DE112018008157T5 - Steuervorrichtung einer autonom navigierenden Arbeitsmaschine - Google Patents

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DE112018008157T5
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Hideaki Shimamura
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

Offenbart ist eine Steuervorrichtung einer autonom navigierenden Arbeitsmaschine, welche durch Antriebseinheiten angetrieben wird, während sie einen Arbeitsbereich bedient, welche mit einer Information-Aufnahmeeinheit, welche Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation gewünschten Region aufnimmt, wo eine Navigation innerhalb oder außerhalb des Arbeitsbereichs gewünscht ist, einer Sucheinheit, welche eine Navigationsroute von einer momentanen Position der Arbeitsmaschine zu einer gewünschten Position auf Grundlage von aufgenommenen Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region sucht (S102 - S108), und einer Steuereinheit (S120) ausgerüstet ist, welche die Arbeitsmaschine dazu antreibt, zu laufen, indem die Antriebseinheiten gemäß der Navigationsroute angetrieben werden, welche von der Sucheinheit gesucht wird.

Description

  • Technisches Feld
  • Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung einer autonom navigierenden Arbeitsmaschine, welche von Antriebseinheiten angetrieben wird, um autonom zu navigieren, während sie Arbeiten innerhalb eines Arbeitsbereichs durchführt.
  • Technischer Hintergrund
  • Wie von Patentdokument 1 gelehrt wird, definiert die Steuervorrichtung einer autonom navigierenden Arbeitsmaschine dieses Typs gemäß dem Stand der Technik eine Grenzlinie, welche einen Außenumriss des Arbeitsbereichs markiert, unter Verwendung von beispielsweise einem stromführenden Draht oder ähnlichem, und definiert ebenfalls die Grenzlinien von Teichen und anderen nicht bedienbaren Regionen innerhalb des Arbeitsbereichs unter Verwendung ähnlicher Drähte oder ähnlichem.
  • Dokument aus dem Stand der Technik
  • Patentdokument
  • Patentdokument 1: Spezifikation der ungeprüften US-Patentanmeldung Nr. 2014/0058611
  • Abriss der Erfindung
  • Von der Erfindung zu lösende Probleme
  • Wenn der Arbeitsbereich ein Rasen ist, erlaubt es die Route der Arbeitsmaschine, wenn sie sich in Richtung eines Ziels, wie beispielsweise einer Ladestation, bewegt, der Arbeitseinheit vorzugsweise, durch gewünschte Navigationsregionen fortzuschreiten, während ein Durchgang durch nicht bedienbare Regionen soweit möglich vermieden wird. Die von dem zuvor genannten Patentdokument 1 offenbarte Technologie ist hinsichtlich dieses Punkts nicht vollständig adäquat.
  • Es ist daher die Aufgabe dieser Erfindung, eine Steuervorrichtung einer autonom navigierenden Arbeitsmaschine bereitzustellen, welche dazu eingerichtet ist, eine Route der Arbeitsmaschine derart zu steuern, wenn sie sich in Richtung eines Ziels bewegt, dass die soweit möglich durch gewünschte Regionen hindurch verläuft.
  • Mittel zum Lösen der Aufgabe
  • Um diese Aufgabe zu lösen, stellt diese Erfindung eine Steuervorrichtung einer autonom navigierenden Arbeitsmaschine bereit, welche von Antriebseinheiten angetrieben wird, während sie einen Arbeitsbereich bedient, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst: eine Information-Aufnahmeeinheit, welche Informationen bezüglich einer für eine Navigation gewünschten Region aufnimmt, wo eine Navigation innerhalb oder außerhalb des Arbeitsbereichs gewünscht ist; eine Sucheinheit, welche nach einer Navigationsroute von der momentanen Position der Arbeitsmaschine zu einer gewünschten Position auf Grundlage von aufgenommenen Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region sucht; und eine Steuereinheit, welche die Arbeitsmaschine dazu antreibt, zu fahren, indem die Antriebseinheiten gemäß der Navigationsroute angetrieben werden, welche von der Sucheinheit gesucht wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine erklärende Seitenansicht einer autonom navigierenden Arbeitsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung;
    • 2 ist eine Draufsicht der autonom navigierenden Arbeitsmaschine aus 1;
    • 3 ist ein Blockdiagramm, welches Eingabe-Ausgabe-Beziehungen einer ECU (elektronische Steuereinheit) aus 1 zeigt;
    • 4 ist eine erklärende Ansicht eines Arbeitsbereichs der Arbeitsmaschine aus 1;
    • 5 ist ein Blockdiagramm, welches die elektrische Struktur einer Ladestation aus 4 zeigt;
    • 6 ist eine erklärende Ansicht einer Karte des Arbeitsbereichs der Arbeitsmaschine aus 4.
    • 7 ist ein Flussdiagramm, welches Operationen der ECU aus 3 zeigt;
    • 8 ist ein Flussdiagramm, welches eine Prozessierung zeigt, welche von der ECU der Prozessierung aus 7 nachfolgend durchgeführt wird;
    • 9 ist ein konzeptionelles Diagramm ähnlich 1, zeigt jedoch eine Übersicht einer autonom navigierenden Arbeitsmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
    • 10 ist eine Draufsicht der autonom navigierenden Arbeitsmaschine aus 9; und
    • 11 ist ein Blockdiagramm ähnlich 3, zeigt jedoch Eingabe-Ausgabe-Beziehungen einer ECU aus 10.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist eine beispielhafte Seitenansicht einer autonom navigierenden Arbeitsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung. 2 ist eine Draufsicht der autonom navigierenden Arbeitsmaschine aus 1. 3 ist ein Blockdiagramm, welches Eingabe-Ausgabe-Beziehungen einer ECU (elektronische Steuereinheit) aus 1 zeigt.
  • In der folgenden Beschreibung sind eine Fortbewegungsrichtung (Vorwärts-Rückwärts-Richtung) der Arbeitsmaschine 10 von oben betrachtet, eine laterale Richtung (Links-Rechts-Richtung) senkrecht dazu und eine vertikale Richtung senkrecht zu der Fortbewegungsrichtung und der lateralen Richtung als Vorwärts-Rückwärts-Richtung, Links-Rechts-Richtung bzw. Oben-Unten-Richtung bezeichnet, und strukturelle Merkmale sind in Übereinstimmung mit dieser Terminologie erklärt.
  • Bezugszeichen 10 in 1 bezeichnet eine autonom navigierende Arbeitsmaschine (im Folgenden als „Arbeitsmaschine“ bezeichnet). Insbesondere umfasst die Arbeitsmaschine 10 einen Rasenmäher. Ein Körper (Basiselement) 12 der Arbeitsmaschine 10 ist mit einem Chassis 12a und einem Rahmen 12b ausgerüstet, welcher an dem Chassis 12a angebracht ist.
  • Die Arbeitsmaschine 10 ist mit zwei (linken und rechten) Vorderrädern 14 von einem relativ kleinen Durchmesser ausgerüstet, welche durch Streben 12a1 an einem longitudinalen (Front-Heck) vorderen Ende des Chassis 12a befestigt sind, sowie mit linken und rechten Hinterrädern 16 von einem relativ großen Durchmesser, welche direkt an dem hinteren Ende des Chassis 12a angebracht sind.
  • Eine Rasenmäher-Arbeitsklinge (Rotationsklinge; im Folgenden „Klinge“ genannt) 20 ist an dem Chassis 12a in der Nähe der Mitte davon angebracht und ein Elektromotor (im Folgenden „Arbeitsmotor“) 22 ist oberhalb davon installiert. Die Klinge 20 ist mit dem Arbeitsmotor 22 verbunden und dadurch zu einem Rotieren angetrieben.
  • Ein Klingenhöhen-Regulierungsmechanismus 24, welcher von einem Benutzer manuell betätigbar ist, ist mit der Klinge 20 verbunden. Der Klingenhöhen-Regulierungsmechanismus 24 weist eine (nicht gezeigte) Schraube auf und ist dazu strukturiert, die Höhe der Klinge 20 von dem Untergrund GR in der Oben-Unten-Richtung einstellbar zu machen, wenn der Benutzer die Schraube von Hand dreht. Die Klingenhöhe kann optional angetrieben reguliert werden anstelle von manuell.
  • Zwei Elektromotoren (Antriebseinheiten; im Folgenden „Antriebsmotoren“ genannt) 26L und 26R sind an dem Chassis 12a hinter der Klinge 20 angebracht. Die Antriebsmotoren 26L und 26R sind mit den linken und rechten Hinterrädern 16 verbunden und rotieren die Hinterräder 16 normal (Rotation nach vorne) oder entgegengesetzt (Rotation in die Richtung nach hinten) unabhängig links und rechts, während die Vorderräder 14 als angetriebene Räder und die Hinterräder 16 als Antriebsräder wirken. Die Klinge 20, der Arbeitsmotor 22 und der Antriebsmotor 26 sind von dem Rahmen 12b bedeckt.
  • Die Arbeitsmaschine 10 ist von einem derartigen Gewicht und einer derartigen Größe, dass sie von dem Benutzer tragbar ist. Beispielsweise weist die Arbeitsmaschine eine Gesamtlänge (Front-Heck-Länge) von etwa 71 cm, eine Gesamtbreite von etwa 55 cm und eine Höhe von etwa 30 cm auf.
  • Eine an Bord befindliche Ladeeinheit 30 und eine damit verbundene an Bord befindliche Batterie 32 sind an dem Heck der Arbeitsmaschine 10 aufgenommen, und ein Paar von Batterie-Ladeanschlüssen 34 sind an dem Rahmen 12b angebracht, um so nach vorne in der Fahrtrichtung vorzustehen. Die an Bord befindliche Batterie 32 ist beispielsweise als eine Lithium-Ionen-Batterie ausgeführt.
  • Die Batterie-Ladeanschlüsse 34 sind mit der an Bord befindlichen Ladeeinheit 30 durch eine Verdrahtung verbunden und die an Bord befindliche Ladeeinheit 30 ist mit der an Bord befindlichen Batterie 32 verbunden. Der Arbeitsmotor 22 und die Antriebsmotoren 26 sind mit der an Bord befindlichen Batterie 32 verbunden und werden dadurch mit Leistung versorgt. Die zugehörige Verdrahtung ist in 1 nicht dargestellt (ist weggelassen).
  • Zwei Kameras (fotografische Ausrüstung) 36 sind an dem vorderen Ende der Arbeitsmaschine 10 installiert, um eine Beobachtung nach vorne oder stereografisch (360°) zu ermöglichen. Die Kameras 36 sind an der Vorderseite des Körpers 12 der Arbeitsmaschine 10 an Positionen lateral symmetrisch bezüglich einer Mittellinie CL1 installiert, welche sich in der geraden Richtung nach vorne der Arbeitsmaschine 10 erstreckt. Die Kameras 36 können stattdessen als eine einzelne Kamera gebildet sein. Zudem kann/können die Kamera(s) 36 alternativ dazu eingerichtet sein, nicht nur nach vorne sondern vollständig herum zu beobachten (360°).
  • Ein Kontaktsensor 40, welcher an dem Rahmen 12b angebracht ist, gibt ein AN-Signal aus, wenn der Rahmen 12b sich von dem Chassis 12a auf ein Anstoßen gegen ein Hindernis oder einen Fremdkörper hin löst.
  • Ein (nicht gezeigter) Gehäusekasten, welcher nahe der Mitte der Arbeitsmaschine 10 installiert ist, nimmt eine gedruckte Schaltplatine 42 auf, welche eine elektronische Steuereinheit (im Folgenden „ECU“ genannt) 44 trägt. Wie in 3 gezeigt, umfasst die ECU 44 einen Mikrocomputer, welcher mit wenigstens einem Prozessor (CPU) 44a, einem Speicher (ROM, EEPROM und RAM) 44b und I/O (Eingabe/Ausgabe-Schaltung) 44c ausgerüstet ist.
  • Die gedruckte Schaltplatine 42 ist ferner daran in der Nähe der ECU 44 mit einem Winkelgeschwindigkeit-Sensor 46, welcher eine Ausgabe erzeugt, welche eine Winkelgeschwindigkeit (Gierrate) um eine Schwerpunkt-z-Achse (Schwerkraft-Achse) der Arbeitsmaschine 10 anzeigt, einem Beschleunigungssensor 50, welcher eine Ausgabe erzeugt, welche eine Beschleunigung anzeigt, welche auf die Arbeitsmaschine 10 in drei orthogonalen Achsenrichtungen (x, y und z) wirkt, und einem Richtungssensor 52 bereitgestellt, welcher eine Ausgabe erzeugt, welche eine absolute Orientierung als Reaktion auf das Erdmagnetfeld anzeigt.
  • Radgeschwindigkeit-Sensoren 54, welche in der Nähe der linken und rechten Hinterräder 16 der Arbeitsmaschine 10 installiert sind, erzeugen Ausgaben, welche Radgeschwindigkeiten der linken und rechten Hinterräder 16 anzeigen, und ein Hebesensor 56, welcher zwischen dem Chassis 12a und dem Rahmen 12b installiert ist, gibt ein AN-Signal aus, wenn der Rahmen 12b von dem Chassis 12a durch jemanden wie den Benutzer angehoben (abgehoben) wird. Ein Stromsensor 60, welcher an der an Bord befindlichen Batterie 32 installiert ist, erzeugt eine Ausgabe, welche einen Verbrauch von Strom der an Bord befindlichen Batterie 32 anzeigt.
  • Die Arbeitsmaschine 10 ist mit einem Hauptschalter 62 zum Anweisen eines Startens eines Arbeitsvorgangs und ähnlichem und einem Nothalte-Schalter 64 zum Anweisen eines Nothalts ausgerüstet, welche beide von dem Benutzer betätigbar sind. Zusätzlich weist der Rahmen 12b der Arbeitsmaschine 10 einen großen Ausschnitt an seiner oberen Fläche auf, in welchem eine Tastatur, ein Touchpanel oder eine andere Eingabevorrichtung 66 zum Eingeben von Anweisungen und ähnlichem durch den Benutzer installiert ist, und eine Anzeige 70 ist ebenfalls installiert.
  • Die Eingabevorrichtung 66 und die Anzeige 70 sind mit der ECU 44 verbunden, und die Anzeige 70 zeigt Arbeitsmodi und andere unterschiedliche Informationen in Übereinstimmung mit Anweisungen von der ECU 44 an. Zudem ist die ECU 44 dazu eingerichtet, durch die I/O 44c mit einem externen Kommunikationsendgerät 72 zu kommunizieren, wie in 3 gezeigt. Das Kommunikationsendgerät 72 ist ein Smartphone oder ein anderer derartiger PDA (tragbarer digitaler Assistent) mit einer Kommunikationsfunktion.
  • Wie in 3 gezeigt, werden Ausgaben der Kameras 36, des Kontaktsensors 40, des Winkelgeschwindigkeit-Sensors 46 und anderer Sensoren sowie Ausgaben des Hauptschalters 62 und anderer Schalter zu der ECU 44 gesendet und durch die I/O 44c eingegeben. Ausgaben der Kameras 36 werden in ähnlicher Weise zu einer mit einer ECU ausgerüsteten Bildverarbeitungs-Einheit 36a gesendet, in welcher aufgenommene Bilder erzeugt werden.
  • Die ECU 44 liefert Leistung der an Bord befindlichen Batterie 32 zu den Antriebsmotoren 26 auf Grundlage der Ausgabe der Bildverarbeitungs-Einheit 36 und anderer Sensorausgaben und Ausgabe-Steuerwerte durch die I/O 44c, um so die Antriebsmotoren 26 zu betreiben und die Arbeitsmaschine 10 zu steuern, autonom zu navigieren.
  • Die Antriebsmotoren 26L und 26R werden in die Lage versetzt, die Hinterräder 16 normal (Rotation in Richtung nach vorne) oder entgegengesetzt (Rotation in Richtung nach hinten) unabhängig links und rechts zu rotieren, wodurch die Arbeitsmaschine 10 in eine gewünschte Richtung gedreht werden kann, indem eine Rotationsgeschwindigkeit zwischen den linken und rechten Hinterrädern 16 abweicht.
  • Beispielsweise kann durch Rotieren von sowohl dem linken als auch dem rechten Hinterrad 16 normal und das rechte Hinterrad 16 schneller als das linke Hinterrad 16 die Arbeitsmaschine 10 nach links bei einem Drehwinkel gedreht werden, welcher von einer Differenz in einer Radrotations-Geschwindigkeit abhängt. Andererseits kann durch Rotieren des linken Hinterrads 16 schneller als das rechte Hinterrad 16 die Arbeitsmaschine 10 nach rechts bei einem Drehwinkel gedreht werden, welcher von einer Differenz in der Radrotations-Geschwindigkeit abhängt. Und durch Rotieren von einem aus den linken und rechten Hinterrädern 16 normal und dem anderen entgegengesetzt bei derselben Geschwindigkeit kann die Arbeitsmaschine 10 auf der Stelle geschwenkt werden.
  • Zudem detektiert (erkennt) die ECU 44 den Arbeitsbereich AR aus den Ausgaben der Sensoren, insbesondere aus den Ausgaben der Kameras 36, und steuert auf Grundlage der Detektion die Arbeitsmaschine 10 dazu, in dem Arbeitsbereich AR zu arbeiten, indem Leistung an den Arbeitsmotor 22 geliefert wird. Der Arbeitsbereich AR ist in 4 gezeigt.
  • Eine Ladestation (im Folgenden „Lade-ST“ genannt) 76 zum Laden der an Bord befindlichen Batterie 32 der Arbeitsmaschine 10 ist nahe der Grenze 74 des Arbeitsbereichs AR installiert. 5 ist ein Blockdiagramm, welches die elektrische Struktur der Lade-ST 76 zeigt.
  • Wie in dem Diagramm dargestellt, umfasst die Lade-ST 76 eine Ladeeinheit 84, welche durch eine Anschlussdose 82 mit einer elektrischen Leistungsquelle (kommerzielle Leistungsquelle) 80 verbunden ist, sowie ein Paar von Ladeanschlüssen 86, welche mit der Ladeeinheit 84 verbunden sind. Die Ladeanschlüsse 86 sind dazu strukturiert, mit dem Paar von Batterie-Ladeanschlüssen 34 verbindbar zu sein, welche an der Arbeitsmaschine 10 montiert sind (durch Kontakte 34a davon, die in 2 gezeigt sind).
  • Die Ladeeinheit 84 ist mit einem AC/DC-Wandler 84a und einer Ladesteuer-ECU (elektronische Steuereinheit) 84b ausgerüstet, welche als ein Mikrocomputer zum Steuern eines Betriebs des AC/DC-Wandlers 84a konfiguriert ist.
  • In der Lade-ST 76 wird Wechselstrom, welcher von der elektrischen Leistungsquelle 80 durch die Anschlussdose 82 gesendet wird, in Gleichstrom von einer geeignet heruntertransformierten Spannung durch den AC/DC-Wandler 84a der Ladeeinheit 84 gewandelt und zu den Ladeanschlüssen 86 gesendet, um die an Bord befindliche Batterie 32 der Arbeitsmaschine 10 zu laden, nachdem die Arbeitsmaschine 10 zu der Lade-ST 76 zurückkehrt und durch die Ladeanschlüsse 86 und die Batterie-Ladeanschlüsse 34 verbindet (dockt).
  • Die Arbeitsmaschine 10 kann die Position der Lade-ST 76 erkennen, da ein Speicher 44b der ECU 44 in der Arbeitsmaschine 10 Bilder der Lade-ST 76 speichert und die ECU 44 ihre Position durch Vergleichen der gespeicherten Bilder mit aufgenommenen Bildern bestimmt, welche von den Bildverarbeitungs-Einheiten 36a der Kameras 36 erhalten werden. Alternativ kann ein Laden der an Bord befindlichen Batterie 32 der Arbeitsmaschine 10 drahtlos (induktiv) durchgeführt werden, ohne dass die Anschlüsse 34 und 86 verbunden werden.
  • Nun folgt eine Erklärung unter Bezugnahme auf 4 des Arbeitsbereichs AR, seiner Detektion (Erkennung) und anderer Aspekte.
  • Die ECU 44 detektiert (erkennt) den Arbeitsbereich AR auf Grundlage von Bildern, welche von den Bildverarbeitungs-Einheiten 36a der Kameras 36 von Markierungen 90 aufgenommen werden, welche entlang der Grenze (des Umrisses) 74 des Arbeitsbereichs AR platziert sind. Die Markierungen 90 sind farbige dreieckige Blöcke, welche bei geeigneten Intervallen entlang der Grenze 74 platziert sind.
  • Unter Verwendung der von den Bildverarbeitungs-Einheiten 36a erhaltenen Bilder sowie Ausgaben von den Radgeschwindigkeits-Sensoren 54, dem Richtungssensor 52 und anderen Sensoren, steuert die ECU 44 in der Arbeitsmaschine 10 die Arbeitsmaschine 10 dazu, den Arbeitsbereich AR entlang der Grenze 74 zu umrunden, erkennt (detektiert) den Gesamt-Arbeitsbereich AR und erzeugt eine Karte (Arbeitsbereich-Karte) MP des Arbeitsbereichs AR.
  • Die Karte MP ist in 6 gezeigt. Wie dargestellt, weist die Karte MP ihren Ursprung bei der Position der Lade-ST 76 auf und ist aus Daten aufgebaut, welche durch ein Anordnen von mehreren Zellen Cmp erhalten werden, welche durch Unterteilen des Arbeitsbereichs AR innerhalb der Grenze 74 in ein gleichmäßig beabstandetes rechteckiges Gitter in einer orthogonalen Zweiachsen-Koordinatenebene (XY-Ebene) erhalten werden, welches mit Bezugnahme auf eine vorbestimmte Richtung orientiert ist, welche durch den Richtungssensor 52 definiert wird.
  • Jede der Zellen Cmp in der Karte MP ist von einer Größe, welche einer lateralen Breite in dem Arbeitsbereich AR von beispielsweise 0,5m entspricht, und jede besitzt Daten, welche aus zellenspezifischen Positionskoordinaten (X-, Y-Koordinaten) bestehen. Wie später ausgeführt werden wird, steuert die ECU 44 eine Navigation der Arbeitsmaschine 10 auf Grundlage der dargestellten Karte MP.
  • Zurück zu 4 zur Fortführung der Erklärung des Arbeitsbereichs AR umfasst der Arbeitsbereich AR in dieser Ausführungsform zwei rechteckige Regionen AR1 und AR2 sowie einen schmalen Durchgang AR3 von einer begrenzten Breite, welcher die Regionen AR1 und AR2 verbindet. Die Breite W des schmalen Durchgangs AR3 ist nicht kleiner als m mal (z.B. 1,5 mal) und nicht größer als n mal (z.B. 4 mal) die laterale Breite der Arbeitsmaschine 10.
  • Zudem ist der Arbeitsbereich AR in der Nähe zwischen einem Tor G des Anwesens, in welchem der Benutzer residiert, und einem Haus H mit einem Pfad AR4 für den Benutzer und andere gebildet, und der Pfad AR4 ist entweder eine Region, welche nicht mit Rasen von Anfang an bepflanzt ist, oder falls sie bepflanzt ist, eine Region, in welcher kaum Rasen wächst.
  • Zusätzlich umfasst die Region AR1 einen Teich, welcher von einem Gefälle umgeben ist. Der Teich und sein umgebendes Gefälle AR5 sind derart landschaftlich gestaltet, dass, wie in 4 zu sehen ist, das Gefälle an der linken Seite steiler (schärfer) ist als an der rechten Seite.
  • In dieser Ausführungsform, werden, wenn der zuvor beschriebene schmale Durchgang AR3 auf der Karte MP detektiert wird oder wenn der Pfad AR4 durch die Eingabevorrichtung 66 oder das Kommunikationsendgerät 72 eingegeben wird, sie als für eine Navigation gewünschte Regionen angesehen, in welchen eine Navigation (von dem Benutzer) gewünscht ist, und wenn der Teich und das umgebende Gefälle AR5 durch die Eingabevorrichtung 66 oder das Kommunikationsendgerät 72 eingegeben werden, werden sie als für eine Navigation ungeeignete Regionen angesehen, welche für eine Navigation ungeeignet sind.
  • In dieser Ausführungsform bezieht sich der Begriff „für eine Navigation gewünschte Region“ auf eine Region innerhalb oder außerhalb des Arbeitsbereichs AR, deren Auswahl besonders gewünscht ist, wie beispielsweise in einem Fall, in welchem ein zuverlässiges Zurückkehren zu der Lade-ST 76 gewünscht ist, wenn eine Ladung der an Bord befindlichen Batterie 32 der Arbeitsmaschine 10 unter einen Schwellenwert fällt, oder in einem Fall, in welchem nach einem Abschluss einer Arbeit in einer der Regionen AR1 und AR2 eine Bewegung zu der anderen gewünscht ist, und der Begriff „für eine Navigation ungeeignete Region“ bezieht sich auf eine Region, wo eine Navigation in einem solchen Fall nicht geeignet ist.
  • Wie später diskutiert werden wird, nimmt, wenn der schmale Durchgang AR3 detektiert wird oder wenn dieser durch die Eingabevorrichtung 66 oder ähnliches eingegeben werden, die ECU 44 Positionsdaten der Zellen Cmp auf der Karte MP auf, wobei sich auf diese als Daten im Zusammenhang mit für eine Navigation gewünschten Regionen bezogen wird.
  • Die ECU 44 ist nämlich, wie in 3 zu sehen ist, dazu eingerichtet, als eine Information-Aufnahmeeinheit 44a1, welche Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation gewünschten Region oder ähnliches aufnimmt, eine Sucheinheit 44a2, welche nach einer Navigationsroute von der momentanen Position der Arbeitsmaschine 10 in dem Arbeitsbereich AR zu einer gewünschten Position (z.B. der Lade-ST 76) auf Grundlage der aufgenommenen Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region oder ähnliches sucht, und eine Steuereinheit 44a3 zu arbeiten (zu wirken), welche die Arbeitsmaschine 10 dazu antriebt, zu fahren, indem die Elektromotoren (Antriebseinheiten) 26 in Übereinstimmung mit der Navigationsroute betrieben werden, welche von der Sucheinheit gesucht wird.
  • Wenn die für eine Navigation ungeeignete Region den Teich und das umgebende Gefälle AR5, wie in 4 gezeigt, umfasst, sind diese mit Ungeeignetheit-Raten AR5a gekennzeichnet (sind ihnen zugeordnet), welche einen lokalen Grad von Ungeeignetheit für eine Navigation anzeigen. Die Ungeeignetheit-Raten AR5a zeigen Konturlinien-artige Charakteristiken und werden mit geringeren Linienintervallen in Proportion erzeugt, wenn die Gefällesteigung größer wird, ungeachtet of konkav oder konvex, und ihnen sind numerische Werte wie 0, 1, 2, 3... zugeordnet, welche von außen nach innen (in Richtung des Teichs) zunehmen.
  • Die für eine Navigation ungeeignete Region ist nicht auf diesen Typ beschränkt (Teiche und ihre Umgebungen), sondern kann auch dazu definiert sein, schmale Brücken zu umfassen, von welchen die Arbeitsmaschine 10 herabfallen könnte, Plätze, an welchen der Benutzer keine Furchen hinterlassen will, sowie die Umgebungen solcher Plätze.
  • Operationen der ECU 44 werden im Folgenden unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm aus 7 beschrieben werden.
  • Zur Erklärung wird in S10 (S: Prozessierungsschritt) die Arbeitsmaschine 10 dazu angetrieben, den Arbeitsbereich AR entlang der Markierungen 90 zu umrunden, welche die Grenze 74 markieren, wodurch eine Karte MP erzeugt wird, welche in dem Speicher 44b gespeichert wird. Auf die Karte MP kann von außerhalb der Arbeitsmaschine 10 durch die I/O 44c und das Kommunikationsendgerät 72 zugegriffen werden.
  • Als nächstes wird in S12 bestimmt, ob der Benutzer oder ein Helfer den Pfad AR4 oder ähnliches durch die Eingabevorrichtung 66 als eine für eine Navigation gewünschte Region eingibt. Wenn das Ergebnis in S12 JA ist, geht das Programm zu S14 über, um dieselbe in den entsprechenden Zellen der Karte MP einzugeben (Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region aufzunehmen), und wenn das Ergebnis NEIN ist, wird die Prozessierung von S14 übersprungen.
  • Als nächstes wird in S16 bestimmt, ob der Benutzer oder der Helfer AR5 oder eine andere für eine Navigation ungeeignete Region durch die Eingabevorrichtung 66 eingibt. Wenn das Ergebnis in S16 JA ist, geht das Programm zu S18 über, um dieselbe in den entsprechenden Zellen der Karte MP einzugeben (Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation ungeeigneten Region aufzunehmen), und wenn das Ergebnis NEIN ist, wird die nachfolgende Prozessierung übersprungen.
  • Als nächstes wird in S20 bestimmt, ob die Karte MP einen schmalen Durchgang AR3 umfasst. Wenn das Ergebnis JA ist, geht das Programm zu S22 über, um denselben in die entsprechenden Zellen der Karte MP als eine für eine Navigation gewünschte Region einzugeben (Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region aufzunehmen).
  • Die Begründung hierfür ist, dass da der schmale Durchgang AR3 eine Region ist, welche notwendigerweise durchquert werden muss, um sich beispielsweise von der zuerst bedienten zu der als nächstes bedienten der Regionen AR1 und AR2 zu bewegen, die Wahrscheinlichkeit hoch ist, dass der Rasen zertrampelt und mit kahlen Stellen gesprenkelt ist. Der schmale Durchgang AR3 wird daher bevorzugt durchquert, um so ein Ausdünnen von Rasen in anderen Regionen zu minimieren. Wenn das Ergebnis in S20 NEIN ist, wird die Verarbeitung von S22 übersprungen.
  • Als nächstes wird in S24 bestimmt, ob der Benutzer oder der Helfer den Pfad AR4 oder ähnliches durch das Kommunikationsendgerät 72 als eine für eine Navigation gewünschte Region eingibt. Wenn das Ergebnis in S24 JA ist, geht das Programm zu S26 über, um dieselbe in den entsprechenden Zellen der Karte MP als eine für eine Navigation gewünschte Region einzugeben (Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region aufzunehmen), und wenn das Ergebnis NEIN ist, wird die Prozessierung aus S26 übersprungen.
  • Als nächstes wird in S28 bestimmt, ob der Benutzer oder der Helfer AR5 oder eine andere für eine Navigation ungeeignete Region durch das Kommunikationsendgerät 72 eingibt. Wenn das Ergebnis in S28 JA ist, geht das Programm zu S30 über, um dieselbe in den entsprechenden Zellen der Karte MP als eine für eine Navigation ungeeignete Region einzugeben (Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation ungeeignete Region aufzunehmen), und wenn das Ergebnis in S28 NEIN ist, wird die Prozessierung aus S30 übersprungen.
  • Als nächstes wird in S32 bestimmt, ob eine stark begangene Region, welche von dem zuvor angesprochenen Pfad AR4 verschieden ist, in den aufgenommenen Bildern detektiert worden ist, welche von den Bildverarbeitungs-Einheiten 36a ausgegeben werden. Wenn das Ergebnis JA ist, geht das Programm zu S34 über, um dieselbe in den entsprechenden Zellen der Karte MP als eine für eine Navigation gewünschte Region einzugeben (Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region aufzunehmen).
  • Die Begründung hierfür ist, dass es für eine stark begangene Region sehr wahrscheinlich ist, dass sie niedergetrampelten Rasen aufweist, welcher mit kahlen Stellen gesprenkelt ist, oder dass sie von vornherein nicht mit Rasen bepflanzt ist, und eine solche Region wird daher bevorzugt durchquert, um eine Ausdünnung des Rasens in anderen Regionen zu minimieren. Wenn das Ergebnis in S32 NEIN ist, wird die Prozessierung aus S34 übersprungen.
  • Als nächstes wird in S36 bestimmt, ob eine Region, welche nicht mit Rasen bepflanzt ist, welche verschieden von dem zuvor angesprochenen Pfad AR4 ist, in den aufgenommenen Bildern detektiert worden ist, welche von den Bildverarbeitungs-Einheiten 36a ausgebeben werden. Wenn das Ergebnis JA ist, geht das Programm zu S38 über, um dieselbe in den entsprechenden Zellen der Karte MP als eine für eine Navigation gewünschte Region einzugeben (Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region aufzunehmen).
  • Dies ist zum Minimieren eines Ausdünnens von Rasen in anderen Regionen durch bevorzugtes Durchqueren von Regionen, welche nicht mit Rasen bepflanzt sind. Wenn das Ergebnis in S36 NEIN ist, wird eine nachfolgende Prozessierung übersprungen.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, welches eine Prozessierung zeigt, welche von der ECU 44 der Prozessierung aus 7 nachfolgend durchgeführt wird.
  • Zur Erklärung wird in S 100 eine Selbst-Position der Arbeitsmaschine auf der Karte MP detektiert oder aus der Grenze 74 des Arbeitsbereichs AR und Ausgaben der Radgeschwindigkeit-Sensoren 54 und anderen Sensoren ermittelt.
  • Als nächstes wird in S102 bestimmt, ob Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region und Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation ungeeigneten Region verfügbar sind. Wenn das Ergebnis NEIN ist, geht das Programm zu S104 über, um zu bestimmen, ob lediglich Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region verfügbar sind.
  • Wenn das Ergebnis in S102 oder S104 JA ist, geht das Programm zu S106 über, um Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region auszuwählen, und zu S108, um eine Navigationsroute von der Selbst-Position zu dem Ziel auf Grundlage von Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region zu suchen und in einer zeitlichen Abfolge eine Anzahl von Durchläufen an einer entsprechenden Adresse von Navigationszellen Cmp des Speichers 44b bei jeder Suche einzugeben (zu speichern).
  • Genauer gesagt wird die Selbst-Position bezüglich der Grenze 74 des Arbeitsbereichs AR aus Ausgaben von unter anderem den Radgeschwindigkeit-Sensoren 54 und dem Richtungssensor 52 detektiert, und eine Navigationsrouten-Suche wird derart durchgeführt, dass der Durchlauf von dort zu dem Ziel (Lade-ST 76) auf das kürzeste Mögliche verkürzt wird, während durch die für eine Navigation gewünschte Region durchlaufen wird. Optional ist es, anstelle eines Verwendens einer Ausgabe des Richtungssensors 52, möglich, aufgenommene Bilder der Kameras 36 zu verwenden oder einen GPS-Empfänger zu installieren und seine Ausgabe zu verwenden.
  • Andererseits geht, wenn die Ergebnisse in S102 und S104 NEIN sind, das Programm zu S110 über, um zu bestimmen, ob lediglich Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation ungeeigneten Region vorliegt, und wenn das Ergebnis JA ist, zu S112, um Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation ungeeigneten Region auszuwählen.
  • Als nächstes wird in S114 eine Navigationsroute von der Selbst-Position zu dem Ziel auf Grundlage von Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation ungeeigneten Region gesucht und eine Anzahl von Durchläufen wird in zeitlicher Abfolge an einer entsprechenden Adresse von navigierten Zellen Cmp des Speichers 44b bei jeder Suche eingegeben (gespeichert).
  • Die Suche und Eingabe der Navigationsroute sind im Wesentlichen dieselben, wie wenn sie auf Grundlage von Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region durchgeführt werden, jedoch wird in dem Fall einer Suche nach einer Navigationsroute auf Grundlage von Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation ungeeigneten Region die Suche durchgeführt, indem Ungeeignetheit-Raten AR5a in Betracht gezogen werden.
  • Dies soll unter Bezugnahme auf die Ungeeignetheit-Raten AR5a betrachtet werden, welche dem Teich und dem umgebenden Gefälle AR5 zugeordnet sind, welche in 4 gezeigt sind. Ungeeignetheit-Raten nehmen numerisch zu, wenn man sich von der umgebenden Region in Richtung der Mitte des Teichs bewegt. Dementsprechend wird, wenn nach einer Navigationsroute mittels des Gefälles AR5 gesucht wird, welches den Teich umgibt, die Navigationsroute nicht durch Auswählen der kürzesten Distanz zu dem Ziel, sondern durch Auswählen einer Region mit kleinem numerischen Wert berechnet. Folglich wird es möglich, während eine für eine Navigation ungeeignete Region, wie beispielsweise ein Teich, gemieden wird, ebenfalls eine Steuerung zum Ändern einer Distanz von dem Teich Stück für Stück mit jedem Durchlauf durchzuführen und damit einen Überlapp der Durchläufe zu vermeiden.
  • Wenn das Ergebnis in S110 NEIN ist, wird die Prozessierung aus S114 übersprungen. Als nächstes wird in S116 bestimmt, ob eine Anzahl von Durchläufen von Daten-eingegebenen (gespeicherten) Zellen Cmp gleich oder größer als ein angemessen gesetzter vorbestimmter Wert ist. Wenn das Ergebnis JA ist, geht das Programm zu S118 über, um die in S108 oder S114 gesuchte Navigationsroute anzupassen. Wenn das Ergebnis in S116 NEIN ist, wird die Prozessierung aus S118 übersprungen.
  • Als nächstes wird in S120 die Subjekt-Maschine (Arbeitsmaschine) 10 durch Antreiben der Antriebseinheiten (Antriebsmotoren 26) in Übereinstimmung mit der gesuchten (oder angepassten) Navigationsroute betrieben.
  • Aufgrund der zuvor beschriebenen Konfiguration dieser Ausführungsform kann die Navigationsroute der Arbeitsmaschine 10, welche in Richtung ihres Ziels läuft, dazu gesteuert werden, durch eine bevorzugte, für eine Navigation gewünschte Region soweit möglich hindurch zu verlaufen.
  • Zweite Ausführungsform
  • 9 ein konzeptionelles Diagramm ähnlich zu 1, welches jedoch eine Übersicht einer autonom navigierenden Arbeitsmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. 10 ist eine Draufsicht der autonom navigierenden Arbeitsmaschine aus 9. 11 ist ein Blockdiagramm ähnlich zu 3, zeigt jedoch Eingabe-Ausgabe-Beziehungen einer ECU aus 10.
  • Zu einer Erklärung, welche sich auf Unterscheidungspunkte von der ersten Ausführungsform konzentriert, bezieht sich in der zweiten Ausführungsform eine Erkennung der Grenze 74 des Arbeitsbereichs AR nicht auf die Kameras 36 und die Bildverarbeitungs-Einheiten 36a, sondern stattdessen auf zwei magnetische Sensoren 360L und 360R, welche an der Front links und rechts der Arbeitsmaschine 10 installiert sind, sowie einen einzelnen magnetischen Sensor 360C, welcher an dem Heck der Arbeitsmaschine 10 installiert ist.
  • Genauer gesagt ist ein elektrischer Draht in dem Untergrund unter der Grenze 74 des Arbeitsbereichs AR vergraben, ein Gleichstrom wird durch den Draht von dem AC/DC-Wandler 84a der in 5 gezeigten Ladeeinheit geführt, und die Grenze 74 des Arbeitsbereichs AR wird durch Detektieren des Stroms mit den magnetischen Sensoren 360 detektiert. Da Details hinsichtlich dieses Aspekts beispielsweise in der US-Patentspezifikation Nr. 9,740,204 beschrieben sind, wird auf eine weitere Erklärung hier verzichtet.
  • Wie zuvor beschrieben worden ist, sind die ersten und zweiten Ausführungsformen dieser Erfindung dazu eingerichtet, eine Steuervorrichtung einer autonom navigierenden Arbeitsmaschine (10) aufzuweisen, welche durch Antriebseinheiten (Arbeitsmotoren) (26) angetrieben wird, während sie einen Arbeitsbereich (AR) bedient, umfassend: eine Information-Aufnahmeeinheit (44a1, S14, S22, S26, S34, S38), welche Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation gewünschten Region aufnimmt, wo eine Navigation gewünscht ist, innerhalb oder außerhalb des Arbeitsbereichs (AR); eine Sucheinheit (44a2, S102, S14, S106, S108), welche nach einer Navigationsroute von einer momentanen Position der Arbeitsmaschine zu einer gewünschten Position auf Grundlage von aufgenommenen Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region sucht; und eine Steuereinheit (44a3, S120), welche die Arbeitsmaschine (10) dazu antriebt, durch Antreiben der Antriebseinheiten gemäß der Navigationsroute zu laufen, welche von der Sucheinheit gesucht wird. Hiermit kann, wenn die Arbeitsmaschine 10 in Richtung der Lade-ST76 oder eines anderen Ziels navigiert, die Navigationsroute dazu gesteuert werden, durch eine bevorzugte für eine Navigation gewünschte Region soweit möglich hindurch zu laufen und damit Nachteile wie ein Ausdünnen eines Rasens in dem Arbeitsbereich AR zu vermeiden.
  • Zudem ist sie derart eingerichtet, dass die Information-Aufnahmeeinheit zusätzlich zu den Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation ungeeigneten Region aufnimmt, welche für eine Navigation innerhalb oder außerhalb des Arbeitsbereichs (S18, S30) ungeeignet ist, und die Sucheinheit sucht nach der Navigationsroute auf Grundlage von Informationen im Zusammenhang mit wenigstens einer aus der aufgenommenen für eine Navigation gewünschten Region und der für eine Navigation ungeeigneten Region (S108, S110, S112, S114). Hiermit kann zusätzlich zu den zuvor angesprochenen Wirkungen eine Navigation in einer für eine Navigation gewünschten Region priorisiert werden, durch welche ein Hindurchtreten bevorzugt gewünscht ist.
  • Zusätzlich ist sie derart eingerichtet, dass die Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation ungeeigneten Region (AR5), welche durch die Information-Aufnahmeeinheit aufgenommen werden, mit Ungeeignetheit-Raten (AR5a) markiert werden, welche einen lokalen Grad einer Ungeeignetheit für eine Navigation anzeigen, und die Sucheinheit sucht nach der Navigationsroute, wobei die Ungeeignetheit-Raten berücksichtigt werden, wenn nach der Navigationsroute auf Grundlage der Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation ungeeigneten Region gesucht wird (S114). Hiermit kann zusätzlich zu den zuvor angesprochenen Wirkungen eine Navigation in einer für eine Navigation ungeeigneten Region effektiv gesteuert werden. Beispielsweise kann, wenn die für eine Navigation ungeeignete Region ein Teich und ein umgebendes Gefälle AR5 ist, ein Auftreten von Furchen und ähnlichem, hervorgerufen durch ein Folgen derselben Route, vermieden werden, indem die Route bei jedem Durchlauf modifiziert wird, wobei die zugeordneten Ungeeignetheit-Raten AR5a in Betracht gezogen werden.
  • Ferner ist sie dazu eingerichtet, dass den Ungeeignetheit-Raten (AR5a) Konturlinien-artige Charakteristiken gegeben werden. Hiermit kann zusätzlich zu den zuvor genannten Wirkungen ein Grad einer Ungeeignetheit in einer für eine Navigation ungeeigneten Region als eine Funktion eines Untergrund-Neigungswinkels ausgedrückt werden, wodurch eine noch effektivere Steuerung einer Navigation in einer für eine Navigation ungeeigneten Region ermöglicht wird.
  • Zudem ist sie derart eingerichtet, dass die Vorrichtung eine elektronische Steuereinheit (ECU) (44) umfasst, welche wenigstens einen Prozessor (44a), einen Speicher (44b), welcher Daten speichert, welche auf eine Karte (MP) geschrieben werden, welche den Arbeitsbereich als ein Feld von Zellen (Cmp) ausdrückt, sowie eine Eingabe/Ausgabe-Schaltung (I/O) (44c) umfasst, und wenn ein schmaler Durchgang einer beschränkten Breite in der Karte detektiert wird, nimmt die Information-Aufnahmeeinheit Daten von entsprechenden Zellen des detektierten schmalen Durchgangs als die Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation gewünschten Region (S20, S22) auf. Hiermit wird es zusätzlichen zu den zuvor angesprochenen Wirkungen möglich, einem Benutzer oder einem Helfer die Umstände eines Eingebens von Daten zu ersparen.
  • Weiterhin ist sie derart eingerichtet, dass die Information-Aufnahmeeinheit Informationen aufnimmt, welche von einer Eingabevorrichtung (66) eingegeben werden, welche durch die Eingabe/Ausgabe-Schaltung verbunden ist, als die Informationen (S12 bis S18). Hiermit kann zusätzlich zu den zuvor genannten Wirkungen, ein Benutzer oder ein Helfer einfach Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation gewünschten Region oder einer für eine Navigation ungeeigneten Region eingeben.
  • Zusätzlich ist sie derart eingerichtet, dass die Information-Aufnahmeeinheit Informationen aufnimmt, welche von einem externen Kommunikations-Endgerät eingegeben werden, welches durch die Eingabe/Ausgabe-Schaltung verbunden ist, als die Informationen (S24 bis S30). Hiermit kann zusätzlich zu den zuvor genannten Wirkungen ein Benutzer oder ein Helfer einfach Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation gewünschten Region oder für eine Navigation ungeeigneten Region eingeben.
  • Zudem ist sie derart eingerichtet, dass die Vorrichtung eine fotografische Ausrüstung umfasst (Kameras 36, Bildverarbeitungs-Einheiten 36a), welche den Arbeitsbereich fotografiert, und die Information-Aufnahmeeinheit nimmt die Informationen von einem Bild auf, welches durch die fotografische Ausrüstung aufgenommen wird (S32 bis S38). Hiermit können zusätzlich zu den zuvor angesprochenen Wirkungen Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation gewünschten Region oder einer für eine Navigation ungeeigneten Region einfach eingegeben werden, ohne dass dem Benutzer eine Arbeit auferlegt wird.
  • Zudem ist sie derart eingerichtet, dass die Arbeitsmaschine (10) ein Rasenmäher ist und die Information-Aufnahmeeinheit Informationen bezüglich wenigstens einem aus einer stark begangenen Region und einer Region, welche nicht mit Rasen bepflanzt ist, als die Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation gewünschte Region aufnimmt (S32 bis S38). Hiermit können zusätzlich zu den zuvor genannten Wirkungen Informationen im Zusammenhang mit stark begangenen, unbepflanzten und anderen derartigen für eine Navigation gewünschten Regionen einfach eingegeben werden, ohne dass einem Benutzer eine Arbeit auferlegt wird.
  • Ferner ist sie derart eingerichtet, dass die Sucheinheit in zeitlicher Abfolge die gesuchte Navigationsroute in dem Speicher als eine Anzahl von Durchläufen an den Zellen (Cmp) der Karte (MP) speichert und die gesuchte Navigationsroute modifiziert, wenn ein Gesamtwert der sequentiell gespeicherten Anzahl von Durchläufen gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert wird (S108; S114 bis S120). Hiermit kann zusätzlich zu den zuvor angesprochenen Wirkungen ein Auftreten von Furchen und ähnlichem, hervorgerufen durch ein Folgen derselben Route, vermieden werden, indem ein Navigationsrouten-Überlapp vermieden wird.
  • Ein erwähnenswerter Punkt hierbei ist, dass selbst in dem Fall, welcher im Vorhergehenden dargelegt worden ist, dass nicht die Kameras 36 verwendet werden, sondern stattdessen die magnetischen Sensoren 360 verwendet werden, um die Grenze 74 des Arbeitsbereichs AR zu erkennen, wie in der zweiten Ausführungsform, notwendige Informationen dennoch durch eine Eingabe durch die Eingabevorrichtung 66 oder das Kommunikations-Endgerät 72 aufgenommen werden, woraus folgt, dass eine Erkennung der Grenze 74 des Arbeitsbereichs AR in beliebiger Weise in dieser Erfindung durchgeführt werden kann.
  • Wenngleich die Arbeitsmaschine 10 als eine Rasenmäher-Maschine in der zuvor gegebenen Beschreibung eingesetzt worden ist, so ist die Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt, sondern kann ebenfalls auf verschiedene andere Arten von autonom navigierenden Arbeitsmaschinen angewendet werden.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Die Steuervorrichtung einer autonom navigierenden Arbeitsmaschine gemäß dieser Erfindung kann geeignet verwendet werden, um Arbeitsmaschinen zu steuern, welche zu einer autonomen Navigation fähig sind.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    autonom navigierende Arbeitsmaschine (Arbeitsmaschine),
    12
    Körper,
    14
    Vorderräder,
    16
    Hinterräder,
    20
    Klinge (Arbeitseinheit),
    22
    Elektromotor (Arbeitsmotor),
    24
    Klingenhöhen-Regulierungsmechanismus,
    26
    Elektromotor (Antriebsmotor; Vortriebsmotor),
    30
    an Bord befindliche Ladeeinheit,
    32
    an Bord befindliche Batterie,
    34
    Batterie-Ladeanschlüsse,
    36
    Kamera,
    36a
    Bildverarbeitungs-Einheit,
    360
    magnetischer Sensor,
    44
    elektronische Steuereinheit (ECU),
    44a
    Prozessor,
    44a1
    Information-Aufnahmeeinheit,
    44a2
    Sucheinheit,
    44a3
    Steuereinheit,
    46
    Winkelgeschwindigkeit-Sensor,
    50
    Beschleunigungssensor,
    52
    Richtungssensor,
    66
    Eingabevorrichtung,
    70
    Anzeige,
    72
    Kommunikations-Endgerät,
    74
    Grenze,
    76
    Ladestation (ST),
    84
    Ladeeinheit,
    86
    Ladeanschlüsse,
    AR
    Arbeitsbereich,
    AR3
    schmaler Durchgang,
    AR4
    für eine Navigation gewünschte Region (Pfad),
    AR5
    für eine Navigation ungeeignete Region (Teich und umgebendes Gefälle)
  • 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 2014/0058611 [0003]

Claims (10)

  1. Steuervorrichtung einer autonom navigierenden Arbeitsmaschine, welche von Antriebseinheiten angetrieben wird, während sie einen Arbeitsbereich bedient, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst: eine Information-Aufnahmeeinheit, welche Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation gewünschten Region aufnimmt, wo eine Navigation innerhalb oder außerhalb des Arbeitsbereichs gewünscht ist; eine Sucheinheit, welche nach einer Navigationsroute von einer momentanen Position der Arbeitsmaschine zu einer gewünschten Position auf Grundlage von aufgenommenen Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region sucht; und eine Steuereinheit, welche die Arbeitsmaschine antreibt, zu laufen, indem die Antriebseinheiten gemäß der Navigationsroute angetrieben werden, welche von der Sucheinheit gesucht wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Information-Aufnahmeeinheit zusätzlich zu den Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation ungeeigneten Region aufnimmt, welche ungeeignet für eine Navigation innerhalb oder außerhalb des Arbeitsbereichs ist, und die Sucheinheit die Navigationsroute auf Grundlage von Informationen im Zusammenhang mit wenigstens einer aus der aufgenommenen für eine Navigation gewünschten Region und der für eine Navigation ungeeigneten Region sucht.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation ungeeigneten Region, welche von der Information-Aufnahmeeinheit aufgenommen werden, mit Ungeeignetheit-Raten markiert werden, welche einen lokalen Grad einer Ungeeignetheit für eine Navigation anzeigen, und die Sucheinheit nach der Navigationsroute unter Berücksichtigung der Ungeeignetheit-Raten sucht, wenn die Navigationsroute auf Grundlage der Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation ungeeigneten Region gesucht wird.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei den Ungeeignetheit-Raten Konturlinien-artige Charakteristiken gegeben werden.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: eine elektronische Steuereinheit, welche wenigstens einen Prozessor, einen Speicher, welcher Daten speichert, welche auf eine Karte geschrieben werden, welche den Arbeitsbereich als ein Feld von Zellen ausdrückt, und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltung umfasst; und wobei wenn ein schmaler Durchgang einer beschränkten Breite in der Karte detektiert wird, die Information-Aufnahmeeinheit Informationen hinsichtlich der Zellen des detektierten schmalen Durchgangs als die Informationen im Zusammenhang mit der für eine Navigation gewünschten Region aufnimmt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Information-Aufnahmeeinheit Informationen, welche von einer Eingabeeinheit eingegeben werden, welche durch die Eingabe/Ausgabe-Schaltung verbunden ist, als die Informationen aufnimmt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Information-Aufnahmeeinheit Informationen, welche von einem externen Kommunikations-Endgerät eingegeben werden, welches durch die Eingabe/Ausgabe-Schaltung verbunden ist, als die Informationen aufnimmt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend: eine fotografische Ausrüstung, welche den Arbeitsbereich fotografiert; und wobei die Information-Aufnahmeeinheit die Informationen aus einem Bild aufnimmt, welches von der fotografischen Ausrüstung aufgenommen wird.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Arbeitsmaschine ein Rasenmäher ist und die Information-Aufnahmeeinheit Informationen hinsichtlich wenigstens einer aus einer stark begangenen Region und einer Region, welche nicht mit Rasen bepflanzt ist, als die Informationen im Zusammenhang mit einer für eine Navigation gewünschten Region aufnimmt.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Sucheinheit in zeitlicher Abfolge die gesuchte Navigationsroute in dem Speicher als eine Anzahl von Durchläufen an mehreren Zellen der Karte speichert und die gesuchte Navigationsroute modifiziert, wenn ein Gesamtwert der sequentiell gespeicherten Anzahl von Durchläufen gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert wird.
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