DE69825642T2

DE69825642T2 - Andockvorrichtung für ein selbstfahrendes arbeitendes Werkzeug

Info

Publication number: DE69825642T2
Application number: DE69825642T
Authority: DE
Inventors: Ulf Petersson; Lars Sundberg; Björn SPAAK
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Husqvarna AB
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2018-12-31
Also published as: WO1999038237A1; AU2194699A; SE523080C2; DE69808144D1; US6525509B1; US6586908B2; SE9800017D0; DE69825642C5; SE9800017L; EP1058958A1; EP1302147A1; DE69808144T2; AU753495B2; EP1302147B1; DE69825642D1; ATE224603T1; EP1058958B1; ATE272970T1; CA2317598A1; US20030094922A1

Description

Technisches Gebiet
Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf ein Ankopplungssystem.
Vorgeschichte der Erfindung
Die Idee, ein Arbeitsgerät zu schaffen, das völlig selbständig arbeitet, wie z.B. einen Roboter-Rasenmäher oder einen Roboter-Staubsauger, ist alt, war aber schwierig zu realisieren. Der mit Solarzellen betriebene Rasenmäher, genannt „Solar Mower", ist jedoch ein Beispiel für ein derartiges Produkt. Er schneidet Gras innerhalb eines Begrenzungskabels, das angebracht wurde, um die zu mähende Fläche zu begrenzen. Vorzugsweise ist das Begrenzungskabel im Boden begraben.
Ein Signalgenerator speist das Begrenzungskabel mit Strom, dessen magnetisches Feld eine Sensoreinheit am Arbeitsgerät beeinflusst. Da das Axbeitsgerät durch die Energie von Solarzellen angetrieben ist, ist es darauf beschränkt mit sehr wenig Energie, nur wenig mehr als 10 Watt, zu arbeiten. Das bedeutet, dass die maximale Grundfläche, die das Arbeitsgerät in der Lage ist zu bearbeiten, beschränkt ist. Außerdem führt sowohl der Betrieb durch Solarzellen als auch die Anforderung an niedrigen Energieverbrauch zu einer relativ komplizierten und teuren Konstruktion.
Zunächst würde man daran denken, eine batteriebetriebene Schneidemaschine zu schaffen, die manuell angeschlossen werden sollte, um ihre Batterien aufzuladen. Das würde eine einfachere Schneidemaschine ermöglichen, jedoch müsste man damit zugleich auf den großen Vorteil verzichten, eine vollautomatische Grasschneidemaschine zu erhalten. Dasselbe gilt natürlich für einen batteriebetriebenen Staubsauger. Ankopplungsstationen zum Laden von batteriebetriebenen, elektronisch gesteuerten Lastwagen sind wahrscheinlich bekannt. Die Konstruktion dieser Art von Ankopplungssystemen ist wesentlich vereinfacht durch die Tatsache, dass die Ankopplungspxozedur auf ebenem Boden stattfindet.
US 5 324 948 A offenbart ein Ankopplungssystem das einen autonomen mobilen Roboter für radiologische Untersuchungen und eine Ankopplungsstation, an der die Batterie des Roboters wieder aufgeladen werden kann, umfasst. Der Roboter wird zu der Ankopplungsstation geführt mittels eines Infrarotstrahls, der von der Ankopplungsstation ausgesendet und von dem Roboter detektiert wird. Die Ankopplungsstation ist mit einem Aufladekontaktstift versehen, der sich horizontal erstreckt und mit einer Buchse am Roboter kooperiert, die nach außen in horizontaler Richtung zeigt. Die Richtung, in der der Kontaktstift in die Buchse eingeführt wird ist deshalb dieselbe wie die Richtung des Roboters, wenn er sich der Ankopplungsstation nähert. Die Ankopplungsstation umfasst eine Erdungsmetallbasisplatte, die zur Anordnung auf dem Erdboden oder dem Boden bestimmt ist, sowie ein aufsteigendes Teil, an dem der Aufladestift montiert ist. In der angekoppelten Position ruht der Roboter auf der Basisplatte.
US 5 440 216 A offenbart ein Ankopplungssystem umfassend einen Bodenreinigungsroboter und eine Ankopplungsstation zum Aufladen der Batterie des Roboters. Der Roboter wird in die Nachbarschaft der Ankopplungsstation geführt durch Ultraschallwellen, die von der Station emittiert werden. Genaue Ankopplung wird dann erreicht mittels Magneten und magnetischen Sensoren, die an dem Roboter und der Ankopplungsstation montiert sind. Ein Gleichstromstecker an der Ankopplungsstation greift ein in eine Ladesteckdose an dem Roboter in horizontaler Richtung. Die Ankopplungsstation umfasst eine Basisplatte und einen aufsteigenden Teil, an dem der Ladestecker montiert ist. Während des Ankoppelmanövers fährt der Roboter mit seinen Rädern auf die Basisplatte der Ankopplungsstation.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ankopplungssystem zu schaffen, das vor Schmutz geschützt ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Ankopplungssystem mit den Merkmalen der beigefügten Ansprüche gelöst.
Das Ankopplungssystem umfasst im Wesentlichen wenigstens eine Ankopplungsstation für mindestens ein selbstfahrendes Arbeitsgerät und das Arbeitsgerät selbst, wobei das Arbeitsgerät vorzugsweise zur Behandlung des Bodens oder Fußbodens, wie Rasenmähen, Moosentfernung, Bewässern, Staubsaugen, Polieren, Transportieren, etc. vorgesehen ist, wobei die Ankopplungsstation und das Arbeitsgerät mittels ausgesendeter Signale zueinander Kontakt aufnehmen können, so dass das Arbeitsgerät zur Ankopplungsstation fahren kann, wobei die Ankopplungsstation mit mindestens einem ersten Übertragungsteil zur Übertragung von Energie und/oder Information zwischen der Ankopplungsstation und dem Arbeitsgerät ausgestattet ist, wobei das Arbeitsgerät mit mindestens einem kooperierenden zweiten Übertragungsteil ausgestattet ist.
Das oder die Übextragungsteil(e) des Arbeitsgeräts bzw. der Arbeitsgeräte ist bzw. sind nun auf der Oberseite (oder: oberen Seite) des Körpers des Arbeitsgeräts angeordnet. Dadurch ist das Übertragungsteil oder sind die Übertragungsteile vor Schmutz geschützt.
Es wird davon ausgegangen und explizit erklärt, dass alle Gegenstände, die in der PCT-Anmeldung PCT/SE98/02456 mit der Bestimmung EP ( EP 98 965 939.6 ), von die diese europäische Patentanmeldung eine Teilanmeldung ist, enthalten sind und die nicht in den Ansprüchen der EP 98 965 939.6 in der Version gemäß Regel 51 (4) EPÜ oder der erteilten Version beansprucht sind, auch Gegen-stand der vorliegenden Teilanmeldung sind und deshalb ebenfalls beansprucht werden können.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen beansprucht.
Im Allgemeinen ist die Ankopplungsstation ausgestaltet als oder ausgestattet mit einer Basisplatte, die dazu bestimmt ist, auf den Erdboden oder Fußboden platziert zu werden.
Das oder die Übertragungsteile) der Ankopplungsstation zeigen vorzugsweise nach unten oder: abwärts und das oder die Übertragungsteile) des Arbeitsgeräts nach oben oder aufwärts. In dieser Ausführungsform sind das oder die Übertragungsteile) der Ankopplungsstation besonders wettergeschützt.
Vorzugsweise ist die Ankopplungsstation so angepasst, dass das Arbeitsgerät mit irgendeinem Teil, wie einem Rad oder Rädern oder dem Körper, zur Ankopplungsstation fahren kann. Da das Arbeitsgerät mit irgendeinem Teil in oder auf die Ankopplungsstation hineinfahren kann, ist sichergestellt, dass das Arbeitsgerät letztendlich eine ausreichend exakte Position im Bezug auf das oder die Übertragungsteile) einnimmt. Für den Fall, dass die Ankopplungsstation auf einem Rasen oder einem anderen rauen Untergrund angeordnet werden muss, ist diese Tatsache extrem wichtig.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Kontakt zwischen dem Arbeitsgerät und der Ankopplungsstation hergestellt durch ein erstes Kabel, genannt Such-Kabel.
Eine Verbindung dieses Kabels führt zur Station in einer Ankopplungsrichtung, so dass das Gerät in der gewünschten Ankopplungsrichtung zur Station fahren kann.
Außerdem sind sowohl die Übertragungsteile der Ankopplungsstation als auch die des Arbeitsgeräts vorzugsweise zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Ankopplungsstation und dem Arbeitsgerät angepasst.
Diese und andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden deutlicher durch die genaue Beschreibung verschiedener Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert beschrieben. Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Arbeitsgeräts, wie einen Rasenmäher, der auf einem Rasen platziert ist, auf seinem Weg zur Ankopplungsstation. Nur der vordere Teil des Arbeitsgeräts ist dargestellt.
2 zeigt in perspektivischer Ansicht wie das Gerät an eine Ankopplungsstation gefahren ist und eine Ankopplungsposition eingenommen hat.
3 zeigt das Gerät und die Ankopplungsstation von der Seite in der gleichen Position wie in 2. In 3 wird es augenscheinlich, dass die Übertragungsteile des Geräts und der Station miteinander in Kontakt getreten sind.
4 zeigt in einer detaillierten Vergrößerung die zustande gekommene Kontaktierung zwischen den Übertragungsteilen. Der Übertragungsteil der Station hat in 4 eine etwas andere Konstruktion als in 3.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungen der Erfindung
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Ankopplungssystem gemäß der Erfindung. Es umfasst eine Ankopplungsstation 2 und ein Arbeitsgerät 3, wobei diese in einem bestimmten Bereich aneinander angepasst sind. Jedoch kann das System auch eine Ankopplungsstation und mehrere Arbeitsgeräte beinhalten oder mehrere Ankopplungsstationen und ein oder mehrere Arbeitsgeräte.
Das Arbeitsgerät 3 ist selbstfahrend und hat eine Anzahl von Rädern 15, gewöhnlich vier oder drei Räder oder zwei Räder mit komplementären Unterstützungspunkten. Im gezeigten Beispiel, wie es in den 1 bis 3 deutlich wird, hat das Gerät zwei große hintere und zwei kleinere, selbstjustierende Lenkräder als Vorderräder. Die Umdrehungsgeschwindigkeit und die Drehrichtung der Hinterräder sind individuell durch einen Mikroprozessor gesteuert. Auf diese Weise kann das Gerät vorwärts und rückwärts und in unterschiedliche gewünschte Richtungen fahren. Natürlich kann das Gerät auch ein vorderes drehbares Rad und mögliche steuerbare Vorderräder und synchron angetriebene Hinterräder haben.
Das Gerät 3 weist einen Körper 16 auf und weitere zwei Übertragungsteile 7, 8, die an der oberen Seite des Körpers weit vorne und in der Nähe der Mitte des Körpers, lateral gesehen, angebracht sind. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Neigung des Bodens unter der Ankopplungsstation und der Räder, speziell der Hinterräder des Gerätes variieren kann, ist diese Lage vorteilhaft. Diese Lage der Übertragungsteile ist auch vorteilhaft und passend gewählt hinsichtlich einer möglichen Verschmutzung des Gerätes.
Die Übertragungsteile sind dazu bestimmt, mit den ersten Übertragungsteilen 5, 6 die an der Ankopplungsstation angebracht sind, zusammenzuwirken. Die Übertragungsteile des Geräts und der Station sind im gezeigten Fall zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Ankopplungsstation und dem Gerät zum Laden oder auch zum Entladen eines elektrischen Akkumulators vorgesehen, der sich im Gerät befindet. Der Akkumulator ist in keiner Figur gezeigt. Für diese Übertragung werden vorzugsweise mindestens zwei erste Übertragungsteile 5, 6 der Ankopplungsstation und mindestens zwei zweite Übertragungsteile 7, 8 des Arbeitsgeräts benutzt.
Normalerweise wird somit die Ankopplungsstation zur Ubertragung von elektrischer Energie zum Laden der Batterie benutzt, aber auch andere Arten der Übertragung sind möglich, z.B. könnten Informationen von der Station zum Gerät oder umgekehrt übertragen werden mittels weiterer Übertragungsteile oder mittels der bereits vorhandenen, so dass diese sowohl elektrische Energie als auch elektrische Informationen übertragen können. Dabei könnte es sich um die Übertragung von Daten handeln, aber auch die Übertragung von einfachen mechanischen Informationen, z.B. solche, dass das Gerät durch Drücken eines Knopfes informiert „Ich bin jetzt angekoppelt". Außerdem sind auch Übertragungsteile für Energie in Form von Benzin oder anderen Treibstoffen vorstellbar. Und natürlich können auch Übertragungsteile für Energie sowohl in Form von unterschiedlichen Treibstoffen als auch in Form von elektrischem Strom vorgesehen sein.
Die Ankopplungsstation besteht hauptsächlich aus einer Basisplatte 9, die mit mindestens einem hochstehendem Teil versehen ist. Denn es ist vorzuziehen, die ersten Übertragungsteile 5, 6 der Ankopplungsstation höher zu platzieren als die Basisplatte 9 selbst. Darüber hinaus sollten diese vorzugsweise abwärts gerichtet sein, um mit den zweiten Übertragungsteilen des Geräts zusammenzuwirken, die nach oben gerichtet sind.
Ein Beispiel dafür ist die in den FIG gezeigte Ausführung. Diese ist, in Bezug auf die Gefahr der Verschmutzung des Geräts und auch als Wetterschutz für die Übertragungsteile der Ankupplungsstation besonders vorzuziehen.
Die ersten Übertragungsteile 5, 6; 5', 6' der Ankopplungsstation sind in einem hochstehenden Teil 11 angebracht, der als Übertragungskopf 11 bezeichnet ist und der höher als die Basisplatte 9 und eine mögliche Rampe 10 liegt. Der Übertragungskopf 11 erhebt sich über das Frontteil des Gerätes, wenn sich das Gerät in der Ankopplungsposition befindet. Der Übertragungskopf ist entweder direkt an der Basisplatte oder an einer möglichen Rampe 10, die auch von der Basisplatte aufragt, montiert.
Aus der FIG ist eine Bodenplatte 17 ersichtlich. Eine erste Verbindung 14' eines „Such"-Kabels 14 wird über die Kante dieser Bodenplatte geführt. Die Basisplatte 9 und die Bodenplatte sind seitlich in Beziehung zueinander verschiebbar. Dies ermöglicht eine gewünschte Justierung der Ankopplungsprozedur. Diese Justierung ist vorteilhaft aber nicht unbedingt notwendig. Dies bedeutet, dass die Platte 17 weggelassen werden kann. In diesem Fall ist das „Such"-Kabel 14 im Boden unter der Basisplatte verlegt.
Ein von der Basisplatte hochstehendes Teil ist wie eine Rampe 10 geformt, die in einer Richtung von den äußeren, die Ankopplungsstation umgebenden Teilen nach innen, von der Basisplatte höher und höher ansteigt, um mit dem Körper des Geräts so zusammen zu wirken, dass die Rampe ihren Weg unterhalb des Körpers erzwingt, so dass er sich hebt, wenn sich das Gerät vorwärts bewegt. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Rampe für ein Ankopplungssystem mit nur einer Ankopplungsrichtung 4 geschaffen. Wenn sich das Gerät vorwärts bewegt, erstreckt sich die Rampe unter den Mittelteil des Körpers und der untere Teil des Körpers kommt in Kontakt mit der Rampe und gleitet an ihr entlang, so dass die Vorderräder des Geräts den Kontakt mit dem Boden verlieren. Dies wird deutlich, wenn man die Endankopplungsposition gemäß 3 vergleicht. Das bedeutet, dass der Vorderteil des Geräts von der Rampe ungefähr im mittleren Teil des Geräts, bezogen auf seine Längsrichtung, gestützt ist.
Gleichzeitig sind die zweiten Übertragungsteile 7, 8 weit vorne und an der oberen Seite des Geräts platziert. Das bedeutet, dass sich die Übertragungsteile in Längsrichtung nahe dem Teil des unteren Endes des Geräts befinden, das mit der Rampe zusammenwirkt. Das ist vorteilhaft, wenn der Boden unter dem Gerät und der Ankopplungsstation rau ist. In Bezug auf die in 3 gezeigte Idealposition wird eine höhere oder niedrigere Lage der Hinterrä der des Geräts den Kontakt zwischen den Übertragungsteilen des Gerätes und denen der Ankopplungsstation nicht sehr stark beeinflussen. Das gleiche gilt, falls das hintere Ende des Gerätes im Winkel zu der in 3 gezeigten Idealposition steht, d.h., wenn z.B. ein Hinterrad in Bezug zu dem anderen angehoben ist. Da das Gehäuse in seiner eigenen Mitte in Längsrichtung unterstützt ist und die Ubertragungsteile im mittleren Teil des Gehäuses angebracht sind, wird eine solche Verdrehung den geringstmöglichen Einfluss auf den Kontakt zwischen den Übertragungsteilen haben.
Die Rampe könnte so geformt sein, dass sie punktförmig hervorsteht. Ihre obere Seite neigt sich aufwärts in die Ankopplungsrichtung und sorgt dafür, dass sich das Gerätegehäuse anhebt, wenn sich das Gerät vorwärts bewegt. Die Rampe kann mit dem Gehäuse in unterschiedlicher Weise zusammenwirken, vorzugsweise im mittleren Teil des Gehäuses in Längsrichtung gesehen. Sie kann z.B. in eine Ausnehmung des Körpers hineinragen. In diesem Fall können die Übertragungsteile des Geräts, in der Regel elektrische Kontakte, eine geschätzte Lage innerhalb der Ausnehmung einnehmen und optional ausgerichtet sein, und sie können auch federn. Vorzugsweise sind dann die Übertragungsteile der Arbeitsstation an einer oder mehreren Seiten der hervorstehenden Rampe angebracht.
Das Ankopplungssystem könnte jedoch auch für eine Anzahl von Ankopplungsrichtungen konstruiert sein. Am naheliegendsten wäre eine doppelte Ankopplungsstation mit einer zweiten Ankopplungsrichtung, die genau entgegengesetzt zu der Ankopplungsrichtung 4 ist. In diesem Fall könnte ein zweites „Such"-Kabel in der entgegengesetzten Richtung angeschlossen sein, und eine mögliche Rampe sollte in entgegengesetzter Richtung zu der gezeigten angebracht sein. Ein zweiter Übertragungskopf 11 sollte in entgegengesetzte Richtung zeigen.
Es ist jedoch auch möglich, die Ankopplungsstation für noch mehr Ankopplungsrichtungen zu konstruieren, wobei der Ankopplungsvorgang nicht dem Anschluss des „Such"-Kabels in die Ankopplungsstation folgen muss. Die Ankopplungsstation könnte z.B. ein Signal einer geeigneten Wellenlänge innerhalb eines Sektors von der Station aussenden. Die radiale Reichweite muss nicht besonders weit sein und es ist ein Vorteil, wenn sie begrenzt ist in Bezug auf Störungen anderer Einrichtungen. In diesem Fall sollte die Kontaktierung ohne ein „Such"-Kabel hergestellt werden und das Gerät sollte sich zur Ankopplungsstation hinbewegen. Dies könnte dann in einer sehr großen Anzahl von denkbaren Ankopplungsrichtungen innerhalb eines Sektors geschehen. In solch einem Falle sollte natürlich die Rampe 10 eine Erstreckung in einem Winkelbereich haben, der zu dem verwendeten Sektor korrespondiert. Außerdem sollten sowohl die Übertragungsteile der Ankopplungsstation als auch die des Geräts für eine Anzahl von verschiedenen Ankopplungsrichtungen ausgebildet sein, z.B. könnte ein federnder Mittelkontakt, der zu dem Übertragungsteil 5 korrespondiert mit dem Übertragungsteil 7 zusammenwirken, während ein äußerer Ring oder sektorförmiger Federkontakt, der zu dem Übertragungsteil 6 korrespondiert, mit dem Übertragungsteil 8 zusammenwirken könnte. Folglich wird die Ankopplungsstation mindestens zwei Übertragungsteile 5, 6 in der Form von Federkontakten 5, 6 für die Übertragung der elektrischen Energie haben.
Vorzugsweise sind die Federkontakte als Zinnplattfedern 5, 6 ausgebildet. Dies ist in 3 gezeigt. Die Zinnplattfedern können breit sein, um die Anforderungen an einen komplizierten Ankopplungsvorgang zu senken, z.B. könnte jede 60 Millimeter breit sein. Ein großer Vorteil von Zinnplattfedern ist, dass sie keiner Reibung mit gleitenden Teilen ausgesetzt sind. Auf diese Weise ergibt sich nicht das Risiko, dass sie sich in einer verschobenen Position festfressen, so dass die Übertragungsfunktion gefährdet wäre.
4 zeigt einen teilweisen vergrößerten Ausschnitt einer alternativen Plattfeder 5'. Sie beinhaltet eine markierte Biegung 28 in der Nähe ihrer Mitte. Die andere Plattfeder 6' ist in der FIG verborgen, hat aber eine korrespondierende markierte Biegung 29 in der Nähe ihres Mittelteils. Durch diese Biegung ändert sich die Kraftrichtung zwischen den Kontakten 5', 7 und 6', 8. Das bedeutet, dass die Kontakte eine gewissen Haltekraft auf das Gerät 3 ausüben können. Dies ist von großem Wert für ein Gerät, dessen Antriebsräder während der Ankopplung nicht blockiert sind, z.B. wenn die Antriebsmotoren sehr sanft laufen, auch wenn der Strom ausgeschaltet ist. Die Federkontakte 5, 6 sind natürlich vorzugsweise in der Ankopplungsstation angebracht, da diese stationär ist und die Kontakte leichter zu schützen sind als die Kontakte 7, 8 am Gerät. Die Schutzabdeckung mit der der Übertragungskopf 11 versehen ist, könnte selbstverständlich an den Seiten weiter nach unten gezogen werden, um die Kontakte 5, 6; 5', 6' sowohl gegen Wind und Wetter als auch gegen unbeabsichtigten Fingerkontakt etc, zu schützen.
Jedoch ist die Spannung an den Kontakten sehr niedrig, nur etwa 20 Volt, so dass ein Kontakt weder für Menschen noch für Tiere gefährlich sein sollte. Natürlich könnte der Übertragungskopf 11 auch mit einer Schutzabdeckung versehen sein, die vom Gerät 3 bei der Ankopplung weggedrückt werden müsste.
In der bevorzugten Ausführungsform folgt das Gerät einer ersten Verbindung 14' eines „Such"-Kabels 14, das in der Ankopplungsrichtung 4 zu der Station führt. Das Gerät folgt dem „Such"-Kabel 14, indem eine Sensoreinheit 27, vergl. 3, im Gerät angebracht ist und das magnetische Feld der elektrischen Signale detektiert, die in das „Such"-Kabel gespeist sind. Jedoch wird das magnetische Feld auch durch andere elektrische Signale beeinflusst, die von elektrischen Vorrichtungen als auch vom Erdmagnetismus und metallischen Objekten ausgesandt werden. Regelmäßig wird deswegen auch ein zweites Kabel 19 benutzt, das als Begrenzungskabel bezeichnet wird. In dieses Kabel werden elektrischen Signale von der Ankopplungsstation gesendet. Das Begrenzungskabel wird benutzt, um sowohl die zu schneidende Fläche als auch die Fläche, in der das Gerät bleiben soll, abzugrenzen. Die erwähnten Störungen weisen darauf hin, dass es angemessen wäre, bestimmte Anpassungen der Seiten der Ankopplungsstation vorzunehmen. Das könnte vereinfacht dadurch geschehen, dass die erste Verbindung 14' über eine Bodenplatte 17 geführt wird. Diese ist in Relation zu der Basisplatte 9 lateral verschiebbar.
Im praktischen Gebrauch wird die Bodenplatte 17 in gewünschter Weise im Boden angebracht sein, so dass die erste Verbindung 14' in eine Kabelvertiefung 30 der Bodenplatte geführt werden kann. Die erste Verbindung 14' verbleibt daher in der Bodenplatte und führt dort zu einem Signalgenerator, der sich gewöhnlich im Übertragungskopf 11 befindet, jedoch könnte er auch irgendwo anders angebracht sein. Die Bodenplatte 17 ist vorzugsweise durch eine Anzahl von Klammern 24 befestigt, die in Öffnungen der Bodenplatte eingebracht sind. Danach wird die Basisplatte 9 mit ihren hochstehenden Teilen auf der Bodenplatte 17 angebracht. Beide Platten sind miteinander durch eine Anzahl von Schraubverbindungen 22 verbunden, die durch Schlitze 21 hindurchführen und auf der Bodenplatte 17 befestigt sind. Diese Montageschrauben können nur leicht angezogen werden, um einen Kopplungstest zu machen. Im Falle, dass das Gerät nicht richtig ankoppelt, d.h., dass die Übertragungsteile 5, 6 und entsprechend 7, 8 seitlich zueinander korrespondieren, wird die Basisplatte 9 in der passenden Richtung verschoben und die Tests werden wiederholt, so lange, bis das Resultat zufriedenstellend ist. Danach werden die Montageschrauben festgezogen und die Basisplatte 9 wird mit einer Anzahl von Klammern 24 befestigt, die die Öffnungen 23 in der Basisplatte 9 durchdringen. Die Klammern 24 haben U-Form, um eine besonders zufriedenstellende Montage zu ermöglichen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist auf diese Weise die gesamte Basisplatte 9 in Relation zu der ersten Verbindung 14' des „Such"-Kabels beweglich um die gewünschte Justierung zu ermöglichen.
Jedoch könnte diese Justierung auch auf viele verschiedene Weisen erfolgen, und die Bodenplatte 17 ist nicht erforderlich. Z.B. könnte die erste Verbindung 14' oberhalb der Basisplatte 9 unter einer möglichen Rampe 10 geführt werden. In diesem Fall könnte der Übertragungskopf 11 entweder auf der Rampe 10 oder auf der Basisplatte 9 selbst verschiebbar montiert sein. Er könnte auch fest auf der Rampe 10 montiert sein, die dann auf der Basisplatte 9 seitlich verschiebbar sein könnte. Das setzt voraus, dass Schutzteile 12, 13 nicht ganz bis zur Rampe 10 reichen, sondern die gewünschte Justierung ermöglichen.
Die erste Verbindung 14' des „Such"-Kabels 14 ist mindestens bis zu einer bestimmten Entfernung entlang der Ankopplungsrichtung 4 durch oder unter der Ankopplungsstation geführt. Die Länge dieser Entfernung hängt davon ab, wie weit vorne oder hinten am Gerät 3 die Sensoreinheit 27 angebracht ist. Die seitliche Justierbarkeit, d.h., die im wesentlichen rechtwinklig zur Ankopplungsrichtung liegt, sollte zwischen der ersten Verbindung 14' des „Such"-Kabels und dem ersten Übertragungsteil 5, 6; 5', 6' angeordnet sein.
In 1 ist gezeigt, wie die erste Verbindung 14' über einen Vorsprung 18, der in die Rampe 10 vorspringt und seitlich verschiebbar ist, geführt ist. Vorzugsweise ist der Vorsprung 18 an der Bodenplatte 17 montiert. Er könnte aber auch auf andere Weise beweglich innerhalb der Rampe angeord net sein, z.B. könnte der Vorsprung 18 durch Justierschrauben, die durch die Seiten der Rampe gesteckt sind, seitlich verschiebbar sein. Dadurch, dass die Rampe und die Basisplatte teilweise aufgeschnitten sind, wird der Vorsprung 18 besser sichtbar.
Die Basisplatte 9 ist vorzugsweise als gegossene Plastikplatte konstruiert, in der mögliche, hochstehende Teile, wie die Rampe 10 und die Schutzteile 12, 13, direkt in das Material mit eingeformt sind. Das bedeutet, dass es große Hohlräume sowohl innerhalb der Rampe als auch der Schutzteile gibt.
Die erste Verbindung 14' könnte auch in einem Kabelkanal oberhalb der Basisplatte 9 und bis zur Rampe 10 geführt werden. Sie könnte auch an der Unterseite der Rampe 10 montiert sein. Bei den zwei letztgenannten Ausführungen ist vorzugsweise anzunehmen, dass der Übertragungskopf 11 seitlich verschiebbar ist. Das zugrundeliegende Prinzip für das Ansteigen des „Such"-Kabels ist, dass die erste Verbindung 14' des „Such"-Kabels 14 mindestens über eine bestimmte Distanz unter der Ankopplungsstation entlang der Ankopplungsrichtung 4 geführt ist und dass über einen gewissen Teil dieser Distanz die erste Verbindung so angeordnet ist, dass sie über das Niveau der Basisplatte 9 ansteigt, um es dem Gerät zu ermöglichen, dem Kabel beim Ankoppeln präziser zu folgen. Aus 3 ist ersichtlich, dass durch das Ansteigen der ersten Verbindung 14' diese beträchtlich näher an die Sensoreinheit 27 kommt und dadurch ein sicheres Folgen des Kabels erreicht wird.
Vorzugsweise sollte das Ankopplungssystem gemäß der Erfindung mit einem elektronischen Begrenzungssystem gemäß der schwedischen Patentanmeldung 9703399-7 (siehe auch WO 99/15941 A1) zusammenwirken. Das Begrenzungskabel 19 teilt die Bodenfläche und ist hier in einem substanziell reduzierten räumlichen Maßstab gezeigt. Ein Signalgenerator speist das Grenzkabel 19 mit Strom, der mindestens zwei Wechselstromkomponenten unterschiedlicher Frequenz enthält, wobei die Komponenten in einer bekannten Zeitbeziehung zueinander stehen. Dadurch kann eine Steuereinheit im Gerät die Unterschiede in den Signalen der Sensoreinheit 27, die durch die verschiedenen Richtungen des magnetischen Feldes in der inneren Fläche A zu der äußeren Fläche C verursacht werden, bestimmen. Das bedeutet, dass das Gerät die innere Fläche A von der äußeren Fläche C unterscheiden kann und innerhalb der inneren Fläche A bleibt. Durch das „Such"-Kabel 14 wird eine spezielle Fläche, genannt „Such"-Fläche B, geschaffen. Diese Fläche befindet sich innerhalb der inneren Fläche A. Vorzugsweise speist der Signalgenerator das „Such"-Kabel 14 mit dem gleichen, mindestens zwei Wechselstromkomponenten beinhaltenden Strom. Während gewisser Zeiten liegt der Strom in beiden Kabeln 19 und 14 in Phase zueinander, aber während gewisser Zeiten ändert sich die Zeitbeziehung, so dass die Ströme nicht in Phase miteinander stehen. Wenn den Zeitanteilen der Phasen- und Anti-Phasenbeziehung zwischen den Kabeln ein durchschnittlicher Wert von 50/50 % der in der Sensoreinheit 27 gemessenen Signale gegeben ist, kann zwischen den Flächen A und B unterschieden werden. Besonders bevorzugte Verhältnisse zwischen den Phasen- und Anti-Phasenzeiten könnten einviertel und dreiviertel oder umgekehrt sein. Demnach können durch dieses System die Flächen A, B und C unterschieden werden. Das System funktioniert so, dass die Steuereinheit die verschiedenen Flächen und nicht die Kabel 14, 19 als solche unterscheidet.
Das Gerät, gewöhnlich ein Rasenmäher, arbeitet gewöhnlich nach dem Prinzip der Zufallsbewegung innerhalb der Fläche A. Wenn seine Batterieladung nachlässt, reagiert es auf spezielle Weise, wenn es von der Fläche A in die Fläche B gelangt oder umgekehrt. Die Steuereinheit bemerkt das Passieren von der Fläche A in die Fläche B und das Gerät dreht nach links mit der Absicht dem „Such"-Kabel 14 im Uhrzeigersinn zu folgen. Nach dieser ersten Richtungsänderung wird das Gerät in einen „Folge dem Kabel" Modus wechseln, wie im folgenden beschrieben. Nachdem das Gerät von der Fläche B in die Fläche A gelangt ist, ändert es unverzüglich seine Richtung in die Gegenrichtung und bewegt sich zurück zur Fläche B, und nachdem es sich von der Fläche A in die Fläche B bewegt hat, ändert es seine Richtung wieder und bewegt sich hin zur Fläche A. Dieses Muster wird sehr häufig wiederholt. Die Zickzack-Bewegung entlang des „Such"-Kabels 14 ist auf dem Rasen kaum zu sehen, aber das Resultat ist, dass das Schneidegerät dem „Such"-Kabel in der gewünschten Richtung im Uhrzeigersinn folgen wird, so dass es an der Ankoppelstation in der Ankoppelrichtung 4 ankommt. Natürlich soll das „Such"-Kabel 14 in der Ankopplungsrichtung 4 liegen, mindestens der angrenzende Teil außerhalb der Ankopplungsstation 2. Dadurch ist gewährleistet, dass sich das Gerät direkt vorwärts zur Station bewegt. Außerdem ist das „Such"-Kabel über eine angemessene Länge über die Station hinaus gezogen, d.h. die erste Verbindung 14', so dass das Gerät der ersten Verbindung 14' weiter in die Ankopplungsstation folgt. Da das Gerät in der Lage ist, die Fläche A von der Fläche B zu trennen, kann es auch dem „Such"-Kabel 14 in der gewünschten Richtung in die Station hinein folgen.
Selbstverständlich könnte dem „Such"-Kabel auch in einer Richtung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn gefolgt werden, vorausgesetzt, dass die „Entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn" Verbindung 14'' in der gewünschten Ankopplungsrichtung 4 gelegt ist. Außerdem ist es ebenso möglich, dass das Gerät innerhalb der Fläche B während einer bestimmten Zeit des Tages oder der Nacht stillsteht. Der Mikroprozessor mit eingebautem Zeitgeber ist dann einfach so programmiert, innerhalb der Fläche B zu stoppen, wenn das Gerät dort innerhalb der relevanten Zeit ankommt. Folglich beinhaltet das oben beschriebene elektronische Suchsystem kein Ankopplungssystem, wenngleich die Ankopplung die gebräuchlichste Anwendung ist. Selbstverständlich könnte das Suchsystem auch mit anderen Ankopplungssystemen als dem oben beschriebenen kombiniert werden.
Da das Gerät nach dem Zufallsprinzip arbeitet, wird es aus verschiedenen Richtungen gegen die Ankopplungsstation 2 fahren. Das Gerät wird aber der Ankopplungsrichtung 4 in die Ankopplungsstation nur dann folgen, wenn die Batterie geladen werden muss. Vorzugsweise ist die Basisplatte 9 deshalb mit einem Schutzschild 12, 13 versehen, das von der Basisplatte absteht und eine dem Gerät angepasste Höhe hat, so dass es mindestens lokal höher ist als die Höhe des unteren Endes des Gerätegehäuses, so dass der/die Schutzschilde zusammen mit den hochstehenden Teilen, die auch höher sind als das untere Ende des Gehäuses, das Gerät daran hindern, in andere Ankopplungsrichtungen als den gewünschten zu dem ersten Übertragungsteil 5, 6 der Ankopplungsstation hinzufahren.
Das Gerät ist so konstruiert, dass es umkehrt, wenn es an ein festes Objekt stößt. Dies tritt auf, wenn es an die äußere/n Oberfläche/n der Schutzteile 12, 13 fährt und auch am Übertragungskopf 11. In Bezug auf das elektronische Begrenzungssystem kann das Gerät ungefähr 3 Dezimeter außerhalb des Begrenzungskabels 19 fahren. Dadurch kann die Ankopplungsstation 2 von dem Gerät auch von der Seite oder schräg von hinten erreicht werden. Wenn das Gerät an die Ankopplungsstation stößt ist deren Befestigung wichtig. Die Befestigung kann auch durch ausreichende Beschwerung der Station o der durch Kleben auf einem Boden oder Befestigung mit Doppelklebeband etc. erfolgen. Aus der FIG wird ersichtlich, dass die Kabel 14 und 19 im Boden verlegt werden, ausgenommen, wenn sie über die Ankopplungsstation 2 führen. Die zweite Verbindung 14'' des „Such"-Kabels, ebenso wie eine Verbindung des Begrenzungskabels 19 sind entlang des Schutzteils 12 gezogen, das die Kabel vor Beschädigung schützt. Die Kabel sind hinauf zu dem Signalgenerator geführt, der in dem Übertragungskopf 11 angebracht ist.

Claims

Ankopplungssystem (1), das im Wesentlichen umfasst a) mindestens ein selbstfahrendes Arbeitsgerät (3), vorzugsweise für die Bearbeitung eines Bodens oder Fußbodens, wie Rasenmähen, Moosentfernung, Bewässerung, Staubsaugen, Polieren, Transportieren, etc., mit einem Körper (16), b) mindestens eine Ankopplungsstation (2) für das mindestens eine Arbeitsgerät (3), c) wobei die Ankopplungsstation und das Gerät durch ausgesendete Signale miteinander Kontakt aufnehmen können, so dass das Gerät in die Ankopplungsstation fahren kann, dadurch gekennzeichnet, dass d) die Ankopplungsstation mit mindestens einem ersten Übertragungsteil (5, 6, 5', 6') versehen ist und das Arbeitsgerät mit mindestens einem kooperierenden zweiten Übertragungsteil (7, 8) versehen ist für die Übertragung von Energie zwischen der Ankopplungsstation und dem Arbeitsgerät, e) wobei die Ankopplungsstation mit mindestens einem hochstehenden oder ansteigenden Teil (10, 11, 12, 13) versehen ist, von denen mindestens ein Teil zur Montage des oder der ersten Übertragungsteile(s) dient, f) wobei das oder die zweiten Übertragungsteile) (7, 8) des Arbeitsgeräts an der Oberseite des Körpers angeordnet ist oder sind.
Ankopplungssystem (1) gemäß Anspruch 1, wobei elektrische Signale von der Ankopplungsstation in mindestens ein erstes Kabel, genannt „Such"-Kabel (14), gesendet werden, wobei die erste Verbindung (14') eines jeden Kabels jeweils in einer Ankopplungsrichtung (4) zur Station führt.
Ankopplungssystem (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens zwei erste Übertragungsteile (5, 6) der Ankopplungsstation und mindestens zwei zweite Übertragungsteile (7, 8) des Arbeitsgeräts für die Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Ankopplungsstation und dem Gerät vorgesehen sind, in Verbindung mit dem Wiederaufladen oder dem möglichen Entladen eines elektrischen Akkumulators, der sich im Gerät befindet.
Ankopplungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ankopplungsstation so ausgebildet ist, dass das Arbeitsgerät mit irgendeinem Teil, wie einem Rad oder Rädern oder dem Körper, in die Ankopplungsstation einfahren kann.
Ankopplungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ankopplungsstation ausgestaltet ist als oder versehen ist mit einer Basisplatte (9), die zur Anordnung auf dem Erdboden oder Fußboden bestimmt ist.
Ankopplungssystem (1) nach Anspruch 5, wobei das oder die erste(n) Übertragungsteile) der Ankopplungsstation in einem hochstehenden Teil, genannt Übertragungskopf (11), das höher liegt als die Basisplatte (9), angeordnet ist oder sind.
Ankopplungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das oder die erste(n) Übertragungsteile) (5, 6; 5', 6') der Ankopplungsstation nach unten gewandt ist bzw. sind und das oder die zweite Übertragungsteile) (7, 8) des Arbeitsgeräts nach oben gewandt ist bzw. sind.
Ankopplungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die ersten und zweiten Übertragungsteile (5 bis 8) der Ankopplungsstation und des Arbeitsgeräts zur Seite gerichtet sind, insbesondere parallel zu der Basisplatte (9).
Ankopplungssystem (1) nach Anspruch 3 oder einem der auf Anspruch 3 rückbezogenen Ansprüche, bei dem die Ankopplungsstation mindestens zwei erste Übertragungsteile (5, 6) für die Übertragung von elektrischer Energie aufweist, die in Form von Federkontakten (5, 6) ausgebildet sind, insbesondere in Form von Zinn-Blattfedern (5, 6) ausgebildet sind, die vorzugsweise eine Biegung (28, 29) in der Nähe ihrer Mitte aufweisen.
Ankopplungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei erste Übertragungsteile und wenigstens zwei zweite Ubertragungsteile vorgesehen sind, wobei die beiden ersten oder zweiten Übertragungsteile lateral nebeneinander angeordnet sind.
Ankopplungssystem (1) nach Anspruch 2 oder einem der auf Anspruch 2 rückbezogenen Ansprüche, wobei die erste Verbindung 14' des „Such"-Kabels (14) mindestens eine bestimmte Strecke durch oder unter der Station entlang der Ankopplungsrichtung (4) geführt ist, wobei eine seitliche Justierbarkeit, d.h. rechtwinklig zu der Ankopplungsrichtung, zwischen der ersten Verbindung (14') des „Such"-Kabels (14) und dem ersten Übertragungsteil (5, 6; 5', 6') vorgesehen ist.
Ankopplungssystem (1) gemäß Anspruch 11, bei dem die erste Verbindung (14') des „Such"-Kabels (14) über eine Bodenplatte (17) geführt ist, die größtenteils unter der Basisplatte (9) angeordnet ist, die in Bezug zur Bodenplatte seitlich verschiebbar ist.
Ankopplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das wenigstens eine erste Übertragungsteil und das wenigstens eine kooperierende zweite Übertragungsteil zur Übertragung von Energie auch zur Übertragung von Information benutzt wird oder vorgesehen ist.
Ankopplungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Verbindung (14') des „Such"-Kabels (14) mindestens eine bestimmte Strecke durch oder unter der Station entlang der Ankopplungsrichtung (4) geführt ist, wobei die erste Verbindung über einen Teil dieser Strecke so ausgebildet ist, dass sie sich über das Niveau der Basisplatte (9) erhebt, um es dem Gerät zu ermöglichen, dem Kabel bei der Ankopplung präziser zu folgen.
Ankopplungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem elektrische Signale von der Ankopplungsstation in ein zweites Kabel, genannt Begrenzungskabel (19), gesendet werden.
Ankopplungssystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche in Rückbeziehung auf Anspruch 5, wobei die Basisplatte (9) mindestens ein Schutzteil (12, 13) aufweist, das sich von der Basisplatte erhebt und eine dem Gerät angepasste Höhe hat, so dass es mindestens lokal höher ist als die Höhe des unteren Endes des Gerätegehäuses, so dass das/die Schutzteil/e zusammen mit den hochstehenden Teilen, die auch höher sind als das untere Ende des Gehäuses, das Gerät hindern, in anderen als den gewünschten Ankopplungsrichtungen in die Ankopplungsstation zu dem ersten Übertragungsteil (5, 6) einzufahren.
Ankopplungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das oder die zweite(n) Übertragungsteil(e) des Arbeitsgerätes weit vorne auf der oberen Seite des Körpers und/oder angrenzend zur Mitte des Körpers liegen.