DE10302908A1

DE10302908A1 - Automatische Rasenmäher-Vorrichtung

Info

Publication number: DE10302908A1
Application number: DE10302908A
Authority: DE
Inventors: Patrick Trolliet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2004-08-05

Abstract

Bei einer Rasenmäher-Vorrichtung mit einem frei beweglichen Gehäuse mit einem Chassis mit mindestens teilweise schwenkbar gelagerten Rädern und mit einem eine Rasenschneideinrichtung treibenden Motor sowie einer Steuerungseinrichtung zum Lenken der schwenkbar gelagerten Räder, wird ein automatischer autonomer Mähvorgang auf kostengünstige Weise dadurch erreicht, dass die Steuerungseinrichtung mit einem Sensor gekoppelt ist, der die Laufzeit von Ultraschallwellen von einem Ultraschallsender zu einem Ultraschallempfänger zur Bestimmung der Entfernung einer schallreflektierenden Begrenzung eines Rasenareals oder möglicher Obstruktionspunkte innerhalb des Rasenareals sensiert und in eine Mikroprozessoreinheit einliest, die die entsprechenden Daten verarbeitet und daraus Steuerbefehle an die Steuerungseinrichtung kreiert, wobei der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger zu einer rotierbar gelagerten Mess-Einheit zusammengefasst sind und ein vorgebbares eindimensionales Winkelareal von dem Ulktraschallsender sukzessiv beschallbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rasenmäher-Vorrichtung mit einem frei beweglichen Gehäuse mit einem Chassis mit mindestens teilweise lenkbaren Rädern und mit einem eine Rasenschneideinrichtung treibenden Motor sowie einer Steuerungseinrichtung zum Lenken der Räder.
Rasenmäher-Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden im Stand der Technik verwendet, um die Gräser eines Rasens auf eine einheitliche vorgegebene Länge zu schneiden. Die bekannten Rasenmäher-Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass mit ihnen ein autonom durchgeführter automatisierter Mähvorgang ohne ständige oder zumindest überwachende Einflussnahme einer Bedienungsperson nicht ermöglicht ist.
Zwar hat es Versuche gegeben, automatische Rasenmäher-Vorrichtungen mit unterschiedlichsten Kontroll- und Positionsbestimmungsverfahren zu verwirklichen. Diese Versuche sind jedoch sämtlich entweder aufgrund mangelnder Praktikabilität oder zu hoher Kosten aufgegeben worden.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Rasenmäher-Vorrichtung zu schaffen, mittels derer ein automatischer autonomer Mähvorgang auf kostengünstige Weise durchführbar ist.
Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Steuerungseinrichtung mit einem Sensor gekoppelt ist, der die Laufzeit von Ultraschallwellen von einem Ultraschallsender zu einem Ultraschallempfänger zur Bestimmung der Entfernung einer schallreflektierenden Begrenzung eines Rasenareals oder möglicher Obstruktionspunkte innerhalb des Rasenareals sensiert und in eine Mikroprozessoreinheit einliest, die die entsprechenden Daten verarbeitet und daraus Steuerbefehle an die Steuerungseinrichtung kreiert, wobei der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger zu einer rotierbar gelagerten Mess-Einheit zusammengefasst sind und ein vorgebbares eindimensionales Winkelareal von dem Ultraschallsender sukzessiv beschallbar ist.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Merkmalskombination, dass die Steuerungseinrichtung mit einem Sensor gekoppelt ist, der die Laufzeit von Ultraschallwellen von einem Ultraschallsender zu einem Ultraschallempfänger zur Bestimmung der Entfernung einer schallreflektierenden Begrenzung eines Rasenareals oder möglicher Obstruktionspunkte innerhalb des Rasenareals sensiert und in eine Mikroprozessoreinheit einliest, die die entsprechenden Daten verarbeitet und daraus Steuerbefehle an die Steuerungseinrichtung kreiert, wobei der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger zu einer rotierbar gelagerten Mess-Einheit zusammengefasst sind und ein vorgebbares eindimensionales Winkelareal von dem Ultraschallsender sukzessiv beschallbar ist, erreicht, dass ein eine Vorrichtung geschaffen ist, bei der Gegenstände unabhängig von ihrer Materialbeschaffenheit mit ausreichender Genauigkeit erkannt werden, wobei der Ultraschallsender einen Richtstrahl begrenzten Durchmessers aussendet, und ein vorgebbares eindimensionales Winkelareal nach Deklination sukzessiv so beschallt, dass Reflektionen aus dem Rektaszensions-Winkelbereich weitestgehend vermieden werden. Die auszuwertende Informationsmenge ist dadurch wesentlich geringer als bei einer Messeinrichtung, bei der zwei rechtwinklig zueinander stehende Winkelbereiche abgetastet werden, wobei die Rechenzeit unter Minderung des Rechenaufwandes entsprechend gering ist, so dass auch ein geringer Stromverbrauch erzielt damit und eine kompakte Bauweise ermöglicht ist.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Mess-Einheit zentral angeordnet und um 360° rotierbar gelagert ist. Bei einer Anordnung im Vorderbereich der Rasenmäher-Vorrichtung ist insbesondere vorgesehen, dass die Mess-Einheit im Bereich eines Winkels von 0° bis 100° hin- und her schwenkbar rotierbar gelagert ist. Die Mess-Einheit ist dabei vorzugsweise aber nicht notwendigerweise auf einer rotierenden bzw. hin und her schwenkenden Scheibe gelagert.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger nebeneinander angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine spezielle Abtastcharakteristik. Alternativ können der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger übereinander angeordnet sein. Die Abtastcharakteristik ist dabei unterschiedlich je nach Anordnung.
Um eine besonders genaue Auflösung zu erlangen, kann zusätzlich zu dem Ultraschallsender eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Ultraschallempfängern vorgesehen sein, oder es kann zusätzlich zu dem Ultraschallsender eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Ultraschallempfängern vorgesehen ist. Des weiteren kann in Kombination zusätzlich zu dem Ultraschallsender eine Mehrzahl von sowohl übereinander als auch nebeneinander angeordneten Ultraschallempfängern vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Schallsender einen im Querschnitt im wesentlichen kreisförmigen Richtstrahl aussendet. Um eine besonders hohe seitliche Auflösung zu erhalten kann vorgesehen sein, dass der Schallsender einen im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen Richtstrahl aussendet, wobei die lange Seite des Rechtecks in Richtung der Rektaszension ausgerichtet ist.
Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung zusätzlich einen Wegsensor zum Sensieren eines von der Vorrichtung zurückgelegten Weges enthält, wobei in Verbindung mit der Mikroprozessoreinrichtung eine Karte eines einmal gemähten Rasenareals erstellt und in einem digitalen Speicher gespeichert wird, um eine jeweils aktuelle Position der Vorrichtung relativ zu einer Begrenzung des Rasenareals durch Summierung einer zurückgelegten Wegstecke und Vergleich der so ermittelten Position mit der in der Karte gespeicherten Begrenzung des Rasenareals bestimmbar ist.
Diese Vorrichtung enthält vorzugsweise eine mit der Mikroprozessoreinheit verbundene Einleseeinrichtung, um die bei einem initialen Mähvorgang der von Hand oder ferngesteuert geführten Vorrichtung ermittelten Daten der Flächenform und der Begrenzungslinie eines vorgegebenen Rasenareals als Karte in den digitalen Speicher einzulesen und zu speichern. Die Mikroprozessoreinrichtung kann dabei insbesondere so programmiert sein, dass sie die Form der Fläche eines Rasenareals aus einem ferngesteuerten Abfahren der Außenkontur dieser Fläche berechnet und speichert. Zusätzlich kann die Mikroprozessoreinrichtung dabei so programmiert sein, dass sie die Form eines nicht zu mähenden Obstruktionsgebietes wie beispielsweise eines innerhalb der Fläche eines Rasenareals angeordneten Gewächshauses oder eines Teichs aus einem ferngesteuerten Abfahren der Innenkontur dieser Fläche berechnet und speichert.
In der Mikroprozessoreinrichtung ist dabei vorzugsweise ein neuronales Netz gebildet, mit dem die bei einem initialen Mähvorgang in die in dem digitalen Speicher eingelesene Daten einer Karte des Rasenareals mit bei späteren Mähvorgängen ermittelten Daten ergänzbar und änderbar sind, um immer eine möglichst aktuelle Karte eines zu mähenden Rasenareals zur Verfügung zu haben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:
1 eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht von schräg oben;
2 eine Mess-Einheit für die in 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht von schräg oben;
3 die in 2 dargestellte Mess-Einheit in einer Ansicht von schräg unten.
Die in den 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Rasenmäher-Vorrichtung 100 enthält ein frei bewegliches Gehäuse mit einem Chassis 110 mit mindestens teilweise schwenkbar gelagerten Rädern 120 und mit einem eine Rasenschneideinrichtung 130 treibenden Motor sowie einer Steuerungseinrichtung zum Lenken der schwenkbar gelagerten Räder, wobei die Steuerungseinrichtung mit einem Sensor 140 gekoppelt ist, der die Laufzeit von Ultraschallwellen von einem Ultraschallsender zu einem Ultraschallempfänger zur Bestimmung der Entfernung einer schallreflektierenden Begrenzung eines Rasenareals oder möglicher Obstruktionspunkte innerhalb des Rasenareals sensiert und in eine Mikroprozessoreinheit einliest, die die entsprechenden Daten verarbeitet und daraus Steuerbefehle an die Steuerungseinrichtung kreiert, wobei der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger erfindungswesentlich zu einer rotierbar gelagerten Mess-Einheit 200 zusammengefasst sind und ein vorgebbares eindimensionales Winkelareal von dem Ultraschallsender sukzessiv beschallbar ist.
Die Mess-Einheit 200 ist im Bereich eines Winkels von 0° bis 100° hin- und her schwenkbar rotierbar gelagert, wobei die Mess-Einheit auf einer rotierenden Scheibe 210 gelagert ist. Der Ultraschallsender 201 und der Ultraschallempfänger 202 sind nebeneinander angeordnet. Der Ultraschallsender 201 sendet dabei einen im Querschnitt im wesentlichen kreisförmigen Richtstrahl aus.
Die Steuerungseinrichtung enthält auch einen Wegsensor zum Sensieren eines von der Vorrichtung zurückgelegten Weges, wobei in Verbindung mit der Mikroprozessoreinrichtung eine Karte eines einmal gemähten Rasenareals erstellt und in einem digitalen Speicher gespeichert wird, um eine jeweils aktuelle Position der Vorrichtung relativ zu einer Begrenzung des Rasenareals durch Summierung einer zurückgelegten Wegstecke und Vergleich der so ermittelten Position mit der in der Karte gespeicherten Begrenzung des Rasenareals bestimmbar ist. Dabei ist eine mit der Mikroprozessoreinheit verbundene Einleseeinrichtung vorgesehen, um die bei einem initialen Mähvorgang der von Hand geführten Vorrichtung ermittelten Daten der Flächenform und der Begrenzungslinie eines vorgegebenen Rasenareals als Karte in den digitalen Speicher einzulesen und zu speichern.
In der Mikroprozessoreinrichtung ist ein neuronales Netz gebildet ist, mit dem die bei einem initialen Mähvorgang in die in dem digitalen Speicher eingelesene Daten einer Karte des Rasenareals mit bei späteren Mähvorgängen ermittelten Daten ergänzbar und änderbar sind, um immer eine möglichst aktuelle Karte eines zu mähenden Rasenareals zur Verfügung zu haben.
Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche definierten erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.

Claims

Rasenmäher-Vorrichtung mit einem frei beweglichen Gehäuse mit einem Chassis mit mindestens teilweise lenkbaren Rädern und mit einem eine Rasenschneideinrichtung treibenden Motor sowie einer Steuerungseinrichtung zum Lenken der Räder, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung mit einem Sensor gekoppelt ist, der die Laufzeit von Ultraschallwellen von einem Ultraschallsender zu einem Ultraschallempfänger zur Bestimmung der Entfernung einer schallreflektierenden Begrenzung eines Rasenareals oder möglicher Obstruktionspunkte innerhalb des Rasenareals sensiert und in eine Mikroprozessoreinheit einliest, die die entsprechenden Daten verarbeitet und daraus Steuerbefehle an die Steuerungseinrichtung kreiert, wobei der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger zu einer rotierbar gelagerten Mess-Einheit zusammengefasst sind und ein vorgebbares eindimensionales Winkelareal von dem Ultraschallsender sukzessiv beschallbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess-Einheit um 360° rotierbar gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess-Einheit im Bereich eines Winkels von 0° bis 100° hin- und her schwenkbar rotierbar gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mess-Einheit auf einer rotierenden Scheibe gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger nebeneinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsender und der Ultraschallempfänger übereinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Ultraschallsender eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Ultraschallempfängern vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Ultraschallsender eine Mehrzahl von übereinander angeordneten Ultraschallempfängern vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Ultraschallsender eine Mehrzahl von sowohl übereinander als auch nebeneinander angeordneten Ultraschallempfängern vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallsender einen im Querschnitt im wesentlichen kreisförmigen Richtstrahl aussendet.
Vorrichtung nach einem der einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallsender einen im Querschnitt im wesentlichen rechteckigen Richtstrahl aussendet, wobei die lange Seite des Rechtecks in Richtung der Rektaszension ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung zusätzlich einen Wegsensor zum Sensieren eines von der Vorrichtung zurückgelegten Weges enthält, wobei in Verbindung mit der Mikroprozessoreinrichtung eine Karte eines einmal gemähten Rasenareals erstellt und in einem digitalen Speicher gespeichert wird, um eine jeweils aktuelle Position der Vorrichtung relativ zu einer Begrenzung des Rasenareals durch Summierung einer zurückgelegten Wegstecke und Vergleich der so ermittelten Position mit der in der Karte gespeicherten Begrenzung des Rasenareals bestimmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine mit der Mikroprozessoreinheit verbundene Einleseeinrichtung enthält, um die bei einem initialen Mähvorgang der von Hand oder ferngesteuert geführten Vorrichtung ermittelten Daten der Flächenform und der Begrenzungslinie eines vorgegebenen Rasenareals als Karte in den digitalen Speicher einzulesen und zu speichern.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mikroprozessoreinrichtung ein neuronales Netz gebildet ist, mit dem die bei einem initialen Mähvorgang in die in dem digitalen Speicher eingelesene Daten einer Karte des Rasenareals mit bei späteren Mähvorgängen ermittelten Daten ergänzbar und änderbar sind.