CN114353801B - 自移动设备及其导航方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种自移动设备及其导航方法。该方法包括：确定充电装置的导航点；在自移动设备的工作区域中确定无障碍区域，以及确定自移动设备的导航路径。当导航点在无障碍区域内时，导航路径包括导航点和充电装置之间第一路径段；当导航点在无障碍区域外并且在工作区域内时，导航路径包括第一位置点和导航点之间的第二路径段和导航点和充电装置之间的第一路径段；当导航点在工作区域外时，导航路径包括第三位置点和第二位置点之间的第三路径段，第二位置点和导航点之间的第四路径段，以及导航点和充电装置之间的第一路径段。通过该方法，充电装置到工作区域的通道自动生成。

Description

自移动设备及其导航方法

技术领域

本发明涉及智能设备技术领域，尤其涉及一种自移动设备及其导航方法。

背景技术

自移动设备具有移动装置、工作装置以及控制装置，能够在一定范围内自主移动并进行工作。常见的自移动设备包括扫地机器人、搬运机器人、送餐机器人、自移动的园艺设备等。自移动的园艺设备也可以称为自助园艺设备或者智能园艺设备或者自动园艺设备等。自移动的园艺设备包括自动割草机。自动割草机可以在无人照看或者控制的情况下进行自动割草，从而减少对用户时间的占用，也可以减少用户的劳动。

自移动设备通常使用电池供电。当自移动设备的电量不足时，需要返回充电装置(例如充电桩)进行充电。现有技术中，充电装置到工作区域的边界的通道(或称路径)需要人工手动录制。人工手动录制通道不够智能化。当充电装置的位置改变时，需人工再次手动录制通道，增加了人力成本。以手工录入通道方式选择的通道并不能保证割草机能够自由旋转，自移动设备返回充电装置的过程中有发生碰撞的风险。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例，其提供一种自移动设备及其导航方法，以至少解决现有的自移动设备无法自动录制充电装置到工作区域的通道的问题。

根据本发明的一方面，提供一种自移动设备的导航方法。自移动设备的导航方法包括：确定充电装置的导航点；在所述自移动设备的工作区域中确定所述自移动设备的无障碍区域，其中，所述自移动设备在所述无障碍区域内和所述无障碍区域的边界可无障碍转动；当所述导航点在所述无障碍区域内时，确定所述自移动设备的导航路径，所述导航路径包括所述导航点和所述充电装置之间的第一路径段。

根据本发明的另一方面，提供一种自移动设备的导航方法。自移动设备的导航方法包括：确定充电装置的导航点；在所述自移动设备的工作区域中确定所述自移动设备的无障碍区域，其中，所述自移动设备在所述无障碍区域内和所述无障碍区域的边界可无障碍转动；当所述导航点在所述无障碍区域外并且在所述工作区域内时，在所述无障碍区域确定第一位置点，确定所述自移动设备的导航路径，所述导航路径包括所述第一位置点和所述导航点之间的第二路径段和所述导航点和所述充电装置之间的第一路径段。

根据本发明的另一方面，提供一种自移动设备的导航方法。自移动设备的导航方法包括：确定充电装置的导航点；在所述自移动设备的工作区域中确定所述自移动设备的无障碍区域，其中，所述自移动设备在所述无障碍区域内和所述无障碍区域的边界可无障碍转动；当所述导航点在所述自移动设备的工作区域外时，确定第二位置点，所述第二位置点位于无障碍区域外且位于所述工作区域，确定位于无障碍区域的第三位置点，确定所述自移动设备的导航路径，所述导航路径包括所述第三位置点和所述第二位置点之间的第三路径段，所述第二位置点和所述导航点之间的第四路径段，以及所述导航点和所述充电装置的第一路径段。

根据本发明的另一方面，提供一种自移动设备。该自移动设备包括控制器和存储器，所述存储器存储所述自移动设备的工作区域的边界，所述控制器用于执行上述的自移动设备的导航方法。

根据本发明的另一方面，提供一种电子设备。该电子设备包括处理器和存储器，所述存储器存储自移动设备的工作区域的边界，所述处理器用于执行上述的自移动设备的导航方法，并将所述导航路径发送给所述自移动设备。

根据本发明的另一方面，提供一种割草机系统。割草机系统包括：充电装置和割草机。所述割草机包括控制器和存储器，所述存储器存储所述自移动设备的工作区域的边界，所述控制器用于执行上述的自移动设备的导航方法。

通过本实施例，在充电装置设置完毕后，用户通过电子设备建立自移动设备的工作区域的边界，自移动设备根据充电装置的位置和工作区域的边界自动规划出从工作区域到充电装置的导航路径。这样不需要用户手动录制工作区域到充电装置的导航路径，节省人力，提高用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请的实施例提供的由自移动设备所组成的系统的示意图；

图2为本申请的实施例提供的充电装置的示意图；

图3A为本申请的实施例提供的自移动设备的示意图；

图3B为本申请的实施例提供的自移动设备的运动轨迹的示意图；

图4为本申请的实施例提供的充电装置的导航点的示意图；

图5示出充电装置的一种禁止设置方式；

图6示出充电装置的另一种禁止设置方式；

图7为本申请的实施例提供的自移动设备的一种导航方法的流程图；

图8为一种情况下的根据工作区域和禁区生成无障碍区域的示意图；

图9为另一种情况下的根据工作区域和禁区生成无障碍区域的示意图；

图10为本申请的实施例的导航路径的示意图；

图11为本申请的另一实施例的导航路径的示意图；

图12为本申请的实施例提供的自移动设备的一种导航方法的流程图；

图13为本申请实施例的导航路径的示意图；

图14为本申请的另一实施例的导航路径的示意图；

图15为本申请的实施例提供的自移动设备的一种导航方法的流程图；

图16为本申请实施例的导航路径的示意图；

图17为本申请的另一实施例的导航路径的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了便于说明和理解，在对自移动设备的导航方法的规划方法进行说明之前，对自移动设备的结构，工作场景以及其所在系统进行简略说明。

图1是本申请的实施例提供的由自移动设备所组成的系统的示意图。自移动设备例如是割草机。当然，在其他实施例中，该自移动设备还可以是其他自助园艺设备。可以理解，本申请的自移动设备不限于自助园艺设备和割草机。自移动设备也可以实现为其他自行走的设备，例如扫地机器人、搬运机器人等。

由自移动设备所组成的系统包括自移动设备100和充电装置200。自移动设备100可以在工作区域(或称作业区域)中作业，例如在工作区域中除草。用户可以首先设置充电装置200，然后设定自移动设备100的工作区域。工作区域由工作区域边界限定。在一些实施例中，工作区域边界可以通过埋线实现。在一些实施例中，工作区域边界可以通过驱动自移动设备100行进一遍，通过记录行进过程中自移动设备100的一系列坐标值来获得工作区域边界。具体地，以行进过程中自移动设备100的运动中心的轨迹作为工作区域边界，通过记录运动中心的坐标值来记录工作区域边界。运动中心的坐标值可以通过自移动设备100上的定位装置获得。在一些实施例中，用户可以通过电子设备300来遥控自移动设备100进行移动，例如通过安装在电子设备300的APP来控制自移动设备100前进，后退和转动，从而设定工作区域边界。电子设备300可通过无线网与自移动设备100通信。设置完成的工作区域存储在电子设备300的存储器和/或自移动设备100的存储器中。

工作区域边界围绕的区域内可能存在障碍物或者不需要作业的区域。以自移动设备为割草机为例，将草坪设置为工作区域，草坪中的树木为割草机无法作业的障碍物，草坪中的观赏花卉是不需要作业的，需要为树木和花卉设置禁区，割草机不进入禁区。自移动设备100沿着禁区边界运动时不会与禁区的障碍物发生碰撞。工作区域设定完成后，自移动设备100可以按照根据算法生成的作业路径在工作区域内作业。工作区域可以以2D栅格的形式存储，每个栅格对应一个坐标点。

可以为自移动设备100设置至少1个工作区域。每个工作区域的边界可以是一个封闭曲线。如图1所示，为自移动设备100设置了2个工作区域：工作区域1和工作区域2。当自移动设备100完成了工作区域1的作业后可以经由区域间通道进入工作区域2进行作业。区域间通道也可由用户通过电子设备300设定。

电子设备300包括处理器，存储器，通信模块，显示模块等。电子设备300可以是专门为自移动设备100配置的遥控器，也可以是智能手机、PAD、智能手表或者计算机等。电子设备300还可以是安装在自移动设备100上的控制部件。电子设备300上可以运行自移动设备的控制应用程序，用户通过所述控制应用程序来控制自移动设备的作业和移动。

用户在为自移动设备100建立目标对象(其可以为工作区域、禁区或者不同工作区域之间的通道)的边界时，电子设备300与自移动设备100建立数据连接，电子设备300的控制应用程序上显示有操控自移动设备按照不同方向移动或转动的按钮选项，用户通过点击不同的按钮选项控制自移动设备100移动来绘制目标对象的边界。自移动设备100在移动的过程中以一定频率采集自身的位置和姿态，每次采集的位置和姿态即作为一个轨迹点，这些轨迹点形成自移动设备的行进路径。通过这种方式在行进完成后就可以根据行进路径生成目标对象的边界。这种边界建立方式不需要额外在边界埋线，成本更低，且效率更高，也更加易于改变边界。在用户引导自移动设备移动过程中，电子设备上可以展示已有行进路径的示意图，以方便用户查看。

下文以自移动设备为割草机为例进行描述。图3A为示例性割草机的立体图和简化结构图。割草机100包括驱动轮101、驱动装置、定位装置、控制器、存储器、割草装置102、通信装置、障碍物检测装置以及电池。割草装置102用于割草作业,割草装置102包括刀片和驱动刀片的电机。定位装置可以包括卫星定位、超宽带无线通信定位(UWB)、惯性测量单元(IMU)和轮速计中的一种或几种。定位装置可以检测出割草机当前时刻的位置和姿态。位置可以采用割草机100在定位坐标系的X轴、Y轴和Z轴的坐标表示。姿态可以采用割草机100相对X轴、Y轴和Z轴的角度确定。割草机100包括至少一对驱动轮101。在图3A所示的割草机100中，2个驱动轮分别设置在割草机100的两侧。驱动轮可由驱动装置控制，从而控制割草机100的行进方向和行进速度。驱动装置可以包括电机和电机控制器。一对驱动轮101可以通过一个电机驱动。电机控制器可以是变频器或者PLC芯片等。割草机100可以进行前进、后退、转向、原地转动、爬坡等运动。图3A的割草机100的2个驱动轮同速转动实现割草机的前进或后退，差速转动实现割草机的转向。在图3A所示的割草机中，驱动轮是割草机的后轮。可以理解，驱动轮也可以是割草机的前轮。障碍物检测装置可以通过超声波或者红外线检测割草机100周围的障碍物，例如，突然跑到割草机前的宠物。通信装置可以实现割草机100与充电装置200和电子设备300的通信。通信装置例如是WiFi模块或者蓝牙模块。控制器可以实现为MCU、DSP、ASIC等。用户可以通过电子设备300向割草机100发送指令，控制器可以通过通信模块接收指令，完成对应的操作，例如控制割草机100回到充电装置200进行充电，离开充电装置200进入工作区域进行作业。控制器还与电机控制器和定位装置电信号连接，根据割草机当前时刻的位置和姿态生成控制信号，并将控制信号发送给电机控制器，以使其控制电机转动。割草机100还可以包括显示屏、控制按钮及配套的电路板等。存储器用于存储工作区域的边界，工作区域的遍历算法等。电池用于为驱动装置、定位装置、控制器、存储器、割草装置102、通信装置、障碍物检测装置等供电。

割草机100具有运动中心点。割草机100原地转动360度，运动中心点是割草机100上中位于转动轴线上的点，即，割草机100原地转动时，运动中心点的位置保持不变。割草机100的运动中心点与其几何中心可以重合，也可以不重合。可以理解，割草机100为圆形时，其运动中心点与几何中心重合。对于图3A所示的割草机100，运动中心点是两个驱动轮的中心连线的中点。通过运动中心点的运动轨迹来表征割草机100的运动轨迹。以运动中心点在定位坐标系的X轴、Y轴和Z轴的坐标作为割草机100在定位坐标系的X轴、Y轴和Z轴的坐标。在图3A所示的实施例中，运动中心点为割草机100的两个驱动轮101的中心的连线的中点。割草机100的外轮廓上距离运动中心点距离最远的点为顶点1，顶点1距离运动中心点的距离为R，即运动中心点到割草机100的外边缘的最大距离。可以理解，R是割草机100原地旋转360度形成的以运动中心点为圆心的最大圆形轨迹的半径。以运动中心点表征的运动轨迹存储在割草机100的存储器中。割草机100具有宽度W。图3A所示的割草机具有基本长方形的形状，其宽度如图3A所示。由于割草机具有宽度，割草机的实际运行轨迹也具有宽度。图3B示出了割草机100的实际运行轨迹，如图3B所示，割草机的实际运行轨迹的宽度等于割草机100自身的宽度W。割草机的实际运行轨迹包括靠近工作区域的内侧点的轨迹，远离工作区域的外侧点的轨迹。外侧点的轨迹是割草机运行过程所产生的物理边界。工作区域的边界也可以理解为物理边界向内收缩割草机的宽度W的一半。

充电装置200用于为割草机100进行充电。图2是充电装置的示意图。充电装置200可以包括桩体和座体。割草机100上设置有第一充电接口，第一充电接口可以设置在割草机100的头部或者尾部。充电装置200上设置有第二充电接口，第二充电接口例如设置在桩体上。第一充电接口和第二充电接口对接，充电装置200能够为割草机100的电池充电。此时，割草机100停于充电装置200的座体上，座体上与割草机100的运动中心点对应的点为对准点(又称为停车点，充电点)。第一充电接口和第二充电接口对接时，经过对准点和运动中心点的直线垂直于座体。

割草机100通常通过红外线或者激光实现第一充电接口和第二充电接口的对准。对准后，割草机100通常以直线行进的方式实现第一充电接口和第二充电接口对接。例如，割草机100可以先移动到充电装置的导航点，割草机100在导航点可以旋转，或具有旋转空间，割草机100在导航点原地转动实现与充电装置200的对准。图4为本申请的实施例提供的充电装置的导航点的示意图。导航点用于为割草机100进出充电装置200进行导航，使得割草机100从导航点行进到充电装置200或从充电装置200行进到导航点时行走直线。导航点和充电装置200之间没有障碍物，即割草机100从对准点直线移动到导航点不会触碰障碍物。导航点与对准点的距离使割草机100能够完全退出充电装置200。为了保证割草机100在导航点处能够原地旋转，需要保证导航点附近没有障碍物，因此图5和图6中的充电装置200的安放是不允许的，需要移除障碍物或者改变充电装置200的位置。在一些实施例中，充电装置200的安放位置需要满足以导航点为圆心的圆内没有障碍物，该圆的半径大于等于R，如前所述，R为割草机100的运动中心点到割草机100的外边缘的最大距离。

下面对自移动设备的导航方法进行说明。该导航方法可以是割草机100的工作区域和充电装置之间通道路径，使得割草机100可以从工作区域返回充电装置，或者从充电装置到达工作区域。该导航方法规划的导航路径可以存储在割草机100的存储器中。该导航路径可以由自移动设备100规划，即该导航方法可由自移动设备执行。导航路径也可以由电子设备300规划，电子设备300将规划好的导航路径发送给割草机100。

例如，当割草机100接收到电子设备300发送的充电指令时，或者割草机100判断电池电量低于预定值时，割草机100经由该导航路径移动到充电装置200进行充电。又例如，停靠在充电装置200的割草机100接收到作业指令后，从充电装置200移动到工作区域进行作业。

参照图7，示出了本申请的实施例的自移动设备的导航方法的流程图。

自移动设备的导航方法包括以下步骤：

步骤S110：确定充电装置的导航点。导航点例如为割草机100与充电装置200进行对准操作时的位置。导航点和充电装置200处的对准点之间的直线是割草机100进出充电装置200的行进路径。割草机100在导航点可以无障碍转动，即具有旋转空间。当割草机100返回充电装置200进行充电时，从导航点到对准点的行进路径是割草机100的充电路径的最后一段。当割草机100充电完毕离开充电装置200以进入工作区域作业时，从对准点到导航点的行进路径为割草机100行走的第一段路径。

割草机100进行充电时，割草机100和充电装置200的相对位置关系是固定的，因此当充电装置200的位置确定后，与割草机100的运动中心点对应的对准点的位置也就确定了。此外，当充电装置200的位置确定后，割草机100进入和离开充电装置200的方向也就确定了，如图4所述。导航点可以通过以下方式确定。确定割草机100进行充电时割草机100的运动中心点的位置；在离开充电装置200的方向(离开充电装置200的方向经过割草机100充电时的运动中心点)上确定导航点。导航点需要满足至少以下条件。导航点到对准点的距离足以使割草机100完全退出充电装置200。割草机100在导航点可以无障碍转动，即具有旋转空间，旋转不会触碰到障碍物，即以导航点为圆心，以R为半径的圆内没有障碍物，R为割草机100的运动中心点到割草机100的外边缘的最大距离。在一些实施例中，割草机100在导航点能够准确地完成与充电装置200的对准，即割草机100能够将行进方向调整为进入充电装置200的方向。

步骤S120：在工作区域确定所述自移动设备的无障碍区域。自移动设备(割草机)100在所述无障碍区域内任一点和所述无障碍区域的边界可无障碍转动。“无障碍转动”是指割草机100原地旋转360度不会触碰障碍物。因此，无障碍区域也可称为可自由旋转区域。可以理解，无障碍区域边界限定了无障碍区域。割草机100在无障碍区域内任一点旋转360度不会触碰障碍物。

当自移动设备的工作区域边界限定的范围内没有禁区，即不存在被工作区域包围的禁区时，无障碍区域可以通过工作区域边界向内收缩获得。具体地，工作区域边界向内收缩预定长度获得收缩边界，收缩边界即为无障碍区域的边界。预定长度为R-W/2，如上所述R为割草机100的运动中心点到割草机100的外边缘的最大距离，W为割草机100的宽度。

在一些实施例中，为所述自移动设备设置的禁区被工作区域所包围，如图8和图9所示。无障碍边界可以通过如下方法确定。工作区域边界向内收缩预定长度获得收缩边界；禁区边界向外扩展获得外扩边界；当所述收缩边界与所述外扩边界没有交点时，所述收缩边界与所述外扩边界共同限定的区域就是无障碍区域，所述收缩边界为所述无障碍区域的外边界，外扩边界为无障碍区域的内边界(如图8所示)；当所述收缩边界与所述外扩边界有交点时，无障碍区域为属于所述收缩边界限定的区域并且不属于所述外扩边界限定的区域(如图9所示)。例如，所述收缩边界与所述外扩边界有第一交点和第二交点，所述无障碍区域边界为所述收缩边界减去其在所述第一交点和第二交点之间的连线，以及所述外扩边界在所述收缩边界的第一交点和第二交点之间的连线的内侧的部分。

以图8和图9对应的两种情况对无障碍边界的确定方法进行说明。工作区域边界向内收缩预定长度d1获得收缩边界。可以理解，工作区域边界和收缩边界是平行的，具有相同的形状。在一些实施例中，预定长度d1＝R-W/2，如上所述R为割草机100的运动中心点到割草机100的外边缘的最大距离，W为割草机100的宽度。可以理解，d1可以取比(R-W/2)更大的值。工作区域内的障碍物边界向外扩展距离d2获得障碍物外扩边界。在一些实施例中，距离d2等于预定长度d1，例如，距离d2＝R-W/2。

在图8所示的情况下，收缩边界和外扩边界没有交点，无障碍区域为收缩边界和外扩边界之间的区域。收缩边界即为无障碍区域的(外)边界。在图9所示的情况下，收缩边界和外扩边界相交于交点1和交点2，收缩边界包括收缩边界S1和收缩边界S2，收缩边界S2为交点1和交点2之间的连线。可以理解，收缩边界S2可以是直线，也可以是折线或曲线。外扩边界包括外扩边界E1和外扩边界E2。外扩边界E1位于收缩边界S2的内侧，外扩边界E2位于收缩边界S2的外侧。收缩边界S2位于外扩边界所限定的区域内。无障碍边界包括收缩边界S1和障碍物外扩边界E1。

在一些实施例中，计算工作区域内每个坐标点到工作区域边界的距离和禁区边界的距离，如果坐标点到工作区域边界的距离和禁区边界的距离都大于预定值，那么这个坐标点就属于无障碍区域。预定值为R-W/2。

步骤S130：导航点在无障碍区域，确定自移动设备的导航路径，导航路径包括导航点和充电装置之间的第一路径段。导航点在无障碍区域包括导航点在无障碍区域内和导航点在无障碍区域的边界上。如图10和11所示，导航点位于无障碍区域内时，导航路径包括导航点和充电装置的对准点的第一路径段。例如，当割草机100位于位置P时接收到充电指令或检测到电池电流不足，割草机100从位置P移动到导航点，割草机100在导航点调整方向从而和充电装置200对准，割草机100沿着从导航点到对准点的第一路径段移动到充电装置。在一些实施例中，从位置P移动到导航点的路径可以通过最短路径求解算法获得，例如A*算法,Dijkstra算法，以及RRT算法中的一个或多个。从导航点到充电装置的第一路径段为直线。

在一些实施方式中，图7所示的导航方法还包括判断所述导航点和所述无障碍区域以及所述工作区域的位置关系。例如，可以通过导航点的坐标，无障碍区域边界，工作区域边界来确定导航点和所述无障碍区域以及所述工作区域的位置关系。

参照图12，示出了本申请的另一实施例的自移动设备的导航方法的流程图。自移动设备的导航方法包括以下步骤：

步骤S210：确定充电装置的导航点。导航点的确定方法可参照步骤S110。

步骤S220：在工作区域确定所述自移动设备的无障碍区域。自移动设备在所述无障碍区域内任一点和所述无障碍区域的边界可无障碍转动。无障碍区域的确定方法可参照步骤S120。

步骤S230：导航点在无障碍区域外并且在工作区域内，在所述无障碍区域确定第一位置点，确定所述自移动设备的导航路径，导航路径包括所述第一位置点和所述导航点之间的第二路径段和所述导航点和所述充电装置之间的第一路径段。第一位置点例如位于无障碍区域边界上。如图13和14所示，导航点位于无障碍区域外并且在工作区域内，根据导航点，在无障碍区域确定第一位置点C，自移动设备的导航路径包括第一位置点C和导航点之间的第二路径段L2-2和导航点和充电装置的对准点之间的第一路径段L2-1。在一些实施例中，第一位置点C为无障碍区域边界上与导航点距离最近的点，这样可以使得第二路径段L2-2最短。在一些实施例中，第一位置点C和导航点间的第二路径段L2-2根据最短路径求解算法获得，例如通过以下算法中的一个或多个：A*算法,Dijkstra算法，以及RRT算法。

在一些实施方式中，图12所示的导航方法还包括判断所述导航点和所述无障碍区域以及所述工作区域的位置关系。例如，可以通过导航点的坐标，无障碍区域边界，工作区域边界来确定导航点和所述无障碍区域以及所述工作区域的位置关系。

参照图15，示出了本申请的另一实施例的自移动设备的导航方法的流程图。自移动设备的导航方法包括以下步骤：

步骤S310：确定充电装置的导航点。导航点的确定方法可参照步骤S110。

步骤S320：在工作区域确定所述自移动设备的无障碍区域。自移动设备在所述无障碍区域内任一点和所述无障碍区域的边界可无障碍转动。无障碍区域的确定方法可参照步骤S120。

步骤S330：导航点在工作区域外，确定第二位置点，第二位置点位于无障碍区域外且位于工作区域，确定位于无障碍区域的第三位置点，确定自移动设备的导航路径，导航路径包括第三位置点和第二位置点之间的第三路径段，第二位置点和导航点之间的第四路径段，以及导航点和充电装置的第一路径段。如图16和17所示，导航点在的工作区域外时，根据导航点，确定第二位置点A，第二位置点A位于无障碍区域外且位于工作区域；根据第二位置点A，在无障碍区域确定第三位置点B，自移动设备的导航路径包括第三位置点B和第二位置点A之间的第三路径段L1-3，第二位置点A和导航点之间的第四路径段L1-2，以及所述导航点和充电装置的对准点之间的第一路径段L1-1。在一些实施例中，在工作区域边界确定第二位置点A，在无障碍区域边界确定第三位置点B。在一些实施例中，第二位置点A为自移动设备的工作区域边界上与导航点距离最近的点，这样可以使得第四路径段L1-2最短。在一些实施例中，第三位置点B为无障碍边界上与第二位置点A距离最近的点，这样可以使得第三路径段L1-3最短。第三路径段L1-3通过最短路径求解算法获得。第一路径段L1-1和第四路径段L1-2为直线。例如，割草机100通过运行第三路径段L1-3移动到第三位置点B，根据第三位置点B和导航点的坐标调整行进方向，沿着和第四路径段L1-2行进到导航点。

在一些实施方式中，图15所示的导航方法还包括判断所述导航点和所述无障碍区域以及所述工作区域的位置关系。例如，可以通过导航点的坐标，无障碍区域边界，工作区域边界来确定导航点和所述无障碍区域以及所述工作区域的位置关系。

通过本实施例，在充电装置设置完毕后，用户通过电子设备建立自移动设备的工作区域的边界，自移动设备根据充电装置的位置和工作区域的边界自动规划出从工作区域到充电装置的导航路径。这样不需要用户手动录制工作区域到充电装置的导航路径，节省人力，提高用户体验。

本申请的另一实施例，提供一种自移动设备的导航路径规划装置。该装置包括以下模块。

导航点确定模块，用于确定充电装置的导航点。

无障碍区域确定模块，用于在工作区域中确定所述自移动设备的无障碍区域，其中，所述自移动设备在在所述无障碍区域内和所述无障碍区域的边界可无障碍转动。

第一导航路径确定模块，当所述导航点在所述无障碍区域内时，确定所述自移动设备的导航路径，所述导航路径包括所述导航点和所述充电装置之间的第一路径段。

该装置还可以包括：位置关系判断模块，用于判断所述导航点和所述无障碍区域以及所述工作区域的位置关系。

本申请的另一实施例，提供一种自移动设备的导航路径规划装置。该装置包括以下模块。

导航点确定模块，用于确定充电装置的导航点。

无障碍区域确定模块，用于在工作区域中确定所述自移动设备的无障碍区域，其中，所述自移动设备在在所述无障碍区域内和所述无障碍区域的边界可无障碍转动。

第二导航路径确定模块，当所述导航点在所述无障碍区域外并且在所述工作区域内时，在所述无障碍区域确定第一位置点，确定所述自移动设备的导航路径，所述导航路径包括所述第一位置点和所述导航点之间的第二路径段和所述导航点和所述充电装置之间的第一路径段。

该装置还可以包括：位置关系判断模块，用于判断所述导航点和所述无障碍区域以及所述工作区域的位置关系。

本申请的另一实施例，提供一种自移动设备的导航路径规划装置。该装置包括以下模块。

导航点确定模块，用于确定充电装置的导航点。

无障碍区域确定模块，用于在工作区域中确定所述自移动设备的无障碍区域，其中，所述自移动设备在在所述无障碍区域内和所述无障碍区域的边界可无障碍转动。

第三导航路径确定模块，当所述导航点在所述自移动设备的工作区域外时，确定第二位置点，第二位置点位于无障碍区域外且位于工作区域，在所述无障碍区域确定第三位置点，确定所述自移动设备的导航路径包括所述第三位置点和所述第二位置点之间的第三路径段，所述第二位置点和所述导航点之间的第四路径段，以及所述导航点和所述充电装置之间的第一路径段。

该装置还可以包括：位置关系判断模块，用于判断所述导航点和所述无障碍区域以及所述工作区域的位置关系。

导航路径规划装置可以以软件形式设置自移动设备100，也可以设置在电子设备300。

本申请的另一实施例，提供一种自移动设备。该自移动设备可以是图1所示的自移动设备100。自移动设备包括控制器和存储器，存储器存储自移动设备的工作区域的边界，控制器用于执行上述的自移动设备的导航方法(例如图7，12和15所示的导航方法)，并实现相应的效果，对此不再赘述。具体地，该自移动设备为割草机，例如图3所示的割草机。

本申请的另一实施例，提供一种电子设备。该电子设备可以是图1所示的电子设备300。该电子设备包括处理器和存储器，存储器存储自移动设备的工作区域的边界，处理器用于执行上述的自移动设备的导航方法(例如图7，12和15所示的导航方法)以及将规划的导航路径发送到自移动设备，并实现相应的效果，对此不再赘述。

本申请的另一实施例，提供一种割草机系统。该割草机系统包括充电装置和割草机。割草机包括控制器和存储器，存储器存储自移动设备的工作区域的边界，控制器用于执行上述的自移动设备的导航方法(例如图7，12和15所示的导航方法)，并实现相应的效果，对此不再赘述。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件或名称，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

需要说明的是，虽然结合附图对本发明的具体实施例进行了详细地描述，但不应理解为对本发明的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属于本发明的保护范围。

本发明实施例的示例旨在简明地说明本发明实施例的技术特点，使得本领域技术人员能够直观了解本发明实施例的技术特点，并不作为本发明实施例的不当限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种自移动设备的导航方法，其特征在于，包括：

确定充电装置的导航点；

在所述自移动设备的工作区域中确定所述自移动设备的无障碍区域，其中，所述自移动设备在所述无障碍区域内和所述无障碍区域的边界可无障碍转动；

当所述导航点在所述无障碍区域时，确定所述自移动设备的导航路径，所述导航路径包括所述导航点和所述充电装置之间的第一路径段；

当所述导航点在所述无障碍区域外并且在所述工作区域内时，在所述无障碍区域确定第一位置点，确定所述自移动设备的导航路径，所述导航路径包括所述第一位置点和所述导航点之间的第二路径段和所述导航点和所述充电装置之间的第一路径段；所述第一位置点为所述无障碍区域的边界上与所述导航点距离最近的点；

为所述自移动设备设置的禁区被所述工作区域包围，所述自移动设备的无障碍区域通过以下步骤获得：

所述工作区域的边界向内收缩预定长度获得收缩边界；

所述禁区的边界向外扩展预定长度获得外扩边界；

当所述收缩边界与所述外扩边界没有交点时，所述无障碍区域为所述收缩边界和所述外扩边界限定的区域；

当所述收缩边界与所述外扩边界有交点时，所述无障碍区域为属于所述收缩边界限定的区域并且不属于所述外扩边界限定的区域；

所述预定长度为所述自移动设备的运动中心点到所述自移动设备的外边缘的最大距离减去所述自移动设备的宽度的一半，所述自移动设备的工作区域的边界为物理边界向内收缩所述自移动设备的宽度的一半。

2.一种自移动设备的导航方法，其特征在于，包括：

确定充电装置的导航点；

在所述自移动设备的工作区域中确定所述自移动设备的无障碍区域，其中，所述自移动设备在所述无障碍区域内和所述无障碍区域的边界可无障碍转动；

当所述导航点在所述工作区域外时，确定第二位置点，所述第二位置点位于无障碍区域外，且位于所述工作区域，确定位于无障碍区域的第三位置点，确定所述自移动设备的导航路径，所述导航路径包括所述第三位置点和所述第二位置点之间的第三路径段，所述第二位置点和所述导航点之间的第四路径段，以及所述导航点和所述充电装置的第一路径段；所述第二位置点为所述自移动设备的工作区域的边界上与所述导航点距离最近的点；

为所述自移动设备设置的禁区被所述工作区域包围，所述自移动设备的无障碍区域通过以下步骤获得：

所述工作区域的边界向内收缩预定长度获得收缩边界；

所述禁区的边界向外扩展预定长度获得外扩边界；

当所述收缩边界与所述外扩边界没有交点时，所述无障碍区域为所述收缩边界和所述外扩边界限定的区域；

当所述收缩边界与所述外扩边界有交点时，所述无障碍区域为属于所述收缩边界限定的区域并且不属于所述外扩边界限定的区域；

所述预定长度为所述自移动设备的运动中心点到所述自移动设备的外边缘的最大距离减去所述自移动设备的宽度的一半，所述自移动设备的工作区域的边界为物理边界向内收缩所述自移动设备的宽度的一半。

3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，在确定所述自移动设备的导航路径的步骤之前，还包括判断所述导航点和所述无障碍区域以及所述工作区域的位置关系。

4.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，所述自移动设备的无障碍区域通过以下步骤获得：

所述工作区域的边界向内收缩预定长度获得收缩边界，所述无障碍区域为所述收缩边界包围的区域。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第三位置点为所述无障碍区域的边界上与所述第二位置点距离最近的点。

6.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，所述第一路径段为直线。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二路径段通过最短路径求解算法获得。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第三路径段通过最短路径求解算法获得。

9.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，还包括，控制所述自移动设备沿着所述导航路径回到所述充电装置充电或远离所述充电装置。

10.一种自移动设备，其特征在于，包括控制器和存储器，所述存储器存储所述自移动设备的工作区域的边界，所述控制器用于执行权利要求1-9中任一项所述的自移动设备的导航方法。

11.根据权利要求10所述的自移动设备，其特征在于，所述自移动设备为割草机。

12.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储自移动设备的工作区域的边界，所述处理器用于执行权利要求1-9中任一项所述的自移动设备的导航方法，并将所述导航路径发送给所述自移动设备。

13.一种割草机系统，其特征在于，包括：充电装置和割草机；所述割草机包括控制器和存储器，所述存储器存储所述自移动设备的工作区域的边界，所述控制器用于执行权利要求1-9中任一项所述的自移动设备的导航方法。