CN102393659A - 智能割草机在虚拟线内或线外的判断装置及其判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能割草机在虚拟线内或线外的判断装置及其判断方法，所述判断装置包括设置在草坪四周的虚拟线，直流电流输出装置，设置在智能割草机内部的至少一个坡莫合金磁阻传感器和与所述传感器电连接的电路控制装置；所述判断方法包括：步骤一：开机；步骤二：电路控制装置判断智能割草机初始时是在虚拟线以内还是以外；步骤三：在外则直接停机，人为拖入然后从新开机；步骤四：在内则割草，规划行走路径，同时判断在内在外；步骤五：在内则控制其割草，在外则控制其进入虚拟线内，继续割草。本发明能够判别智能割草机所处的位置，对智能割草机在虚拟线内或者虚拟线外给出判断，能够有效控制智能割草机安全可靠的在草坪的虚拟线内工作。

Description

智能割草机在虚拟线内或线外的判断装置及其判断方法

技术领域

本发明涉及一种智能割草机在虚拟线内或线外的判断装置及其判断方法。

背景技术

目前的智能割草机在工作时是在用户的庭院（庭院四周埋有虚拟线）内随机寻找有草的地方进行割草，所以容易出现跑到庭院外（虚拟线外）的情况，一旦跑到虚拟线外，就可能会出现失控的情况撞到人，损坏机器或者出现其它意外。所述的虚拟线通的是交流信号，无法判断虚拟线内、线外的磁感线方向，从而确定智能割草机是在虚拟线内或者虚拟线外。只能在智能割草机原本就在虚拟线内时保证机器不跑到虚拟线外，无法做到机器在初始时刻就在虚拟线外时立即停止工作，而且交流信号驱动电路复杂，增加了生产成本以及不可靠性。因此有必要用新的方法优化智能割草机性能。  

发明内容

本发明的目的在于：提供一种智能割草机在虚拟线内或线外的判断装置，能够判别智能割草机所处的位置，对智能割草机在虚拟线内或者虚拟线外给出判断，能够有效控制智能割草机安全可靠的在草坪的虚拟线内工作。

本发明的另一目的在于：提供一种智能割草机在虚拟线内或线外的判断方法，能够有效控制智能割草机安全可靠的在草坪的虚拟线内工作，当初始状态智能割草机在草坪的虚拟线以外时，智能割草机能够自动停机，避免危险和破坏发生；当智能割草机初始状态在草坪的虚拟线以内时，电路控制装置能够依据磁场方向来判断智能割草机是在草坪的虚拟线以内还是在草坪的虚拟线以外，实现了全过程的安全、智能控制。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明一种智能割草机在虚拟线内或线外的判断装置，包括设置在草坪四周的虚拟线，用于为虚拟线供电的电流输出装置，设置在智能割草机内部的至少一个传感器和与所述传感器电连接的电路控制装置，所述电流输出装置为直流电流输出装置，所述传感器为坡莫合金磁阻传感器。

一种智能割草机在虚拟线内或线外的判断方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：开机；

步骤二：电路控制装置判断智能割草机初始时是在虚拟线以内还是在虚拟线以外

当坡莫合金磁阻传感器检测磁感应强度为负值或正值，说明智能割草机在虚拟线以外，电路控制装置使智能割草机转步骤三；

当坡莫合金磁阻传感器检测磁感应强度为正值或负值，说明智能割草机在虚拟线以内，电路控制装置使智能割草机转步骤四；

步骤三：直接停机，人为将智能割草机拖入虚拟线内，然后从新开机；

步骤四：割草，规划行走路径，同时电路控制装置继续判断智能割草机是在虚拟线以内还是在虚拟线以外；

步骤五：

当坡莫合金磁阻传感器检测磁感应强度为负值或正值，发出信号给电路控制装置，电路控制装置发出指令给智能割草机，智能割草机接到指令，从虚拟线外，进入虚拟线内，重新规划割草路径，继续割草。

本发明的一种智能割草机在虚拟线内或线外的判断装置，与现有技术相比本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，所述电流输出装置为直流电流输出装置，所述传感器为坡莫合金磁阻传感器，这种结构，虚拟线内和虚拟线外的磁场方向相反，所述坡莫合金磁阻传感器能够将感应到的磁场的不同方向的信号，传送给电路控制装置，电路控制装置能够依据磁场方向来判断智能割草机是在草坪的虚拟线以内还是在草坪的虚拟线以外，防止因为智能割草机跑出虚拟线而失控造成事故，取代原来的虚拟线保护方式（在虚拟线上通交流信号），使得虚拟线的驱动电路更简单，更容易实现。

本发明的一种智能割草机在虚拟线内或线外的判断方法，与现有技术相比本发明的有益效果是：能够有效控制智能割草机安全可靠的在草坪的虚拟线内工作，当初始状态智能割草机在草坪的虚拟线以外时，智能割草机能够自动停机，避免危险和破坏发生；当智能割草机初始状态在草坪的虚拟线以内时，电路控制装置能够依据磁场方向来判断智能割草机是在草坪的虚拟线以内还是在草坪的虚拟线以外，实现了全过程的安全、智能控制。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的电路控制装置的判断流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种智能割草机在虚拟线内或线外的判断装置，包括设置在草坪四周的虚拟线1，用于为虚拟线1供电的直流电流输出装置3，设置在智能割草机2内部的四个坡莫合金磁阻传感器4和与所述各坡莫合金磁阻传感器4电连接的电路控制装置。。所述直流电流输出装置3,可以输出直流、或脉动直流、或直流叠加交流分量，优选输出直流。所述四个坡莫合金磁阻传感器4需具有敏感的磁场分辨率，作为优选本实施例选用霍尼韦尔（Honeywell）公司的坡莫合金磁阻传感器，该公司的该公司的坡莫合金磁阻传感器对于正负6高斯范围的磁场很敏感，分辨率可达85微高斯，用来检测磁感应强度的正负。

图2示出了本发明一种智能割草机在虚拟线内或线外的判断方法的判断流程示意图，包括以下步骤：

步骤一：开机；

步骤二：电路控制装置判断智能割草机2初始时是在虚拟线1以内还是在虚拟线1以外

直流电流输出装置3沿逆时针方向在虚拟线1上通一个直流电流，那么，根据电磁学中右手定则，在虚拟线所处的平面上，虚拟线内部的磁感线垂直纸面向外（正值），虚拟线外部的磁感线垂直纸面向里（负值），这样，电路控制装置就可以根据磁感线方向的不同来判断智能割草机是在虚拟线1内还是在虚拟线1外，当坡莫合金磁阻传感器4检测磁感应强度为负值，说明智能割草机2在虚拟线1以外，电路控制装置使智能割草机2转步骤三；

当坡莫合金磁阻传感器4检测磁感应强度为正值，说明智能割草机2在虚拟线1以内，电路控制装置使智能割草机2转步骤四；

步骤三：直接停机，人为将智能割草机2拖入虚拟线1内，然后从新开机；

步骤四：割草，规划行走路径，同时电路控制装置继续判断智能割草机2是在虚拟线1以内还是在虚拟线1以外；

步骤五：

当坡莫合金磁阻传感器4检测磁感应强度为负值，发出信号给电路控制装置，电路控制装置发出指令给智能割草机2，智能割草机2接到指令，从虚拟线1外，进入虚拟线1内，重新规划割草路径，继续割草。

数学上可以严格论证，在周长相同的情况下，圆所围的面积是最大的，因此为了清楚的说明本发明，以下只需要证明在面积最大的圆形的虚拟线中可以收到磁场信号，那么在其它相同周长但是面积比圆小的形状的虚拟线中就同样可以收到信号。

由毕奥-萨伐尔定理可知，由直流电产生的恒定磁场的强度，随距产生磁场的电流虚拟线的距离的变大而减小。数学上可以严格论证，在周长相同的情况下，圆所围的面积是最大的。因此，只需要证明在面积最大的圆形的虚拟线中可以收到磁场信号，那么在其它相同周长但是面积比圆小的形状的虚拟线中就同样可以收到磁场信号。假设虚拟线的长度为300m（现在智能割草机所配的线长一般为200米左右），那么虚拟线所围成的圆的半径是300m/2π≈47.77m，不妨设半径为50m，以简化计算，并不影响结论的证明。

显然，在圆的中心处，磁场的强度是最弱的，因为圆的中心处离虚拟线边的距离最远，因此，只需要证明在磁场强度最弱的圆的中心处的磁场足够强，可以被坡莫合金磁阻传感器检测到，那么圆中的任意点就可以检测到。

具体的推导过程：

根据毕奥-萨伐尔定理，                                                

，可知，中心处的磁感应强度，因为被积曲线是圆，因此根据第二类曲线积分的法则，

，

是真空磁导率，等于

 ，代入得

，当I=1A时，

（特斯拉）。

所述的霍尼韦尔（Honeywell）公司的坡莫合金磁阻传感器，对于正负6高斯范围的磁场很敏感，分辨率可达85微高斯，由于圆心处的磁感应强度为10^-8特斯拉数量级，1特斯拉=10000高斯，那么85微高斯=

特斯拉，小于圆心处的磁感应强度，也就是说圆心处的磁感应强度可以被坡莫合金磁阻传感器检测到。那么我们可以通过检测磁感应强度的正负来确定智能割草机在虚拟线内还是在虚拟线外，当坡莫合金磁阻传感器检测磁感应强度是正值时，认为在虚拟线内，当坡莫合金磁阻传感器检测到磁感应强度为负值或者检测不到磁感应强度（当智能割草机在虚拟线外超出一定距离后坡莫合金磁阻传感器测不到磁感应强度）时，认为在虚拟线外。这样就可以实现智能割草机的在虚拟线内或者虚拟线外的判断。当然，为了增大磁感应强度，还可以增加虚拟线的绕制圈数，从而增大检测的距离。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种智能割草机在虚拟线内或线外的判断装置，包括设置在草坪四周的虚拟线（1），用于为虚拟线（1）供电的电流输出装置，设置在智能割草机（2）内部的至少一个传感器和与所述传感器电连接的电路控制装置，其特征在于：所述电流输出装置为直流电流输出装置（3），所述传感器为坡莫合金磁阻传感器（4）。

2.一种智能割草机在虚拟线内或线外的判断方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：开机；

步骤二：电路控制装置判断智能割草机（2）初始时是在虚拟线（1）以内还是在虚拟线（1）以外

当坡莫合金磁阻传感器（4）检测磁感应强度为负值或正值，说明智能割草机（2）在虚拟线（1）以外，电路控制装置使智能割草机（2）转步骤三；

当坡莫合金磁阻传感器（4）检测磁感应强度为正值或负值，说明智能割草机（2）在虚拟线（1）以内，电路控制装置使智能割草机（2）转步骤四；

步骤三：直接停机，人为将智能割草机（2）拖入虚拟线（1）内，然后从新开机；

步骤四：割草，规划行走路径，同时电路控制装置继续判断智能割草机（2）是在虚拟线（1）以内还是在虚拟线（1）以外；

步骤五：

当坡莫合金磁阻传感器（4）检测磁感应强度为负值或正值，发出信号给电路控制装置，电路控制装置发出指令给智能割草机（2），智能割草机（2）接到指令，从虚拟线（1）外，进入虚拟线（1）内，重新规划割草路径，继续割草。

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