具体实施方式

本公开涉及一种铰接式自推进机器人工具1，如图1A所示。在所示的示例下，机器人工具是草坪割草机，但是本公开的机器人工具也可以用于其他目的。例如，本公开还可以用于与配置为机器人真空吸尘器、高尔夫球收集工具或在工作区域上操作的任何其他类型的机器人工具的机器人工具结合。通常，这种机器人工具间歇地连接到充电站(未示出)。

由于机器人工具1是铰接式的，其包括通过联接装置13、15互连的第一平台3和第二平台7。第一平台3包括第一轮组件5，在所示的情况下该第一轮组件具有两个轮(一个在图1中可见)，第二平台7包括第二轮组件9。尽管这不是必需的，但是为每个轮提供电机使得其可以被单独地驱动是非常有利的。

具有接头13和臂15的联接装置连接第一平台3和第二平台7，使得一个平台7可以在转动轴线11处相对于另一个平台3转动，该转动轴线是竖直的或者至少相对于机器人工具在其上操作的表面(在该例中为草坪)具有显著竖直分量(例如，与竖直方向偏离小于15度)。因此，第一平台3和第二平台7中的一个可以在转动轴线处相对于另一个枢转到不同的相互角位置。

这种铰接式草坪割草机例如与具有两个从动轮的单平台机器人相比具有更优越的操纵性，并且能够在更崎岖的草坪中操作。在图1B中示出了进行右急转弯的草坪割草机的实例。于是，第一平台3的第一轮组5的轮可以沿相反方向被驱动，而第二平台7的第二轮组9的轮将第二平台7朝向第一平台3驱动。结果是在第二平台围绕转动轴线11转动的同时发生右急转弯。为了有效地控制草坪割草机的运动，可将围绕转动轴线的运动反馈到工具的控制单元。

图2示出了露出如图1A所示的铰接式机器人工具的第一平台3和第二平台7之间的联接装置的部件的截面。固定地连接到第一平台3并从其伸出的臂15(也参见图1A)到达第二平台7的顶部上的位置。在此位置，臂15包括接头13，该接头具有沿着主转动轴线11延伸的轴17，在该主转动轴线处允许第二平台7相对于第一平台3转动。在一端处，轴17固定地连接到第一平台3的臂15，并且沿着该轴的长度，该轴包括连接到第二平台7的轴承装置19。在所示的情况下，轴承装置包括沿着轴17的长度间隔开地设置的两个滚珠轴承19，每个轴承19的内件连接到轴17。每个轴承19的外件连接到第二平台7，从而使第二平台可围绕轴17枢转，并由此围绕转动轴线11枢转。

在所示的示例中，轴承装置19经由连杆(link)21连接到第二平台7。所示的连杆21在第一端处连接到轴承装置，并且在第二端处连接到第二平台7。如图所示，第二端可以可选地通过铰接部23以可枢转的方式连接到第二平台。这使得第一平台3和第二平台7还可能沿着侧倾轴线25(也在图1中示出)相对于彼此略微转动，这意味着第一平台3和第二平台7的轮轴线可以相互略微倾斜，从而允许机器人工具1更好地适应机器人工具在其上操作的地形。

本公开涉及一种测角器装置，该测角器装置配置为感测第一平台3和第二平台7之间的相对角位置以及基于由测角器装置产生的数据来适配机器人工具的行为。测角器在此通常是指适于检测两个装置之间的角度的传感器。

在一般的联接装置中，提供了附接到第一平台3的第一部分17，在此情况下，第一部分是轴17。第二部分附接到第二平台7，在所示的示例中该第二部分是第二平台的壳体的顶壁27，该第二部分配置为围绕第一部分17枢转。

测角器装置29、31包括附接到第一部分(即轴17)并且在转动轴线11上的磁体29，以及在转动轴线11上或附近附接到第二部分27的霍尔传感器装置31。

这意味着，当第一平台3和第二平台7之间的相对角位置改变时，磁体29(通常是永磁体)相对于霍尔传感器装置31旋转，并且此旋转可由霍尔传感器检测。磁体29可以布置成其磁极在垂直于转动轴线11的轴线上(参见图4)，尽管如此，这不是必须的。

此测角器装置29、31提供的优点是传感器的电子部件、霍尔传感器装置31可以完全封装并且根本不需要暴露于环境。这与例如包括电位计的测角器相比是明显的优点，在包括电位计的测角器中，连接到一个平台的电刷在连接到另一个平台的电阻轨道上运行。如果用在例如切割湿草的草坪割草机中，这种装置会迅速劣化。

图3示意性地示出了根据第一实施方式的霍尔传感器测角器装置29、31的俯视图。该视图是沿着转动轴线11从机器人工具的顶部看到的，并且如上所述，永磁体29可围绕转动轴线11并相对于霍尔传感器装置31旋转(或反之亦然)。霍尔传感器装置31可以包括具有多个部件的印刷电路板。在所示的情况下，传感器是二维传感器，该二维传感器具有沿着x轴(参见图1)定向的一个霍尔元件33和沿y轴定向的一个霍尔元件35。此取向仅是一个实例，并且只要元件33、35在水平面中不平行，霍尔传感器装置31就可以能够检测角度。使永磁体29围绕转动轴线11转动将在霍尔元件33、35中产生变化的响应，通常是对应于第一平台3和第二平台7之间的角度的正弦函数和余弦函数。因此这可足以提供可由机器人工具的控制单元使用的测角器读数。

图4和图5示意性地示出了霍尔传感器测角器29、31的侧视图。原则上，可以设置第三霍尔元件37，其指向与x方向和y方向正交的z方向，从而提供三维霍尔传感器装置。虽然这个增加的霍尔元件37不能对围绕转动轴线11的转动作出响应，但是其仍然可以提供在某些情况下有用的数据。

例如，如果轴17(参见图2)从初始转动轴线11倾斜到倾斜轴线39，则这可以通过z轴霍尔元件37检测到。这种倾斜可能由于机器人工具在崎岖地形上移动而引起，该崎岖地形使得第一平台和第二平台还围绕侧倾轴线25(参见图1A和图2)相互转动。倾斜的检测以及感测的角位置可由机器人工具的控制单元使用。

图6示意性地示出了铰接式机器人工具的侧倾。在该示例中，第二平台7相对于第一平台3略微侧倾，这是可由图4和图5的三维霍尔传感器装置记录的运动，并且可将此数据反馈到机器人工具的控制单元以改进机器人工具的转向。为了在此情况下良好地操作，霍尔传感器装置31应相对于侧倾轴线25合理地居中，该霍尔传感器装置通常在侧倾轴线25上或者优选地与侧倾轴线25相距5mm或更小。在所示的示例中，侧倾轴线穿过霍尔传感器装置31电路板的平面。

磁体29与位于磁体下方并附接到第二平台的部分27之间的距离d可优选地间隔开至少4mm以允许这种运动。

此外，传感器装置可适于检测机器人工具1的提升。这在许多情况下是重要的。例如，对于机器人草坪割草机，重要的是检测提升以例如禁用草坪割草机下方的非常锋利的旋转刀，以避免伤害用户，或者检测可能企图进行的盗窃。

这可以使用霍尔传感器装置来布置，如图7和图8所示。在此情况下，将轴承19连接到第二平台的连杆21设置有弹性伸缩特征部22，该弹性伸缩特征部允许连杆沿着转动轴线11伸长。因此，如图8所示，如果用户拿着第一平台3而使机器人工具提升，则连杆21可以扩展，使得磁体29远离霍尔传感器电路31移动。例如，通过提升机器人工具，磁体与霍尔传感器电路之间的距离可以从1.0d增加到1.75d，如图7至图8所示。这降低了在x方向和y方向二者上感测到的磁场，因此霍尔传感器装置29、31可以用于感测提升。第二平台7中的提升可使得磁体29改为朝向霍尔传感器电路31移动。

通常，第一部分/轴17因此可以沿着转动轴线11滑动，使得如果在第一平台3中提升机器人工具，则磁体远离霍尔传感器装置31移动。

在感测到提升时，机器人工具可以配置为禁用旋转刀等。

本公开不限于上述实例，并且可以在权利要求的范围内以不同方式进行变型和改变。