Beschreibung

Titel

Ansteuersystem für ein Roboterfahrzeug

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Ansteuersystem für ein Roboterfahrzeug.

Es sind Ansteuersysteme für autonome Rasenmäher bekannt, die einen an der Außengrenze der Arbeitsfläche (Rasenfläche) vergrabenen, stromdurchflossenen Leiter umfassen. Entsprechende Sensoren auf dem Rasenmäher detektieren das überfahren der Außengrenze und eine Steuereinheit veran- lasst in der Folge ein Wendemanöver des Rasenmähers. Die bekannten Ansteuersysteme sind aufwändig zu installieren und erlauben lediglich eine Zufallsnavigation. Markerba- sierte Rasenmäherroboterfahrzeuge sind beispielsweise in der EP 55 04 73 Bl und der US 698 4 952 B2 beschrieben.

Ein verbessertes Ansteuersystem für autonome Rasenmäher ist aus der GB 2 277 152 Al bekannt. Das bekannte Ansteuersystem umfasst eine Vielzahl von voneinander beabstandeten Landmarken, die eine Arbeitsfläche (Rasenfläche) begrenzen. Der autonome Rasenmäher kommuniziert aktiv mit den Landmarken um seine Position zu bestimmen und auf Basis dieser Positionsdaten mit Hilfe einer Logikeinheit eine Fahrtstrecke zu berechnen. Insbesondere bei unregelmäßig konturier- ten Rasenflächen sind eine Vielzahl von Landmarken notwendig. Ferner ist von Nachteil, dass der Rasenmäher (Roboterfahrzeug) aufgrund des Vorsehens einer Logikeinheit zur

Berechnung der Fahrtstrecke aufwändig aufgebaut und damit störanfällig ist.

Aus der EP 1 704 766 Al ist es bekannt, einen Rasenmäher mit Infrarotsensoren zur Analyse der unmittelbaren Umgebung des Rasenmähers auszustatten und den Rasenmäher mittels einer internen Logikeinheit auf Basis der Sensordaten anzusteuern. Eine globale Positionserkennung ist mit dem bekannten Ansteuersystem nicht möglich und somit nicht si- cherzustellen, dass ein vollständiges Mähen der Rasenfläche erfolgt .

Aus der EP 1 041 220 A2, der EP 1 302 611 A2, der WO 2005/045162 Al, der EP 1 022 411 A2, der US 2004 007 4524 Al, der WO 2004/019295 Al, der EP 1 489 249 A2 , der EP 6 596 03 Al, der ES 2 074 401 Al, der ER 2 685 374 Al, der JP 2005/257441 A, der EP 1 500 83 Al sowie der KR 2004/101953 A sind Roboterfahrzeuge bekannt, die nach Erkennen einer Wandberührung einen Richtungswechsel um einen definierten Winkel vornehmen und daraufhin ihre Bewegung geradlinig fortsetzen. Nachteilig bei diesen Roboterfahrzeugen ist es, dass die Roboterfahrzeuge mit einer reinen Zufallsnavigation gesteuert werden, sodass es nicht möglich ist, den Arbeitsbereichweg opti- miert abzufahren. Ein vollständiges Abfahren ist für beliebige Flächen nicht garantiert und dauert entsprechend lange.

Aus der FR 2 781 243 Al, der US 5 569 37 A und der US 597 434 47 Al sind Roboterfahrzeuge bekannt, deren Steuereinheit eine automatische Trajektorienkorrektur zum Folgen eines vorher vom Bediener einprogrammierten Pfades

vornimmt. Das Programmieren des Pfades ist aufwändig und erfordert zumeist eine fachmännische Unterstützung.

Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Ansteuersystem für Roboterfahrzeuge vorzuschlagen, das den Einsatz vergleichsweise einfach aufgebauter Roboterfahr- zeuge zulässt.

Technische Lösung

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge- löst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zum Erfassen des Arbeitsbereiches sowie des Roboterfahrzeuges mindestens eine außerhalb des Roboterfahrzeuges angeordnete Kamera vorzusehen. Die Kamera wird bevorzugt oberhalb des Arbeits- bereiches angeordnet, sodass mit der Kamera, insbesondere einer digitalen Videokamera, ein möglichst großer Abschnitt des Arbeitsbereiches erfassbar ist. Falls der Arbeitsbereich derart konturiert ist, dass dieser nicht mit einer einzigen Kamera vollständig erfasst werden kann, ist es von Vorteil mindestens eine zweite externe, d.h. außerhalb des Roboterfahrzeuges angeordnete Kamera vorzusehen. Weiterhin ist es denkbar die mindestens eine Kamera verschwenkbar anzuordnen und mittels der Logikeinheit derart anzuordnen,

dass sie der Bewegung des Roboterfahrzeuges folgt. Die Kamera bzw. die Kameras erzeugt/erzeugen Bilddaten, die an eine ebenfalls außerhalb des Roboterfahrzeuges befindliche Logikeinheit übermittelt werden. Dabei kann die Logikein- heit Teil einer Kamera sein oder als separates Bauteil mit Abstand zu einer Kamera angeordnet werden, wobei die übermittlung der Bilddaten beispielsweise über ein Datenkabel und/oder eine Funkschnittstelle erfolgen kann. Als Logikeinheit kann beispielsweise ein Personalcomputer, ein PDA oder ein Mobiltelefon dienen. Die Logikeinheit ermittelt auf Basis der Bilddaten die Position des Roboterfahrzeuges auf dem Arbeitsbereich und berechnet auf Basis der ermittelten Position Fahranweisungen für das Roboterfahrzeug zum Verfahren auf dem Arbeitsbereich. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die von der mindestens einen externen Kamera erzeugten Bilddaten entweder in der Logikeinheit oder vor der Logikeinheit überarbeitet, insbesondere gefiltert oder auf sonstige Weise aufgearbeitet werden. Die von der Logikeinheit berechneten Fahranweisungen werden über eine signalleitend mit der Logikeinheit verbundene Sendeeinheit ausgesendet und von einer am Roboterfahrzeug angeordneten Empfangseinheit empfangen. Die Empfangseinheit des Roboterfahrzeuges ist wiederum signalleitend mit einer am Roboterfahrzeug angeordneten, einfach aufgebauten Steuer- einheit verbunden, die die Antriebsmittel des Roboterfahrzeuges entsprechend der empfangenen Fahranweisungen ansteuert. Die Antriebsmittel sind dabei derart ausgebildet, dass mit ihnen das Roboterfahrzeug angetrieben und gelenkt werden kann. Das erfindungsgemäße Ansteuersystem hat gegenüber bekannten Ansteuersystemen wesentliche Vorteile. Da mittels der mindestens einen Kamera weite Bereiche erfasst werden können, reicht in der Regel das Vorsehen nur einer Kamera aus. Jedenfalls müssen in der Regel weniger Kameras als

Landmarken in einem aus dem Stand der Technik bekannten Ansteuersystem eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ansteuersystems besteht darin, dass das Roboterfahrzeug einfach ausgebildet werden kann, da die Logikeinheit, die vorzugsweise eine digitale Karte des Arbeitsbereiches erstellt, außerhalb des Roboterfahrzeuges angeordnet ist. Dies führt wiederum dazu, dass das Roboterfahrzeug weniger störanfällig und kostengünstiger herstellbar ist. Damit ist das gesamte erfindungsgemäße Ansteuer- System weniger störanfällig, da es möglich ist die Logikeinheit in einem von äußeren Umgebungseinflüssen weitgehend geschützten Bereich, beispielsweise innerhalb eines Hauses oder unterhalb einer überdachung, anzuordnen. Wird beispielsweise als Logikeinheit ein handelsüblicher Personal- Computer eingesetzt, muss auf diesem lediglich ein entsprechendes Programm installiert werden, das in der Lage ist, die von der mindestens einen Kamera erzeugten Bilddaten zu verarbeiten und auf Basis dieser Daten die Position des Roboterfahrzeuges zu erkennen und entsprechende Fahranwei- sungen zu berechnen, die dann mit der Sendeeinheit, beispielsweise einer WLAN-Sendeeinheit, an die Empfangseinheit des Roboterfahrzeuges gesendet werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Ansteuersystems besteht darin, dass auf Nahbereichssensoren am Roboterfahr- zeug verzichtet werden kann. Zur Feinabstimmung können derartige Sensoren jedoch fakultativ vorgesehen werden.

Zusätzlich oder alternativ zu dem Vorsehen einer externen Logikeinheit, kann auch eine interne Logikeinheit vorgese- hen werden, also eine Logikeinheit die Bestandteil des Roboterfahrzeuges ist, bzw. in oder an diesem angeordnet ist. Bevorzugt ist die Logikeinheit dabei in einem feuchtigkeitsdichten Gehäuse angeordnet. Für den Fall, dass eine

interne Logikeinheit vorgesehen wird, müssen die von der Digitalkamera und der externen Sendeeinheit erfassten Bilddaten an die interne Empfangseinheit am Roboterfahrzeug gesendet werden, die dann signalleitend mit der internen Logikeinheit verbunden ist, die wiederum die Bilddaten auswertet und entsprechende Fahranweisungen für die Steuereinheit ermittelt, die dann die Antriebsmittel entsprechend ansteuert. Dabei ist es denkbar, dass die Logikeinheit und die Steuereinheit in einem Bauteil zusammengefasst sind. Alternativ sind die Logikeinheit und die Steuereinheit signalleitend miteinander verbunden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Kamera um eine Farbdigitalkamera .

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die externe Logikeinheit derart ausgebildet ist, dass diese auf Basis der Bilddaten der mindestens einen Kamera die innere und/oder äußere Grenze des Arbeitsbereiches erkennt. Beispielsweise kann die externe Logikeinheit die Grenzen anhand von Kontrastunterschieden zwischen benach- barten Bildpunkten errechnen. Die externe Logikeinheit ist derart beschaffen, dass die ermittelten Grenzen des Arbeitsbereiches in die Berechnung der Fahranweisungen mit einfließen, insbesondere derart, dass das Roboterfahrzeug die Grenzen nicht überschreitet, den Arbeitsbereich also nicht verlässt.

Mit Vorteil ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Logikeinheit zusätzlich oder alternativ statische und/oder bewegte, d.h. temporäre Hindernisse innerhalb des Arbeitsbereiches erkennt und diese bei der Berechnung der Fahranweisungen für das Roboterfahrzeug berücksichtigt, insbesondere derart, dass das Roboterfahrzeug

nicht mit den Hindernissen kollidiert, also die Fahrtrichtung ändert oder anhält.

Zur Optimierung des Verfahrweges des Roboterfahrzeuges ist es von Vorteil, wenn die externe Logikeinheit aus den Bilddaten die Ausrichtung des Roboterfahrzeuges erkennt und diese Information bei der Berechnung der Fahranweisungen berücksichtigt, beispielsweise derart, dass zunächst eine Drehung vorgenommen wird, bevor das Roboterfahrzeug in eine Geradeausrichtung angesteuert wird.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die externe Logikeinheit weitere Daten bei der Berechnung der Fahranweisungen berücksichtigt. Von Vorteil ist es, wenn die Logikeinheit beispielsweise Wetterdaten, die insbesondere über das Internet oder eine zum Ansteuersystem gehörige Wetterstation abgefragt werden, berücksichtigt. So kann die externe Logikeinheit beispielsweise derart ausgebildet sein, dass das Roboterfahrzeug bei Niederschlägen und/oder zu hohen Wind- stärken in eine Parkposition, beispielsweise in eine Parkgarage fährt. Zusätzlich oder alternativ kann die Logikeinheit Uhrzeitdaten und/oder Datumsdaten, beispielsweise aus dem Internet oder einer zu dem Ansteuersystem gehörenden Uhr berücksichtigen, beispielsweise derart, dass das Robo- terfahrzeug nur zu bestimmten Uhrzeiten auf der Arbeitsfläche verfährt und/oder nur an bestimmten Tagen, insbesondere Wochentagen .

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die Logikeinheit auf Basis der Bilddaten unterschiedlich beschaffene Abschnitte des Arbeitsbereiches, beispielsweise einen gemähten und einen ungemähten Abschnitt des Arbeitsbereiches erkennt und diese Informationen bei der Berech-

nung der Fahranweisungen berücksichtigt, insbesondere derart, dass sich das Roboterfahrzeug nur oder bevorzugt auf einem der Abschnitte, insbesondere dem nicht gemähten Rasenabschnitt bewegt.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die Grenzen des Arbeitsbereiches manuell festgelegt werden können, insbesondere derart, dass automatisch von der Logikeinheit erkannte Grenzen überarbeitet werden. Hierzu ist die Logikeinheit bevorzugt mit einer entsprechenden Eingabeeinheit und/oder mit einer entsprechenden Visualisierungseinheit zum Anzeigen der Arbeitsfläche bzw. der Grenzen der Arbeitsfläche ausgestattet. Bevorzugt können manuell Hindernisse und/oder äußere und innere Grenzen vor- gegeben oder entfernt werden oder es können Abfahrmuster, d.h. Abfahrstrategien vorgegeben oder von der Logikeinheit vorgeschlagene Abfahrstrategien überarbeitet werden.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Logikeinheit derart ausgebildet ist, dass die Fahranweisungen derart berechnet werden, dass der Arbeitsbereich nach einem bestimmten Abfahrmuster, d.h. einer bestimmten Abfahrstrategie abgefahren wird. Hierdurch kann ein zeitoptimiertes und damit energieverbrauchoptimiertes Abfahren des Arbeitsbereiches realisiert werden und/oder das vollständige Abfahren des Arbeitsbereiches, beispielsweise auf zueinander parallelen und/oder sich überlappenden Bahnen. Letztere Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es sich bei dem Roboterfahrzeug um einen autonomen Rasenmäher handelt. Es ist denkbar, dass die Logikeinheit unterschiedliche Abfahrmuster vorschlägt und eine Bedienperson über die Eingabeeinheit eine individuell bevorzugte Abfahrstrategie auswählen kann. Bevorzugt können

über die Eingabeeinheit auszusparende, d.h. nicht zu befahrende Bereiche innerhalb des Arbeitsbereiches (innere Grenzen) überarbeitet und/oder festgelegt werden. Es ist auch denkbar, dass der Logikeinheit neue Abfahrstrategien zur Verfügung gestellt werden, die beispielsweise über das Internet oder einen Datenträger, insbesondere gegen Gebührenzahlung, eingelesen bzw. bezogen werden können.

Bevorzugt besteht zwischen der Logikeinheit und dem Robo- terfahrzeug eine bidirektionale Kommunikationsverbindung. Diese Ausführungsform ermöglicht es, dass das Roboterfahrzeug Statusinformationen an die Logikeinheit sendet, die diese bei der Berechnung der Fahranweisungen berücksichtigt. Beispielsweise kann die Logikeinheit nach Erkennen eines geringen Akkumulatorladezustandes das Roboterfahrzeug derart ansteuern, dass dieses an eine Ladestation andockt. Zum Optimieren der Navigation/Führung des Roboterfahrzeuges ist es von Vorteil, wenn das Roboterfahrzeug mit entsprechenden Sensoren Odometriedaten und/oder Umgebungsbeschaf- fenheitsdaten, beispielsweise mittels IR-Sensoren, ermittelt und diese Daten mittels einer Sendeeinheit an eine mit der Logikeinheit verbundene Empfangseinheit übermittelt.

In einer Ausführungsform kann der Rasenmäher über die Kom- munikationsverbindung die übernahme der Kontrolle über die Fahrzeugnavigation mitteilen, z.B. wenn Nahfeldsensoren am Fahrzeug ein Hindernis erkennen. Zur Erhöhung der Datensicherheit ist es von Vorteil, an sich bekannte Sicherungsmechanismen einzusetzen (z.B. Kommunikationsprotokolle mit Checksumme, handshaking, etc.).

Von Vorteil ist es, die Kommunikation mit einem so genannten Watchdog auszustatten. Die Datenübertragung erfolgt

bevorzugt im Normalfall zyklisch. Bleibt eine Datenübertragung über einen definierten Zeitbereich aus oder werden keine gültigen Daten im definierten Zeitbereich übertragen, so geht das System in einen sicheren Zustand über (das Roborterfahrzeug bleibt z.B. stehen).

Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Logikeinheit die Position und/oder Ausrichtung des Roboterfahrzeuges ausschließlich anhand der markanten Form und/oder Farbe des Roboterfahrzeuges erkennt und ggf. die Bewegung verfolgt. Um die Positions- und/oder Ausrichtungserkennung zu optimieren ist es jedoch vorteilhaft an dem Roboterfahrzeug Markierungen, beispielsweise LEDs in einer geeigneten Anordnung anzubringen, um die Identifizierung des Roboter- fahrzeuges und damit die Positions- und/oder Ausrichtungsbestimmung zu erleichtern.

Das Roboterfahrzeug kann in unterschiedlichsten Ausbildungen ausgeführt werden. Beispielsweise kann das Roboterfahr- zeug als Schneeräumfahrzeug, als Laubsammeifahrzeug, als Grassammeifahrzeug, Vertikutierfahrzeug, oder als Unkrautjätfahrzeug, etc. ausgeführt werden. Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das Roboterfahrzeug als Rasenmäher mit einem Mähwerk ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Logikeinheit nicht lediglich Fahranweisungen für das Roboterfahrzeug auf Basis der Bilddaten berechnet, sondern zusätzlich auf Basis der Bilddaten eine Startanweisung und/oder eine Stoppanweisung für ein Werkzeug des Roboterfahrzeuges erzeugt, wobei die Startanweisung bzw. die Stopanweisung mittels der Sendeeinheit an die Empfangseinheit des Roboterfahrzeuges übermittelt und von der Steuereinheit entsprechend umgesetzt wird. So ist es beispielsweise zum Einsparen von elektrischer

Energie möglich, dass ein Mähwerk nur für den Fall betrieben wird, dass sich das Roboterfahrzeug auf einem nicht gemähten Abschnitt des Arbeitsbereiches bewegt. Ebenso kann das Mähwerk abgeschaltet werden, wenn ein, insbesondere bewegtes, Hindernis im Bereich des Roboterfahrzeuges von der Logikeinheit erkannt wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die interne oder externe Logikeinheit auf Basis der von der externen Kamera, insbesondere kontinuierlich ermittelten, Bilddaten automatisch eine Trajektorie für das Roboterfahrzeug berechnet. Diese Trajektorie ist bevorzugt derart berechnet bzw. ausgebildet, dass der gesamte Arbeitsbereich oder ein vorgegebener und/oder von einem Be- diener vorgebbarer Abschnitt des Arbeitsbereichs, zumindest näherungsweise, vollständig abgefahren wird, bevorzugt ohne dass dabei ein Flächenabschnitt mehrfach überfahren wird. Die letztgenannte Einschränkung bzw. Abfahroptimierung gilt nicht zwingend für die letzte Abfahrstrecke bzw. den letz- ten Streckenabschnitt der Trajektorie, insbesondere dann nicht, wenn der/die Durchmesser des Arbeitsbereichs nicht ganzzahlig durch die Bahnbreiten bzw. Spurbreiten der abzufahrenden Bahnen bzw. Ringspuren teilbar ist/sind.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die Trajektorie für das Roboterfahrzeug derart berechnet wird, dass dieses im Uhrzeigersinn und/oder im Gegenuhrzeigersinn den Arbeitsbereich ringförmig, d.h. in Runden abfährt. Dabei ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der die Trajektorie derart berechnet wird, dass das Roboterfahrzeug ständig entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn fährt. Es ist jedoch auch eine Ausführungsform realisierbar, bei der zwischen einem Abfahren des

Arbeitsbereichs im Uhrzeigersinn und einem Abfahren im Gegenuhrzeigersinn gewechselt wird. Bevorzugt erfolgt die Traj ektorieberechnung durch Zuhilfenahme der Bildverarbeitungsoperation Erosion, insbesondere mit schrittweise er- höhter oder erniedrigter Erosionsfiltermaske (z.B. Kreisoder Rechteckmaske für runde oder eckige Formen) . Anders ausgedrückt werden ringförmige, an der Außengrenze und/oder der Innengrenze orientierte Fahrspuren berechnet, wobei die Durchmesser der abzufahrenden Fahrspuren durch die Erhöhung bzw. Verminderung der Erosionsfiltermaske, je nachdem, ob im Arbeitsbereich innen oder außen mit dem Abfahren begonnen wird, entweder schrittweise größer oder schrittweise kleiner werden. Anders ausgedrückt wird nach dem Abfahren einer Ringspur von dem Roboterfahrzeug auf die nächste, benachbarte, an die äußere oder innere Grenze bzw. Grenzkontur angepasste Ringspur gewechselt. Dabei sind in der Regel die berechneten Fahrspuren nicht (exakt) parallel, sondern deren Topologie (Form) ändert sich in Anlehnung an die benachbarte Fahrspur.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Logikeinheit in Abhängigkeit von aus den Bilddaten der Kamera ermittelten Abstandsinformationen die Fahranweisungen, aufgrund derer die Steuereinheit die Antriebsmittel ansteuert, derart berechnet, dass das Roboterfahrzeug den Arbeitsbereich in mehreren Runden, d.h. Ringspuren abfährt, wobei die Rundenkonturen an der inneren bzw. äußeren Grenzkontur orientiert sind. Vorzugsweise nähern sich die Konturen der Ringspuren dabei der Kontur der äußeren oder inne- ren Grenze im vergrößerten oder verkleinerten Maßstab an. Während eine Runde abgefahren wird, d.h. während das Roboterfahrzeug eine Ringspur befährt, steuert die Steuereinheit die Antriebsmittel in Abhängigkeit der von der Logik-

einheit berechneten Fahranweisungen derart an, dass das Roboterfahrzeug annähernd einen konstanten, rundenspezifischen Abstand (abhängig von topologischen änderungen durch die Erosion) zur inneren oder äußeren Grenze einhält. Nach Abschluss jeder Runde, also nachdem ein Ring von dem Roboterfahrzeug, vorzugsweise vollständig, abgefahren wurde, wechselt das Roboterfahrzeug zu einem benachbarten, größeren oder kleineren Ring bzw. zu einer größeren oder kleineren Runde, wobei auch die Kontur dieses Rings bzw. dieser Ringspur an die Kontur der äußeren oder der inneren Grenze aufgrund des Einhaltens des annähernd konstanten Abstandes angepasst ist, bzw. dieser Kontur in einem geänderten Maßstab und mit topologischen änderungen, bedingt durch den Einsatz der Bildverarbeitungsoperation Erosion, entspricht. In dieser benachbarten Runde wird dann ein geänderter annähernd konstanter Abstand zur Grenzkontur eingehalten.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die Breite einer Ringspur, zumindest näherungsweise der Breite des Roboterfahrzeuges quer zur Fahrtrichtung oder der Breite eines Arbeitselementes des Roboterfahrzeuges, beispielsweise der Breite eines Schneidemessers oder einer Putzvorrichtung entspricht, sodass der gesamte Arbeitsbereich vollständig "abgearbeitet" werden kann, bevorzugt ohne dabei einen Flächenabschnitt mehrfach zu überfahren.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Ansteuersystems, bei der das Roboterfahrzeug als Pool- Roboterfahrzeug, also insbesondere als Filterfahrzeug und/oder Putz- bzw. Reinigungsfahrzeug ausgebildet ist. Derartige Pool-Roboterfahrzeuge fahren insbesondere auf dem Grund eines Pools, der dann den Arbeitsbereich bildet.

Damit die oberhalb des Pools bzw. des Schwimmbades, etc. aufgebaute, insbesondere als Farbkamera ausgebildete Digitalkamera das Roboterfahrzeug von der Umgebung, insbesondere von der blauen und in der Regel spiegelnden Wasserober- fläche unterscheiden kann, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Roboterfahrzeug mit einem Schwimmer ausgestattet ist, der auf der Wasseroberfläche schwimmt. Beispielsweise ist es möglich den Schwimmer an einer, insbesondere verschwenkbar gelagerten, Stange, ins- besondere einer Teleskopstange, mitzuführen. Besonders bevorzugt ist der Schwimmer entlang der Längserstreckung der Stange relativ zu dieser verschiebbar. Um zu gewährleisten, dass die Stange trotz gelenkiger Anordnung selbst bei einer Vorwärtsbewegung des Roboterfahrzeuges vertikal ausgerichtet bleibt, ist bevorzugt unterhalb des Schwimmers ein fest mit der Stange verbundener weiterer Schwimmer vorgesehen, der ausreichend Auftrieb bereitstellt, um die Stange vertikal auszuweiten.

Insbesondere dann, wenn sich die Farbe des Schwimmers (vorzugsweise rot) von der Farbe der Wasseroberfläche (in der Regel blau) unterscheidet, kann die Logikeinheit die exakte Position des Schwimmers und damit des Roboterfahrzeuges anhand der von der Kamera gelieferten Bilddaten ermitteln. Zusätzlich oder alternativ kann ein Formmatching basierend auf Kantendetektion und/oder Farbsegmentierung durchgeführt werden. Die Kommunikation zwischen einer externen Logikeinheit und der Steuereinheit erfolgt bevorzugt über Funkmittel, wobei ein entsprechender Empfänger an einer Führungs- Stange für den Schwimmer vorgesehen werden kann. Alternativ ist es auch denkbar die Logikeinheit und die Steuereinheit über eine Kabelverbindung miteinander signalleitend zu verbinden. Ebenso ist es möglich, dass die Kamera über

Kabel oder Funk mit einer als internen Logikeinheit ausgebildeten Logikeinheit kommuniziert.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform des Schwim- mers, bei der dessen Breite, d.h. Erstreckung quer zur Fahrtrichtung zumindest näherungsweise der Breite des Roboterfahrzeuges bzw. der Breite eines Arbeitselementes, beispielsweise einer Putzeinrichtung, etc. entspricht. Insbesondere bei einer derartigen Ausführung ist keine Kalibrie- rung erforderlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:

Fig. 1: in einer schematischen Darstellung ein Ansteuersys- tem für ein Roboterfahrzeug,

Fig. 2: eine automatisch von der Logikeinheit berechnete Trajektorie, und

Fig. 3: eine schematische Darstellung eines Ansteuersystems für ein als Pool-Roboterfahrzeug ausgebildetes Roboterfahrzeug.

Ausführungsformen der Erfindung

In Fig. 1 ist schematisch ein Ansteuersystem 1 für ein als Rasenmäher ausgebildetes Roboterfahrzeug 2 dargestellt. Das Roboterfahrzeug 2 umfasst nicht gezeigte Antriebsmittel,

insbesondere einen Antriebsmotor und eine Lenkeinrichtung zum Lenken des Roboterfahrzeuges 2 oder zwei Antriebseinheiten, die zusammen einen Differentialantrieb bilden. Der Antriebsmotor ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Elektromotor ausgebildet, der mittels eines ebenfalls nicht gezeigten Akkumulators betrieben wird.

Das Roboterfahrzeug 2 befindet sich auf einem Arbeitsbereich 3 (Rasenfläche) mit einer äußeren Grenze 4. Innerhalb des Arbeitsbereiches 3 befindet sich innerhalb einer inneren Grenze 5 ein statisches Hindernis 6, im vorliegenden Fall ein Blumenbeet.

Randseitig innerhalb des Arbeitsbereiches 3 befindet sich eine Ladestation 7 zum Aufladen des Akkumulators des Roboterfahrzeuges 2.

Der gesamte Arbeitsbereich 3 wird optisch erfasst von einer als digitale Videokamera ausgebildeten Kamera 8, die sich außerhalb sowie oberhalb des Arbeitsbereiches 3 befindet. Die Kamera 8 kann beispielsweise an einem Hausgiebel, etc. montiert sein. Ggf. können mehrere Kameras 8 vorgesehen werden. Die Kamera 8 ist über ein Datenkabel 9 mit einer als Personalcomputer ausgebildeten Logikeinheit 10 verbun- den. über das Datenkabel 9 werden von der Kamera 8 Bilddaten an die Logikeinheit 10 übertragen. Anstelle eines Datenkabels 9 kann auch eine Funkverbindung vorgesehen werden .

Die Logikeinheit 10 kann alternativ auch in der Kamera oder im Roboterfahrzeug 2 integriert sein.

Die Logikeinheit 10 umfasst eine Visualisierungseinheit 11 (Bildschirm) zum Visualisieren der Bilddaten, also des Roboterfahrzeuges 2 sowie des Arbeitsbereiches 3, insbesondere der äußeren Grenze 4, der inneren Grenze 5 und des statischen Hindernisses 6.

Ferner ist die Logikeinheit 10 mit einer Eingabeeinheit 12 verbunden, über die aus vorgegebenen Abfahrstrategien ausgewählt werden kann und Abfahrstrategien für das Roboter- fahrzeug 2 entworfen oder angepasst werden können. Ferner können über die Eingabeeinheit 12 auszusparende Bereiche innerhalb des Arbeitsbereiches 3 festgelegt, sowie äußere und innere Grenzen 4,5 definiert oder verändert werden.

Die Logikeinheit 10 berechnet auf Basis der Bilddaten und etwaiger weiterer Daten bzw. Parameter, die beispielsweise über die Eingabeeinheit 12 eingegeben oder über einen Datenträger oder das Internet eingespeist werden, Fahranweisungen für das Roboterfahrzeug 2. Dabei sind die Fahranwei- sungen bevorzugt derart berechnet, dass das Roboterfahrzeug 2 den Arbeitsbereich 3 in einer bestimmten Abfahrstrategie abfährt - im vorliegenden Fall einer mäanderförmigen Abfahrstrategie mit zueinander parallelen, sich bereichsweise überlappenden Bahnen 13. Die Fahranweisungen werden so be- rechnet, dass die äußere Grenze 4 sowie die innere Grenze 5 nicht überfahren werden, das Roboterfahrzeug 2 also innerhalb des Arbeitsbereiches 3 verbleibt. Ebenso werden neben dem statischen Hindernis 6 temporär auftretende Hindernisse erkannt und mittels entsprechender Fahranweisungen umfah- ren. Eine Fahranweisung kann auch darin bestehen, das Roboterfahrzeug 2 (zeitweise) anzuhalten.

Ferner ist die Logikeinheit 10 bzw. ein auf ihr installiertes Computerprogramm derart ausgebildet, dass unterschiedlich beschaffene Abschnitte (gemäht/nicht gemäht) 3a, 3b erkannt und die Fahranweisungen so berechnet werden, dass bevorzugt der nicht gemähte Abschnitt 3b befahren wird.

Damit das Roboterfahrzeug 2 auf die von der Logikeinheit 10 berechneten Fahranweisungen reagieren kann, ist die Logikeinheit 10 in diesem Ausführungsbeispiel über ein weiteres Datenkabel 14 mit einer Sendeeinheit 15 verbunden, mittels der die Fahranweisungen zu einer Empfangseinheit 16 am Roboterfahrzeug 2 gesendet werden. Diese Empfangseinheit 16 ist über ein weiteres Datenkabel 17 mit einer Steuereinheit 18 verbunden, wobei die Steuereinheit 18 auf Basis der von der Empfangseinheit 16 empfangenen Fahranweisungen die nicht gezeigten Antriebsmittel des Roboterfahrzeuges 2 derart ansteuert, dass das Roboterfahrzeug 2 den berechneten Bahnen 13 folgt und bei Erkennen eines bestimmten Hindernisses 6 diesem ausweicht oder auf andere Weise reagiert.

Zur verbesserten Positionserkennung des Roboterfahrzeuges 2 ist es hilfreich, Markierungen 19 (in diesem Ausführungsbeispiel LEDs) anzubringen, die es der Logikeinheit 10 vereinfachen, die Position und/oder Orientierung des Robo- terfahrzeuges 2 zu erkennen sowie ggf. dessen Bewegung zu verfolgen .

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Roboterfahrzeug 2 neben der Empfangseinheit 16 eine Sendeeinheit 20, wobei die Empfangseinheit 16 und die Sendeeinheit 20 auch als kombinierte Empfangs- und Sendeeinheit ausgebildet sein können. Mittels der Sendeeinheit 20 sendet das Roboterfahrzeug 2 Statusinformationen des Roboterfahrzeuges 2

an eine externe Empfangseinheit 21, die über ein Datenkabel 22 mit der Logikeinheit 10 verbunden ist. Auch die externe Empfangseinheit 21 sowie die externe Sendeeinheit 15 können als kombinierte Sende- und Empfangseinheit ausgebildet wer- den. Die über das Datenkabel 22 an die Logikeinheit 10 übertragenen Statusinformationen werden von der Logikeinheit 10 bei der Berechnung der Fahranweisungen für das Roboterfahrzeug 2 berücksichtigt, beispielsweise derart, dass das Roboterfahrzeug 2 bei Erkennen eines niedrigen Akkumu- latorladezustandes unmittelbar zu der Ladestation 7 fährt und an diese andockt.

Neben den Fahranweisungen kann die Logikeinheit einen Startbefehl und/oder einen Stoppbefehl für das nicht ge- zeigte Mähwerk des Roboterfahrzeuges 2 erzeugen, wobei diese Anweisungen über die externe Sendeeinheit 15 an die Empfangseinheit 16 gesendet und von der Steuereinheit 18 entsprechend umgesetzt werden. So wird beispielsweise bei Erkennen eines temporären Hindernisses ein Stoppbefehl für das Mähwerk ausgegeben, ebenfalls dann wenn das Roboterfahrzeug 2 über den nicht gemähten Abschnitt 3a des Arbeitsbereiches 3 fährt.

Aus Fig. 2 ist eine mögliche, automatisch von der Logikein- heit 10 auf Basis von aus den Bilddaten der Kamera 8 ermittelten Abstandsinformationen zur äußeren Grenze 4 des Arbeitsbereichs 3 berechnete Trajektorie für das Roboterfahrzeug 2 gezeigt. Die Steuereinheit 18 steuert die Antriebsmittel des Roboterfahrzeuges 2 in Abhängigkeit dieser Fahr- anweisungen, d.h. in Abhängigkeit der ständig ermittelten Abstandsinformationen zur äußeren Grenze, an. Die gezeigte Trajektorie wurde von der Logikeinheit 10 unter Zuhilfenahme der Bildverarbeitungsoperation Erosion mit schrittweise

erhöhter Erosionfiltermaske (z.B. Kreismaske für runde und Rechteckmaske für eckige Konturen) ermittelt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann nahezu der gesamte Arbeitsbereich 3, bis auf den unmittelbar innersten Bereich, derart abge- fahren werden, dass ein und derselbe Flächeninhalt nicht mehrfach abgefahren wird. Neben den zumindest näherungsweise parallelen Runden 23 bzw. Ringspuren, die bzw. deren Durchmesser von außen nach innen kleiner werden, und deren Konturen an die Kontur der äußeren Grenze 4 angepasst ist, ist eine Verbindungslinie 24 (Radiallinie) gezeigt. Nach Abfahren jeder Runde 23 erreicht das Roboterfahrzeug 2 diese (gedachte) Verbindungslinie 24. Das Erreichen dieser Verbindungslinie 24 kann mittels der oben angeordneten Kamera 8, die die Position des Schwimmers kontinuierlich erfasst, festgestellt werden. Bei Erreichen der Verbindungslinie 24 wechselt das Roboterfahrzeug 2 auf eine benachbarte, radial weiter innen liegende, näherungsweise parallele Runde 23 bzw. Ringspur.

In Fig. 3 ist ein automatisches Ansteuersystem 1 für ein als Pool-Roboter ausgebildetes Roboterfahrzeug 2 gezeigt. Das Roboterfahrzeug 2 umfasst nicht gezeigte Antriebsmittel, insbesondere einen Antriebsmotor und eine Lenkeinrichtung zum Lenken des Roboterfahrzeuges 2, oder wie im vor- liegenden Ausführungsbeispiel, zwei Antriebseinheiten, die zusammen einen Differenzialantrieb bilden. Der Antriebsmotor ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Elektromotor ausgebildet, der mittels eines ebenfalls nicht gezeigten Akkumulators betrieben wird.

Das Roboterfahrzeug 2 befindet sich auf einem Arbeitsbereich 3, der von einem Poolboden gebildet ist. Die äußere

Grenze 4 des Arbeitsbereiches 3 wird von umlaufenden Poolwänden gebildet.

Zum optischen Erfassen des Roboterfahrzeuges 2 bzw. eines auf einer Wasseroberfläche 25 schwimmenden Schwimmers 26, der über eine gelenkig mit dem Roboterfahrzeug 2 verbundene Führungsstange 27 mit dem Roboterfahrzeug 2 bei dessen Verfahren auf dem Arbeitsbereich 3 mitgeführt wird, ist eine als Farbdigitalkamera ausgebildete Kamera 8 vorgese- hen, die oberhalb der Wasseroberfläche 25 angeordnet ist. Da die Kamera um ein Gelenk 29 relativ zu dem Roboterfahrzeug verschwenkbar ist, ist unterhalb des relativ zu der Führungsstange 27 verstellbaren Schwimmers 26 ein weiterer Schwimmer 28 vorgesehen, der fest mit der Führungsstange 22 verbunden ist und diese vertikal ausrichtet.

Die Kamera 8 ist signalleitend mit einer Sendeeinheit 15 verbunden, über die Bilddaten an eine an der Führungsstange 27 angebrachte Empfangseinheit 21 gesendet werden, die signalleitend mit einer Logikeinheit 10 innerhalb des Roboterfahrzeuges 2 verbunden ist. Die Logikeinheit 10 ist signalleitend mit einer Steuereinheit 18 verbunden, die steuernd auf die nicht gezeigten Antriebsmittel einwirkt. Zusätzlich können, analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, weitere Sende- und Empfangseinheiten zur hin und her gehenden Kommunikation vorgesehen werden. Weiterhin ist es denkbar, die Logikeinheit 10, nicht wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 als interne, dem Roboterfahrzeug 2 unmittelbar zugeordnete, Logikeinheit 10 auszubilden, sondern als externe Logikeinheit 10, die signalleitend mit der Digitalkamera 8 verbunden ist, wobei der Datenübertragungsmechanismus dann bevorzugt wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 funktioniert.

Der lediglich als Pfeil angedeutete Schwimmer 26 hat bevorzugt eine Breite (Erstreckung quer zur Fahrtrichtung des Roboterfahrzeuges 2), die der Breite des Roboterfahrzeuges 2 entspricht. Dadurch ist keine Kamerakalibrierung erforderlich und das Roboterfahrzeug kann auch in den Außenbereichen weiter entfernt von der CAM trotz perspektivischer Verzerrung/Abbildung korrekt positioniert werden. Wenn die Markierbreite auf den Schwimmer oder die Breite des Schwim- mers selbst der Bahnbreite entspricht dann spielt die Perspektive zur Kamera (Verzerrung, perspektivische Abbildung) keine Rolle, da die Kamera immer die äußeren Ränder des Markers bzw. des Schwimmers mit angrenzenden Bahnen vergleichen kann und das Roboterfahrzeug auf Abstand halten kann.

Bevorzugt wird von der Logikeinheit 10, eine analog zu Fig. 2 ausgebildete Trajektorie berechnet, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 die einzelnen Runden bzw. Ringspuren dann eine im Wesentlichen rechteckige Kontur aufweisen, also eine Kontur, die an die Rechteckkontur der äußeren Grenze 4 angepasst ist.