DE102007059118A1 - Autonomous working device - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Autonom arbeitende Vorrichtung (30), insbesondere autonomer Rasenmäher, umfassend eine Antriebseinheit zum Bewegen der Vorrichtung (30), zumindest eine Sensoreinheit (10) und eine Auswerteeinheit (20), wobei die zumindest eine Sensoreinheit (10) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie ein elektrisches Feld erzeugt und dass Veränderungen dieses elektrischen Feldes, die durch Änderungen der Untergrundbeschaffenheit und/oder durch in das elektrische Feld eintretende Objekte (22) hervorgerufen werden, durch die Auswerteeinheit (20) erfasst und ausgewertet werden.Autonomously operating device (30), in particular autonomous lawn mower, comprising a drive unit for moving the device (30), at least one sensor unit (10) and an evaluation unit (20), wherein the at least one sensor unit (10) is designed and arranged such that it generates an electric field and that changes in this electric field, which are caused by changes in the surface condition and / or by entering into the electric field objects (22) are detected and evaluated by the evaluation unit (20).

Description

Translated fromGerman

Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf eine autonom arbeitende Vorrichtung,die eine Antriebseinheit zum Bewegen der Vorrichtung, zumindesteine Sensoreinheit und eine Auswerteeinheit umfasst.TheThe present invention relates to an autonomous device,the one drive unit for moving the device, at leasta sensor unit and an evaluation unit comprises.

Stand der TechnikState of the art

Alsautonom arbeitende Vorrichtungen werden vorliegend solche Vorrichtungenbezeichnet, die Arbeiten selbständig ausführenkönnen, insbesondere Haus- und Gartenarbeiten. So sindim Stand der Technik beispielsweise autonome Rasenmäher, Laubsammler,Unkrautjäter, Bewässerungsvorrichtungen, Staubsaugerund dergleichen in verschiedensten Ausgestaltungen bekannt. Nachfolgendwird der Einfachheit halber nur noch auf autonome RasenmäherBezug genommen, wobei ein solcher Rasenmäher jedoch nurals ein Beispiel für autonom arbeitende Vorrichtungen dientund in keiner Weise als einschränkend zu verstehen ist.Whenautonomously operating devices are presently such devicesreferred to perform the work independentlycan, especially house and garden works. So arein the state of the art, for example, autonomous lawn mowers, leaf collectors,Weed cabbages, irrigation devices, vacuum cleanersand the like in a variety of configurations. followingFor simplicity's sake, it will only rely on autonomous lawnmowersHowever, such a lawnmower onlyas an example of autonomous devicesand is in no way to be construed as limiting.

Beiautonomen Rasenmähern sind neben einer möglichsteffizienten Arbeitsweise, wie beispielsweise eine vollständigeFlächenabdeckung beim Mähen, eine Vermeidung desMehrfachüberfahrens von Rasenflächen oder dergleichen,eine sichere Arbeitsweise, bei der weder der Rasenmähernoch andere Gegenstände oder Personen zu Schaden kommen, sowieein minimaler Nachbearbeitungsaufwand von Bedeutung, wie etwa dasTrimmen der Rasenkanten nach dem Mähen.atautonomous lawn mowers are next to one as possibleefficient operation, such as a completeArea coverage when mowing, avoiding theMultiple crossing of lawns or the like,a safe working method in which neither the lawnmowerother items or people will be harmed as wella minimal post-processing effort of importance, such as theTrimming the lawn edges after mowing.

ZurRealisierung dieser Anforderungen umfassen bekannte autonome Rasenmäherverschiedene Arten von Sensoreinheiten, die Zustände desArbeitsumfelds der Vorrichtung erfassen können. Die vonden Sensoreinheiten erfassten Zustände werden dann in Formeines Ausgangssignals an eine Auswerteeinheit weitergeleitet, welchedie Ausgangssignale auswertet und basierend auf dem AuswertungsergebnisSteuerbefehle generiert, um Komponenten des Rasenmähersanzusteuern, wie beispielsweise eine Antriebseinheit des Rasenmähers,um mit Hilfe einer Sensoreinheit detektierten Hindernissen auszuweichen.toRealization of these requirements include known autonomous lawnmowersvarious types of sensor units, the states of theWorking environment of the device can capture. The ofThe sensor units detected states are then in shapean output signal forwarded to an evaluation, whichevaluates the output signals and based on the evaluation resultControl commands generated to components of the lawnmowerto drive, such as a drive unit of the lawnmower,to avoid obstacles detected with the aid of a sensor unit.

Beispielsweisebeschreibt dieDE101 52 726 A1 einen autonomen Rasenmäher, beidem ein stromdurchflossener Einfassungsdraht zum Einsatz kommt,der im Vorfeld um den zu mähenden Bereich gelegt oder wahlweisevergraben wird. Der Rasenmäher verfügt übereine oder mehrere Sensoreinheiten, die das Signal des stromdurchflossenenEinfassungsdrahtes erfassen. Die erfassten Signale werden an eineAuswerteeinheit weitergeleitet, die auf diesen basierend Steuerbefehlefür eine Antriebseinheit generiert, um sicherzustellen,dass der Rasenmäher den durch den Einfassungsdraht definierten Arbeitsbereichnicht verlässt.For example, this describes DE 101 52 726 A1 an autonomous lawnmower, in which a current-carrying border wire is used, which is placed in the run around the area to be mowed or optionally buried. The lawnmower has one or more sensor units that detect the signal of the current-carrying surround wire. The detected signals are forwarded to an evaluation unit, which based on these generates control commands for a drive unit to ensure that the lawnmower does not leave the working area defined by the trim wire.

Wenngleichdie Verlegung des Einfassungsdrahtes eine sehr zuverlässigeLösung zur Abgrenzung des Arbeitsbereiches darstellt, istdiese jedoch mit einem hohen Installationsaufwand verbunden. Umzu vermeiden, dass der Rasenmäher an vertikalen Grasnabenabstürzt, muss der Draht lediglich in sicherem Abstandvon solchen Grasnaben verlegt werden. Hierbei lässt sichjedoch nicht sicherstellen, dass ein sauberer Schnitt an der Außengrenzedes Arbeitsbereiches erfolgt. Entsprechend ist normalerweise eineNachbearbeitung entlang der Außengrenze des Arbeitsbereichesbeispielsweise unter Verwendung eines Rasentrimmers erforderlich.Althoughthe laying of the edging wire a very reliableIs solution for delimiting the work area isHowever, these are associated with a high installation cost. AroundTo avoid having the lawn mower on vertical grass hubscrashes, the wire only has to be at a safe distancebe laid by such grasshoppers. Here you canHowever, do not make sure a clean cut at the outer borderof the work area. Accordingly, one is usuallyPost-processing along the outer boundary of the work areaFor example, using a grass trimmer required.

Fernersind autonome Rasenmäher verfügbar, die übertaktile Sensoreinheiten verfügen, die ein Hindernis darstellendeObjekte erst dann erkennen, wenn eine Kollision bereits aufgetretenist. Nach aufgetretener Kollision werden normalerweise entsprechendeSteuerbefehle generiert, welche die Antriebseinheit des Rasenmä hersdazu veranlassen, einen anderen Pfad einzuschlagen. Ein Problembei der Verwendung solcher taktilen Sensoreinheiten besteht darin,dass bei einer Kollision mit einem Gegenstand der Gegenstand undauch der Rasenmäher selbst beschädigt werden können.Zudem können taktile Sensoreinheiten ggf. flache Objekte,wie beispielsweise eine Hand im Gras, nicht erkennen, so dass derRasenmäher diese einfach überfährt, wodurchgroße Schäden angerichtet werden können.FurtherAutonomous mowers are available that overtactile sensor units that constitute an obstacleDetecting objects only when a collision has already occurredis. After a collision occur are usually appropriateControl commands generated which the drive unit of Rasenmä herscause to take another path. A problemwhen using such tactile sensor units isthat in a collision with an object of the object andEven the lawn mower itself can be damaged.In addition, tactile sensor units may be flat objects,such as a hand in the grass, do not recognize it, so that theLawnmower simply overrides this, causinggreat damage can be done.

DieDE 103 02 908 A1 beschreibteinen autonomen Rasenmäher, der über eine Sensoreinheit verfügt,welche die Laufzeit von Ultraschallwellen von einem Ultraschallsenderzu einem Ultraschallempfänger zur Bestimmung der Entfernungeiner schallreflektierenden Begrenzung eines Rasenareals oder möglicherHindernisse innerhalb des Rasenareals erfasst und in eine Auswerteeinheiteinließt. Diese Auswerteeinheit verarbeitet dann die entsprechendenDaten und generiert basierend auf dem Auswertungsergebnis Steuerbefehlefür die Antriebseinheit des Rasenmähers, die diesendazu veranlassen, einen anderen Pfad einzuschlagen. Mit Hilfe dieser Sensoreinheitlassen sich im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen taktilen SensoreinheitenObjekte vor einer drohenden Kollision detektieren. Nachteilig beidiesen Sensoreinheiten ist jedoch, dass deren korrekte Funktionerst ab einer Mindestentfernung funktioniert und dass Objekte amUntergrund, wie beispielsweise eine Kinderhand im Gras oder dergleichen,nicht sicher erkannt werden können.The DE 103 02 908 A1 describes an autonomous lawn mower having a sensor unit which detects the transit time of ultrasonic waves from an ultrasonic transmitter to an ultrasonic receiver for determining the distance of a sound-reflecting boundary of a lawn area or possible obstacles within the lawn area and enters an evaluation unit. This evaluation unit then processes the corresponding data and generates, based on the evaluation result, control commands for the drive unit of the lawnmower, which cause it to take a different path. With the aid of this sensor unit, in contrast to the previously described tactile sensor units, it is possible to detect objects from an impending collision. A disadvantage of these sensor units, however, is that their correct function only works from a minimum distance and that objects on the ground, such as a child's hand in the grass or the like, can not be reliably detected.

Gleichesgilt im Wesentlichen auch für optische Sensoreinheiten,die Licht aussenden und Hindernisse anhand von dem an einem Objektreflektiertem Anteil des ausgesendeten Lichts detektieren.The same applies essentially to optical sensor units that emit light and reflect obstacles on the basis of an object Detect tem proportion of the emitted light.

Ausgehendvon diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegendenErfindung, eine autonom arbeitende Vorrichtung mit alternativemAufbau zu schaffen, welche die zuvor genannten Probleme zumindestteilweise löst.outgoingFrom this prior art it is an object of the present inventionInvention, an autonomous device with alternativeTo create a structure that addresses the aforementioned problems, at leastpartially dissolves.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

ZurLösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindungeine autonom arbeitende Vorrichtung, insbesondere einen autonomenRasenmäher, umfassend eine Antriebseinheit zum Bewegender Vorrichtung, zumindest eine Sensoreinheit und eine Auswerteinheit.toThis object is achieved by the present inventionan autonomously operating device, in particular an autonomous deviceA lawnmower comprising a drive unit for movingthe device, at least one sensor unit and an evaluation unit.

Erfindungsgemäß istdie zumindest eine Sensoreinheit derart ausgebildet und eingerichtet, dasssie ein elektrisches Feld erzeugt, und dass Veränderungdieses elektrischen Feldes, die durch Änderungen der Untergrundbeschaffenheitund/oder durch in das elektrische Feld eintretende Objekte hervorgerufenwerden, erfasst und durch die Auswerteeinheit ausgewertet werden.According to the inventionthe at least one sensor unit is designed and set up such thatshe generates an electric field and that changeThis electric field caused by changes in the surface textureand / or caused by entering into the electric field objectsbe recorded and evaluated by the evaluation unit.

Mitanderen Worten wird erfindungsgemäß ein elektrischesFeld generiert, das sich in die Umgebung der Vorrichtung erstreckt.Objekte sowie Veränderungen am Untergrund, wie beispielsweiseeine abfallende Kante, verändern das elektrische Feld. DerartigeVeränderungen des elektrischen Feldes werden messtechnischerfasst, woraufhin auf Objekte oder Veränderungen am Untergrundrückgeschlossen werden kann. Daraufhin könnenentsprechende Maßnahmen getroffen werden. So können beispielsweiseSteuerbefehle generiert werden, welche die Antriebseinheit derartansteuern, das die Vorrichtung dem Hindernis ausweicht.WithIn other words, according to the invention, an electricField generated that extends into the environment of the device.Objects as well as changes to the ground, such asa falling edge, alter the electric field. suchChanges in the electric field are metrologicallycaptured, prompting for objects or changes to the groundcan be deduced. Thereupon canappropriate measures are taken. So, for exampleControl commands are generated, which the drive unit socontrol the device evades the obstacle.

Einwesentlicher Vorteil dieser Detektionsmethode gegenüberden eingangs genannten Schallsensoren und optischen Sensoren bestehtdarin, dass sich Objekte und Veränderungen am Untergrundnicht nur in einem Bereich um die Vorrichtung herum sondern auchunterhalb der Vorrichtung erfassen lassen. Auf diese Weise lässtsich das von der Vorrichtung ausgehende Gefahrenpotential weiterreduzieren.Onesignificant advantage of this detection methodconsists of the aforementioned sound sensors and optical sensorsin that objects and changes to the undergroundnot only in an area around the device but alsobelow the device. That waythe danger potential emanating from the device continuesto reduce.

Einweiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Detektionsmethodebesteht darin, dass die Erfassung von Objekten und Veränderungenam Untergrund berührungslos erfolgt. Ferner ist die Sensoreinheitmit dem zuvor beschriebenen Aufbau störungsunanfällig.Zwar hängt der absolute Wert der durchgeführtenMessung im starken Maße von den Umgebungsbedingungen ab.So beeinflusst etwa ein feuchter Rasen die Kapazität derAnordnung. Da die Detektion jedoch auf Veränderungen deselektrischen Feldes basiert, lassen sich die äußerenEinflüsse sehr einfach kompensieren.OneAnother advantage of the detection method according to the inventionis that the capture of objects and changeson the ground without contact. Furthermore, the sensor unitwith the structure described above, not susceptible to interference.True, the absolute value of the performed dependsMeasurement strongly dependent on the ambient conditions.For example, a damp lawn affects the capacity of theArrangement. However, since the detection is due to changes in theelectric field based, can be the outerCompensate influences very easily.

Zudemkann die erfindungsgemäße Sensoreinheit sehr preisgünstighergestellt werden. Es existieren keine Reflexionsprobleme und dieSensoreinheit braucht keine beweglichen Bauteile zu beinhalten.Entsprechend kann ein solider Aufbau realisiert werden.moreoverthe sensor unit according to the invention can be very inexpensivegetting produced. There are no reflection problems and theSensor unit does not need to include moving components.Accordingly, a solid construction can be realized.

Schließlichkönnen mit der Sensoreinheit sowohl metallische als auchnichtmetallische Objekte detektiert werden.After allcan be both metallic and with the sensor unitnon-metallic objects are detected.

Gemäß einerAusgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die zumindest eineSensoreinheit wenigstens eine Transmitter-Elektrode und wenigstenseine Receiver-Elektrode auf, die ein voneinander verschiedenes Potentialaufweisen, wobei zur Erzeugung des elektrischen Feldes zwischenden Elektroden an der wenigstens einen Transmitter-Elektrode eineWechselspannung angelegt wird. Zur Sicherstellung des Potentialunterschiedeskann beispielsweise eine Operationsverstärkerschaltung vorgesehenwerden, die derart eingerichtet ist, dass sie die wenigstens eineReceiver-Elektrode auf Nullpotential hält. Zur Erfassungeiner Änderung des elektrischen Feldes kann die Auswerteeinheitbeispielsweise den durch die wenigstens eine Receiver-Elektrodefließenden Strom messen, wobei beim Auftreten einer Stromänderungauf eine Änderung des elektrischen Feldes rückgeschlossenwerden kann.According to oneEmbodiment of the present invention has the at least oneSensor unit at least one transmitter electrode and at leasta receiver electrode that has a mutually different potential, wherein for generating the electric field betweenthe electrodes on the at least one transmitter electrode aAC voltage is applied. To ensure the potential differenceFor example, an operational amplifier circuit may be providedwhich is arranged to be the at least oneReceiver electrode to zero potential stops. To capturea change of the electric field, the evaluation unitfor example, by the at least one receiver electrodemeasure flowing current, with the occurrence of a current changeinferred from a change in the electric fieldcan be.

Bevorzugtweist die wenigstens eine Sensoreinheit zumindest eine Abschirmungauf, die derart ausgebildet ist und/oder derart mit einem Potential beaufschlagtwird, dass sie Beeinflussungen des elektrischen Feldes durch andereKomponenten der Vorrichtung verringert oder ganz eliminiert wird.Auf diese Weise können Messfehler reduziert werden.Prefersthe at least one sensor unit has at least one shieldon, which is formed in such a way and / or so charged with a potentialis that they affect the electric field by othersComponents of the device is reduced or eliminated altogether.In this way measurement errors can be reduced.

Zudemumfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugtmehrere Sensoreinheiten, die derart angeordnet sind, dass Bereichevor und/oder hinter und/oder neben und/oder unterhalb und/oder oberhalbdes Rasenmähers mit Hilfe der von diesen generierten elektrischenFelder überwacht werden. Auf diese Weise lässtsich eine Überwachung der Umgebung rund um den Rasenmäherrealisieren. Insbesondere eine Überwachung des Bereichesunterhalb des Rasenmähers lässt sich mit den bislang bekanntenSensoreinheiten von autonomen Vorrichtungen nicht realisieren.moreoverincludes the device according to the invention preferablya plurality of sensor units arranged such that areasbefore and / or after and / or next to and / or below and / or aboveof the lawnmower with the help of the electrical generated by themFields are monitored. That wayto monitor the environment around the lawnmowerrealize. In particular, a monitoring of the areabelow the lawnmower can be with the previously knownDo not realize sensor units of autonomous devices.

DieAuswerteeinheit ist bevorzugt derart eingerichtet, dass basierendauf von dieser erfassten Veränderungen eines von einerSensoreinheit erzeugten elektrischen Feldes Steuerbefehle zum Ansteuernder Antriebseinheit generiert werden. Mit anderen Worten wird dieAntriebseinheit derart angesteuert, dass der RasenmäherHindernissen, die durch die Sensoreinheit erfasst wurden, ausweicht.The evaluation unit is preferably set up in such a way that control commands for activating the drive unit are generated on the basis of changes in an electric field generated by a sensor unit, which are detected by the latter. With In their words, the drive unit is controlled in such a way that the lawnmower evades obstacles that have been detected by the sensor unit.

Zudemist die Auswerteeinheit bevorzugt derart eingerichtet, dass basierendauf von dieser erfassten Veränderungen eines von einerSensoreinheit erzeugten elektrischen Feldes Steuerbefehle zum Ansteuernwenigstens einer weiteren Einheit der Vorrichtung generiert werden.Bei dieser weiteren Einheit kann es sich beispielsweise um einenMotor handeln, der das Schneidblatt eines Rasenmähers antreibt.Wird beispielsweise ein Objekt in unmittelbarer Umgebung des Rasenmähersmit Hilfe der Sensoreinheit detektiert, dem der Rasenmähernicht mehr ausweichen kann, so kann beispielsweise die Drehzahldes Motors verringert oder der Motor sofort ausgeschaltet werden.Auf diese Weise kann beispielsweise eine Beschädigung einesObjektes verhindert werden, wenn der Rasenmäher dieses überfährt.Ebenso kann natürlich auch eine Beschädigung desSchneidblattes bei einer Kollision mit einem harten Objekt verhindertwerden.moreoverthe evaluation unit is preferably set up so that basedon changes detected by this one of aSensor unit generated electric field control commands for drivingat least one further unit of the device are generated.This further unit may be, for example, aAct engine that drives the blade of a lawnmower.For example, if an object is in the immediate vicinity of the lawnmowerdetected with the help of the sensor unit, the lawnmowercan not evade, so for example, the speedreduced motor or the engine off immediately.In this way, for example, damage to aObject can be prevented when the lawnmower overruns this.Likewise, of course, damage to theCutting blade in a collision with a hard object preventedbecome.

Ausführungsbeispielembodiment

Nachfolgendwird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterBezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben. Darinist/sind:followingAn embodiment of the present invention is disclosed belowWith reference to the accompanying drawings described in more detail. In thisis / are:

1a und1b schematischeAnsichten, die das Funktionsprinzip einer Sensoreinheit gemäß dervorliegenden Erfindung erläutern; und 1a and 1b schematic views illustrating the principle of operation of a sensor unit according to the present invention; and

2 eineschematische Ansicht, die einen autonomen Rasenmäher zeigt,der über eine Vielzahl solcher Sensoreinheiten verfügt. 2 a schematic view showing an autonomous lawnmower, which has a plurality of such sensor units.

GleicheBezugsziffern beziehen sich nachfolgend auf gleiche oder gleichartigeBauteile.SameReference numerals refer to the same or similar belowComponents.

Die1a und1b sindschematische Ansichten und zeigen das Grundprinzip einer Sensoreinheit10 gemäß dervorliegenden Erfindung. Wie es in1a gezeigtist, umfasst die Sensoreinheit10 eine Transmitter-Elektrode12 undeine Receiver-Elektrode14, die ein voneinander verschiedenes Potentialaufweisen. Zur Aufrechterhaltung des Potentialunterschiedes zwischender Transmitter-Elektrode12 und der Receiver-Elektrode14 wirddie Receiver Elektrode14 vorliegend durch eine nicht dargestellteOperationsverstärkerschaltung auf Nullpotential gehaltenund stellt somit eine virtuelle Masse dar. An der Transmitter-Elektrodewird mit Hilfe einer Wechselstromquelle16 ein Wechselstromangelegt, so dass zwischen der Transmitter-Elektrode12 und derReceiver- Elektrode14 ein elektrisches Feld erzeugt wird,das in1a durch Feldlinien18 angedeutetist. Solange zwischen der Transmitter-Elektrode12 undder Receiver-Elektrode14 ein ungestörtes elektrischesFeld vorhanden ist, fließt an der Receiver-Elektrode14 einStrom I, der durch eine Auswerteeinheit20 erfasst wird.The 1a and 1b are schematic views and show the basic principle of a sensor unit 10 according to the present invention. As it is in 1a is shown, the sensor unit comprises 10 a transmitter electrode 12 and a receiver electrode 14 which have a different potential from each other. To maintain the potential difference between the transmitter electrode 12 and the receiver electrode 14 becomes the receiver electrode 14 in the present case held by a not shown operational amplifier circuit to zero potential and thus represents a virtual ground. At the transmitter electrode is using an AC power source 16 an alternating current is applied so that between the transmitter electrode 12 and the receiver electrode 14 an electric field is generated which is in 1a through field lines 18 is indicated. As long as between the transmitter electrode 12 and the receiver electrode 14 an undisturbed electric field is present flows at the receiver electrode 14 a current I passing through an evaluation unit 20 is detected.

Trittnun in das elektrische Feld, wie es in1b gezeigtist, ein Objekt22 in das elektrische Feld ein, so wirdelektrische Ladung in Form des Stroms I_G abgezogen,so dass das elektrische Feld verzerrt bzw. verändert wird;es entsteht ein sogenannter Nebenschluss. Der an der Receiver-Elektrodegemessene Strom sinkt dabei auf I_R, wobeiI_R ungefähr I–I_G entspricht. Diese Änderung desStroms an der Receiver-Elektrode14 wird von der Auswerteeinheit20 detektiert,woraufhin diese darauf schließt, dass innerhalb des elektrischenFeldes zwischen der Transmitter-Elektrode12 und der Receiver-Elektrode14 dasObjekt22 vorhanden ist. Basierend hierauf generiert dieAuswerteeinheit20 Steuerbefehle zum Ansteuern einer Antriebseinheitdes Rasenmähers, um ein Ausweichmanöver einzuleiten,und/oder Steuersignale zum Ansteuern anderer Komponenten des Rasenmähers,beispielsweise um den das Schneidmesser antreibende Motor anzuhalten.Now step into the electric field as it is in 1b shown is an object 22 in the electric field, so electric charge in the form of the current I_{G is} subtracted, so that the electric field is distorted or changed; It creates a so-called shunt. The current measured at the receiver electrode drops to I_R , where I_R corresponds to approximately I-I_G. This change of the current at the receiver electrode 14 is from the evaluation unit 20 whereupon it concludes that within the electric field between the transmitter electrode 12 and the receiver electrode 14 the object 22 is available. Based on this, the evaluation unit generates 20 Control commands for driving a drive unit of the lawnmower to initiate an evasive maneuver, and / or control signals for driving other components of the lawnmower, for example, to stop the motor driving the cutting blade.

2 zeigteinen autonomen Rasenmäher30 gemäß einerAusführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Rasenmäherumfasst ein Gehäuse32, an dem bewegliche Räder34 angeordnetsind, die mit Hilfe einer nicht dargestellten Antriebseinheit angetriebenwerden. An der Außenseite des Gehäuses32 sindmehrere Sensoreinheiten10 vorgesehen, die nach dem unterBezugnahme auf die1a und1b erläutertenMessprinzip arbeiten. Genauer gesagt erstreckt sich um den Umfangdes oberen Bereiches des Gehäuses32 eine bandförmige Abschirmung36a,auf der nebeneinander eine Vielzahl von Receiver-Elektroden14a angeordnetist. Die Abschirmung36a dient dazu, die Sensoreinheiten10 vorEinflüssen weiteren Rasenmäherkomponenten abzuschirmen,die im Innern des Gehäuses32 angeordnet sind.Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die von den Sensoreinheiten10 erzeugtenelektrischen Felder durch elektrische Felder, die von anderen Rasenmäherkomponentengeneriert werden, beeinträchtigt werden. Oberhalb der nebeneinanderangeordneten Receiver-Elektroden14a erstreckt sich inAuswärtsrichtung eine drahtförmige Transmitter-Elektrode12a umden Umfang des oberen Bereiches des Gehäuses32.Diese drahtförmige Transmitter-Elektrode12a istmit einer Wechselstromquelle16 (in2 nichtgezeigt) verbunden, so dass zwischen der drahtförmigenTransmitter-Elektrode12a und den einzelnen Receiver-Elektroden14a aufgrunddes Potentialunterschiedes, der zwischen den Elektroden vorliegt,ein elektrisches Feld erzeugt wird, das sich ausgehend von dem Gehäuse32 desRasenmähers30 auswärts erstreckt. 2 shows an autonomous lawnmower 30 according to an embodiment of the present invention. The lawnmower includes a housing 32 on the moving wheels 34 are arranged, which are driven by means of a drive unit, not shown. On the outside of the case 32 are several sensor units 10 provided after referring to the 1a and 1b explained measuring principle work. More specifically, extends around the periphery of the upper portion of the housing 32 a band-shaped shield 36a , on the side by side a variety of receiver electrodes 14a is arranged. The shield 36a serves to the sensor units 10 to shield other lawnmower components from being inside the housing 32 are arranged. In this way it can be prevented that of the sensor units 10 generated electrical fields are affected by electric fields generated by other lawnmower components. Above the juxtaposed receiver electrodes 14a extends in the outward direction of a wire-shaped transmitter electrode 12a around the perimeter of the top of the case 32 , This wire-shaped transmitter electrode 12a is with an AC power source 16 (in 2 not shown), so that between the wire-shaped transmitter electrode 12a and the individual receiver electrodes 14a due to the potential difference that exists between the electrodes, an electric field is generated which originates from the housing 32 of the lawnmower 30 extends outwards.

In ähnlicherWeise ist an dem unteren Bereich des Gehäuses32 desRasenmähers30 eine bandförmige Abschirmung36b vorgesehen,auf der ebenfalls nebeneinander einzelne Receiver-Elektroden14b angeordnetsind, oberhalb derer sich eine drahtförmige Transmitter-Elektrode12b erstreckt. Auchhier wird durch Anlegen eines Wechselstroms an die drahtförmigeTransmitter-Elektrode12b ein elektrisches Feld zwischender drahtförmigen Transmitter-Elektrode12b undden einzelnen Receiver-Elektroden14b erzeugt, das sichausgehend von dem Gehäuse32 des Rasenmähers30 auswärts nachunten erstreckt, so dass entsprechend der Untergrund abgetastetwird.Similarly, at the lower Be rich of housing 32 of the lawnmower 30 a band-shaped shield 36b provided on the side by side also individual receiver electrodes 14b are arranged above which a wire-shaped transmitter electrode 12b extends. Again, by applying an alternating current to the wire-shaped transmitter electrode 12b an electric field between the wire-shaped transmitter electrode 12b and the individual receiver electrodes 14b generated, starting from the housing 32 of the lawnmower 30 extends downwards so that the substrate is scanned accordingly.

Andieser Stelle sei angemerkt, dass die Transmitter-Elektroden12a und12b auchin anderer Anzahl und Form vorgesehen werden können. Beispielsweisekann jeder Receiver-Elektrode14a,14b eine Transmitter-Elektrodezugeordnet sein. Ferner kann die Transmitter-Elektrode auch mäanderförmig oderin einer von einem Draht verschiedenen Form ausgebildet sein.It should be noted that the transmitter electrodes 12a and 12b can be provided in a different number and shape. For example, each receiver electrode 14a . 14b be associated with a transmitter electrode. Further, the transmitter electrode may also be meander-shaped or formed in a shape different from a wire.

Beidem Rasenmäher30 mit dem zuvor beschriebenenAufbau können mit Hilfe der Sensoreinheiten10,die an dem Gehäuse32 des Ra senmähers30 angeordnetsind, Objekte und Änderungen der Umgebung um den Rasenmäher30 herumund unterhalb des Rasenmähers30 detektiert werden.Wird beispielsweise von den vorderen Sensoreinheiten10 imunteren Bereich des Gehäuses32 des Rasenmähers30 eine Änderungdes Untergrundes in Form einer abfallenden Rasenkante40 erfasst,so generiert die Auswerteeinheit20 zunächst einenSteuerbefehl, der die Antriebseinheit des Rasenmähers30 zunächstderart ansteuert, dass die Geschwindigkeit des Rasenmähers30 gedrosseltwird. Entsprechend kann der Rasenmäher30 langsaman die Rasenkante40 heranfahren. Wird durch die Auswerteeinheit20 danndetektiert, dass sich der Rasenmäher30 in unmittelbarerNähe der Rasenkante40 befindet, so wird ein Steuerbefehlgeneriert, der die Antriebseinheit derart ansteuert, dass sich derRasenmäher30 in entgegengesetzte Richtung bewegtund sich somit von der Rasenkante40 entfernt, um ein Abstürzen desRasenmähers30 an der Rasenkante40 zuverhindern.At the lawn mower 30 With the structure described above, with the aid of the sensor units 10 attached to the case 32 of the lawn mower 30 are arranged objects and changes of environment around the lawnmower 30 around and under the lawnmower 30 be detected. For example, from the front sensor units 10 in the lower part of the housing 32 of the lawnmower 30 a change in the ground in the form of a sloping lawn edge 40 recorded, the evaluation unit generates 20 First, a control command indicating the drive unit of the lawnmower 30 First of all, it controls the speed of the lawn mower 30 is throttled. Accordingly, the lawnmower 30 slowly to the lawn edge 40 drive up. Is through the evaluation unit 20 then it detects that the lawn mower 30 in the immediate vicinity of the lawn edge 40 is located, a control command is generated, which drives the drive unit such that the lawnmower 30 moved in the opposite direction and thus from the lawn edge 40 removed a crash of the lawnmower 30 at the lawn edge 40 to prevent.

Wennein Hindernis in Form eines ortsfesten oder beweglichen durch eineder Sensoreinheiten10 im oberen oder unteren Bereich desGehäuses32 des Rasenmähers30 detektiertwird, so werden Steuerbefehle generiert, welche die Antriebseinheit derartansteuern, dass der Rasenmäher30 dem Hindernisausweicht. Ferner können die Sensoreinheiten10 unddie Auswerteeinheit20 derart eingerichtet sein, dass beispielsweiseder Motor, der das Schneidblatt des Rasenmähers30 antreibt,angehalten wird, sobald die Sensoreinheiten10 im unteren Bereichdes Gehäuses32 des Rasenmähers30 ein Hindernisdetektieren. Auf diese Weise können Beschädigungendes Schneidblattes oder des Objektes verhindert werden.If an obstacle in the form of a fixed or movable by one of the sensor units 10 in the upper or lower part of the housing 32 of the lawnmower 30 is detected, so control commands are generated, which drive the drive unit such that the lawnmower 30 evades the obstacle. Furthermore, the sensor units 10 and the evaluation unit 20 be set up such that, for example, the motor that the blade of the lawnmower 30 drives, stops as soon as the sensor units 10 in the lower part of the housing 32 of the lawnmower 30 to detect an obstacle. In this way, damage to the cutting blade or the object can be prevented.

Essollte klar sein, dass das unter Bezugnahme auf die Figuren erläuterteAusführungsbeispiel in keiner Weise einschränkendist. Vielmehr können Modifikationen und Änderungenvorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindungzu verlassen, der durch die beiliegenden Ansprüche definiertwird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf autonom arbeitendeVorrichtung im Allgemeinen und ist nicht auf autonome Rasenmäher beschränkt.So kann die Erfindung auch bei autonomen Laubsammlern, Unkrautjätern,Bewässerungsvorrichtungen, Staubsaugern und dergleichenimplementiert werden.Itit should be clear that this was explained with reference to the figuresEmbodiment in no way limitingis. Rather, modifications and changesbe made without departing from the scope of the present inventionas defined by the appended claimsbecomes. In particular, the invention relates to autonomously operatingDevice in general and is not limited to autonomous lawnmowers.Thus, the invention can also be applied to autonomous leaf collectors, weedIrrigation devices, vacuum cleaners and the likebe implemented.

Grundsätzlichbasiert die Erfindung auf der Erzeugung eines elektrischen Feldes,wobei Veränderungen im Einzugsbereich des elektrischenFeldes, wie beispielsweise Veränderungen, die durch Objekte,Lebewesen oder Veränderungen am Untergrund hervorgerufenwerden, zu Verzerrungen des elektrischen Feldes führen,die sich messtechnisch erfassen lassen.in principlethe invention is based on the generation of an electric field,being changes in the catchment area of the electricField, such as changes caused by objects,Sentient beings or changes to the subsurfacewill lead to distortions of the electric field,which can be measured.

Durcheine entsprechende Anordnung der Elektroden am Rasenmäherist es möglich, Veränderungen des elektrischenFeldes nicht nur vor, hinter und neben sondern auch unter dem Rasenmäherzu detektieren. Damit können beispielsweise vertikale Rasenkanten,Treppenstufen oder Löcher im Rasen erfasst werden.Bya corresponding arrangement of the electrodes on the lawnmoweris it possible to change the electricalField not only in front, behind and beside but also under the lawnmowerto detect. For example, vertical lawn edges,Stair steps or holes in the lawn are detected.

DieErkennung erfolgt gemäß dem erfindungsgemäßenMessprinzip berührungslos. Damit besteht die Möglichkeitder Implementierung von Sicherheitsfunktionen, insbesondere dieVermeidung von Verletzungen von Mensch und Tier. Des Weiteren lassensich Ausweichstrategien implementieren für den Fall, dasssich der Rasenmäher auf Kollisionskurs mit stationärenoder mobilen Objekten befindet. Dies dient der Vorbeugung einerZerstörung des Rasenmähers sowie der Objekte.TheDetection takes place according to the inventionMeasuring principle non-contact. There is the possibilitythe implementation of security functions, in particular theAvoidance of injury to humans and animals. Furthermore, letimplement evasive strategies in the event thatthe lawnmower colliding with stationaryor mobile objects. This serves to prevent aDestruction of the lawnmower and the objects.

Derabsolute Wert der Messung hängt in starkem Maßevon den Umgebungsbedingungen ab, wie beispielsweise von der Witterung.So beeinflusst etwa ein feuchter Rasen die Kapazität derAnordnung. Da die Detektion aber auf Veränderungen des elektrischenFeldes basiert, lassen sich die äußeren Einflüssesehr einfach kompensieren. Entsprechend funktioniert die Detektionstets zuverlässig.Of theabsolute value of the measurement depends to a great extentfrom the ambient conditions, such as the weather.For example, a damp lawn affects the capacity of theArrangement. But because the detection is due to changes in the electricalField based, let the external influencesvery easy to compensate. The detection works accordinglyalways reliable.

Nichtzuletzt zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass sich die Sensoreinheitsehr preisgünstig aufbauen lässt. Es existierenkeine Reflexionsprobleme, und der Sensor beinhaltet keine beweglichenBauteile.NotFinally, the invention is characterized in that the sensor unitvery inexpensive to build. It existsno reflection problems, and the sensor does not include any moving onesComponents.

Schließlichlassen sich mit der Anordnung metallische ebenso wie nichtmetallischeObjekte detektieren. Im Bezug auf die Anwendung zur Erkennung vonLebewesen oder Gliedmaßen ist anzumerken, dass die Kleidungdas elektrische Feld nicht unterbindet und somit keine Einschränkungdarstellt.After allcan be with the arrangement of metallic as well as non-metallicDetect objects. Regarding the application for the detection ofLiving beings or limbs should be noted that the clothesthe electric field is not prevented and therefore no restrictionrepresents.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• - DE 10152726A1[0005]- DE 10152726 A1[0005]
• - DE 10302908 A1[0008]- DE 10302908 A1[0008]

Claims (8)

Translated fromGerman

Autonom arbeitende Vorrichtung (30),insbesondere autonomer Rasenmäher, umfassend eine Antriebseinheitzum Bewegen der Vorrichtung (30), zumindest eine Sensoreinheit(10) und eine Auswerteeinheit (20),dadurchgekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit (10)derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie ein elektrischesFeld erzeugt, und dass Veränderungen dieses elektrischen Feldes,die durch Änderungen der Untergrundbeschaffenheit und/oderdurch in das elektrische Feld eintretende Objekte (22)hervorgerufen werden, durch die Auswerteeinheit (20) erfasstund ausgewertet werden.Autonomous working device ( 30 ), in particular autonomous lawn mower, comprising a drive unit for moving the device ( 30 ), at least one sensor unit ( 10 ) and an evaluation unit ( 20 ),characterized in that the at least one sensor unit ( 10 ) is designed and arranged such that it generates an electric field, and that changes in this electric field caused by changes in the surface condition and / or by objects entering the electric field ( 22 ), by the evaluation unit ( 20 ) are recorded and evaluated.Vorrichtung (30) nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit wenigstenseine Transmitter-Elektrode (12;12a;12b) undwenigstens eine Receiver-Elektrode (14;14a;14b)aufweist, die ein voneinander verschiedenes Potential aufweisen,wobei zur Erzeugung des elektrischen Feldes zwischen den Elektrodenan der wenigstens einen Transmitter-Elektrode (12;12a;12b) eineWechselspannung angelegt wird.Contraption ( 30 ) according to claim 1, characterized in that the at least one sensor unit comprises at least one transmitter electrode ( 12 ; 12a ; 12b ) and at least one receiver electrode ( 14 ; 14a ; 14b ) having a mutually different potential, wherein for generating the electric field between the electrodes at the at least one transmitter electrode ( 12 ; 12a ; 12b ) an alternating voltage is applied.Vorrichtung (30) nach Anspruch 2, dadurchgekennzeichnet, dass die zumindest eine Sensoreinheit (10)eine Operationsverstärkerschaltung aufweist, die derarteingerichtet ist, dass sie die wenigstens eine Receiver-Elektrode(14;14a;14b) auf Nullpotential hält.Contraption ( 30 ) according to claim 2, characterized in that the at least one sensor unit ( 10 ) comprises an operational amplifier circuit arranged to connect the at least one receiver electrode ( 14 ; 14a ; 14b ) holds at zero potential.Vorrichtung (30) nach Anspruch 2 oder 3,dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (20) derartausgebildet ist, dass sie Änderungen des durch die wenigstenseine Receiver-Elektrode (14;14a;14b)fließenden Stroms erfasst.Contraption ( 30 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the evaluation unit ( 20 ) is designed such that it changes the by the at least one receiver electrode ( 14 ; 14a ; 14b ) flowing current.Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Sensoreinheit(10) eine Abschirmung (36) aufweist, die derartausgebildet ist und/oder derart mit einem Potential beaufschlagtwird, dass sie Beeinflussungen des elektrischen Feldes durch andere Komponentender Vorrichtung (30) verringert.Contraption ( 30 ) according to one of claims 2 to 4, characterized in that the at least one sensor unit ( 10 ) a shield ( 36 ), which is designed and / or so supplied with a potential that it influences the electric field by other components of the device ( 30 ) decreased.Vorrichtung (30) nach einem der vorhergehendenAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoreinheiten(10) derart angeordnet sind, dass Bereiche vor und/oderhinter und/oder neben und/oder unterhalb und/oder oberhalb der Vorrichtung(30) mit Hilfe der von diesen generierten elektrischenFelder überwacht werden.Contraption ( 30 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of sensor units ( 10 ) are arranged such that areas in front of and / or behind and / or next to and / or below and / or above the device ( 30 ) are monitored by means of the electric fields generated by these.Vorrichtung (30) nach einem der vorhergehendenAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit(20) derart eingerichtet ist, dass basierend auf von diesererfassten Veränderungen eines von einer Sensoreinheit (10)erzeugten elektrischen Feldes Steuerbefehle zum Ansteuern der Antriebseinheitgeneriert werden.Contraption ( 30 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit ( 20 ) is set up such that, based on changes detected by it, one of a sensor unit ( 10 ) generated electric field control commands for driving the drive unit.Vorrichtung (30) nach einem der vorhergehendenAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit(20) derart eingerichtet ist, dass basierend auf von diesererfassten Veränderungen eines von einer Sensoreinheit (10)erzeugten elektrischen Feldes Steuerbefehle zum Ansteuern wenigstenseiner weiteren Einheit der Vorrichtung generiert werden (Motor fürSchneidblatt, etc.).Contraption ( 30 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit ( 20 ) is set up such that, based on changes detected by it, one of a sensor unit ( 10 ) generated electric field control commands for driving at least one further unit of the device are generated (motor for cutting blade, etc.).