CN205139707U - 一种自行走设备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自行走设备系统，包括信号发生装置、用于设定自行走设备工作区域的导线以及自行走设备，导线与信号发生装置构成闭环导电回路，自行走设备包括设于其本体上的驱动单元、控制单元以及至少一个磁场信号检测单元，磁场信号检测单元根据检测到的磁场大小和方向输出检测信号，控制单元接收检测信号并根据检测信号控制自行走设备在工作区域内动作，信号发生装置包括自适应于导线长度并输出信号脉冲的伪随机脉冲信号发生器，以及恒流单元，与现有技术相比，本实用新型提高增加恒流单元，稳定了导线内的信号电流的大小，提高设置伪随机脉冲信号发生器，使导线内外的磁场信号更加易于检测，成本低廉，简单实用。

Description

一种自行走设备系统

技术领域

本实用新型涉及自动控制领域，更具体地说，它涉及一种自行走设备系统。

背景技术

生活中扫地机器人、割草机器人等自行走设备十分常见，在各个自行走设备工作时，需要为自行走设备划定工作的范围，目前市场上自行走设备工作范围设定的办法有很多，如红外、视频识别、磁性条等，这些方法在应用中存在一些不足之处：红外易受阳光干扰，且不适宜长期用于室外，视频识别也不适宜长期用于室外，磁性条成本高，使用范围受到限制，不易推广，对于上述各个方法，它们都有一个共同点，就是不能有效地识别工作范围的内外，无法可靠保证当自行走设备处于自己的工作范围内时正常工作，处于工作范围外使则停机，针对上述问题，现有技术的解决方案是通过在划定的工作范围内设定一闭环导线，在导线上通一恒定电流，由安培定律可知，在闭环导线的内外将会产生方向相反，且强度随着与导线的距离增大而减小的磁场信号，自行走设备通过检测上述磁场信号计算出自身的位置，上述方法中，核心问题便是确保闭环导线中恒定电流的特殊性使得检测不易被误导且降低系统的复杂程度，再次便是确保闭环导线的电流恒定以保证闭环导线中的磁场恒定，现有技术中均未对此进行优化。

实用新型内容

针对实际运用中的问题，本实用新型提出了一种自行走设备系统，具体方案如下：

一种自行走设备系统，包括信号发生装置、围定工作范围的导线以及自行走设备，所述自行走设备包括设于其本体上的驱动单元、控制单元以及至少一个磁场信号检测单元，所述磁场信号检测单元根据检测到的磁场大小和方向输出一检测信号，所述控制单元接收所述检测信号并根据所述检测信号控制自行走设备在工作区域内动作，所述信号发生装置包括一脉冲信号发生器，所述脉冲信号发生器自适应于导线长度并输出一用于在导线的内外侧产生磁场的信号脉冲，所述信号脉冲的脉宽小于两个信号脉冲的间隔时间，以及一恒流单元，用以恒定所述导线内的信号电流的强度。

进一步的，还包括一增益可控放大电路，所述检测信号经所述增益可控放大电路进入控制单元用以调整自行走设备的工作范围的大小，所述脉冲信号发生器发射伪随机信号。

进一步的，所述磁场信号检测单元包括一第一检测模块，包括一磁场感应元件，用以检测自行走设备左前边沿的磁场信号并输出一第一检测信号；一第二检测模块，包括一磁场感应元件，用以检测自行走设备右前边沿的磁场信号并输出一第二检测信号；一第三检测模块，包括一磁场感应元件，用以检测自行走设备左后边沿的磁场信号并输出一第三检测信号；一第四检测模块，包括一磁场感应元件，用以检测自行走设备左后边沿的磁场信号并输出一第四检测信号。

进一步的，所述磁场感应元件为电感。

进一步的，所述恒流单元包括一恒流模块以及一与所述导线串联连接的限流模块，所述恒流模块检测所述导线的信号电流大小并输出一控制信号，所述限流模块接收所述控制信号并根据所述控制信号控制导线内信号电流的大小。

进一步的，所述限流模块为一漏极与源极串联接入导线的NMOS管，所述NMOS管的栅极接收所述控制信号。

进一步的，所述导线至少为一圈。

通过上述技术方案，当自行走设备工作时，设于自行走设备上的磁场信号检测单元检测导线内的磁场信号的大小和方向，由此判断出自行走设备与导线的距离以及其是否处于导线的工作区域内，通过设置恒流单元可以有效地保证导线内信号电流的大小恒定，通过设置伪随机信号发生器，使得导线内的电流随信号脉冲发生变化，也就使得导线内的磁场发生预定的变化，磁场信号检测单元检测上述磁信号输出对应的检测信号，以此控制自行走设备的动作，避免了外界的磁干扰，也就不需要抗干扰电路等单元，简化了系统。

与现有技术相比，本实用新型提高增加恒流单元，稳定了导线内的信号电流的大小，提高设置伪随机脉冲信号发生器，使导线内外的磁场信号更加易于检测，成本低廉，简单实用。

附图说明

图1为本实用新型的整体示意图；

图2为本实用新型自行走设备的系统框图；

图3为本实用新型恒流单元电路图；

图4为本实用新型的波形效果图。

附图标志：1、信号发生装置，2、导线，3、自行走设备，4、控制单元，5、磁场信号检测单元，6、驱动单元，7、供电单元，8、限流模块，9、恒流模块，10、磁场感应元件。

具体实施方式

参照图1～4对本实用新型做进一步说明。

如图1和图2所示，一种自行走设备3系统，包括信号发生装置1、用于设定自行走设备3工作区域的导线2以及自行走设备3，导线2与信号发生装置1构成一闭环导电回路并在导线2的两侧产生方向相反的磁场，自行走设备3包括设于其本体上的驱动单元6、控制单元4以及至少一个磁场信号检测单元5，磁场信号检测单元5根据检测到的磁场大小和方向输出一检测信号，控制单元4接收检测信号并根据检测信号控制自行走设备3在工作区域内动作，信号发生装置1包括一伪随机脉冲信号发生器，伪随机脉冲信号发生器自适应于导线2长度并输出一用于在导线2的内外侧产生磁场的信号脉冲，信号脉冲的脉宽小于两个信号脉冲的间隔时间，以及一恒流单元，用以恒定导线2内的信号电流的强度，详述的，恒流单元包括一恒流模块9以及一与导线2串联连接的限流模块8，恒流模块9检测导线2的信号电流大小并输出一控制信号，限流模块8接收控制信号并根据控制信号控制导线2内信号电流的大小，限流模块8为一漏极与源极串联接入导线2的NMOS管，NMOS管的栅极接收控制信号，图3给出了恒流单元的电路示意图，可见，随着导线2内的信号电流减小，恒流模块9的输出电压便加大，使得NMOS管的导电沟道宽度加宽，从而使得导线2内的信号电流增大，反之，若导线2内的电流增大，恒流模块9便输出一电压使得NMOS管的导电沟道宽度变窄，从而使得导线2内的信号电流减小，如此便可实现对导线2的恒流控制。基于上述恒流控制，使得导线2内的磁场强度大小恒定，减小了自行走设备3的动作误差。

优化的，还包括一增益可控放大电路，检测信号经增益可控放大电路进入控制单元4用以调整自行走设备3的工作范围的大小。

进一步的，磁场信号检测单元5包括一第一检测模块，包括一磁场感应元件10，用以检测自行走设备3左前边沿的磁场信号并输出一第一检测信号；一第二检测模块，包括一磁场感应元件10，用以检测自行走设备3右前边沿的磁场信号并输出一第二检测信号；一第三检测模块，包括一磁场感应元件10，用以检测自行走设备3左后边沿的磁场信号并输出一第三检测信号；一第四检测模块，包括一磁场感应元件10，用以检测自行走设备3左后边沿的磁场信号并输出一第四检测信号，通过粉分设于自行走设备3四周的检测模块，实现了自行走设备3对其周围磁场的检测。

进一步详述的，磁场感应元件10为电感，当电感元件在磁场中运动时，其两端会产生相应的电动势，此时便可根据该电动势的大小测算出自行走设备3距离导线2的距离，若电感线圈两端的电动势反向，便可知道该自行走设备3已经超越导线2进入到了工作范围以外的区域。

进一步的，导线2包括至少一圈金属导线，当然，在实际应用中也可以为多匝线圈。

在本实施例中，自行走设备3为自动割草机或自动扫地机器人或移动式除尘器等自移动设备，在该只移动设备中，为了优化使用，还设有其他单元模块，如图2，如人体交互单元，通信单元或者其它传感器单元，在本实施例中，还包括有对系统各单元的供电单元7，用以提供各个功能单元所需的工作电压，由于供电单元7电路在现有技术中已经有很多公开，在此便不再赘述。

如图4所示为信号发生装置1的波形效果图，由图可知，信号检测单元生成的信号与随机脉冲信号相对应，t1<t2,由此使得工作区域内的磁场变化也只在t1时间内完成，较小的变化时间使得磁场信号不易受到外界的干扰。

通过上述技术方案，当自行走设备3工作时，设于自行走设备3上的磁场信号检测单元5检测导线2内的磁场信号的大小和方向，由此判断出自行走设备3与导线2的距离以及其是否处于导线2的工作区域内，通过设置恒流单元可以有效地保证导线2内信号电流的大小恒定，通过设置伪随机信号发生器，使得导线2内的电流随信号脉冲发生变化，也就使得导线2内的磁场发生预定的变化，磁场信号检测单元5检测上述磁信号输出对应的检测信号，以此控制自行走设备3的动作，避免了外界的磁干扰，也就不需要抗干扰电路等单元，简化了系统。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种自行走设备系统，包括信号发生装置（1）、围定工作范围的导线以及自行走设备（3），其特征是：

所述自行走设备（3）包括设于其本体上的驱动单元（6）、控制单元（4）以及至少一个磁场信号检测单元（5），所述磁场信号检测单元（5）根据检测到的磁场大小和方向输出一检测信号，所述控制单元（4）接收所述检测信号并根据所述检测信号控制自行走设备（3）在工作区域内动作；

所述信号发生装置（1）包括一脉冲信号发生器，所述脉冲信号发生器自适应于导线（2）长度并输出一用于在导线（2）的内外侧产生磁场的信号脉冲，所述信号脉冲的脉宽小于两个信号脉冲的间隔时间；

以及一恒流单元，用以恒定所述导线（2）内的信号电流的强度。

2.根据权利要求1所述的自行走设备系统，其特征是：还包括一增益可控放大电路，所述检测信号经所述增益可控放大电路进入控制单元（4）用以调整自行走设备（3）的工作范围的大小,所述脉冲信号发生器发射伪随机信号。

3.根据权利要求1所述的自行走设备系统，其特征是：所述磁场信号检测单元（5）包括

一第一检测模块，包括一磁场感应元件（10），用以检测自行走设备（3）左前边沿的磁场信号并输出一第一检测信号；

一第二检测模块，包括一磁场感应元件（10），用以检测自行走设备（3）右前边沿的磁场信号并输出一第二检测信号；

一第三检测模块，包括一磁场感应元件（10），用以检测自行走设备（3）左后边沿的磁场信号并输出一第三检测信号；

一第四检测模块，包括一磁场感应元件（10），用以检测自行走设备（3）左后边沿的磁场信号并输出一第四检测信号。

4.根据权利要求3所述的自行走设备系统，其特征是：所述磁场感应元件（10）为电感。

5.根据权利要求1所述的自行走设备系统，其特征是：所述恒流单元包括一恒流模块（9）以及一与所述导线（2）串联连接的限流模块（8），所述恒流模块（9）检测所述导线（2）的信号电流大小并输出一控制信号，所述限流模块（8）接收所述控制信号并根据所述控制信号控制导线（2）内信号电流的大小。

6.根据权利要求5所述的自行走设备系统，其特征是：所述限流模块（8）为一漏极与源极串联接入导线（2）的NMOS管，所述NMOS管的栅极接收所述控制信号。