DE60304846T2

DE60304846T2 - Autonomes gerät zur pflege von bodenflächen in abhängigkeit von umgebungsbedingungen

Info

Publication number: DE60304846T2
Application number: DE60304846T
Authority: DE
Inventors: Richard Mcmurtry; Ben Horsley MCMURTRY
Original assignee: McMurtry Ltd
Current assignee: McMurtry Ltd
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2023-01-29
Also published as: EP1488296A1; ATE324625T1; PT1488296E; GB0207109D0; GB2386970A9; ES2258227T3; US20050034437A1; GB2386970A; EP1488296B1; DE60304846D1; AU2003258469A1; WO2003083593A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf ein autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen, das fähig ist, sein Fahrverhalten bei unterschiedlichen Wetter- und Rasenbedingungen zu verändern.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Pflege einer großen grasbewachsenen Fläche, wie einem Golfplatz oder Sportplätzen, beispielsweise einem Fußball-, Rugby- oder Cricket-Feld, werden gewöhnlich große Handgeräte genutzt. Diese Handgeräte können Rasenmäher, Lochentkerner, Längsschneidemaschinen oder Kreiselmäher sein, die entweder Aufsitz- oder Nachlaufgeräte sein können, jedoch konventionell selbst angetrieben werden. Die Art der Pflege erfordert gewöhnlich, dass die Maschinen häufig Wendemanöver ausführen, um eine angemessene Bodenabdeckung zu erzielen. Der Zustand des zu pflegenden Bodens ist abhängig von den Wetterbedingungen veränderlich. Pflegekonzepte werden bei allen Wetterbedingungen ausgeführt, und die Maschinen haben einen Einfluss auf den Zustand des Bodens, da sich das Fahrzeug bewegt. Bei feuchtem Wetter kann das Fahrzeug Fahrspuren hinterlassen, zu schnell beschleunigen oder abbremsen und dadurch Rutschspuren hinterlassen und die Reifen oder Rollen können sich in den Boden eingraben, während das Fahrzeug wendet, wohingegen der Einfluss auf den Boden bei trockenem Wetter wesentlich geringer ist. Der Neigungswinkel des Bodens, über den gefahren wird, hat auch einen Einfluss auf die Bewegung des Fahrzeugs und das Fahrverhalten an Steigungen variiert in Abhängigkeit der Wetterbedingungen.
Zum Stand der Technik von autonomen Rasenmähern und Bodenpflege-Fahrzeugen existieren zahlreiche Maschinen, die Bodenbearbeitungs-Maßnahmen bei allen Wetterbedingungen mit der gleichen Betriebsart ausführen. Es gibt einige Maschinen, die Regen oder Luftfeuchte erkennen (U.S. Pat. Nos. 4919224, 5444965 und 6009358), aber auf das daraus resultierende Signal nur durch Beendigung der Maßnahmen und/oder Rückkehr zu einer Basisstation reagieren. Dadurch muss die Pflegemaßnahme unterbleiben, bis sich das Wetter verbessert.
Darstellung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen bereitgestellt, welches ein Fahrzeug zur Durchführung einer Bodenpflegemaßnahme umfasst und eine Kontrolleinrichtung zur Kontrolle zumindest eines Betriebsparameters des Fahrzeugs, wobei die Kontrolleinrichtung Eingabeeinrichtungen zum Empfang von Daten, die in Zusammenhang mit Umweltbedingungen stehen, aufweist, wodurch der Betriebsparameter oder zumindest einer der Betriebsparameter durch die Kontrolleinrichtung veränderbar ist, um den Betrieb des Fahrzeugs während einer Pflegemaßnahme von Bodenflächen entsprechend den Umweltbedingungen anzupassen.
In einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches seine Parameter des Fahrverhaltens wie den Beschleunigungswert und den Verzögerungswert, das Maß für Richtungsänderungen, die Geschwindigkeit und das Maß für Änderungen des Lenkwinkels entsprechend den Wetterbedingungen verändert.
Das Fahrzeug kann auch zur Durchführung anderer Bodenpflege-Aufgaben (-Konzepte) genutzt werden, wie Längsschlitzen, Lochentkernen und Belüften. Deshalb kann in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Fahrzeug zum Grasmähen geeignet sein und ist mit einer Mäheinrichtung und einem Behälter zur Lagerung gemähten Grases ausgestattet. Es kann auch dazu fähig sein, überall in einer vorgegebenen Arbeitsumgebung seine Position zu bestimmen.
Abhängig vom verwendeten Navigationssensor zur Positionsbestimmung muss die zu pflegende Fläche mindestens 2 oder 3 festgelegte bekannte Referenzpunkte aufweisen. Die Referenzpunkte können, entweder optisch oder durch Funkübertragung, die gesamte Fläche, in der das Roboterfahrzeug arbeiten soll, abdecken, damit das Pflege-/Mäh-Fahrzeug seine Position in der Umgebung berechnen kann. Die Fläche kann jedweder mit Gras bedeckte Sportplatz, jedweder Sportplatz, der irgendeine Pflege der Bodenbedeckung bedarf, Golfplätze, oder jedwede Fläche sein, bei der Maßnahmen mit der Bodenbedeckung erforderlich sind und wetterbedingter Schaden durch das sich bewegende Fahrzeug verursacht werden kann.
Die Wegstrecke der Maschine, um Arbeiten an jedem Bereich zu verrichten, kann in Arbeitsabschnitte und Manöver geteilt werden, wobei die Manöver den zum Erreichen des nächsten Arbeitsabschnittes zurückgelegten Weg darstellen. Ein Arbeitsabschnitt kann durch seine Anfangsposition und Steuerkurs, seine Endposition und Steuerkurs und die Breite der Mäh-/Walz- oder Pflegeeinheit, mit der die Maschine arbeiten kann, definiert werden. Ein Arbeitsabschnitt kann eine gerade Linie der Wegstrecke sein, ein Kreis oder jedwede andere Kurve. Die Manöver zwischen den Arbeitsabschnitten können durch Recheneinrichtungen berechnet werden, so dass sich die Maschine zwischen dem Ende des einen Arbeitsabschnitts und dem Anfang des nächsten bewegen kann. Wenn die während des Schneide- oder Walzkonzepts durchgeführte Arbeit lediglich zur Abdeckung der Fläche benötigt wird, können die Arbeitsabschnitte um einen der Breite der Bearbeitungseinrichtung entsprechenden oder geringeren Abstand versetzt und parallel zu einander sein, wobei jeder Abschnitt eine gegensätzliche Richtung zum benachbarten Abschnitt hat. Wenn jedoch die während des Schneide- oder Walzkonzepts durchgeführte Arbeit ein sichtbares Muster ergeben soll, kann das sichtbare Erscheinungsbild des Musters auf dem Gras durch Streifen, die breiter sind als die Arbeitsbreite der Bearbeitungseinrichtung, erzielt werden. Wenn beispielsweise die Arbeitsbreite der Bearbeitungseinrichtung 1 Meter ist und die gewünschte Breite der in das Gras geschnittenen oder gewalzten Streifen 4 Meter beträgt, muss die Maschine vier um jeweils 1 Meter zu einander versetzte Arbeitsabschnitte in der gleichen Richtung überfahren.
Der Betriebsparameter kann einer von einer Vielzahl von Betriebsparametern sein, die durch die Kontrolleinrichtung oder durch einen Betreiber oder Programmierer, abhängig von der durchzuführenden Aufgabe oder den Wetter- und Bodenbedingungen zu dieser Zeit, verändert werden kann. Die Betriebsparameter des Fahrzeugs können in solche, die in Zusammenhang mit den Fahreigenschaften des Fahrzeugs und solchen, die in Zusammenhang mit dem auszuführenden Konzept stehen, unterteilt werden. Die Parameter, die in Zusammenhang mit den Fahreigenschaften des Fahrzeugs stehen, können maximaler Beschleunigungswert und der maximale Verzögerungswert, die während eines Manövers angewendet werden können, oder die Bewegungen zu Beginn und am Ende eines Abschnitts oder Wegs, entlang dem das Fahrzeug eine Bodenpflegeaufgabe ausführt, sein. Andere Parameter können das maximale Maß für die Änderung des Lenkwinkels, das maximale Maß für Richtungsänderungen, der maximale während eines Manövers zulässige Steuerwinkel oder die maximale Geschwindigkeit, bei der eine Drehung ausgeführt werden darf, sein. Vorzugsweise begrenzen diese Parameter die Höhe des unter feuchten Bedingungen der Grasnarbe zugefügten Schadens und können verschiedene Einstellungen haben, die in Zusammenhang mit der Menge an Regen und/oder Feuchtigkeit oder Wasser im Boden stehen. Die Parameter, die in Zusammenhang mit dem Konzept stehen, können die Länge des Abschnitts oder Wegs einschließen. Falls ein Konzept gewählt wird, bei der die Abschnitte unter eine bestimmte Länge sinken, und dabei der Umfang des zur Ausführung wechselnder Abschnitte benötigten Manövrierens auf einer kleinen Fläche hoch ist und den allgemeinen Zustand der Grasnarbe beeinflussen könnte, können die Abschnitte aus dem Konzept entfernt werden. Das vermeidet dann das Manövrieren für diese Abschnitte und beugt deshalb Schäden an der Grasnarbe vor. Der Wert der Länge eines Abschnitts, der zu dessen Entfernung führt, kann zahlreiche von der Menge des Regens und/oder der Feuchtigkeit oder des Wassers im Boden abhängige Einstellung haben.
Alle der oben genannten Parameter können durch den Benutzer vor dem beginnenden Konzepts über eine Fahrzeug-Benutzer-Schnittstelle oder während des Konzepts über den Einsatz eines Regen- oder Feuchtigkeitssensors abgeändert werden. Ein Neigungsmesser kann in Verbindung mit den Sensoren eingesetzt werden oder der Benutzer berücksichtigt die Neigungen der zu pflegenden Fläche. Die Parameter können individuell durch den Benutzer abgeändert werden oder sie werden anhand von Werten aus einer Tabelle der Wetterbedingungen und/oder der auftretenden Neigungen eingestellt. Die Sensoren können an das Pflegefahrzeug montiert werden oder sie können getrennt davon sein. Wenn sie getrennt davon sind, kann ein Funksystem genutzt werden, um die Daten vom Sensor zum Fahrzeug zu übertragen. Die Sensoren können kalibriert werden, um einen Bereich von verschiedenen Werten für jeden Parameter in Zusammenhang mit dem durch diesen Sensor aufgenommenen Messwert zu ermöglichen (eine Tabelle von Einstellungen). Wenn die Sensoren zum Beispiel einen Regen- und einen Feuchtigkeitssensor einschließen und sie keinen Regen oder keine Feuchtigkeit feststellen, kann das Fahrzeug enge Kurven ausführen, schnell beschleunigen und verzögern und kurze Abschnitte bearbeiten, ohne einen Schaden zu verursachen. In Richtung des anderen Endes der Tabelle, wenn starke Regenfälle oder Feuchtigkeit festgestellt wird, kann das Fahrzeug dann einen großen Wendekreis nutzen, langsam fahren, langsam beschleunigen und verzögern und die minimale Abschnittslänge erhöhen, um dadurch die Beschädigung der Grasnarbe zu minimieren. Falls der Regen oder die Feuchtigkeit zu viel wird, kann das Konzept beendet oder verschoben werden. Das Fahrzeug kann auch in der Lage sein, eine Verbindung zum Internet aufzubauen, um lokale Wetterberichte oder -Vorhersagen zu erhalten und daraufhin kann es jeden der zuvor genannten Parameter den Bedingungen entsprechend anpassen.
Auf diese Weise ermöglicht die vorliegende Erfindung einem autonomen Gerät zur Pflege von Bodenflächen, sein Fahrverhalten entsprechend den Witterungsbedingungen zu verändern, um Beschädigung der Grasnarbe zu begrenzen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und um zu zeigen, wie sie umgesetzt werden kann, wird nun durch Beispiele Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, in denen:
1 eine Seitenansicht eines autonomen Gras/Rasen-Mähers ist, die einen Regen- und Feuchtigkeitssensor zeigt.
2 ist eine graphische Darstellung der Hälfte eines Fußballfeldes, die die Unterschiede der unter unterschiedlichen Wetterbedingungen zurückgelegten Wege zeigt.
3 ist eine graphische Darstellung der Hälfte eines Fußballfeldes mit alternativen Wegen zwischen Abschnitten bei verschiedenen Wetterbedingungen.
4 ist eine graphische Darstellung der Hälfte eines Fußballfeldes, die unterschiedliche Abschnittslängen und minimale Abschnittslängen veranschaulicht, die während unterschiedlichen Konzepten auftreten können.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
1 zeigt eine Seitenansicht eines autonomen Fahrzeugs 49, das über 3 Bodenräder 10a, 10b, 12, die an ein Fahrgestell 11 montiert sind, das eine Motorhaube 16 mit einem Frontstoßfänger 7 und einem Heckstoßfänger 13 trägt. Das Fahrgestell 11 trägt auch eine Grasschneideeinrichtung 9 und einen Grasfänger 8. Ein Regensensor 50 und ein Bodenfeuchtigkeitssensor 51 sind an das Fahrzeug montiert. Der Bodenfeuchtigkeitssensor 51 ist im Stande, sich selbst auf den Boden zu senken und sich wieder anzuheben. Eine Laser-Abtasteinrichtung 21 ist vorgesehen, die benutzt wird, um den Ort des Fahrzeugs durch die Nutzung festgelegter bekannter Reflektoren 5, 6 (2) zu bestimmen, um es dem Fahrzeug zu ermöglichen, auf dem Fußballplatz zu navigieren.
In 2 befindet sich das autonome Fahrzeug 49 auf der durch die Punkte 1, 2, 3, 4 definierten Hälfte eines Fußballplatzes. Ein Teil eines Konzepts, das von dem Fahrzeug 49 überfahren wurde, ist dargestellt. Dieses Konzept kann beispielsweise einen Mähvorgang umfassen. Das Fahrzeug 49 fährt rückwärts und vorwärts in den Abschnitten 17, 18, 22 und führt die Manöver 14 oder 15 und 19 oder 20 abhängig von den Wetterbedingungen aus. Die Manöver sind in diesem Fall volle Rückwärtsfahrbewegungen, um es dem Fahrzeug 49 zu ermöglichen, den nächsten Abschnitt zu erreichen. Wenn das Wetter trocken ist, folgt das Fahrzeug 49 den Linien 15 und 19 wobei ein kleiner Kurvenradius benutzt wird. Die maximale Beschleunigung und Verzögerung wird auf eine hohe Stufe eingestellt, genau so wie die maximale Geschwindigkeit. Wenn das Wetter nass ist, folgt das Fahrzeug den durch 14 und 20 dargestellten Pfaden, wobei der maximale Kurvenradius erhöht ist, der maximale Beschleunigungs- und Verzögerungswert vermindert ist und die maximale Geschwindigkeit reduziert ist, um einer Beschädigung der Grasnarbe vorzubeugen. Abhängig von den Wetterbedingungen kann der für ein Manöver gewählte Fahrweg irgendwo im Bereich zwischen den beiden Pfaden 14 und 15 und 19 und 20 liegen. Der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens kann durch den fahrzeugeigenen Sensor 21 oder durch einen Bodenfeuchtigkeitssensor 52 gemessen werden, der sich an einem Rand des Platzes befindet und einen Feuchtigkeitswert zum Fahrzeug 49 übermittelt, um ihm zu ermöglichen, die Parameter des Fahrverhaltens (Beschleunigung, Verzögerung, Geschwindigkeit, Kurvenradius und minimale Abschnittslänge) entsprechend zu verändern.
3 zeigt eine Draufsicht gemäß 2, aber mit einer unterschiedlichen Festlegung von Manövern. Die Manöver sind aus einer Rückwärtsbewegung 25 oder 24, gefolgt von einer Vorwärtsbewegung 26 oder 23 und dann schließlich einer Rückwärtsbewegung 27 oder 28 zusammengesetzt, um dem Fahrzeug 49 zu ermöglichen, den nächsten Abschnitt 18 zu erreichen. Die Manöver 25, 26, 27 (und entsprechende Manöver 30, 31, 32 am anderen Ende des Arbeitsabschnitts) werde benutzt, wenn das Wetter trocken ist und die Manöver 24, 23, 28 und 29, 34, 33 werden benutzt, wenn das Wetter nass ist; auf diese Weise wird die Beschädigung der Grasnarbe reduziert.
4 zeigt dieselbe Draufsicht der Hälfte eines Fußballplatzes wie 2 und 3, aber mit einem teilweise alternativen Konzept, bei der die Abschnitte relativ zum Platz abgewinkelt sind. Die Abschnitte 35, 39, 43, 47 unterscheiden sich deshalb in der Länge. Das die Aufgabe ausführende autonome Fahrzeug führt die Manöver 36, 37, 38, 40, 41, 42, 44, 45, 46 auf einer kleinen Fläche aus und kann die Grasnarbe beschädigen, wenn der Boden nass ist. Das autonome Fahrzeug wird deshalb die Abschnitte 35, 39, 43, 47 nur ausführen, wenn das Wetter trocken ist und die Abschnitte 35, 39, 43 durch Erhöhung der minimalen Abschnittlänge auslassen, wenn das Wetter nass ist. Die minimale Abschnittlänge wird abhängig vom Wetter oder dem Wassergehalt der Grasnarbe schwanken.
Das Fahrzeug kann auch auf die Steigung des Bodens reagieren, zum Beispiel beim Arbeiten auf einem Golfplatz oder einem anderen Ziergelände mit Neigung. Folglich werden die Betriebsparameter verändert, um Bodenbeschädigungen, oder ein Rutschen des Fahrzeugs zu vermeiden, wenn es an einer Steigung arbeitet. Wenn der Boden nass ist, können Bereiche, die eine Steigung aufweisen, die größer ist als ein vorbestimmter Wert, gänzlich gemieden werden.

Claims

Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen, umfassend ein Fahrzeug (49), um eine Pflegemaßnahme von Bodenflächen durchzuführen und Kontrolleinrichtungen, zur Kontrolle mindestens eines Betriebsparameters des Fahrzeugs (49), dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtung Eingabeeinrichtungen (50, 51) aufweist, um Daten zu empfangen, die mit einer oder mehreren der Umweltbedingungen Regen, Bodenfeuchtigkeit und Neigung in Zusammenhang stehen, wobei die Betriebsparameter oder zumindest einer der Betriebsparameter durch die Kontrolleinrichtung veränderbar ist, um den Betrieb eines Fahrzeugs (49) während einer Pflegemaßnahme von Bodenflächen entsprechend den Umweltbedingungen anzupassen.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen gemäß Anspruch 1, bei dem die Betriebsparameter oder einer der Betriebsparameter einen maximal zulässigen Beschleunigungswert für das Gerät umfasst.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Betriebsparameter oder zumindest einer der Betriebsparameter einen maximal zulässigen Verzögerungswert für das Gerät umfasst.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei dem die Betriebsparameter oder zumindest einer der Betriebsparameter ein maximal zulässiges Maß für Richtungsänderungen für das Gerät umfasst.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei dem die Betriebsparameter oder zumindest einer der Betriebsparameter ein maximal zulässiges Maß für Änderungen des Lenkwinkels für das Gerät umfasst.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei dem die Betriebsparameter oder zumindest einer der Betriebsparameter eine maximal zulässige Geschwindigkeit für das Gerät umfasst.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei dem eine Führungseinrichtung (21) zur Führung des Fahrzeugs (49) vorgesehen ist, um eine Pflegeaufgabe von Bodenflächen entlang zumindest eines vorgegebenen Wegs durchzuführen, bei dem die Betriebsparameter oder zumindest einer der Betriebsparameter eine minimal zulässige vorgegebene Weglänge umfasst.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei dem die Eingabeeinrichtungen (50, 51) Daten von zumindest einem Sensor empfangen.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen wie in Anspruch 8 beansprucht, bei dem der Sensor, oder einer der Sensoren, ein Regensensor (50) ist.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen wie in Anspruch 8 oder 9 beansprucht, bei dem der Sensor, oder einer der Sensoren, ein Bodenfeuchtigkeitssensor (51) ist.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen wie in einem der Ansprüche 8 bis 10 beansprucht, bei dem der Sensor, oder einer der Sensoren, ein Neigungsmesser ist.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen wie in einem der Ansprüche 8 bis 11 beansprucht, bei dem der Sensor, oder mindestens einer der Sensoren, am Fahrzeug (49) montiert ist.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen wie in einem der Ansprüche 1 bis 8 beansprucht, bei dem der Sensor getrennt vom Fahrzeug (49) ist.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei dem die Eingabeeinrichtungen (50, 51) angepasst sind, Daten, welche die Umweltbedingungen darstellen, durch manuelle Eingabe durch einen Anwender zu empfangen.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, bei dem die Eingabeeinrichtungen (50, 51) angepasst sind, Daten, die mit den Umweltbedingungen zusammenhängen, vom Internet zu empfangen.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, welches ein autonomes Fahrzeug zur Rasenpflege ist.
Autonomes Gerät zur Pflege von Bodenflächen wie in Anspruch 16 beansprucht, bei dem das Fahrzeug zur Rasenpflege mit einer Mäheinrichtung (9) und einem Behälter (8) zur vorübergehenden Lagerung gemähten Grases ausgestattet ist.