CN105334848A - 自动行走设备控制方法及自动工作系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动行走设备控制方法及自动工作系统。所述方法包括：识别方向标识，判断自动行走设备的行走方向；控制自动行走设备的行走路径，使得自动行走设备的行走方向与所述方向标识所示的对接方向重合；控制自动行走设备沿对接方向与停靠站对接。如此能够提高自动行走设备的回归效率，且实现自动行走设备与停靠站的有效对接。

Description

自动行走设备控制方法及自动工作系统

技术领域

本发明涉及一种自动行走设备控制方法及自动工作系统。

背景技术

自动行走设备无需人工操作便可以实现自动工作，比如自动割草机或自动吸尘器，实现了在用户上班的时间进行割草或清除灰尘，给用户带来了极大的便利。自动行走设备通常在预定的工作区域内行走，并在电量较低时返回一停靠站补充能量，在完成工作或下雨时返回停靠站。

现有的自动行走设备一般是按照预定的方向沿边界线返回停靠站，回归效率较低。由于停靠站的充电端子是朝向特定的方向设置的，如果在任意地点均控制自动行走设备直接朝向停靠站回归，则可能导致自动行走设备无法与停靠站成功对接。

发明内容

本发明提供一种提高自动行走设备的回归效率，且实现自动行走设备与停靠站的有效对接的自动行走设备控制方法及自动工作系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种自动行走设备控制方法，用于控制所述自动行走设备返回停靠站，所述停靠站上设有表示自动行走设备与停靠站回归对接时的对接方向的方向标识，所述自动行走设备上设有图像采集装置及处理器，所述方法包括以下步骤：步骤S1：所述处理器识别所述方向标识；步骤S2：所述处理器判断所述自动行走设备的行走方向；步骤S3：所述处理器控制所述自动行走设备的行走路径，使得自动行走设备的行走方向与所述方向标识所示的对接方向重合；步骤S4：所述处理器控制所述自动行走设备沿所述方向标识所示的对接方向与所述停靠站对接。

优选的，所述停靠站上还设有停靠站标识，所述停靠站标识具有特定的形状或/及图案，在上述步骤S1之前还包括以下步骤：步骤S101：所述自动行走设备启动回归时，所述处理器识别所述停靠站标识；步骤S102：所述处理器判断所述自动行走设备与停靠站标识之间的距离是否等于第一距离值L1，是则进入步骤S1，否则进入步骤S103；步骤S103：所述处理器控制所述自动行走设备朝向所述停靠站标识前进。

优选的，所述停靠站标识位于所述停靠站顶部，所述停靠站标识的形状为圆柱形。

优选的，在步骤S103中，所述处理器控制所述自动行走设备朝向所述停靠站标识前进时，控制所述自动行走设备的行走方向，使得所述停靠站标识对应的图像始终位于所述图像采集装置获取的图像中的第一特定区域中。

优选的，在步骤S103中，所述处理器根据所述图像中的停靠站标识对应的图像的面积的大小判断所述自动行走设备与停靠站之间的距离。

优选的，上述步骤S3包括：步骤S311：所述处理器控制所述自动行走设备旋转预定的角度；步骤S312：所述处理器控制所述自动行走设备行走预定的间距s；步骤S313：所述处理器控制所述自动行走设备转向并朝向所述方向标识；步骤S314：所述处理器判断所述自动行走设备的行走方向是否与所述方向标识所示的对接方向重合，是则进入步骤S4，否则返回步骤S311。

优选的，所述停靠站上还设有在对接方向上位于所述方向标识前端的定位标识，所述定位标识具有特定的形状或/及图案，上述步骤S3包括：步骤S321：所述处理器识别所述定位标识，并控制所述自动行走设备朝向所述定位标识；步骤S322：所述图像采集装置获取的图像具有将所述图像划分左右两部分的中线，所述处理器计算图像中的方向标识与所述中线之间形成的第一角度α；步骤S323：所述处理器根据所述第一距离值L1及第一角度α计算第二距离值L2；步骤S324：所述处理器控制所述自动行走设备旋转预定的角度；步骤S325：所述处理器控制所述自动行走设备行走第二距离值L2；步骤S326：所述处理器控制所述自动行走设备转向并朝向所述方向标识。

优选的，所述停靠站上还设有在对接方向上位于所述方向标识前端的定位标识，所述定位标识具有特定的形状或/及图案，上述步骤S3包括：步骤S331：所述处理器识别所述定位标识，并控制所述自动行走设备朝向所述定位标识；步骤S332：所述图像采集装置获取的图像具有将所述图像划分左右两部分的中线，所述处理器计算图像中的方向标识与所述中线之间形成的第一角度α；步骤S333：所述处理器根据所述自动行走设备所处的点、所述定位标识及第一角度α构建出特定的三角形，根据第一角度α、第一距离值L1计算三角形中的第一角度α的另一条邻边Lx及对边L2的边长；步骤S334：所述处理器计算在邻边Lx上特定的位置处与邻边Lx内切，同时与对边L2相切的内切圆的半径R；步骤S335：所述处理器控制所述自动行走设备朝所述方向标识所指示的方向旋转预定的角度；步骤S336：所述处理器控制自动行走设备前进到内切圆与对边L2的切点处；步骤S337：所述处理器根据内切圆的半径R及左右轮子的轮间距2d计算左右两侧的轮子的转速比，所述处理器控制自动行走设备使得左右轮子具有特定的转速比，从而使得自动行走设备沿预定的弧形路径行走，直到自动行走设备的行走方向与所述方向标识所示的对接方向一致。

优选的，所述方向标识为直线图案、长方形图案或者至少一个箭头图案。

优选的，在步骤S2中，所述图像采集装置获取的图像具有将所述图像划分左右两部分的中线，所述中线与方向标识的图像重叠或基本重叠时，所述处理器判断所述自动行走设备的行走方向与所述方向标识所示的对接方向重合。

本发明还提供一种自动工作系统，包括自动行走设备及停靠站，所述停靠站上设有表示自动行走设备与停靠站回归对接时的对接方向的方向标识，所述自动行走设备上设有图像采集装置及处理器，所述处理器包括：方向标识识别模块，用于识别所述方向标识；对接方向判断模块，用于判断所述自动行走设备的行走方向；回归路径控制模块，当所述自动行走设备的行走方向与所述方向标识表示的对接方向不重合时，所述回归路径控制模块控制所述自动行走设备的行走路径，使得自动行走设备的行走方向与所述方向标识所示的对接方向重合；第二回归控制模块，当所述自动行走设备的行走方向与所述方向标识表示的对接方向重合时，所述第二回归控制模块控制所述自动行走设备沿所述方向标识所示的对接方向与所述停靠站对接。

优选的，所述停靠站上还设有停靠站标识，所述停靠站标识具有特定的形状或/及图案，所述自动工作系统还包括：停靠站标识识别模块，用于识别所述停靠站标识；距离判断模块，用于在自动行走设备朝向所述停靠站标识前进的过程中判断所述自动行走设备与停靠站标识之间的距离是否等于第一距离值L1；第一回归控制模块，用于控制所述自动行走设备朝向所述停靠站标识前进。

优选的，所述停靠站标识位于所述停靠站顶部，所述停靠站标识的形状为圆柱形。

优选的，所述图像采集装置获取的图像具有第一特定区域，第一回归控制模块在控制自动行走设备朝向停靠站标识前进时，调整自动行走设备的行走方向，使得停靠站标识对应的图像始终位于图像的第一特定区域中。

优选的，所述距离判断模块根据停靠站标识对应的图像的面积值的大小判断自动行走设备与停靠站之间的距离。

优选的，所述回归路径控制模块包括：第一转向控制模块，用于控制自动行走设备朝方向标识在图像中所指示的方向旋转预定的角度；间距控制模块，用于控制所述自动行走设备行走预定的间距s；第二转向控制模块，在自动行走设备行走预定的间距s后控制所述自动行走设备转动朝向方向标识；方向判断模块，用于判断所述自动行走设备的行走方向是否与所述方向标识所示的对接方向重合。

优选的，所述停靠站上还设有在对接方向上位于所述方向标识前端的定位标识，所述定位标识具有特定的形状或/及图案，所述回归路径控制模块包括：定位标识识别模块，用于识别所述定位标识并控制所述自动行走设备朝向所述定位标识；角度计算模块，所述图像采集装置获取的图像具有将所述图像划分左右两部分的中线，所述角度计算模块计算图像中的方向标识与中线之间形成的第一角度α；距离计算模块，用于根据所述第一距离值L1及第一角度α计算第二距离值L2；第一转向控制模块，用于控制所述自动行走设备旋转预定的角度；距离控制模块，用于控制所述自动行走设备行走第二距离值L2；第二转向控制模块，用于控制所述自动行走设备转向并朝向所述方向标识。

优选的，所述停靠站上还设有在对接方向上位于所述方向标识前端的定位标识，所述定位标识具有特定的形状或/及图案，所述回归路径控制模块包括：定位标识识别模块，用于识别所述定位标识并控制所述自动行走设备朝向所述定位标识；角度计算模块，所述图像采集装置获取的图像具有将所述图像划分左右两部分的中线，所述角度计算模块计算图像中的方向标识与中线之间形成的第一角度α；边长计算模块，根据所述自动行走设备所处的点、所述定位标识及第一角度α构建出特定的三角形，根据第一角度α、第一距离值L1计算三角形中的第一角度α的另一条邻边Lx及对边L2的边长；半径计算模块，用于计算在邻边Lx上特定的位置处与邻边Lx内切，同时与对边L2相切的内切圆的半径R；第一转向控制模块，用于控制所述自动行走设备朝所述方向标识所指示的方向旋转预定的角度；切点控制模块，用于控制自动行走设备前进到内切圆与对边L2的切点处；弧形路径控制模块，用于根据内切圆的半径R及左右轮子的轮间距2d计算左右两侧的轮子的转速比，并控制自动行走设备使得左右轮子具有特定的转速比，从而使得自动行走设备沿预定的弧形路径行走，直到自动行走设备的行走方向与所述方向标识所示的对接方向一致。

优选的，所述方向标识为直线图案、长方形图案或者至少一个箭头图案。

与现有技术相比，本发明自动行走设备控制方法及自动工作系统能够提高自动行走设备的回归效率，且实现自动行走设备与停靠站的有效对接。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

图1是本发明自动工作系统的示意图。

图2是图1中图像采集装置获取的图像中的停靠站标识、第一特定区域或第二特定区域，方向标识及中线的示意图。

图3是图2的局部放大示意图。

图4是本发明自动工作系统的方框示意图。

图5是本发明自动工作系统的第一较佳实施方式的工作示意图。

图6是本发明自动工作系统的第一较佳实施方式中回归路径控制模块的方框示意图。

图7是本发明自动工作系统的第二较佳实施方式中回归路径控制模块的方框示意图。

图8是本发明自动工作系统的第二较佳实施方式的工作示意图。

图9是本发明自动工作系统的第三较佳实施方式中回归路径控制模块的方框示意图。

图10是本发明自动工作系统的第三较佳实施方式的工作示意图。

图11是本发明自动行走设备控制方法的流程示意图。

图12是本发明自动行走设备控制方法的第一较佳实施方式的部分流程示意图。

图13是本发明自动行走设备控制方法的第二较佳实施方式的部分流程示意图。

图14是本发明自动行走设备控制方法的第三较佳实施方式的部分流程示意图。

其中，

100、自动行走设备；200、停靠站；300、边界；

400、工作区域；202、充电端子；210、停靠站标识；

220、方向标识；212、顶部；214、中部；

216、底部；230、平板；110、壳体；

120、轮子；130、处理器；140、图像采集装置；

131、停靠站标识识别模132、第一回归控制模块；133、距离判断模块；块；

134、方向标识识别模块；135、对接方向判断模块；136、第二回归控制模块；

137、回归路径控制模块；1371、角度计算模块；1372、距离计算模块；

1373、第一转向控制模1374、距离控制模块；1375、第二转向控制模块；块；

1376、间距控制模块；1377、边长计算模块；1378、半径计算模块；

142、图像；144、第一特定区域；218、连线；

146、中线；1379、切点控制模块；1370、弧形路径控制模块；

137a、定位标识识别模块137b、方向判断模块

具体实施方式

请参考图1，本发明实施方式提供一种自动工作系统及自动行走设备控制方法。

该自动工作系统包括自动行走设备100，如自动割草机或自动吸尘器，及停靠站200。自动行走设备100在预定的边界300所限定的工作区域400内行走，并在电量较低时返回停靠站200补充能量，在完成工作或下雨时返回停靠站200。

自动行走设备100的前部具有至少两个对接端子(图未示)，停靠站200具有至少两个充电端子202，当自动行走设备100与停靠站200对接时，对接端子与对应的充电端子202连接。

本实施方式中，停靠站200位于工作区域400的边界300上，充电端子202朝向特定的方向设置，如朝向停靠站200左侧或右侧的边界300设置。

请同时参考图2及图3，表示自动行走设备100与停靠站200对接时的对接方向的方向标识220、停靠站标识210及位于对接方向上且位于方向标识220前端的的定位标识(图未示)。所述停靠站标识210可位于所述停靠站200的任意位置，所述定位标识具有特定的形状或/及图案，如所述定位标识即为方向标识220的指向末端。

本实施方式中，停靠站标识210在对接方向上位于方向标识220的前端，且停靠站标识210同时作为定位标识。

停靠站标识210竖直设置于停靠站200的顶部，停靠站标识210的形状基本为圆柱形，如此在一定水平面内不管从哪个方向观察，停靠站标识210所形成的图形的面积都相同。

具体地，停靠站标识210的形状为：从上到下具有圆柱形的顶部212、中部214及底部216；顶部212与底部216的直径相同，中部214的直径小于顶部212及底部216的直径。

进一步地，停靠站标识210具有特定的图案，如：顶部212与底部216的外周具有相同的第一颜色，中部214具有与第一颜色明显不同的第二颜色。其他实施方式中，也可在顶部212与底部216的外周设有规则的第一条纹，在中部214设有规则的第二条纹或者不设条纹。

停靠站200具有供自动行走设备停靠的平板230，平板230平铺于地面上。自动行走设备100整体位于平板230上时，可以防止地面不平导致自动行走设备100歪斜使得对接端子无法与充电端子202对接。方向标识220位于平板230的上表面，方向标识220具有与充电端子202平行的直线图案、长方形图案或者至少一个箭头图案。本实施方式中，方向标识220为若干首尾相连的箭头图案，除最末尾的一个箭头图案外，其他的箭头图案仅具有指示方向的斜线部分，而没有延伸的直线部分。所有的箭头图案均指向充电端子202。

自动行走设备100包括壳体110、位于壳体110底部的若干轮子120，位于壳体110内部、用于驱动轮子120的动力系统(图未示)，位于壳体110内部的处理器130，及位于壳体110上的图像采集装置140。动力系统包括电池包、传动机构等。

图像采集装置140用于获取停靠站200的图像，处理器130用于对图像采集装置140获取的图像进行处理分析并控制自动行走设备100行走。本实施方式中，图像采集装置140为摄像机。

请参考图4，本发明自动工作系统的处理器130具有以下工作模块：停靠站标识识别模块131、第一回归控制模块132、距离判断模块133、方向标识识别模块134、对接方向判断模块135、第二回归控制模块136及回归路径控制模块137。

停靠站标识识别模块131用于根据图像采集装置140获取停靠站200的图像识别停靠站标识210。

停靠站标识识别模块131可根据图像中物体的形状、图案，或者综合其形状与图案，以识别其是否为停靠站标识210。

处理器130存储有与停靠站标识210的图案对应的第一预设图案，处理器130还存储有与停靠站标识210的形状对应的第一预设形状；停靠站标识识别模块131比较图像中的物体的形状与第一预设形状，判断该物体的形状是否与第一预设形状匹配；停靠站标识识别模块131比较物体的图案与第一预设图案，判断该物体的图案是否与第一预设图案匹配。

第一回归控制模块132用于控制自动行走设备100朝向停靠站标识210前进。从而引导自动行走设备100从距离停靠站200较远的位置移动到距离停靠站200较近的位置，方便后续识别方向标识220及控制自动行走设备100的路径。

请再次参考图2及图3，图像采集装置140获取的图像142具有第一特定区域144，第一回归控制模块132在控制自动行走设备100朝向停靠站标识210前进时，调整自动行走设备100的行走方向，使得停靠站标识210对应的图像始终位于图像142的第一特定区域144中。如此可防止自动行走设备100走偏，提高了回归效率。

距离判断模块133用于判断自动行走设备100与停靠站200之间的距离是否等于第一距离值L1。距离判断模块133根据图像142中的停靠站标识210的侧边长或者面积值的大小判断自动行走设备100与停靠站200之间的距离是否为第一距离值L1。

具体地，处理器130中存储有预定长度值，处理器130计算图像142中停靠站标识210的至少一个侧边的侧边长，比较计算的侧边长与预定长度值，当计算的侧边长达到预定长度值时，即判断自动行走设备100与停靠站200之间的距离为第一距离值L1。

具体地，处理器130也可存储预定面积值，处理器130计算图像142中停靠站标识210的至少部分的面积值，比较计算的面积值与预定面积值，当计算的面积值达到预定面积值时，即判断自动行走设备100与停靠站200之间的距离为第一距离值L1。

本实施方式中，为了简化处理，处理器130用连线218连接停靠站标识210图形的四个端点，形成矩形。由于在一定水平面内不管从哪个方向观察，若与停靠站标识210距离一定，则该矩形的长和宽均相同，因此可将该矩形的面积作为停靠站标识210图形的面积值。

在另一实施方式中，图像采集装置140获取的图像142具有与停靠站标识210的形状匹配的第二特定区域，当图像142中的停靠站标识142与第二特定区域基本重叠时，距离判断模块133判断自动行走设备100与停靠站200之间的距离为第一距离值L1。为了简化处理，处理器130用连线218连接停靠站标识210图形的四个端点，形成矩形，距离判断模块133判断该矩形是否与第二特定区域重叠。第二特定区域可与第一特定区域144相同。

请参考图5，方向标识识别模块134根据图像采集装置140获取的停靠站200的图像142识别方向标识220。方向标识220具有特定的图案，处理器130存储有对应的第二预设图案，方向标识识别模块134比较图像142中的图案与第二预设图案，若图像142中具有与第二预设图案匹配的图案，则识别该图案为方向标识220。

图像采集装置获取的图像具有将图像划分左右两部分的中线146，对接方向判断模块135判断中线146是否与所述方向标识220表示的对接方向重合或基本重合。

若中线146与方向标识220表示的对接方向重合或基本重合，第二回归控制模块136则控制自动行走设备100沿方向标识220所示的对接方向与停靠站对接。

若中线146与方向标识220表示的对接方向不重合或不基本重合时，回归路径控制模块137控制自动行走设备100的行走路径，使得自动行走设备100的行走方向与方向标识220所示的对接方向重合或基本重合。之后由第二回归控制模块136控制自动行走设备。

可以理解的是，处理器130也可直接识别方向标识220，进而判断自动行走设备100的行走方向是否与所述方向标识220表示的对接方向重合，若重合则控制自动行走设备100沿方向标识220所示的对接方向与停靠站对接，若不重合则控制自动行走设备100的行走路径，使得自动行走设备100的行走方向与方向标识220所示的对接方向重合。

请同时参考图5及图6，本发明自动工作系统的第一较佳实施方式中，回归路径控制模块137包括：定位标识识别模块137a、角度计算模块1371、距离计算模块1372、第一转向控制模块1373、距离控制模块1374及第二转向控制模块1375。

定位标识识别模块137a识别定位标识，并控制所述自动行走设备朝向所述定位标识。特别地，当停靠站标识210位于对接方向上且同时作为定位标识时，定位标识识别模块137a即为停靠站标识识别模块131。

角度计算模块1371以定位标识为基点计算方向标识220与中线146之间形成的第一角度α。

距离计算模块1372用于根据所述第一距离值L1及第一角度α计算第二距离值L2。

若第一角度α为锐角，则以自动行走设备100所处的点为直角，由中线146、方向标识220的延长线及第一角度α形成一个直角三角形，另一直角边的长度即为第二距离值L2，距离计算模块1372根据第一距离值L1及第一角度α计算第二距离值L2。第一距离值L1、第二距离值L2及第一角度α满足关系：tanα＝L2/L1。

若第一角度α为直角，则以自动行走设备100所处的点为特定的锐角α1，如60度，由中线146、方向标识220的延长线及第一角度α形成一个直角三角形，斜边的长度即为第二距离值L2，距离计算模块1372根据第一距离值L1及锐角α1计算第二距离值L2。第一距离值L1、第二距离值L2及锐角α1满足关系：cosα1＝L1/L2。

若第一角度α为钝角，在方向标识220所在的边取与第一距离值L1相同的长度构建等腰三角形，第一角度α的角平分线与第一角度α的对边L2垂直，根据第一角度α可计算出对边L2的长度。

第一转向控制模块1373用于控制自动行走设备100旋转预定的第二角度。本实施方式中，由于之前自动行走设备100一直朝向停靠站标识210，则方向标识220必然完全地位于中线146的一侧，如图2所示的左侧。转向控制模块138用于控制自动行走设备100朝图像142中方向标识220所指示的方向，如向左，旋转第二角度。

若第一角度α为锐角，则第二角度为90度。

若第一角度α为直角，则第二角度为特定的锐角α1，如60度。

若第一角度α为钝角，则计算出等腰三角形的另两个相同的角，且以该角作为第二角度。

距离控制模块1374用于控制自动行走设备100行走第二距离值L2。

自动行走设备100行走第二距离值L2后，第二转向控制模块1375用于控制自动行走设备转向，并朝向方向标识220。本实施方式中，第二回归控制模块1375控制自动行走设备100向左或向右旋转，直到图像142中的方向标识220所示的方向与所述中线146重合或基本重合，即使得自动行走设备100的行走方向与方向标识220所示的对接方向一致。

综上，请参考图1，在本发明自动工作系统的第一较佳实施方式中，自动行走设备100在处理器130的控制下沿图中的单箭头标记所示的路径行走。

请参考图7及图8，本发明自动工作系统的第二较佳实施方式中，回归路径控制模块137包括：第一转向控制模块1373、间距控制模块1376、第二转向控制模块1375及方向判断模块137b。

第一转向控制模块1373用于控制自动行走设备100朝图像中方向标识220所指示的方向旋转预定的第二角度。本实施方式中，第二角度为90度。

间距控制模块1376用于控制自动行走设备100行走预定的间距s。

第二转向控制模块1375在自动行走设备100行走预定的间距s后控制自动行走设备100转动，并朝向方向标识220。

方向判断模块137b，用于判断自动行走设备100的行走方向是否与方向标识220所示的对接方向重合。

本实施方式中，第二回归控制模块1375控制自动行走设备100向左或向右旋转，直到方向标识220位于图像的中部。

优选地，回归路径控制模块137还可包括第一回归控制模块132、距离判断模块133及定位标识识别模块137a。在自动行走设备100行走预定的间距s后，定位标识识别模块137a识别定位标识，并控制所述自动行走设备朝向所述定位标识，之后第一回归控制模块132还控制自动行走设备100朝向定位标识前进一段距离，距离判断模块133判断自动行走设备100与停靠站200之间的距离是否为第一距离值L1，之后由第二转向控制模块1375控制自动行走设备100转动，并朝向方向标识220。

特别地，当停靠站标识210位于对接方向上且同时作为定位标识时，定位标识识别模块137a即为停靠站标识识别模块131。

综上，请参考图8，在本发明自动工作系统的第二较佳实施方式中，自动行走设备100到达距离停靠站第一距离值L1后，在处理器130的控制下沿图中的单箭头标记所示的路径行走。

请参考图9及图10，本发明自动工作系统的第三较佳实施方式中，回归路径控制模块137包括：定位标识识别模块137a、角度计算模块1371、边长计算模块1377、半径计算模块1378、第一转向控制模块1373、切点控制模块1379、弧形路径控制模块1370。

定位标识识别模块137a识别定位标识，并控制所述自动行走设备朝向所述定位标识。特别地，当停靠站标识210位于对接方向上且同时作为定位标识时，定位标识识别模块137a即为停靠站标识识别模块131。

角度计算模块1371以定位标识为基点计算方向标识220与中线146之间形成的第一角度α。

若第一角度α为锐角，则以自动行走设备100所处的点A为直角，由中线146、方向标识220的延长线及第一角度α形成一个直角三角形ABC。边长计算模块1377根据第一角度α及第一距离值L1计算直角三角形的另外一条直角边L2及斜边Lx的长度。

半径计算模块1378虚构出一个在斜边Lx上距离停靠站标识210预定的第三距离L3处(D点)与斜边Lx相切、且与直角边L2相切的内切圆。半径计算模块1378进一步计算该内切圆(以O点为圆心)的半径R。

具体地，在直角三角形ABC中计算出角C的第二角度β，第二角度β的角平分线CO与D点处斜边Lx的垂线DO的焦点O即为内切圆的圆心。根据斜边Lx及第三距离L3计算出CD段长度，进而计算三角形CDO中的OD段的长度，OD段的长度即为内切圆的半径R。

第一转向控制模块1373用于控制自动行走设备100朝图像中方向标识所指示的方向旋转90度。此时自动行走设备100的状态如图10所示。

切点控制模块1379用于控制自动行走设备100前进第四距离L4，到达内切圆与直角边L2的切点E处。由于CD段长度等于CE段的长度，第四距离L4即为AE段长度，第四距离L4为直角边L2与CE段的长度之差。

弧形路径控制模块1370用于根据内切圆的半径R及左右轮子的轮间距2d计算左右两侧的轮子的转速比，并控制自动行走设备100使得左右轮子具有特定的转速比，从而使得自动行走设备100沿预定的弧形路径行走，直到自动行走设备100的行走方向与方向标识220所示的对接方向一致。

具体地，图10中自动行走设备100的左轮距离圆心O的外半径为R+d，右轮距离圆心O的内半径为R-d，左右两侧的轮子的转速比等于外半径R+d与内半径R-d的比值。

若第一角度α为直角，则以自动行走设备100所处的点为特定的锐角α1，如60度，由中线146、方向标识220的延长线及锐角α1形成一个直角三角形ABC。之后计算出直角三角形ABC的各边长、内切圆的半径等，具体方法与第一角度α为锐角时相似。

若第一角度α为钝角，在方向标识220所在的边取与第一距离值L1相同的长度构建等腰三角形，第一角度α的角平分线与第一角度α的对边L2垂直，从而形成两个直角三角形。之后计算出两个直角三角形的各边长、与方向标识220所在的三角形的两条边相切的内切圆的半径等，具体方法与第一角度α为锐角时相似。

请参考图11，本发明实施例提供的自动行走设备控制方法的包括以下步骤：

步骤S101：自动行走设备100启动回归时，处理器130根据图像采集装置140获取的停靠站200的图像识别停靠站标识210。

处理器130可根据图像中物体的形状、图案，或者综合其形状与图案，以识别该停靠站标识210。

步骤S102：处理器130判断自动行走设备100与停靠站200之间的距离是否等于第一距离值L1，是则进入步骤S1，否则进入步骤S103。

步骤S103：处理器130控制自动行走设备100朝向停靠站标识210前进。

图像采集装置140获取的图像142具有第一特定区域144，处理器130在控制自动行走设备100朝向停靠站标识210前进时，不断调整自动行走设备100的行走方向，使得停靠站标识210始终位于图像142的第一特定区域144中。如此可防止自动行走设备100走偏，提高了回归效率。

处理器130根据图像142中的停靠站标识210的面积值的大小判断自动行走设备100与停靠站200之间的距离是否为第一距离值L1。如此使得自动行走设备100从距离停靠站200较远的位置移动到距离停靠站200较近的位置。

具体地，处理器130中存储有预定面积值，处理器130计算图像中停靠站标识210的面积值，比较计算的停靠站标识210的面积值与预定面积值；当计算的停靠站标识210的面积值达到预定面积值时，即判断自动行走设备100与停靠站200之间的距离为第一距离值L1。

在另一实施方式中，图像采集装置140获取的图像142具有与停靠站标识210的形状相匹配的第二特定区域，当图像142中的停靠站标识210与第二特定区域基本重叠时，处理器130即判断自动行走设备100与停靠站200之间的距离为第一距离值L1。本实施方式中，第二特定区域可与第一特定区域相同。

步骤S1：所述处理器130根据图像采集装置140获取的停靠站200的图像识别方向标识220。

方向标识220具有特定的图案，处理器130存储有对应的第二预设图案，并比较图像中的图案与第二预设图案，若图像中的图案与第二预设图案匹配，则识别该图案为方向标识220。

步骤S2：处理器130判断自动行走设备100的行走方向是否与方向标识220所示的对接方向重合。具体地，图像采集装置140获取的图像142具有将图像142划分左右两部分的中线146，处理器130比较图像中的中线146与方向标识220的位置关系判断行走方向是否与对接方向重合。

步骤S3：处理器130判断中线146与方向标识220不重合时，则控制自动行走设备100的行走路径，使得自动行走设备100的行走方向与方向标识所示的对接方向重合。

步骤S4：处理器110控制自动行走设备100沿方向标识所示的对接方向与停靠站200对接。

可以理解的是，上述步骤S101、S102、S103也可省略，即处理器130也可直接识别方向标识220，进而判断自动行走设备100的行走方向是否与所述方向标识220表示的对接方向重合，若重合则控制自动行走设备100沿方向标识220所示的对接方向与停靠站对接，若不重合则控制自动行走设备100的行走路径，使得自动行走设备100的行走方向与方向标识220所示的对接方向重合。

请参考图12，本发明自动行走设备控制方法的第一较佳实施方式中，步骤S3包括：

步骤S311：所述处理器控制所述自动行走设备旋转预定的角度；

步骤S312：所述处理器控制所述自动行走设备行走预定的间距s；

步骤S313：所述处理器控制所述自动行走设备转向并朝向停靠站标识；

步骤S314：所述处理器判断所述自动行走设备的行走方向是否与所述方向标识所示的对接方向重合，是则进入步骤S4，否则返回步骤S311。

请参考图13，本发明自动行走设备控制方法的第二较佳实施方式中，步骤S3包括：

步骤S321：所述处理器识别所述定位标识，并控制所述自动行走设备朝向所述定位标识。特别地，停靠站标识210也可位于对接方向上并作为定位标识。

步骤S322：所述图像采集装置获取的图像具有将所述图像划分左右两部分的中线，所述处理器计算所述方向标识与所述中线之间形成的第一角度α；

步骤S323：所述处理器根据所述第一距离值L1及第一角度α计算第二距离值L2；

步骤S324：所述处理器控制所述自动行走设备旋转预定的角度；

步骤S325：所述处理器控制所述自动行走设备行走第二距离值L2；

步骤S326：所述处理器控制所述自动行走设备转向并朝向所述方向标识。

请参考图14，本发明自动行走设备控制方法的第三较佳实施方式中，步骤S6包括：

步骤S331：所述处理器识别所述定位标识，并控制所述自动行走设备朝向所述定位标识。特别地，停靠站标识210也可位于对接方向上并作为定位标识。

步骤S332：所述图像采集装置获取的图像具有将所述图像划分左右两部分的中线，所述处理器计算所述方向标识与所述中线之间形成的第一角度α；

步骤S333：所述处理器根据所述自动行走设备所处的点、所述定位标识及第一角度α构建出特定的三角形，根据第一角度α、第一距离值L1计算三角形中的第一角度α的另一条邻边Lx及对边L2边长；

步骤S334：所述处理器计算在邻边Lx上特定的位置处与邻边Lx内切、同时与对边L2相切的内切圆的半径R；

步骤S335：所述处理器控制所述自动行走设备朝所述方向标识所指示的方向旋转预定的角度；

步骤S336：所述处理器控制自动行走设备前进到内切圆与对边L2的切点处；

步骤S337：所述处理器根据内切圆的半径R及左右轮子的轮间距2d计算左右两侧的轮子的转速比，所述处理器控制自动行走设备使得左右轮子具有特定的转速比，从而使得自动行走设备沿预定的弧形路径行走，直到自动行走设备的行走方向与所述方向标识所示的对接方向一致。

本发明自动行走设备控制方法及自动工作系统的有益效果是：能够提高自动行走设备100的回归效率，且实现自动行走设备100与停靠站200的有效对接。

本领域技术人员可以想到的是，本发明还可以有其他的实现方式，但只要其采用的技术精髓与本发明相同或相近似，或者任何基于本发明作出的变化和替换都在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种自动行走设备控制方法，用于控制所述自动行走设备返回停靠站，所述停靠站上设有表示自动行走设备与停靠站回归对接时的对接方向的方向标识，所述自动行走设备上设有图像采集装置及处理器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1：所述处理器识别所述方向标识；

步骤S2：所述处理器判断所述自动行走设备的行走方向；

步骤S3：所述处理器控制所述自动行走设备的行走路径，使得自动行走设备的行走方向与所述方向标识所示的对接方向重合；

步骤S4：所述处理器控制所述自动行走设备沿所述方向标识所示的对接方向与所述停靠站对接。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述停靠站上还设有停靠站标识，所述停靠站标识具有特定的形状或/及图案，在上述步骤S1之前还包括以下步骤：

步骤S101：所述自动行走设备启动回归时，所述处理器识别所述停靠站标识；

步骤S102：所述处理器判断所述自动行走设备与停靠站标识之间的距离是否等于第一距离值L1，是则进入步骤S1，否则进入步骤S103；

步骤S103：所述处理器控制所述自动行走设备朝向所述停靠站标识前进。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述停靠站标识位于所述停靠站顶部，所述停靠站标识的形状为圆柱形。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤S103中，所述处理器控制所述自动行走设备朝向所述停靠站标识前进时，控制所述自动行走设备的行走方向，使得所述停靠站标识对应的图像始终位于所述图像采集装置获取的图像中的第一特定区域中。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤S103中，所述处理器根据所述图像中的停靠站标识对应的图像的面积的大小判断所述自动行走设备与停靠站之间的距离。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上述步骤S3包括：

步骤S311：所述处理器控制所述自动行走设备旋转预定的角度；

步骤S312：所述处理器控制所述自动行走设备行走预定的间距s；

步骤S313：所述处理器控制所述自动行走设备转向并朝向所述方向标识；

步骤S314：所述处理器判断所述自动行走设备的行走方向是否与所述方向标识所示的对接方向重合，是则进入步骤S4，否则返回步骤S311。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述停靠站上还设有在对接方向上位于所述方向标识前端的定位标识，所述定位标识具有特定的形状或/及图案，上述步骤S3包括：

步骤S321：所述处理器识别所述定位标识，并控制所述自动行走设备朝向所述定位标识；

步骤S322：所述图像采集装置获取的图像具有将所述图像划分左右两部分的中线，所述处理器计算图像中的方向标识与所述中线之间形成的第一角度α；

步骤S323：所述处理器根据所述第一距离值L1及第一角度α计算第二距离值L2；

步骤S324：所述处理器控制所述自动行走设备旋转预定的角度；

步骤S325：所述处理器控制所述自动行走设备行走第二距离值L2；

步骤S326：所述处理器控制所述自动行走设备转向并朝向所述方向标识。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述停靠站上还设有在对接方向上位于所述方向标识前端的定位标识，所述定位标识具有特定的形状或/及图案，上述步骤S3包括：

步骤S331：所述处理器识别所述定位标识，并控制所述自动行走设备朝向所述定位标识；

步骤S332：所述图像采集装置获取的图像具有将所述图像划分左右两部分的中线，所述处理器计算图像中的方向标识与所述中线之间形成的第一角度α；

步骤S333：所述处理器根据所述自动行走设备所处的点、所述定位标识及第一角度α构建出特定的三角形，根据第一角度α、第一距离值L1计算三角形中的第一角度α的另一条邻边Lx及对边L2的边长；

步骤S334：所述处理器计算在邻边Lx上特定的位置处与邻边Lx内切，同时与对边L2相切的内切圆的半径R；

步骤S335：所述处理器控制所述自动行走设备朝所述方向标识所指示的方向旋转预定的角度；

步骤S336：所述处理器控制自动行走设备前进到内切圆与对边L2的切点处；

步骤S337：所述处理器根据内切圆的半径R及左右轮子的轮间距2d计算左右两侧的轮子的转速比，所述处理器控制自动行走设备使得左右轮子具有特定的转速比，从而使得自动行走设备沿预定的弧形路径行走，直到自动行走设备的行走方向与所述方向标识所示的对接方向一致。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方向标识为直线图案、长方形图案或者至少一个箭头图案。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述图像采集装置获取的图像具有将所述图像划分左右两部分的中线，所述中线与方向标识的图像重叠或基本重叠时，所述处理器判断所述自动行走设备的行走方向与所述方向标识所示的对接方向重合。

11.一种自动工作系统，包括自动行走设备及停靠站，其特征在于，所述停靠站上设有表示自动行走设备与停靠站回归对接时的对接方向的方向标识，所述自动行走设备上设有图像采集装置及处理器，所述处理器包括：

方向标识识别模块，用于识别所述方向标识；

对接方向判断模块，用于判断所述自动行走设备的行走方向；

回归路径控制模块，当所述自动行走设备的行走方向与所述方向标识表示的对接方向不重合时，所述回归路径控制模块控制所述自动行走设备的行走路径，使得自动行走设备的行走方向与所述方向标识所示的对接方向重合；

第二回归控制模块，当所述自动行走设备的行走方向与所述方向标识表示的对接方向重合时，所述第二回归控制模块控制所述自动行走设备沿所述方向标识所示的对接方向与所述停靠站对接。

12.根据权利要求11所述的自动工作系统，其特征在于，所述停靠站上还设有停靠站标识，所述停靠站标识具有特定的形状或/及图案，所述自动工作系统还包括：

停靠站标识识别模块，用于识别所述停靠站标识；

距离判断模块，用于在自动行走设备朝向所述停靠站标识前进的过程中判断所述自动行走设备与停靠站标识之间的距离是否等于第一距离值L1；

第一回归控制模块，用于控制所述自动行走设备朝向所述停靠站标识前进。

13.根据权利要求12所述的自动工作系统，其特征在于，所述停靠站标识位于所述停靠站顶部，所述停靠站标识的形状为圆柱形。

14.根据权利要求12所述的自动工作系统，其特征在于，所述图像采集装置获取的图像具有第一特定区域，第一回归控制模块在控制自动行走设备朝向停靠站标识前进时，调整自动行走设备的行走方向，使得停靠站标识对应的图像始终位于图像的第一特定区域中。

15.根据权利要求12至14任一项所述的自动工作系统，其特征在于，所述距离判断模块根据停靠站标识对应的图像的面积值的大小判断自动行走设备与停靠站之间的距离。

16.根据权利要求11所述的自动工作系统，其特征在于，所述回归路径控制模块包括：

第一转向控制模块，用于控制自动行走设备朝方向标识在图像中所指示的方向旋转预定的角度；

间距控制模块，用于控制所述自动行走设备行走预定的间距s；

第二转向控制模块，在自动行走设备行走预定的间距s后控制所述自动行走设备转动朝向方向标识；

方向判断模块，用于判断所述自动行走设备的行走方向是否与所述方向标识所示的对接方向重合。

17.根据权利要求11所述的自动工作系统，其特征在于，所述停靠站上还设有在对接方向上位于所述方向标识前端的定位标识，所述定位标识具有特定的形状或/及图案，所述回归路径控制模块包括：

定位标识识别模块，用于识别所述定位标识并控制所述自动行走设备朝向所述定位标识；

角度计算模块，所述图像采集装置获取的图像具有将所述图像划分左右两部分的中线，所述角度计算模块计算图像中的方向标识与中线之间形成的第一角度α；

距离计算模块，用于根据所述第一距离值L1及第一角度α计算第二距离值L2；第一转向控制模块，用于控制所述自动行走设备旋转预定的角度；

距离控制模块，用于控制所述自动行走设备行走第二距离值L2；

第二转向控制模块，用于控制所述自动行走设备转向并朝向所述方向标识。

18.根据权利要求11所述的自动工作系统，其特征在于，所述停靠站上还设有在对接方向上位于所述方向标识前端的定位标识，所述定位标识具有特定的形状或/及图案，所述回归路径控制模块包括：

定位标识识别模块，用于识别所述定位标识并控制所述自动行走设备朝向所述定位标识；

角度计算模块，所述图像采集装置获取的图像具有将所述图像划分左右两部分的中线，所述角度计算模块计算图像中的方向标识与中线之间形成的第一角度α；

边长计算模块，根据所述自动行走设备所处的点、所述定位标识及第一角度α构建出特定的三角形，根据第一角度α、第一距离值L1计算三角形中的第一角度α的另一条邻边Lx及对边L2的边长；

半径计算模块，用于计算在邻边Lx上特定的位置处与邻边Lx内切，同时与对边L2相切的内切圆的半径R；

第一转向控制模块，用于控制所述自动行走设备朝所述方向标识所指示的方向旋转预定的角度；

切点控制模块，用于控制自动行走设备前进到内切圆与对边L2的切点处；

弧形路径控制模块，用于根据内切圆的半径R及左右轮子的轮间距2d计算左右两侧的轮子的转速比，并控制自动行走设备使得左右轮子具有特定的转速比，从而使得自动行走设备沿预定的弧形路径行走，直到自动行走设备的行走方向与所述方向标识所示的对接方向一致。

19.根据权利要求11所述的自动工作系统，其特征在于，所述方向标识为直线图案、长方形图案或者至少一个箭头图案。