CN101449180A

CN101449180A - 机器人高尔夫球车

Info

Publication number: CN101449180A
Application number: CNA2007800178727A
Authority: CN
Inventors: 戴维·查尔斯·鲍尔; 休伯特·诺瓦克; 迈克尔·乔治·汉密尔顿
Original assignee: Your Shadow Technologies Pty Ltd
Current assignee: Your Shadow Technologies Pty Ltd
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2007-05-17
Publication date: 2009-06-03
Also published as: EP2021823A1; AU2007250460B2; US20100168934A1; AU2007250460A1; WO2007131299A1

Abstract

本发明涉及一种自推进式机器人车辆，其将在规定距离内忠实地跟随着便携式接收器。该车辆可感测即将发生的与其路径中的固体物体的碰撞，并会在碰撞之前停下来。该车辆将观测与其路线平行的物体，并且如果处于小于200mm的距离内，则将禁止转向，因而即使在接收器指示了会合路径时该车辆也不会发生碰撞。如果即将碰触到任何固体物体，该车辆将会停下来并停止运动。该车辆可感测不安全的坡度，且在超过可接受的工作极限时将会停止跟随。该车辆可用作高尔夫球车、运输车辆或轻便货车、机器人托盘及机器人助手。

Description

机器人高尔夫球车

技术领域

本发明涉及机器人车辆和反应灵敏的自推进式设备。本发明可用于不同的农业及工业环境中，并具有各种各样的个人服务应用。本发明具有用作机器人高尔夫球车的特定应用。机器人高尔夫球车在本说明书中只是作为实例加以说明，且本发明并不仅限于该实例。

背景技术

人们已开发出不同的机器人高尔夫球车，这些机器人高尔夫球车使用一种或多种引导方法及驱动组件在高尔夫球场内自动地跟随高尔夫球手。这些引导方法包括用于对球车进行定位的超声波信号(US5611406，US6142251)、GPS导航(US5944132，US5711388)及导向带(US5944132)。机器人高尔夫球车采用这些引导方法来确定它们相对于其周围环境及球手的位置，并利用该位置信息根据所设定的航路规则进行移动。然而，每一种现有的引导方法均存在缺点及局限性。

US5711388中的GPS引导方法使用以数字形式存储的地图以及与使用差分GPS技术的位置信息相结合的导航规则，从而确定机器人球车的运动。US5963150中所述的机器人球车则使用卫星定位***从球车及使用者接收高频信号来计算位置信息。然而，卫星定位方法存在如下缺点：这些方法既需要球车及球手连续地发射定位信号，也需要具有足够数量的卫星以保持精确的位置信息。此外，使用GPS定位会存在几米或更大的误差范围，该误差范围超出了在高尔夫球场上使用时可接受的极限，当在球场上存在着需要规避的物体时尤其如此。利用GPS导航作为唯一的导航方法具有局限性。

当在高尔夫球场上存在着多个机器人高尔夫球车时，会出现的另一问题是球车的识别以及如何保证球车跟随着或响应于正确的球手。

发明内容

本发明的目的是提供一种能至少部分地克服上述缺点中的一种或多种缺点的替代机器人车辆。

在一个方面中，本发明宽泛地提供一种自推进式机器人车辆，其可对来自发射器构件的射频信号作出响应，所述自推进式机器人车辆包括车架构件；至少两个间隔开的接收器构件，其适于从所述发射器构件接收所述信号；处理器，其与所述接收器构件可操作地相关联，所述处理器被编程以处理来自所述至少两个间隔开的接收器构件的输入，从而对所述发射器构件的位置进行定位并产生电信号，使得所述车辆根据所述处理器的编程相对于所述发射器构件进行运动；以及驱动构件，其支撑于所述车架构件上，适于接收从所述处理器发送的所述电信号并按照所述电信号起作用，以使所述车辆根据所述处理器的编程来运动。

在另一方面中，本发明宽泛地提供一种用于自推进式机器人车辆的***，其包括能够发射射频信号的发射器构件和自推进式车辆，所述自推进式车辆包括：车架构件；至少两个间隔开的接收器构件，其适于从所述发射器构件接收所述信号；处理器，其与所述接收器构件可操作地相关联，所述处理器被编程以处理来自所述至少两个间隔开的接收器构件的输入，从而对所述发射器构件的位置进行定位并产生电信号，使得所述车辆根据所述处理器的编程相对于所述发射器构件进行运动；以及驱动构件，其支撑于所述车架构件上，适于接收从所述处理器发送的所述电信号并按照所述电信号起作用，以使所述车辆根据所述处理器的编程来运动。

所述接收器构件优选包括两个间隔开的天线，这两个天线分别可操作地链接至接收器。所述接收器优选是超外差(Super Heterodyne)型或近零IF(Near Zero IF)型接收器。所述两个天线优选彼此间隔某一距离。更优选地，所述两个天线彼此间隔25cm或以上。

所述两个间隔开的天线优选可操作地连接成能使所述处理器处理信号输入，以确定所述发射器构件的位置。所述接收天线优选被设置成其中一个天线经过峰值调谐而另一个天线经过谷值调谐，以使它们的相位相差90度。所述处理器优选可组合所述两个信号以用于总计RSSI读取，并测量相移以确定所述发射器构件的位置。

优选地，所述两个天线具有谐振线圈，该谐振线圈使它们能够被动态地调谐。在对所述天线进行调谐时，通过用电压改变线圈的电容以将该天线峰值调谐至规定频率，从而优选地设定预规定频率。

所述发射器构件优选是发射信号但不接收信号的转发器。所述发射器构件优选是便携式的。可供选择地，所述发射器构件可以是在从车辆接收到射频信号时被启动并且将定位信号发回给该车辆的转发器。

优选地，所述转发器是可配戴的并具有200KHz～8GHz的频率。更优选地，所述转发器具有300KHz～500KHz的频率。

所述转发器优选具有多个电容器，因此转发器天线可被动态地调谐并以5KHz的增量进行频移从而形成5KHz的信道。所述信号通过频移键控(FSK，frequency shift keying)进行载波调制，其中键控速率为300Htz，并且频移为在形成300Htz频调的载波两侧+/-1KHz。

射频信号优选是能够识别车辆并启动车辆使其根据处理器的编程进行运动的适宜频率。射频信号优选被设置于信道中。信号处理优选能够识别单独的发射器信道并消除任何相邻信道干扰。

在射频信号的规定范围内，可通过一种或多种方法来增加对某一区域内的转发器特定信号作出响应的车辆的数量，这些方法包括用于转发器的随机发射循环，其中对各发射进行编码从而使它们可被对应车辆解码并使用。可供选择地，转发器的频率可在500Htz的FSK键控速率下以+/-1KHz的频移进行调制，从而使接收器可识别出其对应的转发器。此外，转发器优选具有用于触发发射时间的随机数产生器，以使各发射不同步，从而避免出现接收器接收到多个同时的发射的情形。

所述驱动构件优选包括带有减速齿轮箱的马达以及可操作地连接至所述马达的多个车轮。所述多个车轮优选包括由所述马达驱动的至少一个车轮。在一个优选形式中，所述车辆具有三个车轮，其中两个后轮由所述马达驱动。优选地，存在着与每一后轮相关联的马达。可供选择地，存在着具有差动齿轮装置的单个马达以驱动两个车轮。在一优选实施例中，前轮可根据所述处理器的编程使所述车辆转向。

所述车架构件优选包括架体及底盘。

所述车辆可为任何适宜的车辆，包括高尔夫球车、运输车辆或轻便货车、机器人托盘(pallet)及机器人助手。

所述车辆优选具有人工操作***，在该人工操作***中，所述车辆不响应于射频信号并且各齿轮与自动制动***优选是脱开的。在人工模式中，所述车辆可由球手推动或拉动，或者可供选择地，由另一车辆拖动。

所述车辆优选具有使车辆能够避免触碰到物体或在触碰到物体之前就停下来的碰撞规避***。所述车辆优选地具有如下的碰撞规避***，该碰撞规避***具有在所述车辆周围相间隔的多个红外测距收发器。所述碰撞规避***优选包括红外电荷耦合装置(CCD)距离传感器，所述红外CCD距离传感器位于所述车辆周围并能够探测与所述传感器相距0.01～5米且更优选远达1.6米的物体。所述碰撞规避***优选具有防护带，所述防护带在车辆周围提供外边界及内边界。优选地，当物体进入该外边界或内边界时，会启动根据所述处理器的编程的报警或响应。外边界优选被设定为与所述车辆相距1～2米，且更优选相距1.2米。内边界优选被设定为与所述车辆的前部相距0.01～1米且更优选相距0.3米，而与所述车辆的侧部相距约0.08米。优选地，存在着构成所述处理器编程的一部分的规则，当红外CCD传感器探测到物体时这些规则用于指导车辆的工作。

所述车辆也可包括卫星导航***，以帮助控制所述车辆在规定区域内的运动。

所述***优选具有记录所述车辆的工作时间的能力。优选地，所述车辆可以提醒远程监控***：工作时间是否已接近其所分配的时间。优选地，对车辆的所有使用都被记录下来。

所述车辆优选具有超越***，在所述超越***中，为所述车轮提供动力的电流增大至阈值水平从而使所述车轮保持转动。当电流达到或超过所述阈值水平时，优选停止供应给所述马达的电流。所述超越***优选在如下情形中被启动：当所述车辆在很陡的坡道上向上运动时，当所述车辆上存在着过重的重量时，以及当一个或多个轮子失去牵引时。

在另一实施例中，所述车辆可具有重量传感器，其用于检测所述车辆的重量是否超过预定的极限，且如果超过预定的极限，则所述车辆停止运动。

在另一实施例中，所述车辆可具有侧向传感器，用于检测车辆的侧倾运动。

在另一实施例中，所述车辆可具有梯度传感器，其能够感测斜坡的倾斜度，且如果倾斜度超出预定的极限，则处理器将会阻止车辆在该倾斜方向上继续运动。

附图说明

为了使本发明更容易理解及付诸实施，下面将参照附图。附图中：

图1是本发明优选实施例的机器人高尔夫球车的照片；

图2是该机器人高尔夫球车的工作元件的示意图；

图3是关于碰撞规避***的决策的一个图式；

图4是关于碰撞规避***的决策的另一图式；

图5是关于碰撞规避***的决策的又一图式；

图6是关于碰撞规避***的决策的再一图式；

图7是关于碰撞规避***的决策的另一图式；以及

图8是关于碰撞规避***的决策的再一图式。

具体实施方式

本具体实施方式部分涉及一种机器人高尔夫球车。参见图1，显示了一种机器人三轮车辆，其是在远程收发器单元(RTU)控制下以各种模式工作的高尔夫球车10。该远程收发器单元由球手配戴(例如配戴于皮带上)或携带。

机器人高尔夫球车10可运输全套的高尔夫球袋以及所有的常用高尔夫运动配件，同时能在高尔夫球场的主要区域(即，球道及果岭至发球台走道)中跟随着带有各自的转发器的球手。

该球车接受电子控制，从而在跟随功能以及当球手进入不适合于球车的区域时的止步功能方面进行自我管理。

该球车的电子***具有两个间隔开的天线11、方向寻找***、距离确定***、车辆主机控制器、碰撞规避***、驱动控制***、电池及电源、电缆连接以及外部电池充电器。

该球车的机械***具有车架12、自转向前轮组件13、后轮组件14、后轮齿轮箱组件及后轮驱动马达15、车体16及电池壳体。

远程收发器单元具有壳体及腰带夹、无线电收发器、锂离子电池、电池充电器及天线***。

远程收发器单元集中充电单元具有可***八个RTU电池的壳体、AC电力网电源及DC充电单元。

RTU的关键功能是为球车接收器电子装置及定位***提供RF(射频)发射位置源。因此，其主要功能是发射可识别的信标信号，所述信标信号具有精确且一致的频率，并且还被唯一地编码，因而所述信标信号只能被其各自的球车识别出来。该单元壳体被有意设计成能够实现最佳形状配合及使用，并且将下列控制器集成到容纳于内部的单个印刷电路板上：功率开关(包括距离开关)；跟随模式及接通/断开开关。

功率开关具有闭锁开关，所述闭锁开关需要进行可靠且确定的动作以改变状态。功率开关将会使内部电子装置接通电源。功率开关与距离开关形成一体，并使RTU电子装置调整RF发射器的功率输出。跟随模式开关将会使内部电子装置启动信标的RF发射。

功率开关具有4个位置，在这4个位置处，逐个位置地以线性距离增量来调节功率，以获得1.5米～4米的工作范围。该装置安装有一个LED，该LED容易被配戴者看到并且在点亮时指示如下含义：通电；跟随模式接通；及电池电量低。RTU具有容量为2800毫安时(mah)的可更换的2节AA型碱性电池或镍金属氢化物电池。RTU将具有外部充电电路，该外部充电电路能够在最多6个小时内将所述2800mah的NiMh电池从放电状态重新充电到满充电状态。

现在将参照图2～图8进一步说明球车及RTU。

1.球车的工作说明

该球车就其运动而言具有几种工作模式，这些工作模式通过钥匙开关来启动。钥匙开关的位置包括接通、断开及停放。

当处于任何通电模式时，主机***均会记录球车的工作小时数。

1.1 跟随模式

存在着单独的跟随开关，其或者为接通状态或者为断开状态。该工作模式是一种主要的车辆使用模式。该高尔夫球车受各自的RTU控制，因为二者均被调节至相同的射频。当RTU远离球车移动时，电子***确定RTU的移动方向及速率，并且将会控制对后轮套件的驱动机构及它们各自的马达驱动器，因而车辆以与RTU的运动相同的速率及方向跟随着该RTU。控制***将保证当RTU被启动时在球车与RTU之间始终保持预定的距离。

此种工作模式将与碰撞规避***(以及在可适用时的卫星导航出界***)一起工作。这些***将提供关于跟随模式已被启用还是禁用的指示。例如，如果携带RTU的球手移动至将会使处于跟随模式的球车与一物体发生碰撞或相对于处理器编程超出界限的位置时，则跟随模式将被禁用并且运动将会停止。

为了重新启用跟随模式，球手必须移动至使球车可继续前进而不违反所设定的导航规则及处理器编程的位置。

通过将开关转到断开位置，可禁用跟随模式。

1.2 停放模式

停放模式是一种使高尔夫球场人员能够在没有使用各个RTU情况下操纵车辆的工作模式。停放模式是通过安全钥匙启用的，且会导致车载电子***将驱动机构置于自由转向模式，从而可人工地将该单元操纵至所需的停放位置。

1.3 已停放模式

当钥匙开关选择处于断开位置时，便进入已停放模式。已停放模式使得高尔夫球场人员能够将车辆锁定于已停放位置，从而将驱动轮锁定并使车辆不能移动。

1.4 电池充电模式

在钥匙开关处于断开位置时，进入电池充电模式，该电池充电模式允许通过与外部电源的连接来对主电池进行重新充电。

在优选实施例中，当连接充电电缆时，车辆自动进入已停放模式并会保持在该模式中直到外部连接断开为止。当该充电电缆已连接时，无论是否已选择另一工作模式，车辆均将自动进入已停放模式。

1.5 倒行模式

倒行模式是一种使球车能够在空档转向情况下倒行的工作模式。倒行模式是利用球车上的开关进行启动的。

2.RTU的工作说明

RTU是一种收发器单元，其在通电及启动时将会发射出独特唯一的信号，对应的球车将识别出并锁定于该独特唯一的信号。RTU的工作范围取决于球车所发射的频率。球车离RTU的工作距离也将取决于球手如何配戴或携带该RTU。球车离RTU的最大工作距离是4米，且最小距离是1米。当携带RTU的球手朝各自的球车走去并随后走过该球车时，该球车将旋转并在预定距离范围内跟随该球手。跟随距离可在RTU上进行调整。

RTU具有以下功能：通电/断电；以及跟随功能接通/断开。

RTU是一种便携式收发器***，其在启动时发射出必要的信号，以使球车收发器及定位***能够确定RTU的位置且因而确定球手的位置。

RTU由内部电池供电，该内部电池是可更换的并可由单独的充电单元重新充电。

3.球车的工作说明

球车具有以下功能选项：通电/断电/停放钥匙开关；跟随模式开关接通/断开；倒行模式开关接通/断开。

3.01 球车天线***及接收器(CAR)

球车接收器包括双重天线***及双重接收器。该接收器向处理器(定位***)提供模拟数据，以用于处理得到RTU的当前位置。

球车天线***包括天线阵列，该天线阵列用作相位切换的双重天线阵列。该双重天线阵列向两个单独的接收器提供两个单独的天线馈送。这两个接收器的正交输出通过相位比较器电路进行比较，以确定相位变化并由此确定所接收RTU信号的方位角。CLS***按中间位置相位比较器信号被加以校准，并向主处理器提供向左或向右的变化量。当天线***直接指向所接收信号源时，应当不存在相位差，并因而不存在频调或零(Null)状态。

接收器可以是传统的超外差型接收器，或者可以是近零IF型接收器。在与RTU相距4米的距离处，对于RTU所发射的信号，接收器的灵敏度使该接收器能够区分在其所选工作信道上的低至-90Dbm水平的输入所需的接收信号。接收器提供与所接收信号的电平成正比的精确RSSI模拟电平，所接收信号的信号电平是在20微秒的时间帧内从两个天线进行的两次测量的总和。

RTU在给定信道上发射窄频带信号。接收天线被设置成使其中一个天线经过峰值调谐，而另一天线经过谷值调谐。这两个天线的工作在相位上相差90度。结果，来自一个天线的所接收信号强度较小。一个天线上的馈电线圈交叉耦合至另一天线，且反过来亦如此，因而这两个天线达到平衡。

天线信号被馈送至单独的天线。这些信号被组合以用于总计RSSI读取，并且来自每一接收器的输出也被馈送至对两个信号的相位进行比较的相位比较器电路。比较结果是与RTU运动相关的一系列不同相测量值。然后，产生与相移相关的模拟信号。该信号被发送至处理器，以计算RTU相对于这两个天线之间的中心的角度。

3.02 球车定位***(CLS)

该定位***从球车接收器接受模拟数据并连续地处理该模拟数据，以便能够以数字形式向***主机控制器提供角度及距离定位数据。这些信号经过预处理(PLD处理)，从而向***主机控制器提供工作状态。如果经过预处理的信号指示该球车处于所期望的距离之外，则处理器接收默认的误差信号，从而发起由球车作出的响应以将该球车自身重新定位至其被期望的距离内。

该定位***具有单独的逻辑功能，该逻辑功能将会从CAR***获取频调/相位及RSSI方面的模拟数据并将其转换成位置数据，然后通过三线式串行总线在连续变化的基础上将其发送至球车主机控制***(CHC)。倘若模拟数据不发生变化，即RTU并未接通或超出了距离范围，则CLS向CHC发送RTU断开或超出距离范围的心跳检测(heartbeat)。假如在1米时RSSI模拟数据电平升高至高于所设定最大值，则CLS将会向CHC指示出：存在已启用RTU的高尔夫球手，且该高尔夫球手已在离天线1.5米的最小工作距离内接近球车。

3.03 碰撞探测***

对碰撞***的要求是使球车在碰触到固体物体之前避开。

3.04 碰撞规避***

碰撞规避***判断任何足够质量的物体是否处于车辆路径上的特定最小距离内，并在确实出现这种情况时通知主机控制器。主机控制器将对运动***施加制动作用，使球车在发生碰撞之前停止运动并向球手发出为何停止该单元的指示。

碰撞规避***的关键功能是当车辆处于运动中或拟定进行运动时，确认是否有任何物体处于拟定行进路径上的1米或以下距离之内。该探测过程是利用红外(IR)CCD(电荷耦合装置)传感器来进行的，这些红外CCD传感器发射出窄束宽度的IR波长的光，并由一CCD传感器来监视所返回的其自身信号的任何反射。根据返回信号的角度，该传感器能够确定反射物体离该传感器的距离。然后，该传感器提供一输出，该输出是所测距离的模拟电压表示形式。

十个传感器设置在球车周围，并可探测与传感器相距1.6米以外的任何物体。存在着在球车正向运动段周围的1.2米的外带，并存在着0.3米的内边界。侧向传感器是以0.08米的内边界进行设置的。

IR CCD阵列的构造可探测左侧、前方或右侧视野中的任何物体。正向运动以该阵列探测到何种物体为条件，并受编程中所规定的设定规则的影响。例如，即使有一物体处于RTU与球车之间，我们也可使球车避免碰到该物体。在高尔夫球员走过一物体并突然向左转的情形中，在允许球车左转之前，直到该物体被避开后球车才会继续向前。

所述装置将不具有仲裁功能，而是仅向球车主机控制***报告在每一红外CDD视野的预定周界内是否存在任何物体。

响应于跟随模式而发出运动命令的控制***不断地将所有区域输入的状态考虑在内。跟随功能是一种被允许的控制环路，其对由定位***提供的数据的变化作出响应，该定位***本身则是另一个不断工作的环路，该环路计算它的指定RTU的位置并设定相对于零位置的距离误差及方位角误差。所述零位置是所期望的距离(2～4米)及方向(0度)。这些控制环路以每秒超过500次重复操作的速率进行工作。

跟随控制环路向运动控制器发出命令来使车辆运动，从而使定位***返回到距离及方向的零位置。

碰撞规避数据被连续地馈送给跟随控制环路，从而使所有发出运动命令的决策均使区域状态生效。例如，如果违反前方外侧区域，但未违反前方内侧区域且左侧及右侧区域都无障碍，则允许球车向右或向左旋转而不继续正向运动。如果定位***指示距离误差要求正向运动，则球车将不运动且碰撞禁止状态生效。如果定位***指示方位角误差但不指示距离误差，则球车将根据需要而向右或向左转动。倘若该动作的结果是被违反的前方外侧区域不再具有障碍物，则将撤销对正向运动的禁止。倘若违反任何区域内侧带，则车辆将会停止并且将会需要进行人工干预。

当出现越过障碍的情况时，与定位***相配合的球车运动控制将不断地力图使球车保持在与带有各自的RTU的高尔夫球手相距2～4米的位置处并处于零度方向上。这通过一旦该RTU已被无线电定位***捕获时就以封闭环路模式进行工作来实现。

RTU相对于球车的任何运动均会使定位***输出一组误差信号，主机控制器将动态地响应于该组误差信号，以命令运动控制***进行运动，从而将定位***误差减小至零。

倘若出现球车继续跟随高尔夫球手的情况，则同样如此，且主机将按照以其零距离及方位角位置对RTU进行跟踪来增加运动命令。同等地，当出现Z字形运动时，主机将按照减小的所需功率水平来发出运动命令，使球车保持其所需距离。该过程是环路控制，其中对RTU及车辆位置处理进行定位的过程每秒进行多达500次。

当球车越过树及其他障碍物时，球车将不会撞到树上，即使高尔夫球手试图这样。例如，如果高尔夫球手朝一棵树走去并立即绕树行进，则球车将会仅在其前方的路径无障碍且未探测到内侧区域错误时才继续前进。在这种情况下，这是不可能的，且球车将会停下来。然而，如果高尔夫球手走过一棵树且与树的距离大于球车宽度的一半加上300mm，并随后转到树的背后，则球车将继续正向运动直到其具有无障碍的防护区域状态为止，并随后转弯。对于任何物体，无论是树还是人，均是如此。

当存在着另一高尔夫球手或球车时，这两个高尔夫球手各自具有他们自己的RTU及球车，并可能沿球道并行地一起走动。在此种情形中，这些高尔夫球手有可能相互接近至超过碰撞规避***所允许的程度。球车将具有如下行为：左侧单元的右侧外防护区域极限将被违反，而右侧单元的左侧外防护区域极限将被违反。这将会导致，左侧单元被禁止向右转向，而右侧单元将被禁止向左转向。假如其中一个高尔夫球手(比如右侧的那个球手)横跨另一个高尔夫球手的路径向左走，则其球车将被禁止跟随。这将导致，球车失去与其相应RTU的联络并会停下来。另一高尔夫球手则将继续前行并有效地经过那一球手。现在已与其球车失去联络的那一高尔夫球手将不得不向其球车走回以重新获得联络。然而，碰撞却得到规避。

图3～图8显示了碰撞规避***的决策过程。

3.05 禁止***(keep out system)

禁止***是一种卫星导航接收器，其连续地更新其位置数据并将此数据提供给主机控制器。主机控制器具有一可允许座标数据表，球车被允许在该可允许座标数据内工作，并且如果座标显示了试图超出这些座标之外的运动，则球车将停止运动。这是球车的视需要可选的特征。

3.06 车辆主机控制器(或球车主机控制器***(CHC))

该车辆主机控制器***负责管理车辆工作的所有方面。该CHC基于对所述车辆工作模式的适当刺激因素来确定车辆的工作。

当处于跟随模式时，该CHC接受来自定位***的数据以及来自碰撞及禁止***的状态。该CHC控制驱动控制部分的工作，以使球车将根据远程单元的运动而连续改变其位置。

当处于停放模式时，该CHC控制驱动控制部分，以使马达及/或齿轮箱处于空档模式并且不应用刹车或锁定。

当处于已停放模式时，该CHC控制驱动控制部分，以使马达被禁用并且应用齿轮箱及/或刹车。

该CHC管理球车的所有辅助功能，包括工作模式的选择和指示以及与干扰或安全相关的联锁。

该CHC获得来自于从碰撞探测***、碰撞规避***及/或禁止***的输入，并根据规定的参数基础数据来控制运动。

该CHC控制所有LED工作状态指示。

该CHC通过嘟嘟声提供对任何状态变化的声音通告。

该CHC保持所有球车工作及使用的记录过程，以便在需要时可提取该记录过程用于进行外部分析。

该CHC保持可允许使用小时数的记录，并在已超过该小时数时禁止开始工作。

该CHC监控电池状态，并将会在电池电量已减小到预设工作裕度以下时发出通告。

该CHC具有能通过USB端口进行数据及软件更新的协议条款。

该CHC具有能在车辆中更新可允许小时数的协议条款，此种更新将会通过从主机控制器序列号触发的键盘加密输入来进行，或通过USB端口以加密的更新及销毁过程来进行。

当处于跟随模式时，该CHC将会从CLS接受位置及距离更新数据，并且根据变化率，将会计算速度及转向方向从而向CMC(球车运动控制***)发出指示。

该CHC在CLS数据馈送与发给CMC的命令模式之间以封闭环路模式进行工作，以使该CHC不断地尝试根据RSSI参数设定将球车定位于与RTU相距某一固定距离处。

该CHC还具有维护工作模式，因此该CHC可更新小时数、保存日志数据、修改参数设定以及升级其内部固件。

该CHC保持一实用程序支持度，以允许对使用小时数的维护并具有对所有***固件及工作参数进行升级的能力。

该CHC保持所有关键操作功能及异常事件的日志，并以日期及时间加上时标。

3.07 驱动控制***(球车运动控制器(CMC))

该驱动控制***是一体式单元，其从主机控制功能接受关于所要求动作的命令。该CMC能够同步地控制两个单独的马达。

该CMC能够同时沿正向或反向独立地驱动每一马达。

该CMC能够预设加速度及减速度并支持马达制动及锁定。

该CMC能够监控其自身的工作温度以及马达温度，并能够在达到温度极限时降低其工作的额度。

在两个方向上且用于两个马达的马达驱动电路具有失速(stall)检测功能，因此如果马达电流反常增大时，则将中止马达驱动。

3.08 电池及电源

车辆靠12伏电源进行运行，该电源的容量足以提供所有电子装置所必需的供电需要以及车辆工作一整天的电能需要。

该电池直接馈电给驱动控制单元，并通过单独的滤波器馈电给分布在车辆内的所有电子组件。每一电子组件均具有必要的DC-DC转换器以提供其自身的DC供电导轨。

3.09 电池充电***

该电池充电***是单独的并处于球车之外。该电池充电***可通过安装于球车外部上的技术等级大电流DC连接器进行连接。

当电源插头***车辆时，车辆内的所有电子装置均将关闭。

该电池充电***是可从市面上买到的现成单元，其将在90～250VAC范围内运行，并将在八个小时或更短时间内使完好的电池从放电状态重新充电至满电量。

3.10 维护控制面板(或球车维护控制面板(CMP))

该维护控制器是一种通过柔性电缆或USB端口连接至球车的控制面板。当该CMP连接至球车时，该球车会识别出CMP已连接，并自动将***置于维护模式。该控制面板提供用于“正向及反向”运动以及“左右”转向的控制。所述***将执行来自该面板的任何命令并以低的固定速度驱动马达。维护模式将超越除了已停放模式之外的球车模式开关的任何设定。

该球车维护面板是小型手持式控制器，其通过簧圈电缆及密封的Cannon USB连接器与球车连接。该球车维护面板的功能是允许维护人员独立于“跟随***”而启动球车的通电运动及转向。该球车维护面板具有两个三工位弹性回中切换类型(three position spring returnto Centretoggle type)的开关。

开关1以固定的低速度来控制正向及反向运动。位置向上时应当引起正向运动。开关向下时应当以低的速度启动反向运动。中间位置是空档位置。

开关2控制转向。开关向左可使车辆在正进行运动时向左转向。开关向右可使车辆在正进行运动时向右转向。开关中心位置是转向空档位置(即笔直往前)。

当将电缆***球车连接点时，CHC将感测到该电缆的存在，且如果不处于已停放模式，则CHC将禁用所选的工作模式而仅对来自CMP的控制作出响应。

所有附件均确保防止篡改，且确保需要具有附件已被打开过的永久指示。所有外部通信均以电子口令进行保护并被记录连接活动。

该机器人车辆的优选实施例的优点在于，其是自行供电、自行转向的车辆(球车)，将会忠实地以规定距离跟随着便携式接收器(RTU)。车辆将不会进入作为一组卫星导航道路点被预设到***内的区域中，如果安装了该选项的话。此外，如果即将碰触到任何固体物体，车辆均将停下来并停止运动。车辆将会感测即将发生的与在其路径中的固体物体的碰撞，并会在碰撞之前停下来。车辆将观测与其路线平行的物体，并且如果处于小于200mm的距离内，则将禁止转向，因此即使在RTU指示了会合路径时车辆也不会发生碰撞。

车辆将感测不安全的坡度，且在超过可接受的工作极限时将会停止跟随。

车辆将能够容易地由高尔夫球场人员停放，并将具有能够被锁定及停放以阻止任何未经授权的使用的性能。

车辆将具有载荷感测功能，以在车辆过载时将不会尝试进行工作。

车辆将具有单独的通过电缆连接的维护控制面板，以便能够人工控制车辆的运动驱动及转向功能。

每一单元均与其远程单元一起被唯一地编码，因而它们将会只与彼此配合工作。

变型

当然，应当认识到，上文说明是以本发明示例性实例的方式给出的，本领域技术人员所显而易见的所有这些和其他修改以及变型均被视为属于本文所述的本发明的宽广范畴及范围内。

在本说明书及权利要求书的全文内，措词“包括(comprise)”及其变型(例如“comprises”及“comprising”)均不打算排除其他的添加项、元件、整数或步骤。

Claims

1.一种自推进式机器人车辆，其可对来自发射器构件的射频信号作出响应，所述自推进式机器人车辆包括：

车架构件；

至少两个间隔开的接收器构件，其适于从所述发射器构件接收所述信号；

处理器，其与所述接收器构件可操作地相关联，所述处理器被编程以处理来自所述至少两个间隔开的接收器构件的输入，从而对所述发射器构件的位置进行定位并产生电信号，使得所述车辆根据所述处理器的编程相对于所述发射器构件进行运动；以及

驱动构件，其支撑于所述车架构件上，适于接收从所述处理器发送的所述电信号并按照所述电信号起作用，以使所述车辆根据所述处理器的编程来运动。

2.一种用于自推进式机器人车辆的***，其包括能够发射射频信号的发射器构件和自推进式车辆，所述自推进式车辆包括：

车架构件；

3.如权利要求2所述的***，其中所述接收器构件包括两个间隔开的分别可操作地链接至接收器的天线，所述接收天线被设置成其中一个天线经过峰值调谐而另一个天线经过谷值调谐，以使它们的相位相差90度，且其中所述两个信号被组合以用于总计RSSI读取，并测量相移从而确定所述发射器构件的位置。

4.如权利要求2或3所述的***，其中所述发射器构件是以200KHz～8GHz的频率发送信号的转发器。

5.如权利要求2或3所述的***，其中所述发射器构件是以300KHz～500KHz的频率发送信号的转发器。

6.如前述权利要求中任一项所述的***，其中所述发射器构件是转发器且具有天线，所述天线可被动态地调谐并以5KHz的增量进行频移从而形成5KHz的信道。

7.如前述权利要求中任一项所述的***，其中所述发射器构件是转发器，所述转发器可发出由其合作车辆识别的独特信号。

8.如前述权利要求中任一项所述的***，其中所述发射器构件是转发器，所述转发器可发出由其合作车辆识别的独特信号，所述信号通过频移键控以300Htz或500Htz的速率及+/-1KHz的频移进行调制。

9.如前述权利要求中任一项所述的***，其中所述发射器构件是转发器，所述转发器可发出由其合作车辆识别的独特信号，所述各发射不同步，以避免接收器接收到多个同时的发射的情形。

10.如前述权利要求中任一项所述的***，其中所述驱动构件包括前轮及两个后轮，所述前轮根据所述处理器的编程使所述车辆转向，所述两个后轮分别可操作地与马达连接。

11.如前述权利要求中任一项所述的***，其中所述车辆具有碰撞规避***，所述碰撞规避***具有在所述车辆周围相间隔的多个红外测距收发器。

12.如前述权利要求中任一项所述的***，其中所述车辆具有碰撞规避***，所述碰撞规避***具有在所述车辆周围相间隔的多个红外测距收发器，所述红外测距收发器包括红外电荷耦合装置距离传感器，所述红外电荷耦合装置距离传感器位于所述车辆周围并能够探测与所述传感器相距远达1.6米的物体。

13.如前述权利要求中任一项所述的***，其中所述车辆具有碰撞规避***，所述碰撞规避***具有在所述车辆周围相间隔的多个红外测距收发器，所述碰撞规避***具有被设定为与所述车辆相距约1.2米的外边界以及被设定为与所述车辆的前部相距约0.3米且与所述车辆的侧部相距约0.08米的内边界。

14.如前述权利要求中任一项所述的***，其中所述车辆包括卫星导航***，用于帮助控制所述车辆在规定区域内的运动。

15.如前述权利要求中任一项所述的***，其中所述车辆具有记录所述车辆的工作时间的能力。

16.如前述权利要求中任一项所述的***，其中所述驱动构件包括由电动马达驱动的车轮，且所述车辆具有超越***，在所述超越***中，为所述车轮提供动力的电流增大至阈值水平以使所述车轮保持转动，其中当达到或超过所述阈值水平时，供应给所述马达的电流被停止。