CN102890505A - 边界系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种边界系统，所述边界系统包括：边界线；信号发生装置，产生预设边界信号并发送给所述边界线，所述边界信号流经所述边界线时产生磁场；信号检测单元，设置在所述自动行走设备内，用于检测所述磁场，并生成检测信号；控制单元，设置在所述自动行走设备内，接收所述检测信号，并判断自动行走设备是否位于工作区域内，所述预设边界信号为一个具有交替出现的第一状态和第二状态的信号，所述预设边界信号为一个具有交替出现的第一状态和第二状态的信号，在第一状态和第二状态交界处存在突变。本发明提供的边界系统，结构简单、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种边界系统，特别是一种用于控制自动行走设备行走路径的边界系统。
背景技术
随着科学技术的发展，智能的自动行走设备为人们所熟知，由于自动行走设备可以自动预先设置的程序执行预先设置的相关任务，无须人为的操作与干预，因此在工业应用及家居产品上的应用非常广泛。工业上的应用如执行各种功能的机器人，家居产品上的应用如割草机、吸尘器等，这些智能的自动行走设备极大地节省了人们的时间，给工业生产及家居生活都带来了极大的便利。
为保证上述自动行走设备在预设的工作范围内工作，通常采用边界系统对自动行走设备的工作范围进行控制。边界系统包括铺设在地表的边界线，与边界线连接的信号发生器，自动行走设备上的信号检测单元以及对信号进行处理并控制自动行走设备行走路径的控制单元。信号发生器发送的边界信号流经边界线时，产生以边界线为中心向四周逐渐减弱的磁场，即靠近边界线的位置磁场强度强，远离边界线的位置磁场强度弱，自动行走设备上的信号检测单元将其所处位置处的磁场转换为相应的电信号传递给控制单元，控制单元根据其传递的电信号确认其离边界线的远近，从而控制自动行走设备的在接近边界线时及时控制自动行走设备转换行走方向，防止自动行走设备行走至边界线外，从而使自动行走设备始终在边界线内工作。虽然上述方案可以准确地判断自动行走设备与边界线的距离，但无法判断自动行走设备处于边界线内还是边界线外，当自动行走设备由于意外，导致其滑移到边界线外时，控制单元判断自动行走设备接近边界线时，同样会控制自动行走设备向远离边界线的方向行走，当自动行走设备行走至磁场很弱的位置时，自动行走设备停止行走，而使其永远停留在了边界线外，无法正常工作。
基于识别自动行走设备处于边界线内外的重要性，现有技术在前述系统的基础上开发了识别自动行走设备处于边界线内外的功能。如2001年10月9日公告的美国专利US 6300737B1，其边界信号包括至少两个正弦波信号，分别是频率为8K的正弦波信号14和频率为16K的正弦波信号15，为保证两个信号稳定的相对关系，自起始点处对两个信号进行同步，起始点处两个信号的相位相差90度。信号检测单元相应地检测到信号14’和15’，由于信号14和15在信号14过零点时具有固定的对应关系，因此信号14’与15’也具有相应的对应关系，控制单元根据信号14’过零点时信号15’为正或者负来判断自动行走设备2处于边界线3内还是边界线3外，有效克服了仅能识别自动行走设备相对边界线的距离的边界系统的不足。但上述边界系统中，由于边界信号包含多个信号，因此存在多个信号之间的同步问题，且同时对多个信号进行处理和识别增加了整个边界系统的复杂程度，因而也降低了边界系统的可靠性。
可以想象，边界信号仅包含一个信号时，可有效克服上述边界系统存在的不足。现有技术也存在仅使用一个边界信号的尝试，但其会在自动行走设备内生成一个与边界信号同步的基准信号，通过对比边界信号与基准信号的相对关系判断自动行走设备是否处于边界线内，该类系统仍然会存在对多个信号进行同步和信号处理复杂的问题。
发明内容
本发明解决的技术问题为：提供一种简易的识别自动行走设备处于边界线内外的边界系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种边界系统，用于控制自动行走设备的行走路径，所述边界系统包括：边界线，设置在地面，规划出自动行走设备的工作区域；信号发生装置，产生预设边界信号并发送给所述边界线，所述预设边界信号流经所述边界线时产生磁场；信号检测单元，设置在所述自动行走设备内，用于检测所述磁场，并生成检测信号；控制单元，设置在所述自动行走设备内，接收所述检测信号，并根据所述检测信号控制所述自动行走设备在所述工作区域内行走；所述预设边界信号为一个具有交替出现的第一状态和第二状态的信号，在第一状态和第二状态交界处存在突变。
优选地，所述信号检测单元包括电感。
优选地，所述控制单元包括信号处理单元和微处理器，检测信号包括对应于预设边界信号的第一状态的第一信号和对应于预设边界信号的第二状态的第二信号，所述信号处理单元根据第一信号与第二信号之间对应于所述突变的变化确定第二信号的起始点，并生成表示第二信号波形的处理信号，微处理器根据所述处理信号确定自动行走设备是否在工作区域内。
优选地，所述第二信号包括第一特征部分和第二特征部分，所述第一特征部分的幅值大于第一信号的最大幅值，所述第二特征部分的幅值小于第一信号的最小幅值，所述处理信号携带表示第一特征部分和第二特征部分出现的时间点的信息。
优选地，所述信号处理单元包括第一比较器和第二比较器，所述处理信号包括第一比较器输出的信号和第二比较器输出的信号，当第一特征部分出现时第一比较器输出高电平信号，否则第一比较器输出低电平信号，当第二特征部分出现时第二比较器输出低电平信号，否则输出高电平信号。
优选地，当第一比较器输出高电平信号的时间点先于第二比较器输出低电平信号的时间点时，微处理器确认自动行走设备位于工作区域内。
优选地，所述预设边界信号为方波信号。
优选地，所述预设边界信号为正弦波信号。
优选地，所述正弦波信号在第一状态的幅值大于所述正弦波信号在第二状态的幅值。
优选地，所述正弦波信号在第一状态的频率小于所述正弦波信号在第二状态的频率。
优选地，所述正弦波信号在第一状态与所述正弦波信号在第二状态的相位相差180度。
优选地，当第一比较器始终输出低电平信号，且第二比较器每间隔预设的时长输出低电平信号时，微处理器确认自动行走设备位于工作区域内。
本发明的有益效果为：由于本边界系统中的预设边界信号为一个包含两种状态的信号，在任意时间点上，仅存在一种信号，因此不会增加信号发生装置的复杂程度。此外，由于预设边界信号在第一状态和第二状态之间转换，且第一状态和第二状态的交界处存在突变，控制单元可以接收到包括对应于预设边界信号的第一状态的第一信号和对应于预设边界信号的第二状态的第二信号，并根据第一信号与第二信号之间对应于所述突变的变化确定第二信号的起始点，并生成表示第二信号波形的处理信号，将所述处理信号与控制单元内存储的预设存储信号比较，根据比较结果确定自动行走设备是否在工作区域内，从而无需在自动行走设备内增设额外的基准信号产生单元，因此也不会增加信号处理和识别的复杂程度。因此本系统完全克服了现有技术中，边界系统结构复杂的问题，有效地简化了整个边界系统的结构，同时提高了边界系统的可靠性。
附图说明
以上所述的本发明解决的技术问题、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够实现本发明的较佳的具体实施例的详细描述，同时结合附图描述而清楚地获得。
附图以及说明书中的相同的标号和符号用于代表相同的或者等同的元件。
图1是本发明较佳实施方式的边界系统的示意图；
图2是图1所示边界系统的电路模块图；
图3是图2所示边界系统的电路模块图；
图4是本发明第一较佳实施方式的预设边界信号形式的示意图；
图5是图4所示实施方式下自动行走设备处于边界线内的检测信号形式的示意图；
图6是图5所示检测信号经放大器放大后的示意图；
图7是图4所示实施方式下第一比较器的输出信号示意图；
图8是图4所示实施方式下第二比较器的输出信号示意图；
图9是图4所示实施方式下自动行走设备处于边界线外的检测信号形式的示意图；
图10是图9所示检测信号经放大器放大后的示意图；
图11是图4所示实施方式下第一比较器的输出信号示意图；
图12是图4所示实施方式下第二比较器的输出信号示意图；
图13是本发明第二较佳实施方式的预设边界信号形式的示意图；
图14是本发明第三较佳实施方式的预设边界信号形式的示意图；
图15是本发明第四较佳实施方式的预设边界信号形式的示意图；
图16是图15所示实施方式下自动行走设备处于边界线内的检测信号形式的示意图；
图17是图16所示检测信号经放大器放大后的示意图；
图18是图15所示实施方式下第一比较器的输出信号示意图；
图19是图15所示实施方式下第二比较器的输出信号示意图；
图20是图15所示实施方式下自动行走设备处于边界线内的检测信号形式的示意图；
图21是图20所示检测信号经放大器放大后的示意图；
图22是图15所示实施方式下第一比较器的输出信号示意图；
图23是图15所示实施方式下第二比较器的输出信号示意图；
图24是本发明第五较佳实施方式的预设边界信号形式的示意图；
图25是图24所示实施方式下自动行走设备处于边界线内的检测信号形式的示意图；
图26是图25所示检测信号经放大器放大后的示意图；
图27是图24所示实施方式下第一比较器的输出信号示意图；
图28是图24所示实施方式下第二比较器的输出信号示意图；
图29是图24所示实施方式下自动行走设备处于边界线内的检测信号形式的示意图；
图30是图29所示检测信号经放大器放大后的示意图；
图31是图24所示实施方式下第一比较器的输出信号示意图；
图32是图24所示实施方式下第二比较器的输出信号示意图。
2自动行走设备 11控制单元
3边界线 12放大器
4工作区域 14第一比较器
5非工作区域 16第二比较器
6信号发生装置 18微处理器
7磁场 20信号处理单元
8信号检测单元
具体实施方式
有关本发明的详细说明和技术内容，配合附图说明如下，然而所附附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
图1所示的边界系统包括信号发生装置6、自动行走设备2、边界线3。边界线3用于形成位于边界线3内的工作区域4和位于边界线3外的非工作区域5。信号发生装置6与边界线3电性连接，信号发生装置6产生预设边界信号SC发送给边界线3，预设边界信号SC流经边界线3时产生磁场7。自动行走设备2进一步包括信号检测单元8和控制单元11，信号检测单元8用于检测所述磁场7，并生成检测信号SC’，控制单元11接收所述检测信号SC’，并根据所述检测信号SC’控制所述自动行走设备2在所述工作区域4内行走。
预设边界信号SC为一个具有交替出现的第一状态和第二状态的信号，预设边界信号SC在第一状态时具有第一时间函数，预设边界信号SC在第二状态时具有第二时间函数，第一时间函数与第二时间函数不相同，因此预设边界信号SC在第一状态或第二状态时，其波形是基于同一时间函数的连续变化，但由于第一状态和第二状态基于不同的时间函数，第一状态的波形和第二状态的波形不是连续变化的，导致第一状态和第二状态交界处出现波形的突变，突变的表现可以为预设边界信号SC在第一状态和第二状态时的参数不相同，如幅值、频率、相位三个参数中至少一个参数不相同。信号检测单元8检测预设边界信号SC并转换为检测信号SC’传递给控制单元11，检测信号SC’包含对应于所述第一状态的第一信号，和对应于所述第二状态的第二信号，当然信号检测单元8也会检测到存在于第一状态和第二状态之间的突变而生成存在于第一信号和第二信号之间的变化。如图2所示，控制单元11进一步包括信号处理单元20和微处理器18，信号处理单元20接收到第一信号和第二信号，根据第一信号与第二信号之间的变化确定第二信号的起始点，并生成表示第二信号波形的处理信号传递给微处理器18，微处理器接收所述处理信号，并将所述处理信号与微处理器18内存储的预设存储信号比较，根据比较结果确定自动行走设备2是否在工作区域4内。其中微处理器18内存储的预设存储信号为其根据第二状态的预设边界信号预先设置的自动行走设备2处于工作区域4和非工作区域5时，微处理器18应该接收到的信号。
所述第二信号包含第一特征部分和第二特征部分，所述第一特征部分的幅值大于第一信号的最大幅值，所述第二特征部分的幅值小于第一信号的最小幅值，信号处理单元20仅对第一特征部分和第二特征部分进行监测，并生成第一特征部分和第二特征部分出现的时间点的处理信号。当然，信号处理单元20也可以对第二信号的全部进行监测，从而生成表示第二信号完整波形的处理信号。
采用一个包含交替出现的第一状态和第二状态的信号，且在第一状态和第二状态交界处存在突变的一个信号，作为预设边界信号SC的优点为：通过第一状态和第二状态交界处存在的突变，信号处理单元20可以接收到包括对应于预设边界信号的第一状态的第一信号和对应于预设边界信号的第二状态的第二信号，并根据第一信号与第二信号之间对应于所述突变的变化确定第二信号的起始点，然后进一步根据第二信号的波形即可确认自动行走设备2是否在工作区域4内。由于通过第一信号与第二信号之间的变化确定了第二信号的起始点，即与预设存储信号进行比较的基准点，因此无需通过额外的参考信号来确定第二信号与预设存储信号进行比较的基准点，实现了通过一个边界信号识别出自动行走设备2是否在工作区域4内的功能，克服了现有技术中必须通过两个信号才能识别是否在工作区域4内的缺点。由于预设边界信号SC仅包含一个信号，其在任意时刻仅有一种信号形式，因此信号发送部分的结构简单，由于也无需在自动行走设备2内增设额外的基准信号产生单元，因此信号处理和识别部分的结构简单。
如图3所示，信号处理单元20进一步包括与信号检测单元8电性连接的放大器12、与放大器12电性连接的第一比较器14和第二比较器16，其中第一比较器14和第二比较器16的输出电性连接至微处理器18。信号检测单元8可以有多种形式，只要其能将磁场7转换为相应的电信号即可，优选地，信号检测单元8包括电感，电感感应磁场7，并产生相应的电动势，从而将磁场7转换为检测信号SC’传递给控制单元11。本领域技术人员可以理解的是，电感产生的电动势正比于预设边界信号SC的电流变化率，即电流对时间的导数。放大器12用于对信号检测单元8传递的检测信号SC’进行放大，并生成信号SA，信号SA包含对应于第一信号的第三信号和对应于第二信号的第四信号，当然，第四信号中包含了对应于第二信号的第一特征部分的第三特征部分和对应于第二信号的第二特征部分的第四特征部分。信号SA经第一比较器14和第二比较器16转化为包含高电平信号和低电平信号的信号S H和信号SL传递给微处理器18。第一比较器14设置为高电平比较器，第二比较器16设置为低电平比较器，第一比较器14具有第一基准电压RH，该第一基准电压RH为第三特征部分的最小幅值，第二比较器16具有第二基准电压RL，该第二基准电压RL为第四特征部分的最大幅值。因此当第四信号的第三特征部分出现即第二信号的第一特征部分出现时，第一比较器14输出高电平信号，当第四信号的第四特征部分出现即第二信号的第二特征部分出现时，第二比较器16输出低电平信号，微处理器18将信号SH和SL与其内存储的预设存储信号相比较，从而判断自动行走设备2处于边界线3内的工作区域4还是边界线3外的非工作区域5，从而控制自动行走设备2的行走方向。
通过上述对第一比较器14的第一基准电压RH和第二比较器16的第二基准电压RL的设置，信号处理单元20可以滤掉第三信号，即对应于第一状态的预设边界信号的信号；也可以监测到第四信号每次出现幅值RH和RL的时间点，通过记录首次出现幅值为RH或RL的信号的时间点，可以得知第四信号的起始点，通过比较每次出现幅值为RH或RL的信号的时间点的先后，可以得知第四信号的幅值位于RH和RL之间的部分的形状，具体为第四信号的幅值位于RH和RL之间的部分的波形变化方向。由于信号处理单元20通过对第二信号进行放大而得到第四信号，因此第二边界信号的起始点和波形与第四信号的起始点和波形是一一对应的。因此，信号处理单元18通过第一比较器14以及第二比较器16向微处理器18输出的高低电平信号即为对应于第二信号起始点和波形的处理信号，微处理器18将其接收到的处理信号与其内存储的预设存储信号进行比较，即可判断自动行走设备2是否在工作区域4，其中微处理器18内存储的预设存储信号为其根据第二状态的预设边界信号，预先设置的自动行走设备2处于工作区域4和非工作区域5时，其应该接收到的SH和SL信号。本实施方式中，由于信号处理单元20仅包含两个比较器，仅可以监测到第四信号的4个时间点上的波形，因此仅能识别第四信号的波形变化情况，本领域技术人员可以理解的是，当信号处理单元20内设置的比较器足够多时，信号处理单元20可以监测到第四信号的完整波形，即可监测到第二信号的完整波形。
以下结合预设边界信号SC具体形式，详细介绍边界系统如何利用预设边界信号SC的状态转换以及第二状态的预设边界信号SC本身携带的信息识别自动行走设备2处于边界线3内外的过程。
如图4所示为第一较佳实施方式的预设边界信号SC的形式，该预设边界信号SC为正弦波信号，其包括具有第一频率的第一状态和具有第二频率的第二状态，第一频率的正弦波信号每间隔预设的时长转换为具有第二频率的正弦波信号，优选地，第二频率大于第一频率，且第二频率为第一频率的两倍，当然，第二频率与第一频率的倍数关系也可以为其它值。
当自动行走设备2处于边界线3内时，信号检测单元8检测到磁场7而生成如图5所示的检测信号SC’。由于检测信号SC’的幅值正比于预设边界信号SC的电流对时间的导数，因此当预设边界信号SC的频率由第一频率变换为2倍于第一频率的第二频率时，电流对时间的导数增大1倍，即第一频率下SC’信号的幅值为第二频率下SC’信号的幅值的1/2。检测信号SC’经放大器12放大后生成如图6所示的信号SA，信号SA相对于检测信号SC’整体向上平移。放大后的信号SA经第一比较器14和第二比较器16转换为数字信号传递给微处理器18，第一比较器14的基准电压为RH，第二比较器16的基准电压为RL，对应的，信号SA经第一比较器14后生成信号SH传递给微处理器18，信号SA经第二比较器16后生成信号SL传递给微处理器18，SH及SL的信号如图8和图9所示。比较图8所示的SH信号和图9所示的SL信号可知，信号SH出现高电平的时间点先于信号SL出现低电平的时间点。微处理器18接收到信号SH及SL，且与其内存储的预设存储信号相比较，判断自动行走设备2处于边界线3内的工作区域4。
当自动行走设备2处于边界线3外时，信号检测单元8检测到磁场7而生成如图9所示的检测信号SC’，由于边界线3内外的磁场7方向相反，因此当自动行走设备2处于边界线3外时，信号检测单元8检测到的检测信号SC’与其在边界线3内时检测到的检测信号SC’相位相反，其它参数相同。检测信号SC’经放大器12放大后生成如图10所示的信号SA，信号SA相对于检测信号SC’整体向上平移。放大后的信号SA经第一比较器14和第二比较器16转换为数字信号传递给微处理器18，同样，第一比较器14的基准电压为RH，第二比较器16的基准电压为RL，对应的，信号SA经第一比较器14后生成信号SH传递给微处理器18，信号SA经第二比较器16后生成信号SL传递给微处理器18，SH及SL的信号如图11和图12所示，比较图11所示的SH信号和图12所示的SL信号可知，信号SL出现低电平的时间点先于信号SH出现高电平的时间点。微处理器18接收到信号SH及SL，且与其内存储的预设存储信号相比较，判断自动行走设备2处于边界线3外的非工作区域5。
如图13所示为第二较佳实施方式的预设边界信号SC的形式，该预设边界信号SC为正弦波信号，其包括具有第一幅值的第一状态和具有第二幅值的第二状态，第一幅值的正弦波信号每间隔预设的时长转换为具有第二幅值的正弦波信号，优选地，第二幅值大于第一幅值，优选地，第二幅值为第一幅值的两倍，当然，第二幅值与第一幅值的倍数关系也可以为其它值。在本实施方式中，信号检测单元8检测到磁场7而生成的检测信号SC’与第一较佳实施方式中的检测信号SC’基本相同，因此其判断过程与第一较佳实施方式相同，在此不再赘述。
如图14所示为第三较佳实施方式的预设边界信号SC的形式，如图15所示为第四较佳实施方式的预设边界信号SC的形式。在该两种实施方式中，该预设边界信号SC均为正弦波信号，其包括具有第一相位的第一状态和具有第二相位的第二状态，第一相位的正弦波信号每间隔预设的时长转换为具有第二相位的正弦波信号，优选地，第二相位与第一相位相差180度，当然，第二相位与第一相位的相位差也可以为其它值。在第三较佳实施方式中，信号SC在正弦波的过零点处由第一相位转换为第二相位，而在第四较佳实施方式中，信号SC在正弦波的波峰处由第一相位转换为第二相位，本领域技术人员可以理解的是，相位转换点也可以选择为正弦波的其它位置。
以下结合图16至图23详细说明第四较佳实施方式中，控制单元11根据信号检测单元8传递的信号识别自动行走设备2所处的位置的全过程。第三较佳实施方式的识别过程与第四较佳实施方式的识别过程相同，因此不再进行单独说明。
当自动行走设备2处于边界线3内时，信号检测单元8检测到磁场7而生成如图16所示的SC’信号。由于信号SC在极短的时间内由正弦信号的波峰转换为正弦信号的波谷，因此在相位转换的时间点处，信号检测单元8检测到的检测信号SC’的幅值远高于其它时间点处的幅值。检测信号SC’经放大器12放大后生成如图17所示的信号SA，信号SA相对于检测信号SC’整体向上平移。放大后的信号SA经第一比较器14和第二比较器16转换为数字信号传递给微处理器18，第一比较器14的基准电压为RH，第二比较器16的基准电压为RL，对应的，信号SA经第一比较器14后生成信号SH传递给微处理器18，信号SA经第二比较器16后生成信号SL传递给微处理器18，SH及SL的信号如图18和图19所示，信号SH一直为低电平信号，而信号SL每间隔预设的时长出现低电平信号。微处理器18接收到信号SH及SL，且与微处理器18内存储的预设存储信号进行比较，判断自动行走设备2处于边界线3内的工作区域4。
当自动行走设备2处于边界线3外时，信号检测单元8检测到磁场7而生成如图20所示的SC’信号，由于边界线3内外的磁场7方向相反，因此当自动行走设备2处于边界线3外时，信号检测单元8检测到的检测信号SC’与其在边界线3内时检测到的检测信号SC’相位相反，其它参数相同。检测信号SC’经放大器12放大后生成如图21所示的信号SA，信号SA相对于检测信号SC’整体向上平移。放大后的信号SA经第一比较器14和第二比较器16转换为数字信号传递给微处理器18，同样，第一比较器14的基准电压为RH，第二比较器16的基准电压为RL，对应的，信号SA经第一比较器14后生成信号SH传递给微处理器18，信号SA经第二比较器16后生成信号SL传递给微处理器18，SH及SL的信号如图22和图23所示，信号SH每间隔预设的时长出现高电平信号，而信号SL一直为高电平信号。微处理器18接收到信号SH及SL，且与微处理器18内存储的预设存储信号相比较，判断自动行走设备2处于边界线3外的非工作区域5。
为判断自动行走设备2处于边界线3内的工作区域4还是边界线3外的非工作区域5，除将预设边界信号SC设置为上述实施方式外，预设边界信号SC也可以为相位、幅值、频率三个参数中的任意两个参数每隔预设的时长发生变化的正弦波信号，当然，预设边界信号SC也可以为相位、幅值、频率三个参数每隔预设的时长均发生变化的正弦波信号。当预设边界信号SC为相位、幅值、频率等多个参数间歇性发生改变的信号时，本领域技术人员根据本发明在前述实施方式的说明，可以判断自动行走设备2相对于边界线3的位置，进而控制自动行走设备的行走路径，在此具体过程不再赘述。
以上为预设边界信号SC为正弦波信号的实施方式，以下介绍预设边界信号SC为方波信号的实施方式。
如图24所示为第五较佳实施方式的预设边界信号SC的形式，该预设边界信号SC为方波信号，其包括具有第一幅值的第一状态和具有第二幅值的第二状态，且第一幅值为零，第二幅值为非零。
当自动行走设备2处于边界线3内时，信号检测单元8检测到磁场7而生成如图25所示的SC’信号。由于检测信号SC’的幅值正比于预设边界信号SC的电流对时间的导数，因此对应于第一状态的检测信号SC’为零，对应于第二状态的检测信号SC’为正弦波信号。检测信号SC’经放大器12放大后生成如图26所示的信号SA，信号SA相对于检测信号SC’整体向上平移。放大后的信号SA经第一比较器14和第二比较器16转换为数字信号传递给微处理器18，第一比较器14的基准电压为RH，第二比较器16的基准电压为RL，对应的，信号SA经第一比较器14后生成信号SH传递给微处理器18，信号SA经第二比较器16后生成信号SL传递给微处理器18，SH及SL的信号如图27和图28所示，比较图27所示的SH信号和图28所示的SL信号可知，信号SH出现高电平的时间点先于信号SL出现低电平的时间点。微处理器18接收到信号SH及SL，且与微处理器18内存储的预设存储信号进行比较，判断自动行走设备2处于边界线3内的工作区域4。
当自动行走设备2处于边界线3外时，信号检测单元8检测到磁场7而生成如图29所示的SC’信号，由于边界线3内外的磁场7方向相反，因此当自动行走设备2处于边界线3外时，信号检测单元8检测到的检测信号SC’与其在边界线3内时检测到的检测信号SC’相位相反，其它参数相同。检测信号SC’经放大器12放大后生成如图30信号SA，信号SA相对于检测信号SC’整体向上平移。放大后的信号SA经第一比较器14和第二比较器16转换为数字信号传递给微处理器18，同样，第一比较器14的基准电压为RH，第二比较器16的基准电压为RL，对应的，信号SA经第一比较器14后生成信号SH传递给微处理器18，信号SA经第二比较器16后生成信号SL传递给微处理器18，SH及SL的信号如图31和图32所示，比较图31所示的SH信号和图32所示的SL信号可知，信号SL出现低电平的时间点先于信号SH出现高电平的时间点。微处理器18接收到信号SH及SL，且与微处理器18内存储的预设存储信号相比较，判断自动行走设备2处于边界线3外的非工作区域5。
本领域技术人员可以理解的是，预设边界信号也可以为一个其他任意包含第一状态和第二状态的信号，仅需满足第一状态和第二状态之间存在突变，信号处理单元28可依此突变识别出第二信号的起始点及波形即可。
除通过比较器的方式识别第二信号的起始点及波形外，还可以通过多种其他方式识别第二信号起始点和波形。如在自动行走设备2启动工作前，将自动行走设备2内的控制单元11与信号发生装置6的工作时间同步，控制单元11内也存储预设边界线号SC，控制单元11可以通过计时器记录的时间和存储的预设边界信号SC的时间对应关系得知当前第二信号起始点和波形。再如，通过单片机采集每一时刻的波形，并通过波形的对比得知第二信号的起始点，并读取自此时刻点后的数值即可得知第二信号的波形。还有其他多种方式，在此不再一一赘述。
在本发明中，自动行走设备2的可以为割草机、吸尘器、工业机器人等多种形式。自动行走设备2为割草机时，还进一步包括切割机构，切割机构包括切割电机和切割刀片，割草机在边界线3规划的工作区域4内工作时，切割电机驱动切割刀片旋转，切割草坪。
Claims (12)
1.一种边界系统，用于控制自动行走设备的行走路径，所述边界系统包括：
边界线，设置在地面，规划出自动行走设备的工作区域；
信号发生装置，产生预设边界信号并发送给所述边界线，所述预设边界信号流经所述边界线时产生磁场；
信号检测单元，设置在所述自动行走设备内，用于检测所述磁场，并生成检测信号；
控制单元，设置在所述自动行走设备内，接收所述检测信号，并根据所述检测信号控制所述自动行走设备在所述工作区域内行走；
其特征在于：所述预设边界信号为一个具有交替出现的第一状态和第二状态的信号，在第一状态和第二状态交界处存在突变。
2.根据权利要求1所述的边界系统，其特征在于：所述信号检测单元包括电感。
3.根据权利要求1所述的边界系统，其特征在于：所述控制单元包括信号处理单元和微处理器，检测信号包括对应于预设边界信号的第一状态的第一信号和对应于预设边界信号的第二状态的第二信号，所述信号处理单元根据第一信号与第二信号之间对应于所述突变的变化确定第二信号的起始点，并生成表示第二信号波形的处理信号，微处理器根据所述处理信号确定自动行走设备是否在工作区域内。
4.根据权利要求3所述的边界系统，其特征在于：所述第二信号包括第一特征部分和第二特征部分，所述第一特征部分的幅值大于第一信号的最大幅值，所述第二特征部分的幅值小于第一信号的最小幅值，所述处理信号携带表示第一特征部分和第二特征部分出现的时间点的信息。
5.根据权利要求4所述的边界系统，其特征在于：所述信号处理单元包括第一比较器和第二比较器，所述处理信号包括第一比较器输出的信号和第二比较器输出的信号，当第一特征部分出现时第一比较器输出高电平信号，否则第一比较器输出低电平信号，当第二特征部分出现时第二比较器输出低电平信号，否则输出高电平信号。
6.根据权利要求5所述的边界系统，其特征在于：当第一比较器输出高电平信号的时间点先于第二比较器输出低电平信号的时间点时，微处理器确认自动行走设备位于工作区域内。
7.根据权利要求5所述的边界系统，其特征在于：所述预设边界信号为方波信号。
8.根据权利要求5所述的边界系统，其特征在于：所述预设边界信号为正弦波信号。
9.根据权利要求8所述的边界系统，其特征在于：所述正弦波信号在第一状态的幅值大于所述正弦波信号在第二状态的幅值。
10.根据权利要求8所述的边界系统，其特征在于：所述正弦波信号在第一状态的频率小于所述正弦波信号在第二状态的频率。
11.根据权利要求8所述的边界系统，其特征在于：所述正弦波信号在第一状态与所述正弦波信号在第二状态的相位相差180度。
12.根据权利要求11所述的边界系统，其特征在于：当第一比较器始终输出低电平信号，且第二比较器每间隔预设的时长输出低电平信号时，微处理器确认自动行走设备位于工作区域内。
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