CN109739242A - 一种自动工作系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动工作系统，包括：在工作区域内自主移动和割草的智能割草机，以及供所述智能割草机对接充电的充电站，所述工作区域由能够产生边界信号的边界线围设而成；所述充电站包括：信号检测模块，用于检测所述边界信号，获取检测数据；显示模块，能够发出提醒信号；控制单元，接收所述信号检测模块的检测数据，并判断所述检测数据是否满足预设条件，当所述检测数据不满足预设条件时，所述控制单元控制所述显示模块发出提醒信号。本发明提供的自动工作系统，能够识别边界线是否连接正确，并当边界线连接不正确时发出提醒信号，提升人机体验。

Description

一种自动工作系统

技术领域

本发明涉及自动工作系统，尤其是一种智能割草机的自动工作系统。

背景技术

目前，智能割草机被广泛应用于家庭庭院草坪的维护、大型草地的修剪。智能割草机的平台融合了运动控制、多传感器融合、路径规划等技术。为了实现智能割草机的预定功能，需要对割草机器人的路径进行全区域覆盖规划，使其完全覆盖工作环境中所有无障碍的区域。

智能割草机采用可充电电池供电，在预先铺设的边界电线所围成的特定的工作区域内，按照随机路径自主行走并进行割草作业。在电池组的电压低或者满足其它预订条件时，自动回到充电站充电，并等待下一次的割草作业。充电站的设置一般是允许智能割草机进入，执行充电动作，充电完毕后，智能割草机需要退出充电站然后去继续执行工作。这种工作模式势必导致智能割草机无法覆盖到充电站后面甚至两侧的工作面积，而且每次充电都要完成进出充电站的动作，时间长了，充电站的进入区域被智能割草机多次碾压导致地面植被破坏或者产生地面压痕。

通常，充电站设置有供智能割草机停靠充电的充电底板，该充电底板通常设有两个导轨，两个导轨分别用于导向两个对应的智能割草机的前轮，然而导轨突出于充电底板设置，使得智能割草机在导轨附近无法正常通行，因此不能切割导轨附近的草。

智能割草机的工作区域是以产生电磁信号的边界电线所围成。边界电线从充电基站的正极接线端子起始，环绕工作区域，并于充电基站的负极接线端子结束；整条边界电线必须电性导通，不得有中断。充电基站通过正负极接线端子，向边界电线中发送脉冲电流；该脉冲电流在通过边界电线时，产生带一定频率的有极性的电磁信号。在边界电线所围成的区域(即工作区域)以内，电磁信号是正极；在边界电线所围成的区域(即工作区域)以外，电磁信号是负极。智能割草机上通过其机身上的两个边界电线信号检测装置检测该电磁信号，在接收到正确频率的正极性的电磁信号时，智能割草机可以正常启动并进行自主行走和割草作业；在接收到正确频率的负极性的电磁信号时，智能割草机会执行停机转弯等动作，不能正常执行切割工作。

本领域需要一种新的自动工作系统来解决上述问题。

发明内容

为此，本发明的目的之一，在于提出一种新的自动工作系统来解决上述问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

提供了一种用于一种自动工作系统，包括：在工作区域内自主移动和割草的智能割草机，以及供所述智能割草机对接充电的充电站，所述工作区域由能够产生边界信号的边界线围设而成，所述充电站设置于所述边界线上且与所述边界线电连接；所述充电站包括：信号检测模块，用于检测所述边界信号，获取检测数据；显示模块，能够发出提醒信号；控制单元，接收所述信号检测模块的检测数据，并判断所述检测数据是否满足预设条件，当所述检测数据不满足预设条件时，所述控制单元控制所述显示模块发出提醒信号。

在其中一实施方式中，所述边界信号具体为电磁信号。

在其中一实施方式中，所述预设条件具体包括所述电磁信号的极性和频率。

在其中一实施方式中，所述信号检测模块设置于所述工作区域以内。

在其中一实施方式中，当所述检测数据不满足预设条件时，所述智能割草机停机或不能被启动

在其中一实施方式中，显示模块包括LED灯，当检测数据不满足预设条件时，所述控制单元控制所述LED灯闪烁；当检测数据满足预设条件时，所述控制单元控制所述LED灯常亮。

在其中一实施方式中，所述充电站还包括：

充电底板，用于支撑所述智能割草机，包括位于所述工作区域内的第一部分和位于所述工作区域之外的第二部分；

充电座，所述充电座包括自所述充电底板的一侧向上凸伸的充电支架和设置在所述充电支架上的充电接头；

所述充电底板上设置有对接导轨，所述对接导轨的数量为一，所述对接导轨设置于所述第二部分，所述对接导轨用于引导所述智能割草机的一个前轮沿着预设对接方向与所述充电接头对接。

在其中一实施方式中，所述第一部分大致平整，以允许所述智能割草机自由通行。

在其中一实施方式中，所述对接导轨包括两条相互对称设置的凸出部，两条所述凸出部之间形成供所述智能割草机的前轮进入的导槽，所述导槽的远离充电座的一端的开口宽度沿着所述对接方向逐渐减小。

在其中一实施方式中，所述第一部分和所述第二部关于所述边界线彼此相互对称。

在其中一实施方式中，所述充电站包括：充电底板，用于支撑所述智能割草机；充电座，所述充电座包括自所述充电底板的一侧向上凸伸的充电支架和设置在所述充电支架上的充电接头，所述充电支架包括遮挡部，所述遮挡部位于所述充电接头的上方，至少部分遮挡所述充电接头。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点：保证机器始终都被限定在工作区域而不会越界；在接收不到正确频率的电磁信号时，智能割草机停机或者不能启动，满足其安全使用的要求。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是根据本发明一实施例的自动工作系统的结构示意图。

图2是根据本发明一充电站的结构示意图。

图3是根据图一所示的自动工作系统的智能割草机一行走路径的示意图。

图4是根据图一所示的自动工作系统的智能割草机另一行走路径的示意图。

具体实施方式：

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例：

图1-4是根据一实施例的功能示意图。如图1所示的自动工作系统包括智能割草机1和充电站2。智能割草机1在由边界线6所限定的工作区域5中自动工作、并避免进入非工作区域7。

本实施例中，充电站2设置在边界线6附近的位置，智能割草机1在电量不足等情况下，可通过引导控制模块自动返回充电站2，并与其对接充电。在本实施例中，智能割草机1沿边界线6返回充电站2。具体的，智能割草机1上设置有边界传感器以检测边界的位置，在需要返回充电站2时，引导控制模块根据边界传感器的检测结果，引导控制智能割草机1首先行走到达边界线6，然后保持沿边界行走直到到达充电站2。更具体的，边界由连接在充电站2上的边界线6形成，边界线6上通有边界信号，边界传感器为检测该边界信号的传感器，如电感，霍尔传感器等。在其他实施例中，智能割草机1也可通过其他方式返回充电站2，例如，通过卫星导航技术确定充电站2位置并返回，通过图像技术识别充电站2位置并返回等，不再赘述。

工作区域5由产生电磁信号的边界线6所围成。具体的，边界电线从充电站2的正极接线端子起始，环绕工作区域5，并于充电站2的负极接线端子结束。整条边界线6必须电性导通，不得有中断。充电站2通过正负极接线端子，向边界电线中发送边界信号，具体的，边界信号为脉冲电流。该边界信号在通过边界线6时，产生带一定频率的有极性的电磁信号。在边界线6所围成的工作区域5以内，电磁信号是正极，在边界电线所围成的工作区域5以外的非工作区域7，电磁信号是负极。智能割草机1上通过其机身上的两个边界线6信号检测装置检测该电磁信号，在接收到正确频率的正极性的电磁信号时，智能割草机1可以正常启动并进行自主行走和割草作业；在接收到正确频率的负极性的电磁信号时，智能割草机1会执行停机转弯等动作，以保证机器始终都被限定在工作区域5而不会越界。在接收不到正确频率的电磁信号时，智能割草机1停机或者不能启动，满足其安全使用的要求。

本实施例中，充电站2还设置有控制单元、信号检测模块以及显示模块。信号检测模块，用于检测边界信号，获取检测数据。控制单元根据信号检测模块的检测数据，判断边界线6是否被正确的连接，从而控制显示模块发出相应的显示信号。控制单元根据检测参数判断检测参数是否满足预设条件，若满足预设条件，则控制显示模块发出相应的肯定信号，若判断不满足预设条件，则控制显示模块发出相应的提醒信号。具体的，控制单元存储有预设参数，控制单元将信号检测模块检测数据与预设参数进行比较判断，若基本参数与预设参数一致，则认为检测参数满足预设条件，则边界线6连接是正确的，控制单元控制显示模块发出相应肯定信号；若基本参数与预设参数不一致，则边界线6的连接是错的，判断不满足预设条件，控制单元控制显示模块发出提醒信号，以提供用户检查边界线6的连接，直到边界线6中通的边界信号与预设边界信号一致。本实施例中，信号检测模块设置于工作区域5的外，信号检测模块用于检测边界线6产生的电磁信号的基本参数，具体包括电磁信号的频率和极性。

本实施例中，显示模块包括LED灯。当边线没有接通时，信号检测模块检测不到电磁信号；或者边界线6的电极性(正负极)接反时，信号检测模块检测正确频率但是负极性的电磁信号，LED灯闪烁绿色。此时智能割草机1在工作区域5内是不能正常工作的。当边界线6接通，且边线的电极性正确时，信号检测模块检测正确频率且是正极性的电磁信号，控制单元控制LED灯绿色长亮，此时智能割草机1在工作区域5内可以正常工作。

智能割草机1在工作区域5内自动行走和进行割草，包括切割刀片和用于驱动切割刀片旋转的切割电机。智能割草机1还包括驱动电机以及由驱动电机驱动的主动轮。本实施例中，主动轮的个数为两个，具体为一对后轮，智能割草机1工作过程中，驱动电机带动主动轮旋转在工作区域5内自动行走。

请参见图1，充电站2包括铺设在边界线6处的充电底板21。充电底板21横跨边界线6之上，包括位于边界线6内侧的第一部分和位于边界线6外侧的第二部分，也就是说，第一部分位于工作区域5内，第二部分位于非工作区域7。具体的，第一部分和第二部分的面积大致相同，且关于边界线6相互对称。充电底板21用于智能割草机1停靠充电站2时支撑智能割草机1，防止频繁长时间的停靠对充电站2处草坪的损害。

请参见图2，充电站2还包括充电座23。充电座23设置于充电底板21的一侧，包括自充电底板21向上凸伸的充电支架235和设置在充电支架235上的充电接头231。智能割草机1包括设置在智能割草机1前部的充电接口，充电接头231面向充电底板21设置，回归充电站2时，智能割草机1沿着图示前进方向b进入充电站，智能割草机1从充电底板21的相对充电座23的一侧进入充电站2，智能割草机1的充电接口与充电支架235上的充电接头231对接，形成电连接，智能割草机1碰到充电支架235，不能再继续前进，智能割草机1若识别到对接成功，则停机转入充电状态，等待电量充满，智能割草机1将自动退出充电站2，执行下一阶段的切割工作。若智能割草机1与充电支架235碰撞后，但并没有成功对接，智能割草机1将倒退预设距离，然后再继续前进重复对接动作，直到对接成功。

然而，只有智能割草机1与充电站2的充电对接过程保证一定的精准度，才能使机身上的充电接口和充电站2上的充电接头231顺利的自动对接成功。

为了保证充电对接过程的精准度，一般在充电站2的充电底板21上设置导槽或导轨等限位导向结构，引导智能割草机1与充电站2的充电接头231对接。由于充电站2横跨在边界电线上，充电站2的第一部分是位于工作区域5内的。不难理解，第一部分的充电站2对于智能割草机1来说，实际上是一个障碍物。目前市面上充电底板21上设置导槽或导轨等限位导向结构的充电站2，其导槽或导轨都是双边成对的，一般是以中轴为中心线，左右对称设置。这种左右对称设置的导槽或导轨存在一个问题：在工作区域5内的这一部分导槽或导轨结构限制了智能割草机1的行走，使得割草机不能切割到工作区域5内位于充电基站的底板附近的草，只能由人工使用其它工具切除。

为了解决上述问题，本实施例中，请参照图2，充电底板21设置有一个对接导轨210，且对接导轨210，设置于充电底板21的第二部分，位于工作区域5之外。对接导轨210凸出于充电底板21设置，用于对接时对智能割草机1的行进方向进行精确导向。具体的，一个对接导轨210用于引导智能割草机1的一个前轮沿着预设对接方向与充电接头231对接。

所述对接导轨210包括两条相互对称设置的凸出部，两条所述凸出部之间形成供所述智能割草机1的前轮进入的导槽，所述导槽靠近充电座23的部分的开口宽度略大于智能割草机1的前轮的宽度，刚好容下一个前轮，用于精确导向限位；导槽的供前轮进入的一端，开口呈现八字形，沿着预设对接方向，开口宽度逐渐减小，进入部，逐渐减小，用于将前轮引导至精确导向限位的部分，保障对接进行。

本实施例中，具体请参见图3和图4，充电底板21位于工作区域5内的第一部分大致平整，保证智能割草机1的通行，使智能割草机1可以无障碍通过，智能割草机1能够无障碍的通过充电底板21附近，确保工作区域5内位于充电站2底板附近的草被切割到，提高整个草坪的覆盖率。如图3所示，智能割草机1沿着行进方向靠近充电站22，碰到充电底板21下的边界线6，执行转弯，这个路径智能割草机1切割刀位于工作区域5内，充电底板21周边的草。又如图4所示，智能割草机1沿着平行于边界线6，且靠近充电底板21的第一部分行驶，智能割草机1能够无障碍从第一部分的边缘上通过，从而可以切割到第一部分周边的草。

充电站2暴露于户外设置，难免遇到雨雪雷电等恶略天气，为了防护充电站2，本实施例中，具体请参见图2，充电支架235包括遮挡部2351，所述遮挡部2351位于充电接头231的上方，至少部分遮挡充电接头231。由上向下看，如图3所示，遮挡部2351完全遮挡所述充电接头231。如此设置，可以为所述充电接头231遮挡部2351分雨水，使充电接头231不至于全部暴露在恶劣天气，具有一定防护作用，可以延长充电站2的使用寿命。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动工作系统，包括：

在工作区域内自主移动和割草的智能割草机，以及供所述智能割草机对接充电的充电站，所述工作区域由能够产生边界信号的边界线围设而成，所述充电站设置于所述边界线上且与所述边界线电连接；

所述充电站包括：

信号检测模块，用于检测所述边界信号，获取检测数据；

显示模块，能够发出提醒信号；

控制单元，接收所述信号检测模块的检测数据，并判断所述检测数据是否满足预设条件，当所述检测数据不满足预设条件时，所述控制单元控制所述显示模块发出提醒信号。

2.如权利要求1所述的自动工作系统，其特征在于，所述边界信号具体为电磁信号。

3.如权利要求2所述的自动工作系统，其特征在于，所述预设条件具体包括所述电磁信号的极性和频率。

4.如权利要求1所述的自动工作系统，其特征在于，所述信号检测模块设置于所述工作区域以内。

5.如权利要求1所述的自动工作系统，其特征在于，当所述检测数据不满足预设条件时，所述智能割草机停机或不能被启动。

6.如权利要求1所述的自动工作系统，其特征在于，显示模块包括LED灯，当检测数据不满足预设条件时，所述控制单元控制所述LED灯闪烁；当检测数据满足预设条件时，所述控制单元控制所述LED灯常亮。

7.如权利要求1所述的自动工作系统，其特征在于，所述充电站还包括：充电底板，用于支撑所述智能割草机，包括位于所述工作区域内的第一部分和位于所述工作区域之外的第二部分；

充电座，所述充电座包括自所述充电底板的一侧向上凸伸的充电支架和设置在所述充电支架上的充电接头；

所述充电底板上设置有对接导轨，所述对接导轨的数量为一，所述对接导轨设置于所述第二部分，所述对接导轨用于引导所述智能割草机的一个前轮沿着预设对接方向与所述充电接头对接。

8.如权利要求7所述的自动工作系统，其特征在于，所述第一部分大致平整，以允许所述智能割草机自由通行。

9.如权利要求7所述的自动工作系统，其特征在于，所述对接导轨包括两条相互对称设置的凸出部，两条所述凸出部之间形成供所述智能割草机的前轮进入的导槽，所述导槽的远离充电座的一端的开口宽度沿着所述预设对接方向逐渐减小。

10.如权利要求1所述的自动工作系统，其特征在于，所述充电站包括：充电底板，用于支撑所述智能割草机；充电座，所述充电座包括自所述充电底板的一侧向上凸伸的充电支架和设置在所述充电支架上的充电接头，所述充电支架包括遮挡部，所述遮挡部位于所述充电接头的上方，至少部分遮挡所述充电接头。