一种自主式割草机及其导航系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自主式割草机(100)，其包括具有至少一个马达(210)的割草机主体(102)，所述至少一个马达被布置成驱动切割刀片(212b)并且经由轮装置将所述割草机主体(102)推进到操作表面上。所述割草机主体(102)包括被布置成协助控制器(202)在预定操作区域(208)内控制所述割草机主体(102)的操作的导航系统(204)。所述导航系统包括测距模块(106、220)、可旋转光学勘测模块(222)、声波障碍物检测模块(224)、设置在所述割草机主体(102)的外表面上的吸热单元，其用于将所述割草机主体内产生的热量导向大气，以及可拆卸对接模块(816)，其被布置成接收所述割草机主体(102)。

An Autonomous Mower and Its Navigation System

The invention discloses an autonomous mower (100), which comprises a mower body (102) with at least one motor (210), which is arranged to drive a cutting blade (212 b) and pushes the mower body (102) onto the operating surface via a wheel device. The mower body (102) includes a navigation system (204) arranged to assist the controller (202) to control the operation of the mower body (102) in a predetermined operating area (208). The navigation system includes a ranging module (106, 220), a rotating optical survey module (222), an acoustic obstacle detection module (224), a heat absorbing unit arranged on the outer surface of the mower body (102), which is used to guide the heat generated in the mower body to the atmosphere, and a removable docking module (816), which is arranged to receive the mower body (102).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种自主式割草机及其导航系统
本专利技术涉及一种自主式割草机及其导航系统，尤其但不排他地，涉及一种自主式割草机，其使用导航系统来控制自主式割草机在其操作期间的导航。
技术介绍
草坪的维护需要大量的人力劳动，包括不断浇水，施肥和修剪草坪以保持健康的草地覆盖。尽管有时可以通过使用喷洒器或灌溉系统以最小的劳力来处理浇水和施肥，但是割草过程是需要园丁的大量体力劳动的一个过程。割草机的设计者和制造商已经尝试了一段时间来制造自主式割草机以取代传统的推拉式割草机。然而，景观的不可预测性以及创建准确和可用产品的成本意味着许多自主式割草机根本不能以足够的性能水平执行。这部分是由于花园有许多不同的品种和形状，具有不同的高度和轮廓。因此，自主式割草机在导航这些不同类型的地形时遇到了很大的麻烦。进而，许多推式割草机仍然受到用户的青睐，因为它们的性能和控制仍然可以手动控制以克服与不同景观轮廓相关的问题。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种自主式割草机，包括：割草机主体，其具有至少一个马达，该马达被布置成驱动切割刀片并经由轮装置在操作表面上推进割草机主体，其中，割草机主体包括导航系统，该导航系统被布置成协助控制器以控制割草机主体在预定操作区域内的操作。在第一方面的实施例中，导航系统包括多个导航模块，每个导航模块被布置成获得与割草机的导航相关的导航信息。在第一方面的实施例中，控制器进一步处理导航信息以控制割草机的操作。在第一方面的实施例中，导航信息包括割草机的轮装置行进的距离和方向，预定操作区域的勘测表示，靠近割草机的障碍物的位置，割草机的方向和加速度或其中一个或多个的任何组合。在一个示例性实施例中，割草机的方向可以通过被布置成提供割草机的方位的磁力计来获得，而割草机在3个轴上的取向可以通过陀螺仪装置获得。陀螺仪和磁力计可以在具有加速度计或气压计的惯性测量单元(IMU)内整体地实现。在第一方面的实施例中，导航系统包括测距模块，其被布置成跟踪割草机主体在操作表面上的移动。在第一方面的实施例中，测距模块被布置成通过确定轮装置的至少一个轮的旋转距离来跟踪割草机主体在操作表面上的移动。在第一方面的实施例中，测距模块包括一个或多个传感器，其被布置成检测轮装置的至少一个轮中的每一个的旋转速率。在第一方面的实施例中，将每个轮的旋转速率应用于传动比以确定轮的旋转距离。在第一方面的实施例中，马达的旋转速率被应用于确定轮的旋转距离的传动比。在第一方面的实施例中，一个或多个传感器设置在每个驱动马达上，驱动马达被布置成驱动轮装置的一对相对轮。在第一方面的实施例中，测距模块被布置成与设置在每个驱动马达上的一个或多个传感器通信以确定一对相对轮中的每一个的行进距离和行进方向。在第一方面的实施例中，测距模块被布置成将一对相对轮中的每一个的旋转距离和方向传输到导航系统。在第一方面的实施例中，导航系统包括光学勘测模块，光学勘测模块被布置成扫描并勘测割草机周围的附近区域以设计预定操作区域所勘测的表示。在一个实施例中，术语光学勘测模块可以包括能够协助割草机“看见”其周围环境的任何勘测模块。就此而言，术语“光学”可以包括使用基于光的技术的勘测模块，包括用于对象识别处理的激光或照相机。然而，应当理解，光学勘测模块还可以通过使用基于非光的技术(例如通过无线电波(雷达)或声波)协助割草机“看见”其周围环境。因此，在这个意义上，术语“光学”可以参考基于光的技术或“光学”因为它协助割草机“看见”而不必使用基于光的技术。在第一方面的实施例中，光学勘测模块还被布置成使用光学装置来扫描和勘测割草机周围的附近区域。在第一方面的实施例中，光学勘测模块被放置在割草机主体上的升高位置处。在第一方面的实施例中，光学勘测模块是LIDAR单元。在一个实施例中，可以存在多于一个LIDAR单元。在第一方面的实施例中，导航系统还包括声波或超声波障碍物检测模块，其被布置为使用声波来检测割草机附近的任何障碍物。在一个实施例中，可以存在多个声波或超声波障碍物检测模块。在第一方面的实施例中，声波障碍物检测模块是声纳单元。在一个实施例中，声波障碍物检测模块是激光传感器。在一个实施例中，声波障碍物检测模块是红外(IR)单元。在一个实施例中，声波障碍物检测模块是无线电波(RADAR)单元。在第一方面的实施例中，导航系统还包括惯性测量单元(IMU)，该惯性测量单元被布置成测量和记录在割草机上承受的任何物理力。在第一方面的实施例中，惯性测量单元可从割草机上移除以供用户进行物理操纵。在第一方面的实施例中，导航系统还可以包括卫星导航系统，例如GPS系统，其被布置成识别割草机的位置，行进方向和割草机的地面速度。在第一方面的实施例中，导航系统还包括被布置成提供导航信息的附加传感器，包括GPS坐标、“陡度”红外传感器、水/雨水传感器、边缘传感器、光传感器或其任何一个或多个组合。诸如可以被布置成与WiFi、蓝牙、移动通讯协议、无线电频率、DECT、RFID或者任何其他通信协议通信的端口的通信端口也可以用于交换导航信息或者单独或与任何传感器组合协助导航过程。根据本专利技术的第二实施例，提供了一种用于导航自主式割草机的系统，包括：多个导航模块，每个导航模块被布置成获得与自主式割草机的导航相关的单独的导航信息；其中，多个导航模块在初始化模式期间操作以生成割草机的操作区域的虚拟表示；以及在割草机的操作期间，当割草机操作时，利用由多个导航模块获得的导航信息处理操作区域的虚拟表示。在第二方面的实施例中，当操作期间割草机正在操作以定位和导航割草机时，将操作区域的虚拟表示与由多个导航模块获得的导航信息进行比较。在第二方面的实施例中，多个导航模块包括测距模块，该测距模块被布置成通过确定轮装置的至少一个轮的旋转距离来跟踪割草机主体在操作表面上的移动。在第二方面的实施例中，多个导航模块包括光学勘测模块，光学勘测模块被布置成扫描并勘测割草机周围的附近区域以设计预定操作区域的勘测表示。在第二方面的实施例中，多个导航模块包括声波障碍物检测模块，该声波障碍物检测模块被布置成使用声波来检测割草机附近的任何障碍物。在第二方面的实施例中，多个导航模块包括惯性测量单元，该惯性测量单元被布置成测量并记录在割草机上承受的任何物理力。在第二方面的实施例中，多个导航模块包括卫星导航模块，该卫星导航模块被布置成与卫星导航系统一起操作以定位割草机并建立割草机的行进方向和速度。在第二方面的实施例中，多个导航模块包括红外(IR)模块，该红外(IR)模块被布置成与另一光学系统或IR系统交互以与割草机进行导航信息的通信。该示例性实施例在割草机必须在狭窄空间中进行调遣时是特别有利的例如当需要将割草机调遣到其对接站时，其中在对接站和割草机上或附近实施的IR系统可以协助将割草机导航到对接站，因为IR可以相对于对接站的部分通信割草机的位置。在第二方面的实施例中，初始化模式由用户执行以定义割草机的一个或多个操作区域。在第二方面的实施例中，用户通过控制割草机围绕一个或多个操作区域的周界来限定割草机的操作区域。在一个实施例中，用户还可以通过控制割草机围绕一个或多个非操作区域的周界来定义割草机的禁区。在一个实施例中，用户还可以通过控制割草机在操作区域和禁区之间的边界区域内来限定割草机的移动区域，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自主式割草机，其包括：‑割草机主体，所述割草机主体具有至少一个马达，所述马达被布置成驱动切割刀片并经由轮装置在操作表面上推进所述割草机主体，其中，所述割草机主体包括导航系统，所述导航系统被布置成协助控制器以控制所述割草机主体在预定操作区域内的操作；‑其中，所述导航系统包括测距模块，所述测距模块被布置成跟踪所述割草机主体在所述操作表面上的移动，所述测距模块包括一个或多个编码器传感器，所述编码器传感器被布置成检测所述轮装置的至少一个轮的旋转速率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.30 HK 16107657.1;2017.04.26 IB PCT/CN2017/1.一种自主式割草机，其包括：-割草机主体，所述割草机主体具有至少一个马达，所述马达被布置成驱动切割刀片并经由轮装置在操作表面上推进所述割草机主体，其中，所述割草机主体包括导航系统，所述导航系统被布置成协助控制器以控制所述割草机主体在预定操作区域内的操作；-其中，所述导航系统包括测距模块，所述测距模块被布置成跟踪所述割草机主体在所述操作表面上的移动，所述测距模块包括一个或多个编码器传感器，所述编码器传感器被布置成检测所述轮装置的至少一个轮的旋转速率。2.如权利要求1所述的自主式割草机，其特征在于，将所述每个轮的所述旋转速率应用于传动比以确定所述轮的旋转距离。3.如权利要求2所述的自主式割草机，其特征在于，所述一个或多个编码器传感器设置在每个驱动马达上，所述驱动马达被布置成驱动所述轮装置的至少一个轮。4.如权利要求3所述的自主式割草机，其特征在于，所述测距模块被布置成与设置在每个驱动马达上的所述一个或多个编码器传感器通信以确定所述每个轮行进的距离和方向。5.如权利要求4所述的自主式割草机，其特征在于，所述测距模块被布置成将所述每个轮的旋转距离和旋转方向传输到所述导航系统。6.如权利要求5所述的自主式割草机，其特征在于，磁性构件设置在所述驱动马达的轴上，所述编码器传感器邻近所述磁性构件设置，以确定所述磁性构件的角运动。7.一种自主式割草机，其包括：-割草机主体，所述割草机主体具有至少一个马达，所述马达被布置成驱动切割刀片并经由轮装置在操作表面上推进所述割草机主体，其中，所述割草机主体包括导航系统，所述导航系统被布置成协助控制器以控制所述割草机主体在预定操作区域内的操作；-其中，所述导航系统包括可旋转光学勘测模块，所述可旋转光学勘测模块被布置成扫描并勘测所述割草机周围的附近区域以设计所述预定操作区域所勘测的表示。8.如权利要求7所述的自主式割草机，其特征在于，所述光学勘测模块还被布置成使用光学装置来扫描和勘测所述割草机周围的附近区域。9.如权利要求8所述的自主式割草机，其特征在于，所述光学勘测模块被放置在所述割草机主体上的升高位置处。10.如权利要求9所述的自主式割草机，其特征在于，所述光学勘测模块是LIDAR单元。11.如权利要求7所述的自主式割草机，其特征在于，所述光学勘测模块的上部能够相对于所述光学勘测模块的下部旋转。12.一种自主式割草机，其包括：-割草机主体，所述割草机主体具有至少一个马达，所述马达被布置成驱动切割刀片并经由轮装置在操作表面上推进所述割草机主体，其中，所述割草机主体包括导航系统，所述导航系统被布置成协助控制器以控制所述割草机主体在预定操作区域内的操作；-其中，所述导航系统还包括声波障碍物检测模块，其被布置为使用声波来检测所述割草机附近的任何障碍物，所述声波障碍物检测模块被设置在所述割草机主体上的升高位置处，以用于检测与所述割草机主体邻近的所述障碍物。13.如权利要求12所述的自主式割草机，其特征在于，所述声波障碍物检测模块是声纳单元。14.一种自主式割草机，其包括：-割草机主体，所述割草机主体具有至少一个马达，所述马达被布置成驱动切割刀片并经由轮装置在操作表面上推进所述割草机主体，其中，所述割草机主体包括导航系统，所述导航系统被布置成协助控制器以控制所述割草机主体在预定操作区域内的所述操作；-其中，所述割草机主体还包括高度调节系统，所述高度调节系统被布置成协助所述控制器在预定操作高度内限制控制所述切割刀片的操作。15.如权利要求14所述的自主式割草机，其特征在于，所述高度调节系统包括被布置成检测所述切割刀片在所述预定垂直位置存在的一个或多个传感器。16.如权利要求15所述的自主式割草机，其特征在于，所述高度调节系统被布置成与所述控制器通信，以在所述切割刀片到达所述预定垂直位置时终止所述切割刀片的旋转。17.一种自主式割草机，其包括：-割草机主体，所述割草机主体具有至少一个马达，所述马达被布置成驱动切割刀片并经由轮装置在操作表面上推进所述割草机主体，其中，所述割草机主体...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·哈恩，T·B·里奇，B·E·蒙哥马利，N·恩斯兰，L·伊尔迪里姆，
申请(专利权)人：创科澳门离岸商业服务有限公司，
类型：发明
国别省市：中国澳门,82