CN111026114A - 一种绕障方法及自行走设备 - Google Patents

Abstract

一种绕障方法及自行走设备。本发明在检测到运行路径上的障碍物后，进行绕障路径控制，使得所述自行走设备沿绕障路径绕至所述障碍物的另一侧，然后恢复原运行路径继续运行。本发明通过将绕障路径设置为相对原运行路径具有偏移量的弧线或折线，能够避开障碍物，同时在绕障结束后能够恢复对障碍物前方工作区域的作业，保证自行走设备的覆盖率，对整个工作区域均匀的进行作业。本发明能够使得自行走设备作业效果更为美观。

Description

一种绕障方法及自行走设备

技术领域

本发明涉及花园工具领域，具体而言涉及一种绕障方法及自行走设备。

背景技术

现有的割草机器人或其他自行走设备，虽然其具备一定的避障功能，但是，现有自行走设备在遇到障碍物后，通常采用切换新路径、转向或掉头退的方式避免与障碍物发生碰撞。这种现有的避障方式，会导致原本规划的路径中，位于障碍物前方的运行路径被终断，障碍物之前的区域无法被自行走设备遍历。因而现有的避障方式，会影响自行走设备对工作区域的覆盖率。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种绕障方法及自行走设备，本发明在检测到障碍物后，仅在自行走设备原先的运行路径中增加少量的偏移，使自行走设备最终仍恢复到原先的运行路径，使其绕开障碍物后，能够保证对障碍物前方工作区域的覆盖率。本发明具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种绕障方法，其用于自行走设备，步骤包括：检测到运行路径上的障碍物后；控制自行走设备按照预设的绕障路径行走；预设的绕障路径的起点和终点分别位于障碍物的前方和后方。

可选的，上述任一的绕障方法，其中，检测运行路径上的障碍物的步骤包括：障碍物检测单元接收到由障碍物触发的信号后，输出障碍物检测信号，触发所述自行走设备沿所述绕障路径运行。

可选的，上述任一的绕障方法，其中，所述绕障路径包括：路径起点与路径终点均位于原行进轨迹沿线上的弧线或折线。

可选的，上述任一的绕障方法，其中，所述绕障路径中与原运行路径的最远距离R满足：R≥L1+L2/2；其中，L1表示所述自行走设备的宽度，L2表示第一宽度。

可选的，上述任一的绕障方法，其中，所述第一宽度L2至少达到所述障碍物的宽度，或为预先设定的固定值。

可选的，上述任一的绕障方法，其中，所述绕障路径的路径起点位于所述自行走设备检测到障碍物时所处位置的后侧。

可选的，上述任一的绕障方法，其中，所述绕障路径的路径起点与所述障碍物之间的距离至少达到L1+L2/2。

可选的，上述任一的绕障方法，其中，沿绕障路径绕至所述障碍物的另一侧的步骤包括：先沿原运行路径后退L4的距离，到达所述绕障路径的路径起点；然后沿所述绕障路径绕运行至所述障碍物的另一侧；其中，L4≥R-L3；其中，L3表示所述自行走设备检测到障碍物时所处位置与所述障碍物之间间距。

同时，为实现上述目的，本发明还提供一种自行走设备，其包括：障碍物检测单元，用于检测运行路径上的障碍物，在检测到所述障碍物时输出障碍物检测信号至控制单元；所述控制单元，用于在接收到障碍物检测信号后控制自行走设备按照预设的绕障路径行走；其中，预设的绕障路径的起点和终点分别位于障碍物的前方和后方。

可选的，上述任一的自行走设备，其中，障碍物检测单元包括：碰撞传感器、超声波传感器、红外传感器、激光传感器、雷达单元中的任一或其组合；所述超声波传感器、激光传感器、雷达单元中的任一或其组合用于检测并输出障碍物检测信号和/或所述障碍物的宽度至所述控制单元；所述碰撞传感器、红外传感器中的任一或其组合用于检测并输出障碍物检测信号至所述控制单元。

有益效果

本发明在检测到运行路径上的障碍物后，进行绕障路径控制，使得所述自行走设备沿绕障路径绕至所述障碍物的另一侧，然后恢复原运行路径继续运行。由此，本发明能够避开障碍物，在绕障结束后能够恢复对障碍物前方工作区域的作业，保证自行走设备的覆盖率，对整个工作区域均匀的进行作业。本发明能够使得自行走设备作业效果更为美观。

进一步，本发明将绕障路径设置为相对原运行路径具有偏移量的弧线或折线，保持其与障碍物之间留有充分的安全距离。尤其，本发明的自行走设备在检测到障碍物后，将其绕障路径的路径起点设置在检测到障碍物的位置之后，可进一步的预留有充分的空间，能够避免自行走设备在绕障过程中触碰障碍物。

本发明中的绕障路径，其偏移量可根据检测所获得的障碍物尺寸而进行调整，保证绕障效率。或者，还能够通过预设合适的固定值简化绕障控制过程，减少控制单元运算量，提高自行走设备运行效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的自行走设备绕障过程的示意图；

图2是本发明的自行走设备的绕障路径的示意图；

图中，1表示障碍物；2表示自行走设备；3表示运行路径；4表示一条绕障路径；5表示另一条绕障路径。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本发明中所述的“前、后”的含义指的是相对于自行走设备本身而言，顺其运行路径的方向为前，反之为后；而非对本发明的特定限定。

本发明中所述的“左、右”的含义指的是所述自行走设备的运行路径方向的左侧为“左”，所述自行走设备运行路径方向的右侧即为右，而非对本发明的特定限定。

本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

图1为根据本发明的一种自行走设备执行绕障过程的示意图，该自行走设备包括：

碰撞传感器、超声波传感器、红外传感器、激光传感器、雷达单元中的任一或其组合，用于接收由障碍物触发的信号，输出相应的障碍物检测信号；

高精度定位模块，用于得到机器准确位置并输出给控制单元，以供进行路径规划和计算；

控制单元，其连接上述传感器或其组合，连接所述高精度定位模块，由障碍物检测信号触发执行绕障步骤；

驱动单元，一般设置为电机等扭矩输出机构，以及与扭矩输出机构的输出端连接的行走轮。其由控制单元控制，相应的驱动行走轮运转，包括驱动行走轮反向运转或驱动自行走设备两侧的行走轮具有一定的速度差从而转向。

所述的控制单元，在检测到运行路径上的障碍物后，控制所述驱动单元使得自行走设备沿绕障路径绕至所述障碍物的另一侧，然后恢复至原运行路径继续运行。

其中，所述的绕障路径，其路径起点与路径终点均位于原行进轨迹上，所述绕障路径可选择为障碍物左侧或右侧的弧线或折线。为保证绕障过程中，自行走设备不会碰触到障碍物，本发明还可进一步采取以下措施中的任意一项或其组合：设置绕障路径的路径起点位于所述自行走设备检测到障碍物时所处位置的后侧，或者设置，所述绕障路径与原运行路径的最远距离达到R或更远距离。

绕障路径一般可通过碰撞传感器、超声波传感器、红外传感器、激光传感器、雷达单元中的任一或其组合检测到障碍物，输出障碍物检测信号，而触发控制单元执行该路径。绕障路径的路径起点位于所述自行走设备检测到障碍物时所处位置的后侧，可通过以下方式实现：设置所述自行走设备在检测到障碍物后，先停止其前进并进一步沿原运行路径后退L4的距离。由此，等自行走设备到达障碍物所处位置后侧的绕障路径的路径起点后，再以不同转速分别驱动自行走设备两侧的行走轮，可使得所述自行走设备沿绕障路径以距离障碍物较远的距离运行至所述障碍物的另一侧，避免其在绕障路径的路径起点转向过程中触碰到障碍物。在一些实现方式下，可设置所述绕障路径的路径起点与所述障碍物之间的距离至少达到L1+L2/2，或设置所述自行走设备沿原运行路径后退的距离L4≥R-L3。其中，L3表示所述自行走设备检测到障碍物时所处位置与所述障碍物之间间距，R表示所述绕障路径与原运行路径的最远距离，L1表示所述自行走设备的宽度，L2表示第一宽度以方便对绕障路径的控制。

所述绕障路径与原运行路径的最远距离R可具体设置为≥L1+L2/2；其中，L1表示所述自行走设备的宽度，L2表示第一宽度。第一宽度L2可以是预设的对应于安全距离的固定值，也可以是通过障碍物宽度获取单元，根据其接收的超声波传感器、激光传感器、雷达单元中的任一或其组合的传感信号检测经过计算所获得的障碍物的宽度。固定值一般可根据用户使用环境设置为大于大多数常见障碍物的宽度。

参考图2所示，本发明的自行走设备，其绕障路径可设置为：在障碍物后侧、距离障碍物安全距离以外为绕障路径的路径起点的半圆或由若干直线连接成的折线。该半圆或直线的组合，能够绕过障碍物的宽度的最边缘，避开障碍物，直至回到原规划行走路径上。

一种实现方式下，自行走设备2沿运行路径3运行的过程中，在P1点触碰到障碍物1触发进入绕障程序。绕障的过程中，由于本实施例中以触碰到障碍物为绕障的触发节点，因此对应的L3=0；而其他实现方式，可通过超声波传感器、红外传感器、激光传感器、雷达单元，在距离障碍物还有L3＞0的位置预先检测到障碍物。两种方式下均可先控制自行走设备由P1点后退L4的距离至P2点停止，此时，自行走设备距离障碍物1的距离为R=L3+L4。然后控制自行走设备转向，以经过点P3的圆弧、在P3点转向90度的直角折线，或者，横坐标、纵坐标分别与P3点对齐的任意折线所形成的路径1、路径3或路径2进行绕障。P3点作为上述几个绕障路径中必须经过的中间位置点，其一般设置为所述绕障路径与原运行路径的最远距离点，其与原运行路径的距离R≥L1+L2/2。由此，自行走设备沿上述的绕障路径4从障碍物的左侧或沿上述的绕障路径5从障碍物的右侧绕过障碍物后，到达原运行路径上的点P4，恢复至原运行路径继续运行。

在其他的实现方式下，如果是通过预设的L2进行上述绕障路径的控制，则可能出现预设的L2未达到障碍物宽度，无法一次绕过障碍物的状况。这种状况下，自行走设备将在绕障路径中的某点继续检测到路径上的障碍物，触发新一轮的绕障控制。若干次绕障后，其距离原先运行路径的偏移量的总和达到障碍物的宽度，此时可以绕至所述障碍物的另一侧，完成绕障，继续恢复至原先的运行路径继续运行。

为了更安全通过，L1可以适当增大，提高安全距离(（L3+L4）-（（L1+L2）/2）)中的余量。若碰撞发生时，未探测到障碍物宽度，也可直接设置上述的L2为默认值。

上述绕障的路径规划过程中，如果障碍物前方已经到达原先运行轨迹的转折点，无可安全移动的绕障轨迹，那么可直接在P1或P2点或其中间任一点切换所述自行走设备进入下一条规划路径，开始在新的路径上运行。

由此，本发明可根据障碍物大小规划绕障路径，绕过障碍物，回到规划路径继续运行，由此实现提高割草路径规划效率、提高割草覆盖率，使得割草效果更美观。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种绕障方法，其特征在于，用于自行走设备，其步骤包括：

检测到运行路径上的障碍物后；

控制自行走设备按照预设的绕障路径行走；

预设的绕障路径的起点和终点分别位于障碍物的前方和后方。

2.如权利要求1所述的绕障方法，其特征在于，检测运行路径上的障碍物的步骤包括：

障碍物检测单元接收到由障碍物触发的信号后，输出障碍物检测信号，触发所述自行走设备沿所述绕障路径运行。

3.如权利要求1所述的绕障方法，其特征在于，所述绕障路径包括：路径起点与路径终点均位于原行进轨迹沿线上的弧线或折线。

4.如权利要求3所述的绕障方法，其特征在于，所述绕障路径中与原运行路径的最远距离R满足：

R≥L1+L2/2；其中，L1表示所述自行走设备的宽度，L2表示第一宽度。

5.如权利要求4所述的绕障方法，其特征在于，所述第一宽度L2至少达到所述障碍物的宽度，或为预先设定的固定值。

6.如权利要求3-5所述的绕障方法，其特征在于，所述绕障路径的路径起点位于所述自行走设备检测到障碍物时所处位置的后侧。

7.如权利要求6所述的绕障方法，其特征在于，所述绕障路径的路径起点与所述障碍物之间的距离至少达到L1+L2/2。

8.如权利要求6-7所述的绕障方法，其特征在于，沿绕障路径绕至所述障碍物的另一侧的步骤包括：

先沿原运行路径后退L4的距离，到达所述绕障路径的路径起点；

然后沿所述绕障路径绕运行至所述障碍物的另一侧；

其中，L4≥R-L3；其中，L3表示所述自行走设备检测到障碍物时所处位置与所述障碍物之间间距。

9.一种自行走设备，其特征在于，包括：

障碍物检测单元，用于检测运行路径上的障碍物，在检测到所述障碍物时输出障碍物检测信号至控制单元；

所述控制单元，用于在接收到障碍物检测信号后控制自行走设备按照预设的绕障路径行走；

其中，预设的绕障路径的起点和终点分别位于障碍物的前方和后方。

10.如权利要求9所述的自行走设备，其特征在于，障碍物检测单元包括：碰撞传感器、超声波传感器、红外传感器、激光传感器、雷达单元中的任一或其组合；

所述超声波传感器、激光传感器、雷达单元中的任一或其组合用于检测并输出障碍物检测信号和/或所述障碍物的宽度至所述控制单元；

所述碰撞传感器、红外传感器中的任一或其组合用于检测并输出障碍物检测信号至所述控制单元。

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