CN215576284U - 自动行走设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种自动行走设备，用于解决现有技术中自动行走设备功能不完善的问题。其包括控制自动行走设备行走的控制模块；与控制模块电连接的驱动模块，该驱动模块还包括驱动自动行走设备行走的驱动轮、随驱动轮运动的从动轮以及磁信号发生器，磁信号发生器设置在从动轮上并根据从动轮的运动状态生成第一磁信号；与控制模块连接的磁信号检测模块，用于检测磁信号的磁场强度和/或磁场特征；根据磁信号检测模块检测到的磁信号的磁场强度，控制模块确定磁信号的类型，磁信号的类型包括磁场强度不同的第一磁信号和第二磁信号；控制模块根据磁信号的类型和/或磁场特征控制自动行走设备执行对应的行走动作。

Description

自动行走设备

技术领域

本实用新型属于智能机器人技术领域，具体涉及一种根据不同磁信号可以执行不同预定动作的自动行走设备。

背景技术

随着计算机技术和人工智能技术的不断进步，类似于智能机器人的自动工作系统已经开始慢慢的走进人们的生活。其中，全自动吸尘器通常体积小巧，集成有环境传感器、自驱系统、吸尘系统、电池或充电系统，能够无需人工操控，自行在室内巡航，在能量低时自行返回充电站，对接并充电，然后继续巡航吸尘。智能割草机能够自动在用户的草坪中割草、充电，无需用户干涉。这种自动工作系统一次设置之后就无需再投入精力管理，将用户从清洁、草坪维护等枯燥且费时费力的家务工作中解放出来。

然而，随着科技的进步与发展，人们对高科技产品的依赖性越来越高，智能机器人存在一些不够完善、不够人性化之处，需要进一步改善。例如，当智能机器人碰撞到障碍物，或者在泥泞、坑洼、楼梯等处产生打滑、卡住时，驱动轮无法借力或者智能机器人马力不够，机器基本无法移动，无法继续工作；并且，在例如草坪等场景的应用中，原地打滑的驱动轮还会对草坪造成磨损。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种自动行走设备，以解决现有技术中自动行走设备功能不完善的问题。

为了实现上述目的，本申请一实施例提供的技术方案如下：

一种自动行走设备，包括：控制模块，控制所述自动行走设备行走；驱动模块，与所述控制模块电连接，所述驱动模块还包括至少一个驱动所述自动行走设备行走的驱动轮和随所述驱动轮运动的从动轮，还包括：

磁信号发生器，所述磁信号发生器设置在所述从动轮上，所述磁信号发生器根据所述从动轮的运动状态生成第一磁信号；

磁信号检测模块，所述磁信号检测模块与所述控制模块连接，检测磁信号的磁场强度和/或磁场特征，根据所述磁信号检测模块检测到的所述磁信号的磁场强度，所述控制模块确定所述磁信号的类型，所述磁信号的类型包括所述第一磁信号、第二磁信号，所述第一磁信号与所述第二磁信号的磁场强度不同；

所述控制模块根据所述磁信号的类型和/或磁场特征控制自动行走设备执行对应的行走动作。

一实施例中，若检测到的所述磁信号的磁场强度大于第一预设磁场强度阈值，则所述磁信号为所述第一磁信号，所述控制模块根据所述磁信号的类型和/ 或磁场特征控制自动行走设备执行对应的行走动作包括：

若检测到的所述第一磁信号的所述磁场特征满足预设条件，所述控制模块确定所述从动轮的运转正常，所述控制模块控制所述驱动轮按照预设路径继续行走，

若检测到的所述第一磁信号的所述磁场特征不满足预设条件，所述控制模块确定所述从动轮的运转异常，所述控制模块控制所述驱动轮改变运动方式。

一实施例中，若检测到的所述磁信号的磁场强度大于第二预设磁场强度阈值且小于第三预设磁场强度阈值，所述磁信号为所述第二磁信号，所述控制模块根据所述磁信号的类型控制自动行走设备执行对应的行走动作包括：

根据检测到所述第二磁信号，所述控制模块确定所述当前区域为禁止行走区域，所述控制模块控制所述驱动轮改变运动方式。

一实施例中，所述预设条件包括：在预设时间周期内能检测到周期性变化的所述第一磁信号。

一实施例中，所述改变运动方式包括：所述控制模块控制所述驱动模块带动所述自移动设备后退或转向。

一实施例中，所述第二磁信号是由外界地磁磁条生成的磁信号。

一实施例中，在所述自动行走设备的正向行驶方向上，所述磁信号检测模块设置于所述从动轮的前方，且所述磁信号检测模块在工作面上的垂直投影与所述磁信号发生器在工作面上的垂直投影之间不重叠。

本申请还提供一种自动行走设备，包括：机身，所述机身还包括底座，控制模块和与所述控制模块电连接的驱动模块，还包括：

磁信号检测模块，所述磁信号检测模块设置于所述底座上，与所述控制模块连接，用于检测磁信号的磁场强度；

所述控制模块根据所述磁信号检测模块的检测结果，控制自动行走设备执行对应的行走动作。

一实施例中，所述检测结果包括：所述磁信号的类型或磁场特征，所述磁信号的类型包括所述第一磁信号、第二磁信号，所述第一磁信号与所述第二磁信号的磁场强度不同，所述磁场特征包括所述磁信号在预设时间周期内的变化规律。

一实施例中，所述磁信号检测模块包括霍尔传感器或干簧管。

本申请的自动行走设备通过在磁信号检测模块中集成检测外界地磁磁条和磁信号发生器产生的磁信号的功能，使得控制模块可以根据检测到的不同磁信号和磁场特征控制自动行走设备执行对应的行走动作，这样当自动行走设备因为打滑、卡住等原因不能正常工作时，可以通过执行预定的动作进行应对，并且，集成多种磁信号检测功能的磁信号检测模块也提高了自动行走设备的系统集成性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例中自动行走设备的结构示意图；

图2是图1实施中自动行走设备的仰视图；

图3是本申请一实施例中自动行走设备检测地磁磁条的磁信号的示意图；

图4是本申请一实施例中自动行走设备的局部结构放大图；

图5是本申请一实施例中磁信号检测模块检测到的磁信号发生器发出的磁信号的波形图；

图6是本申请一实施例中控制模块根据不同的磁信号控制自动行走设备执行相应的预定动作的逻辑模块图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但该等实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

参图1和图2，介绍本申请自动行走设备100的一具体实施方式。在本实施方式中，该自动行走设备100包括驱动模块20、磁信号发生器40、磁信号检测模块50、以及控制模块(图未示)。

控制模块用于控制自动行走设备100行走。驱动模块20与控制模块电连接，该驱动模块20包括至少一个驱动自动行走设备100行走的驱动轮21、以及随该驱动轮21运动的从动轮22。驱动轮21和从动轮22可以配合地支撑自动行走设备100。

从动轮22可以通过从动轮转向轴30连接在自动行走设备100上，并可以在从动轮转向轴30的带动下在预定角度范围内转向。

磁信号发生器40设置在从动轮22上并可以根据从动轮22的运动状态生成第一磁信号。一实施例中，该磁信号发生器40可以设置在从动轮22的内部，以确保磁信号发生器40不受从动轮22工作环境的影响，从而影响产生磁信号的效果。例如从动轮22要在潮湿、泥泞等恶劣的环境中工作，磁信号发生器40若设置在从动轮22的表面上，便很可能因恶劣的环境条件，导致其消磁、脱落等，从而影响检测的准确度。确保磁信号发生器40在不同的半径上产生磁信号，是为了在从动轮22转动时，磁信号检测模块50可以间歇地采集到磁信号，以便更准确的判断从动轮22的运动状态。

配合参照图3，磁信号检测模块50与控制模块连接，用于检测磁信号的磁场强度和/或磁场特征。控制模块根据磁信号检测模块50检测到的磁信号的磁场强度，确定磁信号的类型。这里的磁信号类型包括上述磁信号发生器 40生成的第一磁信号、以及例如外界地磁磁条200产生的第二磁信号。通过在磁信号检测模块50中同时集成对磁信号发生器40生成的第一磁信号和外界地磁磁条200生成的第二磁信号检测功能，控制模块进而可以根据检测到的磁信号的类型和/或磁场特征控制自动行走设备100执行对应的行走动作，从而应对自动行走设备100被卡住、打滑、撞击到障碍物等多种情形。

当然，在一些其它应用场景中，第二磁信号还可以是由其它被配置为可发出磁信号的功能模块生成，该功能模块可以根据需求生成可供自动行走设备100的磁信号检测模块50识别的指定类型磁信号。

本申请的实施方式中，通过将第一磁信号和第二磁信号的磁场强度设置为不同，使得控制模块可以对第一磁信号和第二磁信号进行区分。例如，将地磁磁条200产生的磁信号的磁场强度设置为远小于磁信号发生器40产生的磁信号的磁场强度。配合参照图6，本实施方式的一种情形中，自动行走设备100若检测到的磁信号的磁场强度大于第一预设磁场强度阈值，则控制模块可以判断该磁信号为第一磁信号。此时，若检测到的第一磁信号的磁场特征满足预设条件，控制模块则确定从动轮22的运转正常，并控制驱动轮21 按照预设路径继续行走。而若自动行走设备100此时检测到的第一磁信号的磁场特征不满足预设条件，控制模块则确定从动轮22的运转异常，并控制驱动轮21改变运动方式。

这里的预设条件可以是包括在预设周期内能检测到周期性变化的第一磁信号。在自动行走设备100正常行驶时，磁信号发生器40随从动轮22转动，磁信号传感器间歇地采集到磁信号发生器40产生的磁信号，并对应输出例如高/低间歇交变的周期性变化的信号。若自动行走设备100在正常行驶过程中由于被障碍物阻挡、卡住、打滑等原因而静止，从动轮22也不会随着转动，从而导致磁信号传感器此时采集到的磁信号发生器40产生的磁信号不会具有周期性变化的特性。

本实施方式的又一种情形中，磁信号检测模块50在检测到磁场强度大于第二预设磁场强度阈值且小于第三预设磁场强度阈值的磁信号时，控制模块确定该磁信号为第二磁信号。根据该检测到的第二磁信号，控制模块可以确定当前区域为禁止行走区域，进而控制驱动轮21改变运动方式。此时，由于检测到了第二磁信号，控制模块可以判断自动行走设备100当前行驶到了设置地磁磁条200的位置，不应当继续按照当前的方向行驶。

上述实施方式中提到的改变运动方式包括控制模块控制驱动模块20带动自动行走设备100后退或者转向。一实施例中，自动行走设备100首先可以通过控制模块控制驱动轮21反向转动，带动自动行走设备100反向行走一定距离；然后，控制模块控制从动轮22转向，带动自动行走设备100转向一定角度后继续行走。

配合参照图4，在本申请的实施方式中，磁信号发生器40可以包括至少两个围绕从动轮22的圆心221等距离均匀设置的双极磁铁，优选地大于四个，例如六个。

双极磁铁的个数越多，判断自动行走设备100是否卡住、打滑的准确度越高，但是成本也越大，用户可根据需要设置磁铁的个数。在产品成本允许的情况下，双极磁铁的个数大于四个时，判断自动行走设备100的打滑状态的效果较佳。此处并不要求所有双极磁铁的N/S极要完全一致，但可以设置双极磁铁随从动轮22旋转时，在一个时刻双极磁铁的N或S极之一正对着磁信号检测模块50，从而使磁信号检测模块50采集到最强的磁信号。另外，磁信号发生器40也可以为环形多极磁铁，一个多极磁铁同时产生多个磁信号，以满足本实施例的需要。

参图5，为依照上述方式设置磁信号发生器40和磁信号检测模块50后检测到磁信号的波形图，可以看出所输出的磁信号比较规整，从而便于设置判断的信号强度阈值，保证判断结果的准确度。图中所示为双极磁铁数量为 6个的情况，其中T为磁信号传感器输出高/低交变信号的间歇时间。并且，上述的“预设时间周期”也可以参照这里的T进行设置。

本实施方式中，在自动行走设备100的正向行驶方向D上，磁信号检测模块50设置于从动轮22的前方，这样，当自动行走设备100在正常行驶时，位于底座11前方的磁信号检测模块50可以对外界地磁磁条200产生的磁信号进行及时检测，避免自动行走设备100的过多部分侵入地磁磁条200的界限之内。并且，当自动行走设备100在工作面上行驶时，磁信号检测模块50 在工作面上的垂直投影与磁信号发生器40在工作面上的垂直投影之间不重叠，这样可以保证在从动轮22行驶碾压到地磁磁条200之前，磁信号检测模块50已经可以完成对地磁磁条200发出的磁信号的检测，并进而通过控制模块控制自动行走设备100及时执行脱离动作。

在一个实施例中，磁信号检测模块50包括干簧管，在磁铁随从动轮22 转动时，便可间歇采集到磁信号，从而输出与从动轮22速度相关的通/断交变的开关信号。干簧管成本低，原理和结构均较简单，是本实施例不错的选择。另外，磁信号检测模块50也可以包括霍尔传感器，霍尔传感器通过磁电效应，在磁铁随从动轮22转动时，便可间歇采集到磁信号，从而输出与从动轮22速度相关的高/低交变的电信号。霍尔传感器直接输出电信号，同时其输出随磁场强度大小变化的电信号，其精确度高，能够为后级电路的各种处理提供完整、全面的信息。

继续参图1和图2，在本申请的另一个实施方式中，自动行走设备100 包括机身10、驱动模块20、磁信号发生器40、磁信号检测模块50、以及控制模块(图未示)。

类似地，本实施方式中的磁信号检测模块50也与控制模块连接以检测磁信号的磁场强度。控制模块根据磁信号检测模块50的检测结果，控制自动行走设备100执行对应的行走动作。这里的检测结果包括磁信号的类型或磁场特征。磁信号的类型包括第一磁信号、第二磁信号，并且第一磁信号与所述第二磁信号的磁场强度不同；磁场特征包括所述磁信号在预设时间周期内的变化规律。

本实施方式中控制模块根据检测到的磁信号的磁场强度控制自动行走设备100执行对应行走动作、以及自动行走设备100其他结构设置的具体内容可以部分或者全部地参考上一实施方式，在此不再赘述。以下对仅对本实施方式中的改进部分做进一步阐述。

具体的，机身10构造自动行走设备的整体外观，并且包括底座11。本实施方式中，为了保证磁信号检测模块50对磁信号发生器40发出的磁信号检测的稳定性，将磁信号发生器40与磁信号检测模块50之间的距离设置为恒定。由于磁信号发生器40设置在从动轮22中，从动轮22通过从动轮转向轴30连接在机身10上，因此磁信号发生器40相对于机身10静止。进一步地，将磁信号检测模块50安装在机身10的底座11上，从而使得磁信号检测模块50和磁信号发生器40之间的距离保持恒定。

在上述的实施方式/实施例中，所提及的自动行走设备100可以是割草机、松土机、扫地机、吸尘机、收割机或者其他类似的自动行走设备。上述实施方式/实施例对应附图中示出的割草机只是对自动行走设备100的一个典型示意。

并且，在上述的实施方式/实施例中，自动行走设备100可以是通过控制模块实现作业路径控制、低电量回收控制等功能。这里的控制模块可以是包括微控制器(MicroController Unit，MCU)的集成电路，本领域技术人员所熟知的是，微控制器可以包括中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)、只读存储模块(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存储模块(Random Access Memory，RAM)、定时模块、数字模拟转换模块(A/D Converter)、以及若干输入/输出端口。当然，控制器也可以采用其它形式的集成电路，如特定用途集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)或现场可编程门阵列(Field-programmable Gate Array，FPGA)等。

并且，应当理解的是尽管术语第一、第二等在本文中可以被用于描述各种元件或结构，但是这些被描述对象不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将这些描述对象彼此区分开。例如，第一导模式可以被称为第二模式，并且类似地第二模式也可以被称为第一模式，这并不背离本申请的保护范围。

并且，在不同的实施方式中可能使用相同的标号或标记，但这并不代表结构或者功能上的联系，而仅仅是为了描述的方便。

本实用新型使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本实用新型使用的与空间相关的描述语。

当元件或层被称为在另一部件或层“上”、与另一部件或层“连接”时，其可以直接在该另一部件或层上、连接到该另一部件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当部件被称为“直接在另一部件或层上”、“直接连接在另一部件或层上”时，不能存在中间部件或层。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种自动行走设备(100)，包括：控制模块，控制所述自动行走设备(100)行走；驱动模块(20)，与所述控制模块电连接，所述驱动模块(20)还包括至少一个驱动所述自动行走设备(100)行走的驱动轮(21)和随所述驱动轮(21)运动的从动轮(22)驱动轮(21)，其特征在于，还包括：

磁信号发生器(40)，所述磁信号发生器(40)设置在所述从动轮(22)上，所述磁信号发生器(40)根据所述从动轮(22)的运动状态生成第一磁信号；

磁信号检测模块(50)，所述磁信号检测模块(50)与所述控制模块连接，检测磁信号的磁场强度和/或磁场特征，根据所述磁信号检测模块(50)检测到的所述磁信号的磁场强度，所述控制模块确定所述磁信号的类型，所述磁信号的类型包括所述第一磁信号、第二磁信号，所述第一磁信号与所述第二磁信号的磁场强度不同；

所述控制模块根据所述磁信号的类型和/或磁场特征控制自动行走设备(100)执行对应的行走动作。

2.根据权利要求1所述的自动行走设备(100)，其特征在于，若检测到的所述磁信号的磁场强度大于第一预设磁场强度阈值，则所述磁信号为所述第一磁信号，所述控制模块根据所述磁信号的磁场特征控制自动行走设备(100)执行对应的行走动作包括：

若检测到的所述第一磁信号的所述磁场特征满足预设条件，所述控制模块确定所述从动轮(22)的运转正常，所述控制模块控制所述驱动轮(21)按照预设路径继续行走，

若检测到的所述第一磁信号的所述磁场特征不满足预设条件，所述控制模块确定所述从动轮(22)的运转异常，所述控制模块控制所述驱动轮(21)改变运动方式。

3.根据权利要求1所述的自动行走设备(100)，其特征在于，若检测到的所述磁信号的磁场强度大于第二预设磁场强度阈值且小于第三预设磁场强度阈值，则所述磁信号为所述第二磁信号，所述控制模块根据所述磁信号的类型控制自动行走设备(100)执行对应的行走动作包括：

若检测到所述第二磁信号，所述控制模块确定当前区域为禁止行走区域，所述控制模块控制所述驱动轮(21)改变运动方式。

4.根据权利要求2或3或所述的自动行走设备(100)，其特征在于，所述改变运动方式包括：所述控制模块控制所述驱动模块(20)带动所述自动行走设备后退或转向。

5.根据权利要求4所述的自动行走设备(100)，其特征在于，所述磁信号检测模块(50)包括霍尔传感器或干簧管。

6.根据权利要求1所述的自动行走设备(100)，其特征在于：所述第二磁信号是由外界地磁磁条(200)生成的磁信号。

7.根据权利要求1所述的自动行走设备(100)，其特征在于，在所述自动行走设备(100)的正向行驶方向上，所述磁信号检测模块(50)设置于所述从动轮(22)的前方，且所述磁信号检测模块(50)在工作面上的垂直投影与所述从动轮(22)磁信号发生器(40)在工作面上的垂直投影之间不重叠。

8.根据权利要求1至3、6至7任一项所述的自动行走设备(100)，其特征在于，所述磁信号检测模块(50)包括霍尔传感器或干簧管。

9.一种自动行走设备(100)，包括：机身(10)，所述机身(10)还包括底座(11)，控制模块和与所述控制模块电连接的驱动模块(20)，其特征在于，还包括：

磁信号检测模块(50)，所述磁信号检测模块(50)设置于所述底座(11)上，与所述控制模块连接，用于检测磁信号的磁场强度；

所述控制模块根据所述磁信号检测模块(50)的检测结果，控制自动行走设备(100)执行对应的行走动作。

10.根据权利要求9所述的自动行走设备(100)，其特征在于，所述磁信号检测模块(50)包括霍尔传感器或干簧管。

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