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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Anmeldung bezieht sich auf Roboterarbeitsvorrichtungen und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zur Bereitstellung einer verbesserten Steuersignalerkennung für eine Roboterarbeitsvorrichtung, wie z. B. einen Rasenmäher.
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HINTERGRUND
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Automatisierte oder robotergestützte Elektrowerkzeuge wie z. B. Mähroboter werden immer beliebter. Bei einem typischen Einsatz wird ein Arbeitsbereich, z. B. ein Garten, durch ein Begrenzungskabel umschlossen, um den Mähroboter innerhalb des Arbeitsbereichs zu halten.
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Ein elektrisches Steuersignal kann über das Begrenzungskabel übertragen werden, wodurch ein (elektro-)magnetisches Feld erzeugt wird, das vom Begrenzungskabel ausgeht. Die Roboterarbeitsvorrichtung ist in der Regel mit einem oder mehreren (elektro-)magnetischen Sensoren ausgestattet, die das Steuersignal erfassen können.
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Mit der zunehmenden Komplexität von Roboterarbeitsvorrichtungen werden auch deren Steuersignale immer komplexer, die häufig zur Übermittlung von Informationen an die Roboterarbeitsvorrichtung dienen. Da die Steuersignale immer komplizierter werden, wird ein klarer Empfang des Steuersignals immer wichtiger, um die übertragenen Informationen richtig empfangen zu können. Da auch Roboterarbeitsvorrichtungen zusammen mit anderen Geräten und Werkzeugen immer beliebter werden, ist die (elektro-)magnetische Umgebung eines Gartens oder eines anderen Arbeitsbereichs zunehmend mit Störungen durch andere Roboterarbeitsvorrichtungssysteme oder andere Geräte beaufschlagt.
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Daher besteht ein Bedarf an einer verbesserten Art und Weise, die einen zuverlässigen Empfang eines Steuersignals für eine Roboterarbeitsvorrichtung, wie z. B. einen Mähroboter, ermöglicht.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Wie in der detaillierten Beschreibung näher erläutert wird, haben die Erfinder erkannt, dass ein System, bei dem ein Signalgenerator so angeordnet ist, dass er die elektromagnetische Umgebung bei der Bestimmung des zu übertragenden Steuersignals berücksichtigt, die Nachteile des Standes der Technik überwindet und einen zuverlässigen Empfang durch eine geschickte Auswahl des Steuersignals ermöglicht.
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Es ist daher eine Aufgabe der Lehre dieser Anmeldung, diese Probleme zu überwinden oder zumindest zu reduzieren, indem ein Roboterarbeitsvorrichtungssystem bereitgestellt wird, das einen Signalgenerator und eine Roboterarbeitsvorrichtung umfasst, wobei der Signalgenerator einen Signalaufnehmer und eine Steuerung enthält, wobei die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie Informationen von dem Signalaufnehmer/Sensor empfängt, wobei die Informationen eine Umgebung anzeigen; ein zu verwendendes Steuersignal auf der Grundlage der die Umgebung anzeigenden Informationen bestimmt; bewirkt, dass das ausgewählte Steuersignal erzeugt und an die Roboterarbeitsvorrichtung übertragen wird, um den Betrieb der Roboterarbeitsvorrichtung zu steuern.
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In einer Ausführungsform ist die Roboterarbeitsvorrichtung ein Mähroboter. Es ist auch ein Aufgabe der Lehre dieser Anmeldung, die Probleme zu überwinden, indem ein Verfahren zur Verwendung in einem Roboterarbeitsvorrichtungssystem bereitgestellt wird, das einen Signalgenerator und eine Roboterarbeitsvorrichtung umfasst, wobei der Signalgenerator (215) einen Signalaufnehmer (270) enthält und das Verfahren in dem Signalgenerator Folgendes umfasst: Empfangen von Informationen von dem Signalaufnehmer/Sensor, wobei die Informationen eine Umgebung anzeigen; Bestimmen eines zu verwendenden Steuersignals auf der Grundlage der die Umgebung anzeigenden Informationen; Erzeugen des ausgewählten Steuersignals und Übertragen des ausgewählten Steuersignals an die Roboterarbeitsvorrichtung zur Steuerung des Betriebs der Roboterarbeitsvorrichtung.
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Weitere Merkmale und Vorteile der offenbarten Ausführungsformen ergeben sich aus der folgenden detaillierten Offenbarung, aus den beigefügten abhängigen Ansprüchen sowie aus den Zeichnungen. Im Allgemeinen sind alle in den Ansprüchen verwendeten Begriffe entsprechend ihrer gewöhnlichen Bedeutung auf dem Gebiet der Technik zu interpretieren, sofern sie hier nicht ausdrücklich anders definiert sind. Alle Verweise auf „ein/e [Element, Vorrichtung, Komponente, Mittel, Schritt usw.]“ sind offen als Bezugnahme auf mindestens eine Instanz des Elements, der Vorrichtung, der Komponente, des Mittels, des Schritts usw. auszulegen, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Die Schritte eines hier offengelegten Verfahrens müssen nicht in der genauen Reihenfolge ausgeführt werden, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sie dargestellt ist, näher beschrieben:
- 1A zeigt ein Beispiel für einen Mähroboter gemäß einer Ausführungsform der hier dargestellten Lehre;
- 1B zeigt eine schematische Ansicht der Komponenten einer Roboterarbeitsvorrichtung, bei der es sich um einen Mähroboter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Lehre handelt;
- 2 zeigt ein Beispiel für eine Roboterarbeitsvorrichtung, bei der es sich um ein Mährobotersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Lehre handelt;
- 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Roboterarbeitsvorrichtungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der hierin enthaltenen Lehren; und
- 4 zeigt ein entsprechendes Flussdiagramm für ein Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Lehre.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die offenbarten Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen bestimmte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, ausführlicher beschrieben. Die Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen verwirklicht werden und ist nicht als auf die hier dargestellten Ausführungsformen beschränkt zu verstehen. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente.
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Es sollte beachtet werden, dass, obwohl sich die hier gegebene Beschreibung auf Mähroboter konzentriert, die hierin enthaltenen Lehren auch auf robotische Ballsammler, robotische Minenräumer, robotische Landwirtschaftsgeräte oder andere Roboterarbeitsvorrichtungen angewendet werden können, bei denen eine Hebeerkennung verwendet wird und bei denen die Roboterarbeitsvorrichtung anfällig für Staub, Schmutz oder andere Verunreinigungen ist.
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1A zeigt eine perspektivische Ansicht einer Roboterarbeitsvorrichtung 100, hier am Beispiel eines Mähroboters 100, mit einem Körper 140 und einer Vielzahl von Rädern 130 (nur eines dargestellt). Der Mähroboter 100 kann Ladekufen aufweisen, die beim Andocken an eine Ladestation (in 1 nicht dargestellt, aber in 2 mit 210 bezeichnet) mit Kontaktplatten in Berührung kommen, durch die ein Ladestrom fließt, und möglicherweise auch Informationen mittels elektrischer Kommunikation zwischen der Ladestation und dem Mähroboter 100 übertragen werden.
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1B zeigt eine schematische Übersicht über die Roboterarbeitsvorrichtung 100, die hier ebenfalls durch ein Mährobotersystem 100 veranschaulicht wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Mähroboter 100 ein Mono-Gehäusetyp mit einem Hauptkörperteil 140. Der Hauptkörper 140 beherbergt im Wesentlichen alle Komponenten des Mähroboters 100. Der Mähroboter 100 hat eine Vielzahl von Rädern 130. In der beispielhaften Ausführungsform von 1B hat der Mähroboter 100 vier Räder 130, zwei Vorderräder und zwei Hinterräder. Wenigstens einige der Räder 130 sind mit mindestens einem Elektromotor 150 verbunden und antreibbar. Es sei darauf hingewiesen, dass, auch wenn sich die Beschreibung hier auf Elektromotoren konzentriert, alternativ auch Verbrennungsmotoren verwendet werden können, möglicherweise in Kombination mit einem Elektromotor. In dem Beispiel von 1B ist jedes der Räder 130 mit einem entsprechenden Elektromotor verbunden. Dadurch können die Räder 130 unabhängig voneinander angetrieben werden, was beispielsweise ein scharfes Einlenken und Drehen des Mähroboters 100 um einen geometrischen Mittelpunkt ermöglicht. Es ist jedoch anzumerken, dass nicht alle Räder mit jeweils einem Motor verbunden sein müssen, sondern dass der Mähroboter 100 auf unterschiedliche Weise navigiert werden kann, indem er sich beispielsweise einen oder mehrere Motoren 150 teilt. In einer Ausführungsform, in der die Motoren gemeinsam genutzt werden, kann ein Getriebesystem verwendet werden, um die jeweiligen Räder mit Energie zu versorgen und die Räder in verschiedene Richtungen zu drehen. In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere Räder ungesteuert sein und somit einfach auf die Bewegung des Mähroboters 100 reagieren.
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Der Mähroboter 100 umfasst auch eine Grasschneidevorrichtung 160, z. B. ein rotierendes Messer 160, das von einem Schneidemotor 165 angetrieben wird. Die Grasschneidevorrichtung ist ein Beispiel für ein Arbeitswerkzeug 160 für eine Roboterarbeitsvorrichtung 100. Der Mähroboter 100 verfügt auch über (mindestens) eine Batterie 155 zur Stromversorgung des Motors/der Motoren 150 und/oder des Messermotors 165.
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Der Mähroboter 100 umfasst auch ein Steuergerät 110 und ein computerlesbares Speichermedium oder einen Speicher 120. Das Steuergerät 110 kann unter Verwendung von Befehlen implementiert werden, die eine Hardware-Funktionalität ermöglichen, z. B. unter Verwendung von ausführbaren Computerprogrammbefehlen in einem Allzweck- oder Spezialprozessor, die im Speicher 120 gespeichert werden können, um von einem solchen Prozessor ausgeführt zu werden. Das Steuergerät 110 ist so konfiguriert, dass es Anweisungen aus dem Speicher 120 liest und diese Anweisungen ausführt, um den Betrieb des Mähroboters 100 zu steuern, einschließlich, aber nicht beschränkt auf den Antrieb des Mähroboters. Die Steuerung 110 kann mit jedem geeigneten, verfügbaren Prozessor oder programmierbaren Logikschaltkreis (PLC) implementiert werden. Der Speicher 120 kann mit jeder allgemein bekannten Technologie für computerlesbare Speicher wie ROM, RAM, SRAM, DRAM, FLASH, DDR, SDRAM oder einer anderen Speichertechnologie implementiert werden.
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Der Mähroboter 100 kann außerdem mit einer drahtlosen - Kommunikationsschnittstelle 115 für die Kommunikation mit anderen Geräten, wie z. B. einem Server, einem Personalcomputer oder Smartphone oder der Ladestation, ausgestattet sein. Beispiele für solche drahtlosen Kommunikationsgeräte sind Bluetooth®, WiFi® (IEEE802.11b), Global System Mobile (GSM) und LTE (Long Term Evolution), um nur einige zu nennen.
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Damit der Mähroboter 100 in Bezug auf ein Begrenzungskabel navigieren kann, das ein Magnetfeld ausstrahlt, das durch ein über das Begrenzungskabel übertragenes Steuersignal verursacht wird, ist der Mähroboter 100 ferner so konfiguriert, dass er über mindestens einen Magnetfeldsensor 170 verfügt, der so angeordnet ist, dass er das Magnetfeld erfasst (nicht dargestellt) und das Begrenzungskabel erfasst und/oder Informationen zu/von einem Signalgenerator empfängt (und möglicherweise auch sendet) (wird unter Bezugnahme auf 2 erläutert). In einigen Ausführungsformen können die Sensoren 170 mit dem Steuergerät 110 verbunden sein, möglicherweise über Filter und einen Verstärker, und das Steuergerät 110 kann so konfiguriert sein, dass es alle von den Sensoren 170 empfangenen Signale verarbeitet und auswertet. Die Sensorsignale werden durch das Magnetfeld verursacht, das durch das über das Begrenzungskabel übertragene Steuersignal erzeugt wird. Auf diese Weise kann das Steuergerät 110 feststellen, ob sich der Mähroboter 100 in der Nähe des Begrenzungskabels befindet oder dieses überquert, oder ob er sich innerhalb oder außerhalb eines vom Begrenzungskabel umschlossenen Bereichs befindet.
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In einer Ausführungsform kann der Mähroboter 100 außerdem mindestens einen Baken-Navigationssensor und/oder eine Satellitennavigationsvorrichtung 175 umfassen. Die Baken-Navigationsvorrichtung kann ein Hochfrequenzempfänger sein, wie z. B. ein Ultra-Wide-Band (UWB)-Empfänger oder -Sensor, der so konfiguriert ist, dass er Signale von einer Hochfrequenzbake, wie z. B. einer UWB-Bake, empfängt. Die Baken-Navigationsvorrichtung kann ein optischer Empfänger sein, der so konfiguriert ist, dass er Signale von einer optischen Bake empfängt. Bei dem Satellitennavigationsgerät kann es sich um ein GPS-Gerät (Global Positioning System) handeln.
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2 zeigt eine schematische Ansicht eines Roboterarbeitsvorrichtungssystems 200 in einer Ausführungsform. Die schematische Darstellung ist nicht maßstabsgetreu. Das Roboterarbeitsvorrichtungssystem 200 umfasst eine Ladestation 210 mit einem Signalgenerator 215 und eine Roboterarbeitsvorrichtung 100. Wie in den 1A und 1B wird die Roboterarbeitsvorrichtung durch einen Mähroboter dargestellt, wobei das Roboterarbeitsvorrichtungssystem ein Mährobotersystem oder ein System sein kann, das eine Kombination von Roboterarbeitsvorrichtungen umfasst, von denen eine ein Mähroboter ist, aber die hierin enthaltenen Lehren können auch auf andere Roboterarbeitsvorrichtungen angewendet werden, die für den Betrieb in einem Arbeitsbereich geeignet sind.
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Der Signalgenerator ist so angeordnet, dass er ein Steuersignal 235 erzeugt. Zu diesem Zweck ist der Signalgenerator mit einem Steuerungs- und Speichermodul 216 ausgestattet. Das Steuerungs- und Speichermodul 216 arbeitet und funktioniert auf die gleiche Weise wie das Steuerungs- und Speichermodul 110 und 120 des Arbeitsroboters 100. Das Steuerungs- und Speichermodul 216 kann auch das Steuerungs- und Speichermodul der Ladestation sein, im Folgenden einfach als Steuergerät (oder Steuerung) 216 bezeichnet.
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In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform kann das Steuerungs- und Speichermodul 216 auch eine Kommunikationsschnittstelle umfassen oder mit ihr verbunden sein (nicht explizit dargestellt, aber als Teil des Steuerungs- und Speichermoduls betrachtet). Die Kommunikationsschnittstelle ermöglicht die Kommunikation mit anderen Geräten, wie z. B. einem Server, einem Personalcomputer oder Smartphone, einem Arbeitsroboter 100, einem anderen Signalgenerator 215 oder einer anderen Ladestation 210 unter Verwendung eines drahtlosen Kommunikationsstandards. Beispiele für solche drahtlosen Kommunikationsstandards sind Bluetooth®, WiFi® (IEEE802.11b), Global System Mobile (GSM) und LTE (Long Term Evolution), um nur einige zu nennen.
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In einer solchen Ausführungsform, in der die Ladestation 210 mit einer Kommunikationsschnittstelle ausgestattet ist, ist die Ladestation 210 so konfiguriert, dass sie mit der Roboterarbeitsvorrichtung 100 Kontakt aufnimmt und die Roboterarbeitsvorrichtung 100 nach Einzelheiten, wie z. B. Signalcharakteristiken, über das verwendete Steuersignal abfragt. Wie dem Fachmann klar sein dürfte, unterscheidet sich die Art und Weise der Herstellung einer solchen Verbindung je nach verwendeter Funkzugangstechnologie oder drahtlosem Kommunikationsstandard, umfasst aber im Allgemeinen die Schritte des Erfassens der Anwesenheit der Roboterarbeitsvorrichtungen, des Sendens eines Identifizierungssignals, der Aufforderung zur Herstellung einer Verbindung, der Herstellung der Verbindung, des Sendens einer Abfrage und des Empfangens einer Antwort. In einer solchen Ausführungsform ist die Ladestation 210 also so konfiguriert, dass sie die Roboterarbeitsvorrichtung einfach nach Einzelheiten über das verwendete Steuersignal abfragt. Dies setzt jedoch voraus, dass eine speziell angepasste Roboterarbeitsvorrichtung 100 verwendet wird.
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In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform, in der die Ladestation 210 mit einer Kommunikationsschnittstelle ausgestattet ist, ist die Ladestation 210 so konfiguriert, dass sie mit einem externen Server, beispielsweise über einen Cloud-Dienst, Kontakt aufnimmt und den externen Server nach Einzelheiten über das verwendete Steuersignal fragt.
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Das Roboterarbeitsvorrichtungssystem 220 umfasst auch ein Begrenzungskabel 230, das so angeordnet ist, dass es einen Arbeitsbereich 205 umschließt, in dem der Mähroboter 100 eingesetzt werden soll. Das Steuersignal 235 wird über das Begrenzungskabel 230 übertragen, wodurch ein Magnetfeld (nicht dargestellt) erzeugt wird.
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In einer Ausführungsform ist das Steuersignal 235 ein sinusförmiges periodisches Stromsignal. In einer Ausführungsform ist das Steuersignal 235 ein gepulstes Stromsignal mit einer periodischen Folge von Impulsen. In einer Ausführungsform ist das Steuersignal 235 ein kodiertes Signal, wie z. B. ein CDMA-Signal.
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Das Roboterarbeitsvorrichtungssystem 220 kann optional auch mindestens eine Bake 220 umfassen, damit der Mähroboter in dem Arbeitsbereich mit Hilfe des/der Baken-Navigationssensors/en 175 navigieren kann.
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Der Arbeitsbereich 205 ist in dieser Anmeldung beispielhaft als Garten dargestellt, kann aber auch ein anderer Arbeitsbereich sein, wie es sich versteht. Der Garten enthält eine Reihe von Hindernissen (O), die hier durch eine Reihe (3) von Bäumen (T) und ein Haus (H) dargestellt werden. Die Bäume sind sowohl im Hinblick auf ihre Stämme (durchgehende Linien) als auch auf die Ausdehnung ihres Blattwerks (gestrichelte Linien) markiert.
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Wie in 2 zu sehen ist, wurde das Begrenzungskabel 230 so verlegt, dass sich um die Baumstämme und das Haus (H) sogenannte Inseln bilden. Dies erfordert, dass mehr Begrenzungskabel verwendet wird, als wenn der Arbeitsbereich frei von solchen Hindernissen wäre. Es ist zu beachten, dass die Abstände zwischen den Kabeln in dieser Anmeldung stark übertrieben sind, um die Abstände in den Zeichnungen sichtbar zu machen. In einer realen Anlage wird das Begrenzungskabel in der Regel so verlegt, dass zwischen dem Kabel, das hinausgeht, und dem Kabel, das zurückkommt, kein Abstand besteht (Abstand = 0).
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Wenn ein elektrisches Signal durch ein Kabel übertragen wird, wie z. B. das Steuersignal 235, das durch das Begrenzungskabel 230 übertragen wird, entsteht ein Magnetfeld. Das Magnetfeld kann mit Feldsensoren, wie z. B. Hall-Sensoren, erfasst werden. Ein Sensor - in seiner einfachsten Form - ist eine Spule, die einen leitenden Kern, z. B. einen Ferritkern, umgibt. Die Amplitude des erfassten Magnetfeldes ist proportional zur Ableitung des Steuersignals. Eine große (schnelle und/oder große) Änderung führt zu einer hohen Amplitude des gemessenen Magnetfelds.
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Die Schwankungen werden erfasst und mit einem Referenzsignal oder einem Muster von Schwankungen verglichen, um das Steuersignal zu identifizieren und damit zuverlässig zu erfassen.
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Da die Sensoren auf Änderungen des (elektro-)magnetischen Feldes reagieren, können sie auch auf andere Einflüsse oder Störungen reagieren. Insbesondere dann, wenn ein Steuersignal zumindest teilweise mit einer wiederkehrenden Störung zusammenfällt, entspricht das erfasste Magnetfeld nicht dem Referenzsignal und das Steuersignal wird nicht richtig oder zuverlässig erfasst.
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Die Erfinder haben erkannt, dass anstelle der scheinbar zufälligen Auswahl eines Steuersignals oder der Auswahl eines Steuersignals auf der Grundlage einer Zuordnung von Roboterarbeitsvorrichtungen ein Signalaufnehmer oder Sensor 270 so konfiguriert ist, dass er von der Ladestation 210 verwendet wird. Der Signalaufnehmer 270 kann als ein in der Ladestation oder im Signalgenerator 215 enthaltenes Teil oder als eigenständiges Gerät, das mit der Ladestation 210 oder dem Signalgenerator 215 verbunden ist, angeordnet sein.
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In einer Ausführungsform und in der einfachsten Form ist der Signalaufnehmer 270 ein Magnetfeldsensor, z. B. ein leitender Kern (wie ein Ferritkern), der von einer Spule umgeben ist.
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Der Signalaufnehmer 270 ist so konfiguriert, dass er (elektro-)magnetische Felder erfasst. Je nach Platzierung des Signalaufnehmers 270 erfasst der Signalaufnehmer 270 die (elektro-)magnetische Umgebung an diesem Ort.
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Für die Zwecke dieser Anmeldung wird davon ausgegangen, dass der Signalgenerator 215 bestimmt, welches Steuersignal verwendet werden soll, es kann jedoch auch ein Steuergerät der Ladestation oder ein anderes Steuergerät sein, das sich dort befindet oder mit ihr verbunden ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird davon ausgegangen, dass alle möglichen Steuergeräte zumindest teilweise zum Steuergerät 216 der Ladestation gehören. Das Steuergerät 216 der Ladestation 210 ist so konfiguriert, dass es eine Messung der (elektro-)magnetischen Umgebung vermutlich des Arbeitsbereichs 205 empfängt. Auf der Grundlage der Messung können verschiedene (etwaige) störende Signalkomponenten in der Umgebung identifiziert werden, und auf der Grundlage der Kenntnis der störenden Signalkomponenten kann ein optimales oder bestes Steuersignal 235 ausgewählt werden, das vom Signalgenerator 215 verwendet wird.
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Ein Steuersignal kann auf der Grundlage einer Auswahl aus einer Vielzahl von verfügbaren Optionen ausgewählt oder bestimmt werden. Ein Signal kann ausgewählt oder bestimmt werden, indem es auf der Grundlage der Informationen berechnet wird. Ein Signal kann also ausgewählt werden, um bestimmt oder berechnet zu werden, und es wird kein Unterschied zwischen der Auswahl oder der Bestimmung eines Steuersignals gemacht, sofern hier nicht anders angegeben.
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In einer Ausführungsform ist die Steuerung des Signalgenerators so konfiguriert, dass er eine Regelmäßigkeit der Umgebung bestimmt und das Timing des Steuersignals auf der Grundlage der Regelmäßigkeit so anpasst, dass das Steuersignal 235 dann übertragen wird, wenn die geringsten Störungen auftreten. Wenn der Signalaufnehmer 270 beispielsweise ein regelmäßig wiederkehrendes Signal, wie ein Steuersignal 235-2 eines benachbarten Systems, erkennt, das in bestimmten Zeitfenstern, d. h. in einem ersten Zeitfenster, übertragen wird, wird das Steuersignal 235 des Mährobotersystems 200 so ausgewählt, dass sein Zeitfenster für die Übertragung das Zeitfenster des benachbarten Signals nicht überlappt, d. h. das Steuersignal 235 wird in einem zweiten Zeitfenster übertragen.
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In einer Ausführungsform ist das Steuergerät 216 der Ladestation so konfiguriert, dass es eine Eigenschaft der Umgebung bestimmt und eine Eigenschaft des Steuersignals auf der Grundlage der Eigenschaft der Umgebung anpasst. In einer solchen Ausführungsform ist die Eigenschaft der Umgebung eine Frequenz oder ein Kodierungsschema benachbarter Signale, wobei die Eigenschaft des Steuersignals eine Frequenz oder ein Kodierungsschema ist, das einen zuverlässigen Empfang ermöglicht, wie z. B. die einfache Auswahl einer anderen Frequenz. In einer solchen Ausführungsform, in der die Umgebungseigenschaften eine Art von Rauschen darstellen, wird für das Steuersignal 235 ein Kodierungsschema gewählt, von dem bekannt ist, dass es solche Rauschsituationen überwindet oder in solchen Situationen, d. h. die mit der Rauschsituation assoziiert sind, zuverlässig verwendet werden kann.
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Es ist zu beachten, dass die Umgebung direkt gemessen und nicht einfach angenommen wird. Es sollte auch beachtet werden, dass die Umgebungseigenschaften nicht einfach Hinweise auf eine Signalstärke oder - qualität sind, sondern darüber hinausgehen und tatsächlich echte Informationen über die Umgebung liefern und nicht nur Annahmen.
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In einer Ausführungsform ist das Steuergerät 216 so konfiguriert, dass es die erfasste Umgebung empfängt und ein Steuersignal 235 beim Start des Mährobotersystems 200 bestimmt.
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In einer Ausführungsform ist das Steuergerät 216 so konfiguriert, dass es die erfasste Umgebung empfängt und ein Steuersignal 235 bei der Inbetriebnahme des Mähroboters 100 bestimmt, beispielsweise vor der Durchführung eines geplanten oder anderweitig eingeleiteten Betriebsvorgangs.
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In einer Ausführungsform ist das Steuergerät 216 so konfiguriert, dass es die erfasste Umgebung kontinuierlich, regelmäßig oder wiederholt empfängt, und wenn festgestellt wird, dass sich die Umgebung ausreichend geändert hat, um die Auswahl eines neuen Steuersignals zu rechtfertigen, bestimmt das Steuergerät 216 ein neues Steuersignal 235.
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Ein neues oder zweites Steuersignal kann z. B. erforderlich sein, wenn festgestellt wird, dass ein neues (wiederkehrendes) Signal, das das Steuersignal überlagert, erkannt wird. Ein neues Steuersignal kann z. B. erforderlich sein, wenn festgestellt wird, dass ein neues (wiederkehrendes) Signal mit einer Frequenz, die sich mit der Frequenz des Steuersignals überschneidet oder mit ihm übereinstimmt, erfasst wird. Ein neues Steuersignal kann z. B. erforderlich sein, wenn festgestellt wird, dass ein neues Rauschen, das die allgemeine Umgebung verändert, erkannt wird.
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In einer Ausführungsform wird das neue Steuersignal 235 an den Mähroboter 100 übermittelt, bevor das Mährobotersystem 200 vom vorherigen (oder ersten) Steuersignal 235 auf das neue (oder zweite) Steuersignal 235 umschaltet. In einer Ausführungsform wird das neue Steuersignal 235 dem Mähroboter 100 vor dem Beginn einer weiteren Betriebssitzung mitgeteilt.
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Der Signalaufnehmer 270 kann sich innerhalb oder neben der Ladestation befinden, um die Umgebung in der Nähe der Ladestation zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich kann der Signalaufnehmer 270 so angeordnet sein, dass er beweglich oder abnehmbar an der Ladestation angebracht oder mit ihr verbunden ist (entweder verdrahtet oder drahtlos, wobei in diesem Fall der Signalaufnehmer eine Kommunikationsschnittstelle zur Kommunikation mit der Ladestation 210 umfasst). Der bewegliche Signalaufnehmer 270 kann dann an verschiedenen Orten angeordnet werden, um die (elektro-)magnetische Umgebung an einem von der Ladestation 210 entfernten Ort zu bestimmen.
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In einer Ausführungsform wird das Steuersignal 235 so gewählt, dass es ein bestimmtes Signal in der Umgebung auslöscht. Ein Signal kann durch die Übertragung des entgegengesetzten oder umgekehrten Signals (oder je nach Richtung der entsprechenden Kabel, die die elektrischen Signale übertragen, durch die Übertragung desselben Signals) ausgelöscht werden, wodurch sich die von den beiden Signalen erzeugten Magnetfelder gegenseitig aufheben.
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In einer solchen Ausführungsform kann ein beweglicher Signalaufnehmer 270 neben einem benachbarten Mährobotersystem angeordnet werden, wodurch die Grenzen zwischen den beiden Systemen aufgehoben werden und ein gemeinsamer Arbeitsbereich entsteht, der den Arbeitsbereich des ersten Mährobotersystems und den Arbeitsbereich des zweiten oder benachbarten Mährobotersystems umfasst. 3 zeigt ein Beispiel dafür, wie eine solche Ausführungsform verwendet werden könnte, um das Steuersignal 235-2 des benachbarten Systems 200-2 zu erfassen und es aufzuheben, so dass der Mähroboter 100 sowohl im Arbeitsbereich 205 des Mährobotersystems 200 als auch im Arbeitsbereich 205-2 des benachbarten Systems 200-2 frei arbeiten kann.
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3 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Roboterarbeitsvorrichtungssystems 200. Das Roboterarbeitsvorrichtungssystem 200 ist in diesem Beispiel ein Mährobotersystem 200, wie es in 2 dargestellt ist. Der Arbeitsbereich 205 des Mährobotersystems 200 von 3 ist verschiedenen Quellen störender (elektro-)magnetischer Strahlung ausgesetzt, die beispielsweise von einem benachbarten System 200-2 und/oder einer oder mehreren Störquellen 300 stammen, von denen in diesem Beispiel zwei, 300-1 und 300-2, dargestellt sind. Solche Störquellen 300 können stationär oder temporär sein. Beispiele für Störquellen 300 sind Mobilfunkantennen, mobile Kommunikationsgeräte (wie Smartphones). Die genaue Art der Störquellen ist nicht wichtig, es genügt, dass die Störquelle (elektro-)magnetische Strahlung aussendet, die das Erfassen des Steuersignals stören kann, indem sie entweder Interferenzen oder Rauschen verursacht oder einfach zeitlich mit dem Steuersignal kollidiert und dadurch das Steuersignal 235 verfälscht.
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Im Beispiel von 3 sind der Mähroboter 200 und das benachbarte System 200-2 beide so angeordnet, dass sie ein Steuersignal 235-1 bzw. 235-2 übertragen, das möglicherweise Informationen wie eine Kennung ID1 bzw. ID2 enthält. Wie der Fachmann erkennt, kann nicht nur der Mähroboter 200 durch das Nachbarsystem 200-2 gestört werden, sondern auch das Nachbarsystem 200-1 kann durch den Mähroboter 200 gestört werden.
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In diesem Beispiel wird das Begrenzungskabel 230-2 des Nachbarsystems 200-1 so verlegt, dass es zumindest auf einem Teil seiner Länge an das erste Begrenzungskabel 230-1 angrenzt. Dadurch entsteht ein Bereich, in dem das vom benachbarten Steuersignal 235-2 ausgehende (elektro-)magnetische Feld im Arbeitsbereich 205 des Mähroboters 100 im Mährobotersystem 200 wahrgenommen wird.
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Wenn das Steuersignal 235 so gewählt wird, dass es das Steuersignal 235-2 des Nachbarsystems aufhebt, kann der Mähroboter 100, wie oben beschrieben, in dem zusammengefassten Arbeitsbereich, der durch den Arbeitsbereich 205 des Mährobotersystems 200 und den Arbeitsbereich 205-2 des Nachbarsystems 200-2 gebildet wird, frei arbeiten.
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Die erste Störquelle 300-1 führt auch zu einem Bereich, in dem das von der Störquelle 300-1 ausgehende (elektro-)magnetische Feld im Arbeitsbereich 205 des Mähroboters 100 im Mährobotersystem 200 wahrgenommen wird, und dasselbe gilt für die zweite Störquelle 300-2.
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Wie ersichtlich wird, kann es verschiedene Bereiche AX geben, in denen der Mähroboter 100 unterschiedlichen (elektromagnetischen) Störungen ausgesetzt ist. In dem Beispiel von 3 gibt es fünf solcher Bereiche. Ein erster Bereich A1 ist der Hauptarbeitsbereich. Ein zweiter Bereich A2 ist der Bereich, in dem das Steuersignal 235-2 des Nachbarsystems 200-2 erfasst wird. Ein dritter Bereich A3 ist der Bereich, in dem die erste Störungsquelle 300-1 erfasst wird. Ein vierter Bereich A4 ist der Bereich, in dem die zweite Störquelle 300-2 erfasst wird. Und ein fünfter Bereich A5, in dem die erste Störquelle 300-1 und die zweite Störquelle 300-2 erfasst werden.
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Die Erfinder haben erkannt, dass der Signalaufnehmer 270 verwendet werden kann, um die verschiedenen Bereiche zu erfassen und das Steuersignal 235 entsprechend anzupassen, damit sich der Mähroboter 100 an diese unterschiedlichen Umgebungen anpassen kann. Der Signalaufnehmer kann also über den Arbeitsbereich 205 bewegt werden, und wenn ein Bereich AX einer (elektro-)magnetischen Umgebung erfasst und ein entsprechendes Steuersignal 235 bestimmt wird, kann dieses Steuersignal 235 mit diesem Bereich AX assoziiert werden. Zum Beispiel wird ein erstes Steuersignal 235 dem ersten Bereich A1, ein zweites Steuersignal 235 dem zweiten Bereich A2, ein drittes Steuersignal 235 dem dritten Bereich A3, ein viertes Steuersignal 235 dem vierten Bereich A4 und ein fünftes Steuersignal 235 dem fünften Bereich A5 zugeordnet. Es ist zu beachten, dass nicht alle Steuersignale unterschiedlich sein müssen und auch zeitlich variieren können, wenn sich die Umgebung des entsprechenden Bereichs ändert.
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Ein Kontrollsignal kann auf unterschiedliche Weise mit einem Gebiet verknüpft werden. In einer Ausführungsform kann das Gebiet AX durch Koordinaten identifiziert und das Kontrollsignal somit auch mit diesen Koordinaten verknüpft werden. Bei den Koordinaten kann es sich um abgeleitete Rechenkoordinaten oder Kontrollpunkte handeln. Alternativ oder zusätzlich können die Koordinaten auch GPS-Koordinaten sein. Alternativ oder zusätzlich können die Koordinaten anhand von Baken, wie RF- oder UWB-Baken, bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Koordinaten auf der Grundlage einer zeitlichen Planung des Betriebs des Mähroboters bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich können die Koordinaten auf der Grundlage der Umgebung bestimmt werden, z. B. wie sie von dem/den Sensor(en) 170 des Mähroboters 100 erfasst wird.
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In einer Ausführungsform kann der Signalaufnehmer 270 von einem Benutzer um den Arbeitsbereich 205 herumgeführt werden, um die Umgebung(en) um den Arbeitsbereich 205 herum zu erfassen und verschiedene Bereiche AX zu identifizieren.
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In einer Ausführungsform kann der Signalaufnehmer 270 an dem Arbeitsbereich 205 angebracht und von dem Mähroboter 100 über diesen hinweg mit sich geführt werden, um die Umgebung(en) um den Arbeitsbereich 205 herum zu erfassen und verschiedene Bereiche AX zu identifizieren.
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In einer Ausführungsform wird der Sensor 170 des Mähroboters von der Ladestation als Signalaufnehmer 270 verwendet, wobei die vom Signalaufnehmer 270 (der der Sensor 170 des Mähroboters ist) empfangenen Erfassungsinformationen entweder im Rohzustand oder zumindest teilweise verarbeitet an die Ladestation zur weiteren Verarbeitung weitergeleitet werden.
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In einer solchen Ausführungsform führt das Steuergerät 110 des Mähroboters einige oder alle der hier besprochenen Vorgänge aus, die von dem Steuergerät 216 der Ladestation ausgeführt werden sollen, wobei das Steuergerät 110 des Mähroboters 100 somit effektiv das Steuergerät 216 der Ladestation 210 ist. Das Steuergerät 216 des Signalgenerators ist jedoch das Steuergerät, das die Entscheidung trifft, das Steuersignal auf der Grundlage der vom Steuergerät des Mähroboters empfangenen Eingaben anzupassen oder umzuschalten, so dass der Signalgenerator die letztlich verantwortliche Einheit ist und im Mittelpunkt der Erfindung steht.
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In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform ist der Signalaufnehmer 270 somit der/die Sensor(en) 170 des Mähroboters 100, und der Mähroboter ist so konfiguriert, dass er den Sensor 170 über den Arbeitsbereich 205 hinweg mit sich führt, um die Umgebung(en) um den Arbeitsbereich 205 herum zu erfassen und verschiedene Bereiche AX zu identifizieren. Dies kann als Teil einer Start- oder Initialisierungsroutine erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann dies auch während des Betriebs im Arbeitsbereich 205 geschehen. In einer solchen Ausführungsform ist der Signalgenerator so konfiguriert, dass der Mähroboter 100 mit dem Sensor 170 durch den Arbeitsbereich fährt, um verschiedene Bereiche des Arbeitsbereichs und die Umgebung(en) um diese verschiedenen Bereiche herum zu erfassen. In einer solchen Ausführungsform ist der Signalgenerator so konfiguriert, dass der Mähroboter 100 um den Arbeitsbereich herumfährt, indem er dem Begrenzungskabel 230 folgt. In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform ist der Signalgenerator so konfiguriert, dass er den Mähroboter 100 so einsetzt, dass er den Arbeitsbereich 205 in einem zufälligen Muster, in einem halbzufälligen Muster oder in einem strukturierten Muster durchquert.
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In solchen Ausführungsformen ist das Steuergerät (der Ladestation und/oder des Mähroboters) so konfiguriert, dass es ein Steuersignal mit einem Bereich verknüpft und auf das Steuersignal umschaltet, wenn der Mähroboter 100 den entsprechenden Bereich betritt.
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4 zeigt ein Flussdiagramm eines allgemeinen Verfahrens gemäß den hier dargestellten Lehren. Ein Steuergerät 216 (oder 110) empfängt 410 Informationen von einem Signalaufnehmer 270 (oder 170), wobei die Informationen eine (elektro-)magnetische Umgebung anzeigen. Das Steuergerät 216 bestimmt 420 ein Steuersignal auf der Grundlage der Informationen, die die (elektro-)magnetische Umgebung anzeigen, und veranlasst, dass das ausgewählte Steuersignal 430 erzeugt und 440 an einen Mähroboter 100 zur Steuerung des Betriebs des Mähroboters 100 übertragen wird.
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Obwohl sich die Lehren hier auf die Erkennung einer (elektro-)magnetischen Umgebung und die Übertragung eines Steuersignals über ein Begrenzungskabel konzentrieren, können dieselben Lehren auch für die Auswahl eines Steuersignals gelten, das über Baken, wie z. B. RF- oder UWB-Baken oder andere RF-Schnittstellen, wie z. B. über die Kommunikationsschnittstelle, übertragen werden soll.
