CN115328112A - 自移动设备、移动轨迹调整方法及计算机可读存储介质 - Google Patents
自移动设备、移动轨迹调整方法及计算机可读存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115328112A CN115328112A CN202210427365.7A CN202210427365A CN115328112A CN 115328112 A CN115328112 A CN 115328112A CN 202210427365 A CN202210427365 A CN 202210427365A CN 115328112 A CN115328112 A CN 115328112A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- boundary
- reference line
- moving
- central axis
- self
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 79
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims abstract description 50
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 23
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 claims description 20
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims description 18
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 5
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 32
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 5
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 4
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000012549 training Methods 0.000 description 4
- 239000000306 component Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/20—Control system inputs
- G05D1/24—Arrangements for determining position or orientation
- G05D1/243—Means capturing signals occurring naturally from the environment, e.g. ambient optical, acoustic, gravitational or magnetic signals
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
- G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01D—HARVESTING; MOWING
- A01D34/00—Mowers; Mowing apparatus of harvesters
- A01D34/006—Control or measuring arrangements
- A01D34/008—Control or measuring arrangements for automated or remotely controlled operation
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0268—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
- G05D1/0274—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means using mapping information stored in a memory device
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/60—Intended control result
- G05D1/617—Safety or protection, e.g. defining protection zones around obstacles or avoiding hazards
- G05D1/622—Obstacle avoidance
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/60—Intended control result
- G05D1/648—Performing a task within a working area or space, e.g. cleaning
- G05D1/6484—Performing a task within a working area or space, e.g. cleaning by taking into account parameters or characteristics of the working area or space, e.g. size or shape
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D2105/00—Specific applications of the controlled vehicles
- G05D2105/15—Specific applications of the controlled vehicles for harvesting, sowing or mowing in agriculture or forestry
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D2107/00—Specific environments of the controlled vehicles
- G05D2107/20—Land use
- G05D2107/23—Gardens or lawns
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D2109/00—Types of controlled vehicles
- G05D2109/10—Land vehicles
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D2111/00—Details of signals used for control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles
- G05D2111/10—Optical signals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Guiding Agricultural Machines (AREA)
Abstract
本申请涉及自动化技术领域,具体公开一种自移动设备、移动轨迹调整方法及计算机可读存储介质。设备包括机身、图像采集模块和控制电路,图像采集模块采集机身前进方向上的图像;控制电路根据图像拟合出自移动设备所在工作区域对应的边界;当机身朝向边界移动且机身与边界之间满足预设距离关系时,根据图像识别机身前进方向相对于边界的角度关系,并控制机身转向,转向开始时机身前进方向的参考线与第一边界部呈锐角夹角或直角夹角,转向完成时机身前进方向的参考线与第二边界部呈锐角夹角或直角夹角;机身前进方向的参考线与边界的交点,将边界分为第一边界部和第二边界部。提高了路径规划的合理性,进而提高自移动设备的移动和工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及自动化技术领域,特别是涉及一种自移动设备、移动轨迹调整方法及计算机可读存储介质。
背景技术
随着人类生活节奏的加快,自移动设备在全球的应用越来越广泛,例如用于房间清洁的自动吸尘器、自动拖地机等,用于花园修理的自动割草机等。由于其具有自动工作程序而能够自行工作,无需用户持续操控,因此人们可以从繁重的家庭或工作任务中解脱出来,节省大量的精力和时间。
由于人类对自移动设备的需求不断增强,这对自移动设备的功能要求带来了巨大的挑战。其中,路径规划技术是其中一项关键技术,路径规划技术用于指导自移动设备选择什么路径在工作区域内移动或回归至停靠站,要求在尽可能减少重复移动的同时需尽可能全面地覆盖工作区域,在狭窄区域或死角区域或障碍区域中也能够保持覆盖率的同时能够顺利离开,能够准确沿工作区域的边界回归以提高回归效率等。
发明内容
基于此,有必要针对上述问题,提供一种自移动设备、移动轨迹调整方法及计算机可读存储介质。
一种自移动设备,包括:机身;驱动装置,根据驱动指令,驱动所述自移动设备在工作面上移动;图像采集模块,连接到所述机身,配置为在自移动设备移动时持续的采集机身前进方向上的工作面的图像;还包括控制电路,配置为:识别当前的所述图像中的特征,在一图片上生成映射所述工作面上的边界位置的边界标记和/或障碍位置的障碍标记;为所述图片提供和机身的前进方向关联的参考线;根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令,以控制自移动设备的移动轨迹。
在其中一个实施例中,所述机身前进方向的参考线包括:映射机身的中轴线在工作面上的投影的中轴线参考线、映射机身的和中轴线平行的宽度边线在工作面上的投影的边线参考线、映射位于所述中轴线与所述边线之间且平行于所述中轴线的平行线或位于所述中轴线与所述外边线之间且平行于所述外边线的平行线的参考线、映射所述中轴线的垂线在工作面上的投影的横向参考线中的至少一种。
在其中一个实施例中,所述控制电路用于根据所述中轴线参考线与所述边界标记的夹角识别所述相对位置关系。
在其中一个实施例中,所述机身的转向角度大于α且小于等于α+90°,α为所述中轴线参考线与所述边界标记所成的锐角夹角或直角夹角。
在其中一个实施例中,所述控制电路用于根据所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的哪一侧识别所述相对位置关系。
在其中一个实施例中,根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令包括:当所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的左侧,发出控制所述机身顺时针转动的驱动指令;所述控制电路用于当所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的左侧,发出控制所述机身逆时针转动的控制指令。
在其中一个实施例中,根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令包括:所述参考线包括横向参考线和中轴线参考线,当所述横向参考线或横向参考线上的参考点与所述边界标记之间满足预设距离关系时,发出驱动指令控制所述机身转向,使得在转向开始时所述中轴线参考线与第一边界部呈锐角夹角或直角夹角,在转向完成时所述中轴线参考线与第二边界部呈锐角夹角或直角夹角;其中,所述中轴线参考线与所述边界标记的交点,将所述边界标记分为所述第一边界部和所述第二边界部。
在其中一个实施例中,所述控制自移动设备的移动轨迹包括:控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系,以使所述机身的移动轨迹与所述边界形状一致。
在其中一个实施例中,当所述边界标记为直线时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:控制所述参考线和所述边界标记平行或重合,且保持预设距离。
在其中一个实施例中,当所述边界标记为曲线时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:控制所述参考线或所述参考线的平行线和所述边界标记相切,且保持预设距离。
在其中一个实施例中,当所述边界标记为沿所述前进方向朝向外的拐角时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:沿所述拐角的第一边移动并保持所述参考线和所述第一边重合,或者平行且保持预设距离;监控所述自移动设备和所述第二边的距离,当该距离到达预设值时,控制自移动设备转向,直至所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离;沿所述拐角的第二边移动并保持所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离。
在其中一个实施例中,当所述边界标记为相对所述前进方向朝向内的拐角时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:沿所述拐角的第一边移动并保持所述参考线和所述第一边重合,或者平行且保持预设距离;当所述第一边在所述图片中不可见,继续移动直到在原来的前进方向上移动预设的距离;控制自移动设备转向,直至所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离;沿所述拐角的第二边移动并保持所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离。
在其中一个实施例中,所述参考线为靠近边界标记一侧的边线参考线。
在其中一个实施例中,所述参考线包括中轴线参考线、左侧边线参考线和右侧边线参考线,所述控制电路配置为:当所述障碍标记位于中轴线参考线左侧且至少部分位于所述中轴线参考线和左侧边线参考线之间,控制所述自移动设备向右转向;当所述障碍标记位于中轴线参考线右侧且至少部分位于所述中轴线参考线和右侧边线参考线之间,控制所述自移动设备向左转向。
在其中一个实施例中,所述控制电路配置为:当所述障碍标记位于中轴线参考线上,控制所述自移动设备随机转向。
在其中一个实施例中,所述自移动设备为割草机,所述“识别所述图像中的特征,在一图片上生成映射所述工作面上的边界位置的边界标记”包括:识别图像中的草地区域和非草地区域,将草地区域和非草地区域的分界部分在所述图片上拟合为边界标记。
本申请还提供了一种自移动设备的移动轨迹调整方法,包括:通过图像采集模块,在自移动设备移动时,获取自移动设备的机身前进方向上的工作面的连续的图像;识别当前的所述图像中的特征,在一图片上生成映射所述工作面上的边界的位置的边界标记和/或障碍的位置的障碍标记;为所述图片提供和机身的前进方向关联的参考线;根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,向自移动设备的驱动装置发出驱动指令,以控制自移动设备的移动轨迹。
在其中一个实施例中,所述机身前进方向的参考线包括:映射机身的中轴线在工作面上的投影的中轴线参考线、映射机身的和中轴线平行的宽度边线在工作面上的投影的边线参考线、映射位于所述中轴线与所述边线之间且平行于所述中轴线的平行线或位于所述中轴线与所述外边线之间且平行于所述外边线的平行线的参考线中的至少一种。
在其中一个实施例中,根据所述中轴线参考线与所述边界标记的夹角识别所述相对位置关系。
在其中一个实施例中,所述机身的转向角度大于α且小于等于α+90°,α为所述中轴线参考线与所述边界标记所成的锐角夹角或直角夹角。
在其中一个实施例中,还包括:根据所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的哪一侧识别所述相对位置关系。
在其中一个实施例中,根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令包括:当所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的左侧,发出控制所述机身顺时针转动的驱动指令;所述控制电路用于当所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的左侧,发出控制所述机身逆时针转动的控制指令。
在其中一个实施例中,根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令包括:所述参考线包括横向参考线和中轴线参考线,当所述横向参考线或横向参考线上的参考点与所述边界标记之间满足预设距离关系时,发出驱动指令控制所述机身转向,使得在转向开始时所述中轴线参考线与第一边界部呈锐角夹角或直角夹角,在转向完成时所述中轴线参考线与第二边界部呈锐角夹角或直角夹角;其中,所述中轴线参考线与所述边界标记的交点,将所述边界标记分为所述第一边界部和所述第二边界部。
在其中一个实施例中,所述控制自移动设备的移动轨迹包括:控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系,以使所述机身的移动轨迹与所述边界形状一致。
在其中一个实施例中,当所述边界标记为直线时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:控制所述参考线和所述边界标记平行或重合,且保持预设距离。
在其中一个实施例中,当所述边界标记为曲线时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:控制所述参考线或所述参考线的平行线和所述边界标记相切,且保持预设距离。
在其中一个实施例中,当所述边界标记为沿所述前进方向朝向外的拐角时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:沿所述拐角的第一边移动并保持所述参考线和所述第一边重合,或者平行且保持预设距离;监控所述自移动设备和所述第二边的距离,当该距离到达预设值时,控制自移动设备转向,直至所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离;沿所述拐角的第二边移动并保持所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离。
在其中一个实施例中,当所述边界标记为相对所述前进方向朝向内的拐角时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:沿所述拐角的第一边移动并保持所述参考线和所述第一边重合,或者平行且保持预设距离;当所述第一边在所述图片中不可见,继续移动直到在原来的前进方向上移动预设的距离;控制自移动设备转向,直至所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离;沿所述拐角的第二边移动并保持所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离。
在其中一个实施例中,所述参考线为靠近边界标记一侧的边线参考线。
在其中一个实施例中,所述参考线包括中轴线参考线、左侧边线参考线和右侧边线参考线,所述控根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令包括:当所述障碍标记位于中轴线参考线左侧且至少部分位于所述中轴线参考线和左侧边线参考线之间,发出控制所述自移动设备向右转向的控制指令;当所述障碍标记位于中轴线参考线右侧且至少部分位于所述中轴线参考线和右侧边线参考线之间,发出控制所述自移动设备向左转向的控制指令。
在其中一个实施例中,所述控根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令包括:当所述障碍标记位于中轴线参考线上,控制所述自移动设备随机转向。
在其中一个实施例中,所述自移动设备为割草机,所述“识别所述图像中的特征,在一图片上生成映射所述工作面上的边界位置的边界标记”包括:识别图像中的草地区域和非草地区域,将草地区域和非草地区域的分界部分在所述图片上拟合为边界标记。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项所述的移动轨迹调整方法。
附图说明
图1为本申请实施例一提供的自移动设备的结构示意图;
图2为本申请实施例一提供的自移动设备移动过程的应用场景图;
图3为本申请实施例一提供的自移动设备朝向边界移动时的结构示意图;
图4为图3对应的视场范围内的示意图;
图5为本申请实施例二提供的自移动设备沿边移动时,边界为直线时的结构示意图;
图6为图5对应的视场范围内的示意图;
图7为本申请实施例二提供的自移动设备沿边移动时,边界为一种结构的曲线的结构示意图;
图8为图7对应的视场范围内的示意图;
图9为本申请实施例二提供的自移动设备沿边移动时,边界为另一种曲线结构的结构示意图;
图10为图9对应的视场范围内的示意图;
图11为本申请实施例二提供的自移动设备沿边移动时,边界为一种结构的拐角区域的结构示意图;
图12为图11对应的视场范围内的示意图;
图13为本申请实施例二提供的自移动设备沿边移动时,边界为另一种结构的拐角区域的结构示意图;
图14为图13对应的视场范围内的示意图;
图15为本申请实施例二提供的自移动设备沿边移动时,边界为另一种结构的拐角区域的移动过程分解图;
图16为本申请实施例三提供的自移动设备规避障碍的示意图;
图17为图16对应的视场范围内的示意图;
图18为本申请一实施例的模块图;
图19为本申请一实施例的流程图
附图标记说明:
100、机身;110、中轴线;120、外轮廓线;121、第一前进方向线;122、第二前进方向线;200、图像采集模块;210、视场范围;300、边界;310、第一边界;320、第二边界;300’、现实边界;400、存储介质;10、工作区域;11、非工作区域;500、障碍物;600、控制电路;700、驱动装置。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的优选实施方式。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反的,提供这些实施方式的目的是为了对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
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。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本实施例提供了一种自移动设备、移动轨迹调整方法以及计算机可读存储介质。其中,自移动设备可以为自动割草机或自动吸尘器或自动拖地机或自动扫雪机等能够自动移动的智能设备,其可以在规定的工作区域10内自动移动和执行相应的工作,也可以沿工作区域10对应的边界回归至停靠站,用于停靠或充电。
实施例一
本实施例提供了一种自移动设备,参照图1和图18,所述自移动设备包括机身100、图像采集模块200以及控制电路600。
具体地,机身100包括驱动装置700,驱动装置700用于根据接收到的驱动指令,带动机身100在工作面上移动,其通常包括滚轮和驱动滚轮转动的电机。滚轮可包括主动轮和从动轮。滚轮可分布于机身100的两侧,每侧的滚轮的数量可以为一个或两个等。
机身100还包括工作模块,工作模块用于执行具体的工作任务。例如自移动设备为自动割草机,则工作模块包括割草刀片、切割马达等,也可以包括割草高度调节机构等优化或调整割草效果的辅助部件;例如自移动设备为自动吸尘器,则工作模块包括吸尘马达、吸尘口、吸尘管、真空室、集尘装置等用于执行吸尘任务的工作部件。
机身100还可以包括能量模块,能量模块用于对自移动设备的各项工作提供能量,其可以包括可充电电池和充电连接结构,其中,充电连接结构通常为充电电极片,该充电电极片可与设置于停靠站的充电电极片配套使用,以对自移动设备进行充电。
除了上述模块,机身100还可以包括容纳和安装各个模块的壳体、供使用者操作的控制面板等,还可以包括各种环境传感器,例如湿度传感器、温度传感器、加速度传感器、光线传感器等,上述传感器可以辅助自移动设备判断工作环境,以执行对应的程序。
控制电路600是自移动设备的核心部件,用于控制自移动设备自动移动和工作,其执行的功能包括控制工作模块启动工作或停止、生成移动路径并控制驱动装置700依照路径移动,判断能量模块的电量并及时控制自移动设备返回停靠站自动对接充电,结合环境传感器的数据执行对应的程序等。
当自移动设备在工作区域10内巡航并执行任务时,一般地,自移动设备直线移动,直到撞到边界300,其会转向折返回工作区域10内继续直线移动,直到再次遇到边界300。通过上述在工作区域10内不断折返的方式,自移动设备覆盖全部工作区域10。由于在遇到边界300后转向折返是最为频繁出现的中断正常工作的情形,因此,提高转向折返效率并合理规划转向后的路径将能够有效提高自移动设备的工作效率。
参照图1和2,自移动设备包括图像采集模块200,图像采集模块200连接机身100,用于采集机身100前进方向上的图像,该图像至少部分是前进方向上的工作面的图像。采集到的图像位于图像采集模块200的视场范围210内。图像采集模块200可以为业内常用的各类摄像头。
一般地,图像采集模块200安装于机身100的前部靠上的位置,优选为居中设置,视角朝向前下方以采集工作面的图像。其视场范围210的大小可以根据实际需求进行调节,视场范围210越大,采集到机身100前进方向上的图像越多,反之越少。机身100前进方向可以有多种,例如正常前行、后退、转向等,本实施例中,机身的前进方向指正常前行的方向,即机身的中轴线110的方向。
优选地,参照图1,机身100上最靠近前进方向的端部在地面上的正投影落入图像采集模块200的视场范围210之内,即,视场范围210所在的区域与机身100之间没有间隔,不存在盲区,这可以通过调节图像采集模块200的位置以及安装角度来实现,由此避免遗漏采集前方区域中贴近机身100位置处的图像。
控制电路600连接图像采集模块200,用于根据采集的图像拟合出自移动设备所在工作区域10对应的边界300和/或障碍。具体的,控制电路600识别当前的所述图像中的特征,在一图片上生成映射所述工作面上的边界位置的边界标记和/或障碍位置的障碍标记。无论哪一种,边界标记/障碍标记在图片中的位置映射了边界/障碍在现实世界中的工作面上的位置。需要指出,该图片可以为在原始图像加工而形成的,或者基于原始图像的特征新生成的,后续以图片在原始图像上叠加边界标记、障碍标记、参考线等加工为例进行说明,为描述方便直接以图像进行称呼指代,不再一一说明图像为加工后的。
控制电路600还为所述图片提供和机身100的前进方向关联的参考线,并根据边界标记和/或障碍标记与参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令,以控制自移动设备的移动轨迹。控制电路执行判断和发出指令所依赖的虚拟参考线、边界标记、障碍标记等为现实世界中的参考线如机身中轴线,边界、障碍等在图片上的映射,但为简洁,后续不严格区分两者,本领域技术人员能够根据场景理解相应描述中的参考线等指向虚拟物或现实世界。
当图像采集模块200采集到机身100前进方向的图像后,控制电路600接收到图像,并通过图像识别技术识别图像,若图像中存在边界300/障碍,则可根据图像拟合出自移动设备所在工作区域10对应的边界300/障碍。当然,若图像中不存在边界300/障碍,则说明自移动设备离边界300/障碍尚有一定距离,控制电路600无需对机身100当前前进方向进行干涉。
其中,控制电路600对边界300的拟合方式可以是通过识别图像的色彩信息和纹理信息来判断其中的工作区域10和非工作区域11的分布情况,进而确定工作区域10和非工作区域11之间的边界300,即识别图像中的草地区域和非草地区域,将草地区域和非草地区域的分界部分在所述图片上拟合为边界标记。以自动割草机为例,工作区域10内,草地的颜色是绿色,纹理为天然的不规则图案;非工作区域11内,地面为土地地面或水泥地面等,其颜色通常不是绿色,即使是绿色,通常为人工加工的物品,从而具有规则的纹理。基于此,控制电路600在识别出某部分颜色为绿色,且纹理不规则时,可判断该部分为草地,即工作区域10,在识别出某部分颜色不是绿色或纹理规则时,则判断该部分为非草地,即非工作区域11。也可以采用基于深度学习的视觉识别技术,例如预先获取到若干个训练样本,形成训练样本集,基于训练样本集进行边界识别模型训练,并逐步优化边界识别模型,当得到确定的边界识别模型后,将图像采集模块采集到的图像输入边界识别模型中,进而输出图像中边界的拟合结果。以上列举的图像识别方法均能够实现对边界的识别,且实际应用中,还可以采用其他类似的图像识别方法,在此不一一列举。由此,当图像中存在边界300,则可通过图像识别技术准确识别出图像中的边界300并将其拟合出来。
边界也可以是预先在地面上设定好的,例如篱笆或线缆等实体边界,由于实体边界一般具有固定的纹理和颜色,因此,控制电路600可以通过图像识别技术识别出相应的纹理和颜色,即可确定出边界在图像中的位置。
控制电路600在拟合出边界300后,则在机身100朝向边界300移动且机身100与边界300之间满足预设距离关系时,根据图像识别机身100前进方向相对于边界300的角度关系,并控制机身100转向,使得在转向开始时机身100前进方向的参考线与第一边界部310呈锐角夹角或直角夹角,在转向完成时机身100前进方向的参考线与第二边界部312呈锐角夹角或直角夹角;其中,机身100前进方向的参考线与边界300的交点,将边界300分为第一边界部310和第二边界部312。
需要说明的是,这里的“机身100朝向边界300移动”指的是自移动设备处于工作模式下,即自移动设备在工作区域10内执行任务时直线移动至边界300处的过程,而并非指自移动设备处于沿边回归模式下寻找边界300的过程。
具体地,控制电路600可以通过图像识别和处理技术,确定机身100和边界300之间的距离关系。例如,可以在图片中建立图像坐标系,进而基于坐标系确定机身100上某点和边界300上某点之间的距离;又例如,当识别出边界300在图片中的最低点大于等于其所在图片边界300的三分之一时,可确定机身100与边界300之间满足预设距离关系,即只确定一个大概的位置关系。当然,在实际应用中,还可以通过图像识别技术从其他角度对机身100和边界300之间的距离关系进行确定,只要能够表征出机身100与边界300之间的距离关系即可。
当机身100朝向边界300移动且机身100与边界300之间满足预设距离关系,即机身100与边界300距离较近时,根据图像识别到的机身100前进方向相对于边界300的角度关系,控制机身100转向。其中,对机身100与边界300之间距离关系的判断与根据图像识别机身100前进方向相对于边界300的角度关系这两步的执行顺序不唯一,可以在判断出机身100与边界300之间满足预设距离关系后,再根据图像识别机身100前进方向相对于边界300的角度关系,也可以先根据图像识别机身100前进方向相对于边界300的角度关系,再判断机身100与边界300之间的距离关系,实际应用时,可以根据实际需求而定,在此不做限制。
当机身100逼近边界300,即机身100与边界300之间满足预设距离关系,且识别出机身100前进方向相对于边界300的角度关系,则可根据角度关系确定机身100的转动方向和转向角度等,并据此控制机身100转向。
参照图3和4,其中,图3中的边界300为在图像中拟合出的视场范围210内的边界,现实边界300’位于视场范围210之外,属于现实世界中的真实边界。在转向之前,即机身100朝向边界300移动过程中,机身100的前进方向指向边界300,假设用于表征机身100前进方向的参考线,参考线与边界300必然形成一个交点,该交点将边界300分为两部分,假定为第一边界部310和第二边界部312。当机身100非垂直接近边界300时,第一边界部310和第二边界部312中的一个必然与参考线形成一个锐角夹角,当机身100垂直接近边界300时,第一边界部310和第二边界部312均与参考线形成直角夹角。本实施例中,假定与参考线形成锐角夹角的是第一边界部310,即,在转向开始前,参考线与第一边界部310形成锐角夹角或直角夹角,那么在控制机身100转向过程中,以较小的角度转向,使转向完成时,参考线与第二边界部312形成锐角夹角或直角夹角。
需要说明的是,转向开始时和转向完成时,参考线与边界300的交点可能并不是同一个,即,两个时刻的第一边界部310和第二边界部312也可能发生变化,但这并不影响本申请上述方案的实施。例如,转向开始时,交点为A点,A点将边界300分为左上部分的第一边界部和右下部分的第二边界部312,第一边界部310与参考线呈锐角,转向完成时,交点为B点,B点相对于A点向左上偏移,B点同样将边界300分为左上部分的第一边界部310和右下部分的第二边界部312,则第二边界部312与参考线呈锐角。
本实施例通过图像识别技术识别出机身100前进方向相对于边界300的角度关系,根据角度关系可初步确定机身100的转向,若转向开始时机身100前进方向的参考线与第一边界部310呈锐角或直角夹角,则控制机身100转向以使机身100前进方向的参考线与第二边界部312呈锐角或直角夹角,即,使机身100在原有路径的基础上以较小的角度转向回到工作区域10内继续工作,避免机身100以较大角度转向至背离原路径的区域,有效提高了转向效率以及路径规划的合理性,进而提高自移动设备的移动和工作效率。
在其中一个实施例中,参照图3和4,和机身100前进方向关联的参考线映射机身100的中轴线110在工作面上的投影的中轴线参考线、映射机身100的和中轴线110平行的宽度边线在工作面上的投影的边线参考线、映射位于所述中轴线110与所述边线之间且平行于所述中轴线110的平行线或位于所述中轴线110与所述外边线之间且平行于所述外边线的平行线的参考线、映射所述中轴线110的垂线在工作面上的投影的横向参考线中的至少一种。即,用于表征机身100前进方向的参考线不唯一,可以是机身100的中轴线110,也可以是在图像中设定出机身100两侧的外轮廓线120,即和中轴线110平行的机身宽度边线。外轮廓线120的延伸方向为机身100的前进方向,外轮廓线120之间平行且宽度等于机身100的宽度,还可以是中轴线110与外轮廓线120之间其他平行于中轴线110或外轮廓线120的平行线,例如以机身100上某部件为起点,绘制出平行于机身100前进方向的平行线。参考线还包括不平行于中轴线110,但和中轴线110方向和位置相关联的线,如映射所述中轴线110的垂线在工作面上的投影的横向参考线。
在实际应用中,可以选用上述任意一种或者其组合作为参考线,如以机身100的中轴线110作为参考线。
本实施例中,机身100前进方向相对于边界300的角度关系的确定方式不唯一,可以在图像识别技术的基础上,采用多种方式对机身100前进方向相对于边界300的角度关系进行识别。
在其中一个实施例中,所述控制电路600用于根据所述机身100的中轴线110与所述边界300的夹角识别所述机身100前进方向相对于所述边界300的角度关系,即根据图片中的中轴线参考线和边界标记的夹角识别它们的相对位置关系。例如,机身100的中轴线110与边界300的锐角夹角位于中轴线110的右侧,则说明机身100的右半部分更靠近边界300,此时可以控制机身100向左转,控制自移动设备继续在图像中左侧的工作区域10执行任务;相反地,机身100的中轴线110与边界300的锐角夹角位于中轴线110的左侧,则说明机身100的左半部分更靠近边界300,此时可以控制机身100向右转,控制自移动设备继续在图像中右侧的工作区域10执行任务。如此路径规划更合理,有利于全面覆盖工作区域10,并且基于图像识别技术进行上述控制过程,相对于传统的边界检测传感技术,效率较高。
作为替换实施方式,控制电路600也可以根据机身100的外轮廓线120或其他用于表征机身100前进方向的延伸线与边界300的夹角识别机身100前进方向相对于边界300的角度关系。
在其中一个实施例中,所述控制电路600用于根据图像中所述边界300的最低点位于所述图像的边缘侧识别所述机身100前进方向相对于所述边界300的角度关系,即根据所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的哪一侧识别所述相对位置关系。边界300的最低点位于图像的哪一侧,则说明机身100的哪一侧更靠近边界300。例如,图像中边界300的最低点位于图像的右侧边缘,则说明机身100的右侧更靠近边界300;相反地,图像中边界300的最低点位于图像的左侧边缘,则说明机身100的左侧更靠近边界300。
在其中一个实施例中,所述控制电路600用于当所述边界300的最低点位于所述图像的左边缘侧,控制所述机身100顺时针转动。
在其中一个实施例中,所述控制电路用于当所述边界300的最低点位于所述图像的右边缘侧,控制所述机身100逆时针转动。
即当所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的左侧,发出控制所述机身100顺时针转动的驱动指令;当所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的右侧,发出控制所述机身100逆时针转动的控制指令。
当控制电路600判断出边界300的最低点位于图像的左边缘侧,则说明机身100的左侧更靠近边界300,控制机身100顺时针转动,继续在图像中右侧的工作区域10内执行工作任务;当控制电路600判断出边界300的最低点位于图像的右边缘侧,则说明机身100的右侧更靠近边界300,控制机身100逆时针转动,继续在图像中左侧的工作区域10内执行工作任务。如此路径规划更合理,有利于全面覆盖工作区域10,并且基于图像识别技术进行上述控制过程,相对于传统的边界300检测传感技术,效率较高。
在其中一个实施例中,所述机身100的转向角度大于α且小于等于α+90°,参照图4,α为所述机身100前进方向的参考线与第一边界部310所成的锐角夹角或直角夹角,也就是中轴线参考线与边界标记所成的锐角夹角或直角夹角。由于机身100的转向角度不宜过大也不宜过小,过大则容易回归到已经执行过任务的工作区域10,不宜对工作区域10全面覆盖,过小则不易脱离边界300,持续进行转向操作,效率低。基于此,本实施例设定机身100的转向角度为大于α且小于等于α+90°,假设,机身100前进方向与边界300的角度关系为机身100的中轴线110与边界300的锐角夹角α位于中轴线110的右侧,即机身100右侧更靠近边界300,此时控制机身100向左转,转向角度大于α,即机身100可以转到前进方向指向界内的位置,且不平行于边界300,有利于脱离边界300,折返回界内执行任务,同时,转向角度小于等于α+90°,即确保机身100不会重新回到已经执行过工作任务的工作区域10,避免在原地反复执行任务而不会继续前行至未执行过任务的工作区域10执行任务,有助于保证全面覆盖工作区域10。
在识别机身100前进方向相对于边界300的角度关系时,需考虑边界300的实际形状,对于不同形状的边界300,边界300与机身100前进方向的角度关系的确定方式存在差异。
在其中一个实施例中,当所述边界300为直线时,所述角度关系为:所述边界300与所述机身100前进方向的参考线的夹角。若边界300为直线,则直接识别出边界300与参考线的夹角,以该夹角作为参考线与边界300的角度关系。
在其中一个实施例中,当所述边界300为非直线时,从所述边界300中选取至少一个预设点,将所述机身100前进方向的参考线与所述边界300的交点与所述预设点相连形成一条直线,所述角度关系为:该直线与所述机身100前进方向的参考线的夹角。例如,拟合出的边界300可能为波浪形或弧形等非直线状,针对这类边界300,可以从边界300中选取若干个预设点,并将参考线与边界300的交点、若干个预设点连成直线,以该直线作为参考直线,取该直线与参考线的夹角作为参考线与边界300的角度关系。
参考图19,本实施例还提供了一种移动轨迹调整方法,用于自移动设备,所述自移动设备包括机身100和连接所述机身100的图像采集模块200,所述图像采集模块200用于采集所述机身100前进方向上的图像;所述移动轨迹调整方法包括以下步骤:
步骤S200、通过图像采集模块200,在自移动设备移动时,获取自移动设备的机身100前进方向上的工作面的连续的图像。
步骤S400、识别当前的所述图像中的特征,在一图片上生成映射所述工作面上的边界的位置的边界标记和/或障碍的位置的障碍标记。
步骤S500、为所述图片提供和机身100的前进方向关联的参考线。
机身100前进方向的参考线包括:映射机身100的中轴线110在工作面上的投影的中轴线参考线、映射机身100的和中轴线110平行的宽度边线在工作面上的投影的边线参考线、映射位于所述中轴线110与所述边线之间且平行于所述中轴线110的平行线或位于所述中轴线110与所述外边线之间且平行于所述外边线的平行线的参考线中的至少一种。
步骤S600、根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,向自移动设备的驱动装置700发出驱动指令,以控制自移动设备的移动轨迹。在一种实施例中,可根据中轴线110参考线与所述边界标记的夹角识别所述相对位置关系。
具体的,在一种实施例中,当所述机身100朝向所述边界300移动且所述机身100与所述边界300之间满足预设距离关系时,根据所述图像识别所述机身100前进方向相对于所述边界300的角度关系,并控制所述机身100转向,使得在转向开始时所述机身100前进方向的参考线与第一边界部310呈锐角夹角或直角夹角,在转向完成时所述机身100前进方向的参考线与第二边界部312呈锐角夹角或直角夹角;其中,所述机身100前进方向的参考线与所述边界300的交点,将所述边界300分为所述第一边界部310和所述第二边界部312。
当接收到图像采集模块200采集到的机身100前进方向的图像后,通过图像识别技术识别图像,若图像中存在边界300,则可根据图像拟合出自移动设备所在工作区域10对应的边界300。当然,若图像中不存在边界300,则说明自移动设备离边界300尚有一定距离,无需对机身100当前前进方向进行干涉。
在步骤S400中,对边界300的拟合方式可以是通过识别图像的色彩信息和纹理信息来判断其中的工作区域10和非工作区域11的分布情况,进而确定工作区域10和非工作区域11之间的边界300。以自动割草机为例,工作区域10内,草地的颜色是绿色,纹理为天然的不规则图案;非工作区域11内,地面为土地地面或水泥地面等,其颜色通常不是绿色,即使是绿色,通常为人工加工的物品,从而具有规则的纹理。基于此,控制电路600在识别出某部分颜色为绿色,且纹理不规则时,可判断该部分为草地,即工作区域10,在识别出某部分颜色不是绿色或纹理规则时,则判断该部分为非草地,即非工作区域11。由此,当图像中存在边界300,则可通过图像识别技术准确识别出图像中的边界300并将其拟合出来。
边界300也可以是预先在地面上设定好的,例如篱笆或线缆等实体边界300,由于实体边界300一般具有固定的纹理和颜色,因此,可以通过图像识别技术识别出相应的纹理和颜色,即可确定出边界300在图像中的位置。
在步骤S600中,“机身100朝向边界300移动”指的是自移动设备处于工作模式下,即自移动设备在工作区域10内执行任务时直线移动至边界300处的过程,而并非指自移动设备处于沿边模式下寻找边界300的过程(如图11),其中,沿边模式包括沿边回归、沿工作区域10边缘执行任务、由第一区域进入第二区域等模式。即,可以理解为,本实施例所提供的移动轨迹调整方法是基于自移动设备处于在工作区域10内执行任务的工作模式下进行的。
当在图像中拟合出了边界300,则可以通过图像识别和处理技术,确定机身100和边界300之间的距离关系。例如,可以在图像中建立图像坐标系,进而基于坐标系确定机身100上某点和边界300上某点之间的距离;又例如,当识别出边界300在图像中的最低点大于等于其所在图像边界300的三分之一时,可确定机身100与边界300之间满足预设距离关系,即只确定一个大概的位置关系。当然,在实际应用中,还可以通过图像识别技术从其他角度对机身100和边界300之间的距离关系进行确定,只要能够表征出机身100与边界300之间的距离关系即可,确保机身100在逼近边界300过程中,在适当的位置处实现及时转向。
当机身100朝向边界300移动且机身100与边界300之间满足预设距离关系,即机身100与边界300距离较近时,根据图像识别到的机身100前进方向相对于边界300的角度关系,控制机身100转向。其中,对机身100与边界300之间距离关系的判断与根据图像识别机身100前进方向相对于边界300的角度关系这两步的执行顺序不唯一,可以在判断出机身100与边界300之间满足预设距离关系后,再根据图像识别机身100前进方向相对于边界300的角度关系,也可以先根据图像识别机身100前进方向相对于边界300的角度关系,再判断机身100与边界300之间的距离关系,实际应用时,可以根据实际需求而定,在此不做限制。
当机身100逼近边界300,即机身100与边界300之间满足预设距离关系,且识别出机身100前进方向相对于边界300的角度关系,则可根据角度关系确定机身100的转动方向和转向角度等,并据此控制机身100转向。
在转向之前,即机身100朝向边界300移动过程中,机身100的前进方向指向边界300,假设用于表征机身100前进方向的参考线,参考线与边界300必然形成一个交点,该交点将边界300分为两部分,假定为第一边界部310和第二边界部312。当机身100非垂直接近边界300时,第一边界部310和第二边界部312之间的任意一部分必然与参考线形成一个锐角夹角,当机身100垂直接近边界300时,第一边界部310和第二边界部312均与参考线形成直角夹角。本实施例中,假定与参考线形成锐角夹角的是第一边界部310,即,在转向开始前,参考线与第一边界部310形成锐角夹角或直角夹角,那么在控制机身100转向过程中,以较小的角度转向,使转向完成时,参考线与第二边界部312形成锐角夹角或直角夹角。
需要说明的是,转向开始时和转向完成时,参考线与边界300的交点可能并不是同一个,即,两个时刻的第一边界部310和第二边界部312也可能发生变化,但这并不影响本申请上述方案的实施。例如,转向开始时,交点为A点,A点将边界300分为左上部分的第一边界部310和由下部分的第二边界部312,第一边界部310与参考线呈锐角,转向完成时,交点为B点,B点相对于A点向左上偏移,B点同样将边界300分为左上部分的第一边界部310和右下部分的第二边界部312,则第二边界部312与参考线呈锐角。
本实施例通过图像识别技术识别出机身100前进方向相对于边界300的角度关系,根据角度关系可初步确定机身100的转向,若转向开始时机身100前进方向的参考线与第一边界部310呈锐角或直角夹角,则控制机身100转向以使机身100前进方向的参考线与第二边界部312呈锐角或直角夹角,即,使机身100在原有路径的基础上以较小的角度转向回到工作区域10内继续工作,避免机身100以较大角度转向至背离原路径的区域,有效提高了转向效率以及路径规划的合理性,进而提高自移动设备的移动和工作效率。
在其中一个实施例中,参照图3和4,所述机身100前进方向的参考线包括机身100的中轴线110、图像中用于指示机身100宽度的外轮廓线120、位于所述中轴线110与所述外轮廓线120之间且平行于所述中轴线110的平行线或位于所述中轴线110与所述外轮廓线120之间且平行于所述外轮廓线120的平行线的至少一种。
即,用于表征机身100前进方向的参考线不唯一,可以是机身100的中轴线110,也可以是在图像中设定出机身100两侧的外轮廓线120,外轮廓线120的延伸方向为机身100的前进方向,外轮廓线120之间平行且宽度等于机身100的宽度,还可以是中轴线110与外轮廓线120之间其他平行于中轴线110或外轮廓线120的平行线,例如以机身100上某部件为起点,绘制出平行于机身100前进方向的平行线。上述参考线可以是在获取到机身100前进方向上的图像之后,在图像中自动生成。
本实施例中,优选地以机身100的中轴线110作为参考线。
本实施例中,机身100前进方向相对于边界300的角度关系的确定方式不唯一,可以在图像识别技术的基础上,采用多种方式对机身100前进方向相对于边界300的角度关系进行识别。
在其中一个实施例中,步骤S600,即所述根据所述图像识别所述机身100前进方向相对于所述边界300的角度关系的步骤,包括:根据所述机身100的中轴线110与所述边界300的夹角识别所述机身100前进方向相对于所述边界300的角度关系。
例如,机身100的中轴线110与边界300的锐角夹角位于中轴线110的右侧,则说明机身100的右半部分更靠近边界300,此时可以控制机身100向左转,控制自移动设备继续在图像中左侧的工作区域10执行任务;相反地,机身100的中轴线110与边界300的锐角夹角位于中轴线110的左侧,则说明机身100的左半部分更靠近边界300,此时可以控制机身100向右转,控制自移动设备继续在图像中右侧的工作区域10执行任务。如此路径规划更合理,有利于全面覆盖工作区域10,并且基于图像识别技术进行上述控制过程,相对于传统的边界300检测传感技术,效率较高。
作为替换实施方式,可以根据机身100的外轮廓线120或其他用于表征机身100前进方向的延伸线与边界300的夹角识别机身100前进方向相对于边界300的角度关系。
在其中一个实施例中,步骤S600,即所述根据所述图像识别所述机身100前进方向相对于所述边界300的角度关系的步骤,包括:根据图像中所述边界300的最低点位于所述图像的边缘侧识别所述机身100前进方向相对于所述边界300的角度关系。即根据所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的哪一侧识别所述相对位置关系。
边界300的最低点位于图像的哪一侧,则说明机身100的哪一侧更靠近边界300。例如,图像中边界300的最低点位于图像的右侧边缘,则说明机身100的右侧更靠近边界300;相反地,图像中边界300的最低点位于图像的左侧边缘,则说明机身100的左侧更靠近边界300。
在其中一个实施例中,步骤S600中控制所述机身100转向的步骤,包括:
当所述边界300的最低点位于所述图像的左边缘侧,控制所述机身100顺时针转动;
当所述边界300的最低点位于所述图像的右边缘侧,控制所述机身100逆时针转动。
即当所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的左侧,发出控制所述机身100顺时针转动的驱动指令;当所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的右侧,发出控制所述机身100逆时针转动的控制指令。
当判断出边界300的最低点位于图像的左边缘侧,则说明机身100的左侧更靠近边界300,控制机身100顺时针转动,继续在图像中右侧的工作区域10内执行工作任务;当判断出边界300的最低点位于图像的右边缘侧,则说明机身100的右侧更靠近边界300,控制机身100逆时针转动,继续在图像中左侧的工作区域10内执行工作任务。如此路径规划更合理,有利于全面覆盖工作区域10,并且基于图像识别技术进行上述控制过程,相对于传统的边界300检测传感技术,效率较高。
在其中一个实施例中,在步骤S600中控制所述机身100转向的步骤中,所述机身100的转向角度大于α且小于等于α+90°,参照图3和4,α为所述机身100前进方向的参考线与第一边界部310所成的锐角夹角或直角夹角,即α为所述中轴线参考线与所述边界标记所成的锐角夹角或直角夹角。
由于机身100的转向角度不宜过大也不宜过小,过大则容易回归到已经执行过任务的工作区域10,不宜对工作区域10全面覆盖,过小则不易脱离边界300,持续进行转向操作,效率低。基于此,本实施例设定机身100的转向角度为大于α且小于等于α+90°,假设,机身100前进方向与边界300的角度关系为机身100的中轴线110与边界300的锐角夹角α位于中轴线110的右侧,即机身100右侧更靠近边界300,此时控制机身100向左转,转向角度大于α,即机身100可以转到前进方向指向界内的位置,且不平行于边界300,有利于脱离边界300,折返回界内执行任务,同时,转向角度小于等于α+90°,即确保机身100不会重新回到已经执行过工作任务的工作区域10,避免在原地反复执行任务而不会继续前行至未执行过任务的工作区域10执行任务,有助于保证全面覆盖工作区域10。
在识别机身100前进方向相对于边界300的角度关系时,需考虑边界300的实际形状,对于不同形状的边界300,边界300与机身100前进方向的角度关系的确定方式存在差异。
在其中一个实施例中,当所述边界300为直线时,所述角度关系为:所述边界300与所述机身100前进方向的参考线的夹角。若边界300为直线,则直接识别出边界300与参考线的夹角,以该夹角作为参考线与边界300的角度关系。
在其中一个实施例中,当所述边界300为非直线时,从所述边界300中选取至少一个预设边界300点,将所述机身100前进方向的参考线与所述边界300的交点与所述预设边界300点相连形成一条直线,所述角度关系为:该直线与所述机身100前进方向的参考线的夹角。例如,拟合出的边界300可能为波浪形或弧形等非直线状,针对这类边界300,可以从边界300中选取若干个预设点,并将参考线与边界300的交点、若干个预设点连成直线,以该直线作为参考直线,取该直线与参考线的夹角作为参考线与边界300的角度关系。
在其中一个实施例中,在步骤S400之后,本实施例提供的移动轨迹调整方法还包括:
获取所述机身100与所述边界300上预设位置点之间的距离;
当所述机身100与所述边界300上预设位置点之间的距离达到预设值,则确定所述机身100与所述边界300之间满足预设距离关系。
即,在边界300上预先设定参考位置点,当在图像中拟合出边界300后,实时获取机身100与该位置点之间的距离,当距离达到预设值,则确定机身100与边界300之间满足预设距离关系,即机身100与边界300的距离达到最小极限值,不宜继续接近边界300,应及时控制机身100转向。
对于机身100与预设位置点之间的距离的获取,是通过图像识别技术实现,例如可以建立图像坐标系,根据坐标确定距离的方式。
在其中一个实施例中,所述预设位置点包括所述边界300与所述机身100前进方向的参考线的交点、所述边界300与所述图像的外边缘的交点、所述边界300上最靠近所述机身100的位置点中的任意一种。即,可以根据实际需求选取预设位置点,只需预设位置点与机身100的距离能够表征机身100到边界300的距离即可。
其中,可以从机身100上选取一点,可以为机身100前端的中心位置点,也可以为其他位置点,进而确定机身100上的位置点与边界300上的预设位置点之间的距离。
综上可以理解,参考线包括横向参考线和中轴线参考线。横向参考线和中轴线参考线垂直,其在现实世界的映射优选的机身100前端部上的点在工作面上的投影。通过当所述横向参考线或横向参考线上的参考点与所述边界标记之间满足预设距离关系时,发出驱动指令控制所述机身100转向,使得在转向开始时所述中轴线参考线与第一边界部310呈锐角夹角或直角夹角,在转向完成时所述中轴线参考线与第二边界312部呈锐角夹角或直角夹角;其中,所述中轴线参考线与所述边界标记的交点,将所述边界标记分为所述第一边界部310和所述第二边界部312。
在其中一个实施例中,步骤S600,即所述根据图像识别所述机身100前进方向相对于所述边界300的角度关系,并控制所述机身100转向的步骤包括:控制所述机身100朝缩小所述参考线与所述第一边界部310所成的锐角夹角或直角夹角的方向转动。即,控制机身100向减小参考线与第一边界部310所成的锐角或直角夹角的方向转动,并使转向完成时,参考线与第二边界部312呈锐角或直角夹角。该转向控制策略与上文中的转向控制策略(例如,机身100中轴线110与边界300的锐角夹角位于中轴线110的右侧,则控制机身100逆时针转动)的控制结果是一样的,只是判断和识别的对象不同,本实施例中,可以根据以上多种控制方式中的任意一种控制机身100的转向。
在另一个实施例中,可以在图像中的边界300与参考线之间的交点处做一条垂直于边界300的垂线,在控制机身100转向时,使得在转向开始时参考线上的预设位置点到交点连接所成的线段位于垂线的一侧,在转向完成时,参考线上的预设位置点到交点连接所成的线段位于垂线的另一侧。假设,参考线上的预设位置点为机身100中轴线110上位于机身100前端的A点,转向开始前,边界300与中轴线110的交点为B点,在B点处做垂直于边界300的垂线,AB线段位于垂线的右侧,机身100左转,A点随之发生位移,假设位移后的A点为A1点,则使得转向完成时A1点和B点连成的线段位于垂线的左侧。该实施例提供的转向控制策略同样适用于本申请。
实施例二
本实施例提供了一种自移动设备,参照图1,所述自移动设备包括机身100、图像采集模块200以及控制电路600。
图像采集模块200连接所述机身100,用于采集所述机身100前进方向上的图像,所述图像位于所述图像采集模块200的视场范围210内;控制电路600,连接所述图像采集模块200,用于根据所述图像拟合出所述自移动设备所在工作区域10对应的边界300以及所述机身100靠近所述边界300一侧的前进方向线,并根据所述边界300与所述机身100靠近所述边界300一侧的前进方向线的位置关系,调整所述机身100的移动轨迹,以使所述机身100的移动轨迹与所述边界300一致。
关于机身100、图像采集模块200以及控制电路600拟合边界300的方式,可以参见实施例一中的具体描述,在此不再赘述。
需要说明的是,本实施例中,自移动设备设定为沿边移动模式,其中,沿边移动模式可以包括沿边回归、沿工作区域10边缘执行任务、由第一区域进入第二区域等模式。本实施例的目的是确保自移动设备的移动轨迹与边界300保持一致,准确沿边移动。即控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系,以使所述机身100的移动轨迹与所述边界形状一致。在一种实施方案中,控制所述参考线和所述边界标记平行或重合,且保持预设距离
其中,自移动设备的移动轨迹可以是驱动装置700的移动轨迹,也可以是机身100外边缘的移动轨迹,也可以是机身100中轴线110的移动轨迹等。自移动设备的移动轨迹与边界300保持一致指的是,自移动设备的移动轨迹与边界300重合或平行,但在自移动设备移动过程中,驱动装置700始终保持位于边界300之内。例如,以驱动装置700的移动轨迹作为自移动设备的移动轨迹时,驱动装置700的移动轨迹始终保持与边界300重合或者位于边界300内与边界300平行;以机身100外边缘的移动轨迹作为自移动设备的移动轨迹时,机身100外边缘的移动轨迹可以位于边界300内与边界300平行,或与边界300重合,或位于边界300外与边界300平行,当其位于边界300外与边界300平行时,驱动装置700需始终保持位于边界300以内,以确保自移动设备不会移动至边界300外。
本实施例中,控制电路600可通过图像处理技术拟合出机身100靠近边界300一侧的前进方向线,该前进方向线的指向与机身100的前进方向一致,且位于机身100外轮廓靠近边界300的一侧。例如,机身100的右侧贴近边界300,则在图像中拟合出机身100右侧轮廓处用于表征机身100前进方向的前进方向线。参照图5,本实施例中是以机身100右侧的第二前进方向线122作为机身100靠近边界300一侧的前进方向线进行说明。
当拟合出边界300和机身100靠近边界300一侧的前进方向线,则可根据两者之间的位置关系实时调整机身100的移动轨迹,以使机身100的移动轨迹与边界300保持一致。
上述自移动设备,通过机身100上的图像采集模块200采集自移动设备前进方向的图像,通过控制电路600根据采集到的图像拟合出自移动设备所在工作区域10对应的边界300及机身100靠近边界300一侧的前进方向线,并根据边界300与机身100靠近边界300一侧的前进方向线的位置关系,调整机身100的移动轨迹,以使机身100的移动轨迹与边界300一致。即,在沿边移动过程中,通过图像识别和处理技术,可控制机身100靠近边界300一侧的前进方向线与边界300保持预设的位置关系,例如平行或重合,进而达到机身100的移动轨迹与边界300一致的效果,实现准确沿边移动。
本实施例还提供了一种移动轨迹调整方法,用于自移动设备,所述自移动设备包括机身100和连接所述机身100的图像采集模块200,所述图像采集模块200用于采集所述机身100前进方向上的图像;所述移动轨迹调整方法包括以下步骤:
步骤S200a、获取所述机身100前进方向上的图像;
步骤S400a、根据所述图像拟合出所述自移动设备所在工作区域10对应的边界300以及所述机身100靠近所述边界300一侧的前进方向线;
步骤S600a、根据所述边界300与所述机身100靠近所述边界300一侧的前进方向线的位置关系,调整所述机身100的移动轨迹,以使所述机身100的移动轨迹与所述边界300一致。
关于步骤S200a和步骤S400a,可以参见实施例一中的具体描述以及本实施例所提供的自移动设备的相应描述,在此不再赘述。
上述移动轨迹调整方法,通过机身100上的图像采集模块200采集自移动设备前进方向的图像,根据采集到的图像拟合出自移动设备所在工作区域10对应的边界300及机身100靠近边界300一侧的前进方向线,并根据边界300与机身100靠近边界300一侧的前进方向线的位置关系,调整机身100的移动轨迹,以使机身100的移动轨迹与边界300一致。即,在沿边移动过程中,通过图像识别和处理技术,可控制机身100靠近边界300一侧的前进方向线与边界300保持预设的位置关系,例如平行或重合,进而达到机身100的移动轨迹与边界300一致的效果,实现准确沿边移动。
在实际应用中,边界300的形状不唯一,可以具有多种可能,例如直线或曲线或其他形状,针对不用形状的边界300,本实施例提供了不同的轨迹调整策略。
在其中一个实施例中,参照图5和6,当所述边界300为直线;其中,图5中的边界300为在图像中拟合出的视场范围210内的边界,现实边界300’位于视场范围210之外,属于现实世界中的真实边界。
当所述边界标记为直线时,控制所述参考线和所述边界标记平行或重合,且保持预设距离。
步骤S600a,即所述根据所述边界300与所述机身100靠近所述边界300一侧的前进方向线的位置关系,调整所述机身100的移动轨迹,以使所述机身100的移动轨迹与所述边界300一致的步骤包括:实时调整所述机身100的移动轨迹,以保持所述机身100靠近所述边界300一侧的前进方向线与所述边界300重合或平行。
即,当边界300为直线时,则只需调整机身100的移动轨迹,控制边界300与机身100靠近边界300一侧的前进方向线保持重合或平行,即可实现移动轨迹与边界300保持一致的沿边移动目的。其中,重合时,机身100紧贴边界300移动,平行时,机身100位于界内且与边界300保持固定的距离,两种方式均可以实现沿边移动目的。
本实施例是通过图像识别技术判断边界300与机身100靠近边界300一侧的前进方向线是否保持重合或平行,进而调节移动轨迹,这相对于传统的根据边界300信号检测的方式判断机身100与边界300的位置关系并调节轨迹,效率得到有效提高,且不易出错,提高了沿边移动效率和沿边移动路径的精确性。
在其中一个实施例中,参照图7和10,当所述边界300为曲线,其中图7和8示意出边界300为朝向工作区域10凸起的曲线,图9和10示意出边界300为朝向非工作区域11凸起的曲线。其中,图7和9中的边界300为在图像中拟合出的视场范围210内的边界,现实边界300’位于视场范围210之外,属于现实世界中的真实边界。
当所述边界标记为曲线时,控制所述参考线或所述参考线的平行线和所述边界标记相切,且保持预设距离。
步骤S600a,即所述根据所述边界300与所述机身100靠近所述边界300一侧的前进方向线的位置关系,调整所述机身100的移动轨迹,以使所述机身100的移动轨迹与所述边界300一致的步骤包括:实时调整所述机身100的移动轨迹,以保持所述机身100靠近所述边界300一侧的前进方向线与所述边界300相切,或所述前进方向线的平行线与所述边界300相切。
即,当边界300为曲线时,则只需调整机身100的移动轨迹,控制边界300与机身100靠近边界300一侧的前进方向线保持相切,或前进方向线的平行线与边界300相切,即可实现移动轨迹与边界300保持一致的沿边移动目的。其中,边界300与机身100靠近边界300一侧的前进方向线相切时,机身100紧贴边界300移动,前进方向线的平行线与边界300相切时,机身100位于界内且与边界300保持固定的距离,两种方式均可以实现沿边移动目的。
本实施例是通过图像识别技术判断边界300与机身100靠近边界300一侧的前进方向线是否保持相切,或前进方向线的平行线与边界300是否保持相切,进而调节移动轨迹,这相对于传统的根据边界300信号检测的方式判断机身100与边界300的位置关系并调节轨迹,效率得到有效提高,且不易出错,提高了沿边移动效率和沿边移动路径的精确性。
在其中一个实施例中,参照图11和12,当所述边界300包括相交的第一边界310和第二边界320,且所述第一边界310和所述第二边界320围成一远离所述工作区域10凸起的拐角区域,所述机身100沿所述第一边界310且朝向所述第一边界310与所述第二边界320围成的拐角区域移动。
当所述边界标记为沿所述前进方向朝向外的拐角时,控制电路600控制机身100沿所述拐角的第一边移动并保持所述参考线和所述第一边重合,或者平行且保持预设距离;同时,监控所述自移动设备和所述第二边的距离,当该距离到达预设值时,控制自移动设备转向,直至所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离;接着,沿所述拐角的第二边移动并保持所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离。
步骤S600a,即所述根据所述边界300与所述机身100靠近所述边界300一侧的前进方向线的位置关系,调整所述机身100的移动轨迹,以使所述机身100的移动轨迹与所述边界300一致的步骤包括:
实时获取所述机身100与所述第二边界320之间的距离;
当所述机身100与所述第二边界320之间的距离达到预设值,则控制所述机身100朝远离所述第一边界310、靠近所述第二边界320的方向转动,直至所述机身100靠近所述边界300一侧的前进方向线与所述第二边界320重合或平行。
即,机身100沿拐角区域的其中一侧(即,第一边界310)移动,且逼近拐角区域的另一侧(即,第二边界320)的过程中,通过图像识别技术实时获取机身100与第二边界320之间的距离,其中,机身100与第二边界320之间的距离可以是机身100前端的中心位置点到第二边界320上最靠近机身100的位置点之间的距离,也可以是机身100上其他位置点到第二边界320上其他位置点之间的距离,可以根据实际需求而定。当机身100与第二边界320之间的距离达到预设值,即机身100与第二边界320的距离达到最小极限值,不宜继续接近第二边界320时,控制机身100转向,以使机身100靠近边界300一侧的前进方向线与第二边界320重合或平行,即实现机身100在拐角处从其中一侧转到另一侧,并确保机身100的移动轨迹与拐角区域处的边界300轨迹保持一致。
其中,机身100靠近边界300一侧的前进方向线与第二边界320重合时,即控制机身100转向后紧贴第二边界320移动;机身100靠近边界300一侧的前进方向线与第二边界320平行时,即控制机身100转向后,机身100与第二边界320保持固定的距离,两种方式均可实现沿边移动的目的。
在其中一个实施例中,参照图13和14,当所述边界300包括相交的第一边界310和第二边界320,且所述第一边界310和所述第二边界320围成一朝向所述工作区域10凸起的拐角区域,所述机身100沿所述第一边界310且朝向所述第一边界310与所述第二边界320围成的拐角区域移动。
即,当所述边界标记为相对所述前进方向朝向内的拐角时,控制电路600控制机身100沿所述拐角的第一边移动并保持所述参考线和所述第一边重合,或者平行且保持预设距离;当所述第一边在所述图片中不可见,继续移动直到在原来的前进方向上移动预设的距离;接着,控制自移动设备转向,直至所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离;接着沿所述拐角的第二边移动并保持所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离。
在上述沿边行走的各实施例中,参考线为靠近边界标记一侧的边线参考线。
步骤S600a,即所述根据所述边界300与所述机身100靠近所述边界300一侧的前进方向线的位置关系,调整所述机身100的移动轨迹,以使所述机身100的移动轨迹与所述边界300一致的步骤包括:
控制所述机身100沿所述第一边界310的延伸方向持续移动,直至所述机身100越过所述第一边界310;
控制所述机身100朝靠近所述第二边界320的方向转动,直至所述机身100靠近所述边界300一侧的前进方向线与所述第二边界320重合或平行。
参照图15,通过图像识别技术识别出机身100正在沿上述形状的拐角区域移动时,则控制机身100沿第一边界310移动(图15中A),当机身100的前端越过第一边界310时,继续控制机身100保持当前前进方向(图15中B),直到机身100完全越过第一边界310(图15中C),此时控制机身100转向拐角区域的另一侧(图15中D),即第二边界320,直至图像识别到机身100靠近边界300一侧的前进方向线与第二边界320重合或平行,继续控制机身100沿第二边界320移动(图15中E)。即实现机身100在上述形状的拐角处从其中一侧转到另一侧,并确保机身100的移动轨迹与拐角区域处的边界300轨迹保持一致。
其中,机身100靠近边界300一侧的前进方向线与第二边界320重合时,即控制机身100转向后紧贴第二边界320移动;机身100靠近边界300一侧的前进方向线与第二边界320平行时,即控制机身100转向后,机身100与第二边界320保持固定的距离,两种方式均可实现沿边移动的目的。
实施例三
本实施例提供了一种自移动设备,参照图1,所述自移动设备包括机身100、图像采集模块200以及控制电路600。
参考图16,图像采集模块200连接所述机身100,用于采集所述机身100前进方向上的图像,所述图像位于所述图像采集模块200的视场范围210内;控制电路600,连接所述图像采集模块200,用于判断所述图像中的指定区域内是否存在障碍物500,若存在所述障碍物500,则根据预设规则控制所述机身100转向。
参考图17,具体的,所述参考线包括中轴线110参考线、左侧边线121参考线和右侧边线122参考线,控制电路根据障碍500标记与所述参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令包括:当所述障碍标记位于中轴线110参考线左侧且至少部分位于所述中轴线110参考线和左侧边线121参考线之间,发出控制所述自移动设备向右转向的控制指令;当所述障碍标记位于中轴线参考线右侧且至少部分位于所述中轴线参考线和右侧边线参考线之间,发出控制所述自移动设备向左转向的控制指令。当所述障碍标记位于中轴线参考线上,控制所述自移动设备随机转向。
关于机身100和图像采集模块200,可以参见实施例一中的具体描述,在此不再赘述。
需要说明的是,本实施例中,自移动设备可以处于在工作区域10内工作的工作模式,也可以处于沿边移动模式。本实施例的目的是确保自移动设备在移动过程中遇到障碍物500时,能够准确快速避障。
本实施例中,控制电路600可通过图像处理技术在图像中设置指定区域,并在行进过程中对指定区域内是否存在障碍物500进行识别,若识别出障碍物500,则根据预设规则控制机身100转向,以避开障碍物500。相对于传统的障碍物500检测技术,本实施例中通过图像识别技术识别障碍物500并避开障碍物500的效率更高,且准确度较高,能够实现自移动设备的快速准确避障,提高移动效率。另外,本实施例仅在图像中的指定区域内对障碍物500进行识别,其目的是仅在容易对机身100前进造成影响的区域内进行障碍物500识别,相对于在整个图像进行障碍物500识别而言,可降低一定的运算量,提高运算速度。
本实施例还提供了一种移动轨迹调整方法,用于自移动设备,所述自移动设备包括机身100和连接所述机身100的图像采集模块200,所述图像采集模块200用于采集所述机身100前进方向上的图像;所述移动轨迹调整方法包括以下步骤:
步骤S200b、获取所述机身100前进方向上的图像;
步骤S400b、判断所述图像中的指定区域内是否存在障碍物500;
步骤S600b、若存在所述障碍物500,则根据预设规则控制所述机身100转向。
本实施例中,当获取到机身100前进方向上的图像后,可通过图像处理技术在图像中设置指定区域,并在行进过程中对指定区域内是否存在障碍物500进行识别,若识别出障碍物500,则根据预设规则控制机身100转向,以避开障碍物500。相对于传统的障碍物500检测技术,本实施例中通过图像识别技术识别障碍物500并避开障碍物500的效率更高,且准确度较高,能够实现自移动设备的快速准确避障,提高移动效率。另外,指定区域一般指容易对机身100前进方向造成影响的区域,本实施例仅在图像中的指定区域内对障碍物500进行识别,其目的是仅在容易对机身100前进造成影响的区域内进行障碍物500识别,相对于在整个图像进行障碍物500识别而言,可降低一定的运算量,提高运算速度。
在其中一个实施例中,步骤S200b,即所述获取所述机身100前进方向上的图像的步骤之后,所述移动轨迹调整方法还包括:在所述图像中确定分别位于所述机身100两侧的第一前进方向线121和第二前进方向线122;
步骤S400b,即所述判断所述图像中的指定区域内是否存在障碍物500的步骤包括:判断所述图像中所述第一前进方向线121和第二前进方向线122之间是否存在障碍物500。
参照图3-14中的任意一个,机身100两侧的第一前进方向线121和第二前进方向线122指的是,机身100两侧的外轮廓线120,外轮廓线120的延伸方向为机身100的前进方向,且两侧外轮廓线120之间的宽度等于机身100的宽度。在步骤S200b中,可以在获取到的图像中实时标定出机身100两侧的第一前进方向线121和第二前进方向线122。即,以第一前进方向线121和第二前进方向线122之间的区域作为指定区域,进而,通过图像识别技术判断图像中第一前进方向线121和第二前进方向线122之间的区域内是否存在障碍物500。
其中,机身100两侧的第一前进方向线121和第二前进方向线122之间的区域可以理解为与机身100等宽的机身100正前方区域,该区域一般为最能够对机身100前进造成影响的区域,因此将指定区域设定为第一前进方向线121和第二前进方向线122之间的区域,能够实现针对性的识障和避障,减小运算量,提高运算效率。
具体地,机身100两侧的第一前进方向线121和第二前进方向线122之间的区域内不同位置出现障碍物500,对应的转向控制策略也有所区别。
在其中一个实施例中,所述机身100具有中轴线110,所述第一前进方向线121和所述第二前进方向线122关于所述中轴线110对称;
步骤S600b中根据预设规则控制所述机身100转向的步骤包括:
当检测到所述中轴线110与所述第一前进方向线121之间具有障碍物500,则控制所述机身100朝远离所述第一前进方向线121、靠近所述第二前进方向线122的方向转动;
当检测到所述中轴线110与所述第二前进方向线122之间具有障碍物500,则控制所述机身100朝远离所述第二前进方向线122、靠近所述第一前进方向线121的方向转动。
假设,第一前进方向线121和第二前进方向线122分别位于中轴线110的左侧和右侧,当识别出中轴线110和左侧的第一前进方向线121之间具有障碍物500,则控制机身100向右转动;当识别出中轴线110和左侧的第二前进方向线122之间具有障碍物500,则控制机身100向左转动。
需要说明的是,若障碍物500部分存在于第一前进方向线121与中轴线110之间,或第二前进方向线122与中轴线110之间,也可以认定为存在障碍物500。
在其中一个实施例中,步骤S600b中根据预设规则控制所述机身100转向的步骤还包括:当检测到所述中轴线110上具有障碍物500,则控制所述机身100以任意方向转动。当障碍物500刚好出现在中轴线110上,此时可以控制机身100朝任意方向转动。
作为可替换实施方式,步骤S600b中根据预设规则控制所述机身100转向的步骤还包括:当检测到所述中轴线110上具有障碍物500,根据所述障碍物500在所述中轴线110两侧的面积占比控制所述机身100的移动方向。
在其中一个实施例中,所述根据所述障碍物500在所述中轴线110两侧的面积占比控制所述机身100的移动方向的步骤包括:
若所述障碍物500在所述中轴线110靠近所述第一前进方向线121的一侧的面积占比大于所述障碍物500在所述中轴线110靠近所述第二前进方向线122的一侧的面积占比,则控制所述机身100朝靠近所述第二前进方向线122的方向转动;
若所述障碍物500在所述中轴线110靠近所述第一前进方向线121的一侧的面积占比小于所述障碍物500在所述中轴线110靠近所述第二前进方向线122的一侧的面积占比,则控制所述机身100朝靠近所述第一前进方向线121的方向转动。
即,障碍物500在中轴线110的哪一侧所占面积更大,则障碍物500对中轴线110哪一侧的影响更大,控制机身100朝向受障碍物500影响较小的一侧转动。
若障碍物500在中轴线110两侧的面积占比相等,则可以按照任意角度转向。
在其中一个实施例中,在步骤S600b,即所述根据预设规则控制所述机身100转向的步骤之前,所述移动轨迹调整方法还包括:
实时获取所述机身100与所述障碍物500之间的距离;
当所述机身100与所述障碍物500之间的距离达到预设值时,执行所述根据预设规则控制所述机身100转向的步骤。
在实际应用中,可以获取机身100上某位置点到障碍物500之间的距离,例如机身100前端的中心位置点到障碍物500之间的距离,当距离达到预设值,即距离达到最小极限值,不宜继续靠近,此时控制机身100按照预设规则转向。
在其中一个实施例中,在步骤S600b,即所述根据预设规则控制所述机身100转向的步骤之前,所述移动轨迹调整方法还包括:
实时获取所述障碍物500在所述图像中的停留时长;
当所述障碍物500在所述图像中的停留时长达到预设值时,执行所述根据预设规则控制所述机身100转向的步骤。
即,对于转向的时机,除了判断机身100与障碍物500之间的距离之外,还可以结合障碍物500在图像中的停留时长进行判断,若障碍物500在图像中的停留时长达到预设值,即障碍物500长时间出现在图像中,则可控制机身100按照预设规则转向。其中,在判断转向时机时,可以单独对机身100与障碍物500之间的距离进行判断,也可以单独对障碍物500在图像中的停留时长进行判断,也可以对距离和停留时长均进行判断,两者均满足条件,再控制机身100转向。
实施例四
本申请实施例提供了一种电子设备,包括存储器和处理器,存储器和处理器之间互相通信连接,可以通过总线或者其他方式连接。
处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit,CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片,或者上述各类芯片的组合。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质,可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块,如本发明实施例中的移动轨迹调整方法。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块,从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理,即移动轨迹调整方法。
存储器可以包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序;存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非暂态存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中,存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
本领域技术人员可以理解,实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory,RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive,缩写:HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive,SSD)等;所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (33)
1.一种自移动设备,包括:
机身;
驱动装置,根据驱动指令,驱动所述自移动设备在工作面上移动;
图像采集模块,连接到所述机身,配置为在自移动设备移动时持续的采集机身前进方向上的工作面的图像;其特征在于,还包括
控制电路,配置为:
识别当前的所述图像中的特征,在一图片上生成映射所述工作面上的边界位置的边界标记和/或障碍位置的障碍标记;
为所述图片提供和机身的前进方向关联的参考线;
根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令,以控制自移动设备的移动轨迹。
2.根据权利要求1所述的自移动设备,其特征在于,所述和机身前进方向关联的参考线包括:映射机身的中轴线在工作面上的投影的中轴线参考线、映射机身的和中轴线平行的宽度边线在工作面上的投影的边线参考线、映射位于所述中轴线与所述边线之间且平行于所述中轴线的平行线或位于所述中轴线与所述外边线之间且平行于所述外边线的平行线的参考线、映射所述中轴线的垂线在工作面上的投影的横向参考线中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的自移动设备,其特征在于,所述控制电路用于根据所述中轴线参考线与所述边界标记的夹角识别所述相对位置关系。
4.根据权利要求2所述的自移动设备,其特征在于,所述机身的转向角度大于α且小于等于α+90°,α为所述中轴线参考线与所述边界标记所成的锐角夹角或直角夹角。
5.根据权利要求2所述的自移动设备,其特征在于,所述控制电路用于根据所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的哪一侧识别所述相对位置关系。
6.根据权利要求5所述的自移动设备,其特征在于,根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令包括:当所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的左侧,发出控制所述机身顺时针转动的驱动指令;当所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的右侧,发出控制所述机身逆时针转动的控制指令。
7.根据权利要求2所述的自移动设备,其特征在于,根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令包括:所述参考线包括横向参考线和中轴线参考线,当所述横向参考线或横向参考线上的参考点与所述边界标记之间满足预设距离关系时,发出驱动指令控制所述机身转向,使得在转向开始时所述中轴线参考线与第一边界部呈锐角夹角或直角夹角,在转向完成时所述中轴线参考线与第二边界部呈锐角夹角或直角夹角;其中,所述中轴线参考线与所述边界标记的交点,将所述边界标记分为所述第一边界部和所述第二边界部。
8.根据权利要求2所述的自移动设备,其特征在于,所述控制自移动设备的移动轨迹包括:
控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系,以使所述机身的移动轨迹与所述边界形状一致。
9.根据权利要求8所述的自移动设备,其特征在于,当所述边界标记为直线时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:
控制所述参考线和所述边界标记平行或重合,且保持预设距离。
10.根据权利要求8所述的自移动设备,其特征在于,当所述边界标记为曲线时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:
控制所述参考线或所述参考线的平行线和所述边界标记相切,且保持预设距离。
11.根据权利要求8所述的自移动设备,其特征在于,当所述边界标记为沿所述前进方向朝向外的拐角时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:
沿所述拐角的第一边移动并保持所述参考线和所述第一边重合,或者平行且保持预设距离;
监控所述自移动设备和所述第二边的距离,当该距离到达预设值时,控制自移动设备转向,直至所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离;
沿所述拐角的第二边移动并保持所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离。
12.根据权利要求8所述的自移动设备,其特征在于,当所述边界标记为相对所述前进方向朝向内的拐角时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:
沿所述拐角的第一边移动并保持所述参考线和所述第一边重合,或者平行且保持预设距离;
当所述第一边在所述图片中不可见,继续移动直到在原来的前进方向上移动预设的距离;
控制自移动设备转向,直至所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离;
沿所述拐角的第二边移动并保持所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离。
13.根据权利要求8-12中任一所述的自移动设备,其特征在于,所述参考线为靠近边界标记一侧的边线参考线。
14.根据权利要求2中任一所述的自移动设备,其特征在于,所述参考线包括中轴线参考线、左侧边线参考线和右侧边线参考线,所述控制电路配置为:
当所述障碍标记位于中轴线参考线左侧且至少部分位于所述中轴线参考线和左侧边线参考线之间,控制所述自移动设备向右转向;
当所述障碍标记位于中轴线参考线右侧且至少部分位于所述中轴线参考线和右侧边线参考线之间,控制所述自移动设备向左转向。
15.根据权利要求14中任一所述的自移动设备,其特征在于,所述控制电路配置为:
当所述障碍标记位于中轴线参考线上,控制所述自移动设备随机转向。
16.根据权利要求1所述的自移动设备,其特征在于,所述自移动设备为割草机,所述“识别所述图像中的特征,在一图片上生成映射所述工作面上的边界位置的边界标记”包括:
识别图像中的草地区域和非草地区域,将草地区域和非草地区域的分界部分在所述图片上拟合为边界标记。
17.一种自移动设备的移动轨迹调整方法,其特征在于,所述方法包括:
通过图像采集模块,在自移动设备移动时,获取自移动设备的机身前进方向上的工作面的连续的图像;
识别当前的所述图像中的特征,在一图片上生成映射所述工作面上的边界的位置的边界标记和/或障碍的位置的障碍标记;
为所述图片提供和机身的前进方向关联的参考线;
根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,向自移动设备的驱动装置发出驱动指令,以控制自移动设备的移动轨迹。
18.根据权利要求17所述的移动轨迹调整方法,其特征在于,所述机身前进方向的参考线包括:映射机身的中轴线在工作面上的投影的中轴线参考线、映射机身的和中轴线平行的宽度边线在工作面上的投影的边线参考线、映射位于所述中轴线与所述边线之间且平行于所述中轴线的平行线或位于所述中轴线与所述外边线之间且平行于所述外边线的平行线的参考线中的至少一种。
19.根据权利要求18所述的移动轨迹调整方法,其特征在于,还包括:根据所述中轴线参考线与所述边界标记的夹角识别所述相对位置关系。
20.根据权利要求18所述的自移动设备,其特征在于,所述机身的转向角度大于α且小于等于α+90°,α为所述中轴线参考线与所述边界标记所成的锐角夹角或直角夹角。
21.根据权利要求18所述的移动轨迹调整方法,其特征在于,还包括:根据所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的哪一侧识别所述相对位置关系。
22.根据权利要求21所述的移动轨迹调整方法,其特征在于,根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令包括:当所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的左侧,发出控制所述机身顺时针转动的驱动指令;当所述边界标记的最低点位于所述中轴线参考线的右侧,发出控制所述机身逆时针转动的控制指令。
23.根据权利要求18所述的移动轨迹调整方法,其特征在于,根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令包括:所述参考线包括横向参考线和中轴线参考线,当所述横向参考线或横向参考线上的参考点与所述边界标记之间满足预设距离关系时,发出驱动指令控制所述机身转向,使得在转向开始时所述中轴线参考线与第一边界部呈锐角夹角或直角夹角,在转向完成时所述中轴线参考线与第二边界部呈锐角夹角或直角夹角;其中,所述中轴线参考线与所述边界标记的交点,将所述边界标记分为所述第一边界部和所述第二边界部。
24.根据权利要求18所述的移动轨迹调整方法,其特征在于,所述控制自移动设备的移动轨迹包括:
控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系,以使所述机身的移动轨迹与所述边界形状一致。
25.根据权利要求24所述的移动轨迹调整方法,其特征在于,当所述边界标记为直线时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:
控制所述参考线和所述边界标记平行或重合,且保持预设距离。
26.根据权利要求24所述的移动轨迹调整方法,其特征在于,当所述边界标记为曲线时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:
控制所述参考线或所述参考线的平行线和所述边界标记相切,且保持预设距离。
27.根据权利要求24所述的移动轨迹调整方法,其特征在于,当所述边界标记为沿所述前进方向朝向外的拐角时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:
沿所述拐角的第一边移动并保持所述参考线和所述第一边重合,或者平行且保持预设距离;
监控所述自移动设备和所述第二边的距离,当该距离到达预设值时,控制自移动设备转向,直至所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离;
沿所述拐角的第二边移动并保持所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离。
28.根据权利要求24所述的移动轨迹调整方法,其特征在于,当所述边界标记为相对所述前进方向朝向内的拐角时,所述控制所述参考线在移动中和边界标记保持预设的位置关系包括:
沿所述拐角的第一边移动并保持所述参考线和所述第一边重合,或者平行且保持预设距离;
当所述第一边在所述图片中不可见,继续移动直到在原来的前进方向上移动预设的距离;
控制自移动设备转向,直至所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离;
沿所述拐角的第二边移动并保持所述参考线和所述第二边重合,或者平行且保持预设距离。
29.根据权利要求24-28中任一所述的移动轨迹调整方法,其特征在于,所述参考线为靠近边界标记一侧的边线参考线。
30.根据权利要求18中任一所述的移动轨迹调整方法,其特征在于,所述参考线包括中轴线参考线、左侧边线参考线和右侧边线参考线,所述控根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令包括:
当所述障碍标记位于中轴线参考线左侧且至少部分位于所述中轴线参考线和左侧边线参考线之间,发出控制所述自移动设备向右转向的控制指令;
当所述障碍标记位于中轴线参考线右侧且至少部分位于所述中轴线参考线和右侧边线参考线之间,发出控制所述自移动设备向左转向的控制指令。
31.根据权利要求30中任一所述的移动轨迹调整方法,其特征在于,所述根据所述边界标记和/或障碍标记与所述参考线的相对位置关系,发出所述驱动指令包括:
当所述障碍标记位于中轴线参考线上,控制所述自移动设备随机转向。
32.根据权利要求17所述的移动轨迹调整方法,其特征在于,所述自移动设备为割草机,所述“识别所述图像中的特征,在一图片上生成映射所述工作面上的边界位置的边界标记”包括:
识别图像中的草地区域和非草地区域,将草地区域和非草地区域的分界部分在所述图片上拟合为边界标记。
33.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求17-32任一项所述的移动轨迹调整方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110436777 | 2021-04-22 | ||
CN2021104367772 | 2021-04-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115328112A true CN115328112A (zh) | 2022-11-11 |
Family
ID=83723724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210427365.7A Pending CN115328112A (zh) | 2021-04-22 | 2022-04-22 | 自移动设备、移动轨迹调整方法及计算机可读存储介质 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240053760A1 (zh) |
EP (1) | EP4328698A1 (zh) |
CN (1) | CN115328112A (zh) |
WO (1) | WO2022223023A1 (zh) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2703925B1 (en) * | 2011-04-28 | 2021-02-24 | Positec Power Tools (Suzhou) Co., Ltd | Automatic working system, automatic walking device and steering method thereof |
CN107368079B (zh) * | 2017-08-31 | 2019-09-06 | 珠海市一微半导体有限公司 | 机器人清扫路径的规划方法及芯片 |
IT201900010668A1 (it) * | 2019-07-02 | 2021-01-02 | Stiga S P A In Breve Anche St S P A | Metodo di installazione di un dispositivo mobile per la manutenzione di terreni |
CN110774283A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-02-11 | 龙岩学院 | 一种基于计算机视觉的机器人行走控制系统及方法 |
-
2022
- 2022-04-22 EP EP22791128.6A patent/EP4328698A1/en active Pending
- 2022-04-22 WO PCT/CN2022/088456 patent/WO2022223023A1/zh active Application Filing
- 2022-04-22 CN CN202210427365.7A patent/CN115328112A/zh active Pending
-
2023
- 2023-10-20 US US18/382,306 patent/US20240053760A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4328698A1 (en) | 2024-02-28 |
US20240053760A1 (en) | 2024-02-15 |
WO2022223023A1 (zh) | 2022-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2884364B1 (en) | Autonomous gardening vehicle with camera | |
WO2017166971A1 (zh) | 自动工作系统、自动行走设备及其转向方法 | |
WO2017198222A1 (zh) | 自动工作系统,自移动设备及其控制方法 | |
KR101513050B1 (ko) | 잔디 깎기 로봇 및 그 제어 방법 | |
CN104111653A (zh) | 自动行走设备及其工作区域判断方法 | |
CN111198559B (zh) | 行走机器人的控制方法及系统 | |
CN104111651A (zh) | 自动行走设备及其向停靠站回归的方法 | |
CN103891464A (zh) | 自动割草系统 | |
CN113126613A (zh) | 智能割草系统及其自主建图方法 | |
CN111941419B (zh) | 自移动机器人的控制方法及自移动机器人系统 | |
EP4083737A1 (en) | Traversal method and system, robot, and readable storage medium | |
CN113805571B (zh) | 机器人行走控制方法、系统,机器人及可读存储介质 | |
WO2021139397A1 (zh) | 自移动设备的控制方法 | |
CN114690752A (zh) | 一种智能割草机器人的智能割草方法 | |
CN113885495A (zh) | 一种基于机器视觉的室外自动工作控制系统、方法及设备 | |
WO2021139683A1 (zh) | 自移动设备 | |
US20230069475A1 (en) | Autonomous machine navigation with object detection and 3d point cloud | |
CN115328112A (zh) | 自移动设备、移动轨迹调整方法及计算机可读存储介质 | |
CN117353410A (zh) | 一种基于深度学习的移动机器人自主充电方法和系统 | |
CN116466724A (zh) | 一种机器人的移动定位方法、装置和机器人 | |
US20220137631A1 (en) | Autonomous work machine, control device, autonomous work machine control method, control device operation method, and storage medium | |
JPH10307627A (ja) | 自律走行作業車の作業境界検出装置及び倣い走行制御装置 | |
WO2021014586A1 (ja) | 自律作業機、自律作業機の制御方法及びプログラム | |
WO2023104087A1 (zh) | 自动工作系统、自动工作方法和计算机可读存储介质 | |
CN113848872B (zh) | 自动行走设备及其控制方法及可读存储介质 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |