机器人草坪割草机及割草系统及用于其的方法技术方案

一种机器人草坪割草机(10)包括彼此通信的机器人主体(100)、驱动系统(400)、定位系统(550)、教学监测器(600)和控制器(150)。驱动系统配置为在草坪上调遣机器人草坪割草机。教学监测器确定机器人草坪割草机是否处于可教学状态。控制器包括数据处理装置(152a)和与数据处理装置通信的非瞬态存储器(152b)。在控制器处于教学模式随着人类操作员引领机器人草坪割草描绘绕草坪(20)的限制周界(21)时，数据处理装置执行教学例程(155)，在机器人草坪割草机处于可教学状态时，教学例程将由定位系统确定的全局位置存储在非瞬态存储器中，并且当机器人草坪割草机处于不可教学状态时，教学例程发送不可教学状态的指示。

Robot lawn mower and mowing system and its application

【技术实现步骤摘要】
机器人草坪割草机及割草系统及用于其的方法本申请是申请日为2015年03月17日、申请号为201580022566.7(国际申请号为PCT/US2015/020865)、专利技术名称为“自主型移动机器人”的专利技术专利申请的分案申请。
本公开涉及一种用于剪草的自主型移动机器人。
技术介绍
执行家用功能(例如打扫地面和剪草坪)的自主型机器人现在已经是现成可得的消费产品。商业上获得成功的机器人并非不必要地复杂，并且一般在有限制的区域内随机地操作。就打扫地面的情况来说，这样的机器人一般被限制在下列内：(i)触碰到的壁和住所房间内的其他障碍，(ii)红外(IR)检测到的向下楼梯(峭壁)；和/或(iii)用户放置的可检测屏障，例如，引导的红外束、物理屏障或磁性带。壁提供大多数限制周界。其他比较不常见的机器人可尝试利用传感器和/或主动或被动信标(例如，声纳、无线射频识别装置(RFID)或条形码检测或各种机器视觉)的复杂系统来定位住所或绘制住所的地图。一些消费机器人式草坪割草机利用类似的“可视”屏障，在二十世纪六十年代初之前提出的用于限制随机移动机器人式割草机的连续引导导体边界。引导导体旨在将机器人限制在草坪或其他适当区域内，从而避免损害庭院的不长草区域或侵入到相邻的土地。导体是围绕要割草的土地的一个连续环。尽管引导导体可以被画入到半岛中的土地中以围绕花园或其他范围外的区域，但是它仍然是连续环，并且通有AC电流，在几英尺处可被检测为磁场。引导导体必须提供有电力，通常来自于壁插座。在有界的区域内，随着机器人靠近引导导体，已知的机器人可随机地“弹回”，或可遵循引导导体。割草机中的一些还触碰物理屏障并且从物理屏障弹回。更复杂的商用割草机可尝试也利用传感器和/或主动或被动信标(例如，声纳、编码的光学向后反射器检测、机器视觉)的复杂系统来定位割草区域或绘制割草区域的地图。
技术实现思路
本专利技术的各个方面以一种机器人草坪割草机为特征，机器人草坪割草机配置为在由操作者调遣时被教学要割草的区域的周界或边界，并且然后基于被教学的周界或边界而自主地对区域割草。根据本专利技术的一个方面，一种机器人草坪割草机包括机器人主体，驱动系统，所述驱动系统支撑机器人主体，并配置为在草坪上调遣机器人草坪割草机，定位系统，所述定位系统配置为确定机器人草坪割草机相对于原点的周界位置，教学监测器，所述教学监测器与定位系统通信，并配置为确定机器人草坪割草机是处于可教学状态(机器人草坪割草机被定位，并且在可穿越地形上)还是处于不可教学状态，以及控制器，所述控制器与驱动系统、定位系统和教学监测器通信。控制器包括数据处理装置和与数据处理装置通信的非瞬态存储器，并且控制器配置为在控制器处于教学模式时执行教学例程，以在机器人草坪割草机处于可教学状态，随着人类操作员引领机器人草坪割草描绘绕草坪的限制周界，同时教学例程将由定位系统确定的周界位置存储在非瞬态存储器中。在一些实施例中，机器人草坪割草机包括与教学监测器或控制器通信的操作者反馈单元。操作者反馈单元配置为响应于确定机器人草坪割草机处于不可教学状态而发射人类可感知的不可教学状态警报信号。在一些情况下，不可教学状态警报信号指示对机器人草坪割草机在姿态或动作的引领校正，所述引领校正计算为使机器人草坪割草机返回到可教学状态。操作者反馈单元可与沿草坪的周界定位的一个或多个边界标记无线通信，和/或与控制器无线通信，并且包括例如配置用于远程地引领机器人草坪割草机的用户接口。在一些示例中，机器人草坪割草机还具有传感器系统，所述传感器系统与教学监测器通信，并且包括下列中的至少一个：响应于机器人草坪割草机的惯性矩的惯性测量单元，响应于沿机器人草坪割草机的驱动路径的接近的障碍或水的障碍传感器，响应于机器人主体的倾斜的倾斜传感器，响应于接近机器人主体或驱动系统的驱动元件的不连续地面高度改变的峭壁传感器，响应于驱动系统的驱动元件的跌落的跌落传感器，响应于机器人草坪割草机跨越草坪的速度的加速度计，以及响应于机器人草坪割草机向边界标记接近的限制传感器。在一些情况下，教学监测器配置为响应于来自传感器系统的信号确定机器人草坪割草机处于不可教学状态。在一些情况下，执行教学例程的控制器配置为基于存储的周界位置确定机器人草坪割草机的行进路径以及行进路径是否接近于原点开始和结束。原点可包括例如由设置在草坪中的一个或多个边界标记所标记的坐标。在一些应用中，机器人草坪割草机包括边界检测扫描器，所述边界检测扫描器布置在机器人主体上，并配置为对三个或更多个相邻的边界标记执行扫描匹配，其中可通过相邻的扫描匹配数据，单独地识别三个或更多个相邻的边界标记中的每一个。教学例程可通过将当前行进路径扫描与存储的行进路径扫描进行扫描匹配，确定机器人草坪割草机的行进路径。本专利技术的另一方面以一种用于自主操作的机器人式草坪割草系统的配置方法为特征。方法包括：在数据处理装置处接收机器人草坪割草机相对于原点的周界位置，在数据处理装置处接收机器人草坪割草机的状态，所述机器人草坪割草机的状态指示机器人草坪割草机是处于可教学状态，机器人草坪割草机被定位并且在可穿越地形上，还是处于不可教学状态，以及在数据处理装置上执行教学例程，教学例程随着人类操作员引领机器人草坪割草机描绘绕草坪的限制周界，同时当机器人草坪割草机处于可教学状态时，教学例程将接收的周界位置存储在非瞬态存储器中，并且当机器人草坪割草机处于不可教学状态时，教学例程发送不可教学状态指示。在方法的一些示例中，不可教学状态指示包括由机器人式草坪割草机发射的人类可感知的信号。例如，不可教学状态指示可指示机器人草坪割草机姿态或动作上的引领校正，所述引领校正选择为使机器人草坪割草机返回到可教学状态。原点可包括由设置草坪中的一个或多个边界标记所标记的坐标。在一些实施例中，在数据处理装置上执行的教学例程将存储在非瞬态存储器中的当前周界位置与先前存储的周界位置比较，并确定差异自存储的行进路径是否大于阈值差异。本专利技术的另一方面以一种机器人式草坪割草系统为特征，机器人式草坪割草系统具有定位系统，所述定位系统在手动限制周界教学模式中，随着人类操作者引领机器人草坪割草机描绘绕草坪的限制周界记录机器人草坪割草机相对于全局原点的每个全局位置，轮廓存储器，其中在手动限制周界教学模式中当人类操作者引领机器人草坪割草机持续操作一定时间时，限制周界的几何轮廓被记录在轮廓存储器中，几何轮廓限定机器人草坪割草机在自主模式中要避免越过的周界，以及教学属性监测器，所述教学属性监测器配置为检测机器人草坪割草机是否在可记录状态并在可穿越地形上引领。机器人式草坪割草系统还包括操作者反馈单元，所述操作者反馈单元与教学属性监测器通信并包括进度指示器，进度指示器能够发射人类可感知的信号，人类可感知的信号配置为向人类操作者警报不可记录状态或不可穿越地形，并配置为指示引领校正，以使机器人草坪割草机返回到可记录状态或可穿越地形。在一些示例中，操作者反馈单元安装在机器人割草机的推杆上。在一些实施例中，操作者反馈单元与沿限制周界设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人草坪割草机(10)，包括：/n机器人主体(100)；/n驱动系统(400)，所述驱动系统支撑所述机器人主体，并配置为在草坪(20)上调遣所述机器人；/n定位系统(550)，所述定位系统配置为确定所述机器人草坪割草机相对于原点的周界位置(21a-f)；以及/n控制器(150)，所述控制器与所述驱动系统(400)和所述定位系统(550)通信，所述控制器包括：/n数据处理装置(152a)；以及/n非瞬态存储器(152b)，所述非瞬态存储器与所述数据处理装置通信；/n其中所述控制器(150)配置为确定所述机器人草坪割草机是处于可教学状态还是处于不可教学状态，当所述机器人草坪割草机(10)在被定位并且在可穿越地形上时，所述机器人草坪割草机(10)处于所述可教学状态，/n在所述控制器处于教学模式时执行教学例程(155)，以在所述机器人草坪割草机处于所述可教学状态、人类操作员引领所述机器人草坪割草机时描绘绕所述草坪的限制周界(21)，同时所述教学例程将由所述定位系统(550)确定的所述周界位置(21a-f)存储在非瞬态存储器(152b)中，并且同时确定所述机器人草坪割草机(10)是处于可教学状态还是处于不可教学状态，以及/n响应于确定所述机器人草坪割草机处于所述不可教学状态，发送不可教学状态指示。/n...

【技术特征摘要】
20140331 US 61/972,7521.一种机器人草坪割草机(10)，包括：
机器人主体(100)；
驱动系统(400)，所述驱动系统支撑所述机器人主体，并配置为在草坪(20)上调遣所述机器人；
定位系统(550)，所述定位系统配置为确定所述机器人草坪割草机相对于原点的周界位置(21a-f)；以及
控制器(150)，所述控制器与所述驱动系统(400)和所述定位系统(550)通信，所述控制器包括：
数据处理装置(152a)；以及
非瞬态存储器(152b)，所述非瞬态存储器与所述数据处理装置通信；
其中所述控制器(150)配置为确定所述机器人草坪割草机是处于可教学状态还是处于不可教学状态，当所述机器人草坪割草机(10)在被定位并且在可穿越地形上时，所述机器人草坪割草机(10)处于所述可教学状态，
在所述控制器处于教学模式时执行教学例程(155)，以在所述机器人草坪割草机处于所述可教学状态、人类操作员引领所述机器人草坪割草机时描绘绕所述草坪的限制周界(21)，同时所述教学例程将由所述定位系统(550)确定的所述周界位置(21a-f)存储在非瞬态存储器(152b)中，并且同时确定所述机器人草坪割草机(10)是处于可教学状态还是处于不可教学状态，以及
响应于确定所述机器人草坪割草机处于所述不可教学状态，发送不可教学状态指示。


2.根据权利要求1所述的机器人草坪割草机，还包括操作者反馈单元(700)，所述操作者反馈单元(700)与所述控制器(150)通信，并配置为响应于确定所述机器人草坪割草机处于所述不可教学状态而发射人类可感知的不可教学状态警报信号。


3.根据权利要求2所述的机器人草坪割草机，其中所述不可教学状态警报信号指示对所述机器人草坪割草机(10)在姿态或动作上的引领校正，其计算为使所述机器人草坪割草机返回到所述可教学状态，和/或其中所述操作者反馈单元(700)与沿所述草坪的所述周界(21)设置的一个或多个边界标记无线通信，和/或其中所述操作者反馈单元(700)与所述控制器(150)无线通信，并且包括配置用于远程地引领所述机器人草坪割草机(10)的用户接口。


4.根据权利要求1所述的机器人草坪割草机，还包括与所述控制器(150)通信的传感器系统(300)，所述传感器系统包括下列中的至少一个：
惯性测量单元(702a)，所述惯性测量单元响应于所述机器人草坪割草机的惯性矩；
障碍传感器，所述障碍传感器响应于沿所述机器人草坪割草机的驱动路径的障碍或水(25)的接近；
倾斜传感器，所述倾斜传感器响应于所述机器人主体(100)的倾斜；
峭壁传感器，所述峭壁传感器响应于接近所述机器人主体或所述驱动系统的驱动元件的不连续地面高度改变；
跌落传感器，所述跌落传感器响应于所述驱动系统的所述驱动元件的跌落；
加速度计(702b)，所述加速度计响应于所述机器人草坪割草机跨越所述草坪的速度；以及
限制传感器，所述限制传感器响应于所述机器人草坪割草机向边界标记(810)的接近。


5.根据权利要求4所述的机器人草坪割草机，其中所述控制器(150)配置为响应于来自所述传感器系统(30...

【专利技术属性】
技术研发人员：PC巴卢蒂斯，
申请(专利权)人：美国iRobot公司，
类型：发明
国别省市：美国;US