CN115605818A - 通过导线导航机器人割草机的方法 - Google Patents

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Abstract

一种通过导线(8)导航机器人割草机(2)的方法。机器人割草机(2)包括至少一个传感器(12，14)。该方法包括通过至少一个传感器(12，14)检测(S101)来自导线(8)的至少一个信号，控制(S102)机器人割草机(2)与导线(8)对齐，控制(S103)机器人割草机(2)相对于导线(8)的部分(8a)转动一定角度，控制(S104)机器人割草机(2)基于随机距离值行驶位移距离来增加机器人割草机(2)和导线(8)之间的距离，通过至少一个传感器(12，14)测量(S105)来自导线(8)的至少一个信号的信号电平，以及基于所测量的信号电平控制(S106)机器人割草机(2)跟随导线(8)。

Description

通过导线导航机器人割草机的方法
技术领域
本发明总体上涉及一种用于在机器人割草机的电池需要充电时沿导线导航机器人割草器(例如返回充电站)的方法。
背景技术
众所周知，机器人割草机也称为自走式割草机。这些机器人割草机配有可充电电池。当电池中的剩余电量低于一定水平时，机器人割草机被配置为返回到充电站以对电池充电。控制机器人割草机返回到充电站的方法有很多种。一种常见的方法是，机器人割草机在接收到返回充电站的命令时，继续移动，直到检测到边界线，然后沿着边界线到达位于沿边界线某处的充电站。
另一种方法是使用引导线，控制机器人割草机跟随导线返回充电站。相比于沿着边界线返回充电站，使用引导线通常可以缩短返回充电站的时间并加快返回充电站的速度。引导线的使用也方便机器人割草机需要通过狭窄通道。
使用引导线或边界线控制机器人割草机时的一个问题是，机器人割草机在同一路径上行驶多次时会在草坪上形成轨迹。专利WO 2019/183907 A1通过借助于至少一个传感器检测来自引导线的信号并以一定的距离跟随引导线成功地解决了这一问题，其中所述距离对应于由所述至少一个感测器感测的给定信号强度，并且其中每次检测到引导线信号时，控制单元随机选择信号强度。
其他机器人割草机可以应用信号值的范围，并且每次机器人割草机返回充电站时可以选择这些范围中的随机一个。这可以简化机器人割草机的控制，但通常具有随机地减少机器人割草机的实际路径的缺点。因此，随着时间的推移，草坪上的痕迹仍可能在某些点和/或在某些设置中形成。
另外，信号电平通常取决于相应导线的长度。并且在不同的地点可能会有所不同，例如较小或较大的花园。此外，根据用户是决定在地面上布置导线还是将其埋在地表下，信号电平可能会有所不同。因此，在实践中，用户可能需要调整机器人割草机的设置，以便在机器人割草机能够进在入相对狭窄的通道时不形成轨迹。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过导线导航机器人割草机的方法，并且该方法以简单可靠的方式降低形成痕迹的风险。
为实现上述目的，本发明提供了一种导航机器人割草机的方法。通过导线导航所述机器人割草机。例如，当机器人割草机需要充电时控制机器人割草机返回到充电站。其中，机器人割草机包括至少一个传感器。该方法包括通过至少一个传感器检测来自导线的至少一个信号。该方法还包括控制机器人割草机使其自身与导线对齐。此后，该方法提供了控制机器人割草机相对于导线的一部分转动一定角度。此后，该方法包括控制机器人割草机基于随机距离值行驶一个位移距离来增加机器人割草机与导线之间的距离的步骤。然后，通过机器人割草机的至少一个传感器测量来自导线的至少一个信号的信号电平。之后，该方法包括基于测量的所述信号电平控制所述机器人割草机跟随所述导线。
这是基于使用里程计来调整到导线的随机距离值的想法，并且只应用信号电平来保持这个距离。因此，环境变化或不同的信号电平不再必然对机器人割草机假设的距离产生直接影响。此外，无需应用信号电平范围，从而可以提高距离的随机性，进一步降低形成轨迹的风险。
作为本发明的一示例性实施例，基于随机距离值控制机器人割草机以行驶一段位移距离的方法包括对机器人割草机的可旋转部件(例如，机器人割草机的至少一个轮子)的转数进行计数和/或测量时间。这样能够更高精度地设置随机距离值。
作为本发明的另一示例性实施例，控制机器人割草机与导线对齐的方法包括控制所述机器人割草机以预定的距离穿过所述导线，该预定的距离可被称为交叉距离，并且，可选地，通过至少一个传感器测量导线的至少一个信号的极性来确定方向，以及可选地，控制机器人割草机的朝向确定的方向转动。这样能非常快速和精确地确定机器人割草机需要转向的方向。例如，确定的方向可以是充电站的方向。
作为本发明的一示例性实施例，机器人割草机包括至少两个传感器，并且朝向所确定的方向转动机器人割草机的方法包括：机器人割草机相对于导线旋转，直到两个传感器检测到导线具有相反极性的至少一个信号。这样能以简单、精确和快速的方式找到正确的方向。
作为本发明的一示例性实施例，控制机器人割草机与导线对齐的方法包括：控制机器人割草机沿第一方向跟随导线，直到检测到导线的直线部分，并且可选地，响应于检测到导线的直线部分，控制机器人割草机沿与第一方向相反的第二方向跟随导线。通过这种方式，机器人割草机将自身定位在导线的直线部分前面，从而以可预测的方式精确地初始设置机器人割草机与导线的随机距离。
作为本发明的一示例性实施例，控制机器人割草机沿第二方向跟随导线的方法包括根据随机距离值行驶一段距离，该距离可称为反向距离。换句话说，随机距离值被使用两次，第一次用于计算反向距离，第二次用于计算位移距离。
作为本发明的一示例性实施例，将随机距离值乘以第一因子以计算反向距离，并且将随机距离值乘以第二因子以计算位移距离。第一因子和第二因子可以相同，也可以不同。
作为本发明的一个示例性实施例，控制机器人割草机相对于导线部分转动的角度的范围为30度至60度，优选是45度。
作为本发明的一示例性实施例，导线是布置在由边界导线界定的区域内的引导线。引导线将机器人割草机引导到预定位置，例如充电站和/或狭窄通道之外。
作为本发明的一示例性实施例，该方法配置为将机器人割草机引导至预定位置，其中来自导线的至少一个信号是第一引导信号，并且导线是第一引导信号源。该方法还包括控制机器人割草机在距第一引导信号源固定距离处跟随第一引导信号，通过至少一个传感器检测来自距预定位置的预定距离内的第二信号源的第二信号。控制机器人割草机在距第一引导信号源预定距离处跟随第一引导信号，并通过至少一个传感器检测来自第三信号源的第三信号，并跟随第三信号将机器人割草机停靠在预定位置。
为实现上述目的，本发明还提供了一种导航机器人割草机的方法，用于将机器人割草机引导至预定位置，其中，所述机器人割草机包括至少一个传感器，该方法包括：通过所述至少一个传感器检测来自第一引导信号源的第一引导信号；控制机器人割草机在距第一引导信号源固定距离处跟随第一引导信号，通过至少一个传感器检测来自距预定位置(第一引导信号源)的预定距离内的第二信号源的第二信号，控制机器人割草机在距第一引导信号源预定距离处跟随第一引导信号，通过至少一个传感器检测来自第三信号源的第三信号，并跟随第三个信号将机器人割草机停靠在预定位置。
作为本发明的一示例性实施例，第三信号源为由边界线界定的区域的一部分，或者与边界线电连接。
作为本发明的一示例性实施例，第一引导信号源是设置在由边界线划定的区域内的引导线。
作为本发明的一示例性实施例，第三信号源是边界线的环路。
作为本发明的一示例性实施例，在预定位置处设置充电站，边界线是环路设置在充电站的充电站板上。
作为本发明的一示例性实施例，机器人割草机被多次引导至预定位置，其中固定距离每次都变化，而预定距离每次都相同。
本发明的另一个目的是提供一种机器人割草机，该机器人割草机配置为通过导线进行导航，并以简单可靠的方式降低在草坪中形成轨迹的风险。
为实现上述目的，本发明提供了一种机器人割草机，该机器人割草机包括至少一个传感器，并且配置为：通过至少一个传感器检测来自导线的至少一个信号，与导线对齐，相对于导线的部分转动一个角度，通过基于随机距离值行驶位移距离来增加其到导线的距离，通过至少一个传感器测量来自导线的至少一个信号的信号电平，并根据测得的信号电平跟随导线。
作为本发明的一示例性实施例，机器人割草机还配置为计算机器人割草机的可旋转部件的转数和/或基于随机距离值测量用于行驶位移距离的时间。
作为本发明的一示例性实施例，机器人割草机还配置为以预定的交叉距离穿过导线，通过至少一个传感器测量的导线的至少一个信号的极性来确定方向，并且朝向所确定的方向转向。
作为本发明的一示例性实施例，机器人割草机包括至少两个传感器，配置为相对于导线旋转，直到两个传感器检测到导线具有相反极性的至少一个信号。
作为本发明的一示例性实施例，机器人割草机还配置为沿第一方向跟随导线，直到检测到导线的直线部分，并且基于检测到的导线的直线部分，沿与第一方向相反的第二方向跟随导线。
作为本发明的一示例性实施例，机器人割草机还配置为在第二方向上驱动反向距离以跟随导线，所述反向距离基于随机距离值得到。
作为本发明的一示例性实施例，机器人割草机还配置为将随机距离值乘以第一因子以用于反向距离，并将随机距离数值乘以第二因子以计算位移距离。
作为本发明的一示例性实施例，机器人割草机相对于导线的部分转动的角度的范围为30度至60度，优选是45度。
本发明另一目的在于提供一种机器人割草机以执行上述方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种机器人割草机，所述机器人割草机包括至少一个传感器，且配置为通过所述至少一个传感器检测来自第一引导信号源的第一引导信号；在距第一引导信号源的固定距离处跟随第一引导信号，通过至少一个传感器在距预定位置的预定距离内检测来自第二信号源的第二信号，在距第一引导信号源的预定距离处跟随第一引导信号，通过至少一个传感器检测来自第三信号源的第三信号，并跟随第三个信号将机器人割草机停靠在预定位置。
作为本发明的一示例性实施例，机器人割草机被多次引导至预定位置，其中固定距离每次都变化，而预定距离每次都相同。
本发明还提供了一种系统，该系统包括导线和上述的机器人割草机。其中，导线是布置在由边界导线限定的区域内的引导线。
本发明另外提供了一种计算机程序，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码配置为被机器人割草机的一个或多个处理器执行，以使所述机器人割草机执行上述方法。
本发明另外提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码配置为被机器人割草机的一个或多个处理器执行，以使所述机器人割草机执行上述方法。
通过提供了一种导航机器人割草机的方法、机器人割草机及系统，以简单可靠的方式降低在草坪中形成轨迹的风险。
附图说明
下面将结合说明书附图对示例性实施例进行描述。
图1是机器人割草机系统的示意图。
图2是机器人割草机一实施例的示意图。
图3是机器人割草机系统的充电站的一实施例的示意图。
图4是机器人割草机中控制单元的示意框图
图5是信号发生器的示意框图。
图6A至图6S是机器人割草机系统中的机器人割草机跟随引导线导航到充电站的不同阶段的示意图。
图7是通过引导线导航机器人割草机的方法的流程图。
图8是导航机器人割草机的方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下说明书部分，将对通过导线导航的机器人割草机的示例性实施例进行详细描述。
图1所示为用于执行通过引导线8控制机器人割草机2导航至预定位置(例如充电站11)的方法的系统示意图。机器人割草机2，或者也可以称为自走式割草机，是电池供电的，并且需要定期充电。机器人割草机2在操作过程中在由边界线4包围的区域A内移动。为使附图显示更加清楚，对机器人割草机2进行放大示出。边界线4可以以任何形式设置，以形成限制机器人割草机2允许移动的区域A。边界线4可以设置在地面上或地面下，优选地，边界线4设置在地面下，使其不可见。边界线4为单芯型的普通铜线。当然，边界线4也可以为本领域技术人员熟知的其它选择，例如多股导线类型。如图1所示，边界线4在充电站11中形成一个环4a。该环4a将用于引导机器人割草机2与充电站11充电接触，这将在下面进一步描述。
机器人割草机系统还包括充电站11。充电站11为机器人割草机2的充电的地方，且充电站11可以设置有充电板。当执行对接时，机器人割草机2被引导到充电板上。充电板将使对接过程更精确，因为机器人割草机2将在对接过程中处于均匀且可预测的地面。为了识别充电站11的位置，在充电站11周围设置有充电站回路10。如图1所示，边界线回路4a比充电站回路10a窄且穿过充电站回路10。
可选地，本申请的系统还可以包括一个或多个引导线8。引导线8是机器人割草机2在返回充电站11和/或沿着难以找到的路径移动时可以遵循的线。机器人割草机还可以配置为跟随边界线4回到充电站11，这取决于机器人割草机2开始跟随边界线的位置，可以是相当长的距离。通过使用引导线8，可以以更快且能耗更低的方式将机器人割草机2返回充电站11。
边界线4、充电站回路10和一个或多个引导线8均与信号发生器连接，该信号发生器向每个导线和回路馈送交流信号，使得机器人割草机2可以在感测距离内识别出它正在检测的导线或回路。通常，机器人割草机2可配置为检测不同信号线的磁场。
请参阅图2所示，为机器人割草机2的示例性实施例。机器人割草机2包括一个控制单元22、轮子20、至少一个传感器12，14和电池18。控制单元22(见图4)包括一个处理器80，处理器80用于控制机器人割草机2的移动。当机器人割草机2运行时，传感器12，14可感测边界线4、充电站回路10和一条或多条导线8中产生的磁场。感测到的磁场(信号)在控制单元22中解码，以确定其来自哪个回路或导线。机器人割草机2还包括充电连接器16。在本实施例中，机器人割草机2包括两个传感器12，14，但在其他替代实施例中，机器人割草机2可以包括两个以上的传感器，例如，可以是三个或四个传感器。
需要注意的是，机器人割草机2具有一条前后轴线，当其直线向前或直线向后驱动时，机器人割草机2沿着该轴线移动。在本实施例中，机器人割草机2沿着前后轴线纵向延伸。两个传感器12，14布置成在与前后轴线垂直的方向上相互偏离。在该实施例中，传感器12，14布置在机器人割草机2的前部区域中，可被称为前部传感器12和14。
请参阅图3所示，充电站11包括充电站板24，充电站回路10(也可以称为远场回路)和边界线回路4a(也可以被称为近场回路)布置在充电站板24上。充电站11还包括信号发生器6。如图3所示，充电站11包括充电连接器26，充电连接器26配置为在机器人割草机2对接到充电站11时与机器人割草机2的充电连接器16接触。
请参阅图4所示，为机器人割草机2的控制单元22。如上所述，控制第单元22包括处理器80和存储器82。存储器82包括计算机程序代码(即指令)的计算机程序84。当计算机程序代码在处理器80上执行时，计算机程序代码配置为执行机器人割草机2执行的方法步骤。控制单元22还包括接口86，接口86用于与传感器12，14和控制机器人割草机2驱动的一个或多个驱动电机进行通信。
所述处理器80可以包括一个、两个或者多个中央处理单元(CPU)。例如，处理器80可以包括通用微处理器，指令集处理器和/或相关芯片集和/或专用微处理器，例如专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑设备(CPLD)。所述处理器80还可包括用于缓存目的的存储器。
请参阅图5所示，信号发生器6还包括处理器60和存储器62，存储器62包括计算机程序64，计算机程序64包括计算机程序代码，即指令。计算机程序代码配置为在处理器60上执行代码时实现由信号发生器6执行的方法步骤。信号发生器6还包括接口66，用于将生成的AC信号传输至边界线4、充电站回路10和引导线8。
跟处理器80一样，处理器60还包括一个、两个或者多个中央处理单元(CPU)。例如，处理器60可以包括通用微处理器、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器，例如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或复杂可编程逻辑器件(CPLD)。处理器60还可包括用于缓存目的的存储器。
请参阅图6A至图6S，以更详细地描述实施例。
首先，触发一个命令，指示机器人割草机2应导航到预定位置，在实施例中，该预定位置为充电站11。该命令可由信号发生器6或控制单元22触发。然后，机器人割草机2开始搜索引导线8。为了找到引导线8，机器人割草机2驱动穿过区域A，并且传感器12，14用于感测引导线8的信号。在一定的范围内，例如几米，引导线8的信号可被传感器12，14感测到。一旦传感器12，14中的一个或两个接收到引导线8的信号，就命令机器人割草机2向引导线8驱动，例如，可简单地通过继续直线驱动直到机器人割草机2穿过引导线8。
为了产生引导线8的信号，信号发生器6引导电流通过引导线8，从而在引导线8周围产生具有极性的磁场。因此，引导线8的一侧的信号的极性与引导线8另一侧的极性相反。一旦机器人割草机2穿过引导线8，传感器12、14中的一个或两个就会感测到极性的变化。通过感测这种极性的变化，机器人割草机2，更准确地说，机器人割草机2的控制单元22被配置为确定机器人割草机2是否穿过引导线8。
请参阅图6A所示，机器人割草机2检测到引导线8的情况。传感器12、14中的一个传感器12已经穿过引导线8，而另一个传感器14没有穿过，因此机器人割草机2可以推断其位于引导线8的正上方。
在本实施例中，机器人割草机2以一定角度接触引导线8，并且在图6A所示的情况下，传感器12，14中的一个传感器12已经穿过引导线8，而另一个传感器14尚未穿过引导线。通过用传感器12，14感测引导线8的信号极性，机器人割草机2可以直接确定其位于引导线8的上方。当机器人割草机2沿与引导线8垂直的方向到达引导线8时，两个传感器12和14将同时检测到极性的变化，因此，机器人割草机2可推断在该情况下，其直接位于引导线8的上方。
请参阅图6B所示，响应于检测到机器人割草机2位于引导线8的上方，机器人割草机2配置为进一步被驱动(特别是直线前进)穿过引导线8预定距离。预定距离可以是割草机的长度或长度的一部分，或者是机器人割草机2的转弯半径或转弯半径的一小部分。在驱动预定距离后，两个传感器12，14位于引导线8的同一侧。基于引导线8的信号极性，机器人割草机2确定(沿着引导线8)到充电站11的方向。接下来，机器人割草机2在确定到充电站11的方向上向左或向右转动。机器人割草机2在相对于引导线8转向时，分析引导线8的信号极性。一旦传感器12，14中的一个(在图6B中，左侧的第二传感器14)检测到极性的变化，机器人割草机2就确定其与引导线8基本上对齐，在本实施例中，引导线8与机器人割草机2的沿机器人割草机2的前后轴线对齐。
请参阅图6C所示，机器人割草机2与引导线8对齐。现在，机器人割草机2沿着引导线8面向充电站11的方向。
接下来，如图6D所示，机器人割草机2开始横跨在引导线8上，其中传感器12、14中的一个直接位于引导线8的上方。在本实施例中，右侧传感器12直接位于引导线8的上方。左侧传感器14是引导环外部的传感器，且位于引导线8的下方。当机器人割草机2横跨在引导线8上并沿着引导线8运动时，机器人割草机2搜索导线8的直线部分，特别是具有预定长度的直线部分，或长度为随机走廊距离Rc的因子(下面更详细地描述)。机器人割草机2可配置为搜索具有一定长度的引导线8的直线部分，其中，该长度是不同的行程(其中一次行程对应于导航到预定位置一次)，特别是基于随机值。
请参阅图6E示所示，机器人割草机2横跨引导线8行驶直到机器人割草机2找到直线部分8a。确定直线部分8a是直的，是因为机器人割草机2沿着引导线8行驶时不必转动。在直线部分8a处，引导线8呈直线布置。在检测到直线部分8a之后，机器人割草机2停止行驶。
在不同的时间点停止之后，例如，在搜索到引导线8的直线部分之前或期间，或响应于指示机器人割草机2朝向预定位置导航的被触发的命令时，机器人割草机2，更准确地说，机器人割草机2的控制单元22使用随机数发生器确定到引导线8的随机走廊距离Rc。随机走廊距离Rc可以用作随机距离值，或者可以基于随机走廊距离Rc计算随机距离值。随机距离值是长度的度量，基于随机数。机器人割草机2还基于随机距离值计算反向距离，例如通过将随机距离值乘以(或除)因子，和/或使用三角测量或更复杂的计算。
请参阅图6F所示，接下来，机器人割草机2沿引导线8的直线部分8a沿与之前相反的方向倒车并驱动行驶一段反向距离。反向距离小于或等于直线部分8a的长度。
接下来，机器人割草机2相对于引导线8转动一定角度。如图6G所示，机器人割草机2朝向引导线8的引导环的外侧转动。在图6G中，机器人割草机2是向左转。在本实施例中，机器人割草机2向左转动了45度。机器人割草机2的转动角度没有必要遵循任何信号。
请参阅图6H所示，在转弯之后，机器人割草机2直线向前行驶一段位移距离。位移距离由机器人割草机2基于随机距离值计算，例如通过将随机距离值乘以(或除)另一个因子，和/或使用三角测量或更复杂的计算。在驱动机器人割草机2行驶至与引导线8成45度的位移距离后，机器人割草机2向引导线8位移到引导线8的随机走廊距离Rc。例如，随机走廊距离Rc是机器人割草机2和引导线8之间的最近距离。
机器人割草机2可配置为搜索具有一定长度的引导线8的直线部分8a，其中该长度基于随机走廊距离Rc，和/或基于用于计算随机走廊距离Rc的相同随机数。
如图6I所示，机器人割草机2随后停止并沿相反方向转回一个角度，(此处为45度)以与引导线8平行定向。值得注意的是，机器人割草机2相对于引导线8行驶时，不需要确定信号电平，相反，需要使用里程计。为了确定行驶距离，特别是位移距离，机器人割草机2可以控制其驱动电机以给定速度运行并计算行驶时间。替代地或附加地，机器人割草机2可以对驱动机构的可旋转部件(例如，轮子20)的旋转次数进行计数，以确定行驶距离。
在停止之后或在转向平行于引导线8之后，机器人割草机2确定引导线8的信号电平，例如，它确定信号幅度(例如，对信号电平进行采样)。然后，机器人割草机2以该信号电平跟随引导线8。当机器人割草机2在行驶时信号电平发生变化时，例如，由于引导线8的弯曲，机器人割草机2相应地调整其行驶方向。因此，机器人割草机2以恒定距离跟随引导线，该恒定距离直接取决于初始随机数。
请参阅图6J所示，之后，机器人割草机2以特定方式跟随引导线8行驶。
请参阅图6K所示，机器人割草机2在进入充电站回路10信号的范围之后。这些信号向机器人割草机2指示其靠近充电站11。机器人割草机2用一个或两个传感器12，14或另一个传感器检测充电站回路10的信号。
响应于检测到充电站回路10的信号，机器人割草机2相对引导线8转向。在本实施例中，机器人割草机2向右转动90度(见图6K)。换言之，机器人割草机2转动，使得其能以最短路径到达引导线8。
请参阅图6L所示，机器人割草机2在转向引导线8之后，朝着引导线8的方向直线前进，直到它检测到引导线8。
请参阅图6M所示，机器人割草机2朝着引导线8的方向直线向前行驶，直到传感器12，14检测到引导线8的极性变化。然后机器人割草机2进一步直线向前行驶预定距离(见图6N)。
请参阅图6O所示，机器人割草机2可以通过分析引导线8的信号极性再次确定朝向充电站11的方向。然后机器人割草机2转向充电站11，直到传感器12、14检测到相反的引导线8信号极性。
然后，机器人割草机2使用两个传感器12，14中的任意一个传感器开始横跨引导线8行驶。请参阅图6P所示，这里使用的是在机器人割草机2在引导线环内一侧的传感器，即右侧传感器12。
请参阅图6Q所示，机器人割草机2继续横跨引导线8向充电站11行驶。
接下来，请参见图6R所示，机器人割草机2检测到传感器12，14中的一个或两个已经进入充电站回路10。例如，通过感测的充电站回路10的信号极性的改变确定已经进入充电站回路10。
响应于检测到进入充电站回路10，机器人割草机2使用充电站板24内的边界线环4a停靠在充电站上。如果左侧传感器14在边界线环4a之外，则右侧传感器12在里面，机器人割草机2向左/稍微向左转。如果左侧传感器14在边界线环4a内部并且右侧传感器12在外部，则机器人割草机2向右/稍微向右转。否则，机器人割草机2直接向前驱动，直到充电连接器16，26进入操作连接，例如电接触。参见图6S。引导线8以偏离充电站11的中心线的方式布置，以使用传感器12，14中的任一个进行精确引导。在对接之后，机器人割草机2的电池18被充电。
通过使用随机距离值代替随机信号电平值，可以更精确可靠地设置随机距离。随机距离值可以以毫米精度定义。此外，如此设置也可以提高随机性。当机器人割草机2多次返回充电站时，可以有效避免轨迹的形成。
请参阅图7所示，为机器人人割草机2沿引导线导航的方法。该方法从步骤S100开始，在该步骤中，机器人割草机2在控制单元22处处理(例如接收)返回信号，控制单元22命令机器人割草机2返回到充电站11。步骤S100可以通过检测到电池18中的电力低于预定阈值来触发。设置预定阈值被设置为使得机器人割草机2可以在电池18耗尽之前安全地返回充电站11，即使它恰好是返回充电站11的最长可能路径。
当机器人割草机2已经处理了返回充电站11的命令时，它从割草区域A开始，直到它通过传感器12，14中的一个或多个检测到引导线8。
在步骤S101，控制单元22通过至少一个传感器检测来自导线(例如引导线8)的至少一个信号，特别是第一导引信号，其中，引导线8为第一导引信号源。因此，控制单元22确定接近导线或引导线8。
接下来，在步骤S102中，控制单元22控制机器人割草机2与导线(例如，引导线8)对齐。通过与引导线8对齐，机器人割草机2驱动越过引导线8并且转动，使得机器人割草机2的纵向延伸轴与机器人割草机2下方的引导线8的截面在相同的轴线上。
可选地，在步骤200中，与导线对齐包括通过机器人割草机2将导线8交叉预定的交叉距离。其中，与导线对齐包括步骤S201和步骤S202。在步骤S201中，通过至少一个传感器12，14测量的引导线8的至少一个信号的极性来确定方向。在步骤S202中，将机器人割草机2朝向所确定的方向转动。其中，朝确定的方向转动，机器人割草机2可以包括使机器人割草机2相对于引导线8旋转，直到两个传感器12，14检测到具有相反极性的引导线8的至少一个信号。
步骤S102将机器人割草机2与引导线8对齐还可以包括步骤S203和步骤S204。其中，步骤203为控制机器人割草机2在第一方向上跟随引导线8，直到检测到导线8的直线部分8a(例如，具有预定长度)。步骤204为响应于检测到引导线8的直线部分8a，控制机器人割草机2沿与第一方向相反的第二方向上跟随引导线8。例如，第一方向为沿引导线8朝向充电站11的方向，第二方向为沿引导线8远离充电站的方向。
可选地，该方法进入到步骤S103中，在步骤S103中控制机器人割草机2相对于引导线8的直线部分8a转动一定角度，例如，转动45度。
可选地，在转动一定角度后，根据步骤S104，控制单元22控制机器人割草机2沿着在步骤S103中确定的方向，基于随机距离值行驶一段位移距离，以此来增加机器人割草机2与引导线8之间的距离，
可选地，接下来，进入到步骤S105中，通过至少一个传感器测量来自引导线8的至少一个信号的信号电平，例如幅度。即，在将自身移位一定距离之后，控制单元22对信号电平进行采样。
可选地，在步骤S106中，控制单元22控制机器人割草机2沿着引导线8以恒定的固定距离跟随引导线8。例如，基于测量的信号电平，以简单有效地方式保持之前设置的与引导线的随机距离。每次当机器人割草机2返回充电站11时，或者，一般地，当行驶到预定位置时，重复步骤S100至S106。
在本申请一实施例中，提供了一种用于将机器人割草机2引导至预定位置(例如充电站11)的方法。如图8所示，该方法从上述步骤S106进行到步骤S107。可选地，可以省略步骤S102至S105，或者，也可以执行这些步骤。
在步骤S107中，机器人割草机2通过至少一个传感器12，14检测来自第二信号源的第二信号，该第二信号位于距预定位置预定距离内。第二信号源可以是充电站回路10。
接下来，在步骤S108中，控制机器人割草机2在距第一引导信号源预定距离处跟随第一引导信号，优选地，第一引导信号源可以是引导线8。
然后，该方法进行到步骤S109，其中，机器人割草机2通过至少一个传感器12，14检测来自第三信号源的第三信号，优选地，可以是边界线4的环4a。
最后，在步骤S110中，控制机器人割草机2跟随第三信号以将机器人割草机2对接在充电站11的预定位置。例如，可以通过电接触充电站11的充电连接器。值得注意的是，机器人割草机2可以多次被引导到预定位置。具体地，机器人割草机2被配置为每次将机器人割草机2引导到预定位置时的固定距离变化，而每次预定距离相同。
尽管以上参照具体实施例已经描述了本发明，但本发明并不限于本文所述的具体形式。相反，本发明仅由所附权利要求的限制。
在权利要求中，术语“包括/包含”不排除其他元件或步骤的存在。此外，虽然单独列出，但多个装置或元件可以通过例如单个单元或处理器来实现。此外，尽管各个特征可以包括在不同的权利要求中，但是这些可以有利地组合，并且不同权利要求中的包括并不意味着特征的组合是不可行的和/或有利的。此外，单数引用不排除复数。术语“一个”、“第一”、“第二”等不排除复数。权利要求中的附图标记仅作为说明性示例提供，不应解释为以任何方式限制权利要求的范围。
附图标记列表
2 机器人割草机
4 边界线
4a 边界线回路
6 信号发生器
8 导线
8a 直线部分
10 充电站回路
11 充电站
12 传感器
14 传感器
16 充电连接器
18 电池
20 轮子
22 控制单元
24 充电站板
26 充电连接器
60 处理器
62 存储器
64 计算机程序
80 处理器
82 存储器
84 计算机程序
A 区域

Claims (30)

1.一种通过导线导航机器人割草机的方法，其特征在于，所述机器人割草机(2)包括至少一个传感器(12；14)，所述方法包括：
步骤S101：通过所述至少一个传感器(12；14)检测来自所述导线(8)的至少一个信号；
步骤S102：控制所述机器人割草机(2)与导线(8)对齐；
步骤S103：控制所述机器人割草机(2)相对于所述导线(8)的部分(8a)转动一个角度；
步骤S104：控制所述机器人割草机(2)基于随机距离值行驶一段位移距离来增加所述机器人割草机(2)与所述导线(8)之间的距离；
步骤S105：通过至少一个传感器(12；14)测量来自所述导线(8)的至少一个信号的信号电平；以及，
步骤S106：基于测量的所述信号电平控制所述机器人割草机(2)跟随所述导线(8)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S104中基于所述随机距离值控制所述机器人割草机(2)行驶位移距离的方法包括：对所述机器人割草机(2)的可旋转部件的转数进行计数和/或测量时间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤S102中控制所述机器人割草机(2)与所述导线(8)对齐的方法包括：
步骤S200：控制所述机器人割草机(2)以预定的交叉距离穿过所述导线(8)；
步骤S201：通过所述至少一个传感器(12；14)测量的所述导线(8)的至少一个信号的极性确定方向；
步骤S202：控制机器人割草机(2)朝向所确定的方向转动。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤S202中，所述机器人割草机(2)包括至少两个传感器(12；14)，所述机器人割草机(2)相对所述导线(8)旋转，直到所述两个传感器(12；14)检测到所述导线(8)具有相反极性的至少一个信号。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S102中控制所述机器人割草机(2)与所述导线(8)对齐的方法包括：
步骤S203：控制所述机器人割草机(2)在第一方向上跟随所述导线(8)，直到检测到所述导线(8)的直线部分(8a)；
步骤S204：响应于检测到所述导线(8)的直线部分(8a)，控制所述机器人割草机(2)沿与所述第一方向相反的第二方向上跟随所述导线(8)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S204中控制所述机器人割草机(2)沿所述第二方向跟随所述导线(8)的方法包括：基于所述随机距离值行驶一段反向距离。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述随机距离值乘以第一因子以计算所述反向距离，所述随机距离值乘以第二因子以计算所述位移距离。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S103中控制所述机器人割草机(2)相对于所述导线(8)部分转动的角度的范围为30度至60度，优选地为45度。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的方法，其特征在于，所述导线(8)是布置在由边界线(4)界定的区域(A)内的引导线。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法按配置为将所述机器人割草机(2)引导至预定位置，其中，来自所述导线(8)的所述至少一个信号是第一引导信号，并且所述导线(8)是第一引导信号源，所述方法还包括：
步骤S106：控制所述机器人割草机(2)在距所述第一引导信号源固定距离处跟随所述第一引导信号；
步骤S107：通过所述至少一个传感器(12；14)检测来自距所述预定位置的预定距离内的第二信号源(10)的第二信号；
步骤S108：控制所述机器人割草机(2)在距所述第一引导信号源的预定距离处跟随所述第一引导信号；
步骤S109：通过所述至少一个传感器(12；14)检测来自第三信号源(4a)的第三信号，以及，
步骤S110：控制所述机器人割草机(2)跟随所述第三信号以将所述机器人割草机(2)停靠在所述预定位置。
11.一种将机器人割草机引导到预定位置的方法，其特征在于，所述机器人割草机(2)包括至少一个传感器(12；14)，所述方法包括：
步骤S101：通过所述至少一个传感器(12；14)检测来自第一引导信号源的第一引导信号；
步骤S106：控制所述机器人割草机(2)在距所述第一引导信号源固定距离处跟随所述第一引导信号；
步骤S107：通过所述至少一个传感器(12；14)检测来自距所述预定位置的预定距离内的第二信号源(10)的第二信号；
步骤S108：控制所述机器人割草机(2)在距所述第一引导信号源的预定距离处跟随所述第一引导信号；
步骤S109：通过所述至少一个传感器(12；14)检测来自第三信号源(4a)的第三信号；以及
步骤S110：控制所述机器人割草机(2)跟随所述第三信号以将所述机器人割草机(2)停靠在所述预定位置。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于：所述第三信号源(4a)是由边界线(4)界定的区域(A)的一部分，或与所述边界线(4)电连接。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述第一引导信号源是布置在由所述边界线(4)限定的区域(A)内的引导线(8)。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于：所述第三信号源(4a)是所述边界线(4)的环路。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：在所述预定位置处设置充电站(11)，并且所述边界线(4)的环路设置在所述充电站(11)中的充电站板(24)处。
16.根据权利要求10或11-15任意一项所述的方法，其特征在于：所述机器人割草机(2)被多次引导至所述预定位置，其中，固定距离每次都变化，而预定距离每次都相同。
17.一种机器人割草机，其特征在于，包括至少一个传感器(12；14)，并且配置为：
通过所述至少一个传感器(12；14)检测来自导线(8)的至少一个信号，
与所述导线(8)对齐，
相对于所述导线(8)的部分转动一个角度，
通过基于随机距离值行驶位移距离来增加其到所述导线(8)的距离，
通过所述至少一个传感器(12；14)测量来自所述导线(8)的所述至少一个信号的信号电平，以及
根据测量的信号电平跟随所述导线(8)。
18.根据权利要求17所述的机器人割草机，其特征在于，所述机器人割草机(2)还配置为计算所述机器人割草机(2)的可旋转部件的转数和/或测量基于所述随机距离值的行驶位移距离的时间。
19.根据权利要求17或18所述的机器人割草机，其特征在于，所述机器人割草机(2)还配置为以预定的交叉距离穿过所述导线(8)，通过所述至少一个传感器(12；14)测量的所述导线(8)的所述至少一个信号的极性来确定方向，并转向所确定的方向。
20.根据权利要求19所述的机器人割草机，其特征在于，所述机器人割草机(2)包括至少两个传感器(12；14)，并且还配置为相对所述导线(8)旋转，直到所述两个传感器(12；14)检测到所述导线(8)具有相反极性的至少一个信号。
21.根据权利要求17-20任意一项所述的机器人割草机，其特征在于，所述机器人割草机(2)配置为在第一方向上跟随所述导线(8)，直到检测到所述导线(8)的直线部分(8a)，并且响应于检测到所述导线(8)的直线部分(8a)沿与所述第一方向相反的第二方向上跟随所述导线(8)。
22.根据权利要求21所述的机器人割草机，其特征在于，所述机器人割草机(2)还配置在第二方向上行驶反向距离以跟随所述导线(8)，所述反向距离基于所述随机距离值得到。
23.根据权利要求22所述的机器人割草机，其特征在于，所述机器人割草机(2)还配置为将所述随机距离值乘以第一因子以计算所述反向距离，并将所述随机距离值乘以第二因子以计算所述位移距离。
24.根据权利要求17-23任意一项所述的机器人割草机，其特征在于，所述机器人割草机(2)相对于所述导线(8)的部分转动的角度的范围为30度至60度，优选为45度。
25.根据权利要求17-24中任一项所述的机器人割草机，其特征在于，所述机器人割草机(2)配置为执行如权利要求1-16中任一项所述的方法。
26.一种机器人割草机，其特征在于，包括至少一个传感器(12；14)，并且配置为：
通过所述至少一个传感器(12；14)检测来自第一引导信号源的第一引导信号，
在距第一引导信号源的固定距离处跟随第一引导信号，
通过所述至少一个传感器(12；14)在距预定位置的预定距离内检测来自第二信号源(10)的第二信号，
在距第一引导信号源的预定距离处跟随第一引导信号，
通过所述至少一个传感器(12；14)检测来自第三信号源(4a)的第三信号，以及
跟随所述第三信号将所述机器人割草机(2)停靠在预定位置。
27.根据权利要求26所述的机器人割草机，其特征在于：所述机器人割草机(2)被多次引导至所述预定位置，其中，固定距离每次都变化，而预定距离每次都相同。
28.一种机器人割草机系统，其特征在于：包括导线(8)和权利要求17-27中任意一项所述的机器人割草机(2)，其中所述导线(8)是布置在由边界线(4)界定的区域(A)内的引导线。
29.一种计算机程序，其特征在于：所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码配置为被机器人割草机(2)的一个或多个处理器(80)执行，以使所述机器人割草机(2)执行如权利要求1-16中任一项所述的方法。
30.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储计算机程序代码，所述计算机程序代码配置为被机器人割草机(2)的一个或多个处理器(80)执行，以使所述机器人割草机(2)执行如权利要求1-16中任一项所述的方法。
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