JP2023513539A - 従来にないカッターのロボット芝刈り機 - Google Patents

Abstract

本発明は、ロボット芝刈り機に関する。芝刈り機は、上部カバー部分及び運搬プラットフォームとしてのシャーシを含むハウジングと、シャーシの前部に取り付けられ、回転可能な刃具の２セットを有する草刈りアセンブリと、シャーシの側部に取り付けられた４つの移動ホイールを有する移動アセンブリと、草刈りアセンブリと移動アセンブリを動作するための制御ユニットとともに、刃具を回転させるための草取りアセンブリに、及び芝刈り機の前部又は頭部の向きを変える必要なく、任意の又はすべての方向に芝刈り機を駆動するための移動アセンブリに、電力を供給する電源とを備えている。刃具は、半剛性及び半可撓性材料から形成され、短いロッド又は撚りケーブル又はワイヤの形態である。【選択図】図１ａ

Description

[0001]本出願は、２０２０年２月７日に出願された米国仮特許出願第６２／９７１，８０５号の優先権の利益を主張し、その開示は、その全体が本願の一部として参照によって本明細書に組み込まれる。

[0002]本発明は、従来にないカッター又はブレードを有するロボット芝刈り機に関する。より詳細には、本発明は、少なくとも刃具又はカッターの１セットを有する芝刈り機に関し、この刃具又はカッターは、半剛性及び半可撓性であり、一般に単一ロッド又は撚りケーブル又はワイヤの形態であってもよく、通常は従来の芝刈り機用の鋭いエッジを有するブレードとは見なされない。

[0003]一般に、芝刈り機は、地面に対して高さを調節可能な回転可能ブレードを有する機械として定義され、手動で、又は内燃機関によって、及び電力又はバッテリなどによって駆動されるときに、回転可能ブレードが滑らかな外観及び均一な高さで草を刈り取ることができるように、機械は地面上（又は芝生の上）を動き回ることができる。したがって、芝刈り機の基本的又は本質的な要素は：
（１）車両又は可動運搬プラットフォームに調節可能に取り付けられた少なくとも１つの回転可能なブレードと、（２）車両及びブレードを移動させるための駆動機構と、（３）移動車両及び／又はブレードの回転に電力を供給するための電源とであり、車両又は可動運搬プラットフォームは、すべて又はすべての部品を一緒に保持するためのシャーシ又はベースボード及び／又はハウジングを含むことができる。

[0004]芝刈り機の現在の傾向は、制御可能及び／又は自動的に移動可能なロボット式であるが、いずれにしても、芝刈り機の主要な関心事は、サイズ、形状、境界、地面の凹み／不均一、地面の高さ、及び草の乾燥又は濡れなどの様々な状態を有する様々なタイプの芝生上で草を刈り取る効果である。したがって、これらの要素がどのようにしてより効率的に協働できるかに関して、芝刈り機の多くの改良がなされてきた。ここで、改良の焦点は、ロボット動作だけでなく、人工知能、別名ＡＩ、動作にもあるかもしれない。

[0005]本発明によれば、芝刈り機は、シャーシの前部に取り付けられた回転可能な刃具の少なくとも１セットをその上に運搬するためのシャーシであって、前記刃具が半剛性及び半可撓性のロッド又は撚りケーブル又はワイヤの形態である、シャーシと、シャーシの側部に取り付けられた少なくとも２つのホイールと、芝刈り機を動かすための駆動機構と、刃具を回転させるための回転機構とを備える。芝刈り機は、少なくとも、駆動機構及び回転機構に電力を供給するための電源であって、好ましくは再充電可能なバッテリのバンクであってもよい電源と、さまざまな状態で芝生の草を刈り取る又は刈るのに適合した所望の速度又は調節可能な所望の速度の範囲で刃具の回転を制御するとともに、芝生の草に対する刃具の高さを調節するための制御ユニットとを含み、刃具の高さは、芝刈り機が動き回る芝生の予め定められたパターンに従って調節可能であり、芝生の任意のランダムな状態に応じて調節可能である。

[0006]代替的に、芝刈り機を駆動するための駆動機構は、刃具を回転させるための回転機構の電源と同じ電源によって、又は別個の電源によって電力供給されてもよく、芝刈り機のシャーシの前部の向きを変える必要なく、芝生の予め定められたパターンに従って任意の又はすべての方向へのホイールの動きを制御するために別個の制御ユニットが設けられる。

[0007]本発明によれば、刃具は、単一のロッド又は撚りケーブル若しくはワイヤの形態であってもよく、刃具又は刈り取りアセンブリのセットは、刃具を回転させるための回転機構のシャフトに接続される。刃具を回転させるための回転機構は、電源、すなわちバッテリ又は再充電可能なバッテリなどによって電力供給されるように動作可能な電気モータであってもよい。

[0008]さらに本発明によれば、刃具は十字の形態であってもよく、刃具の十字の中心は、刃具を回転させるための回転機構のシャフト、すなわち電気モータに接続される。

[0009]また更に、刃具は、代替的に、複数の均一に離間されたロッド又は撚りケーブル若しくはワイヤであってもよく、これらは、回転シャフトに接続されたディスク上に取り付けられるなど、回転シャフトの周りに均一に配置された３つ、５つ、６つ、８つ、又はそれ以上のロッド又は撚りケーブル若しくはワイヤであってもよい。さらに、刃具のロッド又はケーブルもしくはワイヤの全ての配置のうち、ロッドのそれぞれは、三角形の断面、又は所望の可撓性及び剛性であってもよい不規則な断面であってもよい。確かに、刃具は鋭いエッジを有するブレードであってもよい。

[0010]本発明によれば、好ましくは、シャーシの側部に取り付けられた４つのホイール、すなわち、各側部に２つのホイールがある。ホイールのそれぞれは、ホイールの動きを制御するための制御ユニットの制御下で、駆動機構の電子モータによって独立して動作及び駆動される。ホイールのそれぞれは、ホイールの動きを制御するための制御ユニットの制御下で地面又は芝生の様々な状態に応答して、例えば、芝生の予め定められたパターンに従う出力、速度、及び方向の調節に応答して、又は芝生のあるランダムな又は瞬間的な状態に応答して作用するサスペンションを通してシャーシに接続される。

[0011]本発明の詳細は、添付の図面に関連して理解することができ、以下で説明される。

[0012] 図１ａは、本発明の基本的な実施形態の芝刈り機又はロボット芝刈り機の斜視図を図示している。 [0013] 図１ｂは、本発明の芝刈り機又はロボット芝刈り機の正面図を示す。 図１ｃは、本発明の芝刈り機又はロボット芝刈り機の上面図を示す。 [0014] 図２ａは、本発明の芝刈り機又はロボット芝刈り機の主要な構成要素を図示する。 [0015] 図２ｂは、本発明の芝刈り機又はロボット芝刈り機の主要構成要素の取り付けを様々な視点から示す。 図２ｃは、本発明の芝刈り機又はロボット芝刈り機の主要構成要素の取り付けを様々な視点から示す。 [0016] 図３ａは、本発明による刃具又は刈り取りアセンブリのサンプルの取り付けを図示する。 [0017] 図３ｂは、本発明による刃具の代替サンプルを図示する。 図３ｃは、本発明による刃具の代替サンプルを図示する。 図３ｄは、本発明による刃具の代替サンプルを図示する。 図３ｅは、本発明による刃具の代替サンプルを図示する。 [0018] 図４ａは、本発明による移動ホイールの取り付けを図示する。 [0019] 図４ｂは、本発明の移動ホイールのための駆動モータアセンブリ及びサスペンションの詳細を図示する。 図４ｃは、本発明の移動ホイールのための駆動モータアセンブリ及びサスペンションの詳細を図示する。 [0020] 図４ｄは、本発明によるロボット芝刈り機の移動ホイールの前方向の動きを図示する。 図４ｅは、本発明によるロボット芝刈り機の移動ホイールの後方向の動きを図示する。 図４ｆは、本発明によるロボット芝刈り機の移動ホイールの左方向の動きを図示する。 図４ｇは、本発明によるロボット芝刈り機の移動ホイールの右方向の動きを図示する。 [0021] 図４ｈ、は、本発明のロボット芝刈り機の草刈り用ホイールの斜め方向の動きを図示する。 図４ｊは、本発明のロボット芝刈り機の草刈り用ホイールの斜め方向の動きを図示する。 図４ｋは、本発明のロボット芝刈り機の草刈り用ホイールの斜め方向の動きを図示する。 図４ｍは、本発明のロボット芝刈り機の草刈り用ホイールの斜め方向の動きを図示する。 [0022] 図４ｎは、本発明のロボット芝刈り機の草刈り用ホイールの右回転を図示する。 図４ｐは、本発明のロボット芝刈り機の芝刈り用ホイールの左回転を図示する。 [0023] 図５は、刃具及び移動ホイールのモータの動作の制御モードを提供するための本発明のロボット芝刈り機の制御ユニットのブロック図を図示する。 [0024] 図６は、本発明のロボット芝刈り機の動作又は制御のフローチャートを図示する。 [0025] 図７は、システムの構成要素の可能な取り付けを示す、本発明の感知及び／又は検出システムの配置を示す。 [0026] 図８ａは、本発明の移動ホイールの代替実施形態を示す。 図８ｂは、本発明の移動ホイールの代替実施形態を示す。 図８ｃは、本発明の移動ホイールの代替実施形態を示す。 [0027] 図９は、本発明の電源としての再充電可能なバッテリの代替的な配置を図示する。

[0028]一般的に、図１ａから図１ｃに示す本発明のロボット芝刈り機１０は、芝刈り機１０の主要構成要素を内部に保持するためのハウジング１１と、一例として通常４つの移動ホイール１３を有する移動アセンブリ１２と、（図２ａから図２ｃに示すように）刃具又はカッター１５の１つ以上のセットを有する刈り取り又は草刈りアセンブリ１４とを備える。他の構成要素は、（図２ａから図２ｃに見られるような）再充電可能なバッテリ１７を含む少なくとも１つの電源１６、及び動作制御盤又はユニット１８である。さらに、芝生又は地面の様々な状態に応答して作用するように適合された移動ホイール用のサスペンション機構１９（図２ｂに見られる）、とともに他の必要な取り付け構造要素又は部材が設けられる。さらに、検知及び／又は検出システム２０は、図７に関連して詳細に説明されるように、芝刈り機の動作中に刈り取られる芝生の草及び地面の状態を検出するために、ハウジングの周りに設けられるか、又は芝刈り機の少なくとも前部及び後部に設けられる。

[0029]図１ａは、本発明の基本的な実施形態の芝刈り機の斜視図である。ハウジング１１は実例にすぎず、芝刈り機の構成要素を保持するのに適した形状である限り、どのような形状に設計されてもよく、また、どのような種類やスタイルの工業デザインであってもよい。好ましくは、それは１つのハウジング１１内に２つの区画１１ａ及び１１ｂを含むことができ、その一方の１１ａは刃具１５用であり、他方の区画1１ｂは電源１６、制御ユニット１８などの他の主要構成要素用である。２つの区画１１ａ、１１ｂは分離可能であってもよく、刃具１５のための区画１１ａは芝刈り機の前部に設けられ、他の区画１１ｂに対して上下に移動可能であり、それによって地面又は芝生に対する刃具１５の垂直高さ調節を可能にする。シャーシ又はベースボード９は、構成要素を取り付けるための運搬プラットフォームであり、ハウジング１１の底部として機能し、又はハウジング１１の底部に適合し、シャーシ９は、構造的安定性、強度、及び／又は耐久性を考慮して設計され、その上にこれらの構成要素を支持及び保持する。ハウジング１１は、任意の適切で耐久性のある材料から形成され、少なくともその中に保持される構成要素に対する保護を提供する上部８を有する。

[0030]図１ｂ及び図１ｃは、それぞれ、本発明の芝刈り機の正面図及び上面図を示す。図１ｂは、前方移動方向に規定されるように、芝刈り機のシャーシ９の前方部分の区画１１ａに取り付けられた刃具１５の２セット又は２つの刈り取りアセンブリ１４を示しており、移動ホイール１３は、前方移動方向に見られるように、ハウジング１１の他方の区画１１ｂの側部に沿って、適切な取り付け構造又はサスペンション機構１９を通してハウジング１１のシャーシ又はベースボード９に接続されている。図１ｃに見られるように、いくつかの追加の特徴は、操作ボタン７、アンテナ６、ＷｉＦｉ５又はブルートゥース（登録商標）４、及び他の何らかの利用可能なワイヤレス接続又は通信デバイス３とともに、偵察又は監視カメラ２のための覗き窓又は透明窓を含んでもよく、これらは例示的であり、ハウジング１１の任意の部分に設けられてもよいことから任意である。

[0031]図２ａは、本発明の基本的な実施形態による芝刈り機の主要な構成要素の可能な配置を概略的に図示する。再充電可能なバッテリ１７の１セット又は２つの別個のセットがあってもよく、そのうちの１つ又は一部は、刈り取りアセンブリ１４を動作させるためのものであり、又はむしろ刃具１５のモータ２１に電力を供給し、他方は、移動アセンブリ１２の移動ホイール１３のモータ３１に電力を供給するためのものである。しかしながら、刈り取りアセンブリ１４及び駆動又は移動アセンブリ１２の両方に電力を供給するために、再充電可能なバッテリのセット又はバンクが１つだけあってもよい。刈り取りアセンブリ１４のモータ又はモータ２１のそれぞれは、芝生の予め定められたパターン、又は感知もしくは検出システム２０からの草及び地面の状態の任意のフィードバックに従った制御信号に応答して草を刈り取り又は刈るために、制御盤又はユニット１８の制御下で所望の速度又は所望の速度範囲で刃具１５を回転又は向きを変えさせる。図２ａには動作制御盤又はユニット１８が示されているが、芝刈り機の様々な動作に必要な機能に応じて、２つ以上の制御盤又はユニットなどがあってもよい。すなわち、制御ユニット１８は、全ての機能の実行を制御するように設計された１つの部品又は構成要素であってもよく、又は刈り取り又は草刈りアセンブリ１４及び移動アセンブリ１２のそれぞれの機能の実行を制御する２つ以上の部品又は構成要素であってもよい。

[0032]図２ｂ及び図２ｃは、芝刈り機１０のこれらの構成要素が本発明のロボット芝刈り機のシャーシ又はベースボード９にどのように取り付けられるかをそれぞれ示す。ここでも、シャーシ又はベースボード９上の構成要素の配置又は区画は、可能な選択肢の例である。それらの接続は、他の適切な設計の対象である配線又は接続回路基板を通して電気的に行われる。

[0033]図３ａは、本発明による刃具１５又は刈り取りアセンブリ１４の一例の取り付けを図示する。刃具１５の２セットが図３ａに示され、それぞれのモータアセンブリ２１ａ及び２１ｂ又はモータアセンブリボックスは、図２ｂに見られるように、シャーシの２つのそれぞれの開口部のそれぞれを通して取り付けられる。刃具１５は、モータアセンブリ２１ａ又は２１ｂにあるようにモータ２１のシャフト２２に中心又は同軸に接続された支持ディスク１５ａを含み、示されるように、刃具１５は、支持ディスク１５ａの周りに均一に割り当てられた８本の撚りケーブル又はワイヤの形態である。撚りケーブル又はワイヤ１５のそれぞれは、ステンレス鋼などの半剛性及び半可撓性材料、又は刃具１５の比較的高い回転速度で草などの衝撃に耐え、それによって草を刈り取るのに一般に十分な耐久性があり頑丈な任意の材料から作られる。従来の芝刈り機のブレードと比較して、本発明の刃具又はカッター１５は、あまり鋭いエッジを有さないが、それでも草を効率的に刈り取ることができる。それにもかかわらず、鋭いエッジを有する任意の従来のブレードはまた、特に、フットボール競技場又はゴルフコース等の広い面積の芝生のための、任意選択の又は交換可能な刃具のセットであってもよい。さらに、刃具の撚りケーブル又はワイヤの他の代替物は、比較的高速で向きを変えるときに草の衝撃に耐えるのに十分な耐久性及び強度を有するステンレス鋼又は同様の材料の短いロッドであってもよい。ロッドのそれぞれは、正方形、三角形、さらには長方形、又はそれらのねじれた断面であってもよい。この場合も、芝刈り機の従来のブレードのように非常に鋭いエッジを有する必要はない。

[0034]半剛性及び半可撓性材料はまた、壁、フェンスなどの固体又は硬質物質に、それらを破壊することなく直接接触するという利点を有する。これは、刈り取り効率に利益をもたらし、大幅に増加させる。芝刈り機の鋭いエッジを有する従来のタイプのブレードは、通常、草のある領域、すなわち、芝刈り機と硬い物質との間を刈り取りできないままにし、完全な草刈り作業を行うためのタイマーを必要とするかもしれない。

[0035]図３ｂから図３ｅはそれぞれ、本発明の刃具１５の代替例を図示する。見られるように、刃具１５は、単一又は２本のケーブル又はロッドのように単純であってもよく、ならびに３本、４本、５本、６本、又はそれ以上であってもよく、これらは通常、形状が円形である支持ディスク１５ａの周囲に通常均一に配置される。しかしながら、支持ディスク１５ａは、モータ２１のシャフト２２と同軸としてディスク１５ａの中心に対して回転することができるように、ロッド又は撚りケーブルもしくはワイヤ又はこれらに類するものが均一に支持することができる限り、任意の他の形態であってもよいことを理解することができる。

[0036]図４ａは、本発明の移動アセンブリ１２の移動ホイール１３のうちの１つの取り付けのさらなる詳細を図示する。移動ホイール１３は、モータアセンブリ３１ａ及びサスペンション機構１９を通して芝刈り機１０のハウジング１１のシャーシ９に接続又は取り付けられている。モータアセンブリ３１ａはボックス中に図示されており、駆動モータ３１は収容され、モータはその一端でホイール１３と同軸に接続するシャフト３２を有し、モータ３１は、配線を通して制御盤又はユニット１８及び再充電可能なバッテリ（図示せず）に電気的に接続されている。草又は地面の状態のいずれかに応答して、モータ３１は、モータ３１を動作させる制御信号を生成する制御ユニット１８の制御下で、ホイール１３を所望の方向に駆動する。以下で制御ユニット１８の動作について説明する。

[0037]図４ｂ及び図４ｃは、本発明の移動ホイール１３のための駆動モータ３１のモータアセンブリ３１ａをさらに図示する。モータアセンブリ又は収容ボックス３１ａの内部には、駆動モータ３１及びその関連する付属品が設置され、制御ユニット１８に電気的に接続される様々な接続配線を有し（図４ｂ及び図４ｃには図示せず）、（図４ａから図４ｃに見られるように）モータ３１ａの収容ボックス上には、支持片３３が伸長し、ボックスから離れる方向に突出し、支持片３３は、直接又はサスペンション機構１９を通してシャーシに接続するための基本片として機能する。刃具１５のためのモータアセンブリ２１ａは、移動ホイール１３のモータアセンブリ３１ａと同様であってもよく、したがって、刃具１５のモータアセンブリ２１ａの説明は省略されることが理解されるだろう。しかしながら、モータアセンブリ３１ａの他の可能な形態又は配置は、それらが独立して協働して動作する限り、採用されてもよい。

[0038]移動ホイール１３のためのモータアセンブリ３１ａの任意の可能な配置にかかわらず、本発明の重要な特徴は、芝刈り機１０の前部又は頭部の向きを変えて又は向きを変えずに、芝刈り機１０を任意の又はすべての方向に移動させるこれらの移動ホイール１３の能力であり、ホイールは、図４ａに示されるような本発明のこの基本的な実施形態において採用されるメカナムホイール又は図８ａから図８ｃに示されるオムニホイールであってもよい。制御下の移動ホイール１３の移動の詳細については後述する。

[0039]芝刈り機１０の移動ホイール１３の、前方及び／又は後方、ならびに左及び／又は右のいずれかの方向への移動について、移動ホイールの所望の能力が、図４ｄから図４ｇに示される、又は図示されている。そのようなメカナムホイールの採用は、前述の移動の要件を満たすことができる。図４ｄ及び図４ｅに示されるように、前方及び／又は後方への芝刈り機の移動は、４つのホイール１３又は１３ａから１３ｄの全てが同じ方向に移動するか又は同じ方向に移動するように駆動されることを必要とすることも容易に理解される。芝刈り機１０が地面上の草の上を移動する間、刈り取りアセンブリ１４又は刃具１５は草を刈り取るために回転し続けてもよい。芝刈り機１０の左方向への移動は、それぞれ、左側の２つのホイール１３ａ、１３ｃが互いに向かって移動又は回転し、右側の２つのホイール１３ｂ、１３ｄが、矢印が示すように、互いから離れるように移動又は回転することを必要とする。同様に、芝刈り機１０の右方向への移動は、それぞれ、図４ｆ及び図４ｇに矢印で示すように、右側の２つのホイール１３ｂ、１３ｄが互いに向かって移動又は回転し、左側の２つのホイール１３ａ、１３ｃが互いから離れるように移動又は回転することを必要とする。

[0040]図４ｈ及び図４ｊは、それぞれ、矢印が示すように、幾分斜め後方の方向におけるロボット芝刈り機１０の動きを図示する。芝刈り機１０の移動が幾分左後方である場合、４つのホイールのうちの２つ、すなわち、それぞれの側に対角線上に位置する左前輪１３ａ及び右後輪１３ｄは、同じ方向に後方に移動又は回転するが、対角線上に位置する他の２つのホイール１３ｂ、１３ｃは、図４ｈに見られるように回転しない。芝刈り機１０の移動が幾分右後方である場合、４つのホイールのうちの２つ、すなわち、各側に対角線上に位置する右前輪１３ｂ及び左後輪１３ｃは、同じ方向に後方に移動又は回転するが、対角線上に位置する他の２つのホイール１３ａ、１３ｄは、図４ｊに見られるように回転しない。さらに、ロボット芝刈り機１０が任意の所望の斜め後方に移動するように、２つの回転ホイールに異なる駆動電力を加えることができる。芝刈り機１０のすべての動きは、制御ユニット１８の制御下にある。

[0041]同様に、図４ｋ及び図４ｍは、それぞれ、幾分斜め前方への芝刈り機１０の所望の移動を図示する。すなわち、芝刈り機がいくらか左前方に移動することを望む場合、図４ｋに見られるように、４つのホイールのうちの２つ、すなわち、各側に対角線上に位置する左後輪１３ｃ及び右前輪１３ｂは、同じ方向に前方に移動又は回転するが、他の２つのホイール１３ａ、１３ｄは回転せず、芝刈り機１０がいくらか右前方に移動する必要がある場合、図４ｍに見られるように、４つのホイールのうちの２つ、すなわち、各側に対角線上に位置する右後輪１３ｄ及び左前輪１３ａは、同じ方向に前方に移動又は回転するが、他の２つのホイール１３ｂ、１３ｃは回転しない。この場合も、芝刈り機が任意の所望の斜め方向に移動するように、２つのホイールに異なる駆動電力を加えることができる。

[0042]上述したように、本発明の芝刈り機１０は、芝刈り機の頭部又は前部の向きを変えることなく任意の所望の方向に動き回りながら、草を刈り取り続けることが可能である。芝刈り機１０の前部に取り付けられた刃具１５がエッジで芝生の草を刈り取ることができるように、芝刈り機１０の頭部又は前部の向きを変えることが依然として望ましい場合がある。図４ｎに見られるように、右に向きを変えることは、右側の２つのホイール１３ｂ、１３ｄを後方に移動又は回転させる一方で、左側の２つのホイール１３ａ、１３ｃを矢印が示すように前方に移動又は回転させることによって行うことができる。同様に、左に向きを変えることは、矢印が示すように、左側の２つのホイール１３ａ、１３ｃを後方に移動又は回転させ、右側の２つのホイール１３ｂ、１３ｄを前方に移動又は回転させることによって行うことができる。このことから、本発明の芝刈り機は、トリマーを使用する必要なく、芝生の縁の近くであっても芝生全体にわたって草を刈り取る又は刈ることができることが分かる。

[0043]図５は、本発明のロボット芝刈り機の制御ユニット１８のブロック図を図示する。制御ユニット１８は、芝刈り機１０の操作システムであり、制御ユニット１８又は操作システムは、少なくともＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを備え、これらは、それぞれ、刃具及び移動ホイールを動作させる必要があるモータの様々な動作モードに関する動作プログラム及び信号を記憶及び処理する。基本及び／又は予め定められた動作モードは、動作プログラムとして予めインストールされており、特定の芝生が、受信又は検索された、この芝生のプロファイルデータを用いて決定されたときに、モータを動作させるように選択される。制御ユニット１８はまた、Ｗｉ－Ｆｉ、ブルートゥース、及び４Ｇ／５Ｇモジュールなどの様々な通信手段を備え、これらは、遠隔データベース又は制御センター（図示せず）とのワイヤレス通信及び／又は遠隔通信を確立し、制御要求信号を遠隔データベース及び制御センターに送信し、芝生のプロファイルデータを遠隔データベース及び制御センターから受信して、適切な動作を決定し、この特定の芝生に関して動作モードを調節する。すなわち、センサ又はカメラは、草の状態をリアルタイムで提供し、それに応答して検索された動作モードを調節するように、制御ユニットに関連して設けられる。次に、ＣＰＵは、刃具及び／又は移動ホイールのためのそれぞれのモータに動作信号を出し、送る。

[0044]図６は、本発明のロボット芝刈り機の動作又は制御のフローチャートを図示する。ロボット芝刈り機が草刈り作業を開始する前に、芝刈り機の制御ユニット又は操作システムはまず、図６に図示するように、それが刈り取られるべき正しい又は正確な芝生であるかどうか、正しい日付、権限を与えられたユーザ、及び芝刈り機の状態などを含む、多くの事項を検証する。全てがチェックされ、正しく検証された後、ロボット芝刈り機は、特定の芝生のプロファイルデータ及び芝刈り機の所望の又は予め定められた動作モードに従って作業を開始する。芝生プロファイルデータは、芝生の特定の部分を詳細に記述する。動作モードが検索されてＣＰＵに送られ、制御下でモータの動作を開始する。すなわち、ロボット芝刈り機は、特定の芝生の全てのゾーンに対して草刈り作業を行う準備ができている。ロボット芝刈り機は、まず、データを使用して、刈り取られるべき芝生のゾーンのための草刈り計画を生成し、電源が特定の芝生を刈り取るのに十分であるかどうかをチェックする。全てがＯＫであるとチェックされた場合、ロボット芝刈り機は、草刈り計画によってガイドされ、制御されるように草刈り作業を開始する。予期せぬ障害物が検出又は発見された場合、ロボット芝刈り機は、その状況に応答してその状況に対処するために障害物回避手順を開始する。障害物が克服されると、芝刈り機は、予め定められた動作モード又はスケジュールされた草刈り計画が示すように、芝生の特定のゾーンの作業を終了まで続ける。すべてのゾーンが完了するまで、すなわち草刈り作業が終了するまで、残りのゾーンのそれぞれについてこのルーチンを繰り返す。

[0045]図７は、本発明の感知及び／又は検出システム２０の配置を概略的に示し、感知及び検出システム２０のそれぞれの部品の取り付けを示す。それは、少なくとも、制御ユニット１８の操作システム４０の一部である基本サブシステム４５及びＡＩシステム４６と、前方双眼カメラ４１と、レーザ測距レーダ４２と、バック又は後方カメラ４３と、一対の超音波測距センサ４４とともに、偵察カメラ４７と、移動ホイール１３のそれぞれの近くにそれぞれある落下防止センサ４８とを含む。上述したように様々な状態を検証及び確認した後、芝刈り機１０が草刈り計画によってガイドされ、開始されるように作業を開始すると、レーザ測距レーダ４２、前方双眼カメラ４１、バックカメラ４３、超音波測距センサ４４、偵察カメラ４７、及び落下防止センサ４８は、作業を開始する。レーザ測距レーダ４２、前方双眼カメラ４１、バックカメラ４３、超音波測距センサ４４、及び落下防止センサ４８のすべて、ならびに偵察カメラ４７は、芝刈り機１０が特定の芝生の上で草刈り作業を継続するときの芝生の草のリアルタイム又は実際の状態を操作システム４０のＡＩサブシステム４６に送り、ＡＩサブシステム４６は、実際の状態又は障害物が検出された場合、それを表す信号を基本サブシステム４５に対して生成し、任意の調節動作又は任意の障害物の回避を示し、次いで基本サブシステム４５は、調節信号を刃具１５及び／又は移動ホイール１３のそれぞれのモータ２１、３１に送る。その後、芝刈り機１０は、残りの草刈り計画に基づいて草刈り作業を継続し、作業を終了する。電源は、感知及び検出システム２０の全ての部分に必要とされ、別個の電源であってもよく、もしくは刃具１５及び／又は移動ホイール１３の動作のための同じ電源であってもよい。

[0046]図８ａ、図８ｂ、及び図８ｃは、それぞれ、本発明の移動ホイール、すなわちオムニホイールの代替実施形態の異なる図を示す。それらは、ホイールのそれぞれの各側部に沿って均一に割り当てられた回転可能なブロックを含む、すなわち、各ホイールが２つの平行な側部セクションを有する、そのようなホイールの詳細を示しているにすぎない。図８ａは、ホイールの内側、すなわちハウジングに面する側を示し、図８ｂは、ホイールの外側を示す。図８ｃは、ホイールの側面図を示す。回転可能なブロックのそれぞれは、ホイールの平行な側部セクションのそれぞれに取り付けられて接続された軸受に基づいて回転することができ、図８ｃに見られるように、回転可能なブロックは、ホイールの側部セクションの凹部に受け入れられて取り付けられる。したがって、回転可能なブロックは、ホイールの回転に対していくらか水平又は垂直に移動することができる。すなわち、回転可能ブロックは、上述され、図４ｄから図４ｇ、図４ｈ及び図４ｊ、図４ｋ及び図４ｍ、ならびに図４ｎ及び図４ｐに図示されるような移動を達成するために、そのように所望され、制御されるように回転する。したがって、芝刈り機は、制御ユニットによって制御されるように、及び／又は動作データに対してそのように選ばれた又は再試行されるように草刈り計画によってガイドされるように、全方向に移動又は向きを変えることができる。

[0047]図９は、本発明の芝刈り機の主要構成要素として、再充電可能なバッテリ又は電源とともに制御盤の代替的な配置を図示する。それは、図２ａから図２ｃにおけるようなバッテリ又は電源の１セットの代わりに、バッテリの２セット又は２つの電源を備える。図２ａから図２ｃの主要構成要素の配置と比較すると、芝刈り機のすべての構成要素の配置は、芝刈り機の任意の所望のプロファイルに適切であるか又は適合する、構成要素もしくは部品の特定の設計又はそれらの所望の配置とともに、芝刈り機の容量を考慮して設計される再充電可能なバッテリ又は電源がいくつ必要とされるかを考慮して、バランスがとられ、好都合であるべきであることを示すにすぎない。いずれにしても、電源又は再充電可能なバッテリは、ロボット芝刈り機において最も重く、より多くの空間を占める。

Claims (20)

1. ロボット芝刈り機であって
   （１）上部カバー部分及び運搬プラットフォームとしてのシャーシを含むハウジングと、（２）前記シャーシの前部に取り付けられ、半剛性及び半可撓性材料から形成された少なくとも回転可能な刃具のセットを有する草刈りアセンブリと、（３）前記シャーシの両側に取り付けられた少なくとも２つの移動ホイールを有する移動アセンブリと、（４）前記移動ホイールを駆動するための駆動機構と、（５）前記刃具を回転させるための回転機構と、（６）前記芝刈り機の前記移動ホイールを駆動するための前記駆動機構及び前記刃具を回転させるための前記回転機構の動作を制御するための制御ユニットと、（７）前記芝刈り機を駆動するための前記駆動機構、前記刃具を回転させるための前記回転機構、及び前記制御ユニットに電力を供給する電源と、を備える、ロボット芝刈り機。
2. 前記制御ユニットは、予め定められた速度範囲における前記刃具の回転の動作制御及び前記刃具の調節を提供し、予め定められた速度範囲における前記移動ホイールの移動の動作制御及び前記移動ホイールの調節を提供する、請求項１に記載のロボット芝刈り機。
3. 前記電源は、再充電可能なバッテリのセットを含み、前記刃具を回転させる前記回転機構は、前記刃具のセットを回転させるモータを有する少なくとも１つの刈り取りモータアセンブリを含み、前記移動ホイールを駆動する前記駆動機構は、少なくとも２つの移動モータアセンブリを含み、それぞれは、前記移動ホイールのうちの１つを駆動するモータを有する、請求項１に記載のロボット芝刈り機。
4. 刈り取りアセンブリの刃具のセットは、前記刈り取りモータアセンブリのモータのシャフトに同軸に接続され、前記移動ホイールのそれぞれは、前記移動モータアセンブリのシャフトに同軸に接続される、請求項３に記載のロボット芝刈り機。
5. 前記刃具のそれぞれは、単一のロッド及び撚りケーブル又はワイヤの形態のうちの１つである、請求項１に記載のロボット芝刈り機。
6. 少なくとも１つの刈り取りアセンブリは、刃具が取り付けられた支持ディスクを含み、前記刃具は、前記支持ディスクの周りに均一に配置された２つ以上のロッド及び２つ以上の撚りケーブル又はワイヤの形態のうちの１つである、請求項５に記載のロボット芝刈り機。
7. 前記刃具のそれぞれのロッドは、三角形、円形、正方形、及び不規則形状の形態のうちの１つから選択される断面を有する、請求項５に記載のロボット芝刈り機。
8. 前記移動アセンブリは、前記ハウジングのシャーシに取り付けられた４つの移動ホイールを有し、前記移動ホイールのうちの２つは、前記ハウジングの各側にある、請求項１に記載のロボット芝刈り機。
9. 前記移動ホイールのそれぞれは、芝生の地面の様々な状態に応じてランダムに、又は予め定められた芝生のパターンに従って作用するように、前記制御ユニットの制御下で、独立して動作可能であり、他の移動ホイールと協働する、請求項８に記載のロボット芝刈り機。
10. 前記制御ユニットは、少なくともＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭと、遠隔データベース又は制御センターとの通信を確立することができるワイヤレス通信手段とを備え、前記ＲＯＭは、予め定められた芝生のパターンのプロファイルデータ及び特定の芝生に関する複数の予め定められた草刈り計画の集合のプログラムを受信して記憶し、前記ＣＰＵ及びＲＡＭは、予め定められた草刈り計画のうちの１つを検索し、刈り取りアセンブリ及び移動アセンブリに関する制御動作を提供する、請求項１に記載のロボット芝刈り機。
11. 前記ワイヤレス通信手段は、Ｗｉ－Ｆｉ、ブルートゥース、及び４Ｇ／５Ｇを含む、請求項１０に記載のロボット芝刈り機。
12. 前記制御ユニットは、芝生の予め定められたパターンを決定し、対応する予め定められた草刈り計画を選択して前記芝刈り機の動作を制御するために、遠隔データベース又は制御センターと通信して、芝生のプロファイルデータ及び動作データをダウンロード及び更新する操作システムを含む、請求項１０に記載のロボット芝刈り機。
13. 刈り取りアセンブリ及び前記移動アセンブリの動作を制御及び調節するための少なくとも基本サブシステムと、前方双眼カメラ及びレーザ測距レーダと、後方カメラ及び超音波測距センサとともに、前記レーザ測距レーダ、前記前方双眼カメラ、前記後方カメラ、及び前記超音波測距センサから芝生のリアルタイム状態を受信するためのＡＩサブシステムとを含む、感知及び検出システムをさらに備える、請求項１に記載のロボット芝刈り機。
14. 前記ＡＩサブシステムは、任意の可能な調節を決定するために予め定められた草刈り計画に対してチェックするためのリアルタイム状態データを生成し、それによって前記刈り取りアセンブリ及び前記移動アセンブリに調節を提供する、請求項１３に記載のロボット芝刈り機。
15. ロボット芝刈り機であって、
    （１）上部カバー部分及び運搬プラットフォームとしてのシャーシを含むハウジングと、（２）シャーシの前部に取り付けられ、半剛性及び半可撓性材料から形成された回転可能な刃具の少なくとも２セットを有する草刈りアセンブリと、（３）前記シャーシの両側に取り付けられた少なくとも４つの移動ホイールを有する移動アセンブリと、（４）前記移動ホイールのそれぞれを独立して駆動するための駆動機構と、（５）刃具の各セットを独立して回転させるための回転機構と、（６）前記芝刈り機の移動ホイールを駆動するための駆動機構及び前記刃具を回転させるための回転機構の動作を制御するための制御ユニットと、（７）前記芝刈り機を駆動するための駆動機構、前記刃具を回転させるための回転機構、及び前記制御ユニットに電力を供給する電源と、を備える、ロボット芝刈り機。
16. 前記ハウジングは、前部区画及び主区画を有し、前記草刈りアセンブリは、前記前部区画に取り付けられる、請求項１５に記載のロボット芝刈り機。
17. 前記前部区画は、前記前部区画に取り付けられた前記草刈りアセンブリの前記刃具を調節するように、前記主区画に対して垂直方向に移動可能である、請求項１６に記載のロボット芝刈り機。
18. 前記芝刈り機は、特定の芝生の予め定められたパターンを表す前記制御ユニットに記憶された予め定められた草刈り計画に従って、前記芝刈り機の前部の向きを変えることなく、任意の方向又は全方向に移動することができるように、前記４つの移動ホイールのそれぞれは、前記制御ユニットの制御下で他の移動ホイールから独立して動作可能である、請求項１５に記載のロボット芝刈り機。
19. 前記移動ホイールのそれぞれを前記シャーシに取り付けるためのサスペンション機構と、芝生のリアルタイム状態を検出するための落下防止センサとをさらに備える、請求項１５に記載のロボット芝刈り機。
20. 動作処理のための基本サブシステム及びＡＩシステムとともに、芝生のリアルタイム状態を検出するための前方双眼カメラ、レーザ測距レーダ、後方カメラ、一対の超音波測距センサ、及び偵察カメラを含む、感知及び検出システムをさらに備える、請求項１９に記載のロボット芝刈り機。

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