CN112888302A - 草地维护*** - Google Patents

草地维护*** Download PDF

Info

Publication number
CN112888302A
CN112888302A CN201880098009.7A CN201880098009A CN112888302A CN 112888302 A CN112888302 A CN 112888302A CN 201880098009 A CN201880098009 A CN 201880098009A CN 112888302 A CN112888302 A CN 112888302A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lawn
maintenance system
grass
vehicle
autonomous vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880098009.7A
Other languages
English (en)
Inventor
李希文
张毅
金度勋
D·G·福特
廉海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Techtronic Cordless GP
Original Assignee
Techtronic Cordless GP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Techtronic Cordless GP filed Critical Techtronic Cordless GP
Publication of CN112888302A publication Critical patent/CN112888302A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B69/00—Steering of agricultural machines or implements; Guiding agricultural machines or implements on a desired track
    • A01B69/007—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow
    • A01B69/008—Steering or guiding of agricultural vehicles, e.g. steering of the tractor to keep the plough in the furrow automatic
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C21/00—Methods of fertilising, sowing or planting
    • A01C21/007—Determining fertilization requirements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D34/00—Mowers; Mowing apparatus of harvesters
    • A01D34/006—Control or measuring arrangements
    • A01D34/008—Control or measuring arrangements for automated or remotely controlled operation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D42/00—Mowers convertible to apparatus for purposes other than mowing; Mowers capable of performing operations other than mowing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G13/00—Protecting plants
    • A01G13/02—Protective coverings for plants; Coverings for the ground; Devices for laying-out or removing coverings
    • A01G13/0256—Ground coverings
    • A01G13/0287—Devices for laying-out or removing ground coverings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G20/00—Cultivation of turf, lawn or the like; Apparatus or methods therefor
    • A01G20/40—Apparatus for cleaning the lawn or grass surface
    • A01G20/43—Apparatus for cleaning the lawn or grass surface for sweeping, collecting or disintegrating lawn debris
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/09—Watering arrangements making use of movable installations on wheels or the like
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/16—Control of watering
    • A01G25/167—Control by humidity of the soil itself or of devices simulating soil or of the atmosphere; Soil humidity sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W60/00—Drive control systems specially adapted for autonomous road vehicles
    • B60W60/001—Planning or execution of driving tasks
    • B60W60/0025—Planning or execution of driving tasks specially adapted for specific operations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B63/00—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements
    • A01B63/002—Devices for adjusting or regulating the position of tools or wheels
    • A01B63/008—Vertical adjustment of tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D2101/00—Lawn-mowers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2300/00—Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B60W2300/15—Agricultural vehicles

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Harvester Elements (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
  • Guiding Agricultural Machines (AREA)
  • Vehicle Cleaning, Maintenance, Repair, Refitting, And Outriggers (AREA)

Abstract

披露了一种用于草地维护***的***和方法，该***包括自主车辆(100)，该自主车辆被布置为自主操作以处置草地表面，其中，该车辆(100)包括一个或多个环境传感器(208)，该一个或多个环境传感器被布置为检测与该草地表面相关联的环境状况；和一个或多个草地处置模块(210)，该一个或多个草地处置模块被布置为处置该草地表面。

Description

草地维护***
技术领域
本发明涉及一种草地维护***，更具体地、但是非排他地涉及一种被布置为对草坪自主执行维护工作的自主草地维护***。
背景技术
草坪维护是需要园丁方付出大量劳动的乏味事务。管理良好的草坪虽然对其主人有益，但需要浇水、割草、施肥、播种、耙草和定期护理。
近来，随着机械工具或动力工具(比如割草机)的发展，技术使草坪维护变得更加容易，这使园丁相对快地且以较少的劳动割草。自动化灌溉***也有助于在干旱季节期间保持草坪被良好浇水。
尽管使用工具技术来减少园丁的工作负担，但是园丁方仍需要付出很多劳动。尤其在较温暖或干燥的月份期间，草坪上的草在几天内可能明显生长或者草坪将更快变干。进而，对于园丁来说，所需的维护量可能明显增加，以确保草坪全年被良好维护。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种自主车辆，该自主车辆被布置为自主操作以处置草地表面，其中，该车辆包括
-一个或多个环境传感器，该一个或多个环境传感器被布置为检测与该草地表面相关联的环境状况；和
-一个或多个草地处置模块，该一个或多个草地处置模块被布置为处置该草地表面。
在第一方面的实施例中，该自主车辆进一步包括控制模块，该控制模块被布置为从该一个或多个环境传感器获得环境状况，以控制该一个或多个草地处置模块以处置该草地表面。
在第一方面的实施例中，该控制模块包括导航模块，该导航模块被布置为在该自主车辆操作期间对该自主车辆导航。
在第一方面的实施例中，该导航模块包括定位***，该定位***被布置为在该自主车辆操作期间确定该自主车辆的位置。
在第一方面的实施例中，该定位***使用无线信号确定该自主车辆的位置。
在第一方面的实施例中，该无线信号是超宽带信号。
在第一方面的实施例中，这些相关联的环境状况包括温度、湿度、风强度、风向、空气质量、VOC水平、雨强度中的一者或多者。
在第一方面的实施例中，这些环境状况进一步包括基质状况。
在第一方面的实施例中，这些基质状况包括土壤pH、土壤化学性质、土壤水分或其任何一者或其组合。
在第一方面的实施例中，该一个或多个草地处置模块被布置为执行以下处置步骤中的一个或多个处置步骤，这些处置步骤包括割草、切割、修剪、修边、耙草、覆盖。
在第一方面的实施例中，该一个或多个草地处置模块被进一步布置为执行以下处置步骤中的一个或多个处置步骤，这些处置步骤包括浇水、施肥、播种。
在第一方面的实施例中，该一个或多个草地处置模块包括高度调节***，该高度调节***被布置为调节切割刀片的高度，以便割草、将草切割或修剪到一定长度。
在第一方面的实施例中，该一个或多个环境传感器被布置为检测该草地表面周围的环境状况，并记录在相关联的位置检测到的所检测到的环境状况。
在第一方面的实施例中，该控制模块被布置为基于由该一个或多个环境传感器检测到的这些环境状况来确定操作计划。
在第一方面的实施例中，该操作计划由该控制模块执行以处置该草地表面。
在第一方面的实施例中，该控制模块被布置为与外部计算装置通信。
在第一方面的实施例中，该控制模块被布置为与草坪维护平台交换与草有关的数据。
在第一方面的实施例中，该一个或多个草地处置模块可以被可移除地安装在该车辆上。
在第一方面的实施例中，该一个或多个草地处置模块可以自主地被可移除地安装。
在第一方面的实施例中，当该车辆位于基地站中时，该一个或多个草地处置模块可以被移除或安装。
在第一方面的实施例中，该导航模块使用里程表***来测量该车辆行进的距离。
在第一方面的实施例中，该导航模块进一步使用惯性测量单元(IMU)来测量该车辆行进的方向。
在第一方面的实施例中，该里程表***和IMU测量的该车辆行进的距离和方向被组合，并由该定位***使用，以辅助该定位***确定位置。
附图说明
现在将参照附图以举例方式来描述本发明的实施例，在附图中：
图1是自主车辆形式的草地维护***的一个实施例的示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的草地维护***的实施例的框图；
图3是在草地维护***的示例实施例中使用的导航模块的框图；
图4是示出在草地维护***的一个示例实施例中使用的环境传感器的框图；以及
图5是示出草地维护***的一个示例实施例中的草地处置模块的框图。
具体实施方式
参考图1，展示了草地维护***的示例实施例，该草地维护***包括：自主车辆100，该自主车辆被布置为自主操作以处置草地表面，其中，车辆100包括：
-一个或多个环境传感器208，该一个或多个环境传感器被布置为检测与草地表面相关联的环境状况；和
-一个或多个草地处置模块210，该一个或多个草地处置模块被布置为处置草地表面。
在此实施例中，草地维护***以自主车辆100的形式实现，该自主车辆被布置为自主导航和推进自身在操作区域四处游走。此操作区域可以是例如适合于执行维护程序以维护草坪或草地的一片草坪或长草区域。进而，***对其进行操作的草地或草坪会是以最小的人为介入或没有人为介入来维护的。此维护可能包括但不限于：
-割草；
-修剪边缘和对象周围的草；
-对草及其基质进行浇水和施肥；
-播种草种或幼苗；
-覆盖任何草碎屑；
-耙草以清除死草或松散的草碎屑；
-对下面的基质(土壤)或草状况进行测试和分析；
-收集、清除或覆盖任何杂草或碎屑，包括与花园有关的碎屑，比如落叶、死的植物或动物粪便；
-收集与草的状况、生长速率或健康相关联的环境状况的信息和/或分析。
如此示例中所示，自主车辆100包括推进***，该推进***包括由马达单元驱动的多个车轮104。优选地，自主车辆100是电动的，但是比如由内燃发动机进行的其他形式的推进也是可能的并且容易适配的。混合动力传动***(比如将内燃发动机与电动马达进行组合的那些)也是向自主车辆100提供动力的可能的组合。推进***还可以由控制器或控制模块控制，该控制器或控制模块将与导航模块一起操作以识别相对于车辆的周围环境的车辆位置，并且因此允许控制器确定行进方向，该行进方向进而将作为命令发送给推进单元，以将自主车辆推进到期望位置。
控制器还可以与一个或多个草地处置模块以及一个或多个环境传感器模块进行通信。该一个或多个草地处置模块被布置为处置操作表面上的草。此处置可以包括比如通过以下操作对草地或草坪表面进行物理处置或与草地或草坪表面的相互作用：切割草或割草，覆盖草碎屑，对草坪进行耙草以清除死的或松散的草、杂草或其他植物碎屑，修剪边缘或幼草芽，或对草地表面进行浇水、施肥、播种。
进而，自主车辆100被布置为在草坪区域四处游走操作并执行草地处置动作以维护草坪。有效地，这些动作可以包括自主地对草坪进行切割、耙草、施肥、浇水、修剪或播种。此过程可以由将草地维护***部署到比如草坪或花园等工作区域上的使用者发起，并且当该***被适当地设置时，自主车辆100将遍及一个或多个操作区域地导航和引导自身，并且进行对该一个或多个操作区域内的草加以处置。
为了执行所有这些草地处置动作，自主车辆100可以具体地实现为在其上具有这些处置模块中的一个或多个，其中每个模块都由该控制器或控制模块控制。控制器优选地是基于电子或计算机的处理器的形式，该处理器被布置为在其期望时产生并发出命令以致动每个处置模块。由于每个草地处置模块可以具有其自己的功能，因此在一些示例实施例中，会并不期望一次将所有草地处置模块都实现在自主车辆100上。因此，在优选实施例中，某些模块(比如被布置为割草的草切割模块和被布置为覆盖草碎屑的覆盖模块)可以永久地安装在车辆上，而其他模块(比如耙模块或肥料模块)可以在必要时部分地或全部实现为安装在自主车辆上或从其移除。这是有利的，因为减小了自主车辆的整体尺寸和质量，从而允许在需要时安装将要使用的模块。此安装也可以由使用者手动执行，但是在优选的示例实施例中，安装过程也可以自主执行。
因此，在可以安装或移除草地处置模块的这些示例中，使用者可以根据需要执行此安装和移除。然而，在优选实施例中，当需要使用期望的草地处置模块时，自主车辆可以能够自己执行此安装和移除。这可以通过使用基地站(或者也可以被称为停靠站)来执行，该停靠站将是草地处置***的一部分，该部分可以在未使用自主车辆时容纳自主车辆。基地站可以被布置为向自主车辆提供若干功能，比如充电能力、数据的下载和收集、因特网能力、清理功能、重新填充或清空功能，或比如通过移除割草机刀片并将其更换为动力耙模块来替换草地处置模块。
在此实施例中，草地维护***还被布置为包括一个或多个环境传感器，该一个或多个环境传感器被布置为测量、检测和分析可能影响草的健康或以其他方式与草的健康相关联的环境状况。这些传感器可以包括但不限于：
-化学传感器，用于测量土壤成分；
-土壤水分传感器；
-土壤pH值传感器；
-环境温度；
-环境湿度；
-高度传感器；
-风向；
-阳光传感器；
-颜色传感器；
-天气状况，包括高度计、气压测量或雨传感器或用于特定地理位置的因特网可访问的天气信息。
在此实施例中，环境传感器可以被实现在草地维护***的任何部分上，包括基地站、自主车辆、推进单元、或草地处置模块中的一个或多个草地处置模块。这些传感器被布置为与控制器通信，以检测可能影响草的生长和健康的环境状况。一旦这些传感器能够获得读数来进行分析，信息然后就被发送回控制器进行处理，进而，草地维护***然后可以确定并通过指示自主车辆100采取某些草地处置动作来执行适当的动作。例如，自主车辆100可以采取以下动作：
-如果水分水平低于预定阈值，则在一个或多个位置处对草地浇水；
-如果土壤分析表明需要施肥，则在一个或多个位置处向土壤添加肥料；
-将种子分配到检测到草覆盖率最小且土壤状况合适的位置；
-如果检测到大量死草碎屑，则用动力耙执行耙草动作；
-在检测到草厚度超过预定阈值或基于上次割草动作的日期确定草厚度超过预定阈值的情况下，进行割草。
优选地，控制器可以能够基于来自环境传感器的一个或多个集体读数立即或在一段时间内确定附加动作，以确定可以由草地维护***执行的草地维护程序。另外，控制器还可以收集有关车辆的使用、马达负载、功耗的信息和各种环境信息，并将此信息发送到基于云的服务，以便获得在对来自可能位于地理区域内的某个地方或全局的多个***的信息进行集体分析之后可以由使用者或计算机化数据挖掘工具提出的附加草地维护程序。
参考图2，展示了被布置为作为草地维护***200操作的自主车辆100的示例的框图。该图示出了***200的作为草地维护***200的实施例一起操作的不同部件。
如图所示，自主车辆100具有：控制模块或控制器202，该控制模块或控制器被布置为控制***200的整体操作；推进单元204，该推进单元被布置为在自主车辆100操作时向该自主车辆提供推进；导航模块206，该导航模块被布置为在车辆100准备操作或当车辆操作时导航并跟踪该车辆的位置；环境传感器208，该环境传感器被布置为检测与草坪或长草区域相关联的环境状况；和一个或多个草地处置模块210，该一个或多个草地处置模块是被布置为在操作区域内处置草的模块。
如图2所示，呈自主车辆100形式的草地维护***200包括这些不同模块，以对草地表面或草坪执行自主动作，从而以最小的人为介入或几乎没有人为介入来自主维护草坪。作为总体概述，草地维护***200可以将草切割、修剪、耙草或覆盖至合适的长度，以便维持草坪的清洁和新鲜切割的外观。然而，由于草坪维护除了包括割草之外还包括其他任务，因此***200还可以被布置为具有附加草地处置模块210，这些附加草地处置模块可以执行附加任务，比如草坪的浇水、播种和施肥。因此，草地维护***200被布置为以最小的人为介入或几乎没有人为介入来维持健康、清洁和良好的草坪，这是因为其能够在长草区域或草坪四处游走自主导航并且在对草或土壤状况或环境状况分析后选择对草地表面执行特定任务。
在此实施例中，草地维护***200的控制器、控制模块或控制单元202被布置为与推进单元204、导航模块206、环境传感器208和草地处置模块210通信，以便从这些模块中的每者接收数据。进而，控制单元202可以包括计算机处理器或计算单元，以处理此数据以及用户命令或从外部源(例如，云服务)获得的数据，以确定用于维护草地表面的一组命令。然后，控制单元202可以将这些确定的命令发布给这些模块中的每者，以操作维护***200。作为示例，控制单元202可以确定草坪需要割草，并且进行对自主车辆100在操作区域四处游走进行导航，同时相对于预定图案(比如例如遵循大量填充方法的逐行切割图案，以覆盖草坪区域)操作其割草模块(割草刀片)并对车辆100在草坪四处游走进行导航以及围绕草坪区域的对象和边界导航。
在另一示例中，当车辆100在操作区域四处游走移动时，控制单元202可以经由其环境传感器208检测到草坪的特定部分为低水分水平和/或需要肥料。进而，被布置为检测土壤水分和土壤状况(例如pH)的传感器将其读数返回至控制单元202，该控制单元将处理这些环境信息以确定草坪的这部分需要浇水或分配肥料。然后，控制单元202可以引导车辆100导航到草坪的此区域并激活其浇水模块和肥料分配模块，以便向草坪的此部分供应水和肥料，同时记录草坪的此部分在特定时间已经被浇水和施肥，从而允许控制单元202确定重新访问草坪的此部分进行进一步处置的最佳时间。
控制单元202还可以被布置为具有通信网关216，该通信网关被布置为允许***与其他电子装置214通信。在***200具有基地站212的情况下，自主车辆100可以停靠到该基地站以进行充电、处置模块交换或清洁、重新填充或清空消耗品或碎屑，通信网关216可以被布置为与基地站212上的另一通信网关216交换信息。在此示例中，基地站212可以是枢纽，在该枢纽中，数据可以经由基地站212从自主车辆100路由，并且路由到内部网或更广域网，以连接到其他计算装置或基于云的服务。尽管控制单元200的通信网关216也可以被实现为经由包括WiFi、蓝牙、蜂窝网络等的任何通信协议与任何电子装置214进行通信，但是在第一实例中与基地站212进行通信可以是更有利的，因为自主车辆100上的通信网关216可以更简单并且因此更节能。
通过将电信功能实现到***200上，***200能够与其他外部计算装置共享并传送数据。此数据可以包括环境传感器数据以及操作日志、警报或故障。与比如云服务器、智能电话或物联网(IoT)装置等外部计算装置的此数据交换将允许信息交换，以便增强草地维护***200的使用和操作。作为示例，在使用者家中操作的草地维护***200可以访问对使用者家的位置共有的草数据和土壤数据以及天气数据。进而，基于草的特性、土壤类型和天气，***200能够确定最佳维护程序以将草维持在其峰值状况。此外，它还可以提示使用者或自己直接访问消耗品的在线商店，这些消耗品可能是执行这些草坪维护程序(包括购买种子或肥料)所需要的。
参考图3，提供了用于展示导航模块300的示例实施例的框图，该导航模块被布置为向***的自主车辆100提供导航功能。在此示例实施例中，导航模块300被布置为与自主车辆100的控制器202通信，以允许控制器202知道其当前位置并操作推进单元204，以将车辆100驱动到合适位置执行草地处置任务。
如图3所示，导航模块300提供至少两个功能。这些功能中的第一个功能是识别自主车辆100的位置，而第二个功能是识别应考虑的任何因素或障碍物，以允许自主车辆100移动到操作区域内的特定位置。优选地，为了提供这些功能，导航模块300可以被实现为使用一个或多个导航***或方法来确定车辆100的位置，以便相对于车辆100的周围环境来导航该车辆。这些导航***和方法包括但不限于：
-用于定位的全球定位***(GPS)或格洛纳斯(GLONASS)或北斗(BeiDou)或准天顶卫星***(QZSS)或伽利略(Galileo)312；
-蓝牙信标定位***306；
-超宽带(UWB)定位***302；
-超声波或声纳***308，用于检测和绕过任何附近的障碍物；
-LIDAR***310，用于扫描车辆100的周围区域；
-里程表和IMU***304；
-对象识别***。
这些导航***或方法可以在导航模块300内实现，并且被布置为对来自控制器202的命令作出响应，以确定或辅助控制器202来确定导航自主车辆100的一个或多个合适的方法。这些合适的方法可以包括确定自主车辆100的位置，随后比如但不限于通过使用各种计算机化路径规划方法或路径确定方法确定并执行自主车辆100在操作区域四处游走的移动计划。
优选地，在一个示例中，导航模块300可以使用超宽带(UWB)定位***302来辅助将车辆100定位在特定区域中。UWB***302使用作为与车辆100上的标签连续地通信(或反之亦然)的站的各种“锚”，并且通过确定每次通信之间的飞行时间，可以确定车辆100与锚的距离。取决于车辆100的导航模块300先前可能已经知道的任何地图信息，比如帮助导航模块300确定其操作区域的存储器内的虚拟地图的边界行走程序，这些锚可以能够提供车辆100相对于每个锚的位置，并且通过将此信息叠加到虚拟地图中，导航模块300可以能够确定其在操作区域内的位置。
为了增强自主车辆100在其启动和操作阶段期间的精度，里程表单元和惯性测量单元(IMU)304也可以用于辅助导航车辆100。里程表单元304可以能够通过测量车辆100的车轮104中的一个或多个车轮的转数来确定行进的距离。IMU 304还可以能够测量自主车辆100的方向和加速度、运动角度，从而提供了关于车辆100在其离开原点后行进一段时间后将在何处的粗略想法。此信息也可以与虚拟地图和/或UWB信号结合使用，以辅助确定车辆位置。其他导航工具300(比如GPS 312、蓝牙306、iBeacon等)也可以以各种组合进行组合，以辅助定位车辆100在操作区域内的位置。
在优选示例中，由于在操作期间始终知道自主车辆100的位置，因此控制器202能够基于自主车辆100的当前位置和已确定并执行的任何处置计划根据需要操作任何特定的草地处置模块。作为示例，如果控制器202已经确定要针对操作区域的特定部分割草，则控制器202和导航模块300可以通信并一起操作以将车辆100引导至操作区域。一旦在正确的操作区域中，控制器202将确定在此区域中割草的操作计划。此类计划可以包括例如在操作区域四处游走移动的线性图案，以便允许以线性图案在该区域以及围绕障碍物切割草。一旦将要执行操作计划，导航模块300将识别操作区域内的障碍物、自主车辆100的位置并辅助确定运动方向，从而根据操作计划完成车辆100的运动。然后控制器202在执行操作计划时，可以操作必要的草地处置模块(比如割草刀片)，以在操作区域中对草坪割草。
如上所述，导航模块300还可以被布置为能够利用环境信息(包括草坪的尺寸、障碍物位置和任何限制区域)来生成草坪地形的虚拟模型。可以通过对自主车辆100在操作区域四处游走进行导航以及相对于由放置在指示障碍物或限制区域(禁止进入区域)的操作区域内的标记所设置的边界进行导航来生成此虚拟模型。可以经由输入限制区域的坐标将这些标记输入到***中以由导航模块300或由自主车辆100车载的传感器进行处理，这些传感器被布置为与导航发射机(比如放置在草坪周围或限制区域附近的蓝牙信标发射机或超宽带发射器单元)进行通信。
优选地，导航模块300可以被布置为与控制器202通信，以便导航该单元以在特定位置执行特定的草地处置步骤，包括例如在草上切割出特定的文字、字符或图案。为了执行这样的功能，使用者可以首先向控制器202提供关于他或她期望切割到草中的文字、字符或图案的指令，然后是他或她想要切割成图案的草坪的位置。使用者可以能够经由数字接口(比如，智能电话上的一个数字接口)提供这些命令，这将允许数字接口通过基地站与自主车辆100通信或直接与车辆100本身通信。
一旦此信息被发送到控制器202，控制器202将与导航模块300一起操作以识别将要执行切割步骤的位置以及确定将字符或图案切到草坪中的切割路径或策略。一旦确定了这些，就将自主车辆100导航到操作区域，在该操作区域中，控制器202将开始操作车辆100和割草机刀片开始割草。如果需要，可以激活高度调节单元以调节车辆100的高度或刀片的竖直位置，以便将草割成一定长度。因此，当控制器202控制高度调节单元、推进单元204时，在导航模块300和割草机刀片的辅助下，可以将特定的字符、文字、图案切割到草中，因此允许使用者在其草坪上绘制特定的图案或文字。
参考图4，展示了环境传感器400的框图。在此实施例中，环境传感器400被布置为检测和感测周围环境的状况以及与生长在操作区域内的草的健康相关联的基质状况。这些环境传感器400可以部署在自主车辆100本身上，并且可以使用机械装置(比如机械臂)将某些传感器探测到操作表面中以获得环境信息。
在一个示例实施例中，环境传感器400包括但不限于：
-土壤状况传感器402，被布置为检测和测量土壤pH、土壤的水分水平或土壤的化学成分以确定肥料水平或其他化学失衡或毒性；
-天气状况传感器404，包括湿度、温度、风向和强度、空气质量传感器、挥发性有机化合物传感器；
-颜色传感器或其他光学传感器，被布置为检测草的颜色或叶子的颜色范围，以确定草坪的健康。
这些传感器的示例可以集成到自主车辆100中，以便在车辆100操作时确定各种环境信息。雨传感器或水分传感器以及天气状况或空气质量传感器可以放置在车辆100本身上，因此，车辆100能够在车辆在操作区域四处游走导航时获得各种环境信息。然后，可以将此信息发送到外部计算装置(比如服务器)或使用者的智能电话以进行处理和存储。进而，控制器202可以使用此信息来确定草地维护***200的操作计划，包括割草、施肥、浇水或播种的频率以尽可能最好地维护草坪。
在一些示例中，土壤状况传感器402可以放置在被布置为在自主车辆100操作时接触地面的车轮104或机械臂上。由于这些传感器402可能需要与地面接触或非常接近地面以便从土壤中获取准确的状况信息，因此传感器402可以放置在车辆100的车轮104(主车轮之一或作为实现到自主车辆100上的***车轮)上。在传感器402需要在基质内探测的情况下(比如水分传感器)，可以在自主车辆100上实现机械臂，以通过机械力或气动力将传感器402探测到土壤中。
参考图5，展示了各种草地处置模块500的示例实施例的框图，每个草地处置模块被布置为处置草地以用于维护操作区域内的草的目的。当自主车辆100操作时，这些处置模块500可以由控制器202控制。控制器202可以选择操作哪个处置模块500以及它们在操作区域内的操作频率和位置。由控制器202做出的这些决策可以是由针对该操作区域检测到的使用者的输入以及各种环境信息所确定的预定操作计划的一部分。
如所展示的，取决于最终使用者或制造商所期望的实施方式，该***可以具有一个或多个草地处置模块500。这些草地处置模块500可以被布置为处置草地并且可以包括但不限于：
-草的切割(割草)502。这可以例如是具有刀片单元的模块，该刀片单元被布置为将草切割或割草到期望的长度；
-草的修剪或边缘修剪510。这可以例如是切割单元，该切割单元被布置为切割对象周围或位于难以接近的间隙中的草。这些示例可以是线式修剪机单元或修边机刀片布置；
-高度调节机构504，用于调节刀片单元或修剪机的高度；
-到草地表面的基质/液体分配512；
-收集碎屑、植物、垃圾或动物粪便；
-覆盖草碎屑506；以及
-对草地表面进行耙草508。
这些模块中的每者可以被布置为基于控制器202的逻辑决策而由控制器202控制并由控制器202操作，该控制器操作已被实现为基于使用者期望要求来执行自主草坪维护的程序或软件。取决于自主车辆100的期望功能，控制器202可以在特定操作区域中在自主车辆100的特定时间或位置对草坪操作这些模块中的一个或多个。
在一些实施例中，这些草地处置模块500可以被实现为被模块化地安装到自主车辆100上，并且因此允许某些模块被安装而其他模块被卸载。优选地，自主车辆100可以返回其基地站以根据需要移除和安装一个或多个草地处置模块500，其中控制器202被布置为与基地站212通信，基于控制器202打算执行的任务来确定要移除或安装哪些模块500。
尽管不是要求的，但是参考附图描述的实施例可以被实施为应用程序编程接口(API)或被实施为由开发人员使用的一系列库，或者可以被包括在另一软件应用中，比如终端或个人计算机操作***或便携式计算装置操作***。通常，由于程序模块包括辅助执行特定功能的例程、程序、对象、部件和数据文件，因此本领域技术人员将理解，软件应用的功能可以分布在多个例程、对象或部件上以实现与本文中期望的相同功能。
还应当了解，在本发明的方法和***完全由计算***实施或部分地由计算***实施的情况下，可以利用任何适当的计算***架构。这将包括独立计算机、网络计算机和专用硬件装置。在使用术语“计算***”和“计算装置”的情况下，这些术语旨在涵盖任何能够实施所述功能的计算机硬件布置。
本领域的那些技术人员将理解的是，在不脱离如广泛描述的本发明的精神或范围的情况下，可以对这些具体实施例中所示的发明作出众多的变化和/或修改。因此，应认为当前这些实施例是在所有方面均为说明性的而非限制性的。
除非另有说明，否则本文所包含的对现有技术的任何引用均非认可所述信息是公知常识。

Claims (23)

1.一种草地维护***，包括：
自主车辆，该自主车辆被布置为自主操作以处置草地表面，其中，该车辆包括
-一个或多个环境传感器，该一个或多个环境传感器被布置为检测与该草地表面相关联的环境状况；和
-一个或多个草地处置模块，该一个或多个草地处置模块被布置为处置该草地表面。
2.根据权利要求1所述的草地维护***，其中，该自主车辆进一步包括控制模块，该控制模块被布置为从该一个或多个环境传感器获得环境状况，以控制该一个或多个草地处置模块来处置该草地表面。
3.根据权利要求2所述的草地维护***，其中，该控制模块包括导航模块，该导航模块被布置为在该自主车辆操作期间对该自主车辆进行导航。
4.根据权利要求3所述的草地维护***，其中，该导航模块包括定位***，该定位***被布置为在该自主车辆操作期间确定该自主车辆的位置。
5.根据权利要求4所述的草地维护***，其中，该定位***使用无线信号确定该自主车辆的位置。
6.根据权利要求5所述的草地维护***，其中，该无线信号是超宽带信号。
7.根据前述权利要求中任一项所述的草地维护***，其中，这些相关联的环境状况包括温度、湿度、风强度、风向、空气质量、VOC水平、雨强度中的一者或多者。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的草地维护***，其中，这些环境状况进一步包括基质状况。
9.根据权利要求8所述的草地维护***，其中，这些基质状况包括土壤pH、土壤化学性质、土壤水分或其任何一者或其组合。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的草地维护***，其中，该一个或多个草地处置模块被布置为执行以下处置步骤中的一个或多个处置步骤，这些处置步骤包括割草、切割、修剪、修边、耙草、覆盖。
11.根据权利要求10所述的草地维护***，其中，该一个或多个草地处置模块被进一步布置为执行以下处置步骤中的一个或多个处置步骤，这些处置步骤包括浇水、施肥、播种。
12.根据权利要求10或11所述的草地维护***，其中，该一个或多个草地处置模块包括高度调节***，该高度调节***被布置为调节切割刀片的高度，以便割草、将草切割或修剪到一定长度。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的草地维护***，其中，该一个或多个环境传感器被布置为检测该草地表面周围的环境状况，并记录在相关联的位置检测到的所检测到的环境状况。
14.根据权利要求2至13中任一项所述的草地维护***，其中，该控制模块被布置为基于由该一个或多个环境传感器检测到的这些环境状况来确定操作计划。
15.根据权利要求14所述的草地维护***，其中，该操作计划由该控制模块执行来处置该草地表面。
16.根据权利要求2至13中任一项所述的草地维护***，其中，该控制模块被布置为与外部计算装置通信。
17.根据权利要求16所述的草地维护***，其中，该控制模块被布置为与草坪维护平台交换与草有关的数据。
18.根据前述权利要求中任一项所述的草地维护***，其中，该一个或多个草地处置模块能够被可移除地安装在该车辆上。
19.根据权利要求18所述的草地维护***，其中，该一个或多个草地处置模块能够自主地被可移除地安装。
20.根据权利要求19所述的草地维护***，其中，当该车辆位于基地站中时，该一个或多个草地处置模块能够被移除或安装。
21.根据权利要求3至20中任一项所述的草地维护***，其中，该导航模块使用里程表***来测量该车辆行进的距离。
22.根据权利要求21所述的草地维护***，其中，该导航模块进一步使用惯性测量单元(IMU)来测量该车辆行进的方向。
23.根据权利要求22所述的草地维护***，其中，该里程表***和IMU测量的该车辆行进的距离和方向被组合，并由该定位***使用，以辅助该定位***确定位置。
CN201880098009.7A 2018-09-28 2018-09-28 草地维护*** Pending CN112888302A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2018/108368 WO2020062037A1 (en) 2018-09-28 2018-09-28 A grass maintenance system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112888302A true CN112888302A (zh) 2021-06-01

Family

ID=69950961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880098009.7A Pending CN112888302A (zh) 2018-09-28 2018-09-28 草地维护***

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20210337716A1 (zh)
EP (1) EP3855881A4 (zh)
CN (1) CN112888302A (zh)
AU (1) AU2018442762A1 (zh)
CA (1) CA3111461A1 (zh)
MX (1) MX2021001996A (zh)
WO (1) WO2020062037A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2019358788A1 (en) * 2018-10-11 2021-05-06 Mtd Products Inc. Localized data mapping for indoor and outdoor applications
IT202100019463A1 (it) * 2021-07-22 2023-01-22 La Gardenia S R L Sistema e metodo intelligente di gestione di attrezzature e macchinari di manutenzione del verde, cura di campi agricoli e raccolta e trasporto rifiuti
US20230186191A1 (en) * 2021-12-13 2023-06-15 Caterpillar Global Mining Equipment Llc Machine Management Based on Battery Status
SE545725C2 (en) * 2022-04-04 2023-12-19 Husqvarna Ab A robotic lawn mower, and related arrangement and controlling method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101091428A (zh) * 2006-10-20 2007-12-26 大连理工大学 一种自动割草机器人
WO2016103071A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-30 Husqvarna Ab Lawn monitoring and maintenance via a robotic vehicle
CN106304944A (zh) * 2015-06-17 2017-01-11 科沃斯机器人股份有限公司 智能草坪养护***
WO2017133625A1 (zh) * 2016-02-01 2017-08-10 苏州宝时得电动工具有限公司 智能庭院维护***及其维护方法
CN107045137A (zh) * 2016-02-06 2017-08-15 苏州宝时得电动工具有限公司 自动工作***，自移动设备及其控制方法
US20170364094A1 (en) * 2016-06-20 2017-12-21 Zerotech (Beijing) Intelligence Technology Co., Ltd. Method, apparatus for controlling video shooting and unmanned aerial vehicle
CN108513793A (zh) * 2018-06-26 2018-09-11 南安市明誓汽配贸易有限公司 一种多功能草坪维护机器人

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8295979B2 (en) * 2010-01-06 2012-10-23 Deere & Company Adaptive scheduling of a service robot
EP3876068A1 (en) * 2011-04-28 2021-09-08 Positec Power Tools (Suzhou) Co., Ltd Automatic working system, automatic walking device and steering method thereof
US9848532B2 (en) * 2012-06-15 2017-12-26 Mauno Keski-Luopa Modular lawn maintenance machine and method
EP3707986B1 (en) * 2014-11-19 2022-08-10 Positec Technology (China) Co., Ltd. Self-moving robot
US10444760B2 (en) * 2014-12-17 2019-10-15 Husqvarna Ab Robotic vehicle learning site boundary
US10244675B2 (en) * 2016-01-29 2019-04-02 Veritas FC LLC Field robot
US20170364828A1 (en) * 2016-06-15 2017-12-21 James Duane Bennett Multifunction mobile units
US11172605B2 (en) * 2016-06-30 2021-11-16 Tti (Macao Commercial Offshore) Limited Autonomous lawn mower and a system for navigating thereof
TWI601476B (zh) * 2016-11-04 2017-10-11 cun-mu Wu Automatic mowing robot
CN108401648B (zh) * 2018-05-11 2024-02-27 上海电力学院 一种风光储充一体化的智能草坪养护***

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101091428A (zh) * 2006-10-20 2007-12-26 大连理工大学 一种自动割草机器人
WO2016103071A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-30 Husqvarna Ab Lawn monitoring and maintenance via a robotic vehicle
CN106304944A (zh) * 2015-06-17 2017-01-11 科沃斯机器人股份有限公司 智能草坪养护***
WO2017133625A1 (zh) * 2016-02-01 2017-08-10 苏州宝时得电动工具有限公司 智能庭院维护***及其维护方法
CN107045137A (zh) * 2016-02-06 2017-08-15 苏州宝时得电动工具有限公司 自动工作***，自移动设备及其控制方法
US20170364094A1 (en) * 2016-06-20 2017-12-21 Zerotech (Beijing) Intelligence Technology Co., Ltd. Method, apparatus for controlling video shooting and unmanned aerial vehicle
CN108513793A (zh) * 2018-06-26 2018-09-11 南安市明誓汽配贸易有限公司 一种多功能草坪维护机器人

Also Published As

Publication number Publication date
US20210337716A1 (en) 2021-11-04
WO2020062037A1 (en) 2020-04-02
CA3111461A1 (en) 2020-04-02
MX2021001996A (es) 2021-04-28
EP3855881A4 (en) 2022-04-20
EP3855881A1 (en) 2021-08-04
AU2018442762A1 (en) 2021-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pedersen et al. Agricultural robots—system analysis and economic feasibility
van Evert et al. A robot to detect and control broad‐leaved dock (Rumex obtusifolius L.) in grassland
CN112888302A (zh) 草地维护***
US6141614A (en) Computer-aided farming system and method
US6553299B1 (en) Methods and apparatus for precision agriculture operations utilizing real time kinematic global positioning system systems
EP2169505B1 (en) Distributed knowledge base for vehicular localization and work-site management
US20160157422A1 (en) System for monitoring and controlling activities of at least one gardening tool within at least one activity zone
EP2169507A2 (en) Distributed knowledge base method for vehicular localization and work-site management
CA2748079A1 (en) Automated plant problem resolution
AU2011200291A1 (en) Pheromone for robotic boundary
Bakhtiari et al. Precision farming technology, opportunities and difficulty
CN112703881A (zh) 智能割草机及其控制方法、***和存储介质
JP2019114138A (ja) 農作業支援システム
JP6862259B2 (ja) 牧草管理システム
KR102389379B1 (ko) 제초 로봇의 자율 주행 시스템
CN102524025A (zh) 滴流带管理
EP3837944B1 (en) Land monitoring system and related method
US20230259893A1 (en) Site maintenance utilizing autonomous vehicles
WO2023119871A1 (ja) 自動走行を行う農業機械のための経路計画システムおよび経路計画方法
JP6855311B2 (ja) 牧草管理システム
EP3837946B1 (en) Land inspection system and related method
US20220180282A1 (en) Worksite Equipment Path Planning
Reddy et al. A smartphone controlled fertilizing and plant watering garduino
Seiferth Development of a system for selective pasture care by an autonomous mobile machine
WO2023106158A1 (ja) 自動運転を行う農業機械のための経路計画システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210601

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication