DE602004009141T2

DE602004009141T2 - Selbstfahrender Rasenmäher mit verbesserter Lenkbarkeit

Info

Publication number: DE602004009141T2
Application number: DE602004009141T
Authority: DE
Inventors: Kenneth Edward 29732 Hunt; David Roy 53066 Holm
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2024-11-18
Also published as: EP1532855A1; US7047712B1; EP1532855B1; US20060090438A1; US20050108997A1; US7024842B2; DE602004009141D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rasenmäher mit mehreren Radanordnungen, wobei jede Radanordnung einem entsprechenden Rad, einem entsprechenden elektrischen Lenkmotor und einem entsprechenden elektrischen Antriebsmotor zugeordnet ist, einer Steuerung zum Steuern einer gelenkten Richtung des entsprechenden Rads über den entsprechenden elektrischen Lenkmotor sowie der Beaufschlagung des entsprechenden elektrischen Antriebsmotors mit elektrischer Energie in Übereinstimmung mit dem Manövrieren des Rasenmähers gemäß einem Bewegungsmodus in einer beliebigen gewünschten Richtung am Boden entlang, einer Antriebseinheit zum Drehen mindestens eines Schneidmessers, einem Mähdeck zur Unterbringung des mindestens einen Schneidmessers, wobei das Mähdeck Aussparungen zur Bereitstellung einer räumlichen Zone für die mehreren Radanordnungen hat, und einem Rahmen zum Stützen der mehreren Radanordnungen, der Antriebseinheit und des Mähdecks.
Im Stand der Technik haben viele Rasenmäher zum Mähen von Pflanzengut (z. B. Gras), wie beispielsweise der in der US-A 20010047231 oder der US-B 6,604,348 gezeigte, einen Mindestwenderadius von mehr als fünfzehn Zoll. Der Mindestwenderadius ist allgemein durch Lenkkonfigurationen wie Vorderradlenkung, Hinterradlenkung, Allradlenkung und Ackerman-Lenkung begrenzt. Ein Rasenmäher mit größerem Wenderadius kann zum Mähen eines gegebenen Arbeitsbereichs mehr Energie verbrauchen als ein Rasenmäher mit einem kleineren Wenderadius. Beispielsweise muss der Rasenmäher mit dem größeren Wenderadius möglicherweise mehr Durchläufe durchführen, um einen gegebenen Arbeitsbereich zu bearbeiten oder von einer Reihe zur nächsten, benachbarten Reihe zu wechseln. Außerdem dauert die Durchführung einer Mähaufgabe mit einem Rasenmäher mit dem größeren Wenderadius länger als mit einem Rasenmäher mit einem kleineren Wenderadius bei äquivalenter Schnittbreite.
In der US-A 3,203,500 wird ein selbstfahrender Rasenmäher beschrieben, der sich frei in einem Bereich bewegt, der von einem Draht umgeben wird, der aufgrund eines Stroms, mit dem er beaufschlagt wurde, ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Der Rasenmäher weist eine Basis auf, die auf drei angetriebenen lenkbaren Rädern gestützt ist.
Dementsprechend ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Rasenmäher mit verbesserter Manövrierfähigkeit und dem kleinstmöglichen oder gewünschten Wenderadius bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre von Anspruch 1 oder 7 erfüllt, während Merkmale, die die Lösung vorteilhaft weiterentwickeln, aus den weiteren Ansprüchen hervorgehen.
Somit wird ein Rahmen eines Rasenmähers vorgesehen, der Radanordnungen, eine Antriebseinheit und ein Mähdeck stützt. Jeder Radanordnung ist ein entsprechendes Rad, ein entsprechender elektrischer Lenkmotor und ein entsprechender elektrischer Antriebsmotor zugeordnet. Eine Steuerung steuert eine Lenkrichtung oder -orientierung des entsprechenden Rads über den entsprechenden elektrischen Lenkmotor. Ferner steuert die Steuerung die Beaufschlagung des entsprechenden Antriebsmotors mit elektrischer Energie in Übereinstimmung mit der manövrierbaren Bewegung des Rasenmähers. Die Antriebseinheit kann mindestens ein Schneidmesser drehen. In einem Mähdeck ist mindestens ein Schneidmesser untergebracht. Das Mähdeck hat Aussparungen, um eine räumliche Zone für die mehreren Radanordnungen bereitzustellen.
Ferner wird ein Verfahren zum Zurückschneiden von Pflanzengut mit einem Rasenmäher, vorzugsweise einem Rasenmäher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Positionieren eines kritischen Punkts eines Rasenmähers über eine oder in der Nähe von einer Bezugsdrehachse des Rasenmähers, Orientieren jedes Rads des Rasenmähers allgemein tangential zu einem oder mehreren entsprechenden Bögen um die Bezugsdrehachse und Steuern der Beaufschlagung eines oder mehrerer der Räder mit mechanischer Drehenergie, um den Rasenmäher um ein gewünschtes Umdrehungsmaß um die Bezugsdrehachse zu drehen, oder Positionieren eines kritischen Punkts eines Rasenmähers über einem Bezugsbogen, Ausrichten einer gelenkten Orientierungsrichtung der Räder, so dass sie allgemein tangential zu jeweiligen Bögen verläuft, die bezüglich des Bezugsbogens allgemein konzentrisch sind, und Steuern einer Beaufschlagung eines oder mehrerer der Räder mit mechanischer Drehenergie, um den Rasenmäher um ein gewünschtes Umdrehungsmaß um das Objekt zu drehen oder anzutreiben.
Eine Ausführungsform der weiter unten ausführlicher beschriebenen Erfindung geht aus den Zeichnungen hervor. Es zeigen:
1 eine Perspektivansicht eines selbstfahrenden manövrierbaren Rasenmähers,
2 eine Ansicht des selbstfahrenden Rasenmähers aus 1 von oben,
3 eine Ansicht des selbstfahrenden Rasenmähers aus 1 von oben, wobei die Antriebseinheit (z. B. der Motor) entfernt wurde, damit die darunterliegenden Bauteile besser sichtbar sind,
4 eine Stirnansicht einer Radanordnung,
5A und 5B ein Blockdiagramm für die elektrische Anlage des Rasenmähers,
6 ein Diagramm, das eine Ansicht eines Zurückschneidmanövers mit einem Radius von ungefähr null von oben veranschaulicht,
7 ein Verfahren zur Durchführung eines Zurückschneidmanövers mit einem Radius von ungefähr null,
8 ein Diagramm, das eine Ansicht eines Zurückschneidens mit einem Radius von nahe null oder eines Zurückschneidmanövers mit einem größeren Radius von oben veranschaulicht,
9 ein Verfahren zur Durchführung eines Zurückschneidmanövers mit einem Radius von nahe null oder einem größeren Radius,
10 ein anderes Verfahren zur Durchführung eines Zurückschneidmanövers mit einem Radius von nahe null oder einem größeren Radius,
11 ein Diagramm, das eine Ansicht einer Wendung mit einem Radius von ungefähr null von oben veranschaulicht,
12 ein Verfahren zur Durchführung eines Wendemanövers mit einem Radius von allgemein null,
13 ein Diagramm einer Ansicht eines Bahnsegments eines Rasenmähers am Ende einer Reihe und am Beginn einer anderen Reihe von oben,
14 ein Verfahren zum Mähen eines Arbeitsbereichs mit einem selbstfahrenden Rasenmäher,
15A bis einschließlich 15C Draufsichten des Rasenmähers, die beispielhafte Winkelausrichtungen der Räder bezüglich der Lenkachsen für einen Linearmodus zeigen,
16 eine Draufsicht auf den Rasenmäher, die beispielhafte Winkelausrichtungen der Räder bezüglich der Lenkachsen für einen Bogenmodus zeigt,
17 eine Draufsicht auf den Rasenmäher, die beispielhafte Winkelausrichtungen der Räder bezüglich der Lenkachsen für einen Drehmodus zeigt,
18 eine Draufsicht auf den Rasenmäher, die beispielhafte Winkelausrichtungen der Räder bezüglich der Lenkachsen für einen Innenbogenmodus zeigt,
19 eine Draufsicht auf den Rasenmäher, die beispielhafte Winkelausrichtungen der Räder bezüglich der Lenkachsen für einen Zurückschneidmodus mit einem Zurückschneidradius von ungefähr null oder einem Zurückschneidradius von fast null zeigt,
20 eine Draufsicht auf einen Rasenmäher, die beispielhafte Winkelausrichtungen der Räder bezüglich der Lenkachsen für einen Zurückschneidmodus mit einem Zurückschneidradius von größer null zeigt,
21 eine Darstellung einer beispielhaften Datenstruktur für Bahnplandaten und
22 eine Ansicht eines Bahnplans in Übereinstimmung mit der beispielhaften Datenstruktur aus 21 von oben.
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Elemente in allen obigen Zeichnungen.
In 1 weist ein Rasenmäher 10 einen Rahmen 14 auf, der Radanordnungen 16, eine Steuerung 70, eine Antriebseinheit 12 und ein Mähdeck 18 stützt. Nach der Darstellung ist der Rahmen 14 zwar allgemein dreieckig und jede Radanordnung 16 ist an oder in der Nähe jedes Scheitels von Seiten des vom Rahmen 14 gebildeten Dreiecks positioniert, aber andere Rahmenformen sind ebenfalls möglich und fallen in den Schutzbereich der Erfindung. Bei einer Ausführungsform sind die Radanordnungen 16 von oben gesehen auf einem Radius ungefähr gleich weit um einen Mittelpunkt des Rasenmähers voneinander beabstandet. Jeder Radanordnung 16 ist ein entsprechendes Rad 51 (4), ein entsprechender elektrischer Lenkmotor 44 (4) und ein entsprechender elektrischer Antriebsmotor 50 (4) zugeordnet.
Eine Steuerung 70 (5A und 5B) steuert eine Orientierungsrichtung des entsprechenden Rads über den entsprechenden elektrischen Lenkmotor 44 sowie die Beaufschlagung des entsprechenden Antriebsmotors 50 mit elektrischer Energie in Übereinstimmung mit omnimanövrierbarer Bewegung oder hoch manövrierbarer Bewegung des Rasenmähers 10. Omnimanövrierbar bedeutet, dass der Rasenmäher 10 sich in einer beliebigen Richtung von einem Ausgangspunkt zu einem Zielpunkt bewegen kann, selbst wenn die Bahn vom Ausgangspunkt zum Zielpunkt eine Wendung mit einem Radius von ungefähr null, ein Zurückschneiden mit einem Radius von ungefähr null oder ein Zurückschneiden mit einem Radius von fast null erfordert. Beispielsweise kann sich der Rasenmäher 10 von einem Ausgangspunkt am Boden entlang oder in einer allgemein horizontalen Ebene (z. B. einer x – y-Ebene) zu einem Zielpunkt am Boden entlang in der allgemein horizontalen Ebene (z. B. der x – y-Ebene) in einer beliebigen Richtung bewegen. Die Steuerung 70 kann die Lenkdrehung jedes Rads um eine allgemein vertikale Lenkachse 13 jedes Rads individuell steuern oder die Lenk drehung einer Gruppe von Rädern koordiniert steuern. Ferner kann die Steuerung 70 die Antriebsdrehung jedes Rads um eine Radachse 113 (4) jedes Rads individuell steuern oder die Antriebsdrehung einer Gruppe von Rädern koordiniert steuern.
Im Mähdeck 18 ist mindestens ein Schneidmesser untergebracht. Das Schneidmesser hat eine Außenkante, die am weitesten von einem geometrischen Mittelpunkt des Rasenmähers 10 entfernt ist. Das Mähdeck 18 hat Aussparungen 19 (2), um für die mehreren Radanordnungen 16 eine räumliche Zone bereitzustellen. Beispielsweise kann die räumliche Zone eine ausreichende Größe und Form besitzen, um den Rädern zu gestatten, dass sie sich bis zu einer vollständigen Umdrehung oder mehr drehen. Bei einer Ausführungsform weist das Mähdeck 18 drei allgemein halbkreisförmige Abschnitte (z. B. kleeblattförmig) mit entsprechenden Mittelpunkten auf, die von einem geometrischen Mittelpunkt des Rasenmähers 10 im Wesentlichen gleich weit beabstandet sind. Jeder allgemein halbkreisförmige Abschnitt enthält eine allgemein vertikale Welle 24, die an ein Schneidmesser gekoppelt ist. Bei einer Ausführungsform kann jede vertikale Welle 24 von oben gesehen gleichmäßig um den geometrischen Mittelpunkt des Rasenmähers 10 beabstandet sein. Der Umfang des Decks 18 hat Aussparungen 19 wie die offenen Regionen zwischen benachbarten halbkreisförmigen Abschnitten.
Die Schneidmesser stellen einen Schwad oder eine Schnittbreite bereit, der bzw. die größer als ein oder gleich einem Radabstand der Räder von Mittellinie zu Mittellinie für ein oder mehrere Bewegungsmoden ist (z. B. Linearmodus, Bogenmodus, Drehmodus, Zurückschneidmodus und Innenbogenmodus wie im Einzelnen weiter unten in 15A bis einschließlich 20 beschrieben). Die Aussparungen 19 gestatten den Rädern (einschließlich der gesamten Reifenbreite, Radbreite oder Spurbreite), nach innen gerichtet innerhalb der Schnittbreite oder des Schwads des Rasenmähers 10, wie durch ein oder mehrere Schneidmesser definiert, montiert zu sein. Bei einer Ausführungsform sind die Aussparungen 19 und die Radgröße (z. B. der Durchmesser) so gewählt, dass die Schnittbreite gegenüber Schleppmoment- und Antriebsmomenterwägungen ausgewogen ist, so dass die Schnittbreite für den Drehmodus und den Linearmodus größer als ein oder gleich einem Abstand zwischen den Außenseiten von Reifen an gegenüberliegenden Seiten des Rasenmähers 10 ist.
Ein Schutz 20 kann über Schutzbefestigungen 22 mit dem Deck 18 verbunden sein. Die Schutzbefestigungen 22 können Buchsen, Elastomer, Federn oder eine andere stoßdämpfende Anordnung aufweisen, um einen durch das Zusammenstoßen des Fahrzeugs mit einem anderen Objekt verursachten Stoß mindestens teilweise zu dämpfen. Der Schutz 20 stellt einen Stoßfänger bereit, der das Mähdeck 18 vor Schaden schützt, der ansonsten durch das Anstoßen an oder das Kontaktieren von Objekten entstehen kann.
Die Antriebseinheit 12 umfasst einen Motor, einen Brennkraftmotor, einen Dieselmotor, einen Benzinmotor, einen Wechselstrommotor, einen Gleichstrommotor, einen Induktionsmotor und einen Elektromotor. Die Antriebseinheit 12 dreht mindestens ein Schneidmesser zum Schneiden oder Mähen beispielsweise von Pflanzengut (z. B. Gras, Unkraut oder Bodenbedeckung). Der Antriebseinheit 12 kann eine Antriebsriemen- und Rollenanordnung zum gleichzeitigen Drehen mehrerer Schneidmesser des Mähdecks 18 zugeordnet sein. Bei einer alternativen Ausführungsform kann eines von drei im Mähdeck 18 vorliegenden Schneidmessern abgeschaltet sein oder nicht gedreht werden, um den Energieverbrauch der Antriebseinheit 12 oder eines Motors zum Antreiben der Schneidmesser zu reduzieren. Bei einer weiteren Ausfüh rungsform kann das Schneidmesser durch eine Vertikutiervorrichtung (z. B. ein Vertikutiermesser oder eine Harke) ersetzt sein, zum Zusammenwirken mit mindestens einer der daraufliegenden organischen Bodensubstanzen und etwaigen damit in Verbindung stehendem Pflanzengut.
Jedes Rad der Radanordnungen 16 kann sich winkelmäßig über einen gewünschten Bereich bezüglich der Lenkachse drehen, um omnimanövrierfähige Bewegung oder eine geringere Bewegungsfreiheit eines oder mehrerer Räder aufzunehmen, die erforderlich ist, um eine geplante, ungeplante, dynamische oder direkte Bahn des Rasenmähers 10 durchzuführen. Die Steuerung 70 steuert die Räder oder Radanordnungen 16 bezüglich der (a) einen oder mehreren Lenkachsen 13 und (2) einen oder mehreren Radachsen 113, um den Rasenmäher 10 in einer gewünschten Richtung oder gemäß einem gewünschten Muster, einem gewünschten Musterabschnitt, einem gewünschten Bahnabschnitt, einer gewünschten Bahn oder einem gewünschten Manöver zu bewegen. Jede Radanordnung kann zwar eine Lenkachse 13 haben, die allgemein senkrecht zur Radachse 113 steht, aber andere geometrische Konfigurationen sind möglich.
Die mögliche Bewegung und die möglichen Bahnen des Rasenmähers können mit Bezug auf einen festen Bezugspunkt am Rasenmäher 10 beschrieben werden. Ein Bezugspunkt kann eine allgemein lineare Bahn, eine nicht lineare Bahn, eine gebogene Bahn oder eine nicht radiale gebogene Bahn oder eine beliebige Kombination der obigen Bahnen auf dem Boden mit einer allgemein konstanten, sich drehenden oder sich verändernden Fahrzeugorientierung um eine mittlere Achse verfolgen, die einem Mittelpunkt des Rasenmähers 10, aus einer Sicht von oben gesehen, zugeordnet ist. Ein Bezugspunkt am Rasenmäher 10 kann sich um einen oder mehrere Punkte am Boden außerhalb des Fahrzeugumfangs oder innerhalb des Fahrzeugumfangs des Rasenmähers 10 drehen; eine solche Dre hung kann allgemein konstant oder mit variabler Geschwindigkeit erfolgen. Die Mobilität des Rasenmähers 10 kann mit dem Mähen entlang verschiedener Bahnen kombiniert sein, um in Bereichen mit geraden, gebogenen oder anderen Randdefinitionen effizient nahe um Objekte herum zu mähen. Die Steuerung 70 des Rasenmähers 10 kann konfiguriert sein, um vorbestimmte Bahnen oder Bahnabschnitte (z. B. orthogonale Wendungen) gemäß Programmanweisungen zu verfolgen oder Fernbedienungsbefehlen zu folgen oder automatische Bahnabschnitte zu verfolgen, die von einer Bedienperson über eine Benutzerschnittstelle 74 erteilt wurden (5A und 5B).
Gemäß einem ersten gewünschten Manöver, das als Nullradiuswendung bezeichnet wird, orientiert die Steuerung 70 die Räder allgemein tangential zu einer im Wesentlichen kreisförmigen Zone um den Drehungsmittelpunkt des Rasenmähers 10, um einen Nullwenderadius für die Bewegung des Rasenmähers 10 um den Mittelpunkt für einen gewünschten Winkeldrehungsgrad bereitzustellen, der von einem Bruchteil einer Umdrehung (z. B. 90 Grad für eine im Wesentlichen rechtwinklige Wendung) bis zu einer oder mehreren Umdrehungen geht. Die Nullradiuswendung kann dazu verwendet werden, um Ecken zu säubern oder innere Ecken eines Arbeitsbereichs zu mähen, indem das Schneidmesser mehrmals über dasselbe Pflanzengut geht. Die Nullradiuswendung eignet sich gut dazu, den Rasenmäher in einer bestimmten Orientierung zu orientieren, um ihn für eine bevorstehende Bewegung in Übereinstimmung mit einem Bahnplan vorzubereiten.
Gemäß einem zweiten gewünschten Manöver, das als Nullradiuszurückschneiden bezeichnet wird, wird ein kritischer Punkt des Rasenmähers über einer Bezugsdrehachse positioniert. Der kritische Punkt des Mähdecks kann eine oder mehrere der folgenden Bedeutungen haben: (a) ein äußerster vorragender Abschnitt des Mähdecks bezüglich eines Mittelpunkts des Rasenmähers, (b) ein äußerster vorragender Abschnitt des Rasenmähers außer einer Auswurfregion, (c) eine äußere Umfangszone des Mähdecks mit dem Rand des Schneidmessers am nächsten dazu und (d) ein radial äußerster Rand eines oder mehrerer Schneidmesser des Rasenmähers. Bei einem Beispiel kann die Bezugsdrehachse in einem ungemähten restlichen Bereich eines Rasens oder einem anderen Zielbereich liegen. Die Räder sind allgemein tangential zu einem Bogen oder einem kreisförmigen Bereich um die Bezugsdrehachse des Rasenmähers 10 orientiert, um einen Nullzurückschneideradius des Rasenmähers 10 um die Bezugsdrehachse bereitzustellen. Der Nullzurückschneideradius eignet sich gut zum Fertigmähen von kleineren Restbereichen oder ungemähten Bereichen eines Rasens, über die ein herkömmlicher Rasenmäher mit einem größeren Mindestwenderadius zum Mähen ansonsten mehrmals fahren müsste.
Gemäß einem dritten gewünschten Manöver, das als Zurückschneiden mit einem Radius von fast null bezeichnet wird, wird ein kritischer Punkt des Rasenmähers über einem Bezugsbogen positioniert. Der Bezugsbogen kann mit einem Mindestzurückschneideradius eines Objekts (z. B. eines Baums, eines Buschs, einer Pflanze, einer Stange, eines Hydranten usw.) zusammenfallen. Bei einem Beispiel ist der Mindestzurückschneideradius durch einen gewünschten Abstand von einem Objekt beabstandet (z. B. die engste äußere Ausdehnung oder Außenfläche des Objekts). Bei einem anderen Beispiel kann der Schutz 20, muss aber nicht, mit dem Objekt in Kontakt kommen und kann eine nach außen gehende Kraft von dem Objekt bereitstellen. Die Räder werden gelenkt, um einem Bogen, einer halbkreisförmigen oder allgemein kreisförmigen Bahn zu folgen, die allgemein zu dem Bezugsbogen konzentrisch ist.
2 zeigt eine Ansicht des Rasenmähers 10 aus 1 von oben. Die Aussparungen 19 des Decks sind in Ab schnitt 19 ohne Weiteres sichtbar. Die Rollen 26 sind dem Deck 18 zugeordnet. Das Deck 18 hat allgemein Wellen 24, die dem Deck 18 über ein oder mehrere (nicht gezeigte) Lager drehbar zugeordnet sind. Ein Schneidmesser ist am oder nahe dem Ende der Welle 24 montiert, während eine Rolle 26 am oder nahe dem gegenüberliegenden Ende einer Welle 24 montiert ist. Die Rollen 26 nehmen einen Antriebsriemen 32 in Eingriff. Der Motor 12 treibt den Antriebsriemen 32 während des Betriebs, so dass sich die Schneidmesser drehen. Wie am besten aus 3 hervorgeht, wird die Antriebsriemenspannung (d. h. Zugkraft) durch eine Spannvorrichtung 28 gesteuert, die die Spannrolle 26 stützt. Die Spannvorrichtung 28 und die Spannrolle 30 können beispielsweise durch eine Feder oder ein federndes Element vorgespannt sein.
4 zeigt einen Querschnitt einer Radanordnung 16. Eine Radanordnung 16 umfasst eine Spindelanordnung 46, die am Rahmen 14 befestigt (1) oder über ein Aufhängungsbauteil betriebsmäßig am Rahmen 14 angebracht ist. Die Spindelanordnung 46 stellt ein Gehäuse für die Lager 45 bereit, die eine Welle 47 aufnehmen. Ein Ende der Welle 47 ist einem Joch 48 zugeordnet, und das gegenüberliegende Ende der Welle 47 ist einer Lenkanordnung 41 zugeordnet. Das Joch 48 stellt eine Montagegelegenheit für einen Antriebsmotor 50, einen Reifen 52 und Antriebskodierer 54 bereit. Die Lenkanordnung 41 umfasst einen Lenkmotor 44, Lenkkodierer 40 und ein Lenkgetriebe 42.
Der Antriebskodierer 54 umfasst einen Sensor zur Bereitstellung eines Rückkopplungssignals, das dem Betrieb und/oder der Position und/oder der Bewegung des Antriebsmotors 50 zugeordnet ist. Beispielsweise kann der Antriebskodierer 54 ein Rückkopplungssignal bereitstellen, das die Raddrehzahl bezüglich der Radachse 113 angibt. Der Antriebskodierer 54 dient als eine Schnitt stelle zwischen einem Antriebsmotor 50 und einem Hauptsteuerknoten 62.
Der Lenkkodierer 40 umfasst einen Sensor zur Bereitstellung eines Rückkopplungssignals, das dem Betrieb und/oder der Position und/oder der Bewegung des Lenkmotors 44 zugeordnet ist. Beispielsweise kann der Lenkkodierer 40 ein Rückkopplungssignal bereitstellen, das die Drehzahl der Welle 47 bezüglich der Lenkachse 13 angibt. Der Lenkkodierer 40 dient als eine Schnittstelle zwischen dem Lenkmotor 44 und dem Hauptsteuerknoten 62.
Das Lenkgetriebe 42 kann eine Untersetzung bereitstellen, die dem Lenkmotor 44 gestattet, das Rad bezüglich einer Lenkachse 13 innerhalb seines Betriebsdrehmomentbereichs zu drehen. Bei einer Ausführungsform kann das Lenkgetriebe 42 eine Untersetzung bereitstellen, so dass ein Motor mit einem geringeren Drehmoment (z. B. ein leichter, robuster Motor) als sonst möglich ist als Lenkmotor 44 verwendet werden kann. Der Lenkmotor 44 kann eine solche Konfiguration haben, dass die Welle 47 und das Joch 48 frei über einen gewünschten Bereich von null bis dreihundertsechzig Grad schwenken können, wenn der Lenkmotor 44 nicht mit Energie oder einem gewissen Steuersignal beaufschlagt wird. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Lenkgetriebe 42 dem Lenkmotor 44 durch eine Kupplung, einen Zahnradmechanismus oder eine andere mechanische oder elektromechanische Struktur gestatten, vom Wenden oder Ändern der Orientierung ausgerückt zu sein.
Im Allgemeinen ist die Manövrierfähigkeit des Rasenmähers 10 durch Vergrößerung des Winkelbewegungsbereichs des Rads 51 um die Radachse 13 verbessert. Bei einer Ausführungsform ist der Mindestwinkelbereich gleich oder größer als neunzig (90) Grad Winkelverschiebung um die Lenkachse jedes Rads. Fachleute werden erkennen, dass das Rad die Entsprechung von dreihundertsechzig (360) Grad Drehung erzielen kann, indem ungefähr einhundertachtzig (180) Grad Drehung mit Schlupfarretierungsmerkmal oder Drehemulator, der eine vollständige Drehung um dreihundertsechzig (360) Grad emuliert, gestattet wird.
5A und 5B zeigen ein Blockdiagramm der elektrischen Anlage 71 für den Rasenmäher 10. Die elektrische Anlage 71 umfasst eine Steuerung 70 zum Steuern des Betriebs der Antriebsmotoren 50 und der Lenkmotoren 44. Die Antriebsmotoren 50 und die Lenkmotoren 44 können einzeln, unabhängig oder gemeinsam gesteuert werden, je nachdem, wie es für die Erzielung der gewünschten Bewegung (z. B. omnimanövrierfähige Bewegung) des Rasenmähers 10 aus der Ruhestellung oder während der Bewegung notwendig oder erforderlich ist. Die Steuerung 70 kann ein Rückkopplungssignal von einem oder mehreren Antriebskodierern 54 und einem oder mehreren Lenkkodierern 40 verwenden, um Steuerdaten oder ein oder mehrere Steuersignale zu bestimmen, die zu den entsprechenden Antriebsmotoren 50 bzw. Lenkmotoren 44 zu übermitteln sind.
Eine Basisstation 72 umfasst eine Benutzerschnittstelle 74 und einen Auftragsplaner 76. Die Benutzerschnittstelle 74 stützt Eingabe, Wahl oder Input von Input-Daten eines Benutzers für den Auftragsplaner 76 oder anderweitig. Die Input-Daten für den Auftragsplaner 76 können eines oder mehrere der Folgenden umfassen: (1) die ungefähren Abmessungen des zu mähenden Arbeitsbereichs oder Abschnitten davon, (2) eine Beschreibung des zu mähenden Arbeitsbereichs oder Abschnitten davon, (3) Ortsdaten oder geografische Koordinaten von Punkten, die einen Umfang oder einen Rand des Arbeitsbereichs definieren, (4) Ortsdaten oder geografische Koordinaten von Punkten, die feststehende Hindernisse, bewegliche Hindernisse oder beides im oder um den Ar beitsbereich herum definieren und (5) historische oder empirische Daten über die Minimierung von Mähkosten oder der Mähdauer. Der Auftragsplaner 76 kann einen Bahnplaner aufweisen. Bei einer Ausführungsform stützt der Bahnplaner die Erstellung eines Bahnplans oder die Wahl eines vorprogrammierten Bahnplans für die Bewegung des Rasenmähers 10. Die Bahnplandaten oder andere Input-Daten können der Steuerung 70 von der Basisstation 72 übermittelt werden. Der Bahnplan kann aus Sicherheits- oder anderen Gründen ausgesetzt, unterbrochen oder abgebrochen werden.
Bei einer anderen Ausführungsform stützt die Benutzerschnittstelle 74 Fernbedienung oder Fernsteuerung des Rasenmähers durch eine Einzelperson. Dementsprechend kann die Benutzerschnittstelle mit Steuergriffen, Knöpfen, Schaltern oder anderen elektromechanischen Schnittstellen zum Lenken, Stoppen, Starten, Steuern und Schützen des Rasenmähers 10 ausgerüstet sein.
Die Steuerung 70 und eine Basisstation 72 kommunizieren miteinander über eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 68, ein drahtloses Modem 60 oder beides. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 68 kann einen Transceiver umfassen, der ein elektromagnetisches Signal mit einer analogen oder digitalen Modulation (z. B. Umtastung, Codemultiplexverfahren, Zeitmultiplexverfahren, Streuspektrum, Frequenzsprung-Streuspektrum oder anderweitig) moduliert. Das drahtlose Modem 60 umfasst im Allgemeinen ein drahtloses Modem 60.
Bei einer Konfiguration stützt das Vorliegen sowohl des drahtlosen Modems 60 als auch der drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen 68 Redundanz bei der Kommunikation mit einem Benutzer an einer Basisstation 72. Wenn entweder das drahtlose Modem 60 oder die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 68 ausfällt, gestört ist, Störung unterworfen ist oder anderweitig außer Betrieb ist, kann die Kommunikation daher zu der anderen funktionierenden Kommunikationsvorrichtung (zwischen dem drahtlosen Modem 60 und der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 60) geleitet werden, mit entsprechender Berücksichtigung von Übertragungsraten- und Bandbreitenbedingungen.
Bei einer anderen Konfiguration kann das drahtlose Modem 60 einen drahtlosen Transceiver umfassen, der mit einer geringeren Bandbreite arbeitet als die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 68 mit hoher Bandbreite. Dementsprechend kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 68 Daten mit einer höheren Übertragungsrate (z. B. Bits pro Sekunde) senden und/oder empfangen als das drahtlose Modem 60. Die höhere Übertragungsrate kann sich für das Senden von einem oder mehreren der Folgenden zwischen der Steuerung 70 und der Basisstation 72 eignen: Echtzeitvideosignalen von der Steuerung 70 zur Basisstation 72, Echtzeitauftragsplan- oder -bahnplandaten von der Basisstation 72 zur Steuerung 70, optischen Feldführungsdaten (field optical guidance data – FOG-Daten) und Ortsdaten vom ortsbestimmenden Empfänger 66 zur Basisstation 72.
Die Steuerung 70 empfängt Input-Daten von einem drahtlosen Modem 60 und einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 68. Die Steuerung 70 weist einen Hauptsteuerknoten 62 auf, der Input-Daten von einem ortsbestimmenden Empfänger 66 (z. B. globaler Positionsbestimmungsempfänger 66), einem optischen Feldführungssystem 64 (FOG), einem drahtlosen Modem 60 und einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 68 mit hoher Bandbreite empfängt. Der Hauptsteuerknoten 62 versorgt einen oder mehrere Lenkmotorverstärker 86 und Antriebsmotorverstärker 88 mit Output-Daten. Wie in 5B gezeigt, weisen die Lenkmotorverstärker 86 einen ersten Lenkmotorverstärker 200, einen zweiten Lenkmotorverstärker 201 und einen dritten Lenkmotorverstärker 202 auf. Die Antriebsmotorverstärker 88 weisen einen ersten Antriebsmotorverstärker 209, einen zweiten Antriebsmotorverstärker 210 und einen dritten Antriebsmotorverstärker 211 auf.
Die Lenkmotorverstärker 86 stellen geeignete Stromsignale für die Lenkmotoren 44 bereit. Die Antriebsmotorverstärker 88 sorgen für geeignete Stromsignale oder deren Abwesenheit zur Steuerung der Drehung der den Antriebsmotoren 50 zugeordneten Wellen. Die Lenkkodierer 40 stellen Rückkopplungssignale oder Rückkopplungsdaten für die entsprechenden Lenkmotoren 44 bereit, um die Winkelposition jedes Lenkmotors 44 zu einem beliebigen entsprechenden Zeitpunkt zu steuern. Die Antriebskodierer 54 stellen Rückkopplungssignale für die entsprechenden Antriebsmotoren 50 bereit, um Statusinformationen für einen oder mehrere Antriebsmotoren 50 bereitzustellen. Die Statusinformationen können eines oder mehrere der Folgenden umfassen: Winkelposition einer Motorwelle gegenüber Zeit, Drehzahl, Drehmoment, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Umdrehungen pro Zeiteinheit für den Lenkmotor 44, einen Antriebsmotor 50 oder beides.
Bei einer Ausführungsform kann die Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs durch die Winkelposition oder gelenkte Orientierungsrichtung jedes Rads gesteuert werden. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Beaufschlagung eines oder mehrerer Antriebsmotoren 50 mit elektrischer Energie gestatten, dass das Fahrzeug unter bestimmten Bedingungen gelenkt werden kann, unabhängig davon, ob die gelenkte Richtung der Räder geändert ist. Beispielsweise kann dem Rasenmäher 10 Drehmomentlenkung, "Durchdrehlenkung" oder "Rutschlenkung" gestattet werden, indem verschiedenen Rädern des Rasenmähers 10 verschiedene Drehmomente zur Verfügung gestellt werden, ohne die gelenkte Richtung oder Winkelposition der Räder in Bezug auf einen beliebigen Bezugspunkt am Rahmen oder einem anderen festen Teil des Rasenmähers 10 zu ändern. Die Steuerung 70 kann einen Antriebsmotor 50 aktivieren, um (a) ein Rad mit mehr Umdrehungen pro Zeiteinheit zu beaufschlagen als ein anderes Rad des Rasenmähers 10, um den Rasenmäher zu wenden, oder (b) verschiedene Räder am Fahrzeug mit Drehung in entgegengesetzten Richtungen zu beaufschlagen, um den Rasenmäher zu wenden oder durchdrehen zu lassen.
Die Lenkmotorverstärker 86, die Lenkmotoren 44 und die Lenkkodierer 40 sind an den Radanordnungen 16 montiert und/oder in ihnen untergebracht. Die Antriebsmotorverstärker 88, die Antriebsmotoren 50 und die Antriebskodierer 54 sind an den Radanordnungen 16 montiert und/oder in ihnen untergebracht. Die erste Radanordnung umfasst (a) einen ersten Lenkmotorverstärker 200 und einen ersten Lenkkodierer 206, die an den entsprechenden ersten Lenkmotor 203 gekoppelt sind, und (b) den ersten Antriebsmotorverstärker 209 und den ersten Antriebskodierer 215, die an den ersten Antriebsmotor 212 gekoppelt sind. Die zweite Radanordnung umfasst (a) den zweiten Lenkmotorverstärker 201 und einen zweiten Lenkkodierer 207, die an den zweiten Lenkmotor 204 gekoppelt sind, und (b) den zweiten Antriebsmotorverstärker 210 und den zweiten Antriebskodierer 216, die an den zweiten Antriebsmotor 213 gekoppelt sind. Die dritte Radanordnung umfasst (a) den dritten Lenkmotorverstärker 202 und den dritten Lenkkodierer 208, die an den dritten Lenkmotor 205 gekoppelt sind, und (b) den dritten Antriebsmotorverstärker 211 und den dritten Antriebskodierer 217, die an den dritten Antriebsmotor 214 gekoppelt sind. In diesem Absatz bezieht sich "gekoppelt" auf eine elektrische oder elektromagnetische Verbindung.
Eine elektrische Versorgungsanlage 78 kann Batterien 80 und ein elektrisches Aufladesystem 82 umfassen. Die Batterien 80 können beispielsweise durch eine Wechsel strommaschine, einen Generator oder eine magnetelektrische Maschine, durch die mechanische Kraft der Antriebseinheit 12 (z. B. den Motor) angetrieben, aufgeladen werden. Der elektrischen Versorgungsanlage 78 kann ein Energieverteiler 84 zugeordnet sein, der elektrische Energie von der elektrischen Versorgungsanlage zu verschiedenen Bauteilen der Steuerung 70 und der elektrischen Analge 71 leitet. Beispielsweise kann die elektrische Versorgungsanlage 78 die Lenkmotorverstärker 86 und die Antriebsmotorverstärker 88 mit elektrischer Energie versorgen.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die Steuerung 70 ferner hydraulische, mechanische, Kabel- oder elektromechanische Bremsen steuern, die die Drehung eines oder mehrerer Räder des Rasenmähers stoppen. Bei einer anderen Ausführungsform werden ein oder mehrere Antriebsmotoren gewählt, um der Drehung ihrer Wellen zu widerstehen, wenn diese Antriebsmotoren nicht mit elektrischer Energie oder einem Spannungspotential beaufschlagt werden, und die Steuerung 70 ist so konfiguriert, dass sie diese elektrische Energie entzieht, um den Rasenmäher 10 nach Bedarf zu bremsen (z. B. zu stoppen oder zu verlangsamen).
6 zeigt eine Ansicht des Rasenmähers 10, der ein Zurückschneidmanöver mit einem Radius von ungefähr null durchführt, von oben. Jede Gruppe von drei nicht konzentrischen Kreisen deutet eine Ansicht eines Decks des Rasenmähers 10 von oben an. Eine erste Position des Rasenmähers 10 zu einem ersten Zeitpunkt wird durch die Gruppe von drei nicht konzentrischen Kreisen mit gestrichelten Linien 303 gezeigt, während die zweite Position des Rasenmähers 10 zu einem zweiten Zeitpunkt mit durchgezogenen Linien 304 gezeigt ist. Der zweite Zeitpunkt kann später als der erste Zeitpunkt sein. Der Pfeil 300 zeigt, dass sich der Rasenmäher 10 im Uhrzeigersinn um eine Bezugsdrehachse 301 von einer ersten Position zu einer zweiten Position dreht. Der Rasenmäher 10 hat sich zwar wie dargestellt um ungefähr einhunderachtzig Grad 302 gedreht, aber das Zurückschneidmanöver mit einem Radius von ungefähr null kann von größer als null Grad bis ungefähr dreihundertsechzig Grad durchgeführt werden.
Als Alternative kann der Rasenmäher 10 mehrere Umdrehungen um die Bezugsachse 301 durchführen, während derer das Schneidmesser nach und nach abgesenkt wird, um beispielsweise hohes Gras oder Pflanzengut zurückzuschneiden.
Um den Nullzurückschneidkreis von 6 durchzuführen, ist jedes Rad des Rasenmähers 10 allgemein orthogonal zu einem entsprechenden Radius um die Bezugsachse 301 orientiert. Mit anderen Worten ist jedes Rad des Rasenmähers allgemein tangential zu einem entsprechenden Bogen (z. B. einem Abschnitt eines Kreises 305 oder Kreises 307) orientiert, der von den Radien um die Bezugsachse 301 gebildet wird. Der Rasenmäher 10 orientiert die Räder, indem er die den Radanordnungen zugeordneten Lenkmotoren 44 aktiviert oder deaktiviert. Bei einer Ausführungsform kann jedes Rad in Position arretiert werden, wenn es eine zu den von den Radien um die Bezugsachse 301 gebildeten Bögen allgemein tangentiale Position erreicht hat. Die Antriebsmotoren 50 eines oder mehrerer der äußeren Räder können mit Energie beaufschlagt werden, um den Rasenmäher 10 auf dem Boden anzutreiben, um den gewünschten Drehungsgrad des Rasenmähers 10 von größer null bis dreihundertsechzig Grad und mehr zu erreichen.
7 zeigt ein Verfahren zur Durchführung eines Zurückschneidmanövers eines Rasenmähers 10 mit einem Radius von ungefähr null.
6 zeigt ein Anschauungsbeispiel eines Zurückschneidmanövers mit einem Radius von ungefähr null, das gemäß dem Verfahren aus 7 durchgeführt wird. Das Verfahren von 6 beginnt bei Schritt S100.
In Schritt S100 wird ein Zielbereich zur Anwendung des Zurückschneidmanövers mit einem Radius von ungefähr null identifiziert. Der Zielbereich kann als ein Abschnitt eines vom Rasenmäher 10 zu bearbeitenden Arbeitsbereichs bezeichnet werden. Bezüglich eines Nullradiuszurückschneidens kann der Zielbereich eine ungemähte Restregion eines Rasens oder eines anderen Arbeitsbereichs darstellen. Die ungemähte Restregion kann einen oder mehrere restliche ungemähte mittlere Abschnitt eines Rasens umfassen, die sich aus einem Umfangsverfolgungsbahnplan ergeben, bei dem der Rasenmäher während eines oder mehrerer nach und nach nach innen gehender Durchläufe einem Außenumfang des ungeschnittenen Pflanzenguts (z. B. Gras) des Arbeitsbereichs folgt, um eine gemähte äußere Region und eine oder mehrere ungemähte mittlere Regionen zu schaffen. Es können mehrere ungemähte mittlere Regionen vorliegen, wo ein Hindernis wie ein Gebäude einen Abschnitt des Arbeitsbereichs abdeckt.
In Schritt S101 positioniert die Steuerung 70 einen kritischen Punkt des Mähdecks oder eines äußeren Umfangs (z. B. Stoßfängers) über eine Bezugsachse 301 oder im Wesentlichen benachbart dazu.
In Schritt S102 orientiert die Steuerung 70 jedes Rad allgemein tangential zu einem entsprechenden Bogen um die Bezugsdrehachse 301. Der entsprechende Bogen kann beispielsweise mindestens einen Abschnitt des ersten Kreises 305 und einen zweiten Kreis 307 (mit kleinerem Radius als der erste Kreis) definieren. Bis zu zwei Räder des Rasenmähers 10 können über mindestens einem Abschnitt des zweiten Kreises 307 liegen oder diesem fol gen, je nach der relativen Position und Geometrie der Radanordnungen, während ein Rad über dem ersten Kreis 305 liegt. In anderen Konfigurationen kann jedes Rad über einem entsprechenden Bogen, Kreis oder Halbkreis liegen oder diesem folgen.
In Schritt S104 steuert die Steuerung 70 die Beaufschlagung eines oder mehrerer der Räder mit mechanischer Drehenergie, um den Rasenmäher 10 um einen gewünschten Umdrehungsbetrag (z. B. Bruchteil und/oder Anzahl von Umdrehungen) um die Bezugsdrehachse 301 zu drehen.
8 zeigt den Rasenmäher 10 bei der Durchführung eines Zurückschneidmanövers mit einem Radius von nahe null oder eines Zurückschneidmanövers mit einem Radius von größer null von oben. Jede Gruppe von drei nicht konzentrischen Kreisen deutet eine Ansicht eines Decks des Rasenmähers 10 von oben an. Eine erste Position des Rasenmähers 10 zu einem ersten Zeitpunkt wird durch die Gruppe von drei nicht konzentrischen Kreisen mit gestrichelten Linien 503 gezeigt, während die zweite Position des Rasenmähers 10 zu einem zweiten Zeitpunkt mit durchgezogenen Linien 504 gezeigt ist. Der zweite Zeitpunkt kann später als der erste Zeitpunkt sein.
Ein Mindestradius 552 wird um das Objekt 550 gewählt. Wenn der Mindestradius 552 um einen dem Objekt zugeordneten Mittelpunkt gedreht würde, würde er einen Bezugsbogen 554 bilden. Der Bezugsbogen 554 kann einen überquerten Abschnitt 556 haben (durch die durchgezogene gekrümmte Linie angedeutet), der von einem kritischen Punkt des Rasenmähers 10 durchquert wird, und einen nicht überquerten Abschnitt 558 (durch die gestrichelte Linie angedeutet), der vom kritischen Punkt des Rasenmähers 10 nicht durchquert wird. Der kritische Punkt des Mähdecks kann eine oder mehrere der folgenden Bedeutungen haben: (a) ein äußerster vorragender Ab schnitt des Mähdecks bezüglich eines Mittelpunkts des Rasenmähers, (b) ein äußerster vorragender Abschnitt des Rasenmähers außer einer Auswurfregion, (c) eine äußere Umfangszone des Mähdecks mit dem Rand des Schneidmessers am nächsten dazu und (d) ein radial äußerster Rand eines oder mehrerer Schneidmesser des Rasenmähers.
Die Räder des Rasenmähers sind tangential zu jeweiligen Bögen um das Objekt 550 ausgerichtet. Bei einer Ausführungsform wird der Mindestradius 552 so gewählt, dass ein Rand oder ein Umfang oder ein kritischer Punkt des Mähdecks allgemein tangential zum Objekt 550 ist oder allgemein tangential zum Objekt 550 mit einer Mindestabstandszone, um Abrieb an oder einen Zusammenstoß mit dem Objekt zu vermeiden.
Der Pfeil 300 zeigt, dass sich der Rasenmäher 10 im Uhrzeigersinn um ein Objekt 550 von einer ersten Position zu einer zweiten Position dreht. Der Rasenmäher 10 hat sich zwar wie dargestellt um ungefähr einhundertachtzig Grad gedreht, aber das Zurückschneidmanöver mit einem Radius von ungefähr null kann von größer als null Grad bis ungefähr dreihundertsechzig Grad durchgeführt werden.
9 zeigt ein Verfahren zur Durchführung eines Zurückschneidens mit einem Radius von nahe null oder eines Zurückschneidmanövers mit einem Radius von größer als null durch einen Rasenmäher. 8 zeigt ein Anschauungsbeispiel eines Zurückschneidmanövers mit einem Radius von größer null, das gemäß dem Verfahren aus 9 durchgeführt wird. Das Verfahren von 9 beginnt bei Schritt S500.
In Schritt S500 wird ein Zielbereich zur Anwendung des Zurückschneidens mit einem Radius von nahe null oder des Zurückschneidmanövers mit einem Radius von größer null identifiziert. Der Zielbereich kann als ein Ab schnitt eines vom Rasenmäher 10 zu bearbeitenden Arbeitsbereichs bezeichnet werden. Bezüglich eines Nullradiuszurückschneidens oder eines Zurückschneidmanövers mit einem Radius größer null kann der Zielbereich eine ungemähte Region von Pflanzengut um ein Objekt 550 (z. B. eine Stange, einen Baum, eine Hydranten, einem Pfahl, einen Busch, eine Pflanze oder anderweitig) darstellen. Um das Objekt wird ein Mindestradius 552 gewählt, der für ausreichend Abstand (oder keinen Abstand, falls gewünscht) zwischen dem Objekt 550 und dem Rasenmäher 10 sorgt. Der ausreichende Abstand kann beispielsweise von einem oder mehreren der folgenden Faktoren abhängen: (a) Aufrechterhaltung eines angemessenen physischen Abstands zwischen einem Umfang (z. B. Schutz 20) des Rasenmähers 10 und dem Objekt 550, um Anstoßen, Abschurren, Abreiben oder anderen Kontakt mit dem Objekt zu vermeiden, (b) Aufrechterhaltung eines ausreichend knappen Schnitts zum Objekt, was durch die Platzierung und Konfigurierung der Schneidmesser bezüglich des Decks und des Außenumfangs des Rasenmähers 10 beeinflusst wird, (c) Ausrichtung eines Rands oder Umfangs des Mähdecks, so dass er allgemein tangential zum Objekt 550 oder anderweitig benachbart dazu verläuft, ohne das Objekt 550 zu berühren oder abzureiben, und (d) Kontaktierung des Objekts 550 mit dem Schutz 20 oder mit Rollen, elastomeren Stoßfängern oder anderen zerstörungsfreien Mitteln.
In Schritt S501 positioniert die Steuerung 70 einen kritischen Punkt des Mähdecks oder eines äußeren Umfangs des Rasenmähers über den Bezugsbogen 554 oder im Wesentlichen benachbart zum Bezugsbogen 554. Beispielsweise liegt der kritische Punkt des Mähdecks über dem überquerten Abschnitt 556 des Bezugsbogens 554 oder folgt diesem.
In Schritt S502 richtet die Steuerung 70 die gelenkte Richtung des Rads so aus, dass zu zwei oder mehr je weiligen Bögen allgemein tangential ist, die zum Bezugsbogen 554 allgemein konzentrisch sind. Die gelenkte Richtung bedeutet die Winkelorientierung eines jeweiligen Rads in Bezug auf eine entsprechende Lenkachse der Radanordnung. 8 zeigt den Bezugsbogen 554 als einen durchquerten Abschnitt 556 (durch die durchgezogene Linie angedeutet) und einen nicht durchquerten Abschnitt 558 (durch die punktierte Linie angedeutet). Der durchquerte Abschnitt 556 kann sich beliebig weit erstrecken (z. B. Winkel- oder Drehverschiebung), wie dies zum Zurückschneiden des Pflanzenguts um das Objekt 550 herum notwendig ist, während Hindernisse vermieden werden. Beispielsweise kann der durchquerte Abschnitt 556 halbkreisförmig oder allgemein kreisförmig sein.
Bei einem anderen Vorgang kann Schritt S502 dadurch ersetzt werden, dass die Steuerung 70 die gelenkte Orientierungsrichtung der Räder bezüglich einer dem Objekt 550 zugeordneten oder im Objekt 550 liegenden Bezugsachse ausrichtet.
In Schritt S504 steuert die Steuerung die Beaufschlagung eines oder mehrerer der Räder mit mechanischer Drehenergie, um den Rasenmäher 10 um einen gewünschten Bruchteil und/oder eine gewünschte Anzahl von Umdrehungen um das Objekt zu drehen.
Das Verfahren in 10 stellt eine beispielhafte Technik zur Durchführung eines Zurückschneidmanövers mit einem Radius von nahe null oder eines anderen knappen Zurückschneidens um ein Objekt 550 herum dar. Das Verfahren in 10 veranschaulicht eine alternative Technik zu 9 zur Durchführung eines Zurückschneidmanövers mit einem Radius von nahe null. Das Verfahren in 10 beginnt mit Schritt S700.
In Schritt S700 wird ein Rand oder Umfang des Mähdecks (z. B. einschließlich des Schutzes 20) allgemein tan gential zu einem Objekt 550 positioniert, um Pflanzengut (z. B. Gras) in der Nähe des Objekts 550 oder um dieses herum zu mähen oder zurückzuschneiden. In einem Beispiel bewegt sich der Rasenmäher 10 gemäß einem globalen Bahnplan und erreicht einen benachbarten Punkt des Bahnplans, der dem Objekt am nächsten liegt, an dem die Steuerung 70 von dem globalen Bahnplan abweicht, um die Räder des Rasenmähers 10 in einer beliebigen möglichen (z. B. der effizientesten) Lenkorientierung zu orientieren, um das Mähdeck in die richtige Ausrichtung zu dem Objekt 550 zu bringen (z. B. so schnell wie möglich oder über die kürzestmögliche Strecke des Rasenmähers 10).
Nach dem Ausrichten des Mähdecks auf das Objekt 550 oder eine Abstandszone um das Objekt 550 orientiert die Steuerung 70 in Schritt S702 eine Winkelrichtung (z. B. die Lenkorientierung) der Räder (z. B. alle Räder) zur Vorbereitung des Überquerens eines allgemein tangentialen Bogens um das Objekt 550. Der allgemein tangentiale Bogen kann einen im Wesentlichen gekrümmten Abschnitt oder den gesamten Abschnitt eines Ellipsoids, einer Ellipse, einer Halbellipse, eines Halbkreises, einer Ei-Form und eines Kreises aufweisen.
Wenn es nicht gewünscht wird, dass der Rasenmäher 10 einer allgemein kreisförmigen oder elliptischen Form um das Objekt 550 herum folgt, kann die Steuerung 70 bei einer alternativen Technik zum Durchführen von Schritt S702 eine Lenkorientierung der Räder dynamisch ändern, um einem im Wesentlichen gekrümmten oder im Wesentlichen linearen Abschnitt einer gewünschten Kontur um das Objekt zu folgen. Die gewünschte Kontur um das Objekt 550 herum kann durch eine Kombination aus allgemein linearen Abschnitten, nicht linearen Abschnitten, gekrümmten Abschnitten oder anderen Konturen definiert sein.
In Schritt S704 beaufschlagt die Steuerung 70 ein oder mehrere der Räder mit Antriebs- oder Drehkraft, um den Rasenmäher 10 um den gewünschten Betrag um das Objekt 550 zu bewegen, in Übereinstimmung mit der gewählten Radorientierung aus Schritt S702. Nach Schritt S704 kann die Steuerung 70 die Position des Rasenmähers wieder so ausrichten, dass sie mit dem globalen Bahnplan zusammenfällt oder anderweitig mit ihm übereinstimmt. Beispielsweise kann der Rasenmäher 10 zum globalen Bahnplan am benachbarten Punkt zurückkehren, um vom benachbarten Punkt aus weiterzumähen, um für einen effizienten Übergang zwischen dem Zurückschneidmanöver mit einem Radius von nahe null und dem globalen Bahnplan zu sorgen.
11 zeigt, wie sich der Rasenmäher 10 in einer Wendung mit einem Radius von ungefähr null bewegt, bei der der Rasenmäher 10 an einer Bezugsachse 301 an einem gewünschten Punkt innerhalb des Arbeitsbereichs durchdreht. Der Rasenmäher 10 wird durch die Gruppe von drei nicht konzentrischen Kreisen zu zwei bestimmten Zeitpunkten während seiner Umdrehung der Achse 301 dargestellt. Zu einem ersten Zeitpunkt ist der Rasenmäher in einer ersten Position, wie durch die gestrichelten Linien 311 dargestellt ist, und zu einem zweiten Zeitpunkt ist der Rasenmäher in einer zweiten Position, wie durch die durchgezogenen Linien 309 dargestellt ist. Die Verschiebung zwischen der ersten und der zweiten Position stellt eine allgemein orthogonale linke Wendung (entgegen dem Uhrzeigersinn) dar, wie durch den rechten Winkel 399 angedeutet wird, obwohl andere Wendungsarten und -richtungen möglich sind und in den Schutzbereich der Erfindung fallen. Der Rasenmäher 10 kann einen Bruchteil einer Umdrehung oder eine beliebige Anzahl von Umdrehungen um die Achse 301 durchführen. Zur Durchführung der Nullradiuswendung aus 11 sind drei der Räder allgemein tangential bezüglich einer kreisförmigen Zone 305 um die Achse 301 orientiert.
Einer oder mehrere der Antriebsmotoren 50 werden mit Energie beaufschlagt, um den Rasenmäher 10 um den gewünschten Winkelbetrag 22 durchzudrehen.
12 zeigt ein Verfahren zur Durchführung eines Wendemanövers mit einem Radius von ungefähr null. 11 ist ein Anschauungsbeispiel für die Durchführung des Verfahrens aus 12. Das Verfahren aus 12 beginnt mit Schritt S108.
In Schritt S108 definieren eine Steuerung 70, ein Auftragsplaner 76 oder beide eine Bezugsdrehachse 301 an einem gewünschten Punkt entlang einem Bahnabschnitt des Rasenmähers 10. Der gewünschte Punkt kann einen Punkt darstellen, an dem der Rasenmäher 10 den Arbeitsbereich bearbeiten könnte oder sich über den Arbeitsbereich hinaus erstrecken könnte, ohne dass sich der Rasenmäher oder eines oder mehrere seiner Schneidmesser um mehr als eine gewährbare Toleranz über einen Rand (z. B. Außenumfang) des Arbeitsbereichs hinaus erstrecken.
In Schritt S110 sind die Räder allgemein tangential zu einer kreisförmigen Region 305 um die Bezugsdrehachse 301 orientiert.
In Schritt S112 wird eines oder mehrere der Räder mit mechanischer Drehenergie beaufschlagt, um den Rasenmäher um einen gewünschten Winkelbetrag (z. B. 90 Grad für eine allgemein orthogonale Wendung) nach links (entgegen dem Uhrzeigersinn) oder rechts (im Uhrzeigersinn) zu drehen. Beispielsweise können die Antriebsmotoren 50 die Räder mit Drehenergie beaufschlagen.
In Schritt S114 stoppt die Steuerung 70 die Beaufschlagung eines oder mehrerer der Räder mit Drehenergie vor dem oder beim Abschluss der Drehung, um die Drehung eines festen Bezugspunkts am Rasenmäher 10 um einen gewünschten Winkelbetrag zu erzielen.
In Schritt S116 werden die Räder 51 des Rasenmähers 10 zur gelenkten Richtung eines nächsten gewünschten Bahnsegments umorientiert.
13 zeigt, wie der Rasenmäher 10 mindestens einen Teil eines Arbeitsbereichs überquert. Der Rasenmäher 10 bewegt sich in einer Richtung, die durch die Pfeilspitzen 406 angedeutet wird. Der Arbeitsbereich umfasst eine erste Reihe 400, die in einer ersten Richtung abgefahren wird und von einer zweiten Reihe 402 beabstandet ist, die in einer zweiten Richtung abgefahren wird, die der ersten Richtung allgemein entgegengesetzt ist. Die Reihen (400, 402) können um weniger als eine Rasenmäherbreite oder einen Schneidschwad des Rasenmähers 10 beabstandet sein, um eine Schneidüberlappung zwischen benachbarten Reihen (400, 402) zu gestatten. Die erste Reihe 400 und die zweite Reihe 402 sind über einen Querabschnitt 404 oder Übergangsabschnitt verbunden, der allgemein quer zur ersten Reihe 400 und zur zweiten Reihe 402 verläuft. Die erste Reihe 400 bildet einen allgemein rechten Winkel zum Querabschnitt 404, und die zweite Reihe 402 bildet einen allgemein rechten Winkel zum Querabschnitt 404.
Der Rasenmäher 10 kann der ersten Reihe 400 folgen, wonach die Durchführung einer ersten Nullradiuswendung von ungefähr neunzig Grad am Ende der ersten Reihe 400 an einer ersten Achse 408 erfolgt. Die erste Achse 408 befindet sich dort, wo sich die erste Reihe 400 und der Querabschnitt 404 schneiden. Der Rasenmäher 10 bewegt sich in einer allgemein linearen Richtung entlang dem Querabschnitt 404 mit Länge 411, bis er einen Endpunkt des Querabschnitts 404 erreicht, und führt eine zweite Nullgradradiuswendung von ungefähr neunzig Grad an einer zweiten Achse 410 durch. Der Rasenmäher 10 ist auf die zweite Reihe 402 ausgerichtet und bewegt sich in einer allgemein linearen Richtung entlang der zwei ten Reihe 402 und so weiter, bis der gewünschte Abschnitt des Arbeitsbereichs abgedeckt ist.
14 zeigt, wie der Rasenmäher 10 einem Bahnplan folgt, um einen Arbeitsbereich zu überqueren oder abzudecken. 13 gibt ein Anschauungsbeispiel des Rasenmähers, der einer Bahn gemäß dem Verfahren aus 14 folgt. Der Bahnplan von 14 kann eine Hin- und Herbewegung des Rasenmähers 10 entlang allgemein paralleler Reihen in einem allgemein polygonalen (z. B. rechteckigen) Arbeitsbereich darstellen, in dem benachbarte Reihen durch eine oder mehrere allgemein orthogonale Wendungen des Rasenmähers miteinander verbunden sind. Das Verfahren aus 14 beginnt mit Schritt S200.
In Schritt S200 bewegt sich der Rasenmäher 10 entlang einer ersten Reihe 400 eines Bahnplans in einer ersten Richtung (z. B. angegeben durch die Richtung der Pfeilspitze 406). Beispielsweise bewegt sich der Rasenmäher entlang einer ersten allgemein linearen Reihe als der ersten Reihe 400.
In Schritt S202 definiert der Auftragsplaner oder die Steuerung 70 einen Endpunkt der ersten Reihe 400 als eine erste Drehachse 408. Beispielsweise kann der Endpunkt der ersten Reihe so gewählt werden, dass eine äußere Schneidkante eines Schneidmessers des Rasenmähers, ein Außenrand eines Mähdecks oder ein Schutz 20 allgemein koextensiv mit einem Rand oder Umfang des Arbeitsbereichs sind.
In Schritt S204 wirken die Antriebsmotoren 50, der Antriebskodierer 54 und die Steuerung 70 zusammen, um den Rasenmäher um ungefähr neunzig Grad bezüglich der ersten Drehachse 408 zu drehen. Das Verfahren aus 14 kann verwendet werden, um die allgemein rechtwink lige Wendung des Rasenmähers in Schritt S204 durchzuführen.
Bei einem alternativen Verfahren zur Durchführung von Schritt S204, das als "Bewegung im Hundegang" oder eine modifizierte Wendung bezeichnet wird, drehen die Antriebsmotoren 50, der Antriebskodierer 54 und die Steuerung den Rasenmäher nicht um ungefähr neunzig Grad, sondern ändern lediglich die Orientierung der Räder um ungefähr neunzig Grad. Am Endpunkt der ersten Reihe 400 stoppt die Steuerung beispielsweise den Rasenmäher oder hält ihn kurz an, während sie gleichzeitig die Räder um ungefähr neunzig Grad dreht, bevor in einer neuen Richtung in Schritt S206 weitergefahren wird, die allgemein orthogonal zur ersten Reihe 400 verläuft.
In Schritt S206 bewegt sich der Rasenmäher 10 entlang eines Querabschnitts 404, der im Wesentlichen orthogonal zur ersten Reihe 400 verläuft. Die Länge 411 des Querabschnitts kann so gewählt werden, dass zwischen der ersten Reihe 400 und der zweiten Reihe 402 für einen angemessenen, allgemein parallelen Abstand gesorgt ist, in dem sich die Schwaden oder Schnittbreiten des Rasenmähers überlappen können. Dementsprechend ist die Mittellinie jeder Reihe allgemein um weniger als die Hälfte des Schwads oder der Schnittbreite des Rasenmähers beabstandet, um die Überlappung auf ein Minimum zu beschränken und den Energieverbrauch des Rasenmähers zu reduzieren.
In Schritt S208 definiert der Rasenmäher 10 einen Endpunkt des Querabschnitts als eine zweite Drehachse 410. Bei einer Ausführungsform liegt der Endpunkt am Ende der Länge des Querabschnitts 404.
In Schritt S210 drehen ein oder mehrere Antriebsmotoren 50 den Rasenmäher 10 um ungefähr neunzig Grad bezüglich der zweiten Drehachse 410. Das Verfahren aus 12 kann verwendet werden, um die allgemein rechtwinklige Wendung des Schritts S210 durchzuführen.
Bei einem alternativen Verfahren zur Durchführung von Schritt S210, das als "Bewegung im Hundegang" oder eine modifizierte Wendung bezeichnet wird, drehen die Antriebsmotoren 50, der Antriebskodierer 54 und die Steuerung 70 den Rasenmäher nicht um ungefähr neunzig Grad, sondern ändern lediglich die Orientierung der Räder um ungefähr neunzig Grad. Am Endpunkt des Querabschnitts 404 stoppt die Steuerung beispielsweise den Rasenmäher oder hält ihn kurz an, während sie gleichzeitig die Räder um ungefähr neunzig Grad dreht, bevor in einer neuen Richtung in Schritt S212 weitergefahren wird, die allgemein orthogonal zum Querabschnitt 400 verläuft.
In Schritt 212 bewegen ein oder mehrere Antriebsmotoren 50 den Rasenmäher 10 entlang einer zweiten allgemein linearen Reihe 402 in einer allgemein entgegengesetzten Richtung (z. B. angedeutet durch die Pfeilspitze 406) bezüglich der ersten Richtung.
15A bis einschließlich 15C zeigen die gelenkte Richtung der Räder 51 des Rasenmähers 10, orientiert in einem Linearmodus. In einem Linearmodus bewegt sich der Rasenmäher 10 in einer allgemein linearen Bahn, und die Richtungen der Räder 51 sind allgemein parallel zueinander. 15A zeigt einen Linearmodus, in dem sich der Rasenmäher 10 vorwärts oder rückwärts bewegt. 15B zeigt einen Linearmodus, in dem sich der Rasenmäher 10 seitlich bewegt. 15C zeigt einen Linearmodus, in dem sich der Rasenmäher 10 diagonal bewegt.
16 veranschaulicht einen Bogenmodus, bei dem der Rasenmäher 10 mit Bezug auf einen Bezugspunkt 161 oder eine Bezugsachse, die vom Rasenmäher 10 beabstandet ist, wendet. Hier in 16 liegt der Bezugspunkt 161 oder die Bezugsachse nicht unter dem Mähdeck 18. In einem Bogenmodus folgt der Rasenmäher einer Bahn oder einem Bahnabschnitt 167 eines Bogens, eines Halbkreises, einer Halbellipse, einer Ellipse oder eines Kreises mit Bezug auf den Bezugspunkt 161. Der Bahnabschnitt 167 wird durch eine gekrümmte punktierte Linie angedeutet. Der Bogenmodus kann mit einem zeitlich konstanten Radius (von jedem Rad 51 zum Bezugspunkt 161) durchgeführt werden, um einen Kreis oder einen Halbkreis zu erzeugen.
Mit Bezug auf 16 hat ein erster Radius 163 eine erste Länge zwischen einem ersten Rad 151 und dem Bezugspunkt 161; ein zweiter Radius 164 hat eine zweite Länge zwischen einem zweiten Rad 251 und dem Bezugspunkt 161; ein dritter Radius 165 hat eine dritte Länge zwischen einem dritten Rad 351 und dem Bezugspunkt 161, wobei mindestens zwei der ersten Länge, der zweiten Länge und der dritten Länge voneinander verschieden sind. Das erste Rad 151 kann einem ersten Bogen 168 mit dem ersten Radius 163 folgen; das zweite Rad 251 kann einem zweiten Bogen 170 mit dem zweiten Radius 164 folgen; und das dritte Rad 351 kann einem dritten Bogen 169 mit einem dritten Radius 165 folgen. Wenn der erste Radius 163, der zweite Radius 164 und der dritte Radius 165 (gemeinsam die Radien) konstant gehalten werden, folgt der Rasenmäher 10 einer allgemein halbkreisförmigen Bahn oder einer allgemein kreisförmigen Bahn. Die Räder 51 (einschließlich des ersten Rads 151, des zweiten Rads 251 und des dritten Rads 351) können allgemein senkrecht auf ihre entsprechenden Radien ausgerichtet sein, was der tangentialen Ausrichtung auf ihre entsprechenden Bögen entspricht.
Bei einer alternativen Ausführungsform werden einer oder mehrere der Radien vom Bezugspunkt im Laufe der Zeit variiert, um eine elliptische Bahn oder eine spiralförmige Bahn oder andere gekrümmte Bahnen des Rasenmähers zu erzeugen.
17 veranschaulicht einen Drehmodus, in dem sich der Rasenmäher 10 um einen Mittelpunkt 166 (des Rasenmähers 10) dreht, der über einem Bezugspunkt 161 liegt oder mit diesem zusammenfällt. Der erste Radius 172 befindet sich zwischen dem Bezugspunkt 161 und dem ersten Rad 151, der zweite Radius 173 befindet sich zwischen dem Bezugspunkt und dem zweiten Rad 251, der dritte Radius 174 befindet sich zwischen dem Bezugspunkt und dem dritten Rad 351. Wie in 17 dargestellt, ist der erste Radius 172 allgemein orthogonal zum zweiten Radius 173 und der zweite Radius 173 ist allgemein orthogonal zum dritten Radius 174. Die Räder 51 (einschließlich des ersten Rads 151, des zweiten Rads 251 und des dritten Rads 351) können allgemein senkrecht auf ihre entsprechenden Radien ausgerichtet sein, was der tangentialen Ausrichtung auf ihre entsprechenden Bögen entspricht. Dementsprechend bedecken oder beschreiben die Räder eine allgemein kreisförmige oder halbkreisförmige Form 175 um den Bezugspunkt 161. Die halbkreisförmige Form 175 wird durch gestrichelte Linien angedeutet.
Der Drehmodus kann mit dem Linearmodus oder dem Bogenmodus zu einem Linear-Drehmodus oder einem Bogen-Drehmodus kombiniert werden. Im Linear-Drehmodus bewegt sich der Rasenmäher entlang eines linearen Verlaufs, und der Rasenmäher pausiert oder läuft leer, um sich bezüglich mindestens eines stationären oder beweglichen Bezugspunkts entlang des linearen Verlaufs um eine zeitliche Winkelverschiebung zu drehen. Die Winkelverschiebung kann so gewählt werden, um den Rasenmäher für ein bevorstehendes oder nächstes Manöver vorzubereiten. Im Bogen-Drehmodus bewegt sich der Rasenmäher entlang eines gekrümmten Verlaufs, und der Rasenmäher pausiert oder läuft leer, um sich bezüglich mindestens eines stationären oder beweglichen Bezugspunkts entlang des linearen Verlaufs um eine zeitliche Winkelverschiebung zu drehen. Die Winkelverschiebung kann so gewählt werden, um den Rasenmäher für ein bevorstehendes oder nächstes Manöver vorzubereiten. Beispielsweise kann der Drehmodus, der Linear-Drehmodus oder der gekrümmte Drehmodus verwendet werden, um einen kritischen Punkt des Mähdecks auf einen Bezugspunkt oder -achse für einen nachfolgenden oder geplanten Zurückschneidvorgang auszurichten.
18 veranschaulicht einen Innenbogenmodus, bei dem der Bezugspunkt 180 in oder unter einem Umfang des Rasenmähers 10 liegt. Die Räder 51 sind senkrecht zu den Radien 181 um den Bezugspunkt 180 ausgerichtet. Die Radien 181 werden durch die durchgezogenen Linien angedeutet, die sich zwischen dem Bezugspunkt 180 und den Rädern 51 erstrecken. Der Rasenmäher 10 folgt einem Bogen oder einer gekrümmten Bahn 182, die durch eine punktierte Linie angedeutet werden. Jedes Rad 51 folgt dem Bogen oder der gekrümmten Bahn, die durch die gestrichelten Linien 183 angedeutet werden.
Der Zurückschneidmodus aus 19 ähnelt dem Innenbogenmodus aus 18, außer, dass der Bezugspunkt 191 in 19 anders angeordnet ist als der Bezugspunkt 180 in 18. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Elemente in 18 und 19.
19 veranschaulicht einen Zurückschneidmodus mit Nullradius oder einen Zurückschneidmodus mit einem Radius von nahe null, bei dem der Bezugspunkt 191 mit einem kritischen Punkt 190 auf dem Außenumfang des Rasenmähers koextensiv und zu diesem benachbart ist. Ein kritischer Punkt (z. B. 190 oder 191) des Mähdecks kann eines oder mehrere der Folgenden bedeuten: (a) ein äußerster vorragender Abschnitt des Mähdecks bezüglich eines Mittelpunkts des Rasenmähers, (b) ein äußerster vorragender Abschnitt des Rasenmähers außer einer Auswurfregion, (c) eine äußere Umfangszone des Mähdecks mit dem Rand des Schneidmessers am nächsten dazu und (d) ein radial äußerster Rand eines oder mehrerer Schneidmesser des Rasenmähers. Die Erfindung kann zwar mit einem Mähdeck mit nur einem kritischen Punkt 190 ausgeführt werden, aber das Mähdeck kann außer dem kritischen Punkt 190 andere kritische Punkte 191 haben. Das Mähdeck aus 19 hat beispielsweise drei kritische Punkte (190, 191).
Der Zurückschneidmodus aus 20 ähnelt dem Zurückschneidmodus aus 19 und dem Innenbogenmodus aus 20, außer, dass der kritische Punkt 190 in 20 um einen radialen Abstand 196 vom Bezugspunkt 195 beabstandet ist. Gleiche Bezugszeichen in 18 bis 20 bedeuten gleiche Elemente.
20 stellt einen Zurückschneidmodus mit einem Radius von größer null dar, bei dem der Bezugspunkt 195 um einen radialen Abstand 196 außerhalb des Rasenmähers 10 liegt, um zu vermeiden, dass er an ein Objekt 197 anstößt oder es beschädigt (oder das Objekt gesteuert kontaktiert). Der Bezugspunkt 195 kann mit einem Objekt 197 zusammenfallen oder zu diesem benachbart sein, so dass zwischen einem Außenumfang des Objekts 197 und dem Außenumfang des Rasenmähers 10 ein geeigneter Abstandsradius eingerichtet wird.
21 zeigt eine beispielhafte Datenstruktur für Bahnplandaten. Gemäß 21 haben die Bahnplandaten zwei hierarchische Ebenen: (1) Bahnabschnittidentifizierer und (2) Bahnabschnittdaten. Die Bahnabschnittdaten sind von einem entsprechenden Bahnabschnittidentifizierer abhängig. Bei einer Ausführungsform stellt der Bahnabschnittidentifizierer einen Ausgangsdatentyp bezüglich Bahnabschnittdaten dar; die Bahnabschnittdaten stellen einen Nachfolgedatentyp zum Bahnabschnittidentifizierer dar.
Bei der beispielhaften Datenstruktur in 21 sind dem ersten Bahnabschnittidentifizierer eine erste Startkoordinate (X₁, Y₁), eine Zielkoordinate (X₂, Y₂), ein Modus (z. B. Linearmodus, Bogenmodus, Spiralmodus, Drehmodus, Zurückschneidmodus oder eine Kombination daraus) (M₁) und Bezugspunktkoordinaten (wo zutreffend zu dem relevanten Modus, z. B. für Bögen oder Zurückschneidmoden) (R₁) zugeordnet.
Dem zweiten Bahnabschnittidentifizierer sind eine erste Startkoordinate (X₂, Y₂), eine Zielkoordinate (X₃, Y₃), ein Modus (z. B. Linearmodus, Bogenmodus, Spiralmodus, Drehmodus, Wendemodus, Hundegang-Wendung oder eine Kombination daraus) (M₂) und Bezugspunktkoordinaten (wo zutreffend) (R₃) zugeordnet. Es ist anzumerken, dass die Endkoordinate des ersten Bahnabschnittidentifizierers dieselbe ist wie die Startkoordinate des zweiten Bahnabschnittidentifizierers, so dass der erste Bahnabschnitt und der zweite Bahnabschnitt Teil eines durchgängigen Bahnplans für den Rasenmäher sein können.
In dem Beispiel sind dem N-ten Bahnabschnittidentifizierer eine erste Startkoordinate (X_N, Y_N), eine Zielkoordinate (X_N+1, Y_N+1), ein Modus (z. B. Linearmodus, Bogenmodus, Spiralmodus, Drehmodus oder eine Kombination daraus) (M_N) und Bezugspunktkoordinaten (wo zutreffend) (R_N) zugeordnet. N kann zwar eine beliebige ganze Zahl oder positive natürliche Zahl größer als zwei in dem Beispiel aus 21 sein, aber es ist möglich, die Erfindung mit anderen Werten von N auszuführen. Es ist anzumerken, dass die Endkoordinate des vorherigen Bahnabschnittidentifizierers (z. B. der Bahnabschnittidentifizierer N – 1) dieselbe ist wie die Startkoordinate des N-ten Bahnabschnittidentifizierers, so dass der vorherige Bahnabschnitt und der N-te Bahnabschnitt Teil eines durchgängigen Bahnplans für den Rasenmäher sein können.
22 zeigt einen beispielhaften Bahnplan in Übereinstimmung mit der in 23 dargestellten Bahnplandatenstruktur. Der folgende Bahnplan wird in einem Arbeitsbereich 421 mit einem oder mehreren Hindernissen ausgeführt. Zu Veranschaulichungszwecken umfassen die Hindernisse hier ein Gebäude 419 und ein Objekt 420. In der Praxis kann sich der Bahnplan vom Ausführungsbeispiel aus 22 unterscheiden, um zahlreiche mögliche Arbeitsbereiche und eine Mischung aus Hindernissen verschiedener Zahl, Größe und Auslegung einzuschließen.
Der Rasenmäher 10 folgt einem ersten Bahnabschnitt 407, der sich von X₁, Y₁ zu X₂, Y₂ in einem Linearmodus erstreckt. Der zweite Bahnabschnitt 408 kann denselben Start- und Bestimmungspunkt X₂, Y₂ haben. Der zweite Bahnabschnitt 408 wird in einem Drehmodus durchgeführt, bei dem eine Wendung von ungefähr neunzig (90) Grad im Uhrzeigersinn durchgeführt wird. Der Rasenmäher 10 folgt dem dritten Bahnabschnitt 409, der sich von X₂, Y₂ zu X₃, Y₃ in einem allgemeinen Linearmodus erstreckt. Der vierte Bahnabschnitt 410 hat denselben Start- und Bestimmungspunkt X₃, Y₃. Der vierte Bahnabschnitt 410 wird in einem Drehmodus durchgeführt, bei dem der Rasenmäher 10 eine Wendung von ungefähr neunzig (90) Grad im Uhrzeigersinn durchführt. Der Rasenmäher 10 folgt einem fünften Bahnabschnitt 411, der sich von X₃, Y₃ zu X₄, Y₄ in einem Linearmodus erstreckt. Für den sechsten Bahnabschnitt 413 wechselt der Rasenmäher 10 zu einem Zurückschneidmodus oder einen Bogenmodus, bei dem der Rasenmäher in einem Bogen um einen Bezugspunkt 417 (dem Objekt 420 zugeordnet) zurückschneidet. Der sechste Bahnabschnitt 413 kann bei X₄, Y₄ anfangen und bei X₄, Y₄ enden, um den sechsten Bahnabschnitt 413 als einen Zwischenbogen oder Kreis zu definieren, der zwischen den Start- und den Endkoordinaten ausgeführt wird.
Der Rasenmäher folgt einem siebten Bahnabschnitt 414 von X₄, Y₄ zu X₅, Y₅ in einem Linearmodus. Bei einem achten Bahnabschnitt 415 folgt der Rasenmäher 10 einer Bogenbahn mit einem konstanten oder variablen Radius bezüglich des Bezugspunkts 418 von einem Startpunkt X₅, Y₅ zum Bestimmungspunkt X₆, Y₆. Der kritische Punkt des Rasenmähers (z. B. Mähdeck) liegt dem zurückzuschneidenden Bereich gegenüber und ist auf einen gekrümmten Rand (der sich z. B. entlang einer Seite des Gebäudes 419 erstreckt) ausgerichtet, unabhängig davon, ob der Rand konvex oder konkav ist. In einem Ausführungsbeispiel kann der Rasenmäher dementsprechend den kritischen Punkt des Rasenmähers 10 umorientieren, indem er den Modus des siebten oder achten Bahnabschnitts zu einem Dreh-Linearmodus bzw. einem Dreh-Krümmungsmodus ändert. Nach dem achten Bahnabschnitt 415 folgt der Rasenmäher einem neunten Bahnabschnitt 416, der sich von X₆, Y₆ zu X₇, Y₇ erstreckt.
Vorteilhafterweise ist der erfindungsgemäße Rasenmäher sehr manövrierfähig und hat einen niedrigeren Schwerpunkt als viele andere Rasenmäher mit vergleichbarer Schnittbreite (z. B. Aufsitzrasenmäher, die eine Betriebsperson an Bord aufnehmen können). In einer Konfiguration erleichtern die Montage des Motors, der Antriebsmotoren 50, der Lenkmotoren 44 und die Abwesenheit einer Betriebsperson auf dem Rasenmäher 10 einen allgemein niedrigen Schwerpunkt des Rasenmähers, um die Gefahr, dass er beim Mähen von abfälligem Gelände kippt, zu verringern.
Die Manövrierfähigkeit des Rasenmähers 10 stützt flexible Bahndefinition, die zur Variierung von Bahnen eingesetzt werden kann, um Bodenverdichtung, Pflanzengutverdichtung oder Rasenverdichtung zu verringern. Die Steuerung sorgt für genaue Lenkwinkel und Raddrehzahl, um das Abschurren von Reifen und die Rasenbeschädigung auf ein Minimum zu reduzieren.
Nach der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform wird deutlich, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der in den beiliegenden Ansprüchen definiert wird. Beispielsweise können zwei der drei Räder des Rasenmähers gelenkt und angetrieben werden, um die Kosten des Rasenmähers zu senken. Das verbleibende Rad könnte nicht gelenkt, nicht angetrieben oder beides sein. Bei einem weiteren Beispiel kann ein Hochgeschwindigkeitsluftgebläse am Rasenmäher angebracht sein, um Grasabfälle, Laub oder andere Abfälle vom Boden oder gepflasterten Bereichen wegzublasen.

Claims

Rasenmäher (10) mit mehreren Radanordnungen (16), wobei jede Radanordnung (16) einem entsprechenden Rad (51), einem entsprechenden elektrischen Lenkmotor (44) und einem entsprechenden elektrischen Antriebsmotor (50) zugeordnet ist, einer Steuerung (70) zum Steuern einer gelenkten Richtung des entsprechenden Rads (51) über den entsprechenden elektrischen Lenkmotor (44) sowie der Beaufschlagung des entsprechenden elektrischen Antriebsmotors (50) mit elektrischer Energie in Übereinstimmung mit dem Manövrieren des Rasenmähers (10) gemäß einem Bewegungsmodus in einer beliebigen gewünschten Richtung am Boden entlang, einer Antriebseinheit (12) zum Drehen mindestens eines Schneidmessers, einem Mähdeck (18) zur Unterbringung des mindestens einen Schneidmessers, wobei das Mähdeck (18) Aussparungen (19) zur Bereitstellung einer räumlichen Zone für die mehreren Radanordnungen (16) hat, und einem Rahmen (14) zum Stützen der mehreren Radanordnungen (16), der Antriebseinheit (12) und des Mähdecks (18), dadurch gekennzeichnet, dass jede Radanordnung (16) eine Spindelanordnung (46) aufweist, die eine Welle (47) aufweist, die einer Lenkanordnung (41) zugeordnet ist, die den Lenkmotor (44) aufweist, und an der der Antriebsmotor (50) montiert werden kann, wobei der Lenkmotor (44) eine Lenkachse (13) definiert und der Antriebsmotor (50) eine Radachse (113) definiert, wobei die Steuerung (70) jedes Rad (51) bezüglich der Lenkachsen (13) und der Radachse (113) steuert, um den Rasenmäher (10) zu bewegen.
Rasenmäher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsmodus aus der Gruppe be stehend aus einem Linearmodus, einem Bogenmodus, einem Drehmodus und einem Zurückschneidmodus ausgewählt ist, wobei der Bewegungsmodus einen Linearmodus aufweist, in dem alle Räder (51) bezüglich ihrer jeweiligen Lenkachsen parallel zueinander orientiert sind, und/oder einen Drehmodus, in dem die Räder (51) allgemein tangential zu einer kreisförmigen Region um den Rasenmäher (10) orientiert sind, und/oder einen Bogenmodus, in dem jedes Rad (51) allgemein tangential zu einem entsprechenden Bogen ist, der einem entsprechenden Radius zugeordnet ist, der sich von einem Bezugspunkt erstreckt, und/oder einen Zurückschneidmodus, in dem ein kritischer Punkt des Mähdecks (18) einem zurückzuschneidenden Rand gegenüberliegt, wobei der kritische Punkt der äußersten Schneidkante des mindestens einen Schneidmessers zugeordnet ist.
Rasenmäher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mähdeck (18) drei allgemein halbkreisförmige Abschnitte mit entsprechenden Mittelpunkten aufweist, die im Wesentlichen gleich weit von einem geometrischen Mittelpunkt des Rasenmähers (10) beabstandet sind, wobei jeder allgemein halbkreisförmige Abschnitt vorzugsweise eine allgemein vertikale Welle (24) enthält, die an ein Schneidmesser gekoppelt ist, wobei ein Umfang des Mähdecks (18) die Aussparungen als offene Regionen zwischen benachbarten halbkreisförmigen Abschnitten hat und/oder wobei die Räder (51) frei von mechanischer Störung sind, so dass sie sich bezüglich einer gelenkten Achse über einen Bereich von mindestens neunzig Grad drehen können.
Rasenmäher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Räder (51) allgemein tangential zu einer kreisförmigen Region um einen geometrischen Mittelpunkt des Rasenmähers (10) orientiert sind, um einen Nullwenderadius für die Bewegung des Rasenmähers (10) bereitzustellen, und/oder dass die Räder (51) bezüglich einer gelenkten Achse über mindestens dreihundertsechzig Grad drehbar sind.
Rasenmäher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schneidmesser einen Schwad bereitstellt, der größer als ein oder gleich einem Radabstand der Räder (51) ist, und/oder dass das mindestens eine Schneidmesser einen Schwad bereitstellt, der größer als ein oder gleich einem Abstand zwischen Außenseiten der Räder (51) ist in mindestens einem Drehmodus und einem Linearmodus.
Rasenmäher nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (12) einen Motor aufweist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Brennkraftmotor, einem Dieselmotor, einem Benzinmotor, einem Wechselstrommotor, einem Gleichstrommotor, einem Induktionsmotor und einem Elektromotor besteht.
Verfahren zum Zurückschneiden von Pflanzengut mit einem Rasenmäher (10) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Positionieren eines kritischen Punkts eines Rasenmähers (10) über eine oder in der Nähe von einer Bezugsdrehachse des Rasenmähers (10), Orientieren jedes Rads (51) des Rasenmähers (10) allgemein tangential zu einem oder mehreren entsprechenden Bögen um die Bezugsdrehachse und Steuern der Beaufschlagung eines oder mehrerer der Räder (51) mit mechanischer Drehenergie, um den Rasenmäher (10) um ein gewünschtes Umdrehungsmaß um die Bezugsdrehachse zu drehen, oder: Positionieren eines kritischen Punkts eines Rasenmähers (10) über einem Bezugsbogen, Ausrichten einer gelenkten Orientierungsrichtung der Räder (51), so dass sie allgemein tangential zu jeweiligen Bögen verläuft, die bezüglich des Bezugsbogens allgemein konzentrisch sind, und Steuern einer Beaufschlagung eines oder mehrerer der Räder (51) mit mechanischer Drehenergie, um den Rasenmäher (10) um ein gewünschtes Umdrehungsmaß um das Objekt zu drehen oder anzutreiben, wobei der kritische Punkt des Rasenmähers (10) eine oder mehrere der folgenden Bedeutungen haben kann: (a) ein äußerster vorragender Abschnitt des Rasenmähers (10) bezüglich eines Mittelpunkts des Rasenmähers (10), (b) ein äußerster vorragender Abschnitt des Rasenmähers (10) außer einer Auswurfregion, (c) eine äußere Umfangszone des Rasenmähers (10) mit dem ihr am nächsten gelegenen Rand des Schneidmessers und (d) ein radial äußerster Rand eines oder mehrerer Schneidmesser des Rasenmähers (10).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Positionierung des kritischen Punkts das Positionieren eines Rands oder äußeren Umfangs eines Mähdecks (18) des Rasenmähers (10) als den kritischen Punkt oder das Positionieren eines Außenrands eines Schneidmessers als den kritischen Punkt umfasst.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 oder 8, das ferner das Identifizieren eines Zielbereichs für die Durchführung eines Nullwenderadius-Zurückschnitts, vorzugsweise vor der Durchführung des Positionierens, Orientierens und Steuerns, umfasst, wobei der Zielbereich einen Teil eines vom Rasenmäher (10) zu bearbeitenden Arbeitsbereichs umfasst.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Zielbereich eine restliche ungemähte Region des Arbeitsbereichs darstellt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, das ferner das Identifizieren eines Zielbereichs für die Durchführung eines Nahenullwenderadius-Zurückschnitts umfasst.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, das ferner das Ausrichten des Bogens auf einen minimalen radialen Abstand um ein Objekt umfasst, der für ausreichenden Abstand zwischen dem Objekt und dem Rasenmäher (10) sorgt, um Anstoßen, Abschurren, Abreiben oder anderen Kontakt mit dem Objekt und/oder zwischen dem Objekt und einem Außenrand von Schneidmessern zu vermeiden, die dem Außenumfang des Rasenmähers (10) am nächsten liegen.