CN103941600B - 自动工作系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动工作系统，包括，边界线，用于划定工作区域；信号发生装置，生成基准信号，可选择地发送给与其电性连接的边界线，所述基准信号经边界线传递的过程中，在周围空间生成电磁场信号；自动行走设备，接收周围空间中存在的环境信号，对环境信号进行处理后生成处理信号，根据处理信号识别自动行走设备相对工作区域的内外；所述自动工作系统还包括，噪音检测装置，检测周围空间中存在的噪音信号，并相应生成检测信号；控制装置，与噪音检测装置电性连接，接收所述检测信号，根据检测信号筛除环境信号中的噪音信号，以削弱所述处理信号中与所述噪音信号对应的部分。所述自动工作系统具有较强的抗环境噪音干扰的能力。

Description

自动工作系统

技术领域

本发明涉及一种自动工作系统，特别是一种能降低环境中的噪音信号的干扰的自动工作系统。

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，通常采用自动工作系统对自动行走设备的工作范围进行控制。自动工作系统包括铺设在地表的边界线，与边界线连接的信号发生装置，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。信号发生装置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电磁场，即靠近边界线的位置电磁场强度强，远离边界线的位置电磁场强度弱，自动行走设备上的信号检测单元将其所处位置处的电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电磁场很弱的位置时，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。

随着技术的进一步发展，如何识别自动行走设备相对边界线内外的问题已经得到初步解决。但由于来自相邻自动工作系统的边界信号、本系统内的电机信号以及环境中存在的噪音信号的干扰，使得目前已有的自动工作系统容易出现错误判断的问题。为使得自动工作系统可以准确地识别自动行走设备相对边界线的内外，必须设计一种能够有效降低上述 各类信号对边界信号进行干扰的系统。

发明内容

本发明解决的技术问题为：提供一种能够降低噪音信号的干扰的自动工作系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种自动工作系统，包括，边界线，用于划定工作区域；信号发生装置，生成基准信号，可选择地发送给与其电性连接的边界线，所述基准信号经边界线传递的过程中，在周围空间生成电磁场信号；自动行走设备，接收周围空间中存在的环境信号，对环境信号进行处理后生成处理信号，根据处理信号识别自动行走设备相对工作区域的内外；所述自动工作系统还包括，噪音检测装置，检测周围空间中存在的噪音信号，并相应生成检测信号；控制装置，与噪音检测装置电性连接，接收所述检测信号，根据检测信号筛除环境信号中的噪音信号，以削弱所述处理信号中与所述噪音信号对应的部分。

优选的，所述控制装置根据所述检测信号控制信号发生装置发送基准信号的过程，以筛除环境信号中的噪音信号。

优选的，控制装置根据所述检测信号生成与噪音信号相位相反的抗噪信号，并将抗噪信号传递给信号发生装置，控制信号发生装置向边界线发送基准信号与抗噪信号的叠加信号。

优选的，控制装置在检测信号为零或强度低于预设值时，控制信号发生装置向边界线发送基准信号。

优选的，所述预设值低于基准信号的强度值的70%。

优选的，所述控制装置根据检测信号控制自动行走设备对环境信号的处理过程，以筛除环境信号中的噪音信号。

优选的，控制装置根据检测信号生成与噪音信号相位相反的抗噪信号，并将抗噪信号传递给自动行走设备，控制自动行走设备将环境信号与抗噪信号进行叠加后生成处理信号。

优选的，所述噪音检测装置包括传感单元和与传感单元电性连接的减法单元，传感单元检测周围空间中存在的环境信号并相应生成传感信号，减法单元接收传感单元传递的传感信号和信号发生装置传递的基准信号，对传感信号与基准信号进行减法运算后生成检测信号。

优选的，噪音检测装置包括传感单元，所述传感单元根据信号发生装置是否向边界线发送基准信号可选择地检测环境信号并相应生成检测信号，当信号发生装置向边界线发送 基准信号时，传感单元停止检测环境信号，当信号发生装置停止向边界线发送基准信号时，传感单元检测环境信号。

优选的，所述自动行走设备为割草机，包括对草坪进行切割的切割机构。

本发明的有益效果为：本自动工作系统通过噪音检测装置检测周围空间中存在的噪音信号，并通过控制装置筛除环境中的噪音信号，从而削弱噪音信号对自动行走设备识别内外的影响，提高自动工作系统抗干扰的能力和工作的可靠性。

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是本发明的自动工作系统的示意图；

图2是图1所示的噪音检测装置的第一较佳实施方式的示意图；

图3是图1所示的噪音检测装置的第二较佳实施方式的示意图；

图4是图1所示的自动工作系统的第一较佳实施方式的工作流程图；

图5是图1所示的自动工作系统的第二较佳实施方式的工作流程图；

图6是图1所示的自动工作系统的第三较佳实施方式的工作流程图。

1自动工作系统 8噪音检测装置

2信号发生装置 10控制装置

3工作区域 12传感单元

4边界线 14减法单元

6信号模块

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所示的自动工作系统1包括信号发生装置2、与信号发生装置2电性连接的边界线4、自动行走设备6、噪音检测装置8、以及控制装置10。边界线4用于划定工作区域3。信号发生装置2生成基准信号，可选择地发送给与其电性连接的边界线4，所述基准信号经边界线4传递的过程中，在周围空间生成电磁场信号。自动行走设备6接收周围空间中存在的环境信号，对环境信号进行处理后生成处理信号，根据处理信号识别自动行走设备 6相对工作区域3的内外。噪音检测装置8检测周围空间中存在的噪音信号，并相应生成检测信号。控制装置10与噪音检测装置8电性连接，接收所述检测信号，根据检测信号筛除环境信号中的噪音信号，以削弱所述处理信号中与所述噪音信号对应的部分。由于控制装置10根据检测信号筛除环境信号中的噪音信号，从而削弱环境中的噪音信号对自动行走设备6识别内外的干扰，提高自动工作系统1的抗干扰能力。

环境中存在的信号主要有两种，一种为噪音信号，另一种为基准信号经边界线3向外传递时生成的电磁场信号。要实现对噪音信号的检测主要有两种方式，一种方式为在信号发生装置2不向边界线4发送基准信号时，检测环境中存在的信号；另一种方式为在信号发生装置2向边界线4发送基准信号的同时，检测环境中存在的信号，并将基准信号从检测到的信号中减去，即可获得环境中的噪音信号。针对上述两种方式，本发明提供了两种较佳的噪音检测装置8的实施方式，以下对上述两种实施方式分别进行详细介绍。

本发明提供的噪音检测装置8的第一较佳实施方式为，通过在信号发生装置2不向边界线4发送基准信号时，检测环境中存在的信号，从而获得环境中的噪音信号。如图2所示，噪音检测装置8包括传感单元12，传感单元12用于根据信号发生装置2是否向边界线4发送基准信号可选择地检测环境信号并相应生成检测信号。传感单元12的具体工作方式为，当信号发生装置2向边界线4发送基准信号时，传感单元12停止检测环境信号；反之，当信号发生装置2停止向边界线4发送基准信号时，传感单元12检测环境信号。由于传感单元12检测环境信号的时间段与信号发生装置2向边界线4发送基准信号的时间段没有重叠，使得传感单元12检测到的环境信号不包括基准信号经边界线4传递时产生的电磁场信号，而仅包括环境中的噪音信号，由此实现噪音检测装置8检测周围环境中存在的噪音信号并相应生成检测信号的功能。

如图3所示为本发明提供的噪音检测装置8的第二种较佳实施方式，通过将基准信号从检测到的环境信号中减去，即可得到环境中的噪音信号。具体为，噪音检测装置8包括传感单元12和与传感单元电性连接的减法单元14。传感单元12用于检测环境中存在的信号并相应生成传感信号。减法单元14接收传感单元12传递的传感信号和信号发生装置2传递的基准信号，对传感信号与基准信号进行减法运算后生成检测信号。由于环境中存在的信号不仅包括噪音信号，而且包括基准信号经边界线4传递过程中生成的电磁场信号，因此传感单元12检测到的环境信号也包含上述两类信号，即传感信号包括两部分信号，一部分为与噪音信号对应的信号，另一部分为与基准信号对应的信号。减法单元14将与 电磁场信号对应的基准信号从传感信号中减去，使得减法单元14的输出信号仅包括噪音信号，由此得到与环境中存在的噪音信号相对应的检测信号，从而实现噪音检测装置检测环境中存在的噪音信号并相应生成检测信号的功能。

如前所述，为得到噪音信号，减法单元14需将基准信号从传感信号中减去，在此需要注意的是，当传感信号中与基准信号对应的部分与基准信号相同时，减法单元14无需对传感信号或基准信号进行任何处理，直接将传感信号与基准信号进行减法操作即可获得与噪音信号对应的检测信号；但如果传感信号中与基准信号对应的部分与基准信号并不完全相同，仅为对应关系时，减法单元14需对传感信号或基准信号进行相应的处理后再进行减法操作才能获得与噪音信号对应的检测信号。优选的，传感信号中与基准信号对应的部分与基准信号相同。由于基准信号经边界线4传递时生成电磁场信号，电磁场信号经传感单元12检测后生成传感信号中与基准信号对应的部分。基于基准信号的上述变化，为使得传感信号中与基准信号对应的部分与基准信号相同，传感单元12所述传感单元包括螺线管。

针对控制装置10如何根据检测信号筛除环境信号中的噪音信号，以削弱所述处理信号中与所述噪音信号对应的部分，避免噪音信号对自动行走设备6识别相对工作区域3的内外的干扰，从而提高自动工作系统1的抗干扰能力，本发明提供了自动工作系统1的三种较佳实施方式。以下详细对该三种较佳实施方式进行介绍。

本发明提供的自动工作系统1的第一种较佳实施方式为，通过发送与噪音信号相位相反的抗噪信号来筛除环境信号中的噪音信号，从而削弱所述处理信号中与所述噪音信号对应的部分，避免噪音信号对自动行走设备6识别相对工作区域3的内外的干扰，进而提高自动工作系统1的抗干扰能力。具体的，控制装置10与噪音检测装置8电性连接，接收噪音检测装置8传递的检测信号，根据所述检测信号生成与噪音信号相位相反的抗噪信号，并将抗噪信号传递给信号发生装置2，控制信号发生装置2向边界线4发送基准信号与抗噪信号的叠加信号。其中，抗噪信号经过边界线4传递后生成的电磁场信号可以抵消环境中存在的噪音信号，使得在电磁场信号覆盖的周围空间中，仅存在基准信号经边界线4传递后生成的电磁场信号，而不再存在噪音信号，使得自动行走设备6接收到的环境信号仅包括与基准信号相对应的电磁场信号，从而自动行走设备6可以准确地根据基准信号识别其相对工作区域3的内外，避免了环境中的噪音信号对自动行走设备6的干扰，提高了自动工作系统1的抗干扰能力。具体的，如图4所示，自动工作系统1进入步骤S0进行初 始化。随后进入步骤S2，噪音检测装置8启动工作，检测周围空间中存在的噪音信号，并相应生成检测信号。随后进入步骤S4，噪音检测装置8向控制装置10传递检测信号。随后进入步骤S6，控制装置10根据噪音检测装置8传递的检测信号生成与噪音信号相位相反的抗噪信号。进入步骤S8，信号发生装置2向边界线4发送抗噪信号与基准信号的叠加信号。进入步骤S10，自动行走设备6检测环境信号，对环境信号进行处理后生成处理信号，根据处理信号识别其相对工作区域3的内外。本实施方式中，噪音检测装置8的工作方式可以为前述实施方式中的任意一种，在此不再赘述。

本发明提供的自动工作系统1的第二较佳实施方式为，当周围空间中不存在噪音信号或噪音信号的强度低于预设值时，信号发生装置2向边界线4发送基准信号，而当周围空间中存在噪音信号或噪音信号的强度高于预设值时，信号发生装置2停止向边界线4发送基准信号，由此使得在特定的时间区段内，周围空间中仅存在基准信号或基准信号与较弱强度的噪音信号，从而最大程度地筛除环境信号中噪音信号的比重，以削弱自动行走设备6检测到的环境信号中噪音信号的比重，进而削弱自动行走设备6据以识别其相对工作区域3的内外的处理信号中与噪音信号对应的部分，避免噪音信号对自动行走设备6的干扰，提高自动工作系统1的抗干扰能力。具体的，如图5所示，自动工作系统1进入步骤S0进行初始化。随后进入步骤S2，噪音检测装置8启动工作，检测周围空间中存在的噪音信号，并相应生成检测信号。随后进入步骤S3，控制装置10接收噪音检测装置8传递的检测信号。随后进入步骤S4，控制装置10判断接收到的检测信号的强度是否为零或低于预设值。若判断结果为是，即检测信号的强度为零或低于预设值，则进入步骤S6；反之，若判断结果为否，即检测信号的强度并非为零而是大于预设值，则进入步骤S10。步骤S6中，信号发生装置2向边界线4发送基准信号。步骤S10中，信号发生装置2停止向边界线4发送基准信号。步骤S6之后，进入步骤S8，判断信号发生装置2保持向边界线4发送基准信号的状态是否持续预设时间。步骤S8中，若判断结果为是，则进入步骤S10；若判断结果为否，则返回步骤S6。由于上述工作流程的存在，使得信号发生装置2仅在周围空间中不存在噪音信号或噪音信号的强度低于预设值时，才向边界线4发送基准信号，从而最大程度地避免了噪音信号对自动工作系统1的干扰。为最大程度地避免噪音信号对自动工作系统1的干扰，噪音信号的强度应明显低于基准信号的强度值。优选的，噪音信号的强度值低于预设值，预设值低于基准信号的强度值的70%。本实施方式中，自动行走设备6仅在信号发生装置2向边界线4发送基准信号时检测环境信号，在信号发生装置2停 止向边界线4发送基准信号时不检测环境信号，其他的工作方式如前述自动工作系统1的第一较佳实施方式所述，噪音检测装置8的工作方式可以为前述实施方式中的任意一种，在此均不再赘述。

前述两种较佳实施方式为，控制装置10根据所述检测信号控制信号发生装置2发送基准信号的过程，以筛除环境信号中的噪音信号。以下介绍第三种较佳实施方式，所述控制装置10根据检测信号控制自动行走设备6对环境信号的处理过程，以筛除环境信号中的噪音信号。

本发明提供的自动工作系统1的第三较佳实施方式为，根据噪音检测装置8生成的检测信号，控制自动行走设备6在对环境信号进行处理生成处理信号的过程中，筛除环境信号中的噪音信号，从而避免噪音信号对自动行走设备6的干扰，提高自动工作系统1的抗干扰能力。自动行走设备6可以通过设置噪音滤除模块滤除与检测信号中与噪音信号相对应的部分，从而实现自动行走设备6在对环境信号进行处理生成处理信号的过程中筛除环境信号中的噪音信号。自动行走设备6还可以通过在对环境信号进行处理时，将与噪音信号相位相反的抗噪信号与环境信号进行叠加，从而生成不包含与噪音信号相对应的部分的处理信号，以实现将噪音信号从环境信号中筛除。其中，与噪音信号相位相反的抗噪信号可以由控制装置10根据噪音检测装置8传递的检测信号生成，然后传递给自动行走设备6。具体的，如图6所示，自动工作系统1进入步骤S0进行初始化。随后进入步骤S2，噪音检测装置8启动工作，检测周围空间中存在的噪音信号，并相应生成检测信号。随后进入步骤S4，噪音检测装置8向控制装置10传递检测信号。随后进入步骤S6，控制装置10根据噪音检测装置8传递的检测信号生成与噪音信号相位相反的抗噪信号。进入步骤S8，自动行走设备6接收控制装置传递的抗噪信号，并在对环境信号进行处理的过程中将抗噪信号与环境信号叠加后生成处理信号。进入步骤S10，自动行走设备1根据处理信号识别其相对工作区域3的内外。本实施方式中，噪音检测装置8的工作方式可以为前述实施方式中的任意一种，在此不再赘述。

在本发明中，自动行走设备6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6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4围城的区域内工作时，切割电机驱动切割刀片旋转，切割草坪。

Claims (9)

1.一种自动工作系统，包括，

边界线，用于划定工作区域；

信号发生装置，生成基准信号，可选择地发送给与其电性连接的边界线，所述基准信号经边界线传递的过程中，在周围空间生成电磁场信号；

自动行走设备，接收周围空间中存在的环境信号，对环境信号进行处理后生成处理信号，根据处理信号识别自动行走设备相对工作区域的内外；

其特征在于：所述自动工作系统还包括，

噪音检测装置，检测周围空间中存在的噪音信号，并相应生成检测信号；

控制装置，与噪音检测装置电性连接，接收所述检测信号，根据检测信号筛除环境信号中的噪音信号，以削弱所述处理信号中与所述噪音信号对应的部分；

所述控制装置根据所述检测信号控制信号发生装置发送基准信号的过程，以筛除环境信号中的噪音信号。

2.一种自动工作系统，包括，

边界线，用于划定工作区域；

信号发生装置，生成基准信号，可选择地发送给与其电性连接的边界线，所述基准信号经边界线传递的过程中，在周围空间生成电磁场信号；

自动行走设备，接收周围空间中存在的环境信号，对环境信号进行处理后生成处理信号，根据处理信号识别自动行走设备相对工作区域的内外；

其特征在于：所述自动工作系统还包括，

噪音检测装置，检测周围空间中存在的噪音信号，并相应生成检测信号；

控制装置，与噪音检测装置电性连接，接收所述检测信号，根据检测信号筛除环境信号中的噪音信号，以削弱所述处理信号中与所述噪音信号对应的部分；

所述噪音检测装置包括传感单元和与传感单元电性连接的减法单元，传感单元检测周围空间中存在的环境信号并相应生成传感信号，减法单元接收传感单元传递的传感信号和信号发生装置传递的基准信号，对传感信号与基准信号进行减法运算后生成检测信号。

3.根据权利要求1或2所述的自动工作系统，其特征在于：控制装置根据所述检测信号生成与噪音信号相位相反的抗噪信号，并将抗噪信号传递给信号发生装置，控制信号发生装置向边界线发送基准信号与抗噪信号的叠加信号。

4.根据权利要求1或2所述的自动工作系统，其特征在于：控制装置在检测信号为零或强度低于预设值时，控制信号发生装置向边界线发送基准信号。

5.根据权利要求4所述的自动工作系统，其特征在于：所述预设值低于基准信号的强度值的70％。

6.根据权利要求1或2所述的自动工作系统，其特征在于：所述控制装置根据检测信号控制自动行走设备对环境信号的处理过程，以筛除环境信号中的噪音信号。

7.根据权利要求6所述的自动工作系统，其特征在于：控制装置根据检测信号生成与噪音信号相位相反的抗噪信号，并将抗噪信号传递给自动行走设备，控制自动行走设备将环境信号与抗噪信号进行叠加后生成处理信号。

8.根据权利要求1或2所述的自动工作系统，其特征在于：噪音检测装置包括传感单元，所述传感单元根据信号发生装置是否向边界线发送基准信号可选择地检测环境信号并相应生成检测信号，当信号发生装置向边界线发送基准信号时，传感单元停止检测环境信号，当信号发生装置停止向边界线发送基准信号时，传感单元检测环境信号。

9.根据权利要求1或2所述的自动工作系统，其特征在于：所述自动行走设备为割草机，包括对草坪进行切割的切割机构。