CN112462770A - 边界测定和确定的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于割草机技术领域，具体公开了边界测定和确定的方法，割草机与为其充电的充电桩建立通信连接，割草机以充电桩所在位置为原点建立坐标系；割草机通过校正模块记录下最近一次边界行走路径，并将该边界行走路径通过坐标系坐标化后存储到存储模块中形成候选边界路径之一；割草机通过网络传输模块接收指定边界路径，并将指定边界路径通过坐标系坐标化后存储到存储模块中形成候选边界路径之一；割草机按照存储模块内预存的边界确定策略从候选边界中选出一个边界路径作为当前边界路径。本发明能够快速准确地确定割草机工作区域边界。

Description

边界测定和确定的方法
技术领域
本发明涉及割草机技术领域，具体涉及边界测定和确定的方法。
背景技术
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，根据不同的策略，全区域覆盖路径规划又可分为随机路径规划和非随机路径规划两种。
目前，世面上目前市场上大部分智能割草机采用是并无精准定位的随机路径覆盖方式，工作面积覆盖率低，耗时长，效率低，容易发生部分区域与角落的漏切割和重复切割，且切割耗时长。而采用改进算法规划的割草机器人优化了弓形切割模式，但因为实现方式上没有定位，本质上还是随机式，价格较高，性价比较低。且采用单一的随机路径规划方法的智能割草机，对于工作区域是平均对待的。对于已割区域和未割区域，从概率上将，其所覆盖的时间是相同的。这必然导致在其开始工作的早期整块区域未割时，草地上出现很多条状或小块状的已割区域，和大块被分割的未割区域；在其工作相当一段时间后，草地上出现大面积的块状和部分条状已割区域，和分散在草地上的零散孤立的小块未割区域。并需要非常长的时间才能完全覆盖这些零散孤立的小块未割区域。
而相比于在工作区域内进行割草，更重要的是割草区域的边界，如果边界错误的话，则有可能割到邻居家的草坪，造成不必要的麻烦。此外，对于草坪栽种有其他植物时，割草机的主动避让也是非常必须的，否则就会造成割到不应该割的目标的情况，而现有的割草机，无论是在没有植物的边界确定上，还是在有其他植物需要避让的基础上，其边界的准确快速确定，一般都是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明意在提供一种能够快速准确地确定工作区域边界的边界测定和确定的方法。
本发明中的边界测定和确定的方法，割草机与为其充电的充电桩建立通信连接，割草机以充电桩所在位置为原点建立坐标系；割草机通过校正模块记录下最近一次边界行走路径，并将该边界行走路径通过坐标系坐标化后存储到存储模块中形成候选边界路径之一；割草机通过网络传输模块接收指定边界路径，并将指定边界路径通过坐标系坐标化后存储到存储模块中形成候选边界路径之一；割草机按照存储模块内预存的边界确定策略从候选边界中选出一个边界路径作为当前边界路径。
本发明的优点在于：
通过本发明，仅需要一个充电桩就能够快速完成割草机工作区域边界确定，而且可以采取多种方式来进行割草机工作区域边界的测定。在割草机工作区域的测定的时候，可以是割草机最近一次实际完成并记录下来的边界行走路径，也可以是通过网络传输模块接收到的指定边界路径。
本发明不需要人工安装实体边界，不会出现边界损坏，能够有效节约草坪修建和维护成本。而且，通过本法方法，边界确定的更加精准，在不安装实体边界的前提下使割草机的工作范围无死角，更加利于割草机的行走和割草操作。
进一步，所述校正模块包括安装在割草机上的边界检测器，通过边界检测器扫描检测割草机行径过程中的边界行走路径。
边界检测器或者其他跟随器，能够在割草机实际行走的过程当中检测出割草机的边界行走路径。
进一步，所述边界行走路径为顺时针或者逆时针行径并闭合的一圈回路。
只有当割草机顺时针或者逆时针行走了一圈，形成回路后，才能确定为边界行走路径。
进一步，通过网络传输模块与智能终端连接，通过智能终端向割草机发送指定边界路径。
指定边界路径，是通过与网络传输模块连接的智能终端发出的。
进一步，所述智能终端包括智能手机、智能电脑或者智能穿戴设备。
智能终端可以是智能手机，智能手机上可以设置有对应的现有应用程序，以方便进行指定边界路径的输入或设定，也可以是智能电脑或者智能穿戴设备等具有输入或者选择功能的智能产品。
进一步，通过网络传输模块与云端连接，通过云端设置的导航地图系统定位割草机所在位置并生成当前地图发送给网络传输模块。
网络传输模块能够与云端连接，通过云端现有的导航地图系统，通过识别网络传输模块所安装的割草机的位置，在此位置上空，利用导航地图系统本身技术进行局部卫星地图拍摄形成以割草机所在位置及其周边为拍摄内容的当前地图。
进一步，割草机通过中央处理器从网络传输模块接收到的当前地图中提取出地图边界路径，中央处理器将地图边界路径作为候选边界路径之一存储到存储模块中。
直接从当前地图中提取地图上展现出来的地图边界路径作为候选边界路径之一。
进一步，所述中央处理器内预设有图像识别方法，中央处理器按照图像识别方法从当前地图中提取出地图边界路径。
中央处理器按照现有的图片识别方法进行地图边界路径的提取。
进一步，所述校正模块还包括用来检测割草机所处气象环境的微型气象传感器，中央处理器通过气象传感器传递来的气象信号按照边界确定策略从候选边界路径中选择出当前边界路径。
通过气象传感器进行割草机所在位置，即草坪环境的气象检测，便于在极端气象环境下能够及时调整割草机的工作模式。
进一步，所述边界确定策略为：识别候选边界路径的数量，当候选边界路径数量等于1时，将该候选边界路径作为当前边界路径；当边界路径数量大于等于2时，识别每个候选边界路径更新的时间，选择时间最近的为当前边界路径；若同时存在两个及两个以上相同时间更新的候选边界路径时，通过接收到的气象信号选择气象影响度小的候选边界路径作为当前边界路径，若同时存在两个及两个以上相同气象影响度的候选边界路径时则从中随机选择一个候选边界路径作为当前边界路径。
本方法的边界确定策略，优选的是时间最近原则，然后是气象影响度最小原则，能够使被确定的当前边界路径，是最接近实际边界的边界路径，有利于割草机能够精细化工作区域，并在工作区域内完成割草操作。
附图说明
图1为本发明实施例一的逻辑框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例一
实施例基本如附图1所示：本实施例中的边界测定和确定的方法，依赖于用于边界测定和确定的系统，该系统包括割草机以及与割草机能够通信连接，用来向割草机充电和进行信息传输下载的充电桩。
割草机内具有中央处理器以及分别与中央处理器通信连接的存储模块、网络传输模块、校正模块和驱动模块。
中央处理器，采用常规智能处理芯片即可，本实施例优选图像处理功能比较强的图像处理芯片。
网络传输模块，用来将割草机与其他终端设备或产品进行网络连接，本实施例的网络传输模块兼具蓝牙传输、WIFI、NFC、移动电话通信等多种现有模式的网络传输方式。
校正模块，包括边界检测器、跟随器和微型气象传感器等检测器件，主要用来检测割草机所处环境的各种物理条件。
驱动模块，包括驱动电机以及被驱动电机驱动转动的滚轮和切割刀等执行器件。
基于以上系统，在进行边界测定和确定的时候，首先，割草机与为其充电的充电桩建立通信连接，割草机以充电桩所在位置为原点建立坐标系；然后，割草机通过校正模块记录下最近一次边界行走路径，并将该边界行走路径通过坐标系坐标化后存储到存储模块中形成候选边界路径之一；割草机通过网络传输模块接收指定边界路径，并将指定边界路径通过坐标系坐标化后存储到存储模块中形成候选边界路径之一；最后，割草机按照存储模块内预存的边界确定策略从候选边界中选出一个边界路径作为当前边界路径。
在形成最近一次边界行走路径的时候，割草机可以是通过人手推割草机进行边界扫描识别记录的，也可以是割草机自动完成割草操作的同时进行边界记录的。
其中，通过边界检测器或者跟随器扫描检测割草机行径过程中边界路线形成边界行走路径。
边界行走路径必须为顺时针或者逆时针行径并闭合的一圈回路。只有当割草机顺时针或者逆时针行走了一圈，形成回路后，才能确定为边界行走路径。
指定边界路径，是通过与网络传输模块连接的智能终端发出的。通过网络传输模块与智能终端连接，通过智能终端向割草机发送指定边界路径。
智能终端包括智能手机、智能电脑或者智能穿戴设备。智能终端可以是智能手机，智能手机上可以设置有对应的现有应用程序，以方便进行指定边界路径的输入或设定，也可以是智能电脑或者智能穿戴设备等具有输入或者选择功能的智能产品。
通过网络传输模块与云端连接，通过云端设置的导航地图系统定位割草机所在位置并生成当前地图发送给网络传输模块。网络传输模块能够与云端连接，通过云端现有的导航地图系统，通过识别网络传输模块所安装的割草机的位置，在此位置上空，利用导航地图系统本身技术进行局部卫星地图拍摄形成以割草机所在位置及其周边为拍摄内容的当前地图。割草机通过中央处理器从网络传输模块接收到的当前地图中提取出地图边界路径，中央处理器将地图边界路径作为候选边界路径之一存储到存储模块中。直接从当前地图中提取地图上展现出来的地图边界路径作为候选边界路径之一。
其中，中央处理器内预设有图像识别方法，中央处理器按照图像识别方法从当前地图中提取出地图边界路径。中央处理器按照现有的图片识别方法进行地图边界路径的提取。
本实施例中，中央处理器通过气象传感器传递来的气象信号按照边界确定策略从候选边界路径中选择出当前边界路径。通过气象传感器进行割草机所在位置，即草坪环境的气象检测，便于在极端气象环境下能够及时调整割草机的工作模式。
本实施例中的边界确定策略为：识别候选边界路径的数量，当候选边界路径数量等于1时，将该候选边界路径作为当前边界路径；当边界路径数量大于等于2时，识别每个候选边界路径更新的时间，选择时间最近的为当前边界路径；若同时存在两个及两个以上相同时间更新的候选边界路径时，通过接收到的气象信号选择气象影响度小的候选边界路径作为当前边界路径，若同时存在两个及两个以上相同气象影响度的候选边界路径时则从中随机选择一个候选边界路径作为当前边界路径。本方法的边界确定策略，优选的是时间最近原则，然后是气象影响度最小原则，能够使被确定的当前边界路径，是最接近实际边界的边界路径，有利于割草机能够精细化工作区域，并在工作区域内完成割草操作。
通过本方法，仅需要一个充电桩就能够快速完成割草机工作区域边界确定，而且可以采取多种方式来进行割草机工作区域边界的测定。在割草机工作区域的测定的时候，可以是割草机最近一次实际完成并记录下来的边界行走路径，也可以是通过网络传输模块接收到的指定边界路径。
本方法不需要人工安装实体边界，不会出现边界损坏，能够有效节约草坪修建和维护成本。而且，通过本法方法，边界确定的更加精准，在不安装实体边界的前提下使割草机的工作范围无死角，更加利于割草机的行走和割草操作。
实施例二
本实施例中，中央处理器根据从微型气象传感器接收到气象信号，对割草机所处环境的气象情况进行分级，并针对每种气象分级分别对应了割草机驱动机构的调整等级。调整等级，包括驱动机构的转动速度，前进方向、以及调整切草机切刀的高度。不同的气象等级，对应的驱动机构的调整等级不同，对应的驱动机构的切割高度、行进速度和切割方向都会相应地进行调整。
气象等级，包括用来表征季节的初始气象等级，根据所在区域的季节划分，有多少个季节就有多少个季节初始等级，每个季节初始等级对应的驱动机构调整等级不同。例如，所处区域为春夏秋冬四季分明的季节时，就对应有四个季节初始气象等级，每个季节初始气象等级对应满足当地正常季节气候下对应的割草机最佳割草状态的调整等级。例如，在哈尔滨，其夏季割草机切刀的高度就要春季割草机切刀的高度高，因为春季植物生长茂盛，切割后会迅速生长出来；而切割机的速度春季会比夏季慢，即驱动机构转速慢，因为在初春，地面上会有诸如冰雪融化等情况影响割草机前进，因此设置相对较慢的行进速度有利于割草机不受损坏；而冬天割草时，因为哈尔滨严寒的气候原因，驱动机构会启动辅助割草机构，先进行热吹风融化冰雪后再行割草，当然这是只在需要的情况下，才会额外安装辅助割草机构。
针对同样的季节初始等级，气象等级越高，说明割草机所处气象环境越糟糕，割草机驱动机构的驱动功率和割草范围都相应有调整，而最高级的气象等级直接对应割草机的紧急避险模式，紧急避险模式为自动躲避至屋内等安全环境，并且切断充电桩和割草机之间连接，关断充电桩的连接电源线，进行声音报警。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.边界测定和确定的方法，其特征在于，割草机与为其充电的充电桩建立通信连接，割草机以充电桩所在位置为原点建立坐标系；割草机通过校正模块记录下最近一次边界行走路径，并将该边界行走路径通过坐标系坐标化后存储到存储模块中形成候选边界路径之一；割草机通过网络传输模块接收指定边界路径，并将指定边界路径通过坐标系坐标化后存储到存储模块中形成候选边界路径之一；割草机按照存储模块内预存的边界确定策略从候选边界中选出一个边界路径作为当前边界路径。
2.根据权利要求1所述的边界测定和确定的方法，其特征在于，所述校正模块包括安装在割草机上的边界检测器，通过边界检测器扫描检测割草机行径过程中的边界行走路径。
3.根据权利要求2所述的边界测定和确定的方法，其特征在于，所述边界行走路径为顺时针或者逆时针行径并闭合的一圈回路。
4.根据权利要求1所述的边界测定和确定的方法，其特征在于，通过网络传输模块与智能终端连接，通过智能终端向割草机发送指定边界路径。
5.根据权利要求4所述的边界测定和确定的方法，其特征在于，所述智能终端包括智能手机、智能电脑或者智能穿戴设备。
6.根据权利要求1所述的边界测定和确定的方法，其特征在于，通过网络传输模块与云端连接，通过云端设置的导航地图系统定位割草机所在位置并生成当前地图发送给网络传输模块。
7.根据权利要求6所述的边界测定和确定的方法，其特征在于，割草机通过中央处理器从网络传输模块接收到的当前地图中提取出地图边界路径，中央处理器将地图边界路径作为候选边界路径之一存储到存储模块中。
8.根据权利要求7所述的边界测定和确定的方法，其特征在于，所述中央处理器内预设有图像识别方法，中央处理器按照图像识别方法从当前地图中提取出地图边界路径。
9.根据权利要求1所述的边界测定和确定的方法，其特征在于，所述校正模块还包括用来检测割草机所处气象环境的微型气象传感器，中央处理器通过气象传感器传递来的气象信号按照边界确定策略从候选边界路径中选择出当前边界路径。
10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的边界测定和确定的方法，其特征在于，所述边界确定策略为：识别候选边界路径的数量，当候选边界路径数量等于1时，将该候选边界路径作为当前边界路径；当边界路径数量大于等于2时，识别每个候选边界路径更新的时间，选择时间最近的为当前边界路径；若同时存在两个及两个以上相同时间更新的候选边界路径时，通过接收到的气象信号选择气象影响度小的候选边界路径作为当前边界路径，若同时存在两个及两个以上相同气象影响度的候选边界路径时则从中随机选择一个候选边界路径作为当前边界路径。
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