CN107643751A - 智能行走设备斜坡识别方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能行走设备斜坡识别方法，包括以下步骤：发射识别信号以获取自动行走设备在竖直方向上的至少两个不同高度点距离前方物体的第一水平距离及第二水平距离；通过根据所述第一水平距离与所述第二水平距离之间的差值与对应高度点的竖直高度的差值之间的比值获取斜坡的倾斜角度；并根据斜坡的倾斜角度得出智能行走设备是否可以通过斜坡的第一判断结果；根据所述第一判断结果，控制自动行走设备的行走路径。以上所述智能行走设备斜坡识别方法，可有效的识别自动行走设备前方是否有斜坡，并在有斜坡时判断是否可以通过，可自动实现对斜坡的修剪。

Description

智能行走设备斜坡识别方法和系统

技术领域

本发明涉及移动控制领域，特别是涉及智能行走设备斜坡的识别方法及系统。

背景技术

随着计算机技术和人工智能技术的不断进步，类似于智能机器人的自动工作系统己经开始慢慢的走进人们的生活。其中，全自动吸尘器通常体积小巧，集成有环境传感器、自驱系统、吸尘系统、电池或充电系统，能够无需人工操控，自行在室内巡航，在能量低时自行返回充电站，对接并充电，然后继续巡航吸尘。自动割草机能够自动在用户的草坪中割草、充电，无需用户干涉。这种自动工作系统一次设置之后就无需再投入精力管理，将用户从清洁、草坪维护等枯燥且费时费力的家务工作中解放出来。

通常智能割草机具有避障功能，当智能割草机在工作时，通过避障功能可以有效避免碰撞障碍物。常规的避障方式是在智能割草机上安装1到2个超声波发射器，超声波发射器不断发射超声波，超声波碰到前方障碍物时会发生反射，智能割草机通过发射超声波及接受反射超声波的时间差来判断自身与障碍物之间的距离，在距离接近零时，智能割草机的主控制器判断其遇到障碍物，控制智能割草机转向实现避障。但常规的避障方式无法完全适应复杂的割草状况，尤其例如是在即使智能割草机判定前方物体为斜坡时，当斜坡角度过大时，智能割草机也无法翻越前方斜坡，但利用目前的超声波传感器原理无法得知斜坡角度，从而导致智能割草机无法得知是否可以通过该斜坡，进而无法评估斜坡上的草是否可以修剪。

发明内容

基于此，有必要针对上述无法得知斜坡倾斜角度，进而无法得知智能行走设备是否可以通过该斜坡的技术问题，提供一种可以利用超声波得知斜坡倾斜角度，进而判断智能行走设备是否通过斜坡的智能行走设备斜坡识别方法和系统。

一种智能行走设备斜坡识别方法，包括以下步骤：发射识别信号以获取自动行走设备在竖直方向上的至少两个不同高度点距离前方物体的第一水平距离及第二水平距离；通过根据所述第一水平距离与所述第二水平距离之间的差值与对应高度点的竖直高度的差值之间的比值获取斜坡的倾斜角度；并根据斜坡的倾斜角度得出智能行走设备是否可以通过斜坡的第一判断结果；根据所述第一判断结果，控制自动行走设备的行走路径。

以上所述智能行走设备斜坡识别方法，可有效的识别自动行走设备前方是否有斜坡，并在有斜坡时判断是否可以通过，可自动实现对斜坡的修剪。

在其中一个实施例中，所述根据所述第一水平距离与所述第二水平距离之间的差值与对应高度点的竖直高度的差值之间的比值获取斜坡的倾斜角度；并根据斜坡的倾斜角度得出智能行走设备是否可以通过斜坡的第一判断结果的步骤包括：

设定角度阈值；

将所述角度阈值与获取的斜坡的倾斜角度相对比，以判断自动行走设备是否可以通过斜坡，当角度阈值大于斜坡的倾斜角度，判断自动行走设备可以通过斜坡；当角度阈值小于斜坡的倾斜角度，判断自动行走设备不可以通过斜坡。

在其中一个实施例中，发射识别信号以获取自动行走设备在竖直方向上的至少两个不同高度点距离前方物体的第一水平距离及第二水平距离的步骤中，其中：

用于检测第一水平距离的识别信号与用于检测第二水平距离的识别信号不在同一竖直平面内。

在其中一个实施例中，所述智能行走设备斜坡识别方法还包括：

通过分析所述第一水平距离及所述第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的位置关系、得出智能行走设备是否为斜坡的第二判断结果。

在其中一个实施例中，所述通过分析所述第一水平距离及所述第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的位置关系、得出智能行走设备是否为斜坡的第二判断结果的步骤包括：

通过分析第一水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值以及第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值是否相等，判断前方物体是否为斜坡，当第一水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值以及第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值相等，判断前方物体为斜坡；第一水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值以及第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值不相等，判断前方物体不是斜坡。

一种智能行走设备斜坡识别系统，包括：

信号发射模块，具有第一发射单元及第二发射单元，所述第一发射单元及第二发射单元分别发射识别信号以获取自动行走设备在竖直方向上的至少两个不同高度点距离前方物体的第一水平距离及第二水平距离；

坡度判断模块，通过根据所述第一水平距离与所述第二水平距离之间的差值与对应高度点的竖直高度的差值之间的比值获取斜坡的倾斜角度；并根据斜坡的倾斜角度得出智能行走设备是否可以通过斜坡的第一判断结果；

以上所述智能行走设备斜坡识别系统，可有效的识别自动行走设备前方是否有斜坡，并在有斜坡时判断是否可以通过，可自动实现对斜坡的修剪。

在其中一个实施例中，所述坡度判断模块包括：

设定单元，用于设定角度阈值；

坡度判断单元，将所述角度阈值与获取的斜坡的倾斜角度相对比，以判断自动行走设备是否可以通过所述斜坡，当角度阈值大于斜坡的倾斜角度，判断自动行走设备可以通过斜坡；当角度阈值小于斜坡的倾斜角度，判断自动行走设备不可以通过斜坡。

在其中一个实施例中，所述第一发射单元与所述第二发射单元不位于同一竖直平面内。

在其中一个实施例中，所述智能行走设备斜坡识别系统还包括：

斜坡判断模块，第一水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值以及第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值是否相等。

在其中一个实施例中，所述斜坡判断模块包括：

斜坡识别单元，通过分析第一水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值以及第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值是否相等，判断前方物体是否为斜坡，当第一水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值以及第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值相等，判断前方物体为斜坡；第一水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值以及第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值不相等，判断前方物体不是斜坡。

附图说明

图1为本发明一优选实施方式的智能行走设备斜坡识别方法的流程示意图；

图2为本发明一优选实施方式的智能行走设备与斜坡侧视示意图；

图3为本发明一优选实施方式的智能行走设备斜坡识别系统的模块示意图；

图4为本发明一优选实施方式的智能行走设备斜坡识别系统的局部结构示意图。

其中：10.自动行走设备 20.斜坡

100.智能行走设备斜坡识别系统 110.超声波发射模块

111.第一发射单元 112.第二发射单元

120.斜坡判断模块 130.坡度判断模块

131.设定单元 132.角度分析单元

133.坡度判断单元 140.控制模块

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明一优选实施例的公开了一种智能行走设备斜坡识别方法，包括以下步骤：

步骤S110，发射识别信号以获取自动行走设备在竖直方向上的至少两个不同高度点距离前方物体的第一水平距离及第二水平距离；

如图2所示，当自动行走设备10遇到前方物体20时，根据自动行走设备10利用安装与自动行走设备的超声波发射单元向前方至少两个不同高度点发射超声波信号或者激光信号，并接收对应高度点发射会的超声波信号，得到自动行走设备10距离前方物体的第一水平距离d1及第二水平距离d2。如图2中所示自动行走设备10上的高度点11及12。

步骤S120，通过分析所述第一水平距离及所述第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的位置关系、得出智能行走设备是否为斜坡的第二判断结果。

通过上述对应高度点11及12获取的自动行走设备10距离前方物体20的第一水平距离d1及第二水平距离d2，通过分析d1、d2与对应高度点的竖直高度L1、L2之间的位置关系，得出前方物体是否为斜坡。

具体地，通过分析第一水平距离d1与对应高度点的竖直高度L1之间的比值以及第二水平距离d2与对应高度点竖直高度L2之间的比值是否相等，识别前方物体是否为斜坡，更详细的说，如果上述前方物体为斜坡，自动行走设备在不同的高度点离斜坡的第一水平距离d1与对应高度点的竖直高度L1之间的比值以及第二水平距离d2与对应高度点的竖直高度L2之间的比值近似相等，自动行走设备便可根据上述每一水平距离d1及d2与对应高度点的比值是否近似相等，判定上述前方物体是否为斜坡。当然，考虑自动行走设备的工作环境，因充分考虑上述第一水平距离d1与对应高度点L1的比值以及第二水平距离d2与对应高度点的竖直高度L2之间的比值的差值应允许存在一定的误差，当上述第一水平距离d1与对应高度点L1的比值以及第二水平距离d2与对应高度点的竖直高度L2之间的比值的差值在规定的某一误差范围内，均应认为上述前方物体为斜坡。

步骤S130，通过根据所述第一水平距离与所述第二水平距离之间的差值与对应高度点的竖直高度的差值之间的比值获取斜坡的倾斜角度；并根据斜坡的倾斜角度得出智能行走设备是否可以通过斜坡的第一判断结果；

若上述S120中所判断的结果为上述前方物体为斜坡，便可通过分析上述斜坡的坡度，得知智能行走设备是否可以通过斜坡。具体地，根据所述第一水平距离d1与第二水平距离d2之间的差值与对应高度点的竖直高度L1、L2的差值之间的比值得出斜坡的倾斜角度。更详细的说，工作人员可预先设定角度阈值，所设定的角度阈值为自动行走设备的可通过上述斜坡的坡度范围，接着根据所述第一水平距离d1及第二水平距离d2之间的的差值与对应高度点的竖直高度的L1、L2差值之间的比值获取斜坡的倾斜角度；并根据三角函数的原理获取所述斜坡的倾斜角度，下一步将上述角度阈值与获取的斜坡的倾斜角度相对比，判断上述自动行走设备是否可以通过上述斜坡。若将上述根据所述相邻两个第一水平距离的差值与对应高度点的竖直高度的差值之间的比值获取斜坡的倾斜角度在上述角度阈值的范围内，则判定自动行走设备可以通过该斜坡，若将根据所述第一水平距离与第二水平距离的差值与对应高度点的竖直高度的差值之间的比值获取斜坡的倾斜角度在上述角度范围外，则判定自动行走设备不可以通过该斜坡。

为了避免为获取不同高度点的第一水平距离的超声波信号相互干扰，用于检测第一水平距离d1的识别信号与用于检测第二水平距离d2的识别信号不在同一竖直平面内。

步骤S140，根据所述第一判断结果或第二判断结果，控制自动行走设备的行走路径。

一般地，当上述第一判断结果、第二判断结果均判定自动行走设备可通过前方物体，则控制自动行走设备通过前方物体(斜坡)。若上述第一判断结果、第二判断结果其中一个判断自动行走设备无法通过前方物体，则控制自动行走设备转弯或停止前进以不通过前方物体。

以上所述智能行走设备斜坡识别方法，可有效的识别自动行走设备前方是否有斜坡，并在有斜坡时判断是否可以通过，可自动实现对斜坡的修剪。

如图3所示，本发明还提供了一种智能行走设备斜坡识别系统100，包括：

信号发射模块110，具有第一发射单元及第二发射单元，所述第一发射单元及第二发射单元分别发射识别信号以获取自动行走设备在竖直方向上的至少两个不同高度点距离前方物体的第一水平距离及第二水平距离；

如图2所示，第一发射单元111及第二信号发射单元112可以是超声波发射单元，用于发射超声波信号；也可以使激光发射单元，用于发射激光信号，本发明在此不作限定。本实施例以超声波发射单元为例，第一发射单元111及第二信号发射单元112位于不同的高度，当自动行走设备10遇到前方物体20时，根据自动行走设备10利用超声波发射模块110内的安装与自动行走设备的第一发射单元111及第二发射单元112向前方至少两个不同高度点发射超声波，并接收对应高度点发射会的超声波信号，得到不同高度点距离前方物体的第一水平距离d1及第二水平距离d2。如图2中所示自动行走设备10上的高度点11及12。

斜坡判断模块120，通过分析第一水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值以及第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值是否相等。

通过上述对应高度点11及12获取的自动行走设备10距离前方物体20的第一水平距离d1及第二水平距离d2，通过分析d1、d2与对应高度点的竖直高度L1、L2之间的位置关系，得出前方物体是否为斜坡。

具体地，上述斜坡判断模块120包括斜坡识别单元121，该斜坡识别单元121通过分析第一水平距离d1与对应高度点的竖直高度L1之间的比值以及第二水平距离d2与对应高度点竖直高度L2之间的比值是否相等，识别前方物体是否为斜坡，更详细的说，如果上述前方物体为斜坡，自动行走设备在不同的高度点离斜坡的第一水平距离d1与对应高度点的竖直高度L1之间的比值以及第二水平距离d2与对应高度点的竖直高度L2之间的比值近似相等，自动行走设备便可根据上述每一水平距离d1及d2与对应高度点的比值是否近似相等，判定上述前方物体是否为斜坡。当然，考虑自动行走设备的工作环境，因充分考虑上述第一水平距离d1与对应高度点L1的比值以及第二水平距离d2与对应高度点的竖直高度L2之间的比值的差值应允许存在一定的误差，当上述第一水平距离d1与对应高度点L1的比值以及第二水平距离d2与对应高度点的竖直高度L2之间的比值的差值在规定的某一误差范围内，均应认为上述前方物体为斜坡。

坡度判断模块130，通过根据所述第一水平距离与所述第二水平距离之间的差值与对应高度点的竖直高度的差值之间的比值获取斜坡的倾斜角度；并根据斜坡的倾斜角度得出智能行走设备是否可以通过斜坡的第一判断结果；

上述斜坡判断模块所判断的结果为上述前方物体为斜坡，便可通过分析上述斜坡的坡度，得知智能行走设备是否可以通过斜坡。具体地，根据所述第一水平距离d1与第二水平距离d2之间的差值与对应高度点的竖直高度L1、L2的差值之间的比值得出斜坡的倾斜角度。更详细的说，上述坡度模块130包括设定单元131及坡度判断单元132。工作人员可通过设定单元131预先设定角度阈值，所设定的角度阈值为自动行走设备的可通过上述斜坡的坡度范围，接着坡度判断单元132根据所述第一水平距离d1及第二水平距离d2之间的的差值与对应高度点的竖直高度的L1、L2差值之间的比值，并根据三角函数的原理获取所述斜坡的倾斜角度，下一步坡度判断单元132将上述角度阈值与获取的斜坡的倾斜角度相对比，判断上述自动行走设备是否可以通过上述斜坡。若将上述根据所述第一水平距离d1与第二水平距离d2的差值与对应高度点的竖直高度的L1、L2之间的差值之间的比值获取斜坡的倾斜角度在上述设定单元131所设定的角度阈值的范围内，则判定自动行走设备可以通过该斜坡，若将根据所述第一水平距离d1与第二水平距离d2的差值与对应高度点的竖直高度的差值之间的比值获取斜坡的倾斜角度在上述角度范围外，则判定自动行走设备不可以通过该斜坡。

为了避免为获取不同高度点的第一水平距离的超声波信号相互干扰，如图4所示，上述第一发射单元111及第二信号发射单元112不在同一竖直平面内。

控制模块140，用于根据所述第一判断结果或第二判断结果，控制自动行走设备的行走路径。

一般地，当上述第一判断结果、第二判断结果均判定自动行走设备可通过前方物体，则控制自动行走设备通过前方物体(斜坡)。若上述第一判断结果、第二判断结果其中一个判断自动行走设备无法通过前方物体，则控制自动行走设备转弯或停止前进以不通过前方物体。

以上所述智能行走设备斜坡识别系统10，可有效的识别自动行走设备前方是否有斜坡，并在有斜坡时判断是否可以通过，可自动实现对斜坡的修剪。

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 (10)

1.一种智能行走设备斜坡识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

发射识别信号以获取自动行走设备在竖直方向上的至少两个不同高度点距离前方物体的第一水平距离及第二水平距离；

通过根据所述第一水平距离及所述第二水平距离之间的差值与对应高度点的竖直高度的差值之间的比值获取斜坡的倾斜角度；并根据斜坡的倾斜角度得出智能行走设备是否可以通过斜坡的第一判断结果；

根据所述第一判断结果，控制自动行走设备的行走路径。

2.根据权利要求1所述的智能行走设备斜坡识别方法，其特征在于，所述根据所述第一水平距离及所述第二水平距离之间的差值与对应高度点的竖直高度的差值之间的比值获取斜坡的倾斜角度；并根据斜坡的倾斜角度得出智能行走设备是否可以通过斜坡的第一判断结果的步骤包括：

设定角度阈值；

将所述角度阈值与获取的斜坡的倾斜角度相对比，以判断自动行走设备是否可以通过斜坡，当角度阈值大于斜坡的倾斜角度，判断自动行走设备可以通过斜坡；当角度阈值小于斜坡的倾斜角度，判断自动行走设备不可以通过斜坡。

3.根据权利要求1所述的智能行走设备斜坡识别方法，其特征在于，发射识别信号以获取自动行走设备在竖直方向上的至少两个不同高度点距离前方物体的第一水平距离及第二水平距离的步骤中，其中：

用于检测第一水平距离的识别信号与用于检测第二水平距离的识别信号不在同一竖直平面内。

4.根据权利要求1所述的智能行走设备斜坡识别办法，其特征在于，所述智能行走设备斜坡识别方法还包括：

通过分析所述第一水平距离及所述第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的位置关系、得出智能行走设备是否为斜坡的第二判断结果。

5.根据权利要求4所述的智能行走设备斜坡识别方法，其特征在于，所述通过分析所述第一水平距离及所述第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的位置关系、得出智能行走设备是否为斜坡的第二判断结果的步骤包括：

通过分析第一水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值以及第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值是否相等，判断前方物体是否为斜坡，当第一水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值以及第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值相等，判断前方物体为斜坡；第一水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值以及第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值不相等，判断前方物体不是斜坡。

6.一种智能行走设备斜坡识别系统，其特征在于，包括：

信号发射模块，具有第一发射单元及第二发射单元，所述第一发射单元及第二发射单元分别发射识别信号以获取自动行走设备在竖直方向上的至少两个不同高度点距离前方物体的第一水平距离及第二水平距离；

坡度判断模块，通过根据所述第一水平距离与所述第二水平距离之间的差值与对应高度点的竖直高度的差值之间的比值获取斜坡的倾斜角度；并根据斜坡的倾斜角度得出智能行走设备是否可以通过斜坡的第一判断结果；

控制模块，用于根据所述第一判断结果，控制自动行走设备的行走路径。

7.根据权利要求6所述的一种智能行走设备斜坡识别系统，其特征在于，所述坡度判断模块包括：

设定单元，用于设定角度阈值；

坡度判断单元，将所述角度阈值与获取的斜坡的倾斜角度相对比，以判断自动行走设备是否可以通过所述斜坡，当角度阈值大于斜坡的倾斜角度，判断自动行走设备可以通过斜坡；当角度阈值小于斜坡的倾斜角度，判断自动行走设备不可以通过斜坡。

8.根据权利要求6所述的一种智能行走设备斜坡识别系统，其特征在于，所述第一发射单元与所述第二发射单元不位于同一竖直平面内。

9.根据权利要求6所述的一种智能行走设备斜坡识别系统，其特征在于，所述智能行走设备斜坡识别系统还包括：

斜坡判断模块，通过分析第一水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值以及第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值是否相等。

10.根据权利要求9所述的一种智能行走设备斜坡识别系统，其特征在于，所述斜坡判断模块包括：

斜坡识别单元，通过分析第一水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值以及第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值是否相等，判断前方物体是否为斜坡，当第一水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值以及第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值相等，判断前方物体为斜坡；第一水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值以及第二水平距离与对应高度点的竖直高度之间的比值不相等，判断前方物体不是斜坡。