CN112764419A - 自动割草机的路径规划方法、系统、设备及自动割草机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动割草机的路径规划方法、系统、设备及自动割草机，该方法包括，所述自动割草机退出充电站；所述自动割草机寻找边界线；所述自动割草机跟随所述边界线行走，直至行走到目标地点；其中，所述自动割草机跟随所述边界线行走，直至行走到目标地点的步骤包括：所述自动割草机骑跨所述边界线行走，直至找到所述边界线的直线边界区；所述自动割草机倒退第一随机倒退距离，所述第一随机倒退距离小于或等于所述直线边界区的长度；所述自动割草机跟随所述边界线向所述目标地点行走。利用本发明，可以避免自动割草机沿着固定路径出站时产生的车辙，减少了对草坪或植被的损坏。

Description

自动割草机的路径规划方法、系统、设备及自动割草机

技术领域

本发明涉及自动割草机技术领域，特别涉及一种自动割草机的路径规划方法、系统、设备及自动割草机。

背景技术

自动割草机是一种用于修剪草坪、植被等的园林工具，通常包括自走机构、割刀机构以及动力源，所述动力源可以是汽油机、电池包等等。电池驱动式自动割草机因为噪声低、零污染而广受用户的喜爱。然而，由于电池能量密度、电池生产成本等因素的制约，自动割草机所携带的电池包的电量十分有限，从而导致自动割草机的一次作业面积偏小。当草坪面积较广时，自动割草机工作一定时间后需要返回充电站进行充电，充电完成后离开充电站并返回工作区域进行割草作业。

当自动割草机从充电站离开并返回割草区域工作时，大部分产品都是沿着固定轨迹出站，这不仅容易产生车辙，从而影响车辙区域的草坪或制植被的生长；而且容易造成相同路径割草偏多，从而影响整体割草效率和草坪的美观。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自动割草机的路径规划方法、系统、设备及自动割草机，用于解决现有技术中自动割草机从充电站离开并返回割草区域工作时容易产生车辙以及相同路径割草偏多的技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种自动割草机的路径规划方法，用于控制自动割草机离开充电站，所述自动割草机的路径规划方法包括：

控制所述自动割草机退出充电站；

控制所述自动割草机寻找边界线，其中，所述边界线是预先铺设在所述自动割草机的工作区域的边沿上；

控制所述自动割草机跟随所述边界线行走，直至行走到目标地点；

其中，控制所述自动割草机跟随所述边界线行走，直至行走到目标地点的步骤包括：

控制所述自动割草机骑跨所述边界线行走，直至找到所述边界线的直线边界区；

控制所述自动割草机倒退第一随机倒退距离，所述第一随机倒退距离小于或等于所述直线边界区的长度；

控制所述自动割草机跟随所述边界线向所述目标地点行走。

在一可选实施例中，控制所述自动割草机退出充电站的步骤包括：

充电完成后控制所述自动割草机开始退出充电站；

当所述自动割草机退出到所述充电站外场环路之外时，所述自动割草机继续直线倒退第二随机倒退距离。

在一可选实施例中，控制所述自动割草机寻找边界线的步骤包括：

控制所述自动割草机向所述充电站的任意一侧旋转第一预设角度；

控制所述自动割草机跟随设置于所述充电站中的充电站外场环路的指引向所述边界线移动；

当所述自动割草机部分位于所述边界线外时，控制所述自动割草机停止行走；

控制所述自动割草机向远离所述充电站的一侧旋转，直至所述自动割草机至少一半位于所述边界线内部。

在一可选实施例中，在控制所述自动割草机向所述充电站的任意一侧旋转第一预设角度的步骤与控制所述自动割草机跟随设置于所述充电站中的充电站外场环路的指引向所述边界线移动的步骤之间还包括，开始测量所述自动割草机行走距离的步骤。

在一可选实施例中，所述目标地点为离所述边界线为第一预设间距的一任意点；控制所述自动割草机跟随所述边界线向所述目标地点行走的步骤包括：

控制所述自动割草机朝向所述工作区域中心转动第二预设角度；

控制所述自动割草机向前行走直至所述自动割草机与所述边界线之间的间距为所述第一预设间距；

控制所述自动割草机回转所述第二预设角度，以保持调整前后所述自动割草机的行进方向不变；

控制所述自动割草机以所述第一预设间距跟随所述边界线行走直至行走到所述目标地点。

在一可选实施例中，所述第二预设角度大于0°而小于等于90°。

在一可选实施例中，所述第二预设角度大于0°小于90°，在控制所述自动割草机向前行走直至所述自动割草机与所述边界线之间的间距为所述第一预设间距的步骤中，控制所述自动割草机向前行走的距离不大于所述第一随机预设距离除以所述第二预设角度的余弦值。

在一可选实施例中，所述方法还包括，到达所述目标地点后，控制所述自动割草机在由所述边界线限定出的所述工作区域内开始割草作业。

在一可选实施例中，所述方法还包括，到达所述目标地点后，控制所述自动割草机在由所述边界线限定出的所述工作区域内采用随机方式开始割草作业。

在一可选实施例中，所述自动割草机的机身前端设置有至少一个传感器，所述充电站设置有充电站外场环路，所述传感器用于感测所述边界线和/或所述充电站外场环路的引导信号。

在一可选实施例中，控制所述自动割草机根据所述传感器感测所述充电站外场环路的引导信号退出所述充电站；

控制所述自动割草机根据所述传感器感测所述充电站外场环路的引导信号以及所述边界线的引导信号寻找所述边界线；

控制所述自动割草机根据所述传感器感测所述边界线的引导信号跟随所述边界线行走，直至行走到所述目标地点。

在一可选实施例中，所述传感器包括磁感线圈，所述引导信号包括由所述充电站外场环路及所述边界线产生的交变磁场。

在一可选实施例中，所述自动割草机包括设置于所述机身的前端的中心线两侧的两个所述传感器。

在一可选实施例中，两个所述传感器关于所述机身的前端的中心线对称设置。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种自动割草机的路径规划系统，所述自动割草机的路径规划系统及包括：

充电站退出模块，用于控制所述自动割草机退出所述充电站；

边界寻找模块，用于控制所述自动割草机寻找边界线，其中，所述边界线是预先铺设在所述自动割草机的工作区域的边沿上；

边界跟随模块，用于控制所述自动割草机跟随所述边界线行走，直至行走到目标地点；

其中，所述边界跟随模块包括：

寻找子模块，用于控制所述自动割草机骑跨所述边界线行走，直至找到所述边界线的直线边界区；

第一倒退子模块，用于控制所述自动割草机倒退第一随机倒退距离，所述第一随机倒退距离小于或等于所述直线边界区的长度；

第一跟随子模块，用于控制所述自动割草机跟随所述边界线向所述目标地点行走。

在一可选实施例中，所述充电站退出模块包括：

第二倒退子模块，用于充电完成后控制所述自动割草机开始退出充电站；

第三倒退子模块，用于当所述自动割草机退出到所述充电站外场环路之外时，控制所述自动割草机继续直线倒退第二随机倒退距离。

在一可选实施例中，所述边界寻找模块包括：

第一转动子模块，用于控制所述自动割草机向所述充电站的任意一侧旋转第一预设角度；

第二跟随子模块，用于控制所述自动割草机跟随设置于所述充电站中的充电站外场环路的指引向所述边界线移动；

停止子模块，用于当所述自动割草机部分位于所述边界线外时，控制所述自动割草机停止行走；

第二转动子模块，用于控制所述自动割草机向远离所述充电站的一侧旋转，直至所述自动割草机至少一半位于所述边界线内部。

在一可选实施例中，所述目标地点为离所述边界线为第一预设间距的一任意点；所述第一跟随子模块包括：

第三转动子模块，用于控制所述自动割草机朝向所述工作区域中心转动第二预设角度；

行走子模块，用于控制所述自动割草机向前行走直至所述自动割草机与所述边界线之间的间距为所述第一预设间距；

第四转动子模块，用于控制所述自动割草机回转所述第二预设角度，以保持调整前后所述自动割草机的行进方向不变；

第三跟随子模块，用于控制所述自动割草机以所述第一预设间距跟随所述边界线行走直至行走到所述目标地点。

在一可选实施例中，所述自动割草机的路径规划系统及还包括，割草作业模块，用于到达所述目标地点后，控制所述自动割草机在由所述边界线限定出的所述工作区域内开始割草作业。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种自动割草机，所述自动割草机包括：

机身；

至少一传感器，设置于所述机身的前端；

控制单元，设置于所述机身上，所述控制单元包括相互耦合的处理器和存储器，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现上述任意一项所述的自动割草机的路径规划方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种存储介质，包括程序，当所述程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行如上述任意一项所述的自动割草机的路径规划方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种自动割草机的路径规划设备，所述自动割草机的路径规划设备包括：

自动割草机，包括机身，以及设置于所述机身上的控制单元和至少一个传感器，所述传感器设置于所述机身的前端；

边界线，预先铺设在所述自动割草机的工作区域的边沿上；

充电站，所述充电站位于所述边界线上，所述充电站内设置有充电站外围环路；

所述传感器用于感测所述边界线和/或所述充电站外场环路的引导信号；所述控制单元用于根据引导信号控制所述自动割草机自动离开所述充电站。

在一可选实施例中，所述边界线沿所述工作区域的边沿固定在地面上或埋在地面下方。

在一可选实施例中，所述引导信号包括交变磁场；所述传感器包括磁感线圈。

在一可选实施例中，所述传感器为两个，对称设置在所述机身前端的中心线两侧。

本发明的自动割草机的路径规划方法、系统、设备及自动割草机，能够用于规划自动割草机离开充电站的路径，使充电站每次沿着不同的路径离开充电站，从而避免沿着自动割草机沿着固定路径出站时产生车辙，影响车辙区域的草坪或制植被的生长。

本发明的自动割草机的路径规划方法、系统、设备及自动割草机，能够用于规划自动割草机离开充电站的路径，使充电站每次沿着不同的路径离开充电站，从而可以避免自动割草机沿着相同路径反复割草，提高割草效率，提升草坪的美观。

附图说明

图1显示为本发明的自动割草机出站的自动割草机的路径规划设备的结构示意图。

图2显示为本发明的自动割草机的路径规划方法的流程示意图。

图3显示为图2中步骤S20的子流程示意图。

图4显示图2为步骤S30的子流程示意图。

图5显示为图4中步骤S33的子流程示意图。

图6显示为本发明中自动割草机退出到所述充电站外场环路时的示意图。

图7显示为本发明中自动割草机继续直线倒退第二随机倒退距离的示意图。

图8显示为本发明中自动割草机向所述充电站的任意一侧旋转第一预设角度的示意图。

图9a-9c显示为本发明中自动割草机跟随设置于所述充电站中的充电站外场环路的指引向所述边界线移动示意图。

图10显示为本发明中自动割草机所述自动割草机向远离所述充电站的一侧旋转，直至所述自动割草机至少一半位于所述边界线内部的示意图。

图11显示为本发明中自动割草机骑跨所述边界线行走的示意图。

图12显示为本发明中自动割草机找到所述边界线的直线边界区的示意图。

图13显示为本发明中自动割草机倒退第一随机倒退距离后的示意图。

图14a-c显示为本发明中自动割草机调整自动割草机与边界线的间距的示意图。

图15a-d显示为本发明中自动割草机跟随所述边界线向所述目标地点行走的示意图。

图16显示为本发明中自动割草机到达所述目标地点后的示意图。

图17显示为本发明中自动割草机到达所述目标地点后随机割草作业的示意图。

图18显示为本发明的自动割草机的路径规划系统及的结构框图。

图19显示为本发明的第一跟随子模块的结构框图。

图20显示为本发明的控制单元的结构框图。

图21显示为本发明的自动割草机的结构框图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1-21。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

电驱动式自动割草机需要经常回到充电站进行充电，充好电后会从充电站离开并返回割草区域工作时，为了避免自动割草机沿着固定轨迹出站容易产生车辙，以及造成相同路径割草较多的问题，本发明的实施例公开一种用于自动割草机离开充电站的自动割草机的路径规划方法、系统及设备。其中，图1示出了本发明的自动割草机的路径规划设备的结构示意图；图2示出了本发明的自动割草机的路径规划方法的流程示意图；图18示出了本发明的自动割草机的路径规划系统及的结构框图；图21显示为本发明的自动割草机的结构框图。需要说明的是，为了使附图显示更加清楚，图1及后续附图6-17中对自动割草机、充电站进行了放大示出。在本发明中，所述自动割草机包括自走式自动割草机，是一种采用电池供电且需要定期充电的电动工具。自动割草机在使用期间可以在边界线限定出的工作区域内移动作业。

请参阅图1及图21，在本发明中，用于自动割草机1出站的自动割草机的路径规划设备包括自动割草机1，边界线2及充电站3。所述自动割草机1包括机身，以及设置于所述机身上的控制单元6(详见下文相关部分描述)和至少一个传感器5(图1中示出了自动割草机1包含两个传感器5的情形)；所述传感器5设置于所述机身的前端；所述传感器5用于感测所述边界线2和/或所述充电站外场环路4的引导信号；所述控制单元6用于根据引导信号控制所述自动割草机1自动离开所述充电站3。所述充电站3位于所述边界线2上，所述充电站3被设置为充电板，以方便自动割草机1在对接过程中处于均匀且连续的平面上，保证对接过程的更精确，为了便于自动割草机1识别定位充电站3的位置，在充电站3内设置有充电站外场环路4，并且边界线2在充电站3的位置向内工作区域内凹形成一个比所述充电站外场环路4窄且穿过所述充电站外场环路4的充电站内场环路2a，所述充电站内场环路2a用于引导自动割草机退出充电站。

请参阅图1，所述边界线2例如可以沿所述工作区域的边沿埋设以隐藏边界线2，当然，边界线2也可以设置在地表上或地面上。所述边界线2例如可以是单芯型的金属导线(例如铜线)或者多股线等。所述边界线2(包括充电站内场环路2a)及所述充电站外场环路4的分别与设置于充电站3中的信号发生装置耦合连接，所述信号发生装置用于产生一定频率脉冲电流信号并输入到所述边界线2或所述充电站外场环路4内，以在所述边界线2或所述充电站外场环路4中形成引导信号，并且所述边界线2及所述充电站外场环路4产生的引导信号需要具有自身的特殊特性，以将两者区分开来，例如可以通过间隔方式分别向所述边界线2及所述充电站外场环路4输入脉冲电流信号，以使所述边界线2与所述充电站外场环路4分别在不同的时间区间产生对应的引导信号。所述传感器5例如可以采用磁场传感器5或者电流传感器5，以测所述边界线2和/或所述充电站外场环路4的引导信号。

请参阅图21，本发明自动割草机1还包括设置于机身上的行走组件7、作业组件8及供电组件9。所述行走组件7包括位于机身两侧的驱动轮，驱动轮一般位于机身的后方，两个驱动轮分别被两个驱动电机驱动，机身的前方还设有至少一个支撑轮，自动割草机1被驱动轮与支撑轮支撑行走，支撑轮例如可以为万向轮，以便自动割草机1转向。所述控制单元6通过控制两个驱动电机的转速来控制自动割草机1的行走方向及速度，当驱动电机的转速不同时，自动割草机1可实现转弯；当驱动电机的转速相同时，自动割草机1可实现直线行走，当驱动电机的转速相反时，自动割草机1实现原地零位转向。所述作业组件102包括切割电机以及被切割电机驱动的切割头，所述作业组件102大致位于自动割草机1的中心位置，切割电机的旋转轴大致垂直于水平面，作业组件102可以被操作者调节与地面的高度，以实现对切割高度的调节。所述供电组件9包括可充电电池以及给可充电电池供电的充电系统。所述控制单元6接收发送给自动割草机1的各种信号或传感器5采集的信号，并通过内置的处理器61生成对应的控制信号，根据生成的控制信号对所述行走单元或者所述作业单元进行控制，从而使自动割草机1沿着规划的路线离开充电站3以进行割草作业，所述自动割草机1既可以根据下文中的自动割草机的路径规划方法、自动割草机的路径规划系统及规划的路径离开充电站3，也可以以其他合适的方法规划的路径离开充电站3。

在本发明中，将以引导信号为交变磁场，传感器5为磁感线圈为例为说明，可理解的是，本发明的自动割草机的路径规划方法和系统中，也可以采用其他合适的引导信号形式，或者不同类型的传感器5。所述信号发生装置例如可以向所述边界线2或所述充电站外场环路4内输入交变的脉冲电流信号，从而在所述边界线2或所述充电站外场环路4的周围会产生交变的磁场；所述传感器5例如可以采用磁感线圈。其感测原理是：根据磁感效应，当向所述边界线2或所述充电站外场环路4中输入交变的脉冲电流时，可在所述边界线2或所述充电站外场环路4的周围产生交变的磁场，磁感线圈位于所述边界线2或所述充电站外场环路4的附近时，磁感线圈会在交变的磁场中产生感应电动势，从而在磁感线圈中产生感应电流，感应电流经滤波放大处理后发送给自动割草机1的控制单元6，控制单元6可以根据感应电流的大小和极性来判定自动割草机1相对于边界线2或充电站外场环路4的位置以及方位。在边界线2或充电站外场环路4的一侧，越靠近边界线2或充电站外场环路4，磁场强度越大；也就是说，磁感线圈越靠近边界线2或充电站外场环路4，其输出的感应电流也就越大，由于磁感线圈安装固定于自动割草机1上，因此可以根据感应电流的大小来获得自动割草机1与边界线2或充电站外场环路4的距离。由于在边界线2或充电站外场环路4的两侧的磁场方向相反，故而当磁感线圈在边界线2或充电站外场环路4的两侧时的感应电流的极性相反(一侧为正，另一侧为负)，因此，可以根据磁感线圈的感应电流的极性变化来判断自动割草机1的磁感线圈是否越过边界线2或充电站外场环路4。需要说明的是，采用交变电流脉冲信号可以避免被附加其他磁场干扰影响，由于电流脉冲信号在不同的时间点、短的时间间隔并且仅在相应的时间间隔内允许自动割草机1的传感器5接收信号(交变磁场信号)，从而系统可以过滤掉其他会干扰自动割草机1功能的磁场噪音信号。下文将以传感器5为磁感线圈，所述边界线2或所述充电站外场环路4产生的引导信号为交变磁场为例来说明本发明的技术方案。

图2示出了本发明的用于自动割草机1离开充电站3的自动割草机的路径规划方法，通过设置于自动割草机1前端的两个磁感线圈来感测边界线2和充电站外场环路4的引导信号来实现自动割草机1离开充电站3，两个磁感线圈分别设置于所述自动割草机1前端的中心线两侧，定义为第一传感器(图1，及图6-17中用①表示)和第二传感器(图1中用②表示)，第一传感器和第二传感器可以采用对称方式布置也可采用不对称方式布置。所述自动割草机的路径规划方法包括以下步骤：步骤S10、控制所述自动割草机1退出充电站3；步骤S20、所述自动割草机1寻找边界线2；步骤S30、控制所述自动割草机1跟随所述边界线2行走，直至行走到目标地点；步骤S40、控制到达所述目标地点后，所述自动割草机1在由所述边界线2限定出的所述工作区域内开始割草作业。其中，图6-图18分别对应自动割草机的路径规划方法的不同步骤中自动割草机1在工作区域的位置及方位示意图。下面将结合附图6-18来阐述本发明的自动割草机的路径规划方法。

首先，执行步骤S10，控制所述自动割草机1根据所述传感器5感测所述充电站外场环路4的引导信号退出所述充电站3。自动割草机1充电完成后，需要退出充电站3并与充电站3保持间隔一定距离。具体地，如图1所述，当充电完成后，所述自动割草机1开始向外退出充电站3，当传感器5感测到所述充电站外场环路4的引导信号的极性发生反转(传感器5的感应电流的极性反转)时，就表示所述自动割草机1退出到所述充电站外场环路4之外(请参阅图6)，这时所述自动割草机1继续直线倒退一随机距离(第二随机倒退距离)后停止行走(请参阅图8)，由于所述自动割草机1倒退的距离随机，这可以保证自动割草机1在寻找边界线2(也即步骤S20)时不会总沿着相同的轨迹行进，避免产生车辙，从而对工作区域的草地或植被产生破坏。

接着，执行步骤S20，控制所述自动割草机1根据所述传感器5感测所述充电站外场环路4的引导信号以及所述边界线2的引导信号寻找所述边界线2。如图3所示，步骤S20可进一步包括，步骤S21、控制所述自动割草机1向所述充电站3的任意一侧旋转第一预设角度；步骤S22、控制所述自动割草机1跟随设置于所述充电站3中的充电站外场环路4的指引向所述边界线2移动；步骤S23、当所述自动割草机1部分位于所述边界线2外时，控制所述自动割草机1停止行走；步骤S24、控制所述自动割草机1向远离所述充电站3的一侧旋转，直至所述自动割草机1至少一半位于所述边界线2内部。

执行步骤S21，控制所述自动割草机1向所述充电站3的左侧或者右侧旋转第一预设角度，自动割草机1从此时开始测量行走距离。需要说明的是，自动割草机1向向左或者向右旋转取决于自动割草机1随后沿着边界线2的左侧或者右侧离开，所述第一预设角度例如可以为一个大于0°小于等于90°之间的设定值，例如30°、45°、60°或90°等，可以理解的是，所述第一预设角度当然也可以采用大于0°小于等于90°之间的随机值。图8中示出了自动割草机1向充电站3的右侧旋转的情形，后续自动割草机1会沿着充电站3右侧的边界线2离开。

执行步骤S22，自动割草机1转向第一预设角度后，控制自动割草机1利用其中一个传感器5对所述充电站外场环路4的引号信号进行采样获取感应电流信号，并以该感应电流信号的幅值跟随所述充电站外场环路4向所述边界线2移动，如图9a-c所示。

执行步骤S23，当感测到一个传感器5(例如图9c的第一传感器)越过所述边界线2时，就表示所述自动割草机1部分位于所述边界线2外，这时控制所述自动割草机1停止行走，如图9c所示。

执行步骤S24，如图10所示，控制所述自动割草机1向远离所述充电站3的一侧旋转，当感测到另一个传感器5(例如图10c的第二传感器)再次越过边界线2时，就表示所述自动割草机1至少一半位于所述边界线2内部。

接着执行步骤S30，控制所述自动割草机1根据所述传感器5感测所述边界线2的引导信号跟随所述边界线2行走，直至行走到所述目标地点。如图4所示，步骤S30可进一步包括：步骤S31、如图11和12所示，所述自动割草机1骑跨所述边界线2行走，直至找到所述边界线2的直线边界区，自动割草机1停止行走；步骤S32、如图13所示，所述自动割草机1倒退第一随机倒退距离，所述第一随机倒退距离小于或等于所述直线边界区的长度；步骤S33、所述自动割草机1跟随所述边界线2向所述目标地点行走。

在步骤S31中，如图11和12所示，当自动割草机1骑跨所述边界线2行走时，可以利用传感器5探测边界线2的引导信号，当在某一边界线2区间内，传感器5的感应电流引号保持稳定时(极性和幅值保持不变)，就代表该边界线2区间为直线边界区。这是因为当边界线2不是直线时，由于自动割草机1在行进过程中需要经常来调整运动姿态，从而导致自动割草机1与边界线2之间的距离会出现波动甚至出现穿过边界线2的情形，这就会导致传感器5的电流感应信号会发生改变(大小和/或极性发生变化)。在一具体实施例中，当所述充电站3两侧的边界线2为直线时，也可以将自动割草机1骑跨边界线2行走一预设时间的边界线2区间作为该直线边界区。

在步骤S33中，所述目标地点为离所述边界线2为第一预设间距的一任意点，所述第一预设间距为一个随机值，如图5所示，控制所述自动割草机1跟随所述边界线2向所述目标地点行走的步骤可进一步包括，首先，如图14a所示，所述自动割草机1朝向所述工作区域中心转动第二预设角度(对应步骤S331)；接着，如图14b所示，所述自动割草机1向前行走直至所述自动割草机1与所述边界线2之间的间距为所述第一预设间距(对应步骤S332)；然后，如图14c所示，所述自动割草机1回转所述第二预设角度，以保持调整前后所述自动割草机1的行进方向不变(对应步骤S333)；最后，如图15a-d及图16所述自动割草机1以所述第一预设间距跟随所述边界线2行走，直至行走到所述目标地点(对应步骤S334)。通过采用寻找直线边界区-倒退-调整自动割草机1与边界线2的间距的方式，可以在调整自动割草机1与边界区之间的跟随间距的过程中，保证自动割草机1处于工作区域内，防止自动割草机1移动到工作区域之外丢失的情形；另外通过这种方式可以使自动割草机1每次沿着不同的路径跟随边界线2行走，避免反复碾压形成车辙影响车辙区域的草坪或制植被的生长。

需要说明的是，在步骤S33中，所述第二预设角度大于0°小于等于90°，所述第二预设角度可以是一个值，例如30°、45°、60°或90°。当所述第二预设角度为90°时，在步骤S332中，所述自动割草机1向前行走的距离作为第一预设间距；而当所述第二预设角度大于0°小于90°时，在步骤S332中，所述自动割草机1向前行走的距离小于或者等于所述第一随机预设距离除以所述第二预设角度的余弦值，所述第一预设间距的值等于在步骤S332中所述自动割草机1向前行走的距离与第二预设角度正弦值的乘积。

在步骤S334中，所述自动割草机1首先利用一个传感器5对边界线2的引导信号进行采样以获取感应电流信号，控制自动割草机1以该时刻的感应电流信号的幅值来跟随边界线2行走，以确保自动割草机1在跟随过程中，自动割草机1与边界线2之间的间距保持为所述第一预设间距。

最后，执行步骤S40、如图16及图17所示，当检测到自动割草机1的总行走距离与设定值相同时，代表自动割草机1到达目标地点，此时控制自动割草机1停止跟随边界线2行走；自动割草机1随机旋转一个角度然后开始在由所述边界线2限定出的所述工作区域内开始割草作业。作为示例，所述自动割草机1在所述工作区域内例如可以采用随机的方式进行割草作业，在进行随机割草时，自动割草机1可以360°随机旋转，当自动割草机1随机旋转一个随机方向向前割草时，自动割草机1会沿着直线方向行走直至到达边界线2(可通过传感器5的响应于边界线2的引导信号产生的感应电流的极性来判定是否越过边界线2)，当碰到达边界线2后，自动割草机1会随机向内旋转一个角度进行割草。

需要说明的是，上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包含相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

如图18所示，本发明的实施例还介绍一种用于实现上述自动割草机的路径规划方法的自动割草机的路径规划系统。所述自动割草机的路径规划系统包括充电站退出模块10，边界寻找模块20、边界跟随模块30以及割草作业模块40。所述充电站退出模块10用于控制所述自动割草机1退出所述充电站3；所述边界寻找模块20用于控制所述自动割草机1寻找边界线2，其中，所述边界线2是预先铺设在所述自动割草机1的工作区域的边沿上；所述边界跟随模块30，用于控制所述自动割草机1跟随所述边界线2行走，直至行走到目标地点；所述割草作业模块40用于到达所述目标地点后，控制所述自动割草机1在所述工作区域内开始割草作业。

请参阅图18，所述充电站退出模块10进一步包括第二倒退子模块11和第三倒退子模块12；所述第二倒退子模块11用于充电完成后控制所述自动割草机1开始退出充电站3；所述第三倒退子模块12用于当所述自动割草机1退出到所述充电站外场环路4之外时，控制所述自动割草机1继续直线倒退第二随机倒退距离。

请参阅图18，所述边界寻找模块20包括第一转动子模块21，第二跟随子模块22，停止子模块23以及第二转动子模块24；所述第一转动子模块21用于控制所述自动割草机1向所述充电站3的任意一侧旋转第一预设角度；所述第二跟随子模块22用于控制所述自动割草机1跟随设置于所述充电站3中的充电站外场环路4的指引向所述边界线2移动；所述停止子模块23用于当所述自动割草机1部分位于所述边界线2外时，控制所述自动割草机1停止行走；所述第二转动子模块24用于控制所述自动割草机1向远离所述充电站3的一侧旋转，直至所述自动割草机1至少一半位于所述边界线2内部。

请参阅图18，所述边界跟随模块30进一步包括寻找子模块31，第一倒退子模块32及第一跟随子模块33；所述寻找子模块31用于控制所述自动割草机1骑跨所述边界线2行走，直至找到所述边界线2的直线边界区；所述第一倒退子模块32用于控制所述自动割草机1倒退第一随机倒退距离，所述第一随机倒退距离小于或等于所述直线边界区的长度；所述第一跟随子模块32用于控制所述自动割草机1跟随所述边界线2向所述目标地点行走。

请参阅19，所述第一跟随子模块33进一步包括第三转动子模块331，行走子模块332，第四转动子模块333以及第三跟随子模块334。所述第三转动子模块331用于控制所述自动割草机1朝向所述工作区域中心转动第二预设角度；所述行走子模块332用于控制所述自动割草机1向前行走直至所述自动割草机1与所述边界线2之间的间距为所述第一预设间距；所述第四转动子模块333用于控制所述自动割草机1回转所述第二预设角度，以保持调整前后所述自动割草机1的行进方向不变；所述第三跟随子模块334用于控制所述自动割草机1以所述第一预设间距跟随所述边界线2行走直至行走到所述目标地点。

需要说明的是，本发明的自动割草机的路径规划系统是与上述自动割草机的路径规划方法相对应的系统，自动割草机的路径规划系统中的功能模块或者功能子模块分别对应自动割草机的路径规划方法中的相应步骤。本发明的自动割草机的路径规划系统可与自动割草机的路径规划方法相互相配合实施。本发明的自动割草机的路径规划方法中提到的相关技术细节在自动割草机的路径规划系统中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本发明的自动割草机的路径规划系统中提到的相关技术细节也可应用在上述自动割草机的路径规划方法中。

需要说明的是，上述的各功能模块或者功能子模块，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些单元可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分单元通过处理元件调用软件的形式实现，部分单元通过硬件的形式实现。此外这些单元全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器61元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

需要说明的是，如图19所示，本发明的自动割草机的路径规划方法还可以通过一设置于自动割草机1的机身上控制单元6实现，所述控制单元6包括相互连接的存储器63和处理器61，所述存储器63存储有程序指令，该程序指令被所述处理器61执行时实现上述的自动割草机的路径规划方法。需要说明的是，当需要和外部进行通信时，所述控制单元6还包括通信器62，所述通信器62与所述处理器61连接。

上述的处理器61可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件；上述的存储器63可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(Non-volatile Memory)，例如至少一个磁盘存储器。

需要说明的是，上述控制单元6中的存储器63可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。

本发明还可以提供一种存储介质，其存储有程序，该程序被处理器61执行时实现上述的自动割草机的路径规划方法；所述存储介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，包括例如：半导体存储器设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘或可移动盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。

综上所述，本发明的自动割草机的路径规划方法、系统、设备及自动割草机，能够用于规划自动割草机离开充电站的路径，使充电站每次沿着不同的路径离开充电站，从而避免沿着自动割草机沿着固定路径出站时产生车辙，影响车辙区域的草坪或制植被的生长。本发明的自动割草机的路径规划方法、系统、设备及自动割草机，能够用于规划自动割草机离开充电站的路径，使充电站每次沿着不同的路径离开充电站，从而可以避免自动割草机沿着相同路径反复割草，提高割草效率，提升草坪的美观。

在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。

还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。

另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。

本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。

因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。

Claims (25)

1.一种自动割草机的路径规划方法，其特征在于，所述自动割草机的路径规划方法包括：

控制所述自动割草机退出充电站；

控制所述自动割草机寻找边界线，其中，所述边界线是预先铺设在所述自动割草机的工作区域的边沿上；

控制所述自动割草机跟随所述边界线行走，直至行走到目标地点；

其中，控制所述自动割草机跟随所述边界线行走，直至行走到目标地点的步骤包括：

控制所述自动割草机骑跨所述边界线行走，直至找到所述边界线的直线边界区；

控制所述自动割草机倒退第一随机倒退距离，所述第一随机倒退距离小于或等于所述直线边界区的长度；

控制所述自动割草机跟随所述边界线向所述目标地点行走。

2.根据权利要求1所述的自动割草机的路径规划方法，其特征在于，控制所述自动割草机退出充电站的步骤包括：

充电完成后控制所述自动割草机开始退出充电站；

当所述自动割草机退出到设置于所述充电站中的充电站外场环路之外时，控制所述自动割草机继续直线倒退第二随机倒退距离。

3.根据权利要求1所述的自动割草机的路径规划方法，其特征在于，控制所述自动割草机寻找边界线的步骤包括：

控制所述自动割草机向所述充电站的任意一侧旋转第一预设角度；

控制所述自动割草机跟随设置于所述充电站中的充电站外场环路的指引向所述边界线移动；

当所述自动割草机部分位于所述边界线外时，控制所述自动割草机停止行走；

控制所述自动割草机向远离所述充电站的一侧旋转，直至所述自动割草机至少一半位于所述边界线内部。

4.根据权利要求1所述的自动割草机的路径规划方法，其特征在于，所述目标地点为离所述边界线为第一预设间距的一任意点；控制所述自动割草机跟随所述边界线向所述目标地点行走的步骤包括：

控制所述自动割草机朝向所述工作区域中心转动第二预设角度；

控制所述自动割草机向前行走直至所述自动割草机与所述边界线之间的间距为所述第一预设间距；

控制所述自动割草机回转所述第二预设角度，以保持调整前后所述自动割草机的行进方向不变；

控制所述自动割草机以所述第一预设间距跟随所述边界线行走直至行走到所述目标地点。

5.根据权利要求4所述的自动割草机的路径规划方法，其特征在于，所述第二预设角度大于0°而小于等于90°。

6.根据权利要求4所述的自动割草机的路径规划方法，其特征在于，所述第二预设角度大于0°小于90°，在控制所述自动割草机向前行走直至所述自动割草机与所述边界线之间的间距为所述第一预设间距的步骤中，所述自动割草机向前行走的距离不大于所述第一随机预设距离除以所述第二预设角度的余弦值。

7.根据权利要求1所述的自动割草机的路径规划方法，其特征在于，所述方法还包括，到达所述目标地点后，控制所述自动割草机在由所述边界线限定出的所述工作区域内开始割草作业。

8.根据权利要求7所述的自动割草机的路径规划方法，其特征在于，所述方法还包括，到达所述目标地点后，控制所述自动割草机在由所述边界线限定出的所述工作区域内采用随机方式开始割草作业。

9.根据权利要求1所述的自动割草机的路径规划方法，其特征在于，所述自动割草机的机身前端设置有至少一个传感器，所述充电站设置有充电站外场环路，所述传感器用于感测所述边界线和/或所述充电站外场环路的引导信号。

10.根据权利要求9所述的自动割草机的路径规划方法，其特征在于，

控制所述自动割草机根据所述传感器感测所述充电站外场环路的引导信号退出所述充电站；

控制所述自动割草机根据所述传感器感测所述充电站外场环路的引导信号以及所述边界线的引导信号寻找所述边界线；

控制所述自动割草机根据所述传感器感测所述边界线的引导信号跟随所述边界线行走，直至行走到所述目标地点。

11.根据权利要求10所述的自动割草机的路径规划方法，其特征在于，所述传感器包括磁感线圈，所述引导信号包括由所述充电站外场环路及所述边界线产生的交变磁场。

12.根据权利要求9所述的自动割草机的路径规划方法，其特征在于，所述自动割草机包括设置于所述机身的前端的中心线两侧的两个所述传感器。

13.根据权利要求12所述的自动割草机的路径规划方法，其特征在于，两个所述传感器关于所述机身的前端的中心线对称设置。

14.一种自动割草机的路径规划系统，其特征在于，所述自动割草机的路径规划系统及包括：

充电站退出模块，用于控制所述自动割草机退出所述充电站；

边界寻找模块，用于控制所述自动割草机寻找边界线，其中，所述边界线是预先铺设在所述自动割草机的工作区域的边沿上；

边界跟随模块，用于控制所述自动割草机跟随所述边界线行走，直至行走到目标地点；

其中，所述边界跟随模块包括：

寻找子模块，用于控制所述自动割草机骑跨所述边界线行走，直至找到所述边界线的直线边界区；

第一倒退子模块，用于控制所述自动割草机倒退第一随机倒退距离，所述第一随机倒退距离小于或等于所述直线边界区的长度；

第一跟随子模块，用于控制所述自动割草机跟随所述边界线向所述目标地点行走。

15.根据权利要求14所述的自动割草机的路径规划系统，其特征在于，所述充电站退出模块包括：

第二倒退子模块，用于充电完成后控制所述自动割草机开始退出充电站；

第三倒退子模块，用于当所述自动割草机退出到设置于所述充电站中的充电站外场环路之外时，控制所述自动割草机继续直线倒退第二随机倒退距离。

16.根据权利要求14所述的自动割草机的路径规划系统，其特征在于，所述边界寻找模块包括：

第一转动子模块，用于控制所述自动割草机向所述充电站的任意一侧旋转第一预设角度；

第二跟随子模块，用于控制所述自动割草机跟随设置于所述充电站中的充电站外场环路的指引向所述边界线移动；

停止子模块，用于当所述自动割草机部分位于所述边界线外时，控制所述自动割草机停止行走；

第二转动子模块，用于控制所述自动割草机向远离所述充电站的一侧旋转，直至所述自动割草机至少一半位于所述边界线内部。

17.根据权利要求14所述的自动割草机的路径规划系统，其特征在于，所述目标地点为离所述边界线为第一预设间距的一任意点；所述第一跟随子模块包括：

第三转动子模块，用于控制所述自动割草机朝向所述工作区域中心转动第二预设角度；

行走子模块，用于控制所述自动割草机向前行走直至所述自动割草机与所述边界线之间的间距为所述第一预设间距；

第四转动子模块，用于控制所述自动割草机回转所述第二预设角度，以保持调整前后所述自动割草机的行进方向不变；

第三跟随子模块，用于控制所述自动割草机以所述第一预设间距跟随所述边界线行走直至行走到所述目标地点。

18.根据权利要求14所述的自动割草机的路径规划系统，其特征在于，所述自动割草机的路径规划系统及还包括，割草作业模块，用于到达所述目标地点后，控制所述自动割草机在由所述边界线限定出的所述工作区域内开始割草作业。

19.一种自动割草机，其特征在于，所述自动割草机包括：

机身；

至少一传感器，设置于所述机身的前端；

控制单元，设置于所述机身上，所述控制单元包括相互耦合的处理器和存储器，所述存储器存储有程序指令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时实现权利要求1-13中任意一项所述的自动割草机的路径规划方法。

20.一种存储介质，其特征在于，包括程序，当所述程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1-13中任意一项所述的自动割草机的路径规划方法。

21.一种自动割草机的路径规划设备，其特征在于，所述自动割草机的路径规划设备包括：

自动割草机，包括机身，以及设置于所述机身上的控制单元和至少一个传感器，所述传感器设置于所述机身的前端；

边界线，预先铺设在所述自动割草机的工作区域的边沿上；

充电站，所述充电站位于所述边界线上，所述充电站内设置有充电站外围环路；

所述传感器用于感测所述边界线和/或所述充电站外场环路的引导信号；所述控制单元用于根据引导信号控制所述自动割草机自动离开所述充电站。

22.根据权利要求21所述的自动割草机的路径规划设备，其特征在于，所述边界线沿所述工作区域的边沿固定在地面上或埋在地面下方。

23.根据权利要求21所述的自动割草机的路径规划设备，其特征在于，所述引导信号包括交变磁场；所述传感器包括磁感线圈。

24.根据权利要求21所述的自动割草机的路径规划设备，其特征在于，所述传感器为两个，对称设置在所述机身前端的中心线两侧。

25.根据权利要求21所述的自动割草机的路径规划设备，其特征在于，所述自动割草机的路径规划设备还包括信号发生装置，所述信号发生装置分别与所述边界线及所述充电站外场环路连接。

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