控制机器人园艺工具相对于一个或多个检测的目标的移动的制作方法

本披露内容涉及机器人工具，具体地涉及用于响应于检测到一个或多个目标来控制机器人工具的速度和/或移动方向的方法和系统。本披露内容还涉及一种安装在机器人工具上以检测一个或多个目标的毫米波雷达传感器。

背景技术：

技术实现思路

1、一个实施例包括一种机器人园艺工具，该机器人园艺工具可以包括壳体和一组轮子，该组轮子联接到该壳体并被配置为旋转以在作业表面上推进机器人园艺工具。该机器人园艺工具还可以包括联接到该组轮子中的一个或多个轮子的至少一个轮子马达。该至少一个轮子马达可以被配置为驱动一个或多个轮子的旋转。机器人园艺工具还可以包括被配置为检测一个或多个目标的目标检测传感器。机器人园艺工具还可以包括电子处理器，该电子处理器与目标检测传感器通信并且被配置为通过从目标检测传感器接收目标检测数据来控制至少一个轮子马达在作业表面上移动机器人园艺工具。目标检测数据可以指示一个或多个目标中的每一个相对于机器人园艺工具的相应定位。电子处理器还可以被配置为执行速度控制算法，该速度控制算法可以包括基于该目标检测数据来确定该目标检测传感器的检测区域内是否存在任何目标。由电子处理器执行的速度控制算法还可以包括响应于确定该目标检测数据指示该检测区域内不存在任何目标，控制该至少一个轮子马达以第一速度向前移动该机器人园艺工具。由电子处理器执行的速度控制算法还可以包括响应于确定目标检测数据指示该检测区域内存在至少一个目标，基于该目标检测数据确定到该机器人园艺工具的最近目标的最近距离。由电子处理器执行的速度控制算法还可以包括确定该最近目标与该机器人园艺工具之间的最近距离是否大于或等于第一距离阈值。由电子处理器执行的速度控制算法还可以包括响应于确定最近距离大于或等于第一距离阈值，控制至少一个轮子马达以第一速度向前移动机器人园艺工具。由电子处理器执行的速度控制算法还可以包括响应于确定最近距离小于第一距离阈值，确定最近距离是否大于或等于低于第一距离阈值的第二距离阈值。由电子处理器执行的速度控制算法还可以包括响应于确定最近距离小于第一距离阈值且大于或等于第二距离阈值，控制至少一个轮子马达以同机器人园艺工具与最近目标之间的最近距离成正比的第二速度向前移动机器人园艺工具。第二速度可以小于第一速度。由电子处理器执行的速度控制算法还可以包括响应于确定最近距离小于第二距离阈值，控制至少一个轮子马达以同机器人园艺工具与最近目标之间的最近距离成正比的第三速度向后移动机器人园艺工具。

2、除了上述特征的任意组合之外，电子处理器可以被配置为执行转向控制算法，该转向控制算法可以包括以下任何一项或组合：响应于确定目标检测数据指示不存在任何目标，控制至少一个轮子马达沿第一直线向前移动机器人园艺工具；响应于确定该目标检测数据指示该检测区域内存在该至少一个目标，确定该检测区域的左边部分还是右边部分包括更多目标；以及控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具沿背离该检测区域的包括(i)更多目标、(ii)更多代表目标的数据点、或(iii)(i)和(ii)二者的部分的方向转弯。

3、除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为基于目标检测数据确定距中心轴的最远x坐标目标的最远x坐标距离，该中心轴沿平行于机器人园艺工具的向前移动路径的方向穿过机器人园艺工具的中心。除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为控制至少一个轮子马达，以使机器人园艺工具根据作为最远x坐标目标的最远x坐标距离的函数的转弯角度转弯。

4、除了上述特征的任意组合之外，该函数还可以指示转弯角度随着最远x坐标目标的最远x坐标距离的增加而增加。

5、除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为从位于该检测区域的包括较少目标的部分上的一个或多个第一目标中确定距中心轴的最远x坐标目标的最远x坐标距离。

6、除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为基于目标检测数据确定距中心轴的最近x坐标目标的最近x坐标距离，该中心轴沿平行于机器人园艺工具的向前移动路径的方向穿过机器人园艺工具的中心。除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为控制至少一个轮子马达，以使机器人园艺工具根据作为最近x坐标目标的最近x坐标距离的函数的转弯角度转弯。

7、除了上述特征的任意组合之外，该函数还可以指示转弯角度随着最近x坐标目标的最近x坐标距离的增加而增加。

8、除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为从位于该检测区域的包括较少目标的部分上的一个或多个第一目标中确定距中心轴的最近x坐标目标的最近x坐标距离。

9、除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为在控制至少一个轮子马达以使机器人园艺工具转弯之后，响应于确定目标检测数据指示不存在任何目标，控制至少一个轮子马达完成转弯并沿第二直线向前行进。

10、除了上述特征的任意组合之外，机器人园艺工具还可以包括被配置为感测壳体撞击到目标的情况的撞击传感器。除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以联接到撞击传感器并且可以被配置为基于来自撞击传感器的撞击传感器数据来确定壳体已经撞击到目标。除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为控制至少一个轮子马达以沿第二方向移动机器人园艺工具，该第二方向与当电子处理器确定壳体撞击到目标时机器人园艺工具正在移动的第一方向相反。

11、除了上述特征的任意组合之外，目标检测传感器还可以包括毫米波雷达设备。

12、除了上述特征的任意组合之外，第一距离阈值可以近似等于目标检测传感器的最大可检测范围。

13、另一个实施例包括一种用于控制机器人园艺工具的方法。该方法可以包括使用机器人园艺工具的电子处理器从机器人园艺工具的目标检测传感器接收目标检测数据，其中，该目标检测数据指示一个或多个目标中的每一个相对于机器人园艺工具的相应定位。该方法还可以包括使用机器人园艺工具的电子处理器执行速度控制算法，该速度控制算法可以包括使用电子处理器并基于目标检测数据确定目标检测传感器的检测区域内是否存在任何目标。作为该方法的一部分执行的速度控制算法还可以包括响应于确定目标检测数据指示检测区域中不存在任何目标，控制至少一个轮子马达以第一速度向前移动机器人园艺工具。至少一个轮子马达可以联接到一组轮子中的一个或多个轮子，该组轮子联接到机器人园艺工具的壳体并且被配置为旋转以在作业表面上推进机器人园艺工具。该至少一个轮子马达可以被配置为驱动一个或多个轮子的旋转。作为该方法的一部分执行的速度控制算法还可以包括响应于确定目标检测数据指示检测区域内存在至少一个目标，使用电子处理器基于该目标检测数据确定到该机器人园艺工具的最近目标的最近距离。作为该方法的一部分执行的速度控制算法还可以包括确定最近目标与机器人园艺工具之间的最近距离是否大于或等于第一距离阈值。作为该方法的一部分执行的速度控制算法还可以包括响应于确定最近距离大于或等于第一距离阈值，控制至少一个轮子马达以第一速度向前移动机器人园艺工具。作为该方法的一部分执行的速度控制算法还可以包括响应于确定最近距离小于第一距离阈值，控制至少一个轮子马达以同机器人园艺工具与最近目标之间的最近距离成正比的第二速度向前移动机器人园艺工具。第二速度可以小于第一速度。

14、除了上述特征的任意组合之外，执行速度算法可以进一步包括以下任何一项或组合：响应于确定最近距离小于第一距离阈值，使用电子处理器确定最近距离是否大于或等于低于该第一距离阈值的第二距离阈值；响应于确定该最近距离小于第一距离阈值且大于或等于第二距离阈值，使用电子处理器控制至少一个轮子马达以同机器人园艺工具与最近目标之间的最近距离成正比的第二速度向前移动该机器人园艺工具，以及响应于确定最近距离小于第二距离阈值，控制至少一个轮子马达以同机器人园艺工具与最近目标之间的最近距离成反比的第三速度向后移动机器人园艺工具。

15、除了上述特征的任意组合之外，该方法还可以包括使用电子处理器执行转向控制算法，该转向控制算法包括以下任何一项或组合：响应于确定目标检测数据指示不存在任何目标，控制至少一个轮子马达沿第一直线向前移动机器人园艺工具；响应于确定该目标检测数据指示该检测区域内存在该至少一个目标，确定该检测区域的左边部分还是右边部分包括更多目标；以及控制该至少一个轮子马达以使该机器人园艺工具沿背离该检测区域的包括(i)更多目标、(ii)更多代表目标的数据点、或(iii)(i)和(ii)二者的部分的方向转弯。

16、除了上述特征的任意组合之外，执行转向控制算法可以包括在控制至少一个轮子马达以使机器人园艺工具转弯之后，响应于确定目标检测数据指示不存在任何目标，控制至少一个轮子马达完成转弯并沿第二直线向前行进。

17、除了上述特征的任意组合之外，第一距离阈值可以近似等于目标检测传感器的最大可检测范围。

18、另一个实施例包括一种机器人园艺工具，该机器人园艺工具可以包括壳体和一组轮子，该组轮子联接到该壳体并被配置为旋转以在作业表面上推进机器人园艺工具。该机器人园艺工具还可以包括联接到该组轮子中的一个或多个轮子的至少一个轮子马达。该至少一个轮子马达可以被配置为驱动一个或多个轮子的旋转。机器人园艺工具还可以包括被配置为检测一个或多个目标的目标检测传感器。机器人园艺工具还可以包括电子处理器，该电子处理器与目标检测传感器通信并且被配置为通过从目标检测传感器接收目标检测数据来控制至少一个轮子马达在作业表面上移动机器人园艺工具。目标检测数据可以指示一个或多个目标中的每一个相对于机器人园艺工具的相应定位。电子处理器可以进一步被配置为执行转向控制算法，该转向控制算法可以包括使用电子处理器并基于目标检测数据来确定目标检测传感器的检测区域内是否存在任何目标。由电子处理器执行的速度控制算法还可以包括响应于确定目标检测数据指示检测区域中不存在任何目标，控制至少一个轮子马达沿第一直线向前移动机器人园艺工具。由电子处理器执行的速度控制算法还可以包括确定目标检测数据指示检测区域内存在至少一个目标。由电子处理器执行的速度控制算法还可以包括响应于确定目标检测数据指示检测区域内存在至少一个目标，确定检测区域的左边部分还是右边部分包括更多目标。由电子处理器执行的速度控制算法还可以包括控制该至少一个轮子马达以使机器人园艺工具沿背离检测区域的包括(i)更多目标、(ii)更多代表目标的数据点、或(iii)(i)和(ii)二者的部分的方向转弯。

19、除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为基于目标检测数据确定距中心轴的最远x坐标目标的最远x坐标距离，该中心轴沿平行于机器人园艺工具的向前移动路径的方向穿过机器人园艺工具的中心。除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为控制至少一个轮子马达，以使机器人园艺工具根据作为最远x坐标目标的最远x坐标距离的函数的转弯角度转弯。

20、除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为在控制至少一个轮子马达以使机器人园艺工具转弯之后，响应于确定目标检测数据指示不存在任何目标，控制至少一个轮子马达完成转弯并沿第二直线向前行进。

21、另一个实施例包括一种机器人工具，该机器人工具可以包括壳体和联接到该壳体的一组轮子。该组轮子可以被配置为旋转以在作业表面上推进机器人工具。该机器人工具可以进一步包括联接到该组轮子中的一个或多个轮子的至少一个轮子马达。该至少一个轮子马达可以被配置为驱动一个或多个轮子的旋转。该机器人工具可以进一步包括被配置为检测一个或多个目标的毫米波雷达传感器。毫米波雷达传感器可以被配置为在从57千兆赫到66千兆赫的频率范围内操作。机器人工具可以进一步包括电子处理器，该电子处理器与毫米波雷达传感器通信并且被配置为基于从毫米波雷达传感器接收的数据来控制至少一个轮子马达以控制机器人工具在作业表面上的移动。

22、除了上述特征的任意组合之外，机器人工具还可以包括被配置为在户外作业以执行任务的机器人园艺工具。

23、除了上述特征的任意组合之外，机器人园艺工具还可以包括机器人割草机，并且其中，该任务包括修剪草坪。

24、除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为基于从毫米波雷达传感器接收的数据来检测机器人工具的作业区域中是否存在降水。

25、除了上述特征的任意组合之外，毫米波雷达传感器还可以包括发射天线和接收天线。发射天线、接收天线、或发射天线和接收天线二者可以具有比第二雷达传感器的天线更小的表面积，该第二雷达传感器在低于从57千兆赫到66千兆赫的频率范围的第二频率范围内操作。

26、除了上述特征的任意组合之外，毫米波雷达传感器可以在朝向机器人工具后部的向后方向距壳体的前边缘第一预定距离安装到机器人工具。第一预定距离可以被选择为使得在毫米波雷达传感器发射的无线电波穿过壳体的前边缘时的点处，毫米波雷达传感器的最大水平角场的第一宽度近似等于机器人工具的第二宽度。

27、除了上述特征的任意组合之外，毫米波雷达传感器还可以以距作业表面的第一预定高度安装到机器人工具。电子处理器可以被配置为控制机器人工具停止移动以防止检测到的障碍物进入毫米波雷达传感器的死区。毫米波雷达传感器可能无法检测到相对于机器人工具而言位于死区中的任何障碍物。死区可以位于机器人工具的正前方并且可以至少部分地由在背离壳体的向前方向上距壳体的前边缘的第二预定距离限定。第二预定距离可以基于第一预定距离、第一预定高度、毫米波雷达传感器的最大垂直角场的输出角度范围、以及毫米波雷达传感器相对于平行于作业表面的轴安装的倾斜角度。

28、除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为控制机器人工具停止移动，以试图使机器人工具与检测到的障碍物保持大于或等于第二预定距离。

29、除了上述特征的任意组合之外，毫米波传感器的最大水平角场的输出角度范围还可以与毫米波传感器的最大垂直角场的输出角度范围不同。

30、除了上述特征的任意组合之外，毫米波雷达传感器可以安装在壳体的顶部。

31、除了上述特征的任意组合之外，毫米波雷达传感器可以安装在壳体顶表面之下的壳体内部。

32、除了上述特征的任意组合之外，机器人工具还可以包括充电接口，该充电接口包括至少一个导电端子，该至少一个导电端子被配置为联接到停靠站的对应端子，以从停靠站接收充电电流。除了上述特征的任意组合之外，充电接口和毫米波雷达传感器可以在机器人工具上安装成使得充电接口的至少一个导电端子不干扰毫米波雷达传感器感测机器人工具壳体外部的障碍物。

33、除了上述特征的任意组合之外，充电接口的至少一个导电端子还可以安装在毫米波传感器的最大角视场之外。

34、除了上述特征的任意组合之外，机器人工具还可以包括被配置为以预定频率生成第一振动的换能器，其中，该第一振动被施加到毫米波雷达传感器。

35、除了上述特征的任意组合之外，机器人工具还可以包括被配置为阻尼机器人工具在操作期间随机经历的第二振动的振动阻尼器。

36、除了上述特征的任意组合之外，毫米波雷达传感器还可以被配置为检测指示存在人类的人类频率模式。

37、除了上述特征的任意组合之外，毫米波雷达传感器还可以被配置为检测高度大于预定高度的目标。除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为响应于检测到高度大于预定高度的目标而停止至少一个轮子马达的旋转以停止机器人工具的移动。除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为分析从毫米波雷达传感器接收的数据，以检测数据的频率分量是否对应于人类频率模式。除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为响应于确定数据的频率分量对应于人类频率模式而确定目标是人类。

38、除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为分析从毫米波雷达传感器接收的数据，以识别人类做出的手势。除了上述特征的任意组合之外，电子处理器还可以被配置为基于人类做出的手势来控制机器人工具。

39、另一个实施例包括一种操作机器人工具的方法。该方法可以包括使用至少一个轮子马达驱动联接到机器人工具的壳体的一组轮子中的一个或多个轮子的旋转。该组轮子可以被配置为旋转以在作业表面上推进机器人工具。该方法可以进一步包括使用机器人工具的毫米波雷达传感器检测一个或多个目标。毫米波雷达传感器可以被配置为在从57千兆赫到66千兆赫的频率范围内操作。该方法可以进一步包括基于从毫米波雷达传感器接收的数据，使用机器人工具的电子处理器控制至少一个轮子马达以控制机器人工具在作业表面上的移动。

40、另一个实施例包括一种机器人园艺工具，该机器人园艺工具可以包括壳体和联接到该壳体的一组轮子。该组轮子可以被配置为旋转以在作业表面上推进机器人园艺工具。该机器人园艺工具可以进一步包括联接到该组轮子中的一个或多个轮子的至少一个轮子马达。该至少一个轮子马达可以被配置为驱动一个或多个轮子的旋转。该机器人园艺工具可以进一步包括被配置为检测一个或多个目标的毫米波雷达传感器。机器人园艺工具可以进一步包括电子处理器，该电子处理器与毫米波雷达传感器通信并且被配置为基于从毫米波雷达传感器接收的数据来控制至少一个轮子马达以控制机器人园艺工具在作业表面上的移动。机器人园艺工具可以进一步包括被配置为以预定频率生成第一振动的换能器。第一振动可以被施加到毫米波雷达传感器。

41、通过考虑具体实施方式和附图，本披露内容的其他方面将变得清楚。