CN109193823A - 一种引导割草机自主充电的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种引导割草机自主充电的方法，涉及机器人领域，能够不易受到干扰信号干扰，设备布置方便灵活，覆盖范围更广，割草机可以准确迅速地进入充电桩进行充电。本发明包括：充电桩发射红外信号；割草机进行位姿调整并且搜索红外信号，直到采集到红外信号，割草机停止位姿调整；割草机分析采集的红外信号的标签，判断发射源位置；若对应的红外信号发射源不是充电桩中心发射源，割草机进行位置调整；循环执行直到割草机采集到充电桩中心发射源发出的红外信号；割草机直行一定距离，判断割草机是否达到充电桩，若到达，则结束引导过程，若未到达，则循环执行本步骤。本发明引导方式简单，割草机可以准确迅速地进入充电桩进行充电。

Description

一种引导割草机自主充电的方法

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种引导割草机自主充电的方法。

背景技术

智能割草机主要帮助人们完成割草工作，是一种可以实现智能自主割草的割草机。智能割草机可以脱离人的控制因素，从而避免浪费过多的人力资源，同时也节省了物力资源，并且还具有高效率，高安全性的等优点。

而在割草过程中，由于割草电机电量消耗较大，可能会在割草过程中出现电量不足的情况，此时就需要割草机能够自主充电，在没有人为帮助下进入充电桩进行充电。由于割草机作业范围较大，当割草机处于离充电桩较远的区域时，直接从远处引导割草机进入充电桩难度较大，难以实现。因此一般将充电过程分为两个步骤，即割草机从远处行走至充电桩附近和在充电桩附近利用引导信号将割草机引导进入充电桩。其中第一步是一步不精确导航，割草机只需要行走到充电桩附近即可。而第二步是一种精确引导，割草机需要精确地行走进入充电桩。所以需要充电桩的引导方法准确率高，覆盖范围广，只要割草机在覆盖范围内的任意姿态都能够被准确引导进入充电桩。

在现行的充电方法中，使用较多的是电子围栏引导方法。但是电子围栏具有灵活性差的缺点。在布设电子围栏之后若想要改变充电位置需要重新布设，布设过程较为麻烦。同时电子围栏布设在室外，极易发生损坏，损坏之后更换麻烦。最为重要的是，电子围栏易于受到电磁干扰。另外还有一种引导方式是采用超声波引导，但是超声波在户外受到干扰影响较大，户外环境复杂的时候准确率较低。现行的还有一种利用机器视觉的方法，该方法采用摄像头不断采集周围环境的图像，判断充电桩的位置，利用机器视觉的方法对准充电桩实现自主充电。但是这种方法实现硬件成本高，算法复杂，不适合低成本的割草机。

综上,现有技术中缺乏一种应用于户外割草机的充电方法,能避免户外的干扰，自主寻找充电桩,覆盖范围大。

发明内容

本发明提供一种引导割草机自主充电的方法，不易受到干扰信号干扰，设备布置方便灵活，覆盖范围更广，割草机可以准确迅速地进入充电桩进行充电。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种引导割草机自主充电的方法，运行所述方法需要采用的装置包括充电桩和割草机。充电桩上设置若干个红外信号发射源，每个所述红外信号发射源发出的信号具有特定的标签，所述红外信号发射源的信号覆盖范围不重叠，并且覆盖所述充电桩充电端口所在侧边180°的空间范围。

关于一种引导割草机自主充电的方法，包括：

S1、充电桩发射红外信号；

S2、割草机进行位姿调整并且搜索红外信号，直到采集到红外信号，割草机停止位姿调整；

S3、割草机分析采集的红外信号的标签，判断红外信号对应的红外信号发射源；

S4、若对应的红外信号发射源不是充电桩中心发射源，割草机进行相应的位置调整；

S5、循环执行S3-S4，直到割草机采集到充电桩中心发射源发出的红外信号；

S6、割草机直行一定距离，判断割草机是否达到充电桩，若到达，则结束引导过程，若未到达，根据割草机和中心红外发射源的相对位置,调整割草机的姿态,直到割草机正对充电桩，然后循环执行S6。

进一步的，在S2中，位姿调整包括：

S21、割草机以自身为轴心原地转动，再搜索红外信号；

S22、若搜索不到，割草机再进行一定距离位移，循环执行S21-S22。

进一步的，在S3中，发射源类别由发射源的位置决定，充电桩中心发射源位于充电桩充电端口所在侧边的中心位置。

进一步的，在S4中,位置调整包括：割草机先后退一定的距离，将前行角度向中心发射源偏转，再前进。

进一步的，在S4中，位置调整包括：割草机将前行角度向所述中心发射源偏转，再前进。

进一步的，红外信号采用NEC编码格式。

本发明的有益效果是：

本发明采用NEC编码格式的信号作为引导信号，可以发送数据而不受到干扰，避免了众多的户外干扰，并且红外发射角度可调节，发射距离较远，可以覆盖较大的范围，这也就降低了第一步割草机行走到充电桩附近的难度。同时将红外发射角度调节完毕之后，红外信号发射源固定在充电桩上，改变充电桩位置时无需重新布置，相较于其他引导方式更加简单，割草机可以准确迅速地进入充电桩进行充电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是寻找引导信号的示意图；

图2是搜寻B信号的流程图；

图3是根据B信号进入充电桩的流程图；

图4是根据B信号进入充电桩示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

一种引导割草机自主充电的方法，运行时需要采用一种用于引导割草机自主充电的装置，包括充电桩和割草机。电桩上设置5个红外信号发射源，从左向右依次标记为D发射源、A发射源、B发射源、C发射源、E发射源，发出的信号分别为D信号、A信号、B信号、C信号、E信号。每个红外信号发射源的信号覆盖范围不重叠，并且覆盖所述充电桩充电端口所在侧边180°的空间范围，如图1所示。

一种引导割草机自主充电的方法，包括：

S1、充电桩发射红外信号；

S2、割草机进行位姿调整并且搜索红外信号，如果割草机姿态较为极端，割草机的红外接断背对着红外信号发射源方向，或者割草机远离充电桩，不在红外信号发射源的覆盖范围之内，如图1 所示，那么割草机原地一圈旋转以搜寻引导信号，若仍旧搜寻不到，则前后左右行走一段距离再原地旋转搜寻引导信号。若仍旧搜寻不到，则前进一段距离重复上述动作。一旦搜寻到红外信号，则开始进行搜寻B信号的过程。

S3、割草机分析采集的红外信号的标签，判断红外信号对应的红外信号发射源。搜寻B信号的方法如图2所示，判断收到是B信号，则结束搜索B信号的过程。

S4、若对应的红外信号发射源不是充电桩中心发射源，割草机进行相应的位置调整。如果收到D信号，说明割草机在充电桩很偏左的位置，此时的做法为：后退m，左转度，前进m，重复上述过程，直到收到A信号为止。

在行走过程中只要收到A信号也停止。收到A信号说明割草机已经从很偏左的位置向中间靠拢，此时进入在A区域搜索B信号的步骤。如果在行走过程中收到B信号，停止搜索B信号过程。

如果收到E信号，说明割草机在充电桩很偏右的位置，此时的做法为：后退m，右转度，前进m，重复上述过程，直到收到C信号为止。

在行走过程中只要收到C信号也停止。收到C信号说明割草机已经从很偏左的位置向中间靠拢，此时进入在C区域搜索B信号的步骤。如果在行走过程中收到B信号，停止搜索B信号过程。

如果收到A信号，说明此时割草机在充电桩偏左一些的位置。此时采用如下方式搜索B信号，先左转度，再前进m，检测此时搜索到信号类型。如果是A信号，重复上述过程，如果是B信号，结束搜索B信号过程。如果没有收到信号，说明此时红外接收器的接收范围不包含红外发射器的方向，割草机的姿态偏离充电桩的正对方向。此时采用如下方式，右转直到搜索到A信号，调整割草机车头姿态，再右转度，进一步调整姿态，再后退m，调整割草机位置，最后左转搜索A信号，再次调整车头姿态。重复A区域搜索B信号的过程，直到搜索到B信号。

如果收到C信号，说明此时割草机在充电桩偏右一些的位置。此时采用如下方式搜索B信号，先右转度，再前进m，检测此时搜索到信号类型。如果是C信号，重复上述过程，如果是B信号，结束搜索B信号过程。如果没有收到信号，说明此时红外接收器的接收范围不包含红外发射器的方向，割草机的姿态偏离充电桩的正对方向。此时采用如下方式，左转直到搜索到C信号，调整割草机车头姿态，再左转度，进一步调整姿态，再后退m，调整割草机位置，最后右转搜索C信号，再次调整车头姿态。重复C区域搜索B信号的过程，直到搜索到B信号。

S5、循环执行S3-S4，直到割草机采集到充电桩中心发射源发出的红外信号，即B信号。搜索到B信号之后，根据B信号行走至充电桩的过程如图3所示。收到B信号说明此时割草机的位置在充电桩中心位置。

S6、割草机直行m,，判断割草机是否达到充电桩，若到达，则结束引导过程。如果没有收到B信号，说明此时已经走出正中心位置，只需要左右转动，找到B信号位置，如图4所示，重新使得割草机的姿态正对充电桩，继续重复上述过程，直到进入充电桩。

本发明的有益效果是：

本发明采用NEC编码格式的信号作为引导信号，可以发送数据而不受到干扰，避免了众多的户外干扰，并且红外发射角度可调节，发射距离较远，可以覆盖较大的范围，这也就降低了第一步割草机行走到充电桩附近的难度。同时将红外发射角度调节完毕之后，红外信号发射源固定在充电桩上，改变充电桩位置时无需重新布置，相较于其他引导方式更加简单，割草机可以准确迅速地进入充电桩进行充电。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种引导割草机自主充电的方法，运行所述方法采用的装置包括充电桩和割草机，所述充电桩上设置若干个红外信号发射源，每个所述红外信号发射源发出的信号具有特定的标签，所述红外信号发射源的信号覆盖范围不重叠，并且覆盖所述充电桩充电端口所在侧边180°的空间范围，关于所述方法，其特征在于，包括：

S1、所述充电桩发射红外信号；

S2、所述割草机进行位姿调整并且搜索所述红外信号，直到采集到所述红外信号，所述割草机停止位姿调整；

S3、所述割草机分析采集的所述红外信号的所述标签，判断所述红外信号对应的所述红外信号发射源；

S4、若对应的所述红外信号发射源不是充电桩中心发射源，所述割草机进行相应的位置调整；

S5、循环执行S3-S4，直到所述割草机采集到所述充电桩中心发射源发出的红外信号；

S6、所述割草机直行一定距离，判断所述割草机是否达到所述充电桩，若到达，则结束引导过程，若未到达，根据所述割草机和所述中心红外发射源的相对位置,调整所述割草机的姿态,直到所述割草机正对所述充电桩，然后循环执行S6。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S2中，所述位姿调整包括：

S21、所述割草机以自身为轴心原地转动，再搜索所述红外信号；

S22、若搜索不到，所述割草机再进行一定距离位移，循环执行S21-S22。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S3中，所述发射源类别由所述发射源的位置决定，所述充电桩中心发射源位于所述充电桩充电端口所在侧边的中心位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S4中,所述位置调整包括：所述割草机先后退一定的距离，将前行角度向所述中心发射源偏转，再前进。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S4中,所述位置调整包括：所述割草机将前行角度向所述中心发射源偏转，再前进。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述红外信号采用NEC编码格式。