CN111867355B - 自动割草机和控制自动割草机的方法 - Google Patents

自动割草机和控制自动割草机的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自动割草机(2)和通过导线(8)控制自动割草机(2)移动到预定位置的方法。自动割草机(2)包括控制单元(22)和至少一个传感器(12；14；16；17；19)。至少一个传感器(12；14；16；17；19)用于检测来自导线(8)的信号，并以随机确定的第一距离跟随导线(8)。自动割草机(2)跟随导线(8)，直到通过至少一个传感器(12；14；16；17；19)检测到来自边界线(4)的信号，然后以随机确定的第二距离跟随边界线(4)。当检测到来自导线(8)的信号强度落在第一预定阈值之外时，自动割草机(2)再次开始跟随导线(8)。

Description

自动割草机和控制自动割草机的方法
技术领域
本发明一般涉及一种自动割草机和一种控制自动割草机通过路径进出充电站的方法，更具体地说，涉及一种控制自动割草机通过狭窄通道的方法。
背景技术
自动割草机也称为自走式割草机，是众所周知的。这些自动割草机配有可充电电池。当电池中的剩余电量低于一定水平时，自动割草机将被配置为返回充电站为电池充电。在现有技术中，控制自动割草机返回充电站的方法有很多种。一种常见的方法是，自动割草机在接收到返回充电站的命令时，继续移动，直到检测到边界线，然后沿着边界线到达位于边界线某处的充电站。当自动割草机靠近充电站时，将启动停靠流程，以便安全引导自动割草机与充电站的充电连接器接触。
另一种方法是使用导线，控制自动割草机跟随导线返回充电站。相比于沿着边界线返回充电站，使用导线通常可以缩短返回充电站的时间并加快返回充电站的速度。导线的使用也方便自动割草机通过狭窄通道。
使用导线或边界线控制自动割草机时的一个问题是，将在草坪上留下痕迹。在现有技术，有许多方法可以解决这个问题。美国专利第US 8942862号公开了一种将机器人园林工具引导至预定位置的方法，例如引导至充电站或引导至起始位置。当机器人园林工具返回充电站时，它可以以可变距离跟随导线。这个可变距离可以随机确定，以避免每次都遵循相同的路径。因此，可避免因车轮而在草坪上留下任何永久性痕迹和/或车辙。虽然这种解决方法在大多数情况下可能避免产生永久性痕迹，但当自动割草机必须通过狭窄的通道时，也会出现问题，因为它可能会“跳出边界”，例如，因为变距较大，继而在狭窄的通道处穿过边界线。美国专利第US 9119341号中解决了这个问题，在本申请中，自动割草机以第一变化距离跟随第一信号源，然后在自动割草机检测到第二信号源时确定第二变化距离。第二变化距离根据第一信号源和第二信号源的检测强度确定。因此，这个解决方案相当复杂，需要一些计算工作。
因此，虽然现有技术中有许多不同的方法，来避免由于自动割草机跟随一根导线或一根边界线，而使得车轮而在草坪上留下永久性的痕迹和/或车辙印，也有一些适合于通过狭窄通道的解决方案。但是，对于自动割草机通过狭窄通道的情况，仍有改进和简化的余地。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种控制自动割草机移动至预定位置的方法，其是通过在由边界线界定的区域内设置导线，以专门用于控制自动割草机通过狭窄通道。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种用于实现上述目的自动割草机，所述自动割草机包括控制单元和至少一个传感器，并通过至少一个传感器进行检测，至少一个所述传感器检测来自所述导线的信号并在距所述导线的第一距离处跟随所述导线，其中，第一距离对应于由至少一个传感器检测的给定的第一信号强度，且所述第一信号强度由所述控制单元在每次检测到导线信号时随机选择。所述自动割草机跟随导线移动，直到至少一个所述传感器检测到来自边界线的信号，然后以第二距离跟随边界线移动，其中，第二距离对应于由至少一个所述传感器检测的给定的第二信号强度，且第二信号强度由所述控制单元在每次检测到边界线信号时随机选择。当检测到来自导线的第一信号强度落在第一预定阈值之外时，所述自动割草机再次开始跟随导线移动。
作为本发明的一示例性实施例，在检测到来自所述导线或边界线的信号之后，所述自动割草机将继续向所述导线或所述边界线移动，直到分别达到对应于第一信号强度的第一预定阈值或对应于第二信号强度的第二预定阈值。
作为本发明的一示例性实施例，所述自动割草机跟随所述导线或所述边界线，并控制由至少一个传感器检测的第一信号强度或第二信号强度基本恒定。
作为本发明的一示例性实施例，所述控制单元随机选择所述第一预定阈值或所述第二预定阈值，使得所述自动割草机跟随的所述第一信号强度或所述第二信号强度会随时间发生变化，以避免在草坪上产生轨迹。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种自动割草机，该自动割草机通过设置在由边界线界定的区域内的导线可控制移动到预定位置。所述自动割草机包括控制单元和至少一个传感器，其中控制单元包括处理器和存储器，所述存储器用于存储控制指令，并由所述处理器执行以控制所述自动割草机完成以下操作：
-通过至少一个传感器检测来自导线的信号，
-以第一距离跟随所述导线，其中，第一距离对应于由至少一个传感器检测的给定的第一信号强度，且所述第一信号强度由所述控制单元在每次检测到导线信号时随机选择，
-通过至少一个传感器检测来自边界线的信号，
-以第二距离跟随边界线移动，其中，第二距离对应于由至少一个所述传感器检测的给定的第二信号强度，且第二信号强度由所述控制单元在每次检测到边界线信号时随机选择，
-当检测到来自导线的第一信号强度落在第一预定阈值之外；以及
-再次沿着导线移动。
作为本发明的一示例性实施例，所述控制单元还被配置为控制所述自动割草机执行前述所有方法步骤。
本发明还提供了一种包括计算机程序代码的计算机可读存储介质，所述计算机程序代码可由所述控制单元的所述处理器执行，且该计算机程序代码可用于实现上述方法。
通过提供一种自动割草机以及控制该自动割草机达到预定位置的控制方法，利用位于边界线确定的区域内的导线控制自动割草机通过一个狭窄的通道，获得一种简单并且高效的方法来避免草坪上的痕迹。
附图说明
下面将结合说明书附图对示例性实施例进行描述：
图1为自动割草机系统示意图。
图2a为自动割草机的一示例性实施例的示意图。
图2b为自动割草机的另一示例性实施例的示意图。
图3为自动割草机中控制单元的示例性框图。
图4至7为自动割草机如何跟随导线/边界线的示例性实施例的示意图。
图8是用于控制自动割草机移动至预定位置的方法的流程图。
具体实施方式
以下说明书部分，将对控制自动割草机移动至预定位置，特别是通过消灾的通道移动至预定位置的示例性实施例进行详细描述。
图1所示为用于执行控制自动割草机2移动至预定位置的方法的系统示意图。自动割草机2包括传感器12、14、17和19。自动割草机2，也可以称为自走式割草机，由电池供电，需要在充电站6定期充电。自动割草机2在操作过程中被配置在由边界线4包围的区域A内移动。为使附图显示更加清楚，对自动割草机2进行放大示出。边界线4可以以任何形式设置，以形成限制自动割草机2允许移动的区域A。如图1所示，边界线4界定了由狭窄通道5连接在一起的两个较大区域。边界线4可以设置在地面上或地面下，优选地，边界线4设置在地面下，使其不可见。边界线4为单芯型的普通铜线。当然，边界线4也可以为本领域技术人员熟知的其它选择，例如多股导线类型。图1进一步示出了当自动割草机2的电池需要再充电时，用于引导自动割草机2返回充电站6的导线8。众所周知，使用导线8，可以以更快且更少的能量消耗的方式控制自动割草机2返回充电站6。
在本示例性实施例中，边界线4和导线8均连接在设置于充电站6中的信号发生器上。众所周知，信号发生器可向每条线路馈送交流电、AC信号，以便自动割草机2可以在感应距离之内识别出它正在检测的线路或环路。
请参阅图2a所示，将更详细地描述本发明一示例性实施例中的自动割草机2。自动割草机2包括控制单元22，车轮20，至少一个传感器12、14和/或16以及电池18。请一并参阅图3所示，所述控制单元22包括处理器80，以用于控制自动割草机2的运动。具体来讲，当自动割草机2运行时，传感器12、14和16检测在边界线4和导线8中产生的磁场。所述控制单元22可对检测到的磁场(信号)进行解码，以确定其是从哪个环路或线接收到的。在本申请的一较佳示例性实施例中，自动割草机2设置有三个传感器，包括两个前置传感器12、14和一个后置传感器16。在示例性实施例中，两个前置传感器12、14中的任一个可以用于检测边界线4的存在，以下说明书部分将对此进行详细描述。
请参阅图2b所示，为另一示例性实施例中的自动割草机2，本示例性实施例中的自动割草机2与前述示例性实施例相比，其区别点仅在于本示例性实施例中的自动割草机2包括两个后置传感器17、19，而不是一个。故，自动割草机2的其余部分的描述于此不再赘述。两个后置传感器17、19的使用，可以进一步提高自动割草机2的控制精度。例如，可以分别或同时使用两个后置传感器17、19确定边界线4或导线8的信号强度，以下说明书部分将对此进行详细描述。
请参阅图3所示，将更详细地描述控制单元22。如前所述，所述控制单元22包括处理器80和存储器82。存储器82还可包括具有计算机程序代码的计算机程序84，即，指令。当所述代码在所述处理器80上执行时，所述计算机程序代码被配置为用于控制自动割草机2执行相应的方法步骤。所述控制单元22还包括接口86以用于与传感器12、14和16或者传感器12、14、17和19进行通信；以及用于驱动自动割草机2的电动机。
所述处理器80可以包括一个、两个或者多个中央处理单元(CPU)。例如，处理器80可以包括通用微处理器，指令集处理器和/或相关芯片集和/或专用微处理器，例如专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑设备(CPLD)。所述处理器80还可包括用于缓存目的的存储器。
请参阅图4、图5、图6、图7及图8所示，将更详细地描述用于控制所述自动割草机2往返充电站6的方法，更具体地说，涉及用于控制自动割草机2通过狭窄通道5的往返充电站6的方法。
通过导线8控制自动割草机2移动到预定位置的方法开始于步骤S100，在步骤S100中，自动割草机2通过至少一个传感器12，14，16，17，19，检测来自导线8的信号。为了避免不必要地弄脏附图，图1和图2中的自动割草机2上将传感器显示为点，而在图4～图7则没有进行显示。
当检测到来自导线8的信号时，自动割草机2继续朝着导线8移动，直到达到对应于第一信号强度的第一预定阈值。然后，在步骤S102中，自动割草机2以第一距离跟随导线8移动。第一距离在图4和图7中以虚线10示出。第一距离对应于给定的第一信号强度，即第一阈值信号强度。因此，当传感器12、14、16、17、19中的一个或多个检测到第一信号强度处于第一预定阈值或在第一预定阈值内时，自动割草机2将跟随导线8移动，并使得传感器12、14、16、17、19检测到的第一信号强度基本恒定。当传感器12、14、16、17、19中的至少一个检测到来自导线8的信号的存在时，由控制单元22确定第一预定阈值。第一预定阈值由控制单元22随机地选择，以使得自动割草机2跟随的第一信号强度会随运行的次数发生变化，以避免在草坪上形成车辙。由于第一信号强度随运行的次数变化，因此到导线8的第一距离也将变化。如本领域技术人员所理解的，可以有一个或多个传感器用于在第一距离跟随导线8。
在步骤S104中，自动割草机2将以第一距离继续跟随导线8，直至至少一个传感器12、14、16、17、19检测到来自边界线4的信号为止。检测到边界线4信号意味着自动割草机2正在接近狭窄通道5。此时，如果继续控制自动割草机2，使其跟随导线8，则可能发生的情况是：到导线8的第一个距离使得自动割草机2在通过狭窄通道5时“弹跳”出来，即自动割草机2超出限定的区域A的外部。因此，为了避免这种情况，发明人意识到，当通过狭窄的通道5时，不能使用第一距离。这与图5所示的情况相对应。
当检测到来自边界线4的信号时，自动割草机2继续向边界线4移动，直到达到与第二信号强度相对应的第二预定阈值为止。然后，在步骤S106中，自动割草机2以第二距离跟随边界线4移动。第二距离对应于给定的第二信号强度，即第二阈值信号强度。因此，当传感器12、14、16、17、19中的一个或多个检测到第二信号强度处于第二预定阈值或在第二预定阈值内时，则控制自动割草机2跟随边界线8移动，并使由传感器12、14、16、17、19检测到的第二信号强度基本恒定。当传感器12、14、16、17、19中的至少一个检测到来自边界线4的信号的存在时，由控制单元22确定第二预定阈值。第二预定阈值由控制单元22随机地选择，以使得自动割草机2跟随的第二信号强度会随时间发生变化，以避免在草坪上形成车辙。由于第二信号强度随时间变化，因此到边界线4的第二距离也将变化。
在步骤S108中，自动割草机2将跟随边界线4移动，直到检测到来自导线8的第一信号强度较低，即落在第一预定阈值之外，在这种情况下，执行步骤S110，此时自动割草机2开始再次跟随导线8移动。在本申请的一较佳示例性实施例中，第一预定阈值低于第二预定阈值。
如上所述，有多种通过使用传感器12,14,16,17和19并借助导线8和/或边界线4控制自动割草机2移动到预定位置，特别是通过狭窄通道5移动到预定位置的方法。例如，使用两个前置传感器12、14用来控制自动割草机2，以便在自动割草机2提高跟随导线8和/或边界线4时的准确性。
需要说明的是，尽管以上已经参考特定实施例描述了本发明，但是，本发明并不限于上述示例性实施方式。而是，本发明仅由所附权利要求书限制。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。另外，单数引用不排除多个。术语“一”，“一个”，“第一”，“第二”等不排除多个。上述示例性描述，不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。另外，尽管不同的实施方式中包括不同的技术特征，本领域的普通技术人员应当理解，可以将这些技术特征有利地组合，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (15)

1.一种控制自动割草机（2）移动到预定位置的方法，借助于用于界定区域（A）的边界线（4）及其内的导线（8），所述自动割草机（2）包括控制单元（22）和至少一个传感器（12；14；16；17；19），其特征在于，所述方法包括：
- S100，通过至少一个所述传感器（12；14；16；17；19）检测来自所述导线（8）的信号，
- S102，以第一距离跟随所述导线（8），其中所述第一距离对应于由至少一个所述传感器（12；14；16；17；19）检测的给定的第一信号强度，且所述第一信号强度由所述控制单元（22）在每次检测到所述导线（8）的信号时随机选择，
- S104，通过至少一个所述传感器（12；14；16；17；19）检测来自所述边界线（4）的信号，
- S106，以第二距离跟随所述边界线（4），其中所述第二距离对应于由至少一个所述传感器（12；14；16；17；19）检测的给定的第二信号强度，且所述第二信号强度由所述控制单元（22）在每次检测到所述边界线（4）的信号时随机选择，
- S108，检测来自所述导线（8）的所述第一信号强度落在第一预定阈值之外，以及
- S110，再次跟随所述导线（8）移动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在检测到来自所述导线（8）的信号之后，所述自动割草机（2）将继续向所述导线（8）移动，直到达到对应于所述第一信号强度的所述第一预定阈值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述步骤S102中，所述自动割草机（2）跟随所述导线（8）移动，并控制由至少一个所述传感器（12；14；16；17；19）检测的所述第一信号强度基本恒定。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述控制单元（22）随机选择所述第一预定阈值，使得所述自动割草机（2）跟随的所述第一信号强度会随运行的次数发生变化，以避免在草坪上产生痕迹。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在检测到来自所述边界线（4）的信号之后，所述自动割草机（2）将继续向所述边界线（4）移动，直到达到对应于所述第二信号强度的第二预定阈值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述步骤S106中，所述自动割草机（2）跟随所述边界线（4）移动，并控制由至少一个所述传感器（12；14；16；17；19）检测的所述第二信号强度基本恒定。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述控制单元（22）随机选择所述第二预定阈值，使得所述自动割草机（2）跟随的所述第二信号强度会随运行的次数发生变化，以避免在草坪上产生痕迹。
8.一种自动割草机（2），所述自动割草机（2）可借助于用于界定区域（A）的边界线（4）及其内的导线（8）移动到预定位置，所述自动割草机（2）包括控制单元（22）和至少一个传感器（12；14；16；17；19），所述控制单元（22）包括处理器（80）和存储器（82），所述存储器（82）用于存储控制指令，并由所述处理器执行以控制所述自动割草机（2）完成以下操作：
-通过至少一个所述传感器（12；14；16；17；19）检测来自所述导线（8）的信号，
- 以第一距离跟随所述导线（8），其中所述第一距离对应于由至少一个所述传感器（12；14；16；17；19）检测的给定的第一信号强度，且所述第一信号强度由所述控制单元（22）在每次检测到所述导线（8）的信号时随机选择，
- 通过至少一个所述传感器（12；14；16；17；19）检测来自所述边界线（4）的信号，
- 以第二距离跟随所述边界线（4），其中所述第二距离对应于由至少一个所述传感器（12；14；16；17；19）检测的给定的第二信号强度，且所述第二信号强度由所述控制单元（22）在每次检测到所述边界线（4）的信号时随机选择，
- 检测来自所述导线（8）的所述第一信号强度落在第一预定阈值之外，以及
- 再次跟随所述导线（8）移动。
9.根据权利要求8所述的自动割草机（2），其特征在于：在检测到来自所述导线（8）的信号之后，所述自动割草机（2）将继续向所述导线（8）移动，直到达到对应于所述第一信号强度的所述第一预定阈值。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的自动割草机（2），其特征在于：所述自动割草机（2）跟随所述导线（8）移动，并控制由至少一个所述传感器（12；14；16；17；19）检测的所述第一信号强度基本恒定。
11.根据权利要求8所述的自动割草机（2），其特征在于：所述控制单元（22）随机选择所述第一预定阈值，使得所述自动割草机（2）跟随的所述第一信号强度会随运行的次数发生变化，以避免在草坪上产生痕迹。
12.根据权利要求8所述的自动割草机（2），其特征在于：在检测到来自所述边界线（4）的信号之后，所述自动割草机（2）将继续向所述边界线（4）移动，直到达到对应于所述第二信号强度的第二预定阈值。
13.根据权利要求8所述的自动割草机（2），其特征在于：所述自动割草机（2）跟随所述边界线（4）移动，并控制由至少一个所述传感器（12；14；16；17；19）检测的所述第二信号强度基本恒定。
14.根据权利要求12所述的自动割草机（2），其特征在于：所述控制单元（22）随机选择所述第二预定阈值，使得所述自动割草机（2）跟随的所述第二信号强度会随运行的次数发生变化，以避免在草坪上产生痕迹。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于：包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可由所述控制单元（22）的处理器（80）执行，且该计算机程序代码可用于实现权利要求1~7中任一项权利要求所述的方法。
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