CN109426265A - 自移动设备 - Google Patents

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CN109426265A
CN109426265A CN201811000686.9A CN201811000686A CN109426265A CN 109426265 A CN109426265 A CN 109426265A CN 201811000686 A CN201811000686 A CN 201811000686A CN 109426265 A CN109426265 A CN 109426265A
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CN
China
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ultrasonic sensor
ultrasonic
obstacle
self
control module
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CN201811000686.9A
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盛晓初
冉沅忠
庞艳军
杜江
李兴红
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Positec Power Tools Suzhou Co Ltd
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    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0255—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using acoustic signals, e.g. ultra-sonic singals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/87—Combinations of sonar systems
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明涉及一种自移动设备，包括：壳体；移动模块；驱动模块；控制模块；所述壳体上设置用以识别自移动设备前进方向障碍物的超声波传感器组件，所述超声波传感器组件包括至少一个超声波传感器，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备继续移动并保持壳体与障碍物之间的间距始终大于零。与现有技术相比，本发明通过使用超声波传感器实现障碍物的检测，并通过控制模块控制壳体与障碍物之间始终保持间距大于零，避免了自移动设备碰撞障碍物，实现了自移动设备的非接触式避障。

Description

自移动设备
技术领域
本发明涉及一种自移动设备，尤其一种非接触式避障的自移动设备。
背景技术
随着计算机技术和人工智能技术的不断进步，类似于智能设备的自移动机器人已经开始慢慢的走进人们的生活。三星、伊莱克斯等公司均开发了全自动吸尘器并已经投入市场。这种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、电池和充电系统，能够无需人工操控，自行在工作区域内自动巡航和吸尘，在能量低时自动返回充电站，对接并充电，然后继续巡航和吸尘。同时，哈斯科瓦纳等公司开发了类似的智能割草机，其能够自动在用户的草坪中割草、充电，无需用户干涉。由于这种自移动机器人在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，因此受到极大欢迎。
工作区域内通常存在阻碍自移动机器人移动的障碍物，自移动机器人需要具备识别障碍物的功能，进而在遇到障碍物时自动避开或者遇到障碍物前自动避开。
在常规技术中，自移动机器人采用接触式避障手段。在该技术中，自移动机器人的机身上设有碰撞传感器，当自移动机器人与障碍物发生碰撞时，碰撞传感器产生碰撞信号，自移动机器人的控制模块接收到碰撞信号，判断自移动机器人的前进方向上存在障碍物，进而控制自移动机器人转向或后退，进行避障。在接触式避障方式下，自移动机器人需要碰撞到障碍物时，才能识别出障碍物。这种方式不仅需要自移动机器人的机身具备较高的碰撞强度，增加了自移动机器人的成本，而且还不能适应一些不适宜发生碰撞的工况。
发明内容
本发明提供一种能够实现非接触式避障的自移动设备。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种自移动设备，其包括：
壳体；
移动模块，设置于所述壳体上，用于带动所述壳体移动；
驱动模块，用于驱动所述移动模块移动；
控制模块，用于控制所述自移动设备；
所述壳体上设置用以识别自移动设备前进方向障碍物的超声波传感器组件，所述超声波传感器组件包括至少一个超声波传感器，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备继续移动并保持壳体与障碍物之间的间距始终大于零。
进一步的，所述超声波传感器组件包括第一超声波传感器和第二超声波传感器，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度地布置在所述壳体上。
进一步的，所述第一超声波传感器具有第一轴线，第二超声波传感器具有第二轴线，所述第一轴线与第二轴线互成的角度范围为60°-110°。
进一步的，所述第一轴线与第二轴线互成的角度范围为70°-90°。
进一步的，所述第一超声波传感器具有第一轴线，第二超声波传感器具有第二轴线，所述壳体具有壳体轴线，所述第一轴线和/或第二轴线与壳体轴线之间的角度范围为10°-80°。
进一步的，所述第一轴线和/或第二轴线与壳体轴线之间的角度范围为25° -55°。
进一步的，所述第一超声波传感器具有第一轴线，所述第二超声波传感器具有第二轴线，所述第一轴线与第二轴线在高度方向上共面。
进一步的，所述第一超声波传感器在第一收发区域内接收和发射超声波，所述第二超声波传感器在第二收发区域内接收和发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度布置使得所述第一收发区域和所述第二收发区域部分重叠，从而形成三个检测区域，其中，第一收发区域和第二收发区域相互重叠的部分为第三检测区域，第一收发区域中重叠之外的部分为第一检测区域，第二收发区域中重叠之外的部分为第二检测区域。
进一步的，所述第三检测区域至少同时覆盖所述第一收发区域内的部分第一测距盲区和所述第二收发区域内的部分第二测距盲区，所述第一测距盲区为第一超声波传感器发射超声波信号结束后的一段时间的余震，在这个时间段内，超声波回波信号无法与发射的超声波信号区分，所述第二测距盲区为第二超声波传感器发射超声波信号结束后的一段时间的余震，在这个时间段内，超声波回波信号无法与发射的超声波信号区分。
进一步的，所述控制模块控制所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在时间上交替发射超声波，所述控制模块控制所述第一超声波传感器在第一时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在第一时间段内接收障碍物回波，所述控制模块控制所述第二超声波传感器在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在第二时间段内接收障碍物回波。
进一步的，所述控制模块依据所述超声波传感器组件中第一超声波传感器和第二超声波传感器所发射和接收障碍物回波的组合情况，判断障碍物的方位。
进一步的，当所述超声波传感器组件中只有第一超声波传感器发射超声波，并且只有第一超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第一检测区域；当所述超声波传感器组件中只有第二超声波传感器发射超声波，并且只有第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第二检测区域；当所述超声波传感器组件中第一超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器和第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第二超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器和第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第一超声波传感器发射超声波、第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第二超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域。
进一步的，所述控制模块依据所述超声波传感器组件的发射超声波和接收障碍物回波的时间差，计算障碍物离自移动设备的距离。
进一步的，当协同工作的所述超声波传感器为3个或以上时，多个发射超声声波传输范围无重叠的超声波传感器采用同时发射超声波的模式，声波传输范围有重叠的其中一个超声波传感器与声波传输范围无重叠的超声波传感器同时发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波。
进一步的，当协同工作的所述超声波传感器为3个或以上时，多个发射超声声波传输范围无重叠的超声波传感器采用轮流发射超声波的模式，声波传输范围有重叠的其中一个超声波传感器发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波，声波传输范围无重叠的超声波传感器发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波。
进一步的，所述超声波传感器设于自移动设备长度方向的前半部分。
进一步的，所述超声波传感器相对于地面的安装高度范围为19厘米到20 厘米。
进一步的，所述超声波传感器具有声波束轴，所述声波束轴呈水平布置。
进一步的，所述超声波传感器具有接收和发射超声波的收发区域，该收发区域具有与壳体前端临近的第一边界线，所述壳体上具有与第一收发区域邻近的邻接壁，所述邻接壁的上表面低于所述第一边界线。
进一步的，垂直于所述第一超声波传感器发射的超声波波束的轴线做一个切面得到波形面，所述波形面具有一个长轴方向和一个短轴方向，所述自移动设备设有底面，所述底面为自移动设备工作时与地面接触的若干接触点形成的基准面，所述长轴方向安装为和底面基本平行，所述短轴方向安装为和底面基本垂直所述超声波传感器。
进一步的，所述波形面呈椭圆形。
进一步的，所述第一超声波传感器本身发射的超声波波束的波形面是非圆形。
进一步的，所述超声波传感器本身发射的超声波波束的波形面是圆形，所述第一超声波传感器发射超声波的一端设有用以调整所述第一超声波传感器发射的超声波波束形状的波束调整器，所述波束调整器调整后获得的超声波波束的波形面是非圆形。
进一步的，所述超声波传感器组件还包括PCB板以及将PCB板及超声波传感器固定的保护壳，所述超声波传感器具有向外的发声面，所述保护壳具有端面，所述发声面不超过端面。
进一步的，当所述超声波传感器组件检测到的障碍物离自移动设备的距离小于预设距离时，所述控制模块控制自移动设备执行预设的避障措施。
进一步的，所述自移动设备为智能割草机，所述智能割草机具有刀盘，所述超声波传感器的安装高度与工作时的刀盘高度之间的差值范围是100mm到 300mm。
进一步的，所述自移动设备为智能割草机，所述智能割草机具有刀盘，所述刀盘在自移动设备靠近障碍物移动时继续工作。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种自移动设备，其包括：
壳体；
移动模块，设置于所述壳体上，用于带动所述壳体移动；
驱动模块，用于驱动所述移动模块移动；
控制模块，用于控制所述自移动设备；
所述壳体上设置用以识别自移动设备前进方向障碍物的超声波传感器组件，所述超声波传感器组件包括至少一个超声波传感器，所述控制模块控制移动模块移动，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备继续沿不同于当前前进方向的路径移动。
进一步的，所述超声波传感器组件包括第一超声波传感器和第二超声波传感器，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度地布置在所述壳体上。
进一步的，所述第一超声波传感器具有第一轴线，第二超声波传感器具有第二轴线，所述第一轴线与第二轴线互成的角度范围为60°-110°。
进一步的，所述第一轴线与第二轴线互成的角度范围为70°-90°。
进一步的，所述第一超声波传感器具有第一轴线，第二超声波传感器具有第二轴线，所述壳体具有壳体轴线，所述第一轴线和/或第二轴线与壳体轴线之间的角度范围为10°-80°。
进一步的，所述第一轴线和/或第二轴线与壳体轴线之间的角度范围为25° -55°。
进一步的，所述第一超声波传感器具有第一轴线，所述第二超声波传感器具有第二轴线，所述第一轴线与第二轴线在高度方向上共面。
进一步的，所述第一超声波传感器在第一收发区域内接收和发射超声波，所述第二超声波传感器在第二收发区域内接收和发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度布置使得所述第一收发区域和所述第二收发区域部分重叠，从而形成三个检测区域，其中，第一收发区域和第二收发区域相互重叠的部分为第三检测区域，第一收发区域中重叠之外的部分为第一检测区域，第二收发区域中重叠之外的部分为第二检测区域。
进一步的，所述第三检测区域至少同时覆盖所述第一收发区域内的部分第一测距盲区和所述第二收发区域内的部分第二测距盲区，所述第一测距盲区为第一超声波传感器发射超声波信号结束后的一段时间的余震，在这个时间段内，超声波回波信号无法与发射的超声波信号区分，所述第二测距盲区为第二超声波传感器发射超声波信号结束后的一段时间的余震，在这个时间段内，超声波回波信号无法与发射的超声波信号区分。
进一步的，所述控制模块控制所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在时间上交替发射超声波，所述控制模块控制所述第一超声波传感器在第一时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在第一时间段内接收障碍物回波，所述控制模块控制所述第二超声波传感器在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在第二时间段内接收障碍物回波。
进一步的，所述控制模块依据所述超声波传感器组件中第一超声波传感器和第二超声波传感器所发射和接收障碍物回波的组合情况，判断障碍物的方位。
进一步的，当所述超声波传感器组件中只有第一超声波传感器发射超声波，并且只有第一超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第一检测区域；当所述超声波传感器组件中只有第二超声波传感器发射超声波，并且只有第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第二检测区域；当所述超声波传感器组件中第一超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器和第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第二超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器和第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第一超声波传感器发射超声波、第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第二超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域。
进一步的，所述控制模块依据所述超声波传感器组件的发射超声波和接收障碍物回波的时间差，计算障碍物离自移动设备的距离。
进一步的，当协同工作的所述超声波传感器为3个或以上时，多个发射超声声波传输范围无重叠的超声波传感器采用同时发射超声波的模式，声波传输范围有重叠的其中一个超声波传感器与声波传输范围无重叠的超声波传感器同时发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波。
进一步的，当协同工作的所述超声波传感器为3个或以上时，多个发射超声声波传输范围无重叠的超声波传感器采用轮流发射超声波的模式，声波传输范围有重叠的其中一个超声波传感器发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波，声波传输范围无重叠的超声波传感器发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波。
进一步的，所述超声波传感器设于自移动设备长度方向的前半部分。
进一步的，所述超声波传感器相对于地面的安装高度范围为19厘米到20 厘米。
进一步的，所述超声波传感器具有声波束轴，所述声波束轴呈水平布置。
进一步的，所述超声波传感器具有接收和发射超声波的收发区域，该收发区域具有与壳体前端临近的第一边界线，所述壳体上具有与第一收发区域邻近的邻接壁，所述邻接壁的上表面低于所述第一边界线。
进一步的，垂直于所述第一超声波传感器发射的超声波波束的轴线做一个切面得到波形面，所述波形面具有一个长轴方向和一个短轴方向，所述自移动设备设有底面，所述底面为自移动设备工作时与地面接触的若干接触点形成的基准面，所述长轴方向安装为和底面基本平行，所述短轴方向安装为和底面基本垂直所述超声波传感器。
进一步的，所述波形面呈椭圆形。
进一步的，所述第一超声波传感器本身发射的超声波波束的波形面是非圆形。
进一步的，所述超声波传感器本身发射的超声波波束的波形面是圆形，所述第一超声波传感器发射超声波的一端设有用以调整所述第一超声波传感器发射的超声波波束形状的波束调整器，所述波束调整器调整后获得的超声波波束的波形面是非圆形。
进一步的，所述超声波传感器组件还包括PCB板以及将PCB板及超声波传感器固定的保护壳，所述超声波传感器具有向外的发声面，所述保护壳具有端面，所述发声面不超过端面。
进一步的，当所述超声波传感器组件检测到的障碍物离自移动设备的距离小于预设距离时，所述控制模块控制自移动设备执行预设的避障措施。
进一步的，所述自移动设备为智能割草机，所述智能割草机具有刀盘，所述超声波传感器的安装高度与工作时的刀盘高度之间的差值范围是100mm到 300mm。
进一步的，所述自移动设备为智能割草机，所述智能割草机具有刀盘，所述刀盘在自移动设备靠近障碍物移动时继续工作。
进一步的，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备不倒退和/ 或不停机的继续移动并保持壳体与障碍物之间的间距始终大于零。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种自移动设备，其包括：
壳体；
移动模块，设置于所述壳体上，用于带动所述壳体移动；
驱动模块，用于驱动所述移动模块移动；
控制模块，用于控制所述自移动设备；
所述壳体上设置用以识别自移动设备前进方向障碍物的超声波传感器组件，所述超声波传感器组件包括至少一个超声波传感器，所述控制模块控制移动模块移动，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备继续沿远离障碍物的方向移动。
进一步的，所述超声波传感器组件包括第一超声波传感器和第二超声波传感器，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度地布置在所述壳体上。
进一步的，所述第一超声波传感器具有第一轴线，第二超声波传感器具有第二轴线，所述第一轴线与第二轴线互成的角度范围为60°-110°。
进一步的，所述第一轴线与第二轴线互成的角度范围为70°-90°。
进一步的，所述第一超声波传感器具有第一轴线，第二超声波传感器具有第二轴线，所述壳体具有壳体轴线，所述第一轴线和/或第二轴线与壳体轴线之间的角度范围为10°-80°。
进一步的，所述第一轴线和/或第二轴线与壳体轴线之间的角度范围为25° -55°。
进一步的，所述第一超声波传感器具有第一轴线，所述第二超声波传感器具有第二轴线，所述第一轴线与第二轴线在高度方向上共面。
进一步的，所述第一超声波传感器在第一收发区域内接收和发射超声波，所述第二超声波传感器在第二收发区域内接收和发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度布置使得所述第一收发区域和所述第二收发区域部分重叠，从而形成三个检测区域，其中，第一收发区域和第二收发区域相互重叠的部分为第三检测区域，第一收发区域中重叠之外的部分为第一检测区域，第二收发区域中重叠之外的部分为第二检测区域。
进一步的，所述第三检测区域至少同时覆盖所述第一收发区域内的部分第一测距盲区和所述第二收发区域内的部分第二测距盲区，所述第一测距盲区为第一超声波传感器发射超声波信号结束后的一段时间的余震，在这个时间段内，超声波回波信号无法与发射的超声波信号区分，所述第二测距盲区为第二超声波传感器发射超声波信号结束后的一段时间的余震，在这个时间段内，超声波回波信号无法与发射的超声波信号区分。
进一步的，所述控制模块控制所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在时间上交替发射超声波，所述控制模块控制所述第一超声波传感器在第一时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在第一时间段内接收障碍物回波，所述控制模块控制所述第二超声波传感器在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在第二时间段内接收障碍物回波。
进一步的，所述控制模块依据所述超声波传感器组件中第一超声波传感器和第二超声波传感器所发射和接收障碍物回波的组合情况，判断障碍物的方位。
进一步的，当所述超声波传感器组件中只有第一超声波传感器发射超声波，并且只有第一超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第一检测区域；当所述超声波传感器组件中只有第二超声波传感器发射超声波，并且只有第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第二检测区域；当所述超声波传感器组件中第一超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器和第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第二超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器和第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第一超声波传感器发射超声波、第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第二超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域。
进一步的，所述控制模块依据所述超声波传感器组件的发射超声波和接收障碍物回波的时间差，计算障碍物离自移动设备的距离。
进一步的，当协同工作的所述超声波传感器为3个或以上时，多个发射超声声波传输范围无重叠的超声波传感器采用同时发射超声波的模式，声波传输范围有重叠的其中一个超声波传感器与声波传输范围无重叠的超声波传感器同时发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波。
进一步的，当协同工作的所述超声波传感器为3个或以上时，多个发射超声声波传输范围无重叠的超声波传感器采用轮流发射超声波的模式，声波传输范围有重叠的其中一个超声波传感器发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波，声波传输范围无重叠的超声波传感器发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波。
进一步的，所述超声波传感器设于自移动设备长度方向的前半部分。
进一步的，所述超声波传感器相对于地面的安装高度范围为19厘米到20 厘米。
进一步的，所述超声波传感器具有声波束轴，所述声波束轴呈水平布置。
进一步的，所述超声波传感器具有接收和发射超声波的收发区域，该收发区域具有与壳体前端临近的第一边界线，所述壳体上具有与第一收发区域邻近的邻接壁，所述邻接壁的上表面低于所述第一边界线。
进一步的，垂直于所述第一超声波传感器发射的超声波波束的轴线做一个切面得到波形面，所述波形面具有一个长轴方向和一个短轴方向，所述自移动设备设有底面，所述底面为自移动设备工作时与地面接触的若干接触点形成的基准面，所述长轴方向安装为和底面基本平行，所述短轴方向安装为和底面基本垂直所述超声波传感器。
进一步的，所述波形面呈椭圆形。
进一步的，所述第一超声波传感器本身发射的超声波波束的波形面是非圆形。
进一步的，所述超声波传感器本身发射的超声波波束的波形面是圆形，所述第一超声波传感器发射超声波的一端设有用以调整所述第一超声波传感器发射的超声波波束形状的波束调整器，所述波束调整器调整后获得的超声波波束的波形面是非圆形。
进一步的，所述超声波传感器组件还包括PCB板以及将PCB板及超声波传感器固定的保护壳，所述超声波传感器具有向外的发声面，所述保护壳具有端面，所述发声面不超过端面。
进一步的，当所述超声波传感器组件检测到的障碍物离自移动设备的距离小于预设距离时，所述控制模块控制自移动设备执行预设的避障措施。
进一步的，所述自移动设备为智能割草机，所述智能割草机具有刀盘，所述超声波传感器的安装高度与工作时的刀盘高度之间的差值范围是100mm到 300mm。
进一步的，所述自移动设备为智能割草机，所述智能割草机具有刀盘，所述刀盘在自移动设备靠近障碍物移动时继续工作。
进一步的，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备不倒退和/ 或不停机的继续移动并保持壳体与障碍物之间的间距始终大于零。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种自移动设备，其包括：
壳体；
移动模块，设置于所述壳体上，用于带动所述壳体移动；
驱动模块，用于驱动所述移动模块移动；
控制模块，用于控制所述自移动设备；
所述壳体上设置用以识别自移动设备前进方向障碍物的超声波传感器组件，所述超声波传感器组件包括至少一个超声波传感器，所述控制模块控制移动模块移动，当在壳体移动方向的一侧检测到障碍物时，所述控制模块控制移动模块继续沿移动方向的另一侧移动。
进一步的，所述超声波传感器组件包括第一超声波传感器和第二超声波传感器，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度地布置在所述壳体上。
进一步的，所述第一超声波传感器具有第一轴线，第二超声波传感器具有第二轴线，所述第一轴线与第二轴线互成的角度范围为60°-110°。
进一步的，所述第一轴线与第二轴线互成的角度范围为70°-90°。
进一步的，所述第一超声波传感器具有第一轴线，第二超声波传感器具有第二轴线，所述壳体具有壳体轴线，所述第一轴线和/或第二轴线与壳体轴线之间的角度范围为10°-80°。
进一步的，所述第一轴线和/或第二轴线与壳体轴线之间的角度范围为25° -55°。
进一步的，所述第一超声波传感器具有第一轴线，所述第二超声波传感器具有第二轴线，所述第一轴线与第二轴线在高度方向上共面。
进一步的，所述第一超声波传感器在第一收发区域内接收和发射超声波，所述第二超声波传感器在第二收发区域内接收和发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度布置使得所述第一收发区域和所述第二收发区域部分重叠，从而形成三个检测区域，其中，第一收发区域和第二收发区域相互重叠的部分为第三检测区域，第一收发区域中重叠之外的部分为第一检测区域，第二收发区域中重叠之外的部分为第二检测区域。
进一步的，所述第三检测区域至少同时覆盖所述第一收发区域内的部分第一测距盲区和所述第二收发区域内的部分第二测距盲区，所述第一测距盲区为第一超声波传感器发射超声波信号结束后的一段时间的余震，在这个时间段内，超声波回波信号无法与发射的超声波信号区分，所述第二测距盲区为第二超声波传感器发射超声波信号结束后的一段时间的余震，在这个时间段内，超声波回波信号无法与发射的超声波信号区分。
进一步的，所述控制模块控制所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在时间上交替发射超声波，所述控制模块控制所述第一超声波传感器在第一时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在第一时间段内接收障碍物回波，所述控制模块控制所述第二超声波传感器在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在第二时间段内接收障碍物回波。
进一步的，所述控制模块依据所述超声波传感器组件中第一超声波传感器和第二超声波传感器所发射和接收障碍物回波的组合情况，判断障碍物的方位。
进一步的，当所述超声波传感器组件中只有第一超声波传感器发射超声波，并且只有第一超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第一检测区域；当所述超声波传感器组件中只有第二超声波传感器发射超声波，并且只有第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第二检测区域；当所述超声波传感器组件中第一超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器和第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第二超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器和第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第一超声波传感器发射超声波、第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第二超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域。
进一步的，所述控制模块依据所述超声波传感器组件的发射超声波和接收障碍物回波的时间差，计算障碍物离自移动设备的距离。
进一步的，当协同工作的所述超声波传感器为3个或以上时，多个发射超声声波传输范围无重叠的超声波传感器采用同时发射超声波的模式，声波传输范围有重叠的其中一个超声波传感器与声波传输范围无重叠的超声波传感器同时发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波。
进一步的，当协同工作的所述超声波传感器为3个或以上时，多个发射超声声波传输范围无重叠的超声波传感器采用轮流发射超声波的模式，声波传输范围有重叠的其中一个超声波传感器发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波，声波传输范围无重叠的超声波传感器发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波。
进一步的，所述超声波传感器设于自移动设备长度方向的前半部分。
进一步的，所述超声波传感器相对于地面的安装高度范围为19厘米到20 厘米。
进一步的，所述超声波传感器具有声波束轴，所述声波束轴呈水平布置。
进一步的，所述超声波传感器具有接收和发射超声波的收发区域，该收发区域具有与壳体前端临近的第一边界线，所述壳体上具有与第一收发区域邻近的邻接壁，所述邻接壁的上表面低于所述第一边界线。
进一步的，垂直于所述第一超声波传感器发射的超声波波束的轴线做一个切面得到波形面，所述波形面具有一个长轴方向和一个短轴方向，所述自移动设备设有底面，所述底面为自移动设备工作时与地面接触的若干接触点形成的基准面，所述长轴方向安装为和底面基本平行，所述短轴方向安装为和底面基本垂直所述超声波传感器。
进一步的，所述波形面呈椭圆形。
进一步的，所述第一超声波传感器本身发射的超声波波束的波形面是非圆形。
进一步的，所述超声波传感器本身发射的超声波波束的波形面是圆形，所述第一超声波传感器发射超声波的一端设有用以调整所述第一超声波传感器发射的超声波波束形状的波束调整器，所述波束调整器调整后获得的超声波波束的波形面是非圆形。
进一步的，所述超声波传感器组件还包括PCB板以及将PCB板及超声波传感器固定的保护壳，所述超声波传感器具有向外的发声面，所述保护壳具有端面，所述发声面不超过端面。
进一步的，当所述超声波传感器组件检测到的障碍物离自移动设备的距离小于预设距离时，所述控制模块控制自移动设备执行预设的避障措施。
进一步的，所述自移动设备为智能割草机，所述智能割草机具有刀盘，所述超声波传感器的安装高度与工作时的刀盘高度之间的差值范围是100mm到 300mm。
进一步的，所述自移动设备为智能割草机，所述智能割草机具有刀盘，所述刀盘在自移动设备靠近障碍物移动时继续工作。
进一步的，当在壳体移动方向的一侧检测到障碍物时，所述控制模块控制移动模块不倒退和/或不停机的继续沿移动方向的另一侧移动。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种自移动设备，其包括：
壳体；
移动模块，设置于所述壳体上，用于带动所述壳体移动；
驱动模块，用于驱动所述移动模块移动；
控制模块，用于控制所述自移动设备；
所述壳体上设置用以识别自移动设备前进方向障碍物的超声波传感器组件，所述超声波传感器组件包括至少一个超声波传感器，所述控制模块控制移动模块移动，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备减速并继续绕障碍物外周移动并避开障碍物。
进一步的，所述超声波传感器组件包括第一超声波传感器和第二超声波传感器，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度地布置在所述壳体上。
进一步的，所述第一超声波传感器具有第一轴线，第二超声波传感器具有第二轴线，所述第一轴线与第二轴线互成的角度范围为60°-110°。
进一步的，所述第一轴线与第二轴线互成的角度范围为70°-90°。
进一步的，所述第一超声波传感器具有第一轴线，第二超声波传感器具有第二轴线，所述壳体具有壳体轴线，所述第一轴线和/或第二轴线与壳体轴线之间的角度范围为10°-80°。
进一步的，所述第一轴线和/或第二轴线与壳体轴线之间的角度范围为25° -55°。
进一步的，所述第一超声波传感器具有第一轴线，所述第二超声波传感器具有第二轴线，所述第一轴线与第二轴线在高度方向上共面。
进一步的，所述第一超声波传感器在第一收发区域内接收和发射超声波，所述第二超声波传感器在第二收发区域内接收和发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度布置使得所述第一收发区域和所述第二收发区域部分重叠，从而形成三个检测区域，其中，第一收发区域和第二收发区域相互重叠的部分为第三检测区域，第一收发区域中重叠之外的部分为第一检测区域，第二收发区域中重叠之外的部分为第二检测区域。
进一步的，所述第三检测区域至少同时覆盖所述第一收发区域内的部分第一测距盲区和所述第二收发区域内的部分第二测距盲区，所述第一测距盲区为第一超声波传感器发射超声波信号结束后的一段时间的余震，在这个时间段内，超声波回波信号无法与发射的超声波信号区分，所述第二测距盲区为第二超声波传感器发射超声波信号结束后的一段时间的余震，在这个时间段内，超声波回波信号无法与发射的超声波信号区分。
进一步的，所述控制模块控制所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在时间上交替发射超声波，所述控制模块控制所述第一超声波传感器在第一时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在第一时间段内接收障碍物回波，所述控制模块控制所述第二超声波传感器在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在第二时间段内接收障碍物回波。
进一步的，所述控制模块依据所述超声波传感器组件中第一超声波传感器和第二超声波传感器所发射和接收障碍物回波的组合情况，判断障碍物的方位。
进一步的，当所述超声波传感器组件中只有第一超声波传感器发射超声波，并且只有第一超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第一检测区域；当所述超声波传感器组件中只有第二超声波传感器发射超声波，并且只有第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第二检测区域；当所述超声波传感器组件中第一超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器和第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第二超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器和第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第一超声波传感器发射超声波、第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第二超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域。
进一步的，所述控制模块依据所述超声波传感器组件的发射超声波和接收障碍物回波的时间差，计算障碍物离自移动设备的距离。
进一步的，当协同工作的所述超声波传感器为3个或以上时，多个发射超声声波传输范围无重叠的超声波传感器采用同时发射超声波的模式，声波传输范围有重叠的其中一个超声波传感器与声波传输范围无重叠的超声波传感器同时发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波。
进一步的，当协同工作的所述超声波传感器为3个或以上时，多个发射超声声波传输范围无重叠的超声波传感器采用轮流发射超声波的模式，声波传输范围有重叠的其中一个超声波传感器发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波，声波传输范围无重叠的超声波传感器发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波。
进一步的，所述超声波传感器设于自移动设备长度方向的前半部分。
进一步的，所述超声波传感器相对于地面的安装高度范围为19厘米到20 厘米。
进一步的，所述超声波传感器具有声波束轴，所述声波束轴呈水平布置。
进一步的，所述超声波传感器具有接收和发射超声波的收发区域，该收发区域具有与壳体前端临近的第一边界线，所述壳体上具有与第一收发区域邻近的邻接壁，所述邻接壁的上表面低于所述第一边界线。
进一步的，垂直于所述第一超声波传感器发射的超声波波束的轴线做一个切面得到波形面，所述波形面具有一个长轴方向和一个短轴方向，所述自移动设备设有底面，所述底面为自移动设备工作时与地面接触的若干接触点形成的基准面，所述长轴方向安装为和底面基本平行，所述短轴方向安装为和底面基本垂直所述超声波传感器。
进一步的，所述波形面呈椭圆形。
进一步的，所述第一超声波传感器本身发射的超声波波束的波形面是非圆形。
进一步的，所述超声波传感器本身发射的超声波波束的波形面是圆形，所述第一超声波传感器发射超声波的一端设有用以调整所述第一超声波传感器发射的超声波波束形状的波束调整器，所述波束调整器调整后获得的超声波波束的波形面是非圆形。
进一步的，所述超声波传感器组件还包括PCB板以及将PCB板及超声波传感器固定的保护壳，所述超声波传感器具有向外的发声面，所述保护壳具有端面，所述发声面不超过端面。
进一步的，当所述超声波传感器组件检测到的障碍物离自移动设备的距离小于预设距离时，所述控制模块控制自移动设备执行预设的避障措施。
进一步的，所述自移动设备为智能割草机，所述智能割草机具有刀盘，所述超声波传感器的安装高度与工作时的刀盘高度之间的差值范围是100mm到 300mm。
进一步的，所述自移动设备为智能割草机，所述智能割草机具有刀盘，所述刀盘在自移动设备靠近障碍物移动时继续工作。
进一步的，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备减速并继续绕障碍物外周移动并避开障碍物。
与现有技术相比，本发明通过使用超声波传感器实现障碍物的检测，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备继续移动并保证壳体与障碍物之间始终保持间距大于零，避免了自移动设备碰撞障碍物，实现了自移动设备的非接触式避障。
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为本发明智能割草机的模块示意图。
图2为本发明第一实施例的智能割草机100的俯视示意图。
图3为本发明第一实施例的智能割草机100的超声波传感器组件的第一种布置方式的示意图。
图4为本发明第一实施例的智能割草机100的超声波传感器组件的超声波传感器组件之间轴线的夹角关系示意图。
图5为本发明第一实施例的智能割草机100的超声波传感器组件的超声波传感器组件与壳体轴线之间的夹角关系示意图。
图6为本发明第一实施例的智能割草机100的超声波传感器组件为三角形波束的第一种布置方式的检测范围示意图。
图7为本发明第一实施例的智能割草机100的超声波传感器组件为三角形波束的第二种布置方式的检测范围示意图。
图8为本发明第一实施例的智能割草机100的超声波传感器组件为椭圆形波束的第一种布置方式的检测范围示意图。
图9为本发明第一实施例的智能割草机100的超声波传感器组件为椭圆形波束的第二种布置方式的检测范围示意图。
图10为本发明第一实施例的智能割草机100的超声波传感器组件包括三个超声波超声波传感器的排布示意图。
图11为本发明第一实施例的智能割草机100的超声波传感器组件包括四个超声波超声波传感器的排布示意图。
图12为本发明第二实施例的智能割草机200的超声波传感器组件的轴线关系示意图。
图13为本发明第二实施例的智能割草机200的超声波传感器组件的第一种布置方式的检测范围示意图。
图14为本发明第二实施例的智能割草机200的超声波传感器组件的第二种布置方式的检测范围示意图。
图15为本发明第二实施例的智能割草机200的超声波传感器组件包括三个超声波超声波传感器的排布示意图。
图16为本发明第二实施例的智能割草机200的超声波传感器组件包括四个超声波超声波传感器的排布示意图。
图17为本发明第三实施例的智能割草机300的超声波传感器组件的轴线关系示意图。
图18为本发明第三实施例的智能割草机300的超声波传感器组件的第一种布置方式的检测范围示意图。
图19为本发明第三实施例的智能割草机300的超声波传感器组件的第二种布置方式的检测范围示意图。
图20为本发明第三实施例的智能割草机300的超声波传感器组件的另一种检测范围的示意图。
图21为本发明第四实施例的智能割草机400的超声波传感器组件包括两个的超声波传感器组件的轴线关系示意图。
图22为本发明第四实施例的智能割草机400的超声波传感器组件包括三个的超声波传感器组件的轴线关系示意图。
图23为图22中本发明第四实施例的智能割草机400的超声波传感器组件的第一种布置方式的检测范围示意图。
图24为图22中本发明第四实施例的智能割草机400的超声波传感器组件的第二种布置方式的检测范围示意图。
图25为控制模块30控制超声波传感器组件发射和接收的流程图。
图26为本发明第一实施例的智能割草机100的有效检测范围内障碍物情况不同所对应的超声波传感器组件接收信号情况示意图。
图27为本发明超声波传感器的椭圆形波束的示意图。
图28为图27中椭圆形波束的剖视图。
图29为超声波传感器本身的超声波波束的波形面是非圆形的示意图。
图30为超声波波束的波形面是圆形和设置波束调整器后将波形面调整为椭圆形的示意图。
图31为本发明的智能割草机中超声波传感器未偏移的示意图。
图32为本发明的智能割草机中超声波传感器向下偏移β角的示意图。
图33为本发明的智能割草机中超声波传感器向上偏移β角的示意图。
图34为本发明的智能割草机中壳体上与超声波传感器视场临近的壁为斜面的示意图。
图35为本发明的智能割草机中壳体上与超声波传感器视场临近的壁为弧面的示意图。
图36为本发明智能割草机设置识别坡的第五超声波传感器的示意图。
图37为本发明的智能割草机在遇到坡的工况中刚到坡脚下超声波传感器轴心与坡距离是S的示意图。
图38为本发明的智能割草机在遇到坡的工况中刚开始上坡的示意图。
图39为本发明的智能割草机在遇到坡的工况中刚到坡脚下时超声波传感器轴线与坡面的夹角的示意图。
图40为本发明的智能割草机在遇到坡的工况中刚开始上坡时超声波传感器轴线与坡面的夹角的示意图
图41为本发明的智能割草机在遇到坡的工况中完全上坡时超声波传感器轴线与坡面平行的示意图。
图42为本发明的智能割草机的超声波传感器盲区的示意图。
图43为本发明的智能割草机的超声波传感器与障碍物之间距离与现有技术中相同结构的智能割草机没有解决盲区问题的超声波传感器与障碍物之间距离的对比示意图。
图44为本发明的智能割草机检测坡与现有技术中相同结构的智能割草机检测相同位置的普通障碍物的比对示意图。
图45为采用本发明第一实施例的智能割草机100的超声波传感器组件检测墙的示意图。
图46为采用本发明第二实施例的智能割草机200的超声波传感器组件检测墙的示意图。
图47为采用本发明第一实施例的智能割草机100的超声波传感器组件通过狭窄通道的示意图。
图48为本发明的智能割草机分区避障的示意图。
图49为本发明的智能割草机分区避障的示意图。
图50为本发明的智能割草机避开障碍物的轨迹图。
图51为本发明的智能割草机的超声波传感器的结构图。
图52为本发明的智能割草机的超声波传感器另一角度的结构图。
图53为本发明的智能割草机设防串扰结构与现有技术中智能割草机相同结构不设防串扰结构的视场串扰的结构示意图。
图54为本发明的智能割草机中一种防串扰结构的立体示意图。
图55为图54中防串扰结构的侧视示意图。
图56为图54中防串扰结构的俯视示意图。
图57为图56中A-A线的剖视图。
图58为本发明的智能割草机中防串扰结构的主视示意图。
图59为第一实施例的控制模块控制超声波组件的电路单元示意图。
图60为第二实施例的控制模块控制超声波组件的电路单元示意图。
图61为第二实施例的控制模块控制超声波组件的电路单元的另一实施例的示意图。
图62为本发明的智能割草机的另一种防串扰结构与超声波传感器位置关系的示意图。
图63为图62另一角度的示意图。
图64为本发明智能割草机超声传感器收发信号检测方法的示意图。
图65为本发明的控制框图。
图66为本发明智能割草机识别障碍物方法的流程图。
其中，
1、100、200、300、400、10壳体 84移动模块 智能割草机
86工作模块 88能量模块 20超声波传感器组件
21、41、61、81第一 23、43、63、83第二 30控制模块
超声波传感器 超声波传感器
A第一收发区域 B第二收发区域 C第三收发区域
D第四收发区域 11第一检测区域 12第二检测区域
13第三检测区域 14第四检测区域 15第五检测区域
16第六检测区域 17第七检测区域 18第八检测区域
31a,31b驱动电路 33a,33b变压器 35a,35b ADC
37a,37b数据处理单元 25、45、65、85第三 27、47、67第四超声
超声波传感器 波传感器
92第五超声波传感器 211、411、611第一轴线 231、431、631第二轴线
210壳体轴线 651第三轴线 671第四轴线
80、89防串扰结构 801止挡壁 90波束调整器
91邻接壁 97边界线 98视场
99障碍物 201超声波传感器 2011发声面
202PCB板 203变压器 204电容
205保护壳 2051端面 802安装孔
803、顶面 804平行面 805上连接端
806下连接端 807孔中心 808前端面
809连接面 8011第一挡壁 8012第二挡壁
71第一位置 72第二位置 73第三位置
891第一边 892第二边 96连接线路
21a第一电路板 23a第二电路板 893第一防串扰面
894第二防串扰面 87接收装置 701放大电路模块
705传感器微控制器 708脉冲电路模块 704数据缓存模块
702模数转换模块 703滤波模块 709反射波门限阈值
706数据处理模块 707主控制器
具体实施方式
本发明公开了能实现非接触式避障的智能割草机，各实施例中的智能割草机均采用超声波传感器进行障碍物的识别。并且，通过超声波传感器的排布形成重叠检测区域，提高了智能割草机的可接近性，可以实现近距离的非接触式避障。
在详细说明本发明的实施例前，应该注意到的是，在本发明的描述中，诸如左和右，上和下，前和后，第一和第二之类的关系术语仅仅用来区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不一定要求或暗示这种实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”、“包含”或任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含，由此使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包含这些要素，而且还包含没有明确列出的其他要素，或者为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
在本发明的描述中，“前”代表超声波传感器发送的超声波传播的方向，定义“前”为机器的移动方向，“后”代表与“前”相反的方向，“左”代表移动方向上的左侧，“右”代表与“左”相对的移动方向上的右侧，“上”代表工作中远离机器工作面的方向，“下”代表与“上”相反的接近机器工作面的方向。
出于本发明公开的目的，术语“收发区域”是指收发一体的超声波传感器发送超声波且能接收到超声回波的障碍物所在的区域。“收发一体”是指超声波传感器同时承担发送超声波的工作，还承担接收障碍物回波的工作“。发送区域”是指超声波传感器发出的超声波所能到达的区域。“接收区域”是指超声波传感器能接收到障碍物回波的障碍物所在的区域。“视场”是指超声波传感器发送超声波且能接收到超声回波的障碍物所在的范围。对于只负责接收障碍物回波的超声波传感器而言，“视场”指的是若该接收传感器能发射信号，该发射传感器能够收到障碍物回波的障碍物所在的区域。“声波传输范围”是指超声波传感器发送的超声波能到达的区域。“发声面”是指超声波传感器发射超声波的面，超声波从该面发射出去。“重叠检测区”指两个超声波传感器发出的超声波波束能够交叉重叠的地方。“判定截面”指在视场上选定的截面，该截面形状为波形面。“超声波波束”指超声波传感器发射的超声波脉冲形成的声场在成像场域的分布。“波形面”指沿超声波传感器发射的超声波波束的轴线做一个切面得到的面。“声波束轴”指波束最强辐射方向。所述移动方向为自移动设备向前的驱动方向。超声波传感器的轴线为超声波传感器发射的超声波声场的轴线，对声场做一个截面，轴线在截面上所在的位置的声强大于其他位置的声强，以此定义何为轴线位置。“第一测距盲区”指第一超声波传感器发射超声波信号结束后的一段时间的余震，在这个时间段内，超声波回波信号无法与发射的超声波信号区分“，第二测距盲区”指第二超声波传感器发射超声波信号结束后的一段时间的余震，在这个时间段内，超声波回波信号无法与发射的超声波信号区分。
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。
如图1所示，图1为本发明非接触式避障的自移动设备1的模块示意图。智能割草机包括壳体10，位于壳体10上的超声波传感器组件20，位于壳体10 底部的移动模块84，用于执行工作的工作模块86，用于控制智能割草机自动工作和移动的控制模块30，以及为智能割草机提供能量的能量模块88。控制模块 30的具体物理形式为布置有一个或多个处理器、存储器、其他相关元器件以及相应外围电路的控制电路板。控制模块30内置有控制程序，以执行预定的指令，控制智能割草机在工作区域自动移动和执行工作。本发明所述的自移动设备可以为智能割草机或者智能扫地机器人。所以关于图1的元件描述同样适用本发明下述各实施例的关于智能割草机或者自移动设备的描述。
本发明非接触式避障的自移动设备1中超声波传感器组件20包括至少一个超声波传感器。超声波传感器组件20位于壳体10的前端，用于检测智能割草机100前进方向是否存在障碍物以及障碍物离自移动设备1的距离。超声波传感器组件20包括至少一个收发一体的超声波传感器，或者包括至少一个超声波发送传感器和一个与超声波发送传感器视场交叉的超声波接收传感器。
多组收发功能分离的超声波变送器。对于收发功能分离的超声波变送器，其中至少一个发送超声波，其余接收障碍物回波。
如图51及图52所示，本发明非接触式避障的自移动设备1中的超声波传感器组件20包括超声波传感器201、PCB板202、安装于PCB板上的电容204 以及定位PCB板202及超声波传感器201的保护壳205。超声波传感器201 具有向外的发声面2011，保护壳205具有端面2051，发声面2011与端面2051 相平或相对端面2051内凹设于保护壳205内，即发声面2011不超过端面 2051。如图52所示，在本发明其他实施例中，当超声波传感器需要高压发送超声波时，PCB板上还设置变压器203。
在本发明的描述中，所有关于超声波传感器的轴线的描述指的是贯穿发声面2011的轴线。所有智能割草机关于两个超声波传感器相互之间互成角度均指的是两个超声波传感器轴线之间互成的角度，关于两个超声波传感器平行均指的是两个超声波传感器轴线平行。壳体10的轴线指壳体10前后方向上的轴线，关于超声波传感器与壳体轴线之间互成角度指的是超声波传感器的轴线与壳体轴线之间的夹角，关于超声波传感器与壳体轴线之间平行指的是超声波传感器的轴线与壳体轴线相互平行。在本发明的描述中，超声波传感器与障碍物之间的距离指的都是发声面2011的轴心到障碍物的距离。壳体10与障碍物之间的距离指的都是壳体最前端与障碍物之间的距离。智能割草机与障碍物之间的距离指的也是壳体最前端与障碍物之间的距离。
在本发明的描述中，机身的宽度范围为壳体10的宽度和移动模块84的宽度。超声波传感器组件20的有效检测范围至少覆盖机身的宽度范围。超声波传感器组件20具有上述有效检测范围，使得超声波传感器组件20能够检测到智能割草机移动过程中正前方的障碍物，避免智能割草机在移动过程中碰撞到障碍物。
本发明公开的非接触式避障的智能割草机通过超声波传感器进行障碍物识别，所述超声波传感器发射超声波，超声波碰到前方障碍物时会发生反射，超声波传感器接收反射回来的超声回波，智能割草机通过发射超声波及接收障碍物回波的时间差来判断超声波传感器与障碍物之间的距离；再通过控制模块30 设置预设距离进行智能割草机的运动限制，在超声波传感器与障碍物之间的距离小于预设距离时，智能割草机的控制模块30判断前方具有需要避开的障碍物，控制模块30控制智能割草机采取避障措施，最终实现非接触式避障。
本发明关于超声波传感器组件20的布置具有多个实施例，进而形成了多个实施例的非接触式避障的智能割草机，下面针对不同实施例的非接触式避障的智能割草机进行详细的叙述。
第一实施例：
如图2所示，图2为本发明第一实施例的智能割草机100的俯视示意图。该智能割草机100的长度方向为前后方向。
如图3及图4所示，在该第一实施例的智能割草机100中，超声波传感器组件20包括第一超声波传感器21和第二超声波传感器23。第一超声波传感器 21和第二超声波传感器23互成角度设置。第一超声波传感器21具有第一轴线 211，第二超声波传感器23具有第二轴线231，智能割草机100具有前后延伸的壳体轴线210。第一轴线211为第一超声波传感器21发射的超声波声场的轴线，第二轴线231为第二超声波传感器23发射的超声波声场的轴线。
如图3及图4所示，第一轴线211和第二轴线231互成角度交叉，从俯视角度，第一轴线211和第二轴线231在壳体10的前方交叉，交叉的投影交点可以位于壳体10正前方的任意位置。第一超声波传感器21和第二超声波传感器 23凸出壳体10。如此设置，通过将超声波传感器凸出壳体10安装，使得超声波传感器发出的声波不会受到壳体10的阻挡，扩大了声波的发射范围，从而确保了超声波传感器既能检测到自移动设备正前方的障碍物，也能检测到自移动设备前方两侧的障碍物。
第一超声波传感器21和第二超声波传感器23互成的夹角σ1的范围为60° -110°。在该第一实施例的智能割草机100的优选实施例中，第一超声波传感器 21和第二超声波传感器23的交叉夹角σ1的范围为70°-90°。该70°-90°数值范围的第一超声波传感器21和第二超声波传感器23的交叉，确保获得重叠检测区域的同时，还能让重叠检测区域更加靠近智能割草机100的前方，而且避免其中一个超声波传感器发射的超声波未经过障碍物反射而直接被另一个超声波传感器接收，减少第一超声波传感器21和第二超声波传感器23两者之间的信号串扰，提高了障碍物识别的准确性。上述的第一超声波传感器21和第二超声波传感器23互成的角度即是指第一轴线211和第二轴线231互成的角度。第一轴线211和第二轴线231互成的角度沿智能割草机前进方向越来越小。
如图5所示，相对于壳体轴线210，第一轴线211与壳体轴线210之间的夹角ω1的范围是10°-80°，在该第一实施例的智能割草机100的优选实施例中，第一轴线211与壳体轴线210之间的夹角ω1的范围是25°-55°。第二轴线231 与壳体轴线210之间的夹角ω2的范围是10°-80°，在该第一实施例的智能割草机100的优选实施例中，第二轴线231与壳体轴线210之间的夹角ω2的范围是 25°-55°。在该角度范围内，在确保获得重叠检测区域的同时，还能让重叠检测区域更加靠近智能割草机100的前方，而且避免其中一个超声波传感器发射的超声波未经过障碍物反射而直接被另一个超声波传感器接收，减少第一超声波传感器21和第二超声波传感器23两者之间的信号串扰，提高了障碍物识别的准确性。
如图3及图4所示，在本发明该第一实施例的智能割草机100中，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23均为收发一体的超声波传感器，即一个超声波传感器能够承担发送超声波和接收障碍物回波两个功能的超声波传感器。在其他实施例中，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23也可以是两个独立超声波传感器的组合，该两个中的一个承担发送超声波的功能，该两个中的另一个承担接收超声波的功能。在其他实施例中，第一超声波传感器21 和第二超声波传感器23也可以是多个独立超声波传感器的组合，既第一超声波传感器21是收发功能分离的超声波传感器，该多个独立的超声波传感器其中至少一个发送超声波，该多个独立的超声波传感器其余的接收障碍物回波。
如图6及图8所示，图6及图8显示了本发明第一实施例的智能割草机100 的超声波传感器组件在第一种布置方式下的检测范围示意图，两个图的差异在于超声波波束不同，图6中显示的超声波传感器组件的超声波波束为三角形或者接近三角形，图8中超声波传感器组件的波束为椭圆形或者接近椭圆形。在该第一种布置方式的实施例中，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23 的硬件参数一致。第一超声波传感器21具有第一收发区域A。第二超声波传感器23具有第二收发区域B。第一收发区域A和第二收发区域B在智能割草机 100的正前方形成有重叠检测区域。所述重叠检测区域内第一超声波传感器21 和第二超声波传感器23均可收到超声回波，即在重叠检测区域内如果是第一超声波传感器21发送超声波，则第一超声波传感器21和第二超声波传感器23 均可收到超声回波；如果是第二超声波传感器23发送超声波，则第一超声波传感器21和第二超声波传感器23均可收到超声回波。
如图6及图8所示，在本发明第一实施例的智能割草机100的该第一种布置方式的实施例中，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23互成角度地设置在壳体10的前端，从而第一超声波传感器21的第一收发区域A和第二超声波传感器23的第二收发区域B部分重叠。第一收发区域A的未重叠部分为传感器组件20的第一检测区域11，第二收发区域B的未重叠部分为传感器组件20的第二检测区域12，第一收发区域A和第二收发区域B重叠的部分为传感器组件20的第三检测区域13。
如图7及图9所示，图7及图9显示了本发明第一实施例的智能割草机100 的超声波传感器组件在第二种布置方式下的检测范围示意图。超声波传感器组件的该第二种布置方式与第一种布置方式的区别在于，超声波传感器组件20 安装于距离壳体前端呈一段距离D的位置。具体描述为，在该第二种布置方式的实施例中，超声波传感器组件20包括第一超声波传感器21和第二超声波传感器23。第一超声波传感器21和第二超声波传感器23互成角度地设置在相对壳体10的前端且与壳体前端呈一段距离D的位置。第一超声波传感器21具有第一收发区域A。第二超声波传感器23具有第二收发区域B。第一超声波传感器21的第一收发区域A和第二超声波传感器23的第二收发区域B仍然部分重叠，仍然形成超声波传感器组件20的三个检测区域。所述重叠检测区域内第一超声波传感器21和第二超声波传感器23均可收到超声回波，即如果是第一超声波传感器21发送超声波，那么第一超声波传感器21和第二超声波传感器23 均可收到超声回波；如果是第二超声波传感器23发送超声波，那么第一超声波传感器21和第二超声波传感器23均可收到超声回波。第一收发区域A的未重叠部分为传感器组件20的第一检测区域11，第二收发区域B的未重叠部分为传感器组件20的第二检测区域12，第一收发区域A和第二收发区域B重叠的部分为传感器组件20的第三检测区域13。
如图7及图9所示，在本发明第一实施例的智能割草机100的该第二种布置方式中，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23原则上可以设置在壳体10长度方向上的任何位置，如果第一超声波传感器21和第二超声波传感器 23设置在壳体10上更加靠近后端的地方，那么为了能够保证超声波传感器发送超声波和接收障碍物回波不受影响，可以改进壳体的形状或者将超声波传感器设置的更高。在本发明的优选实施例中，同时考虑到超声波的发送和接收以及占用空间小的因素，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23设置在壳体10长度方向的前半部分，距离D小于等于壳体10长度的一半，如此设置，可以更加方便的通过对壳体前端的结构改进来适合视场的范围，避免对超声波产生阻挡。
在本发明第一实施例的智能割草机100的一个优选方案中，控制模块30 控制第一超声波传感器21和第二超声波传感器23在时间上交替发射超声波。控制模块30控制第一超声波传感器21在第一时间段内发射超声波，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23在第一时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第二超声波传感器23在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23在第二时间段内接收障碍物回波。
在本发明第一实施例的智能割草机100的一个优选方案中，控制模块30 依据超声波传感器组件20中第一超声波传感器21和第二超声波传感器23所发射和接收障碍物回波的组合情况，判断障碍物的方位。具体描述为，当超声波传感器组件20中只有第一超声波传感器21发射超声波时，且只有第一超声波传感器21接收到障碍物回波，控制模块30判断障碍物位于第一检测区域。当超声波传感器组件20中只有第二超声波传感器23发射超声波时，且只有第二超声波传感器23接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第二检测区域。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器21发射超声波、第一超声波传感器21和第二超声波传感器23接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域。当超声波传感器组件20中第二超声波传感器23 发射超声波、第一超声波传感器21和第二超声波传感器23接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器21发射超声波、第二超声波传感器23接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域。当超声波传感器组件20中第二超声波传感器23发射超声波、第一超声波传感器21接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域。
在本发明第一实施例的智能割草机100的优选方案中，控制模块30依据超声波传感器组件20的发射超声波和接收障碍物回波的时间差，计算障碍物离智能割草机的距离。
在本发明第一实施例的智能割草机100的一个优选方案中，第一超声波传感器21具有第一轴线，第二超声波传感器23具有第二轴线，所述第一轴线与第二轴线在高度方向上共面，如此设置，可以让智能割草机获得最大范围的重叠检测区域面积，并且，由于选择的超声波传感器相同，轴线共面可以有利于超声波传感器结构的布置及壳体10安装结构的设计。
在本发明第一实施例的智能割草机100的一个优选实施例中，为保障第一实施例的智能割草机100能识别前进方向上的障碍物，必须使超声波传感器组件20的有效检测范围覆盖智能割草机100机身正前方的区域。在本发明第一实施例的智能割草机100的一个优选实施例中，超声波传感器组件20的有效检测范围为第一检测区域、第二检测区域和第三检测区域的总和。具体的，以智能割草机100的左右方向为宽度方向，超声波传感器组件20的有效检测宽度覆盖机身的宽度范围。
在本发明第一实施例的智能割草机100的其他优选实施例中，使用的超声波传感器组件20包括不止两个超声波传感器，即超声波传感器组件20可以包括三个及以上的超声波传感器，当超声波传感器超过两个时，对超声波传感器的发送超声波在不同的布置情况下有不同的要求。原则上，超过两个的超声波传感器与其他传感器有重叠检测区域时，需要与存在重叠检测区域的其他超声波传感器轮流在时间上交替发送超声波，超过两个的超声波传感器与其他超声波传感器没有重叠检测区域时，可以选择与其他超声波传感器同时发送超声波，也可以选择与其他超声波传感器轮流在时间上交替发送超声波。下面将结合具体的附图与实施例对超过两个超声波传感器的布置及超声波的发送情况进行描述。
如图10所示，图10为本发明第一实施例的智能割草机100包括三个超声波传感器的实施例，具体描述为，超声波传感器组件20包括第一超声波传感器 21、第二超声波传感器23和第三超声波传感器25。其中，第一超声波传感器 21和第二超声波传感器23保持成角度交叉的布置方式，并在壳体10的正前方形成视场重叠检测区域，第三超声波传感器25与壳体轴线平行。如第一种布置方式，第三超声波传感器25不与第一超声波传感器21和第二超声波传感器23 任何一个在壳体10的正前方形成视场重叠检测区域，第三超声波传感器25具有第四检测区域。基于第三超声波传感器25并不与第一超声波传感器21和第二超声波传感器23任何一个在壳体10的正前方形成视场重叠检测区，第三超声波传感器25可以选择和第一超声波传感器21或第二超声波传感器23同时发送超声波，也可以选择和第一超声波传感器21和第二超声波传感器23轮流在时间上交替发送超声波。
如图10所示，当第三超声波传感器25与第一超声波传感器21或第二超声波传感器23同时发送超声波时，控制模块30控制第一超声波传感器21和第三超声波传感器25在第一时间段内发射超声波，第一超声波传感器21、第二超声波传感器23和第三超声波传感器25在第一时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第三超声波传感器25和第二超声波传感器23在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，第一超声波传感器21、第二超声波传感器23和第三超声波传感器25在第二时间段内接收障碍物回波。
如图10所示，当第三超声波传感器25与第一超声波传感器21和第二超声波传感器23轮流发送超声波时，控制模块30控制第一超声波传感器21在第一时间段内发射超声波，第一超声波传感器21、第二超声波传感器23和第三超声波传感器25在第一时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第二超声波传感器23在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，第一超声波传感器 21、第二超声波传感器23和第三超声波传感器25在第二时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第三超声波传感器25在第二时间段之后的第三时间段内发射超声波，第一超声波传感器21、第二超声波传感器23和第三超声波传感器25在第三时间段内接收障碍物回波。
如图10所示，在本发明第一实施例的智能割草机100的该包括三个超声波传感器的实施例中，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23互成角度地设置在壳体10的前端，从而第一超声波传感器21的第一收发区域A和第二超声波传感器23的第二收发区域B部分重叠。第三超声波传感器25的第三收发区域C不与第一超声波传感器21的第一收发区域A和第二超声波传感器23的第二收发区域B重叠。第一收发区域A的未重叠部分为传感器组件20的第一检测区域11，第二收发区域B的未重叠部分为传感器组件20的第二检测区域 12，第一收发区域A和第二收发区域B重叠的部分为传感器组件20的第三检测区域13。第三收发区域C为第四检测区域14。
如图10所示，控制模块30仍旧可以依据超声波传感器组件20中第一超声波传感器21、第二超声波传感器23和第三超声波传感器25所发射和接收障碍物回波的组合情况，判断障碍物的方位，具体描述为，当超声波传感器组件20 中只有第一超声波传感器21发射超声波时，且只有第一超声波传感器21接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于第一检测区域11。当超声波传感器组件20中只有第二超声波传感器23发射超声波时，且只有第二超声波传感器23接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第二检测区域12。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器21发射超声波、第一超声波传感器21和第二超声波传感器23接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域13。当超声波传感器组件20中第二超声波传感器23发射超声波、第一超声波传感器21和第二超声波传感器23接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域13。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器21发射超声波、第二超声波传感器23接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域13。当超声波传感器组件20中第二超声波传感器23发射超声波、第一超声波传感器21接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域13。当超声波传感器组件20中第三超声波传感器25发射超声波，且只有第三超声波传感器25接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第四检测区域14。
如图11所示，图11为超声波传感器组件20包括四个超声波传感器的实施例，超声波传感器组件20包括第一超声波传感器21、第二超声波传感器23、第三超声波传感器25和第四超声波传感器27。第一超声波传感器21具有第一收发区域A、第二超声波传感器23具有第二收发区域B。第一超声波传感器 21和第二超声波传感器23保持互成角度的布置方式并在壳体10的正前方形成视场重叠检测区域，即第三检测区域。第三超声波传感器25具有第三收发区域 C，第四超声波传感器27具有第四收发区域D。其中，第三超声波传感器25 不与第一超声波传感器21和第二超声波传感器23任何一个在壳体10的正前方形成重叠检测区域，第四超声波传感器27与第一超声波传感器21和第二超声波传感器23任何一个在壳体10的正前方形成重叠检测区域。第四超声波传感器27由于与第一超声波传感器21和第二超声波传感器23有交叉，会形成新的重叠检测区域。如图11所示，第三超声波传感器25和第四超声波传感器27 相互平行，第三超声波传感器25和第四超声波传感器27均与壳体的轴线平行，且第四超声波传感器27位于第一超声波传感器21和第二超声波传感器23之间。在其他实施例中，只需要第四超声波传感器27与第一超声波传感器21和第二超声波传感器23形成重叠检测区，第三超声波传感器25不与任何其他传感器形成重叠检测区即可，并不限制他们的轴线设置方式。
继续如图11所示，基于第三超声波传感器25并不与第一超声波传感器21 和第二超声波传感器23任何一个在壳体10的正前方形成重叠检测区域，所述第三超声波传感器25可以选择和第一超声波传感器21及第二超声波传感器23 同时发送超声波，也可以选择和第一超声波传感器21和第二超声波传感器23 轮流在时间上交替发送超声波。基于第四超声波传感器27与第一超声波传感器 21和第二超声波传感器23任何一个在壳体10的正前方形成重叠检测区域，所以第四超声波传感器27需要与第一超声波传感器21和第二超声波传感器23 轮流在时间上交替发送超声波，避免多个超声波传感器一起发送超声波给障碍物识别造成串扰。
如图11所示，当第三超声波传感器25与第一超声波传感器21或第二超声波传感器23或第四超声波传感器27同时发送超声波时，控制模块30控制第一超声波传感器21和第三超声波传感器25在第一时间段内发射超声波，第一超声波传感器21、第二超声波传感器23、第三超声波传感器25和第四超声波传感器27在第一时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第三超声波传感器 25和第二超声波传感器23在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，第一超声波传感器21、第二超声波传感器23、第三超声波传感器25和第四超声波传感器27在第二时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第三超声波传感器25和第四超声波传感器27在第二时间段之后的第三时间段内发射超声波，第一超声波传感器21、第二超声波传感器23、第三超声波传感器25和第四超声波传感器27在第三时间段内接收障碍物回波。
如图11所示，当第三超声波传感器25与第一超声波传感器21和第二超声波传感器23轮流发送超声波时，控制模块30控制第一超声波传感器21在第一时间段内发射超声波，第一超声波传感器21、第二超声波传感器23、第三超声波传感器25和第四超声波传感器27在第一时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第二超声波传感器23在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，第一超声波传感器21、第二超声波传感器23、第三超声波传感器25和第四超声波传感器27在第二时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第三超声波传感器25在第二时间段之后的第三时间段内发射超声波，第一超声波传感器 21、第二超声波传感器23、第三超声波传感器25和第四超声波传感器27在第三时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第四超声波传感器27在第三时间段之后的第四时间段内发射超声波，第一超声波传感器21、第二超声波传感器23、第三超声波传感器25和第四超声波传感器27在第四时间段内接收障碍物回波。
如图11所示，在本发明第一实施例的智能割草机100的该包括四个超声波传感器的实施例中，第一收发区域A的未重叠部分为传感器组件20的第一检测区域11，第二收发区域B的未重叠部分为传感器组件20的第二检测区域12，第三收发区域C为第四检测区域13。第四收发区域D的未重叠部分为传感器组件20的第四检测区域14，第一收发区域A、第二收发区域B和第四收发区域D重叠的部分为传感器组件20的第五检测区域15。第一收发区域A和第四收发区域D重叠的部分中不与第二收发区域B重叠的剩余部分为第七检测区域 17，第二收发区域B和第四收发区域D重叠的部分中不与第一收发区域A重叠的剩余部分为第六检测区域16。
如图11所示，控制模块30仍旧可以依据超声波传感器组件20中第一超声波传感器21、第二超声波传感器23、第三超声波传感器25和第四超声波传感器27所发射和接收障碍物回波的组合情况，判断障碍物的方位。具体描述为，当超声波传感器组件20中只有第一超声波传感器21发射超声波，并且只有第一超声波传感器21接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于第一检测区域11。当超声波传感器组件20中只有第二超声波传感器23发射超声波时，且只有第二超声波传感器23接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第二检测区域12。当超声波传感器组件20中只有第三超声波传感器25发射超声波时，且只有第三超声波传感器25接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域13。当超声波传感器组件20中只有第四超声波传感器27发射超声波时，且只有第四超声波传感器27接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第四检测区域14。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器21或第二超声波传感器23或第四超声波传感器27发射超声波，第一超声波传感器21、第二超声波传感器23和第四超声波传感器27均接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第五检测区域15。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器21发射超声波，第二超声波传感器23 和第四超声波传感器27均接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第五检测区域15。当超声波传感器组件20中第二超声波传感器23发射超声波，第一超声波传感器21和第四超声波传感器27均接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第五检测区域15。当超声波传感器组件20中第四超声波传感器27发射超声波，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23 均接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第五检测区域15。当超声波传感器组件20中第二超声波传感器23或第四超声波传感器27发射超声波，第二超声波传感器23和第四超声波传感器27均接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第六检测区域16。当超声波传感器组件20中第二超声波传感器23发射超声波，第四超声波传感器27接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第六检测区域16。当超声波传感器组件20中第四超声波传感器27发射超声波，第二超声波传感器23接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第六检测区域16。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器21或第四超声波传感器27发射超声波，第一超声波传感器21 和第四超声波传感器27均接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第七检测区域17。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器21发射超声波，第四超声波传感器27接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第七检测区域17。当超声波传感器组件20中第四超声波传感器27发射超声波，第一超声波传感器21接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第七检测区域17。
本发明第一实施例的智能割草机100通过超声波传感器检测障碍物，智能割草机100具有预设距离，当智能割草机100与障碍物之间的距离小于等于预设距离时，智能割草机进行避障而不继续朝障碍物前进并实现智能割草机的非接触式避障。通过预设距离值的不同，当距离相对较小时，可以实现相对的近距离非接触式避障，当距离相对较大时，可以实现相对近距离非接触式避障的远距离非接触式避障。另外，通过超声波传感器成角度交叉布置，可以获知障碍物所在的位置及方向，提高了障碍物定位的准确性，而且有助于智能割草机 100适应不同工况，同时，知道方向后还方便智能割草机100采取针对性的避障措施，比如若障碍物在右侧时，在满足左拐条件的前提下进行左拐。
控制模块30根据超声波传感器组件20所接收超声波的不同情况，判断出障碍物出现的方位，进而控制智能割草机前进方向，有针对性地规避障碍物，提高了避障的效率。具体如，针对本发明第一实施例的智能割草机100而言，当障碍物出现在第三检测区域时，控制模块30控制智能割草机后退，或者停机，或者向左转向，或者向右转向，或者后退向左转向，或者后退向右转向；当障碍物出现在第一检测区域时，控制模块30控制智能割草机后退，或者停机，或者向左转向，或者后退向左转向；当障碍物出现在第二检测区域时，控制模块30控制智能割草机后退，或者停机，或者向右转向，或者后退向右转向。具体的避障措施，控制模块30根据障碍物与智能割草机100之间的距离进行合理的选择。
第二实施例：
如图12及图13所示，图12为本发明第二实施例的智能割草机200的俯视示意图。图13为本发明第二实施例的智能割草机200的超声波传感器组件的一种排布及检测范围示意图。在该第二实施例的智能割草机200中，超声波传感器组件20包括第一超声波传感器41和第二超声波传感器43。第一超声波传感器41和第二超声波传感器43相互平行设置且超声波发送方向朝向壳体10的正前方。
如图12所示，在本发明第二实施例的智能割草机200的该优选实施例中第一超声波传感器41具有第一轴线411，第二超声波传感器43具有第二轴线431，壳体10具有壳体轴线210。第一轴线411和第二轴线431相互平行，且第一轴线411、第二轴线431和壳体轴线210均相互平行。在其他实施例中，只要保证第一轴线411和第二轴线431相互平行即可，第一轴线411和第二轴线431 与壳体轴线210之间是否平行不做限定。第一轴线411为第一超声波传感器41 发射的超声波声场的轴线，第二轴线431为第二超声波传感器43发射的超声波声场的轴线。
继续如图13所示，第一超声波传感器41和第二超声波传感器43的硬件参数一致。第一超声波传感器41具有第一收发区域A。第二超声波传感器43具有第二收发区域B。第一收发区域A和第二收发区域B在智能割草机1的正前方形成有重叠检测区域。所述重叠检测区域内第一超声波传感器41和第二超声波传感器43均可收到超声回波，即如果是第一超声波传感器41发送超声波，则第一超声波传感器41和第二超声波传感器43均可收到超声回波；如果是第二超声波传感器43发送超声波，则第一超声波传感器41和第二超声波传感器43均可收到超声回波。
继续如图13所示，在本发明第二实施例的智能割草机200的该第一种布置方式的实施例中，如上所述，第一超声波传感器41和第二超声波传感器43沿左右方向平行设置在壳体10前端。从而第一超声波传感器41的第一收发区域 A和第二超声波传感器43的第二收发区域B部分重叠。第一收发区域A的未重叠部分为传感器组件20的第一检测区域11，第二收发区域B的未重叠部分为传感器组件20的第二检测区域12，第一收发区域A和第二收发区域B重叠的部分为传感器组件20的第三检测区域13。
如图14所示，图14显示了本发明第二实施例的智能割草机200的超声波传感器组件20在第二种布置方式下的检测范围示意图。超声波传感器组件20 的该第二种布置方式与第一种布置方式的区别在于，超声波传感器组件20安装于距离壳体前端呈一段距离D的位置。具体描述为，超声波传感器组件20包括第一超声波传感器41和第二超声波传感器43。第一超声波传感器41和第二超声波传感器43的硬件参数一致。第一超声波传感器41具有第一收发区域A。第二超声波传感器43具有第二收发区域B。第一收发区域A和第二收发区域B在智能割草机1的正前方形成有重叠检测区域。所述重叠检测区域内第一超声波传感器41和第二超声波传感器43均可收到超声回波，即如果是第一超声波传感器41发送超声波，则第一超声波传感器41和第二超声波传感器43均可收到超声回波；如果是第二超声波传感器43发送超声波，则第一超声波传感器 41和第二超声波传感器43均可收到超声回波。
继续如图14所示，在本发明第二实施例的智能割草机200的该第二种布置方式的实施例中，第一超声波传感器41和第二超声波传感器43沿左右方向平行设置在壳体10前端。从而第一超声波传感器41的第一收发区域A和第二超声波传感器43的第二收发区域B部分重叠。第一收发区域A的未重叠部分为传感器组件20的第一检测区域11，第二收发区域B的未重叠部分为传感器组件20的第二检测区域12，第一收发区域A和第二收发区域B重叠的部分为传感器组件20的第三检测区域13。
如图14所示，在本发明第二实施例的智能割草机200的该第二种布置方式中，第一超声波传感器41和第二超声波传感器43原则上可以设置在壳体10 长度方向上的任何位置，如果第一超声波传感器41和第二超声波传感器43设置在壳体10上更加靠近后端的地方，那么为了能够保证超声波传感器发送超声波和接收障碍物回波不受影响，可以改进壳体的形状或者将超声波传感器设置的更高。在本发明的优选实施例中，同时考虑到超声波的发送和接收以及占用空间小的因素，第一超声波传感器41和第二超声波传感器43设置在壳体10 长度方向的前半部分，距离D小于等于壳体10长度的一半，如此设置，可以更加方便的通过对壳体前端的结构改进来适合视场的范围，避免对超声波产生阻挡。
在本发明第二实施例的智能割草机200的一个优选实施例中，控制模块30 控制第一超声波传感器41和第二超声波传感器43在时间上交替发射超声波。控制模块30控制第一超声波传感器41在第一时间段内发射超声波，第一超声波传感器41和第二超声波传感器43在第一时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第二超声波传感器43在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，第一超声波传感器41和第二超声波传感器43在第二时间段内接收障碍物回波。
在本发明第二实施例的智能割草机200的一个优选实施例中，控制模块30 依据超声波传感器组件20中第一超声波传感器41和第二超声波传感器43所发射和接收障碍物回波的组合情况，判断障碍物的方位。当超声波传感器组件20 中只有第一超声波传感器41发射超声波，并且只有第一超声波传感器41接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于第一检测区域11。当超声波传感器组件20中只有第二超声波传感器43发射超声波，并且只有第二超声波传感器43接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第二检测区域12。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器41发射超声波、第一超声波传感器41和第二超声波传感器43接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域13。当超声波传感器组件20中第二超声波传感器43发射超声波、第一超声波传感器41和第二超声波传感器43接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域13。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器41发射超声波、第二超声波传感器43接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域13。当超声波传感器组件20中第二超声波传感器43发射超声波、第一超声波传感器41接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域13。
在本发明第二实施例的智能割草机200的一个优选实施例中，控制模块30 依据超声波传感器组件20的发射超声波和接收障碍物回波的时间差，计算障碍物离智能割草机的距离。
在本发明第二实施例的智能割草机200的一个优选实施例中，第一轴线411 与第二轴线431在高度方向上共面，如此设置，可以让智能割草机获得最大范围的重叠检测区域面积，并且，由于选择的超声波传感器相同，轴线共面可以有利于超声波传感器结构的布置及壳体10安装结构的设计。
在本发明第二实施例的智能割草机200的一个优选实施例中，为保障第二实施例的智能割草机200能识别前进方向上的障碍物，超声波传感器组件20 的有效检测范围覆盖智能割草机200机身正前方的区域。在本发明第二实施例的智能割草机200中，超声波传感器组件20的有效检测范围为第一检测区域、第二检测区域和第三检测区域的总和。
在本发明第二实施例的智能割草机200的其他优选实施例中，当使用的超声波传感器组件20包括不止两个超声波传感器，即，为了在智能割草机200 前方获得更大面积的重叠检测区域及障碍物的位置信息，超声波传感器组件20 可以包括三个及以上的超声波传感器，当超声波传感器超过两个时，对超声波传感器的发送超声波在不同的布置情况下有不同的要求。多个超声波传感器的重叠检测区域面积越大，障碍物的检测范围越广，获得障碍物的位置信息越准确，如此，通过多个超声波传感器的协同工作，可以增加智能割草机200正前方障碍物检测的准确性。
如图15所示，图15为本发明第二实施例的智能割草机200包括三个超声波传感器的实施例，三个超声波传感器的轴线相互平行。具体描述为，超声波传感器组件20包括第一超声波传感器41、第二超声波传感器43和第三超声波传感器45。第一超声波传感器41具有第一收发区域A。第二超声波传感器43 具有第二收发区域B。第三超声波传感器45具有第三收发区域C。三个超声波传感器均相互平行，其中，第一超声波传感器41和第二超声波传感器43在壳体10的正前方形成视场重叠检测区域，第三超声波传感器45与第二超声波传感器43在壳体10的正前方形成视场重叠检测区域，但第三超声波传感器45 与第一超声波传感器41在壳体10的正前方没有形成视场重叠检测区域。基于第三超声波传感器45与第二超声波传感器43在壳体10的正前方形成视场重叠检测区域，而与第一超声波传感器41在壳体10的正前方没有形成视场重叠检测区域，所以第三超声波传感器45可以和第一超声波传感器41同时发送超声波，也可以和第一超声波传感器41轮流发送超声波，而第三超声波传感器45 和第二超声波传感器43需轮流发送超声波。
如图15所示，当第三超声波传感器45与第一超声波传感器41同时发送超声波时，控制模块30控制第一超声波传感器41和第三超声波传感器45在第一时间段内发射超声波，第一超声波传感器41、第二超声波传感器43和第三超声波传感器45在第一时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第二超声波传感器43在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，第一超声波传感器 41、第二超声波传感器43和第三超声波传感器45在第二时间段内接收障碍物回波。
如图15所示，当第三超声波传感器45与第一超声波传感器41和第二超声波传感器43轮流发送超声波时，控制模块30控制第一超声波传感器41在第一时间段内发射超声波，第一超声波传感器41、第二超声波传感器43和第三超声波传感器45在第一时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第二超声波传感器43在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，第一超声波传感器 41、第二超声波传感器43和第三超声波传感器45在第二时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第三超声波传感器45在第二时间段之后的第三时间段内发射超声波，第一超声波传感器41、第二超声波传感器43和第三超声波传感器45在第三时间段内接收障碍物回波。
如图15所示，第一收发区域A的未重叠部分为传感器组件20的第一检测区域11，第二收发区域B的未重叠部分为传感器组件20的第二检测区域12，第三收发区域C的未重叠部分为传感器组件20的第三检测区域13，第一收发区域A和第二收发区域B重叠的部分为传感器组件20的第四检测区域14，第二收发区域B与第三收发区域C重叠的部分为传感器组件20的第五检测区域 15。
如图15所示，控制模块30仍旧可以依据超声波传感器组件20中第一超声波传感器41、第二超声波传感器43和第三超声波传感器45所发射和接收障碍物回波的组合情况，判断障碍物的方位，关于具体的判断方式，第一超声波传感器41和第二超声波传感器43收发区域内的障碍物判断可以参照前述的判断方式。当第三超声波传感器45与第二超声波传感器43由于重叠方式和第一超声波传感器41和第二超声波传感器43相似，所以障碍物位置判断方式与第一超声波传感器41和第二超声波传感器43相同，此处不进行重复叙述。
如图16所示，图16为本发明第二实施例的智能割草机200包括四个超声波传感器的实施例，四个超声波传感器的轴线相互平行。具体描述为，超声波传感器组件20包括第一超声波传感器41、第二超声波传感器43、第三超声波传感器45和第四超声波传感器47。四个超声波传感器均相互平行，其中，第一超声波传感器41和第二超声波传感器43在壳体10的正前方形成视场重叠检测区域，第三超声波传感器45与第二超声波传感器43在壳体10的正前方形成视场重叠检测区域，但第三超声波传感器45与第一超声波传感器41在壳体10 的正前方没有形成视场重叠检测区域。第四超声波传感器47没有第一超声波传感器41、第二超声波传感器43和第三超声波传感器45任何一个在壳体10的正前方形成视场重叠检测区域。基于第三超声波传感器45与第二超声波传感器 43在壳体10的正前方形成视场重叠检测区域，而与第一超声波传感器41在壳体10的正前方没有形成视场重叠检测区域，所以第三超声波传感器45可以和第一超声波传感器41同时发送超声波，也可以和第一超声波传感器41轮流发送超声波，第三超声波传感器45和第二超声波传感器43轮流发送超声波。基于第四超声波传感器47并不与第一超声波传感器41、第二超声波传感器43和第三超声波传感器45任何一个在壳体10的正前方形成视场重叠检测区域，所述第四超声波传感器47可以选择和第一超声波传感器41、第二超声波传感器 43和第三超声波传感器45同时发送超声波，也可以选择和第一超声波传感器 41、第二超声波传感器43和第三超声波传感器45轮流在时间上交替发送超声波。
如图16所示，当第四超声波传感器47与第一超声波传感器41或第二超声波传感器43或第三超声波传感器45同时发送超声波时，控制模块30控制第一超声波传感器41和第四超声波传感器47在第一时间段内发射超声波，第一超声波传感器41、第二超声波传感器43、第三超声波传感器45和第四超声波传感器47在第一时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第四超声波传感器 47和第二超声波传感器43在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，第一超声波传感器41、第二超声波传感器43、第三超声波传感器45和第四超声波传感器47在第二时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第四超声波传感器47和第三超声波传感器45在第二时间段之后的第三时间段内发射超声波，第一超声波传感器41、第二超声波传感器43、第三超声波传感器45和第四超声波传感器47在第三时间段内接收障碍物回波。
如图16所示，当第四超声波传感器47与第一超声波传感器41、第二超声波传感器43和第三超声波传感器45轮流发送超声波时，控制模块30控制第一超声波传感器41在第一时间段内发射超声波，第一超声波传感器41、第二超声波传感器43、第三超声波传感器45和第四超声波传感器47在第一时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第二超声波传感器43在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，第一超声波传感器41、第二超声波传感器43、第三超声波传感器45和第四超声波传感器47在第二时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第三超声波传感器45在第二时间段之后的第三时间段内发射超声波，第一超声波传感器41、第二超声波传感器43、第三超声波传感器45和第四超声波传感器47在第三时间段内接收障碍物回波，控制模块30控制第四超声波传感器47在第三时间段之后的第四时间段内发射超声波，第一超声波传感器41、第二超声波传感器43、第三超声波传感器45和第四超声波传感器47 在第四时间段内接收障碍物回波。当然，由于第三超声波传感器45与第一超声波传感器41没有重叠检测区域，第三超声波传感器45可以与第一超声波传感器41同时发送信号，也可以与第一超声波传感器41轮流发，所以还可以有更多种的信号发送组合方式，在此不再进行展开描述。
如图16所示，控制模块30仍旧可以依据超声波传感器组件20中第一超声波传感器41、第二超声波传感器43、第三超声波传感器45和第四超声波传感器47所发射和接收障碍物回波的组合情况，判断障碍物的方位，关于具体的判断方式，第一超声波传感器41和第二超声波传感器43收发区域内的障碍物判断可以参照前述的判断方式。第二超声波传感器43与第三超声波传感器45收发区域内的障碍物判断可以参照第一超声波传感器41和第二超声波传感器43 进行判断，方法相同。当第四超声波传感器27发射超声波时，仅仅第四超声波传感器27接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于第四超声波传感器 27所在的检测区域。
本发明第二实施例的智能割草机200通过超声波传感器检测障碍物，智能割草机200具有预设距离，当智能割草机200与障碍物之间的距离小于等于预设距离时，智能割草机进行避障而不继续朝障碍物前进并实现智能割草机的非接触式避障。通过预设距离值的不同，当距离相对较小时，可以实现相对的近距离非接触式避障，当距离相对较大时，可以实现相对近距离非接触式避障的远距离非接触式避障。另外，通过超声波传感器平行设置且形成重叠检测区域，可以获知障碍物所在的位置，提高了障碍物定位的准确性，而且有助于智能割草机200适应不同工况，同时，知道方向后还方便智能割草机200采取针对性的避障措施，比如若障碍物在右侧时，在满足左拐条件的前提下进行左拐。
第三实施例：
如图17及图18所示，图17为本发明第三实施例的智能割草机300的俯视示意图。图18为图17所述第三实施例的智能割草机300的超声波传感器组件的一种排布及检测范围示意图。在该第三实施例的智能割草机300中，超声波传感器组件20包括第一超声波传感器61、第二超声波传感器63，第一超声波传感器61在第一收发区域内接收和发射超声波，第二超声波传感器63在第二收发区域内接收和发射超声波。第一超声波传感器61和第二超声波传感器63 沿智能割草机宽度方向相互平行且相邻地布置在壳体10上，并使得所述第一收发区域和所述第二收发区域不重叠。该实施例通过第一超声波传感器61和第二超声波传感器63检测障碍物，并通过预设距离的限制实现非接触式避障。
如图17及图18所示，在本发明第三实施例的智能割草机300的优选实施例中，所述超声波传感器组件20还包括第三超声波传感器65和第四超声波传感器67。第三超声波传感器65在第三收发区域内接收和发射超声波。第四超声波传感器67在第四收发区域内接收和发射超声波。第三超声波传感器65位于第一超声波传感器61不与第二超声波传感器63相邻的另一侧，第三超声波传感器65与第一超声波传感器61互成角度布置在壳体10上，使得所述第一收发区域和所述第三接收区域部分重叠。第四超声波传感器67位于第二超声波传感器63不与第一超声波传感器61相邻的另一侧，第四超声波传感器67与第二超声波传感器63互成角度布置在壳体10上，使得所述第二收发区域和所述第四接收区域部分重叠，四个所述超声波传感器形成四个检测区域，其中，所述第一收发区域和第三收发区域相互重叠的部分为第三检测区域13，所述第一收发区域中重叠之外的部分为第一检测区域11，所述第二收发区域和第四收发区域相互重叠的部分为第四检测区域14，所述第二收发区域中重叠之外的部分为第二检测区域12。
如图18所示，所述重叠的第三检测区域13内第一超声波传感器61和第三超声波传感器65均可收到超声回波，即如果是第一超声波传感器61发送超声波，则第一超声波传感器61和第三超声波传感器65均可收到超声回波；如果是第三超声波传感器65发送超声波，则第一超声波传感器61和第三超声波传感器65均可收到超声回波。同理，所述重叠的第四检测区域14内第二超声波传感器63与第四超声波传感器67均可收到超声回波，即如果是第二超声波传感器63发送超声波，则第二超声波传感器63与第四超声波传感器67均可收到超声回波；如果是第四超声波传感器67发送超声波，则第二超声波传感器63 与第四超声波传感器67均可收到超声回波。
在其他实施例中，可以将第一超声波传感器61和第二超声波传感器63分别设置于两侧，而将第三超声波传感器65和第四超声波传感器67设置于第一超声波传感器61和第二超声波传感器63之间，且第一超声波传感器61和第三超声波传感器65的轴线成角度交叉，第二超声波传感器63与第四超声波传感器67成角度交叉。布局方式可以根据需求进行不同的组合。
如图19所示，图19显示了本发明第三实施例的智能割草机300的超声波传感器组件在第二种布置方式下的检测范围示意图。超声波传感器组件的该第二种布置方式与第一种布置方式的区别在于，超声波传感器组件20安装于距离壳体前端呈一段距离D的位置。具体描述为，在该第二种布置方式的实施例中，超声波传感器组件20包括第一超声波传感器61、第二超声波传感器63、第三超声波传感器65和第四超声波传感器67。第一超声波传感器61在第一收发区域内接收和发射超声波，第二超声波传感器63在第二收发区域内接收和发射超声波。第三超声波传感器65在第三收发区域内接收和发射超声波。第四超声波传感器67在第四收发区域内接收和发射超声波。第一超声波传感器61和第二超声波传感器63沿智能割草机宽度方向相互平行且相邻地布置在壳体10上，并使得所述第一收发区域和所述第二收发区域不重叠。第三超声波传感器65 位于第一超声波传感器61不与第二超声波传感器63相邻的另一侧，第三超声波传感器65与第一超声波传感器61互成角度布置在壳体10上，使得所述第一收发区域和所述第三接收区域部分重叠。第四超声波传感器67位于第二超声波传感器63不与第一超声波传感器61相邻的另一侧，第四超声波传感器67与第二超声波传感器63互成角度布置在壳体10上，使得所述第二收发区域和所述第四接收区域部分重叠，四个所述超声波传感器形成四个检测区域，四个检测区域与第一种布置方式相同，该些区域的标号参照图17，与图17相同。
如图18所示，在本发明第三实施例的智能割草机300的该第二种布置方式中，第一超声波传感器61、第二超声波传感器63、第三超声波传感器65和第四超声波传感器67原则上可以设置在壳体10长度方向上的任何位置，如果第一超声波传感器61、第二超声波传感器63、第三超声波传感器65和第四超声波传感器67设置在壳体10上更加靠近后端的地方，那么为了能够保证超声波传感器发送超声波和接收障碍物回波不受影响，可以改进壳体的形状或者将超声波传感器设置的更高。在本发明的优选实施例中，同时考虑到超声波的发送和接收以及占用空间小的因素，第一超声波传感器61、第二超声波传感器63、第三超声波传感器65和第四超声波传感器67设置在壳体10长度方向的前半部分，距离D小于等于壳体10长度的一半，如此设置，可以更加方便的通过对壳体前端的结构改进来适合视场的范围，避免对超声波产生阻挡。
如图17所示，该第三实施例的智能割草机300具有前后方向的壳体轴线 210，第三超声波传感器65的轴线和第四超声波传感器67的轴线与壳体轴线互成角度。第一超声波传感器61和第二超声波传感器63的轴线相互平行。第三超声波传感器65和第四超声波传感器67的声波发射端朝向壳体轴线偏移而使得第一超声波传感器61和第三超声波传感器65互成角度设置，第二超声波传感器63和第四超声波传感器67互成角度设置。第一超声波传感器61和第三超声波传感器65互成的角度γ1的范围为10°-80°。在该第一实施例的智能割草机 100的优选实施例中，第一超声波传感器61和第三超声波传感器65的交叉角度γ1的范围为25°-55°。该25°-55°数值范围的第一超声波传感器61和第三超声波传感器65的交叉，确保获得重叠检测区域的需求的同时，还能让重叠检测区域更加靠近智能割草机300的前方。第二超声波传感器63和第四超声波传感器 67互成的角度γ2的范围为10°-80°。在该第一实施例的智能割草机300的优选实施例中，第二超声波传感器63和第四超声波传感器67的交叉角度γ2的范围为25°-55°。该25°-55°数值范围的第二超声波传感器63和第四超声波传感器 67的交叉，确保获得重叠检测区域的需求的同时，还能让重叠检测区域更加靠近智能割草机300的前方。
在本发明第三实施例的智能割草机300的一个优选实施例中，由于第一超声波传感器61和第二超声波传感器63的收发区域并不重叠，所以第一超声波传感器61和第二超声波传感器63相互之间即可以交替发送信号，也可以同时发送信号。当控制模块30控制第一超声波传感器61和第二超声波传感器63 在时间上交替发射超声波时，控制模块30控制第一超声波传感器61在第一时间段内发射超声波，第一超声波传感器61、第二超声波传感器63、第三超声波传感器65和第四超声波传感器67在第一时间段内接收障碍物回波，控制模块 30控制第二超声波传感器63在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，第一超声波传感器61、第二超声波传感器63、第三超声波传感器65和第四超声波传感器67在第二时间段内接收障碍物回波。当控制模块30控制第一超声波传感器61和第二超声波传感器63在时间上同时发射超声波时，控制模块30 控制第一超声波传感器61和第二超声波传感器63在第一时间段内发射超声波，第一超声波传感器61、第二超声波传感器63、第三超声波传感器65和第四超声波传感器67在第一时间段内接收障碍物回波。
在本发明第三实施例的智能割草机300的一个优选实施例中，控制模块30 依据超声波传感器组件20中第一超声波传感器61和第二超声波传感器63所发射，以及第一超声波传感器61、第二超声波传感器63、第三超声波传感器65 和第四超声波传感器67接收障碍物回波的组合情况，判断障碍物的方位。当超声波传感器组件20中只有第一超声波传感器61发射超声波，并且只有第一超声波传感器61接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于第一检测区域。当超声波传感器组件20中只有第二超声波传感器63发射超声波，并且只有第二超声波传感器63接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第二检测区域。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器61发射超声波、第一超声波传感器61和第三超声波传感器65接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域。当超声波传感器组件20中第二超声波传感器 63发射超声波、第二超声波传感器63和第四超声波传感器67接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第四检测区域。
在本发明第三实施例的智能割草机300的一个优选实施例中，控制模块30 依据超声波传感器组件20的发射超声波和接收障碍物回波的时间差，计算障碍物离智能割草机的距离。
如图17所示，在本发明第三实施例的智能割草机300的一个优选实施例中，第一超声波传感器61具有第一轴线611，第二超声波传感器63具有第二轴线631，第三超声波传感器65具有第三轴线651，第四超声波传感器67具有第四轴线671，所述第一轴线611、第二轴线631、第三轴线651和第四轴线671在高度方向上共面，如此设置，可以让智能割草机获得最大范围的重叠检测区域面积，并且，由于选择的超声波传感器相同，轴线共面可以有利于超声波传感器结构的布置及壳体10安装结构的设计。第一轴线611为第一超声波传感器 61发射的超声波声场的轴线，第二轴线631为第二超声波传感器63发射的超声波声场的轴线，第三轴线651为第三超声波传感器65发射的超声波声场的轴线，第四轴线67为第四超声波传感器671发射的超声波声场的轴线。
如图20所示，图20为本发明第三实施例的智能割草机300的超声波传感器组件的另一种实施例的检测范围的示意图，在该实施例中，第三超声波传感器65和第四超声波传感器67的收发区域较广，即第三超声波传感器65的收发区域同时与第一超声波传感器61和第二超声波传感器63重叠，第四超声波传感器67的收发区域同时与第一超声波传感器61和第二超声波传感器63重叠。第一超声波传感器61在第一收发区域内接收和发射超声波，第二超声波传感器 63在第二收发区域内接收和发射超声波。第三超声波传感器65在第三收发区域内接收和发射超声波。第四超声波传感器67在第四收发区域内接收和发射超声波。第一收发区域的未重叠部分为传感器组件20的第一检测区域11，第二收发区域的未重叠部分为传感器组件20的第二检测区域12，第一收发区域、第三收发区域和第四收发区域重叠的部分为传感器组件20的第三检测区域 13，第一收发区域和第四收发区域重叠且不与第三检测区域重叠的部分为传感器组件20的第四检测区域14，第一收发区域和第三收发区域重叠且不与第四检测区域重叠的部分为传感器组件20的第五检测区域15，第二收发区域、第三收发区域和第四收发区域重叠的部分为传感器组件20的第六检测区域16，第二收发区域和第三收发区域重叠且不与第六检测区域重叠的部分为传感器组件20的第七检测区域17，第二收发区域和第四收发区域重叠且不与第六检测区域重叠的部分为传感器组件20的第八检测区域18。
如图20所示，控制模块30依据超声波传感器组件20中第一超声波传感器 61和第二超声波传感器63所发射超声波，和第一超声波传感器61、第二超声波传感器63、第三超声波传感器65和第四超声波传感器67接收障碍物回波的组合情况，判断障碍物的方位。当超声波传感器组件20中只有第一超声波传感器61发射超声波，并且只有第一超声波传感器61接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于第一检测区域11。当超声波传感器组件20中只有第二超声波传感器63发射超声波，并且只有第二超声波传感器63接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第二检测区域12。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器21发射超声波，第一超声波传感器61、第三超声波传感器 65和第四超声波传感器67均接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域13。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器21发射超声波，仅第一超声波传感器61和第四超声波传感器67接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第四检测区域14。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器21发射超声波，仅第一超声波传感器61和第三超声波传感器65接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第五检测区域15。当超声波传感器组件20中第二超声波传感器63发射超声波，第二超声波传感器 63、第三超声波传感器65和第四超声波传感器67均接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第六检测区域16。当超声波传感器组件20中第二超声波传感器63发射超声波，仅第二超声波传感器63和第四超声波传感器67 接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第八检测区域18。当超声波传感器组件20中第二超声波传感器63发射超声波，仅第二超声波传感器 63和第三超声波传感器65接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第七检测区域17。在本发明第三实施例的智能割草机300的该方式的优选实施例中，控制模块30依据超声波传感器组件20的发射超声波和接收障碍物回波的时间差，计算障碍物离智能割草机的距离。
本发明第三实施例的智能割草机300通过超声波传感器检测障碍物，智能割草机300具有预设距离，当智能割草机300与障碍物之间的距离小于等于预设距离时，智能割草机进行避障而不继续朝障碍物前进并实现智能割草机的非接触式避障。通过预设距离值的不同，当距离相对较小时，可以实现相对的近距离非接触式避障，当距离相对较大时，可以实现相对近距离非接触式避障的远距离非接触式避障。另外，通过超声波传感器成角度交叉布置，可以获知障碍物所在的位置，提高了障碍物定位的准确性，而且有助于智能割草机300适应不同工况，同时，知道方向后还方便智能割草机300采取针对性的避障措施，比如若障碍物在右侧时，在满足左拐条件的前提下进行左拐。
第四实施例：
如图21所示，图21为本发明第四实施例的智能割草机400中包括两个超声波传感器的超声波传感器的排布及轴线关系示意图。超声波传感器组件20 包括两个超声波传感器，包括第一超声波传感器81和第二超声波传感器83，第一超声波传感器81在第一收发区域内接收和发射超声波，第二超声波传感器83在第二接收区域内接收超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度地布置在所述壳体10上，使得所述第一收发区域和所述第二接收区域部分重叠，第一收发区域和第二接收区域相互重叠的部分为第三检测区域，第一收发区域中重叠之外的部分为第一检测区域。
如图21所示，第一超声波传感器81具有第一轴线811，第二超声波传感器83具有第二轴线831。第一轴线811为第一超声波传感器81发射的超声波声场的轴线，第二轴线831为第二超声波传感器83发射的超声波声场的轴线。第一轴线811和第二轴线831之间的角度ε1的范围为10°-80°。在本发明该实施例的优选方案中，第一轴线811和第二轴线831之间的角度ε1的范围为25° -55°。通过设置第二超声波传感器93单独负责接收障碍物回波，所以在第一超声波传感器91的盲区范围内仍旧能够确切的收到超声回波，实现了近距离的障碍物检测，进而实现近距离非接触避障。在其他实施例中，第一超声波传感器81可以只负责在第一接收区域内发送超声波，第二超声波传感器83负责在第二接收区域内接收超声波，此结构仍旧能够实现障碍物的检测，随着第一超声波传感器81和第二超声波传感器83重叠区位置的不同，可以实现障碍物检测距离的远近。智能割草机400具有预设距离，当智能割草机100与障碍物之间的距离小于等于预设距离时，智能割草机进行避障而不继续朝障碍物前进并实现智能割草机的非接触式避障。通过预设距离值的不同，当距离相对较小时，可以实现相对的近距离非接触式避障，当距离相对较大时，可以实现相对近距离非接触式避障的远距离非接触式避障。
如图22所示，图22为本发明第四实施例的智能割草机400的超声波传感器组件包括三个超声波传感器的第一种布置方式的检测范围示意图。超声波传感器组件20包括第一超声波传感器81、第二超声波传感器83及第三超声波传感器85。第一超声波传感器81代表的是能够承担发送超声波和接收障碍物回波两个功能的超声波传感器，第二超声波传感器83及第三超声波传感器85 为接收传感器不发送超声波。第二超声波传感器83及第三超声波传感器85 分别位于第一超声波传感器81的两侧且与第一超声波传感器81成角度交叉设置。交叉的角度只要能够使得重叠检测区域尽可能的靠近机器前段的近距离检测区域即可。该种方式可以实现近距离检测障碍物，且能够知道障碍物的方向。在该实施例的其他实施方式中，第一超声波传感器81可以仅仅承担发送超声波，即第一超声波传感器81为单一的超声波发送传感器，第二超声波传感器 83及第三超声波传感器85仍旧为接收传感器，第二超声波传感器83及第三超声波传感器85与第一超声波传感器81可以在不同位置形成重叠检测区，以此增加识别障碍物的范围。
如图22所示，第一超声波传感器81具有第一轴线811，第二超声波传感器83具有第二轴线831，第三超声波传感器85具有第三轴线851。第二轴线 831和第三轴线851分别与第一轴线811交叉，在本发明附图22的实施例中，第二轴线831与第一轴线811之间的交叉角度和第三轴线851与第一轴线811 之间的交叉角度相同。在其他实施例中，第二轴线831与第一轴线811之间的交叉角度可以和第三轴线851与第一轴线811之间的交叉角度可以不相同。第一轴线811和第二轴线831之间的角度ε3的范围为10°-80°。在本发明该实施例的优选方案中，第一轴线811和第二轴线831之间的角度ε3的范围为25° -55°。第一轴线811和第三轴线851之间的角度ε2的范围为10°-80°。在本发明该实施例的优选方案中，第一轴线811和第三轴线851之间的角度ε2的范围为25°-55°。通过设置第二超声波传感器93单独负责接收障碍物回波，所以在第一超声波传感器91的盲区范围内仍旧能够确切的收到超声回波，实现了近距离的障碍物检测，进而实现近距离非接触避障。
在本发明第四实施例的智能割草机400的一个优选实施例中，第一轴线 811、第二轴线831与第三轴线851在高度方向上共面，如此设置，可以让智能割草机400获得最大范围的重叠检测区域面积，并且，由于选择的超声波传感器相同，轴线共面可以有利于超声波传感器结构的布置及壳体10安装结构的设计。
如图23所示，图23显示了本发明第四实施例的智能割草机400的超声波传感器组件在第一种布置方式下的检测范围示意图。在该第一种布置方式的实施例中，第一超声波传感器81具有第一收发区域。第二超声波传感器83具有第二接收区域。第三超声波传感器85具有第三接收区域。第一收发区域、第二接收区域和第三接收区域在智能割草机400的正前方形成有重叠检测区域。所述重叠检测区域内第一超声波传感器81、第二超声波传感器83和第三超声波传感器85均可收到超声回波，即如果第一超声波传感器81发送超声波，则第一超声波传感器81、第二超声波传感器83和第三超声波传感器85均可收到超声回波。
继续如图23所示，第一收发区域的未重叠部分为传感器组件20的第一检测区域11，第一收发区域、第二接收区域和第三接收区域重叠的部分为传感器组件20的第二检测区域12。第一收发区域与第二接收区域重叠的部分除去第二检测区域的部分为传感器组件20的第四检测区域14。第一收发区域与第三接收区域重叠的部分除去第二检测区域的部分为传感器组件20的第三检测区域13。
如图24所示，图24为本发明第四实施例的智能割草机400的超声波传感器组件包括三个超声波传感器的第二种布置方式的检测范围示意图。超声波传感器组件的该第二种布置方式与第一种布置方式的区别在于，超声波传感器组件20安装于距离壳体前端呈一段距离D的位置。具体描述为，在该第二种布置方式的实施例中，超声波传感器组件20包括包括第一超声波传感器81、第二超声波传感器83及第三超声波传感器85。第二超声波传感器83及第三超声波传感器85分别位于第一超声波传感器81的两侧且与第一超声波传感器 81成角度交叉设置。交叉的角度只要能够使得重叠检测区域尽可能的靠近机器前段的近距离检测区域即可。该种方式可以实现近距离检测障碍物，且能够知道障碍物的方向。
如图24所示，在该第二种布置方式的实施例中，第一超声波传感器81具有第一收发区域。第二超声波传感器83具有第二接收区域。第三超声波传感器85具有第三接收区域。第一收发区域、第二接收区域和第三接收区域在智能割草机400的正前方形成有重叠检测区域。所述重叠检测区域内第一超声波传感器81、第二超声波传感器83和第三超声波传感器85均可收到超声回波，即如果第一超声波传感器81发送超声波，则第一超声波传感器81、第二超声波传感器83和第三超声波传感器85均可收到超声回波。第一收发区域的未重叠部分为传感器组件20的第一检测区域11，第一收发区域、第二接收区域和第三接收区域重叠的部分为传感器组件20的第二检测区域12。第一收发区域与第二接收区域重叠的部分除去第二检测区域的部分为传感器组件20的第四检测区域14。第一收发区域与第三接收区域重叠的部分除去第二检测区域的部分为传感器组件20的第三检测区域13。
如图24所示，在本发明第四实施例的智能割草机400的该第二种布置方式中，第一超声波传感器81、第二超声波传感器83及第三超声波传感器85 原则上可以设置在壳体10长度方向上的任何位置，如果第一超声波传感器81、第二超声波传感器83及第三超声波传感器85设置在壳体10上更加靠近后端的地方，那么为了能够保证超声波传感器发送超声波和接收障碍物回波不受影响，可以改进壳体的形状或者将超声波传感器设置的更高。在本发明的优选实施例中，同时考虑到超声波的发送和接收以及占用空间小的因素，第一超声波传感器81、第二超声波传感器83及第三超声波传感器85设置在壳体10长度方向的前半部分，距离D小于等于壳体10长度的一半，如此设置，可以更加方便的通过对壳体前端的结构改进来适合视场的范围，避免对超声波产生阻挡。
在本发明第四实施例的智能割草机400的一个优选实施例中，控制模块30 依据超声波传感器组件20中第一超声波传感器81所发射超声波，第一超声波传感器81、第二超声波传感器83及第三超声波传感器85接收障碍物回波的组合情况，判断障碍物的方位。当超声波传感器组件20中只有第一超声波传感器81发射超声波，并且只有第一超声波传感器81接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于第一检测区域11。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器81发射超声波，第一超声波传感器81、第二超声波传感器83及第三超声波传感器85均接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第二检测区域12。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器81发射超声波，仅第一超声波传感器81和第二超声波传感器83接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第三检测区域13。当超声波传感器组件20中第一超声波传感器81发射超声波，仅第一超声波传感器81和第三超声波传感器 85接收障碍物回波时，控制模块30判断障碍物位于所述第四检测区域14。
在本发明第四实施例的智能割草机400的一个优选实施例中，控制模块30 依据超声波传感器组件20的发射超声波和接收障碍物回波的时间差，计算障碍物离智能割草机的距离。
本发明前述四个实施例的智能割草机的实施例同样适用于其他自移动设备，比如智能扫地机器人，关于智能扫地机器人或者更多的自移动设备的实施例描述在此不重复进行，其他自移动设备的实施例方案与前述四个实施例的智能割草机100、200、300、400相同。
图25为控制模块30控制超声波传感器组件20发射和接收的流程图。适用本发明所有实施例的超声波传感器组件20，下面以第一实施例的智能割草机100中的超声波传感器进行举例描述。控制模块30控制第一超声波传感器 21和第二超声波传感器23在时间轴上间隔发射超声波，具体步骤依次为：
步骤S11：第一超声波传感器21在一第一时间发出超声波；
步骤S12：第一超声波传感器21和第二超声波传感器23接收超声波；
步骤S13：第二超声波传感器23在一第二时间发出超声波；
步骤S14：第一超声波传感器21和第二超声波传感器23接收超声波。
控制模块30控制超声波传感器组件20按照图25所示的步骤，循环地进行障碍物检测。如果有效检测范围内存在障碍物，发射的超声波会被障碍物反射形成回波。超声波传感器组件20接收到回波，控制模块30根据回波信息，分析判断出障碍物的方位及距离。如果有效检测范围内不存在障碍物，则步骤 S12和步骤S14的超声波传感器组件接收不到超声波回波，进而分析判断智能割草机100的前进方向上不存在障碍物。第一超声波传感器21和第二超声波传感器23发射超声波的时间差T，称为有效接收时段。有效接收时段T的具体时间，根据驱动电路所产生驱动信号的强弱及超声波传感器的硬件参数而有所不同。该超声波交替发射的步骤同样适用于本发明上述的智能割草机200、 300。
图26为智能割草机的有效检测范围内障碍物情况不同所对应的超声波传感器组件接收信号情况示意图，图26以第一实施例的智能割草机100中的超声波传感器进行举例描述。该波形示意图仅用来表示障碍物在不同方位时，超声波传感器组件所接收的波形示意，并不代表真实传感器组件的接收信号波形。在本实施例中，以第一超声波传感器21发射超声波为例，阐述障碍物出现在不同方位时，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23所接收信号的情况示意图。在图17的接收信号波形中，类似矩形的波形M表示超声波传感器发射超声波后的自激振荡，类似菱形的波形N表示超声波传感器所接收到的反射的超声波。由于在该实施例中，第一超声波传感器21发射超声波，因此，第一超声波传感器21的接收信号示意图始终存在类似矩形的波形a。该收发信号的情况同样适用于本发明上述的智能割草机200、300。
如图26(a)所示，第一超声波传感器21在t0时刻发射超声波。在t0至t1 时间段内，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23都未接收到反射的超声波。控制模块30判断，智能割草机100的有效检测范围内不存在障碍物。 t0至t1时间段为上述所述的有效接收时段T。
如图26(b)所示，第一超声波传感器21在t0时刻发射超声波。在t0至t1 时间段内，第一超声波传感器21接收到发射波而第二超声波传感器23未接收到反射的超声波。控制模块30判断，智能割草机100的第一检测区域内存在障碍物。
如图26(c)所示，第一超声波传感器21在t0时刻发射超声波。在t0至t1 时间段内，第一超声波传感器21未接收到发射波而第二超声波传感器23接收到反射的超声波。控制模块30判断，智能割草机100的第二检测区域内存在障碍物。
如图26(d)所示，第一超声波传感器21在t0时刻发射超声波。在t0至t1 时间段内，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23都未接收到反射的超声波。控制模块30判断，智能割草机100的第三检测区域内存在障碍物。
如图27及28所示，本发明的一个优选实施例的智能割草机中，涉及的超声波传感器发送超声波后形成检测障碍物的超声波视场，由于在高度方向，智能割草机只需要检测其前进方向上一定高度范围内的障碍物，但需要检测到其正前方智能割草机宽度范围内的障碍物，所以为了能够获得更宽的障碍物检测范围，本发明优选视场为非圆形，比如椭圆形视场，垂直于视场的轴线做一个切面，波形面呈类似椭圆形，有一个长轴方向2a和一个短轴方向2b，壳体10 具有底面，所述底面为自移动设备工作时与地面接触的若干接触点形成的基准面。将长轴方向安装为和壳体10的底面基本平行，将短轴方向安装为和壳体 10的底面基本垂直。此处基本的意思包括两层，第一层意思是长轴方向完全和壳体10的底面平行，短轴方向完全和壳体10的底面垂直；第二层意思是长轴方向和壳体10的底面大约呈平行(并不是绝对平行)，短轴方向和壳体10的底面大约呈垂直(并不是绝对垂直)。如此的界定，可以灵活的进行超声波传感器的安装设置，使得超声波视场满足长轴大于短轴，即宽度视场值大于高度视场值即可,可以确保在壳体宽度方向检测较多的障碍物，确保壳体正前方障碍物检测的准确度。可以理解为视场范围是一个扁的形状以此保证较大的宽度检测范围，而相比较而言，对于高度范围的障碍物的测量有些是不必要的，比如高于壳体位于壳体上方的秋千，所以高度上不需要太大的检测范围，但是宽度上需要尽可能大的检测范围，该宽度检测范围能够覆盖更多壳体正前方宽度方向的障碍物，宽度方向的轴尺寸大于高度方向的轴尺寸，即长轴大于短轴。在一个实施例中，所述波形面为椭圆形。该实施例中关于超声波波束及波形面的描述同样适用于本发明前述的四个实施例的智能割草机100、200、300、400。
如图29所示，本发明一个优选实施例的超声波传感器组件20中，为了获得非圆形的超声波波束的波形面，可以直接选择超声波传感器本身的超声波波束的波形面是非圆形的，视场98为非圆形，垂直于超声波传感器的轴线做一个切面得到所述波形面。该实施例中关于超声波传感器本身的超声波波束的波形面的描述同样适用于本发明前述的四个实施例的智能割草机100、200、300、 400。
如图30所示，本发明一个优选实施例的超声波传感器组件20中，为了获得非圆形的超声波波束的波形面，超声波传感器20′本身的超声波波束的波形面可以选择圆形的，视场98′为非圆形，可以在超声波传感器发射超声波的一端设置用以调整超声波传感器发射出的超声波波束形状的波束调整器90，所述波束调整器90调整后获得的超声波波束的波形面是所述非圆形的，超声波传感器组件20的视场98为非圆形，垂直于所述超声波波束的轴线做一个切面得到所述波形面。该实施例中关于超声波传感器本身的超声波波束的波形面的描述及波束调整器90的设置同样适用于本发明前述的四个实施例的智能割草机 100、200、300、400。
在另一个实施例中，自移动设备设有与机器宽度方向一致的横向及垂直于机器宽度方向并与机器高度方向一致的纵向，超声波传感器发射的超声波波束在横向上的范围大于纵向上的范围。垂直于超声波传感器发射的超声波波束的轴线做一个切面得到波形面，所述波形面在横向上的长度大于在纵向上的长度。只要超声波传感器满足该安装条件，即可在横向上获得更广的障碍物识别范围。
本发明一个优选实施例的超声波传感器组件20中，可以在超声波传感器上设置声波导向管，为了获得更大的重叠检测区域面积，可以通过声波导向管增加声波发射范围。
本发明一个优选实施例的智能割草机中，当所述障碍物和智能割草机之间的距离小于所述预设距离时，控制模块30控制智能割草机执行预设的避障措施。所述预设距离与所述智能割草机的移动速度、加速度、惯性中的至少一个成正向关系。惯性为与智能割草机的质量有关，以及移动模块轴的设置位置有关，即与智能割草机的质量分布有关，因为移动模块轴的位置不同会影响智能割草机的质量分布，进而影响惯性。所述预设距离小于等于25厘米。当本发明的智能割草机需要实现近距离非接触式避障时，所述预设距离小于等于15 厘米。当本发明的智能割草机的工作环境中有坡或者狭窄通道时，所述预设距离小于等于10厘米。以本发明智能割草机的长度尺寸作为参考值，所述预设距离小于等于壳体长度的40％。当本发明的智能割草机需要实现近距离非接触式避障时，所述预设距离小于等于壳体长度的24％。当本发明的智能割草机的工作环境中有坡或者狭窄通道时，所述预设距离小于等于壳体长度的15％。以本发明智能割草机的宽度尺寸作为参考值，所述预设距离小于等于壳体宽度的 60％。当本发明的智能割草机需要实现近距离非接触式避障时，所述预设距离小于等于壳体宽度的35％。当本发明的智能割草机的工作环境中有坡或者狭窄通道时，所述预设距离小于等于壳体宽度的25％。如前述将预设距离的设定与壳体的长度及宽度关联，是因为智能割草机在选择不同的避障逻辑时，为了实现非接触式避障，不但跟预设距离有关，还和壳体长度及宽度有关。上述关于预设距离的描述同样适用于本发明上述的四个实施例的智能割草机100、200、 300、400。
本发明一个优选实施例的智能割草机中，由于超声波传感器信号发出后，在前方超声波的传输范围内所有的障碍物都会有回波返回，且很多的超声回波会被超声波传感器接收到，但是对于一些较远的障碍物，对智能割草机是没有影响的，智能割草机主要是需要对较近的障碍物进行辨识，然后达成非接触式避障的目的。所以为了减少不必要的数据分析，控制模块30仅对限定分析范围内接收到的超声回波进行分析。所述限定分析范围与壳体10的长度有关。所述限定分析范围最好是小于等于200厘米，该范围是指壳体10最前端至壳体10前方200厘米。在本发明的优选实施例中，所述限定分析范围的范围最佳为小于等于90厘米，该范围是指壳体10最前端至壳体10前方90厘米。上述关于限定分析范围的描述同样适用于本发明上述的四个实施例的智能割草机 100、200、300、400。
本发明一个优选实施例的智能割草机中，智能割草机需要检测其前进方向上的障碍物，且仅仅检测符合一定高度范围的障碍物，超过该高度范围外的障碍物可以不用检测，比如超过智能割草机1本身高度5cm以外的障碍物可以不用检测。由于检测的障碍物有高度范围的要求，决定是否检测到障碍物的前提是障碍物落入超声波传感器的视场范围内，使得超声波传感器发出的超声波视场能够检测到障碍物产生超声回波，而超声波传感器的安装高度及俯仰角不同，决定了视场的方向不同。
本发明一个优选实施例的智能割草机中，如图31至图33所示，超声波传感器的安装高度为H 1，待识别的障碍物的高度界限值为H2(对于智能割草机而言，H2一般设定的待割除的草的高度)，即高于H2被识别为障碍物，低于 H2的不认为是障碍物。超声波传感器安装高度H1与待割除的草的高度H2的关系，H1＝H2+L*sin(φ±σ)，其中，L为超声波传感器的轴心到判定截面的距离，φ为传感器性能决定的视场角度的一半，σ为超声波传感器的中心线相对于壳体底面的偏移角度，如果超声波传感器向上倾斜-σ，如果超声波传感器向下倾斜+σ。基于该安装高度H 1，超声波传感器的视场98可以满足覆盖到大于H2范围，可以识别高于H2高度的物体并进行障碍物识别。在一个实施例中，根据割草的高度要求，超声波传感器相对于地面的安装高度范围为19厘米到 20厘米，在该高度范围内，不但可以割除大部分的草，而且还能割除高度较高的草，因为在该超声波传感器的安装高度范围内，超声波传感器不会将大部分的草识别为障碍物，从而可以割除大部分的草，而对于零星的高度较高的草，由于高草较少且一般不会集中分布，所以获得的超声波回波信号不足以被判断为是障碍物，从而可以割除高度较高的草。如果超声波传感器的高度被设置为低于19厘米，超声波传感器会接收到很多来自草的超声波回波，会出现将草认为是障碍物的情况存在，从而影响了割草机的工作效率。关于本实施例中的超声传感器的高度H 1的设置同样适用于本发明上述的四个实施例的智能割草机100、200、300、400。
在一个实施例中，超声波传感器相对于地面的安装高度范围为19厘米到 20厘米。以刀盘高度为参考量，超声波传感器相对于地面的安装高度与刀盘相对地面的高度之间的差值范围在100mm-300mm。关于本实施例中的超声传感器的高度的设置同样适用于本发明上述的四个实施例的智能割草机100、200、 300、400。
在上述各实施例中，自移动设备靠近障碍物时，刀盘继续工作，如此设置，可以保证对障碍物周边区域的处理
本发明一个优选实施例的智能割草机中，智能割草机有大致确定的需要割除的割草高度范围，所以大于待割除的草的高度的物体会被识别为障碍物，同时为了完成确定高度的草可以被割掉，需要超声波传感器的视场并不将需要割掉的草识别为障碍物，因为超声波传感器的自身性能决定了φ、σ的值，判定截面选定后L的距离也是可以确定的，所以只要确定好需要割草的高度H2，通过公式H1＝H2+L*sin(φ±σ)，即可以换算出超声波传感器的安装高度H1。由于不同的草坪割草高度H2的值可能会不同，设定一个初始的割草高度H2后，还可以通过内部软件控制H2数值的弹性变动，比如传感器视场内传感器轴线附近的检测信号强度是大于远离传感器轴线的外侧视场的，可以通过识别信号强度的选择改变H2的高度，达成不同割草高度的微调节。关于本实施例中的超声传感器的高度H 1的设置同样适用于本发明上述的四个实施例的智能割草机100、200、300、400。
本发明一个优选实施例的智能割草机中，由于草坪上的草的高度并不都是一样的，所以割草高度H2的高度的选择是为了能够将大部分的草割除，对于部分高度高于割草高度H2的高草仍旧是需要割掉的，但是，由于该部分高草的高度值大于H2的值，所以该部分高草会被识别为障碍物做避障处理，而这会导致高草无法割除。所以本发明智能割草机内预设有反射波门限阈值，由于对于进入超声波传感器视场内的高草，其是草的顶端进入超声波传感器的视场，该草的顶端产生的回波信号比较弱，可以通过设置反射波门限阈值，将小于反射波门限阈值的超声回波认定为是高草产生的，智能割草机继续前进对其进行割除，将大于反射波门限阈值的回波信号认定为是障碍物产生的，智能割草机需要采取避障措施。在实际的应用中，有时也会出现高草产生的回波信号与障碍物产生的回波信号强度相差比较小，此时反射波门限阈值的设置会比较高，而且为了避免造成碰撞障碍物，某些高草的回波信号仍旧会高于反射波门限阈值，那么会导致把高草认为是障碍物使得高草没有被割掉。对于这种情形，可以对电路进行改进，设置放大倍数调节，通过放大倍数调节，拉开高草回波与障碍物回波的信号差距，再通过合理的反射波门限阈值的设定，可以明显区分高草与障碍物。本发明前述的反射波门限阈值，可以是反射信号强度值。关于本实施例中的超声传感器反射波门限阈值设定的相关描述同样适用于本发明上述的四个实施例的智能割草机100、200、300、400。
如图34及图35所示，本发明一个优选实施例的智能割草机中，为了进一步提高超声波传感器识别障碍物的准确度，壳体10上与超声波传感器视场临近的邻接壁91的上表面(该上表面为与视场相邻的面)需要在高度方向上低于超声波传感器视场的最外边(视场的虚拟边)，如此设置，可以避免壳体10 阻挡超声波的传输，一方面避免壳体10反射超声波，避免反射的超声回波对传感器发射的超声波产生影响，另一方面避免阻挡超声波，因为识别障碍物的超声波较少会影响障碍物识别的准确性。并且，可以保证声波束轴的水平，传感器具有声波束轴，优选实施方式中，需要所述声波束轴呈水平状态，通过邻接壁91在高度方向上低于超声波传感器视场的最外边，确保壳体结构不会阻挡视场，进而不会改变声波束轴的位置，确保所述声波束轴呈水平状态。对于该与超声波传感器视场临近的邻接壁91的上表面的形状不做限定。超声波传感器的视场具有与壳体10临近的边界线97，壳体10上与边界线97邻近位置的邻接壁91的上表面低于边界线97。边界线97与邻接壁91的上表面之间具有最小距离δ1大于0。关于本实施例中的壳体10的邻接壁91的相关描述同样适用于本发明上述的四个实施例的智能割草机100、200、300、400。
如图34所示，邻接壁91的上表面可以是弧面，也可以是斜面，也可以是其他不规则的面，本发明一个优选实施例的智能割草机中，该邻接壁91是斜面，所述斜面低于边界线97，邻接壁91与边界线97的关系可以通过壳体10 的设计达成，比如在壳体上沿着超声波传感器的视场开槽，便于超声波不受阻挡的发射出去。邻接壁91与边界线97的关系也可以通过调整超声波传感器相对智能割草机前端的安装位置及俯仰角达成，此处超声波传感器的安装位置即包括超声波传感器沿壳体10前后方向上的安装位置，也包括超声波传感器的安装高度，也包括超声波传感器是内嵌在壳体10中，还是安装在壳体10外部，虽然调整超声波传感器的位置及俯仰角会影响到超声波传感器的检测视场，但是仍旧可以通过其他辅助结构调整超声波传感器的声波传输方向。超声传感器具有轴线，该斜面相较于轴线倾斜角度为θ1，该倾斜角度θ1的要求为θ1≥φ±σ (如果超声波传感器水平安装σ＝0，如果超声波传感器向上倾斜-σ，如果超声波传感器向下倾斜+σ)，该角度的界定确保超声波传感器发射的超声波不会碰到壳体10产生超声回波。该实施例中，由于已经是斜面，所以切线与斜面是一个面。
如图35所示，本发明一个优选实施例的智能割草机中，该邻接壁91是弧面，邻接壁91低于边界线97，所述弧面与边界线97的最外边的关系可以通过壳体10上弧面的弧度设计达成。所述斜面与边界线97的最外边的关系也可以通过调整超声波传感器相对智能割草机前端的安装位置及俯仰角达成。超声传感器具有轴线，该弧面具有切线，该切线相较于轴线倾斜角度为θ2，该倾斜角度θ2的要求为θ2≥φ±σ(如果超声波传感器水平安装σ＝0，如果超声波传感器向上倾斜-σ，如果超声波传感器向下倾斜+σ)，该角度的界定确保超声波传感器发射的超声波不会碰到壳体10产生超声回波。总结如图34及图35的公式θ≥φ±σ(如果超声波传感器水平安装σ＝0，如果超声波传感器向上倾斜 -σ，如果超声波传感器向下倾斜+σ)。
本发明其他优选实施例的智能割草机中，该邻接壁91可以是斜面或弧面以外的不规则的形状，比如波浪形状、阶梯形状等等。本发明上述关于邻接壁 91的切线与超声波传感器角度关系的描述同样适用于本发明上述的四个实施例的智能割草机100、200、300、400。
如图36所示，本发明一个优选实施例的智能割草机中，智能割草机还可以包括第五超声波传感器92，第五超声波传感器92的输出端与控制模块30 的输入端相连接，第五超声波传感器92用于实时检测所述智能割草机前进方向上是否存在坡面，控制模块30用于根据第五超声波传感器92检测到的坡面信息控制智能割草机是否上坡。第五超声波传感器92相对于壳体10底面呈角度安装设置于壳体10上，所述智能割草机在平地上割草时，第五超声波传感器92识别不到障碍物，当智能割草机前方有坡时，第五超声波传感器92会收到坡面反射的超声回波并识别障碍物为坡。对于第五超声波传感器92的轴线相对于壳体10底面的安装角度，主要取决于工作区域内坡的倾斜角度。在机器做初始设置时，可以根据工作环境将坡的倾斜角度的大致参数输入智能割草机。该实施例的第五超声波传感器92的设置及描述同样适用于本发明上述的四个实施例的智能割草机100、200、300、400。在实际应用中，当壳体高度较高时，坡面到超声波传感器轴心的距离大于盲区范围，所以第五超声波传感器92可以安装在壳体的前端；当壳体高度较低时，坡面到超声波传感器轴心的距离可能还会位于盲区范围，为了规避第五超声波传感器92的盲区，可以将第五超声波传感器92设置的高于壳体。
本发明的智能割草机，当智能割草机到达预设距离时，为了避免碰撞障碍物会不继续朝障碍物前进而执行预设的避障措施，所述预设的避障措施为控制模块控制所述智能割草机停止移动、或转向、或移动且转向、或转向后继续沿原方向移动、或减速并转向。智能割草机与障碍物之间的距离大于0。
本发明一个优选实施例的智能割草机中，只要保证智能割草机100能够快速的停止或后退，所述预设距离可以无限小接近于0厘米，但是不等于0，比如，当智能割草机10的制动效果足够好，可以实现即时刹车或后退时，可以达到无限接近障碍物但不碰撞的效果。但是为了优化智能割草机的运动，提高割草效率，往往希望割草机能够执行预设的运动逻辑继续工作而非停机。
如图48及图49所示，本发明一个优选实施例的智能割草机中，智能割草机可以根据控制模块形成的虚拟的三个检测区进行避障逻辑的选择，还可以借助预设距离L进行虚拟分区避障。如图48及图49所示，图48及图49为智能割草机分区避障的示意图，壳体10具有沿前后方向延伸的壳体轴线210，控制模块30在壳体10前方设有虚拟的最靠近壳体的E区、位于E区前方的F区和 G区及位于F区和G区前方的H区。所述F区和G区以轴线为分界线且分别位于壳体轴线210的两侧，超声波传感器组件20的探测范围至少覆盖到E区、 F区和G区。所述E区内智能割草机前进或拐弯会与障碍物之间产生损伤碰撞。所述F区内智能割草机右拐弯不会与障碍物之间产生损伤碰撞。所述G区内智能割草机左拐弯不会与障碍物之间产生损伤碰撞。所述H区内智能割草机前进或拐弯均不会与障碍物之间产生损伤碰撞。当在E区检测到障碍物时，所述控制模块控制所述智能割草机执行后退的避障措施。当在F区和G区均检测到障碍物时，所述控制模块控制所述智能割草机执行后退的避障措施。当仅在F区检测到障碍物时，所述控制模块控制所述智能割草机执行右拐或后退的避障措施。当仅在G区检测到障碍物时，所述控制模块控制所述智能割草机执行左拐或后退的避障措施。当在H区检测到障碍物时，所述控制模块控制所述智能割草机执行前进或后退或拐弯的避障措施。当在E区、F区和G区均未检测到障碍物时，所述控制模块控制所述智能割草机执行前进或后退或拐弯的避障措施
如图48所示，针对F区和G区中位于壳体轴线210附近的区域，属于避障浮动区域，该区域中有时智能割草机并不能左拐或者右拐，所以针对该区域，可以直接采用后退的避障措施，针对该浮动区域的面积主要跟智能割草机的速度以及机器的宽度有关，控制模块30根据障碍物的距离、智能割草机的速度、机身的结构参数以及转弯半径可以根据算法计算得出采用哪种避障逻辑可以不碰撞障碍物。关于E区的划分，可以根据预设距离进行虚拟设定，这个可以根据软件方式进行设定，而且随着智能割草机的移动速度不一样，虚拟的E区的范围会不同，如此是为了尽可能大限度的实现近距离非接触避障，提高智能割草机的可接近性。E区的设定要求是，在E区范围内，智能割草机只能采取后退的避障措施。软件控制时，由于机器的尺寸信息(比如长度、宽度、前端侧面的倒角弧度等)以及机器的性能参数(比如制动能力、信号传递速度等)都设置在机器内，机器会结合预设距离和当前运动速度自动区分出E区的范围。
如图48所示，以第一实施例的智能割草机100为例，E区范围内L1+L2 的和是一个等值，L1′+L2′的和是一个等值，L1为第一超声波传感器轴心到障碍物的距离，L2为第二超声波传感器轴心到障碍物的距离。如图49所示，同样的F区和G区范围内L3+L4的和是一个等值，L3′+L4′的和是一个等值， L3为第一超声波传感器轴心到障碍物的距离，L4为第二超声波传感器轴心到障碍物的距离。本发明图48及图49所述实施例的避障描述同样适用于本发明上述的四个实施例的智能割草机100、200、300、400。
如图50所示，图50为本发明智能割草机进行避障的逻辑图，本发明智能割草机在避障时一直与障碍物99保持一定的距离，距离H1或H2均大于0，本发明智能割草机能够实现非接触式避障。图中圆圈表示的是假设的障碍物 99。
解决近距离非接触式避障问题的实施例。
如图42所示，一般的收发一体的超声波传感器21由于需要同时承担发射超声波和接收障碍物回波的工作，所以都存在盲区的问题，关于盲区的形成原理是：由一个高压脉冲进行超声波发射，在脉冲结束后，超声波传感器会有一个比较长时间的余震。在这个余震的时间段内，声波的反射波信号是没有办法跟发射波信号区分的，从而形成超声波传感器的测距盲区。余震的时间不同，测距盲区也相应不同。一般超声波传感器的测距盲区的盲区半径大于30厘米。因此，如图43所示，图43(a)是存在盲区的超声波传感器的预设距离S1，图43(b)是解决了部分盲区的超声波传感器的预设距离S2，S2〈S1。如果完全解决了盲区问题，S2会更加小，所以说如果不解决盲区的问题，采用超声波传感器作为非接触式避障手段的自移动设备将无法判断距离超声波传感器30厘米以内的障碍物。所以为了避免碰撞障碍物，自移动设备采取反应动作的距离必须要大于盲区半径，即预设距离(需要避障的距离)必须要大于盲区半径。这样会影响自移动设备的机身可接近性。关于盲区问题，现有技术中可以通过硬件改进来减小或消除盲区，也可以通过软件算法减小或消除盲区，但是不管是硬件改进还是软件算法的应用的，均需要做额外的结构设置或算法处理。本发明实施例的自移动设备不需要对硬件做改进，也不需要增加软件算法即能实现减小或者消除盲区的目的。下面将结合具体实施例对解决近距离非接触式避障问题的实施例进行描述。
第五实施例：
本发明第五实施例的自移动设备与第一实施例的智能割草机100结构及控制相同，此处不进行重复描述及重复附图的提供。直接利用第一实施例的智能割草机100的附图进行描述。
如图6及图8所示，本发明第五实施例的自移动设备与第一实施例的智能割草机100的差异在于，在第五实施例的自移动设备的第一种布置方式(第一种布置方式与第一实施例的智能割草机100的第一种布置方式相同)中，第三检测区域至少同时覆盖了部分第一超声波传感器21的第一测距盲区和部分第二超声波传感器23的第二测距盲区。
如图7及图9所示，本发明第五实施例的自移动设备与第一实施例的智能割草机100的差异在于，在第五实施例的自移动设备的第二种布置方式(第二种布置方式与第一实施例的智能割草机100的第二种布置方式相同)中，超声波传感器组件20的位置相对壳体10的前端后移，对于存在盲区的超声波传感器而言，超声波传感器的盲区有部分或者全部落在壳体10上。因此，第三检测区域不需要覆盖全部第一超声波传感器21的第一测距盲区和第二超声波传感器23的第二测距盲区。在该第五实施例的自移动设备的第二种布置方式的实施例中，第三检测区域只需要同时覆盖位于壳体10前端的盲区(第一超声波传感器的盲区和第二超声波传感器的盲区)即可。因此，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23的互成角度的具体数值只需使得第三检测区域同时覆盖位于壳体10前端的盲区即可。
如图3及图4所示，在本发明第五实施例的自移动设备中，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23互成的夹角σ1的范围为60°-110°。在该第五实施例的自移动设备的优选实施例中，第一超声波传感器21和第二超声波传感器 23的交叉角度σ1范围为70°-90°。该70°-90°数值范围的第一超声波传感器21 和第二超声波传感器23的交叉，能够确保重叠检测区域覆盖盲区，还能避免其中一个超声波传感器发射的超声波未经过障碍物反射而直接被另一个超声波传感器接收，减少第一超声波传感器21和第二超声波传感器23两者之间的信号串扰，提高了障碍物识别的准确性。上述的第一超声波传感器21和第二超声波传感器23互成的角度即是指第一轴线211和第二轴线231互成的角度。
如图5所示，在本发明第五实施例的自移动设备中，相对于壳体轴线210，第一轴线211与壳体轴线210之间的夹角ω1的范围是10°-80°，第二轴线231 与壳体轴线210之间的夹角ω2的范围是25°-55°。在该角度范围内，能够确保重叠检测区域覆盖盲区，还能避免其中一个超声波传感器发射的超声波未经过障碍物反射而直接被另一个超声波传感器接收，减少第一超声波传感器21和第二超声波传感器23两者之间的信号串扰，提高了障碍物识别的准确性。
在本发明第五实施例的自移动设备中，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23的互成角度的具体数值，根据第一超声波传感器21和第二超声波传感器23之间间距以及超声波传感器的波束发散角等硬件参数不同而会有所变化。在实际应用时，第一超声波传感器21和第二超声波传感器23的布置只需达到能够形成重叠的第三检测区域，且第三检测区域至少能够同时覆盖部分第一超声波传感器21的第一测距盲区和部分第二超声波传感器23的第二测距盲区即可。
在本发明第五实施例的自移动设备中，由于在重叠检测区域内的障碍物可以不止一个超声波传感器收到超声回波，以第一超声波传感器21发送超声波为例，当在重叠检测区域存在障碍物且该障碍物位于第一超声波传感器21的盲区范围内时，由于第一超声波传感器21自身盲区仍旧实际存在，第一超声波传感器21自身无法区分是障碍物的超声回波还是自身发送超声波后的余震，但是由于重叠检测区域内第二超声波传感器23也能够收到超声回波，且对于第二超声波传感器23而言，障碍物所在位置并不是第二超声波传感器23的盲区范围内，或者即使障碍物所在位置在第二超声波传感器23的盲区范围内，由于第二超声波传感器23此时不发出超声波只负责接收障碍物回波，所以第二超声波传感器 23能不受串扰的区分是障碍物的超声回波，基于这个原理，第一超声波传感器 21和第二超声波传感器23相互交叉呈角度布置，能够缩短甚至消除自移动设备的测距盲区，提高了自移动设备的可接近性，自移动设备的可接近性提高，有助于自移动设备适应不同工况。且由于缩短了或消除了超声波传感器本身的测试盲区，预设距离可以设置的更加小，可以在实现非接触式避障的前提下，实现近距离的障碍物检测。对于自移动设备而言，近距离可以让割草机割更多的草，有利于工作效率的提高。
本发明第五实施例的自移动设备中仅仅通过两个超声波传感器交叉设计即可同时解决盲区的问题，达到可接近性的效果，并达到了知障碍物方向的目的，还能同时兼顾不同工况(比如上坡、狭窄通道、侧面墙)问题的解决，不同工况的描述见下述。本发明明第五实施例的自移动设备中使用零件少，零件布置方便，解决的问题多，节约了使用成本。
本发明第五实施例的自移动设备的其他实施方式中，可以参照第一实施例的智能割草机100中一样，设置三个及以上的超声波传感器，依次通过增加重叠区的面积确保盲区覆盖的全面性。三个及以上的超声波传感器的排布方式及信号收发界定及障碍物的位置判断与第一实施例的智能割草机100中一样。
第六实施例：
本发明第六实施例的自移动设备与第二实施例的智能割草机200结构及控制相同，此处不进行重复描述及重复附图的提供。直接利用第二实施例的智能割草机200的附图进行描述。
如图13所示，本发明第六实施例的自移动设备与第二实施例的智能割草机 200的差异在于，在第六实施例的自移动设备的第一种布置方式(第一种布置方式与第二实施例的智能割草机200的第一种布置方式相同)中，第三检测区域至少同时覆盖了部分第一超声波传感器41的第一测距盲区和部分第二超声波传感器43的第二测距盲区。
如图14所示，本发明第六实施例的自移动设备与第二实施例的智能割草机 200的差异在于，在第六实施例的自移动设备的第二种布置方式(第二种布置方式与第二实施例的智能割草机200的第二种布置方式相同)中，超声波传感器组件20的位置相对壳体10的前端后移，对于存在盲区的超声波传感器而言，超声波传感器的盲区有部分或者全部落在壳体10上。因此，第三检测区域不需要覆盖全部第一超声波传感器41的第一测距盲区和第二超声波传感器43的第二测距盲区。在该第六实施例的自移动设备的第二种布置方式的实施例中，第三检测区域只需要同时覆盖位于壳体10前端的盲区(第一超声波传感器的盲区和第二超声波传感器的盲区)即可。
在本发明第六实施例的自移动设备中，由于在重叠检测区域内的障碍物可以不止一个超声波传感器收到超声回波，以第一超声波传感器41发送超声波为例，当在重叠检测区域存在障碍物且该障碍物位于第一超声波传感器41的盲区范围内时，由于第一超声波传感器41自身盲区仍旧实际存在，第一超声波传感器41自身无法区分是障碍物的超声回波还是自身发送超声波后的余震，但是由于重叠检测区域内第二超声波传感器43也能够收到超声回波，且对于第二超声波传感器43而言，障碍物所在位置并不是第二超声波传感器43的盲区范围内，或者即使障碍物所在位置在第二超声波传感器43的盲区范围内，由于第二超声波传感器43此时不发出超声波只负责接收障碍物回波，所以第二超声波传感器 43能不受串扰的区分是障碍物的超声回波，基于这个原理，第一超声波传感器 41和第二超声波传感器43相互交叉呈角度布置，能够缩短甚至消除自移动设备的测距盲区，提高了自移动设备的可接近性，自移动设备的可接近性提高，有助于自移动设备适应不同工况。且由于缩短了或消除了超声波传感器本身的测试盲区，预设距离可以设置的更加小，可以在实现非接触式避障的前提下，实现近距离的障碍物检测。对于自移动设备而言，近距离可以让割草机割更多的草，有利于工作效率的提高。
本发明第六实施例的自移动设备中仅仅通过两个超声波传感器平行设置，使得超声波传感器的检测区域重叠即可同时解决可接近性的问题及知障碍物方向的问题，还能同时兼顾不同工况(比如上坡)问题的解决，本发明第六实施例的自移动设备使用零件少，零件布置方便，解决的问题多，节约了使用成本。
本发明第六实施例的自移动设备的其他实施方式中，可以参照第二实施例的智能割草机200中一样，设置三个及以上的超声波传感器，依次通过增加重叠区的面积确保盲区覆盖的全面性。三个及以上的超声波传感器的排布方式及信号收发界定及障碍物的位置判断与第二实施例的智能割草机200中一样。
第七实施例：
本发明第七实施例的自移动设备与第三实施例的智能割草机300结构及控制相同，此处不进行重复描述及重复附图的提供。直接利用第三实施例的智能割草机300的附图进行描述。
如图18所示，本发明第七实施例的自移动设备与第三实施例的智能割草机 300的差异在于，在第七实施例的自移动设备的第一种布置方式(第一种布置方式与第三实施例的智能割草机300的第一种布置方式相同)中，第三超声波传感器65与第一超声波传感器61交叉形成的重叠区覆盖第一超声波传感器61 的第一测距盲区，第二超声波传感器63与第四超声波传感器67交叉形成的重叠区覆盖第二超声波传感器63的第二测距盲区。此实施例中，在第一超声波传感器61的盲区范围内，第三超声波传感器65可以准确的接收到障碍物的超声回波，在第二超声波传感器63的盲区范围内，第四超声波传感器67可以准确的接收到障碍物的超声回波，可以达到减小或消除盲区的目的。
如图19所示，本发明第七实施例的自移动设备与第三实施例的智能割草机 300的差异在于，在第七实施例的自移动设备的第二种布置方式(第二种布置方式与第三实施例的智能割草机300的第一种布置方式相同)中，超声波传感器组件20的位置相对壳体10的前端后移，对于存在盲区的超声波传感器而言，超声波传感器的盲区有部分或者全部落在壳体10上。因此，第三检测区域和第四检测区域不需要覆盖全部第一超声波传感器61的第一测距盲区和第二超声波传感器63的第二测距盲区。在该第七实施例的智能割草机300的第二种布置方式的实施例中，第三检测区域及第四检测区域只需要分别覆盖位于壳体10 前端的盲区(第一超声波传感器的盲区和第二超声波传感器的盲区)即可。
如图18及图19所示，在实际应用时，第三超声波传感器65和第四超声波传感器67的布置只需达到能够形成重叠的第三检测区域及第四检测区域，且第三检测区域至少能够覆盖部分第一超声波传感器61的第一测距盲区，第四检测区域至少能够覆盖部分第二超声波传感器63的第二测距盲区即可。
在本发明第七实施例的自移动设备的该第一种布置方式的实施例中，由于在重叠检测区域内的障碍物可以不止一个超声波传感器收到超声回波，以第一超声波传感器61发送超声波为例，当在重叠检测区域存在障碍物且该障碍物位于第一超声波传感器61的盲区范围内时，由于第一超声波传感器61自身盲区仍旧实际存在，第一超声波传感器61自身无法区分是障碍物的超声回波还是自身发送超声波后的余震，但是由于重叠检测区域内第三超声波传感器65 也能够收到超声回波，且由于第三超声波传感器65不发出超声波只负责接收障碍物回波，所以第三超声波传感器65能不受串扰的区分是障碍物的超声回波，基于这个原理，第一超声波传感器61和第三超声波传感器65相互交叉呈角度布置，第二超声波传感器63和第四超声波传感器67相互交叉呈角度布置能够缩短甚至消除第七实施例的自移动设备的测距盲区，提高了自移动设备的可接近性，自移动设备的可接近性提高，有助于第七实施例的自移动设备适应不同工况。且由于缩短了或消除了超声波传感器本身的测试盲区，预设距离可以设置的更加小，可以在实现非接触式避障的前提下，实现近距离的障碍物检测。对于割草机而言，近距离可以让割草机割更多的草，有利于工作效率的提高。
如图17所示，在本发明第七实施例的自移动设备中，第一超声波传感器 61与第三超声波传感器65互成的夹角γ1的范围为10°-80°。在该第七实施例的自移动设备的优选实施例中，第一超声波传感器61与第三超声波传感器65的交叉角度γ1范围为25°-55°。该25°-55°数值范围能够确保重叠检测区域覆盖盲区。上述的第一超声波传感器61与第三超声波传感器65互成的角度即是指第一轴线611和第三轴线651互成的角度。第二超声波传感器63与第四超声波传感器67的夹角γ2的范围为10°-80°。在该第七实施例的自移动设备的优选实施例中，第二超声波传感器63与第四超声波传感器67的交叉角度γ2范围为25° -55°。该25°-55°数值范围能够确保重叠检测区域覆盖盲区。上述的第二超声波传感器63与第四超声波传感器67互成的角度即是指第二轴线631和第四轴线 671互成的角度。
第八实施例：
本发明第八实施例的自移动设备与第四实施例的智能割草机400结构及控制相同，此处不进行重复描述及重复附图的提供。直接利用第一实施例的智能割草机400的附图进行描述。
如图23所示，本发明第八实施例的自移动设备与第四实施例的智能割草机 400(只包括两个超声波传感器)的差异在于，第二超声波传感器83与第一超声波传感器81交叉形成的重叠检测区至少覆盖部分第一超声波传感器81的第一测距盲区。
如图22所示，本发明第八实施例的自移动设备的第一种布置方式(第一种布置方式与第四实施例的智能割草机400的第一种布置方式相同)中，第二超声波传感器83和第三超声波传感器85与第一超声波传感器81互成角度布置形成的重叠的所述第三检测区域，通过第三检测区域至少同时覆盖第一收发区域内的部分第一测距盲区即可以达到减小或消除盲区的目的。
如图24所示，本发明第八实施例的自移动设备与第四实施例的智能割草机 400的差异在于，在第八实施例的自移动设备的第二种布置方式(第二种布置方式与第四实施例的智能割草机400的第二种布置方式相同)中，超声波传感器组件20的位置相对壳体10的前端后移，对于存在盲区的超声波传感器而言，超声波传感器的盲区有部分或者全部落在壳体10上。第二超声波传感器83和第三超声波传感器85与第一超声波传感器81互成角度的重叠区不需要覆盖全部第一超声波传感器81的第一测距盲区，第三检测区域只需要覆盖第一超声波传感器81位于壳体10前端的盲区即可。第二超声波传感器83和第三超声波传感器85与第一超声波传感器81
如图21及图22所示，在本发明第八实施例的自移动设备中，第二超声波传感器83与第一超声波传感器81互成的夹角ε2的范围为10°-80°。在该第八实施例的自移动设备的优选实施例中，第二超声波传感器83与第一超声波传感器81的交叉角度ε2范围为25°-55°。该25°-55°数值范围的第二超声波传感器 83和第一超声波传感器81的交叉，能够确保重叠检测区域覆盖盲区。上述的第二超声波传感器83与第一超声波传感器81互成的角度即是指第二轴线831 和第一轴线811互成的角度。第三超声波传感器85与第一超声波传感器81互成的夹角ε3的范围为10°-80°。在该第八实施例的自移动设备的优选实施例中，第三超声波传感器85与第一超声波传感器81的交叉角度ε3范围为25°-55°。该25°-55°数值范围的第三超声波传感器85与第一超声波传感器81的交叉，能够确保重叠检测区域覆盖盲区。上述的第三超声波传感器85与第一超声波传感器81互成的角度即是指第三轴线851和第一轴线811互成的角度。
如图21所示，在本发明第八实施例的自移动设备中，可以只包括两个超声波传感器，分别为第二超声波传感器83与第一超声波传感器81，该第二超声波传感器83与第一超声波传感器81交叉形成重叠区，第一超声波传感器81 的第一测距盲区内第二超声波传感器83可以收到障碍物回波。第二超声波传感器83与第一超声波传感器81互成的夹角ε1的范围为10°-80°。在该第八实施例的自移动设备的优选实施例中，第二超声波传感器83与第一超声波传感器81 的交叉角度ε1范围为25°-55°。
在本发明第八实施例的自移动设备中，由于在重叠检测区域内的障碍物可以有独立的一个超声波传感器收到超声回波，负责接收障碍物回波的超声波传感器能不受串扰的区分是障碍物的超声回波，基于这个原理，能够缩短甚至消除第八实施例的自移动设备的测距盲区，提高了自移动设备的可接近性，自移动设备的可接近性提高，有助于自移动设备适应不同工况。且由于缩短了或消除了超声波传感器本身的测试盲区，预设距离可以设置的更加小，可以在实现非接触式避障的前提下，实现近距离的障碍物检测。对于自移动设备而言，近距离可以让割草机割更多的草，有利于工作效率的提高。
解决上坡问题的实施例。
如图37至图41所示，图37至图41为自移动设备在遇到坡的工况示意图。图39中传感器轴线与坡的角度为β1,图40中传感器轴线与坡的角度为β2。自移动设备的前进方向上存在一坡度角为α的坡。如图37所示，超声波传感器组件20发射的超声波会受到坡面的阻挡，从而反射至超声波传感器组件20。控制模块30根据超声波传感器组件20所接收的反射波与发射波的时间差，分析计算出产生反射波的位置点与自移动设备的距离S。当传感器组件20设置在自移动设备的壳体10前端时，距离S就是超声波传感器组件所检测到的距离；当传感器组件20设置在离壳体10前端一段距离D的位置时，距离S是超声波传感器组件所检测到的距离减去超声波传感器离壳体10前端的一段距离D。控制模块30根据超声波的发射和接收的时间差，只能判断出距离S，无法判断出具体由何物阻挡超声波。控制模块30将距离S的值与预设的预设距离L进行比较，当S小于等于L时，控制模块30控制自移动设备是否需要采取避障措施。预设距离L和自移动设备的可接近性有关。预设距离L具体是指控制模块30内预设自移动设备的壳体10前端离障碍物最小距离，相当于机身的可接近性距离，具体预设距离L的设计要求参照前述。
在现有技术中，由于自移动设备并不能实现近距离检测，所以预设距离L 的值是相对比较大的，一般都大于S的值，这样就导致，自移动设备未接近坡面就回避了。
另一方面讲，在现有技术中，由于超声波传感器普遍存在测距盲区，因此预设距离L必须大于测距盲区半径r。当测距盲区半径r较大或者坡度α较大时，自移动设备尚未移动至坡的坡脚位置，距离S已经小于等于预设距离L，控制模块30控制自移动设备执行避障措施，导致自移动设备未接近坡面就回避了。对于割草机而言，坡面区域内的草就始终得不到割刈。本发明实施例的自移动设备能够实现近距离的障碍物检测，能够不用识别坡直接上坡，即本发明的自移动设备不会将坡识别为需要避开的障碍物。
如图44所示，图44显示了普通障碍物与坡对应的障碍物测距结果以及障碍物回波信号的情况。图44a(1)为自移动设备遇到坡并获得距离S3，图44b(1) 为自移动设备遇到普通障碍物73并获得距离S4，图44b(2)是该自移动设备收到的障碍物73的超声回波情况，该超声波的回波强度值高于反射波门限阈值 709，所以控制模块对收到的超声回波进行分析得到该位置存在障碍物73。相同距离S4对应到坡上是第一位置71，但是虽然自移动设备的视场可能能覆盖到第一位置71并能收到第一位置71发射的超声回波，但是从图44a(2)可知，第一位置71反射的超声波的回波强度值低于反射波门限阈值709，所以虽然能收到超声回波，但是实际控制模块并不认为第一位置71是需要避开的障碍物。而从图44b(1)可知，自移动设备检测到的障碍物的点实际是在第二位置72，而第二位置72与自移动设备的超声波传感器之间的距离是S3，S3〉S4，即自移动设备实际测得的距离较大，而由于本发明的自移动设备提高了可接近性，预设距离L的值相对较小，所以即使当自移动设备走到坡的脚下时，测得的距离值仍旧大于预设距离L，所以自移动设备仍旧会继续前进，进而上坡。
下面将结合具体实施例对解决上坡的问题的实施例进行描述。
第九实施例：
本发明第九实施例的自移动设备与第五实施例的自移动设备完全相同，此处不进行重复描述及重复附图的提供。本发明第九实施例的自移动设备通过互成角度的两个超声波传感器形成的视场重叠检测区域覆盖盲区，可以缩短或消除自移动设备的测距盲区，预设距离L不需要大于等于盲区半径r，预设距离L 可以为很小的数值，如5厘米左右。当自移动设备移动至坡的坡脚时，自移动设备的壳体前端离坡面的距离S大于预设距离L，自移动设备仍然按原始方向前进，从坡脚爬上坡面。自移动设备爬上坡面后，超声波传感器组件20也随着壳体10具有相同的坡度角，超声波传感器组件20所发射的超声波不会再受坡面阻挡而反射。因此，本发明的实施例中的自移动设备出现将坡面判断成障碍物的概率会大幅下降，从而避免自移动设备不进入坡面区域执行工作。
第十实施例：
本发明第十实施例的自移动设备与第六实施例的自移动设备完全相同，此处不进行重复描述及重复附图的提供。本发明第十实施例的自移动设备仅仅通过两个超声波传感器平行设置，使得超声波传感器的检测区域重叠，重叠检测区域覆盖盲区，可以缩短或消除自移动设备的测距盲区，预设距离L不需要大于等于盲区半径r，预设距离L可以为很小的数值，如5厘米左右。当自移动设备移动至坡的坡脚时，自移动设备的壳体前端离坡面的距离S大于预设距离 L，自移动设备仍然按原始方向前进，从坡脚爬上坡面。自移动设备爬上坡面后，超声波传感器组件20也随着壳体10具有相同的坡度角，超声波传感器组件20所发射的超声波不会再受坡面阻挡而反射。因此，本发明的实施例中的自移动设备出现将坡面判断成障碍物的概率会大幅下降，从而避免自移动设备不进入坡面区域执行工作。
第十一实施例：
本发明第十一实施例的自移动设备与第七实施例的自移动设备完全相同，此处不进行重复描述及重复附图的提供。本发明第十一实施例的自移动设备中第三超声波传感器65与第一超声波传感器61交叉形成的重叠区覆盖第一超声波传感器61的第一测距盲区，第二超声波传感器63与第四超声波传感器67 交叉形成的重叠区覆盖第二超声波传感器63的第二测距盲区。此实施例中，在第一超声波传感器61的盲区范围内，第三超声波传感器65可以准确的接收到障碍物的超声回波，在第二超声波传感器63的盲区范围内，第四超声波传感器 67可以准确的接收到障碍物的超声回波，可以达到减小或消除盲区的目的，提高了第十一实施例的自移动设备的可接近性。由于本发明第十一实施例的自移动设备可接近性好，所以预设距离L较小，本发明第十一实施例的自移动设备检测到的与坡之间的距离值大于预设距离L，所以本发明第十一实施例的自移动设备直接实现上坡。
第十二实施例：
本发明第十二实施例的自移动设备与第八实施例的自移动设备完全相同，此处不进行重复描述及重复附图的提供。本发明第十二实施例的自移动设备中由于在重叠检测区域内的障碍物可以有独立的一个超声波传感器收到超声回波，负责接收障碍物回波的超声波传感器能不受串扰的区分是障碍物的超声回波，基于这个原理，能够缩短甚至消除第十二实施例的自移动设备的测距盲区，提高了自移动设备的可接近性。由于本发明第十二实施例的自移动设备可接近性好，所以预设距离L较小，本发明第十二实施例的自移动设备检测到的与坡之间的距离值大于预设距离L，所以本发明第十一实施例的自移动设备直接实现上坡。
解决侧面墙的问题的实施例。
如图45及图46所示，图45及图46为自移动设备斜侧面遇到墙的工况示意图。如图45所示，当超声波传感器水平向前安装，其发送的超声波向前传输，自移动设备针对斜侧面的墙无法准确的识别，因为超声波传感器的超声波发出后超声波传感器可能并不能接收到超声回波，因为超声回波可能直接被墙反射出去。
针对该种特殊的情况，如图46所示，采用本发明第一实施例的智能割草机100结构可以解决侧面墙的问题，即至少两个超声波传感器互成角度设计的方案，由于两个超声波传感器的视场相互交叉，使得不管自移动设备与墙之间是成什么角度的倾斜状态，总是存在其中一个超声波传感器能够发送超声波并接收到超声回波，进而识别到墙为障碍物，会转换自移动设备的移动方向，如此往复，直到两个超声波传感器均接收不到超声回波为止。
解决狭窄通道的问题的实施例。
当工作区域内存在狭窄通道时，在狭窄通道之间的宽度较小的情况下，由于自移动设备采取反应动作的距离必须大于盲区半径，自移动设备无论左转或右转都接收到超声波的反射信号，从而控制模块判断其始终处于障碍物之中，从而自移动设备无法通过狭窄通道，容易造成通道两侧内附近的区域无法被执行割草或清洁等功能。
如图47所示，图47为自移动设备遇到狭窄通道的工况示意图，相对现有技术，如果采用本发明第一实施例的智能割草机100中的超声波传感器布置方式，即至少两个超声波传感器互成角度设计的方案，由于两个超声波传感器的视场相互交叉，使得预设距离L较小，这样自移动设备可以更接近狭窄通道的两侧边界。当自移动设备到达狭窄通道时，超声波传感器检测到的狭窄通道两侧与移动机器人的距离仍旧大于预设距离L，所以移动机器人可以顺利进入狭窄通道，当移动机器人进入狭窄通道后，通过两个超声波传感器互成角度设计可以时刻调整移动机器人的前进方向，避免移动机器人与狭窄通道的侧壁碰撞。因此，自移动设备由于狭窄通道宽度太窄而无法通过的概率会降低，两侧边界附近未被执行工作的宽度距离也会减少。
解决防串扰问题的实施例。
本发明第十三实施例的自移动设备与第一实施例的智能割草机100完全相同，此处不进行重复描述及重复附图的提供。本发明第十三实施例的自移动设备与第一实施例的智能割草机100的区别在于：第十三实施例的自移动设备中第一超声波传感器21及第二超声波传感器23之间具有物理隔离的防串扰结构，防串扰结构可以是一个独立的位于第一超声波传感器21及第二超声波传感器23之间的物理结构，也可以是至少两个分别设在第一超声波传感器21及第二超声波传感器23外部或之间的物理结构。
如图62、63、53至58所示，所述自移动设备还包括防串扰结构80、89，用于阻止第一超声波传感器21和第二超声波传感器23两者之一发送的超声波未经障碍物反射被两者中的另一个直接接收。防串扰结构80、89设于第一超声波传感器21和第二超声波传感器23之间。防串扰结构80、89向壳体10前侧延伸不与超声波传感器轴线接触。防串扰结构80、89向壳体10前侧延伸不超过第一超声波传感器轴线和第二超声波传感器轴线的投影的交叉点。防串扰结构80、89位于第一超声波传感器21声波发射点和第二超声波传感器23声波发射点连线的前侧并向壳体前侧延伸。防串扰结构80、89包括与超声波传感器轴线成角度设置的止挡壁801。
如图62及图63所示，防串扰结构80的第一实施例中，第一超声波传感器 21及第二超声波传感器23之间具有防串扰结构89。防串扰结构89包括两个止挡壁，其中一个止挡壁(即下述的第一防串扰面893)对着第一收发区域并部分延伸入第一收发区域，另一个止挡壁(即下述的第二防串扰面894)对着第二收发区域并部分延伸入第二收发区域。第一超声波传感器21具有第一轴线 211，第二超声波传感器23具有第二轴线231。防串扰结构89具有对着第一超声波传感器21的第一防串扰面893以及对着第二超声波传感器23的第二防串扰面894，防串扰结构89不超过第一轴线211和第二轴线231。防串扰结构89 具有最靠近第一轴线211的第一边891以及靠近第二轴线231的第二边892。第一边891不超过第一轴线211，第二边892不超过第二轴线231。在本发明的该实施例中，第一边891为第一防串扰面893的一个边，第二边892为第二防串扰面894的一个边。第一防串扰面893部分延伸入第一收发区域，第二防串扰面894部分延伸入第二收发区域。如此设置，防串扰结构89可以阻挡第一超声波传感器21及第二超声波传感器23相邻位置的收发区域，避免第一超声波传感器21及第二超声波传感器23相互之间产生信号串扰。
如图53所示，防串扰结构的第二实施例中，第一超声波传感器21及第二超声波传感器23外围均具有防串扰结构80，每一防串扰结构80具有止挡壁 801。在该实施例中，第一超声波传感器21及第二超声波传感器23之间的距离为190mm-200mm之间，在该距离范围内，对止挡壁801的结构进行如下设计。两个止挡壁801分别部分延伸入第一收发区域和第二收发区域。第一超声波传感器21及第二超声波传感器23的止挡壁801对应第一实施例的第一防串扰面 893和第二防串扰面894。如此设置，防串扰结构89可以阻挡第一超声波传感器21及第二超声波传感器23相邻位置的收发区域，避免第一超声波传感器21 及第二超声波传感器23相互之间产生信号串扰。如图2所示，两个防串扰结构 80沿壳体轴线210对称设置。
图53表示出了设置止挡壁801与未设置止挡壁801的区别，从图53(a) 可以看出其中一个超声波传感器发出来的超声波，即视场98直接覆盖到了相邻另一个超声波传感器，由于两个超声波传感器的轴线是成角度交叉设置，所以其中一个超声波传感器发出来的部分超声波会直接被相邻的另一个超声波传感器所接收，会对该相邻的另一个超声波传感器发射出来的超声波造成串扰。从图53(b)可以看出设置本发明的止挡壁801后，其中一个超声波传感器发出来的超声波形成的视场98不会覆盖到相邻的另一个超声波传感器，所以避免了相互之间的信号串扰。
如图54至图58所示，防串扰结构80还包括用以与超声波传感器发声面对应的安装孔802、顶面803、与顶面803平行的虚拟平行面804，超声波传感器的发声面朝向安装孔802。止挡壁801包括第一挡壁8011和第二挡壁8012。第一挡壁8011和第二挡壁8012可以是一体结构，也可以是分体结构，当第一挡壁8011和第二挡壁8012为分体结构时，通过两个结构的叠加实现止挡壁801 的作用。第二档壁8012与第一档壁8011连接且自第一档壁8011向壳体前侧延伸，第二档壁8012在竖直方向上的高度逐渐降低。所述第一挡壁具有顶端，在本发明的实施例中，该顶端即顶面803。第二挡壁具有上连接端805，上连接端 805在高度方向上低于顶端。第二挡壁8012自上连接端805向壳体10前侧延伸，且高度方向上的高度逐渐降低。第一挡壁8011的宽度为L3，超声波传感器发射的会引起相互串扰的超声波大部分会被的第一挡壁8011阻挡，剩余的较少的干扰超声波只需要第二挡壁8012阻挡即可。
如图54至图58所示，第二挡壁8012朝向自移动设备的移动方向面积逐渐减小。第二挡壁8012具有与第一挡壁8011连接且低于顶面803的上连接端805、远离第一挡壁8011并在高度方向上低于上连接端805的下连接端806以及连接上连接端805和下连接端806的连接面809。防串扰结构80具有与顶面803基本垂直连接的前端面808，此处基本垂直指的是可以使完全垂直，也可以是大概呈垂直的状态。
通过设置第一挡壁8011和第二挡壁8012结构，第一挡壁8011可以挡住大部分的串扰超声波，第二挡壁8012的结构低于第一挡壁8011可以档住剩余的防串扰波，并且结构上呈近似三角形，具有朝向自移动设备的移动方向面积逐渐减小的特征，且第二挡壁8012自上连接端805向壳体10前侧延伸，且高度方向上的高度逐渐降低，该第二挡壁8012的形状设计独特，高度在高度方向上的高度逐渐降低，通过一个阶梯形状逐渐过渡的防串扰，可以避免档过多的超声波，在不影响障碍物检测的同时，还能防串扰，保证近距离障碍物检测的准确度。
如图57所示，安装孔802具有孔中心807。孔中心807与前端面808之间的距离L大于5mm，上连接端805与前端面808之间的距离L2小于10mm，下连接端806与前端面808之间的距离L1小于20mm。上连接端805与孔中心 807在高度方向上的距离Δ小于16mm，连接面809与虚拟平行面804之间的角度τ的范围是35°-55°。本发明通过不同的参数设计，可以确保第一超声波传感器21发出的超声波不会直接未经过障碍物直接被第二超声波传感器23收到，保证了近距离障碍物识别的准确性，同时保证了第二超声波传感器23发送超声波信号的稳定性。
如图58所示，止挡壁801相对于顶面803倾斜设置，即止挡壁801与顶面 80之间的角度不等于90°，由于虚拟平行面804与顶面803平行，虚拟平行面 804与止挡壁801之间的角度μ大于0°，且角度μ小于90°，角度μ不等于90°。本发明的防串扰结构80通过将止挡壁801倾斜设置，以第一超声波传感器21 为例，当第一超声波传感器21发射超声波时，由于止挡壁801倾斜设置，部分超声波会直接从止挡壁801发射出去，而不会再被反射回第一超声波传感器21，进而可以减少直接反射回第一超声波传感器21的超声波，由于直接被止挡壁801发射回去的超声波变少，所以即使第一超声波传感器21收到了部分止挡壁 801反射的超声波回波，但是由于该些回波强度值较弱，没有到达障碍物判断的反射波门限阈值，所以第一超声波传感器21不会做近距离的障碍物判断，提升了近距离障碍物判断的准确度。
防串扰结构的80具有连接顶面803的周壁(即环绕四周的侧壁，该侧壁与顶面呈角度连接)，顶面803与周壁共同围成周向及顶面封闭的防串扰结构80，整个结构只有下方设置开口，如此设置，可以在下雨时让雨水顺着防串扰结构 80的顶面及周壁向下流走，保护了超声波探头，另一方面，仅仅在下方留出开口，超声波传感器组件从虚拟平行面处朝向顶面803方向安装入防串扰结构80，不但方便了传感器组件的安装，同时传感器组件安装好后，直接将防串扰结构的80虚拟平行面所在的一侧与割草机的壳体固定连接，封闭了下方的开口，从而对超声波传感器组件实现了全方位的保护。
本发明通过在第一超声波传感器21及第二超声波传感器23相邻处设置止挡壁，如此设置，当第一超声波传感器21及第二超声波传感器23成角度交叉时，可以通过止挡壁避免第一超声波传感器21发射的超声波为经过障碍物反射直接被第二超声波传感器23接收，保证了近距离障碍物识别的准确性。同时，防串扰结构80利用其自由的内部结构还能在超声波刚发出时约束超声波的视场发射范围，进一步防止超声波与壳体10直接产生接触而产生超声回波，保证了障碍物检测的准确性。
本发明上述防串扰结构的实施方案适用于本发明两个超声波传感器交叉布局的方案，即两个传感器轴线的投影交叉的方案。
对于本发明前述的非接触避障的智能割草机或者自移动设备而言，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备不倒退和/或不停机的继续移动。本发明各实施例实现了至少五种形式的避障，即所述控制模块控制移动模块沿预设路径移动，保持壳体与障碍物之间的间距始终大于零；所述控制模块控制移动模块沿不同于当前前进方向的路径移动；所述控制模块控制移动模块沿远离障碍物的方向移动；所述控制模块控制自移动设备减速并绕障碍物外周移动并避开障碍物；所述控制模块识别壳体移动方向的一侧障碍物与壳体的距离小于预设的距离，所述控制模块控制移动模块沿移动方向的另一侧移动。关于这五种形式的非接触避障实施例如下：
一种自移动设备，其包括：
壳体；
移动模块，设置于所述壳体下方，用于带动所述壳体移动；
驱动模块，用于驱动所述移动模块移动；
控制模块，用于控制所述智能割草机；
所述壳体上设置用以识别自移动设备前进方向障碍物的超声波组件，所述超声波传感器组件包括至少两个超声波传感器，包括第一超声波传感器和第二超声波传感器，所述第一超声波传感器在第一收发区域内接收和发射超声波，所述第二超声波传感器在第二收发区域内接收和发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度地布置在所述壳体上，使得所述第一收发区域和所述第二收发区域部分重叠，从而形成三个检测区域，其中，第一收发区域和第二收发区域相互重叠的部分为第三检测区域，第一收发区域中重叠之外的部分为第一检测区域，第二收发区域中重叠之外的部分为第二检测区域，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备继续移动并保持壳体与障碍物之间的间距始终大于零。在一个实施例中，所述控制模块控制移动模块沿预设路径移动，保持壳体与障碍物之间的间距始终大于零。在一个实施例中，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备不倒退和/或不停机的继续移动并保持壳体与障碍物之间的间距始终大于零。
一种自移动设备，其包括：
壳体；
移动模块，设置于所述壳体下方，用于带动所述壳体移动；
驱动模块，用于驱动所述移动模块移动；
控制模块，用于控制所述智能割草机；
所述壳体上设置用以识别自移动设备前进方向障碍物的超声波组件，所述超声波传感器组件包括至少两个超声波传感器，包括第一超声波传感器和第二超声波传感器，所述第一超声波传感器在第一收发区域内接收和发射超声波，所述第二超声波传感器在第二收发区域内接收和发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度地布置在所述壳体上，使得所述第一收发区域和所述第二收发区域部分重叠，从而形成三个检测区域，其中，第一收发区域和第二收发区域相互重叠的部分为第三检测区域，第一收发区域中重叠之外的部分为第一检测区域，第二收发区域中重叠之外的部分为第二检测区域，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备继续沿不同于当前前进方向的路径移动。在一个实施例中，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备不倒退和/或不停机的继续沿不同于当前前进方向的路径移动。
一种自移动设备，其包括：
壳体；
移动模块，设置于所述壳体下方，用于带动所述壳体移动；
驱动模块，用于驱动所述移动模块移动；
控制模块，用于控制所述智能割草机；
所述壳体上设置用以识别自移动设备前进方向障碍物的超声波组件，所述超声波传感器组件包括至少两个超声波传感器，包括第一超声波传感器和第二超声波传感器，所述第一超声波传感器在第一收发区域内接收和发射超声波，所述第二超声波传感器在第二收发区域内接收和发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度地布置在所述壳体上，使得所述第一收发区域和所述第二收发区域部分重叠，从而形成三个检测区域，其中，第一收发区域和第二收发区域相互重叠的部分为第三检测区域，第一收发区域中重叠之外的部分为第一检测区域，第二收发区域中重叠之外的部分为第二检测区域，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备继续沿远离障碍物的方向移动。在一个实施例中，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备不倒退和/或不停机的继续沿远离障碍物的方向移动。
一种自移动设备，其包括：
壳体；
移动模块，设置于所述壳体下方，用于带动所述壳体移动；
驱动模块，用于驱动所述移动模块移动；
控制模块，用于控制所述智能割草机；
所述壳体上设置用以识别自移动设备前进方向障碍物的超声波组件，所述超声波传感器组件包括至少两个超声波传感器，包括第一超声波传感器和第二超声波传感器，所述第一超声波传感器在第一收发区域内接收和发射超声波，所述第二超声波传感器在第二收发区域内接收和发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度地布置在所述壳体上，使得所述第一收发区域和所述第二收发区域部分重叠，从而形成三个检测区域，其中，第一收发区域和第二收发区域相互重叠的部分为第三检测区域，第一收发区域中重叠之外的部分为第一检测区域，第二收发区域中重叠之外的部分为第二检测区域，所述控制模块控制移动模块移动，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备减速并继续绕障碍物外周移动并避开障碍物。在一个实施例中，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备减速并不倒退和/或不停机的继续绕障碍物外周移动并避开障碍物。
一种自移动设备，其包括：
壳体；
移动模块，设置于所述壳体下方，用于带动所述壳体移动；
驱动模块，用于驱动所述移动模块移动；
控制模块，用于控制所述智能割草机；
所述壳体上设置用以识别自移动设备前进方向障碍物的超声波组件，所述超声波传感器组件包括至少两个超声波传感器，包括第一超声波传感器和第二超声波传感器，所述第一超声波传感器在第一收发区域内接收和发射超声波，所述第二超声波传感器在第二收发区域内接收和发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度地布置在所述壳体上，使得所述第一收发区域和所述第二收发区域部分重叠，从而形成三个检测区域，其中，第一收发区域和第二收发区域相互重叠的部分为第三检测区域，第一收发区域中重叠之外的部分为第一检测区域，第二收发区域中重叠之外的部分为第二检测区域，所述控制模块识别壳体移动方向的一侧障碍物与壳体的距离小于预设的距离，所述控制模块控制移动模块沿移动方向的另一侧移动。在一个实施例中，所述控制模块识别壳体移动方向的一侧障碍物与壳体的距离小于预设的距离，所述控制模块控制移动模块不倒退和/或不停机沿移动方向的另一侧移动
上述四种方式中关于超声波传感器的结构或者收发信号的界定与第一实施例的智能割草机100相同，防串扰结构的界定如上述第十三实施例的自移动设备中的防串扰结构相同，在此不再重复描述。
图59为控制模块控制超声波传感器组件的一种电路单元示意图。以第一实施例的智能割草机100为例进行说明，其他实施例的自移动设备与之相同或者采用相同方法可以获得。超声波传感器组件20包括第一超声波传感器21和第二超声波传感器23。每个超声波传感器具有各自的超声波发射处理电路和超声波接收处理电路。如图44所示，第一超声波传感器21的超声波发射处理电路包括驱动电路31a和变压器32a。驱动电路31a的一端连接控制模块30中的MCU，接收MCU的启动信号，从而产生预设频率的驱动信号。驱动信号经过变压器32a的电压变换，转换成适于第一超声波传感器21参数的电信号。电信号驱使第一超声波传感器21发射预定频率的超声波。驱动电路31a的具体模式可以为单端爆发模式或者双端推拉模式，优选的为双端推拉模式。驱动信号的预设频率一般根据所采用的传感器的硬件参数而设计。在该实施例中，预设频率范围大于25KHZ,优选为57KHZ—60KHZ，具体如58.5KHZ。在该实施例中，第二超声波传感器23的超声波发射处理电路和第一超声波传感器21 的超声波发射处理电路一样，此处不再赘述。
如图59所示，图59为本发明一种实施例的控制模块控制超声波传感器组件的电路单元。第一超声波传感器21的超声波接收处理电路包括模数转换单元35a和数据处理单元37a。第一超声波传感器21接收到经过障碍物反射回来的超声波，并将超声波转换成电信号输给模数转换单元35a。模数转换单元 35a将模拟信号转换为数字信号，输出给数据处理单元37a。数据处理单元37a 对数字信号进行系列处理获得信号1DC，并且将1DC传输给控制模块30。控制模块30接收1DC，并且根据对1DC的分析获知障碍物的距离。数据处理单元37主要包括滤波、整流、采样或提取等操作，达到屏蔽串扰信号和/或使得 1DC的信号形式符合控制模块30分析形式的功能。在该实施例中，第二超声波传感器23的超声波接收处理电路和第一超声波传感器21的超声波接收处理电路一样，此处不再赘述。
优选的，MCU内有同步信号，在第一超声波传感器21发射超声波时，MCU 将同步信号发送给第二超声波传感器23的接收部分。第一超声波传感器21启动发射超声波时，第二超声波传感器23启动接收超声波。同理，在第二超声波传感器23发射超声波时，MCU将同步信号发送给第一超声波传感器21的接收部分。第二超声波传感器23启动发射超声波时，第一超声波传感器21启动接收超声波。
所述第一超声波传感器组件包括第一超声波传感器21及第一电路板21a，所述第二超声波传感器组件包括第二超声波传感器23及第二电路板23a，第一超声波传感器组件和第二超声波传感器组件同步接收到主控板发出的超声波发射指令。实现第一超声波传感器组件和第二超声波传感器组件同步接收指令具有两种方式。第一种方式中，主控板200给第一电路板21a发出超声波发射指令，第一电路板21a将接收到的超声波发射指令同步传输给第二电路板23a。如图8所示，第一电路板21a和第二电路板23a通过软件的方式实现同步信号相互设定。如图60所示，第一电路板21a和第二电路板23a通过设置两路传输线以实现同步信号相互设定。第二种方式中，主控板同时给第一电路板21a 和第二电路板23a发出超声波发射指令以实现同步信号相互设定。
在一个实施例中，主控板控制至少两个所述超声波传感器组件交替发射超声波信号
如图60所示，图60为本发明第二种实施例的控制模块控制超声波传感器组件的电路单元。以第一实施例的智能割草机100为例进行说明。第一超声波传感器21的第一电路板21a包括第一MCU和第一变压器，第一MCU将第一超声波传感器21接收到经过障碍物反射回来的超声波通过串口传输给第三 MCU，第二超声波传感器23的第二电路板23a包括第二MCU和第二变压器，第二MCU将第二超声波传感器23接收到经过障碍物反射回来的超声波通过串口传输给第三MCU，第三MCU会对第一MCU和第二MCU传输的反射的超声波进行分析获知障碍物的距离及位置信息，最后将处理结果输出给主板，主板会选择进行相关的逻辑控制。主控板用于给自移动设备提供移动及工作的控制。第一电路板21a和第二电路板23a内还可以包括数据处理单元，数据处理单元主要包括滤波、整流、采样或提取等操作，达到屏蔽串扰信号和/或使得采集的信号形式符合第三MCU分析形式的功能。在该实施例中，第一电路板21a和第二电路板23a之间设有连接线路96，该连接线路96用以实现同步信号的传输。在第一超声波传感器21发射超声波时，连接线路96将同步信号发送给第二超声波传感器23的接收部分。第一超声波传感器21启动发射超声波时，第二超声波传感器23启动接收超声波。同理，在第二超声波传感器23发射超声波时，连接线路96将同步信号发送给第一超声波传感器21的接收部分。第二超声波传感器23启动发射超声波时，第一超声波传感器21启动接收超声波。在第二种实施例的控制模块控制超声波传感器组件的电路单元的另一个实施例中，第一超声波传感器21的第一电路板21a可以不包括变压器，低电压时可以不需要设置变压器。
在本发明的实施例中，超声波传感器与一处理电路板相连，该处理电路板上具有实现放大模块功能的运放电路、实现AD转换功能的AD转换电路。电路板上具有能实现数据缓冲存储模块功能的芯片及具有实现数据提取模块功能的相对小的MCU，控制模块内具有另一个相对大的MCU用以实现数据分析模块的功能，该相对大的MCU能够实现数据的分析生成距离信息及位置信息，该相对大的MCU内具有软件能够完成障碍物与超声波传感器之间的距离值与设定的预设距离之间的比对。在其他实施例中，预设距离的比对也可以通过硬件的方式实现距离的比对，比如FPGA、DSP等等。该大的MCU可以设置在主板上，也可以单独设置在一个电路板上。综合分析模块可以集尘在主板上，可以不集尘在主板上，而是和相对大的MCU集尘在一个电路板上。主控制器设置在主板上，主控制器用以根据现有分析的结果控制自移动设备的运动。该分析结果可以通过硬件传递给主控制器，也可以通过电信号的方式传递给主控制器，比如高电频指示或低电频指示或通信的方式传递给主控制器。在其他实施例中，可以采用一个大的MCU来实现本发明相对较小MCU和相对较大MCU 的功能。
如图61所示，在第二种实施例的控制模块控制超声波传感器组件的电路单元的另一个实施例中，在第一电路板21a和第二电路板23a之间可以不设置连接电路，直接在第二MCU内设同步信号，在第一超声波传感器21发射超声波时，第二MCU将同步信号发送给第二超声波传感器23的接收部分。第一超声波传感器21启动发射超声波时，第二超声波传感器23启动接收超声波。同理，在第二超声波传感器23发射超声波时，第二MCU将同步信号发送给第一超声波传感器21的接收部分。第二超声波传感器23启动发射超声波时，第一超声波传感器21启动接收超声波。
在上述第二种实施例的控制模块控制超声波传感器组件的电路单元的两种实施例中，第一MCU可以直接将采集到的数据传输给第三MCU进行分析处理，第一MCU也可以内部设置数据分析单元，对采集到的数据进行预处理后再传输给第二MCU进行再次分析处理。第三MCU可以给第一超声波传感器21和第二超声波传感器23发送指令，比如脉冲数要求、放大倍数要求、超声波发送指令、超声回波接收指令等等。
针对上述第二种实施例的控制模块控制超声波传感器组件的电路单元的两种实施例，结合第一实施例的智能割草机100中第一超声波传感器21和第二超声波传感器23收发信号对第三MCU处理的数据包处理进行描述。当第一超声波传感器21发送超声波时，第三MCU将获得第一超声波传感器21接收到的回波信号及第二超声波传感器23接收到的回波信号，此处称为第一路信号；当第二超声波传感器23发送超声波时，第三MCU将获得第二超声波传感器23 接收到的回波信号及第一超声波传感器21接收到的回波信号，此处称为第二路信号，第一路信号和第二路信号共计包括四组超声回波，第三MCU通过对该四组超声回波进行分析获得障碍物的信息。当继续第一超声波传感器21发送超声波时，第三MCU将获得第一超声波传感器21接收到的回波信号及第二超声波传感器23接收到的回波信号，此处称为第三路信号，第二路信号和第三路信号共计包括四组超声回波，第三MCU通过对该四组超声回波进行分析获得障碍物的信息。如此循环，第三MCU一直针对第一超声波传感器21和第二超声波传感器23分别发送超声波后获得的四组超声回波进行障碍物分析。
上述电路单元的介绍同样适用于本发明前述的十三个实施例的自移动设备。图60和61中是两个超声波差传感器的例子，如果是多个则有多路连接到第三MCU的电路，关于发送超声波的指令，由第三MCU给出相应的指令，关于多个超声波传感器的收发信号遵循的原则，比如有重叠检测区的轮流在时间上交替发送，此处不再重复说明。
如图64所示，本发明实施例的自移动设备，可以通过测试的方法知道超声波传感器组件信号的发射及接收情况，以第一实施例的智能割草机100为例进行说明，具体的测试方法为：将自移动设备的第一超声波传感器21与能够接收超声波信号的接收装置87连接，将第二超声波传感器23与另一个能够接收超声波信号的接收装置87连接，然后将两个接收装置87连接到示波器上，接收装置87给示波器传递的电信号会显示在示波器上。通过两个接收装置87 接收超声波信号的时间，可以确定确定第一超声波传感器21和第二超声波传感器23是否是轮流在时间上交替发射。还可以用物体挡住第一超声波传感器 21发射的超声波，观察是否对第二超声波传感器23接收的信号造成影响，即是否影响到第二超声波传感器23的信号输出结果，如果有影响，证明第二超声波传感器23在接收第一超声波传感器21发出的超声波的超声回波，即可证明第一超声波传感器21在发送超声波时，第二超声波传感器23同时会接收第一超声波传感器21发出的超声波所反射回来的超声回波。第二超声波传感器 23的测试方法同第一超声波传感器21，不再重复赘述。还可以用一个障碍物在机器正前方做运动，观察第一超声波传感器21和第二超声波传感器23接收回波信号的情况，如果在某些区域第一超声波传感器21和第二超声波传感器 23均能收到超声回波，证明第一超声波传感器21和第二超声波传感器23的视场具有重叠，即第一超声波传感器21和第二超声波传感器23存在重叠检测区，障碍物正处于重叠检测区内。利用该种超声回波的方法还可以知道第一超声波传感器21和第二超声波传感器23的视场范围，当障碍物非常靠近自移动设备前端时，通过示波器上波形显示还可以知道超声波传感器的盲区位置。
如图65所示，图65为本发明自移动设备的控制框图。以第一实施例的智能割草机100中的第一超声波传感器21为例，其他实施例的超声波传感器的控制与之相同。传感器微控制器705给脉冲电路模块708传达指令，脉冲电路模块708给超声波传感器21传达发送超声波的指令，超声波传感器收到指令发送超声波，超声波传感器接收障碍物回波，并通过放大电路模块701进行放大处理，经过模数转换模块702进行模数转换处理，经过滤波模块703进行滤波处理，处理后的数据进入数据缓存模块704，传感器微控制器705把数据缓存模块704里面的数据传递给数据处理模块706进行数据分析，分析结果再反馈给主控制器707进行执行。图65中的虚线表示该部分是超声波组件涉及的控制模块。关于该自移动设备的控制框图适用于本发明上述十三个实施例的智能割草机或者自移动设备的描述。同样适用于前述四种形式的避障的实施例，即所述控制模块控制移动模块沿预设路径移动，保持壳体与障碍物之间的间距始终大于零；所述控制模块控制移动模块沿不同于当前前进方向的路径移动；所述控制模块控制移动模块沿远离障碍物的方向移动；所述控制模块识别壳体移动方向的一侧障碍物与壳体的距离小于预设的距离，所述控制模块控制移动模块沿移动方向的另一侧移动。
如图66所示，图66为本发明自移动设备的控制模块30识别障碍物的方法 流程图。以第一实施例的智能割草机100进行叙述，其他实施例的自移动设备 根据超声波传感器数量及超声波发送方式(交替发射或同时发射)的不同进行 相应的方法替换。
如图66所示，所述自移动设备识别障碍物的方法，所述自移动设备包括控制模块及第一超声波传感器，所述控制方法包括步骤：
S11：启动数据采集；
S12：超声波传感器发送超声波并接收障碍物回波；
S13：根据障碍物回波分析获得障碍物距离及回波强度；
S14：比较障碍物距离与预设距离以及比较回波强度与反射波门限阈值判断障碍物情况。
当自移动设备包括第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器23时，接收障碍物回波的方法包括步骤：
S111：启动数据采集；
S112：所述第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器23中的一个在 ti时间段内发送超声波，所述第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器 23在ti时间段内接收障碍物回波，获得第i组障碍物回波；
S113：所述第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器23中的另一个在ti时间段之后的ti+1时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器23在ti+1时间段内接收障碍物回波，获得第i+1组障碍物回波；
S114：对第i+1组障碍物回波和第i组障碍物回波进行分析获得障碍物距离及回波强度；
S115：比较障碍物距离与预设距离以及比较回波强度与反射波门限阈值判断障碍物情况。
当i＝1时，所述控制方法包括步骤：
S11：启动数据采集；
S12：所述控制模块控制第一超声波传感器21在第一时间段内发送超声波，所述第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器23在第一时间段内接收障碍物回波，获得第一组障碍物回波；
S13：所述控制模块控制所述第二超声波传感器23在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器 23在第二时间段内接收障碍物回波，获得第二组障碍物回波；
S14：所述控制模块结合第一组障碍物回波和第二组障碍物回波进行距离分析及回波强度分析，并将分析获得的距离值与预设距离进行比较，将分析获得的回波强度值与发射波门限阈值进行比较，获得障碍物信息。
当在时间上轮流i＝2时，所述控制方法包括步骤：
S11：启动数据采集；
S12：所述控制模块控制第一超声波传感器21在第一时间段内发送超声波，所述第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器23在第一时间段内接收障碍物回波，获得第一组障碍物回波；
S13：所述控制模块控制所述第二超声波传感器23在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器 23在第二时间段内接收障碍物回波，获得第二组障碍物回波；
S14：所述控制模块结合第一组障碍物回波和第二组障碍物回波进行距离分析及回波强度分析，并将分析获得的距离值与预设距离进行比较，将分析获得的回波强度值与发射波门限阈值进行比较，获得障碍物信息；
S15：所述控制模块控制第一超声波传感器21在第三时间段内发送超声波，所述第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器23在第三时间段内接收障碍物回波，获得第三组障碍物回波；
S16：所述控制模块结合第三组障碍物回波和第二组障碍物回波进行距离分析及回波强度分析，并将分析获得的距离值与预设距离进行比较，将分析获得的回波强度值与发射波门限阈值进行比较，获得障碍物信息。
当在时间上轮流i＝3时，所述控制方法包括步骤：
S11：启动数据采集；
S12：所述控制模块控制第一超声波传感器21在第一时间段内发送超声波，所述第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器23在第一时间段内接收障碍物回波，获得第一组障碍物回波；
S13：所述控制模块控制所述第二超声波传感器23在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器23在第二时间段内接收障碍物回波，获得第二组障碍物回波；
S14：所述控制模块结合第一组障碍物回波和第二组障碍物回波进行距离分析及回波强度分析，并将分析获得的距离值与预设距离进行比较，将分析获得的回波强度值与发射波门限阈值进行比较，获得障碍物信息；
S15：所述控制模块控制第一超声波传感器21在第三时间段内发送超声波，所述第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器23在第三时间段内接收障碍物回波，获得第三组障碍物回波；
S16：所述控制模块结合第三组障碍物回波和第二组障碍物回波进行距离分析及回波强度分析，并将分析获得的距离值与预设距离进行比较，将分析获得的回波强度值与发射波门限阈值进行比较，获得障碍物信息；
S17：所述控制模块控制所述第二超声波传感器23在第三时间段之后的第四时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器 23在第四时间段内接收障碍物回波，获得第四组障碍物回波；
S18：所述控制模块结合第四组障碍物回波和第三组障碍物回波进行距离分析及回波强度分析，并将分析获得的距离值与预设距离进行比较，将分析获得的回波强度值与发射波门限阈值进行比较，获得障碍物信息。
从以上举例可以类推，所述控制模块每次对在ti+1时间段内获得的第i+1 组障碍物回波与前一ti时间段内获得的第ti组障碍物回波进行距离分析及回波强度分析，并将分析获得的距离值与预设距离进行比较，将分析获得的回波强度值与发射波门限阈值进行比较，获得障碍物信息。ti时间段和ti-1时间段分别是第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器23发射信号且的时间段并随着时间段的推进第一超声波传感器21和所述第二超声波传感器23进行轮流发送超声波。
上述步骤S14和S115中所述的比较障碍物距离与预设距离以及比较回波强度与反射波门限阈值判断障碍物情况的方法为，当分析获得的距离值大于设定阈值时，判断没有障碍物。
上述步骤S14和S115中所述的比较障碍物距离与预设距离以及比较回波强度与反射波门限阈值判断障碍物情况的方法为，当分析获得的距离值小于设定阈值时，且分析获得的回波强度值小于发射波门限阈值时，判断没有障碍物。
上述步骤S14和S115中所述的比较障碍物距离与预设距离以及比较回波强度与反射波门限阈值判断障碍物情况的方法为，当分析获得的距离值小于设定阈值时，但分析获得的回波强度值大于发射波门限阈值时，判断有障碍物。
在上述步骤S13中，障碍物回波的处理包括：
对超声回波模拟信号进行放大倍数调节；
对放大倍数调节后的信号进行模数转换；
对模数转换后的信号进行数字滤波。
电压、脉冲数与超声波传感器的视场有一定的关系，电压越大，脉冲数越多，视场的范围越广，但是电压有极限值，电压的极限值即是传感器特性所决定的传感器能承受的最大电压值。
尽管本说明书中仅描述和图示了本发明的几个实施例，但是本领域技术人员应该容易预见用于执行这里描述的功能/或者获得这里描述的结构的其它手段或结构，每个这样的变化或者修改都视为在本发明的范围内。

Claims (31)

1.一种自移动设备，其包括：
壳体；
移动模块，设置于所述壳体上，用于带动所述壳体移动；
驱动模块，用于驱动所述移动模块移动；
控制模块，用于控制所述自移动设备；
其特征在于，所述壳体上设置用以识别自移动设备前进方向障碍物的超声波传感器组件，所述超声波传感器组件包括至少一个超声波传感器，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备继续移动并保持壳体与障碍物之间的间距始终大于零。
2.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述超声波传感器组件包括第一超声波传感器和第二超声波传感器，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度地布置在所述壳体上。
3.根据权利要求2所述的自移动设备，其特征在于，所述第一超声波传感器具有第一轴线，第二超声波传感器具有第二轴线，所述第一轴线与第二轴线互成的角度范围为60°-110°。
4.根据权利要求3所述的自移动设备，其特征在于，所述第一轴线与第二轴线互成的角度范围为70°-90°。
5.根据权利要求2所述的自移动设备，其特征在于，所述第一超声波传感器具有第一轴线，第二超声波传感器具有第二轴线，所述壳体具有壳体轴线，所述第一轴线和/或第二轴线与壳体轴线之间的角度范围为10°-80°。
6.根据权利要求5所述的自移动设备，其特征在于，所述第一轴线和/或第二轴线与壳体轴线之间的角度范围为25°-55°。
7.根据权利要求2所述的自移动设备，其特征在于，所述第一超声波传感器具有第一轴线，所述第二超声波传感器具有第二轴线，所述第一轴线与第二轴线在高度方向上共面。
8.根据权利要求2所述的自移动设备，其特征在于，所述第一超声波传感器在第一收发区域内接收和发射超声波，所述第二超声波传感器在第二收发区域内接收和发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器互成角度布置使得所述第一收发区域和所述第二收发区域部分重叠，从而形成三个检测区域，其中，第一收发区域和第二收发区域相互重叠的部分为第三检测区域，第一收发区域中重叠之外的部分为第一检测区域，第二收发区域中重叠之外的部分为第二检测区域。
9.根据权利要求8所述的自移动设备，其特征在于，所述第三检测区域至少同时覆盖所述第一收发区域内的部分第一测距盲区和所述第二收发区域内的部分第二测距盲区，所述第一测距盲区为第一超声波传感器发射超声波信号结束后的一段时间的余震，在这个时间段内，超声波回波信号无法与发射的超声波信号区分，所述第二测距盲区为第二超声波传感器发射超声波信号结束后的一段时间的余震，在这个时间段内，超声波回波信号无法与发射的超声波信号区分。
10.根据权利要求8所述的自移动设备，其特征在于，所述控制模块控制所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在时间上交替发射超声波，所述控制模块控制所述第一超声波传感器在第一时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在第一时间段内接收障碍物回波，所述控制模块控制所述第二超声波传感器在第一时间段之后的第二时间段内发射超声波，所述第一超声波传感器和所述第二超声波传感器在第二时间段内接收障碍物回波。
11.根据权利要求10所述的一种自移动设备，其特征在于，所述控制模块依据所述超声波传感器组件中第一超声波传感器和第二超声波传感器所发射和接收障碍物回波的组合情况，判断障碍物的方位。
12.根据权利要求11所述的一种自移动设备，其特征在于，当所述超声波传感器组件中只有第一超声波传感器发射超声波，并且只有第一超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第一检测区域；当所述超声波传感器组件中只有第二超声波传感器发射超声波，并且只有第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第二检测区域；当所述超声波传感器组件中第一超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器和第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第二超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器和第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第一超声波传感器发射超声波、第二超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域；当所述超声波传感器组件中第二超声波传感器发射超声波、第一超声波传感器接收障碍物回波时，所述控制模块判断障碍物位于所述第三检测区域。
13.根据权利要求10所述的自移动设备，其特征在于，所述控制模块依据所述超声波传感器组件的发射超声波和接收障碍物回波的时间差，计算障碍物离自移动设备的距离。
14.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，当协同工作的所述超声波传感器为3个或以上时，多个发射超声声波传输范围无重叠的超声波传感器采用同时发射超声波的模式，声波传输范围有重叠的其中一个超声波传感器与声波传输范围无重叠的超声波传感器同时发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波。
15.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，当协同工作的所述超声波传感器为3个或以上时，多个发射超声声波传输范围无重叠的超声波传感器采用轮流发射超声波的模式，声波传输范围有重叠的其中一个超声波传感器发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波，声波传输范围无重叠的超声波传感器发射超声波时，其余超声波传感器接收超声波。
16.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述超声波传感器设于自移动设备长度方向的前半部分。
17.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述超声波传感器相对于地面的安装高度范围为19厘米到20厘米。
18.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述超声波传感器具有声波束轴，所述声波束轴呈水平布置。
19.根据权利要求1或18任一所述的自移动设备，其特征在于，所述超声波传感器具有接收和发射超声波的收发区域，该收发区域具有与壳体前端临近的第一边界线，所述壳体上具有与第一收发区域邻近的邻接壁，所述邻接壁的上表面低于所述第一边界线。
20.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，垂直于所述第一超声波传感器发射的超声波波束的轴线做一个切面得到波形面，所述波形面具有一个长轴方向和一个短轴方向，所述自移动设备设有底面，所述底面为自移动设备工作时与地面接触的若干接触点形成的基准面，所述长轴方向安装为和底面基本平行，所述短轴方向安装为和底面基本垂直所述超声波传感器。
21.根据权利要求20所述的自移动设备，其特征在于，所述波形面呈椭圆形。
22.根据权利要求20所述的自移动设备，其特征在于，所述第一超声波传感器本身发射的超声波波束的波形面是非圆形。
23.根据权利要求20所述的自移动设备，其特征在于，所述超声波传感器本身发射的超声波波束的波形面是圆形，所述第一超声波传感器发射超声波的一端设有用以调整所述第一超声波传感器发射的超声波波束形状的波束调整器，所述波束调整器调整后获得的超声波波束的波形面是非圆形。
24.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述超声波传感器组件还包括PCB板以及将PCB板及超声波传感器固定的保护壳，所述超声波传感器具有向外的发声面，所述保护壳具有端面，所述发声面不超过端面。
25.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，当所述超声波传感器组件检测到的障碍物离自移动设备的距离小于预设距离时，所述控制模块控制自移动设备执行预设的避障措施。
26.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述自移动设备为智能割草机，所述智能割草机具有刀盘，所述超声波传感器的安装高度与工作时的刀盘高度之间的差值范围是100mm到300mm。
27.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，所述自移动设备为智能割草机，所述智能割草机具有刀盘，所述刀盘在自移动设备靠近障碍物移动时继续工作。
28.根据权利要求1所述的自移动设备，其特征在于，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备不倒退和/或不停机的继续移动并保持壳体与障碍物之间的间距始终大于零。
29.一种自移动设备，其包括：
壳体；
移动模块，设置于所述壳体上，用于带动所述壳体移动；
驱动模块，用于驱动所述移动模块移动；
控制模块，用于控制所述自移动设备；
其特征在于，所述壳体上设置用以识别自移动设备前进方向障碍物的超声波传感器组件，所述超声波传感器组件包括至少一个超声波传感器，所述控制模块控制移动模块移动，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备继续沿不同于当前前进方向的路径移动。
30.一种自移动设备，其包括：
壳体；
移动模块，设置于所述壳体上，用于带动所述壳体移动；
驱动模块，用于驱动所述移动模块移动；
控制模块，用于控制所述自移动设备；
其特征在于，所述壳体上设置用以识别自移动设备前进方向障碍物的超声波传感器组件，所述超声波传感器组件包括至少一个超声波传感器，所述控制模块控制移动模块移动，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备继续沿远离障碍物的方向移动。
31.一种自移动设备，其包括：
壳体；
移动模块，设置于所述壳体上，用于带动所述壳体移动；
驱动模块，用于驱动所述移动模块移动；
控制模块，用于控制所述自移动设备；
其特征在于，所述壳体上设置用以识别自移动设备前进方向障碍物的超声波传感器组件，所述超声波传感器组件包括至少一个超声波传感器，所述控制模块控制移动模块移动，当检测到障碍物时，所述控制模块控制自移动设备减速并继续绕障碍物外周移动并避开障碍物。
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