CN109062225A - 基于数字地图的割草机器人及其生成虚拟边界的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于数字地图的割草机器人及其生成虚拟边界的方法;其中,基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法包括以下步骤:提供割草机器人的虚拟边界软件处理系统,虚拟边界软件处理系统包括绘制模块和处理模块,提供数字地图,于绘制模块中新建虚拟边界图层,将数字地图导入至虚拟边界图层中,并确定坐标原点,于虚拟边界图层中绘制割草作业区域的封闭边界图形,于处理模块中对封闭边界图形进行平滑拟合,并获取封闭边界图形中各点的位置坐标,根据位置坐标生成割草机器人的割草作业区域的虚拟边界数据。利用本发明中的基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法可以快速、准确的生成割草机器人的虚拟边界,降低了劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及割草机器人领域,尤其涉及一种基于数字地图的割草机器人及其生成虚拟边界的方法。
背景技术
目前,割草机器人割草边界的确定主要采用以下两种方法:
1、绕线式:在草坪中央钉一个桩桶,引导线一头绕在桩桶上,一头固定在割草机器人上,割草机器人受到引导线约束,沿渐开线运动前进,在前进的同时完成割草作业。采用这种方法的缺点是:(1)割草区域受限于引导线长度,形状近似于圆弧包围形成的圆形区域,边角无法处理到;(2)每次割草作业都需要钉桩桶,安装引导线,操作复杂;(3)草丛过高时,引导线会受到阻碍,影响正常割草作业。
2、导线式电子篱笆:割草前,沿草坪边界敷设绝缘导线,接入电源后电流通过导线形成磁场,割草机器人遇到导线时,感应到磁场信号,割草机器人通过程序控制转向以达到不越过边界的目的。采用这种方法的缺点是:(1)割草前需敷设导线,费时费力;(2)草坪内部有树木、池塘、假山时,导线敷设路径复杂,技术要求较高;(3)割草作业结束后,回收导线也是一项费力工作,不回收的话,铺在草坪周围的导线会影响草坪美观。
为了解决现有技术中的上述缺点,有必要设计一种割草边界的确定方法,用于简化操作步骤,并根据实际割草区域准确生成割草工作区域的虚拟边界数据。
发明内容
鉴于上述情况,本发明提供了一种基于数字地图的割草机器人及其生成虚拟边界的方法,可以根据实际割草区域准确绘制出割草工作区域的边界,并精确生成割草工作区域的虚拟边界数据。
为实现上述目的,本发明公开了一种基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法,包括以下步骤:
提供割草机器人的虚拟边界软件处理系统,所述虚拟边界软件处理系统包括绘制模块和处理模块;
提供数字地图;
于所述绘制模块中新建虚拟边界图层;
将所述数字地图导入至所述虚拟边界图层中,并确定坐标原点;
于所述虚拟边界图层中绘制割草作业区域的封闭边界图形;
于所述处理模块中对所述封闭边界图形进行平滑拟合,并获取所述封闭边界图形中边界各点的位置坐标;
根据所述位置坐标生成所述割草机器人的割草作业区域的虚拟边界数据。
本发明的有益效果在于:
1、可以根据实际割草作业区域在虚拟边界图层中绘制出对应的封闭边界图形,然后对封闭边界图形进行平滑拟合,保证封闭边界图形的准确性;通过处理模块获取封闭边界图形中边界各点的位置坐标,可准确地生成割草作业区域的虚拟边界数据;与现有技术相比,割草作业区域的形状可以为任意形状,同时无需布线、安装桩桶等室外作业,且最终生成的虚拟边界的数据准确,便于后期割草机器人割草时调用。
2、根据数字地图可以得到精确的割草作业区域边界形状、长度、方位等参数,其操作在虚拟边界软件处理系统中完成,省时省力。
本发明一种基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法的进一步改进在于,于所述绘制模块中新建虚拟边界图层步骤中还包括步骤:根据所述数字地图的比例尺设定所述新建虚拟边界图层的比例尺。
本发明一种基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法的进一步改进在于,于获取所述封闭边界图形中边界各点的位置坐标步骤中,对所述位置坐标进行修正。减少获取到的位置坐标和割草作业区域边界各点的位置坐标之间的误差值,提高位置坐标数据的准确性。
本发明一种基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法的更进一步改进在于,于对所述位置坐标进行修正步骤中:
于所述处理模块中设置所述封闭边界图形中边界各点位置坐标的偏移量,生成所述封闭边界图形中边界各点偏移位置坐标;
根据所述偏移位置坐标生成所述割草机器人的割草作业区域的虚拟边界数据。
本发明一种基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法的进一步改进在于,于生成所述割草机器人的割草作业区域的虚拟边界数据的步骤后还包括步骤:存储所述虚拟边界数据。
本发明一种基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法的进一步改进在于,所述封闭边界图形包括最大割草作业区域的第一封闭边界图形以及位于所述第一封闭边界图形内侧的禁止割草作业区域的第二封闭边界图形。
本发明还提供了一种基于数字地图的割草机器人,包括:
数字地图系统,用于提供数字地图;
虚拟边界软件处理系统,包括:
绘制模块,联接于所述数字地图系统,所述绘制模块设有新建虚拟边界图层,用于绘制的割草作业区域的封闭边界图形;
处理模块,联接于所述绘制模块,用于对所述封闭边界图形进行平滑拟合,并获取所述封闭边界图形的边界各点的位置坐标,最后根据所述位置坐标生成虚拟边界数据。
本发明一种基于数字地图的割草机器人的进一步改进在于,还包括用于控制所述割草机器人运动的控制模块,所述处理模块联接于所述控制模块。
本发明一种基于数字地图的割草机器人的更进一步改进在于,割草机器人上设有位置定位系统,所述虚拟边界软件处理系统还包括比较模块;
所述位置定位系统联接于所述比较模块,用于将割草机器人的实际位置坐标传输给所述比较模块;
所述处理模块联接于所述比较模块,用于将封闭边界图形的边界各点的位置坐标传输给所述比较模块;
所述控制模块联接于比较模块,用于将所述割草机器人的实际位置坐标与封闭边界图形的边界各点的位置坐标进行比较,并在所述实际位置坐标位于封闭边界图形的边界各点的位置坐标范围外时控制所述割草机器人向所述封闭边界图形内移动。
本发明一种基于数字地图的割草机器人的进一步改进在于,割草机器人上设有存储模块,所述处理模块联接于所述存储模块。
附图说明
图1是本发明一种基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法的具体流程图。
具体实施方式
为利于对本发明的了解,以下结合附图及实施例进行说明。
参阅图1可知,本发明公开了基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法,包括以下步骤:
步骤101:提供割草机器人的虚拟边界软件处理系统,虚拟边界软件处理系统包括绘制模块和处理模块;
步骤102:提供数字地图;
步骤103:于绘制模块中新建虚拟边界图层;
步骤104:将所述数字地图导入至虚拟边界图层中,并确定坐标原点;
步骤105:于虚拟边界图层中绘制割草作业区域的封闭边界图形;
步骤106:于处理模块中对所述封闭边界图形进行平滑拟合,并获取出封闭边界图形中边界各点的位置坐标;
步骤107:根据位置坐标生成割草机器人的割草作业区域的虚拟边界数据。
本实施例中,通过将数字地图导入至绘制模块的虚拟边界图层中,然后基于数字地图基础之上直接在虚拟边界图层中绘制割草作业区域的封闭边界图形,然后在处理模块中对封闭边界图形进行平滑拟合,可以保证封闭边界图形的与实际所需的割草作业区域形状一致;利用处理模块获取封闭边界图形中边界各点的位置坐标,可以保证最终生成割草作业区域虚拟边界数据的准确性。与现有技术相比,本实施例中的技术方案,操作简便,不需要布线和安装桩桶等室外作业,降低了劳动强度,第一次割草作业前只需通过在绘制模块中绘制出割草作业区域的封闭边界图形,并利用处理模块生成割草作业区域的虚拟边界数据,以后割草作业开始前,只需调用前次虚拟边界数据即可,简化了割草作业工序。具体的,数字地图中显示有割草作业区域的图片(轮廓),便于割草作业区域的封闭边界图形的绘制,保证了封闭边界图形的精准度。本实施例中,确定坐标原点时可以选取数字地图中某一特征点或者直接输入(0,0)作为坐标原点。
进一步的,于步骤103中还包括步骤:根据数字地图的比例尺设定新建虚拟边界图层的比例尺。保证新建虚拟边界图层和数字地图中的比例尺一致,保证后期处理模块获取的封闭边界图形中边界各点的位置坐标与实际割草作业区域边界各点的位置坐标一致,继而可以保证生成虚拟边界数据的准确性。
进一步的,于步骤106中,对获取的位置坐标进行修正,减小获取的位置坐标和实际位置坐标之间的误差;较佳的,于处理模块中设置所述封闭边界图形中边界各点位置坐标的偏移量,生成封闭边界图形中边界各点偏移位置坐标,根据偏移位置坐标生成生成割草机器人的割草作业区域的虚拟边界数据;本实施例中,通过设置偏移量,进一步减少割草作业区域的虚拟边界和实际边界之间的误差,避免后期割草作业时割草机器人误穿越实际边界。
进一步的,于步骤107后还包括步骤:存储虚拟边界数据,便于割草作业时虚拟边界数据的调用。
进一步的,封闭边界图形包括最大割草作业区域的第一封闭边界图形以及位于第一封闭边界图形内侧的禁止割草作业区域的第二封闭边界图形。实际割草作业区域可能出现的池塘、树木、假山等需要避让的区域,通过设置第二封闭边界图形,防止割草机器人误穿越,保证割草作业的安全。
本发明还提供了一种基于数字地图的割草机器人,包括数字地图系统和虚拟边界软件处理系统;其中,数字地图系统用于提供数字地图,虚拟边界软件处理系统包括绘制模块和处理模块,绘制模块联接于数字地图系统,绘制模块设有新建虚拟边界图层,用于绘制的割草作业区域的封闭边界图形,处理模块联接于绘制模块,用于对封闭边界图形进行平滑拟合并获取封闭边界图形的边界各点的位置坐标,最后根据各点的位置坐标生成虚拟边界数据。具体的,绘制模块中可以通过手动设定起点、中点、终点、圆心的方法或者通过定义长度、半径、坐标数据的方法绘制实际割草作业区域的边界,保证封闭边界图形的准确性。本发明中,利用处理模块首先放样出封闭边界图形的边界各点的位置坐标,然后获取各点的位置坐标。
进一步的,还包括用于控制割草机器人运动的控制模块,处理模块联接于控制模块;割草作业过程中,控制模块根据处理模块中生成的虚拟边界数据控制割草机器人运动,避免割草机器人误穿越至虚拟边界以外。
更进一步的,割草机器人上设有位置定位系统,虚拟边界软件处理系统还包括比较模块,位置定位系统联接于比较模块,用于将割草机器人的实际位置坐标传输给比较模块,处理模块联接于比较模块,用于将封闭边界图形的边界各点的位置坐标传输给比较模块,控制模块联接于比较模块,用于将割草机器人的实际位置坐标与封闭边界图形的边界各点的位置坐标进行实时比较,并在实际位置坐标位于封闭边界图形的边界各点的位置坐标范围外时控制割草机器人向封闭边界图形内移动。具体的,通过比较模块实时对割草机器人的位置坐标和虚拟边界坐标进行实时比较,当割草机器人的位置位于或超过虚拟边界时,通过控制模块控制割草机器人转向,按照事先预设的路径运动,达到不越过割草作业区域边界的目的;实际使用中,控制模块中预设有割草机器人的割草路径。
进一步的,割草机器人上设有存储模块,处理模块联接于存储模块;通过将处理模块生成的虚拟边界数据存储至存储模块中。更进一步的,控制模块联接于存储模块,便于割草过程中虚拟边界数据的调用。
利用本发明中的割草机器人进行割草作业前需要对割草机器人的位置进行校正,避免割草机器人误穿越割草作业区域的边界;具体的,校正时可以将割草机器人放置的位置设定为坐标原点。
本发明一种基于数字地图的割草机器人及其生成虚拟边界的方法的有益效果包括:
1.通过先将数字地图传输至绘制模块中的虚拟边界图层,然后基于数字地图中割草工作区域图片或轮廓在虚拟边界图层中绘制割草作业区域的封闭边界图形,并对封闭边界图形进行平滑拟合,可以保证封闭边界图形的准确性。
2.通过处理模块对封闭边界图形边界各点的坐标进行放样和获取,快速精确的生成割草作业区域的虚拟边界数据;通过将虚拟边界数据存储至存储模块中,便于割草作业时调用。
3.与现有技术相比,操作简便,无需布线、安装桩桶等室外作业。
以上仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案的范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
需要说明的是,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容的能涵盖的范围内。
Claims (10)
1.一种基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法,其特征在于,包括以下步骤:
提供割草机器人的虚拟边界软件处理系统,所述虚拟边界软件处理系统包括绘制模块和处理模块;
提供数字地图;
于所述绘制模块中新建虚拟边界图层;
将所述数字地图导入至所述虚拟边界图层中,并确定坐标原点;
于所述虚拟边界图层中绘制割草作业区域的封闭边界图形;
于所述处理模块中对所述封闭边界图形进行平滑拟合,并获取所述封闭边界图形中边界各点的位置坐标;
根据所述位置坐标生成所述割草机器人的割草作业区域的虚拟边界数据。
2.根据权利要求1所述基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法,其特征在于,于所述绘制模块中新建虚拟边界图层步骤中还包括步骤:根据所述数字地图的比例尺设定所述新建虚拟边界图层的比例尺。
3.根据权利要求1所述基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法,其特征在于:于获取所述封闭边界图形中边界各点的位置坐标步骤中,对所述位置坐标进行修正。
4.根据权利要求3所述基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法,其特征在于:于对所述位置坐标进行修正步骤中,
于所述处理模块中设置所述封闭边界图形中边界各点位置坐标的偏移量,生成所述封闭边界图形中边界各点偏移位置坐标;
根据所述偏移位置坐标生成所述割草机器人的割草作业区域的虚拟边界数据。
5.根据权利要求1所述基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法,其特征在于,于生成所述割草机器人的割草作业区域的虚拟边界数据的步骤后还包括步骤:存储所述虚拟边界数据。
6.根据权利要求1所述基于数字地图生成割草机器人虚拟边界的方法,其特征在于:所述封闭边界图形包括最大割草作业区域的第一封闭边界图形以及位于所述第一封闭边界图形内侧的禁止割草作业区域的第二封闭边界图形。
7.一种基于数字地图的割草机器人,其特征在于,包括:
数字地图系统,用于提供数字地图;
虚拟边界软件处理系统,包括:
绘制模块,联接于所述数字地图系统,所述绘制模块设有新建虚拟边界图层,用于绘制的割草作业区域的封闭边界图形;
处理模块,联接于所述绘制模块,用于对所述封闭边界图形进行平滑拟合并获取所述封闭边界图形的边界各点的位置坐标,最后根据所述位置坐标生成虚拟边界数据。
8.根据权利要求7所述基于数字地图的割草机器人,其特征在于:还包括用于控制所述割草机器人运动的控制模块,所述处理模块联接于所述控制模块。
9.根据权利要求8所述基于数字地图的割草机器人,其特征在于:割草机器人上设有位置定位系统,所述虚拟边界软件处理系统还包括比较模块;
所述位置定位系统联接于所述比较模块,用于将割草机器人的实际位置坐标传输给所述比较模块;
所述处理模块联接于所述比较模块,用于将封闭边界图形的边界各点的位置坐标传输给所述比较模块;
所述控制模块联接于比较模块,用于将所述割草机器人的实际位置坐标与封闭边界图形的边界各点的位置坐标进行比较,并在所述实际位置坐标位于封闭边界图形的边界各点的位置坐标范围外时控制所述割草机器人向所述封闭边界图形内移动。
10.根据权利要求7所述基于数字地图的割草机器人,其特征在于:割草机器人上设有存储模块,所述处理模块联接于所述存储模块。
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