jeweils um eine Arbeitsachse aus einer Mehrzahl von Arbeitsachsen der Arbeitseinheit angetrieben bewegbar sind, welche zumindest im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Insbesondere ist das Antriebselement der Arbeitseinheit als ein Motor, insbesondere ein Elektromotor, ausgebildet. Bevorzugt ist das Antriebselement dazu vorgesehen, das zumindest eine Arbeitselement in einer Bewegung um die Arbeitsachse zu beschleunigen und abzubremsen. Alternativ ist denkbar, dass das Antriebselement dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Arbeitselement in einer Bewegung um die Arbeitsachse zu beschleunigen, wobei die Arbeitseinheit zumindest ein Bremselement umfasst, welches dazu vorgesehen ist, das zumindest eine Arbeitselement zu bremsen. Insbesondere ist die Recheneinheit dazu eingerichtet, die Arbeitseinheit zu einer Beschleunigung oder einem Abbremsen des zumindest einen Arbeitselements anzusteuern, wobei insbesondere das Antriebselement und/oder das Bremselement gesteuert und/oder geregelt werden/wird. Unter „eingerichtet“ soll insbesondere speziell programmiert, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion eingerichtet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Es ist denkbar, dass die Arbeitseinheit zumindest eine, insbesondere die vorher genannte, Steuer- und/oder Regeleinheit umfasst, welche insbesondere zu einer Steuerung und/oder Regelung des Antriebselements und/oder des Bremselements eingerichtet ist.
Es ist denkbar, dass der Roboter die, insbesondere drahtlose, Kommunikationseinheit umfasst. Beispielsweise ist die Kommunikationseinheit als eine Funkschnittstelle, als eine Infrarot-Schnittstelle o.dgl. ausgebildet. Insbesondere ist denkbar, dass der Roboter als Teil eines Systems aus einer Mehrzahl von teilautonomen oder vollautonomen Robotern und/oder Geräten ausgebildet ist, beispielsweise eines Smart-Home-Systems o.dgl. Es ist denkbar, dass der Roboter die Erfassungseinheit umfasst oder dass die Erfassungseinheit beabstandet von dem Roboter angeordnet ist. Beispielsweise ist die Erfassungseinheit als eine Kamera mit einer Bildauswertung, als ein Bewegungssensor, als ein Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungssensor, als ein Drehzahlmesser o. dgl. ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Erfassungseinheit zu einer Erfassung der Bewegungskenngröße oder von Kenngrößen, welche zur Ermittlung der Bewegungskenngröße herangezogen werden können, eingerichtet bzw. vorgesehen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder der erfindungsgemäße Roboter sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann das erfindungsgemäße Verfahren und/oder der erfindungsgemäße Roboter zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, 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 eine schematische Darstellung eines als Rasenmähroboter ausgebildeten erfindungsgemäßen Roboters zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Unterstützung einer Drehbewegung eines Fortbewegungsmittels des Roboters in einer Unteransicht und
2 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Unterstützung einer Drehbewegung des Fortbewegungsmittels des erfindungsgemäßen Roboters.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist eine schematische Darstellung eines als ein teilautonomer Rasenmähroboter ausgebildeten Roboters 10 in einer Unteransicht gezeigt. Der Roboter 10 ist zu einer Durchführung eines Verfahrens 100 zu einer Unterstützung einer Drehbewegung 12 eines Fortbewegungsmittels 14 des Roboters 10 vorgesehen. Der Roboter 10 umfasst einen Grundkörper 16, welcher einen als Unterboden ausgebildeten Rahmen und ein Gehäuse (in Figur nur angedeutet gezeigt) aufweist, welche vorzugsweise insbesondere aneinander befestigbar sind. Insbesondere ist der Grundkörper 16 zumindest im Wesentlichen starr ausgebildet. Das Fortbewegungsmittel 14 ist als eine Lenkrolle ausgebildet. Der Roboter 10 umfasst eine Lagereinheit 18, wobei die Lagereinheit 18 dazu vorgesehen ist, das Fortbewegungsmittel 14 um eine Lenkachse 20 des Fortbewegungsmittels 14 drehbar an dem Grundkörper 16 anzuordnen bzw. zu lagern. Das Fortbewegungsmittel 14 ist über die Lagereinheit 18 um die Lenkachse 20 frei drehbar und insbesondere nicht angetrieben. Das Fortbewegungsmittel 14 weist eine Rotationsachse 22 auf, um die insbesondere zumindest eine Abrollfläche des Fortbewegungsmittels 14 (in Figur nicht gezeigt) drehbar ist. Die Lenkachse 20 ist getrennt von der Rotationsachse 22 des Fortbewegungsmittels 14 ausgebildet. Insbesondere ist die Lenkachse 20 des Fortbewegungsmittels 14 entlang der Lenkachse 20 betrachtet beabstandet von einem Masseschwerpunkt des Fortbewegungsmittels 14 und/oder einem Kontaktpunkt einer Abrollfläche des Fortbewegungsmittels 14 mit einem Untergrund angeordnet. Alternativ ist denkbar, dass die Lenkachse 20 die Rotationsachse 22 des Fortbewegungsmittels 14 in höchstens einem Punkt schneidet. Der Roboter 10 umfasst eine Antriebseinheit 24 zu einer angetriebenen Fortbewegung des Roboters 10, eine Arbeitseinheit 26 zu einer von dem Roboter 10 auszuführenden Tätigkeit, eine Recheneinheit 28 und eine Kommunikationseinheit 30. Die Arbeitseinheit 26 ist als Schneideeinheit ausgebildet und vorzugsweise dazu vorgesehen, Pflanzen, vorzugsweise Gras, welche auf einem von dem Roboter 10 überquerten Untergrund angeordnet sind bzw. wachsen, zu schneiden.
Die Antriebseinheit 24 des Roboters 10 umfasst zwei Antriebsfortbewegungsmittel 32, ein differentielles Getriebe (in Figur nicht gezeigt) und einen Motor 34, welcher insbesondere als ein Elektromotor ausgebildet ist. Die zwei Antriebsfortbewegungsmittel 32 sind als antreibbare Räder ausgebildet. Der Roboter 10 ist insbesondere dazu vorgesehen, sich über das Fortbewegungsmittel 14 und die zwei Antriebsfortbewegungsmittel 32 fahrend fortzubewegen. Die zwei Antriebsfortbewegungsmittel 32 weisen eine gemeinsame Rotationsachse 36 auf. Die zwei Antriebsfortbewegungsmittel 32 sind über das differentielle Getriebe und den Motor 34 einzeln steuer- bzw. antreibbar. Die Antriebseinheit 24 ist elektrisch und/oder elektronisch mit der Recheneinheit 28 verbunden.
Die Arbeitseinheit 26 umfasst drei als Rasenmähermesser ausgebildete Arbeitselemente 38. Die Arbeitselemente 38 sind aneinander befestigt und gemeinsam um eine Arbeitsachse 40 bewegbar gelagert. Die Arbeitseinheit 26 umfasst ein Antriebselement 42. Das Antriebselement 42 der Arbeitseinheit 26 ist dazu vorgesehen, die Arbeitselemente 38 zu einem Schneiden von Pflanzen, insbesondere zu einem Mähen eines Rasens, in einer Bewegung um die Arbeitsachse 40 anzutreiben. Das Antriebselement 42 der Arbeitseinheit 26 ist dazu vorgesehen, die Arbeitselemente 38 um die Antriebsachse 40 zu beschleunigen oder abzubremsen. Die Antriebseinheit 24 ist als ein Elektromotor ausgebildet. Es ist denkbar, dass die Arbeitseinheit 26 zumindest ein Bremselement zur Abbremsung der Arbeitselemente 38 bei einer Bewegung um die Arbeitsachse 40 umfasst. Die Arbeitseinheit 26, insbesondere das Antriebselement 42, ist elektrisch und/oder elektronisch mit der Recheneinheit 28 verbunden. Die Lenkachse 20 des Fortbewegungsmittels 14 und die Arbeitsachse 40 der Arbeitseinheit 26 sind zumindest im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Insbesondere beträgt ein minimaler Abstand 44 der Lenkachse 20 des Fortbewegungsmittels 14 zu der Arbeitsachse 40 der Arbeitseinheit 26, insbesondere der Arbeitselemente 38, höchstens 100 cm, vorzugsweise höchstens 70 cm und bevorzugt höchstens 50 cm. Die Lagereinheit 18 ist zu einer drehbaren Lagerung des Fortbewegungsmittels 14 um die Lenkachse 20 an dem Grundkörper 16 vorgesehen. Die Arbeitseinheit 26 umfasst ein die Arbeitselemente 38 führendes Lager 46. Die Arbeitseinheit 26, insbesondere das Antriebselement 42 und das Lager 46 der Arbeitseinheit 26, ist/sind direkt an dem Grundkörper 16 angeordnet und vorzugsweise zumindest im Wesentlichen unbeweglich an dem Grundkörper 16 befestigt.
Die Recheneinheit 28 ist als Teil des Roboters 10 ausgebildet. Die Recheneinheit 28 ist innerhalb des Gehäuses an dem Rahmen angeordnet. Alternativ ist denkbar, dass die Recheneinheit 28 roboterextern angeordnet ist und beispielsweise als Teil eines Smart-Home-Systems o.dgl. ausgebildet ist. Die Recheneinheit 28 ist aus einer einzelnen bestückten Elektronikplatine gebildet. Alternativ ist denkbar, dass die Recheneinheit 28 zumindest teilweise oder vollständig als Teil der Antriebseinheit 24, insbesondere einer Steuer- und/oder Regeleinheit der Antriebseinheit 24, und/oder der Arbeitseinheit 26 ausgebildet ist, die insbesondere jeweils elektronische Komponenten umfassen können. Die Recheneinheit 28 ist dazu eingerichtet, die Arbeitseinheit 26, insbesondere das Antriebselement 42, zu einer Initiierung einer Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 um eine Lenkachse 20 des Fortbewegungsmittels 14 derart anzusteuern, dass die Arbeitselemente 38 der Arbeitseinheit 26, vorzugsweise im Wesentlichen ruckartig, beschleunigt oder abgebremst werden, wobei ein Drehmoment um die Lenkachse 20 auf das Fortbewegungsmittel 14 übertragen wird. Die Recheneinheit 28 ist bevorzugt zu einer Ermittlung einer zukünftigen Fortbewegungsstrecke des Roboters 10 eingerichtet.
Die Kommunikationseinheit 30 ist vorzugsweise zu einer drahtlosen Kommunikation vorgesehen. Die Kommunikationseinheit 30 ist als eine Funkschnittstelle ausgebildet. Es sind aber auch andere Ausgestaltungen der Kommunikationseinheit 30 denkbar, beispielsweise als eine kabelgebundene Ausgestaltung oder als Infrarot-Schnittstelle o.dgl. Die Kommunikationseinheit 30 ist insbesondere zu einer drahtlosen Datenübertragung zwischen dem Roboter 10, insbesondere der Recheneinheit 28 und einer externen Einheit 48 vorgesehen. Es ist denkbar, dass der Roboter 10 als Teil eines Systems aus einer Mehrzahl von teilautonomen oder vollautonomen Robotern 10 und/oder Geräten ausgebildet ist, beispielsweise eines Smart-Home-Systems o.dgl. Die Kommunikationseinheit 30 ist elektrisch und/oder elektronisch mit der Recheneinheit 28 verbunden. Bevorzugt umfasst der Roboter 10 ein Positionsbestimmungssystem oder ist als Teil eines Positionsbestimmungssystems ausgebildet, beispielsweise über die Kommunikationseinheit 30 und/oder die Antriebseinheit 24.
Es ist denkbar, dass der Roboter 10 eine Erfassungseinheit 50 umfasst oder dass die Kommunikationseinheit 30 dazu vorgesehen ist, Daten von einer Erfassungseinheit 50, die als Teil einer/der externen Einheit 48 ausgebildet ist, an die Recheneinheit 28 zu übertragen. Die Erfassungseinheit 50 ist insbesondere zu einer Erfassung zumindest einer Bewegungskenngröße des Roboters 10 vorgesehen. Es sind viele verschiedene Ausgestaltungen der Bewegungskenngröße und/oder der Erfassungseinheit 50 denkbar, beispielsweise als roboterexterne Kamera, als eine als Teil des Roboters 10 ausgebildete Kamera, als ein Bewegungssensor, insbesondere Beschleunigungs- oder Geschwindigkeitssensor, als eine Auswerteeinheit zur Auswertung von Signalen, beispielsweise Leistungsparametern, der Antriebseinheit 24, über die zumindest eine Bewegungskenngröße des Roboters 10, insbesondere der Antriebsfortbewegungsmittel 32, ermittelt werden kann, als ein Berührungs- oder Annäherungssensor, beispielsweise falls eine Bewegung des Roboters 10 in Abhängigkeit von einer Annäherung an ein Objekt gesteuert wird, o.dgl.
In 1 ist beispielhaft eine Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 um die Lenkachse 20 gezeigt, welche durch ein Drehmoment bewirkt wird, das von der Arbeitseinheit 26 auf das Fortbewegungsmittel 14 übertragen wird. Zur Initiierung der Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 werden die Arbeitselemente 38 über eine Ansteuerung des Antriebselements durch die Recheneinheit 28 in eine Richtung 52 um die Arbeitsachse 40 abgebremst. Zur Drehung des Roboters 10 um eine Drehachse 54 des Roboters 10 werden die Antriebsfortbewegungsmittel 32 angetrieben. Insbesondere werden die zwei Antriebsfortbewegungsmittel 32 in entgegengesetzte Richtungen 56, 58 mit Antriebskräften angetrieben, um eine Drehung des Roboters 10 in eine Richtung 60 auf der Stelle auszuführen. Insbesondere ist die Drehachse 54 des Roboters 10 in der Mitte eines Abstands der zwei über eine gemeinsame Rotationsachse 36 antreibbaren Antriebsfortbewegungsmittel 32 angeordnet und erstreckt sich zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einem Untergrund, auf welchem die zwei Antriebsfortbewegungsmittel 32 aufliegen. Insbesondere erstreckt sich die Drehachse 54 des Roboters 10 zumindest im Wesentlichen parallel zu der Lenkachse 20 und/oder der Arbeitsachse 40. Eine Bewegungsgleichung für die Arbeitseinheit 26 bei einem Betrieb des Roboters 10 ergibt sich aus einer Drehmomentbilanz $M_{M o t o r} = M_{W i d e r s t a n d} + J_{r o t} \cdot {\dot{ω}}_{r o t},$
wobei M_Widerstand ein Widerstandsmoment der Arbeitselemente 38 ist, welches abhängig von einer Geschwindigkeit der Arbeitselemente 38 um die Arbeitsachse 40 und von einer durch die zu schneidenden Pflanzen o.dgl., insbesondere einer Dichte, einer Höhe und/oder einer Dicke dieser, auf die sich bewegenden Arbeitselemente 38 ist. M_Motor ist ein resultierendes Gesamtdrehmoment, welches sich von der Arbeitseinheit 26 am Grundkörper 16 abstützt. Der Term J_rot · ω̇_rot ist proportional zu einem Trägheitsmoment und einer Beschleunigung der Arbeitselemente 38, welche durch das Antriebselement 42 antreibbar sind. Der Term J_rot · ω̇_rot kann durch die Ansteuerung der Arbeitseinheit 26, insbesondere des Antriebselements 42, mittels der Recheneinheit 28, insbesondere durch eine Beschleunigung oder eine Abbremsung der Arbeitselemente 38, verändert werden, vorzugsweise auch während eines Betriebs des Roboters 10, wobei sich die Arbeitselemente 38 bewegen. Das Gesamtdrehmoment M_Motor bewirkt über den Grundkörper 16 ein entgegengesetztes Reaktionsmoment M_Reaktion = —M_Motor. Das Reaktionsmoment wird über den Grundkörper 16 auf die Lagereinheit 18 und das Fortbewegungsmittel 14 übertragen. Für das Fortbewegungsmittel 14 kann eine Drehmomentbilanz $J_{L e n k} \cdot {\dot{ω}}_{L e n k} = \frac{F_{A n t r i e b 1} - F_{A n t r i e b 2}}{r_{A n t r i e b 12}} - \frac{F_{L} \cdot (ω_{L e n k})}{r_{L}} - M_{R e a k t i o n}$
formuliert werden. Der Term J_Lenk · ω_Lenk gibt ein Gesamtdrehmoment des Fortbewegungsmittels 14 um die Lenkachse 20 an. Der Term $\frac{F_{A n t r i e b 1} - F_{a n t r i e b 2}}{r_{A n t r i e b 12}}$
gibt ein von der Antriebseinheit 24 auf das Fortbewegungsmittel 14 übertragenes Drehmoment an, welches durch die auf die zwei Antriebsfortbewegungsmittel 32 wirkenden Antriebskräfte F_Antrieb1 und F_Antrieb2 und eines Radius r_Antrieb12 eines durch die zwei Antriebsfortbewegungsmittel 32 vorgegebenen Drehkreises zu einer Drehung des Roboters 10, insbesondere in die Richtung 60, bestimmt ist. Der Term $\frac{F_{L} \cdot (ω_{L e n k})}{r_{L}}$
gibt ein Widerstandsmoment des Fortbewegungsmittels 14 bei ei-ner Bewegung um die Lenkachse 20 an. Dieses Widerstandsmoment des Fortbewegungsmittels 14 ist abhängig von dem zu befahrenden Untergrund und wird beispielsweise durch Feuchtigkeit, Reibung durch dichten Pflanzenwuchs, das Fortbewegungsmittel 14 blockierende Gegenstände, Verschmutzungen an dem Fortbewegungsmittel 14 o.dgl. beeinflusst. Das Widerstandsmoment ist insbesondere proportional zur Umgebungskenngröße. Ist das Widerstandsmoment des Fortbewegungsmittels 14 groß, kann es sein, dass das von der Antriebseinheit 24 auf das Fortbewegungsmittel 14 übertragene Drehmoment nicht ausreicht, um das Fortbewegungsmittel 14 in Bewegung zu versetzen, wobei durch die Ansteuerung der Arbeitseinheit 26 mittels der Recheneinheit 28, wobei die Arbeitselemente 38 beschleunigt oder gebremst werden, M_Reaktion zu einer Unterstützung der Drehbewegung 12 angepasst werden kann.
Die in 1 gezeigte Ausgestaltung des Roboters 10 ist lediglich eine beispielhafte Ausgestaltung eines Roboters 10 zur Durchführung des Verfahrens 100. Es sind auch viele weitere Ausgestaltungen des Roboters 10 denkbar, beispielsweise als ein Saugroboter, als ein Packroboter, als ein Transportroboter, als eine Drohne o.dgl. Zudem muss der Roboter 10 nicht unbedingt fahrbar ausgebildet sein. Es sind auch flugfähige und/oder schwimmfähige Ausgestaltungen des Roboters 10 denkbar. Insbesondere kann das Fortbewegungsmittel 14 auch als eine Rolle, als eine Gleiskette, als ein Roboterarm, als ein Rotor, welcher beispielsweise um eine Lenkachse 20 schwenkbar ist, o.dgl. ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich sind auch andere Ausgestaltungen der Antriebsfortbewegungsmittel 32 denkbar. Vorzugsweise sind Ausgestaltungen des Roboters 10 mit mehr als einem Fortbewegungsmittel 14 und/oder lediglich einem oder mehr als zwei Antriebsfortbewegungsmitteln 32 denkbar. Insbesondere ist denkbar, dass der Roboter 10 vollautonom ausgebildet ist. Es ist denkbar, dass der Roboter 10 ohne Kommunikationseinheit 30 ausgebildet ist.
In 2 ist schematisch ein beispielhafter Ablauf des Verfahrens 100 zu einer Unterstützung einer Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 des Roboters 10 gezeigt. In einem Verfahrensschritt 102 des Verfahrens 100 wird eine virtuelle Karte eines Arbeitsbereichs des Roboters 10 in der Recheneinheit 28 des Roboters 10 hinterlegt. Es sind insbesondere auch Ausgestaltungen des Verfahrens 100 denkbar, wobei keine virtuelle Karte des Arbeitsbereichs verwendet wird.
In einem weiteren Verfahrensschritt 104 des Verfahrens 100 wird, insbesondere vor oder während eines Arbeitsvorgangs des Roboters 10, mittels der Recheneinheit 28 des Roboters 10 eine zukünftige Fortbewegungsstrecke des Roboters 10 ermittelt. Alternativ ist denkbar, dass die zukünftige Fortbewegungsstrecke des Roboters 10, beispielsweise ausgehend von einer/der externen Einheit 48, über eine Kommunikationseinheit 30 von der Recheneinheit 28 empfangen und verarbeitet wird. Insbesondere wird mittels der Recheneinheit 28 und dem Positionsbestimmungssystem eine Position des Roboters 10 innerhalb des Arbeitsbereichs ermittelt. Vorzugsweise wird die ermittelte Position des Roboters 10 innerhalb des Arbeitsbereichs und die virtuelle Karte des Arbeitsbereichs zu einer Ermittlung der zukünftigen Fortbewegungsstrecke des Roboters 10 herangezogen. Die Ermittlung einer zukünftigen Fortbewegungsstrecke von teilautonomen Robotern 10 ist auf viele verschiedene Arten möglich und soll hier nicht weitere im Detail beschrieben werden.
In einem weiteren Verfahrensschritt 106 des Verfahrens 100 werden mittels der Recheneinheit 28 vorgesehene Drehungen des Roboters 10 zu einem Abfahren der zukünftigen Fortbewegungsstrecke ermittelt, wobei mittels der Recheneinheit 28 für jede ermittelte Drehung jeweils ein Zeitpunkt einer zu einem Abfahren der zukünftigen Fortbewegungsstrecke, insbesondere zu der jeweiligen Drehung, erforderlichen Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 bestimmt wird. Vorzugsweise werden die Zeitpunkte der Drehungen in Abhängigkeit von der ermittelten Position des Roboters 10 innerhalb des Arbeitsbereichs, der virtuellen Karte des Arbeitsbereichs und der zukünftigen Fortbewegungsstrecke des Roboters 10 ermittelt. In einem Verfahrensschritt des Verfahrens 100, insbesondere dem Verfahrensschritt 106, wird mittels der Recheneinheit 28, insbesondere für jede ermittelte Drehung des Roboters 10, ein maximaler Drehwinkel 62 (vgl. 1) einer zu einem Abfahren der zukünftigen Fortbewegungsstrecke, insbesondere zur jeweiligen Drehung, erforderlichen Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 bestimmt. In einem Verfahrensschritt des Verfahrens 100, insbesondere dem Verfahrensschritt 106, wird mittels der Recheneinheit 28, insbesondere für jede ermittelte Drehung des Roboters 10, eine Richtung einer auszuführenden Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14, insbesondere bei der jeweiligen Drehung, ermittelt.
In einem weiteren Verfahrensschritt 108 des Verfahrens 100 werden mittels der Recheneinheit 28, insbesondere periodisch, während eines Arbeitsvorgangs der Arbeitseinheit 26 des Roboters 10, wobei sich insbesondere die Arbeitselemente 38 um die Arbeitsachse 40 bewegen, zwei Leistungsparameter der Arbeitseinheit 26 abgefragt. Insbesondere werden über die Leistungsparameter mittels der Recheneinheit 28 ein an dem Antriebselement 42 der Arbeitseinheit 26 anliegender Strom und eine Drehzahl von den sich um die Arbeitsachse 40 bewegenden Arbeitselementen 38 der Arbeitseinheit 26 ermittelt. Alternativ ist denkbar, dass der Strom und die Drehzahl mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit der Arbeitseinheit 26 ermittelt und an die Recheneinheit 28 übertragen werden. Bevorzugt wird aus einem Verhältnis des Stroms des Antriebselements 42 der Arbeitseinheit 26 und der Drehzahl der Arbeitselemente 38 eine Umgebungskenngröße ermittelt, welche insbesondere von einer Dichte eines zu schneidenden Pflanzenwuchses, insbesondere eines Rasens, auf einem befahrenen Untergrund abhängt. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass einzelnen Teilbereichen des Arbeitsbereichs, beispielsweise über die virtuelle Karte, zumindest eine Umgebungskenngröße zugeordnet wird, wobei die Umgebungskenngröße zur Unterstützung von Drehbewegungen 12 des Fortbewegungsmittels 14 in Abhängigkeit von einer Position des Roboters 10 im Arbeitsbereich ermittelt wird. Beispielsweise wird die einem Teilbereich zugeordnete Umgebungskenngröße zur Unterstützung von Drehbewegungen 12 des Fortbewegungsmittels 14, insbesondere zur Ansteuerung der Arbeitseinheit 26 mittels der Recheneinheit 28, ausgewählt bzw. ermittelt, falls der Roboter 10 innerhalb des Teilbereichs angeordnet ist.
Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass in einem Verfahrensschritt 110 des Verfahrens 100 (in 1 angedeutet), insbesondere zusätzlich oder alternativ zu einem Heranziehen der zukünftigen Fortbewegungsstrecke, mittels der Erfassungseinheit 50 zumindest eine Bewegungskenngröße des Roboters 10, insbesondere einer Antriebseinheit 24 des Roboters 10, erfasst oder ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass mittels der Erfassungseinheit 50 eine Bewegungskenngröße des Fortbewegungsmittels 14, insbesondere bei einer Lenkbewegung der Antriebseinheit 24 zur Drehung des Roboters 10 erfasst und/oder ermittelt wird.
In einem weiteren Verfahrensschritt 112 des Verfahrens 100 wird mittels der Recheneinheit 28 die ermittelte Umgebungskenngröße mittels der Recheneinheit 28 mit zumindest einem hinterlegten Grenzwert der Umgebungskenngröße und/oder einem hinterlegten Grenzbereich der Umgebungskenngröße verglichen. Vorzugsweise wird bei einer Überschreitung oder bei einer Unterschreitung des Grenzwerts mittels der Recheneinheit 28 eine Unterstützung von Drehbewegungen 12 des Fortbewegungsmittels 14 aktiviert. Analog dazu ist denkbar, dass alternativ oder zusätzlich die Unterstützung von Drehbewegungen 12 des Fortbewegungsmittels 14 in Abhängigkeit von der erfassten oder ermittelten Bewegungskenngröße aktiviert wird.
In einem weiteren Verfahrensschritt 114 des Verfahrens 100, insbesondere bei einer Drehung des Roboters 10, wird zu einer Initiierung der Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 um die Lenkachse 20 des Fortbewegungsmittels 14 mittels der Recheneinheit 28 die Arbeitseinheit 26 des Roboters 10 derart angesteuert, dass die bewegbaren Arbeitselemente 38 der Arbeitseinheit 26 beschleunigt oder abgebremst werden, wobei ein Drehmoment um die Lenkachse 20 auf das Fortbewegungsmittel 14 übertragen wird. Bevorzugt wird die Arbeitseinheit 26 mittels der Recheneinheit 28 zur Initiierung der Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 derart angesteuert, dass eine Beschleunigung oder eine Abbremsung der Arbeitselemente 38 zumindest im Wesentlichen ruckartig erfolgt. Eine Ansteuerung der Arbeitseinheit 26 über die Recheneinheit 28 zur Initiierung der Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 erfolgt in Abhängigkeit von der ermittelten zukünftigen Fortbewegungsstrecke. Die Arbeitseinheit 26 wird mittels der Recheneinheit 28 zur Initiierung der Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 in Abhängigkeit von dem bestimmten Zeitpunkt angesteuert. Insbesondere wird die Antriebseinheit 24 zur Drehung des Roboters 10 zu dem bestimmten Zeitpunkt angesteuert, wobei die Ansteuerung der Arbeitseinheit 26 zur Initiierung der Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 kurz nach dem bestimmten Zeitpunkt erfolgt. Es ist auch denkbar, dass die Antriebseinheit 24 und die Arbeitseinheit 26 zur Drehung des Roboters 10 mit einer Initiierung der Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 im Wesentlichen zeitgleich erfolgt. Die Ansteuerung der Arbeitseinheit 26 erfolgt mittels eines Ansteuerungssignals, welches von der Recheneinheit 28 an die Arbeitseinheit 26 ausgegeben wird. Bevorzugt wird das Ansteuerungssignal mittels der Recheneinheit 28 generiert. Insbesondere wird über das Ansteuerungssignal das Antriebselement 42 der Antriebseinheit 24 gesteuert, wobei die Arbeitselemente 38 zur Erzeugung des Drehmoments um die Arbeitsachse 40 beschleunigt oder abgebremst werden.
In einem Verfahrensschritt des Verfahrens 100, insbesondere dem Verfahrensschritt 114, wird die Arbeitseinheit 26 mittels der Recheneinheit 28 zur Initiierung der Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 in Abhängigkeit von dem bestimmten maximalen Drehwinkel angesteuert Vorzugsweise wird ein Wert eines Beschleunigungsänderungsparameters, welcher über das Ansteuerungssignal übermittelt wird, mittels der Recheneinheit 28 in Abhängigkeit von dem bestimmten maximalen Drehwinkel angepasst. Beispielsweise wird bei kleinen Drehwinkeln, beispielsweise von weniger als 25°, ein Wert des Beschleunigungsänderungsparameters eingestellt, welcher zu einer Beschleunigung der Arbeitselemente 38 führt, die kleiner ist als eine maximale, durch das Antriebselement 42 generierbare Beschleunigung der Arbeitselemente 38. Es ist denkbar, dass bei großen Drehwinkeln, beispielsweise von mehr als 25°, immer ein maximaler Wert des Beschleunigungsänderungsparameters eingestellt wird. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass, insbesondere mittels der Recheneinheit 28, ein Grenzwert des Drehwinkels für eine Anpassung des Werts des Beschleunigungsänderungsparameters bzw. eine Einstellung eines maximalen Werts des Beschleunigungsänderungsparameters zur Beschleunigung oder Abbremsung der Arbeitselemente 38 in Abhängigkeit von einem Wert der Umgebungskenngröße eingestellt wird. Beispielsweise sind bei trockenem und/oder lichtem Rasenwuchs, was insbesondere einen relativ niedrigen Wert der ermittelten Umgebungskenngröße bewirkt, auch Drehwinkel von mehr als 25° über eine Ansteuerung der Arbeitseinheit 26 mit einem Wert des Beschleunigungsänderungsparameters, welcher insbesondere kleiner ist als der maximale Wert des Beschleunigungsänderungsparameters, initiierbar bzw. realisierbar. Insbesondere stellt der maximale Wert des Beschleunigungsänderungsparameters bei einer Ansteuerung der Arbeitseinheit 26 eine über das Antriebselement 42 bzw. das Bremselement maximal zu realisierende Beschleunigung oder Abbremsung der Arbeitselemente 38 dar. Dadurch kann vorteilhaft verhindert werden, dass sich das Fortbewegungsmittel 14 durch das von der angesteuerten Arbeitseinheit 26 übertragene Drehmoment um einen Winkel um die Lenkachse 20 bewegt, welcher größer ist als der ermittelte maximale Drehwinkel 62 des Fortbewegungsmittels 14 für die auszuführende Drehung des Roboters 10. Insbesondere für größere Drehwinkel aber auch generell, erfolgt die Ansteuerung der Arbeitseinheit 26 mittels der Recheneinheit 28 zu einer Initiierung der Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 durch das erzeugte Drehmoment. Das durch die Ansteuerung der Arbeitseinheit 26 erzeugte Drehmoment dient nicht alleine zu einer vollständigen Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 um den maximalen Drehwinkel 62. Zusätzlich erfolgt mittels der Antriebseinheit 24 eine Lenkbewegung zur Drehung des Roboters 10, wobei ein Drehmoment um die Lenkachse 20 auf das Fortbewegungsmittel 14 erzeugt bzw. übertragen wird. Die Arbeitseinheit 26 wird mittels der Recheneinheit 28 zur Initiierung der Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 in Abhängigkeit von der ermittelten Richtung der Drehbewegung 12 angesteuert. Vorzugsweise wird mittels der Recheneinheit 28 ein Vorzeichen des Beschleunigungsänderungsparameters in Abhängigkeit von der ermittelten Richtung ausgewählt. Insbesondere werden die Arbeitselemente 38 mittels des Antriebselements 42 der Arbeitseinheit 26 in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des zur Ansteuerung herangezogenen Beschleunigungsänderungsparameters entweder beschleunigt oder abgebremst. Die Ansteuerung der Arbeitseinheit 26 mittels der Recheneinheit 28 erfolgt in Abhängigkeit von der ermittelten Umgebungskenngröße, wobei insbesondere die Ansteuerung der Arbeitseinheit 26 über die Recheneinheit 28 zur Initiierung von Drehbewegungen 12 des Fortbewegungsmittels 14 nur erfolgt, falls die ermittelte Umgebungskenngröße den Grenzwert/Grenzbereich der Umgebungskenngröße über- oder unterschreitet.
Dadurch kann die Unterstützung von Drehbewegungen 12 des Fortbewegungsmittels 14 selektiv gesteuert werden, wobei eine zusätzliche Ansteuerung der Arbeitseinheit 26 entfallen kann, wenn die Antriebseinheit 24 des Roboters 10 Drehungen des Roboters 10 eigenständig ausführen kann. Es ist aber auch denkbar, dass die Unterstützung von Drehbewegungen 12 des Fortbewegungsmittels 14 bei jeder Drehung des Roboters 10 erfolgt und insbesondere während eines Betriebs des Roboters 10 im Wesentlichen dauerhaft aktiv ist. Insbesondere ist denkbar, dass eine Ansteuerung der Arbeitseinheit 26 über die Recheneinheit 28 zur Initiierung der Drehbewegung 12 des Fortbewegungsmittels 14 in Abhängigkeit von der erfassten Bewegungskenngröße des Roboters 10 erfolgt.
Es sind auch andere Ausgestaltungen des Verfahrens 100 denkbar, beispielsweise mit einer anderen Anzahl an Verfahrensschritten 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114 und/oder einer anderen Reihenfolge der Verfahrensschritte 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114. Es ist denkbar, dass die Unterstützung von Drehbewegungen 12 des Fortbewegungsmittels 14, insbesondere die Ansteuerung der Arbeitseinheit 26 mittels der Recheneinheit 28 zur Erzeugung des Drehmoments, unabhängig von der Umgebungskenngröße, der Bewegungskenngröße und/oder von der zukünftigen Fortbewegungsstrecke erfolgt.

Claims

Verfahren zu einer Unterstützung einer Drehbewegung (12) eines Fortbewegungsmittels (14), insbesondere einer Lenkrolle, eines Roboters (10), insbesondere eines Rasenmähroboters, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt (114) zu einer Initiierung der Drehbewegung (12) des Fortbewegungsmittels (14) um eine Lenkachse (20) des Fortbewegungsmittels (14) mittels einer Recheneinheit (28) eine Arbeitseinheit (26), bevorzugt Schneideeinheit, insbesondere ein Motor der Arbeitseinheit (26), des Roboters (10) derart angesteuert wird, dass zumindest ein bewegbares Arbeitselement (38) der Arbeitseinheit (26), insbesondere ein rotierbares Rasenmähermesser der Schneideeinheit, beschleunigt oder abgebremst wird, wobei ein Drehmoment um die Lenkachse (20) auf das Fortbewegungsmittel (14) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitseinheit (26) mittels der Recheneinheit (28) zur Initiierung der Drehbewegung (12) des Fortbewegungsmittels (14) derart angesteuert wird, dass eine Beschleunigung oder eine Abbremsung des zumindest einen Arbeitselements (38) zumindest im Wesentlichen ruckartig erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (110) mittels zumindest einer Erfassungseinheit (50) zumindest eine Bewegungskenngröße des Roboters (10), insbesondere einer Antriebseinheit (24) des Roboters (10), erfasst und/oder ermittelt wird, wobei eine Ansteuerung der Arbeitseinheit (26) über die Recheneinheit (28) zur Initiierung der Drehbewegung (12) des Fortbewegungsmittels (14) in Abhängigkeit von der erfassten Bewegungskenngröße erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (104) mittels der Recheneinheit (28) eine zukünftige Fortbewegungsstrecke des Roboters (10) ermittelt wird oder eine zukünftige Fortbewegungsstrecke des Roboters (10) über eine Kommunikationseinheit (30) von der Recheneinheit (28) empfangen und verarbeitet wird, wobei eine Ansteuerung der Arbeitseinheit (26) über die Recheneinheit (28) zur Initiierung der Drehbewegung (12) des Fortbewegungsmittels (14) in Abhängigkeit von der zukünftigen Fortbewegungsstrecke erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (106) mittels der Recheneinheit (28) zumindest ein Zeitpunkt einer zu einem Abfahren der zukünftigen Fortbewegungsstrecke erforderlichen Drehbewegung (12) des Fortbewegungsmittels (14) bestimmt wird, wobei die Arbeitseinheit (26) mittels der Recheneinheit (28) zur Initiierung der Drehbewegung (12) des Fortbewegungsmittels (14) in Abhängigkeit von dem bestimmten Zeitpunkt angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (106) mittels der Recheneinheit (28) ein maximaler Drehwinkel (62) einer zu einem Abfahren der zukünftigen Fortbewegungsstrecke erforderlichen Drehbewegung (12) des Fortbewegungsmittels (14) bestimmt wird, wobei in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt (114) die Arbeitseinheit (26) mittels der Recheneinheit (28) zur Initiierung der Drehbewegung (12) des Fortbewegungsmittels (14) in Abhängigkeit von dem bestimmten maximalen Drehwinkel (62) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (106) mittels der Recheneinheit (28) eine Richtung einer auszuführenden Drehbewegung (12) des Fortbewegungsmittels (14) ermittelt wird, wobei die Arbeitseinheit (26) mittels der Recheneinheit (28) zur Initiierung der Drehbewegung (12) des Fortbewegungsmittels (14) in Abhängigkeit von der ermittelten Richtung der Drehbewegung (12) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (114) eine Ansteuerung der Arbeitseinheit (26) mittels der Recheneinheit (28) in Abhängigkeit von zumindest einer, insbesondere ermittelten und/oder empfangenen, Umgebungskenngröße, insbesondere eines Untergrunds, über welchen sich der Roboter (10) fortbewegt, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (108) die Umgebungskenngröße mittels der Recheneinheit (28) in Abhängigkeit von einem Leistungsparameter der Arbeitseinheit (26) während eines Arbeitsvorgangs des zumindest einen Arbeitselements (38) ermittelt wird.
Roboter, insbesondere Rasenmähroboter, zu einer Durchführung eines Verfahrens (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einem drehbaren Fortbewegungsmittel (14), insbesondere einer Lenkrolle, mit zumindest einer Arbeitseinheit (26), insbesondere Schneideeinheit, die zumindest ein angetrieben bewegbares Arbeitselement (38), insbesondere ein Rasenmähermesser, umfasst, und mit zumindest einer Recheneinheit (28).