[发明专利]利用多个信号以一距离跟随引线的机器人园艺工具

说明书

技术领域

本发明涉及机器人园艺工具。具体地，本发明涉及将机器人园艺工具引导至充电站或将其从充电站引导出的方法和系统。

背景技术

例如但不限于机器人割草机的机器人园艺工具广泛用于草坪的割草应用。通常，机器人割草机是自主式机器人工具并使用电池作为电源。根据工作负荷和持续时间，有必要周期性地为机器人割草机的电池再充电。由于自主式机器人割草机工作时无人看管，在操作期间电池的功率电平降至低于阈值功率电平的情况下，需要找到通往充电站的路径。

目前有多种用于找到通往充电站路径的技术。一种简单方法是在充电站上安装天线，这样无论机器人割草机何时需要为其电池充电，它都会感应到天线信号进而跟随回到充电站。但是，这种系统的问题在于天线的范围有限；有可能使得机器人割草机在电池耗尽之前不能检测到天线信号。在待修剪面积较大的情况下上述问题更明显。这种系统的另一个缺点在于在充电板附近将天引线安装在充电站上会增加复杂性和成本。

为了克服上述缺点，可以在修剪表面上铺设一根或多根引线（wire）。这些引线可以将机器人割草机引导至充电站。这有效地消除了寻找充电站的时间增加这一问题；但是又有可能导致在草地表面上产生永久性痕迹的问题。这是因为机器人割草机每次需要为其电池充电时都会选择相同的路径。

上述问题的解决方案可以是沿循较远距离处的边界行进；这样消除了产生永久性痕迹的问题。但是该系统也存在缺点，缺点在于如果机器人割草机从恶劣的地点开始则可能要花费较长时间才能到达充电站。此外，如果有多个区域需要修剪，则联接通道可能很窄并且远程跟随引线的技术将会无效。

另外，为了能使割草机穿过窄通道并且尽可能仍然从远距离处沿循边界行进，该系统需要精细调整并测试以使其按预期设想进行工作。远距离受窄通道的尺寸限制。因此，这种系统的安装程序复杂又耗时。

也许，消除引线系统相关缺点的有效方法是使用如GPS的导航系统，以用于围绕着修剪区域引导机器人割草机。这类系统更精确并且还为相对容易地控制整个操作提供了灵活性。但是，这类系统需要复杂的电路和接口，这增加了系统的整体复杂性和成本。

根据前文所述，需要一种找到通往充电站的路径的改进方法和系统，该方法和系统将克服整体复杂、成本增加以及在草地表面上产生永久性痕迹等缺点。

发明内容

从上文来看，目标是解决或者至少减轻上文所讨论的问题。具体地，一个目标是提供一种找到通往充电站或从充电站离开的路径以避免在草地表面上产生永久性痕迹并且同时保持相关电路简单并且成本合算的方法和系统。

该目标通过如权利要求1所述的将机器人园艺工具引导至预定位置的新颖性方法实现。机器人园艺工具可以包括至少一个传感装置。该方法包括通过传感器装置检测来自第一信号源的第一信号的步骤。此外，该方法可以包括以距第一信号源的变化的距离跟随第一信号。其中，变化的距离是可以小于或等于距第一信号源最大距离的距离。机器人园艺工具以距第一信号源变化距离的移动有助于避免在草地上形成任何永久性痕迹。该方法还可以包括检测来自第二信号源的第二信号的步骤。最终，当机器人园艺工具检测到第二信号时，该方法可以包括以距第一信号源的、小于或等于距第一信号源的最大距离的变化距离跟随第一信号源以到达预定位置的步骤，并且其中最大距离可以至少部分根据检测到的第二信号来设定。因此，机器人园艺工具还可以通过窄通道以变化距离跟随第一信号源。当第一信号源周围有较大空间时，最大距离设定得较大，从而在第一信号源和最大距离之间提供较大距离，其中机器人园艺工具可以改变其与第一信号源之间的距离。因而可以有效避免草坪内的轮迹。在工作区内的窄通道处，最大距离缩短以使机器人园艺工具在跟随第一信号源时能够穿过通道找到其路径。因此，机器人园艺工具和第一信号源之间的距离也在窄通道处尽可能地发生变化，因此从更广泛的意义上来说，避免了轮迹。不需要根据窄通道处的区域形状设定工作区较大面积处的最大距离。这还使得更容易在工作区内安装机器人园艺工具。

根据权利要求2，至少一个传感装置还可以包括第一和第二传感装置，这些传感装置可以分别适用于检测第一信号和第二信号。

根据权利要求3和4，第一信号源可以是引导引线（guide wire），第二信号源可以是边界引线（boundary wire）。边界引线可以至少部分适用于限定机器人园艺工具在其中操作的工作区。引导引线可以适用于设置在园艺工具的工作区内以便将园艺工具引导至预定位置。相同的工作区内可以有一个以上的引导引线。