CN112147886A - 一种割草机系统边界信号的自适应方法及割草机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种割草机系统边界信号的自适应方法及割草机系统。该方法包括：S1、割草机位于基站的割草机工位上，割草机在沿线指令的引导下在待割草区移动，根据移动路径创建割草区电子地图；S2、在割草机创建割草区电子地图过程中基站发射磁场信号，割草机的磁场感测单元在磁场作用下产生感应信号，将感应信号作为割草机识别建割草区电子地图的边界的边界识别信号。本发明无需在割草机系统中的基站和割草机增添新的硬件设备，仅在改进割草机的软件，使割草机能够根据基站发射的磁场方向自适应的调整边界识别信号，不再要求基站的放置方位和供电方向，大大提高割草机的智能化水平，减少工作人员学习成本和工作量。

Description

一种割草机系统边界信号的自适应方法及割草机系统
技术领域
本发明涉及割草机领域，更具体地说，涉及一种割草机系统边界信号的自适应方法及割草机系统。
背景技术
在磁场定位的割草机系统中，基站发出特定方向的磁场，割草机(也叫智能割草机、割草机器人等)的电感在磁场的作用下产生感应电压，根据感应电压的方向判断割草机的位置，是位于边界上、边界内还是边界外，所以就要求基站发出的磁场方向必须与预设方向一致。而在割草机使用过程中，基站到达一个新的割草区域时，往往需要重新连接基站的供电线，在接线过程中，因供电端没有明确区分线头种类，可能会出现接线方向不符合要求的情况，这就会导致基站产生磁场的磁场方向与预设磁场方向相反，从而必须再次调整接线，使基站发出的磁场方向与预设方向一致，给工作人员带来多余工作量。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种割草机系统边界信号的自适应方法及割草机系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种割草机系统边界信号的自适应方法，所述割草机系统包括割草机和基站，所述方法包括：
S1、所述割草机位于所述基站的割草机工位上，所述割草机在沿线指令的引导下在待割草区移动，根据移动路径创建割草区电子地图；
S2、在所述割草机创建割草区电子地图过程中所述基站发射磁场信号，所述割草机的磁场感测单元在磁场作用下产生感应信号，将所述感应信号作为所述割草机识别所述建割草区电子地图的边界的边界识别信号。
进一步，本发明所述的割草机系统边界信号的自适应方法中，所述步骤S1中根据移动路径创建割草区电子地图包括：
所述基站所在位置为割草区电子地图的边界上的一个点，且为移动路径的起点，当所述割草机再次回到所述基站后，根据起点和移动路径创建割草区电子地图。
进一步，本发明所述的割草机系统边界信号的自适应方法中，所述步骤S1中根据移动路径创建割草区电子地图包括：
获取所述割草机移动过程中的航向信息和里程信息，根据所述航向信息和里程信息创建割草区电子地图。
进一步，本发明所述的割草机系统边界信号的自适应方法中，所述步骤S1中根据移动路径创建割草区电子地图包括：
获取所述割草机移动过程中的航向信息、里程信息以及高度变化信息，根据所述航向信息、里程信息以及高度变化信息创建割草区电子地图。
进一步，本发明所述的割草机系统边界信号的自适应方法中，所述步骤S2中所述基站发射磁场信号包括：
所述基站发射磁场信号，所述磁场信号的磁场方向不限定。
进一步，本发明所述的割草机系统边界信号的自适应方法中，所述步骤S2中所述割草机的磁场感测单元在磁场作用下产生感应信号包括：所述割草机的磁场感测单元在磁场作用下产生感应电压；
所述步骤S2中将所述感应信号作为所述割草机识别所述建割草区电子地图的边界的边界识别信号包括：将所述感应电压的电压波形作为所述割草机识别所述建割草区电子地图的边界的边界识别信号。
进一步，本发明所述的割草机系统边界信号的自适应方法中，所述将所述感应电压的电压波形作为所述割草机识别所述建割草区电子地图的边界的边界识别信号包括：
所述磁场感测单元的第一电感在磁场作用下产生第一感应电压，所述磁场感测单元的第二电感在磁场作用下产生第二感应电压，所述第一感应电压和所述第二感应电压的电压波形不同；
结合所述割草区电子地图将所述第一感应电压和所述第二感应电压作为所述割草机识别所述建割草区电子地图的边界的边界识别信号。
进一步，本发明所述的割草机系统边界信号的自适应方法中，所述结合所述割草区电子地图将所述第一感应电压和所述第二感应电压作为所述割草机识别所述建割草区电子地图的边界的边界识别信号包括：
结合所述割草区电子地图和所述基站的相对位置关系确定所述第一电感为边界内电感，所述第二电感为边界外电感；
将所述第一感应电压的电压波形作为边界内信号，将所述第二感应电压的电压波形作为边界外信号。
另，本发明还提供一种割草机系统，所述割草机系统包括割草机和基站，所述割草机系统使用如上述的割草机系统边界信号的自适应方法。
进一步，在本发明所述的割草机系统中，所述割草机的供电电流方向不限定；
所述割草机为随机式割草机。
实施本发明的一种割草机系统边界信号的自适应方法及割草机系统，具有以下有益效果：本发明无需在割草机系统中的基站和割草机增添新的硬件设备，仅在改进割草机的软件，使割草机能够根据基站发射的磁场方向自适应的调整边界识别信号，不再要求基站的放置方位和供电方向，大大提高割草机的智能化水平，减少工作人员学习成本和工作量。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是一实施例提供的割草机系统边界信号的自适应方法的流程图；
图2是一实施例提供的创建割草区电子地图的平面示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
实施例
本实施例的割草机系统包括基站和割草机，基站用于发射磁场，该发射磁场的磁场方向在绘制割草区电子地图和割草作业中是不变的，即工作人员接线后不再需要对接线进行调整。割草机的磁场感测单元在磁场作用下产生感应信号，在绘制割草区电子地图过程中，割草机将获取的感应信号进行存储，作为边界识别信号；而在割草作业过程中根据该感应信号以及在先存储的边界识别信号定位割草机的当前位置。可以了解到，现有割草机需要提前预设基站的放置方位和磁场方向，且要预先设置割草机的感应信号识别标准，在割草机使用过程中必须依照预先设定的放置方向放置基站，并保证接线正确，如果接反则需要重进接线，操作较为繁琐。本实施例的基站不需要预先设定基站的放置方位和磁场方向，也不要求基站的接线方向，工作人员可随意进行接线。本实施例的割草机可根据磁场的方向自动设置感应信号识别标准，即边界信号的识别标准，从而实现定位。具体的，该割草机系统边界信号的自适应方法包括下述步骤：
S1、割草机位于基站的割草机工位上，割草机在沿线指令的引导下在待割草区移动，根据移动路径创建割草区电子地图。
具体的，开始割草前首先绘制割草区电子地图，绘制过程为：将基站放置在待割草区域的边界上，本实施例中基站的放置方位不做限定，工作人员可任意放置，即基站放到待割草区的哪个边界上都可以。进一步，本实施例中割草机自身的朝向也无需限定，工作人员可任意摆放。所以本申请中基站放置到待割草区的边界即可，无需考虑放置方位，操作简单。放置好基站后，对基站进行供电接线，为基站提供工作电能。本实施例中不要求基站的接线方向，工作人员可任意接线，计时接反也无需调整。基站通电后，开始发射磁场信号。
将割草机放置在基站的割草机工位上，根据割草需求控制割草机移动，割草机在沿线指令的引导下在待割草区移动，根据移动路径创建割草区电子地图，其中沿线指令可由遥控器发出。
上述步骤S1中根据移动路径创建割草区电子地图包括：基站所在位置为割草区电子地图的边界上的一个点，作为移动路径的起点，当割草机再次回到基站后，完成割草机电子地图绘制，即根据起点和移动路径创建割草区电子地图。
S2、在割草机创建割草区电子地图过程中基站发射磁场信号，割草机的磁场感测单元在磁场作用下产生感应信号，将感应信号作为割草机识别建割草区电子地图的边界的边界识别信号。
具体的，在割草机开始移动前基站就开始发射磁场信号，且在基站的整个移动过程中，基站持续发射磁场信号。割草机在沿线指令的引导下在待割草区移动，移动过程中割草机的磁场感测单元在磁场作用下持续产生感应信号，将该感应信号作为割草机识别建割草区电子地图的边界的边界识别信号，并存储到割草机的存储器内。
设置完成后，割草机进入割草过程，在割草过程中：该边界识别信号用于割草作业过程中割草机的定位。割草过程中基站持续发射磁场信号，该磁场信号的磁场方向与创建割草区电子地图过程中基站的磁场方向一致，即工作人员在创建割草区电子地图时的接线不需要更改，直接用于后期的割草作业。割草机的磁场感测单元在磁场作用下产生感应信号，根据该感应信号和创建割草区电子地图时存储的边界识别信号判断割草机的当前位置，例如割草机位于割草区电子地图的边界内、位于割草区电子地图的边界外、位于割草区电子地图的边界上。
作为选择，创建割草区电子地图时，若割草机的存储器中已存储有边界识别信号，则首先判断当前感应信号是否与已存储的边界识别信号一致；若感应信号与已存储的边界识别信号一致，则仍将存储器中已存储的边界识别信号作为边界识别信号；若感应信号与已存储的边界识别信号不一致，则删除存储器中已存储的边界识别信号，并将当前感应信号作为割草机识别建割草区电子地图的边界的边界识别信号，并存储到割草机的存储器内。
本实施例无需在割草机系统中的基站和割草机增添新的硬件设备，仅需改进割草机的软件，使割草机能够根据基站发射的磁场方向自适应的调整边界识别信号，不再要求基站的放置方位和供电方向，大大提高割草机的智能化水平，减少工作人员学习成本和工作量。
实施例
在上一实施例的基础上，本实施例的割草机系统边界信号的自适应方法中进一步对创建割草区电子地图进行说明。本实施例中待割草区较为平整，起伏不大，可认为是平整地面。上述实施例中步骤S1中根据移动路径创建割草区电子地图包括：获取割草机移动过程中的航向信息和里程信息，根据航向信息和里程信息创建割草区电子地图。
具体的，参考图2，割草机开始移动后，通过传感器获取移动过程中割草机的航向信息和里程信息，例如通过陀螺仪获取航向信息，通过里程计获取里程信息等，也可选择通过其他传感器获取航向信息和里程信息。割草机从基站10出发后，竖直向下沿直线行进路程a，即航向信息为竖直向下，里程信息为a；之后左转90°，沿直线行进路程b，即航向信息为相对于前一航向信息向左偏移90°，里程信息为b。按照该绘制过程，控制割草机根据割草需求移动直至返回基站10，形成一个闭合的割草区域，即形成割草区电子地图。割草机通过上述航向信息和里程信息即可绘制割草区电子地图，并将绘制好的割草区电子地图存储到割草机的存储器内；同时，该割草区电子地图的航向信息和里程信息也存储在存储器内，以供后续步骤使用。
本实施例的待割草区较为平整，根据航向信息和里程信息即可创建割草区电子地图，操作简单。
实施例
在上一实施例的基础上，本实施例的割草机系统边界信号的自适应方法中进一步对创建割草区电子地图进行说明。参考图2，本实施例中待割草区较不平整，有一定的高低起伏。上述实施例中步骤S1中根据移动路径创建割草区电子地图包括：获取割草机移动过程中的航向信息、里程信息以及高度变化信息，根据航向信息、里程信息以及高度变化信息创建割草区电子地图。
具体的，割草机开始移动后，通过传感器获取移动过程中割草机的航向信息、里程信息以及高度变化信息，例如通过陀螺仪获取航向信息，通过里程计获取里程信息，通过高度计获取高度变化信息等，也可选择通过其他传感器获取航向信息、里程信息以及高度变化信息。参考图2，割草机从基站10出发后，竖直向下沿直线行进路程a，即航向信息为竖直向下，里程信息为a；之后左转90°，沿直线行进路程b，即航向信息为相对于前一航向信息向左偏移90°，里程信息为b；同时在路程b中割草机缓慢爬坡1米高，则同时记录该高度变化信息为1米(图2中未画出)。按照该绘制过程，控制割草机根据割草需求移动直至返回基站10，形成一个闭合的割草区域，即形成割草区电子地图。割草机通过上述航向信息、里程信息以及高度变化信息即可绘制割草区电子地图，并将绘制好的割草区电子地图存储到割草机的存储器内；同时，该割草区电子地图的航向信息、里程信息以及高度变化信息也存储在存储器内，以供后续步骤使用。
本实施例的待割草区不平整，有高低起伏变化，本实施例根据航向信息、里程信息以及高度变化信息创建割草区电子地图，可覆盖更复杂的草地状况，且操作简单。
实施例
在上述实施例的基础上，本实施例的割草机系统边界信号的自适应方法中，步骤S2中割草机的磁场感测单元在磁场作用下产生感应信号包括：割草机的磁场感测单元在磁场作用下产生感应电压。
步骤S2中将感应信号作为割草机识别建割草区电子地图的边界的边界识别信号包括：将感应电压的电压波形作为割草机识别建割草区电子地图的边界的边界识别信号，电压波形包括电压大小变化趋势和电压方向，即将感应电压的电压大小变化趋势和电压方向作为割草机识别建割草区电子地图的边界的边界识别信号。
进一步，本实施例的割草机系统边界信号的自适应方法中，割草机的磁场感测单元包括第一电感和第二电感，且第一电感和第二电感感测方向不同，即第一电感产生的第一感应电压和第二电感产生的第二感应电压的电压波形不同。具体的，将感应电压的电压波形作为割草机识别建割草区电子地图的边界的边界识别信号包括：磁场感测单元的第一电感在磁场作用下产生第一感应电压，磁场感测单元的第二电感在磁场作用下产生第二感应电压，第一感应电压和第二感应电压的电压波形不同，即通过电压波形的形状来区分第一感应电压和第二感应电压。结合割草区电子地图将第一感应电压和第二感应电压作为割草机识别建割草区电子地图的边界的边界识别信号。
进一步，本实施例的割草机系统边界信号的自适应方法中，结合割草区电子地图将第一感应电压和第二感应电压作为割草机识别建割草区电子地图的边界的边界识别信号包括：结合割草区电子地图和基站的相对位置关系确定第一电感为边界内电感，第二电感为边界外电感；将第一感应电压的电压波形作为边界内信号，将第二感应电压的电压波形作为边界外信号。其中割草区电子地图和基站的相对位置关系即基站在割草区电子地图的位置，因该割草区电子地图为现场绘制，绘制完成后即可知道基站在割草区电子地图的位置。在此基础上，割草机中存储三种割草机在不同位置时第一电感和第二电感的感应电压分布情况：
A、割草机位于割草区电子地图的边界上：第一电感当前的感应电压与已存储的第一感应电压一致，同时第二电感当前的感应电压与已存储的第二感应电压一致。此处已存储的第一感应电压和第二感应电压指的是在绘制割草区电子地图时存储的第一感应电压和第二感应。
B、割草机位于割草区电子地图的边界内：第一电感当前的感应电压与已存储的第一感应电压一致，同时第二电感当前的感应电压与已存储的第二感应电压的电压波形不一致，例如电压波形镜像相反。
C、割草机位于割草区电子地图的边界外：第一电感当前的感应电压与已存储的第一感应电压的电压波形不一致，例如电压波形镜像相反，同时第二电感当前的感应电压与已存储的第二感应电压一致。
通过上述设置，在建立了割草区电子地图同时割草机中设置了与该割草区电子地图匹配的边界识别信号，进而割草机可开始割草作业。在割草作业过程中基站持续发射磁场信号，割草机的第一电感在磁场作用下产生第一感应电压，第二电感在磁场作用下产生第二感应电压，通过第一感应电压和第二感应电压的方向判断割草机的当前位置，是位于割草区电子地图的边界内，还是位于割草区电子地图的边界外，还是位于割草区电子地图的边界上。具体判断过程为：
若第一电感当前的感应电压与已存储的第一感应电压一致，同时第二电感当前的感应电压与已存储的第二感应电压一致，则确定割草机位于割草区电子地图的边界上。
若第一电感当前的感应电压与已存储的第一感应电压一致，同时第二电感当前的感应电压与已存储的第二感应电压的电压波形不一致，例如电压波形镜像相反，则确定割草机位于割草区电子地图的边界内。
若第一电感当前的感应电压与已存储的第一感应电压的电压波形不一致，例如电压波形镜像相反，同时第二电感当前的感应电压与已存储的第二感应电压一致，则确定割草机位于割草区电子地图的边界外。
本实施例中割草机在绘制割草区电子地图过程中同步获取第一电感和第二电感的感应电压，将产生的第一感应电压和第二感应电压作为割草机识别建割草区电子地图的边界的边界识别信号，不需要对现有割草机进行硬件上的改进，成本低，且提高了割草机的智能化水平。
实施例
本实施例的割草机系统包括割草机和基站，割草机系统使用如上述的割草机系统边界信号的自适应方法。
具体的，本实施例的割草机系统中基站用于发射磁场，该发射磁场的磁场方向在绘制割草区电子地图和割草作业中是不变的，即工作人员接线后不再需要对接线进行调整。割草机的磁场感测单元在磁场作用下产生感应信号，在绘制割草区电子地图过程中，割草机将获取的感应信号进行存储，作为边界识别信号；而在割草作业过程中根据该感应信号以及在先存储的边界识别信号定位割草机的当前位置。可以了解到，现有割草机需要提前预设基站的放置方位和磁场方向，且要预先设置割草机的感应信号识别标准，在割草机使用过程中必须依照预先设定的放置方向放置基站，并保证接线正确，如果接反则需要重进接线，操作较为繁琐。本实施例的基站不需要预先设定基站的放置方位和磁场方向，也不要求基站的接线方向，即割草机的供电电流方向不限定，工作人员可随意进行接线。本实施例的割草机可根据磁场的方向自动设置感应信号识别标准，即边界信号的识别标准，从而实现定位。
作为选择，本实施例中割草机为随机式割草机。
本实施例无需在割草机系统中的基站和割草机增添新的硬件设备，仅在改进割草机的软件，使割草机能够根据基站发射的磁场方向自适应的调整边界识别信号，不再要求基站的放置方位和供电方向，大大提高割草机的智能化水平，减少工作人员学习成本和工作量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上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士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种割草机系统边界信号的自适应方法，所述割草机系统包括割草机和基站，其特征在于，所述方法包括：
S1、所述割草机位于所述基站的割草机工位上，所述割草机在沿线指令的引导下在待割草区移动，根据移动路径创建割草区电子地图；
S2、在所述割草机创建割草区电子地图过程中所述基站发射磁场信号，所述割草机的磁场感测单元在磁场作用下产生感应信号，将所述感应信号作为所述割草机识别所述建割草区电子地图的边界的边界识别信号。
2.根据权利要求1所述的割草机系统边界信号的自适应方法，其特征在于，所述步骤S1中根据移动路径创建割草区电子地图包括：
所述基站所在位置为割草区电子地图的边界上的一个点，且为移动路径的起点，当所述割草机再次回到所述基站后，根据起点和移动路径创建割草区电子地图。
3.根据权利要求1所述的割草机系统边界信号的自适应方法，其特征在于，所述步骤S1中根据移动路径创建割草区电子地图包括：
获取所述割草机移动过程中的航向信息和里程信息，根据所述航向信息和里程信息创建割草区电子地图。
4.根据权利要求1所述的割草机系统边界信号的自适应方法，其特征在于，所述步骤S1中根据移动路径创建割草区电子地图包括：
获取所述割草机移动过程中的航向信息、里程信息以及高度变化信息，根据所述航向信息、里程信息以及高度变化信息创建割草区电子地图。
5.根据权利要求1所述的割草机系统边界信号的自适应方法，其特征在于，所述步骤S2中所述基站发射磁场信号包括：
所述基站发射磁场信号，所述磁场信号的磁场方向不限定。
6.根据权利要求1所述的割草机系统边界信号的自适应方法，其特征在于，所述步骤S2中所述割草机的磁场感测单元在磁场作用下产生感应信号包括：所述割草机的磁场感测单元在磁场作用下产生感应电压；
所述步骤S2中将所述感应信号作为所述割草机识别所述建割草区电子地图的边界的边界识别信号包括：将所述感应电压的电压波形作为所述割草机识别所述建割草区电子地图的边界的边界识别信号。
7.根据权利要求6所述的割草机系统边界信号的自适应方法，其特征在于，所述将所述感应电压的电压波形作为所述割草机识别所述建割草区电子地图的边界的边界识别信号包括：
所述磁场感测单元的第一电感在磁场作用下产生第一感应电压，所述磁场感测单元的第二电感在磁场作用下产生第二感应电压，所述第一感应电压和所述第二感应电压的电压波形不同；
结合所述割草区电子地图将所述第一感应电压和所述第二感应电压作为所述割草机识别所述建割草区电子地图的边界的边界识别信号。
8.根据权利要求7所述的割草机系统边界信号的自适应方法，其特征在于，所述结合所述割草区电子地图将所述第一感应电压和所述第二感应电压作为所述割草机识别所述建割草区电子地图的边界的边界识别信号包括：
结合所述割草区电子地图和所述基站的相对位置关系确定所述第一电感为边界内电感，所述第二电感为边界外电感；
将所述第一感应电压的电压波形作为边界内信号，将所述第二感应电压的电压波形作为边界外信号。
9.一种割草机系统，所述割草机系统包括割草机和基站，其特征在于，所述割草机系统使用如权利要求1-8任一项所述的割草机系统边界信号的自适应方法。
10.根据权利要求9所述的割草机系统，其特征在于，所述割草机的供电电流方向不限定；
所述割草机为随机式割草机。
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