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EP-4278880-B1 - SOIL CULTIVATING ROBOT SYSTEM AND METHOD FOR RETURNING AN AUTONOMOUSLY DRIVING SOIL CULTIVATING ROBOT

EP4278880B1EP 4278880 B1EP4278880 B1EP 4278880B1EP-4278880-B1

Inventors

  • VOLK, MARTIN
  • Müller, Peter
  • Leissenberger, Wolfgang
  • KRÄNZLE, Bernhard

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20230309

Claims (16)

  1. Ground maintenance robot system, in particular mowing robot system, having: 1.1. an area delimiting device with: 1.1.1. a current-conducting loop wire (W), which serves for delimiting an area (F) to be maintained and for returning a ground maintenance robot (R), 1.1.2. a base station (B) for supplying power, in particular also to the loop wire (W), wherein the loop wire (W) forms a magnetic field with an intensity (I) when there is a power supply, 1.1.3. wherein the loop wire (W) has at at least one position over its length at least one means (M) for locally changing the intensity of the magnetic field generated, 1.2. an autonomously driving ground maintenance robot (R) for maintaining the area (F) bounded by the loop wire (W), with: 1.2.1. means (D) for detecting the intensity of the magnetic field along the loop wire, 1.2.2. means for detecting a signal profile of a changing intensity (I) of the magnetic field when there is a movement along the loop wire (W), 1.2.3. a controller (P) of the ground maintenance robot (R), which is designed to initiate at least one predetermined activity on the basis of a positive detection of a predetermined signal profile of the intensity (I) of the magnetic field when there is a movement along the loop wire (W), characterized in that 1.2.4. the predetermined activity in response to the movement along the loop wire (W) is at least one controlling action of the ground maintenance robot (R), by which the ground maintenance robot (R) ends the movement along the loop wire (W) by providing control in a predetermined direction.
  2. Ground maintenance robot system according to the preceding claim, characterized in that the controller of the ground maintenance robot (R) is designed to initiate the predetermined activity only when a predetermined operating situation exists.
  3. Ground maintenance robot system according to one of the preceding claims, characterized in that the controller (P) of the ground maintenance robot (R) is designed to perform in response to various detected signal profiles other activities in each case, assigned to each signal profile.
  4. Ground maintenance robot system according to one of the preceding claims, characterized in that the ground maintenance robot (R) is designed to learn at least one signal profile of the intensity (I) of the magnetic field when there is a movement along the loop wire (W) that initiates a predetermined action and to store it in the system, preferably to store it together with a specific assigned action.
  5. Ground maintenance robot system according to one of the preceding claims, characterized in that the loop wire (W) of the area delimiting device has distributed over its length multiple means (M) for changing the intensity of the magnetic field.
  6. Ground maintenance robot system according to the preceding claim 5, characterized in that the means (M) for changing the intensity (I) of the magnetic field on the loop wire (W) are divided into at least two groups, and arranged on the loop wire (W) in such a way that each group produces a bijective signal profile of the intensity (I) of the magnetic field when there is a movement along the loop wire (W).
  7. Ground maintenance robot system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one means (M) for changing the intensity (I) of the magnetic field on the loop wire (W) is an air coil which is integrated in the loop wire (W) and has a multiplicity of turns.
  8. Ground maintenance robot system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one means for changing the intensity of the magnetic field on the loop wire (W) is a coil which is integrated in the loop wire (W) and has a multiplicity of turns and a ferromagnetic core.
  9. Ground maintenance robot system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one means (M) for changing the intensity (I) of the magnetic field on the loop wire (W) is a capacitor incorporated in the current loop.
  10. Ground maintenance robot system according to one of the preceding claims, characterized in that at least one means (M) for changing the intensity (I) of the magnetic field on the loop wire (W) is a shield for the loop wire (W) over a section of the loop wire.
  11. Use of the autonomously driving ground maintenance robot, in particular mowing robot, in a ground maintenance robot system according to one of the preceding claims 1 to 10.
  12. Use of the area delimiting device in a ground maintenance robot system according to one of the preceding claims 1 to 10.
  13. Method for returning an autonomously driving ground maintenance robot (R), the area that is to be maintained by the robot being delimited by the loop wire (W) and the robot being returned to a base station (B) by using the loop wire (W) and a magnetic field generated by the loop wire (W), characterized in that the ground maintenance robot (R) detects the intensity (I) of the magnetic field at the loop wire (W) and, on the basis of a detection of a predetermined typical intensity profile during the movement along the loop wire (W), initiates a predetermined action which, in response to the movement of the ground maintenance robot (R) along the loop wire (W), initiates at least one controlling action of the ground maintenance robot (R), by which the ground maintenance robot (R) ends the movement along the loop wire (W) by providing control in a predetermined direction.
  14. Method according to the preceding claim 13, characterized in that , for performing the at least one action, in addition to the detection of a predetermined typical intensity profile, an operating condition which is at least also predetermined during the movement along the loop wire (W) must be satisfied.
  15. Method according to one of the preceding claims 13 to 14, characterized in that the predetermined intensity profile has previously been learned.
  16. Method according to one of the preceding claims 13 to 15, characterized in that different intensity profiles initiate different actions.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Bodenbearbeitungsroboter-System mit einem stromleitenden Schleifendraht, welcher zur Begrenzung einer zu bearbeitenden Fläche und zur Rückführung des Roboters dient, und einem autonom fahrenden Bodenbearbeitungsroboter zur Bearbeitung der vom Schleifendraht umgrenzten Fläche. Insbesondere kann die Erfindung als Mähroboter-System ausgestaltet sein. Bodenbearbeitungs- oder Mährobotersysteme, die eine durch einen Schleifendraht begrenzte Fläche nach mehr oder weniger zufälliger Fahrtrichtung ohne extern gestütztes Navigationssystem bearbeiten und dabei die Grenzen der zu bearbeitenden Fläche durch Detektion des Schleifendrahtes, genauer gesagt durch Detektion eines durch den Schleifendraht erzeugten kontinuierlichen oder wechselnden magnetischen Feldes, erkennen, sind allgemein bekannt. Der Schleifendraht dient dabei in der Regel auch dazu, den Roboter von einer beliebigen Stelle am Schleifendraht entlang zu einer Basisstation zurückzuführen. Da solche Roboter in der Regel durch Elektromotore angetrieben werden, kann dort eine Aufladung des Energiespeichers des Roboters erfolgen. Außerdem kann der Roboter, gegebenenfalls geschützt durch die Basisstation, geparkt werden. Die hier beschriebene Erfindung betrifft also Bodenbearbeitungsroboter, insbesondere Mähroboter, die eine zu bearbeitende Fläche befahren, die durch ein Schleifenkabel randseitig begrenzt ist, wobei der Roboter ausschließlich nach dem Zufallsprinzip und ohne ergänzende Lokalisationstechnologie, wie Funktriangulation, Satellitennavigation oder Trägheitsnavigation gesteuert wird. Problematisch ist bei solchen Systemen, dass der Roboter bei jeder Rückführung auf dem identischen Weg entlanggeführt wird und meist diesen Weg auch gleichzeitig bearbeitet. Auf diese Weise entsteht eine ausgeprägte Spur entlang des Schleifendrahtes, die sich vom Rest der bearbeiteten Fläche ungewünscht unterscheidet. Weiterhin führt diese Art der Rückführung dazu, dass der Roboter zufällig auch relativ lange Wege zurücklegt, wenn er an einem ungünstigen Einstiegspunkt den Schleifendraht gefunden hat. Hierdurch wird es notwendig, bei noch relativ großem Reservevorrat an Energie die Rückführung zur Basis zum Nachladen einzuleiten. Außerdem dauert der Rückführungs- und Nachladeprozess insgesamt relativ lange. Es sind zwar Steuerungsverfahren bekannt, die diese Probleme mit Hilfe von Navigationstechniken lokaler oder globaler Art umgehen, allerdings haben diese den Nachteil, aufwendig und teuer zu sein. Aus der Druckschrift DE 698 29 411 T2 ist ein Mähroboter-System mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Rückführung eines autonom fahrenden Mähroboters mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 23 bekannt. Des Weiteren wird auf die Druckschriften WO 2022/080596 A1, US 9,903,947 B2, US 2013/0211647 A1 und WO 2022/134735 A1 verwiesen. Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Bodenbearbeitungsroboter-System mit einem stromleitenden Schleifendraht zur Flächenbegrenzung und Rückführung des Roboters ohne Verwendung eines Navigationssystems dahingehend zu optimieren, dass die oben geschilderten Nachteile wie Spurenvermeidung und Verkürzung der Rückkehrzeit. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche. Die Erfinder haben erkannt, dass es möglich ist, insbesondere unter Verzicht auf ein lokales oder globales Navigationssystem, ein funkbasiertes Homingsystem, ein funkbasiertes Triangulationssystem oder eines Trägheitsnavigationssystems, die Führung eines Bodenbearbeitungsroboters, insbesondere eines Mähroboters, - allgemein auch Roboter genannt - durch einen Schleifendraht zu verbessern, indem die Intensität des Magnetfeldes, welches von einem Schleifenkabel ausgeht, an geeigneten Stellen verändert wird. Dabei kann die Stärke des Magnetfeldes entweder abgeschwächt oder verstärkt werden. Vorzugsweise kann das Magnetfeld direkt durch die räumliche Anordnung des Schleifendrahtes, vorzugsweise in Form von in den Stromfluss des Schleifendrahtes eingebrachten Windungen auf engem Raum manipuliert werden. Beispielsweise kann dies durch entsprechende Verlegetechnik des Schleifendrahtes, welche die gewünschte Art und Anzahl an stromdurchflossenen Windungen ausbildet und damit eine lokale begrenzte Änderung des Magnetfeldes in der unmittelbaren Umgebung des Schleifendrahtes erzeugt, bewirkt werden. Zur Verstärkung der Wirkung der Drahtwindungen kann zusätzlich ein ferromagnetischer Kern in die Windungen eingebracht werden. Alternativ kann die Manipulation des Magnetfeldes auch durch das Einbringen von vorzugsweise vorgefertigten passiven elektrischen oder elektronischen Bauteilen, insbesondere von Induktivitäten aus Magnetspulen mit und ohne Metallkern, in den Schleifendraht erfolgen. Dabei muss der Schleifendraht elektrisch so mit dem Bauteil verbunden werden, dass der Stromfluss, zumindest größtentei