TWI435691B - Intelligent automatic cruise mowing system and intelligent automatic cruise mowing robot - Google Patents

Description

智慧型自動巡航割草系統及智慧型自動巡航割草機器人

本發明是有關於一種智慧型自動巡航割草系統及割草機器人，特別是有關於一種具備定位功能與判斷移動方向功能之自動巡航割草系統及割草機器人。

目前，智慧型服務機器人取代人類勞動成為了重要發展趨勢，主因在於多數已開發國家正逐步邁進高齡化、少子化社會，且對於居家照護、家庭勞務服務、與保全等需求日益殷切。對於戶外的場景而言，一般草皮的例行性維護工作，大部分是將生長的草打碎、集中碎草、打包丟棄。對於腹地廣大的機關行號、公園、高爾夫球場等都是耗費大量人力的工作。常見的割草機是一種方便人工割草的機具，人員操作割草機來回於草皮之上，當割草機上的刀片經過草皮即可砍斷過長的草，此方式是目前在學校、公園、社區最常使用的割草方法，其缺點在於依靠人力操作割草機，需要使用到許多人力資源，在現今人力成本越來越昂貴的社會中，我們因而更加需要一種解決人力問題的辦法。

鑑於習知技藝之各項問題，為了能夠兼顧解決之，本發明人基於多年研究開發與諸多實務經驗，提出一種智慧型自動巡航割草系統及割草機器人，以作為改善上述缺點之實現方式與依據。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之其中一目的就是在提供一種智慧型自動巡航割草系統，以解決傳統割草所需人力問題。

本發明之另一目的就是在提供一種智慧型自動巡航割草機器人，以避免大量的人力消耗。

緣是，為達上述目的，本發明提出一種智慧型自動巡航割草系統，包含：複數個訊號發射元件，訊號發射元件係定義出一感測區域；以及一割草機器人，此割草機器人至少包括：一機器人主體，其具有一割草元件與一移動元件，其中此移動元件係使機器人主體進行一移動動作；一定位元件，以接收訊號發射元件所發出之訊號，以於感測區域中定位出定位元件之位置座標；一電子羅盤，其係設於機器人主體上，此電子羅盤係判斷此機器人主體之一移動方向；以及一割草路徑規劃電路，此割草路徑規劃電路設於此機器人主體上，用以規劃預設之一割草路徑。其中，此割草路徑規劃電路係依據定位元件之位置座標以及機器人主體之移動方向控制移動元件，以使機器人主體依據割草路徑進行移動動作。

為達上述目的，本發明更提出一種智慧型自動巡航割草機器人，包含：一機器人主體，此機器人主體具有一割草元件與一移動元件，其中移動元件係使機器人主體進行一移動動作；一定位元件，其係設於此機器人主體上以接收外部之複數個訊號發射元件所發出之複數個訊 號，藉由複數個訊號之訊號強弱以得知定位元件與複數個訊號發射元件之相對距離，以此定位出此定位元件之位置座標，其中此複數個訊號發射元件係定義出一感測區域；一電子羅盤，此電子羅盤設於機器人主體上，用以判斷機器人主體之一移動方向；以及一割草路徑規劃電路，其係設於機器人主體上，用以規劃預設之一割草路徑，此割草路徑規劃電路係依據定位元件之位置座標以及機器人主體之移動方向控制機器人主體之移動元件以使機器人主體依據割草路徑進行移動動作。

前述之定位元件與訊號發射元件係符合Zigbee網路通訊協定以進行通訊，其中訊號發射元件之數量至少為三個，以定義出一感測區域。定位元件具有一定位電路，藉以依據定位元件接收到複數個訊號之訊號強弱以得知定位元件與複數個訊號發射元件之相對距離，進行估算後得到此定位元件之位置座標。此外，由於定位元件位於機器人主體上，因此藉由此定位系統之定位功能就能得知機器人主體之位置座標。

本發明之割草路徑規劃電路之割草路徑係由人工設定或以一演算法規劃出割草路徑。此割草路徑規劃電路藉由定位元件得知機器人主體之位置座標，以及藉由電子羅盤得知機器人主體之移動方向，以此判斷機器人主體之移動是否符合割草路徑，若偏離割草路徑則馬上進行修正。

承上所述，依本發明之智慧型自動巡航割草系統及智 慧型自動巡航割草機器人，其可具有一或多個下述優點：

(1)此智慧型自動巡航割草系統及智慧型自動巡航割草機器人具有自行定位及測定移動方向之功能，以自行調整割草路徑。

(2)此智慧型自動巡航割草系統及智慧型自動巡航割草機器人係運用Zigbee網路通訊協定，以提供價廉、高精確度及高相容性之定位功能。

茲為使 貴審查委員對本發明之技術特徵及所達到之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明如後。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之智慧型自動巡航割草系統及智慧型自動巡航割草機器人，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1圖至第3圖，第1圖係為本發明之智慧型自動巡航割草系統示意圖。第2圖係為本發明之智慧型自動巡航割草機器人之上視示意圖。第3圖係為本發明之智慧型自動巡航割草機器人之側視示意圖。如第1圖至第3圖所示，智慧型自動巡航割草系統包含複數個訊號發射元件2與一割草機器人，其中割草機器人至少包括一機器人主體4、一電子羅盤3、一定位元件1以及一割草路徑規劃電路10。

如第2圖及第3圖所示，割草元件係包含一割草馬達8與一割草刀5，其中割草馬達8與割草刀5連動，此割草刀5可以為塑膠材質或金屬材質，此割草刀5之側邊更具有一割草遮罩12。此割草刀5與割草遮罩12位於機器人主體4下方，當機器人主體4向前移動時，此割草元件用以割除此機器人主體4下方一定高度之雜草。此移動元件包含移動馬達6與輪子7，此移動馬達6與此輪子7連動。其中，移動元件更包含一電池11提供電力給移動馬達6與割草馬達8運作。移動元件係電性連接至割草路徑規劃電路10上，藉以使得割草路徑規劃電路10能控制移動元件。其中，移動馬達6與割草馬達8更可以為一共用之馬達，以減少成本。

如第1圖所示，前述之訊號發射元件2與定位元件1係為符合Zigbee網路通訊協定之無線電發射與接收模組，且共同組成一定位系統。其中，訊號發射元件2之數量為三個以上，且分布於一平面。此複數個訊號發射元件2用以在此平面定義出一感測區域9，並在此感測區域9內發出複數個訊號A，使位於感測區域9內之定位元件1能接收到複數個訊號A。其中，定位元件1更具有一定位電路14，此定位電路14藉由定位元件1接收之訊號A之訊號強弱以得知定位元件1與訊號發射元件2之相對距離，藉由複數個訊號發射元件2之相對距離就可以估算定位元件1相對於複數個訊號發射元件2之相對座標，以此得知定位元件1之位置座標。此外，由於定位元件1位於機器人主體4上，因此藉由得知定位 元件1之位置座標，即可以得知機器人主體4之位置座標。

如第1圖所示，本發明之智慧型自動巡航割草機器人之電子羅盤3係位於機器人主體4上。因此，當機器人主體4移動時，電子羅盤3便能得知機器人主體4之移動方向。

如第2圖及第3圖所示，本發明之智慧型自動巡航割草機器人之割草路徑規劃電路10係位於機器人主體4上且能藉由控制移動元件而控制機器人主體4之移動並執行割草路徑。割草路徑規劃電路10係藉由人工設定或以一演算法規劃出割草路徑，此演算法如：粒子群最佳化定位演算法、基於模糊理論定位演算法、改良式機率類神經網路定位演算法等等…。此割草路徑規劃電路10藉由定位元件1得知機器人主體4之位置座標，以及藉由電子羅盤3得知機器人主體4之移動方向，以此判斷機器人主體4之移動是否符合割草路徑，若偏離割草路徑則馬上進行修正移動方向，以回復至割草路徑中。

詳而言之，當使用者以本發明之智慧型自動巡航割草機器人架構之割草機器人13進行割草之前，可先於欲割草之草地上放置複數個訊號發射元件2以定義出一感測區域9。接著，再以割草路徑規劃電路10設定一割草路徑，此割草路徑係人工設定或以一演算法完成。當實際割草時，此割草路徑規劃電路10即能自動控制移動元件，使割草機器人13以預先設定之割草路徑進行割草。

綜前所述，由於本智慧型自動巡航割草系統及智慧型自動巡航割草機器人具有自動巡航割草之功能，因此能節省大量人力，使戶外大範圍草地的整理變得更加容易進行。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧定位元件

2‧‧‧訊號發射元件

3‧‧‧電子羅盤

4‧‧‧機器人主體

5‧‧‧割草刀

6‧‧‧移動馬達

7‧‧‧輪子

8‧‧‧割草馬達

9‧‧‧感測區域

10‧‧‧割草路徑規劃電路

11‧‧‧電池

12‧‧‧割草遮罩

13‧‧‧割草機器人

14‧‧‧定位電路

A‧‧‧訊號

第1圖 係為本發明之智慧型自動巡航割草系統示意圖；第2圖 係為本發明之智慧型自動巡航割草機器人上視示意圖；以及第3圖 係為本發明之智慧型自動巡航割草機器人側視示意圖。

1‧‧‧定位元件

2‧‧‧訊號發射元件

3‧‧‧電子羅盤

4‧‧‧機器人主體

9‧‧‧感測區域

A‧‧‧訊號

Claims (8)

1. 一種智慧型自動巡航割草系統，包含：複數個訊號發射元件，該複數個訊號發射元件係共同定義出一感測區域；以及一割草機器人，該割草機器人至少包括：一機器人主體，該機器人主體具有一割草元件與一移動元件，其中該移動元件係使該機器人主體進行一移動動作；一定位元件，該定位元件位於該機器人主體上，用以接收該複數個訊號發射元件所發出之複數個訊號，並以該複數個訊號於該感測區域中定位出該定位元件之位置座標，其中該定位元件具有一定位電路，藉以依據所接收到之該複數個訊號之訊號強度來估算該定位元件與該些訊號之相對距離，藉由該定位元件與該複數個訊號發射元件之相對距離以估算該定位元件相對於該複數個訊號發射元件之相對座標，以此得知該定位元件之該位置座標；一電子羅盤，該電子羅盤設於該機器人主體上，該電子羅盤係判斷該機器人主體之一移動方向；以及一割草路徑規劃電路，該割草路徑規劃電路設於該機器人主體上，用以規劃之一割草路徑，該割草路徑規劃電路係依據該定位元件之該位置座標以及該機器人主體之該移動方向控制該移動元件，以使該機器人主體於該感測區域內依據該割草路徑進行該移動動作。
2. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型自動巡航割草系統，其中該定位元件與該複數個發射元件係以Zigbee網路通訊協定進行通訊。
3. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型自動巡航割草系統，其中該複數個訊號發射元件之數量係為三個以上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型自動巡航割草系統，其中該割草路徑規劃電路係以人工設定或以一演算法規劃出該割草路徑。
5. 一種智慧型自動巡航割草機器人，包含：一機器人主體，該機器人主體具有一割草元件與一移動元件，其中該移動元件係使該機器人主體進行一移動動作；一定位元件，該定位元件設於該機器人主體上以接收外部之複數個訊號發射元件所發出之複數個訊號，藉以定位出該定位元件之位置座標，其中該複數個訊號發射元件係共同定義出一感測區域，其中該定位元件具有一定位電路，藉以依據所接收到之該複數個訊號之訊號強度來估算該定位元件與該些訊號之相對距離，藉由該定位元件與該複數個訊號發射元件之相對距離以估算該定位元件相對於該複數個訊號發射元件之相對座標，以此得知該定位元件之該位置座標；一電子羅盤，該電子羅盤設於該機器人主體上， 用以判斷該機器人主體之一移動方向；以及一割草路徑規劃電路，該割草路徑規劃電路設於該機器人主體上，用以規劃預設之一割草路徑，該割草路徑規劃電路係依據該定位元件之該位置座標以及該機器人主體之該移動方向控制該機器人主體之移動元件以使該機器人主體於該感測區域內依據該割草路徑進行該移動動作。
6. 如申請專利範圍第5項所述之智慧型自動巡航割草機器人，其中該定位元件與該複數個發射元件係係以Zigbee網路通訊協定進行通訊。
7. 如申請專利範圍第5項所述之智慧型自動巡航割草機器人，其中該複數個訊號發射元件之數量係為三個以上。
8. 如申請專利範圍第5項所述之智慧型自動巡航割草機器人，其中該割草路徑規劃電路係以人工設定或以一演算法規劃出該割草路徑。