CN113039919A - 智能割草设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能割草设备，包括：主体；与主体相连的割草组件；用于驱动主体运动的行走组件；设置在主体中的碰撞检测模块，被配置为能够检测所述智能割草设备的运动状态变化并产生加速度信号；信息采集模块，电连接所述碰撞检测模块，所述信息采集模块被配置为能够获取所述加速度信号判断所述智能割草设备与障碍物发生碰撞的位置并产生碰撞信号；控制单元，电连接所述信息采集模块，能够根据所述碰撞信号控制所述行走组件驱动所述主体移动。所述智能割草设备避障效率更高，运行更安全。

Description

智能割草设备

技术领域

本发明涉及一种花园电动工具，具体涉及智能割草设备。

背景技术

智能割草设备作为户外割草工具，不需要用户长期操作，智能方便而受到用户的青睐。现有技术中当智能割草设备检测到碰撞，通常先后退一段距离再随后以某一预定方向或模式进行转向前进以避开障碍物；但在实际运行过程中，如果智能割草设备无法识别出障碍物的方位，以设定的某一特定方向或模式进行转向前进时容易再次发生碰撞，如此可能需经历反复碰撞后才可以避开障碍物，大大影响了避障效率和智能割草设备运行中的安全性。

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避障效率更高，运行更安全的智能割草设备。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种智能割草设备，包括：碰撞检测模块，被配置为能够检测所述智能割草设备的运动状态变化并产生加速度信号；信息采集模块，所述信息采集模块电连接所述碰撞检测模块，所述信息采集模块被配置为获取所述加速度信号判断所述智能割草设备与障碍物发生碰撞的位置并产生碰撞信号；控制单元，所述控制单元电连接所述信息采集模块，能够根据所述碰撞信号控制所述智能割草设备的移动。

可选地，所述碰撞检测模块包括：三维加速度传感器，能够检测所述智能割草设备三个正交方向上的加速度。

可选地，所述信息采集模块被配置为根据所述智能割草设备的加速度以获取所述智能割草设备的速度。

可选地，所述信息采集模块判断所述智能割草设备的加速度大于等于预设加速度阈值时，发送碰撞信号至所述控制单元。

可选地，所述信息采集模块判断所述智能割草设备的速度小于等于预设速度阈值时，发送碰撞信号至控制单元。

可选地，所述信息采集模块判断所述智能割草设备的加速度大于等于预设加速度阈值且所述智能割草设备的速度小于等于预设速度阈值时，发送碰撞信号至所述控制单元。

可选地，还包括：行走组件，包括行走轮以及用于驱动所述行走轮的行走马达；所述行走组件还包括行走驱动控制器，用于控制所述行走马达。

可选地，所述行走轮包括：左行走轮和右行走轮；所述行走马达包括：用于驱动左行走轮的左行走马达和用于驱动右行走轮的右行走马达。

可选地，所述控制单元根据所述碰撞信号输出控制指令到所述行走驱动控制器以控制所述智能割草设备向原行进方向相反的方向移动的距离和在原行进方向上向着障碍物所的位置相反的方向转向的角度。

可选地，所述控制单元根据所述碰撞信号输出控制指令到所述行走驱动控制器以控制所述智能割草设备向原行进方向相反的方向移动的距离或在原行进方向上向着障碍物所的位置相反的方向转向的角度。

可选地，还包括：割草组件，包括：割草元件以及用于驱动割草元件的切割马达。

一种智能割草设备，包括：车头区域和车身区域；碰撞检测模块，被配置为能够检测所述智能割草设备的运动变化并产生加速度信号；信息采集模块，所述信息采集模块电连接所述碰撞检测模块，所述信息采集模块被配置为获取所述加速度信号判断所述智能割草设备与障碍物发生碰撞的位置所在的区域；控制单元，所述控制单元电连接所述信息采集模块，能够根据所述智能割草设备发生碰撞的区域选择不同的运动模式控制所述智能割草设备的移动。

可选地，所述碰撞检测模块包括：三维加速度传感器，能够检测所述智能割草设备三个正交方向上的加速度。

可选地，所述信息采集模块被配置为根据所述智能割草设备的加速度以获取所述智能割草设备的速度。

可选地，所述信息采集模块判断所述智能割草设备的加速度大于等于预设加速度阈值或所述智能割草设备的速度小于等于预设速度阈值时，发送碰撞信号至所述控制单元。

可选地，所述信息采集模块判断所述智能割草设备的加速度大于等于预设加速度阈值且所述智能割草设备的速度小于等于预设速度阈值时，发送碰撞信号至所述控制单元。

可选地，还包括：行走组件，包括行走轮，用于驱动所述行走轮的行走马达以及用于控制所述行走马达的行走驱动控制器。

可选地，所述运动模式至少包括：第一运动模式和第二运动模式；

当所述智能割草设备与障碍物发生碰撞的位置在车头区域时，所述控制单元选择第一运动模式，并且发送第一控制信号至所述行走控制器，以控制所述智能割草设备向原行进方向相反的方向移动预设距离和在在原行进方向上向着障碍物所的位置相反的方向转向第一角度；

当所述智能割草设备与障碍物发生碰撞的位置在车身区域时，所述控制单元选择第二运动模式，并且发送第二控制信号至所述行走控制器，以控制所述智能割草设备向原行进方向相反的方向移动预设距离和在在原行进方向上向着障碍物所的位置相反的方向转向第二角度。

可选地，当所述智能割草设备向前向前行进过程中遇到障碍物时，所述第一角度大于所述第二角度；

当所述智能割草设备向后行进过程中遇到障碍物时，所述第二角度大于所述第一角度。

可选地，所述运动模式至少包括：第一运动模式和第二运动模式；

当所述智能割草设备与障碍物发生碰撞的位置在车头区域时，所述控制单元选择第一运动模式，并且发送第一控制信号至所述行走控制器，以控制所述智能割草设备向原行进方向相反的方向移动第一距离再在在原行进方向上向着障碍物所的位置相反的方向转向预设角度；

当所述智能割草设备与障碍物发生碰撞的位置在车身区域时，所述控制单元选择第二运动模式，并且发送第二控制信号至所述行走控制器，以控制所述智能割草设备向原行进方向相反的方向移动第二距离和在在原行进方向上向着障碍物所的位置相反的方向转向预设角度。

可选地，当所述智能割草设备向前向前行进过程中遇到障碍物时，所述第一距离大于所述第二距离；

当所述智能割草设备向后行进过程中遇到障碍物时，所述第二距离度大于所述第一距离。

一种用于智能割草设备的控制方法，所述智能割草设备，包括：碰撞检测模块，被配置为能够检测所述智能割草设备的运动状态变化并产生加速度信号；所述方法包括：检测智能割草设备的运动变化；根据所述智能割草设备的运动变化计算出所述智能割草设备的加速度；求解出智能割草设备受到的碰撞的方向以及碰撞力的大小；判断出智能割草设备与障碍物的碰撞位置；根据智能割草设备与障碍物的碰撞位置采取相应的避障措施。

本发明的有益之处在于提供了一种能够有针对性的躲避障碍物，避障效率更高，运行更安全的智能割草设备。

附图说明

图1是智能割草设备的结构示意图；

图2是图1所示智能割草设备的电路模块图；

图3是实施方式之一的智能割草设备遇到障碍物计算碰撞方向的原理示意图；

图4是实施方式之一的碰撞传感器检测智能割草设备发生碰撞的流程示意图；

图5是实施方式之一的智能割草设备的控制方法的流程示意图；

图6是第一实施方式的智能割草设备避开障碍物的示意图；

图7是第二实施方式的智能割草设备避开障碍物的示意图；

图8是第三实施方式的智能割草设备避开障碍物的示意图；

图9是第四实施方式的智能割草设备避开障碍物的示意图。

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。

以下说明中，上下前后左右采用图1中箭头表示的方向进行说明。

参考图1、图2所示的一种智能割草设备20，所述智能割草设备可以用于在草坪中自动执行割草，修正草坪。智能割草设备20至少包括主体21，割草组件22和行走组件23。

主体21具有相对设置的前侧和后侧。割草组件22与主体21相连通常安装于主体21下方，用于切割草或植被，具体可以为用于实现割草功能的割草元件，还包括用于驱动割草元件的高速旋转的切割马达221以及用于控制所述切割马达的切割驱动控制器222。割草组件22可以包括一个以上的割草元件，对应的，切割马达221的数目可以与割草元件相对应。

行走组件23，由所述主体21支撑并可转动，用于驱动主体运动使得智能割草设备20能够在草坪上行走。行走组件23包括行走轮，在一些实施例中，所述行走轮包括第一行走轮231和第二行走轮232，上述割草元件位于所述第一行走轮231和所述第二行走轮232之间。第一行走轮231的数目为2，第二行走轮232的数目也为2，分别为左行走轮2321和右行走轮2322。行走组件23还包括行走马达233，所述行走马达用于驱动所述第二行走轮232，行走马达的数目也为2，分别为驱动左行走轮2321的左行走马达2331和驱动右行走轮2322的右行走马达2332。行走组件23还包括用于控制所述行走马达233的行走驱动控制器235，行走驱动控制器235包括：第一行走驱动控制器2351和第二行走驱动控制器2352。具体地，第一行走驱动控制器2351用于驱动对应的左行走马达2331；第二行走驱动控制器2352用于控制对应的右行走马达2332。这样，当两个行走马达以不同的转速驱动对应的第二行走轮232转动时，左行走轮2321和右行走轮2322之间产生速度差，从而使得智能割草设备20进行转向。

智能割草设备20还包括电源模块25，其为智能割草设备20提供电能，可选的，电源模块25被实施为至少一电池包，且通过智能割草设备20上的电池包界面接入智能割草设备20，以给切割马达221和行走马达233提供电能。供电电路，其电连接电源模块25及电机，使得从电源模块25输出的电能提供给电机，以驱动割草组件22和行走组件23。值得一提的是，所述智能割草设备20可选择全自动割草模式，也可增加手动割草模式，即用户手动控制所述智能割草设备20进行作业。

智能割草设备20进一步包括控制单元24，控制单元24与切割驱动控制器222电性连接，控制单元24发送指令通过切割驱动控制器222控制切割马达221的运行，从而控制割草元件的切割状态。控制单元24还与行走驱动控制器235可通信地连接，从而控制单元24在接收用户的启动指令或判断启动后，分析智能割草设备20的行驶路线，发送行走指令到行走驱动控制器235控制行走马达233带动第二行走轮232前进。控制单元24可使用任何合适的公开可用的处理器或可编程逻辑电路来实现。

智能割草设备20设有与用户交互的交互界面28，交互界面28可显示智能割草设备20的运行状态信息，并设有按键或开关供用户控制智能割草设备20的启动和运行。交互界面28与控制单元24连接，用户通过按键或开关传输控制指令时，由控制单元24获取分析并输出响应的控制指令到对应的控制器，以控制智能割草设备20的运行。

智能割草设备20还包括碰撞检测模块27和信息采集模块26，碰撞检测模块27设置于智能割草设备20的主体21下方，被配置为在所述主体21与障碍物发生碰撞时，能够检测所述主体21的运动状态变化，例如速度变化和加速度变化并产生加速度信号。可以理解的是，主体21的运动变化和智能割草机20的运动变化是相同的。

信息采集模块26与碰撞检测模块27可通信地连接，信息采集模块26被配置为获取碰撞检测模块27检测到的运动变化，确定当前智能割草设备主体21的碰撞信息，并产生碰撞信号。碰撞信息能反映主体21发生碰撞的碰撞力的大小与方向。控制单元24与信息采集模块26电连接，用于根据碰撞信号控制行走组件23驱动主体21的移动。

碰撞检测模块27包括碰撞传感器。在一些实施例中，碰撞传感器为三维加速度传感器,三维加速度传感器设置在主体21的下方，优选地设置在智能割草设备20整机的中心位置，三维加速度传感器能够检测到主体21，即智能割草设备20受到碰撞的方向和碰撞力的大小。定义沿着智能割草设备20整机轴线C且指向智能割草设备20正前方的方向为Y轴的正方向；沿着碰撞传感器指向智能割草设备20正右方的方向为X轴的正方向；沿着碰撞传感器且指向智能割草设备20正上方的方向为Z轴的正方向。具体地，三维加速度传感器被配置为检测智能割草设备20三个正交方向上的加速度，即沿着X轴的第一方向，沿着Y轴的第二方向以及沿着Z轴的第三方向。三维加速度传感器可以准确地测量沿着智能割草设备20的X轴、Y轴和Z轴的加速度。三维加速度传感器与信息采集模块26可通信地连接，这样的连接可以以任何适当的方式来实现，包括但不限于有线或无线连接。

具体而言，三维加速度传感器将所检测到的包含加速度信息的加速度信号发送给信息采集模块26，信息采集模块26被配置为从三维加速度传感器处接收指示智能割草设备20三个方向加速度的信息，并且基于三维加速度传感器提供的三个方向的加速度，即可得出智能割草设备20的受到碰撞的方向。具体地，当智能割草设备20在运行过程中与障碍物10发生碰撞，障碍物10给以智能割草设备20特定的碰撞力改变了智能割草设备20当前的加速度。三维加速度传感器获取当前智能割草设备20三个正交方向上的加速度，分别为沿着X轴的加速度ax，沿着Y轴的加速度ay和沿着Z轴的加速度az，信息采集模块26能够根据运动的合成法则即可判断智能割草设备20受到的碰撞方向。进一步地，信息采集模块26能根据牛顿第二定律计算出碰撞力的大小。由此便能判断出主体21与障碍物10的碰撞位置。根据检测到的智能割草设备20所受碰撞方向和碰撞力的大小，判断出主体21与障碍物10的碰撞位置，能够提高碰撞检测的准确性，从而能够有效避开障碍物10。

控制单元24电连接信息采集模块26，能够根据碰撞信号控制行走组件23驱动主体21的移动。碰撞信号能够反映出主体21与障碍物10的碰撞位置，控制单元24接收碰撞信号以后，根据该碰撞信号，控制主体21移动以及时避开障碍物10。在一些实施例中，控制单元24被配置为依据碰撞信号输出控制指令到行走驱动控制器235控制行走马达带动第二行走轮232及时向原行进方向相反的方向移动一定距离，再转向，以有效避开障碍物10。

本发明的一个实施例中，智能割草设备20在行进过程中碰撞到障碍物10，三维加速度传感器检测到三个正交方向上的加速度，分别为ax，ay和az(未示出)，并输出包含加速度信息的信号。信息采集模块26能够接收来自碰撞传感器的加速度信息的信号，对包含加速度信息的信号进行滤波，进一步，信息采集模块26对已滤波的包含加速度信息的加速度信号进行处理以去掉其中的重力加速度az，得到智能割草设备20沿着X轴的第一方向的加速度ax以及沿着Y轴的第二方向的加速度ay，根据X轴方向的加速度ax和Y轴方向的加速度ay，能够计算出主体21所受的碰撞的碰撞方向ψ和碰撞力的大小F，碰撞方向ψ即合成加速度方向和Y轴的夹角。具体的计算方法如下：

在一些实施例中，参考图3a所示，若ax＜0，ay＜0，判断智能割草设备20在前进时右前方遇到障碍物10，则：

进一步地，信息采集模块26能够判断出障碍物10位于智能割草设备20前进方向上的右前方，障碍物10的位置与Y轴正方向的夹角为

在另一些实施例中，参考图3b所示，若ax＞0，ay＜0，判断智能割草设备20在前进时左前方遇到障碍物10，则：

进一步地，信息采集模块26能够判断出障碍物10位于智能割草设备20前进方向上的右前方，障碍物10的位置与Y轴正方向的夹角为

在另一些实施例中，若ax＞0，ay＞0，判断智能割草设备20在后退时左后方遇到障碍物10，则：

进一步地，信息采集模块26能够判断出障碍物10位于智能割草设备20后退方向上的左后方，障碍物10的位置与Y轴正方向的夹角为

在另一些实施例中，若ax＜0，ay＞0，判断智能割草设备20在后退时右后方遇到障碍物10，则：

进一步地，信息采集模块26能够判断出障碍物10位于智能割草设备20后退方向上的右后方，障碍物10的位置与Y轴正方向的夹角为

信息采集模块26将计算得出的包含上述碰撞信息的碰撞信号发送给控制单元24，控制单元24根据碰撞信息采取相应的措施避免再次发生碰撞。控制单元24发送控制信号至行走组件23，以控制主体21向原行进方向相反的方向移动，而后控制第二行走轮232之间产生速度差从而改变智能割草设备20的行进方向。

具体地，参考图4所示具有三维加速度传感器的碰撞传感器检测智能割草设备20发生碰撞的方法的流程示意图，包括如下步骤：

在步骤S101中，获取加速度信号。此步骤中，可利用三维加速度传感器检测智能割草设备20三个正交方向上的加速度，并输出包含加速度信息的加速度信号，信息采集模块26被配置为接收来自碰撞传感器的加速度信息的加速度信号。

在步骤S102中，对加速度信号进行滤波及处理。此步骤中，信息采集模块26被配置为接收加速度信号，并且对该信号进行滤波。进一步地，信息采集模块26还被配置为对已滤波的包含加速度信息的加速度信号进行处理以去掉其中的重力加速度az,获取当前智能割草设备20沿着X轴的加速度ax，沿着Y轴的加速度ay。

在步骤S103中，获取智能割草设备20的速度。在此步骤中，信息采集模块26还被配置为对获取的加速度进行积分运算以获取智能割草设备20当前的速度。

在步骤S104中，判断智能割草设备运动状态发生突然变化。

在智能割草设备20在运行过程中，可能会受到各种各样的碰撞。其中，一些碰撞会阻碍智能割草设备20的继续运行，例如大树，花盆等障碍物10，会影响智能割草设备20的工作。还有一些碰撞是轻微的不会阻碍智能割草设备20的运行。对于阻碍智能割草设备20运行的障碍物10，信息采集模块26必须发送碰撞信号至控制单元24以进行下一步判断。对于轻微的碰撞，信息采集模块26可以不予理会。

此步骤中，当智能割草设备20在运行过程中与障碍物10发生碰撞，智能割草设备20受到碰撞力产生加速度，当智能割草设备20的沿X轴的加速度ax和沿Y轴的加速度ay大于或等于预设加速度阈值a0和/或智能割草设备20的速度小于或等于预设速度阈值V0时，判断运动状态突然发生变化，则信息采集模块26发送包含碰撞信息的碰撞信号至控制单元24，则执行步骤S105；否则，执行步骤S101。

在步骤S105中，判断智能割草设备20是否为主动改变运动状态，若不是，则调整智能割草设备20的行进方向。

具体地，控制单元24与信息采集模块26电性连接，因此，由控制单元24接收该碰撞信号。此步骤中，判断智能割草设备20运动状态的改变是否由用户的操作指令所改变，若是则执行步骤S101；否则，执行步骤S106。

在步骤S106中，控制单元24判断智能割草设备20遇到障碍物10。控制单元24根据检测到的碰撞信号调整智能割草设备的主体21的移动以避开障碍物10。

其中，参考图5所示，一种智能割草设备20的控制方法，用于控制智能割草设备20的行进方向，具体步骤：

在步骤S201中，检测智能割草设备20的主体21的运动变化。

在此步骤中，信息采集模块26被配置为接收来自碰撞传感器的包含加速度信息的加速度信号。

在步骤S202中，获取沿X轴方向上的加速度ax和沿Y轴方向上的加速度ay。

在此步骤中，信息采集模块26还被配置为对包含加速度信息的信号进行处理以去掉其中的重力加速度，并且获取智能割草设备20沿X轴方向上的加速度ax和沿Y轴方向上的加速度ay。

在步骤S203中，求解出智能割草设备20受到的碰撞的方向以及碰撞力的大小。

在此步骤中，信息采集模块26能够根据智能割草设备20沿X轴方向上的加速度ax和沿Y轴方向上的加速度ay，计算得出智能割草设备20受到的碰撞的方向以及碰撞力的大小。

在步骤S204中，判断出智能割草设备20与障碍物10的碰撞位置。在此步骤中，信息采集模块26能够根据智能割草设备20受到的碰撞方向判断出智能割草设备主体21与障碍物10的碰撞位置。

在步骤S205中，相应的避障措施。在此步骤中，信息采集模块26将计算得出的包含碰撞信息的碰撞信号发送给控制单元24，控制单元24根据碰撞信息采取相应的措施避免再次发生碰撞。控制单元24发送控制信号至行走组件23，以控制智能割草设备主体21的移动以避开障碍物10。

具体地，智能割草设备主体21与障碍物10发生碰撞后，先向原行进方向相反的方向移动预定距离，再根据不同的碰撞位置，在原行进方向上向着障碍物10所在的位置相反的方向转向不同的角度行进，以准确避开障碍物10。

参考图6所示，在本发明的一个实施例中，智能割草设备20在向前行进过程中在右前方碰撞到障碍物10，障碍物10和智能割草设备主体21发生碰撞的位置可以在智能割草设备20整机上的任意一位置，例如图6中所示的P1位置，P2位置和P3位置。当信息采集模块26根据上述方法检测到智能割草设备主体21与障碍物10的碰撞位置为P1位置时，控制单元24根据碰撞信息发送控制信号至行走控制器，以控制主体21先后退预设距离再在原行进方向向着障碍物10所在位置相反方向转向，即向左前方转向，以避开障碍物10防止再次发生碰撞。

具体地，碰撞传感器检测智能割草设备20三个正交方向上的加速度，分别为沿着X轴的加速度ax，沿着Y轴的加速度ay和沿着Z轴的加速度az，并输出包含加速度信息的加速度信号。信息采集模块26接收来自碰撞传感器的加速度信息的加速度信号，对该信号进行滤波，并对已滤波的包含加速度信息的加速度信号进行处理以去掉其中的重力加速度az以获取当前智能割草设备20沿着X轴的加速度ax和沿着Y轴的加速度ay。进一步地，信息采集模块26根据智能割草设备20沿X轴方向上的加速度ax和沿Y轴方向上的加速度ay，计算得出主体21受到碰撞的方向和碰撞力的大小且判断出主体21与障碍物10的碰撞位置。信息采集模块26进一步根据获取的沿X轴方向上的加速度ax和沿Y轴方向上的加速度ay进行积分运算以获取智能割草设备20当前的速度。进一步地，信息采集模块26判断智能割草设备20的沿X轴方向上的加速度ax或沿Y轴方向上的加速度ay大于等于预设加速度阈值a0和/或智能割草设备20的速度小于等于预设速度阈值V0时，发送碰撞信号至控制单元24，控制单元24判断该智能割草设备20不是主动改变运动状态，则控制单元24发送控制信号至行走组件23，以控制智能割草设备20后退预设距离D，而后在原行进方向上转向Φ1角度，行走控制器控制第二行走轮232之间产生速度差从而改变智能割草设备20的行进方向使智能割草设备20沿着路线L1方向行进。当检测到智能割草设备20的加速度小于预设加速度a0和/或速度大于预设速度时，控制单元24则不输出控制信号至行走控制器，智能割草设备20沿原有行进路线继续工作。这样，控制单元24能够灵活控制智能割草设备20的运动状态，提高智能割草设备20的避障效率且使智能割草设备20的工作更高效。

在另一些实施例中，当信息采集模块26检测到智能割草设备20与障碍物10的碰撞位置为P2位置时，控制单元24根据碰撞信息发送控制信号至行走控制器，以控制智能割草设备20后退预设距离D，而后在原行进方向上转向Φ2角度，行走控制器控制第二行走轮232之间产生速度差从而使智能割草设备20沿着路线L2方向行进，以避开障碍物10防止再次发生碰撞。当信息采集模块26检测到智能割草设备20与障碍物10的碰撞位置为P3位置时，控制单元24根据碰撞信息发送控制信号至行走控制器，以控制智能割草设备20后退预设距离D，而后在原行进方向上转向Φ3角度，行走控制器控制第二行走轮232之间产生速度差从而使智能割草设备20沿着路线L3方向行进，以避开障碍物10防止再次发生碰撞。其中，智能割草设备20在原行进方向上的转向角度Φ1＞Φ2＞Φ3。

也就是说，智能割草设备20在向前行进过程中遇到障碍物10时，先后退预设距离D，智能割草设备20与障碍物10发生碰撞的位置越靠近智能割草设备20的前侧，智能割草设备20在原行进方向向着障碍物10所在位置相反方向转向角度越大。智能割草设备20上每个不同的碰撞位置都对应着后退预设距离后继续行进时不同的转向角度和行进路线。这样，智能割草设备20在发生碰撞时有针对性地转向，能够更好的避开障碍物10，降低再次碰撞的概率，大大提高避障效率。

参考图7所示，在本发明的一个实施例中，智能割草设备20在向前行进过程中在左前方碰撞到障碍物10，障碍物10和智能割草设备20发生碰撞的位置可以在智能割草设备20上的任意一位置，例如图7中所示的P1'置，P2'置和P3'置。当信息采集模块26检测到智能割草设备20与障碍物10的碰撞位置为P1'置时，控制单元24根据碰撞信息发送控制信号至行走控制器，以控制智能割草设备20先后退预设距离再在原行进方向向着障碍物10所在位置相反方向转向，即向右前方转向，以避开障碍物10防止再次发生碰撞。

具体地，碰撞传感器检测智能割草设备20三个正交方向上的加速度，分别为沿着X轴的加速度ax，沿着Y轴的加速度ay和沿着Z轴的加速度az，并输出包含加速度信息的加速度信号。信息采集模块26接收来自碰撞传感器的加速度信息的加速度信号，对该信号进行滤波，并对已滤波的包含加速度信息的加速度信号进行处理以去掉其中的重力加速度az以获取当前智能割草设备20沿着X轴的加速度ax和沿着Y轴的加速度ay。进一步地，信息采集模块26根据智能割草设备20沿X轴方向上的加速度ax和沿Y轴方向上的加速度ay，计算得出智能割草设备20受到碰撞的方向和碰撞力的大小且判断出智能割草设备20与障碍物10的碰撞位置。信息采集模块26进一步根据获取的沿X轴方向上的加速度ax和沿Y轴方向上的加速度ay进行积分运算以获取智能割草设备20当前的速度。进一步地，信息采集模块26判断智能割草设备20的沿X轴的加速度ax和沿Y轴的加速度ay大于等于预设加速度阈值a0和/或智能割草设备20的速度小于等于预设速度阈值V0时，发送碰撞信号至控制单元24，控制单元24判断该智能割草设备20不是主动改变运动状态，则控制单元24发送控制信号至行走控制器，以控制智能割草设备20后退预设距离D而后在原行进方向上转向α1角度，行走控制器控制第二行走轮232之间产生速度差从而改变智能割草设备20的行进方向使智能割草设备20沿着路线R1方向行进。当检测到智能割草设备20的加速度小于预设加速度a0和/或速度大于预设速度时，控制单元24则不输出控制信号至行走控制器，智能割草设备20沿原有行进路线继续工作。这样，控制单元24能够灵活控制智能割草设备20的运动状态，提高智能割草设备20的避障效率且使智能割草设备20的工作更高效。

在另一些实施例中，当信息采集模块26检测到智能割草设备20与障碍物10的碰撞位置为P2'位置时，控制单元24根据碰撞信息发送控制信号至行走控制器，以控制智能割草设备20后退预设距离D，而后在原行进方向上转向α2角度，行走控制器控制第二行走轮232之间产生速度差从而使智能割草设备20沿着路线R2方向行进，以避开障碍物10防止再次发生碰撞。当信息采集模块26检测到智能割草设备20与障碍物10的碰撞位置P3'位置时，控制单元24根据碰撞信息发送控制信号至行走控制器，以控制智能割草设备20后退预设距离D，而后在原行进方向上转向α3角度，行走控制器控制第二行走轮232之间产生速度差从而使智能割草设备20沿着路线R3方向行进，以避开障碍物10防止再次发生碰撞。其中，智能割草设备20在原行进方向上的转向角度α1＞α2＞α3。

也就是说，智能割草设备20在向前行进过程中遇到障碍物10时，先后退预设距离D，智能割草设备20与障碍物10发生碰撞的位置越靠近智能割草设备20前侧时，智能割草设备20在原行进方向向着障碍物10所在位置相反方向的转向角度越大。智能割草设备20上每个不同的碰撞位置都对应着后退预设距离后继续行进时不同的转向角度和行进路线。这样，智能割草设备20在发生碰撞时有针对性地转向，能够更好的避开障碍物10，降低再次碰撞的概率，大大提高避障效率。

可以理解的是，智能割草设备20在向后行进的过程中碰撞到障碍物10，信息采集模块26能够检测到智能割草设备20与障碍物10的碰撞位置，并发送碰撞信息至控制单元24，控制单元24根据碰撞信息发送控制信号至行走控制器，以控制智能割草设备20向前侧移动预设距离D，再在原行进方向上转向，行走控制器控制第二行走轮232之间产生速度差从而使智能割草设备20向与障碍物10相反方向转向，以避开障碍物10防止再次发生碰撞。也就是说，智能割草设备20在向后行进过程中遇到障碍物10时，先前进预设距离D，智能割草设备20与障碍物10发生碰撞的位置越靠近智能割草设备20后侧，智能割草设备20在原行进方向向着障碍物10所在位置相反方向转向角度越大。智能割草设备20上每个不同的碰撞位置都对应着前进预设距离后继续向后行进时不同的转向角度和行进路线。这样，智能割草设备20在发生碰撞时有针对性地转向，能够更好的避开障碍物10，降低再次碰撞的概率，大大提高避障效率。

在本发明的一个实施例中，将智能割草设备20主体划分成不同的区域。参考图8所示，智能割草设备20主体到后可以划分为两个区域，车头和车身。智能割草设备20在向前行进过程中在右前方碰撞到障碍物10，则三维加速度传感器检测到三个正交方向上的加速度ax，ay和az，并输出包含加速度信息的加速度信号。信息采集模块26能够接收来自碰撞传感器的加速度信息的加速度信号，对包含加速度信息的信号进行滤波，进一步，信息采集模块26对已滤波的包含加速度信息的信号进行处理以去掉其中的重力加速度az以获取当前智能割草设备20沿着X轴的加速度ax和沿着Y轴的加速度ay，计算得出智能割草设备20遇到障碍物10受到碰撞方向和碰撞力的大小且判断出智能割草设备的主体21与障碍物10的碰撞位置。信息采集模块26进一步根据获取的沿X轴方向上的加速度ax和沿Y轴方向上的加速度ay进行积分运算以获取智能割草设备20当前的速度。进一步地，信息采集模块26判断智能割草设备20的沿X轴的加速度ax和沿Y轴的加速度ay大于等于预设加速度阈值a0和/或智能割草设备20的速度小于等于预设速度阈值V0时，发送碰撞信号至控制单元24，控制单元24判断该智能割草设备20不是主动改变运动状态，则控制单元24根据碰撞信息中障碍物10与智能割草设备20的碰撞位置选择运动模式以发送控制信号至行走控制器，以控制智能割草设备20的移动。其中，运动模式包括：第一运动模式和第二运动模式。在不同运动模式下，智能割草设备20后退预设距离后，以不同转向角度行进，第一运动模式下的转向角度大于第二运动模式下的转向角度。

当障碍物10与智能割草设备20的碰撞位置在智能割草设备20车头区域时，例如N1或N2位置，控制单元24选择第一运动模式，并且发送第一控制信号至行走控制器，以控制智能割草设备20后退预设距离D，而后在原行进方向上转向β1角度，行走控制器控制第二行走轮232之间产生速度差从而使智能割草设备20沿着路线M1方向行进，以避开障碍物10防止再次发生碰撞。当障碍物10与智能割草设备20的碰撞位置在智能割草设备20车身区域时，例如N3或N4位置，控制单元24选择第二运动模式，并且发送第二控制信号至行走控制器，以控制智能割草设备20后退预设距离D，而后在原行进方向上转向β2角度，行走控制器控制第二行走轮232之间产生速度差从而使智能割草设备20沿着路线M2方向行进，以避开障碍物10防止再次发生碰撞。其中，β1＞β2。

可以理解的是，还可以将智能割草设备主体21划分成更多的区域，例如三个区域。参考图8所示，从前到后，三个区域分别是第一区域、第二区域和第三区域。相应地，控制单元24根据碰撞信息中障碍物10的碰撞方向选择不同的运动模式，运动模式包括第一运动模式、第二运动模式和第三运动模式。其中，在不同运动模式下，智能割草设备20后退预设距离D后，以不同转向角度行进，第一运动模式下的转向角度大于第二运动模式下的转向角度，并且第二运动模式下的转向角度大于第三运动模式下的转向角度。

当障碍物10与智能割草设备20的碰撞位置在智能割草设备20第一区域时，例如N1'或N2'位置，控制单元24选择第一运动模式，并且发送第一控制信号至行走控制器，以控制智能割草设备20后退预设距离D，而后在原行进方向上转向γ1角度，行走控制器控制第二行走轮232之间产生速度差从而使智能割草设备20沿着路线M1'方向行进，以避开障碍物10防止再次发生碰撞。当障碍物10与智能割草设备20的碰撞位置在智能割草设备20第二区域时，例如N3'位置，控制单元24选择第二运动模式，并且发送第二控制信号至行走控制器，以控制智能割草设备20后退预设距离D，而后在原行进方向上转向γ2角度，行走控制器控制第二行走轮232之间产生速度差从而使智能割草设备20沿着路线M2'方向行进，以避开障碍物10防止再次发生碰撞。当障碍物10与智能割草设备20的碰撞位置在智能割草设备20第三区域时，例如N4’位置，控制单元24选择第三运动模式，并且发送第三控制信号至行走控制器，以控制智能割草设备20后退预设距离D且控制第二行走轮232之间产生速度差从而使智能割草设备20沿着路线M3方向行进，以避开障碍物10防止再次发生碰撞。

也就是说，智能割草设备20与障碍物10发生碰撞的位置越靠前，智能割草设备20在原行进方向向着障碍物10所在位置相反方向的转向角度越大，即智能割草设备20上每个不同区域都对应着继续行进时不同的转向角度和行进路线。这样，智能割草设备20在发生碰撞时有针对性地转向，能够更好的避开障碍物10，降低再次碰撞的概率，大大提高避障效率。可以理解的是，除根据不同的碰撞位置调整智能割草设备20转向角度外，还可以根据碰撞位置的不同使智能割草设备20先向行进方向相反的方向移动不同的距离再以预定转向角度行进的方式来避开障碍物10。具体的，智能割草设备20在向前行进时与障碍物10发生碰撞后，智能割草设备20与障碍物10发生碰撞的位置越靠前侧，则智能割草设备20后退的距离越大。即智能割草设备20先以不同的后退距离后退再向着障碍物10所在位置相反的方向以预定的转向角度行进。同样地，智能割草设备20在向后行进时与障碍物10发生碰撞后，智能割草设备20与障碍物10发生碰撞的位置越靠后侧，则智能割草设备20前进的距离越大。即先前进不同的距离再向着障碍物10所在位置相反的方向以预定的转向角度行进。这样，有针对性地转向，能够更好的避开障碍物10，降低再次碰撞的概率，大大提高避障效率。

值得一提的是，智能割草设备20中的信息采集模块26根据计算得出的碰撞的方向以及碰撞力大小能够判断出智能割草设备20与障碍物10的碰撞位置，这样，还有利于智能割草设备20在后续建立地图的过程中，更为准确的标记出障碍物10的位置，以便后续更为准确的路径规划，也能够降低再次碰撞的概率，从而提高避障效率。

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 (16)

1.一种智能割草设备，包括：

主体；

与所述主体相连的割草组件；

用于驱动所述主体运动的行走组件；

设置在所述主体中的碰撞检测模块，被配置为能够检测所述主体的运动状态变化并产生加速度信号；

信息采集模块，与所述碰撞检测模块可通信地连接，所述信息采集模块被配置为能够获取所述加速度信号判断所述主体与障碍物发生碰撞的位置并产生碰撞信号；

控制单元，电连接所述信息采集模块，能够根据所述碰撞信号控制所述行走组件驱动所述主体移动。

2.根据权利要求1所述的智能割草设备，其特征在于，

所述碰撞检测模块包括：

三维加速度传感器，能够检测所述智能割草设备三个正交方向上的加速度。

3.根据权利要求2所述的智能割草设备，其特征在于，

所述信息采集模块被配置为根据所述智能割草设备的加速度以获取所述智能割草设备的速度。

4.根据权利要求2所述的智能割草设备，其特征在于，

当所述智能割草设备的加速度大于等于预设加速度阈值时，所述信息采集模块发送碰撞信号至所述控制单元。

5.根据权利要求3所述的智能割草设备，其特征在于，

当所述智能割草设备的速度小于等于预设速度阈值时，所述信息采集模块发送碰撞信号至控制单元。

6.根据权利要求3所述的智能割草设备，其特征在于，

当所述智能割草设备的加速度大于等于预设加速度阈值且所述智能割草设备的速度小于等于预设速度阈值时，所述信息采集模块发送碰撞信号至所述控制单元。

7.根据权利要求4至6任意一项所述的智能割草设备，其特征在于，

所述控制单元能够根据所述碰撞信号输出控制指令到所述行走组件以控制所述主体向原行进方向相反的方向移动的距离和/或在原行进方向上向着障碍物所在的位置相反的方向转向的角度。

8.一种智能割草设备，包括：

主体，包括车头区域和车身区域；

与所述主体相连的割草组件；

用于驱动所述主体运动的行走组件；

设置在所述主体中的碰撞检测模块，被配置为能够检测所述主体的运动状态变化并产生加速度信号；

信息采集模块，与所述碰撞检测模块可通信地连接，所述信息采集模块被配置为能够获取所述加速度信号判断所述主体与障碍物发生碰撞的位置所在的区域并产生碰撞信号；

控制单元，电连接所述信息采集模块，能够根据所述主体与障碍物发生碰撞的位置所在的区域选择不同的运动模式控制所述行走组件驱动所述主体移动。

9.根据权利要求8所述的智能割草设备，其特征在于，

所述碰撞检测模块包括：

三维加速度传感器，能够检测所述智能割草设备三个正交方向上的加速度。

10.根据权利要求9所述的智能割草设备，其特征在于，

所述信息采集模块被配置为根据所述智能割草设备的加速度以获取所述智能割草设备的速度。

11.根据权利要求10所述的智能割草设备，其特征在于，

当所述智能割草设备的加速度大于等于预设加速度阈值或所述智能割草设备的速度小于等于预设速度阈值时，所述信息采集模块发送碰撞信号至所述控制单元。

12.根据权利要求10所述的智能割草设备，其特征在于，

当所述智能割草设备的加速度大于等于预设加速度阈值且所述智能割草设备的速度小于等于预设速度阈值时，所述信息采集模块发送碰撞信号至所述控制单元。

13.根据权利要求11或12所述的智能割草设备，其特征在于，

所述运动模式至少包括：第一运动模式和第二运动模式；

当所述智能割草设备与障碍物发生碰撞的位置在所述车头区域时，所述控制单元选择第一运动模式，并且发送第一控制信号至所述行走组件，以控制所述主体向原行进方向相反的方向移动预设距离再在原行进方向上向着障碍物所在的位置相反的方向转向第一角度；

当所述智能割草设备与障碍物发生碰撞的位置在车身区域时，所述控制单元选择第二运动模式，并且发送第二控制信号至所述行走组件，以控制所述主体向原行进方向相反的方向移动预设距离再在原行进方向上向着障碍物所在的位置相反的方向转向第二角度。

14.根据权利要求13所述的智能割草设备，其特征在于，

当所述智能割草设备向前行进过程中遇到障碍物时，所述第一角度大于所述第二角度；

当所述智能割草设备向后行进过程中遇到障碍物时，所述第二角度大于所述第一角度。

15.根据权利要求11或12所述的智能割草设备，其特征在于，

所述运动模式至少包括：第一运动模式和第二运动模式；

当所述智能割草设备与障碍物发生碰撞的位置在车头区域时，所述控制单元选择第一运动模式，并且发送第一控制信号至所述行走组件，以控制所述主体向原行进方向相反的方向移动第一距离再在在原行进方向上向着障碍物所在的位置相反的方向转向预设角度；

当所述智能割草设备与障碍物发生碰撞的位置在车身区域时，所述控制单元选择第二运动模式，并且发送第二控制信号至所述行走组件，以控制所述主体向原行进方向相反的方向移动第二距离再在原行进方向上向着障碍物所的位置相反的方向转向预设角度。

16.根据权利要求15所述的智能割草设备，其特征在于，

当所述智能割草设备向前向行进过程中遇到障碍物时，所述第一距离大于所述第二距离；

当所述智能割草设备向后行进过程中遇到障碍物时，所述第二距离大于所述第一距离。

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