CN211698708U - 自动工作系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自动工作系统。自动工作系统包括自动工作装置和路径规划装置，自动工作系统还包括连接安装在自动工作装置上的图像采集装置、与图像采集装置通信连接的图像处理装置以及图像存储装置，图像采集装置连接在自动工作装置上，用于获取工作区域内的地形特征图像并传递至图像存储装置进行存储，图像处理装置用于根据地形特征图像拟合形成工作区域的三维控制地图。本实用新型的自动工作系统具有地图建立功能，可方便快捷的获取工作区域高精度的三维控制地图，继而根据三维控制地图中的位置及环境信息规划移动、工作及充电路径，有效提升了实现园林工作的自动工作系统的实用性。

Description

自动工作系统

技术领域

本实用新型涉及一种自动工作系统。

背景技术

随着近年来智能技术的不断发展，智能机械设备在各个领域中均得到了应用，特别是在园林机械领域，智能园林设备的产生将用户从清洁、维护等费时费力的工作中解放出来。

然而在现有技术中的智能园林设备虽具有智能化、现代化、绿色环保以及解放双手等优势，但由于智能园林设备在正常工作之前，都要先围绕着草坪等工作区域布置边界信号线，边界信号线在布置的过程中有时会布置在草坪之下，这种布置形式通常会导致草坪等工作区域地面的破坏；而当边界信号线布置在草坪等工作区域的地面上时，边界信号线容易受到外来信号的干扰导致智能园林设备的失控。

同时，在布置边界信号线的过程中还需避开草坪等工作区域中的树木、花坛等障碍物；此外，智能园林设备在草坪等工作区域上都是随机性的行走工作；返回充电站时也是随机的寻找充电引导线或边界信号线，因此，智能园林设备在回归充电站时需要沿袭布置的引导线或者信号线移动，容易将草坪等工作区域压出压痕，致使草坪等工作区域的形貌发生破坏影响智能园林设备的实用性。

有鉴于此，确有必要提供一种新的自动工作系统，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自动工作系统，该自动工作系统具有控制地图建立功能，可方便快捷的获取工作区域的高精三维控制地图，继而根据三维控制地图中的位置及环境信息规划移动、工作及充电路径，有效提升了实现园林工作的自动工作系统的实用性。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种自动工作系统，包括用于在工作区域内移动并执行园林工作任务的自动工作装置，所述自动工作系统还包括图像采集装置、与所述图像采集装置通信连接的图像处理装置、分别与所述图像采集装置和所述图像处理装置信号连接的图像存储装置以及用于规划、获取所述自动工作装置在工作区域内行走路径的路径规划装置，所述图像采集装置连接在自动工作装置上，用于获取所述工作区域内的地形图像并传递至所述图像存储装置进行存储，所述图像处理装置用于根据地形图像拟合形成所述工作区域的三维地形特征图像，并在所述路径规划装置的处理作用下拟合获取工作区域的三维控制地图。

作为本实用新型的进一步改进，所述自动工作装置包括机壳、收容在所述机壳内的控制单元、供电单元以及用于执行园林工作的工作单元，所述图像采集装置连接安装在所述机壳上，且所述图像采集装置在水平面上的旋转角为360°，俯仰角为-15～60°。

作为本实用新型的进一步改进，所述控制单元用于控制自动工作装置的运行及工作，包括收容在所述机壳内的控制电路板、驱动电机、位于所述机壳后方的驱动轮以及位于所述机壳前方的从动轮。

作为本实用新型的进一步改进，所述地形图像包括工作区域中各个位置处的位置信息和环境信息，所述图像处理装置用于获取所述位置信息和环境信息，以拟合获取所述自动工作装置的工作区域的三维地形特征图像。

作为本实用新型的进一步改进，所述路径规划装置分别与所述自动工作装置、所述图像采集装置以及所述图像存储装置通信连接，包括显示单元和路径规划单元，且所述显示单元与所述图像存储装置通信连接，用于显示图像采集装置拟合获取的三维地形特征图像或三维控制地图。

作为本实用新型的进一步改进，所述路径规划单元包括数据处理单元以及操纵单元，所述数据处理单元分别与所述自动工作装置和所述图像采集装置通信连接，并通过所述图像采集装置实时获取所述自动工作装置移动过程中的位置信息及环境信息，以对所述三维地形特征图像进行调整，并规划所述自动工作装置的工作路径。

作为本实用新型的进一步改进，所述操纵单元分别与所述自动工作装置的驱动装置和工作装置通信连接以用于控制所述驱动装置带动所述自动工作装置在工作区域内移动。

作为本实用新型的进一步改进，所述路径规划装置还包括参考标记单元，所述参考标记单元用于标定标记参考物并设定标记参考坐标，所述数据处理单元通过所述标记参考物和所述标记参考坐标对所述三维地形特征图像中的障碍物进行标记处理。

作为本实用新型的进一步改进，所述自动工作装置上还设有用于检测障碍物的障碍物感应装置，所述障碍物感应装置与所述控制单元电性连接，且可通过所述控制单元控制所述自动工作装置绕过障碍物。

作为本实用新型的进一步改进，所述路径规划装置能在三维地形特征图像上设定工作区域的边界和/或所述自动工作装置返回设定位置进行充电的路径。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的自动工作系统通过设置图像采集装置及与图像采集装置信号连接的路径规划装置，使得自动工作装置可获取工作区域的地形图像，进一步通过地形图像拟合获取工作区域的三维三维地形特征图像，继而通过路径规划装置设定/调整自动工作装置的工作/充电回归路径，最终获取自动工作装置1工作区域的三维控制地图；如此设置，一方面，有效提升了自动工作系统工作区域三维控制地图的绘制精度；另一方面，有效避免了自动工作装置在运行过程中单一重复的路线对工作区域地貌的影响，进一步提升了自动工作系统的实用性。

附图说明

图1是本实用新型自动工作系统的结构示意图。

图2是图1自动工作系统的模块示意图。

图3是图1中自动工作装置的结构示意图。

图4是图1中自动工作装置的另一角度的结构示意图。

图5是图1中自动工作装置的模块示意图。

图6是图2中参考标记单元标定标记参考物并设定标记参考坐标的示意图。

图7是图2中数据处理单元设定工作路径的示意图。

图8是本实用新型自动工作系统工作区域的三维控制地图建立方法的流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

请参阅图1及图2所示，为本实用新型提供的一种自动工作系统100，包括自动工作装置1、用于获取自动工作装置1工作区域的三维地形特征图像的图像采集装置2、图像存储装置3和图像处理装置4以及用于规划、获取自动工作装置1在工作区域内行走路径的路径规划装置。

请参阅图3～图5所示，自动工作装置1用于在工作区域内移动并执行园林工作任务。在本实用新型中，自动工作装置1包括机壳11、收容在所述机壳11内的控制单元12、供电单元13以及用于执行园林工作的工作单元14。具体来讲，机壳11具有收容空间(未图示)，控制单元12用于控制自动工作装置1的运行及工作，包括收容在机壳11的收容空间内的控制电路板(未图示)、驱动电机121、位于机壳11后方的驱动轮122以及位于机壳11前方的至少一个从动轮123，进一步的，驱动电机121至少设置有2个，包括用于驱动驱动轮122的第一驱动电机(未标号)以及用于驱动工作单元14工作的第二驱动电机(未标号)，以驱动自动工作装置1的运行和工作。优选的，自动工作装置1具有两个位于机壳11后方的驱动轮122以及与驱动轮122一一对应设置的2个第一驱动电机，且从动轮123为万向轮。

供电单元13收容在收容空间内，以用于为自动工作装置1提供电能，且在本实用新型中供电单元13与自动工作装置1可拆卸连接的可充电供电单元，以方便供电单元13的充电/更换，当然，在本实用新型的其他实施例中，供电单元13还可与自动工作装置1固定连接，此时可通过充电线为供电单元13进行充电，优选的，供电单元13为可充电电池包。

工作单元14连接安装在机壳11上并与第二驱动电机驱动连接，在本实用新型中，工作单元14可以为任意一种用于执行园林工作的园林工作单元，如用于执行割草任务的切割刀片组件或用于执行除雪任务的除雪组件等。需要说明的是，工作单元14与机壳11可拆卸连接，即，工作单元14与机壳11的连接位置可根据工作单元14的具体功能进行连接安装，只需保证工作单元14与控制电机121电性连接且可实现园林工作任务即可。

图像采集装置2用于采集自动工作装置1工作区域的地形图像，在本实用新型中，地形图像包括用于显示工作区域的边界地形特征的第一地形图像及用于显示工作区域的内部地形特征的第二地形图像，且每个地形图像中均包括工作区域各个位置处的位置信息及环境信息。具体来讲，图像采集装置2连接安装在机壳11上，且图像采集装置2在水平面上的旋转角为360°，俯仰角为-15～60°，优选的，图像采集装置2采集图像时的俯仰角为0-45°。在本实用新型中，图像采集装置2为扫描或摄像设备任一种，当然在本实用新型的其他实施例中，图像采集装置2还可为其它用于获取地形图像的装置，即，在本实用新型中，图像采集装置2的具体选型可根据实际需要进行选择于此不予限制。

图像存储装置3与图像采集装置2电性连接，以用于存储图像采集装置2采集获取的地形图像，在本实用新型的一个实施例中，图像存储装置3与图像采集装置2分体设置，且图像存储装置3收容在收容空间内/连接在机壳11上。当然在本实用新型的其他实施例中，图像存储装置3还可与图像采集装置2一体成型设置。

图像处理装置4与图像存储装置3信号连接，以获取图像存储装置3中地形图像所包含的位置信息和环境信息，并拟合获取所述自动工作装置的工作区域的三维地形特征图像，以进一步传递至图像存储装置3中进行存储利用，具体来讲，三维地形特征图像由多个第一地形图像和第二地形图像拟合获取，包括工作区域内各个位置处的三维坐标。进一步的，图像处理装置4既可与图像采集装置2和/或图像存储装置3一体设置，也可与图像采集装置2和/或图像存储装置3，即图像处理装置4的具体设置形式和位置可根据实际需要进行选择于此不予限制。

路径规划装置5用于获取工作区域的三维控制地图，具体来讲，三维控制地图由三维地形特征图像经修正、标定后获取，且路径规划装置5还可用于规划自动工作装置1的工作路径，以使得自动工作装置1沿三维控制地图中的工作路径在工作区域内移动。

在本实用新型中，路径规划装置5与自动工作装置1通信连接，在本实用新型中，路径规划装置5与控制单元12连接设置，优选的，路径规划装置5与控制单元12通过有线连接和/或wifi、蓝牙、红外等无线连接方式通信连接，当然在本实用新型的其他实施例中，路径规划装置5还可通过其它无线连接方式与控制单元12通信连接，以方便路径规划装置5通过控制单元12控制自动工作装置1的运行。

在本实用新型中，路径规划装置5包括显示单元50以及路径规划单元51。显示单元50与图像存储装置3通信连接，用于显示图像存储装置3中存储的三维地形特征图像或三维控制地图，以方便用户将图像处理装置4拟合获取的三维地形特征图与工作区域的实际情况进行对比，并进一步通过路径规划单元51去除工作区域内可移动障碍物如行人、宠物、交通工具等对三维控制地图拟合获取精度的影响。

进一步的，显示单元50可从正视、俯视等多个角度的对三维地形特征图像或三维控制地图进行放大或缩小展示，以方便用户对三维地形特征图像或三维控制地图进行全方位的观察，并对三维地形特征图像或三维控制地图进行更加细致准确的修正。优选的，显示单元50为与控制单元12通信连接的智能手机或智能电脑等可移动智能设备。

请参阅图6～图7所示，路径规划单元51包括数据处理单元52以及操纵单元53。数据处理单元52分别与控制单元12和图像采集装置2通信连接，以通过图像采集装置2实时获取自动工作装置1移动过程中的位置信息及环境信息，并根据工作区域内的实际情况对三维地形特征图像或三维控制地图进行调整，以进一步规划自动工作装置1的工作路径。

进一步的，数据处理单元52还可用于设定工作区域的边界及自动工作装置1的工作路径，具体来讲，工作区域的边界的设定可根据需要进行修改或删除，且在本实用新型中，自动工作装置1的移动工作路径可同时设置有多个，自动工作装置1可根据路径规划装置5的设定通过手动或自动的形式切换自动工作装置1的工作路径，当然，自动工作装置1也可在工作区域的边界范围内随机移动，只需保证自动工作装置1在移动过程中可完成工作区域的图像获取和/或园林工作任务即可。工作路径与边界设定后，路径规划装置5将工作路径信息与边界信息发送至自动工作装置1的控制单元12中，控制单元12控制驱动电机121带动自动工作装置1根据工作路径信息进行工作，直至下次接收到新的工作路径信息与边界信息将原有信息覆盖。

操纵单元53分别与控制单元12和工作单元14通信连接，以通过控制单元12带动自动工作装置1在工作区域内移动并完成园林工作任务。具体来讲，操纵单元53与驱动电机121通信连接，以通过驱动电机121控制驱动轮122带动自动工作装置1完成前进、后退、转向或者加减速等动作，并进一步控制工作单元14开始/停止园林工作。

在本实用新型的一较佳实施例中，操纵单元53为可通过显示单元50显示的虚拟操纵单元，且当需要通过虚拟操纵单元对自动工作装置1进行控制时，虚拟操纵单元可通过显示单元50进行显示，而控制结束后可将虚拟操纵单元进行隐藏，如此设置，可有效减小路径规划装置5的体积，有效提高了自动工作系统100的实用性。当然在本实用新型的其它实施例中，操纵单元53还可为设置在路径规划装置5上的控制按钮，用户可直接通过控制按钮完成对自动工作装置1的控制，即，在本实用新型中，操纵单元53的具体设置形式可根据实际需要进行选择，于此不与限制。

在本实用新型的一较佳实施例中，路径规划装置5还包括参考标记单元54(如图6)，用于在三维地形特征图像中标定标记参考物并设定标记参考坐。具体来讲，参考标记单元54用于标定工作区域中的障碍物，且在本实用新型中三维地形特征图像中可进行标定的障碍物至少包括固定障碍物、流动障碍物以及目标障碍物，其中，固定障碍物是指：工作区域中长时间无法移动的物体和/或设备，且该物体和/或设备的形状、位置、尺寸等属性不会随时间的推移发生变化；如位于工作区域内的建筑物、道路、院墙等。流动障碍物是指：暂时存放/停留在工作区域中的物体和/或设备和/或宠物、行人等，且流动障碍物的形状、位置、尺寸等属性将会随时间的推移发生变化；如停放在工作区域内的车、在工作区域内玩耍的人和/或宠物以及经常被修剪处理的植物等。目标障碍物是指：工作区域内短时间不会发生变化但是长时间内会发生变化的障碍物，如灌木丛等。

参考标记单元54标定的障碍物标记至少包括两种，一种为标记参考物标记，另一种为目标障碍物标记。在本申请的一个实施例中，标记参考物标记用来给固定障碍物做标记；目标障碍物标记用来给目标障碍物做标记；流动障碍物不做标记。标记参考物标记与目标障碍物标记的区别在于：目标障碍物标记只是在三维地形特征图像中表明此处是障碍物，自动工作装置1工作时需要避开。而标记参考物标记除了表明所在处是障碍物外，自动工作装置1在确定自己的当前位置时，需要通过图像采集装置2采集周围的环境与三维地形特征图像中存储的地图信息对比，而对比时仅仅比较标记参考物的图像，以减少自动工作装置1的运行运算时间与负担。

为了避免自动工作装置1在运行时碰撞到流动障碍物或者新出现在工作区域内的障碍物，自动工作装置1上设有障碍物感应装置，障碍物感应装置为非接触式障碍物感应装置(例如红外感应装置)或接触式障碍物感应装置(例如霍尔碰撞感应装置)。当障碍物感应装置感应到前方有障碍物后，会随机的转向以避开障碍物。此类技术已经在智能割草机领域应用，此处不再赘述。

进一步的，参考标记单元54标定的标记参考物为参考标记单元54标定的固定障碍物中的至少一个，且在本实用新型中标记参考物可以根据实际情况进行修改或删除，标记参考物选取后，参考标记单元54还可根据标记参考物的标记信息获取三维地形特征图像的标记参考坐标，以对固定障碍物和/或目标障碍物进行标定。

定义标记参考物的标记信息包括标记参考物的位置、形状、大小以及高度等可用于显示标记参考物的位置及形状特征的数据，而标记参考坐标则是以标记参考物的所在位置为原点、以标记参考物的高度方向为Z轴方向的参考坐标，进一步的，标记参考坐标的X轴和Y轴的方向可根据实际需要通过数据处理单元52在三维地形特征图像中进行选定，如此设置，可方便通过标记参考坐标对三维地形特征图像中的固定障碍物和/或目标障碍物进行标记处理。

需要说明的是，标记参考坐标中的Z轴用于标定标记参考物和固定障碍物和/或目标障碍物的高度，X轴和Y轴用于标定标记参考物和固定障碍物和/或目标障碍物的宽度，且在本实用新型中，标记参考物和固定障碍物和/或目标障碍物的高度标定范围为-5～20m，当高度为负值时，表明标记参考物和固定障碍物和/或流动障碍物和/或目标障碍物为凹陷类障碍物，如池塘，深沟等；标记参考物和固定障碍物和/或流动障碍物和/或目标障碍物的宽度标定范围为0～60m，其中树等圆柱状的标记参考物和固定障碍物的宽度以其在自动工作装置1的整机高度的范围内的最大直径为准，优选的，在本实用新型的一实施例中圆柱状的标记参考物和固定障碍物和/或流动障碍物和/或目标障碍物的宽度以其在0～30cm的高度范围内的最大直径为准。

进一步的，自动工作装置1还包括充电装置6，充电装置6可移动安装在工作区域内，为自动工作装置1进行充电保证自动工作装置1的正常运行。具体来讲，路径规划装置5还可用于规划自动工作装置1返回充电装置6的充电回归路径(如图1和图7中的虚线所示)，定义充电回归路径是由操作者在三维控制地图中设定的用于控制自动工作装置1返回充电装置6的虚拟线路，自动工作装置1可通过充电回归路径的设定的，避免在狭窄的工作环境内运行，同时方便自动工作装置1在工作区域中的各个位置处返回充电装置6。

在本实用新型中，自动工作装置1还包括电力检测单元，电力检测单元用于检测供电单元13的剩余电量。定义供控制单元12带动自动工作装置1自三维控制地图中距离充电装置6最远的位置处，移动至充电装置6时消耗的电量为剩余电量阈值，则当电力检测单元检测到供电单元13的电力达到剩余电量阈值时，路径规划装置5控制自动工作装置1沿充电回归路径返回充电装置6，优选的，本实用新型的三维控制地图中同时设置有多条充电回归路径，多条充电回归路径的设定可方便自动工作装置1高效快速的返回充电装置6的位置处完成充电。

进一步的在本实用新型的另一较佳实施例中，充电装置6还设有信号发射装置，自动工作装置1设有与信号发射装置对应设置的信号检测装置，且数据处理单元52还可用于运行网格算法并通过路径规划装置5控制自动工作装置1沿充电回归路径返回充电装置6或自行规划路径返回充电装置6完成充电。

具体来讲，定义自动工作装置1沿充电回归路径返回充电装置6的距离阈值为L(即用于衡量自动工作装置1距离充电回归路径的远近的图像块数量为X)，则当电力检测单元检测到供电单元13的电力达到剩余电量阈值时，自动工作装置1通过图像采集装置2和图像存储装置3自动记录当前自动工作装置1位置的位置及环境图像，进一步的，信号检测装置开始检测与充电装置6的信号发射装置距离，且数据处理单元52通过网格算法计算并比较自动工作装置1和最接近的充电回归路径之间的距离D、充电装置6和自动工作装置1之间的距离d与距离阈值L之间的关系。当D＜L时，路径规划装置5控制自动工作装置1朝向最接近的充电回归路径移动，并最终沿着充电回归路径返回充电装置6完成充电。

当D＞L时，数据处理单元52和/或路径规划装置5重新规划回归路径，并控制自动工作装置1沿重新规划的回归路径返回充电装置6完成充电。需要说明的是，当自动工作装置1返回充电装置6的路径无法重新规划获取时，路径规划装置5可控制自动工作装置1朝向最接近的充电回归路径移动，并最终沿着充电回归路径返回充电装置6完成充电。

需要说明的是，自动工作装置1沿充电回归路径返回充电装置6的距离阈值为L可根据自动工作装置1的供电装置13的实际情况进行设定，且当自动工作装置1完成充电后，将继续沿充电回归路径回到之前的位置，完成园林工作任务。

请参阅图8所示，本实用新型还提供了一种通过自动工作系统100获取工作区域控制地图的建立方法，该地图建立方法包括以下步骤：

S1、自动工作装置1在控制单元12的带动下在工作区域的边界行走，以获取工作区域边界的第一地形图像，并存储在图像存储装置3中；

S2、自动工作装置1接受控制单元12的控制信号，在工作区域的边界范围内随机行走，以获取工作区域内部的第二地形图像并传递至图像存储装置3中进行存储；

S3、图像处理装置4根据第一地形图像和所述第二地形图像，拟合获取工作区域的三维地形特征图像；

S4、通过路径规划装置5对三维地形特征图像进行障碍物标记并规划自动工作装置1的工作路径，以获取自动工作装置1的三维控制地图。

以下说明书部分将针对自动工作系统工作区域的地图建立方法进行详细解读。

步骤S1具体包括：

S11、通信连接自动工作装置1与路径规划装置5，以通过路径规划装置5和控制单元12的配合控制自动工作装置1移动和工作；

S12、通过操纵单元53控制自动工作装置1沿工作区域的边界移动，并控制图像采集装置2扫描周围的工作区域的边界环境图像，并存储在图像存储装置3中；

S13、数据处理单元52接收图像存储装置3中的边界环境图像并进行整合，以显示在显示单元50中；

S14、用户通过对比显示单元50显示的边界环境图像与工作区域边界的实际情况，以对边界环境图像进行修正获取工作区域边界的第一地形特征图像，并存储在图像存储装置3中。

在步骤S11中同一个路径规划装置5可与多个自动工作装置1进行通信连接，同一个自动工作装置1也可与多个路径规划装置5进行通信连接，进一步的，同一时刻一个自动工作装置1仅可接受一个路径规划装置5的控制，以保证自动工作装置1运行的稳定。

步骤S2具体为：

S21、通过路径规划装置5控制自动工作装置1在工作区域的边界范围内移动，以通过图像采集装置2扫描工作区域内的工作环境图像，并存储在图像存储装置3中；

S22、数据处理单元52接收图像存储装置3中的工作环境图像并进行整合，以显示在显示单元50中；

S23、用户通过对比显示单元50显示的工作环境图像与工作区域内部的实际情况，对内部环境图像进行修正获取工作区域内部的第二地形特征图像并传递至图像存储装置中3进行存储。

需要说明的是，在步骤S2中自动工作装置1既可在工作区域的边界线内随机行走，也可在路径规划装置5的控制作用下按照一定路径行走，进一步的，当用户对比工作环境图像与工作区域内部的实际情况，并发现工作环境图像存在缺失/缺陷时，用户可通过操纵单元53控制自动工作装置1返回相应位置，以进行工作环境图像的再次扫描，以保证最终获取的三维控制地图的准确性及完整性。

步骤S3具体为：路径规划装置5接收步骤S1中拟合获取的工作区域边界的第一地形特征图像和步骤S2中拟合获取的工作区域内部的第二地形特征图像，根据第一地形特征图像和第二地形特征图像中位置信息和环境信息拟合获取工作区域的三维地形特征图像。

步骤S4具体包括：

S41、用户通过对比显示单元50显示的工作区域的三维地形特征图像与工作区域的实际地形情况，对工作区域的三维地形特征图像进行修正；

S42、用户通过数据处理模块52和参考标记单元54在三维地形特征图像中选定标记参考物并设定标记参考坐标，并标定三维地形特征图像中的固定障碍物；

S43、通过数据处理模块52在三维地形特征图像中进行工作路径的规划，以最终以获取自动工作装置1的三维控制地图。

在步骤S4中，自动工作装置1的工作路径可同时设置有多个，如此设置，自动工作装置1可随机选择工作路径完成园林工作，以避免由于单一重复的工作路径造成的工作区域内压痕的产生。

在使用本实用新型的自动工作系统100时，首先通过路径规划装置5控制自动工作装置1按照自动工作系统工作区域的控制地图建立方法获取自动工作装置1在工作区域内的三维控制地图；三维控制地图获取成功后，自动工作装置1在工作区域内按照工作路径移动并完成相应的园林工作任务；进一步的，由于本实用新型中的三维控制地图包括多条工作路径，因此可通过控制单元12设定自动工作装置1沿不同的工作路径完成园林工作任务，在保证自动工作装置1可顺利完成园林工作任务的同时，有效避免了由于单一重复的工作路径造成的工作区域内的压痕的产生。即在本实用新型中，自动工作装置1沿工作路径行走时，可通过控制单元12设定多条工作路径的选择方案，使得多条工作路径的选择既可以是随机也可以是按照一定顺序进行的。

进一步的，本实用新型通过设置可运行网格算法的数据处理模块52，可实时对自动工作装置1与充电装置6之间的距离进行测算，当自动工作装置1的电量不足时，可控制自动工作装置1高效快速的返回充电装置6进行充电，避免因自动工作装置1电量不足造成的使用异常。

综上所述，本实用新型的自动工作系统100通过设置连接在自动工作装置1上的图像采集装置2及自动工作装置1信号连接的路径规划装置5，使得自动工作装置1可获取工作区域的地形图像，进一步通过地形图像拟合获取工作区域的三维地形特征图像，继而通过路径规划装置5设定/调整自动工作装置1的工作路径/充电回归路径，最终获取自动工作装置1工作区域的三维控制地图；如此设置，一方面，有效提升了自动工作系统100工作区域三维控制地图的绘制精度；另一方面，有效避免了自动工作装置1在运行过程中单一重复的工作路径/充电回归路径对工作区域地貌的影响，进一步提升了自动工作系统100的实用性。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种自动工作系统，包括用于在工作区域内移动并执行园林工作任务的自动工作装置，其特征在于：所述自动工作系统还包括图像采集装置、与所述图像采集装置通信连接的图像处理装置、分别与所述图像采集装置和所述图像处理装置信号连接的图像存储装置以及用于规划、获取所述自动工作装置在工作区域内行走路径的路径规划装置，所述图像采集装置连接在自动工作装置上，用于获取所述工作区域内的地形图像并传递至所述图像存储装置进行存储，所述图像处理装置用于根据地形图像拟合形成所述工作区域的三维地形特征图像，并在所述路径规划装置的处理作用下拟合获取工作区域的三维控制地图。

2.根据权利要求1所述的自动工作系统，其特征在于：所述自动工作装置包括机壳、收容在所述机壳内的控制单元、供电单元以及用于执行园林工作的工作单元，所述图像采集装置连接安装在所述机壳上，且所述图像采集装置在水平面上的旋转角为360°，俯仰角为-15～60°。

3.根据权利要求2所述的自动工作系统，其特征在于：所述控制单元用于控制所述自动工作装置的运行及工作，包括收容在所述机壳内的控制电路板、驱动电机、位于所述机壳后方的驱动轮以及位于所述机壳前方的从动轮。

4.根据权利要求1所述的自动工作系统，其特征在于：所述地形图像包括工作区域中各个位置处的位置信息和环境信息，所述图像处理装置用于获取所述位置信息和环境信息，以拟合获取所述自动工作装置的工作区域的三维地形特征图像。

5.根据权利要求1所述的自动工作系统，其特征在于：所述路径规划装置分别与所述自动工作装置、所述图像采集装置以及所述图像存储装置通信连接，包括显示单元和路径规划单元，且所述显示单元与所述图像存储装置通信连接，用于显示图像采集装置拟合获取的三维地形特征图像或三维控制地图。

6.根据权利要求5所述的自动工作系统，其特征在于：所述路径规划单元包括数据处理单元以及操纵单元，所述数据处理单元分别与所述自动工作装置和所述图像采集装置通信连接，并通过所述图像采集装置实时获取所述自动工作装置移动过程中的位置信息及环境信息，以对所述三维地形特征图像进行调整，并规划所述自动工作装置的工作路径。

7.根据权利要求6所述的自动工作系统，其特征在于：所述操纵单元分别与所述自动工作装置的驱动装置和工作装置通信连接以用于控制所述驱动装置带动所述自动工作装置在工作区域内移动。

8.根据权利要求6所述的自动工作系统，其特征在于：所述路径规划装置还包括参考标记单元，所述参考标记单元用于标定标记参考物并设定标记参考坐标，所述数据处理单元通过所述标记参考物和所述标记参考坐标对所述三维地形特征图像中的障碍物进行标记处理。

9.根据权利要求2所述的自动工作系统，其特征在于：所述自动工作装置上还设有用于检测障碍物的障碍物感应装置，所述障碍物感应装置与所述控制单元电性连接，且可通过所述控制单元控制所述自动工作装置绕过障碍物。

10.根据权利要求1所述的自动工作系统，其特征在于：所述路径规划装置能在三维地形特征图像上设定工作区域的边界和/或所述自动工作装置返回设定位置进行充电的路径。

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