[发明专利]用于自动割草机的导航系统和方法

说明书

本发明公开一种用于机器人割草机的导航系统，包括：限定指定区域的边界的边界导线；边界传感器组件、和具有导航仲裁逻辑模块的车辆控制单元，导航仲裁逻辑模块被配置为对至少第一直线传播模式和第二弧线传播模式之间的选择进行仲裁。导航仲裁逻辑模块被配置为被配置为在传感器组件指示割草机接近指定区域的边界并且离边界的距离等于或小于指定转弯距离时选择弧线传播模式。边界传感器组件产生表示割草机相对于边界导线的测量的偏航角的传感器信号，并且导航仲裁逻辑模块被配置为依赖于估计的偏航角产生表示目标偏航角的输出信息。

技术领域

本发明涉及用于机器人割草机的导航系统，更具体地，涉及机器人割草机的用于执行导航逻辑的车辆控制单元，和涉及用于具有利用这种导航逻辑的车辆控制单元的机器人割草机的控制方法。

背景技术

机器人割草机可以包括具有传感器组件的边界传感系统，以使割草机能够检测标记要被割草的区域的边界的边界导线信号。边界传感系统可以检测机器人割草机已经达到边界导线的时间。当机器人割草机到达边界导线时，车辆控制单元可以，例如，提示割草机的驱动系统停止并转弯。期望具有可靠的导航逻辑，其能够根据机器人割草机的偏航角调整割草机路径并在倾斜角度接近边界导线时调整机器人割草机离边界导线的距离。

发明内容

为了解决这个需要，在本文中公开用于检测用于机器人割草机的车辆控制单元的边界传感器组件、用于导航机器人割草机的导航系统和方法。车辆控制单元包括被配置为对至少第一传播模式和第二传播模式之间的选择进行仲裁的导航仲裁逻辑模块，所述第一传播模式是割草机的直线传播模式，第二传播模式是割草机的弧线传播模式，导航仲裁逻辑模块被配置为在接收到指示割草机接近指定区域的边界并且离该边界的距离等于或小于指定转弯距离的传感器信息时选择第二传播模式。

在本发明的另一个方面，车辆控制单元被配置成接收表示割草机的相对于所述边界的测量到的偏航角的传感器信息。

在本发明的又一个方面，导航仲裁逻辑模块被配置为产生表示目标偏航角的输出信息，所述目标偏航角依赖于假定的实际偏航角，所述假定的实际偏航角是估计的偏航角和测量的偏航角中的一个。

在本发明的又一个方面，在第一传播模式中，相对于所述边界的目标偏航角等于测量的偏航角。

在本发明的再一个方面，在第二传播模式中，目标偏航角表示测量的偏航角在沿着所述边界延伸的垂直平面上的镜面反射。

在本发明的另一个方面，车辆控制单元包括致动器模块，所述致动器模块被配置成将目标偏航角转变成目标偏航角和假定的实际偏航角之间的偏航角差值。

在本发明的又一个方面，车辆控制单元被配置为接收表示割草机的相对于所述边界的测量距离的传感器信息，并且其中导航仲裁逻辑模块被配置为产生表示在第二传播模式中的目标速度矢量的输出信息，所述目标速度矢量依赖于所述测量距离。

在本发明的又一个方面，目标速度矢量的垂直于所述边界的速度分量与离所述边界的所述测量距离正相关。

在本发明的再一个方面，目标速度矢量的幅值与离所述边界的所述测量距离正相关。

在本发明的另一个方面，控制单元被配置为产生用于割草机推进系统的输入量，以基于第一传播模式或第二传播模式的选择引起期望的运动。

在本发明的另一个方面，控制单元被配置为产生用于割草机刀片马达系统的输入量，以基于第一传播模式或第二传播模式的选择引起期望的转动刀片速度。

在本发明的又一个方面，导航仲裁逻辑模块被配置为产生表示目标速度矢量的输出信息，所述目标速度矢量在第一传播模式中具有比在第二传播模式中大的幅值。

在本发明的另一个方面，车辆控制单元包括定位模块，定位模块被配置为计算割草机在指定区域内的绝对当前位置。