改进的机器人作业工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请总体上涉及机器人作业工具及其控制，且尤其涉及具有遵循引导线的改进的能力的一种机器人作业工具以及一种控制这种机器人作业工具的方法。
【背景技术】
[0002]在市场上可获得不同类型的机器人作业工具。一种普通的类型是机器人剪草机，其他类型包括机器人真空吸尘器、机器人地板清洁机、机器人除雪机以及机器人垃圾收集器。在本文档中，机器人剪草机将被用作机器人作业工具的一个非限制实例；然而，本领域的技术人员认识到，在本文档中的教导也适用于其他类型的机器人作业工具。
[0003]机器人剪草机广泛地用于草坪养护活动。通常，机器人剪草机是将板载电池用作电源的自主机器人工具。根据操作负荷和持续时间，需要定期给机器人剪草机的电池再充电。由于自主机器人剪草机独立作业，所以如果在操作期间，电池功率电平下降为低于阈值功率电平，那么需要找出到充电站的路径。目前，用于将机器人剪草机引回充电站的技术很多。例如，在充电站建立的天线可以用于将机器人剪草机导航到充电站。然而，天线在充电站附近具有有限的范围，并且具有机器人剪草机在剩余电池功率耗尽之前难以找到充电的风险。
[0004]因此，很多机器人剪草机被配置为沿着引导线，该引导线可以用于将机器人剪草机导航到充电站。引导线可以是划定机器人剪草机的预期工作区域(即，限定该区域的周边)的边界线。可替代地或者附加地，在充电站的入口的前面可以设置更短的直引导线或线圈，用于帮助机器人剪草机安全地接近充电站并且与充电站对接。边界线和入口引导线可以通过非限制性的方式构成在本文档中公开的实施方式的“引导线”。
[0005]为了能够遵循引导线，给机器人剪草机提供一个或多个传感器，该一个或多个传感器适合于感测由引导线生成的磁场的力度或强度。例如，一个或多个传感器可以是一个或多个垂直环形传感器。然而，如果机器人剪草机每次遵循相同的路径，那么会在草坪上产生不可取的永久可见轨道和/或标记。为了克服上述缺点，机器人剪草机可以被配置为以一定距离沿着引导线。例如，机器人剪草机每次导航到充电站，都可以随机选择这个距离。机器人剪草机在返回充电站时遵循固定的磁场强度。固定的磁场强度被选择为从一个周期到另一个周期具有不同值。因此，机器人剪草机每次行进到充电站，都采用不同的路径。这种方法有效地解决了在草坪上具有可见轨道的问题。
[0006]通常，与引导线相距的距离越远，将产生的由一个或多个传感器检测的磁场的强度的值约小。在检测的磁场强度(即，传感器输出信号的值)与距离引导线的距离之间的关系允许机器人剪草机以期望的距离来跟随电线。然而，发明人认识到，利用传感器输出信号的典型行为具有某些复杂性和问题。在图4A中提供了传感器输出信号的示例性说明。
[0007]首先，该关系是非线性的。其次，对于距引导线较短距离，传感器输出信号随着距离更大幅地变化。第三，在与引导线相距的距离非常短时，传感器输出信号甚至在相反的方向变化，甚至非常小的距离差值也展现出更强烈的变化。第四，在机器人横跨引导线作业时，传感器输出信号变成O，然后，在引导线的另一侧呈现相反极性。
[0008]由于这些复杂性，现有技术机器人剪草机在它们在不同距离的广泛范围内沿着引导线的能力上具有缺点，该范围包括非常接近引导线的距离和/或在引导线的两侧的距离。在沿着引导线穿过角落时，很多现有技术机器人剪草机也具有缺点。因此，需要在这些方面进行改进。
【发明内容】
[0009]本申请的教导的一个目标在于，通过提供一种用于与至少一个引导线一起使用的机器人作业工具来克服上述所列问题，所述引导线适合于传导电流，以在所述引导线周围生成磁场。所述机器人作业工具包括:感测系统，其适合于检测所述磁场的强度；转向系统；以及控制器，其被配置为通过反馈控制回路，响应于所述感测系统的输出，控制所述转向系统，以使所述机器人作业工具沿着所述引导线移动。所述控制器被配置为:确定表示所述机器人作业工具与所述引导线之间的距离的测度；并且响应于所确定的距离测度，调整所述反馈控制回路的至少一个参数。
[0010]在一个实施方式中，机器人作业工具是机器人作业工具系统的一部分，该系统进一步包括充电站；引导线；以及信号发生器，用于生成并且通过所述引导线传输电信号。
[0011]在一个实施方式中，机器人作业工具是机器人剪草机。
[0012]本申请的教导的一个目标还在于，通过提供一种控制机器人作业工具沿引导线而行的方法来克服上述所列问题，所述引导线适合于传导电流并且在所述引导线周围生成磁场。所述方法包括根据检测的磁场强度，通过反馈控制回路，控制所述机器人作业工具的转向系统。该方法还包括确定表示所述机器人作业工具与所述引导线之间的距离的测度。而且，该方法还包括响应于所确定的距离测度，调整所述反馈控制回路的至少一个参数。
[0013]通过以下详细公开内容，通过所附从属权利要求以及通过附图，将呈现所公开的实施方式的其他特征和优点。
[0014]通常，在权利要求书中使用的所有术语要根据其在本技术领域中的通常意义来解释，除非在本文中另有明确定义。在指代部件、装置、元件、设备、步骤等的至少一个实例时，要开放式地解释对“一 / 一个/该[部件、装置、元件、设备、步骤等]”的所有引用，除非另有明确规定。在本文中公开的任何方法的步骤不需要按照所公开的精确顺序来执行，除非明确规定。
【附图说明】
[0015]现在，参照附图，进一步详细地描述实施方式。
[0016]图1示出了具有机器人剪草机形式的根据本申请的教导的一个实施方式的机器人作业工具的示意性概览图。
[0017]图2示出了根据本申请的教导的一个实施方式的机器人作业工具系统的示意图。
[0018]图3示意性示出了在引导线的两侧在多个不同的距离范围中的一个内以任意的距离沿着引导线移动时的机器人剪草机。
[0019]图4A是示意性示出作为与引导线相距的距离的函数的机器人剪草机的磁场传感器的输出信号的典型行为的曲线图。
[0020]图4B是用于示出根据在本文中的教导的发明方面的与在图4A中显示的曲线图相似的曲线图。
[0021]图5是机器人剪草机的引导控制系统的示意性方框图。
[0022]图6是在引导控制系统内的反馈控制回路的示意性方框图。
[0023]图7A示意性示出了根据一个实施方式的第一和第二磁场传感器在机器人剪草机上的位置。
[0024]图7B示意性示出了根据另一个实施方式的第一和第二磁场传感器在机器人剪草机上的位置。
[0025]图7C示意性示出了根据又一个实施方式的第一和第二磁场传感器在机器人剪草机上的位置。
[0026]图8示出了根据本申请的教导的一个实施方式的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027]现在，参照附图，在后文中更完整地描述公开的实施方式，在附图中，显示了本发明的某些实施方式。然而，本发明通过多种不同的形式来体现，并且不应理解为限于在本文中陈述的实施方式；确切地说，通过示例的方式提供这些实施方式，以便本公开彻底且完整，并且将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。相同的数字在全文中表示相同的部件。
[0028]图1示出了具有主体140和多个车轮130的机器人作业工具100的示意性概览图。在图1的示意性实施方式中，机器人作业工具100具有四个车轮130:两个前轮130’和两个后轮130"。至少一些车轮130可驱动地连接至至少一个电动机150。应注意的是，即使在本文中的描述集中于电动机，可替代地，内燃机也可能与电动机相结合地来使用。
[0029]在图1的实例中，后轮130〃连接至各自的电动机150。这允许独立于彼此地驱动后轮130"，例如，能够转动。
[0030]机器人作业工具100包括引导控制系统110，该系统在图5中更详细地显示为500并且用于控制机器人作业工具100在给定的距离D1-D5处沿着引导线250，如在图3中所示