CN112806148A - 智能割草系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能割草系统，包括：边界模块和智能割草机，所述边界模块包括：边界线，用于规划出所述智能割草机的工作区域；信号发射单元，用于产生边界信号并发送给所述边界线，所述边界信号流经所述边界线时产生磁场，所述边界信号具备相位相反的第一正弦波信号和第二正弦波信号；所述智能割草机包括：信号接收模块，设置在所述智能割草机内，用于感应所述磁场并生成边界线感应信号；控制模块，能够接收所述边界线感应信号，并根据边界线感应信号控制所述智能割草机行走；控制模块被配置为能够根据所述边界线感应信号的变化来判断智能割草机是否在所述工作区域内。本发明公开的智能割草系统能够准确的识别智能割草机是否处于工作区域内。

Description

智能割草系统

技术领域

本发明涉及一种园林工具，具体涉及一种智能割草系统。

背景技术

通常，割草机等户外园艺类切割工具上都设置有用于推行的操作把手，操作杆把手上靠近握持部位设置有方便操作者操作控制的开关盒及控制机构。割草机依靠操作者施加于操作把手的推力于地面行进并进行切割操作，操作者操作这种推行式割草机的劳动强度非常大。随着人工智能的不断发展，能够自行走的智能割草机也得到了发展。由于智能割草机可以自动行走，执行预先设置的相关任务，无需人为的操作与干预，极大的节省了人力物力，为操作者带来方便。

智能割草机的出现给用户带来了极大的便利，让用户可以从繁重的园艺护理劳动中解脱出来。但是，智能割草机工作环境较复杂，割草机可能存在工作区域判断失误的问题，而影响其正常工作。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够准确的识别智能割草机处于边界线内外的智能割草系统。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种智能割草系统，包括:边界模块和智能割草机，所述边界模块包括：边界线，用于规划出所述智能割草机的工作区域；信号发射单元，用于产生边界信号并发送给所述边界线，所述边界信号流经所述边界线时产生磁场，所述边界信号具备相位相反的第一正弦波信号和第二正弦波信号；所述智能割草机包括：信号接收模块，设置在所述智能割草机内，用于感应所述磁场并生成边界线感应信号；控制模块，能够接收所述边界线感应信号，并根据边界线感应信号控制所述智能割草机行走；所述控制模块被配置为能够根据所述边界线感应信号的变化来判断智能割草机是否在所述工作区域内。

优选地，所述第一正弦波信号和所述第二正弦波信号频率不同。

优选地，所述第一正弦波信号和所述第二正弦波信号幅值不同。

优选地，所述信号接收模块包括电感。

优选地，所述控制模块进一步包括信号处理器和微控制器；所述信号处理器接收所述边界线感应信号并转换为处理信号发送给所述微控制器；

所述处理信号包含对应第一正弦波信号和第二正弦波信号交界处的第一信号以及与第二正弦波信号和第一正弦波信号交界处相对应的第二信号。

如权利要求5所述的智能割草系统，其特征在于：

所述微控制器接被配置为能够根据接收到的所述第一信号或第二信号的相邻周期的峰值和谷值进行比较，以确定所述智能割草机是否在所述工作区域内。

优选地， 所述微控制器被配置为能够检测所述第一信号或所述第二信号相邻两个周期的峰值和谷值，当先检测到峰值变化时，所述控制器判断所述智能割草机在所述工作区域内。

优选地，所述微控制器被配置为能够检测所述第一信号或所述第二信号相邻两个周期的峰值和谷值，当先检测到谷值变化时，所述控制器判断所述智能割草机在所述工作区域外。

优选地，所述边界信号还包括空置信号。

优选地，所述智能割草机还包括：驱动电机；所述微控制器还被配置为根据所述智能割草机是否在所述工作区域内输出行走控制信号至所述驱动电机以控制所述智能割草机行走方向。

本发明的有益之处在于提供了一种能够准确的识别智能割草机是否处于边界线内的智能割草系统。

附图说明

图1是一种智能割草系统的示意图；

图2是图1所示的智能割草系统中的智能割草机的结构示意图；

图3是图1所示智能割草系统的电路模块图；

图4a是实施方式之一的边界线感应信号波形图；

图4b是图4a所示的边界线感应信号波形经过控制模块运算后得到的幅值-频率曲线图；

图4c是图4a所示的边界线感应信号波形经过控制模块运算后得到的相位-频率曲线图；

图5是第一实施方式的边界信号波形图(a)，智能割草机在边界线内的边界线感应信号波形图(b)和智能割草机在边界线外的边界线感应信号波形图(c)；

图6是图3所示智能割草系统的电路模块图；

图7是第二实施方式的边界信号波形图(a)、边界线感应信号波形图（b）和处理信号波形图(c)；

图8是第三实施方式的边界信号波形图(a)、边界线感应信号波形图（b）和处理信号波形图(c)；

图9是第四实施方式的边界信号波形图(a)、边界线感应信号波形图（b）和处理信号波形图(c)；

图10是第五实施方式的边界信号波形图(a)、边界线感应信号波形图（b）和处理信号波形图(c)；

图11是第六实施方式的边界信号波形图(a)、边界线感应信号波形图（b）和处理信号波形图(c)；

图12是第七实施方式的边界信号波形图(a)、边界线感应信号波形图（b）和处理信号波形图(c)；

图13是第八实施方式的边界信号波形图(a)、边界线感应信号波形图（b）和处理信号波形图(c)；

图14是第九实施方式的边界信号波形图(a)、边界线感应信号波形图（b）和处理信号波形图(c)；

图15是智能割草机判断处于边界线内还是边界线外的方法流程图；

图16是实施方式之一的智能割草机沿边界线行走的示意图；

图17是图16所示实施例的智能割草机计算其相对边界线11位姿相关参数的原理示意图；

图18是图16所示实施例的智能割草机在窄通道中计算其相对边界线11位姿相关参数的原理示意图；

图19是图16所示实施例的智能割草机经过窄通道的行走示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

图1所示的智能割草系统100包括边界模块10和智能割草机20。边界模块10包括边界线11和信号发射单元12。边界线11用于规划出智能割草机20的工作区域，其中位于边界线11内的区域为工作区域和位于边界线11外的区域为非工作区域，边界线11可以设置在地面。信号发射单元12与边界线11电性连接，信号发射单元12产生边界信号BS发送给边界线11，边界信号BS流经边界线11时产生磁场，可以理解，边界信号BS可以为电流信号。在一些实施例中，信号发射单元12周期性地给边界线11提供交变的电流信号，电流信号流经边界线11时产生交变磁场。具体的，信号发射单元12可以是充电桩，充电桩能够周期性地给边界线11提供交变的电流信号，充电桩还可以为智能割草机充电。

参考图2所示，智能割草机20包括切割刀片（未示出），用于切割草或植被；主体21，用于支撑切割刀片；至少一个车轮23，由主体21支撑并可转动；连接到所述至少一个车轮23的驱动模组24，其提供驱动力以驱动该至少一个车轮23；电源模组25，其为智能割草机20提供电能；供电电路，其电连接电源模组25及电机，使得从电源模组25输出的电能提供给电机，以驱动该至少一个车轮23行走。可以理解，智能割草机20可选择全自动割草模式，也可增加手动割草模式，即用户手动控制智能割草机20进行作业。

进一步的，驱动模组24包括驱动电机和切割电机，所述驱动电机设置成提供转矩给所述至少一个车轮，从而驱动所述智能割草机20行进，所述切割电机设置提供转矩给所述切割刀片22，从而带动所述切割刀片22旋转进行割草作业。

可以理解的是，所述驱动模组24可以仅包括一个电机，所述电机同时驱动所述车轮和所述切割刀片22。可以理解，智能割草机20的结构元件可以有改变，使其能完成智能割草机20的割草性能即可。

智能割草机20进一步包括信号接收模块26和控制模块27。信号接收模块26用于感应所述磁场，并生成边界线感应信号MS，控制模块27设置为接收所述边界线感应信号MS，并根据所述边界线感应信号MS控制所述智能割草机20在工作区域内行走。控制模块设置成能够根据边界线感应信号MS来判断智能割草机20是否在边界线11内的工作区域。

信号接收模块26能将磁场转换为相应的电信号，在一些实施例中，信号接收模块26包括电感，电感感应磁场，并产生相应的电动势，从而将磁场转换为边界线感应信号传递给控制模块27。在另一些实施例中，信号接收模块26包括磁场检测传感器，可以检测交变磁场并转变成电信号输出。

在一些实施例中，信号发射单元12给边界线11提供交变的电流信号，交变电流流经边界线11产生磁场，信号接收模块26将磁场转换为相应的边界线感应信号MS并传递给控制模块27。参考图3所示，控制模块27进一步包括信号处理器273和微控制器274，信号处理器273接收边界线感应信号MS，并传递给微控制器274，微控制器274接收到所述边界线感应信号MS，用于计算边界线感应信号MS的幅值及相位，从而判断智能割草机20距离边界线11的距离以及处于边界线11内的工作区域还是边界线11外的非工作区域，从而控制智能割草机20的行走方向。

微控制器274接收到边界线感应信号MS后，能够将边界线感应信号MS的波形函数与正弦函数或余弦函数进行乘加运算，计算出边界线感应信号MS的幅值及相位，从而判断出智能割草机20离边界线11的距离以及割草机是否位于边界线11内，根据判断结果以控制智能割草机20行走方向。

参考图4所示，图4a为边界线感应信号MS，其中，在本实施方式中，边界线感应信号MS的频率为5KHz，将所述边界线感应信号的波形与正弦函数或余弦函数进行乘加运算后得到图4b所示的幅度和频率曲线图以及图4c所示的相位和频率曲线图。如图4b和4c所示，在频率为5KHz时，幅度值对应1，相位对应为-90°。因此，微控制器274根据幅值及相位结果可以判断出智能割草机20距离边界线11的距离以及割草机是否位于边界线11内，从而发送控制信号至控制单元以控制智能割草机20行走方向。可以理解，边界线感应信号的频率不限于5KHz。

在一些实施例中，边界信号BS是发射信号ES和辅助信号AS信号交替出现的周期性信号，参考图5所示，发射信号ES为正弦波信号，信号发射单元12每隔固定的时长发射预定时长的正弦波信号；辅助信号AS为幅值、相位、频率中至少一个和发射信号AS不同的信号。参考图5a所示，辅助信号AS的幅值和发射信号ES不同。信号接收模块26检测边界信号BS并转换为边界线感应信号MS传递给控制模块27。信号接收模块也会检测到与辅助信号AS对应的边界信号BS的突变。信号处理器273接收边界线感应信号MS，根据辅助信号AS确定发射信号ES的起始点，微控制器274被配置为在发射信号的起始点采样与正弦函数或余弦函数进行乘加运算，计算出幅度值和相位。由于边界线11内外的磁场方向相反，因此当智能割草机20处于边界线11外时，信号接收模块26生成的边界线感应信号MS与其在边界线11内时检测到的边界线感应信号MS相位相反，其他参数相同，参考图5b和5c所示。微控制器274根据相位结果可以判断出智能割草机20是否位于边界线11内，微控制器274根据幅值可以判断出智能割草机20距离边界线11的距离，从而发送控制信号至驱动模组24以控制智能割草机20行走方向。

在另一些实施例中，边界信号BS是发射信号ES和空置信号VS交替出现的周期性信号，发射信号ES的波形是一时间函数的连续变化，空置信号VS是边界线11内没有任何电流信号流过。信号接收模块26检测边界信号BS并转换为边界线感应信号MS传递给控制模块27。

控制模块27设置成能够根据所述边界线感应信号的变化来判断所述智能割草机20是否在所述工作区域内。具体的，控制模块27包括信号处理器273和微控制器274。参考图6所示，信号处理器273进一步包括与信号接收模块26电性连接的放大单元2731，放大单元2731用于对信号接收模块26传递的边界线感应信号MS进行放大，并生成处理信号PS。信号处理器273接收边界线感应信号MS，并传递处理信号PS给微控制器274，微控制器274接收到所述处理信号PS，并将所述处理信号PS的相邻周期的峰值或谷值进行比较，根据比较结果确定割草机是否在工作区域内从而控制智能割草机20的行走方向。作为另一种实施方式，微控制器274接收到所述处理信号PS，并将所述处理信号PS的前后周期的幅值变化率进行比较，根据比较结果确定割草机是否在工作区域内。所述微控制器274还被配置为根据所述智能割草机20是否在所述工作区域内输出行走控制信号至所述驱动模组24以控制所述智能割草机20行走方向。例如，当智能割草机20在边界线外，即智能割草机在非工作区域时，微控制器274输出行走控制信号至所述驱动模组24以驱动智能割草机20向工作区域内行走。

由于发射信号ES和空置信号VS的波形不是连续变化的，导致空置信号VS和发射信号ES交界处出现波形的突变，如幅值的变化。处理信号PS包含第一信号和第二信号。第一信号对应空置信号VS和发射信号ES交界处出现突变的波形；第二信号对应发射信号ES和空置信号VS交界处出现的突变波形；突变的表现可以为信号幅值的不同。微控制器274进一步包括检测单元2741、比较单元2742和控制单元2743，检测单元2741用于检测并记录处理信号PS相邻两个周期的峰值和谷值，并传递比较信号给比较单元2742，比较单元2742对接收到的相邻周期的峰值和谷值进行比较，从而判断智能割草机20处于边界线11内的工作区域还是边界线11外非工作区域，发送控制信号至控制单元从而控制智能割草机20的行走方向。作为另一种实施方式，检测单元2741用于检测并记录处理信号PS相邻连两个周期上半波和下半波相同采样时间幅值的变化，并传递比较信号给比较单元2742，比较单元对接收到的相邻周期的幅值变化率进行比较，从而判断智能割草机20处于边界线11内的工作区域还是边界线11外非工作区域，发送控制信号至控制单元从而控制智能割草机20的行走方向。

参考图7所示，作为一种实施方式，边界信号BS是发射信号ES和空置信号VS交替出现的周期性信号，其中，发射信号ES为正弦波信号，信号发射单元12每隔固定的时长发射预定时长的正弦波信号。信号接收模块26能够将边界信号转换为边界线感应信号MS，并传递边界线感应信号MS至信号处理器273，信号处理器273进一步对边界线感应信号MS进行处理并将处理信号PS传递给微控制器274，微控制器274中的检测单元检测到对应空置信号VS和发射信号ES交界处出现突变的第一信号的相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl，记录并传递给比较单元2742进行比较，当先检测到峰值增强，即Ah＞Bh时，判断智能割草机20处于边界线11内的工作区域，比较单元发送第一控制信号给控制单元2743以驱动智能割草机20行走。在另一些实施例中，检测单元检测到第一信号的相邻两个周期的相同采样时间的幅值变化率，记录并传递给比较单元2742进行比较，当先检测到上半波幅值变化率增大，判断智能割草机20处于边界线内的工作区域。

参考图8所示，当智能割草机20处于边界线11外时，信号接收模块26检测到磁场而生成如图7b所示的边界线感应信号MS，由于边界线11内外的磁场方向相反，因此当智能割草机20处于边界线11外时，信号接收模块26生成的边界线感应信号MS与其在边界线11内时检测到的边界线感应信号MS相位相反，其他参数相同。信号接收模块26检测到边界线感应信号MS，并传递边界线感应信号MS至信号处理器273，信号处理器273进一步对边界线感应信号MS进行处理并将处理信号传递给微控制器274，微控制器274中的检测单元3741检测到对应空置信号VS和发射信号ES交界处出现突变的第一信号的相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl，记录并传递给比较单元2742进行比较，当先检测到谷值增强，即Al＞Bl，判断智能割草机20处于边界线11外非工作区域，比较单元2742发送第二控制信号给控制单元2743以驱动智能割草机20向边界线11内行走。在另一些实施例中，检测单元检测到第一信号的相邻两个周期的相同采样时间的幅值变化率，记录并传递给比较单元2742进行比较，当先检测到下半波幅值变化率增大，则判断智能割草机20处于边界线11外非工作区域，比较单元2742发送第二控制信号给控制单元2743以驱动智能割草机20向边界线11内行走。

为判断智能割草机20处于边界线11内的工作区域还是边界线11外的非工作区域，微控制器274除检测第一信号的相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl的上述实施方式外，还可以设置为检测发射信号ES和空置信号VS交界处出现的突变的第二信号的相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl。

具体地，参考图9所示，当智能割草机20处于边界线11内的工作区域时，信号接收模块26检测到边界线感应信号MS，并传递边界线感应信号MS至信号处理器273，信号处理器273进一步对边界线感应信号MS进行处理并将处理信号PS传递给微控制器274，微控制器274中的检测单元2741检测到第二信号的相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl，记录并传递给比较单元2742进行比较，当先检测到峰值减弱，即Ah＜Bh，判断智能割草机20处于边界线11内的工作区域，比较单元2742发送第一控制信号给控制单元2743以驱动智能割草机20行走。

参考图10所示，当智能割草机20处于边界线11外的工作区域时，信号接收模块26检测到边界线感应信号MS，并发送给信号处理器273，信号处理器273进一步对边界线感应信号进行处理并将处理信号PS传递给微控制器274，微控制器274中的检测单元2741检测到第二信号的相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl，记录并传递给比较单元2742进行比较，当先检测到谷值减弱，即Al＜Bl，判断智能割草机20处于边界线11外非工作区域，比较单元2742发送第二控制信号给控制单元2743以驱动智能割草机20向边界线11内行走。

由于发射信号ES和空置信号VS的波形不是连续变化的，导致空置信号VS和发射信号ES交界处出现波形的突变。因此通过检测波形的变化，如幅值的变化，可以准确的确定智能割草机是否在边界线11内的工作区域内。由于边界信号BS中设置有空置信号VS，空置信号VS时边界线内没有任何电流流过，使边界模块更加节能。而且边界信号BS仅包含一个正弦波信号，信号发射单元12的结构也更简单。

为判断智能割草机20处于边界线11内的工作区域还是边界线11外的非工作区域，除将发射信号ES设置为上述每隔固定的时长发射预定时长的正弦波信号外，发射信号还可以为每隔预设时长相位发生变化的正弦波信号。

参考图11所示，边界信号BS为正弦波信号，其具有第一相位的第一正弦波信号FS和具有第二相位的第二正弦波信号SS，第一正弦波信号FS每隔预设时长转换为第二正弦波信号SS，第二正弦波信号SS为抑制信号。在一些实施例中，第一正弦波信号FS和第二正弦波信号SS相位相反。由于第一正弦波信号FS和第二正弦波信号SS的波形不是连续变化的，导致第一正弦波信号FS和第二正弦波信号SS交界处出现波形的突变，如幅值的变化。因此，第一信号对应第一正弦波信号FS和第二正弦波信号SS交界处出现的突变波形；第二信号对应第二正弦波信号SS和第一正弦波信号FS交界处出现的突变波形。突变的表现为信号幅值的不同。

当智能割草机20处于边界线11内的工作区域时，信号接收模块26感应到边界线感应信号MS，并发送给信号处理器273，信号处理器273进一步对边界线感应信号MS进行处理并将处理信号PS传递给微控制器274，处理信号PS包含对应第一正弦波信号FS和第二正弦波信号SS交界处的第一信号以及与第二正弦波信号SS和第一正弦波信号FS交界处相对应的第二信号。在一些实施例中，微控制器274中的检测单元2741检测到第一信号的相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl，记录并传递给比较单元2742进行比较，当先检测到峰值减弱，即Ah＜Bh，判断智能割草机20处于边界线11内的工作区域，比较单元2742发送第一控制信号给控制单元2743。

可以理解的是，参考图12所示，当智能割草机20处于边界线11外时，信号接收模块26检测到磁场而生成如图12b所示的边界线感应信号MS，由于边界线11内外的磁场方向相反，因此当智能割草机20处于边界线11外时，信号接收模块26生成的边界线感应信号MS与其在边界线11内时检测到的边界线感应信号MS相位相反，其他参数相同。信号接收模块26感应到边界线感应信号MS，并发送给信号处理器273，信号处理器273进一步对边界线感应信号MS进行处理并将处理信号PS传递给微控制器274，微控制器274中的检测单元2741检测到第一信号的相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl，记录并传递给比较单元2742进行比较，当先检测到谷值减弱，即Al＜Bl，判断智能割草机20处于边界线11外非工作区域，比较单元2742发送第二控制信号给控制单元2743以驱动智能割草机20向边界线11内行走。

可以理解的是，微控制中的检测单元2741也可以通过检测第二信号中的相邻两各周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl，记录并传递给比较单元2742进行比较，当先检测到峰值增强，即Bh＜Ah，判断智能割草机20处于边界线11内的工作区域，比较单元2742发送第一控制信号给控制单元2743。当先检测到谷值增强，即Bl＜Al，判断智能割草机20处于边界线11外非工作区域，比较单元2742发送第二控制信号给控制单元2743以驱动智能割草机20向边界线11内行走。

这样，采用和第一正弦波信号FS相位不同的第二正弦波信号SS作为边界信号BS，其中，第二正弦波信号相当于抑制信号，可以抑制第一正弦波信号的幅值，使微控制器274检测到相邻两个周期波形峰值或谷值更明显的变化，从而使微控制器274能够更精准的判断智能割草机20的所在区域。

边界信号BS还可以设置有一定时长的空置信号，在一些实施例中，在一个周期的第一正弦波信号和第二正弦波信号后设置有一定时长的空置信号VS。因此，第一信号对应第一正弦波信号FS和第二正弦波信号SS交界处出现的突变波形；第二信号对应空置信号VS和第一正弦波信号FS交界处出现的突变波形。参考图13所示，当智能割草机20处于边界线11内的工作区域时，信号接收模块26感应到边界线感应信号MS，并发送给信号处理器273，信号处理器273进一步对边界线感应信号进行处理并将处理信号PS传递给微控制器274，微控制器274中的检测单元2741检测到第一信号的相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl，记录并传递给比较单元2742进行比较，当先检测到峰值减弱，即Ah＜Bh，判断智能割草机20处于边界线11内的工作区域。可以理解的是，当智能割草机20处于边界线11外时，信号接收模块26检测到边界线感应信号MS，信号处理器273进一步对边界线感应信号MS进行处理并将处理信号PS传递给微控制器274，微控制器274中的检测单元2741检测到第二信号的相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl，记录并传递给比较单元2742进行比较，当先检测到谷值减弱，即Al＜Bl，判断智能割草机20处于边界线11外非工作区域。可以理解的是，微控制中的检测单元2741也可以通过检测第二信号中的相邻两各周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl，记录并传递给比较单元2742进行比较，当先检测到峰值增强，即Bh＜Ah，判断智能割草机20处于边界线11内的工作区域，比较单元2742发送第一控制信号给控制单元2743。当先检测到谷值增强，即Bl＜Al，判断智能割草机20处于边界线11外非工作区域，比较单元2742发送第二控制信号给控制单元2743以驱动智能割草机20向边界线11内行走。

边界信号BS可以设置为幅值、相位、频率每隔预设的时长均发生改变的正弦信号；边界信号BS还可以设置为幅值、相位发生改变的正弦波信号；边界信号还可以设置为频率和相位发生改变的正弦波信号。参考图14所示，第一正弦波信号FS和第二正弦波信号SS的相位和频率都不同。当智能割草机20处于边界线11内的工作区域时，信号接收单元检测到边界线感应信号MS，并传递给信号处理器273，信号处理器273进一步对边界线感应信号MS进行处理并将处理信号PS传递给微控制器274，微控制器274检测到相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl。微控制器274中的检测单元2741检测到第一信号的相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl，记录并传递给比较单元2742进行比较，当先检测到峰值减弱，即Ah＜Bh，判断智能割草机20处于边界线11内的工作区域。可以理解的是，当智能割草机20处于边界线11外时，信号接收单元检测到边界线感应信号MS，信号处理器273进一步对边界线感应信号进行处理并将处理信号PS传递给微控制器274，微控制器274检测到第二信号的相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl。当先检测到谷值减弱，即Al＜Bl，判断智能割草机20处于边界线11外非工作区域，比较单元2742发送第二控制信号给控制单元2743以驱动智能割草机20向边界线11内行走。

可以理解的是，边界信号BS还可以设置有一定时长的空置信号，在一些实施例中，每一个周期的第一正弦波信号和第二正弦波信号后设置有一定时长的空置信号VS。当智能割草机20处于边界线11内的工作区域时，信号接收模块26检测到边界线感应信号MS，并发送给信号处理器273，信号处理器273进一步对边界线感应信号进行处理并将处理信号PS传递给微控制器274，微控制器274中的检测单元2741检测到第一信号的相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl，记录并传递给比较单元2742进行比较，当先检测到峰值减弱，即Ah＜Bh，判断智能割草机20处于边界线11内的工作区域。可以理解的是，当智能割草机20处于边界线11外时，信号接收模块26检测到边界线感应信号MS，信号处理器273进一步对边界线感应信号进行处理并将处理信号PS传递给微控制器274，微控制器274中的检测单元2741检测到第二信号的相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl，记录并传递给比较单元2742进行比较，当先检测到谷值减弱，即Al＜Bl，判断智能割草机20处于边界线11外非工作区域比较单元2742发送第二控制信号给控制单元2743以驱动智能割草机20向边界线11内行走。

这样，在边界信号BS中设置有一定时长的空置信号，可以使边界模块更加节能。

可以理解的是，为判断智能割草机20处于边界线11内的工作区域还是边界线11外的非工作区域，微控制器274除了检测相邻两个周期的峰值Bh、Ah，谷值Al、Bl外，还可以将所述边界线感应信号MS的前后周期相同采样时间幅值变化率进行比较，在此并没有限制。

参考图15所示，一种如前述的判断智能割草机处于边界线内还是边界线外的方法，包括步骤S101至步骤S106。

在步骤S101中，接收边界信号。在此步骤中，信号发射单元12产生边界信号BS发送给边界线11，边界信号BS流经边界线11时产生磁场，信号接收模块26能够感应所述磁场，并生成边界线感应信号MS。

在步骤S102中.检测信号的峰值和谷值。在此步骤中，控制模块27设置为接收边界线感应信号MS。控制模块27中的信号处理器273设置为接收边界线感应信号MS，这样可以对边界线感应信号MS进行放大，并生成处理信号PS。控制模块27中的微控制器274设置为接收处理信号PS，微控制器274中的检测单元2741设置为接收处理信号PS，这样可检测处理信号PS的峰值和谷值。

在步骤S103中，判断相邻两个周期的峰值和谷值是否是峰值先变化。在此步骤中，微控制器274中的比较单元2742设置为对相邻周期的峰值和谷值分别进行比较。基于相邻两个周期峰值先变化，转至步骤S104；基于相邻两个周期谷值先变化，转至步骤S105。S104.判断智能割草机在边界线内。

在步骤S104中，判断智能割草机在边界线内。当相邻两个周期的峰值先变化，增大或减小，则判断智能割草机在边界线内。微控制器274中的比较单元2742发送第一控制信号给控制单元2743以驱动智能割草机20继续行走。

在步骤S105中，断相邻两个周期的峰值和谷值是否是谷值先变化。在此步骤中，微控制器274中的比较单元2742设置为对相邻周期的峰值和谷值分别进行比较。基于相邻两个周期谷值先变化，转至步骤S106；否则，重新从步骤S101开始执行。

在步骤S106中， 判断智能割草机在边界线外。当相邻两个周期的谷值先变化，增大或减小，则判断智能割草机在边界线外。微控制器274中的比较单元2742发送第二控制信号给控制单元2743以驱动智能割草机20向边界线11内行走。

在一些实施例中，参考图16所示，智能割草机30包括至少两个信号接收模块，分别为第一信号接收模块311和第二信号接收模块312，第一信号接收模块311和第二信号接收模块312设置在智能割草机30上，在一些实施例中，第一信号接收模块311和第二信号接收模块312以智能割草机30的中轴线为中心对称分布。

第一信号接收模块311和第二信号接收模块312用于探测边界线11发出的磁场，并将磁场转换为相应的电信号，生成边界线感应信号MS'。第一信号接收模块311生成第一边界线感应信号FMS'，第二信号接收模块312生成第二边界线感应信号SMS'。第一信号接收模块311和第二信号接收模块312之间的距离为预设距离D。控制模块33用于接收信号接收模块31的第一边界线感应信号FMS'和第二边界线感应信号SMS'，控制模块33根据边界线感应信号MS'可以判断出信号接收模块位于边界线11内的工作区域还是边界线11外的非工作区域。其中，判断方法可以采用上述图4至图15所描述的实施方式，这里不再赘述。控制模块33可以根据边界线感应信号MS'的相位信息判断出信号接收模块是否位于边界线11内的工作区域。进一步地，控制模块33还可以根据第一边界线感应信号FMS'和第二边界线感应信号SMS'的信号幅值，判断出第一信号接收模块311和第二信号接收模块312距离边界线11的垂直距离Y1和Y2。

这样，根据以上信息，即第一信号接收模块311和第二信号接收模块312之间的预设距离D，第一信号接收模块311和边界线11的垂直距离Y1以及第二信号接收模块312和边界线11的垂直距离Y2，控制模块33能够计算出智能割草机30相对边界线11的位姿相关参数以控制智能割草机30行走。其中，智能割草机30相对边界线11的位姿相关参数包括智能割草机30行进方向与边界线11的夹角θ，第一信号接收模块311距离第一信号接收模块311和第二信号接收模块312所在直线与边界线的交点的距离X1和第二信号接收模块312距离第一信号接收模块311和第二信号接收模块312所在直线与边界线的交点的距离X2，参见图17所示。

根据以下公式：

θ= arccos (Y1±Y2)/D；

x1 = Y1/cosθ；

x2 = Y2/cosθ。

控制模块33能够得到智能割草机30行进方向与边界线11的夹角θ，第一 信号接收模块311沿着第一信号接收模块311和第二信号接收模块312所在直线 与边界线的距离X1和第二信号接收模块312沿着第一信号接收模块311和第二 信号接收模块312所在直线与边界线的距离X2。当智能割草机30沿边界线11 行走且行进方向与边界线11相同时，则控制模块33计算得出智能割草机20行 进方向与边界线11的夹角θ为0°，且第一信号接收模块的第一边界线感应信 号FMS'和第二信号接收模块生成的第二边界线感应信号SMS'相位相反，因此一 个信号接收模块位于边界线11内的工作区域内，一个位于边界线11外的工作区域外，参考图16所示。当智能割草机30行进方向与边界线11的夹角θ不为0° 时，第一信号接收模块311生成的第一边界线感应信号FMS'强度小于第二信号 接收模块312生成的第二边界线感应信号SMS'强度，且第一信号接收模块311 和第二信号接收模块312的生成的边界线感应信号FMS'和SMS'相位相反。根据 以上公式，控制模块33可以计算出智能割草机30相对边界线11的位姿相关参 数以给出控制信号控制智能割草机30行走。

这样，控制器根据第一信号接收模块311的第一边界线感应信号FMS'和第二信号接收模块312的第二边界线感应信号SMS'的幅值和相位，计算出智能割草机20和边界线11的相对位姿的相关参数，并以给出控制信号控制智能割草机20沿边界线11行走。这里，边界线11也可以是预设的路线。

在一些实施例中，当边界线11内的工作区域较窄或者工作区域中的部分区域较窄，边界线11形成一窄通道时，控制器还可以以上述方法确定智能割草机30相对边界线11的位姿相关参数，调整智能割草机30行走方向以通过窄通道区域。

参考图18所示，所述边界线包括第一边界线11、邻近第一边界线的第二边界线11'，其中在第一边界线11与第二边界线11'之间界定出行走通道。

第一信号接收模块311和第二信号接收模块312之间的预设距离D，控制模块33还可以根据第一边界线感应信号FMS'和第二边界线感应信号SMS'的信号强度，判断出第一信号接收模块和第二信号接收模块距离边界线11的垂直距离Y1和Y2。根据上述公式，控制器还可以根据所述第一边界线感应信号FMS'和所述第二边界线感应信号SMS'及所述预设距离D计算得到智能割草机30行进方向与边界线11的夹角θ，第一信号接收模块311距离第一信号接收模块311和第二信号接收模块312所在直线与边界线11的交点的距离X1和第二信号接收模块312距离第一信号接收模块311和第二信号接收模块312所在直线与边界线11的交点的距离X2。从而根据以上智能割草30和边界线11的相对位姿相关参数，控制智能割草机20行走通过窄通道区域。如图19所示，智能割草机30在通过窄通道区域的过程中不断减小行进方向与边界线11的夹角θ。这样，智能割草机通过狭窄通道的效率更高。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能割草系统，包括:

边界模块和智能割草机，

所述边界模块包括：

边界线，用于规划出所述智能割草机的工作区域；

信号发射单元，用于产生边界信号并发送给所述边界线，所述边界信号流经所述边界线时产生磁场，所述边界信号具备相位相反的第一正弦波信号和第二正弦波信号；

所述智能割草机包括：

信号接收模块，设置在所述智能割草机内，用于感应所述磁场并生成边界线感应信号；

控制模块，能够接收所述边界线感应信号，并根据所述边界线感应信号控制所述智能割草机行走；

所述控制模块被配置为能够根据所述边界线感应信号的变化来判断智能割草机是否在所述工作区域内。

2.如权利要求1所述的智能割草系统，其特征在于：

所述第一正弦波信号和所述第二正弦波信号频率不同。

3.如权利要求1所述的智能割草系统，其特征在于：

所述第一正弦波信号和所述第二正弦波信号幅值不同。

4.如权利要求1所述的智能割草系统，其特征在于：

所述信号接收模块包括电感。

5.如权利要求1所述的智能割草系统，其特征在于：

所述控制模块进一步包括信号处理器和微控制器；

所述信号处理器还包括放大单元，用于对边界线感应信号进行放大，并生成处理信号，所述放大单元与所述信号接收模块电性连接；

所述微控制器接能够将接收到的所述处理信号的相邻周期的峰值和谷值进行比较，以确定所述智能割草机是否在所述工作区域内。

6.如权利要求5所述的智能割草系统，其特征在于：

所述处理信号包含第一信号和第二信号；

所述第一信号对应所述第一正弦波信号和所述第二正弦波信号交界处出现突变的波形；

所述第二信号对应所述第二正弦波信号和所述第一正弦波信号交界处相出现突变的波形；

所述第一信号和所述第二信号波形的突变表现为信号幅值的不同。

7.如权利要求6所述的智能割草系统，其特征在于：

所述微控制器被配置为能够检测所述第一信号或所述第二信号相邻两个周期的峰值和谷值，当先检测到峰值变化时，所述控制器判断所述智能割草机在所述工作区域内。

8.如权利要求6所述的智能割草系统，其特征在于：

所述微控制器被配置为能够检测所述第一信号或所述第二信号相邻两个周期的峰值和谷值，当先检测到谷值变化时，所述控制器判断所述智能割草机在所述工作区域外。

9.如权利要求1所述的智能割草系统，其特征在于：

所述边界信号还包括空置信号。

10.如权利要求1所述的智能割草系统，其特征在于：

所述智能割草机还包括：驱动模组；

所述微控制器还被配置为根据所述智能割草机是否在所述工作区域内输出行走控制信号至所述驱动模组以控制所述智能割草机行走方向。

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