CN106505746B - 自动行走系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动行走系统，其包括：自动行走设备、边界线、信号发生器、电流互感模块、整流滤波模块和耗电装置；流经边界线的预设电流为大小或/和方向变化的电流。电流互感模根据流经边界线的预设电流产生感应电流；整流滤波模块与电流互感模块连接，用以对电流互感模块输出的感应电流进行整流滤波处理，并将感应电流转换为直流电流输出；耗电装置，与所述整流滤波模块连接，并由整流滤波模块输出的直流电流提供能量。上述自动行走系统巧妙利用流经边界线的电流产生的感应电流来为耗电装置提供能量，与现有技术比较无需额外布线，成本较低并且使用更加方便。

Description

自动行走系统

技术领域

本发明涉及自动控制领域，特别涉及一种自动行走系统。

背景技术

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。请参考图1，图1揭示了现有技术的自动行走系统，该自动行走系统包括边界系统和自动行走设备，边界系统包括铺设在地表的边界线10，与边界线10连接的信号发生器11，自动行走设备12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11发送的交流或脉冲电流经边界线10时，产生以边界线10为中心向四周逐渐减弱的磁场，即靠近边界线10的位置磁场强度强，远离边界线10的位置磁场强度弱，自动行走设备12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10时及时控制自动行走设备12转换行走方向，防止自动行走设备12行走至边界线外，从而使自动行走设备12始终在边界线10内工作。

随着科学技术的发展，在自动行走系统中加入了更多的功能，如自动行走设备定位、工作环境检测等。这些新功能必然需要加入具有相应功能的装置，这些装置为耗电装置，需要电能的消耗。现有技术中有多种方式对耗电装置进行供电。例如可以通过电池对耗电装置进行供电，但是电池耗尽后，仍需要对电池进行充电。再如可以利用充电装置对耗电装置充电，但是需要较多的电线，现场施工极为不便，并且成本较大。也可以利用太阳能电池给耗电装置供电，但是成本也较大，增加耗电装置的体积，并且不适合室内或具有阴影的场合。现有技术的供电方式并不能同时具备方便、低成本的特点。

发明内容

基于此，有必要提供一种具有成本较低、供电方便的自动行走系统。

一种自动行走系统，其包括：自动行走设备；边界线，界定所述自动行走设备的工作区域；信号发生器，产生预设电流并发送给所述边界线；所述预设电流为大小或/和方向变化的电流；所述自动行走系统还包括：电流互感模块，根据流经所述边界线的所述预设电流产生感应电流；整流滤波模块，与所述电流互感模块连接，用以对所述电流互感模块输出的感应电流进行整流滤波处理，并将所述感应电流转换为直流电流输出；耗电装置，与所述整流滤波模块连接，并由所述整流滤波模块输出的直流电流提供能量。

上述自动行走系统巧妙利用流经边界线的电流产生的感应电流来为耗电装置提供能量，与现有技术比较无需额外布线，成本较低并且使用更加方便。

在其中一个实施例中，所述电流互感模块包括闭合铁芯以及绕制在所述闭合铁芯上的初级绕组和次级绕组，所述初级绕组的两端连接所述边界线，所述次级绕组的两端连接所述整流滤波模块。

在其中一个实施例中，所述电流互感模块包括铁芯以及绕制在所述铁芯上的绕组，所述绕组的两端连接所述整流滤波模块，所述绕组根据流经所述边界线的所述预设电流产生感应电流。

在其中一个实施例中，所述边界线绕制在所述铁芯上。

在其中一个实施例中，所述预设电流为脉冲电流或正弦电流。

在其中一个实施例中，所述耗电装置包括无线通讯发射模块，所述无线通讯发射模块与所述整流滤波模块连接，并发射相应的信号，所述信号被相应的无线通讯接收模块接收。该自动行走系统可以利用无线通讯发射模块将收集到的信息发射给设置在终端上的无线通讯接收模块，利用这些信息进行进一步的操作，扩展自动行走设备的功能。

在其中一个实施例中，所述无线通讯发射模块与相应的无线通讯接收模块之间通过射频识别或Zigbee或蓝牙或近距离无线通信或WiFi或低功耗蓝牙或Z-Wave进行信号传输。

在其中一个实施例中，所述无线通讯发射模块为无线定位发射模块，所述无线通讯接收模块为无线定位接收模块，所述无线定位接收模块设置在所述自动行走设备上，所述无线定位发射模块用以发射定位信号，所述无线定位接收模块用以接收所述定位信号。

在其中一个实施例中，所述自动行走设备包括控制器，所述控制器与所述无线通讯接收模块连接，所述控制器根据所述无线通讯接收模块接收的定位信号控制所述自动行走设备的行走路径。

在其中一个实施例中，所述自动行走系统包括至少三个无线定位发射模块，所述控制器根据所述至少三个无线定位模块与所述无线定位接收模块之间的通讯计算出所述自动行走设备的位置，并根据所述位置规划所述自动行走设备的行走路径。该自动行走系统利用至少三个无线定位发射模块和设置在自动行走设备上的无线定位接收模块之间的通讯，可以精确定位自动行走设备的位置，从而可以精确的控制自动行走设备的行走路径。

在其中一个实施例中，所述无线定位接收模块设置在所述自动行走设备的纵向中轴线位置。

在其中一个实施例中，所述无线通讯发射模块包括若干传感器，所述传感器用以检测相应的外部环境的信息，所述无线通讯发射模块将所述信息传输给相应的无线接收模块。

在其中一个实施例中，所述自动行走系统还包括：电源模块，与所述耗电装置连接，给所述耗电装置提供能量；充电模块，分别与所述整流滤波模块和所述电源模块连接，利用所述整流滤波模块输出的直流电流对所述电源模块充电。

在其中一个实施例中，所述电源模块包括可充电电池组。

附图说明

图1为现有技术中自动行走系统的示意图；

图2为本发明中无线通讯接收组件的框架示意图；

图3为本发明中无线通讯接收组件的结构示意图。

其中：

10.边界线 11.信号发生器 12.自动行走设备

201.电流互感模块 202.整流滤波模块 203.充电模块

204.电源模块 205.无线定位发射模块 206.二极管

301.外壳 302.天线 303.连接端

具体实施方式

本发明披露了一种自动行走系统，该自动行走系统包括自动行走设备、边界线、信号发生器。边界线用于形成位于边界线内的工作区域和位于边界线外的非工作区域，边界线可以设置在地面或者浅埋在地表下方。信号发生器与边界线连接，信号发生器可以产生预设电流发送给边界线，预设电流流经边界线时会产生预设的磁场信号。在本实施方式中，该预设电流可以为脉冲电流或正弦波电流，当然该预设电流还可以为其他的大小或/和方向会发生变化的电流。该自动行走设备还包括电流互感模块、整流滤波模块和耗电装置。电流互感模块可以根据流经边界线的预设电流产生感应电流；整流滤波模块与电流互感模块连接，可以对电流互感模块输出的感应电流进行整流滤波处理，并将感应电流转换为直流电流输出；耗电装置，与整流滤波模块连接，并由整流滤波模块输出的直流电流提供能量。在本实施方式中，耗电装置可以根据实际需求为具有相应功能的装置，耗电装置可以包括无线通讯发射模块、各种类型的传感器等等。

下面以耗电装置包括无线通讯发射模块为例来对自动行走系统做进一步说明。在本实施方式中，无线通讯发射模块为无线定位发射模块，并至少包括三个无线定位发射模块，这些无线定位发射模块用以发射定位信号，而无线定位接收模块设置在自动行走设备上，用来接收无线定位发射模块发射的定位信号。通过无线定位发射模块以及无线定位接收模块之间的通讯，可以得到无线定位接收模块与对应的无线定位发射模块之间的距离，即自动行走设备与对应的无线定位发射模块之间的距离。通过得到的自动行走设备到至少三个无线定位发射模块的距离以及这至少三个无线定位发射模块之间的位置关系，就可以计算得到自动行走设备的位置。这些无线定位发射模块可以设置在边界线附近，便于工作范围的确定，当然也可以根据不同需求设置在其他不同位置。无线定位发射模块和无线定位接收模块之间可以通过射频识别或Zigbee或蓝牙或近距离无线通信或WiFi或低功耗蓝牙或Z-Wave等进行信号传输。由于Zigbee具有低功耗、低成本、低复杂度等优点，在本实施方式中，无线定位发射模块和无线定位接收模块之间通过Zigbee进行信号传输。

无线定位接收模块可以通过自动行走设备上的能量单元来获取能量从而正常工作，在本实施方式中，能量单元可以为电池包。该无线定位接收模块可以设置在自动行走设备的纵向中轴线上，便于精确定位自动行走设备的位置。

现在请参考图2，这些无线定位发射模块205可以通过电流互感模块201、整流滤波模块202等来获取电能。在实施方式中，边界线10上流经脉冲电流或正弦波电流，根据电磁感应原理，该电流互感模块201可以根据这些电流会产生相应的感应电流。整流滤波模块202与电流互感模块201连接，该整流滤波模块202可以对电流互感模块201输出的感应电流进行整流滤波处理，并将感应电流转换为直流电流输出。用以发射信号的无线通讯发射模块205与整流滤波模块202连接，整流滤波模块202输出的直流电流可以为无线通讯发射模块205提供能量。这样可以通过现有技术中的边界线来简单的解决无线通讯发射模块的能量提供问题，该方法既简单又低成本。

在本实施方式中，电流互感模块201包括一闭合铁芯以及绕制在闭合铁芯上的初级绕组和次级绕组，初级绕组的匝数小于次级绕组的匝数，初级绕组的两端连接边界线10，次级绕组的两端连接整流滤波模块202，这样可以将边界线10上流经的较大电流转换为适合无线通讯发射模块的小电流。当然该电流互感模块中的初级绕组和次级绕组的匝数，可以根据实际情况来设定。电流互感模块201与边界线10连接时，可以先将边界线10断开，然后在断开处连接该电流互感模块201。

在另外一实施方式中，电流互感模块201包括铁芯以及绕制在该铁芯上的绕组，绕组的两端连接整流滤波模块202，该绕组可以根据流经边界线10的预设电流产生相应的感应电流。该绕组可以设置在边界线10的附近，由于边界线10产生的磁场经过该绕组的磁通量会发生变化，该绕组可以产生感应电流。为了提高感应电流的大小，也可以将边界线10直接绕制在该铁芯上，随着流经边界线10的预设电流的改变，该绕线组的磁通量也会发生变化，从而产生相应的感应电流。在本实施方式中，该无线通讯发射模块还可以包括充电模块203和电源模块204，充电模块203与整流滤波模块202连接，该充电模块203利用整流滤波模块202输出的直流电流对电源模块204充电，而电源模块204与无线通讯发射模块205连接，为该无线通讯发射模块205提供能量。该充电模块203可以包括也DC/DC转换模块，将整流滤波模块202输出的直流电流进行调压等动作，使得该电流适合电源模块204。本实施方式中，该电源模块204中包括可充电电池组。

在本实施方式中，电源模块204和充电模块203直接连接有二极管206，二极管206可以防止相反方向的电流流入电源模块204，从而导致电源模块204损坏。

在本实施方式中，请参考图3，该无线定位发射模块、电流互感模块、滤波整流模块等可以收容在外壳301内，外壳301上可以设置天线302和连接端303，该天线302可以与无线定位发射模块205连接，以扩大发射范围，而连接端303即为电流互感模块201与边界线10连接的连接端，当然也可以不包括连接端303，其可以直接放置在边界线10附近，或者将边界线10直接绕制在该外壳301内等。将各模块收容在该外壳301内的设置可以更加方便的设置各模块。

在本实施方式中，自动行走设备包括控制器，该控制器与设置在自动行走设备上的无线通讯接收组件连接。控制器根据无线通讯接收组件接收的无线通讯发射组件发射的信号来确定的位置来控制自动行走设备的行走路径。这样可以有效的规划自动行走设备的行走路径，提高自动行走设备的工作效率。

当然，无线定位发射模块还可以少于三个，并且具有与上面描述的不同功能。如一个无线定位发射模块可以设置在边界线上作为自动行走设备出发的定点位置。当自动行走设备沿着边界线行走，其行走至任意一个无线定位发射模块的位置上或附近时，设置在其上的无线定位接收模块接收到无线定位发射模块的信号，然后控制自动行走设备朝向工作区域工作。这样对于具有多区域的工作区域而言，每个区域设置相应的无线定位发射模块，可以使得自动行走设备可以在每个区域均匀的进行相应工作，提高工作效率。

该耗电装置还可以包括各种传感器，这些传感器温度传感器、湿度传感器、光电传感器等。现在以自动行走设备为割草机来举例说明，割草机可以在设定工作区域的草坪上内进行割草的操作。以上的温度传感器可以用来检测草坪的温度，湿度传感器可以用来检测草坪的湿度，光电传感器可以用来检测草坪的高度。这些传感器可以将收集到的相应信息通过无线通讯发射模块传输给终端，终端可以通过这些信息的处理与分析，然后发送出相关工作的动作信息给割草机，提醒操作者或者直接命令割草机进行施肥、浇水或者智能割草机的调整切割高度等动作。本领域技术人员可以理解的是，耗电装置还可以为具有其他功能的装置，总之这些耗电装置是巧妙的利用流经边界线的电流产生的感应电流来为其提供能量，与现有技术比较无需额外布线，成本较低并且使用更加方便。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种自动行走系统，包括：

自动行走设备；

边界线，界定所述自动行走设备的工作区域；

信号发生器，产生预设电流并发送给所述边界线；

其特征在于，

所述预设电流为大小或/和方向变化的电流；

所述自动行走系统还包括：

电流互感模块，根据流经所述边界线的所述预设电流产生感应电流；

整流滤波模块，与所述电流互感模块连接，用以对所述电流互感模块输出的感应电流进行整流滤波处理，并将所述感应电流转换为直流电流输出；

耗电装置，与所述整流滤波模块连接，并由所述整流滤波模块输出的直流电流提供能量。

2.根据权利要求1所述的自动行走系统，其特征在于，所述电流互感模块包括闭合铁芯以及绕制在所述闭合铁芯上的初级绕组和次级绕组，所述初级绕组的两端连接所述边界线，所述次级绕组的两端连接所述整流滤波模块。

3.根据权利要求1所述的自动行走系统，其特征在于，所述电流互感模块包括铁芯以及绕制在所述铁芯上的绕组，所述绕组的两端连接所述整流滤波模块，所述绕组根据流经所述边界线的所述预设电流产生感应电流。

4.根据权利要求3所述的自动行走系统，其特征在于，所述边界线绕制在所述铁芯上。

5.根据权利要求1所述的自动行走系统，其特征在于，所述预设电流为脉冲电流或正弦电流。

6.根据权利要求1所述的自动行走系统，其特征在于，所述耗电装置包括无线通讯发射模块，所述无线通讯发射模块与所述整流滤波模块连接，并发射相应的信号，所述信号被相应的无线通讯接收模块接收。

7.根据权利要求6所述的自动行走系统，其特征在于，所述无线通讯发射模块与相应的无线通讯接收模块之间通过射频识别或Zigbee或蓝牙或近距离无线通信或WiFi或Z-Wave进行信号传输。

8.根据权利要求6所述的自动行走系统，其特征在于，所述无线通讯发射模块为无线定位发射模块，所述无线通讯接收模块为无线定位接收模块，所述无线定位接收模块设置在所述自动行走设备上，所述无线定位发射模块用以发射定位信号，所述无线定位接收模块用以接收所述定位信号。

9.根据权利要求8所述的自动行走系统，其特征在于，所述自动行走设备包括控制器，所述控制器与所述无线通讯接收模块连接，所述控制器根据所述无线通讯接收模块接收的定位信号控制所述自动行走设备的行走路径。

10.根据权利要求9所述的自动行走系统，其特征在于，所述自动行走系统包括至少三个无线定位发射模块，所述控制器根据所述至少三个无线定位发射模块与所述无线定位接收模块之间的通讯计算出所述自动行走设备的位置，并根据所述位置规划所述自动行走设备的行走路径。

11.根据权利要求8所述的自动行走系统，其特征在于，所述无线定位接收模块设置在所述自动行走设备的纵向中轴线位置。

12.根据权利要求6所述的自动行走系统，其特征在于，所述耗电装置还包括若干传感器，所述传感器用以检测相应的外部环境的信息，所述无线通讯发射模块将所述传感器检测的信息传输给相应的无线接收模块。

13.根据权利要求1所述的自动行走系统，其特征在于，所述自动行走系统还包括：

电源模块，与所述耗电装置连接，给所述耗电装置提供能量；

充电模块，分别与所述整流滤波模块和所述电源模块连接，利用所述整流滤波模块输出的直流电流对所述电源模块充电。

14.根据权利要求13所述的自动行走系统，其特征在于，所述电源模块包括可充电电池组。