CN115705046A - 割草机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了割草机器人及其控制方法。割草机器人包括行走装置、动力装置、检测装置、以及控制装置。行走装置用于促进割草机器人在物理表面沿第一方向行走，动力装置用于驱动行走装置，检测装置用于检测割草机器人的姿态，控制装置用于在姿态满足预定条件时，向割草机器人施加控制信号，控制信号使得行走装置中产生阻力，阻力使得行走装置的至少一部分沿第一方向运动的趋势受阻。本发明还公开了用于割草机器人的控制方法。根据本发明的一个或多个实施例的割草机器人及其控制方法可改善对割草机器人的控制精度、提高工作有效性和安全性。

Description

割草机器人及其控制方法

技术领域

本发明涉及自主机器人领域，具体而言涉及自走式机器人领域，更具体而言涉及割草机器人及其控制方法。

背景技术

随着技术发展，自走式机器人工具、例如割草机器人得到了越来越广泛的应用。割草机器人不需要用户干预，可自行在预定工作区域进行工作，例如割草，这不但节省了人力，而且也允许用户有更多自主时间。

然而，割草机器人在自主运动过程中会遇到一些问题。比如工作区域的物理状况可能不理想，例如存在坡度、障碍物、易打滑等。割草机器人在行进过程中遇到这类状况时，可能会失衡或者偏离割草路线，从而不能满意地完成工作，例如有些区域的杂草可能不能很好地清除。此外，也可能会存在安全上的隐患。

发明内容

针对现有技术的一个或多个缺点，本发明提供了割草机器人及其控制方法。

根据本发明的一方面，提供用于割草机器人的控制方法。割草机器人包括动力装置和行走装置。该方法包括：检测割草机器人的姿态，在该姿态下，割草机器人的行走装置的至少一部分具有沿第一方向运动的趋势；以及确定该姿态满足预定条件，从而向割草机器人施加控制信号，控制信号使得行走装置中产生阻力，该阻力使得行走装置的至少一部分沿第一方向运动的趋势受阻。

备选地或额外地，该阻力足以阻碍行走装置的至少一部分沿第一方向的运动，但不足以使得行走装置的该至少一部分沿与第一方向不同的第二方向运动。优选第二方向与第一方向的角度大于90度并且不超过270度，更优选第二方向与第一方向的角度大约为180度。

备选地或额外地，动力装置在施加控制信号前输出沿第三方向的扭矩，控制信号令动力装置输出沿与第三方向相反的第四方向的扭矩。

备选地或额外地，控制信号施加到动力装置，优选控制信号包括电压信号或电流信号。

备选地或额外地，检测割草机器人的姿态的步骤包括检测以下的一种或多种：检测割草机器人是否发生停止事件；检测割草机器人是否接近边界线；检测割草机器人的行进速度；检测割草机器人的转弯速度；检测割草机器人相对于水平面的角度；以及检测割草机器人的纵向轴线与坡度方向的角度。

备选地或额外地，预定条件包括以下的一种或多种：割草机器人与边界线的距离小于第一阈值；割草机器人的进行速度大于第二阈值；割草机器人的转弯速度大于第三阈值；割草机器人相对于水平面的角度大于第四阈值；以及割草机器人的轴线与坡度方向的角度小于第五阈值。

备选地或额外地，预定条件还包括割草机器人发生停止事件。

备选地或额外地，第一阈值优选在0.4m至2m范围，第二阈值优选在0.4m/s至1m/s范围，第三阈值优选在3°/s至15°/s范围，第四阈值优选在5°至20°范围，第五阈值优选在10°至80°范围。

根据本发明的另一方面，提供一种割草机器人。割草机器人包括行走装置、动力装置、检测装置、以及控制装置。行走装置用于促进割草机器人在物理表面沿第一方向行走。动力装置用于驱动行走装置。检测装置用于检测割草机器人的姿态，以及控制装置，用于在姿态满足预定条件时，向割草机器人施加控制信号，控制信号使得行走装置中产生阻力，阻力使得行走装置的至少一部分沿第一方向运动的趋势受阻。

备选地或额外地，行走装置包括第一行走装置和第二行走装置，驱动装置包括用于驱动第一行走装置的第一马达和用于驱动第二行走装置的第二马达。检测装置包括与第一行走装置相关联的第一编码装置和与第二行走装置相关联的第二编码装置。控制装置用于至少部分地根据第一编码装置和第二编码装置的输出来计算第一行走装置和第二行走装置的行进速度和/或行进里程，并可选地根据行进速度和/或行进里程计算割草机器人的行进速度和/或转弯速度。

备选地或额外地，检测装置包括用于检测割草机器人是否接近边界线的装置。

备选地或额外地，，检测装置包括用于检测割草机器人相对于水平面的角度的装置和/或用于检测割草机器人的轴线与坡度方向的角度的装置，装置例如是陀螺仪。

备选地或额外地，控制装置包括比较装置，比较装置用于将以下检测值与预定值比较的装置，以及用于根据所比较的结果产生控制信号，检测值包括以下的一种或多种：割草机的停止事件；割草机器人与边界线的距离；割草机器人的行进速度；割草机器人的转弯速度；割草机器人相对于水平面的角度；以及割草机器人的纵向轴线与坡度方向的角度。

备选地或额外地，控制信号施加到动力装置，优选控制信号包括电压信号或电流信号。

备选地或额外地，控制信号使得动力装置的输出扭矩反向。

根据本发明的一个或多个实施例的割草机器人及其控制方法具有多个优点。例如，根据本发明一个或多个实施例的割草机器人具有改善的控制精度，在多种非理想的工作环境中或需要时可实现对自身运行状态或工作状态的更好控制，例如更快速的刹车、更精确的转弯、更鲁棒的平衡性中的一种或多种。例如，根据本发明一个或多个实施例的割草机器人具有提高的智能性和更好的自我管理。再例如，根据本发明的一个或多个实施例的用于割草机器人的控制方法可提高对割草机器人的控制，使得割草机器人在非理想的工作环境中或需要时，具有更精确的控制能力，例如可改善割草机器人的平衡性、可提高其工作有效性，例如可在异常事件发生时或需要时进行快速、准确的反应。

本发明的更多实施例以及有益技术效果将在下文详述。

附图说明

图1A示出根据本发明一些实施例的割草机器人的示意图。

图1B示出图1A的割草机器人的一部分的底视图。

图1C示出图1A的割草机器人的另一些视图。

图2示出根据本发明一些实施例的割草机器人的示意性框图。

图3示出根据本发明另一些实施例的割草机器人的示意性框图。

图4示出根据本发明又一些实施例的割草机器人的示意性框图。

图5示出根据本发明一些实施例的用于割草机器人的控制方法的流程图。

图6示出根据本发明一些实施例的对割草机器人施加阻力的方向示意图。

图7示出根据本发明一些实施例的割草机器人在具有坡度的物理表面行进的示意图。

图8示出根据本发明另一些实施例的割草机器人在具有坡度的物理表面行进的示意图。

图9示出根据本发明一些实施例的割草机器人转弯的示意图。

图10示出根据本发明一些实施例的割草机器人在边界线限定的工作区域内行进的示意图。

图11示出根据本发明一些实施例的对割草机器人施加的控制信号与其他控制信号进行叠加的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，以下将结合相关附图描述多个示例性实施例。为了方便起见，下文描述针对割草机器人进行。然而，本领域技术人员要理解的是，下文结合一个或多个实施例所阐述的思想，可类似适用于其他自主机器人或自走式机器人工具，例如扫地机器人等。

根据本发明的一方面，图1A至图1C示出根据本发明一些实施例的割草机器人100的示意图。

如图所示，割草机器人100包括壳体101和设置在壳体101下方的至少一个割草工具103a、103b。割草机器人100具有第一端或前端100a、第二端或后端100b、以及贯穿第一端100a和第二端100b延伸的纵向轴线或轴线L。

割草机器人100包括行走装置和动力装置。行走装置用于促进割草机器人100在物理表面沿特定方向的行走。作为示例，行走装置包括靠近第一端100a设置的前滚轮102a、102b以及靠近第二端100b设置的后滚轮104a、104b。

动力装置用于驱动行走装置。动力装置可以包括合适的动力源。作为示例，动力装置包括马达106a和106b。动力装置可以合适的方式驱动行走装置。在本实施例中，前滚轮102a、102b是尺寸较小的从动轮或脚轮，后滚轮104a、104b是尺寸较大的驱动轮。后滚轮104a被马达106a独立驱动，后滚轮104b被马达106b独立驱动。而前滚轮102a、102b不受马达106a和106b的直接驱动。在部分实施例中，前滚轮102a、102b还围绕相应枢轴可枢转地附接到割草机器人100，其中当割草机器人在水平地面上运行时，该相应枢轴基本上垂直于地面。前滚轮102a、102b可围绕其相应枢轴自由枢转，使得滚轮的滚动方向可以跟随割草机器人100的行进方向。

上述仅仅是行走装置和动力装置设计的示例。在其他实施例中，行走装置和动力装置可根据实际需要而以其他合适的方式设计。例如，行走装置可包括少于四个或者多于四个的滚轮，其中一个或多个或所有滚轮可以受动力装置的直接驱动。

在本实施例中，通常而言，当割草机器人100沿着图1A所示的轴线L方向行进时，可以称之为向前行进或前进，当割草机器人沿着与轴线L方向相反的方向行进时，可以称之为向后行进或后退。

图2示出根据本发明一些实施例的割草机器人200的示意性框图。图2例如可以是图1A和1B中所示的割草机器人100的一个具体实施方式。

如图2所例示，割草机器人200包括行走装置204和动力装置206。行走装置204和动力装置206例如可以分别是图1A和1B中所示的行走装置和动力装置。割草机器人200在行走装置204的促进下，可在物理表面(例如地面)沿第一方向行走。

此外，割草机器人200还包括检测装置220和控制装置240。检测装置220可包括一个或多个传感器，以检测割草机器人200的姿态。控制装置240可控制割草机器人200的行走，特别是在所检测到的割草机器人200的姿态满足预定条件时，向割草机器人200施加特定的控制信号。在部分实施例中，该控制信号使得行走装置204中产生阻力，该阻力使得行走装置204的至少一部分(例如其中一个或多个滚轮)沿特定方向(例如第一方向)运动的趋势受阻。

在本文中，姿态可以是与割草机器人相关联的参数或参数组合，其可以指示割草机器人自身的一个或多个特性(例如物理特性或工作特性)，或者可以指示割草机器人所处的工作环境的一个或多个特性(例如地面坡度、是否存在障碍物等)，或者可以指示割草机器人与工作环境中存在的的一个或多个目标物之间的相对度量(例如相对距离、角度等)。姿态可以是静态的物理度量，也可以是动态的物理事件或与一个或多个物理事件相关联的表征。

在本文中，阻力可宽泛地理解为一种阻碍作用，其可以是一个或多个力，也可以是一个或多个扭矩，或其结合。

例如，在一些实施例中，姿态可以指示割草机器人是否发生停止事件、割草机器人是否接近边界线、割草机器人的行进速度、割草机器人的转弯速度、割草机器人相对于水平面的角度、以及割草机器人的纵向轴线与坡度方向的角度中的一项、或者其中两项或更多项的组合。这些举例并非是穷尽的，其他的情形也是可能的。

控制装置240可判断所检测到的姿态是否满足预定条件。例如在一些实施例中，控制装置240可包括比较装置(例如比较器或比较电路)，将关于姿态的检测值与存储的相应预定值进行比较，从而确定姿态是否满足预定条件。关于姿态是否满足预定条件的确定，将在下文结合具体实施例进一步阐述。

在姿态满足预定条件时，控制装置240施加控制信号，使得行走装置204中产生阻力，从而使行走装置204的运动趋势受阻。在部分实施例中，行走装置204中的阻力由动力装置206产生。在部分实施例中，在施加该控制信号之前，割草机器人200可能已经在既有的控制信号下运行。在施加该控制信号时，既有的控制信号可能依然存在、可能已经或者正在减弱、或者已经停止。或者说，在施加该控制信号时，割草机器人200已经或即将发生停止事件。因此，该控制信号可能需要和既有的控制信号叠加，再进行对割草机器人200的控制。通常而言，即使既有的控制信号停止或者发生停止事件，割草机器人中可能依然存在受惯性或者其他作用(例如重力)的影响按照原来方式继续运动的现实或趋势。而在姿态满足预定条件时所施加的新的控制信号，则会使得割草机器人按照原来方式继续运行的现实或趋势受阻，例如减弱或者抵消原来的运动趋势。例如，割草机器人200可能本来在既有的控制信号的作用下沿第一方向运动，当控制装置240对割草机器人200施加的新的控制信号，使得动力装置206对行走装置204产生与第一方向相反方向的输出扭矩，由此阻碍行走装置204沿着第一方向的行进。

图3示出根据本发明另一些实施例的割草机器人300的示意性框图。割草机器人300例如可以是结合图2所描述的割草机器人200的一个具体实施方式。

如图所示，割草机器人300包括第一马达306a、第二马达306b，第一行走装置304a、第二行走装置304b、检测装置320和控制装置340。

作为示例，第一马达306a用于驱动第一行走装置304a，第一行走装置304a例如是图1A所示的后滚轮104a。第二马达306b用于驱动第二行走装置304b，第二行走装置304b例如是图1A所示的后滚轮104b。

检测装置320包括第一编码装置322a和第二编码装置322b。第一编码装置322a与第一行走装置304a相关联。第一编码装置322a例如是设置在第一行走装置304a上的编码器，用于记录第一行走装置304a在特定时间段内的转数。第二编码装置322b与第二行走装置304b相关联。第二编码装置322b例如是设置在第二行走装置304b上的编码器，用于记录第二行走装置304b在特定时间段内的转数。

控制装置340接收检测装置320的输出。控制装置340例如根据所记录的第一、第二行走装置304a、304b的转数，可计算出相应行走装置的行进速度、行进里程等。在一些实施例中，控制装置340可根据这些数据，进一步得到割草机器人300的行进速度、行进里程、是否发生转弯、以及在转弯时的转弯速度和转弯角度等中的一项或多项。控制装置340可判断这些指示姿态的参数中的一项或多项是否满足预定条件，并且在满足预定条件时，施加控制信号，以对行走装置中的至少一个产生阻力，以阻碍其既有的运动趋势。

图4示出根据本发明又一些实施例的割草机器人400的示意性框图。割草机器人400例如可以是结合图2所描述的割草机器人200的一个具体实施方式。

如图所示，割草机器人400包括行走装置404、动力装置406、检测装置420和控制装置440。在图4中，检测装置420包括传感器424。传感器424可以是一个传感器，也可以是两个或更多个传感器的集合。

传感器424可用于检测割草机器人的姿态。在一些实施例中，传感器424可以包括边界线传感器，用于感测边界线产生的磁场，用来判断割草机器人是否靠近边界线，或者与边界线的距离。在另一些实施例中，传感器424可以包括碰撞传感器，用于感测割草机器人是否碰到了障碍物。在还有一些实施例中，传感器424包括用于检测割草机器人相对于水平面的角度的装置、用于检测割草机器人的纵向轴线与坡度方向的角度的装置等中的一种或多种。传感器424例如包括倾角计或加速度计。在一些实施例里，倾角计包括陀螺仪。在一些实施例中，传感器424可检测割草机器人400是否发生停止事件。该停止事件可为在控制装置440预定控制下的自主停止事件，或者因发生错误而导致的被动停止事件。停止事件例如可在多种情况下由多种原因引起，包括但不限于，接收到停止指令、发生故障、遭遇边界线、遇到障碍物、遭遇斜坡、割草机器人倾斜到一定角度、到达充电站等。在另一些实施例中，由控制装置440判断是否发生停止事件。

控制装置440根据传感器424的输出，可判断这些指示姿态的参数中的一项或多项是否满足预定条件，并且在满足预定条件时，施加控制信号，以在行走装置中产生阻力，阻碍其既有的运动趋势。

图5示出根据本发明一些实施例的用于割草机器人的控制方法的流程图。图5所例示的方法例如可用于控制以上结合图1A-图4中的一幅或多幅图所描述的割草机器人。

在框52，检测装置检测割草机器人的姿态，在该姿态下，割草机器人的行走装置的至少一部分具有沿第一方向运动的趋势。在框54，控制装置确定姿态满足预定条件，从而向割草机器人施加控制信号，控制信号使得行走装置中产生阻力，阻力使得行走装置的至少一部分沿述第一方向运动的趋势受阻。

在一些实施例中，姿态指示割草机器人是否发生停止事件。当检测到停止事件时，控制装置向割草机器人施加控制信号，以使得割草机器人沿着施加控制信号之前的运动方向的运动趋势受阻。因此，在检测到停止事件时，所施加的控制信号产生的阻力可至少部分抵消或克服由于惯性或其他作用(例如重力)而产生的不期望运动，使得割草机器人快速停止，并保持静止。

在一些实施例中，姿态指示割草机器人是否接近边界线，预定条件包括割草机器人与边界线的距离小于第一阈值。第一阈值例如在0.4m至2m范围，例如是0.4m、0.8m、1.2m、1.6m、2m等。当割草机器人与边界线距离小于第一阈值时，期望的是，割草机器人后退或者转弯，而不是越过边界线进入非工作区域。因此，所施加的控制信号产生的阻力可至少部分抵消或克服由于惯性而产生的不期望前进，使得割草机器人不会离开工作区域，并快速后退或者转弯。

在一些实施例中，姿态指示割草机器人行进速度，预定条件包括割草机器人的进行速度大于第二阈值。第二阈值例如在0.4m/s至1m/s范围，例如是0.4m/s、0.6m/s、0.8m/s、1m/s等。割草机器人过快的行进速度会产生一些问题，例如失衡、越界、割草效果差等，因而是不期望的。当割草机器人的行进速度大于第二阈值时，所施加的控制信号产生的阻力可降低割草机器人的行进速度，使其降低至期望范围。

在一些实施例中，姿态指示割草机器人的转弯速度，预定条件包括割草机器人的转弯速度大于第三阈值。第三阈值例如在3°/s至15°/s范围，例如是3°/s、6°/s、8°/s、10°/s、12°/s、15°/s等。割草机器人过快转弯速度会带来一些问题，例如过度转弯、翻车、在转弯处割草效果差等，因而是不期望的。当割草机器人的转弯速度大于第三阈值时，所施加的控制信号产生的阻力可降低割草机器人的转弯速度，既可控制转弯的精度(例如避免转弯过度)，又可避免或缓和翻车等问题。

在一些实施例中，姿态指示割草机器人相对于水平面的角度，预定条件包括割草机器人相对于水平面的角度大于第四阈值。第四阈值例如在5°至20°范围，例如是5°、10°、15°、20°等。在斜坡上或者在非理想的水平面(例如不平整或者存在障碍物)，割草机器人相对于水平面的角度可能会过大，这可能会导致割草机器人在重力影响下发生非自主移动，或者会影响割草效果，或导致割草机器人失衡等，因而是不期望的。当割草机器人相对于水平面的角度大于第四阈值时，所施加的控制信号产生的阻力可避免割草机器人的非自主移动，或者可减缓割草机器人的行进，或者使得割草机器人停止下来，这对于割草机器人的自身工作或者安全都是有利的，例如割草机器人可缓缓移动直到其倾斜角减小到可接受的状态下(也即，在割草机器人倾角较大时，放缓其行进速度)，然后继续工作。

在一些实施例中，姿态指示割草机器人的纵向轴线与坡度方向的角度，预定条件包括割草机器人的纵向轴线与坡度方向的角度小于第五阈值。第五阈值例如在10°至80°范围，例如是10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°等。割草机器人的纵向轴线与坡度方向的角度过小，例如接近零度时，割草机器人有可能在重力影响下滑落斜坡，这是不期望的。因此，当该角度小于第五阈值时，施加控制信号，产生阻力，可避免或者缓和割草机器人滑坡发生。

在一些实施例中，姿态指示上述情形的多于一种的组合。例如，当检测到停止事件并且割草机器人相对于水平面成角度大于阈值，或者当检测到停止事件并且割草机器人的纵向轴线与坡度方向成角度小于阈值，或者检测到停止事件并且割草机器人接近边界线，或者检测到停止事件并且割草机器人具有大于阈值的转弯速度等时向割草机器人发出控制信号可能是特别有利的。以上的示例仅是示意性的，而不意图对姿态的组合方式进行任何限制。

关于阻力的方向的进一步例示，参见图6。如图示，割草机器人600在物理平面62上沿d1方向(即第一方向)行进。物理平面62可以是水平面，也可以是倾斜面，还可以是具有多种不同倾斜特征的表面的组合。

在确定姿态满足预定条件时，控制信号使得对割草机器人600产生沿d2方向(即第二方向)的力，该力产生阻碍作用，使得割草机器人600沿d1方向的运动趋势受阻。如所示，方向d2与方向d1的角度大于90度并且不超过270度。也即，不考虑大小的话，方向d2在半径21表示的半圆面、半径d25表示的半圆面以及二者右边的弧面围成的半球形区域中，但不包括d21和d25本身。例如，方向d2可取d22、d23、d24等。

当d2方向与d1方向在几何上理想相反时，d2与d1成180度角(即d2取d23)，这样，可用最小能量的控制信号达到预期的效果。也即，如果d2与d1成角不为180度时，要得到相同的阻碍效果，需要施加更大的控制信号，例如更大的电压或更大的电流。

在一些实施例中，所产生的阻力足以阻碍行走装置的至少一部分沿第一方向的运动，但不足以使得行走装置的至少一部分沿与第一方向不同的第二方向运动。以图6所示为例，割草机器人原朝着d1方向运动，在姿态满足预定条件时，所产生的阻力阻碍该运动趋势。然而，该朝向d2方向阻力并不足够使得割草机器人朝向d2方向运动。

这在许多方面是有利的。例如，在停止割草机器人的过程中，很多时候并不期望割草机器人倒退或者向其他方向运动，因此，所施加的控制信号产生的阻力可有利于割草机器人快速停下，但又不会产生不期望的运动。再例如，在转弯的过程中，期望的是可以精确控制要转弯的角度，而并不期望阻力过大，如果阻力过大，则可能无法转弯，或者需要消耗更多的能量。因此，所施加的控制信号产生的阻力的大小大致上可以到用来控制转弯精度的程度(例如防止转弯过快、过度)，而不会产生过大的、不期望的转弯阻力以阻碍转弯动作。

图7示出根据本发明一些实施例的割草机器人700在具有坡度的物理表面行进的示意图。

如所示，割草机器人700在倾斜角为a0的物理表面或斜坡74上沿着d71方朝向水平地面72行进。割草机器人700可确定其自身的倾斜角。倾斜角例如可以由割草机器人700的检测装置测量得到，也可由其控制装置通过对检测装置的数据输出进行处理得到。倾斜角例如是割草机器人700相对于水平面的角度，例如是其纵向轴线L相对于水平面HP的角度a1。对于理想斜坡74，a1可等于a0。

在一些实施例中，只要检测到倾斜角a1大于一定值，就会向割草机器人700的动力装置施加控制信号，产生例如沿着d72方向的力，从而对割草机器人700沿着d71方向的运动趋势产生阻碍。这对于防止割草机器人700行进太快、影响割草效果是有利的。

在一些实施例中，只要a1大于零，割草机器人700可判断出其在非水平物理表面行进，因而在停止或者转弯事件发生时，会产生与行进方向或转弯方向夹角在大于90度且小于270度之间的阻力，从而促进停止或实现更精确的转弯动作。

图8示出根据本发明另一些实施例的割草机器人800在具有坡度的物理表面行进的示意图。

图8示出水平地面82和具有坡度的物理表面或斜坡84。斜坡84的倾斜角表示为b0，坡度方向表示为S。割草机器人800在斜坡84上沿着d81方向行进。割草机器人800的纵向轴线L与坡度方向S所成的角度为b1。当b1接近零度或者180度时，割草机器人800最有可能在重力影响下滑落斜坡，这是不期望的。

在一些实施例中，当夹角b1小于一定数值(该数值例如在10°至80°范围)时，割草机器人800的控制装置会施加控制信号，产生与其行进方向d81的夹角在大于90度且小于270度之间的阻力，阻力例如沿d82方向。

在还有一些实施例中，当夹角b1接近180度，例如当b1大于一定数值(该数值例如在100°至170°范围)时，割草机器人800的控制装置会施加控制信号，产生与其行进方向的夹角在大于90度且小于270度之间的阻力。

图9示出根据本发明一些实施例的割草机器人900转弯的示意图。如所示，割草机器人900具有四个滚轮902a、902b、904a、904b。转弯前，割草机器人900的纵向轴线沿着y方向。沿着x方向转弯一定角度后，割草机器人用900’表示，其纵向轴线沿y’方向。

在一些实施例中，在转弯的过程中，割草机器人900的滚轮904a和904b在动力装置的驱动下以不同的速度转动或者沿着相反的方向(如箭头所示)转动。割草机器人900的控制装置会施加控制信号，该控制信号使得动力装置在滚轮904a和904b中至少其一产生阻力，对相应滚轮的转动趋势产生阻碍。该阻力的方向例如可以与相应滚轮的驱动方向的夹角大于90度且小于270度，例如是180度。在另一些实施例中，只有转弯速度大于阈值，例如大于5°/s，控制装置才会施加控制信号产生相应的在阻力。

图10示出根据本发明一些实施例的割草机器人1000在边界线限定的工作区域内运行的示意图。

如所示，边界线10限定割草机器人1000的工作区域。边界线10上设置充电站12。割草机器人1000在工作区域内随机行进或者按照预先规划好的路线行进，当电量低于一定水平时，可沿着边界线10行进至充电站12进行充电。

当割草机器人1000的电量充足时，并不期望其跨过边界线10。因此，在一些实施例中，当割草机器人1000沿箭头所示方向行进到与边界线10的距离L0小于一定值时，割草机器人1000会产生控制指令以后退或者转弯。在一些实施例中，当检测到L0小于一定值时(例如0.7m)，控制模块会产生控制信号，所施加的控制信号产生的阻力可至少部分抵消或克服由于惯性而产生的不期望前进，使得割草机器人快速后退或者转弯。

图11示出根据本发明一些实施例的对割草机器人施加的控制信号与其他控制信号进行叠加的示意图。

控制信号可以是电压信号，也可以是电流信号、或者电压、电流、以及其他信号中的一种或多种的组合。控制信号可施加到割草机器人的动力装置，从而产生扭矩，对行走装置进行驱动。在本实施例中，作为例示，控制信号是周期性的方波信号。本领域技术人员要理解的是，其他类型的控制信号也是可能的，例如正弦波信号、锯齿波信号等。

如图所示，在时刻t1之前，以控制信号1102对割草机器人进行驱动，使其在第一方向行进。控制信号1102的峰值强度为C1。从时刻t1开始，对割草机器人施加相反极性的控制信号1104，控制信号1104的峰值强度为C2。因此，从时刻t1开始，叠加后的控制信号是控制信号1102除去控制信号1104的剩余部分，叠加的结果是减小了沿第一方向对割草机器人的驱动作用。例如，在一个实施例中，在时刻t1之前，动力装置本以1N.m的扭矩驱动割草机器人，从时刻t1开始，经叠加该控制信号后，扭矩可下降至0.7N.m。

图11所示只是简化后的示意。在实际中，控制信号的波形可十分复杂，控制信号1102和1104的波形也可不同，也可存在三个或者更多个不同的控制信号进行叠加，不同的控制信号可具有它们各自的时间点或时间段。

例如，在一些实施例中，产生阻力的控制信号可在停止事件发生时即开始施加，也可在停止过程中开始施加。在某些实施例中，当割草机器人停止在斜坡上时，产生阻力的控制信号在停止事件完成后才施加，其可例如防止割草机器人打滑，使其在斜坡上的停靠更稳固。

例如，在一些实施例中，产生阻力的控制信号可在转弯事件发生时即开始施加，也可在转弯过程中开始施加。例如在一些实施例中，产生阻力的控制信号在转弯至一定角度之后才开始施加。这在一些情况下是有利的，例如可避免在转弯开始就产生不必要的阻力，而只有在转弯到一定程度、需要控制转弯精度的时才开始施加阻碍作用。

以上结合实施例阐述了本发明的思想以及其有益技术效果。通过上述，本领域技术人员会认识到，根据本发明的一个或多个实施例，可方便且有效地实现对割草机器人在预定条件下的控制。控制通过电子线路或者电子芯片实现，快速、准确、便捷、容易编程，可使得割草机器人对多种不同情况进行快速响应，并且可根据不同割草机器人工作环境的变化进行调整。

根据本发明的一个或多个实施例，并不需要附加繁杂或额外的元件、线路或装置来对割草机器人进行控制。而是，只需要在满足预定条件时，施加一个额外的控制信号产生预期的阻碍作用即可。可选地且有利地，所施加的控制信号不会使得割草机器人产生额外的不期望的运动或动作。

另外，本领域技术人员要理解的是，本文实施例仅出于例示本发明的目的，而决非对本发明的限制。例如，在以上一个或多个实施例中，检测装置和控制装置可设置在割草机器人上。这并不是必须的。在一些实施例中，至少控制装置可设置成物理地与割草机器人脱离。例如，控制装置的至少一部分或全部可设置在通过一个或多个网络与割草机器人通信的一个或多个服务器端、个人计算机(例如智能手机)端等。姿态信息和/或控制指令通过网络在割草机器人与控制装置之间交互。其他的设置方式也是可能的。

此外，一个附图可能示出多个要素。本领域技术人员要理解的是，这仅是出于简洁的目的，并不表示每个要素都是必须的。本领域技术人员将理解的是，同一个附图中的一个或多个要素可能是备选的或额外的要素。

本领域技术人员还要理解的是，以上实施例试图从不同方面例示本发明的一个或多个思想，它们并非是孤立的；而是，本领域技术人员可根据上述示例，将不同实施例进行适当的组合，以得到其他的技术方案示例。

除非另外限定，本文所使用的技术和科学术语具有作为本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。在非限定性实施例中例示了本发明的实施方式。在上述公开的实施例的基础上，本领域技术人员能想到的各种变型，都落入本发明的范围。

Claims (15)

1.一种用于割草机器人的控制方法，所述割草机器人包括动力装置和行走装置，其特征在于，所述方法包括：

检测所述割草机器人的姿态，在所述姿态下，所述割草机器人的行走装置的至少一部分具有沿第一方向运动的趋势；以及

确定所述姿态满足预定条件，从而向所述割草机器人施加控制信号，所述控制信号使得所述行走装置中产生阻力，所述阻力使得所述行走装置的至少一部分沿所述第一方向运动的趋势受阻。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述阻力足以阻碍所述行走装置的所述至少一部分沿所述第一方向的运动，但不足以使得所述行走装置的所述至少一部分沿与所述第一方向不同的第二方向运动，优选所述第二方向与所述第一方向的角度大于90度并且不超过270度，更优选所述第二方向与所述第一方向的角度大约为180度。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述动力装置在施加所述控制信号前输出沿第三方向的扭矩，所述控制信号令所述动力装置输出沿与所述第三方向相反的第四方向的扭矩。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制信号施加到所述动力装置，优选所述控制信号包括电压信号或电流信号。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制方法，其特征在于，检测所述割草机器人的姿态的步骤包括检测以下的一种或多种：

检测所述割草机器人是否发生停止事件；

检测所述割草机器人是否接近边界线；

检测所述割草机器人的行进速度；

检测所述割草机器人的转弯速度；

检测所述割草机器人相对于水平面的角度；以及

检测所述割草机器人的纵向轴线与坡度方向的角度。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述预定条件包括以下的一种或多种：

所述割草机器人与边界线的距离小于第一阈值；

所述割草机器人的进行速度大于第二阈值；

所述割草机器人的转弯速度大于第三阈值；

所述割草机器人相对于水平面的角度大于第四阈值；以及

所述所述割草机器人的轴线与坡度方向的角度小于第五阈值。

7.根据权利要求5或6所述的控制方法，其特征在于，所述预定条件还包括所述割草机器人发生停止事件。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述第一阈值优选在0.4m至2m范围，所述第二阈值优选在0.4m/s至1m/s范围，所述第三阈值优选在3°/s至15°/s范围，所述第四阈值优选在5°至20°范围，所述第五阈值优选在10°至80°范围。

9.一种割草机器人，其特征在于，所述割草机器人包括：

行走装置，用于促进所述割草机器人在物理表面沿第一方向行走；

动力装置，用于驱动所述行走装置；

检测装置，用于检测所述割草机器人的姿态；以及

控制装置，用于在所述姿态满足预定条件时，向所述割草机器人施加控制信号，所述控制信号使得所述行走装置中产生阻力，所述阻力使得所述行走装置的至少一部分沿所述第一方向运动的趋势受阻。

10.根据权利要求9所述的割草机器人，其特征在于，所述行走装置包括第一行走装置和第二行走装置，所述驱动装置包括用于驱动所述第一行走装置的第一马达和用于驱动所述第二行走装置的第二马达，

所述检测装置包括与所述第一行走装置相关联的第一编码装置和与所述第二行走装置相关联的第二编码装置，

所述控制装置用于至少部分地根据所述第一编码装置和所述第二编码装置的输出来计算所述第一行走装置和所述第二行走装置的行进速度和/或行进里程，并可选地根据所述行进速度和/或行进里程计算所述割草机器人的行进速度和/或转弯速度。

11.根据权利要求9所述的割草机器人，其特征在于，所述检测装置包括用于检测所述割草机器人是否接近边界线的装置。

12.根据权利要求9所述的割草机器人，其特征在于，所述检测装置包括用于检测所述割草机器人相对于水平面的角度的装置和/或用于检测所述割草机器人的轴线与坡度方向的角度的装置，所述装置例如是陀螺仪。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的割草机器人，其特征在于，所述控制装置包括比较装置，所述比较装置用于将以下检测值与预定值比较的装置，以及用于根据所比较的结果产生所述控制信号，所述检测值包括以下的一种或多种：

所述割草机的停止事件；

所述割草机器人与边界线的距离；

所述割草机器人的行进速度；

所述割草机器人的转弯速度；

所述割草机器人相对于水平面的角度；以及

所述所述割草机器人的纵向轴线与坡度方向的角度。

14.根据权利要求13所述的割草机器人，其特征在于，所述控制信号施加到所述动力装置，优选所述控制信号包括电压信号或电流信号。

15.根据权利要求13的割草机器人，其特征在于，所述控制信号使得所述动力装置的输出扭矩反向。

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