CN216099032U - 巡线传感器以及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种巡线传感器，涉及机器人技术领域，其中，巡线传感器包括：第一电感器、第二电感器以及第三电感器；第一电感器垂直于地面设置，测量的第一感应数据用于确定第一电感器与水平设置的通电线圈的内外侧关系；第二电感器和第三电感器平行于地面设置，且横向对称地设置在第一电感器的两侧，第二电感器测量的第二感应数据用于确定第二电感器与通电线圈之间的距离关系，第三电感器测量的第三感应数据用于确定第三电感器与通电线圈之间的距离关系。由此，利用仅包括电感器的巡线传感器，即可实现机器人的自主巡线，降低了硬件设计复杂度和软件算法复杂度，从而降低了成本。

Description

巡线传感器以及机器人

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种巡线传感器以及机器人。

背景技术

随着机器人技术的日趋成熟，机器人的应用场景也越来越广泛，例如：用于送餐的送餐机器人、用于环境清洁的扫地机器人、割草机等。由于机器人在各个领域发挥着越来越重要的作用，大众对机器人的智能化需求也越来越高。

近年来，机器人的自主巡线功能成为了研究的热点。相关技术中，通常使用激光以及测量距离和测量位置传感器组合的方式，来实现机器人的自主巡线。这种方式，使用到的传感器种类和数量较多，硬件设计制作成本和软件设计成本均比较高。

实用新型内容

本申请旨在至少一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种巡线传感器，以解决相关技术中的机器人自主巡线的方式存在的硬件设计制作成本和软件设计成本均比较高的问题。

本申请的第二个目的在于提出一种机器人。

本申请第一方面实施例提供了一种巡线传感器，包括：第一电感器、第二电感器以及第三电感器；所述第一电感器垂直于地面设置，测量的第一感应数据用于确定所述第一电感器与水平设置的通电线圈的内外侧关系；所述第二电感器和所述第三电感器平行于地面设置，且横向对称地设置在所述第一电感器的两侧，所述第二电感器测量的第二感应数据用于确定所述第二电感器与所述通电线圈之间的距离关系，所述第三电感器测量的第三感应数据用于确定所述第三电感器与所述通电线圈之间的距离关系。

在本申请实施例的一个可能的实现方式中，所述第一电感器与所述第二电感器之间的距离以及所述第一电感器与所述第三电感器之间的距离大于等于预设距离阈值。

在本申请实施例的另一个可能的实现方式中，所述第一电感器、所述第二电感器以及所述第三电感器为自感器。

在本申请实施例的另一个可能的实现方式中，所述第一电感器与处理器连接，向所述处理器传输采集到的第一感应数据；所述处理器根据所述第一感应数据确定所述第一电感器与所述通电线圈的内外侧关系；所述第二电感器以及所述第三电感器分别与所述处理器连接，分别向所述处理器传输采集到的第二感应数据和第三感应数据；所述处理器根据所述第二感应数据确定所述第二电感器与所述通电线圈之间的距离关系，根据所述第三感应数据确定所述第三电感器与所述通电线圈之间的距离关系。

在本申请实施例的另一个可能的实现方式中，所述第一电感器通过中间电路与所述处理器连接；所述中间电路包括：放大电路和比较电路；所述放大电路分别与所述第一电感器和所述比较电路连接，对所述第一感应数据进行放大处理；所述比较电路与所述处理器连接，按照预设电压阈值对所述第一感应数据进行方波处理并提供给所述处理器。

本申请第二方面实施例提供了一种机器人，包括如第一方面实施例所述的巡线传感器，以及机器人本体；所述机器人本体包括：处理器，与所述处理器连接的控制器，与所述控制器连接的驱动设备；所述巡线传感器，设置在所述机器人本体第一端的中间位置；所述处理器与所述巡线传感器连接，根据所述巡线传感器中各个电感器的感应数据，确定所述机器人本体与水平设置的通电线圈的相对位置信息；所述控制器，根据所述相对位置信息，确定所述机器人本体的移动信息；所述驱动设备，根据所述移动信息驱动所述机器人本体移动。

在本申请实施例的一个可能的实现方式中，所述机器人为割草机。

在本申请实施例的另一个可能的实现方式中，所述第一端为所述机器人本体前端，所述巡线传感器水平放置在所述机器人本体前端的上表面上，或者水平粘贴在所述机器人本体前端的侧面上。

在本申请实施例的另一个可能的实现方式中，所述水平设置的通电线圈，为割草区域的边界引导线所围城的通电线圈。

在本申请实施例的另一个可能的实现方式中，所述水平设置的通电线圈，为设置在充电桩底盘上的通电线圈。

本申请提供的技术方案具有如下有益效果：

通过在巡线传感器中设置第一电感器、第二电感器以及第三电感器，第一电感器垂直于地面设置，测量的第一感应数据用于确定第一电感器与水平设置的通电线圈的内外侧关系，第二电感器和第三电感器平行于地面设置且横向对称地设置在第一电感器的两侧，第二电感器测量的第二感应数据用于确定第二电感器与通电线圈之间的距离关系，第三电感器测量的第三感应数据用于确定第三电感器与通电线圈之间的距离关系，使得利用仅包括电感器的巡线传感器，即可实现机器人的自主巡线，降低了硬件设计复杂度和软件算法复杂度，从而降低了成本。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例提供的巡线传感器的底视图；

图2是本申请实施例提供的巡线传感器的正视图；

图3是本申请实施例提供的巡线传感器与机器人本体中的处理器的连接关系示意图；

图4是本申请实施例提供的巡线传感器与机器人本体中的处理器的另一连接关系示意图；

图5是本申请实施例提供的巡线传感器中第二电感器、第三电感器分别与通电线圈之间的距离的示意图；

图6是本申请实施例提供的机器人的结构示意图；

图7是根据本申请实施例提供的一种机器人的回桩方法的流程图；

图8是根据本申请实施例提供的一种在充电桩上布设通电线圈的示意图；

图9是根据本申请实施例提供的另一种机器人的回桩方法的流程图；

图10是根据本申请实施例提供的充电桩的各区域示意图；

图11是本申请实施例提供的另一种机器人的回桩方法的流程图；

图12-16为机器人与充电桩之间的位置关系示意图；

图17为控制机器人从中间位置返回充电桩的流程图。

附图标记说明：

巡线传感器-10； 第一电感器-110； 第二电感器-120；

第三电感器-130； 电路板-140； 机器人-20；

机器人本体-30； 处理器-310； 控制器-320；

驱动设备-330； 中间电路-340； 放大电路-341；

比较电路-342； 通电线圈-40； 中线所在区域-B’；

第一通电线圈的覆盖区域-A’； 第二通电线圈的覆盖区域-C’；

第二通电线圈的覆盖区域的边界-a； 第二通电线圈的覆盖区域的边界-b；

充电桩的托板边界-c。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

相关技术中，通常使用激光以及测量距离和测量位置传感器组合的方式，来实现机器人的自主巡线。这种方式，使用到的传感器种类和数量较多，硬件设计制作成本和软件设计成本均比较高。

本申请各实施例主要针对上述现有技术中存在的技术问题，提出一种巡线传感器以及一种利用该巡线传感器进行自主巡线的机器人。该巡线传感器包括第一电感器、第二电感器以及第三电感器，第一电感器垂直于地面设置，测量的第一感应数据用于确定第一电感器与水平设置的通电线圈的内外侧关系，第二电感器和第三电感器平行于地面设置，且横向对称地设置在第一电感器的两侧，第二电感器测量的第二感应数据用于确定第二电感器与通电线圈之间的距离关系，第三电感器测量的第三感应数据用于确定第三电感器与通电线圈之间的距离关系。由此，利用仅包括电感器的巡线传感器，即可实现机器人的自主巡线，降低了硬件设计复杂度和软件算法复杂度，从而降低了成本。

下面结合附图，对本申请实施例提供的巡线传感器10以及机器人20进行详细说明。

首先结合附图1-5，对本申请实施例提供的巡线传感器10进行说明。

图1是本申请实施例提供的巡线传感器10的底视图，图2是本申请实施例提供的巡线传感器10的正视图。

如图1和图2所示，该巡线传感器10可以包括：第一电感器110、第二电感器120以及第三电感器130。

其中，第一电感器110垂直于地面设置，测量的第一感应数据用于确定第一电感器110与水平设置的通电线圈的内外侧关系；

第二电感器120和第三电感器130平行于地面设置，且第二电感器120和第三电感器130横向对称地设置在第一电感器110的两侧，第二电感器120测量的第二感应数据用于确定第二电感器120与通电线圈之间的距离关系，第三电感器130测量的第三感应数据用于确定第三电感器130与通电线圈之间的距离关系。

其中，第一电感器110、第二电感器120以及第三电感器130可以为自感器。

第一感应数据、第二感应数据以及第三感应数据例如可以为电压信号。

可以理解的是，通电线圈可以相对于地面水平设置，并且，通电线圈通有特定频率的电流信号，比如，20KHZ(千赫兹)的PWM波信号，从而在通电线圈所在区域可以产生磁场。第一电感器110垂直于地面设置，当第一电感器110在水平设置的通电线圈附近时，可以感应到通电线圈产生的磁场，并且产生第一感应数据，由于第一电感器110位于通电线圈内侧和外侧时，第一感应数据比如第一电压信号的大小不同，从而根据第一电感器110测量的第一感应数据，即可确定第一电感器110与水平设置的通电线圈的内外侧关系。

另外，第二电感器120和第三电感器130平行于地面设置，并且横向对称设置在第一电感器110的两侧。以第二电感器120为例，当第二电感器120在水平设置的通电线圈附近时，第二电感器120可以感应到通电线圈产生的磁场，并且可以产生第二感应数据。由于第二电感器120与通电线圈之间的距离不同时，该第二电感器120产生的第二感应数据比如第二电压信号的大小不同，从而根据该第二电感器120测量的第二感应数据，可以确定该第二电感器120与通电线圈之间的距离关系。同理，根据第三电感器130测量的第三感应数据，可以确定第三电感器130与通电线圈之间的距离关系。

在示例性实施例中，如图1和图2所示，可以将第一电感器110、第二电感器120和第三电感器130设置在巡线传感器10的电路板140上。其中，第一电感器110垂直于电路板140设置在电路板140中部，第二电感器120和第三电感器130平行于电路板140设置，且第二电感器120和第三电感器130横向对称设置在第一电感器110的两侧。

在机器人20利用巡线传感器20进行巡线时，可以将巡线传感器10的电路板140平行于地面设置在机器人20上，从而使第一电感器110垂直于地面，第二电感器120和第三电感器130平行于地面，以保证第一电感器110能够感应到第一感应数据，第二电感器120能够感应到第二感应数据，第三电感器130能够感应到第三感应数据。

在示例性实施例中，机器人20可以包括机器人本体30，巡线传感器10可以设置在机器人本体30上，比如设置在机器人本体30第一端的中间位置，其中，第一端可以为机器人本体30的前端，从而机器人20可以根据第一感应数据，确定第一电感器110与水平设置的通电线圈的内外侧关系，并且根据第二感应数据，确定第二电感器120与水平设置的通电线圈之间的距离关系，根据第三感应数据，确定第三电感器130与水平设置的通电线圈之间的距离关系，进而根据第一电感器110与水平设置的通电线圈的内外侧关系、第二电感器120和第三电感器130分别与水平设置的通电线圈之间的距离关系，确定机器人本体30与水平设置的通电线圈的相对位置关系，以根据相对位置关系，控制机器人本体30移动。

具体的，机器人本体30中可以设置有处理器310，从而通过处理器310，根据第一电感器110采集到的第一感应数据、第二电感器120采集到的第二感应数据以及第三电感器130采集到的第三感应数据，确定机器人本体30与水平设置的通电线圈之间的相对位置关系。

如图3所示，第一电感器110可以与处理器310连接，从而第一电感器110可以将采集到的第一感应数据传输至处理器310，以使处理器310根据第一感应数据，确定第一电感器110与水平设置的通电线圈的内外侧关系。第二电感器120以及第三电感器130可以分别与处理器310连接，从而分别将采集到的第二感应数据和第三感应数据传输至处理器310，以使处理器310根据第二电感器120传输的第二感应数据确定第二电感器120与水平设置的通电线圈之间的距离关系，根据第三电感器130传输的第三感应数据确定第三电感器130与水平设置的通电线圈之间的距离关系。处理器310根据第一电感器110与水平设置的通电线圈的内外侧关系，以及第二电感器120和第三电感器130分别与水平设置的通电线圈之间的距离关系，结合巡线传感器10在机器人本体30上的设置位置，即可确定机器人本体30与水平设置的通电线圈之间的相对位置关系。

在示例性实施例中，如图4所示，还可以在机器人本体30上设置中间电路340，第一电感器110与处理器310通过中间电路340连接。

其中，中间电路340可以包括放大电路341和比较电路342，放大电路341分别与第一电感器110和比较电路342连接，放大电路341可以对第一电感器110上产生的第一感应数据进行放大处理，比较电路342与处理器310连接，比较电路342可以按照预设电压阈值对放大处理后的第一感应数据进行方波处理，并提供给处理器310。由于第一电感器110位于水平设置的通电线圈内侧和外侧时，进行方波处理后的第一感应数据比如第一电压信号的占空比不同，从而处理器310可以根据第一感应数据的占空比，确定第一电感器110位于水平设置的通电线圈内侧还是外侧。

其中，预设电压阈值，可以根据需要设置，本申请实施例对此不作限制。

需要说明的是，在示例性实施例中，通电线圈的数量可以根据需要设置，比如可以在充电桩区域设置一个通电线圈，也可以在充电桩区域对称设置两个通电线圈，本申请对此不作限制。

在通电线圈的数量为一个时，可以根据第一电感器110测量的该通电线圈的感应数据，确定第一电感器110与该通电线圈的内外侧关系，可以分别根据第二电感器120和第三电感器130测量的该通电线圈的感应数据，确定第二电感器120和第三电感器130与该通电线圈之间的距离关系。

在通电线圈的数量为多个时，可以根据第一电感器110测量的多个通电线圈的感应数据，确定第一电感器110与多个通电线圈的内外侧关系，根据第二电感器120测量的某个通电线圈的感应数据，确定第二电感器120与该个通电线圈之间的距离，根据第三电感器130测量的某个通电线圈的感应数据，确定第三电感器130与该个通电线圈之间的距离。

以图5为例，假设机器人20包括机器人本体30，巡线传感器10设置在机器人本体30前端的中间位置，图5中虚线40为水平设置的通电线圈。其中，假设在机器人20的作业区域设置了左右两个通电线圈，其中左侧通电线圈为第一通电线圈，右侧通电线圈为第二通电线圈，两个通电线圈不共用线段，且通电电流数值相同，方向相反。其中，由于两个通电线圈在作业区域的中间区域的通电线的位置较近，因此图5中仅以一条虚线为例进行示意。

具体的，根据第一电感器110对左右两个通电线圈的感应数据，可以确定第一电感器110与左右两个通电线圈的内外侧关系。根据第二电感器120对第一通电线圈的感应数据，可以确定第二电感器120与第一通电线圈之间的距离。根据第三电感器130对第二通电线圈的感应数据，可以确定第三电感器130与第二通电线圈之间的距离。

其中，本申请实施例中，第二电感器120与通电线圈之间的距离，具体可以为第二电感器120至通电线圈的通电线的最短距离，第三电感器130与水平设置的通电线圈之间的距离，具体可以为第三电感器130至通电线圈的通电线的最短距离。

参考图5，由于第二电感器120至第一通电线圈与第二通电线之间的中间区域的通电线的距离最短，则第二电感器120与第一通电线圈之间的距离，可以为图5中的第二电感器120至两个通电线圈之间的中间区域的通电线的垂直距离A。由于第三电感器130至第一通电线圈与第二通电线圈之间的中间区域的通电线的距离最短，则第三电感器130与第二通电线圈之间的距离，可以为图5中的第三电感器130至两个通电线圈之间的中间区域的通电线的垂直距离B。需要说明的是，由于两个通电线圈在作业区域的中间区域的通电线的位置较近，第二电感器120与第一通电线圈之间的距离也可以理解为第二电感器120至两个通电线圈之间的中线的垂直距离，第三电感器130与第二通电线圈之间的距离也可以理解为第三电感器130至两个通电线圈之间的中线的垂直距离。

以图5所示的通电线圈的设置方式为例，当机器人本体30确定第一电感器110位于两个通电线圈之间的中线上时，通过实时获取的第二电感器120与第三电感器130分别至两个通电线圈之间的中线的垂直距离的差值，即可动态调整机器人本体30的位姿，使得机器人本体30可以巡两个通电线圈之间的中线前进。比如，第二电感器120至中线的垂直距离大于第三电感器130至中线的垂直距离时，可以确定机器人本体30相对于中线偏左，从而根据两个距离的差值可以确定机器人本体30的旋转角度，并将机器人本体30向右旋转该旋转角度，使得机器人本体30可以巡中线前进。

可以理解的是，在第一电感器110和第二电感器120之间的距离以及第一电感器110和第三电感器130之间的距离过小时，则第二电感器120采集的感应数据与第三电感器130采集的感应数据的差值很小，第二电感器120和第三电感器130分别与通电线圈之间的距离的差值也很小，从而无法根据第二电感器120与通电线圈之间的距离以及第三电感器130与通电线圈之间的距离，准确确定机器人本体30与水平设置的通电线圈的相对位置关系。因此，本申请实施例中，第一电感器110与第二电感器120之间的距离以及第一电感器110与第三电感器130之间的距离需大于等于预设距离阈值，以使机器人20利用巡线传感器10进行自主巡线时，能够准确确定机器人本体30与水平设置的通电线圈的相对位置关系。

其中，预设距离阈值，可以根据需要设置，本申请实施例对此不作限制。

本申请实施例提供的巡线传感器，通过设置一个垂直于地面的第一电感器，测量的第一感应数据用于确定第一电感器与水平设置的通电线圈的内外侧关系，以及设置平行于地面且横向对称地设置在第一电感器的两侧的第二电感器和第三电感器，第二电感器测量的第二感应数据用于确定第二电感器与通电线圈之间的距离关系，第三电感器测量的第三感应数据用于确定第三电感器与通电线圈之间的距离关系，使得机器人利用仅包括电感器的巡线传感器，即可实现自主巡线，降低了硬件设计复杂度和软件算法复杂度，从而降低了成本。并且，通过巡线传感器，能够确定第一电感器与水平设置的通电线圈的内外侧关系以及第二电感器和第三电感器分别与通电线圈之间的距离关系，进而使得利用该巡线传感器测量的数据进行自主巡线时的准确性更高。

基于上述实施例，本申请实施例还提供一种机器人20。图6是本申请实施例所提供的机器人20的结构示意图。

如图6所示，该机器人20可以包括图1和图2所示的巡线传感器10以及机器人本体30。机器人本体30包括：处理器310、与处理器310连接的控制器320、与控制器320连接的驱动设备330。

其中，巡线传感器10设置在机器人本体30第一端的中间位置；处理器310与巡线传感器10连接，根据巡线传感器10中各个电感器的感应数据，确定机器人本体30与水平设置的通电线圈的相对位置信息；控制器320，根据相对位置信息，确定机器人本体30的移动信息；驱动设备330，根据移动信息驱动机器人本体30移动。

其中，机器人20例如可以为割草机、扫地机器人等，驱动设备330，例如可以为割草机或扫地机器人等机器人的驱动轮。

可以理解的是，在机器人20利用本申请实施例提供的巡线传感器10进行自主巡线时，巡线传感器10中的第一电感器110需要垂直于地面设置，第二电感器120和第三电感器130需要平行于地面设置，因此，在将巡线传感器10安装在机器人20上时，无论如何安装，均需要保证安装后的巡线传感器10中的第一电感器是垂直于地面的，而第二电感器120和第三电感器130是平行于地面的。

在示例性实施例中，第一端可以为机器人本体30前端，可以将巡线传感器10水平放置在机器人本体30前端的上表面上，或者水平粘贴在机器人本体30前端的侧面上，或者，也可以通过其它方式将巡线传感器10安装在机器人本体30前端的中间位置，保证安装后的巡线传感器10中的第一电感器是垂直于地面的，而第二电感器120和第三电感器130是平行于地面的即可。

具体实现时，处理器310可以根据巡线传感器10中第一电感器110传输的第一感应数据，确定巡线传感器10中第一电感器110与通电线圈的内外侧关系，根据巡线传感器10中的第二电感器120传输的第二感应数据，确定第二电感器120与通电线圈之间的距离关系，根据巡线传感器10中的第三电感器130传输的第三感应数据，确定第三电感器130与通电线圈之间的距离关系。由于巡线传感器10在机器人本体30上的设置位置是已知的，巡线传感器10中的各电感器的设置位置也是已知的，从而处理器310可以确定机器人本体30与水平设置的通电线圈的相对位置信息。进而，控制器320可以根据实际需要，根据机器人本体30与水平设置的通电线圈的相对位置信息，确定机器人本体30应该如何移动，并将移动信息传输给驱动设备330，从而驱动设备330可以根据驱动信息驱动机器人本体30移动。

本申请实施例中，机器人20为割草机时，水平设置的通电线圈可以是割草区域的边界引导线所围成的通电线圈，或者，也可以是设置在充电桩底盘上的通电线圈，其中，通电线圈可以设置在充电桩底盘的上表面或者下表面，本申请对此不作限制。

以水平设置的通电线圈是割草区域的边界引导线所围成的通电线圈为例，由于已知巡线传感器10设置在机器人本体30第一端的中间位置，巡线传感器10中的各电感器的设置位置也是已知的，且机器人本体30的处理器310可以根据巡线传感器10中的第一电感器110传输的第一感应数据，确定第一电感器110与通电线圈的内外侧关系，根据巡线传感器10中的第二电感器120传输的第二感应数据，确定第二电感器120与通电线圈之间的距离关系，根据巡线传感器10中的第三电感器130传输的第三感应数据，确定第三电感器130与通电线圈之间的距离关系，从而机器人20可以通过处理器310，根据第一电感器器110与通电线圈的内外侧关系，第二电感器120和第三电感器130分别与通电线圈之间的距离关系，以及第一电感器110、第二电感器120和第三电感器130分别在机器人本体30上的设置位置，确定机器人本体30与割草区域的相对位置关系，比如是位于割草区域内还是割草区域外，与割草区域边界引导线的距离为多少，等等，进而实现割草机进行割草作业时的准确定位。

基于类似的原理，水平设置的通电线圈是设置在充电桩底盘上的通电线圈时，机器人20可以通过处理器310，根据第一电感器110与通电线圈的内外侧关系，第二电感器120与通电线圈之间的距离关系、第三电感器130与通电线圈之间的距离关系，以及第一电感器110、第二电感器120和第三电感器130在机器人本体30上的设置位置，确定机器人本体30与充电桩区域的相对位置关系，比如是位于充电桩区域还是非充电桩区域外，与充电桩底盘上设置的通电线圈的通电线的距离为多少，等等，进而实现割草机在回充电桩时的准确定位，使得割草机不进行割草作业比如割草完成或者需要充电时能够准确回桩。

下面以机器人利用巡线传感器返回充电桩为例，对本申请实施例提供的巡线传感器的应用过程进行说明。

图7为根据本申请实施例提供的一种机器人的返回充电桩的方法的流程图。

如图7所示，本申请实施例提供的机器人的返回充电桩的方法包括以下步骤：

步骤101，根据第一电感器对第一通电线圈和第二通电线圈的感应数据，控制机器人运行到第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线上的中间位置。

具体的，机器人的第一端中间位置设置有巡线传感器，巡线传感器包括：第一电感器、第二电感器以及第三电感器，第一电感器垂直于地面设置，第二电感器和第三电感器平行于地面设置，且横向对称地设置在第一电感器的两侧。

充电桩上水平设置有通电线圈，可以在充电桩区域产生磁场。在示例性实施例中，通电线圈在充电桩上的布设方式可以为图8所示的方式。需要说明的是，充电桩包括底盘，通电线圈具体可以设置在底盘的上表面或者下表面。

如图8所示，与图5类似，可以在充电桩上的左半区域布设第一通电线圈，在充电桩的右侧布设第二通电线圈，第一通电线圈和第二通电线圈对称，且第一通电线圈和第二通电线圈的通电电流的数值相同，第一通电线圈和第二通电线圈的通电电流的方向相反。需要说明的是，由于第一通电线圈和第二通电线圈在充电桩的中间区域的通电线的位置较近，因此本申请实施例的附图中仅以一条虚线为例进行示意。本申请实施例中以图8所示的通电线圈在充电桩上的布设方式为例进行说明。

其中，中间位置位于第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线上，可以为充电桩区域内第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线所在区域的任意位置。

可以理解的是，第一通电线圈和第二通电线圈可以在充电桩区域产生磁场，本申请实施例中，可以根据第一电感器对第一通电线圈和第二通电线圈的感应数据，控制机器人运行到第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线上的中间位置。

步骤102，根据第二电感器对第一通电线圈的感应数据以及第三电感器对第二通电线圈的感应数据，确定第二电感器和第一通电线圈之间的第一距离以及第三电感器与第二通电线圈之间的第二距离。

可以理解的是，在机器人行进过程中，可以根据第二电感器对第一通电线圈感应得到的感应数据，实时确定第二电感器与第一通电线圈之间的第一距离，根据第三电感器对第二通电线圈感应得到的感应数据，实时确定第三电感器与第二通电线圈之间的第二距离。

其中，第二电感器和第一通电线圈之间的第一距离，为第二电感器至第一通电线圈的最短距离；第三电感器与第二通电线圈之间的第二距离，为第三电感器至第二通电线圈的最短距离。

需要说明的是，在以图8所示的方式布设通电线圈时，若第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线上的中间位置，则如图5所示，此时第一距离为第二电感器至第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线的垂直距离，第二距离为第三电感器至第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线的垂直距离。

本申请实施例中，步骤101和102可以同时执行，也可以先执行步骤101再执行步骤102，或者先执行步骤102再执行步骤101，本申请对步骤101和102的执行时机不作限制。

步骤103，根据第一距离和第二距离，控制机器人从中间位置返回充电桩。

可以理解的是，以图8所示的方式在充电桩上布设通电线圈时，在机器人运行到第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线上的中间位置时，可以从中间位置返回充电桩，并且在返回充电桩的过程中，可以通过调整机器人的位姿，使机器人始终巡充电桩的中间区域的通电线行进，直至回桩到位。

具体实现时，回桩装置在机器人从中间位置返回充电桩的过程中，可以根据第一距离和第二距离，实时调整机器人的位姿，实现机器人巡中间区域的通电线进行精准回桩。

上述机器人的返回充电桩的方法，由于仅利用电感器的感应数据，即可实现机器人返回充电桩，降低了硬件设计复杂度和软件算法复杂度，且不需要用户布置长引导线即可实现机器人的精准回桩，节省了用户负担和使用成本。并且，由于利用电感器的感应数据可以准确确定机器人相对充电桩的相对位置关系，从而能够实现机器人的准确巡线，进而控制机器人准确返回充电桩，且回桩过程不易受光线等外界干扰，提高了回桩成功率。

本申请实施例提供的机器人的返回充电桩的方法，根据第一电感器对第一通电线圈和第二通电线圈的感应数据，控制机器人运行到第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线上的中间位置，根据第二电感器对第一通电线圈的感应数据以及第三电感器对第二通电线圈的感应数据，确定第二电感器和第一通电线圈之间的第一距离以及第三电感器与第二通电线圈之间的第二距离，进而根据第一距离和第二距离，控制机器人从中间位置返回充电桩。由于仅根据电感器对通电线圈的感应数据，即可实现机器人的自主回桩，降低了机器人回桩的硬件设计复杂度和软件算法复杂度，从而降低了成本，且回桩成功率高。

图9为根据本申请实施例提供的一种机器人的回桩方法的流程图。其中，本申请实施例中以图8所示的通电线圈在充电桩上的布设方式为例进行说明。

如图9所示，本申请实施例提供的机器人的回桩方法，可以包括以下步骤：

步骤201，根据第二电感器对第一通电线圈的感应数据以及第三电感器对第二通电线圈的感应数据，确定第二电感器和第一通电线圈之间的第一距离以及第三电感器与第二通电线圈之间的第二距离。

具体的，在机器人返回充电桩时，可以在机器人的前进过程中，实时根据第二电感器对第一通电线圈的感应数据，确定第二电感器与第一通电线圈之间的第一距离，根据第三电感器对第二通电线圈的感应数据，确定第三电感器与第二通电线圈之间的第二距离。并且，根据第一电感器对第一通电线圈和第二通电线圈的感应数据，确定第一电感器分别与第一通电线圈和第二通电线圈的内外侧关系。

步骤202，在确定第一电感器位于第一通电线圈的覆盖区域或者第二通电线圈的覆盖区域时，控制机器人向靠近中间位置的方向旋转至中间位置。

步骤203，根据第一距离和第二距离，控制机器人从中间位置返回充电桩。

具体的，在机器人前进过程中，可以先根据第一电感器对第一通电线圈和第二通电线圈的感应数据，确定第一电感器分别与第一通电线圈和第二通电线圈的内外侧关系，进而根据第一电感器分别与第一通电线圈和第二通电线圈的内外侧关系、第一距离和第二距离，确定第一电感器位于哪个区域。其中，第一电感器位于的区域，可以包括充电桩区域和非充电桩区域，其中，充电桩区域包括第一通电线圈的覆盖区域、第二通电线圈的覆盖区域、第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线所在区域。

以图8所示的方式布设通电线圈时，第一通电线圈的覆盖区域可以为图10所示的区域A’，第二通电线圈的覆盖区域可以为图10所示的区域C’，第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线所在区域可以为图10所示的区域B’，非充电桩区域为区域A’、B’、C’之外的区域。其中，图10中a为第二通电线圈的覆盖区域的边界，b为第二通电线圈的边界，c为充电桩的托板边界。

在示例性实施例中，根据第一电感器对第一通电线圈和第二通电线圈的感应数据，确定第一电感器位于第一通电线圈或第二通电线圈上，或者第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈外侧，且第一距离和第二距离均小于第三预设距离阈值时，可以确定第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线所在区域；确定第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈外侧，且第一距离和第二距离均大于等于第三预设距离阈值时，可以确定第一电感器位于非充电桩区域；确定第一电感器位于第一通电线圈内侧、第二通电线圈外侧时，可以确定第一电感器位于第一通电线圈的覆盖区域；确定第一电感器位于第二通电线圈内侧、第一通电线圈外侧时，可以确定第一电感器位于第二通电线圈的覆盖区域。其中，第三预设距离阈值，可以根据需要设置，本申请实施例对此不作限制。

在示例性实施例中，当机器人从第一电感器位于非充电桩区域切换至第一通电线圈的覆盖区域或者第二通电线圈的覆盖区域时，为了控制机器人旋转到第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线上的中间位置，在第一电感器位于第一通电线圈的覆盖区域或者第二通电线圈的覆盖区域时，可以控制机器人向靠近中间位置的方向旋转至中间位置。其中，在第一电感器位于第一通电线圈的覆盖区域时，可以控制机器人右转，直至第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线上的中间位置，停止旋转；在第一电感器位于第二通电线圈的覆盖区域时，可以控制机器人左转，直至第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线上的中间位置，停止旋转。

需要说明的是，在控制机器人向靠近中间位置的方向旋转至中间位置时，可能出现第一电感器切换至非充电桩区域的情况，此时表示机器人离充电桩还有一段距离，此时可以控制机器人前进，然后在机器人前进至第一电感器的所属区域从非充电桩区域切换到充电桩区域时，再继续重复执行步骤202-203。

在示例性实施例中，控制机器人运行到第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线上的中间位置后，即可根据第一距离和第二距离，控制机器人从中间位置返回充电桩。

在示例性实施例中，存在机器人直接从第一电感器位于非充电桩区域的位置运行至第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈之间中线上的中间位置的情况，此时，可以直接根据第一距离和第二距离，控制机器人从中间位置返回充电桩。

具体根据第一距离和第二距离控制机器人从中间位置返回充电桩时，可以采用下面的方法：控制机器人前进，并获取第一距离和第二距离的差值；根据差值确定机器人的旋转角度；控制机器人旋转该旋转角度。

具体的，可以控制机器人前进，并在前进的过程中，获取第一距离和第二距离的差值，并根据差值确定机器人的旋转角度，控制机器人旋转该旋转角度，再控制机器人前进。由此，通过在前进过程中，实时根据第一距离和第二距离的差值，控制机器人旋转，即可实现机器人巡中间位置的通电线精准的返回充电桩。

其中，旋转角度，可以为机器人旋转至第一距离和第二距离的差值为0或者小于预设差值阈值时所需旋转的角度。该旋转角度可以通过实时计算获取，也可以通过预先确定不同距离差值与旋转角度的对应关系，进而回桩装置在获取第一距离和第二距离的差值后，根据获取的第一距离和第二距离的差值从预先确定的对应关系获取，也可以通过其它方式获取，本申请实施例对此不作限制。

在示例性实施例中，可以利用PID(Proportion Integration Differentiation，比例-积分-微分)控制器，根据第一距离和第二距离的差值，确定机器人的旋转角度。其中，PID控制器的输入为第一距离和第二距离的差值，PID控制器的输出为机器人的旋转角度。

或者，也可以根据第一距离和第二距离的差值，确定机器人的旋转角速度，然后控制机器人以该旋转角速度旋转，再控制机器人前进，以实现机器人的巡线回桩，本申请实施例对此不作限制。

下面结合图11-17，对上述过程进行进一步说明。其中，图11是本申请实施例提供的另一种机器人的返回充电桩的方法的流程图。图12-16为机器人与充电桩之间的位置关系示意图。图17为控制机器人从中间位置返回充电桩的流程图。

如图11-16所示，在机器人返回充电桩时，机器人行驶到充电桩附近(步骤301)后(机器人与充电桩之间的位置关系参考图12)，可以继续控制机器人前进(步骤302)，并在机器人前进过程中，获取第一电感器对第一通电线圈和第二通电线圈的感应数据、第二电感器对第一通电线圈的感应数据以及第三电感器对第二通电线圈的感应数据，并结合第一电感器对第一通电线圈和第二通电线圈的感应数据、第一距离和第二距离，确定第一电感器是否从非充电桩区域切换到充电桩区域。在第一电感器从非充电桩区域切换到充电桩区域(步骤303)，且第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线上的中间位置时(步骤304)，则可以控制机器人从中间位置返回充电桩(步骤305)(机器人与充电桩之间的位置关系参考框图15)，直至回桩成功(机器人与充电桩之间的位置关系参考框图16)。若第一电感器位于第一通电线圈的覆盖区域(机器人与充电桩之间的位置关系参考图13)(步骤306)，则可以控制机器人右转(步骤307)(机器人与充电桩之间的位置关系参考图14)，直至第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线上的中间位置(步骤308)，停止机器人的旋转操作，进而控制机器人从中间位置返回充电桩(步骤305)(机器人与充电桩之间的位置关系参考框图15)，直至回桩成功(机器人与充电桩之间的位置关系参考框图16)。若第一电感器位于第二通电线圈的覆盖区域(步骤309)，则可以控制机器人左转(步骤310)，直至第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线上的中间位置(步骤311)，停止机器人的旋转操作，进而控制机器人从中间位置返回充电桩(步骤305)(机器人与充电桩之间的位置关系参考框图15)，直至回桩成功(机器人与充电桩之间的位置关系参考框图16)。

如图17所示，在控制机器人进入从中间位置返回充电桩的流程后(步骤401)，可以控制机器人前进(步骤402)，并在前进的过程中获取第一距离和第二距离的差值(步骤403)，并根据差值确定机器人的旋转角度(步骤404)，然后控制机器人旋转该旋转角度(405)，再判断是否回桩到位(步骤406)，若回桩到位则回桩结束(步骤407)，若未回桩到位，则继续控制机器人前进(步骤402)，进而根据第一距离和第二距离的差值，继续控制机器人旋转，直至机器人回桩到位。

本申请实施例提供的机器人的返回充电桩的方法，根据第二电感器对第一通电线圈的感应数据以及第三电感器对第二通电线圈的感应数据，确定第二电感器和第一通电线圈之间的第一距离以及第三电感器与第二通电线圈之间的第二距离，在确定第一电感器位于第一通电线圈的覆盖区域或者第二通电线圈的覆盖区域时，控制机器人向靠近中间位置的方向旋转至中间位置，进而根据第一距离和第二距离，控制机器人从中间位置返回充电桩，使得在确定第一电感器位于第一通电线圈的覆盖区域或者第二通电线圈的覆盖区域时，仅利用电感器的感应数据，即可实现机器人的自主回桩，降低了机器人回桩的硬件设计复杂度和软件算法复杂度，从而降低了成本，且通过根据第一距离和第二距离调整机器人的位姿，使得机器人能够精准回桩，提高了回桩成功率，并且由于可以直接控制机器人旋转到第一电感器位于第一通电线圈和第二通电线圈之间的中线上的中间位置，从而提高了回桩效率。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种巡线传感器，其特征在于，包括：

第一电感器、第二电感器以及第三电感器；

所述第一电感器垂直于地面设置，测量的第一感应数据用于确定所述第一电感器与水平设置的通电线圈的内外侧关系；

所述第二电感器和所述第三电感器平行于地面设置，且横向对称地设置在所述第一电感器的两侧，所述第二电感器测量的第二感应数据用于确定所述第二电感器与所述通电线圈之间的距离关系，所述第三电感器测量的第三感应数据用于确定所述第三电感器与所述通电线圈之间的距离关系。

2.根据权利要求1所述的巡线传感器，其特征在于，所述第一电感器与所述第二电感器之间的距离以及所述第一电感器与所述第三电感器之间的距离大于等于预设距离阈值。

3.根据权利要求1所述的巡线传感器，其特征在于，所述第一电感器、所述第二电感器以及所述第三电感器为自感器。

4.根据权利要求1所述的巡线传感器，其特征在于，所述第一电感器与处理器连接，向所述处理器传输采集到的第一感应数据；所述处理器根据所述第一感应数据确定所述第一电感器与所述通电线圈的内外侧关系；

所述第二电感器以及所述第三电感器分别与所述处理器连接，分别向所述处理器传输采集到的第二感应数据和第三感应数据；所述处理器根据所述第二感应数据确定所述第二电感器与所述通电线圈之间的距离关系，根据所述第三感应数据确定所述第三电感器与所述通电线圈之间的距离关系。

5.根据权利要求4所述的巡线传感器，其特征在于，所述第一电感器通过中间电路与所述处理器连接；

所述中间电路包括：放大电路和比较电路；

所述放大电路分别与所述第一电感器和所述比较电路连接，对所述第一感应数据进行放大处理；

所述比较电路与所述处理器连接，按照预设电压阈值对所述第一感应数据进行方波处理并提供给所述处理器。

6.一种机器人，其特征在于，包括：如权利要求1-5中任一项所述的巡线传感器，以及机器人本体；

所述机器人本体包括：处理器，与所述处理器连接的控制器，与所述控制器连接的驱动设备；

所述巡线传感器，设置在所述机器人本体第一端的中间位置；

所述处理器与所述巡线传感器连接，根据所述巡线传感器中各个电感器的感应数据，确定所述机器人本体与水平设置的通电线圈的相对位置信息；

所述控制器，根据所述相对位置信息，确定所述机器人本体的移动信息；

所述驱动设备，根据所述移动信息驱动所述机器人本体移动。

7.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述机器人为割草机。

8.根据权利要求6所述的机器人，其特征在于，所述第一端为所述机器人本体前端，所述巡线传感器水平放置在所述机器人本体前端的上表面上，或者水平粘贴在所述机器人本体前端的侧面上。

9.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述水平设置的通电线圈，为割草区域的边界引导线所围城的通电线圈。

10.根据权利要求7所述的机器人，其特征在于，所述水平设置的通电线圈，为设置在充电桩底盘上的通电线圈。

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