改进的机器人作业工具的制作方法_2

文档序号:9291578阅读:来源:国知局
。如在图5中所示,引导控制系统110/500的主要部分是感测系统510、存储器520、控制器530以及转向系统540。
[0031]感测系统510包括一个或多个磁场传感器170、172。如果使用不止一个传感器,与在公开的实施方式中的情况一样,那么第二磁场传感器172相对于所述第一传感器170以一定偏移设置。图7A至图7C示出了根据不同的实施方式的第一和第二磁场传感器170、172的有利位置。例如,磁场传感器170、172可以是垂直环形传感器。这些传感器产生由通过引导线250传输的控制信号的形式的电流所生成的磁场引起的各自的传感器输出信号171、173(关于充电站、控制信号以及引导线的更多细节,参看下面参照图2的描述)。这能够使引导控制系统110确定在机器人作业工具100与引导线之间的距离,并且还确定机器人作业工具100在由引导线划定的区域内部还是外面。
[0032]转向系统540包括轮式电动机150以及可选地包括转向控制器542。
[0033]控制器530被配置为通过反馈控制回路532,响应于所述感测系统的输出,控制所述转向系统540 (通过转向控制器542或者直接通过轮式电动机150),以使所述机器人作业工具沿着所述引导线250移动。反馈控制回路532的实施方式在图6中显示为600。通过控制转向系统540来通过左和右轮式电动机150以基本上相同的速度使后轮130〃驱动,引导控制系统110可以使机器人作业工具100在与引导线250平行的正方向320 (图3)上推进。通过控制转向系统540来通过左和右轮式电动机150使后轮130〃差速驱动,引导控制系统110还可以调整机器人作业工具100与引导线的横向距离。引导控制系统110还可以用作并非本申请的教导的中心点的其他目的,例如,在由边界线(可能与引导线相同或不同的线)限定的服务区域内,控制机器人作业工具100的操作/移动。
[0034]返回图1,机器人作业工具100还包括作业工具160,该工具可以是割草装置,例如,由切刀电动机165驱动的旋转刀片160。切刀电动机165连接至控制器110,能够允许控制器110控制切刀电动机165的操作。控制器还被配置为通过(例如)测量传输给切刀电动机165的功率,或者通过测量由旋转刀片施加的轴扭矩,来确定施加在旋转刀片上的负荷。在一个实施方式中,机器人作业工具100是机器人剪草机。
[0035]机器人作业工具100还具有(至少)一个电池180,用于将功率提供给电动机150和切刀电动机165。
[0036]图2示出了包括充电站210以及被设置为包围工作区域205的边界线250的机器人作业工具系统200的示意图,工作区域205不必是机器人作业工具系统200的一部分,在该部分中,机器人作业工具100理应服务。充电站210具有充电器220,在这个实施方式中,充电器耦合至两个充电板230。充电板230被设置为与机器人作业工具100的相应的充电板(未显示)配合,用于给机器人作业工具100的电池180充电。充电站210还具有或者可以耦合至信号发生器240,用于提供通过边界线250传输的控制信号(未显示)。控制信号优选地包括多个周期性电流脉冲。如在本领域中已知的,电流脉冲围绕机器人作业工具100的传感器170检测的边界线250生成磁场。在机器人作业工具100 (或者更精确地说,传感器170或172)横跨边界线250时,磁场的方向改变。因此,机器人作业工具100能够确定穿过了边界线。使用多于一个传感器170、172,能够允许机器人作业工具100的控制器110,通过比较从每个传感器170中接收的传感器信号,确定机器人作业工具100关于边界线250排齐的方式。例如,在返回充电站210充电时,这能够允许机器人作业工具遵循边界线 250。
[0037]可选地,充电站210还具有入口引导线260,用于允许机器人作业工具找到充电站210的入口。在一个实施方式中,入口引导线260可以由边界线250的回路构成,在另一个实施方式中,可以是短直线。对于本公开的剩余部分,术语“引导250”用于统一表示边界线250或入口引导线260中的任一个,在这两者之间没有特别优先次序。
[0038]现在,描述机器人作业工具100在不同距离(包括非常接近引导线的距离和/或在引导线的两侧的距离)的广泛范围内遵循边界线250的更高能力。从一般的角度来看,在图8中显示了改进。如上所述,根据从感测系统510中检测的磁场强度,通过使用反馈控制回路532,控制810所述机器人作业工具100的转向系统540。确定820表示在所述机器人作业工具100与所述引导线250之间的距离的测度。响应于所确定的距离测度,调整830所述反馈控制回路532的至少一个参数。
[0039]在一个实施方式中,距离测度被确定为在一组距离范围Rl、R2、Rl-2、R3、R4、R3-4内的特定的距离范围,其中,估计的所述机器人作业工具100与所述引导线250之间的距离落入这一组距离范围。在图3中显示了这组距离范围。
[0040]如在图3中进一步所示,存储器520可以被配置为针对在所述一组距离范围R1、R2、Rl-2、R3、R4、R3-4内的各距离范围存储一组522预定义的反馈控制回路参数值。所述控制器530可以被配置为在调整所述反馈控制回路532的所述至少一个参数时,使用针对所确定的特定距离范围的所述预定义的反馈控制回路参数值。
[0041]在所述反馈控制回路532是PID控制回路时(与在图6中显示的实施方式的情况一样),所述预定义的反馈控制回路参数值522表示针对这组距离范围内的不同距离范围的所述PID控制回路600的比例增益610、积分增益620以及微分增益630的可能值。在图5中显示为522,其中,针对距离范围Rl存储第一组预定义的反馈控制回路参数值PVia,Pvlb,...,pvln,,然而,针对距离范围R2存储第二组预定义的反馈控制回路参数值Pv2a, pv2b,...,pv2n,以此类推。
[0042]在图6的公开的实施方式中,控制器530使用当前距离范围的预定义的反馈控制回路参数值,来调整所述PID控制回路600的当前比例增益、当前积分增益以及当前微分增益中的至少一个。这通常通过将比例增益610的参数Kp 612、积分增益620的参数K1 622和/或微分增益630的参数Kd 632的值改变成被存储在存储器520内的各自的预定义的参数值522来进行。
[0043]如图3中所示,该组距离范围可以有利地包括:第一距离范围Rl,其表示估计的距离Dl、D2大于在所述引导线250的一侧的阈值距离;以及第二距离范围R2,其表示估计的距离D3比在引导线250的所述一侧的阈值距离更近。在引导线250是边界线时,所述一侧通常可以在由边界线划定的区域205的内部。
[0044]有利地,这组距离范围进一步包括:第一中间距离范围R1-2,其表示估计的距离在所述引导线250的所述一侧的在所述第一与第二距离范围之间。所述第二距离范围R2通常明显比所述第一距离范围Rl更窄,并且所述第一中间距离范围R1-2通常明显比所述第二距离范围R2更窄。例如,第二距离范围R2可以(例如)表示在机器人作业工具与引导线之间的介于大约Ocm与大约10-20cm之间的距离。例如,第一距离范围Rl可以(例如)表示在机器人作业工具与引导线之间的介于大约10-20cm与大约l_2m之间的距离。第一中间距离范围R1-2可以表示跨在在第二距离范围R2的上端值与第一距离范围Rl的下端值之间的介于大约l_5cm的窄范围内的距离。要注意的是,第一距离范围R1、第二距离范围R2以及第一中间距离范围R1-2优选地不重叠,但是连续(即,在第二距离范围R2与第一中间距离范围R1-2之间没有留下任何未定义的距离且在第一中间距离范围R1-2与第一距离范围Rl之间也没有留下任何未定义的距离。
[0045]提供第一距离范围R1、第二距离范围R2以及第一中间距离范围R1-2,允许精细地修改反馈控制回路532,以抵消与感测系统510的传感器输出信号171 (或173)的典型行为相关联的复杂性。在
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