DE102022126067A1

DE102022126067A1 - Fahrtroutensteuerung eines autonomen arbeitsfahrzeugs unter verwendung eines globalen navigationssatellitensystems

Info

Publication number: DE102022126067A1
Application number: DE102022126067.4A
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: US20230168672A1

Abstract

Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) enthaltend eine Positionsinformationsgewinnungseinheit (54), eine Antriebseinheit (22), eine Steuereinheit (44) und einen Speicher (44c), der eine Zielposition (D) speichert. Die Positionsinformationsgewinnungseinheit (54) enthält einen GNSS-Empfänger, der eine Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) erkennt. Die Antriebseinheit (22) enthält einen Motor. Die Steuereinheit (44) enthält einen Prozessor. Der Prozessor (44) ist so konfiguriert, dass er eine Richtung (D76) der Zielposition (D) relativ zu einer aktuellen Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) berechnet, wobei die Richtung (D76) unter Verwendung der aktuellen Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) und der Position des vorbestimmten Ziels (D) berechnet wird, und die Antriebseinheit (22) das autonome Arbeitsfahrzeug (10) in einer Fahrtrichtung in Richtung der vom Prozessor (44) berechneten Richtung (D76) der Zielposition (D) antreibt.

Description

HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Technisches Gebiet
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 muss das autonome Arbeitsfahrzeug, wie beispielsweise ein Roboter-Rasenmäher, zum Aufladen der Energie zu einer Energieladestation zurückkehren. Die Patentliteratur 1 offenbart einen Führungsdraht, das in einem Arbeitsbereich angeordnet ist, wobei der Führungsdraht als Führung dient, um den Roboter-Rasenmäher zu einem vorbestimmten Ziel (beispielsweise der Energieladestation) zu führen.
[Literatur zur Stand der Technik]
[Patentliteratur]
Patentliteratur 1: US-Patent Nr. 8,942,862
Wenn der Roboter-Rasenmäher der Führungsdraht jedoch mehrmals zu dem vorbestimmten Ziel zurückverfolgt, kann sich in der Nähe des Führungsdrahts aufgrund der Fahrt des Roboter-Rasenmähers eine Spurrille bilden. Auf diese Weise kann das Gras oder der Boden beschädigt werden oder das Aussehen des Grases oder des Bodens kann für das menschliche Auge unordentlich erscheinen.
Zudem, in einer Situation, wenn sich der Roboter-Rasenmäher nicht in der Nähe des Führungsdrahts befindet, muss der Roboter-Rasenmäher auf der Suche nach dem Führungsdraht eine Strecke zurücklegen, bis er den Führungsdraht gefunden hat, und dann kann der Roboter-Rasenmäher den Führungsdraht zurück zum vorgegebenen Ziel verfolgen. In einer solchen Situation verlängert sich die Fahrstrecke des Roboter-Rasenmähers und es wird Energie verschwendet.
Daher wird eine Möglichkeit zur Verringerung einer Spurrillenbildung und zur Verkürzung der Fahrstrecke des Roboter-Rasenmähers benötigt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung enthält ein autonomes Arbeitsfahrzeug eine Positionsinformationsgewinnungseinheit, eine Antriebseinheit, eine Steuereinheit und einen Speicher, der eine Zielposition speichert. Die Positionsinformationsgewinnungseinheit enthält einen GNSS-Empfänger, der eine Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs erkennt bzw. erlangt. Die Antriebseinheit enthält einen Motor. Die Steuereinheit enthält einen Prozessor. Der Prozessor ist so konfiguriert, dass er eine Richtung der Zielposition relativ zu einer aktuellen Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs berechnet, wobei die Richtung unter Verwendung der aktuellen Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs und der Position des vorbestimmten Ziels berechnet wird, und die Antriebseinheit das autonome Arbeitsfahrzeug in eine Fahrtrichtung in Richtung der vom Prozessor berechneten Richtung der Zielposition fährt.
Figurenliste
Ausführungsformen werden nun 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 eine schematisches Gesamtdiagramm, die ein Nutzfahrzeug gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung zeigt; Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540
2 ist eine Draufsicht des in 1 dargestellten Nutzfahrzeugs;
3 ist ein Blockdiagramm, das Eingänge zu einer 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, erzeugt von einem in 5 dargestellten Signalgenerator;
7 ist ein erklärendes Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Abstand bzw. einer Strecke zum Begrenzungsdraht und der durch das Datensignal von 6 erzeugten Magnetfeldstärke zeigt;
8 ist ein erklärendes Diagramm, das einen 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 einer Grundplatte der in 9 gezeigten Ladestation.
11 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration veranschaulicht, bei der ein Nutzfahrzeug an der Ladestation gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung angedockt ist;
12 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für eine Berechnung des ersten Winkels θ1 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt;
13 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für das Ausrichten einer Fahrtrichtung des Nutzfahrzeugs mit einer Richtung der Zielposition gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung zeigt; Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540
14 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel des Nutzfahrzeugs zeigt, nachdem das Nutzfahrzeug in Richtung der Zielposition gefahren wurde und ein Signalerfassungsteil ein von einer Signalerzeugungsvorrichtung erzeugtes Signal erfasst.
15 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem ein Arbeitsplan das Mähen von Gras in einer Vielzahl von Arbeitsbereichen enthält.
16 ist eine schematisches Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem ein Führungssignal eine Funkwellen emittierende Vorrichtung ist.
17 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel zeigt, bei dem ein Hindernis in einem Fahrtweg des Nutzfahrzeugs erfasst wird.

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 Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540 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 Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540 (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 Drehwinkel 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. Die Positionsdaten oder Positionskoordinaten können beispielsweise im National Marine Electronics Association (NMEA)-Format übertragen werden, wobei die Längen- und Breitenkoordinaten durch Grad und Dezimalminuten repräsentiert werden.
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 Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540 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 Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540 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 Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540 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 34 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. Mit anderen Worten, der Führungsdraht ist ein Beispiel für die Abkürzungsdraht.
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 Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540 Magnetsensoren 36L, 36R, 36C sind so konfiguriert, dass sie ein Signal erfassen, das von einer signalerzeugenden Vorrichtung wie dem ersten und zweiten Signalgenerator 84c 1, 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 Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540 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 Begrenzungsdraht 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 Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540 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 oder bei einem vorbestimmten Magnetfeldsignal H 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. Das vorbestimmte Magnetfeldsignal H kann einem Abstand von 1,0, 2,0, 3,5 Metern vom Draht und dergleichen entsprechen. Die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der vorgegebene bzw. vorbestimmte variable Abstand kann je nach Bedarf auf andere Abstände oder 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.
Gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung erkennt das Fahrzeug 10 eine Zielposition D. Die Zielposition D ist beispielsweise eine Station, an der das Fahrzeug 10 andockt, um Energie aufzuladen oder im Standby-Modus zu warten. Der GPS-Empfänger 54 des Fahrzeugs 10 erkennt eine Position des Fahrzeugs 10, während das Fahrzeug 10 an der Station 76 angedockt ist, und setzt die erkannte Position als Zielposition D. Die Zielposition D wird im Speicher 44c des Fahrzeugs 10 gespeichert. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, dass ein Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540 Benutzer einen Standort der Station festlegt.
In einer anderen Ausführungsform kann der GPS-Empfänger 54 des Fahrzeugs 10 eine Vielzahl von Positionen des Fahrzeugs 10 erkennen, während das Fahrzeug 10 an der Station 76 angedockt ist. Die Zielposition D kann unter Verwendung der Vielzahl von Positionen festgelegt werden. Beispielsweise kann die Zielposition D durch Mittelwertbildung aus der Vielzahl der Positionen bestimmt werden. Die Zielposition D wird in dem Speicher 44c des Fahrzeugs 10 gespeichert.
In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung kann die Zielposition D eine Position sein, an der das Fahrzeug 10 zuletzt die Durchführung seiner Arbeit beendet hat. Beispielsweise kann die Zielposition D auf die letzte Position eingestellt werden, an der das Fahrzeug 10 Gras gemäht hat. Die Zielposition D wird im Speicher 44c des Fahrzeugs 10 gespeichert. Durch Einstellen der Zielposition D auf die letzte Position, an der das Fahrzeug 10 Gras gemäht hat, kann das Mähen des Grases an der Zielposition D wieder aufgenommen werden, an der das Mähen des Grases unterbrochen wurde.
In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung kann die Zielposition D gemäß einem Arbeitsplan auf eine vorbestimmte Position eingestellt sein. Wie in 15 dargestellt, kann der Arbeitsplan beispielsweise das Mähen von Gras in einer Vielzahl von Arbeitsbereichen (ein erster Arbeitsbereich AR1, ein zweiter Arbeitsbereich AR2) enthalten. Die Anzahl der Arbeitsbereiche ist nicht darauf beschränkt und kann je nach Bedarf eingestellt werden. Durch Einstellen der Zielposition D auf eine vorbestimmte Position, beispielsweise auf eine Position im ersten Arbeitsbereich AR2, kann das Fahrzeug 10 so gesteuert werden, dass es beispielsweise vom ersten Arbeitsbereich AR1 zum zweiten Arbeitsbereich AR2 fährt, wodurch die Fahrt zwischen Arbeitsbereichen erleichtert wird.
Bezugnehmend auf 12 ist die ECU 44 so konfiguriert, dass sie eine Richtung D76 der Zielposition D relativ zu einer aktuellen Position des Fahrzeugs 10 berechnet. Die Richtung Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540 wird anhand der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 und der Position des vorbestimmten Ziels D berechnet. Im Einzelnen berechnet die ECU 44 einen ersten Winkel θ1. Der erste Winkel θ1 wird durch eine Winkeldifferenz zwischen der Richtung D76 der Zielposition D und einer aktuellen Ausrichtungsrichtung D10 des Fahrzeugs 10 berechnet. Die aktuelle Ausrichtungsrichtung D10 des Fahrzeugs 10 wird anhand einer Änderung zwischen einer aktuellen GPS-Position und einer GPS-Position erkannt, die nach einer Geradeausfahrt über eine vorbestimmte Distanz ermittelt wurde. Darüber hinaus kann die aktuelle Ausrichtungsrichtung D10 des Fahrzeugs 10 unter Verwendung einer Kombination aus einer Winkelgeschwindigkeit, die von dem Winkelgeschwindigkeitssensor (Gierratensensor; Giersensor) 46 ermittelt wird, einer Beschleunigung, die von dem G-Sensor (Beschleunigungssensor) 50 ermittelt wird, einem Azimut, der von dem Richtungssensor 52 ermittelt wird, der die Ausgabe erzeugt, die die Richtung (Azimut) des Fahrzeugs 10 gemäß dem Erdmagnetismus anzeigt, und Positionsinformationen, die von dem GPS-Empfänger (Global Positioning System) 54 ermittelt werden, berechnet werden.
Bezugnehmend auf 13, nachdem der erste Winkel θ1 erhalten wurde, dreht die ECU 44 das Fahrzeug 10 um einen Betrag, der durch den ersten Winkel θ1 berechnet wird, so dass die Richtung D76 der Zielposition D und die aktuelle Ausrichtungsrichtung D10 des Fahrzeugs 10 aufeinander ausgerichtet sind. Mit anderen Worten, die ECU 44 ist so konfiguriert, dass sie das Fahrzeug 10 lenkt, um die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 mit der von der ECU berechneten Richtung D76 der Zielposition D auszurichten. Nachdem die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 auf die Richtung D76 der Zielposition D ausgerichtet ist, fahren die Antriebsmotoren 26 das Fahrzeug 10 geradeaus in die von der ECU 44 berechnete Richtung D76 der Zielposition D, ohne den GPS-Empfänger 54 zur Steuerung der Lenkung des Fahrzeugs 10 zu verwenden. In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung kann der GPS-Empfänger 54 ausgeschaltet werden, während die Antriebsmotoren 26 das Fahrzeug 10 geradeaus in die Richtung D76 der Zielposition D antreiben. Das Fahrzeug 10 kann den oben beschriebenen „Pivot-Turn“ verwenden, Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540 um die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 mit der Richtung D76 der Zielposition D auszurichten, die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Auf diese Weise muss das Fahrzeug 10, auch wenn das Fahrzeug 10 sich nicht in der Nähe des Führungskabels 73 befindet, nicht auf der Suche nach dem Führungskabel 73 zur Station 76 zurückfahren, und es wird keine Energie verschwendet.
Aufgrund einer Fehlertoleranz in der GPS-Positionsgenauigkeit kann eine Situation auftreten, in der das Fahrzeug 10 aufgrund des GPS-Fehlers taumelt, schwankt, Zickzack fährt und/oder nicht vorwärts fahren kann. Daher treiben die Antriebsmotoren 26, nachdem die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 mit der Richtung D76 der Zielposition D ausgerichtet ist, das Fahrzeug 10 gerade in die Richtung D76 der Zielposition D an, die von der ECU 44 berechnet wird, ohne den GPS-Empfänger 54 zur Steuerung der Lenkung des Fahrzeugs 10 zu verwenden, um zu verhindern, dass das Fahrzeug 10 taumelt, schwankt, Zickzack fährt und/oder nicht vorwärts fahren kann und dergleichen. Mit anderen Worten, die GPS-Position des Fahrzeugs 10 wird nur zum Drehen oder Lenken des Fahrzeugs 10 verwendet, um die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 mit der Richtung D76 der von der ECU berechneten Zielposition D auszurichten, aber die GPS-Positionierung des Fahrzeugs wird nicht verwendet, um das Fahrzeug 10 zu lenken, wenn es geradeaus zur von der ECU 44 berechneten Zielposition D angetrieben wird.
Auf diese Weise kann das Fahrzeug 10 zur Station zurückkehren, auch wenn die GPS-Genauigkeit gering ist.
Zudem, wenn das Fahrzeug 10 gerade in die Richtung D76 der Zielposition D angetrieben wird, kann die Arbeitseinheit, beispielsweise das Mähmesser (Rotationsmesser) 20, ausgeschaltet werden, um das Gras nicht zu schneiden. Die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Arbeitseinheit kann je nach Bedarf eingeschaltet werden, wenn das Fahrzeug 10 geradeaus in die Richtung D76 der Zielposition D angetrieben wird.
Bezugnehmend auf 14 steuert die Steuereinheit (ECU 44) das Fahrzeug 10 auf der Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540 Grundlage des erfassten Signals H, nachdem das Fahrzeug 10 in die Richtung D76 der Zielposition D angetrieben wurde und das Signalerfassungsteil (beispielsweise der Magnetsensor 36L, 36R, 36C) das von der Signalerzeugungsvorrichtung (beispielsweise dem ersten oder zweiten Signalgenerator 84c1, 84c2) erzeugte Signal H erfasst.
Im Detail, wie beispielsweise in 8 gezeigt, kann das Fahrzeug 10, nachdem das Fahrzeug 10 in die Richtung D76 der Zielposition D angetrieben wurde und der Magnetsensor 36 das Signal H vom Begrenzungsdraht 72 (oder vom Führungsdraht 73) erfasst hat, im Verfolgungsmodus angetrieben werden, um entlang des Begrenzungsdrahts 72 (oder entlang des Führungsdrahts 73) zu kreisen und zur Ladestation 76 zurückgeführt zu werden, um wieder aufgeladen zu werden oder in Bereitschaft zu sein. Das heißt, das Signalerfassungsteil (Magnetsensor 36R) erfasst ein Führungssignal H, um das Fahrzeug 10 zur Station 76 zu führen. Insbesondere erfasst das Signalerfassungsteil (Magnetsensor 36R) das Magnetfeldsignal H, das von einem Draht (Begrenzungsdraht 72 oder Führungsdraht 73 und dergleichen) ausgesendet wird, der in einem Arbeitsbereich AR des Fahrzeugs 10 angeordnet ist.
Wenn das Fahrzeug 10 geradeaus zur Zielposition D (beispielsweise direkt zur Station 76) angetrieben wird, um das vom Draht emittierte Magnetfeldsignal H zu erfassen, kann die Fahrstrecke des Fahrzeugs 10 im Vergleich zu einem Fall, in dem das Fahrzeug 10 bei der Fahrt zur Zielposition D (beispielsweise zur Station 76) entlang einer Begrenzung des Arbeitsbereichs AR folgen muss, reduziert werden, und daher wird der Batterieenergieverbrauch des Fahrzeugs 10 verringert. Da die Fahrtroute des Fahrzeugs 10 außerdem auf der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 basiert, wird die Fahrtroute nicht abgenutzt und die Bildung einer Spurrille wird reduziert.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wurde das „Führungssignal“ als das Magnetfeldsignal H beschrieben, das von einem Draht und/oder einer signalerzeugenden Vorrichtung (erste oder zweite Signalgeneratoren 84c1, 84c2) ausgesendet wird. Die Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540 Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Bei dem Führungssignal kann es sich um ein Signal, das von einer Relaisvorrichtung, die GPS-Signale weiterleitet, oder von einer Radiowellen-emittierenden Vorrichtung, wie beispielsweise einer Bake oder ähnlichem, wie in 16 dargestellt, ausgesendet wird, handeln. Das heißt, die Signalerzeugungsvorrichtung ist so konfiguriert, dass sie dem Fahrzeug 10 Positionsinformationen des Fahrzeugs 10 unter Verwendung eines Führungssignals bereitstellt.
In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung können die Positionsinformationen des Fahrzeugs 10 durch eine am Fahrzeug 10 montierte Kamera oder eine stationäre Kamera, die in der Nähe des Arbeitsbereichs AR des Fahrzeugs 10 angebracht ist, erkannt werden.
Als nächstes, mit Bezug auf 17, wenn die Antriebsmotoren 26 das Fahrzeug 10 geradeaus in die Richtung D76 der von der ECU 44 berechneten Zielposition D antreiben, ohne den GPS-Empfänger 54 zur Steuerung der Lenkung des Fahrzeugs 10 zu verwenden, kann ein Lasersensor oder eine Kamera mit einem Bildsensor (nicht dargestellt), die am Fahrzeug 10 angeordnet sind, ein Hindernis Z im Fahrweg des Fahrzeugs 10 erfassen. Die Kamera und der Lasersensor können so konfiguriert sein, dass sie Hindernisse wie beispielsweise ein Auto, ein Unkraut, einen Baum, einen Fußgänger, eine Sperrzone oder Ähnliches erfassen. Wenn ein Hindernis erfasst wird, das das Fahrzeug 10 daran hindert, voranzukommen oder sein Ziel zu erreichen, kann das Fahrzeug 10 den Fahrweg des Fahrzeugs 10 neu berechnen, um das Hindernis auf seiner Fahrtroute zu umgehen.
Die Kamera und der Lasersensor sind Beispiele für ein Hinderniserfassungsteil, das Hindernisse erfasst. Wenn das Hinderniserfassungsteil ein Hindernis Z erfasst, während das Fahrzeug 10 in die Richtung D76 der Zielposition D angetrieben wird, ändert die ECU 44 die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 und treibt das Fahrzeug 10 für eine vorbestimmte Zeit oder eine vorbestimmte Distanz an, bevor die ECU 44 die Richtung D76 der Zielposition D relativ zur Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540 aktuellen Position des Fahrzeugs 10 neu berechnet.
Nachdem die Richtung D76 der Zielposition D neu berechnet wurde, ist die ECU 44 so konfiguriert, dass sie das Fahrzeug 10 lenkt, um die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 mit der von der ECU neu berechneten Richtung D76 der Zielposition D auszurichten. Nachdem die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 auf die Richtung D76 der Zielposition D ausgerichtet ist, treiben die Antriebsmotoren 26 das Fahrzeug 10 gerade in die Richtung D76 der von der ECU 44 neu berechneten Zielposition D an, ohne den GPS-Empfänger 54 zur Steuerung der Lenkung des Fahrzeugs 10 zu verwenden.
Nachdem das Fahrzeug 10 in die Richtung D76 der Zielposition D angetrieben wird und der Magnetsensor 36 das Signal H vom Draht (Begrenzungsdraht 72, Führungsdraht 73, Andockdraht 90 oder dergleichen) erfasst hat, kann das Fahrzeug 10 im Verfolgungsmodus angetrieben werden, um entlang des Drahts zu fahren bzw. zu kreisen und zur Ladestation 76 zum Aufladen oder in den Bereitschaftszustand geführt zu werden.
In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung, wenn das Hinderniserfassungsteil ein Hindernis Z erkennt, während das Fahrzeug 10 in die Richtung D76 der Zielposition D angetrieben wird, ändert die ECU 44 die Fahrtrichtung D10 des Fahrzeugs 10 und treibt das Fahrzeug 10 über eine vorbestimmte Distanz (oder eine vorbestimmte Zeit) auf der Suche nach einem Draht (Begrenzungsdraht 72, Führungsdraht 73, der Andockdraht 90 oder ähnliches) an, und wenn der Draht erfasst wird, kann das Fahrzeug 10 im Verfolgungsmodus angetrieben werden, um entlang des Drahts zu kreisen und zur Ladestation 76 zum Aufladen oder in den Bereitschaftszustand zurückgeführt werden. Falls der Draht nach Fahren der vorbestimmten Distanz oder der vorbestimmten Zeit nicht erfasst, berechnet die ECU 44 die Richtung D76 der Zielposition D relativ zur aktuellen Position des Fahrzeugs 10 neu.
Es versteht sich, dass der GPS-Empfänger 54 in den Fällen eingeschaltet werden kann, in denen das Hinderniserfassungsteil ein Hindernis Z erkennt, damit das Fahrzeug 10 die Richtung Neue Deutsche Patentanmeldung mit Priorität der US 17/537,540 D76 der Zielposition D relativ zur aktuellen Position des Fahrzeugs 10 neu berechnen kann.
Zudem, nachdem das Fahrzeug 10 gerade in die Richtung D76 der Zielposition D angetrieben wurde und der Magnetsensor 36 das Signal H des Drahts (Begrenzungsdraht 72, Führungsdraht 73, Andockdraht 90 oder ähnliches) erfasst hat, kann der GPS-Empfänger 54 verwendet (oder eingeschaltet) werden, um nach einer Richtung der Station 76 relativ zum Fahrzeug 10 zu suchen. Die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und nach dem Erfassen des Drahts kann eine Richtung der Station 76 relativ zum Fahrzeug 10 aus dem Signal H des Drahts ermittelt werden.
In einer anderen Ausführungsform der Offenbarung kann das Fahrzeug 10 in dem Speicher 44c eine GPS-Position (oder eine Vielzahl von GPS-Positionen) speichern oder diese an einen Server übertragen, an der ein Drahtsignal zuvor von dem Fahrzeug 10 erfasst wurde, und wenn das Hinderniserfassungsteil ein Hindernis Z erfasst, während das Fahrzeug 10 in Richtung D76 der Zielposition D angetrieben wird, kann das Fahrzeug 10 in die Richtung zu dem Draht angetrieben werden, der der aktuellen Position des Fahrzeugs 10 am nächsten ist, und zwar gemäß den in dem Speicher 44c gespeicherten oder an den Server übertragenen GPS-Informationen. Nachdem der Magnetsensor 36 das Signal H von der Leitung erfasst hat, kann das Fahrzeug 10 im Verfolgungsmodus angetrieben werden, um entlang der Leitung zu kreisen und zur Ladestation 76 zum Aufladen oder in den Bereitschaftszustand geführt werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde ein 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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8942862 [0003]
US 17/537540 [0008, 0011, 0016, 0024, 0028, 0033, 0040, 0044, 0048, 0054, 0058, 0059, 0064, 0067, 0070]
US 17537540 [0074]

Claims

Autonomes Arbeitsfahrzeug (10), umfassend: eine Positionsinformationsgewinnungseinheit, die einen GNSS-Empfänger (54) umfasst, der eine Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) erkennt; eine Antriebseinheit, die einen Motor (22) umfasst; eine Steuereinheit, die einen Prozessor (44) umfasst; einen Speicher (44c), der eine Zielposition (D) speichert; wobei der Prozessor (44) konfiguriert ist, um eine Richtung (D76) der Zielposition (D) relativ zu einer aktuellen Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) zu berechnen, wobei die Richtung (D76) unter Verwendung der aktuellen Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) und der Position des vorbestimmten Ziels (D) berechnet wird, wobei die Antriebseinheit (22) das autonome Arbeitsfahrzeug (10) in eine Fahrtrichtung in die Richtung (D76) der vom Prozessor (44) berechneten Zielposition (D) antreibt.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Zielposition (D) eine Station (76) ist, an der das autonome Arbeitsfahrzeug (10) andockt, um Energie aufzuladen oder im Bereitschaftsmodus zu warten, wobei die Positionsinformationsgewinnungseinheit (54) eine Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) erkennt, während das autonome Arbeitsfahrzeug (10) an der Station (76) angedockt ist, wobei die Zielposition (D) unter Verwendung der Position eingestellt wird.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: ein Signalerfassungsteil, das einen Sensor (36L, 36R, 36C) umfasst, der ein von einer Signalerzeugungsvorrichtung (84c1, 84c2) ausgesendetes Signal (H) erfasst, wobei, nachdem das autonome Arbeitsfahrzeug (10) in die Richtung der Zielposition (D) angetrieben wurde und das Signalerfassungsteil (36L, 36R, 36C) das von der Signalerzeugungsvorrichtung (84c1, 84c2) erzeugte Signal (H) erfasst, die Steuereinheit (44) das autonome Arbeitsfahrzeug (10) auf der Grundlage des erfassten Signals (H) steuert.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) gemäß Anspruch 3, wobei das Signalerfassungsteil (36L, 36R, 36C) ein Führungssignal (H) zum Führen des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) zu der Station (76) erfasst.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) gemäß Anspruch 3, wobei das Signalerfassungsteil (36L, 36R, 36C) ein Magnetfeldsignal (H) erfasst, das von einem Draht (72, 73) ausgesendet wird, der in einem Arbeitsbereich (AR) des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) angeordnet ist, und wobei die Steuereinheit (44) das autonome Arbeitsfahrzeug (10) steuert, um den Draht (72, 73) in einer vorbestimmten variablen Distanz zu verfolgen, indem sie das autonome Arbeitsfahrzeug (10) lenkt, um das erfasste Magnetfeldsignal (H) innerhalb eines vorbestimmten Intervalls zu halten.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) gemäß Anspruch 5, ferner umfassend: ein Hinderniserfassungsteil, das einen Sensor umfasst, der Hindernisse (Z) erfasst, wobei die Steuereinheit (44) die Fahrtrichtung des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) ändert, wenn das Hinderniserfassungsteil ein Hindernis (Z) erfasst, während das autonome Arbeitsfahrzeug (10) in die Richtung (D76) der Zielposition (D) angetrieben wird.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: ein Hinderniserfassungsteil, das einen Sensor umfasst, der Hindernisse (Z) erfasst, wobei, wenn das Hinderniserfassungsteil ein Hindernis (Z) erfasst, während das autonome Arbeitsfahrzeug (10) in der Richtung (D76) der Zielposition (D) angetrieben wird, die Steuereinheit (44) die Fahrtrichtung des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) ändert und das autonome Arbeitsfahrzeug (10) für eine vorbestimmte Zeit antreibt, bevor der Prozessor (44) die Richtung (D76) der Zielposition (D) relativ zur aktuellen Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) neu berechnet.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: ein Hinderniserfassungsteil, das einen Sensor umfasst, der Hindernisse (Z) erfasst, wobei, wenn das Hinderniserfassungsteil ein Hindernis (Z) erfasst, während das autonome Arbeitsfahrzeug (10) in der Richtung (D76) der Zielposition (D) angetrieben wird, die Steuereinheit (44) die Fahrtrichtung des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) ändert und das autonome Arbeitsfahrzeug (10) für eine vorbestimmte Distanz antreibt, bevor der Prozessor (44) die Richtung (D76) der Zielposition (D) relativ zur aktuellen Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) neu berechnet.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) gemäß Anspruch 2, wobei die Zielposition (D) durch Mittelwertbildung aus einer Vielzahl von Positionen eingestellt wird.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) gemäß Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (44) so konfiguriert ist, dass sie das autonome Arbeitsfahrzeug (10) lenkt, um die Fahrtrichtung des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) mit der Richtung (D76) der vom Prozessor (44) berechneten Zielposition (D) auszurichten, und wobei, nachdem die Fahrtrichtung des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) mit der Richtung (D76) der Zielposition (D) ausgerichtet ist, die Antriebseinheit (22) das autonome Arbeitsfahrzeug (10) gerade in die Richtung (D76) der Zielposition (D) antreibt, die von dem Prozessor (44) berechnet wurde, ohne den GNSS-Empfänger (54) zur Steuerung der Lenkung des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) zu verwenden.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (10) gemäß Anspruch 10, wobei der GNSS-Empfänger (54) ausgeschaltet ist, während die Antriebseinheit (22) das autonome Arbeitsfahrzeug (10) gerade in die Richtung (D76) der Zielposition (D) antreibt.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (D) gemäß Anspruch 5, wobei die vorbestimmte variable Distanz von 1m bis 1, 10m beträgt.
Autonomes Arbeitsfahrzeug (D) gemäß Anspruch 10, wobei nachdem das autonome Arbeitsfahrzeug (10) ohne Verwendung des GNSS-Empfängers (54) gerade in die Richtung (D76) der Zielposition (D) angetrieben wurde, und das Signalerfassungsteil (36L, 36R, 36C) das Signal (H) von dem Draht (82, 73) erfasst, der GNSS-Empfänger (54) verwendet wird, um die Richtung (D76) der Zielposition (D) relativ zur aktuellen Position des autonomen Arbeitsfahrzeugs (10) zu berechnen.