SE538441C2 - Förbättrat robotiserat arbetsredskap - Google Patents

Description

Denna patentansökan avser en metod och ett robotiserat arbetsredskapssystem för förbättrad schemaläggning av en arbetsuppgift.

BAKGRUND Moderna arbetsredskap, såsom gräsklippare, schemaläggs ofta för att utföraarbetsuppgiften enligt ett schema. Schemat kan vara så enkelt som 3 timmar om dagen, eller merkomplicerat, med hänsyn tagen till andra faktorer, såsom klockslag, ägarens schema ochväderfaktorer, såsom kraftigt regn eller starka vindar.

Exempelvis redogör europapatent EP 2 342 964 för en metod för schemaläg gnin gav gräsklippningsupp gifter för en robotgräsklippare. En uppskattad gräsklippningshöjd förrobotgräsklipparen fastställs för ett förutbestämt antal tidigare gräsklippningsupp gifter. Denuppskattade gräsklippningshöjden jämförs med en prognostiserad gräshöjd i en driftsmiljö förrobotgräsklipparen. Sedan justeras ett gräsklippningsschema för robotgräsklipparen genom attminska en tid mellan gräsklippningsupp gifter som respons på att den uppskattadegräsklippningshöjden är större än den pro gnostiserade gräshöjden. Alternativt justerasgräsklippnings schemat för robotgräsklipparen genom att öka tiden mellangräsklippningsupp gifter som respons på att den uppskattade gräsklippningshöjden är mindre änden prognostiserade gräshöjden.

Mer specifikt redogör europapatentet för en metod för schemaläggning avgräsklippningsupp gifter för en robotgräsklippare, varvid metoden innefattar att fastställa enuppskattad gräsklippningshöjd för robotgräsklipparen för ett förutbestämt antal tidigaregräsklippningsupp gifter, att jämföra den uppskattade gräsklippningshöjden med enprognostiserad gräshöjd i en driftsmiljö för robotgräsklipparen, varvid den prognostiseradegräshöjden är baserad på en modell för grästillväxt och beräknad före en gräsklippningsuppgift,att justera ett gräsklippningsschema för robotgräsklipparen genom att minska en tid mellan gräsklippningsuppgifter som respons på att den uppskattade gräsklippningshöjden är större än den prognostiserade gräshöjden, och att justera gräsklippningsschemat för robotgräsklipparengenom att öka tiden mellan gräsklippningsupp gifter som respons på att den uppskattadegräsklippningshöjden är mindre än den prognostiserade gräshöjden.

Denna metod och redogörelsen enligt EP 2 342 964 är behäftade med nackdelen attde bygger på en komplicerad modell för grästillväxt som kräver dyr utrustning ochkomplicerade algoritmer att implementera.

Europapatentansökan EP l 933 467 redogör för en metod för kommunikationmellan en laddningsstation och en robot, via två elledningar kopplade mellan enströmförsörjning i laddnings stationen och ett batteri i roboten. Vid drift av ett exempel växlasströmförsörjningen sekventiellt mellan en första spänningsnivå och en andra spänningsnivå ienlighet med ett förutbestämt signalmönster. Spänningsnivån på elledningarna i robotenövervakas och korreleras med ett specifikt kommando som ska utföras av roboten. Mer specifiktredogör EP l 933 467 för en robotgräsklippare vilken justerar gräsklippningstiden baserat påbelastningen på skärbladen. Justeringen sker under en gräsklippningsuppgift. Roboten kanvidare använda elströmsavläsningar från motorema som roterar bladen under gräsklippningen,exempelvis som resultat av motståndet på bladet. Om roboten under större delen av tiden klippermed små strömbelastningar, indikerar det att roboten går igenom en redan klippt yta (på grundav lågt klippbladsmotstånd från gräsmattan), och därför snart kan återvända tillladdnings stationen. Om en tillräcklig mängd av gräsklippningen äger rum vid relativt högaströmbelastningar (d.v.s. det finns relativt stort motstånd från gräsmattan på bladen), kanroboten behöva ägna mer tid åt att klippa gräsmattan.

En sådan metod och robot är behäftade med nackdelen att det är svårt att förutsägahur mycket tid roboten i sj älva verket kommer att ägna åt att klippa gräset, vilket komplicerarschemaläggningen av arbetsuppgiften.

Det finns sålunda ett behov av en altemativ lösning för ett robotiseratarbetsredskap, vilken är enkel och kostnadseffektiv att implementera och vilken är lätt att schemaläg ga.

SAMMANFATTNING Det är ett ändamål med läroma i denna patentansökan att övervinna de problemsom anges ovan genom att tillhandahålla ett robotiserat arbetsredskapssystem, innefattande enladdningsstation, en begränsningskabel, en signalgenerator för att alstra och överföra en signalgenom nämnda begränsningskabel för att avgränsa en arbetsyta och ett robotiseratarbetsredskap, varvid nämnda robotiserade arbetsredskap innefattar ett skärblad och en motorför att driva skärbladet, varvid det robotiserade arbetsredskapet är konfigurerat för att fastställaen skärbelastning som utövas på skärbladet, indikerande en gräshöjd för arbetsytan och attanpassa ett arbetsschema enligt nämnda belastning före ett efterföljande arbetspass.

Det är även ett ändamål med läroma i denna patentansökan att övervinna deproblem som anges ovan genom att tillhandahålla en metod för användning i ett robotiseratarbetsredskapssystem, innefattande en laddningsstation, en begränsningskabel, ensignalgenerator för att alstra och överföra en signal genom nämnda begränsningskabel för attavgränsa en arbetsyta och ett robotiserat arbetsredskap, varvid nämnda robotiseradearbetsredskap innefattar ett skärblad och en motor för att driva skärbladet, varvid metodeninnefattar att fastställa en skärbelastning som utövas på skärbladet, indikerande en gräshöjd förarbetsytan och att anpassa ett arbetsschema enligt nämnda belastning före ett efterföljandearbetspass.

Det robotiserade arbetsredskapet 100 är sålunda inte konfigurerat för att förutsägaen gräshöjd medelst en komplicerad modell för grästillväXt, utan är enbart konfigurerat för attbasera klipptiden på skärbelastningen. Genom att utföra anpassningen av arbetsschemat före ettefterföljande arbetspass är det även lättare att schemalägga arbetspassen korrekt.

Uppfinnama av föreliggande uppfinning har efter uppfinningsrikt och insiktsfulltbegrundande insett att, genom att helt enkelt basera klipptiden på skärbelastningen, finns det ettenkelt och kostnadseffektivt alternativ till de mer komplicerade robotgräsklippama enligt kändteknik.

Dessutom fastställs klipptiden före (eller efter) en klippning, vilket möjliggör enmer exakt schemaläg gnin g eftersom klipptiden kan pro gnostiseras korrektare.

Lärorna i denna framställning finner användning i robotgräsklippare.

Andra särdrag hos och fördelar med de beskrivna utföringsformema kommer attframgå av följ ande detaljerade redogörelse, av de bifogade osj älvständi ga patentkraven samt avritningama.

I allmänhet ska alla termer som används i patentkraven tolkas enligt sin normalabetydelse inom det tekniska området, såvida de inte uttryckligen definieras på annat sätt i dennaframställning. Alla hänvisningar till ”en/ett [element(et), enhet(en), komponent(en),anordning(en), moment(et) o.s.v.]” ska tolkas öppet som en hänvisning till minst en instans avelementet, enheten, komponenten, anordningen, momentet o.s.v., såvida inte annat uttryckligenanges. Momenten i varje metod som redovisas i denna framställning behöver inte utföras i exakt den ordning som beskrivs, såvida det inte uttryckligen anges.

KORT FIGURBESKRIVNING Uppfinningen kommer att beskrivas närmare med hänvisning till de bifogaderitningama, där: Fig. l visar en schematisk översikt av ett robotiserat arbetsredskap enligt enutföringsform av lärorna i denna patentansökan, Fig. 2 visar en schematisk vy av ett robotiserat arbetsredskapssystem enligt enutföringsform av lärorna i denna patentansökan, och Fig. 3 visar en schematisk illustration av beroendet mellan den belastning somutövas på ett arbetsredskap och funktionstiden enligt en utföringsform av lärorna i denna patentansökan.

DETALJERAD BESKRIVNING De redovisade utföringsformema kommer nu att beskrivas mer utförligt framövermed hänvisning till de bifogade ritningarna, vari vissa utföringsformer av uppfinningen visas.Denna uppfinning kan emellertid implementeras i många olika former och ska inte tolkas sombegränsad till de utföringsformer som presenteras i denna framställning; snarare tillhandahållsdessa utföringsformer så att denna beskrivning blir grundlig och fullständig samt till fulloförmedlar uppfinningens omfattning för sakkunniga. Samma siffror hänvisar genomgående till samma detaljer.

Fig. 1 visar en schematisk översikt av ett robotiserat arbetsredskap 100 med enkropp 140 och ett flertal hjul 130. Iden eXemplifierande utföringsforrnen i Fig. 1 har detrobotiserade arbetsredskapet 100 fyra hjul 130: två framhjul 130' och bakhjulen 130".Åtminstone vissa av hjulen 130 är drivbart anslutna till åtminstone en elmotor 150. Det börnoteras att även om beskrivningen i denna framställning är fokuserad på elmotorer, kanaltemativt förbränningsmotorer användas, eventuellt i kombination med en elmotor.

I exemplet i Fig. 1 är bakhjulen 130" anslutna till var sin elmotor 150. Det medgerdrivning av bakhjulen 130" oberoende av varandra, vilket exempelvis möjliggör snäva svängar.

Det robotiserade arbetsredskapet 100 innefattar även en styrenhet 110. Styrenheten110 kan implementeras med hjälp av instruktioner som möjliggör hårdvarufunktionalitet,exempelvis genom att använda eXekverbara datorprograminstruktioner i en processor förallmänna eller speciella ändamål, vilka kan lagras på ett datorläsbart lagringsmedium (disk,minne o.s.v.) 120 för att eXekveras av en sådan processor. Styrenheten 110 är konfigurerad föratt läsa instruktioner från minnet 120 och eXekvera dessa instruktioner för att styra driften av detrobotiserade arbetsredskapet 100. Styrenheten 110 kan implementeras med hjälp av valfrilämplig, allmänt tillgänglig processor eller pro grammerbar lo gikkrets (Programmable LogicCircuit, PLC). Minnet 120 kan implementeras med hjälp av valfri allmänt känd teknik fördatorläsbara minnen, såsom ROM, RAM, SRAM, DRAM, CMOS, FLASH, DDR, SDRAMeller någon annan minnesteknik.

Det robotiserade arbetsredskapet 100 har vidare minst en sensor 170, i exemplet iFig. 1 finns två sensorer 170, anordnade för att detektera ett magnetfält (visas inte). Sensorernaär anslutna till styrenheten 110, och styrenheten 1110 är konfigurerad för att bearbeta eventuellasignaler mottagna från sensorema 170. Sensorsignalema kan orsakas av magnetfältet somorsakas av att en styrsignal överförs genom en begränsningskabel. (Mer detaljer omladdningsstationer, styrsignaler och begränsningskablar finns i beskrivningen nedan medhänvisning till Fig. 2.) Detta gör det möjligt för styrenheten 110 att fastställa huruvida detrobotiserade arbetsredskapet 100 är inom eller utanför en yta innesluten av en be gränsnin gskabel.

Styrenheten 110 är ansluten till motorerna 150 för att styra framdrivning av detrobotiserade arbetsredskapet 100, vilket möjliggör för det robotiserade arbetsredskapet 100 attbetjäna en innesluten yta utan att lämna området.

Det robotiserade arbetsredskapet 100 innefattar även ett arbetsredskap 160, vilketkan vara en gräsklippningsanordning, såsom ett roterande blad 160 drivet av en skärmotor 165.Skärrnotorn 165 är ansluten till styrenheten 110, vilket möjliggör för styrenheten 110 att styraskärrnotoms 165 drift. Styrenheten är även konfigurerad för att fastställa den belastning somutövas på det roterande bladet, genom att exempelvis mäta den effekt som levereras tillskärrnotom 165 eller genom att mäta det aXelmoment som utövas av det roterande bladet. Ommotom är en likströmsmotor kan vridmomentet mätas exempelvis genom att mäta motomselektromotoriska kraft. Det robotiserade arbetsredskapet 100 är i en utföringsform enrobotgräsklippare.

Det robotiserade arbetsredskapet 100 har även (minst) ett batteri 180 för atttillhandahålla energi till motorerna 150 och skärmotom 165.

Fig. 2 visar en schematisk vy av ett robotiserat arbetsredskapssystem 200innefattande en laddningsstation 210 och en be gränsningskabel 250 anordnad för att innesluta enarbetsyta 205, varvid arbetsytan 205 inte nödvändigtvis är en del av det robotsystem 200 i vilketdet robotiserade arbetsredskapet 100 är tänkt att arbeta. Laddningsstationen 210 har en laddare220 som i denna utföringsform är kopplad till två laddningsplattor 230. Laddningsplattorna 230är anordnade för att samverka med motsvarande laddningsplattor (visas inte) tillhörande detrobotiserade arbetsredskapet 100 för att ladda det robotiserade arbetsredskapets 100 batteri 180.Laddningsstationen 210 har även, eller kan vara kopplad till, en signalgenerator 240 för atttillhandahålla en styrsignal (visas inte) som ska överföras genom begränsningskabeln 250.Styrsignalen innefattar företrädesvis ett antal periodiska strömpulser. Såsom är känt inomteknikon1rådet kommer strömpulsema att alstra ett magnetfält runt begränsningskabeln 250,vilket det robotiserade arbetsredskapets 100 sensorer 170 kommer att detektera. När detrobotiserade arbetsredskapet 100 (eller korrektare, sensom 170) korsar begränsningskabeln 250,kommer magnetfältets riktning att bytas. Det robotiserade arbetsredskapet 100 kommer sålundaatt kunna konstatera att begränsningskabeln har korsats. Användning av mer än en sensor 170 möjliggör för det robotiserade arbetsredskapets 100 styrenhet 110 att fastställa hur det robotiserade arbetsredskapet 100 är inriktat i relation till begränsningskabeln 250 genom attjämföra de sensorsignaler som tas emot från varje sensor l70. Det möjliggör för roboten att följabegränsningskabeln 250, exempelvis nar den återvänder till laddnings stationen 2l0 för attladdas.

Eventuellt har laddnin gs stationen 2l0 även en styrkabel 260 för att möjliggöra förroboten att hitta ingången till laddningsstationen 2l0. I en utföringsform är styrkabeln 260bildad av en slinga av begränsningskabeln 250.

I en utföringsform används styrkabeln 260 för att alstra ett magnetfält 265 för attmöjliggöra för det robotiserade arbetsredskapet l00 att hitta laddnings stationen utan att följa enstyrkabel 260. Fältet kallas ibland ett F-område, vilket indikerar det område inom vilket fältetkan avkännas. F-området 265 kan alstras av styrkabeln 260 eller annan kabel, eventuelltanordnad i en slinga, eller med andra medel för att alstra ett magnetfält.

Det robotiserade arbetsredskapet l00 kan då hitta laddningsstationen 2l0 genomatt följa F-området 265 mot ökande fältstyrka.

Genom att skicka olika strömpulser genom styrkabeln 260 och begränsningskabeln250, och möjligen genom att alstra magnetfältet i F-området med hjälp av en annan strömprofil,kommer det robotiserade arbetsredskapet l00 att kunna fastställa vilket magnetfält somresulterar från vilken kabel eller vilket fält. De olika styrsignalerna kan exempelvis innefattakodade signaler som skiljer kablama 250, 260 åt.

Det robotiserade arbetsredskapet l00 är konfigurerat för att anpassa ettgräsklippningsschema (avseende gräsklippningstid och/eller gräsklippningsfrekvens) för detrobotiserade arbetsredskapet, vilket är en robotgräsklippare, baserat på den belastning somutövas på robotgräsklipparens skärblad l60. Om belastningen är över en viss nivå betyder det attgräset växer mer än förväntat och att gräsklippningstiden och/eller frekvensen ska ökas.Omvänt, om belastningen är under en viss nivå betyder det att gräset inte växer så mycket somförväntats och att gräsklippningstiden och/eller frekvensen ska minskas. Fig. 3 visar enschematisk illustration av beroendet mellan den skärbelastning som utövas på skärbladet ochklipptiden. Såsom framgår ökas klipptiden med tre timmar per dag om belastningen är över enförsta tröskel. Och om belastningen är under en andra tröskel, minskas klipptiden med tre timmar per dag. Tidsintervallet på tre timmar som används i exemplet i Fig. 3 är givetvis endast ett exempel; även andra tidsintervall kan användas, såsom 1, 2, 3, 4, 5, 6 eller halva timmar. Detbör aven noteras att tidsintervallet för att vara över den första tröskeln kan vara ett annat äntidsintervallet för att vara under den andra tröskeln.

Såsom framgår av Fig. 3 är det den genomsnittliga skärbelastningen som jämförsmed trösklarna. Den genomsnittliga skärbelastningen kan vara den genomsnittligaskärbelastningen för en dags arbetspass, för ett arbetspass eller för en veckas arbetspass. Attanvända den genomsnittliga skärbelastningen möjliggör för det robotiserade arbetsredskapet 100att beakta och ta hänsyn till lokala och tillfälliga variationer. Om exempelvis endast en yta av enträdgård täcks med övrigt material eller om gräset har vuxit sig exceptionellt tjockt på grund aven tillfällig incident, kommer det inte att påverka schemat.

Skärbelastningens tröskelnivåer kan bestämmas beroende på enanvändarinställning för önskad gräshöjd.

Den önskade gräshöjden kan också regleras mekaniskt genom att sänka eller höjaskärbladet 160. I en sådan utföringsforrn kan skärbelastningens tröskelnivåer vara fasta.

Det robotiserade arbetsredskapet 100 är sålunda inte konfigurerat för att förutsägaen gräshöjd medelst en komplicerad modell för grästillväxt, utan är enbart konfigurerat för attbasera klipptiden på skärbelastningen. Detta erbjuder ett enkelt och kostnadseffektivt altemativtill de mer komplicerade robotgräsklippama enligt känd teknik.

Dessutom fastställs klipptiden före (eller efter) en klippning, vilket möjliggör enmer exakt schemaläg gnin g eftersom klipptiden kan pro gnostiseras korrektare.

I en utföringsforrn justeras klipptiden genom att öka eller minska klipptiden i ettarbetspass. I en utföringsform justeras klipptiden genom att öka eller minska tiden mellanarbetspass.

I en utföringsforrn kan det robotiserade arbetsredskapet 100 vara konstruerat för attvariera gräsklippningstiden både baserat på den uppmätta belastningen och på förändringarsåsom om gräsklipparen har flyttats till en ny yta eller om klipphöjden har förändrats. Sådanaförändringar reflekterar inte ett växtmönster för gräset, utan är resultat av att när gräsklipparenklipper gräset med bladen på en specifik klipphöjd, kommer inte allt gräs att klippas till denhöjden. Vissa grässtrån kommer att krökas (för att eventuellt senare resa sig igen) och för att se till att allt gräs klipps till önskad höjd blir en längre gräsklippningstid nödvändig.

Uppfinningen har ovan huvudsakligen beskrivits med hänvisning till ett fåtalutföringsforrner. Men såsom med latthet inses av en sakkunnig person ar andra utföringsforrneran de som redovisas ovan lika möjliga inom uppfinningens omfattning, såsom den definieras av bifogade patentkrav.

Claims (9)

1. Robotiserat arbetsredskapssystem (200), innefattande enladdningsstation (210), en begränsningskabel (250), en signalgenerator (240) för attalstra och överföra en signal genom nämnda begränsningskabel (250) för att avgränsaen arbetsyta (205) och ett robotiserat arbetsredskap (100), varvid nämnda robotiseradearbetsredskap (100) innefattar ett skärblad (160) och en motor (165) för att drivaskärbladet (160), varvid det robotiserade arbetsredskapet (100) är konfigurerat för att fastställa en skärbelastning som utövas på skärbladet (160) indikerande engräshöjd för arbetsytan (205) och anpassa ett arbetsschema enligt nämnda skärbelastning före ettefterföljande arbetspass, genom att jämföra den fastställda belastningen med en första tröskelnivå förbelastning vid gräsklippning och om gräsklippningsbelastningen ligger över den förstatröskelnivån för gräsklippningsbelastning, ska gräsklippningstiden ökas i arbetsschemat,och om gräsklippningsbelastningen ligger under den andra tröskelnivån för gräsklippningsbelastning, ska gräsklippningstiden minskas i arbetsschemat.

2. Robotiserat arbetsredskapssystem (200) enligt patentkrav 1, varvid denfastställda skärbelastningen är baserad på ett genomsnitt av den belastning som utövas på skärbladet (160).

3. Robotiserat arbetsredskapssystem (200) enligt patentkrav 1, varvid skärbelastningströskelnivåerna är beroende på en användarinställning för en önskad gräshöjd.

4. Robotiserat arbetsredskapssystem (200) enligt patentkrav 1, varvid detrobotiserade arbetsredskapet (100) är konfigurerat för att mekaniskt reglera en önskadgräshöjd genom att sänka eller höja skärbladet (160), och skärbelastningströskelnivåema är fasta.

5. Robotiserat arbetsredskapssystem (200) enligt något av föregåendepatentkrav, varvid klipptiden justeras genom att öka eller minska klipptiden i ett arbetspass.

6. Robotiserat arbetsredskapssystem (200) enligt något av föregåendepatentkrav, varvid klipptiden justeras genom att öka eller minska tiden mellan arbetspass.

7. Robotiserat arbetsredskapssystem (200) enligt något av föregåendepatentkrav, varvid det robotiserade arbetsredskapet (l00) vidare är konfigurerat för attkonstatera att det har flyttats till en ny arbetsyta (205) och som respons på detta anpassa arbetsschemat.

8. Robotiserat arbetsredskapssystem (200) enligt något av föregående patentkrav, varvid det robotiserade arbetsredskapet (l00) är en robotgräsklippare.

9. Metod för användning i ett robotiserat arbetsredskapssystem (200),innefattande en laddningsstation (2l0), en begränsningskabel (250), en signalgenerator(240) för att alstra och överföra en signal genom nämnda begränsningskabel (250) föratt avgränsa en arbetsyta (205) och ett robotiserat arbetsredskap (l00), varvid nämndarobotiserade arbetsredskap (l00) innefattar ett skärblad (l60) och en motor (l65) för attdriva skärbladet (l60), varvid nämnda metod innefattar att fastställa en skärbelastning som utövas på skärbladet (l60) indikerande engräshöjd för arbetsytan (205) och anpassa ett arbetsschema enligt nämnda skärbelastning före ettefterföljande arbetspass, genom att jämföra den fastställda belastningen med en första tröskelnivå förbelastning vid gräsklippning och om gräsklippningsbelastningen ligger över den förstatröskelnivån för gräsklippningsbelastning, ska gräsklippningstiden ökas i arbetsschemat,ochom gräsklippningsbelastnin gen ligger under den andra tröskelnivån för gräsklippningsbelastning, ska gräsklippningstiden minskas i arbetsschemat.