WO2012100623A1 - 一种机器人行动区域设定系统及其设定方法 - Google Patents

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WO2012100623A1
WO2012100623A1 PCT/CN2011/084884 CN2011084884W WO2012100623A1 WO 2012100623 A1 WO2012100623 A1 WO 2012100623A1 CN 2011084884 W CN2011084884 W CN 2011084884W WO 2012100623 A1 WO2012100623 A1 WO 2012100623A1
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electronic component
magnetic field
robot
wire
action area
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PCT/CN2011/084884
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Inventor
钱兴桂
Original Assignee
嘉兴亚特园林机械研究所
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0259—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means
    • G05D1/0265—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using magnetic or electromagnetic means using buried wires

Definitions

  • the present invention relates to the field of mobile positioning technologies for smart machines, and in particular, to a robot action area setting system and a setting method thereof.
  • a conventional lawn mower requires manual adjustment of its travel route, high power consumption, high labor intensity, and large noise even if the degree of automation is high, which is disadvantageous and saves energy and labor, and has poor environmental protection effects.
  • automatic mowing robots have appeared in order to realize the autonomous mowing of robots. Controlling the robot's autonomous mowing must first solve the problem of setting the working area of the mowing robot, and effectively control the mowing robot to move within the specified range. This is the key and difficult point for the mowing robot to autonomously mowing.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a robot action area setting system and a setting method thereof, which have the characteristics of simple wiring, high reliability, and low power consumption, so that the robot can adapt to complex terrain. industry.
  • the present invention firstly proposes a robot action area setting system, which is characterized in that it comprises: a signal generating source, an action area surrounded by a wire, and a magnetic sensing device; A closed loop is formed on the signal output end of the signal generating source, and the signal generating source can output a varying current to form a changing magnetic field around the wire, and the magnetic sensing device is mounted on the robot for sensing the magnetic field signal.
  • the signal generating source includes a resistor R and a capacitor C connected in series, an electronic component I having a switching function, an electronic component II, an electronic component III, and an electronic component IV; one end of the capacitor C is connected in series with the electronic component I and the electronic component II
  • the electronic component I is connected in parallel with the electronic component II, the electronic component I is connected to the power supply terminal VCC, the electronic component II is connected to the ground terminal GDN, the resistor R-terminal is connected in series with the electronic component III and the electronic component IV, and the electronic component III is connected in parallel with the electronic component IV.
  • the electronic component III is connected to the ground terminal GDN, and the electronic component IV is connected to the power supply terminal VCC.
  • the electronic component I, the electronic component II, the electronic component III, and the electronic component IV are all controlled by a control chip to be opened and closed. Further, when the electronic component I and the electronic component III are disconnected, the electronic component II and the electronic component IV are in a closed state; when the electronic component I and the electronic component III are closed, the electronic component II and the electronic component IV are in an off state. Further, the magnetic induction device is provided with a signal amplifying unit and a filtering unit connected to the signal amplifying unit, and the filtering unit is connected with an amplitude collecting unit and an shaping unit.
  • the present invention also provides a robot action area setting method, which is characterized by comprising the following steps:
  • the signal generation source generates alternating forward current and reverse current, so that a magnetic field is formed on both sides of the wire, and the magnetic field located in the action region is set as an internal magnetic field, and the magnetic field outside the action region is an external magnetic field, and the internal magnetic field is The direction of the external magnetic field is always opposite;
  • the magnetic induction device outputs a corresponding amplitude according to the induced electromotive force signal generated by the internal magnetic field and the external magnetic field. a value that reflects the distance of the robot from the wire;
  • the magnetic induction device outputs a waveform signal having a high level and a low level according to an induced electromotive force signal generated by the internal magnetic field and the external magnetic field.
  • the action region When the action region outputs a high level, the action region outputs a low level, and the action region is within the action region.
  • the output area When the output is low, the output area outputs a high level; the length of the high-level and low-level output time in the waveform signal reflects the position of the robot relative to the wire, gp: the robot is in the action area or outside the action area .
  • the method for alternately converting the forward current and the reverse current in the signal generation source control wire is as follows:
  • the control chip controls the electronic component I to be disconnected from the electronic component III, the electronic component II and the electronic component IV are closed, and a forward current is generated in the wire.
  • the capacitor voltage is continuously increased, so that the resistance R is passed.
  • the forward current is continuously reduced, that is, the forward current in the wire is continuously reduced;
  • the control chip controls the electronic component II to be disconnected from the electronic component IV, the electronic component I and the electronic component III are closed, and a reverse current is generated in the wire.
  • the capacitor voltage is continuously increased, so that the reverse direction through the resistor R The current is constantly decreasing.
  • steps 2) - 4 the forward current and the reverse current alternate in the wire, thereby forming a varying magnetic field on both sides of the wire, the varying magnetic field generating an induced electromotive force on the inductive inductance, and the induced electromotive force signal is passed through the magnetic induction device
  • the amplitude of the output reflects the distance of the robot from the wire.
  • the high-level and low-level output times are different, and the directions of the internal and external magnetic fields are always opposite, so the action In the region, the high-level and low-level alternate sequences are exactly opposite.
  • the action region outputs a high level
  • the action region outputs a low level.
  • the action region outputs a high level, so The position of the robot is judged based on the length of the shaping output high and low time: outside the action area or in the action area.
  • FIG. 1 is a diagram of a motion area setting of the present invention
  • FIG. 2 is a circuit schematic diagram of a signal generating source
  • FIG. 3 is an embodiment of a signal generating source controlling current variation.
  • Figure 4 is a structural view of the magnetic induction device. 1 , a robot action area setting system of the present invention includes a signal generation source 1, an action area 3 surrounded by a wire 2, and a magnetic induction device 5; both ends of the wire 2 are connected to a signal generation A closed loop is formed on the signal output end of the source 1, and the signal generating source 1 can output a varying current to form a varying magnetic field in the area around the wire 2.
  • the magnetic sensing device 5 is mounted on the robot 4 for sensing a magnetic field signal. Referring to FIG.
  • the signal generation source 1 includes a resistor R and a capacitor C connected in series; an electronic component I having a switching function, an electronic component II, an electronic component III, and an electronic component IV; a capacitor C is connected in series with the electronic component I 11 and the electronic component II 12, the electronic component I 11 is connected in parallel with the electronic component II 12 , the electronic component I 11 is connected to the power supply terminal VCC, the electronic component II 12 is connected to the ground terminal GDN; the resistor R-terminal is connected in series with the electronic component III13 and electronic component IV14, electronic component ⁇ 13 and electronic component IV14 are connected in parallel, electronic component ⁇ 13 is connected to ground terminal GDN, electronic component IV14 is connected to power supply terminal VCC; electronic component I11, electronic component II12, electronic component ⁇ 13 and electronic component The IV14 is controlled by a control chip to open and close.
  • the magnetic induction device 5 is provided with a signal amplifying unit 51, a filtering unit 52, an amplitude collecting unit 53, and an shaping unit 54.
  • the method for setting a robot action area proposed by the present invention includes the following steps:
  • the signal generating source 1 generates alternating forward current and reverse current, so that a magnetic field is formed on both sides of the wire 2, and the magnetic field located in the action region 3 is set as an internal magnetic field, and the magnetic field outside the action region 3 is an external magnetic field. , the direction of the internal magnetic field and the external magnetic field are always opposite;
  • the magnetic induction device 5 outputs a corresponding amplitude according to the induced electromotive force signal generated by the internal magnetic field and the external magnetic field, and the amplitude reflects the distance of the robot 4 from the wire 2;
  • the magnetic induction device 5 outputs a waveform signal having a high level and a low level according to the induced electromotive force signal generated by the internal magnetic field and the external magnetic field, and when the action region 3 outputs a high level, the action region 3 outputs a low level.
  • the action area 3 When the low level is output in the action area 3, the action area 3 outputs a high level; the length of the high level and low level output time in the waveform signal reflects the position of the robot 4 relative to the wire 2, that is: the robot 4 is in motion In area 3 or outside of action area 3.
  • Signal Generation Source 1 The method of alternately converting the forward current and the reverse current in the control wire 2 is as follows:
  • control chip control electronic component 11 12 is disconnected from the electronic component IV14, the electronic component I 11 and the electronic component ⁇ 13 are closed, and the reverse current charges the capacitor C;
  • the control chip control electronic component I 11 is disconnected from the electronic component ⁇ 13, the electronic component ⁇ 12 and the electronic component IV14 are closed, and a forward current is generated in the wire 2, and during the process of maintaining the forward current, the capacitor is electrically
  • the pressure is continuously increased, so that the forward current through the resistor R is continuously reduced, that is, the forward current in the wire 2 is continuously decreased;
  • the control chip control electronic component II 12 is disconnected from the electronic component IV14, the electronic component I 11 and the electronic component ⁇ 13 are closed, and a reverse current is generated in the wire 2.
  • the capacitor voltage is continuously increased, so that the resistance is passed.
  • the reverse current of R is continuously decreasing.
  • the electronic component IV14 is turned off; the closing time of the electronic component 11 12 and the electronic component IV14 is twice the off time; the off time of the electronic component 1 11 and the electronic component ⁇ 13 is twice the closing time; One end of the capacitor is set to a test point T1, a test point T2 is set between the resistor and the capacitor, and a test point is set at one end of the capacitor away from the resistor.
  • the electronic component 1 11 and the electronic component ⁇ 13 are disconnected, the electronic component 11 12 and the electronic component IV14 are closed, the voltage of the test point T1 is VCC, and the test point ⁇ 3 is connected to the ground GND, so the voltage of the test point ⁇ 2 is - VI, the forward current is maximum at this time; during the process of maintaining the forward current, the capacitor voltage is continuously increased, so that the forward current through the resistor R is continuously reduced, and when the forward current is minimized, the voltage at the test point ⁇ 2 is tested. The voltage higher than the test point ⁇ 3, at this time the voltage V2 of the test point ⁇ 2;
  • a magnetic field is formed on both sides of the wire 2, and the magnetic field in the action region 3 is set as an internal magnetic field, and the magnetic field outside the action region 3 is an external magnetic field, and the direction of the internal magnetic field and the external magnetic field are always opposite, and the closer to the wire 2
  • the varying magnetic field generates an induced electromotive force on the inductive inductance.
  • the amplitude of the output reflects the robot 4 The distance of the wire 2.
  • the high-level and low-level output times are different, and the directions of the internal magnetic field and the external magnetic field are always opposite, so the internal and external levels of the action region 3 are The alternate sequence of low levels is just the opposite.
  • the high level is output in the action area 3
  • the low level is output outside the action area 3.
  • the action area 3 outputs a high level, so it can be shaped according to the shaping.
  • the length of the high and low time is output to determine the position of the robot 4: outside the action area or within the action area.
  • the walking path of the robot can be conveniently controlled to operate in the set action area 3, which has the characteristics of simple wiring, high reliability, and low power consumption, and the mowing robot can Adapt to the work of complex terrain.
  • the robot action area setting system and the setting method thereof provided by the present invention are not limited to use on a mowing robot, and similar smart machines such as a ground polishing robot and a glass-cleaning robot are applicable.
  • a person skilled in the art can make various modifications and changes without departing from the spirit and scope of the invention as claimed in the appended claims. range.

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Abstract

本发明公开了一种机器人行动区域设定系统及其设定方法，设定系统包括信号发生源、由导线所围成的行动区域以及磁感应装置；所述导线的两端头连接在信号发生源的信号输出端上形成闭合回路，所述信号发生源可输出变化电流使导线周围区域形成变化磁场，所述磁感应装置安装于机器人上用于感应磁场信号。相比现有围线方式，本发明利用磁场变化来获取机器人的位置及距离信息，因此可以有效的设定割草机器人的工作区域，并实现割草机器人在划定的行动区域内自主割草，具有布线简单、可靠性高、功耗低等优点，使割草机器人能适应复杂地形的作业。

Description

一种机器人行动区域设定系统及其设定方法 技术领域 本发明属于智能机器的移动定位技术领域， 尤其涉及一种机器人行动区域 设定系统及其设定方法。 背景技术 传统的割草机即使自动化程度再高都需要人工对其行进路线进行调整、 功 耗大、 劳动强度高、 且存在较大的噪音， 不利与节约能源及劳动力， 环保效果 差。 近年来出现了自动割草机器人， 目的在于实现机器人的自主割草。 控制机 器人自主割草必须首先解决如何设定割草机器人工作区域的问题， 有效控制割 草机器人在规定范围内活动， 这是实现割草机器人自主割草的关键及难点。 目 前对于自动割草机区域设定方法的研究逐步增多， 其中较为常用的是以围线方 式划定割草机器人行动区域， 由于现有的围线方式存在布线相对复杂、 灵活性 差、 功耗高等缺点， 不适合复杂地形， 局限性大。 中国国家知识产权局于 2008-03-19公开了专利号为" 200710071374.2"、名称 为"一种机器人电子篱笆控制系统"的专利，针对现有机器人利用红外线、超声波、 碰撞开关等技术手段实现指定范围内工作所存在的局限性， 提出利用单片机和 电磁场技术来实现机器人自动导航、 避障、 检测。 但该专利的技术方案侧重于 解决机器人对其自身行动路径的自动调整、 控制， 而对于如何设定机器人工作 区域的问题却没有提出有效的解决方案。 发明内容 本发明所要解决的问题就是提供一种机器人行动区域设定系统及其设定方 法， 具有布线简单、 可靠性高、 功耗低的特点， 使机器人能适应复杂地形的作 业。 为解决上述技术问题， 本发明首先提出了一种机器人行动区域设定系统， 其特征在于： 包括信号发生源、 由导线所围成的行动区域以及磁感应装置； 所 述导线的两端头连接在信号发生源的信号输出端上形成闭合回路， 所述信号发 生源可输出变化电流使导线周围区域形成变化磁场， 所述磁感应装置安装于机 器人上用于感应磁场信号。 进一步的， 所述信号发生源包括串联连接的电阻 R与电容 C, 具有开关功 能的电子元件 I、 电子元件 II、 电子元件 III及电子元件 IV； 电容 C一端串接电 子元件 I与电子元件 II， 电子元件 I与电子元件 II并联连接， 电子元件 I连接 电源端 VCC, 电子元件 II连接接地端 GDN; 电阻 R—端串接电子元件 III与电子 元件 IV， 电子元件 III与电子元件 IV并联连接， 电子元件 III连接接地端 GDN, 电 子元件 IV连接电源端 VCC; 所述电子元件 I、 电子元件 II、 电子元件 III及电子 元件 IV均由一控制芯片控制开闭。 进一步的， 电子元件 I、 电子元件 III断开时， 电子元件 II、 电子元件 IV处 于闭合状态； 电子元件 I、 电子元件 III闭合时， 电子元件 II、 电子元件 IV处于 断开状态。 进一步的， 所述磁感应装置内设有信号放大单元以及与信号放大单元连接 的滤波单元， 所述滤波单元上连接有幅值采集单元及整形单元。 感应电动势信 号经信号放大单元放大、 滤波单元滤波后， 由幅值采集单元完成幅值输出， 由 整形单元整形后输出具有交替高低电平的波形信号。 为了进一步解决上述技术问题， 本发明还提出了一种机器人行动区域设定 方法， 其特征在于包括如下步骤：
1 )信号发生源产生交替变换的正向电流与逆向电流， 使导线两侧区域形成 变化磁场， 设定位于行动区域内的磁场为内磁场， 位于行动区域外的磁场为外 磁场， 内磁场与外磁场的方向始终相反；
2) 磁感应装置根据内磁场与外磁场所产生的感应电动势信号输出相应幅 值， 该幅值反应机器人离导线的距离；
3)磁感应装置根据内磁场与外磁场所产生的感应电动势信号输出具有高电 平与低电平交替的波形信号， 行动区域内输出高电平时， 行动区域外则输出低 电平， 行动区域内输出低电平时， 则行动区域外输出高电平； 该波形信号中高 电平与低电平输出时间的长短反应机器人的相对于导线的位置， gp : 机器人在 行动区域内或是在行动区域外。 进一步的， 信号发生源控制导线中正向电流与逆向电流交替变换的方法如 下：
1 ) 电流经电源端 VCC、 电子元件 IV、 导线 2、 电阻 R、 电容 C、 电子元件 II流至接地端 GDN, 将上述电流设定为正向电流.； 当电子元件 II、 电子元件 IV 断开， 电子元件 I、 电子元件 III闭合时， 电流经电源端 VCC、 电子元件 I、 电 容(、 电阻 R、 导线、 电子元件 III流至接地端 GDN, 将上述电流设定为逆向电 流；
2)控制芯片控制电子元件 II与电子元件 IV断开， 电子元件 I与电子元件 III 闭合， 逆向电流对电容 C充电；
3)控制芯片控制电子元件 I与电子元件 III断开， 电子元件 II与电子元件 IV 闭合， 导线中产生正向电流， 在保持正向电流的过程中， 电容电压不断升高， 使得通过电阻 R的正向电流不断减小， 即导线中的正向电流不断减小；
4)控制芯片控制电子元件 II与电子元件 IV断开， 电子元件 I与电子元件 III 闭合， 导线中产生逆向电流， 在保持逆向电流的过程中， 电容电压不断升高， 使得通过电阻 R的逆向电流不断减小。 重复操作步骤 2) -步骤 4)， 正向电流与逆向电流在导线中交替变换， 从而 使导线两侧区域形成变化磁场， 该变化磁场在感应电感上产生感应电动势， 感 应电动势信号经磁感应装置的放大、 滤波、 幅值采集后， 其输出的幅值反应了 机器人离导线的距离。 由于导线上正向电流与逆向电流交替时间的不等性， 造 成高电平与低电平输出时间不等， 且内磁场与外磁场的方向始终相反， 故行动 区域内外高电平与低电平交替顺序正好相反， 行动区域内输出高电平时， 行动 区域外则输出低电平， 行动区域内输出低电平时， 则行动区域外输出高电平， 因此可以根据整形输出高电平与低电平时间的长短来判断机器人的位置： 在行 动区域外或是在行动区域内。 本发明的有益效果： 相比现有围线方式， 本发明利用磁场变化来获取机器 人的位置及距离信息， 因此可以有效的设定割草机器人的工作区域， 并实现割 草机器人在划定的行动区域内自主割草， 具有布线简单、 可靠性高、 功耗低等 优点， 使割草机器人能适应复杂地形的作业。 附图说明 下面结合附图对本发明做进一步的说明： 图 1为本发明的行动区域设定图； 图 2为信号发生源的电路原理图； 图 3为信号发生源控制电流变化的一个实施例； 图 4为磁感应装置的结构图。 具体实施方式 参照图 1， 本发明的机器人行动区域设定系统， 包括信号发生源 1、 由导线 2所围成的行动区域 3以及磁感应装置 5; 所述导线 2的两端头连接在信号发生 源 1的信号输出端上形成闭合回路，所述信号发生源 1可输出变化电流使导线 2 周围区域形成变化磁场， 所述磁感应装置 5安装于机器人 4上用于感应磁场信 号。 参照如 2，信号发生源 1包括串联连接的电阻 R与电容 C; 具有开关功能的 电子元件 I、 电子元件 II、 电子元件 III及电子元件 IV； 电容 C一端串接电子元 件 I 11与电子元件 II 12，电子元件 I 11与电子元件 II 12并联连接，电子元件 I 11 连接电源端 VCC, 电子元件 II 12连接接地端 GDN; 电阻 R—端串接电子元件 III13与电子元件 IV14， 电子元件 ΠΙ13与电子元件 IV14并联连接， 电子元件 ΠΙ13 连接接地端 GDN, 电子元件 IV14连接电源端 VCC; 所述电子元件 I 11、 电子 元件 II 12、 电子元件 ΠΙ13及电子元件 IV14均由一控制芯片控制开闭。 参照图 4， 所述磁感应装置 5内设有信号放大单元 51、 滤波单元 52、 幅值 采集单元 53及整形单元 54。 本发明所提出机器人行动区域设定方法， 包括如下歩骤：
1 )信号发生源 1产生交替变换的正向电流与逆向电流， 使导线 2两侧区域 形成变化磁场， 设定位于行动区域 3内的磁场为内磁场， 位于行动区域 3外的 磁场为外磁场， 内磁场与外磁场的方向始终相反；
2)磁感应装置 5根据内磁场与外磁场所产生的感应电动势信号输出相应幅 值， 该幅值反应机器人 4离导线 2的距离；
3 )磁感应装置 5根据内磁场与外磁场所产生的感应电动势信号输出具有高 电平与低电平交替的波形信号， 行动区域 3内输出高电平时， 行动区域 3外则 输出低电平， 行动区域 3内输出低电平时， 则行动区域 3外输出高电平； 该波 形信号中高电平与低电平输出时间的长短反应机器人 4的相对于导线 2的位置， 即： 机器人 4在行动区域 3内或是在行动区域 3外。 信号发生源 1控制导线 2中正向电流与逆向电流交替变换的方法如下：
1 ) 电流经电源端 VCC、 电子元件 IV14、 导线 2、 电阻 R、 电容 C、 电子元 件 Π 12流至接地端 GDN,将上述电流设定为正向电流.； 当电子元件 II 12、 电子 元件 IV14断开， 电子元件 1 11、 电子元件 ΠΙ13闭合时， 电流经电源端 VCC、 电 子元件 1 11、 电容 (：、 电阻 R、 导线 2、 电子元件 ΠΙ13流至接地端 GDN， 将上 述电流设定为逆向电流；
2) 控制芯片控制电子元件 11 12与电子元件 IV14断开， 电子元件 I 11与电 子元件 ΙΠ13闭合， 逆向电流对电容 C充电；
3) 控制芯片控制电子元件 I 11与电子元件 ΠΙ13断开， 电子元件 Π 12与电 子元件 IV14闭合， 导线 2中产生正向电流， 在保持正向电流的过程中， 电容电 压不断升高， 使得通过电阻 R的正向电流不断减小， 即导线 2中的正向电流不 断减小；
4) 控制芯片控制电子元件 II 12与电子元件 IV14断开， 电子元件 I 11与电 子元件 ΙΠ13闭合， 导线 2中产生逆向电流， 在保持逆向电流的过程中， 电容电 压不断升高， 使得通过电阻 R的逆向电流不断减小。 下面通过一个具体的实施方式来解释本发明的特点： 电子元件 1 11、 电子元件 ΙΠ13断开时， 电子元件 11 12、 电子元件 IV14闭合； 电子元件 1 11、 电子元件 ΙΠ13闭合时， 电子元件 11 12、 电子元件 IV14断开； 设 定电子元件 11 12、 电子元件 IV14的闭合时间为断开时间的 2倍； 电子元件 1 11、 电子元件 ΙΠ13的断开时间为闭合时间的 2倍； 电阻远离电容的一端设定一测试 点 T1 , 电阻与电容之间设定一测试点 T2, 电容远离电阻的一端设定一测试点
1、 当电子元件 11 12、 电子元件 IV14 断开， 电子元件 1 11、 电子元件 ΠΙ13 闭合时， 逆向电流对电容 C充电， 测试点 Τ3的电压比测试点 Τ2电压高， 此时 测试点 Τ3的电压为 VI；
2、 当电子元件 1 11、 电子元件 ΙΠ13 断开， 电子元件 11 12、 电子元件 IV14 闭合的瞬间， 测试点 T1 电压为 VCC, 因测试点 Τ3连接接地端 GND, 故测试 点 Τ2的电压为 - VI， 此时正向电流最大； 在保持正向电流的过程中， 电容电压 不断升高， 使得通过电阻 R的正向电流不断减小， 在正向电流降至最低时， 测 试点 Τ2的电压比测试点 Τ3的电压高， 此时测试点 Τ2的电压 V2;
3、当电子元件 II 12、电子元件 IV14再次断开，电子元件 I 11、电子元件 ΙΠ13 再次闭合时， 测试点 T1的电压为零， 因测试点 Τ3连接电源端 VCC, 故此时测 试点 Τ2的电压为 VCC+V2, 逆向电流最大； 在保持逆向电流的过程中， 电容电 压不断升高， 使得通过电阻 R的逆向电流不断减小， 在电子元件 1 11、 电子元 件 ΙΠ13断开， 电子元件 11 12、 电子元件 IV14闭合瞬间前， 逆向电流降至最低。 参照图 4重复操作上述三个步骤， 电流在导线 2中的方向不断发生改变， 以此在导线 2两侧区域形成变化磁场， 设定位于行动区域 3内的磁场为内磁场， 位于行动区域 3 外的磁场为外磁场， 内磁场与外磁场的方向始终相反， 越靠近 导线 2， 则内磁场与外磁场的强度越大； 该变化磁场在感应电感上产生感应电动 势， 感应电动势信号经磁感应装置 5 的放大、 滤波、 幅值采集后， 其输出的幅 值反应了机器人 4离导线 2的距离。 由于导线 2上正向电流与逆向电流交替时间的不等性， 造成高电平与低电 平输出时间不等， 且内磁场与外磁场的方向始终相反， 故行动区域 3 内外高电 平与低电平交替顺序正好相反， 行动区域 3 内输出高电平时， 行动区域 3外则 输出低电平， 行动区域 3 内输出低电平时， 则行动区域 3外输出高电平， 因此 可以根据整形输出高电平与低电平时间的长短来判断机器人 4 的位置： 在行动 区域外或是在行动区域内。 得知机器人 4的位置信息与距离信息后便能方便的控制机器人的行走路径， 使其在设定行动区域 3 内作业， 具有布线简单、 可靠性高、 功耗低的特点， 割 草机器人能适应复杂地形的作业。 本发明所提供的机器人行动区域设定系统及 其设定方法并不仅限于割草机器人上使用， 类似的智能机械， 如地面抛光机器 人、 擦玻璃机器人等都适用。 通过上述技术内容， 本领域技术人员完全可以在 不脱离本发明精神范围的前提下进行多种修改及变换， 只要不脱离本发明精神 的修改及变换均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims

权 利 要 求 书 、 一种机器人行动区域设定系统， 其特征在于： 包括信号发生源（1)、 由导 线 （2) 所围成的行动区域 （3) 以及磁感应装置 （5); 所述导线 （2) 的 两端头连接在信号发生源 （1) 的信号输出端上形成闭合回路， 所述信号 发生源 （1)可输出变化电流使导线 （2)周围区域形成变化磁场， 所述磁 感应装置 （5) 安装于机器人 （4) 上用于感应磁场信号。 、 根据权利要求 1所述的一种机器人行动区域设定系统， 其特征在于： 所述 信号发生源 （1)包括串联连接的电阻 R与电容 C, 具有开关功能的电子 元件 I (11)、 电子元件 II (12)、 电子元件 III (13)及电子元件 IV (14)； 电容 C一端串接电子元件 I (11)与电子元件 Π (12)， 电子元件 I (11) 与电子元件 Π (12)并联连接， 电子元件 I (11)连接电源端 VCC， 电子 元件 II (12) 连接接地端 GDN; 电阻 R—端串接电子元件 III (13) 与电 子元件 IV (14)， 电子元件 III (13) 与电子元件 IV (14) 并联连接， 电子 元件 III (13) 连接接地端 GDN, 电子元件 IV (14) 连接电源端 VCC; 所 述电子元件 I (11)、 电子元件 II (12)、 电子元件 ΠΙ (13)及电子元件 IV
(14) 均由一控制芯片 （15) 控制开闭。 、 根据权利要求 2所述的一种机器人行动区域设定系统， 其特征在于： 电子 元件 I (11)、 电子元件 III (13) 断开时， 电子元件 II (12)、 电子元件 IV
(14) 处于闭合状态； 电子元件 I (11)、 电子元件 III (13) 闭合时， 电 子元件 II (12)、 电子元件 IV (14) 处于断开状态。 、 根据权利要求 1或 2或 3所述的一种机器人行动区域设定系统， 其特征在 于： 所述磁感应装置 （5) 内设有信号放大单元 （51) 以及与信号放大单 元 （51) 连接的滤波单元 （52)， 所述滤波单元 （52) 上连接有幅值采集 单元 （53) 及整形单元 （54)。 、 一种机器人行动区域设定方法， 其特征在于包括如下步骤：
1) 信号发生源 （1) 产生交替变换的正向电流与逆向电流， 使导线 （2) 两侧区域形成变化磁场， 设定位于行动区域 （3) 内的磁场为内磁场， 位 于行动区域 （3) 外的磁场为外磁场， 内磁场与外磁场的方向始终相反； 2)磁感应装置 （5)根据内磁场与外磁场所产生的感应电动势信号输出相 应幅值， 该幅值反应机器人 （4) 离导线 （2) 的距离；
3)磁感应装置 （5)根据内磁场与外磁场所产生的感应电动势信号输出具 有高电平与低电平交替的波形信号， 行动区域 （3) 内输出高电平时， 行 动区域 （3) 外则输出低电平， 行动区域 （3) 内输出低电平时， 则行动区 域 （3) 外输出高电平； 该波形信号中高电平与低电平输出时间的长短反 应机器人 （4) 的相对于导线 （2) 的位置， gp: 机器人 （4) 在行动区域
(3) 内或是在行动区域 （3) 夕卜。 、 根据权利要求 5所述的一种机器人行动区域设定方法， 其特征在于： 信号 发生源 （1)控制导线 （2) 中正向电流与逆向电流交替变换的方法如下：
1) 电流经电源端 VCC、 电子元件 IV (14)、 导线（2) 2、 电阻 R、 电容 C、 电子元件 II (12) 流至接地端 GDN, 将上述电流设定为正向电流.； 当电 子元件 II (12)、 电子元件 IV (14) 断开， 电子元件 I (11)、 电子元件 III
(13) 闭合时， 电流经电源端 VCC、 电子元件 I (11)、 电容 C、 电阻 R、 导线 （2)、 电子元件 III (13) 流至接地端 GDN, 将上述电流设定为逆向 电流；
2) 控制芯片 （15) 控制电子元件 II (12) 与电子元件 IV (14) 断开， 电 子元件 I (11) 与电子元件 III (13) 闭合， 逆向电流对电容 C充电；
3) 控制芯片 （15) 控制电子元件 I (11) 与电子元件 III (13) 断开， 电 子元件 II (12) 与电子元件 IV (14) 闭合， 导线 （2) 中产生正向电流， 在保持正向电流的过程中， 电容电压不断升高， 使得通过电阻 R的正向电 流不断减小， 即导线 （2) 中的正向电流不断减小；
4) 控制芯片 （15) 控制电子元件 II (12) 与电子元件 IV (14) 断开， 电 子元件 I (11) 与电子元件 III (13) 闭合， 导线 （2) 中产生逆向电流， 在保持逆向电流的过程中， 电容电压不断升高， 使得通过电阻 R的逆向电 流不断减小。
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