CN116560351A - 自移动设备及智能割草系统、割草机 - Google Patents

Abstract

一种自移动设备及智能割草系统、割草机，智能割草系统，包括由边界线所限定的工作区域以及智能割草设备，还包括：建图模块，用于获取边界线上的坐标点的原始坐标，并基于原始坐标构建工作区域的原始地图数据；校正模块，用于对原始地图数据进行校正，以获得更新地图数据；控制模块，用于控制智能割草设备按照更新地图数据在工作区域内和/或边界线上行走；校正模块包括：数据获取单元，获取边界线上至少一个特征物体的第一标记坐标和第二标记坐标；补偿计算单元，至少根据第一标记坐标、第二标记坐标和原始地图数据计算针对原始坐标的补偿量；地图校正单元，采用补偿量对原始坐标进行补偿校正，以获得更新地图数据。

Description

自移动设备及智能割草系统、割草机

技术领域

本发明涉及智能工作机领域，具体涉及一种自移动设备及智能割草系统、割草机。

背景技术

随着移动机器人技术的发展，近年来越来越多的机器人走进了人们的日常生活中，类似于扫地机器人，能自动在用户草坪中进行割草、自主反充、自主避障的智能割草设备器人也逐渐开始普及。这种智能割草设备器人可以将用户从清洁、维护草坪等繁重且枯燥的家务生活中解放出来，越来越受到用户的青睐。

割草机在工作前可以根据工作区域的边界线建立针对工作区域的地图数据，割草机能以建立的地图为导航进行自主割草。然而，割草机在沿边界线建图的过程中，通常会由于定位误差的影响，导致所建立的工作区域的地图与实际地形有较大的误差。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能沿边界线精确建立工作区域地图的智能割草机。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种智能割草系统，包括由边界线所限定的工作区域以及智能割草设备，还包括：建图模块，用于获取所述边界线上的坐标点的原始坐标，并基于所述原始坐标构建所述工作区域的原始地图数据；校正模块，用于对所述原始地图数据进行校正，以获得更新地图数据；控制模块，用于控制所述智能割草设备按照所述更新地图数据在所述工作区域内和/或所述边界线上行走；所述校正模块包括：数据获取单元，用于获取所述边界线上至少一个特征物体的第一标记坐标和第二标记坐标；补偿计算单元，用于至少根据所述第一标记坐标、所述第二标记坐标和所述原始地图数据计算针对所述原始坐标的补偿量；地图校正单元，用于采用所述补偿量对所述原始坐标进行补偿校正，以获得更新地图数据。

可选的，所述补偿计算单元，被配置为：根据所述第一标记坐标、所述第二标记坐标、所述边界线的长度以及所述原始坐标的坐标长度，计算针对所述原始坐标的补偿量。

可选的，所述补偿计算单元，被配置为：根据所述第一标记坐标和所述第二标记坐标计算一个有效补偿向量；根据所述边界线的长度和所述原始坐标的坐标长度确定所述原始坐标的可信度；根据所述补偿量和所述可信度确定针对所述原始坐标的补偿量。

可选的，所述原始坐标的坐标长度为所述边界线上的坐标点沿所述边界线到所述特征物体的距离。

可选的，所述补偿计算单元，被配置为：将所述第一标记坐标和多数第二标记坐标间的差值确定一个有效补偿向量；将所述原始坐标的坐标长度与所述边界线的长度的比值确定为所述原始坐标的可信度；根据所述有效补偿向量和所述可信度的比值确定针对所述原始坐标的补偿量。

可选的，所述特征物体包括第一特征物和第二特征物；所述补偿计算单元，被配置为：根据所述第一特征物的第一标记坐标和第二标记坐标计算第一补偿向量；根据所述第二特征物的第一标记坐标和第二标记坐标计算第二补偿向量；将所述第一补偿向量和所述第二补偿向量的均值确定为有效补偿向量。

一种自移动设备，包括：建图模块，用于获取工作区域的边界线上的坐标点的原始坐标，并基于所述原始坐标构建所述工作区域的原始地图数据；校正模块，用于对所述原始地图数据进行校正，以获得更新地图数据；控制模块，用于控制所述自移动设备按照所述更新地图数据在所述工作区域内和/或所述边界线上行走；所述校正模块包括：数据获取单元，用于获取所述边界线上至少一个特征物体的第一标记坐标和第二标记坐标；补偿计算单元，用于至少根据所述第一标记坐标、所述第二标记坐标和所述原始地图数据计算针对所述原始坐标的补偿量；地图校正单元，用于采用所述补偿量对所述原始坐标进行补偿校正，以获得更新地图数据。

可选的，所述补偿计算单元，被配置为：根据所述第一标记坐标、所述第二标记坐标、所述边界线的长度以及所述原始坐标的坐标长度，计算针对所述原始坐标的补偿量。

可选的，所述补偿计算单元，被配置为：根据所述第一标记坐标和所述第二标记坐标计算一个有效补偿向量；根据所述边界线的长度和所述原始坐标的坐标长度确定所述原始坐标的可信度；根据所述补偿量和所述可信度确定针对所述原始坐标的补偿量。

一种割草机，包括：建图模块，用于获取工作区域的边界线上的坐标点的原始坐标，并基于所述原始坐标构建所述工作区域的原始地图数据；校正模块，用于对所述原始地图数据进行校正，以获得更新地图数据；控制模块，用于控制所述割草机按照所述更新地图数据在所述工作区域内和/或所述边界线上行走；所述校正模块包括：数据获取单元，用于获取所述边界线上至少一个特征物体的第一标记坐标和第二标记坐标；补偿计算单元，用于至少根据所述第一标记坐标、所述第二标记坐标和所述原始地图数据计算针对所述原始坐标的补偿量；地图校正单元，用于采用所述补偿量对所述原始坐标进行补偿校正，以获得更新地图数据。

本发明的有益之处在于：智能割草机在沿边界线移动的过程中，能够标记坐标位置并建立针对工作区域的原始地图数据，且对建立的原始地图数据进行校正，保证了建立工作区域地图的准确性。

附图说明

图1是作为一种实施方式的智能割草机工作系统示意图；

图2是作为一种实施方式的割草机的结构图；

图3是作为一种实施方式的割草机的电路框图；

图4是作为一种实施方式的地图校正示意图；

图5是作为一种实施方式的建图模块的结构示意图；

图6是作为一种实施方式的割草机的地图校正方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明的技术方案除了适用于智能割草机，还适用于自动清洁设备、自动浇灌设备、自动扫雪机等适合无人值守的设备，以及其他类型能够采用以下披露的技术方案的实质内容的自移动设备均可落在本发明的保护范围内。本申请以主要针对智能割草机而言。可以理解的是，针对不同的自移动设备，可以采用不同的工作附件，不同功能附件对应不同的动作方式，在本申请的智能割草机中，工作附件为切割刀片，用以切割植被。

参考图1，所示的割草系统，包括边界线100、工作区域200、充电桩300以及割草机400。其中，充电桩300用于停靠割草机，尤其用于在其电源不足时补充能源，充电桩300通常设置于边界线100上或者设定在工作区域200内。边界线100用于限定割草机的工作区域200，通常边界线100首尾连接以将工作区域200封闭。在本申请中，工作区域其可以为不规则封闭图形，也可以为规则封闭图形。在一个实施例中，边界线100也可以用于限定非工作区域，非工作区域的形状与其中的障碍物的大小、形状等相关。

在一个是实施例中，边界线100可以由实体的物体构成，例如篱笆、围栏、墙壁等可以构成实体边界；也可以是由导线、信号发射装置等发出的电磁信号或光信号构成的非实体边界线。

如图2至图3所示，割草机400至少包括壳体401、设置于割草机主体下方的切割刀片402、驱动轮403、控制驱动轮403行走的驱动马达404、控制模块10、电源装置20，建图模块30、校正模块40。可以理解的是，割草机400还包括驱动切割刀片402的切割马达（未示出）。控制模块10通过控制驱动马达和切割马达分别实现对驱动轮403和切割刀片402的控制。

电源装置20，用于向驱动马达和切割马达供电，并以及提供控制模块10、建图模块30、校正模块40等单元模块的供电电压。可选的，电源装置20可以是直流电源电池包，也可以是交流市电，此处不做限定。

在一个实施例中，割草机400还可以包括定位模块（未示出），用于实时定位割草机400的位置信息。在本申请中，定位模块可以采用GPS定位技术、SLAM定位技术、视觉定位技术、超声波定位技术等其他定位技术中的一种或多种来定位割草机的位置。

建图模块30，用于获取工作区域200边界线上的坐标点的原始坐标，并基于标记的原始坐标构建工作区域的原始地图数据。所谓的原始坐标为校正前的坐标，可以简称坐标。在一个实施例中，原始坐标可以由割草机中的定位模块标记所得的，也可以由建图模块中的定位单元标记的所得。在一个实施例中，如图4所示，割草机100实际的工作区域是边界线1形成的方形区域。控制模块10可以控制割草机400沿边界线1行走，建图模块30可以记录或者标记割草机400在行走过程中边界线上的原始坐标，例如，每个一定时间标记一次坐标或者每个一段距离标记一次坐标。在割草机400再次回到起点时，建图模块30可以基于所标记的所有原始坐标构建工作区域的原始地图数据。在本实施例中，割草机400的沿边界线建图的起点可以是充电桩300或者其他设置在边界线上的特征物体。

图4中边界线1形成的方向区域为实际的工作区域，但通常割草机400绕边界行走后建图模块30建立的原始地图数据与实际工作区域之间存在较大的出入。示例性的，图4中线2形成的区域表示建图模块30所建立的原始地图数据。若割草机400在后续的割草工作中配合定位模块按照线2形成的地图进行割草作业，则可能会驶出实际的割草区域或者有些割草区域内的草不能被割到。

为避免上述问题发生，校正模块40可以对建图模块30建立的地图数据进行校正，并将校正后的更新地图数据传输至控制模块10。控制模块10控制割草机400按照更新地图数据在工作区域内和/或边界线上行走，能避免割草机400使出工作区域或者对某些区域内的草割不到的情况发生，保证了割草效果。

在一个实施例中，如图5所示建图模块30包括数据获取单元31、补偿计算单元32以及地图校正单元33。在一个实施例中，数据获取单元31用于获取边界线上至少一个特征物体的第一标记坐标和第二标记坐标。所谓的特征物体可以是边界线上固定位置的物体，在本实施例中特征物体为充电桩300。割草机400沿边界线建图的起始位置为充电桩300所在的位置。特征物体的第一标记坐标可以是割草机400从特征物体出发沿边界线建图的起始坐标，也就是割草机以特征物体为建图起始点时检测到的特征物体的坐标。特征物体的第二标记坐标，可以是割草机400沿边界线建图一周后再次行驶到特征物体处，检测到的特征物体的坐标。理想状态下，若割草机400沿边界线行走的过程中，导航足够精确，则特征物体的第一标记坐标和第二标记坐标基本相同。

补偿计算单元32，用于根据上述第一标记坐标、第二标记坐标以及上述原始地图数据计算针对该地图中的标记坐标的补偿量。其中，原始地图数据中的标记坐标为建图模块30在建图的过程中记录的边界线上的所有坐标点的坐标值。进一步的，地图校正单元33能采用上述补偿量对原始地图数据中的标记坐标进行补偿校正。从而，建图模块30能根据补偿校正后的标记坐标生成更新地图数据。示例性的，如图4中的线3可以形成的区域即为更新地图数据。对比图4中边界线1、线2以及线3形成的地图数据可知，经上述校正方法校正后，更新地图数据与实际的区域地图更接近。

在一个实施例中，补偿计算单元32具体根据第一标记坐标、第二标记坐标、原始地图数据中边界线的长度以及边界线上标记坐标的坐标长度计算针对原始地图数据中边界线上标记坐标的补偿量。其中，边界线上标记坐标的坐标长度为边界线的坐标点沿边界线到特征物体的距离。例如，图4中线2上的标记坐标P_i沿着线2到充电桩300的距离L_i即为标记坐标P_i的坐标长度，且线2的总长度L为原始地图数据中边界线的长度。假设特征物体充电桩300的第一标记坐标为P₀，第二标记坐标为P_n，则补偿计算单元32可以根据P₀、P_n、L和L_i计算针对标记坐标的P_i补偿量。

在一种实现方式中，补偿计算单元32可以将第一标记坐标和第二标记坐标的差值确定为有效补偿向量；将边界线上标记坐标的坐标长度与原始地图数据中边界线的长度的比值确定为边界线上标记坐标的可信度；进而将有效补偿向量与可限度的比值确定为针对原始地图数据中边界线上标记坐标的补偿量。进一步的，补偿计算单元32可以根据补偿量计算标记坐标补偿后的坐标。在一个实施例中，假设有效补偿向量为D，边界线上标记坐标P_i的可信度为b_i，标记坐标P_i的补偿量为C_i，标记坐标补偿后的坐标为Pc_i，则有效补偿向量D=P₀-P_n，可信度b_i=L/L_i，P_i的补偿量C_i=D/b_i。进一步的，标记坐标补偿后的坐标为Pc_i=P_i+C_i。从而，建图模块可以根据补偿校正后的坐标Pc_i构建更新地图数据。

在一个实施例中，工作区域的边界线上可以设有多个特征物，例如第一特征物和第二特征物。则补偿计算单元32可以根据第一特征物的第一标记坐标和第二标记坐标计算第一补偿向量D₁；根据所述第二特征物的第一标记坐标和第二标记坐标计算第二补偿向量D₂，进而将第一补偿向量D₁和第二补偿向量D₂的均值确定为有效补偿向量D。通过设置多个特征物体，可以得到更精确的效补偿向量的，从而提高计算补偿量的准确性。

下面将结合图6说明用于智能割草机运动控制方法的流程示意图，该方法包括如下步骤：

S101，沿边界线建立工作区域的原始地图数据。

S102，确定充电桩的第一标记坐标和第二标记坐标。

其中，第一标记坐标是机器沿边界线建图起点处充电桩的坐标，第二标记坐标是机器沿边界线行走一圈圈再次回到充电桩处再次针对充电桩标记所标记的坐标。

S103，根据第一标记坐标和第二标记坐标计算一有效补偿向量。

S104，根据边界线的长度和边界线上的原始坐标的坐标长度确定原始坐标的可信度。

S105，根据补偿量和可信度确定针对原始坐标的补偿量。

S106，采用补偿量对原始坐标进行补偿校正。

S107，采用补偿校正后的标记坐标构建更新地图数据。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种智能割草系统，包括由边界线所限定的工作区域以及智能割草设备，

还包括：

建图模块，用于获取所述边界线上的坐标点的原始坐标，并基于所述原始坐标构建所述工作区域的原始地图数据；

校正模块，用于对所述原始地图数据进行校正，以获得更新地图数据；

控制模块，用于控制所述智能割草设备按照所述更新地图数据在所述工作区域内和/或所述边界线上行走；

所述校正模块包括：

数据获取单元，用于获取所述边界线上至少一个特征物体的第一标记坐标和第二标记坐标；

补偿计算单元，用于至少根据所述第一标记坐标、所述第二标记坐标和所述原始地图数据计算针对所述原始坐标的补偿量；

地图校正单元，用于采用所述补偿量对所述原始坐标进行补偿校正，以获得更新地图数据。

2.根据权利要求1所述的智能割草系统，其特征在于，

所述补偿计算单元，被配置为：

根据所述第一标记坐标、所述第二标记坐标、所述边界线的长度以及所述原始坐标的坐标长度，计算针对所述原始坐标的补偿量。

3.根据权利要求1所述的智能割草系统，其特征在于，

所述补偿计算单元，被配置为：

根据所述第一标记坐标和所述第二标记坐标计算一个有效补偿向量；

根据所述边界线的长度和所述原始坐标的坐标长度确定所述原始坐标的可信度；

根据所述补偿量和所述可信度确定针对所述原始坐标的补偿量。

4.根据权利要求2或3所述的智能割草系统，其特征在于，

所述原始坐标的坐标长度为所述边界线上的坐标点沿所述边界线到所述特征物体的距离。

5.根据权利要求3所述的智能割草系统，其特征在于，

所述补偿计算单元，被配置为：

将所述第一标记坐标和多数第二标记坐标间的差值确定一个有效补偿向量；

将所述原始坐标的坐标长度与所述边界线的长度的比值确定为所述原始坐标的可信度；

根据所述有效补偿向量和所述可信度的比值确定针对所述原始坐标的补偿量。

6.根据权利要求3所述的智能割草系统，其特征在于，

所述特征物体包括第一特征物和第二特征物；

所述补偿计算单元，被配置为：

根据所述第一特征物的第一标记坐标和第二标记坐标计算第一补偿向量；

根据所述第二特征物的第一标记坐标和第二标记坐标计算第二补偿向量；

将所述第一补偿向量和所述第二补偿向量的均值确定为有效补偿向量。

7.一种自移动设备，包括：

建图模块，用于获取工作区域的边界线上的坐标点的原始坐标，并基于所述原始坐标构建所述工作区域的原始地图数据；

校正模块，用于对所述原始地图数据进行校正，以获得更新地图数据；

控制模块，用于控制所述自移动设备按照所述更新地图数据在所述工作区域内和/或所述边界线上行走；

所述校正模块包括：

数据获取单元，用于获取所述边界线上至少一个特征物体的第一标记坐标和第二标记坐标；

补偿计算单元，用于至少根据所述第一标记坐标、所述第二标记坐标和所述原始地图数据计算针对所述原始坐标的补偿量；

地图校正单元，用于采用所述补偿量对所述原始坐标进行补偿校正，以获得更新地图数据。

8.根据权利要求7所述的自移动设备，其特征在于，

所述补偿计算单元，被配置为：

根据所述第一标记坐标、所述第二标记坐标、所述边界线的长度以及所述原始坐标的坐标长度，计算针对所述原始坐标的补偿量。

9.根据权利要求7所述的自移动设备，其特征在于，

所述补偿计算单元，被配置为：

根据所述第一标记坐标和所述第二标记坐标计算一个有效补偿向量；

根据所述边界线的长度和所述原始坐标的坐标长度确定所述原始坐标的可信度；

根据所述补偿量和所述可信度确定针对所述原始坐标的补偿量。

10.一种割草机，包括：

建图模块，用于获取工作区域的边界线上的坐标点的原始坐标，并基于所述原始坐标构建所述工作区域的原始地图数据；

校正模块，用于对所述原始地图数据进行校正，以获得更新地图数据；

控制模块，用于控制所述割草机按照所述更新地图数据在所述工作区域内和/或所述边界线上行走；

所述校正模块包括：

数据获取单元，用于获取所述边界线上至少一个特征物体的第一标记坐标和第二标记坐标；

补偿计算单元，用于至少根据所述第一标记坐标、所述第二标记坐标和所述原始地图数据计算针对所述原始坐标的补偿量；

地图校正单元，用于采用所述补偿量对所述原始坐标进行补偿校正，以获得更新地图数据。