具有轉向制動器的全輪驅動機器人車輛的制作方法

相關申請案的交叉引用

本申請要求2015年12月2日提交的美國臨時申請第62/086,498號和2015年6月4日提交的美國臨時申請第62/170,735號的權益，其全部內容通過引用并入本文。

實例實施方式總體涉及機器人車輛，更具體地涉及具有轉向制動器(steeringbrake)的機器人車輛。

背景技術：

通常使用各種工具和/或機器進行庭院維護任務，這些工具和/或機器為執行相應特定任務而構造。某些任務，如割草，通常由割草機執行。割草機本身可具有多種不同構造以支持消費者的需求和預算。手推式割草機通常緊湊，發動機相對較小，且相對便宜。同時，另一方面，騎坐式割草機，例如草坪拖拉機，可相當大。近來，機器人割草機和/或遙控割草機也已成為消費者選擇時的考慮對象。

機器人割草機通常能夠在平坦和高低不平的地形上行進以進行與割草有關的庭院維護活動。可對機器人割草機進行編程，使其在執行割草任務的同時停留在限定區域內，且甚至可將其配置成在限定區域內執行其它任務。因此，理想的是擴展機器人割草機的能力以提高其實用性和功能性。

技術實現要素：

因此，一些實例實施方式可提供一種其結構和控制方式使得能夠實現優越性能的機器人車輛。就此而言，基于機器人車輛的結構及其上采用的控制機構，機器人車輛的轉彎能力可提高。

一些實例實施方式可通過提高機器人車輛的能力來為花園主人或其它操作者提供實用性，具體而言，可通過使花園主人能夠在各種不同甚至具有挑戰性的環境中操作這種車輛來提高機器人車輛的能力。

一些實例實施方式可提供一種機器人車輛，包括：第一底盤平臺，包括第一車輪組件；第二底盤平臺，包括第二車輪組件，第一底盤平臺和第二底盤平臺彼此隔開；聯動裝置(linkage)，該聯動裝置能操作地耦接至第一底盤平臺和第二底盤平臺，這樣使得聯動裝置相對于第一底盤平臺固定，且使得第二底盤平臺可相對于第一底盤平臺旋轉，第二底盤平臺包括轉彎軸線。機器人車輛還可包括電力制動器，電力制動器放置成靠近聯動裝置的轉彎軸，由處理電路選擇性地應用電力制動器以抵抗第二底盤平臺繞轉彎軸線轉彎，并選擇性地釋放電力制動器以允許第二底盤平臺繞轉彎軸線轉彎。

在另一個實例實施方式中，提供了一種機器人車輛，包括：第一底盤平臺，包括第一車輪組件；第二底盤平臺，包括第二車輪組件，第一底盤平臺和第二底盤平臺彼此隔開；聯動裝置，該聯動裝置能操作地耦接至第一底盤平臺和第二底盤平臺，這樣使得聯動裝置相對于第一底盤平臺固定，且使得第二底盤平臺可相對于第一底盤平臺旋轉。第二底盤平臺包括轉彎軸線。機器人車輛還可包括電永磁體，電永磁體包括制動盤和電磁體，電磁體配置成當應用時與制動盤接合且靠近聯動裝置的轉彎軸放置，由處理電路選擇性地應用電力制動器以抵抗第二底盤平臺繞轉彎軸線轉彎，并選擇性地釋放電力制動器以允許第二底盤平臺繞轉彎軸線轉彎。

附圖的各視圖的簡要說明

以上已概括地描述了本發明，現在將參考附圖描述本發明，附圖不一定按比例繪制，其中：

圖1圖示了可利用實例實施方式的機器人割草機的實例操作環境；

圖2圖示了機器人割草機的處理電路的各種部件的框圖，以圖示實現機器人割草機的功能性性能的一些部件并便于描述實例實施方式；

圖3圖示了機器人割草機的各種部件的框圖，以便于描述可用于實施實例實施方式的一些結構部件；

圖4包括圖4a和4b，圖示了根據實例實施方式的機器人割草機的透視圖；

圖5包括圖5a和5b，圖示了機器人割草機的各種視圖，其中機器人割草機的第一殼體部分和第二殼體部分已移除以示出底盤平臺之間具有彎曲組合聯動裝置的一個實例實施方式的轉彎能力；

圖6包括圖6a和6b，圖示了機器人割草機的各種視圖，其中機器人割草機的第一殼體部分和第二殼體部分已移除以示出底盤平臺之間具有直組合聯動裝置的一個實例實施方式的轉彎能力；

圖7a圖示了根據實例實施方式的將第一底盤平臺連接至第二底盤平臺的組合聯動裝置；

圖7b圖示了根據實例實施方式的包括兩個組合聯動裝置臂的實例組合聯動裝置。

圖8包括圖8a和8b，示出了根據實例實施方式的如何繞樞轉軸線樞轉可使第一車輪組件的公共軸線與第二車輪組件的公共軸線處于不同平面的實例；

圖9a圖示了根據一個實例實施方式的轉彎組件的剖面圖以便于描述如何實現繞轉彎軸線和樞轉軸線的旋轉；

圖9b圖示了根據實例實施方式的轉彎組件的透視圖；

圖9c圖示了根據實例實施方式的電力制動器的透視圖；

圖9d圖示了根據實例實施方式的電力制動器的示圖；

圖9e圖示了根據實例實施方式的實例電力制動器；

圖9f圖示了根據實例實施方式的實例電力制動器；

圖9g圖示了根據實例實施方式的實例轉彎馬達齒輪傳動裝置；

圖10a和10b圖示了實例實施方式的第二底盤平臺的一部分的剖面圖，以圖示根據實例實施方式的可如何實現轉彎馬達；

圖11包括圖11a和11b，示出了機器人割草機的剖面圖以圖示實例實施方式的一些部件；

圖12圖示了機器人割草機的透視圖，其中進一步移除了底盤平臺的蓋部分以圖示實例實施方式的一些部件；

圖13圖示了根據實例實施方式的進行轉彎的機器人割草機的俯視圖；

圖14圖示了根據實例實施方式的機器人割草機的概念性表示，以示出用于計算進行轉彎操作的各種幾何值；

圖15圖示了根據替代實例實施方式的機器人割草機的概念性表示，以示出用于計算進行轉彎操作的各種幾何值；

圖16包括圖16a和16b，圖示了根據實例實施方式的機器人割草機的重心與穿過每一個下部車輪與地面的接觸點的接觸線之間的關系；

圖17包括圖17a和17b，分別圖示了根據實例實施方式的與圖16a和16b中的情況相同的情況位于給定斜坡上的前透視圖；

圖18包括圖18a和18b，圖示了根據替代實例實施方式的所處斜坡的坡度大于圖17所示斜坡的坡度且輪子在圖18a中已轉彎90度而在圖18b中僅轉彎45度的機器人割草機的前透視圖；

圖19圖示根據實例實施方式的用于控制機器人車輛轉向的方法的框圖；以及

圖20圖示了根據實例實施方式的使得能夠控制機器人割草機的轉彎角度的方法的框圖。

具體實施方式

以下將參考附圖更全面地描述一些實例實施方式，附圖中示出了本發明的一部分而非全部實施方式。實際上，本文描述和圖示的實例不應解釋為限制本公開的范圍、適用性或配置。而應理解為，提供這些實例實施方式是為了使本公開滿足適用的法律要求。在所有附圖中，相同附圖標記指示相同元件。此外，文中使用的術語“或”應解釋為每當其運算數的一個或多個為真時使得結果為真的邏輯運算符。文中使用的可操作耦接應理解為是指不論在哪種情況下均使彼此能操作地耦接的部件能夠在功能上相互連接的直接或間接連接。

通常期望機器人車輛，例如機器人割草機，自主地行駛通過限定的區域并執行功能(例如，割草)。在最簡單環境中，其中區域相對較小且平坦，其形狀還算規則，機器人車輛可能夠很容易地橫穿區域。然而，當設計并構建機器人車輛時，必須針對最糟糕而非最簡單的情況來設計車輛，以確保最終產品可在市場上獲得成功。因此，在各種環境(例如，多丘陵地形、狹窄道路、形狀復雜區域等)中的可操作性可以是這種裝置的重要特征。

對配置成在具有挑戰性的環境中操作的機器人車輛可有所幫助的可操作性的一個方面是使機器人車輛以小半徑轉彎的能力。提供可以大約90度或接近90度的轉彎角度轉彎的機器人車輛可以是一個顯著優點。然而，無論是在斜坡上轉彎還是急轉彎，均有可能會將草拔掉，或在某些情況下甚至使機器人車輛翻倒。因此，僅提供具有急轉彎能力的機器人車輛的話，問題還不算結束。應該以智能地利用其能力來避免損壞草和/或車輛本身的方式來控制具有急轉彎能力的機器人車輛。

在某些情況下，例如陡坡或表面不平，如果使用了活動軸承(freebearing，自由軸承)，則后底盤和車輪可不穩定，例如自轉向。當割草機向前或向后直行時或當割草機轉彎時，可使用制動器。在一些實例中，可使用電磁制動器，例如電永磁體。當割草機改變轉彎角度時可釋放電力制動器，而當實現了轉彎角度(包括平角)時應用電力制動器，從而限制或防止割草機在操作期間意外轉彎。

因此，本文描述的實例實施方式提供了各種結構性及與控制有關的設計特征，這些特征可用于以智能方式提高機器人車輛(例如，機器人割草機、移動感測裝置、灌溉裝置和/或等)的待擴展能力。也可提供其它結構，且也可執行其它功能，如下文更詳細所述。

圖1圖示了可與實例實施方式結合使用的機器人割草機10的實例操作環境。然而應理解，實例實施方式可用于多種其它機器人車輛，因此應認為機器人割草機10僅僅是這種車輛的一個實例。機器人割草機10可操作將一塊土地20(即，地塊或花園)上的草割除，該塊土地的邊界30可使用一個或多個物理邊界(例如，柵欄、墻壁、路緣等)、邊界電線、基于邊界的編程位置或其組合來限定。當邊界30為邊界電線時，邊界電線可發出可被機器人割草機10檢測到的電信號，當到達地塊20的邊界30時，邊界電線可發出電信號來告知機器人割草機10。

可經由位于機器人割草機10上的控制電路12來(至少部分地)控制機器人割草機。除了別的以外，控制電路12還可包括定位模塊和傳感器模塊，以下將更詳細地對其進行描述。因此，就在指定部分或整個地塊20上執行任務而言，機器人割草機10可利用控制電路12來限定地塊20的覆蓋路徑。就此而言，定位模塊可用于在地塊20上引導機器人割草機10并確保實現整個覆蓋(或至少地塊20的預定部分)，而傳感器模塊可在機器人割草機10穿過地塊20的同時檢測物體和/或收集關于機器人割草機10周圍環境的數據。

如果使用傳感器模塊，傳感器模塊可包括與位置確定有關的傳感器(例如，邊界有線檢測器、gps接收器、加速計、相機、雷達發射機/檢測器、超聲波傳感器、激光掃描儀等)。因此，例如，可使用gps、慣性導航、光流、無線電導航、視覺定位(例如vslam)和/或其它定位技術或其組合來確定位置。因此，可(至少部分地)使用傳感器來確定機器人割草機10相對于地塊20的邊界或其它關注點(例如，起點或其它關鍵特征)的位置，或確定機器人割草機10隨時間移動的位置歷史或軌跡。傳感器還可檢測碰撞、翻倒或各種故障情況。在某些情況下，傳感器還可或替代地收集與地塊20上的特定位置關聯的各種可測量參數(例如，水分、溫度、土壤條件等)。進一步地，在某些情況下，傳感器可用于檢測斜坡和/或影響牽引的情況以及機器人車輛試圖轉彎的量或角度。如以下將討論，機器人割草機10可配置成基于各種因素控制轉彎角度以優化轉彎能力，同時使與在某些狀況或情況下進行大角度轉彎關聯的任何風險降至最低。

在實例實施方式中，機器人割草機10可由一個或多個可充電電池供電。因此，機器人割草機10可配置成返到位于地塊20的某些位置處的充電站40以為電池充電。電池可為機器人割草機10的驅動系統和刀片控制系統供電。然而，機器人割草機10的控制電路12可選擇性地控制向驅動系統和/或刀片控制系統供電或施加其它控制信號，以指導驅動系統和/或刀片控制系統進行操作。因此，控制電路12可以以下方式控制機器人割草機10在地塊20上移動，即，使得機器人割草機10能夠在系統性地穿過地塊的同時操作切割刀片切割地塊20上的草。在機器人車輛并非割草機的情況下，控制電路12可配置成控制另一個可替代刀片控制系統的功能性或工作性組件。

在一些實施方式中，控制電路12和/或充電站40處的通信節點可配置成經由與無線通信網絡48關聯的無線鏈路46與遠程操作者44(或使用者)的電子裝置42(例如，個人計算機、基于云的計算機、服務器、移動電話、pda、平板電腦、智能手機等)無線通信。無線通信網絡48可經由電子裝置42在遠程操作者44與機器人割草機10之間提供可操作耦接，電子裝置可用作機器人割草機10的遙控裝置或可接收指示機器人割草機10的操作或與操作有關的數據。然而應理解，無線通信網絡48可包括有助于所使用的通信鏈路和協議的附加或內部部件。因此，無線通信網絡48的一些部分可使用附加部件以及連接，其可為有線和/或無線的。例如，充電站40可與連接至無線通信網絡48的計算機或服務器有線連接，然后它可無線連接至電子裝置42。再如，機器人割草機10可無線連接至無線通信網絡48(直接或間接)，而無線通信網絡48的一個或多個服務器與遠程操作者44的pc之間可建立有線連接。在一些實施方式中，無線通信網絡48可以是數據網絡，例如局域網(lan)、城域網(man)、廣域網(wan)(例如，互聯網)等，該數據網絡可將機器人割草機10耦接至諸如處理元件(例如，個人計算機、服務器計算機等)或數據庫的裝置。因此，無線通信網絡48與裝置或數據庫(例如，服務器、電子裝置42、控制電路12)之間的通信可通過有線或無線通信機構和相應的協議實現。

圖2圖示了處理電路12的各種部件的框圖，以圖示實現或提高機器人割草機10的功能性性能的一些部件并便于描述實例實施方式。在一些實例實施方式中，控制電路12可包括設置在機器人割草機10上的定位模塊80和/或傳感器網絡90或與之通信。如此，例如，在某些情況下，可由控制電路12執行、在控制電路12的控制下執行或與控制電路12配合執行定位模塊80和/或傳感器網絡90的功能。

控制電路12可包括處理電路110，根據本發明的實例實施方式該處理電路可配置成進行數據處理或執行控制功能和/或其它處理和管理服務。在一些實施方式中，處理電路110可實現為芯片或芯片組。換言之，處理電路110可包括一個或多個物理封裝(例如，芯片)，包括在結構組件(例如，基板)上的材料、部件和/或電線。結構組件可提供物理強度、保持尺寸，和/或限制其上包括的部件電路的電相互作用。因此，在某些情況下，處理電路110可配置成在單個芯片或單個“芯片上系統”上實現本發明的實施方式。如此，在某些情況下，芯片或芯片組可構成執行一項或多項操作以提供本文描述的功能的構件。

在實例實施方式中，處理電路110可包括處理器112和存儲器114的一個或多個實例，該處理器和存儲器可與裝置接口120和在某些情況下與用戶接口130通信或控制它們。如此，處理電路110可實現為電路芯片(例如，集成電路芯片)，其配置成(例如，與硬件、軟件或硬件和軟件的組合一起)執行本文描述的操作。然而，在一些實施方式中，處理電路110可實現為機載計算機的一部分。在一些實施方式中，處理電路110可經由單個數據總線與機器人割草機10的電子部件和/或傳感器通信。如此，數據總線可連接至機器人割草機10的開關部件、傳感部件和/或其它電控制部件的多個或全部。

處理器112可以多種不同方式實現。例如，處理器112可實現為各種處理器件，諸如微處理器或其它處理元件、協處理器、控制器或各種其它計算裝置或處理裝置(包括集成電路，例如asic(專用集成電路)、fpga(現場可編程序門陣列)等)中的一個或多個。在實例實施方式中，處理器112可配置成執行存儲器114中儲存的指令或可訪問處理器112。如此，無論是由硬件還是由硬件與軟件的組合配置而成，處理器112可表示根據本發明的實施方式的能夠執行操作且相應地配置的實體(例如，在物理上實現為電路-處理電路110的形式)。因此，例如，當處理器112實現為asic、fpga等時，處理器112可以是用于實施本文描述的操作的經特定配置的硬件。替代地，作為另一個實例，當處理器112實現為軟件指令執行器時，指令可將處理器112特定配置成執行本文描述的操作。

在實例實施方式中，處理器112(或處理電路110)可體現為：包括機器人割草機10的定位模塊80、傳感器網絡90和/或其它功能性部件100，或者是控制與機器人割草機10相關聯的定位模塊80、傳感器網絡90和/或其它功能性部件100。如此，在一些實施方式中，可以說處理器112(或處理電路110)響應于對處理器112(或處理電路110)進行相應配置的指令或算法的執行而通過分別指導定位模塊80、傳感器網絡90和/或其它功能性部件100承擔相應的功能，引發結合定位模塊80、傳感器網絡90和/或其它功能性部件100描述的每一項操作。這些指令或算法可將處理電路110配置成，從而還將機器人割草機10配置成，用于根據所提供的指令在物理世界中執行相應功能的工具。

在示例性實施方式中，存儲器114可包括一個或多個可固定或拆卸的非暫時性存儲裝置，例如易失性和/或非易失存儲器。存儲器114可配置成存儲信息、數據、應用程序、指令等以使定位模塊80、傳感器網絡90和/或其它功能性部件100能夠執行根據本發明的示例性實施方式的各種功能。例如，存儲器114可配置成緩沖輸入數據以便處理器112進行處理。此外或替代地，存儲器114可配置成存儲由處理器112執行的指令。作為再另一種替代方案，存儲器114可包括一個或多個數據庫，該一個或多個數據庫可響應于來自機器人割草機10的各種傳感器或部件的輸入而存儲各種數據集。除了存儲器114中已存儲的內容之外，可存儲由處理器112執行的應用程序以執行與每一個應用程序關聯的功能。

用戶接口130(如果實現的話)可與處理電路110通信以在用戶接口130處接收用戶輸入指示和/或向使用者提供聽覺、視覺、機械輸出或其它輸出。如此，用戶接口130可包括，例如顯示器、一個或多個按鈕或按鍵(例如，功能按鈕)，和/或其它輸入/輸出機構(例如，麥克風、揚聲器、光標、操縱桿、燈等)。

裝置接口120可包括一個或多個用于使得能夠與其它裝置局部或遠程通信的接口機構。在某些情況下，裝置接口120可以是配置成從與處理電路110通信的傳感器或其它部件接收數據或向其傳輸數據的任何器件，例如以硬件或硬件和軟件的組合實現的裝置或電路。在一些實例實施方式中，裝置接口120可提供接口以經由有線或無線通信接口從控制電路12、定位模塊80、傳感器網絡90和/或其它功能性部件100實時傳送數據，作為數據采集之后下載的數據包或在一個或多個任何類型的突發傳輸中傳送的數據包。

定位模塊80可配置成利用一個或多個傳感器確定機器人割草機10的位置并引導機器人割草機10繼續移動以覆蓋地塊20的合適范圍。如此，機器人割草機10(或更具體地，控制電路12)可利用位置信息確定割草機的軌跡并使割草機的軌跡覆蓋整個地塊20以確保將整個地塊的草割除。因此，定位模塊80可配置成引導機器人割草機10的運動，包括機器人割草機10的速度和方向。機器人割草機10包括的傳感器網絡90的各種傳感器可作為定位模塊80的一部分或與其通信以例如確定車輛的速度/方向、車輛的位置、車輛的定向等。傳感器也可用于確定馬達運行時間、機器工作時間以及其它操作參數。在一些實施方式中，可包括定位和/或定向傳感器(例如，全球定位系統(gps)接收器和/或加速計)作為定位模塊80的一部分，以監控、顯示和/或記錄有關車輛位置和/或定向的數據。在實例實施方式中，傳感器網絡90可包括角度傳感器190，該角度傳感器可配置成確定機器人割草機10(或機器人割草機10的一組車輪或各個底盤部分)的轉彎角度。

可以多種不同形式提供角度傳感器190，以下將更詳細地對其中一些形式進行描述。然而，在某些情況下，角度傳感器190可以是任何器件，例如以硬件或硬件和軟件的組合實現的裝置或電路，其配置成確定一個底盤部分或一組車輪相對于另一個底盤部分或另一組車輪的轉彎角度。

圖3圖示了實例實施方式的機器人割草機10的一些部件的框圖。就此而言，如圖3所示，機器人割草機10可包括第一底盤平臺200和第二底盤平臺210。第一底盤平臺200和第二底盤平臺210可彼此分隔開，且可經由組合聯動裝置220能操作地彼此耦接。在一些實施方式中，除了經由組合聯動裝置220可操作耦接之外，第一底盤平臺200和第二底盤平臺210可彼此不接觸。

在實例實施方式中，第一底盤平臺200和第二底盤平臺210的每一個均可支撐一個或多個車輪。在第一底盤平臺200和第二底盤平臺210的每一個支撐相應的一組兩個車輪的情況下，第一車輪組件202可相對于機器人割草機10的縱向中心線在第一底盤平臺200的相對兩側設有單個車輪。第二車輪組件212可相對于機器人割草機10的縱向中心線在第二底盤平臺210的相對兩側設有車輪。第一車輪組件202和第二車輪組件212的軸距可相同或不同。在實例實施方式中，第一車輪組件202和第二車輪組件212的軸距可分別與第一底盤平臺200和第二底盤平臺210各自的寬度大體相同。此外，在某些情況下，第一底盤平臺200和第二底盤平臺210的寬度可不同，這樣使得其中一個這種平臺相比另一個平臺具有更寬的寬度(因此具有更寬軸距)。

在一些實例實施方式中，第一車輪組件202的每一個車輪可由單個第一驅動馬達(在一些實例中，其可以是電動機)提供動力。第二車輪組件212的每一個車輪也可由單個第二驅動馬達(其也可以是電動機)提供動力。在這種實例中，動力可從各驅動馬達輸送(選擇性地或連續地)至車輪的每一個，這樣使得驅動力可輸送至機器人割草機10的所有四個車輪。因此，可將機器人割草機10視為全輪驅動(awd)機器人車輛。

在實例實施方式中，如圖3所示，車輪的每一個可具有其自己的單獨驅動馬達。因此，第一車輪組件202的每一個車輪可由第一組驅動馬達204(其每一個可以是電動機)中的相應驅動馬達提供動力。第二車輪組件212的每一個車輪也可由第二組驅動馬達214(其每一個可以也是電動機)中的相應驅動馬達提供動力。在這種實例中，動力可從各驅動馬達(選擇性地或連續地)輸送至車輪的每一個，這樣使得驅動力可輸送至機器人割草機10的所有四個車輪，從而再次提供awd機器人車輛。應理解，就其各自的車輪的旋轉方向和轉彎速度而言，第一組驅動馬達204和第二組驅動馬達214中的每一個驅動馬達可(經由控制電路12)單獨受控。因此，每一個車輪可同時以不同速度在不同方向轉彎(或以相同速度在相同方向轉彎)。這種控制水平可使得控制電路12能夠基于與機器人割草機10的預定路線以及機器人割草機10所處狀況和地形關聯的情境因素智能地控制車輪的操作使其最佳地轉彎。

如從圖3可理解，控制電路12和驅動馬達可經由供電單元230供電。供電單元230可以是可由第一底盤平臺200或第二底盤平臺210的其中之一支撐的可充電電池或電池組。雖然圖3示出供電單元230和控制電路12位于第一底盤平臺200上，但是應理解，在替代實施方式中供電單元230和控制電路12可設置在第二底盤平臺210上。此外，在某些情況下，供電單元230可分布在第一底盤平臺200和第二底盤平臺210兩者上。當電力和控制托管于其中一個底盤平臺上時，在某些情況下，可穿過組合聯動裝置220或靠近組合聯動裝置220設置向另一個平臺的部件提供電力和/或控制的線或其它連接件。在又一其它實施方式(參見圖12)中，供電單元230和控制電路12可各自位于相對的第一底盤平臺200和第二底盤平臺210上。

組合聯動裝置220可用于將第一底盤平臺200能操作地耦接至第二底盤平臺210，如上所述。在一些實施方式中，組合聯動裝置220可配置成在同一結構內提供不同耦接特征部的組合。不同的耦接特征部可包括，例如固定附件、非固定附件、允許繞轉彎軸線旋轉的附件，和/或允許繞大體垂直于轉彎軸線的樞轉軸線樞轉的附件。

如從圖3可理解，組合聯動裝置220可經由第一聯接件222能操作地耦接至第一底盤平臺200，并經由第二聯接件224能操作地耦接至第二底盤平臺。在實例實施方式中，組合聯動裝置220可利用以上列出的耦接特征部中的至少兩個。就此而言，應注意，利用的至少兩個耦接特征部可用在相同聯接件或不同聯接件上。因此，例如，第一聯接件222既可繞轉彎軸線旋轉又可繞大體垂直于轉彎軸線的樞轉軸線樞轉。替代地，例如，第一聯接件222可以是允許繞轉彎軸線旋轉的附件，而第二聯接件224可以是固定附件(即，無柔性，但在轉彎期間以及在直的前行操作期間在組合聯動裝置220與第二底盤平臺210之間保持固定定向)。

在一些實施方式中，轉彎馬達228可由供電單元230供電并由控制電路12控制以便于機器人割草機10轉彎，如以下更詳細所述。然而，可完全通過控制車輪轉彎的速度和方向來處理機器人割草機10的轉彎。因此，在一些實施方式中可完全省去轉彎馬達228。

圖4包括圖4a和4b，圖示了根據一個實例實施方式的機器人割草機10的透視圖。就此而言，圖4a示出了機器人割草機10被操縱而向前直行，而圖4b示出了機器人割草機10執行轉彎。在圖4的實例中，機器人割草機示為具有覆蓋第一底盤平臺200的第一殼體300和覆蓋第二底盤平臺210的第二殼體310。圖4所示殼體僅僅是示例性的，而不應視為以任何方式進行限制。即便如此，理想的是將組合聯動裝置220覆蓋或使其不可見，因此在本實例中，第一殼體300示為覆蓋在組合聯動裝置220上，且還覆蓋第二殼體310的至少一部分。如此，就相對于組合聯動裝置220的關系或定向而言，第一殼體300可保持固定(即便在轉彎期間)，但第二殼體310相對于第一殼體300和組合聯動裝置220的定向在轉彎期間可改變。

圖5和圖6示出了用于利用組合聯動裝置220的兩個不同實例結構。就此而言，圖5(包括圖5a和5b)圖示了機器人割草機10的俯視圖(圖5a)和透視圖(圖5b)，其中第一殼體部分和第二殼體部分已移除。在圖5中，組合聯動裝置220實現為呈c形或u形的彎曲構件，該彎曲構件提供了很大空隙，使得第二車輪組件212的車輪的任一個能夠自由地從組合聯動裝置220下方通過。同時，圖6(包括圖6a和6b)圖示了機器人割草機10的俯視圖(圖6a)和透視圖(圖6b)，其中第一殼體部分和第二殼體部分已移除以示出替代組合聯動裝置220'設計。在圖6中，組合聯動裝置220'實現為相對較直的構件，其未提供很大空隙，使得第二車輪組件212的車輪的任一個不能自由地從組合聯動裝置220下方通過。因此，對于本實例，轉彎半徑受到一定限制。

參考圖5，本實例的組合聯動裝置220與第一底盤平臺200固定連接。如此，組合聯動裝置220沿著機器人割草機10的縱向中心線從第一底盤平臺200向后朝第二底盤平臺210延伸。組合聯動裝置220相對于第一底盤平臺200在該定向上保持固定。因此，第一聯接件222固定(參考圖3)。然而，組合聯動裝置220相對于第二底盤平臺210的定向基于機器人割草機10的轉彎狀況是可變的。當機器人割草機10向前直行時，每一個車輪組件(202和212)的每一個車輪可接收等量驅動力。然而，當轉彎時，至少一些車輪可接收不等量的驅動力(例如，速度和/或方向不同)。當轉彎時，第二底盤平臺210可因此開始繞轉彎軸線400旋轉。因此，第二聯接件224(參考圖3)包括允許繞轉彎軸線400旋轉的附件。

如圖5b所示，組合聯動裝置220為c形或u形，其可由分別靠近第一底盤平臺200和第二底盤平臺210的相應提升臂而形成。提升臂可大體彼此平行且大體垂直于機器人割草機10的縱向中心線(正交于地表面)向上延伸。同時，橫臂可在提升臂之間延伸以形成相對于地面倒置的c或u形的底座(因此，c或u形的開口側指向下)。橫臂可大體垂直于每一個提升臂并與地面平行。第二車輪組件212的每一個車輪的直徑可小于橫臂相對于地面的高度，如此，可使得第二車輪組件212的每一個車輪能夠在轉彎期間從橫臂下方通過，如圖5b所示。因此，例如，第二車輪組件212的任一個車輪可從第一底盤平臺200與第二底盤平臺210之間通過。該布置使得機器人割草機10能夠實現急轉彎(例如，90度轉彎)。此外，雖然第一車輪組件202的公共軸線保持大體垂直于機器人割草機10的縱向中心線，但第二車輪組件212的公共軸線可變且可在大體垂直于機器人割草機10的縱向中心線與大體平行于機器人割草機10的縱向中心線之間移動(且在某些情況下可超過這些限制)。

當利用圖6中的組合聯動裝置220'時，則不允許第二車輪組件212完全在橫臂下方移動，如上所述。因此，如圖6a最佳所示，第二車輪組件212的公共軸線仍可變，但僅可在大體垂直于機器人割草機10的縱向中心線與相對于機器人割草機10的縱向中心線(在任一方向上)成大約45度角之間移動。因此，圖6中的實例的轉彎半徑略小于圖5中的實例可實現的轉彎半徑。

在一些實例實施方式中，第二聯接件224也可配置成使得能夠繞大體垂直于轉彎軸線的樞轉軸線樞轉。圖7圖示了在一實例實施方式中轉彎軸線和樞轉軸線相對于彼此如何定向。就此而言，圖7a圖示了將第一底盤平臺200連接至第二底盤平臺210的組合聯動裝置220。組合聯動裝置220包括橫臂240、第一提升臂242和第二提升臂244，其分別與上述相同部件對應。如圖7a所示，第二提升臂244耦接至耦接臂246，耦接臂246能操作地耦接至轉彎組件250。耦接臂246可以能操作地耦接至轉彎組件250的底部。轉彎組件250允許第二底盤平臺210繞轉彎軸線400旋轉，轉彎軸線400大體垂直于機器人割草機10的縱向中心線。然而，耦接臂246與轉彎組件250能操作地耦接進一步使得第二底盤平臺210能夠繞大體垂直于轉彎軸線400的樞轉軸線410樞轉。

在替代實施方式中，如圖7b所描繪，組合聯動裝置可包括兩個組合聯動裝置臂220a和220b。組合聯動裝置臂220a、220b可以能操作地耦接至耦接臂246，而該耦接臂可以能操作地耦接至轉彎組件250的頂部。

在實例實施方式中，可使得第二底盤平臺210能夠圍繞轉彎軸線400旋轉多達360度。然而，繞樞轉軸線410的運動范圍可顯著減小。就此而言，在某些情況下，繞樞轉軸線410的左右樞轉量可局限于大約+/-5度或最大+/-10度。圖8包括圖8a和8b，示出了由于第二底盤平臺210繞樞轉軸線410樞轉的能力，如何繞樞轉軸線410樞轉可使第一車輪組件202的公共軸線與第二車輪組件212的公共軸線處于不同平面。這使得無論地形如何，均可提高第一車輪組件202和第二車輪組件212跟隨并接觸地形的能力。就此而言，可在第一車輪組件202的公共軸線與第二車輪組件212的公共軸線之間限定差動平面角α。

圖9a圖示了轉彎組件250的橫剖面圖以便于描述根據一個實例實施方式的如何實現繞轉彎軸線400和樞轉軸線410旋轉。如圖9a所示，轉彎組件250可包括安裝在轉彎軸延伸部420的端部的角度傳感器190(或轉彎傳感器)，轉彎軸延伸部420從連接至耦接臂246的轉彎軸422延伸。轉彎軸422可大體垂直于耦接臂246且可大體平行于第二提升臂244。角度傳感器190可配置成監測第二底盤平臺210相對于第一底盤平臺200和/或機器人割草機10的縱向中心線(或組合聯動裝置220)的定向。

轉彎傳感器190可設置成靠近固定支架260，固定支架260內部可容納電力制動器262。可基于指示當前轉彎角度(如由角度傳感器190確定的轉彎角度)的信息來應用電力制動器262，以將轉彎軸422和/或轉彎軸延伸部420鎖定于特定轉彎角度。因此，例如，當解鎖電力制動器262時，第二底盤平臺210可繞轉彎軸線400自由旋轉以進行轉彎或插入轉彎角度以相對于第一底盤平臺200將第二底盤平臺210定位在理想的角度或定向。當直行或試圖保持特定的轉彎角度時，可例如在控制電路12的控制下應用電力制動器262，以防止進一步繞轉彎軸線400旋轉。在實例實施方式中，控制電路12可將當前轉彎角度與目標轉彎角度進行比較。控制電路12可響應于當前轉彎角度滿足轉彎角度偏離閾值(例如偏離目標轉彎角度零度或一度)而應用電力制動器262。類似地，控制電路12響應于當前轉彎角度不滿足轉彎角度偏離閾值而釋放電力制動器262。

可因轉彎組件250相對于樞轉軸線410允許一定量的“游隙”以適應地形和斜坡變化，而使轉彎軸422能夠繞樞轉軸線410樞轉。就此而言，可設置軸承組件430(參見圖10)，軸承組件430允許轉彎軸422(至少在一定程度上)繞樞轉軸線410移動。具體而言，轉彎組件250(更具體地說，其軸承組件430)可包括樞軸承殼體270，其用于容納定向成允許繞樞轉軸線410樞轉的樞軸承272；和轉彎軸承殼體280，其用于容納沿轉彎軸422放置以支撐轉彎軸422的旋轉運動的轉彎軸承282。如此，樞軸承殼體270可組裝到轉彎軸承殼體280的螺絲凸臺以使樞軸承殼體270能夠樞轉(例如，大約+/-5度)。因此，樞軸承殼體270和第二底盤平臺210在轉彎或向前直行時均能夠響應于第二底盤平臺210在斜坡或不平地面上的移動而旋轉和樞轉。

在某些情況下，雖然可通過分別控制提供給第一車輪組件202和第二車輪組件212的至少一些車輪的驅動力的速度和/或方向來實現第二底盤平臺210的轉彎，但是在一些實施方式中，可經由單獨的部件(例如，轉彎馬達228)直接調整轉彎角度。

圖9b圖示了根據一個實例實施方式的轉彎組件250的透視圖。電力制動器262可包括電磁體262'和制動盤263。電磁體262'可隨第二底盤平臺210一起繞轉彎軸線400旋轉。制動盤263可相對于轉彎軸線400靜止，并且圍繞轉彎軸線延伸至至少最大轉彎方向，例如至少180度。

圖9c圖示了根據實例實施方式的電力制動器和轉彎組件的透視圖。電磁體262'可以能操作地耦接至固定支架260，例如通過鉚釘、螺釘、焊接等。固定支架260可以能操作地耦接至第二底盤平臺210，這樣使得固定支架和電磁體262'可響應于第二安裝底盤平臺的轉彎而轉彎。制動盤263可以能操作地耦接至制動盤安裝板265。制動盤安裝板265可以能操作地耦接至樞軸270，這樣使得制動盤安裝板265和制動盤263相對于轉彎軸線400靜止。

在一個實例實施方式中，制動盤269可包括引導件，例如導棒269和孔269'。導棒269可從制動盤安裝板265延伸穿過孔269'，從而允許制動盤263在相對于轉彎軸線400靜止的同時，朝向和遠離電磁體262'移動，如箭頭f1所描繪。在一些實例實施方式中，導棒269穿過孔269'，但未穿過制動平面，例如制動盤263的面向電磁體262'的表面。電磁體262'可與制動盤263在任何點處接合，例如當電磁體移動時，其可與制動盤的當前面向電磁體的點接合。

在實例實施方式中，電力制動器262為電永磁體，如以下在圖9d中所討論。在一些實例實施方式中，電力制動器262為摩擦制動器。在電力制動器262為摩擦制動器的實例中，電力制動器可向制動盤263施加制動墊，從而產生足以限制或防止第二底盤平臺210意外轉彎的摩擦力。在另一個實例實施方式中，電力制動器262可以是卡鉗制動器。在電力制動器262為卡鉗制動器的實例實施方式中，當電力制動器隨第二底盤平臺一起繞轉彎軸線400移動時，卡鉗可在制動盤263的任一側移行。可由電動機或伺服電動機致動卡鉗，從而向卡鉗施加張力，卡鉗進而會對制動盤263的任一側施加力。施加于制動盤263任一側的力可足以限制或防止第二底盤平臺210意外轉彎。在進一步的實例實施方式中，電力制動器262可以是由螺線管致動的鎖定銷。在電力制動器262為螺線管致動的鎖定銷的實例實施方式中，制動盤263可具有一個或多個孔或凹陷。在鎖定銷被致動的實例中，鎖定銷可與孔或凹陷的至少其中之一接合，從而限制或防止第二底盤平臺210意外轉彎。本領域的普通技術人員將會立即明白，本文描述的電力制動器是為了說明的目的，而除了公開的制動器之外的其它制動器可用于在機器人車輛(例如割草機)內提供轉向穩定性。

圖9d圖示了根據實例實施方式的電力制動器262的示圖。電力制動器262可包括電磁體902和制動盤263。在實例實施方式中，電磁體902可以是電永磁體。電磁體902可包括兩塊板906、第一永磁體908、第二永磁體910和繞組912。第一永磁體908可以是內稟矯頑力相對較低(例如，50a/m)的材料，例如alnico(鋁鎳鈷合金)。第二永磁體910可以是內稟矯頑力相對較高(例如，1120a/m)的材料，例如ndfeb(釹)。兩塊板906和制動盤904可以是軟磁體，hiperco(海波鉆鐵合金)。線圈912可纏繞在一個或兩個永磁體908、910上，并能操作地耦接至電源，電源可以是可選擇性地由例如能操作地耦接至控制電路12的螺線管施加。

第一永磁體908和第二永磁體910可定向成使得每一個磁體的北極端能操作地耦接至相對的板906。板906可引導磁通穿過制動盤904，使得拉動制動盤朝電磁體902移動。被引導通過板906和制動盤263的磁通可在電磁體902與制動盤之間施加很大的磁力，例如50-100n。該磁力可足以限制或防止第二底盤平臺210意外轉彎。如上所述，在未向繞組612施加電流的情況下，電力制動器262通常被鎖定或應用。

在控制電路12確定需要改變轉彎角度的實例中，可解鎖或釋放電力制動器262。可向繞組912施加電流，從而感生與第一永磁體908的磁場反向的電磁場。在實例實施方式中，可在釋放制動器的同時不斷施加電流，或電流可以是脈沖。繞組912的電磁場可使第一永磁體908的磁場反向，這樣使得第一永磁體908和第二永磁體910的北極端能操作地耦接至同一板908。板906可通過空氣將磁通或磁場集中在電磁體902周圍。制動盤263由于磁力和/或重力可移動遠離電磁體902，從而釋放電力制動器262并允許第二底盤平臺繞轉彎軸線400轉彎。在一些實例實施方式中，在釋放了制動器的實例中，可在制動盤263與電磁體902之間設置間隙，從而當電磁體902繞轉彎軸線移動時限制或防止制動盤263磨損。

在通過在第一方向上向繞組912施加電流而感生的電磁場脈沖使第一永磁體908的磁場反向的實施方式中，可通過在與第一方向相反的第二方向上向繞組施加電流使永磁體的磁場反向成第一定向。在通過繼續施加因連續向繞組912施加電流而感生的電磁場使第一永磁體908的磁場反向的實施方式中，可通過中斷向繞組施加電流使永磁體的磁場反向成第一定向。第一永磁體908返回與第二永磁體相反的定向，這可鎖定或應用電力制動器262，使得磁場與制動盤263接合，如以上所討論。

雖然電永磁體的操作通常被鎖定，例如斷電時被鎖定，但本領域的普通技術人員將會立即明白，電永磁體可配置成通常解鎖，例如通電時鎖定。

此外或替代地，可利用轉彎馬達228上的齒輪箱的摩擦來保持轉彎角度。在一些實例實施方式中，轉彎馬達228可以是步進馬達。可對步進馬達的線圈通電以保持步進馬達的位置，從而保持轉彎角度。在實例實施方式中，電力制動器262可包括插入件或棒，而制動盤263可包括一個或多個孔。可將螺線管致動，以使插入件或棒穿過盤式制動器的孔將電力制動器262鎖定。

圖9e圖示了根據實例實施方式的實例電力制動器262。電力制動器262可包括螺線管，螺線管配置成使鎖定桿268樞轉。鎖定桿268可樞轉以與制動盤263接合。鎖定桿268與制動盤263之間的摩擦可保持轉彎角度。在實例實施方式中，鎖定桿268和/或制動盤在接合表面上可包括v型槽以增大摩擦。

圖9f圖示了根據實例實施方式的實例電力制動器262。與以上參考圖9e討論的電力制動器相似，本實例實施方式的電力制動器262可包括螺線管，螺線管配置成使鎖定桿268樞轉。鎖定桿可配置成推動插入件或棒或從制動盤263上的一個或多個孔內抽出插入件或棒，如參考圖9d所討論。在實例實施方式中，插入件或棒可通過復位彈簧267返回到非致動位置。

圖9g圖示了根據實例實施方式的實例轉彎馬達齒輪傳動裝置。在替代實施方式中，轉彎馬達228和電力制動器262可由轉彎馬達齒輪傳動裝置替代。轉彎馬達齒輪傳動裝置可包括電驅動馬達245和配置成繞轉彎軸線400轉彎的蝸輪組件275。蝸輪組件275的摩擦可保持由電驅動馬達245設定的轉彎角度。

圖10a圖示了實例實施方式的第二底盤平臺210的一部分的剖面圖，以圖示在某些情況下可如何實現轉彎馬達228。如圖10所示，轉彎馬達228可以能操作地耦接至齒輪馬達290以響應于來自控制電路12的輸入而使齒輪馬達290轉彎。齒輪馬達290可以能操作地耦接至齒輪組件292，齒輪組件292能操作地耦接至轉彎軸422。因此，通過轉彎馬達228的操作，轉彎軸422可繞轉彎軸線400定位或轉彎。此外，可利用轉彎馬達228使轉彎軸422轉彎，且角度傳感器190可監測由轉彎馬達228的操作實現的轉彎角度。當實現所需轉彎角度時，角度傳感器190可檢測實現的轉彎角度并告知控制電路12，然后控制電路12可命令轉彎馬達228停止轉彎，且可與電力制動器262接合，如上所述。因此，在控制電路12的控制下可實現并保持精確的轉彎角度。

圖10b圖示了實例實施方式的第二底盤平臺210的一部分的剖面圖，以示出在替代實施方式中可如何實現轉彎組件250，如以上在圖7b中所描述。轉彎組件250可大體與以上參考圖9a-圖10討論的轉彎組件相似。轉彎組件250可定向成使得轉彎傳感器190接近轉彎組件250的底部，且轉彎軸422接近轉彎組件250的頂部。在實例實施方式中，轉彎組件250可位于第二殼體310外部。轉彎組件250可包括蓋(例如，塑料蓋)以保護轉彎組件免受水或碎片的撞擊損害。

組合聯動裝置220的耦接臂246可以能操作地耦接至轉彎軸422。轉彎組件250可以能操作地耦接至樞轉臂248，樞轉臂248進而可經由樞轉軸247能操作地耦接至第二底盤平臺210。在一些實施方式中，樞轉臂可包括樞轉止擋件249以限制樞轉臂248的樞轉移行。

圖11包括圖11a和11b，示出了機器人割草機10的剖面圖，圖11a中所示機器人割草機10附接有殼體，圖11b中所示機器人割草機10的殼體已移除以圖示實例實施方式的一些部件。圖12圖示了機器人割草機10的透視圖，其中進一步移除了底盤平臺的蓋部分以圖示實例實施方式的一些部件。參考圖11和圖12，第一殼體300和第二殼體310均可經由機身懸架500分別能操作地耦接至第一底盤平臺200和第二底盤平臺210。第一殼體部分300和第二殼體部分310可為機器人割草機10提供理想的美學外觀，且還可保護其內部部件免受天氣、撞擊或其它不希望發生的事件的影響。在實例實施方式中，可用橡膠波紋管密封轉彎軸422以允許第二底盤平臺210進行樞轉運動。也可用毛氈密封材料密封轉彎軸422以允許第二底盤平臺210進行轉彎運動。

組合聯動裝置220示為固定連接(例如，通過第一聯接件222)至第一底盤平臺。然而，轉彎軸422允許第二底盤平臺210旋轉(或被旋轉)至可由角度傳感器190監測的所需角度。可利用電力制動器262來鎖定于特定或所需角度(或至少施加一定扭矩以抑制或抵抗轉彎軸422的運動)，如上所述。在圖12的實例中，供電單元230設置在第二底盤平臺210上。同時，切割單元510可由供電單元230供電，但支撐在第一底盤平臺200上。所容納的驅動馬達(例如，第一組驅動馬達204)可靠近由驅動馬達為其提供動力的各個車輪。驅動馬達也由供電單元230供電，并且受控制電路12控制。主板520可設置在第一底盤平臺200上，在某些情況下主板520可實現為處理電路12。

在某些情況下，由于本文描述的一些實例所體現的設計概念的最佳和基本性質，機器人割草機10的大小可以是可調節的。因此，例如，第一底盤平臺200和第二底盤平臺210的軸距和尺寸可增大以支撐切割單元510和任何所需數量的切割刀片(一個至多個這種刀片)。

如以上所討論，可使實例實施方式的機器人割草機10具有相對較緊湊的轉彎半徑。圖13圖示了根據實例實施方式的進行轉彎的機器人割草機10的俯視圖。如圖13所示，轉彎軸線400限定了當機器人割草機10轉彎時第二底盤平臺210相對于機器人割草機10的縱向中心線600旋轉所繞的軸線。當第二底盤平臺210旋轉形成轉彎時，可以圖13所示的方式進行轉彎。就此而言，由于由第二底盤平臺210繞轉彎軸線400的旋轉量限定的轉彎角度的急轉度，第二車輪組件212可為第二車輪組件212的車輪限定兩個相應的圓形路徑。圖13示出了外后輪轉彎半徑610及內后輪轉彎半徑620。可認為外后輪轉彎半徑610限定了機器人割草機10的最小或最緊湊轉彎半徑。

在第二底盤平臺210遵循外后輪轉彎半徑610和內后輪轉彎半徑620的同時，如所示，第一車輪組件202也限定了第一車輪組件202的外輪的圓形路徑。第一車輪組件202的內前輪大體繞轉彎中心點640樞轉，轉彎中心點640為圖13所示所有轉彎半徑的中心。圖13所示的外前輪轉彎半徑630與轉彎軸線400相交，但并非必須總是如此。

如從圖13可理解，允許第二車輪組件212的內后輪從第一底盤平臺200與第二底盤平臺210之間以及組合聯動裝置220下方通過，以實現所示的相對緊湊的轉彎。當進行轉彎時，第一車輪組件202的公共軸線650保持大體垂直于機器人割草機10的縱向中心線600。然而，因繞轉彎軸線400旋轉，第二車輪組件212的公共軸線660發生變化。

如上所示，控制電路12有時可控制提供給機器人割草機10的方向以指導機器人割草機10穿過圖1所示整個地塊20或地塊20的一些部分。在某些情況下，控制電路12可進一步用于提供特定控制指令來控制機器人割草機10的轉彎以實現最佳結果。就此而言，當機器人車輛(如機器人割草機10)向3個或4個車輪提供動力時，分別向每一個車輪提供動力使得可對在崎嶇不平的地形上轉向和保持牽引進行高水平控制。如從以上討論可理解，任何轉彎的中心點均將取決于車輪的中心軸線。具體而言，中心點的地點或位置根據第二底盤平臺210的旋轉角度變化，且每一個車輪遵循各自的轉彎半徑。任何一個車輪的滑動均會將草拔掉，因此理想的是設法限制這種滑動。通過利用角度傳感器190，可不斷監測和/或控制機器人割草機10轉彎時所涉及的幾何結構。車輪速度、車輪轉彎方向和/或轉彎角度(例如，經由轉彎馬達228控制)可均為影響轉彎或優化轉彎的潛在可控參數。

在實例實施方式中，角度傳感器190可配置成檢測轉彎角度并向控制電路12提供轉彎角度指示。然后，控制電路12可與轉彎馬達228和/或第一組驅動馬達204和第二組驅動馬達214對接以相應地調節速度和/或角度。當控制速度時，可基于幾何公式和來自角度傳感器190的輸入計算變化的車輪速度。當機器人割草機10向前直行時，可以相同速度驅動所有車輪。然而，當基于速度控制進行轉彎時(例如，未使用轉彎馬達228)，可以不同速度和/或方向操作一個或多個車輪。

圖14圖示了機器人割草機的概念性表示以示出根據實例實施方式的用于計算進行轉彎操作的各種幾何值。針對圖14，定義了以下術語：

wbf＝前軸距

wbr＝后軸距

af＝前軸長度

ar＝后軸長度

α＝豎直線(即，縱向中心線)與ar之間的角度

β＝(π/2)-α

基于三角法，以下方程可適用于確定每一個車輪的轉彎半徑：

當α不為零時，可基于以下公式確定車輪半徑：

使用以上公式，當角度α為零時，每一個車輪可以相同速度運轉以實現直行。找出四個車輪半徑中的最大半徑，并將每一個車輪的半徑除以該最大半徑，得出比值。然后可將車輛速度乘以每一個車輪的比值，使車輛保持以確定的半徑行駛。因此，以上計算可用于確定速度/方向，以用于awd機器人車輛的由傳感器控制的車輪轉向。

當行駛時，可監測轉彎角度以保持或改變第一底盤平臺200與第二底盤平臺210之間的角度。類似地，還可監測每一個車輪向前和向后運動對轉彎角度的相應影響，如上所述。然而，在某些情況下可監測并控制速度、方向和角度或其中的任何一個或全部。圖15圖示了機器人割草機的概念性表示，以示出根據實例實施方式的用于計算進行轉彎操作的各種幾何值。

在實例實施方式中，控制電路12可不斷進行幾何計算以便能夠實時控制機器人割草機10的操縱。具體而言，可監測各種靜態測量值(例如，軸線長度、車輪半徑等)和轉彎角度以及速度，以(經由處理電路12)提供控制來實現目標速度和目標角度。可對當前轉彎角度與目標轉彎角度的差值進行換算，然后調整至合適的角速度(wr)。

相應地，可使用以下討論的定義和方程進行計算來改變第一底盤平臺200與第二底盤平臺210之間的角度。在上下文中，可通過使第二底盤平臺210圍繞轉彎軸線400旋轉實現轉彎角度(例如，第一底盤平臺200的航向(其固定為縱向中心線)與第二底盤平臺210的航向(其可變且垂直于第二車輪組件的公共軸線)之間的角度差)的改變。在旋轉期間，旋轉中心位置固定。根據計算，旋轉后底盤將會使前底盤運動，計算如下：

wbf＝前軸距

wbr＝后軸距

af＝前軸線長度

ar＝后軸線長度

v＝轉彎軸線的角度

wr＝后角速度

與之間的角度

與之間的角度

由于旋轉中心位于相應軸線的中點，因此使得可根據上述后軸距值計算后輪的速度。

為了計算前輪的運動，可首先計算點b的運動：|||btot||＝ωr*ar。運動可分成兩個正交部分：其中是前輪軸線的旋轉，而是向后(反向)的運動。利用這些項，前輪的運動可確定為：

通過投影得出了和的長度：

其中

通過其得出了：

通過將測量值(例如，wbf、af等)代入這些計算，可確定底盤之間的角度(v)以及后底盤所需的角速度ωr。簡化計算可包括將計算中的ωr設成等于1，然后將輸出換算成所需角速度。通過計算驅動每一個車輪的速度，如上所述，可避免車輪滑動或至少可顯著減小車輪滑動的可能性。因此，草被拔掉的可能性會很小。

在一些實施方式中，機器人割草機10在移動通過地塊20時可遇到各種程度的斜坡。假定是機器人割草機10能夠實現的小轉彎半徑，如果腰部角度大于90度，則機器人割草機10在某些斜坡上翻滾的風險可增大。就此而言，發生翻滾的風險可至少部分地取決于機器人割草機的重心與坡度之間的關系。

圖16包括圖16a和16b，圖示了重心700與穿過每一個下部車輪(就高度而言)與地面的接觸點的接觸線之間的關系。當車輪定向成不同轉彎角度時，該點(被稱為交叉點710)發生變化。圖16a示出了機器人割草機10的俯視圖，其中也相對于重心示出了接觸線720。在圖16a的實例中，由于車輪全部定向成向前直行，因此交叉點710進一步遠離重心700。然而，當第二底盤平臺210的車輪轉彎90度時，如圖16b所示，繪制的接觸線710和交叉點720距重心700會近一些。在無斜坡的情況下，這些定向均不會導致翻滾風險。然而，如果斜坡坡度增大，翻滾風險可發生變化。

圖17包括圖17a和17b，其分別圖示了與圖16a和16b中的情況相同的情況但是位于給定斜坡上的前透視圖。圖18包括圖18a和18b，圖示了機器人割草機10的前透視圖，其所處斜坡的坡度大于圖17所示斜坡的坡度，且輪子在圖18a中已轉彎90度而在圖18b中僅轉彎45度。應理解在圖16-18的情況下，每當交叉點720保持在重心700之外時(或視圖中的右側)，機器人割草機10翻滾的風險將會降低。因此，在圖17和18中，可限定并以距離doff表示偏移值。如從圖17的實例可理解，圖17a中的doff的大小大于圖17b中的doff。同時，在圖18a的實例中，由于交叉點720已移動至重心700之內(或該視圖的左側)，因此doff實際為負值。因此，圖18a中的翻滾風險較高。然而，在相同斜坡上，通過將轉彎角度減小至45度而非90度，doff會變回正值，翻滾風險再次降低。因此，通過監測機器人割草機10操作時所處斜坡的坡度，可以控制轉彎角度以確保在較大斜坡上使用較小轉彎角度，以便可使翻滾風險保持在低水平。在實例實施方式中，傳感器網絡90可包括加速計，加速計可配置成確定機器人割草機10的定向，以便可確定機器人割草機10進行操作時所處斜坡的坡度。確定坡度之后，控制電路12可施加轉彎角度限制以防止翻滾。

腰部角度可定義為沿著水平面指向帶坡度地形的線與從交叉點720和重心700延伸的線之間的角度。因此，可理解圖17a、17b和18b中的腰部角度小于90度，而圖18a中的腰部角度大于90度。

因此，可使用例如圖2至圖3中描繪的設備結合圖1中的系統來實踐本發明的實施方式所涉及的操縱控制。如此，還應理解，可結合用于執行本發明的實施方式或方面的計算機程序產品，通過控制與執行實例實施方式關聯的一種或多種方法的執行來實踐一些實施方式。圖19和圖20均圖示了根據實例實施方式的用于控制機器人割草機的操作的實例方法的框圖。可通過各種構件，例如硬件、固件、處理器、電路和/或與執行包括一個或多個計算機程序指令的軟件關聯的另一種裝置來實施圖19和圖20中的流程圖的每一個方框或步驟以及流程圖中的方框的組合。因此，例如，本文描述的程序中的一個或多個可由計算機程序指令實現，計算機程序指令可實現上述程序且可由存儲裝置(例如，存儲器114)存儲并由處理電路110(例如，包括處理器112)執行。

如將理解，可將任何這種存儲的計算機程序指令加載到計算機或其它可編程設備(即，硬件)上來形成一種機器，這樣使得在計算機或其它可編程設備上執行的指令實施流程圖的方框或步驟中指定的功能。這些計算機程序指令也可存儲在包括可指導計算機或其它可編程設備以特定方式運行的存儲器的計算機可讀介質中，這樣使得存儲在計算機可讀存儲器中的指令形成包含指令的制品來實施流程圖方框或步驟中指定的功能。也可將這些計算機程序指令加載到計算機或其它可編程設備上，以使一系列操作步驟在計算機或其它可編程設備上執行從而形成由計算機執行的過程，這樣使得在計算機或其它可編程設備上執行的指令提供用于實施流程圖的方框或步驟中指定的功能的步驟。就此而言，根據本發明的實例實施方式的方法可包括圖19或圖20中所示的任何或所有操作。此外，從本文提供的描述中所得出的其它方法也可響應于與這些方法關聯的步驟的執行而實施，這些步驟是通過計算機編程而轉換成具體地配置成執行這些方法的機器而執行。

在實例實施方式中，用于對機器人車輛進行轉向控制的方法可包括：操作800，接收目標轉彎角度的指示。可基于遵循編程路線所需的轉彎、從轉向算法接收的指令、遠程提供的指令等生成目標轉彎角度。然后，在操作802時可接收當前轉彎角度的指示。可不斷地、周期性地或響應于各種事件提供當前轉彎角度(例如由角度傳感器190提供)。一旦接收到目標轉彎角度和當前轉彎角度，在操作804時則可確定兩者之間是否存在差值。操作806，如果不存在差值，則在某些情況下可應用電力制動器以鎖定當前轉彎角度。操作808，如果存在差值，則可釋放電力制動器。

操作810，然后可計算轉彎角度修改。可至少部分地基于以上結合對與圖14和圖15對應的實例進行的描述所討論的計算來計算轉彎角度修改。如此，例如，轉彎角度修改可包括確定最佳速度/方向修改和/或轉彎馬達輸入以實現所需轉彎角度，從而進行遵循編程路線、接收的指令或轉向算法輸入所需的轉彎。

在某些情況下，操作812，也可接收指示當前傾斜度的信息。然后，操作814，可進行比較以確定當前傾斜度是否超過預定閾值傾斜度。操作816，如果當前傾斜度低于閾值傾斜度，則可基于計算的轉彎角度修改來控制轉彎角度。操作818，如果當前傾斜度高于閾值傾斜度，則可對轉彎角度修改施加限制。操作820，無論是否需要施加限制，均可基于計算的(和/或限制的)轉彎角度修改繼續實施轉向控制。

可以多種方式實現轉向控制。圖20圖示了可實現這種轉向控制的其中一種方式的實例。在圖20的實例中。在某些情況下，操作822，可提供關于計算的(或限制的)轉彎角度修改的指示；操作824，可確定是否借助轉彎馬達進行轉彎。操作826，如果不需要借助轉彎馬達，則可進行計算(例如，包括以上結合對與圖14和圖15對應的實例進行的描述所討論的計算)以確定車輪基于速度進行轉彎所需的速度和/或方向。操作828，然后可使用計算的速度/方向，直至當前轉彎角度達到目標轉彎角度。當然，如果根本未使用轉彎馬達，則該方法可簡單地跳過操作824，直接進行至操作826。

操作830，如果需要借助轉彎馬達，則可向轉彎馬達提供動力以開始實現轉彎角度(如上所述)。操作832，如果可以將速度控制與轉彎馬達操作結合，則可確定是否將二者結合。操作834，如果不需要結合，則可向轉彎馬達提供動力直至當前轉彎角度達到目標轉彎角度。在只需轉彎馬達來進行轉彎的實例中，可簡單地按順序執行操作822、830和834。

操作836，如果速度控制和轉彎馬達操作均需要且可以實現，則可在操作832之后進行速度控制計算。之后，操作838，可進行速度/方向控制和轉彎馬達操作，直至當前轉彎角度達到目標轉彎角度。

在實例實施方式中，用于進行圖19和圖20中的上述方法的設備可包括處理電路(例如，處理電路110)，處理電路可包括配置成執行上述操作(800-838)中的一些或每一項的處理器(例如，處理器112)。處理電路360可例如配置成通過執行硬件實現的邏輯功能、執行儲存的指令，或執行用于進行每一項操作的算法來執行操作(800-838)。替代地，設備可包括用于執行上述每一項操作的構件。就此而言，根據實例實施方式，用于執行操作(800-838)的構件的實例可包括例如處理電路110。

在一些實施方式中，可增強或修改上述特征，或可添加額外特征。這些增強、修改和添加可以是可選的，且可任意組合。因此，雖然以下列出了一些實例修改、增強和添加，但應理解任何修改、增強和添加均可單獨地或以一個或多個組合的方式，或甚至以與列出的所有其它修改、增強和添加組合的方式實現。如此，在實例實施方式中，機器人車輛還可包括角度傳感器，角度傳感器靠近轉彎軸線安裝，用于監測第二底盤平臺相對于第一底盤平臺的轉彎角度，角度傳感器向處理電路提供指示轉彎角度的信息以使處理電路能夠基于轉彎角度進行轉向控制。在機器人車輛的一些實例實施方式中，處理電路將當前轉彎角度與目標轉彎角度進行比較，響應于當前轉彎角度滿足轉彎角度偏離閾值而應用電力制動器，并響應于當前轉彎角度不滿足轉彎角度偏離閾值而釋放電力制動器。在實例實施方式中，機器人車輛還包括轉彎馬達，轉彎馬達配置成與聯動裝置的轉彎軸對接以響應于來自處理電路的控制向轉彎軸施加旋轉力使第二底盤平臺相對于第一底盤平臺轉彎，處理電路配置成在施加旋轉力之前釋放電力制動器，且每當未施加旋轉力時應用電力制動器。

在機器人車輛的一些實例實施方式中，應用電力制動器時，使其斷電；釋放電力制動器時，使其通電。在機器人車輛的實例實施方式中，電力制動器包括制動盤和電磁體，電磁體配置成當應用時與制動盤接合。在機器人車輛的一些實例實施方式中，制動盤和電磁體包括電永磁體。在機器人車輛的實例實施方式中，制動盤為軟磁體。在機器人車輛的一些實例實施方式中，磁場響應于電磁體通電而反向。在機器人車輛的實例實施方式中，制動盤物理連接至導棒，從而允許制動盤響應于應用電力制動器而朝電力制動器移動，并響應于釋放電力制動器而移動遠離電力制動器。在機器人車輛的一些實例實施方式中，導棒穿過制動盤，但未穿過制動盤面向電磁體的表面所處的平面。在機器人車輛的實例實施方式中，電磁體配置成響應于第二底盤平臺繞轉彎軸線轉彎而繞轉彎軸線旋轉，而電力制動器相對于轉彎軸線靜止，且電磁體在繞轉彎軸線旋轉的不同點處與制動盤的不同點對準。

在機器人車輛的一些實例實施方式中，制動盤圍繞轉彎軸線延伸至第二底盤平臺的至少最大轉彎角度。在機器人車輛的實例實施方式中，制動盤圍繞轉彎軸線延伸至少180度。在機器人車輛的一些實例實施方式中，制動盤響應于電力制動器的應用而被強制置于第一位置，且響應于電力制動器的釋放而移動至第二位置。

這些發明所屬技術領域中的普通技術人員通過在前面說明書和相關附圖中給出的教導，將可以想到本文闡述的這些發明的許多修改和其它實施方式。因此，應理解本發明并不局限于公開的具體實施方式，且修改和其它實施方式也應包括在所附權利要求的范圍內。此外，雖然以上說明和相關附圖以元件和/或功能的某些示例性組合描述了示例性實施方式，但應理解在不脫離所附權利要求的范圍的情況下替代實施方式可提供元件和/或功能的不同組合。就此而言，例如，還設想了一些所附權利要求中可闡述與以上明確描述的元件和/或功能的組合不同的組合。在本文已描述了優點、益處或問題的解決方案的情況下，應理解這種優點、益處和/或解決方案可適用于一些實例實施方式，但未必適用于所有實例實施方式。因此，本文描述的任何優點、益處或解決方案對所有實施方式或權利要求而言均不應看作是關鍵的、必需的或必要的。盡管文中使用了特定術語，但這些術語只是用于一般性和描述性說明，并非進行限制。