WO2012089679A1 - Verfahren zur bearbeitung einer fläche mittels eines roboter-fahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur bearbeitung einer fläche mittels eines roboter-fahrzeugs Download PDF

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WO2012089679A1
WO2012089679A1 PCT/EP2011/073993 EP2011073993W WO2012089679A1 WO 2012089679 A1 WO2012089679 A1 WO 2012089679A1 EP 2011073993 W EP2011073993 W EP 2011073993W WO 2012089679 A1 WO2012089679 A1 WO 2012089679A1
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individual
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PCT/EP2011/073993
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Peter Biber
Amos Albert
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Robert Bosch Gmbh
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D34/00—Mowers; Mowing apparatus of harvesters
    • A01D34/006—Control or measuring arrangements
    • A01D34/008—Control or measuring arrangements for automated or remotely controlled operation
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0219—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory ensuring the processing of the whole working surface
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
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    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/0274—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means using mapping information stored in a memory device

Definitions

  • the invention relates to a method for processing a surface by means of a robot vehicle.
  • a large number of methods for machining a surface by means of a robot vehicle are already known from the prior art, wherein the surface is designed as a turf surface and is machined or mowed by means of an autonomously controlled lawn mower.
  • the problem here is in particular the detection of external borders of the (lawn) surface to be processed. Therefore, it is already known from the prior art, e.g. To use bordering wires, with which the surface to be machined is included at its outer boundary, wherein the edging wire can be detected by the robot vehicle sensory.
  • the outer boundary can be detected by means of sensors, wherein the sensors comprise at least one infrared sensor which detects the intensity of an infrared radiation reflected from the ground. Knowing the outer boundary of the surface to be processed, it is also known that a controller can create an outline map of the surface to be processed.
  • a machining strategy of a surface to be machined it is known to work on a surface at random. This means that the robot vehicle within the area to be worked moves in a straight line at a random angle with respect to the surroundings until it encounters an environmental boundary. There, after a turning process, a new random angle is generated.
  • the disadvantage here is that the processing of a surface with such, randomly chosen courses takes quite a long time until in fact the surface to be processed has been completely processed. In particular, areas repeatedly processed or run over.
  • a surface to be machined is machined by means of track sections arranged parallel to one another, wherein the track sections each terminate at the outer boundary of the surface and are connected to 180 ° curves.
  • the object of the invention is to refine a method for processing a surface by means of a robot vehicle in such a way that it enables a fast and effective machining of a surface using relatively inexpensive positioning systems for the robot vehicle ,
  • a relatively inexpensive localization system is understood as meaning in particular such a system in which the robot vehicle, in relation to an existing contour map, its
  • the method according to the invention proposes a processing strategy in which, knowing the surface to be processed, the surface to be processed is first subdivided into individual segments, then the individual segments are classified with regard to a property class, and finally the individual segments are approached and processed one after the other, depending on the property class of the corresponding single segment, this is processed with a specific machining strategy.
  • Advantageous developments of the method according to the invention for processing a surface by means of a robot vehicle are specified in the subclaims. All combinations of at least two of the features disclosed in the claims, the description and / or the figures fall within the scope of the invention.
  • the data relating to the surface to be processed be determined by moving the robot vehicle along an outer boundary.
  • all methods known from the prior art for the detection of external boundaries of a surface to be processed can be used or used.
  • controller of the robot vehicle with knowledge of the surface to be processed, divides these into individual segments, wherein the individual segments consist of basic geometric shapes, which each form a single segment.
  • the division into individual segments takes place in such a way that the basic shape has preferred geometric properties, in particular that the basic shape is rectangular and thus convex. This makes use of the knowledge that the basic shapes, which are rectangular and convex, can be processed particularly easily and effectively.
  • the property class is determined based on the achievement of the preferred geometric properties.
  • the control of the number, size and outline of the individual segments is first carried out by a plurality of random divisions of the surface to be processed into provisional individual segments, and that those provisional Individual segments are generated as final individual segments, in which the sum or area of the preferred property classes is possible.
  • the controller of the robot vehicle tries to apply a strategy in which the surface to be processed can be processed as quickly and effectively as possible.
  • results from previous processing are used in the division into individual segments.
  • the processing strategies of the individual segments consist in particular in a departure of a predefined movement path or a random movement path.
  • the predefined movement path preferably consists of web sections arranged parallel to one another, and the random path of travel through straight web sections which are connected at random angles by turns generated at the boundaries of the individual segment.
  • the method is preferably used in an autonomously driving lawnmower.
  • a self-propelled lawnmower allows for relatively inexpensive navigation means effective editing of a lawn.
  • Fig. 4 are plan views of each one identically formed, to be processed surface, with different individual segments and
  • Fig. 6 simplified plan views of different, to be processed individual segments using different processing strategies.
  • a robot vehicle in the form of a self-propelled lawnmower 10 is shown in a simplified plan view.
  • the lawnmower 10 has two driven by a drive motor 11 rear wheels 12 and a steerable front wheel 13.
  • the lawnmower 10 has two independently driven drive wheels, so that the direction of travel of the lawn mower 10 is influenced by different drive speeds.
  • the lawnmower 10 further comprises a controller 15 and at least one sensor element 16, which serves to detect an outer boundary 101 of a surface 100 to be processed.
  • the sensor element 16 may be formed differently depending on the specific design for the detection of the outer boundary 101. For example, it is conceivable that the sensor element 16 recognizes the outer boundary 101 of the surface 100 to be processed by virtue of the fact that a metal cable arranged or buried at the outer boundary 101 or a current Wegflossener conductor is detected.
  • the sensor element 16 may, for example, also be embodied as an infrared sensor with which, based on the reflection of the substrate, the surface 100 to be processed, and thus also its outer boundary 101, is detected.
  • the exact position of the sensor element 16 is selected only as an example in FIG. It is also possible to provide other arrangements, for example at the front of the lawnmower 10, or several sensor elements 16.
  • the lawnmower 10 further comprises navigation or localization means 20, with which the lawnmower 10 can determine its position, in particular within the surface 100 to be machined, with an accuracy of between 10 cm and 2 m.
  • navigation or localization means 20 may be, for example, sensors for detecting wheel speeds, inertial sensors or a GPS.
  • the identical surface 100 to be processed is shown by way of example.
  • a metallic line arranged by the lawnmower 10 can be laid in the region of the outer boundary 101 of the surface 100.
  • the surface 100 essentially consists of an approximately rectangular region 102 and a rectangularly rounded region 103 adjoining the long side of the rectangular region 102, the surface 100 also comprising obstacles, e.g. Trees, may have.
  • Fig. 2 the provided by the controller 15 of the lawn mower 10 program flow for machining the surface 100 is shown in simplified form with its essential steps.
  • a contour map of the surface 100 to be processed is created by the controller 15 in a first program step 51.
  • This creation of the contour map of the area 100 is effected by the lawnmower 10 traveling along the outer boundary 101 of the surface 100 to be processed.
  • the position of the lawnmower 100 is detected continuously by means of the navigation means 20.
  • the controller 15 of the lawnmower 10 concludes that the surface 100 to be machined has been completely rounded.
  • the area to be machined 100 is then subdivided by means of an algorithm into individual segments 61a to 64a and 61 b to 64b. This subdivision into individual segments 61 a to 64 a and 61 b to 64 b takes place by means of the controller 15 by random generation or division of the processed
  • Area 100 in n segments In the described embodiment according to FIGS. 3 and 4, the surface 100 to be processed is divided into four individual segments 61a to 64a and 61b to 64b. However, the number n of the segments can also be greater or less. Preferably, however, a relatively small number n of segments is advantageous, so that the individual segments can each have relatively large areas which, as described below, can be processed at least partially more simply or more efficiently.
  • the number n of the segments can be predetermined, for example, by the controller 15 in that, knowing the outline map of the area 100 and thus also its size, a value range for n is specified so that typically certain minimum sizes for the segments are established.
  • a plurality of segmentations with different numbers n of segments can be generated, wherein the segmentation that generates larger individual areas is preferred. It is essential that a single property class A or B is assigned to each individual segment 61a to 64a or 61b to 64b.
  • a property class A is a single segment 61a to 64a or 61b to 64b understood, which can be relatively easily edit.
  • Under a relatively simple processing surface is again a surface understood whose shape has a geometrical see basic shape, in particular is relatively rectangular and thus convex.
  • Such an area 110 which is shown by way of example in FIG. 5, can be processed, in particular, by webs 11 which are arranged parallel to one another and are connected to one another via 180 ° turns 112.
  • a property class B is an area that can be processed most effectively by means of a random strategy.
  • Fig. 6 in which the surface 115 is processed by the lawnmower 10 moves within the surface 115 on rectilinear tracks 16, wherein, as soon as the lawnmower 10 abuts the outer boundary 1 17, the Lawn mower 10 is rotated or turned by a random angle or suitable heuristically determined angle.
  • FIGS. 3 and 4 each having an identically formed surface 100 to be processed, it has in each case two individual segments 61a, 61b and 62a, 62b of the property class A and two individual segments 63a, 63b and 64a, 64b of the property class B.
  • the individual segment 64a, 64b the case is also recognizable that in the individual segment 64a, 64b an obstacle 21, for example a
  • Tree located. Although this tree or obstacle 21 was not recognized or detected by the lawnmower 10 during the generation of the contour map of the surface 100 to be processed, its location is known due to a machining process already taking place in time and therefore becomes the area 100 in the current machining strategy taken into account.
  • the processing strategy for the area 100 is generated in that the controller 15 performs a summation of the property classes A and B of the individual segments 61a to 64a and 61b to 64b.
  • the processing strategy is followed up, which contains a larger number of property classes A, which make these segments easier or more effective to process.
  • the surface 100 to be processed has been subdivided into two individual segments 61a, 61b, 62a, 62b of the property class A and two individual segments 63a, 63b and 64a, 64b of the property class B.
  • a processing strategy of the lawnmower 10 could be done either by a subdivision according to FIG. 3 or according to FIG. 4, since both subdivisions each have two segments of the property class A.
  • additional criteria are used to select the processing strategy. These can, for example, take into account the size of the processing individual segments 61a to 64a and 61 b to 64b exist, in particular the segments with the property class A or B.
  • the single segment 61 a of the property class A is slightly larger than the single segment 61 b According to FIG. 4.
  • the individual class 63a associated with the property class B is significantly smaller than the corresponding individual segment 63b in FIG.
  • a machining strategy in which the surface 100 to be machined is subdivided according to FIG. 3 appears to be more meaningful.
  • the classification of the individual segments 61a to 64a or 61b to 64b into the property classes A, B described above takes place in a third program step 53.
  • the third program step 53 is followed by a fourth program step 54 in accordance with FIG. 2, in which the individual segments 61 a to 64 a and 61 b to 64 b are processed or processed in succession according to the actually selected processing strategy. It can also be provided that the order of processing is such that between the individual segments 61 a to 64 a and 61 b to 64 b respectively the lowest and the shortest connection paths are present.
  • the method for processing a surface 100 described so far can be modified or modified in many ways without deviating from the idea of the invention.
  • the invention is not limited to the use of a lawnmower 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung einer Fläche (100) mittels eines Roboter-Fahrzeugs (10), wobei das Roboter-Fahrzeug (10) eine Steuerung (15) aufweist, in der Daten bezüglich des Umrisses der zu bearbeitenden Fläche (100) abgelegt sind, wobei Lokalisierungsmittel (20) vorhanden sind, die die Position des Roboter-Fahrzeugs (10), insbesondere in Bezug zu der zu bearbeitenden Fläche (100) ermitteln, und wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Einteilen der zu bearbeitenden Fläche (100) in Einzelsegmente (61a bis 64a; 61 b bis 64b), Klassifizierung jedes Einzelsegments (61 a bis 64a; 61 b bis 64b) in eine Eigenschaftsklasse (A, B), Nacheinander Anfahren und Bearbeiten jedes Einzelsegments (61a bis 64a; 61 b bis 64b), wobei jedes Einzelsegment (61a bis 64a; 61 b bis 64b) mit einer seiner Eigenschaftsklasse (A, B) entsprechenden Bearbeitungsstrategie bearbeitet wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Bearbeitung einer Fläche mittels eines Roboter-Fahrzeugs
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung einer Fläche mittels eines Roboter-Fahrzeugs. Aus dem Stand der Technik sind bereits eine Vielzahl von Verfahren zur Bearbeitung einer Fläche mittels eines Roboter-Fahrzeugs be- kannt, wobei die Fläche als Rasenfläche ausgebildet ist und mittels eines autonom gesteuerten Rasenmähers bearbeitet bzw. gemäht wird. Problematisch hierbei ist insbesondere die Erkennung von Außengrenzen der zu bearbeitenden (Rasen-) Fläche. Daher ist es aus dem Stand der Technik bereits bekannt, z.B. Einfassungsdrähte zu verwenden, mit denen die zu bearbeitende Fläche an ihrer Außengrenze umfasst ist, wobei der Einfassungsdraht sensorisch von dem Roboter-Fahrzeug erkannt werden kann. Aus der DE 10 2007 023 157 A1 der Anmelderin ist darüber hinaus ein Verfahren bekannt, bei der die Außengrenze mittels Sensoren erkannt werden kann, wobei die Sensoren wenigstens einen Infrarotsensor umfassen, der die Intensität einer von dem Untergrund reflektierten Inf- rarotstrahlung erfasst. In Kenntnis der Außengrenze der zu bearbeitenden Fläche ist es weiterhin bekannt, dass eine Steuerung eine Umrisskarte der zu bearbeitenden Fläche erstellen kann.
Hinsichtlich einer Bearbeitungsstrategie einer zu bearbeitenden Fläche ist es be- kannt, eine Fläche nach dem Zufallsprinzip zu bearbeiten. Dies bedeutet, dass das Roboter-Fahrzeug innerhalb der zu bearbeitenden Fläche sich geradlinig mit einem zufälligen Winkel gegenüber der Umgebung bewegt, bis es an eine Umgebungsgrenze stößt. Dort wird nach einem Wendevorgang ein neuer Zufallswinkel generiert. Nachteilig dabei ist, dass die Bearbeitung einer Fläche mit der- artigen, zufällig gewählten Kursen recht lange dauert, bis tatsächlich die zu bearbeitende Fläche vollständig bearbeitet wurde. Insbesondere werden auch Flä- chen mehrfach bearbeitet bzw. überfahren. Im Idealfall wird eine zu bearbeitende Fläche mittels parallel zueinander angeordneten Streckenabschnitten bearbeitet, wobei die Streckenabschnitte jeweils an der äußeren Begrenzung der Fläche enden und mit 180°-Kurven verbunden sind. Eine derartige Bearbeitungsstrategie ermöglicht in kürzester Zeit eine vollflächige Bearbeitung der Fläche, die darüber hinaus, z.B. im Fall des Mähens einer Rasenfläche, auch optisch Vorteile bietet.
Aus dem Stand der Technik sind darüber hinaus Vorrichtungen bzw. Verfahren zur hochgenauen Lokalisierung eines Roboter-Fahrzeugs bekannt. Derartige Lo- kalisierungssysteme dienen dazu, das Roboter-Fahrzeug innerhalb der zu bearbeitenden Fläche hochgenau navigieren zu können. Problematisch dabei ist, dass der erforderliche Aufwand des Lokalisierungssystems mit dessen Genauigkeit zunimmt. Insbesondere im privaten Anwendungsbereich, z.B. zum Mähen von Rasenflächen, bedeutet dies einen relativ hohen Kostenaufwand.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf- gäbe zugrunde, ein Verfahren zur Bearbeitung einer Fläche mittels eines Roboter-Fahrzeugs derart weiterzubilden, dass es unter Einsatz relativ kostengünstiger Lokalisierungssysteme für das Roboter-Fahrzeug eine schnelle und effektive Bearbeitung einer Fläche ermöglicht. Hierbei wird unter einem relativ kostengünstigen Lokalisierungssystem insbesondere solch ein System verstanden, bei der das Roboter-Fahrzeug, in Bezug auf eine vorhandene Umrisskarte, seine
Position mit einer Genauigkeit zwischen 10cm und 2m ermitteln kann. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Bearbeitung einer Fläche mittels eines Roboter-Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren schlägt dabei eine Bearbeitungsstrategie vor, bei der, in Kennt- nis der zu bearbeitenden Fläche, die zu bearbeitende Fläche zunächst in Einzelsegmente unterteilt wird, anschließend die Einzelsegmente hinsichtlich einer Eigenschaftsklasse klassifiziert werden, und zuletzt die Einzelsegmente nacheinander angefahren und bearbeitet werden, wobei je nach Eigenschaftsklasse des entsprechenden Einzelsegments dieses mit einer spezifischen Bearbeitungsstra- tegie bearbeitet wird. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bearbeitung einer Fläche mittels eines Roboter-Fahrzeugs sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Zur Ermittlung der Außengrenze der zu bearbeitenden Fläche wird erfindungsgemäß in einer ersten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Daten bezüglich der zu bearbeitenden Fläche durch Abfahren des Roboter- Fahrzeugs entlang einer Außengrenze ermittelt werden. Hierbei können sämtliche, aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Erkennung von Außengrenzen einer zu bearbeitenden Fläche eingesetzt bzw. verwendet werden.
Bevorzugt ist es, wenn die Steuerung des Roboter-Fahrzeugs, in Kenntnis der zu bearbeitenden Fläche, diese in Einzelsegmente aufteilt, wobei die Einzelsegmente aus geometrischen Grundformen bestehen, die jeweils ein Einzelsegment ausbilden.
Besonders bevorzugt ist es hierbei, dass die Einteilung in Einzelsegmente derart erfolgt, dass die Grundform bevorzugte geometrische Eigenschaften aufweist, insbesondere, dass die Grundform rechteckig und damit konvex ausgebildet ist. Damit wird sich die Kenntnis zunutze gemacht, dass die Grundformen, die rechteckig und konvex ausgebildet sind, sich besonders einfach und effektiv bearbeiten lassen.
In Kenntnis der Einzelsegmente und deren geometrischen Eigenschaften wird daraufhin in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgeschlagen, dass die Eigenschaftsklasse anhand der Erreichung der bevorzugten geometrischen Eigenschaften festgelegt wird.
Vor der eigentlichen Bearbeitung der Fläche mittels des Roboter-Fahrzeugs ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Steuerung die Anzahl, Größe und den Umriss der Einzelsegmente zunächst durch eine Vielzahl von zufälligen Einteilungen der zu bearbeitenden Fläche in vorläufige Einzelsegmente erfolgt, und dass diejeni- gen vorläufigen Einzelsegmente als endgültige Einzelsegmente generiert werden, bei der die Summe oder Fläche der bevorzugten Eigenschaftsklassen mög- liehst groß ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die Steuerung des Roboter-Fahrzeugs eine Strategie anzuwenden versucht, bei der die zu bearbeitende Fläche möglichst schnell und effektiv bearbeitet werden kann. Hierbei kann es auch vorgesehen sein, dass bei der Einteilung in Einzelsegmente Ergebnisse aus vorangegangenen Bearbeitungen herangezogen werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass in Kenntnis der zu bearbeitenden Fläche ein Vergleich von in einem Speicher der Steuerung abgelegten bearbeitenden Flächen erfolgt. Wrd dabei festgestellt, dass die aktuell zu bearbeitende Fläche mit einer bereits bearbeiteten Fläche übereinstimmt, so wird daraus geschlossen, dass die beiden Flächen identisch sind. Sollte sich ferner bei der vorausgegangenen Bearbeitung herausgestellt haben, dass beispielsweise innerhalb der zu bearbeitenden Fläche ein Hindernis, z.B. ein Baum, steht, so kann dies für die aktuelle Einteilung in Einzelsegmente herangezogen werden, indem z.B. der Bereich, in dem das Hindernis steht, mittels einer Zufallstrategie bearbeitet wird. Ferner können die während der aktuellen Bearbeitung neu auftretende Ereignisse genutzt werden, um die beschriebene Vorgehensweise erneut anzuwenden, um so on-line eine optimale Restbearbeitungsstrategie für die noch nicht bearbeitete Restfläche zu generieren.
Die Bearbeitungsstrategien der Einzelsegmente bestehen insbesondere in einem Abfahren eines vordefinierten Bewegungsweges oder eines zufälligen Bewegungsweges. Der vordefinierte Bewegungsweg besteht dabei vorzugsweise aus parallel zueinander angeordneten Bahnabschnitten, und der zufällige Bewe- gungsweg durch geradlinige Bahnabschnitte, die durch an den Grenzen des Einzelsegments erzeugte Wenden mit Zufallswinkel verbunden sind.
Das Verfahren findet bevorzugt Verwendung bei einem autonom fahrenden Rasenmäher. Ein derartiger, autonom fahrender Rasenmäher ermöglicht bei relativ kostengünstigen Navigationsmitteln eine effektive Bearbeitung einer Rasenfläche.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:
Fig. 1 einen autonom fahrenden Rasenmäher in einer vereinfachten Draufsicht,
Fig. 2 ein Programmablaufdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bearbeitung einer Fläche,
Fig. 3
und
Fig. 4 Draufsichten auf jeweils eine identisch ausgebildete, zu bearbeitende Fläche, mit unterschiedlichen Einzelsegmenten und
Fig. 5
und
Fig. 6 vereinfachte Draufsichten auf unterschiedliche, zu bearbeitende Einzelsegmente unter Verwendung unterschiedlicher Bearbeitungsstrategien.
In der Fig. 1 ist in einer vereinfachten Draufsicht ein Roboter-Fahrzeug in Form eines selbstfahrenden Rasenmähers 10 dargestellt. Der Rasenmäher 10 weist zwei, über einen Antriebsmotor 11 angetriebene Hinterräder 12 sowie ein lenkbares Vorderrad 13 auf.
In Abänderung des dargestellten Ausführungsbeispiels ist es auch denkbar, dass der Rasenmäher 10 zwei unabhängig voneinander angetriebene Antriebsräder aufweist, so dass über unterschiedliche Antriebsdrehzahlen die Fahrtrichtung der Rasenmähers 10 beeinflusst wird.
Ferner ist ein Mähwerk 14 erkennbar, mit dem eine Rasenfläche gemäht werden kann. Der Rasenmäher 10 umfasst ferner eine Steuerung 15 sowie wenigstens ein Sensorelement 16, das zur Erfassung einer Außengrenze 101 einer zu bearbeitenden Fläche 100 dient. Das Sensorelement 16 kann je nach spezifischer Auslegung zur Erkennung der Außengrenze 101 unterschiedlich ausgebildet sein. So ist es beispielsweise denkbar, dass das Sensorelement 16 die Außengrenze 101 der zu bearbeitenden Fläche 100 dadurch erkennt, dass ein an der Außengrenze 101 angeordnetes bzw. vergrabenes Metallkabel oder ein ström- durchflossener Leiter detektiert wird. Das Sensorelement 16 kann beispielsweise aber auch als Infrarotsensor ausgebildet sein, mit dem anhand der Reflektion des Untergrunds die zu bearbeitende Fläche 100, und somit auch deren Außengrenze 101 , erkannt wird. Die genaue Position des Sensorelements 16 ist in der Fig. 1 lediglich beispielhaft gewählt. Es können auch andere Anordnungen, beispielsweise an der Front des Rasenmähers 10, oder aber mehrere Sensorelemente 16 vorgesehen sein.
Der Rasenmäher 10 umfasst weiterhin Navigations- bzw. Lokalisationsmittel 20, mit denen der Rasenmäher 10 seine Position, insbesondere innerhalb der zu bearbeitenden Fläche 100, mit einer Genauigkeit zwischen 10cm und 2m ermitteln kann. Derartige Navigations- bzw. Lokalisationsmittel 20 können beispielsweise Sensoren zur Erfassung der Raddrehzahlen, Inertialsensoren sein bzw. ein GPS- umfassen.
In den Fig. 3. und 4 ist jeweils die zu bearbeitende, identische Fläche 100 beispielhaft dargestellt. Im Bereich der Außengrenze 101 der Fläche 100 kann, wie beschrieben, beispielsweise eine von dem Rasenmäher 10 angeordnete metallische Leitung verlegt sein. Die Fläche 100 besteht im Wesentlichen aus einem in etwa rechteckförmigen Bereich 102 und einem, an der langen Seite des recht- eckförmigen Bereichs 102 sich anschließenden, rechteckig gerundeten Bereich 103, wobei die Fläche 100 auch Hindernisse, z.B. Bäume, aufweisen kann.
In der Fig. 2 ist der von der Steuerung 15 des Rasenmähers 10 vorgesehene Programmablauf zur Bearbeitung der Fläche 100 mit seinen wesentlichen Schritten vereinfacht dargestellt. Hierbei wird in einem ersten Programmschritt 51 von der Steuerung 15 eine Umrisskarte der zu bearbeitenden Fläche 100 erstellt. Dieses Erstellen der Umrisskarte der Fläche 100 erfolgt dadurch, dass der Rasenmäher 10 entlang der Außengrenze 101 der zu bearbeitenden Fläche 100 fährt. Dabei wird fortlaufend die Position des Rasenmähers 100 mittels der Navigationsmittel 20 erfasst. Sobald der Rasenmäher 10 wieder seine Startposition erreicht, was mittels der Navigationsmittel 20 erkannt wird, schließt die Steuerung 15 des Rasenmähers 10 darauf, dass die zu bearbeitende Fläche 100 vollständig umrundet bzw. erfasst wurde. In einem sich an den ersten Programmschritt 51 anschließenden zweiten Programmschritt 51 wird anschließend die zu bearbeitende Fläche 100 mittels eines Algorithmus in Einzelsegmente 61a bis 64a bzw. 61 b bis 64b unterteilt. Dieses Unterteilen in Einzelsegmente 61 a bis 64a bzw. 61 b bis 64b erfolgt mittels der Steuerung 15 durch zufällige Generierung bzw. Aufteilung der zu bearbeitenden
Fläche 100 in n Segmente. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 und 4 wird die zu bearbeitende Fläche 100 in vier Einzelsegmente 61a bis 64a bzw. 61 b bis 64b unterteilt. Die Anzahl n der Segmente kann jedoch auch größer oder niedriger sein. Bevorzugt ist jedoch eine relativ geringe Anzahl n von Segmenten vorteilhaft, damit die einzelnen Segmente jeweils relativ große Flächen aufweisen können, die sich, wie nachfolgend beschrieben, zumindest teilweise einfacher bzw. rationeller bearbeiten lassen. Die Anzahl n der Segmente kann beispielsweise der Steuerung 15 dadurch vorgegeben sein, dass, in Kenntnis der Umrisskarte der Fläche 100 und somit auch deren Größe, ein Wertebe- reich für n vorgegeben wird, so dass sich typischerweise bestimmte Mindestgrößen für die Segmente einstellen. Auch können zunächst mehrere Segmentierungen mit unterschiedlicher Anzahl n von Segmenten generiert werden, wobei diejenige Segmentierung bevorzugt wird, die größere Einzelflächen generiert. Wesentlich ist, dass jedem Einzelsegment 61 a bis 64a bzw. 61 b bis 64b eine Eigenschaftsklasse A oder B zugeordnet wird. Hierbei wird unter einer Eigenschaftsklasse A ein Einzelsegment 61 a bis 64a bzw. 61 b bis 64b verstanden, das sich relativ einfach bearbeiten lässt. Unter einer sich relativ einfach bearbeitenden Fläche wird wiederum eine Fläche verstanden, deren Form eine geometri- sehe Grundform aufweist, insbesondere relativ rechteckige und damit konvex ausgebildet ist. Eine derartige Fläche 1 10, die beispielhaft in der Fig. 5 dargestellt ist, lässt sich insbesondere durch parallel zueinander angeordnete Bahnen 1 11 bearbeiten, die über 180°-Wenden 112 miteinander verbunden sind. Demgegenüber wird unter einer Eigenschaftsklasse B eine Fläche verstanden, die sich am effektivsten mittels einer Zufallsstrategie bearbeiten lässt. Hierzu wird beispielhaft auf die Fig. 6 verwiesen, bei der die Fläche 115 dadurch bearbeitet wird, dass der Rasenmäher 10 innerhalb der Fläche 115 sich auf geradlinig ausgebildeten Bahnen 1 16 bewegt, wobei, sobald der Rasenmäher 10 an die Außengrenze 1 17 stößt, der Rasenmäher 10 um einen Zufallswinkel oder geeignet heuristisch ermittelten Winkel gedreht bzw. gewendet wird. In den Fig. 3 und 4 mit jeweils identisch ausgebildeter zu bearbeitender Fläche 100 weist diese jeweils zwei Einzelsegmente 61 a, 61 b und 62a, 62b der Eigenschaftsklasse A sowie jeweils zwei Einzelsegmente 63a, 63b und 64a, 64b der Eigenschaftsklasse B auf. Bei dem Einzelsegment 64a, 64b ist ferner der Fall er- kennbar, dass sich in dem Einzelsegment 64a, 64b ein Hindernis 21 , z.B. ein
Baum, befindet. Diesen Baum bzw. dieses Hindernis 21 wurde von dem Rasenmäher 10 bei der Generierung der Umrisskarte der zu bearbeitenden Fläche 100 zwar nicht erkannt bzw. erfasst, dessen Standort ist jedoch aufgrund eines zeitlich bereits stattgefundenen Bearbeitungsvorgangs bekannt und wird daher bei der aktuellen Bearbeitungsstrategie der Fläche 100 mit berücksichtigt.
Somit kommt es lediglich bei einer erstmaligen Bearbeitung einer Fläche 100 zu einer falschen Klassifizierung eines Segments 61a bis 64a; 61 b bis 64b, die jedoch durch Berücksichtigung der neuen Erkenntnis und einer widerholten An- wendung des Algorithmus behoben wird. Insofern lässt sich das beschriebene
Verfahren iterativ (on-line) verwenden und liefert bei einem erneuten Durchlauf eine geeignete Reststrategie. Das gleiche gilt auch für die initial unbekannten Aussparungsbereiche, welche sich durch das Begrenzungskabel markieren lassen (zum Beispiel Blumenbeet, Gartenteich), und die bei der Fahrt entlang der Außengrenze 101 unerkannt bleiben.
Die Bearbeitungsstrategie für die Fläche 100 wird dadurch generiert, dass die Steuerung 15 eine Aufsummierung der Eigenschaftsklassen A und B der Einzelsegmente 61a bis 64a bzw. 61 b bis 64b vornimmt. Es wird diejenige Bearbei- tungsstrategie weiterverfolgt, die eine größere Anzahl von Eigenschaftsklassen A beinhaltet, die sich diese Segmente einfacher bzw. effektiver bearbeiten lassen.
Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wurde die zu bearbeitende Fläche 100 jeweils in zwei Einzelsegmente 61a, 61 b, 62a, 62b der Ei- genschaftsklasse A und zwei Einzelsegmente 63a, 63b und 64a, 64b der Eigenschaftsklasse B unterteilt. In diesem Fall könnte eine Bearbeitungsstrategie des Rasenmähers 10 entweder durch eine Unterteilung gemäß der Fig. 3 oder gemäß der Fig. 4 erfolgen, da beide Aufteilungen jeweils zwei Segmente der der Eigenschaftsklasse A aufweisen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zusätzliche Kriterien zur Auswahl der Bearbeitungsstrategie herangezogen werden. Diese können beispielsweise in einer Berücksichtigung der Größe der zu bearbeitenden Einzelsegmente 61a bis 64a bzw. 61 b bis 64b bestehen, insbesondere der Segmente mit der Eigenschaftsklasse A bzw. B. So erkennt man beispielsweise anhand der Fig. 3, dass das Einzelsegment 61 a der Eigenschaftsklasse A etwas größer ist als das Einzelsegment 61 b gemäß der Fig. 4. Weiterhin ist das der Eigenschaftsklasse B zugehörige Einzelsegment 63a deutlich kleiner als das entsprechende Einzelsegment 63b in der Fig.4. Insofern erscheint eine Bearbeitungsstrategie, bei der die zu bearbeitende Fläche 100 entsprechend der Fig. 3 unterteilt ist, sinnvoller zu sein.
Die oben beschriebene Einklassifizierung der Einzelsegmente 61a bis 64a bzw. 61 b bis 64b in die Eigenschaftsklassen A, B erfolgt in einem dritten Programmschritt 53. An den dritten Programmschritt 53 schließt sich entsprechend der Fig. 2 ein vierter Programmschritt 54 an, bei dem die Einzelsegmente 61 a bis 64a bzw. 61 b bis 64b entsprechend der tatsächlich ausgewählten Bearbeitungsstrategie nacheinander abgearbeitet bzw. bearbeitet werden. Hierbei kann es auch vorgesehen sein, dass die Reihenfolge der Abarbeitung derart ist, dass zwischen den Einzelsegmenten 61 a bis 64a bzw. 61 b bis 64b die jeweils geringsten bzw. kürzesten Verbindungswege vorhanden sind.
Das soweit beschriebene Verfahren zur Bearbeitung einer Fläche 100 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere ist die Erfindung auch nicht auf den Einsatz eines Rasenmähers 10 beschränkt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Bearbeitung einer Fläche (100) mittels eines Roboter- Fahrzeugs (10), wobei das Roboter-Fahrzeug (10) eine Steuerung (15) aufweist, in der Daten bezüglich des Umrisses der zu bearbeitenden Fläche (100) abgelegt sind, wobei Lokalisierungsmittel (20) vorhanden sind, die die
Position des Roboter-Fahrzeugs (10), insbesondere in Bezug zu der zu bearbeitenden Fläche (100) ermitteln, und wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: - Einteilen der zu bearbeitenden Fläche (100) in Einzelsegmente (61a bis
64a; 61 b bis 64b)
Klassifizierung jedes Einzelsegments (61a bis 64a; 61 b bis 64b) in eine Eigenschaftsklasse (A, B)
Nacheinander Anfahren und Bearbeiten jedes Einzelsegments (61a bis 64a; 61 b bis 64b), wobei jedes Einzelsegment (61a bis 64a; 61 b bis
64b) mit einer seiner Eigenschaftsklasse (A, B) entsprechenden Bearbeitungsstrategie bearbeitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Daten bezüglich der zu bearbeitenden Fläche (100) durch Abfahren des Roboter-Fahrzeugs (10) entlang einer Außengrenze (101) der zu bearbeitenden Fläche (100) ermittelt werden. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Einteilen der zu bearbeitenden Fläche (100) in die Einzelsegmente (61a bis 64a; 61 b bis 64b) durch Aufteilen der Fläche (100) in geometrische Grundformen erfolgt, die jeweils ein Einzelsegment (61a bis 64a; 61 b bis 64b) ausbilden. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Grundform bevorzugte geometrische Eigenschaften aufweist, insbesondere, dass die Grundform rechteckig bzw. konvex ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Eigenschaftsklasse (A, B) anhand der Erreichung der bevorzugten geometrischen Eigenschaften festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Anzahl (n), Größe und Umriss der Einzelsegmente (61a bis 64a; 61 b bis 64b) zunächst durch eine Vielzahl von zufälligen Einteilungen der zu bearbeitenden Fläche (100) in vorläufige Einzelsegmenten (61a bis 64a; 61 b bis 64b) erfolgt, und dass diejenigen der vorläufigen Einzelsegmente (61a bis 64a; 61 b bis 64b) als endgültige Einzelsegmente (61a bis 64a) generiert werden, bei der die Summe oder die Fläche der bevorzugten Eigenschaftsklassen (A, B) möglichst groß bzw. möglichst klein ist.
Verfahren nach Anspruch 6
dadurch gekennzeichnet,
dass bei der Einteilung in Einzelsegmente (61a bis 64a; 61 b bis 64b) Ergebnisse aus vorangegangenen Bearbeitungen oder während einer aktuellen Bearbeitung herangezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bearbeitungsstrategie des Einzelsegments (61a bis 64a; 61 b bis 64b) in einem Abfahren eines vordefinierten Bewegungsweges (1 11 , 1 12) oder eines zufälligen bzw. heuristisch motivierten Bewegungsweges (116) besteht.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der vordefinierte Bewegungsweg aus zueinander parallel angeordneten Bahnabschnitten (1 11) besteht und dass der zufällige Bewegungsweg durch geradlinige Bahnabschnitte (116) gekennzeichnet ist, die durch an den Grenzen (1 17) des Einzelsegments erzeugte Wenden mit Zufallswinkel verbunden sind. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9
zur Verwendung bei einem autonom fahrenden Rasenmäher (10).
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