专利名称：电导引系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于自驱动设备特别是剪草机器人的方法和电导引控制系统。该系统包括连接到至少一个信号发生器的至少一个导引控制站，和设置在自驱动设备上的一个传感单元。该传感单元感测至少一个在空气介质中传播、随时间和空间变化的磁场，至少经导引控制站传输，并将至少一个由传感单元处理的信号依次转发给至少一个驱动源，该驱动源用于设备经过一表面的运动。
背景技术：
全面改进自动工作工具的想法是过时的，上述工作工具可以涉及用于割草的设备，从现在起，它将被称为机器人。不管上述情况，上述产品仅在最近几年进入市场。一个这样的例子是自动剪草机AutoMowerTM。它通过在其工作区域内的表面移过而对一表面进行割草。环被用来将机器人保持在受限的区域内。所述环包括传输信号的电导体，该信号被机器人所携带的传感设备所感测并因此从外部控制机器人的运动。上述环例如用作标记机器人不能逾越的边界线并使机器人自行远离环。
传感设备通常包括至少一个例如感测场信号的接收设备，一连接到接收设备以处理所接收信号的控制单元和一连接到控制单元、用于根据所处理的信息来控制机器人移动的电机控制单元。当机器人接近环时，系统感测到一磁场强度的变化。控制单元处理该信息，并根据被启动的功能以一特定方向导引机器人。
先前的环系统的一个缺陷在于，机器人沿着放在地上的环而行以便朝着某个地方导引机器人，该地方可以是一用于机器人电池的充电站和/或用于机器人不工作时的停放地点。为了朝着上述地点导引机器人，必须放置一包括大的封闭环的导引控制站以便机器人在其正常移动期间频繁地与其交互并借此具备开始沿线权而行的可能性。一个进一步的缺陷在于，当前类型的导引控制站通常导引机器人沿着一个每次机器人被导引时都重复的路径而行。因此机器人的轮子将沿着其所经过的表面导致磨损。为了克服上述缺陷，本发明进行了改进。
发明内容
本发明涉及一种包括这种装置的电导引控制系统，该装置用于使信号发生器发送一通过导引控制站的电流。电流产生一个随时间和空间变化的磁场，其中，传感单元包括用于根据所感测磁场的特性来控制机器人的装置。
结合优选的实施例并参照所披露的附图，更为详细地描述本发明。
图1显示了依据本发明主题的一个控制系统。
图2显示了图1中控制系统中的信号图。
图3显示了用于图1中导引控制系统的一个自驱动设备。
图4显示了图1中控制站的一个实施例。
图5显示了图1中导引控制站的一个可替换的实施例。
图6显示了由传感单元感测、围绕图4和图5中导引控制站的垂直磁场的顶视图。
图7显示了由传感单元感测、用于图5中导引控制站的垂直磁场的磁场方向的侧视图。
图8显示了图4中控制站的一个可替换的实施例。
图9显示了由传感单元感测、围绕图8中导引控制站的垂直磁场的顶视图。
图10显示了由传感单元感测、用于图8中导引控制站的垂直磁场的磁场方向的侧视图。
图11显示了当感测由图4和图5中导引控制站所产生的磁场时，机器人可能的两种运动方式。
图12显示了当感测由图8中导引控制站所产生的磁场时，机器人可能的一种运动方式。
具体实施例方式
附图中显示了本发明中控制系统的实施例，实施例不将解释为本发明的限制，但是其目的仅是具体地使本发明的控制系统的优选实施方式清楚明白地显示出来。其进一步阐明本发明的思想。
本发明涉及针对一利用导引控制站来朝着特定目标导引机器人的系统的改进。构成站所在范围的导引控制站的站区域将是如此的小，以至于机器人通常不能在上述区域内移动，并且如果该区域被垂直地定位，机器人将根本不能移入该区域。另外，由站所产生的磁场如此强，以至于在一延伸至站区域之内和之外的导引控制区域内，该磁场都能被机器人所感测。所产生的磁场用来在导引控制区域内导引机器人。导引控制站包括一环、远程系统，在某种情况下足以控制机器人。导引控制系统或者包括两个不同的环、一近程系统，该近程系统用于增加对机器人接近目标所以方向进行影响的可能性。另一可替换的方式为，采用两个用于产生近程系统和远程系统的环，一个环被限定为封闭的导体环，以一个或多个环的方式被缠绕，借此，导体的平行部分不被定位成彼此如此接近，以至于干扰磁场完全地抑制彼此。
由远程系统产生的磁场将在一由导引控制范围限定的区域内传播，借此机器人在其所在位置感测到磁场的方向和/或幅值。机器人能够例如利用上述信息来接近或远离所述站、围绕所述站执行圆周运动或停止或相对于所述站旋转。近程系统内的不同环所产生的磁场将被反向或附加。因此，它们将在由近程环的导向控制范围所限定的区域内传播，由于两磁场之间的共同作用，近程环的导向控制范围将显著地小于远程环导引控制范围。通过使近程系统与远程系统共同作用，除了由远程环提供的可能性，机器人能够以一优选的方式接近环，举例来说，机器人能够被带入象位于导引控制站能够给机器人电池充电的充电设备这样的位置。
图1显示了根据本发明的导引控制系统。信号发生器1产生通过外环2和导引控制站3而被馈送的电流。外环2不是必需的，但是将被视为用来围成机器人移动所在区域的环的类型的一个例子。通过该环馈送的电流产生从环向外传播的一磁场，借此，机器人确定其在外环所限定区域的内部还是外部。由导引控制站3所覆盖的区域限定了站的区域。在附图中，导引控制站3由一个块或盒子来表示。
附图中的导引控制站3被水平地定位，但是它也可以以任意其他方式定位，例如，垂直。一种可能的方式是终端的某一部分例如远程系统以一个方向定位和使其他部分例如近程系统以不同方向而定位。导引控制站的目的主要是产生一个在终端区域的导引控制内传播的磁场，借此，在导引控制区域内的机器人能够相对于终端而被导引。
在通过外环2和导引控制站3所馈送的电流中选择信号类型(频率、幅值)，考虑所用的导体特性是必需的。因为导体通常具有感性，电压脉冲经过导体将导致相应的电流脉冲延迟上升到与经过导体的电压和导体的电阻也就是欧姆定律(I＝U/R)相应的电流值。因此，在每一个电流脉冲开始的期间，存在一个时间段，在其间导引控制系统并非按照规则的电理论工作。
导引控制站3包括本发明重要的部分。经此部分馈送的电流产生一个随时间和空间变化的磁场以用于机器人导引。该站使用一个或多个绕成环的导体。导引控制区域的尺寸/范围受由环馈送的安匝数影响。在三圈环中具有1A的电流与在相等尺寸的一圈环中具有3A的电流能够产生相等的导引控制范围。这意味着，优选采用多圈数环的导引控制站不同于已被采用的、用于限定区域、和使能机器人沿环而行的外环。外环的类型是采用低电流，更重要的是围绕一更大或更小的区域仅拉一圈。它们不希望产生一个大的导引控制区域，在其中机器人能够感测由导引环产生的磁场。其目的在于使置于环附近的机器人确定其定位在环的哪一侧，并使其沿环而行。
关于导体例如被用在导引控制站3内的导线类型方面应当被知道的是，以反向电流、接近近程的导体增加环的电感。电导体可以被制成一载体上的蚀刻导体或被缠绕为多导体电缆，其优选安装在一载体上。载体的优势在于，使用者不需要努力安装环。如果载体主要包括一平面状的盘，它能以一种合适的方式被安装。如果该盘与一电池充电器合用，机器人通过驱动上到盘上能够容易朝着充电器的电极触点自行移动(充电器在图1中未被示出，但是优选理解为信号发生器1)。
具有反向电流的电导体的反向、平行部分不可以被设置成彼此接近(相对于一长而窄的终端区域)。那将导致磁场出问题，又显著地减少磁场范围。终端表面面积的一个合适的选择是60×60cm。
在导引控制站3内产生随时间变化的磁场的电流可以具有不同的特性。一电流特性可交变的电流，例如是正弦曲线电流，是一种可想象得到的可能性。如果一0.2A的正弦曲线电流和谐振电路被用于机器人的感测，可以获得一以几米为半径的远程系统导引控制区域。那意味着，10圈的环将导致一2安匝的值。
图2显示了导引控制站3工作所用的可想象得到的电流信号的另一种类型。该信号非常适于本发明设计的导引控制系统的类型。附图未考虑导体的电感，因此一更准确的图将真实地显示本申请中的电流是如何被延迟和相对于时间而上升的。由控制站3向外传播的磁场所产生的脉冲包含与电流相应的特性。在图2中，脉冲7相应于具有100μS长度的主脉冲A0。脉冲长度的选择不将视为对本发明的限制，而是仅代表在本实施例中合适的值。时间周期8，也是用于完全不同的电流信号的时间周期，优选为12ms，其相应于83Hz的频率。脉冲N79具有50μS的长度，其具有相同的时间周期8，并在A0之后7ms出现10。应当注意到，1ms是使控制单元15的放大器在主脉冲A0之后复位的最短的可能时间。复位时间取决于在放大器的耦合电容器内A0脉冲的衰减。脉冲F9 11具有与N7相同的长度和周期并在A0之后9ms出现12。
在一10圈的环中采用2A的电流脉冲造成了20安匝，在通常情况下，其意味着与接近6米的半径相应的一远程系统的导引控制区域。采用电流脉冲的缺陷在于使用谐振电路的可能性不存在。而增加的电流对于在导引控制区域内获得充足的控制范围是必需的，在其内部传感单元能够检测来自导引控制单元的磁场。有时，采用推挽来获得增加的电流，该电流来自上述装置类型通常许可的40V电压。安培小时数的增加通常是被期望的，但是它也增加了磁场。因为导引控制系统将在与人类接近的环境工作，因此保持较低的磁场是重要的。
对于通过磁场与环2和导引控制站3进行通讯的机器人来说，采用电流脉冲是便于避免被附加其他磁场的麻烦。由于电流脉冲出现在不同的时间点、短的时间间隔，并且仅在相应的时间间隔内允许机器人听从于脉冲，系统将过滤掉其他会干扰机器人功能的磁场噪声。控制单元也能被允许听从于A0脉冲7并使其与它们同步。如果A0脉冲不被用，机器人能够与其他脉冲同步。
图3显示了机器人，它包括一个作为导引控制系统一部分的检测设备14、15、16。另外，机器人具有轮子13，这不打算限制本发明的思想。履带牵引是一可替换的可能性。检测设备通常构成一公共单元，其包括用于磁场接收的功能(以后称作接收器)14。处理所接收磁场的控制15(以后称为控制单元)和用于控制驱动电机和机器人的可调节轮子的电机控制16。为了说明检测单元具有这些功能，在附图中该功能被显示为分离的单元。
在真实生活中，大部分时间，由计算机单元内的软件来执行上述分离功能，其中软件被补充了用于计算机单元的附加元件。接收单元们通常包括一个或多个线圈，该线圈围绕在一个置于线圈中心的铁氧体棒周围。线圈和铁氧体棒通常被水平设置，但是，如果例如导引控制站被垂直导向的，线圈和铁氧体棒将可能必须旋转到便于接收磁场。如果使用许多线圈，它们可以以不同方向而被设置。具有一大体平行于线圈的磁场方向的磁场通过线圈检测磁场强度变化这一方式来影响接收单元。控制单元接收来自接收单元的信号并处理该信息。随后，它将信号通讯给用于控制电机(未示出)驱动轮子10的电机控制单元16。
用于上述设备信号的控制单元自然具有许多任务，例如控制安装在机器人上的工具、剪切、剪切工具、刷子等。为了方便这样，上述控制单元通常具有用于存储工作期间执行的软件代码的存储单元。本发明的主要兴趣在于由环传输、由接收单元接收磁场的处理。因此，机器人的部分仅被示意性地显示。在下面将结合机器人的功能进一步描述上述处理。
导引控制站3的任务是产生多个的导引控制区域，该导引控制区域用于相对导引控制站来控制机器人。通过不同的控制区域意味着来自近程系统和远程系统的磁场不产生相同尺寸的导引控制区域。由导引控制单元所传输的磁场能够由适当特性的电流所产生，例如正弦曲线电流或电流脉冲。本发明的目的不在于限定电流的特性。重要的事在于围绕站所产生的磁场可能被传感单元(14、15、16)区别或是解释，以下描述垂直磁场的方向。从而了解磁场在某一位置、在某一时间点的方向。对于脉冲系统，方向通常如附图所示，但是对于一正弦或类似系统磁场方向随时改变。
图5显示了导引控制站3可能的实施例，在附图中环3被显示为绕了3圈，但是可能采用更多或更少的圈数。环所覆盖的区域与站的区域相适应。站的区域不必具有水平的延伸方向。实施例适于用作远程系统，其用于当机器人远离导引控制站3时控制机器人的导引。如果环被显示为处于一垂直位置，磁场还从站向外传播，但是磁场将旋转90度。
图6显示了由接收单元14检测的在一时间点的磁场。由于优选实施例的环被水平定位，垂直线圈检测垂直磁场。线圈被定位在地面以上10cm。磁场的强度和方向构成导引机器人的信息。环6显示在图的上部，框架40显示了垂直磁场41在相对于环的何处改变方向。出现在环外的方向改变的原因在于具有反向的电流的环的平行部分彼此影响达到了磁场方向的改变被迫向外的程度，环定位部分彼此越接近，该现象变得越强烈。
垂直磁场41的曲线图具有在环6的范围内的峰值42及其在环外某处的最低值43。两个峰值表示随着与导体距离的增加，在环6内，磁场强度平滑地减弱。在环外，磁场强度迅速地减弱。在图6中进一步向下，显示了机器人所感测磁场44的减弱，曲线图相当平，但是如果环6的范围减小，曲线图将在图表内迅速下降，磁场随着环的半径的减小而迅速减弱，这适用于导引控制系统中的所有磁场。应当注意，在同一时间点的垂直磁场44具有相对于环内磁场41的负方向。
图7显示了导体的截面和环6内磁场的主要方向45。磁场方向45与已经发送了图5和6中顺时针运行的电流的信号发生器1相对应。在图7中，叉相当于朝着图内运动，而点对应于电流朝外运动。应当注意，由在远程系统的导引控制区域(在20安培小时约6米)外侧的机器人的传感单元14、15、16检测的垂直磁场如此微弱，以至于它不能被传感单元检测到。
图4显示了导引控制站3的另一可能的实施例。该站包括一右环和一左环4。为了显示的目的，每个环绕了3圈，但是也可以使用更多或更少的圈，由环覆盖的区域相应于站的区域。站区域不必具有一水平延伸范围，或如果结合时，不必与环6以相同方向延伸。实施例适于用作用于当机器人远离导引控制站3时控制导引机器人的远程系统，和用作用于当机器人接近导引控制站时导引机器人的近程系统。图4中，环4被连到连接盒17，以至于在环4所围区域内，在相同时间点都显示相同的磁场方向46。该连接通过信号发生器1的硬件和/或软件来实现。这导致相应于图6所示的垂直磁场。如果环显示为垂直位置，磁场还从站向外传播，但是磁场将旋转90度。图4中站的实施例适于作为远程系统。
图8中，环4被连到连接盒17，以至于在环4所围区域内，在相同时间点都显示彼此相反的磁场方向50、51。这导致如图9所示的由接收单元14所感测的垂直磁场52。线圈被定位在地面以上10cm。尽管当上述情况时，磁场方向的改变被迫向外。曲线图52的峰值显示了这样的事实即随着导体距离的增加，在环6内，磁场强度减弱。峰值的形状取决于线圈相对于环被定位在何处。环外的磁场52比环内磁场减弱得更快，因为来自两个环的磁场相互干扰。在20安匝(2A和10圈)，导引控制区域是大约距离站1米。在图9的下部，感测磁场54距离环一定距离，线55显示了在何处共同作用的两磁场50、51导致零幅值的磁场。沿着该线发生磁场方向的变化，也就是，如果机器人经过上述线，传感单元检测一个磁场方向的变化。进一步移出该线由于磁场减弱而象漏斗一样延伸，在漏斗内，传感单元实质上不检测任何磁场。根据导引控制系统内部或外部所产生的干扰和来自共同作用的两环磁场的干扰，漏斗式的传播随时间而变化。
图10显示了围绕4导体的磁场实质上的方向56。磁场方向56与已经发送了在右环中逆时针运行和在左环中顺时针运行的电流的信号发生器相对应。叉相当于朝着图内运动，而点对应于电流朝外运动。
在最后描述的关于具备两环4的导引控制站的实施例中提及了连接盒17。通过使用电流脉冲，并让信号发生器根据上述脉冲控制所述连接，可以获得一个有用的磁场时间间隔。如果存在一个外环，同步脉冲A0能够被允许通过外环2而传输。或者，A0能通过其他存在的环而传送。脉冲N79能够例如通过如图8所连的环4而传输，并且脉冲F9通过如图5所连的环4而传输。因此，导引控制站中的环的一个实施例可以是足够的。控制意味着根据所接近的脉冲而进行的在环连接上的连续变化。这导致获得一远程和近程系统的结合。参见图2，接收单元14将记录三个产生于不同时间点的磁场，并根据其中之一控制运动。
或者，一种类型6的环能被用于远程系统，并且两个环4用于近程系统。其中环以相同或不同的方向延伸。有时，对于在远程系统和近程系统的空间内重合的磁场，希望导致一磁场方向的变化。在上述情况中，优选一包围近程环的分离的远程环。由于近程环4方向的改变是被迫变成比远程环6的方向更为向外，通过上述安排，获得在空间所重合的方向的改变。
在选择系统内的电流类型时，考虑是否需要一参考是重要的。以下描述的机器人的导引控制的目的在于，必要时传感单元具有决定何磁场方向将被确定的可能性。如果系统仅包括一远程系统，一仅用于产生磁场42的正弦曲线信号可以是非常足够的。在远程系统的导引控制区域内的机器人将仅根据磁场强度而被导引，其中，当进入环时，传感单元考虑正在改变方向的磁场。但是，为了在由近程系统产生的导引控制区域内进行操作，需要至少两个具有不同频率(彼此相乘)的信号以使传感单元能够进行比较。否则，机器人将不知道在近程系统中何为左和右。
由于两个信号根据彼此的信号频率来产生以一定比率改变方向的磁场，各自磁场的方向在某一时刻被进行比较。同样，两信号都是通过环4而被传输的。如果导引控制系统包括远程和近程系统，一信号能够通过远程和近程系统而被传输。在导引控制系统中需要至少两个信号。如果是用电流脉冲，不会引起上述比较问题，因为电流脉冲仅以一个方向而被传输，传感单元知道磁场方向。一个第三传感选择是以不同的方向传输磁场。这样的方法需要线圈被定位成能够检测不同磁场。
将参照附图11-12来说明导引控制系统的功能。在机器人和导引控制站3之间进行通讯的主要目的是，使得机器人能够相对于站来控制其运动，而非必须沿环而行。信号发生器1在导引控制站中产生电流，该导引控制站随后产生磁场，产生机器人能被控制在其中的导引控制区域。磁场被装在机器人上的接收器14所选择，控制单元从所选择的磁场中滤去残留的磁场噪声。
不管电流的类型，包括多个处理所接收磁场的算法的控制单元15将利用包含在磁场中的不同信息来用于不同的目的。当用于感测来自导引控制站3的磁场的算法被启动(例如通过电池充电电压开始变低)，其确保当机器人运动时，其检测磁场的强度，根据算法来选择朝着更高磁场强度方向移动的算法、沿着一个磁场强度为常数的磁场线而行、朝着更低磁场强度方向移动、停止或者旋转。检测自然不是基于电流的变化，而是基于磁场强度或两磁场间的分配。因此，机器人根据对磁场特性所进行的检测来操纵其自身。
在远程系统中，图11中显示了机器人五种可能运动路径中的两种。当起动用于检测磁场43和44的算法，为了获得运动路径46，其确保机器人在运动和检测磁场强度时连续一直向前。如果机器人运动时，磁场强度被认为是不变的，机器人以任意方向旋转90度。如果机器人运动时，磁场强度被认为是减弱的，机器人旋转180度。上述运动展现了仅采用远程系统导引机器人的可能性。这将导致机器人从任意不确定的方向寻找其朝向导引控制站3中间的路径。在另一可替换的运动路径7中，机器人寻找一对应特定磁场强度的等量线48并随后沿其而行。当接收单元14进入环的内部，磁场改变方向，算法将其考虑在内。当使用远程环，机器人将不依靠对磁场方向的识别。
在近程系统中，图12显示了用于不同算法的可能的运动路径。在近程系统中所产生的磁场从环4向外约传播一米。当起动用于感测磁场52和54的算法时，确保机器人运动并横切对应磁场变化的线55，作为计算参考的轮子连续旋转直到车后轴被实质上定位在线上。它随后旋转直到接收单元再一次感测方向的变化。机器人然后朝着环沿线而行。该算法通过感测由各环所传输的磁场间的关系而知道机器人将以何方向旋转。
当机器人的传感单元实质上进入导引控制站的内部，磁场改变方向。其中，方向发生改变已经在文章中描述过，同时，磁场强度将再一次开始减弱。磁场强度所改变的方式取决于是否使用具有一个或两个环的进程系统或远程系统。当磁场改变时，机器人被定位在非常接近站的位置，并通过磁场变化而找出。上述对于近程系统构成一个更小的问题，由于机器人通过沿线55而行，已经具有一操纵的满意方式。首先注意的是，环4间的磁场变化非常强。
在另一方面，远程系统的磁场强度将再一次在站的区域内开始减弱。一个可能是传感单元恢复其计算并朝着较低磁场强度寻找其路径直到它再一次未检测到磁场方向的变化。上述变化当然预示着传感单元再一次处于站的附近。
使用环仅用作导引装置意味着接触电极的微调不被获得，而充电站必须被设计成具有来自所有方向的触点的帽状物。通过盖帽状物，导引控制站能具有如图5所示的实施例，或以圆周方式传播。在这种情况下，机器人仅朝着磁场强度更高的方向前进，不管所来方向，寻找帽状物的电极。通过结合近程系统和远程系统并使用运动路径47和55，机器人能够第一次沿远程系统的等位线48而行直到其横切线55，然后，沿该线寻找其路径。或者，机器人能够沿近程系统的等位线而行。该近程系统的等位线在某种程度上与线55平行。因此，在原理上，上述运动将导致机器人始终在内部。但是，机器人大并且慢，以上述方式沿等位线而行经常是不足够的。机器人或者使用线55。
关于机器人，用于上述类型导引控制系统的可能磁场控制机器人例如真空吸尘器机器人或剪草机机器人。上述机器人包括处理工具，例如刀或刷子。例如，可以想象的是控制单元根据环所传输的信息控制它们的操作。例如，由于某种运动刀子暂停。其他机器人可以是清洁机器人，其用于例如在工业建筑中的大面积地板区域的湿式除尘。所用磁场的选择不重要，而本申请涉及搜寻系统。
本实施例的目的是使本发明具体化，其不将被解释为权利要求的限制。本发明思想所蕴含的也是使系统设置更多或更少的环和信号发生器的可能性，例如为了沿表面设置边界，机器人计划移过它，控制机器人沿一环而行并可能使用多于一个的机器人。其他的实施例因此被包含在由权利要求1所限定的发明思想中。本发明因此不被限制于上面所提的以及附图所示的实施例。但是，上述安排可以用在任何范围，在该范围中使用了用于轮子上的自动装置通常表示为机器人的搜寻系统。
权利要求
1.一种用于通过电导引控制系统操纵自驱动设备(5)的方法，所述电导引控制系统包括连接到至少一个信号发生器的至少一个导引控制站(3)，和一个设置在自驱动设备(5)上的传感单元(14、15、16)，其中该传感单元(14、15、16)至少感测一个在空气介质中传播、随时间和空间变化的磁场，该磁场被导引控制站(3)传输，并且将至少一个由传感单元(14、15、16)处理的信号又转发给至少一个驱动源，该驱动源用于设备经过一表面所作的运动，其特征在于，信号发生器(1)发送一个通过导引控制系统(3)的电流，电流产生一个随时间和空间变化的磁场(43、44、52、54)，传感单元(14、15、16)根据感测磁场(43、44、52、54)的特性来操纵该设备(5)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于当所述设备(5)主要在导引控制站的范围之外移动并感测磁场中的变化(44、45)时，所述设备(5)相对于导引控制站(3)自行操纵，以便通过一个或多个操纵而使其相对于导引控制站(3)接近、实质上处于固定距离或者远离，或者停止和/或旋转。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于当设备(5)以一路线方向移动并感测一不变的磁场强度(44、45)时，其方向改变90度，当设备以一路线方向移动并感测一增强的磁场强度(44、45)时，其连续以该路线方向运行，当设备以一路线方向移动并感测一减弱的磁场强度(44、45)时，其路线方向改变180度。
4.如权利要求2-3中任一权利要求所述的方法，其特征在于设备(5)以一个与感测磁场(44、45)恒定对应的路线方向移动。
5.如权利要求2-4中任一权利要求所述的方法，其特征在于当设备(5)感测到磁场(43、44、52、54)改变方向(55)，其以相同方向继续移动一定距离，随后停止或旋转，直到再次检测磁场(44、54)改变方向(55)，其实质上以相同的类似一直线(55)的方向运动，它将感测磁场(43、44、52、54)方向改变的点连接起来。
6.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于当传感单元(14、15、16)感测到控制站(3)范围内的磁场(43、52)，适应其对感测磁场(43、52)的处理。
7.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于至少一信号发生器(1)发送一经过导引控制站的第一电流，借此，主要在导引控制站区域内的一时间点由电流所产生的磁场(43、44)具有一个方向，该方向与在上述范围之外的、同一时间点的磁场(43、44)的方向实质上相反。
8.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于至少一信号发生器(1)发送一经过导引控制站(3)的第二电流，并且，所述或另一个信号发生器(1)发送一经过导引控制站(3)的第三电流，借此，主要在导引控制站(3)范围内的第二区域中、由第二电流所产生的磁场(43、44)在一时间点具有一个方向，该方向与一个主要在导引控制站(3)范围内的一第三区域中、在同一时间点并由第三电流所产生磁场(43、44)的方向(46)实质上相对应。
9.如权利要求1-7中任一权利要求所述的方法，其特征在于至少一信号发生器(1)发送一经过导引控制站(3)的第二电流，并且，所述或另一个信号发生器(1)发送一经过导引控制站(3)的第三电流，借此，主要在导引控制站(3)范围内的第二区域中、由第二电流所产生的磁场(52、54)在一时间点具有一个方向，该方向与一个主要在导引控制站(3)范围内的第三区域中、在同一时间点并由第三电流所产生磁场(52、54)的方向(46)实质上相反。
10.如权利要求8-9中任一权利要求所述的方法，其特征在于该第二电流对应于该第三电流。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于在导引控制站范围之外和之内，产生一未限定的区域，其实质上限定了两个区域，这两个区域在一时间点上具有实质上彼此相反的磁场。
12.如权利要求8-11中任一权利要求所述的方法，其特征在于在第二和第三区域内所产生磁场(43、44、52、54)的方向(46、50、51)取决于所发送电流的特性。
13.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于系统中至少一个电流包括一正弦成分。
14.如上述任一权利要求所述的方法，其特征在于系统所发送的至少一个电流在多数时间内处于一静止状态，在该静止状态该电流主要恒定，该静止状态被至少一特性参考电流脉冲(7、9、11)周期地中断。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于获知参考电流脉冲(7、9、11)特性的传感单元(14、15、16)适应于在其间传感单元(14、15、16)感测磁场的时间间隔。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于该适应意味着在基于参考电流脉冲(7、9、11)的时间域内，传感单元(14、15、16)使单元(14、15、16)的工作频率同步。
17.如权利要求15-16中任一权利要求所述的方法，其特征在于该适应意味着在基于参考电流脉冲(7)的时间域内，传感单元(14、15、16)使时间间隔的特性同步。
18.如权利要求14-17中任一权利要求所述的方法，其特征在于导引控制系统中的每一个信号发生器(1)使其发送的电流脉冲(7、9、11)与系统中的其他脉冲(7、9、11)同步，以便在同一信号周期(8)期间的同一时间没有电流脉冲(7、9、11)相一致。
19.如权利要求14-18中任一权利要求所述的方法，其特征在于导引控制系统中的每一信号发生器(1)使其发送的电流脉冲(7、9、11)与系统中的其他脉冲(7、9、11)同步，以便在当下一个发送的电流脉冲(7、9、11)所产生的信号出现时，传感单元(14、15、16)中通过一发送的电流脉冲(7、9、11)产生的信号至少部分已经逐渐消失。
20.如权利要求14-19中任一权利要求所述的方法，其特征在于每一环(2、3、4、6)中发送的电流脉冲(7、9、11)具有一时间函数，其中，在该函数期间，电流相对于在环(2、3、4、6)中出现的空转电流为正和负。
21.如权利要求14-20中任一权利要求所述的方法，其特征在于传感单元(14、15、16)记录电流脉冲(7、9、11)的正和负侧沿，在上述两侧沿之间的时间间隔决定单元检测信息的处理。
22.如权利要求8-12和14-18中任一权利要求所述的方法，其特征在于在一时间点上，第二和第三区域内的磁场(43、44、52、54)的方向(46、50、51)分别取决于电流脉冲(7、9、11)的特性和出现。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于当一电流脉冲N7(9)出现时，第二区域内的磁场(25)在一时间点上显示一方向(22)，该方向与一个在第三区域中、在同一时间点的磁场方向(23)实质上相反，并当另一电流脉冲F9(11)出现时，第二区域内的磁场(25)在一时间点上显示一方向(18)，该方向与一个在第三区域中的磁场方向(18)实质上相对应。
24.一种用于自驱动设备(5)的电导引控制系统，该系统包括连接到至少一个信号发生器(1)的至少一个导引控制站(3)，和一个设置在自驱动设备(5)上的传感单元(14、15、16)，其中该传感单元(14、15、16)至少感测一个在空气介质中传播、随时间和空间变化的磁场，该磁场至少被导引控制站(3)传输，并且又将至少一个由传感单元(14、15、16)处理的信号转发给至少一个驱动源，该驱动源用于设备经过一表面所作的运动，其特征在于，该系统包括一装置，信号发生器(1)通过该装置发送一个通过导引控制系统(3)的电流，电流产生一个随时间和空间变化的磁场(43、44、52、54)，传感单元(14、15、16)包括用于根据所感测磁场(43、44、52、54)的特性来操纵该设备(5)的装置。
25.如权利要求24所述的电导引控制系统，其特征在于在主要部分的时间内，在系统发送的至少一个电流处于实质上为恒定的静止状态，该静止状态被至少一特性参考电流脉冲(7、9、11)周期地中断。
26.如权利要求24-25中任一权利要求所述的电导引控制系统，其特征在于导引控制站(3)包括包围第一区域的第一环(6)。
27.如权利要求24-26中任一权利要求所述的电导引控制系统，其特征在于导引控制站(3)包括第二和第三环(4)，第二环(4)包围一第二区域并且第三环(4)包围一第三区域。
28.如权利要求24-27所述的电导引控制系统，其特征在于各环(4、6)在一平面内延伸。
29.如权利要求28中任一权利要求所述的电导引控制系统，其特征在于该平面平行于地面或垂直于地面。
30.如权利要求24-29中任一权利要求所述的电导引控制系统，其特征在于至少一个环构成一个电导体，其设置在设备将要移动所经过的连续表面之上、之内或之下。
31.如权利要求24-30中任一权利要求所述的电导引控制系统，其特征在于至少一环构成一个被绕成多于一圈的连续电导体。
32.如权利要求31所述的电导引控制系统，其特征在于该电导体构成一个设置在一载体上的固定导向路经。
33.如上述任一权利要求所述的电导引控制系统，其特征在于自驱动设备(5)意味着一个工作机器人，其包括一个用于在机器人移动所经表面上工作的操作系统。
34.如权利要求33所述的电导引控制系统，其特征在于根据用于传感单元(14、15、16)处理的接收或存储的信息控制该操作系统。
35.如权利要求33-34中任一权利要求所述的电导引控制系统，其特征在于机器人构成一剪草机机器人，操作系统构成刀，当其运动时，切割长在表面上的生物材料。
36.如权利要求33-34中任一权利要求所述的电导引控制系统，其特征在于机器人构成一真空吸尘器机器人，操作系统包括一真空吸尘器机器人通常设置的用于清除表面污垢的部分，例如一旋转刷和一吸入装置。
37.如权利要求33-34中任一权利要求所述的电导引控制系统，其特征在于机器人构成一清洁机器人，操作系统包括一清洁机器人通常设置的用于清除表面污垢的部分，例如用于湿式清洁的工具。
全文摘要
本发明涉及一种用于自驱动设备(5)特别是剪草机器人的过程和电导引控制系统。该系统包括连接到至少一个信号发生器(1)的至少一个导引控制站(3)，和设置在自驱动设备(5)上的一个传感单元。该传感单元感测至少一个在空气介质中传播、随时间和空间变化的磁场，至少经导引控制站(3)传输，并将至少一个由传感单元处理的信号又转发给至少一个驱动源，该驱动源用于设备经过一表面的运动。该系统包括这样的装置，通过该装置使信号发生器(1)发送一通过导引控制站(3)的电流，电流产生一个随时间和空间变化的磁场，其中，传感单元包括用于根据所感测磁场的特性来操纵该设备(5)的装置。
文档编号A01D34/00GK1659490SQ03812948
公开日2005年8月24日 申请日期2003年6月3日 优先权日2002年6月7日
发明者尤尔弗·彼得森, 本格特-艾伦·伯格瓦尔 申请人:电气联合股份有限公司