CN102789232B - 自动行走设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种自动行走设备，可自动进出停靠站，用于在设定的工作范围内作业，包括：用于作业的工作模块；用于行走和转向的行走模块；用于协调工作模块和行走模块的控制模块；所述自动行走设备沿第一朝向离开停靠站、并沿第二朝向开始作业；所述控制模块控制自动行走设备多次离开停靠站时具有至少两个第二朝向，该自动行走设备的工作路径不同，降低了作业的重复性。

Description

自动行走设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种自动行走设备及其控制方法。

背景技术

一种自动行走设备，可自动进出停靠站并在预先设定的工作范围内作业。停靠站一般设有固定的进出通道，自动行走设备在离开停靠站后沿同一工作路径开始作业。因此，停靠站附近作业的重复性很高。

当该自动行走设备是自动割草机时，停靠站附近的草坪因自动割草机频繁的行走于同一工作路径而被压坏。

因此，在对现有技术进行了潜心研究的基础上，发明人提供一种克服上述缺点的自动行走设备。

发明内容

本发明创造的目的是：提供一种工作路径重复性低的自动行走设备。

为实现上述目的，本发明提供一种自动行走设备，可自动进出停靠站并在预先设定的工作范围内作业，包括：用于作业的工作模块；用于行走和转向的行走模块；用于协调工作模块和行走模块的控制模块；所述自动行走设备沿第一朝向离开停靠站、并沿第二朝向开始作业；所述控制模块控制自动行走设备多次离开停靠站时具有至少两个第二朝向。

进一步的，所述自动行走设备连续离开停靠站的次数在三次以内时，每次的第二朝向不同于其余任意一次。

进一步的，所述自动行走设备有四种以上的第二朝向。

进一步的，所述控制模块包括一个生成第一朝向与第二朝向之间转角量的转角量生成器。

进一步的，所述转角量生成器使第一朝向与第二朝向之间转角量随自动行走设备离开停靠站的次数递次增加一个固定角度。

进一步的，所述固定角度范围为20度到270度。

进一步的，所述固定角度范围为30度到45度。

进一步的，所述转角量生成器从预定的转角量序列中选择一个转角量作为第二朝向与第一朝向之间的转角量。

进一步的，所述转角量生成器随机生成转角量作为第二朝向与第一朝向之间的转角量。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

控制模块控制自动行走设备多次离开停靠站时具有至少两个第二朝向，该自动行走设备的工作路径不同，降低了作业的重复性。

本发明创造的另一目的是：提供一种作业重复性低的自动行走设备的控制方法。

为实现上述目的，本发明提供一种自动行走设备的控制方法，所述自动行走设备可自动进出停靠站并在预先设定的工作范围内作业，所述控制方法包括如下步骤：

自动行走设备沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备沿第一个第二朝向开始作业；

自动行走设备进入停靠站；

自动行走设备再次沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备沿第二个第二朝向开始作业；

所述自动行走设备有两个以上的第二朝向。

本发明提供第二种作业重复性低的自动行走设备的控制方法如下：

一种自动行走设备的控制方法，所述自动行走设备可自动进出停靠站并在预先设定的工作范围内作业，所述控制方法包括如下步骤：

自动行走设备沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备计算出第一转角量；

自动行走设备从第一朝向转动第一转角量的角度，转向至第一个第二朝向；

自动行走设备沿第一个第二朝向开始作业；

自动行走设备进入停靠站；

自动行走设备再次沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备读取第一转角量；

自动行走设备以第一转角量增加固定角度计算出第二转角量；

自动行走设备从第一朝向转动第二转角量的角度，转向至第二个第二朝向；

自动行走设备沿第二个第二朝向开始作业。

本发明提供第三种作业重复度低的自动行走设备的控制方法如下：

一种自动行走设备的控制方法，所述自动行走设备可自动进出停靠站并在预先设定的工作范围内作业，所述控制方法包括如下步骤：

自动行走设备沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备从一个转角量序列中选择一个第一转角量；

自动行走设备从第一朝向转动第一转角量的角度，转向至第一个第二朝向；

自动行走设备沿第一个第二朝向开始作业；

自动行走设备进入停靠站；

自动行走设备再次沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备从一个转角量序列中选择一个第二转角量；

自动行走设备从第一朝向转动第二转角量的角度，转向至第二个第二朝向；

自动行走设备沿第二个第二朝向开始作业。

本发明提供第四种作业重复度低的自动行走设备的控制方法如下：

一种自动行走设备的控制方法，所述自动行走设备可自动进出停靠站并在预先设定的工作范围内作业，所述控制方法包括如下步骤：

自动行走设备沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备随机生成第一转角量；

自动行走设备从第一朝向转动第一转角量的角度，转向至第一个第二朝向；

自动行走设备沿第一个第二朝向开始作业；

自动行走设备进入停靠站；

自动行走设备再次沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备随机生成第二转角量；

自动行走设备从第一朝向转动第二转角量的角度，转向至第二个第二朝向；

自动行走设备沿第二个第二朝向开始作业。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

自动行走设备多次驶出停靠站开始作业时的朝向不同，工作路径不重叠，作业重复性低。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的自动行走设备离开停靠站位于自由转向区的示意图。

图2是本发明的自动行走设备的一种工作路径示意图。

图3是本发明的自动行走设备的控制方法的第一实施方式流程图。

图4是本发明的自动行走设备的控制方法的第二实施方式流程图。

图5是本发明的自动行走设备的控制方法的第三实施方式流程图。

1    工作范围       4    边界线      B    第二朝向

2    停靠站         5    自由转向区

3    自动行走设备   A    第一朝向

具体实施方式

请参照图1和图2，一种自动行走设备3，可自动进出停靠站2并在预先设定的工作范围1内作业。停靠站2一般设有固定的进出通道，自动行走设备3在离开停靠站2后沿同一工作路径开始作业。因此，停靠站2附近作业的重复性很高。当该自动行走设备3是自动割草机时，停靠站2附近的草坪因自动割草机频繁的行走于同一工作路径而被压坏。本发明提供的自动行走设备3沿第一朝向A离开停靠站2、从第一朝向A转向至第二朝向B、沿第二朝向B开始作业。不同的第二朝向B则意味着不同的工作路径，控制第一朝向A转向至第二朝向B转过的转角量则可以控制工作路径。

自动行走设备3包括用于作业的工作模块、用于行走和转向的行走模块、用于协调工作模块和行走模块的控制模块。自动行走设备3由控制模块控制沿不同的工作路径作业。一种自动行走设备3保持在工作范围1内的方式为：处于工作范围1的边界线4时，直线折返到工作范围1内。对于该种自动行走设备3，不同的第二朝向B防止作业重复的效果更加明显，因为不同的第二朝向B必然对应不同的折返的位置，大大降低了作业的重复性。

工作模块包括工作组件和驱动工作组件工作的工作马达。工作组件根据应用范围对应不同的自动行走设备3。例如可以是上面列举的自动割草机的切割头、吸尘器的真空室及吸尘风道、自动耕耘机的耙子等。与工作组件相应，自动行走设备3则体现为自动割草机、吸尘器或自动耕耘机。工作马达通过马达轴连接至对应工作组件，为工作组件提供动力。工作模块由控制模块控制进行作业。

行走模块包括位于自动行走设备3行走方向两侧的轮子及分别驱动两个轮子的两个行走马达。行走马达容置于自动行走设备3上，驱动轮子在工作范围1内行走。自动行走设备3的转向通过轮子间的速度差来实现。自动行走设备3在行走方向的两侧设有轮子，轮子被行走马达驱动，马达的转速差产生轮子的速度差，自动行走设备3进行转向，自动行走设备3的朝向随之发生变化。当然，自动行走设备3的转向还可以通过一个或多个轮子上设置转向马达来实现。行走模块由控制模块控制带动整个自动行走设备3在工作范围1内行走和转向。

控制模块包括运算器、信号接收器和指令输出器。信号接收器用以接收发送给自动行走设备3的各种信号。该信号可能来自于自动行走设备3自身收集的信息，也可能来自于操作人员的操作指令。运算器用以对上述各种信号进行处理，并生成控制信号。指令输出器用于将控制信号转化为对自动行走设备3工作模块、行走模块的控制指令。

以上是自动行走设备3的基本结构，该自动行走设备3还可以进一步包括能量模块、警报发生模块、侦测模块等。

控制模块与工作模块、行走模块之间电性连接，通过电路控制工作马达和行走马达，以及其他电性元件工作。

具备以上结构的自动行走设备3在工作范围1内行走作业。工作范围1由若干边界线4围成。

停靠站2位于边界线4上供自动行走设备3停靠。该停靠站2可以是自动行走设备3电量不足时充电用的充电站，还可以是提供自动行走设备3遮蔽雨雪等的遮蔽所。停靠站2包括但不限于上述列举的设施，泛指一切供自动行走设备3停靠的设施。

下面介绍自动行走设备3离开停靠站2开始工作的过程。首先，控制模块接收到出站的电信号。控制模块指令行走模块带动自动行走设备3整体沿第一朝向A后退一段距离，比如50cm，到达自由转向区5。接着，控制模块指令行走模块带动自动行走设备3完成预定的转角量的转向，自动行走设备3正对的方向为第二朝向B。完成转向后，自动行走设备3沿第二朝向B直线行走作业。

在工作状态时，自动行走设备3直线作业，当自动行走设备3遭遇到边界线4或障碍物时，自动行走设备3直线折返工作范围1内继续作业。

该自动行走设备3的工作路径为依次连接的折线段，因此，多次驶出停靠站2时，自动行走设备3开始作业时的第二朝向B选择的不同可以在一定程度上防止工作路径重复，提高自动行走设备3的工作效率。特别的，当该自动行走设备3为行走于草坪上的自动割草机时，选择不同的第二朝向B可防止自动割草机压坏草坪。

自动行走设备3的防止工作路径重复的过程详述如下。

自动行走设备3控制模块的运算器生成自动行走设备3从第一朝向A到第二朝向B的控制信号，通过控制第一朝向A和第二朝向B之间的转角量使自动行走设备3多次离开停靠站2时具有至少两个第二朝向B。为了具有更好的防止工作路径重复，特别的，自动行走设备3连续离开停靠站2的次数在三次以内时，每次的第二朝向B不同于其余任意一次。特别的，自动行走设备3预设有四种以上的第二朝向B。

工作路径决定于第二朝向B，而第二朝向B又取决于第一朝向A和第二朝向B之间的转角量。转角量的变化可以呈一定规律，也可以完全随机。下面介绍三种转角量的变化方式。

第一种变化方式为转角量递次增加一个固定角度。运算器包括一个转角量生成器，该转角量生成器读取自动行走设备3上一次从第一朝向A转向至第二朝向B所完成的转角量，并在该转角量基础上增加一个固定角度以确定本次从第一朝向A转向至第二朝向B所需完成的转角量。该固定角度的范围可以是20度到270度之间。该固定角度为实施者提供了较大的选择范围。特别的，当固定角度在30度到45度之间时，自动行走设备3在转向所消耗的能量和防止工作路径的重复的目标之间达到最优化组合。

图3揭示了转角量递次增加一个固定角度以防止重复作业的自动行走设备3的控制方法，即自动行走设备的控制方法的第一实施方式。

一种自动行走设备3的控制方法，所述自动行走设备3可自动进出停靠站2并在预先设定的工作范围内作业，所述控制方法包括如下步骤：

自动行走设备3沿第一朝向A离开停靠站2；

自动行走设备3计算出第一转角量；

自动行走设备3从第一朝向A转动第一转角量的角度，转向至第一个第二朝向B；

自动行走设备3沿第一个第二朝向B开始作业；

自动行走设备3进入停靠站2；

自动行走设备3再次沿第一朝向A离开停靠站2；

自动行走设备3读取第一转角量；

自动行走设备3以第一转角量增加固定角度计算出第二转角量；

自动行走设备3从第一朝向A转动第二转角量的角度，转向至第二个第二朝向B；

自动行走设备3沿第二个第二朝向B开始作业。

第二种转角量变化方式为从预定的转角量序列中选择转角量。运算器包括一个转角量生成器。转角量的选择方式可以顺序选择，也可以乱序选择。

当顺序选择时，该转角量生成器读取自动行走设备3上一次驶出停靠站2到开始工作时转向所完成的转角量所对应的序列号，并在该序列号基础上增加1作为本次选择转角量的序列号，通过本次的序列号确定本次驶出停靠站2到开始工作时所需完成的转角量。该种方式特别适合工作范围1内的作业量不均衡的场合。比如，在转角量20度到60度对应的区域作业量大，在转角量90度到270度对应的区域作业量小，在270度到360度之间不需要作业时，操作者可以自己编制一个转角量序列。例如，20度、30度、40度、50度、60度、80度、100度、140度、180度、220度、260度的转角量序列。使得自动行走设备3在作业量大的区域加大工作密度，在作业量小的区域减小工作密度，在不需作业的区域不进行作业。

当乱序选择时，转角量生成器还包括一个比较本次选用的转角量与前面一定次数内选用的转角量的比较器。当发生重复时，转角量生成器重新选择直至本次转角量与前面一定次数内的转角不重复为止。当操作者要求连续5次驶出停靠站2时第二朝向B不重复，则设定比较器与前面4次内的转角量进行比较，直至本次选择的转角量与前面4次驶出停靠站2选定的转角量不同为止。该种选择方式与顺序选择的不同之处在于，选择的转角量是在转角量序列内任意选择的。

图3揭示了从预定的转角量序列中选择转角量以防止重复作业的自动行走设备3的控制方法，即自动行走设备3的控制方法的第二实施方式。

一种自动行走设备3的控制方法，所述自动行走设备3可自动进出停靠站并在预先设定的工作范围内作业，所述控制方法包括如下步骤：

自动行走设备3沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备3从一个转角量序列中选择一个第一转角量；

自动行走设备3从第一朝向转动第一转角量的角度，转向至第一个第二朝向；

自动行走设备3沿第一个第二朝向开始作业；

自动行走设备3进入停靠站；

自动行走设备3再次沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备3从一个转角量序列中选择一个第二转角量；

自动行走设备3从第一朝向转动第二转角量的角度，转向至第二个第二朝向；

自动行走设备3沿第二个第二朝向开始作业。

第三种转角量变化方式为转角量随机生成方式。运算器包括一个转角量生成器，转角量完全随机生成。因此，在连续的一定次数内自动行走设备3驶出停靠站2时第二朝向B重复的概率依赖于随机数据重复的概率。当随机角度生成器重复概率较低时，驶出停靠站2的一定次数内，所选定的第二朝向B不会重复。

图5揭示了转角量随机生成方式的控制方法，即自动行走设备3的控制方法的第三实施方式。

一种自动行走设备3的控制方法，所述自动行走设备3可自动进出停靠站并在预先设定的工作范围内作业，所述控制方法包括如下步骤：

自动行走设备3沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备3从一个转角量序列中选择一个第一转角量；

自动行走设备3从第一朝向转动第一转角量的角度，转向至第一个第二朝向；

自动行走设备3沿第一个第二朝向开始作业；

自动行走设备3进入停靠站；

自动行走设备3再次沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备3从一个转角量序列中选择一个第二转角量；

自动行走设备3从第一朝向转动第二转角量的角度，转向至第二个第二朝向；

自动行走设备3沿第二个第二朝向开始作业。

以上介绍了自动行走设备3的控制模块通过控制转角量实现了对第二朝向B的控制，进而控制了自动行走设备3的工作路径。上述的三种实施方式可概括为一种自动行走设备3的控制方法，所述自动行走设备3可自动进出停靠站并在预先设定的工作范围内作业，控制方法包括如下步骤：

自动行走设备3沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备3沿第一个第二朝向开始作业；

自动行走设备3进入停靠站；

自动行走设备3再次沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备3沿第二个第二朝向开始作业；

自动行走设备3有两个以上的第二朝向。

上述三种控制方法中的第一个第二朝向和第二个第二朝向是相对的。当其中任意一次离开停靠站时开始作业的朝向为第一个第二朝向，则下一次离开停靠站开始作业时的朝向为第二个第二朝向。

Claims (13)

1.一种自动行走设备，可自动进出停靠站并在预先设定的工作范围内作业，包括：

用于作业的工作模块；

用于行走和转向的行走模块；

用于协调工作模块和行走模块的控制模块；

所述自动行走设备沿第一朝向离开停靠站、并沿第二朝向开始作业；

其特征在于：所述控制模块控制自动行走设备多次离开停靠站时具有至少两个第二朝向。

2.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于：所述自动行走设备连续离开停靠站的次数在三次以内时，每次的第二朝向不同于其余任意一次。

3.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于：所述自动行走设备有四种以上的第二朝向。

4.根据权利要求1所述的自动行走设备，其特征在于：所述控制模块包括一个生成第一朝向与第二朝向之间转角量的转角量生成器。

5.根据权利要求4所述的自动行走设备，其特征在于：所述转角量生成器使第一朝向与第二朝向之间转角量随自动行走设备离开停靠站的次数递次增加一个固定角度。

6.根据权利要求5所述的自动行走设备，其特征在于：所述固定角度范围为20度到270度。

7.根据权利要求5所述的自动行走设备，其特征在于：所述固定角度范围为30度到45度。

8.根据权利要求4所述的自动行走设备，其特征在于：所述转角量生成器从预定的转角量序列中选择一个转角量作为第二朝向与第一朝向之间的转角量。

9.根据权利要求4所述的自动行走设备，其特征在于：所述转角量生成器随机生成转角量作为第二朝向与第一朝向之间的转角量。

10.一种自动行走设备的控制方法，所述自动行走设备可自动进出停靠站并在预先设定的工作范围内作业，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

自动行走设备沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备沿第一个第二朝向开始作业；

自动行走设备进入停靠站；

自动行走设备再次沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备沿第二个第二朝向开始作业；

所述自动行走设备有两个以上的第二朝向。

11.一种自动行走设备的控制方法，所述自动行走设备可自动进出停靠站并在预先设定的工作范围内作业，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

自动行走设备沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备计算出第一转角量；

自动行走设备从第一朝向转动第一转角量的角度，转向至第一个第二朝向；

自动行走设备沿第一个第二朝向开始作业；

自动行走设备进入停靠站；

自动行走设备再次沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备读取第一转角量；

自动行走设备以第一转角量增加固定角度计算出第二转角量；

自动行走设备从第一朝向转动第二转角量的角度，转向至第二个第二朝向；

自动行走设备沿第二个第二朝向开始作业。

12.一种自动行走设备的控制方法，所述自动行走设备可自动进出停靠站并在预先设定的工作范围内作业，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

自动行走设备沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备从一个转角量序列中选择一个第一转角量；

自动行走设备从第一朝向转动第一转角量的角度，转向至第一个第二朝向；

自动行走设备沿第一个第二朝向开始作业；

自动行走设备进入停靠站；

自动行走设备再次沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备从一个转角量序列中选择一个第二转角量；

自动行走设备从第一朝向转动第二转角量的角度，转向至第二个第二朝向；

自动行走设备沿第二个第二朝向开始作业。

13.一种自动行走设备的控制方法，所述自动行走设备可自动进出停靠站并在预先设定的工作范围内作业，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

自动行走设备沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备随机生成第一转角量；

自动行走设备从第一朝向转动第一转角量的角度，转向至第一个第二朝向；

自动行走设备沿第一个第二朝向开始作业；

自动行走设备进入停靠站；

自动行走设备再次沿第一朝向离开停靠站；

自动行走设备随机生成第二转角量；

自动行走设备从第一朝向转动第二转角量的角度，转向至第二个第二朝向；

自动行走设备沿第二个第二朝向开始作业。