CN104793614B - 自动行走设备回归引导系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自动行走设备回归引导系统，用于引导自动行走设备回归至充电站，所述自动行走设备回归引导系统包括用于安装在充电站上的第一通信模块、磁场传感器及第一处理器，所述第一通信模块与磁场传感器分别连接于所述第一处理器；所述自动行走设备回归引导系统还包括用于安装在自动行走设备上的第二通信模块、信号发生器、图像采集模块及第二处理器，所述第二通信模块、信号发生器和图像采集模块分别连接于所述第二处理器。上述自动行走设备回归引导系统能够解决自动行走设备与充电站自动对接必须依赖边界线的问题。
Description
技术领域
本发明涉及自动化控制领域，特别是涉及一种自动行走设备回归引导系统。
背景技术
随着科学技术的发展，智能的自动行走设备为人们所熟知，由于自动行走设备可以自动根据预先设置的程序执行预先设置的相关任务，无须人为的操作与干预，因此在工业应用及家居产品上的应用非常广泛。工业上的应用如执行各种功能的机器人，家居产品上的应用如割草机、吸尘器等，这些智能设备极大地节省了人们的时间，给工业生产及家居生活都带来了极大的便利。但这些自动行走设备由于采用能量储存单元供电，当能量储存单元的能量被用尽后，这些自动行走设备就无法工作了，此时必须人为地把自动行走设备移动到能为其提供能量的充电站，为其补充能量。在一些情况下，补充能量可能需要花费数小时的时间，人们必须等待数小时，直到补充能量完成，才能再次开启自动行走设备，使其继续工作。
为克服上述问题，一些充电装置应运而生，充电装置能协助自动行走设备确认自动行走设备与充电站对接成功，并且在自动行走设备与充电站对接成功后，为自动行走设备充电。目前，自动行走设备与充电站的对接通常采用边界线加上充电站底板引导线模式，简言之，该模式就是在充电站上装有一引导线圈，自动行走设备在边界线划定区域内随机行走，同时，边界线不停地发射电磁场信号，自动行走设备根据接收到的边界线产生的电磁场信号能够判断出是否遇到边界线，如果遇到边界线则转弯再行走，当随机行走到距离充电站几米区域时，自动行走设备上的磁场传感器就能接受到充电站上线圈发出的电磁波，从而找到充电站。可见，目前自动行走设备与充电站对接对边界线依赖性非常强。因此，如何不依赖边界线就能实现自动行走设备与充电站的自动对接是需要研究的一个问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种不依赖边界线就能实现自动行走设备与充电站自动对接的自动行走设备回归引导系统。
一种自动行走设备回归引导系统，用于引导自动行走设备回归至充电站，所述自动行走设备回归引导系统包括用于安装在充电站上的第一通信模块、磁场传感器及第一处理器，所述第一通信模块与磁场传感器分别连接于所述第一处理器；所述自动行走设备回归引导系统还包括用于安装在自动行走设备上的第二通信模块、信号发生器、图像采集模块及第二处理器，所述第二通信模块、信号发生器和图像采集模块分别连接于所述第二处理器。
在其中一个实施例中，所述第一通信模块和第二通信模块均为射频模块。
在其中一个实施例中，所述射频模块之间的通信距离为0～12米。
在其中一个实施例中，所述射频模块为可编址射频模块，且每个所述可编址射频模块编有唯一的地址。
在其中一个实施例中，所述射频模块为基于蓝牙或者Wi-Fi技术的无线通信模块。
在其中一个实施例中，所述磁场传感器与信号发生器之间的通信距离为3～5米。
在其中一个实施例中，所述信号发生器包括金属线圈与脉冲电流发生装置，所述脉冲电流发生装置连接于所述金属线圈。
在其中一个实施例中，所述脉冲电流发生装置产生的电流信号为方波信号。
在其中一个实施例中，所述脉冲电流发生装置产生的电流信号为正弦信号。
在其中一个实施例中，所述图像采集模块为摄像头。
上述自动行走设备回归引导系统在所述第一处理器和第二处理器的控制下，利用所述第一通信模块与第二通信模块产生的射频信号与所述信号发生器产生的电磁场信号不断引导自动行走设备回归至充电站，同时利用图像采集模块保证自动行走设备始终行走在草坪区域内部，并在即将完成对接时寻找所述充电站以进行精确对接，解决了自动行走设备与充电站自动对接必须依赖边界线的问题。
附图说明
图1为一个实施例的自动行走设备回归引导系统的结构示意图；
图2为一个实施例的自动行走设备与充电站进行对接的第一阶段示意图；
图3为一个实施例的自动行走设备与充电站进行对接的第二阶段示意图；
图4为一个实施例的自动行走设备与充电站进行对接的第三阶段示意图。
第一通信模块100 磁场传感器200 第一处理器300
第二通信模块400 信号发生器500 金属线圈510
脉冲电流发生装置520 图像采集模块600 第二处理器700
自动行走设备800 充电站900
具体实施方式
为了解决自动行走设备与充电站自动对接必须依赖边界线的问题，本实施方式提供了一种自动行走设备回归引导系统。下面结合具体的实施例，对自动行走设备回归引导系统进行具体的描述。
请参考图1，本实施方式提供的自动行走设备回归引导系统包括第一通信模块100、磁场传感器200、第一处理器300、第二通信模块400、信号发生器500、图像采集模块600及第二处理器700。该自动行走设备回归引导系统用于引导自动行走设备回归至充电站（为了便于说明，“自动行走设备”在说明书附图中已用标号800标示出，“充电站”在说明书附图中已用标号900标示出）。
充电站900根据实际需要固定在地面上某一合适位置，自动行走设备800需要充电的时候只需行进至充电站900所在位置进行对接即可。
第一通信模块100与磁场传感器200分别连接在第一处理器300上。并且，第一通信模块100、磁场传感器200与第一处理器300都安装在充电站900上。其中，第一通信模块100用于接收或者发射无线电信号；磁场传感器200用于检测电磁场信号；第一处理器300用于控制第一通信模块100和磁场传感器200。
第二通信模块400、信号发生器500和图像采集模块600分别连接在第二处理器700上。并且，第二通信模块400、信号发生器500、图像采集模块600与第二处理器700都安装在自动行走设备800上。其中，第二通信模块400用于接收或者发射无线电信号；信号发生器500用于发射电磁场信号；图像采集模块600用于采集自动行走设备800所在位置及其附近的图像信息；第二处理器700用于控制第二通信模块400、信号发生器500和图像采集模块600。
第一通信模块100和第二通信模块400均为射频模块。且该射频模块之间的通信距离为0～12米，理论上，该射频模块之间的距离在0～20米都能通信。同时，该射频模块为可编址射频模块，且每个可编址射频模块编有唯一的地址，这样，通过唯一性的地址可以保证安装在自动行走设备800上的第二通信模块400只能够与安装在充电站900上的第一通信模块100进行通信，从而避免外界射频信号的干扰。在本实施方式中，上述射频模块为基于蓝牙、Wi-Fi等无线通信技术的无线通信模块。
磁场传感器200与信号发生器500之间的通信距离为3～5米。即，只有当自动行走设备800行走到充电站900附近3～5米时，磁场传感器200才能检测到信号发生器500发射的电磁场信号。在本实施方式中，信号发生器500包括金属线圈510与脉冲电流发生装置520。其中，脉冲电流发生装置520连接于金属线圈510。在第二处理器700的控制下，脉冲电流发生装置520能够产生电流信号并传输至金属线圈510。电流信号可以为方波信号或者正弦波信号。
另外，在本实施方式中，图像采集模块600为摄像头。
下面说明一下利用自动行走设备回归引导系统引导自动行走设备800回归至充电站900的过程。
请结合图2，此时自动行走设备800距离充电站900较远，第二通信模块400接收不到第一通信模块100产生的射频信号。自动行走设备回归引导系统在引导自动行走设备800回归至充电站900时，第一处理器300与第二处理器700分别启动第一通信模块100和第二通信模块400，同时自动行走设备800随机行走，并利用图像采集模块600检测自动行走设备800是否位于草坪上。当检测到草坪边沿时，自动行走设备800转弯再随机行走。
请结合图3，当自动行走设备800行进到离充电站900附近10～12米时，自动行走设备800上的第二通信模块400便能收到充电站900上第一通信模块100发来的射频信号。之后自动行走设备800便始终在有射频信号的区域内随机行走，同时启动第二处理器700控制信号发生器500发射电磁场信号。
请结合图4，当自动行走设备800行进至距离充电站900只有3～5米时，充电站900上的磁场传感器200受到电磁感应而产生感应电压，第一处理器300根据该感应电压能计算出电磁场信号的强度，进而根据电磁场信号的强度计算自动行走设备800离充电站900的距离。同时，第一通信模块100会将该距离以一定频率发给第二通信模块400。当第二处理器700根据第二通信模块400接收到的信息判断出自动行走设备800离充电站900的距离小于预设值时，第二处理器700便启动图像采集模块600寻找充电站900，从而实现精确对接。上述自动行走设备回归引导系统在引导自动行走设备800回归至充电站900的整个过程中没有依赖边界线。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种自动行走设备回归引导系统，用于引导自动行走设备回归至充电站，其特征在于，所述自动行走设备回归引导系统包括用于安装在充电站上的第一通信模块、磁场传感器及第一处理器，所述第一通信模块与磁场传感器分别连接于所述第一处理器；所述自动行走设备回归引导系统还包括用于安装在自动行走设备上的第二通信模块、信号发生器、图像采集模块及第二处理器，所述第二通信模块、信号发生器和图像采集模块分别连接于所述第二处理器；
所述自动行走设备回归至充电站时：
所述第一处理器与第二处理器分别启动第一通信模块和第二通信模块，并控制所述自动行走设备在草坪区域内随机行走；
当第二通信模块接收到所述第一通信模块发来的射频信号时，所述自动行走设备在有射频信号的区域内随机行走，同时第二处理器控制信号发生器发射电磁场信号；
所述充电站上的磁场传感器受到电磁感应而产生感应电压时，所述第一处理器根据该感应电压能计算出电磁场信号的强度，进而根据电磁场信号的强度计算自动行走设备离充电站的距离，同时，第一通信模块会将该距离以一定频率发给第二通信模块；
当第二处理器根据第二通信模块接收到的信息判断出自动行走设备离充电站的距离小于预设值时，第二处理器启动图像采集模块以寻找充电站，使自动行走设备与充电站对接。
2.根据权利要求1所述的自动行走设备回归引导系统，其特征在于，所述第一通信模块和第二通信模块均为射频模块。
3.根据权利要求2所述的自动行走设备回归引导系统，其特征在于，所述射频模块之间的通信距离为0～12米。
4.根据权利要求2或3所述的自动行走设备回归引导系统，其特征在于，所述射频模块为可编址射频模块，且每个所述可编址射频模块编有唯一的地址。
5.根据权利要求2或3所述的自动行走设备回归引导系统，其特征在于，所述射频模块为基于蓝牙或者Wi-Fi技术的无线通信模块。
6.根据权利要求1所述的自动行走设备回归引导系统，其特征在于，所述磁场传感器与信号发生器之间的通信距离为3～5米。
7.根据权利要求1所述的自动行走设备回归引导系统，其特征在于，所述信号发生器包括金属线圈与脉冲电流发生装置，所述脉冲电流发生装置连接于所述金属线圈。
8.根据权利要求7所述的自动行走设备回归引导系统，其特征在于，所述脉冲电流发生装置产生的电流信号为方波信号。
9.根据权利要求7所述的自动行走设备回归引导系统，其特征在于，所述脉冲电流发生装置产生的电流信号为正弦信号。
10.根据权利要求1所述的自动行走设备回归引导系统，其特征在于，所述图像采集模块为摄像头。
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