DE102022126051A1

DE102022126051A1 - Fahrtroutensteuerung eines autonomen arbeitsfahrzeugs unter verwendung eines globalen navigationssatellitensystems

Info

Publication number: DE102022126051A1
Application number: DE102022126051.8A
Authority: DE
Inventors: Naoki Kameyama; Takahide Konchi; Jin Nishimura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2022-10-10
Publication date: 2023-06-01
Also published as: US20230168678A1

Abstract

Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) enthaltend eine Positionsinformationsgewinnungseinheit (54) mit einem GNSS-Empfänger, der eine Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) erkennt, eine Antriebseinheit (22), die einen Motor enthält, einen Speicher (44c), der Positionskoordinaten speichert, die verwendet werden, um eine Eintrittsvermeidungszone (AZ) festzulegen, und eine Steuereinheit (44), die einen Prozessor enthält. Die Steuereinheit (44) ist so konfiguriert, dass sie als Zoneneintrittsbeurteilungseinheit, die bestimmt, ob sich das autonome Arbeitsfahrzeug (10) der Eintrittsvermeidungszone (AZ) genähert hat, und als Zoneneintrittsbestätigungseinheit fungiert, die bestimmt, ob die Bestimmung der Zoneneintrittsbeurteilungseinheit, dass sich das autonome Arbeitsfahrzeug (10) der Eintrittsvermeidungszone (AZ) genähert hat, gültig ist. Wenn die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass sich das autonome Arbeitsfahrzeug (10) der Eintrittsvermeidungszone (AZ) genähert hat, und die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit gültig ist, steuert die Steuereinheit (44) das autonome Arbeitsfahrzeug (10), um ein Vermeidungsmanöver durchzuführen.

Description

HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Technischer Bereich
Die Offenbarung bezieht sich auf eine Reise- bzw. Fahrtroutensteuerung eines autonomen Arbeitsfahrzeugs und insbesondere auf eine Fahrtroutensteuerung des autonomen Arbeitsfahrzeugs unter Verwendung eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS).
Stand der Technik
Konventionell wird ein Bereichsdraht auf einem Boden oder auf Rasen verlegt, um einen Arbeitsbereich des autonomen Arbeitsfahrzeugs, beispielsweise eines Rasenmähroboters, einzugrenzen. Der Bereichsdraht kann den Arbeitsbereich des autonomen Arbeitsfahrzeugs eingrenzen und den Eintritt des autonomen Arbeitsfahrzeugs in eine Eintrittsvermeidungszone reduzieren.
Wenn zum Beispiel eine Party oder ein Sportereignis in einem vorbestimmten Bereich stattfindet, kann es unerwünscht sein, dass sich das autonome Arbeitsfahrzeug dem vorbestimmten Bereich nähert, um zu verhindern, dass die Aufmerksamkeit einer Person während einer Unterhaltung oder des Sportereignisses abgelenkt und auf das autonome Arbeitsfahrzeug übertragen wird. Dementsprechend kann der vorbestimmte Bereich mit Hilfe des Bereichsdrahtes oder mit Hilfe eines Zauns auf die Eintrittsvermeidungszone festgelegt werden.
Die Neuanordnung des Bereichsdrahtes oder des Zauns für jedes Ereignis erfordert jedoch Zeit und Kosten. Daher wird eine Möglichkeit benötigt, die Eintrittsvermeidungszone des autonomen Arbeitsfahrzeugs einfach einzugrenzen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung enthält ein autonomes Arbeitsfahrzeug eine Positionsinformationsgewinnungseinheit, die einen GNSS-Empfänger enthält, der eine Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs erkennt, eine Antriebseinheit, die einen Motor enthält, einen Speicher, der Positionskoordinaten speichert, die verwendet werden, um eine Eintrittsvermeidungszone festzulegen, und eine Steuereinheit, die einen Prozessor enthält. Die Steuereinheit ist so konfiguriert, dass sie als Zoneneintrittsbeurteilungseinheit, die bestimmt, ob sich das autonome Arbeitsfahrzeug der Eintrittsvermeidungszone genähert hat, und als Zoneneintrittsbestätigungseinheit fungiert, die bestimmt, ob die Bestimmung der Zoneneintrittsbeurteilungseinheit, dass sich das autonome Arbeitsfahrzeug der Eintrittsvermeidungszone genähert hat, valide bzw. gültig ist. Wenn die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass sich das autonome Arbeitsfahrzeug der Eintrittsvermeidungszone genähert hat, und die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit gültig ist, steuert die Steuereinheit das autonome Arbeitsfahrzeug, um ein Ausweich- bzw. Vermeidungsmanöver durchzuführen.
Figurenliste
Die Ausführungsformen werden jetzt nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die beispielhaft und nicht einschränkend sein sollen und in denen gleiche Elemente in mehreren Abbildungen gleich nummeriert sind.

1 ist ein schematisches Gesamtdiagramm eines Nutzfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung;
2 ist eine Draufsicht des in 1 dargestellten Nutzfahrzeugs;
3 ist ein Blockdiagramm, das die Eingaben an eine Electronic Control Unit bzw. elektronischen Steuereinheit zeigt, die in dem in 1 dargestellten Nutzfahrzeug installiert ist;
4 ist ein erklärendes Diagramm, das einen Arbeitsbereich (begrenzt durch einen Begrenzungsdraht) des in 1 dargestellten Nutzfahrzeugs zeigt;
5 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Ladestation des in 4 dargestellten Nutzfahrzeugs zeigt;
6 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Datensignal einer Impulsfolge zeigt, die von einem in 5 dargestellten Signalgenerator erzeugt wird;
7 ist ein erklärendes Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Abstand zum Begrenzungsdraht und einer durch das Datensignal von 6 erzeugten Magnetfeldstärke zeigt;
8 ist ein erklärendes Diagramm, das den Betrieb des in 1 dargestellten Fahrzeugs im Verfolgungsmodus zeigt;
9 ist ein perspektivisches Diagramm, das die physische Struktur der Ladestation gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt;
10 ist eine Draufsicht auf eine Grundplatte der in 9 gezeigten Ladestation.
11 ist ein schematisches Diagramm, das eine Fahrtroute des Nutzfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt;
12 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem das Nutzfahrzeug in einer Eintrittsvermeidungszone eingeklemmt bzw. gefangen wird gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung;
13 ist ein schematisches Diagramm, das eine Fahrtroute des Nutzfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt;
ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem das Nutzfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung in einem Fallenbereich gefangen wird;
15 ist ein schematisches Diagramm, das eine Fahrtroute des Nutzfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt;
16 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem die Eintrittsvermeidungszone in einer vorbestimmten Region nicht festgelegt werden darf.
17 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem die Eintrittsvermeidungszone in einer vorbestimmten Region nicht festgelegt werden darf.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine schematisches Gesamtdiagramm eines Nutzfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung, 2 ist eine Draufsicht, die schematisch die Konfiguration des in 1 dargestellten Nutzfahrzeugs zeigt; und 3 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration einer elektronischen Steuereinheit (ECU) des Nutzfahrzeugs gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Wie in 1 dargestellt, bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Nutzfahrzeug, genauer gesagt ein autonom navigierendes Nutzfahrzeug, beispielsweise einen Mäher; im Folgenden „Fahrzeug“ genannt.
Das Nutzfahrzeug der vorliegenden Offenbarung kann in Form verschiedener Typen von Nutzfahrzeugen und insbesondere als autonom navigierendes Nutzfahrzeug als Rasenmäher für Rasen- oder Grasmäharbeiten ausgeführt werden. Im Folgenden werden die Vorwärtsrichtung (Längsrichtung) des Nutzfahrzeugs in Draufsicht und die Fahrzeugbreitenrichtung senkrecht zur Vorwärtsrichtung als Vorwärts-Rückwärts-Richtung bzw. Links-Rechts-Richtung und die Höhenrichtung des Nutzfahrzeugs als Aufwärts-Abwärts-Richtung definiert. Die Konfiguration der Bestandteile wird anhand dieser Definitionen erläutert.
Ein Körper 12 des Fahrzeugs 10 umfasst ein Chassis bzw. Fahrgestell 12a und einen daran befestigten Rahmen 12b. Das Fahrzeug 10 ist mit linken und rechten Vorderrädern 14 mit relativ kleinem Durchmesser ausgestattet, die über Streben 12a1 rotier- bzw. drehbar an einem vorderen Ende des Fahrgestells 12a befestigt sind, und mit linken und rechten Hinterrädern 16 mit relativ großem Durchmesser, die direkt am Fahrgestell 12a befestigt sind.
Eine Arbeitseinheit, beispielsweise ein Mähmesser (Drehmesser) 20, ist in der Nähe der Mitte des Fahrgestells 12a des Fahrzeugs 10 angebracht, und ein Elektromotor (im Folgenden „Arbeitsmotor“ genannt) 22 ist darüber installiert. Das Messer 20 ist mit dem Elektromotor 22 verbunden und wird von diesem in Rotation bzw. Drehung versetzt. Der Elektromotor 22 ist ein Beispiel für eine Antriebseinheit.
Ein Mechanismus zur Regulierung der Messerhöhe 24, der von einem Benutzer manuell betätigt werden kann, ist mit dem Messer 20 verbunden. Der Mechanismus zur Regulierung der Messerhöhe 24 ist mit einer Schraube (nicht dargestellt) ausgestattet und so konfiguriert, dass der Benutzer die Höhe des Messers 20 über dem Bodenlevel GR durch manuelles Drehen der Schraube regulieren kann.
Zwei Elektromotoren (im Folgenden „Antriebsmotoren“ genannt) 26 sind am Fahrgestell 12a des Fahrzeugs 10 an einem hinteren Ende des Messers 20 angebracht. Die Antriebsmotoren 26 sind mit den linken und rechten Hinterrädern 16 verbunden und drehen sich links und rechts unabhängig voneinander normal (Antrieb des Fahrzeugs 10 zur Vorwärtsfahrt) oder umgekehrt (Antrieb des Fahrzeugs 10 zur Rückwärtsfahrt), wobei die Vorderräder 14 als nicht angetriebene (freie) Räder und die Hinterräder 16 als angetriebene Räder dienen. Das Messer 20, der Arbeitsmotor 22, die Antriebsmotoren 26 usw. sind durch den Rahmen 12b abgedeckt.
Das Gewicht und die Größe des Fahrzeugs 10 sind so gewählt, dass es vom Benutzer transportiert oder getragen werden kann. Beispielsweise kann das Fahrzeug 10 eine Gesamtlänge (Länge in Vorwärts-Rückwärts-Richtung) von etwa 710 mm, eine Gesamtbreite von etwa 550 mm und eine Höhe von etwa 300 mm haben.
Eine Batterieladeeinheit 30 und eine Bordbatterie 32 sind am Heck des Fahrzeugs 10 untergebracht, und ein Paar Ladeanschlüsse 34 sind am Rahmen 12b so angebracht, dass sie nach vorne ragen. Die Batterie 32 umfasst zum Beispiel eine Lithium-Ionen-Batterie.
Die Ladeanschlüsse 34 sind über Kabel mit der Ladeeinheit 30 verbunden, und die Ladeeinheit 30 ist über Kabel mit der Batterie 32 verbunden. Der Arbeitsmotor 22 und die Antriebsmotoren 26 sind über Verbindungskabel mit der Batterie 32 verbunden und werden von der Batterie 32 mit Strom versorgt. Die Kabel sind in 1 nicht dargestellt.
Das Fahrzeug 10 ist somit als 4-rädriges, elektrisch angetriebenes, autonom navigierendes Nutzfahrzeug konfiguriert. Das Fahrzeug 10 ist ein Beispiel für ein autonomes Arbeitsfahrzeug.
Linke und rechte Magnetsensoren 36 sind an der Front des Körpers 12 des Fahrzeugs 10 an Positionen installiert, lateral symmetrisch bzw. seitlich symmetrisch in Bezug auf eine Mittellinie, die sich in gerader Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs 10 erstreckt. Genauer gesagt sind, wie in 2 gezeigt, der erste und der zweite Magnetsensor 36R und 36L seitlich symmetrisch in Bezug auf eine Körpermittellinie CL des Fahrzeugkörpers 12 installiert, die in Vorwärts-Rückwärts-Richtung entlang der Breitenmitte des Fahrzeugs 10 verläuft. Darüber hinaus ist ein dritter Magnetsensor 36C auf der Körpermittellinie CL1 an einer von den Sensoren 36L und 36R entfernten Stelle installiert. Die Magnetsensoren 36 produzieren eine Ausgabe, die eine Größe eines Magnetfeldsignals (Magnetfeldstärke oder -intensität) anzeigt. Die Magnetsensoren 36R, 36L, 36C sind Beispiele für ein Signalerfassungsteil der Offenbarung.
Ein Kollisions- (Kontakt-) Sensor 40 ist am Rahmen 12b angebracht. Der Kollisionssensor 40 gibt ein EIN-Signal aus, wenn sich der Rahmen 12 b aufgrund einer Kollision (Kontakt) mit einem Hindernis oder einem Fremdkörper vom Fahrgestell 12a löst.
Ein Gehäusekasten (nicht dargestellt), der in der Nähe der Mitte des Fahrzeugs 10 installiert ist, beherbergt eine gedruckten Leiterplatte 42, die eine ECU (elektronische Steuereinheit bzw. Electronic Control Unit) 44 trägt, die einen Mikrocomputer mit CPU (Mikroprozessor oder Prozessor) 44a, I/O 44b und Speicher (ROM, RAM, EEPROM etc.) 44c und dergleichen umfasst. Die ECU 44 ist ein Beispiel für eine Steuereinheit.
In der Nähe der ECU 44 ist ein Winkelgeschwindigkeitssensor (Gierratensensor; Giersensor) 46 installiert, der ein Ausgabe erzeugt, die eine Winkelgeschwindigkeit (Gierrate) um eine z-Schwerpunktachse (vertikale Achse) des Fahrzeugs 10 angibt (deren zeitintegrierter Wert einen Dreh- bzw. Abbiegewinkel um die vertikale Achse angibt), ein G-Sensor (Beschleunigungssensor) 50, der eine Ausgabe erzeugt, die eine auf das Fahrzeug 10 wirkende Beschleunigung G in x-, y- und z-Richtung (3-Achsen-Richtung) angibt, einen Richtungssensor 52, der eine Ausgabe erzeugt, die eine Richtung (Azimut) des Fahrzeugs 10 gemäß dem Erdmagnetismus angibt, und einen GPS (Global Positioning System)-Empfänger 54, der von Satelliten übertragene GPS-Signale empfängt, die eine Position des Fahrzeugs 10 angeben (der GPS-Empfänger 54 fungiert als Positionssensor, der eine Position des Fahrzeugs 10 erlangt). Der GPS-Empfänger 54 ist ein Beispiel für einen global-Navigationssatellitensystem (GNSS) - Empfänger und erlangt eine Position des Fahrzeugs 10. Der GNSS-Empfänger ist ein Beispiel für eine Positionsinformationsgewinnungseinheit.
Radgeschwindigkeitssensoren 56, die in der Nähe der Hinterräder 16 installiert sind, produzieren Ausgaben, die die Radgeschwindigkeiten der Hinterräder 16 angeben, und ein Hub- bzw. Hebesensor 60, der zwischen dem Fahrgestell 12a und dem Rahmen 12b installiert ist, gibt ein EIN-Signal aus, wenn der Rahmen 12b von dem Benutzer oder einem anderen Arbeiter vom Fahrgestell 12a angehoben wird. Das Fahrzeug 10 ist mit einem Hauptschalter 56 und einem Notausschalter 60 ausgestattet, die beide vom Benutzer betätigt werden können. Ein Stromsensor 62 ist an der Eingangs-/Ausgangsschaltung der Batterie 32 installiert und erzeugt eine Ausgabe, die den verbrauchten Strom der Batterie 32 anzeigt.
Ein Hauptschalter 64 zur Eingabe verschiedener Befehle des Benutzers, unter Anderem zum Starten des Betriebs, und ein Not-Aus-Schalter 66 zur Eingabe eines Befehls zum Anhalten des Fahrzeugs 10 im Notfall sind so am Fahrzeug angebracht, dass sie vom Benutzer betätigt werden können. Die Oberseite des Rahmens 12b des Fahrzeugs 10 weist einen großen Ausschnitt auf, in dem eine Eingabevorrichtung 68 zur Eingabe von Befehlen des Benutzers und ein Display 70 eingepasst sind. Die Eingabevorrichtung 68 und das Display 70 sind mit der ECU 44 verbunden. Das Display 70 zeigt Arbeitsmodi und ähnliches in Übereinstimmung mit den von der ECU 44 gesendeten Befehlen an.
Wie in 3 dargestellt, werden die Ausgaben der Magnetsensoren 36, des Kollisionssensors 40, des Winkelgeschwindigkeitssensors 46 etc. über den I/O 44b an die ECU 44 gesendet. Auf der Grundlage der eingegebenen Daten steuert die ECU 44 den Betrieb des Fahrzeugs 10, indem sie den Antriebsmotor 26 von der Batterie 32 mit Strom versorgt und über den I/O 44b Befehle an diesen sendet.
Die Abtriebswellen der Antriebsmotoren 26L und 26R sind mit den Drehwellen des linken bzw. rechten Hinterrads 16 verbunden, so dass sie jeweils das linke oder rechte Hinterrad 16 unabhängig voneinander antreiben oder drehen können. Die Antriebsmotoren 26L und 26R sind so konfiguriert, dass sie jeweils unabhängig voneinander eines der Hinterräder 16 normal (Antrieb des Fahrzeugs 10 zum Geradeausfahren) oder umgekehrt (Antrieb des Fahrzeugs 10 zum Rückwärtsfahren) drehen. Durch Einstellung einer Differenz zwischen den Drehgeschwindigkeiten des linken und des rechten Hinterrads 16 kann das Fahrzeug 10 in eine beliebige Richtung gedreht werden.
Wenn beispielsweise das linke und das rechte Hinterrad 16 beide normal gedreht werden und die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des rechten Hinterrads 16 größer ist als die Drehzahl des linken Hinterrads 16, biegt das Fahrzeug 10 entsprechend der Geschwindigkeitsdifferenz mit einem Dreh- bzw. Abbiegewinkel θ nach links ab. Umgekehrt, wenn die Drehzahl des linken Hinterrads 16 größer ist als die Drehzahl des rechten Hinterrads 16, biegt das Fahrzeug 10 entsprechend der Geschwindigkeitsdifferenz mit einem Abbiegewinkel θ nach rechts ab. Wenn eines der linken und rechten Hinterräder 16 normal und das andere in umgekehrter Richtung mit der gleichen Geschwindigkeit gedreht wird, dreht sich das Fahrzeug 10 auf der Stelle (sogenannter „Pivot-Turn“).
Das Fahrzeug 10 ist so konfiguriert, dass es den Arbeitsbereich AR auf der Grundlage der Ausgaben der vorgenannten Sensoren, insbesondere der elektromagnetischen Sensoren 36, erkennt und die Arbeiten im Arbeitsbereich AR durchführt.
Die Erfassung des Arbeitsbereichs AR und die Arbeit darin wird anhand von 4 erläutert.
Der Arbeitsbereich AR wird durch das Verlegen (Eingraben) eines Begrenzungsdrahts (elektrischer Draht) 72 um einen Rand (Grenze) des Arbeitsbereichs AR abgegrenzt. Eine Ladestation 76 zum Aufladen der Batterie 22 des Fahrzeugs 10 kann innerhalb oder außerhalb des Arbeitsbereichs AR installiert werden. In 4 ist die Ladestation 76 an einer Stelle innerhalb des Arbeitsbereichs AR installiert. Die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
5 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Ladestation in 4 zeigt.
Wie in 5 dargestellt, ist die Ladestation 76 mit einem Ladegerät 84 ausgestattet, das über eine Steckdose 82 mit einer handelsüblichen Energieversorgung 80 verbunden ist, sowie mit einem Paar von Ladeanschlüssen 86, die mit dem Ladegerät 84 verbunden sind. Das Paar von Ladeanschlüssen 86 ist so konfiguriert, dass es mit dem Paar von Ladeanschlüssen 34, die am Fahrzeug 10 angeordnet sind, über die Kontakte 34a (in 2 dargestellt) des Paars von Ladeanschlüssen 34 verbunden werden kann.
Das Ladegerät 84 ist mit einem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 84a, einer Lade-ECU (Electronic Control Unit) 84b, die auch einen Mikrocomputer umfasst und den Betrieb des Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlers 84a steuert, und zwei Signalgeneratoren 84c (einen ersten Signalgenerator 84c 1 und einen zweiten Signalgenerator 84c2) ausgestattet. Der erste Signalgenerator 84c1 und der zweite Signalgenerator 84c2 sind Beispiele für eine Signalerzeugungsvorrichtung.
Die Ladestation 76 ist so konfiguriert, dass Wechselstrom, der von der kommerziellen Energieversorgung 80 durch die Steckdose 82 fließt, in Gleichstrom umgewandelt und vom Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 84a des Ladegeräts 84 auf eine geeignete Spannung herabgesetzt und zu den Ladeanschlüssen 86 gesendet wird, um die Bordbatterie 32 über die Ladekontakte 32 und 86 zu laden, wenn der Rasenmäher 10 zurückgebracht und mit der Ladestation 76 verbunden wird. Der Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 84a reduziert den Strom auf eine geeignete Spannung in Reaktion auf Befehle, die von der ECU 44 bestimmt und von der Lade-ECU 84b gesendet werden.
Gleichzeitig wird die Ausgabe des AC-DC-Wandlers 84 an die Lade-ECU 84b und die Signalgeneratoren 84c (umfassend einen ersten Signalgenerator 84c1 und einen zweiten Signalgenerator 84c2) geliefert. Die Lade-ECU 84b ist so konfiguriert, dass sie mit der ECU 44 kommunizieren kann und den Betrieb der ersten Signalgeneratoren 84c1 und des zweiten Signalgenerators 84c2 durch Senden binärer Datenimpulse steuert.
Daraufhin wandeln der erste und der zweite Signalgenerator 84c1, 84c2 den vom Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 84a herabgestuften Gleichstrom in Bereichssignale in fortlaufender Impulsfolge um und liefern die erzeugten Bereichssignale an den Begrenzungsdraht 72, einen Andockdraht 90 zum Führen des Fahrzeugs 10 zu einer Ladeposition und einen Stationsdraht 92 zum Abgrenzen der Ladestation 76.
6 zeigt die vom ersten Signalgenerator 84c1 erzeugte Impulsfolge, die durch den Begrenzungsdraht 72 zu leiten ist und den binären Datenimpulsen entspricht, die von der Lade-ECU 84b gesendet werden. Obwohl nicht dargestellt, kann das vom zweiten Signalgenerator 84c2 erzeugte Impulsfolgensignal der vom ersten Signalgenerator 84c1 erzeugten Impulsfolge ähnlich sein. In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung kann sich das vom zweiten Signalgenerator 84c2 erzeugte Impulsfolgesignal jedoch von dem vom ersten Signalgenerator 84c1 erzeugten Impulsfolgesignal unterscheiden. Durch die Erzeugung unterschiedlicher Impulsfolgensignale können verschiedene Drähte (wie beispielsweise der Bereichsdraht 72, der Führungsdraht 73, der Andockdraht 90, der Stationsdraht 92) vom Fahrzeug 10 auf der Grundlage der Impulsfolge des erfassten Signals unterschieden und erkannt werden, und es kann auf eine allgemeine Position des Fahrzeugs 10 geschlossen werden. Es versteht sich, dass eine Anzahl der Signalgeneratoren je nach Bedarf bestimmt werden kann und nicht auf den ersten und zweiten Signalgenerator 84c1, 84c2 beschränkt ist. Darüber hinaus kann sich der hier erwähnte „Draht“ auf jeden beliebigen Draht beziehen, beispielsweise auf den Bereichsdraht 72, den Führungsdraht 73, den Andockdraht 90, den Stationsdraht 92 und dergleichen. In der vorliegenden Offenbarung ist der Führungsdraht 73 beispielsweise als Abkürzungsdraht für die Rückkehr des Fahrzeugs 10 zur Station 76 konfiguriert.
Die Erfassung des in 4 gezeigten Arbeitsbereichs AR wird im Folgenden erläutert.
Wenn dem Begrenzungsdraht 72 durch den ersten Signalgenerator 84c1 ein elektrischer Strom des in 6 gezeigten Datensignals zugeführt wird, wird um den Begrenzungsdraht 72 ein rechtshändiges Magnetfeld erzeugt (Ampere'sche Regel der Rechtsschraube bzw. Drei-Finger-Regel). Die zu diesem Zeitpunkt erfasste Magnetfeldstärke unterscheidet sich abhängig von der Gesamtlänge des Begrenzungsdrahts 72 ab und unterscheidet sich auch abhängig von dem Abstand des Fahrzeugs 10 vom Begrenzungsdraht 72. Die Magnetsensoren 36L, 36R, 36C sind so konfiguriert, dass sie ein Signal erfassen, das von einer signalerzeugenden Vorrichtung wie dem ersten und zweiten Signalgenerator 84c1, 84c2 ausgesendet wird.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Abstand d vom Begrenzungsdraht 72 und einer magnetischen Feldstärke H zeigt. Wie in 7 dargestellt, variiert die magnetische Feldstärke H mit dem Abstand d vom Begrenzungsdraht 72. Insbesondere ist die magnetische Feldstärke H oberhalb des Begrenzungsdrahts 2 gleich 0, innerhalb des Arbeitsbereichs AR positiv und außerhalb dessen negativ.
Während der Arbeit liest die ECU 44 die Ausgaben der Magnetsensoren 36L, 36R und erfasst die Position des Fahrzeugs 10 im Arbeitsbereich AR. Insbesondere bestimmt die ECU 44, ob sich das Fahrzeug 10 innerhalb oder außerhalb des Arbeitsbereichs AR befindet, und ermittelt den Abstand des Fahrzeugs 10 zum Begrenzungsdraht 72.
Genauer gesagt, liest die ECU 44 die Ausgaben der Magnetsensoren 36L, 36R und wenn die Ausgaben im Minus sind, treibt sie das Fahrzeug 10 so an, dass es sich in Richtung des Arbeitsbereichs AR in einem zufälligen Winkel dreht, der zum Beispiel auf der Ausgabe des Winkelgeschwindigkeitssensors 46 basiert. Folglich können Arbeiten innerhalb des Arbeitsbereichs AR durchgeführt werden, während das Fahrzeug 10 beispielsweise geradeaus in zufälliger Richtung fährt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Fahrzeug 10 so gesteuert, dass es im Arbeitsmodus und im Rückkehrmodus betrieben wird, als Reaktion auf Steuerbefehle, die von der ECU 44 in Übereinstimmung mit zuvor erstellten und im Speicher 44c gespeicherten Programmen gesendet werden. Im Arbeitsmodus arbeitet das Fahrzeug 10 (mäht Rasen oder Gras) und navigiert dabei autonom im Arbeitsbereich AR. Im Rückkehrmodus wird das Fahrzeug 10 zur Ladestation 76 zurückgebracht, wenn die Batterie 32 aufgeladen werden muss. Im Arbeits- oder Rückkehrmodus wird das Fahrzeug 10 manchmal so gesteuert, dass es entlang des Begrenzungsdrahts 72 folgt. Dieser Verfolgungsmodus wird zum Beispiel vor dem Arbeitsmodus ausgeführt, um den Arbeitsbereich AR zu bestimmen.
8 ist ein Diagramm, das den Betrieb des Fahrzeugs 1 im Verfolgungsmodus zeigt. Wie in 8 dargestellt, wird das Fahrzeug 1 im Verfolgungsmodus durch Befehle von der ECU 44 gesteuert, um entlang des Begrenzungsdrahts 72 zu kreisen, wobei einer der beiden Magnetsensoren 36R und 36L (beispielsweise 36L) innerhalb des Begrenzungsdrahts 72 positioniert ist und der andere Magnetsensor (beispielsweise 36R) sich über den Begrenzungsdraht 72 in Richtung des Pfeils A bewegt. Insbesondere überwacht die ECU 44 die Ausgabe des Magnetsensors 36R und steuert den Betrieb der Antriebsmotoren 26L und 26R so, dass die vom Magnetsensor 36R erfasste Magnetfeldstärke H bei 0 bleibt.
Wenn zum Beispiel die von der Ausgabe des Magnetsensors 36R erfasste Magnetfeldstärke H positiv wird, wird das Fahrzeug 10 nach rechts gedreht, indem der rechte Antriebsmotor 26R abgebremst und der linke Antriebsmotor 26L beschleunigt wird. Andererseits, wenn die von der Ausgabe des Magnetsensors 36R erfasste Magnetfeldstärke H negativ wird, wird das Fahrzeug 10 nach links gedreht, indem der rechte Antriebsmotor 26R beschleunigt und der linke Antriebsmotor 26L abgebremst wird. Infolgedessen wird der rechte Magnetsensor 36R in die Nähe des Begrenzungsdrahts 72 gebracht und die vom rechten Magnetsensor 36R erfasste Magnetfeldstärke H wird auf 0 gehalten, so dass das Fahrzeug 10 auf dem Begrenzungsdraht 72 fahren kann.
In der obigen Ausführungsform wurde beschrieben, dass der Magnetsensor 36R ein Magnetfeldsignal erfasst, das von einem in einem Arbeitsbereich AR angeordneten Draht 72 ausgeht, wobei die Steuereinheit 26 das Fahrzeug 10 so steuert, dass es dem Begrenzungsdraht 72 folgt, so dass die vom Magnetsensor 36R erfasste Magnetfeldstärke H auf 0 bleibt, so dass das Fahrzeug 10 auf dem Begrenzungsdraht 72 fährt.
In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung kann die Steuereinheit 26 das Fahrzeug 10 so steuern, dass der Begrenzungsdraht 72 in einem vorbestimmten variablen Abstand verfolgt wird, indem das Fahrzeug 10 so gelenkt wird, dass das erfasste Magnetfeldsignal H innerhalb eines vorbestimmten Intervalls gehalten wird. Der vorbestimmte variable Abstand kann beispielsweise zwischen 1-2 Metern, 2-5 Metern, 1,3-3,6 Metern, 2,0-10,0 Metern und dergleichen eingestellt werden. Die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der vorgegebene bzw. vorbestimmte variable Abstand kann je nach Bedarf zwischen anderen Abstandsintervallen eingestellt werden. Der vorbestimmte variable Abstand wird eingestellt, indem das erfasste Magnetfeldsignal H innerhalb eines vorbestimmten Intervalls gehalten wird, der den Zielabständen entspricht. Der vorbestimmte variable Abstand bezieht sich beispielsweise auf einen Abstand zwischen dem Draht, der verfolgt wird, und der Körpermittellinie CL1 des Fahrzeugs 10. In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung bezieht sich der vorbestimmte variable Abstand beispielsweise auf einen Abstand von dem Draht zu einer Seite des Fahrzeugs 10, die dem Draht am nächsten ist. In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung bezieht sich der vorbestimmte variable Abstand beispielsweise auf einen Abstand von dem Draht zu einer Seite des Rahmens 12b des Fahrzeugs 10, die dem Draht am nächsten ist. In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung bezieht sich der vorbestimmte variable Abstand beispielsweise auf einen Abstand zwischen dem Draht und einem der Magnetsensoren 36.
9 ist ein perspektivisches Diagramm, das die physische Struktur der Ladestation 76 gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Der Einfachheit halber werden die drei in der Zeichnung dargestellten orthogonalen Richtungen jeweils als Vorwärts-Rückwärts-Richtung (Längsrichtung), seitliche Richtung (Breitenrichtung) und vertikale Richtung (Höhenrichtung) der Ladestation 76 definiert.
Wie in 9 zu sehen ist, hat die Ladestation 76 eine Grundplatte 76a, die im Wesentlichen die gleiche Größe wie das Fahrzeug 10 hat, um das Fahrzeug 10 während des Ladens aufzubewahren, eine Führung 76b, die am vorderen Ende der Grundplatte 76a errichtet ist, um die Position des Fahrzeugs 10 während des Ladens zu einzuschränken, und eine im Wesentlichen dreieckige Anschlusseinheit 76c, die von einem oberen und seitlich mittleren Teil der Führung 76b nach hinten vorsteht.
Die Anschlusseinheit 76c ist so konfiguriert, dass sie zwischen das Paar von Links-Rechts-Batterieladeanschlüssen 34 des Fahrzeugs 10 eingesetzt werden kann, und das Paar von Links-Rechts-Anschlüssen 86 der Ladestation 76 ist symmetrisch in Bezug auf eine Längsrichtungsachse CL2 vorgesehen, die durch die Mitte der Ladestation 76 verläuft, wodurch die Struktur das Laden der Bordbatterie 32 über die Anschlüsse 86 und 34 ermöglicht.
Wie in 4 dargestellt, ist die Ladestation 76 in dieser Ausführungsform innerhalb des Arbeitsbereichs AR und in einer Ausrichtung senkrecht zum Begrenzungsdraht 72 installiert.
In der Ladestation 76 ist die vorgenannte Batterieladeeinheit 84 auf einer Leiterplatte (nicht dargestellt) montiert, die in der Führung 76b untergebracht ist, und mit der Batterieladeeinheit 84 ist der Andockdraht 90 zum Führen des Fahrzeugs 10 in die Andockposition zum Andocken an die Ladeanschlüsse 86 und den Stationsdraht 92 verbunden, um das Fahrzeug 10 vor dem Andocken zu führen, indem es die Position der Ladestation 76 erkennen und sich dieser nähern kann.
Wie in 10 dargestellt, enthält die Ladestation neben der Grundplatte 76a auch den Andockdraht 90 und den Stationsdraht 92.
Bezugnehmend auf 11 ist eine Anschlussvorrichtung umfassend einen Prozessor, der von einem Benutzer bedient wird, so konfiguriert, dass sie eine Eintrittsvermeidungszone AZ des Fahrzeugs 10 einstellt. Die Anschlussvorrichtung kann beispielsweise ein Smartphone sein. Die Eintrittsvermeidungszone AZ grenzt beispielsweise einen Bereich ab, für den ein Eintritt durch das Fahrzeug 10 unerwünscht ist. Die Eintrittsvermeidungszone AZ kann beispielsweise durch einen Benutzer festgelegt werden, der eine Mittelposition O der Eintrittsvermeidungszone AZ und einen ersten Radius R1 von der Mittelposition O angibt. Eine erste Eintrittsvermeidungszone AZ 1 und eine zweite Eintrittsvermeidungszone AZ2, die in 11 dargestellt sind, sind Beispiele für die Eintrittsvermeidungszone AZ.
Die erste Eintrittsvermeidungszone AZ1 kann zum Beispiel durch Angabe der Mittelposition O und des ersten Radius R1 von der Mittelposition O eingestellt werden. Wenn ein Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und der Mittelposition O gleich oder kleiner als der erste Radius R1 wird, wird bestimmt, dass das Fahrzeug 10 in die erste Eintrittsvermeidungszone AZ (AZ1) eingetreten ist. Wenn ein Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und der Mittelposition O größer ist als der erste Radius R1 und innerhalb eines vorbestimmten Schwellenwertabstands vom ersten Radius R1 liegt, wird bestimmt, dass das Fahrzeug 10 nicht in die erste Eintrittsvermeidungszone AZ (AZ1) eingetreten ist, sondern dass sich das Fahrzeug der ersten Eintrittsvermeidungszone AZ (AZ1) genähert hat. Der vorbestimmte Schwellenwertabstand kann beispielsweise 0,1 Meter, 1 Meter, 1,3 Meter, 1,5 Meter, 2 Meter, 5 Meter und dergleichen vom ersten Radius R1 betragen. Der vorbestimmte Schwellenwertabstand ist hier nicht begrenzt und kann je nach Bedarf eingestellt werden.
In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung kann die zweite Eintrittsvermeidungszone AZ2 beispielsweise durch Angabe der Mittelposition O und des ersten Radius R1 von der Mittelposition O eingestellt werden. Dann kann zum ersten Radius R1 ein Pufferα hinzugefügt werden, um einen zweiten Radius R2 zu erhalten. Auf diese Weise ist R2 = R1 + α. Wenn ein Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und der Mittelposition O gleich oder kleiner als der zweite Radius R2 wird, wird bestimmt, dass das Fahrzeug 10 in die zweite Eintrittsvermeidungszone AZ(AZ2) eingetreten ist. Wenn ein Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und der Mittelposition O größer ist als der zweite Radius R2 und innerhalb eines vorbestimmten Schwellenwertabstands vom zweiten Radius R2 liegt, wird bestimmt, dass das Fahrzeug 10 nicht in die zweite Eintrittsvermeidungszone AZ(AZ2) eingetreten ist, sondern dass sich das Fahrzeug der zweiten Eintrittsvermeidungszone genähert hat. Der vorbestimmte Schwellenwertabstand kann beispielsweise 0,1 Meter, 1 Meter, 1,3 Meter, 1,5 Meter, 2 Meter, 5 Meter und dergleichen vom zweiten Radius R2 betragen. Der vorbestimmte Schwellenwertabstand ist nicht darauf beschränkt und kann entsprechend den Anforderungen eingestellt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde die zweite Eintrittsvermeidungszone AZ2 größer als die erste Eintrittsvermeidungszone AZ1 eingestellt. Die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Puffer α kann verwendet werden, um den ersten Radius R1 je nach Bedarf zu vergrößern oder zu verkleinern. Mit anderen Worten, der zweite Radius R2 kann je nach Bedarf größer oder kleiner als der erste Radius R1 sein.
Wenn der Benutzer die Mittelposition O der Eintrittsvermeidungszone AZ und den ersten Radius R1 von der Mittelposition O einstellt, stellt die ECU 44 die Eintrittsvermeidungszone AZ je nach Bedarf auf die erste Eintrittsvermeidungszone AZ 1 oder die zweite Eintrittsvermeidungszone AZ2 ein. Der Speicher 44C speichert dann die Positionskoordinaten der Eintrittsvermeidungszone AZ. Die Positionsdaten oder Positionskoordinaten können beispielsweise im National Marine Electronics Association (NMEA)-Format übertragen werden, wobei die Längen- und Breitenkoordinaten durch Grad und Dezimalminuten dargestellt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist(sind) die Eintrittsvermeidungszone(n) AZ (AZ1, AZ2) im Wesentlichen kreisförmig dargestellt. Die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Eintrittsvermeidungszone AZ (AZ1, AZ2) kann auch andere Formen annehmen, wie beispielsweise ein Dreieck, ein Quadrat, ein Sechseck, eine Sternform und/oder Ähnliches.
Die ECU 44 ist so konfiguriert, dass sie als Zoneneintrittsbeurteilungseinheit und als Zoneneintrittsbestätigungseinheit fungiert. Die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, ob sich das Fahrzeug 10 der Eintrittsvermeidungszone AZ genähert hat. Die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, ob die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit, dass sich das Fahrzeug 10 der Eintrittsvermeidungszone AZ genähert hat, gültig oder ungültig ist. Genauer gesagt, bestimmt die Zoneneintrittsbestätigungseinheit, ob die Bestimmung der Zoneneintrittsbeurteilungseinheit, dass sich das Fahrzeug 10 der Eintrittsvermeidungszone AZ genähert hat, gültig oder ungültig ist, basierend darauf, ob vorbestimmte Bedingungen erfüllt sind. Falls die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit gültig ist, wird die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit auf gültig eingestellt. Falls die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit ungültig ist, wird die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit auf ungültig eingestellt.
In 11 ist insbesondere eine Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 dargestellt. Der GPS-Empfänger 54 erkennt eine aktuelle Position des Fahrzeugs 10. Die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit der ECU 44 bestimmt, dass sich das Fahrzeug 10 der Eintrittsvermeidungszone AZ genähert hat, basierend auf der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 und den Positionskoordinaten der Eintrittsvermeidungszone AZ, die beispielsweise im Speicher 44c gespeichert sind.
Wenn die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass sich das Fahrzeug 10 der Eintrittsvermeidungszone AZ genähert hat, und die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit gültig ist, steuert die Steuereinheit das Fahrzeug 10 zur Durchführung eines Ausweichs- bzw. Vermeidungsmanövers.
Das Vermeidungsmanöver kann beispielsweise eine Änderung der Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 sein. Mit anderen Worten, das Vermeidungsmanöver kann ein Manöver sein, bei dem die ECU 44 das Fahrzeug 10 von der Eintrittsvermeidungszone AZ weg lenkt. Zum Beispiel dreht die ECU 44 die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 um einen Dreh- bzw. Abbiegewinkel von 130 Grad. In einer anderen Ausführungsform dreht die ECU 44 die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 um einen Abbiegewinkel von 90 Grad. Die Abbiegewinkel sind nicht darauf beschränkt und können je nach Bedarf auch andere Winkel sein. In einer Ausführungsform der Offenbarung kann die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 um einen relativ großen Winkel, beispielsweise zwischen 90 Grad und 180 Grad, gedreht werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 um einen relativ kleinen Winkel, beispielsweise zwischen 10 Grad und 90 Grad, gedreht werden.
Bezugnehmend auf 12, kann die Positionierung des GPS-Empfängers 54 Positionsfehler enthalten. Das heißt, dass es eine Situation geben kann, in der die Positionierung des Fahrzeugs 10 basierend auf dem GPS-Empfänger 54 nicht genau ist und Positionsfehler enthält. Aufgrund des Positionsfehlers des GPS-Empfängers können die Positionskoordinaten der Eintrittsvermeidungszone AZ in Bezug auf die Position des Fahrzeugs 10 variieren oder sich ändern. Beispielsweise kann das Fahrzeug 10 zu einem bestimmten Zeitpunkt die Eintrittsvermeidungszone AZ fälschlicherweise als den in 12 dargestellten Bereich P erkennen. Zu einem anderen Zeitpunkt kann das Fahrzeug 10 die Eintrittsvermeidungszone AZ korrekt als Eintrittsvermeidungszone AZ und nicht als Bereich P erkennen. In einer solchen Situation kann das Fahrzeug 10 aufgrund eines Positionsfehlers des GPS-Empfängers 54 versehentlich in die Eintrittsvermeidungszone AZ eintreten und innerhalb der Eintrittsvermeidungszone AZ und zwischen dem Bereich P gefangen werden. Zum Beispiel kann die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit das Vermeidungsmanöver aufgrund des GPS-Empfängers fortlaufend innerhalb der Eintrittsvermeidungszone AZ durchführen.
Um zu verhindern, dass das Fahrzeug 10 in der Eintrittsvermeidungszone AZ gefangen wird, kann die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmen, ob die Bestimmung der Zoneneintrittsbeurteilungseinheit, dass sich das Fahrzeug 10 der Eintrittsvermeidungszone AZ genähert hat, gültig oder ungültig ist. Das heißt, die ECU 44 steuert das Fahrzeug 10, um das Vermeidungsmanöver durchzuführen, wenn die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit gültig ist. Andererseits wird das Vermeidungsmanöver nicht durchgeführt, wenn die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit ungültig ist.
Wie in 1 und 2 dargestellt, enthält das Fahrzeug 10 Magnetsensoren 36. Die Magnetsensoren 36 sind Beispiele für das Erfassungsteil. Ein weiteres Beispiel für das Erfassungsteil kann die Kamera 58 oder der Lasersensor 48 sein. Unter Bezugnahme auf 13 wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Magnetsensoren 36 als das Erfassungsteil verwendet werden. Nachdem das Fahrzeug 10 das Vermeidungsmanöver durchgeführt hat, bestimmt die Zoneneintrittsbestätigungseinheit, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit solange ungültig ist, bis das Erfassungsteil die Grenze des Arbeitsbereichs AR erfasst hat. Das heißt, nachdem das Fahrzeug 10 das Vermeidungsmanöver durchgeführt hat, führt das Fahrzeug 10 das Vermeidungsmanöver nicht wieder durch, bis nachdem der Erfassungsteil die Grenze des Arbeitsbereichs AR erfasst hat. Der Magnetsensor 36 erfasst eine Grenze des Arbeitsbereichs AR, indem er einen Draht wie den Bereichsdraht 72 erfasst.
Genauer gesagt, wenn das Fahrzeug 10 die Station 76 verlässt, um Arbeiten wie das Mähen von Gras durchzuführen, bestimmt die Zoneneintrittsbestätigungseinheit, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit, dass sich das Fahrzeug 10 der Eintrittsvermeidungszone genähert hat, gültig ist. Während das Fahrzeug 10 arbeitet und die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass sich das Fahrzeug 10 der Eintrittsvermeidungszone AZ genähert hat, steuert die Steuereinheit (ECU 44) das Fahrzeug 10 zur Durchführung des Ausweichmanövers, da die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt hat, dass die Bestimmung der Zoneneintrittsbeurteilungseinheit gültig ist.
Nachdem das Vermeidungsmanöver durchgeführt wurde, bestimmt die Zoneneintrittsbestätigungseinheit in die Zone, dass die Bestimmung der Zoneneintrittsbeurteilungseinheit, dass sich das Fahrzeug 10 der Eintrittsvermeidungszone AZ genähert hat, ungültig ist. Daher, selbst falls die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass sich das Fahrzeug 10 der Eintrittsvermeidungszone AZ oder dem Bereich P genähert hat, führt das Fahrzeug 10 das Vermeidungsmanöver nicht durch, da die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt hat, dass die Bestimmung der Zoneneintrittsbeurteilungseinheit ungültig ist. Mit anderen Worten, selbst wenn die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass sich das Fahrzeug 10 der Eintrittsvermeidungszone AZ genähert hat, bestimmt die Zoneneintrittsbestätigungseinheit, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit ungültig ist, bis der Erfassungsteil die Grenze des Arbeitsbereichs AR erfasst hat.
Die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit ungültig ist, bis der Magnetsensor 36 die Grenze des Arbeitsbereichs AR durch Erfassen des Bereichsdrahtes 72 erfasst. Nachdem der Magnetsensor 36 die Grenze des Arbeitsbereichs AR durch Erfassen des Bereichsdrahtes 72 erfasst hat, bestimmt die Zoneneintrittsbestätigungseinheit, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit (dass sich das autonome Arbeitsfahrzeug der Eintrittsvermeidungszone genähert hat) nun gültig ist. Wenn die Grenze des Arbeitsbereichs AR durch den Magnetsensor 36 erfasst wird, steuert die ECU 44 das Fahrzeug 10, um die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 zu ändern. Nachdem die ECU 44 das Fahrzeug 10 so gelenkt hat, dass es die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 ändert, steuert die ECU 44 das Fahrzeug 10 nun so, dass es das Vermeidungsmanöver durchführt, wenn die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass sich das Fahrzeug 10 der Eintrittsvermeidungszone AZ genähert hat, da die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt hat, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit gültig ist.
Dementsprechend kann das Fahrzeug 10 den in 13 gezeigten Fahrweg auch in einer Situation einschlagen, in der die Positionierung des Fahrzeugs 10, basierend auf dem GPS-Empfänger 54, der ungenau ist und Positionsfehler enthält, und dem Bereich P. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das Fahrzeug 10 in der Eintrittsvermeidungszone AZ gefangen wird.
Bezugnehmend auf 14, wird die Eintrittsvermeidungszone AZ bereitgestellt. Es kann eine Situation eintreten, in der das Fahrzeug 10 in einem Einfang- bzw. Fallenbereich S gefangen wird. Genauer gesagt, führt das Fahrzeug 10 das Vermeidungsmanöver durch, wenn die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass sich das Fahrzeug 10 der Eintrittsvermeidungszone AZ genähert hat. Nachdem das Fahrzeug 10 das Vermeidungsmanöver durchgeführt hat, erfasst der Magnetsensor 36 des Fahrzeugs 10 die Grenze des Arbeitsbereichs AR, indem er den Bereichsdraht 72 erfasst. Nachdem der Magnetsensor 36 den Bereichsdraht 72 erfasst hat, lenkt die ECU 44 das Fahrzeug 10, um die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 zu ändern. Zudem, da der Magnetsensor 36 die Grenze durch Erfassen des Bereichsdrahtes 72 erfasst hat, bestimmt die Zoneneintrittsbestätigungseinheit, dass die Bestimmung der Zoneneintrittsbeurteilungseinheit (dass sich das autonome Arbeitsfahrzeug der Eintrittsvermeidungszone genähert hat) gültig ist.
Da die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt hat, dass die Bestimmung der Zoneneintrittsbeurteilungseinheit in die Zone (dass das autonome Arbeitsfahrzeug sich der Eintrittsvermeidungszone genähert hat) gültig ist, führt das Fahrzeug 10 das Vermeidungsmanöver ein zweites Mal durch, wenn die Eintrittsvermeidungszone AZ erfasst wird, und das Fahrzeug 10 kann zurück in Richtung des Bereichsdrahtes 72 gelenkt werden. Auf diese Weise kann eine Situation entstehen, in der das Fahrzeug 10 in dem in 14 dargestellten Fallenbereich S gefangen wird.
Um zu verhindern, dass das Fahrzeug 10 innerhalb des Fallenbereich S gefangen wird, kann die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmen, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit ungültig ist, wenn die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass sich das Fahrzeug 10 in der Eintrittsvermeidungszone AZ befindet, unmittelbar nachdem das Fahrzeug 10 die Fahrtrichtung D10 aufgrund der Erfassung der Grenze des Arbeitsbereichs AR geändert hat.
In einer anderen Ausführungsform kann die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmen, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit ungültig ist, wenn die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass sich das Fahrzeug 10 innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne in der Eintrittsvermeidungszone AZ befindet, nachdem das Fahrzeug 10 die Fahrtrichtung D10 aufgrund der Erfassung der Grenze des Arbeitsbereichs AR geändert hat.
In einer anderen Ausführungsform kann die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmen, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit ungültig ist, wenn die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass sich das Fahrzeug 10 innerhalb eines vorbestimmten Abstands in der Eintrittsvermeidungszone AZ befindet, nachdem das Fahrzeug 10 die Fahrtrichtung D10 aufgrund der Erfassung der Grenze des Arbeitsbereichs AR geändert hat.
Dementsprechend kann das Fahrzeug 10 den in 15 gezeigten Fahrweg auch in einer Situation einschlagen, in der die Positionierung des Fahrzeugs 10 basierend auf dem GPS-Empfänger 54, der nicht genau ist und Positionsfehler enthält, und dem Fallenbereich S. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das Fahrzeug 10 innerhalb des Fallenbereichs S gefangen wird. Wie in 15 gezeigt, bestimmt die Zoneneintrittsbestätigungseinheit, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit ungültig ist, bis der Magnetsensor 36 die Grenze des Arbeitsbereichs AR durch Erfassen des Bereichsdrahtes 72 erfasst. Das heißt, das Fahrzeug 10 kann die Eintrittsvermeidungszone AZ durchfahren, ohne das Vermeidungsmanöver durchzuführen. Dann, nachdem das Fahrzeug die Eintrittsvermeidungszone AZ durchfahren hat und der Magnetsensor 36 die Grenze des Arbeitsbereichs AR durch Erfassen des Bereichsdrahtes 72 erfasst hat, bestimmt die Zoneneintrittsbestätigungseinheit, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit (dass das autonome Arbeitsfahrzeug sich der Eintrittsvermeidungszone genähert hat) gültig ist. Wenn die Grenze des Arbeitsbereichs AR durch den Magnetsensor 36 erfasst wird, steuert die ECU 44 das Fahrzeug 10, um die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 zu ändern. Nachdem die ECU 44 das Fahrzeug 10 so gesteuert hat, dass es die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 ändert, wenn die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass sich das Fahrzeug 10 der Eintrittsvermeidungszone AZ genähert hat, steuert die ECU 44 nun das Fahrzeug 10, um das Vermeidungsmanöver durchzuführen, da die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt hat, dass die Bestimmung der Zoneneintrittsbeurteilungseinheit gültig ist.
Obwohl oben einige vorbestimmte Bedingungen beschrieben wurden, ist die Offenbarung nicht darauf beschränkt. In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung kann die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmen, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit ungültig ist, wenn die Arbeitseinheit nicht in Betrieb ist. Zum Beispiel kann die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmen, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit ungültig ist, wenn das Fahrzeug 10 kein Gras mäht. Mit anderen Worten, die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit (dass das autonome Arbeitsfahrzeug sich der Eintrittsvermeidungszone genähert hat) nur gültig ist, wenn das Fahrzeug 10 arbeitet (beispielsweise Gras mäht).
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 16 eine Ausführungsform beschrieben, bei der es verboten ist, die Eintrittsvermeidungszone AZ in eine vorbestimmten Region von einer Station 76 einzustellen. Wie in 16 dargestellt, kann ein Benutzer versuchen, die Eintrittsvermeidungszone AZ in der Nähe eines Drahts, wie beispielsweise des Begrenzungsdrahts 72 und des Abkürzungsdrahts 73, oder in der Nähe der Station 76 einzustellen. Falls die Eintrittsvermeidungszone AZ in der Nähe des Drahtes oder der Station 76 eingestellt wird, kann die Eintrittsvermeidungszone AZ das Fahrzeug 10 bei der Verfolgung des Drahtes im Verfolgungsmodus stören und das Fahrzeug 10 an der Rückkehr zur Station 76 hindern. Dementsprechend kann in einer Ausführungsform der Offenbarung verhindert werden, dass die Eintrittsvermeidungszone AZ in der Nähe der Station 76 eingerichtet wird. Beispielsweise kann es verboten sein, die Eintrittsvermeidungszone AZ innerhalb eines Radius von 2 Metern um die Station 76 einzurichten. Es kann jedoch verboten sein, die Eintrittsvermeidungszone AZ in einem anderen Radiusabstand um die Station 76 einzurichten.
17 zeigt eine weitere Ausführungsform der Offenbarung, bei der die Eintrittsvermeidungszone AZ nicht an einem schmalen Abschnitt des Arbeitsbereichs AR eingestellt werden darf. Falls die Eintrittsvermeidungszone AZ auf den schmalen Abschnitt des Arbeitsbereichs AR eingestellt ist, kann die Eintrittsvermeidungszone AZ die Fahrt des Fahrzeugs 10 zurück zur Station 76 behindern. Dementsprechend kann in einer Ausführungsform der Offenbarung verboten sein, dass die Eintrittsvermeidungszone AZ in der Nähe oder an dem schmalen Abschnitt des Arbeitsbereichs AR eingerichtet wird.
In einer anderen Ausführungsform kann es verboten sein, die Eintrittsvermeidungszone AZ innerhalb eines Radius von 1 m um den Draht wie den Begrenzungsdraht 72 oder den Abkürzungsdraht 73 einzustellen. Die oben beschriebenen Radien sind nur Beispiele und können je nach Bedarf eingestellt werden.
Das oben Beschriebene sind nur einige Ausführungsformen der Offenbarung, und die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Das heißt, dass es je nach Bedarf Ausführungsformen geben kann, bei denen die Eintrittsvermeidungszone AZ in der Nähe der Station 76 und/oder in der Nähe des Begrenzungsdrahts 72 oder des Abkürzungsdrahts 73 und dergleichen eingestellt werden kann.
Die vorbestimmte Region, in der die Eintrittsvermeidungszone AZ nicht eingestellt werden darf, kann auf der Anschlussvorrichtung angezeigt werden, um den Benutzer zu informieren. In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung kann ein Standort der Drähte durch GPS ermittelt werden, und der Drahtstandort kann in eine Karte integriert und auf einem Display der Anschlussvorrichtung angezeigt werden. Bei der Anschlussvorrichtung kann es sich zum Beispiel um ein Smartphone handeln. Die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Anschlussvorrichtung kann ein Computer, ein Tablet-PC und/oder ähnliches sein.
Die Eintrittsvermeidungszone AZ wurde oben beschrieben. In einer Ausführungsform der Offenbarung kann die Eintrittsvermeidungszone AZ für einen vorübergehenden Zeitraum eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Eintrittsvermeidungszone AZ so angegeben werden, dass sie für 1 Stunde, 1 Tag, 1 Woche, 1 Monat wirksam ist. In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung kann die Eintrittsvermeidungszone AZ dauerhaft sein, bis sie aus der Einstellung gelöscht wird. Die temporären Zeiträume sind nicht darauf beschränkt und können je nach Bedarf auf andere Werte gesetzt werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde das Fahrzeug 10 beschrieben, das ein Roboter-Rasenmäher mit einem Messer zum Schneiden von Gras ist. Die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und das Fahrzeug 10 kann ein Kultivator für die Landwirtschaft, ein Schneepflug zum Schneeräumen, ein Transportfahrzeug für den Transport von Waren oder ähnliches sein.
Obwohl Ausführungsformen einer Fahrtroutensteuerung des autonomen Arbeitsfahrzeugs unter Verwendung eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) der Offenbarung oben anhand einiger Beispiele beschrieben wurden, ist die Offenbarung nicht darauf beschränkt.
Dem Fachmann wird klar sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an den offengelegten Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang oder Geist der Offenbarung abzuweichen. In Anbetracht des Vorstehenden ist beabsichtigt, dass die Offenbarung Modifikationen und Variationen abdeckt, vorausgesetzt, dass sie in den Anwendungsbereich der folgenden Ansprüche und deren Äquivalente fallen.

Claims

Autonomes Arbeitsfahrzeug (10), umfassend: eine Positionsinformationsgewinnungseinheit (54), die einen GNSS-Empfänger umfasst, der eine Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) erkennt; eine Antriebseinheit (22), die einen Motor umfasst; einen Speicher (44c), in dem Positionskoordinaten gespeichert sind, die verwendet werden, um eine Eintrittsvermeidungszone (AZ) festzulegen; eine Steuereinheit (44), die einen Prozessor umfasst, konfiguriert, um zu fungieren als: eine Zoneneintrittsbeurteilungseinheit, die bestimmt, ob sich das autonome Arbeitsfahrzeug (10) der Eintrittsvermeidungszone (AZ) genähert hat; eine Zoneneintrittsbestätigungseinheit, die bestimmt, ob die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit, dass sich das autonome Arbeitsfahrzeug (10) der Eintrittsvermeidungszone (AZ) genähert hat, gültig ist, wobei, wenn die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass sich das autonome Arbeitsfahrzeug (10) der Eintrittsvermeidungszone (AZ) genähert hat, und die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit gültig ist, die Steuereinheit (44) das autonome Arbeitsfahrzeug (10) steuert, um ein Vermeidungsmanöver durchzuführen.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: ein Erfassungsteil (36), das einen Sensor umfasst, der eine Grenze eines Arbeitsbereichs (AR) erfasst, wobei, nachdem das autonome Arbeitsfahrzeug (10) das Vermeidungsmanöver durchführt, die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit gültig ist, nachdem das Erfassungsteil (36) die Grenze des Arbeitsbereichs (AR) erfasst hat.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: ein Erfassungsteil (36), das einen Sensor umfasst, der eine Grenze eines Arbeitsbereichs (AR) des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) erfasst, wobei, wenn die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass sich das autonome Arbeitsfahrzeug (10) der Eintrittsvermeidungszone (AZ) genähert hat, die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit ungültig ist, bis das Erfassungsteil (36) die Grenze des Arbeitsbereichs (AR) erfasst hat.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) gemäß Anspruch 3, ferner umfassend: ein Erfassungsteil (36), das einen Sensor umfasst, der eine Grenze eines Arbeitsbereichs (AR) des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) erfasst, wobei, wenn die Grenze des Arbeitsbereichs (AR) durch das Erfassungsteil (36) erfasst wird, die Steuereinheit (44) das autonome Arbeitsfahrzeug (10) steuert, um eine Fahrtrichtung des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) zu ändern, wobei die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit ungültig ist, wenn die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass sich das autonome Arbeitsfahrzeug (10) in der Eintrittsvermeidungszone (AZ) befindet, unmittelbar nachdem das autonome Arbeitsfahrzeug (10) die Fahrtrichtung aufgrund der Erfassung der Grenze des Arbeitsbereichs (AR) geändert hat.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: eine Arbeitseinheit (20) mit einer Klinge; wobei die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit ungültig ist, wenn die Arbeitseinheit (20) nicht arbeitet.
Anschlussvorrichtung, umfassend: einen Prozessor, der so konfiguriert ist, um eine Eintrittsvermeidungszone (AZ) des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) gemäß Anspruch 1 einzustellen, wobei die Eintrittsvermeidungszone (AZ) durch Angabe einer Mittelposition (O) der Eintrittsvermeidungszone (AZ) und eines Radius (R1) von der Mittelposition (O) eingestellt wird.
Anschlussvorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Eintrittsvermeidungszone (AZ) nicht auf eine vorbestimmte Region von einer Station (76) aus eingestellt werden darf.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) gemäß Anspruch 1, wobei das Vermeidungsmanöver darin besteht, das autonome Arbeitsfahrzeug (10) von der Eintrittsvermeidungszone (AZ) wegzulenken.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10), umfassend: eine Positionsinformationsgewinnungseinheit (54), die einen GNSS-Empfänger umfasst, der eine Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) erkennt; eine Antriebseinheit (22), die einen Motor umfasst; einen Speicher (44c), in dem Positionskoordinaten gespeichert sind, die verwendet werden, um eine Eintrittsvermeidungszone (AZ) festzulegen; eine Steuereinheit (44), die einen Prozessor umfasst, konfiguriert, um zu fungieren als: eine Zoneneintrittsbeurteilungseinheit, die bestimmt, ob das autonome Arbeitsfahrzeug (10) in die Eintrittsvermeidungszone (AZ) eingetreten ist; eine Zoneneintrittsbestätigungseinheit, die bestimmt, ob die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit, dass das autonome Arbeitsfahrzeug (10) in die Eintrittsvermeidungszone (AZ) eingetreten ist, gültig ist, wobei, wenn die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit bestimmt, dass das autonome Arbeitsfahrzeug (10) in die Eintrittsvermeidungszone (AZ) eingetreten ist, und die Zoneneintrittsbestätigungseinheit bestimmt, dass die Bestimmung durch die Zoneneintrittsbeurteilungseinheit gültig ist, die Steuereinheit (44) das autonome Arbeitsfahrzeug (10) steuert, um ein Vermeidungsmanöver durchzuführen.