CN113867351A - 一种智能草坪设备系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能草坪设备系统及其控制方法，系统包括多个基于RTK定位的自行走设备、基站和遥控装置，多个自行走设备属于同一局域网平台，局域网平台能够储存、优化自行走设备的作业地图，遥控装置能够对各个自行走设备进行控制操作，基站用于给各自行走设备进行充电，同时提供作业地图的参考基准点。本发明智能草坪设备系统的控制方法可实现多种不同功能的园林机械同时工作，根据园林机械工作次序排布机器依次运行，运行过程中，每个次序的机器依次扩充工作区域，直至完成工作，对于多自行走设备之间的运行顺序和作业地图实现自动切换和信息共享，优化了作业地图，节省了人工，提高了作业效率减少了工作时间。

Description

一种智能草坪设备系统及其控制方法

技术领域

本发明属于自行走设备技术领域，具体来说是一种智能草坪设备系统及其控制方法。

背景技术

随着生活水平的提高和智能技术的应用，人们对于草坪护理的需求大大提高，割草机进行割草，集草机收集割过的碎草，浇水机对草坪进行浇水，施肥机进行施肥，梳草机进行枯草清理，播种机进行播种等，各种作业需要不同的自行走设备进行工作，但是设备的运作方式和作业区域不尽相同，同时需要人工切换，甚至切换后仍需要进行大量繁琐的设置操作，费时费力，效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能草坪设备系统及其控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种智能草坪设备系统，包括多个基于RTK定位的自行走设备、基站和遥控装置，所述多个自行走设备属于同一局域网平台，所述局域网平台能够储存、优化所述自行走设备的作业地图，所述遥控装置能够对各个自行走设备进行控制操作，所述基站用于给各自行走设备进行充电，同时提供作业地图的参考基准点。

进一步，所述遥控装置能够控制各自行走设备的工作区域、进入工作区域的顺序和自工作区域返回的顺序。

进一步地，多个自行走设备为同类型设备或不同类型设备。

根据上述的智能草坪设备系统的控制方法，需要多台同类型自行走设备同时进行工作时，设置系统进入多台同类型模式：将该类型的作业地图发送给指定的多台自行走设备，多台自行走设备分别记作1号机、2号机、……N号机，N≥2，各自行走设备按照预定顺序分别进入各自场地进行作业，自行走设备将各自的当前位置信息和工作状态实时上传至局域网平台，局域网平台内各设备实时共享当前位置，避免发生碰撞和重复作业，局域网平台将各自行走设备已完成工作区域的地图整合为已完成区域，当已完成区域面积超过预定阈值时，按照各自行走设备当前所处位置和设备自身电量情况进行分级，局域网平台发送指令给级别最低的自行走设备，控制其停止工作并返回，平台将未完成的作业地图发送给剩余的自行走设备继续按照多台同类型模式工作，直至保留最后一台自行走设备完成剩余全部工作。

根据上述的智能草坪设备系统的控制方法，需要多台不同类型自行走设备同时进行工作时，设置系统进入多台不同类型工作模式：多台自行走设备分别记作1号机、2号机、……N号机，N≥2，系统按照预定顺序安排1号机执行作业，并上传当前位置信息和工作状态，局域网平台将1号机已完成的第一类型作业地图进行整合，记作区域1，当区域1超过预定阈值时，优化生成第二类型作业子地图，控制2号机在区域1执行作业，1号机进入新区域继续执行作业，记作区域2，当检测到区域2超过预定阈值时，继续优化第二类型子作业地图，并将优化后的第二类型子作业地图发送给2号机，待2号机完成区域1后，进入区域2继续作业，1号机继续进入新区域执行作业，直至N台自行走设备全部完成作业。

进一步地，所述预定阈值的设定方式包括：固定值或人为设定阈值。

进一步地，所述固定值为设备在生产过程中，预先在设备程序中设定阈值，所述人为设定阈值为使用者通过软件设定的阈值，所述预定阈值产生的参考数据为已工作面积、工作区域地图数据、设备已消耗电池容量、设备剩余电池容量、已工作面积占工作区域总面积的百分比、设备工作中所采集的工况信息中的至少一种。

进一步地，所述工作区域地图数据是人为通过程序绘制的工作区域(如用户在app中画出的某一形状的区域)，所述设备已工作面积根据机器工作宽幅、便利路径间距、行走长度信息计算获取，当所述预定阈值使用已消耗电池容量、机器剩余电池容量时，该预定阈值小于机器最大工作面积和/或大于最低返回电量。

进一步地，在系统初次使用前，任选一台自行走设备遍历草坪工作区域，获取草坪位置信息，生成草坪位置地图，上传到局域网平台，生成各类型作业地图，默认各类型初始作业地图为草坪位置地图。

进一步地，在初次开始某类型作业时，将该类型的作业地图发送到指定的自行走设备，控制自行走设备在规定地图内执行作业，作业过程中，自行走设备实时检测当前工作状态和周围环境信息，并根据自身检测结果，获取草坪当前位置的状态信息，自行走设备将检测到的状态信息与当前作业地图进行比较，剔除相同信息，保留有效信息，并定时上传有效信息到局域网平台，局域网平台对获取的地图位置的有效状态信息进行整合处理，待自行走设备完成作业后，局域网平台结合提取的有效信息，更新草坪各位置的状态信息，并根据状态信息的类型，优化涉及类型的作业地图。

进一步地，所述有效信息包括草况信息、障碍物信息、草坪湿度信息。

进一步地，自行走设备开始时由远离基站区域开始工作，各自行走设备逐次逼近基站执行工作，逐渐扩大工作区域，执行工作过程中，各设备实时共享当前位置，自行走设备需要返回基站充电时，从场地边缘沿边界线返回基站进行充电，不进入未完成区域。

进一步地，自行走设备开始时由靠近基站区域开始工作，各自行走设备逐次远离基站执行工作，逐渐扩大工作区域，各设备实时共享当前位置，自行走设备需要回基站充电时，直接从已完成的区域内部穿过返回基站,返回基站过程中通过位置共享，避免与其他设备发生碰撞。

进一步地，所述自行走设备包括割草机、集草机、浇水机、施肥机。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明智能草坪设备系统及其控制方法可实现多种不同功能的园林机械同时工作，根据园林机械工作次序排布机器依次运行，运行过程中，每个次序的机器依次扩充工作区域，直至完成工作，减少了工作时间；

(2)自行走设备开始时可以由远离基站区域开始工作，各自行走设备逐次逼近基站执行工作，逐渐扩大工作区域，执行工作过程中，各设备实时共享当前位置，自行走设备需要返回基站充电时，从场地边缘沿边界线返回基站进行充电，不进入未完成区域；自行走设备开始时也可以由靠近基站区域开始工作，各自行走设备逐次远离基站执行工作，逐渐扩大工作区域，各设备实时共享当前位置，自行走设备需要回基站充电时，直接从已完成的区域内部穿过返回基站,返回基站过程中通过位置共享，避免与其他设备发生碰撞；

(3)多台同类型自行走设备可以同时分工执行，共同完成作业，多台不同类型自行走设备可以按照预定顺序在同一场地分别工作，对于多自行走设备之间的运行顺序和作业地图实现自动切换和信息共享，优化了作业地图，节省了人工，提高了作业效率。

附图说明

图1是本发明的智能草坪系统的初始草坪位置地图的构建流程图。

图2是本发明的智能草坪系统单台自行走设备的工作流程图。

图3是本发明的智能草坪系统多台同类型自行走设备的工作流程图。

图4是本发明的智能草坪系统多台同类型自行走设备的工作示意图。

图5是本发明的智能草坪系统多台不同类型自行走设备的工作流程图。

图6是本发明的智能草坪系统多台不同类型自行走设备的工作方式1示意图。

图7是本发明的智能草坪系统多台不同类型自行走设备的工作方式2示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一种智能草坪设备系统，包括多个基于RTK定位的自行走设备(例如基于RTK定位的智能割草机、浇水机、施肥机等智能草坪设备)、基站和遥控装置，所述多个自行走设备属于同一局域网平台，所述局域网平台能够储存、优化所述自行走设备的作业地图，所述遥控装置能够对各个自行走设备进行控制操作，所述基站用于给各自行走设备进行充电，同时提供作业地图的参考基准点，局域网平台可布置在基站上，也可独立布置。

所述遥控装置能够控制各自行走设备的工作区域、进入工作区域的顺序和自工作区域返回的顺序。具体地，遥控装置能够控制任一自行走设备沿工作区域边界和内部障碍物移动一周，构建工作区域的虚拟地图。

具体地，多个自行走设备为同类型设备或不同类型设备。

参考图1，根据本发明的智能草坪设备系统的控制方法，智能草坪设备系统初始草坪位置地图的构建方法为：任选一台自行走设备，如智能割草机，控制自行走设备遍历草坪工作区域，获取草坪位置信息，生成草坪位置地图，上传到公共局域网平台，生成各类型的作业地图。作业地图，包括割草地图、浇水地图、施肥地图等等，默认各类型的初始作业地图为草坪位置地图。

参考图2，各自行走设备配置到同一网络平台，如公共服务器。当需要进行某项作业时，通过网络平台将该类型的作业地图发送给指定自行走设备，自行走设备按照该作业地图进行相应作业。自行走设备工作过程中实时检测当前工作状态和周围环境信息，并与当前地图位置信息进行比较，忽略相同数据，将有用信息定时发送到网络平台。网络平台将收到的信息进行整合，提取有用数据，并对变化的状态信息进行分类。待自行走设备完成作业后，网络平台更新草坪各位置的状态信息，根据变化的状态信息类型，优化作业地图。

下面以具体实施例进行说明。

例如，在一实施例中，需要进行割草作业时，通过网络平台将割草地图发送给指定智能割草机。割草机在草坪工作区域内按割草地图进行割草作业，割草过程中，割草机通过外部传感器和内部检测数据实时记录当前工作状态和周围环境数据，并根据采集到的数据提取有用信息，如草况信息、障碍物信息、草坪湿度信息等。割草机将检测到的结果与当前作业地图的状态信息进行比较，如结果相同，则忽略，如存在不同，则记录当前结果，并定时上传到网络平台。如割草机工作到某一位置时，检测发现该位置存在新增障碍物，无法通过，则将该信息上传，网络平台接收后进行数据提取并整合，待割草作业结束后，网络平台更新该位置的状态信息，列为障碍物位置，并将该信息更新至各相关作业地图。

参考图3，图4，需要多台同类型自行走设备同时进行工作时，设置系统进入多台同类型模式，将该类型的作业地图发送给指定的多台自行走设备，记作1号机，2号机，3号机等。各自行走设备按照先后顺序分别进入场地进行作业，自行走设备将各自的当前位置信息和工作状态实时上传，公共网络平台将各自行走设备的当前位置进行共享，保证各自行走设备能够实时获取其他设备的位置信息，避免在同一区域反复作业。如1号机在区域1工作，2号机在区域2进行工作，3号机在区域3进行工作，网络平台将各自行走设备已完成工作区域的地图进行整合，即区域1、区域2、区域3整合为已完成区域，当已完成区域面积超过预定阈值时，网络平台按照各自行走设备当前所处位置和自行走设备自身电量等情况对各自行走设备进行分级，发送指令给级别最低的自行走设备(如电量最低的设备)，控制自行走设备停止工作并返回。网络平台将剩余未完成的作业地图发送给其他的自行走设备继续工作，直至保留最后一台自行走设备完成剩余工作。

参考图5，需要多台不同类型自行走设备同时进行工作时，设置系统进入多台不同类型工作模式：多台自行走设备分别记作1号机、2号机、……N号机，N≥2，系统按照预定顺序安排1号机执行作业，并上传当前位置信息和工作状态，局域网平台将1号机已完成的第一类型作业地图进行整合，记作区域1，当区域1超过预定阈值时，优化生成第二类型作业子地图，控制2号机在区域1执行作业，1号机进入新区域继续执行作业，记作区域2，当检测到区域2超过预定阈值时，继续优化第二类型子作业地图，并将优化后的第二类型子作业地图发送给2号机，待2号机完成区域1后，进入区域2继续作业，3号机再进入区域1工作，1号机继续进入新区域执行作业，直至N台自行走设备全部完成作业。

区域1、区域2以及后续可能衍生区域的预订阈值的设定方式可以有以下几种：

a、固定值：例如机器在生产过程中，预先在机器程序中设定阈值；

b、人为设定阈值：例如，使用者通过软件设定的阈值；

上述不同方式中阈值产生所参考的数据可以是已工作面积、工作区域地图数据、机器已消耗电池容量、机器剩余电池容量、已工作面积占工作区域总面积的百分比、机器工作中所采集的工况信息等数据中的一种或者几种。具体可以如下：

针对a设定方式，机器程序中可以设定好预订阈值，预订阈值的数据可以是机器已行走路径长度、已工作时间等数据中的一种。

针对一些更复杂的工况信息，机器程序中可以设定机器的工作面积、已工作面积占工作区域总面积的百分比等数据，机器已工作面积可以根据机器工作宽幅、便利路径间距、行走长度等信息计算获取。

作为另一种方案，预订阈值还可以使用机器已消耗电池容量、机器剩余电池容量等电池数据。本方案中，机器需要在多个区域内连续工作，其实际预定阈值的设定，需要小于机器最大工作面积和/或大于最低返回电量。

针对b设定方式，使用者可以通过机器自身控制面板、遥控器或者移动端控制程序等方式人为设定预订阈值，该预订阈值除了可以是已工作面积、机器已消耗电池容量、机器剩余电池容量、已工作面积占工作区域总面积的百分比等数据外，还可以是人为通过程序绘制的工作区域，即用户人为在程序中绘制若干区域并标记为区域1、区域2等等，机器根据绘制的区域和标记，依次进行工作。

参考图6，系统设置自行走设备从基站附近区域开始执行工作。第一自行走设备，即1号机出基站后开始执行作业，待区域1完成后，进入区域2工作。第二自行走设备，即2号机进入区域1执行作业。1号机完成区域2作业后，进入区域3工作，2号机完成区域1后，可以进入区域2工作。各自行走设备逐次远离基站执行工作。执行工作过程中，各机实时共享当前位置，若某台自行走设备需要回基站充电时，该自行走设备直接从已完成的区域内部穿过返回基站,返回基站过程中通过位置共享，避免与其他设备发生碰撞。

参考图7，系统设置自行走设备从远离基站区域开始执行工作。1号机出基站后继续沿边界行走，待行走到远离基站最远位置后开始执行作业，待区域1完成后，进入区域2工作。2号机进入区域1执行作业。1号机完成区域2作业后，进入区域3工作，2号机完成区域1后，可以进入区域2工作。各自行走设备逐次逼近基站执行工作。执行工作过程中，各机实时共享当前位置，若某台自行走设备需要回基站充电时，该自行走设备从场地边缘，沿边界线返回基站进行充电，不进入未完成区域。

例如，在一实施例中，需要同时进行割草和集草作业时，1号机为智能割草机，2号机为集草机。首先1号机在割草地图里选择从基站开始执行割草作业或者从远离基站位置执行作业，网络平台将已完成割草区域，即区域1生成第一作业子地图，当已完成割草区域地图超过阈值时，网络平台根据第一作业子地图并根据割草机检测数据优化生成集草子地图。集草机在集草子地图里执行集草作业，割草机和集草机实时共享当前位置，避免在同一区域反复作业和发生碰撞。割草机继续执行割草，当新增已完成割草区域，即区域2超过阈值时，网络平台将新增割草地图优化生成新增集草地图，并更新集草子地图后发送给集草机，集草机在扩大后的集草地图里执行作业。割草机完成所有作业后退出，集草机继续作业，直至完成。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (14)

1.一种智能草坪设备系统，其特征在于，包括多个基于RTK定位的自行走设备、基站和遥控装置，所述多个自行走设备属于同一局域网平台，所述局域网平台能够储存、优化所述自行走设备的作业地图，所述遥控装置能够对各个自行走设备进行控制操作，所述基站用于给各自行走设备进行充电，同时提供作业地图的参考基准点。

2.根据权利要求1所述的智能草坪设备系统，其特征在于，所述遥控装置能够控制各自行走设备的工作区域、进入工作区域的顺序和自工作区域返回的顺序。

3.根据权利要求2所述的智能草坪设备系统，其特征在于，多个自行走设备为同类型设备或不同类型设备。

4.根据权利要求1-3任一项所述的智能草坪设备系统的控制方法，其特征在于，需要多台同类型自行走设备同时进行工作时，设置系统进入多台同类型模式：将该类型的作业地图发送给指定的多台自行走设备，多台自行走设备分别记作1号机、2号机、……N号机，N≥2，各自行走设备按照预定顺序分别进入各自场地进行作业，自行走设备将各自的当前位置信息和工作状态实时上传至局域网平台，局域网平台内各设备实时共享当前位置，避免发生碰撞和重复作业，局域网平台将各自行走设备已完成工作区域的地图整合为已完成区域，当已完成区域面积超过预定阈值时，按照各自行走设备当前所处位置和设备自身电量情况进行分级，局域网平台发送指令给级别最低的自行走设备，控制其停止工作并返回，平台将未完成的作业地图发送给剩余的自行走设备继续按照多台同类型模式工作，直至保留最后一台自行走设备完成剩余全部工作。

5.根据权利要求1-3任一项所述的智能草坪设备系统的控制方法，其特征在于，需要多台不同类型自行走设备同时进行工作时，设置系统进入多台不同类型工作模式：多台自行走设备分别记作1号机、2号机、……N号机，N≥2，系统按照预定顺序安排1号机执行作业，并上传当前位置信息和工作状态，局域网平台将1号机已完成的第一类型作业地图进行整合，记作区域1，当区域1超过预定阈值时，优化生成第二类型作业子地图，控制2号机在区域1执行作业，1号机进入新区域继续执行作业，记作区域2，当检测到区域2超过预定阈值时，继续优化第二类型子作业地图，并将优化后的第二类型子作业地图发送给2号机，待2号机完成区域1后，进入区域2继续作业，1号机继续进入新区域执行作业，直至N台自行走设备全部完成作业。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述预定阈值的设定方式包括：固定值或人为设定阈值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述固定值为设备在生产过程中，预先在设备程序中设定阈值，所述人为设定阈值为使用者通过软件设定的阈值，所述预定阈值产生的参考数据为已工作面积、工作区域地图数据、设备已消耗电池容量、设备剩余电池容量、已工作面积占工作区域总面积的百分比、设备工作中所采集的工况信息中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述工作区域地图数据是人为通过程序绘制的工作区域，所述设备已工作面积根据机器工作宽幅、便利路径间距、行走长度信息计算获取，当所述预定阈值使用已消耗电池容量、机器剩余电池容量时，该预定阈值小于机器最大工作面积和/或大于最低返回电量。

9.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在系统初次使用前，任选一台自行走设备遍历草坪工作区域，获取草坪位置信息，生成草坪位置地图，上传到局域网平台，生成各类型作业地图，默认各类型初始作业地图为草坪位置地图。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在初次开始某类型作业时，将该类型的作业地图发送到指定的自行走设备，控制自行走设备在规定地图内执行作业，作业过程中，自行走设备实时检测当前工作状态和周围环境信息，并根据自身检测结果，获取草坪当前位置的状态信息，自行走设备将检测到的状态信息与当前作业地图进行比较，剔除相同信息，保留有效信息，并定时上传有效信息到局域网平台，局域网平台对获取的地图位置的有效状态信息进行整合处理，待自行走设备完成作业后，局域网平台结合提取的有效信息，更新草坪各位置的状态信息，并根据状态信息的类型，优化涉及类型的作业地图。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述有效信息包括草况信息、障碍物信息、草坪湿度信息。

12.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，自行走设备开始时由远离基站区域开始工作，各自行走设备逐次逼近基站执行工作，逐渐扩大工作区域，执行工作过程中，各设备实时共享当前位置，自行走设备需要返回基站充电时，从场地边缘沿边界线返回基站进行充电，不进入未完成区域。

13.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，自行走设备开始时由靠近基站区域开始工作，各自行走设备逐次远离基站执行工作，逐渐扩大工作区域，各设备实时共享当前位置，自行走设备需要回基站充电时，直接从已完成的区域内部穿过返回基站,返回基站过程中通过位置共享，避免与其他设备发生碰撞。

14.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述自行走设备包括割草机、集草机、浇水机、施肥机。

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