CN109765899A - 自移动机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自移动机器人系统，包括自移动机器人、充电站及定义出工作区域与充电通道的非封闭的边界线，所述自移动机器人具有中轴线，中轴线将自移动机器人分为两侧，两侧分别设置边界传感器，所述充电通道连接所述充电站与所述工作区域，其特征在于，所述工作区域仅通过所述充电通道与所述充电站连接，其中，y＜x，x为两侧的边界传感器之间的距离，y为所述充电通道的宽度,所述边界传感器用于感测所述边界线发出的边界信号或充电信号。本发明通过改变布线方案达到避开充电站的效果，无需任何其他信号，成本低，使用可靠。

Description

自移动机器人系统

技术领域

本发明涉及智能控制领域，尤其涉及一种自移动机器人系统。

背景技术

随着科学技术的不断进步，各种自动工作设备已经开始慢慢的走进人们的生活，例如：割草机器人。这种自动工作设备具有行走装置、工作装置及自动控制装置，从而使得自动工作设备能够脱离人们的操作，在一定范围内自动行走并执行工作，在自动工作设备的储能装置能量不足时，其能够自动返回充电站装置进行充电，然后继续工作。

现有技术中，随机割草是割草机器人低成本的一个主要方式。即机器人在圈定范围如电子边界内向前运动，直到遇到障碍物或边界时，旋转一个随机角度，然后继续向前运动直到又遇到障碍物或边界，再做相同处理，如此循环。但是，在进行割草工作的时候，割草机在工作区域内就会碰撞到充电站，容易损坏充电站或者割草机。

鉴于此，有必要提供一种改进的自移动机器人系统。

发明内容

本发明目的在于提供一种使用寿命更长的自移动机器人系统。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种自移动机器人系统，包括自移动机器人、充电站及定义出工作区域与充电通道的非封闭的边界线，所述自移动机器人具有中轴线，中轴线将自移动机器人分为两侧，两侧分别设置边界传感器，所述充电通道连接所述充电站与所述工作区域，所述工作区域仅通过所述充电通道与所述充电站连接，其中，y＜x，x为两侧的边界传感器之间的距离，y为所述充电通道的宽度,所述边界传感器用于感测所述边界线发出的边界信号或充电信号。

作为本发明一具体实施方式的优选方案，于工作状态，所述边界线发出所述边界信号，所述边界传感器接收所述边界信号，所述自移动机器人避开所述边界线。

作为本发明一具体实施方式的优选方案，于充电状态，所述边界线发出不同于所述边界信号的所述充电信号，所述边界传感器接收所述充电信号，所述自移动机器人沿着所述边界线返回所述充电站。

作为本发明一具体实施方式的优选方案，y≥2/3*x。

作为本发明一具体实施方式的优选方案，所述充电站至少部分地被所述工作区域所包围。

作为本发明一具体实施方式的优选方案，所述充电站位于所述工作区域的中部，所述边界线至少绕过所述充电站的三个侧部。

作为本发明一具体实施方式的优选方案，所述充电站位于所述工作区域之外。

作为本发明一具体实施方式的优选方案，所述充电通道包括相互平行的第一段边界线和第二段边界线，所述第一段边界线和第二段边界线之间具有多个排钉，所述多个排钉的长度均等于所述充电通道的宽度。

作为本发明一具体实施方式的优选方案，所述非封闭的边界线的两端均连接于所述充电站的同一侧，

作为本发明一具体实施方式的优选方案，所述自移动机器人为割草机。

本发明的有益效果：通过改变布线方案达到避开充电站的效果，无需任何其他信号，成本低，使用可靠，避免了割草机工作过程中碰撞到充电站，以提升充电站的使用寿命

附图说明

图1是本发明优选实施方式中自移动机器人的示意图；

图2是本发明第一实施方式中自移动机器人系统的布线示意图；

图3是本发明第二实施方式中自移动机器人系统的布线示意图；

图4是本发明第三实施方式中自移动机器人系统的布线示意图；

图5是本发明第四实施方式中自移动机器人系统的布线示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的实施方式对本发明进行详细描述。但该实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明的自移动机器人系统包括自移动机器人、充电站及定义出工作区域与充电通道的非封闭的边界线，自移动机器人可以是割草机，或者自动吸尘器等，其自动行走于工作区域以进行割草、吸尘工作，本发明具体示例中，以自移动机器人为割草机为例做具体说明，相应的，工作区域可为草坪。当然，自移动机器人不限于割草机和吸尘器，也可以为其它设备，如喷洒设备、除雪设备、监视设备等等适合无人值守的设备。

在本发明具体实施方式中，自移动机器人为割草机，割草机包括：机体、设置于机体上的行走模块、界限侦测模块、能量模块以及控制模块。另外，割草机还包括工作模块，其用于执行割草机的具体工作任务，工作模块包括割草刀片、切割马达等，也可能包括割草高度调节机构等优化或调整割草效果的部件。

行走模块用于带动割草机在工作区域内行走和转向，通常由安装在割草机上的轮组和驱动轮组行走的驱动马达组成。界限侦测模块用于侦测割草机和边界线之间的相对位置关系，具体可能包括距离、角度，边界线内外方位中的一种或几种。界限侦测模块的组成和原理可以为多种，如可以为红外线式、超声波式、碰撞检测式，磁感应式等等，其传感器和对应的信号发生装置的设置位置和数量也是多样的。

能量模块用于为割草机的各项工作提供能量，其包括可充电电池和充电连接结构，充电连接结构通常为可露出于割草机外的充电电极片。

控制模块用于控制割草机自动行走和工作，与行走模块和界限侦测模块电性连接，是割草机的核心部件，它执行的功能包括控制工作模块启动工作或停止，生成行走路径并控制行走模块依照行走，判断能量模块的电量并及时指令割草机返回充电站自动对接充电等等。控制模块通常包括单片机和存储器以及其它外围电路。

上述割草机还包括用于感应割草机的行走状态的各种传感器，例如：倾倒、离地、碰撞传感器等，在此不做具体赘述。

其中，割草机和限定其工作区域的边界线构成了自移动机器人系统，该自移动机器人系统还包括充电站。充电站可以位于工作区域内侧或者外侧，和市电或其它电能提供系统连接，供割草机返回充电。充电站可以沿边界线发射脉冲编码信号，以在边界线附近形成电磁信号，控制模块可根据界线附近电磁信号的强弱变化以及其通过状态传感器获取到的边界线内外信号的差异来控制驱动马达运行，从而使割草机在侦测到边界线时及时转向避开以及顺利的沿着边界线返回充电站充电，以下详述本发明的具体实施方式中割草机行走时避免碰撞到充电站的布线方式。

如图1和图2，本实施例中，充电站200设置在工作区域300边上。割草机100包括机体10、控制器30、设置在机体上的一对主动轮21、一对分别驱动两个主动轮的行走电机25、至少一个从动轮23、切割组件41、驱动切割组件41的切割马达43、边界线传感器60等等。具体地，参照图2，割草机10具有中轴线AR，中轴线AR将割草机分为两侧，分别为左侧和右侧，左侧和右侧的边界传感器之间的距离为x。这里的左侧和右侧仅用于说明割草机沿中轴线两侧的不同部分，不做具体限定。左侧和右侧分别设置边界线传感器，优选的边界线传感器包括关于机体中轴线对称设置的左传感器和右传感器。

边界线340与充电站200电性连接，即边界线340与充电站200一起形成闭合电路，边界线340为非封闭的，其定义出工作区域300与充电通道400，工作区域300仅通过充电通道400与充电站200连接。充电站200内的信号发生器使边界线340发出信号，边界线传感器60检测信号，控制器30根据信号调整割草机的姿态和行走路径。其中，边界线340发出的信号可以是边界信号或充电信号，边界信号与充电信号可以相同也可以不同。

如图2，本发明优选的第一实施方式，充电站200至少部分地被工作区域300所包围，以充电站200为四边形为例，充电站200自工作区域300的边缘部分伸入到工作区域300内，充电通道400位于工作区域300的内侧，边界线340至少绕过充电站的1/3的周长。形成充电通道400的边界线包括相互平行的第一段403和第二段405，优选的，第一段403和第二段405均连接于充电站200的同一侧，第一段403到第二段405的距离即为充电通道400的宽度y，其中，y＜x，以此设置防止割草机行走通过两段线中间冲撞到充电站200，同时最好两段线之间的间距y不能小于割草机边界传感器60的间距的2/3，y≥2/3*x，即防止在割草机沿边界线回充电站200时失败。也就是说，充电通道400的宽度需要保证割草机工作的时候不会进入，同时回归充电时可以可靠返回。

形成工作区域300的边界线中，绕过充电站200的一部分的边界线到充电站200具有预设距离m，因边界线340形成的界限是无形的，割草机部分位于边界线340外的情形也是允许的，工作状态下，边界线340发出边界信号，边界传感器60接收边界信号，割草机避开边界线，而避开的方式有和多种，比如先停止，再沿逆着前行的方向直线后退(后退距离可能为零)，然后再原地旋转一个角度后继续前行；或者不后退，沿前行方向走弧线，在机器人方向与原方向到达随机角度时，直接继续前行。尤其是后者，会出现部分位于边界线外的情形，因此，靠近充电站200的边界线的距离m需要满足大于割草机位于边界线外的部分的最长距离。

当割草机检测到能量不足，即发出信号给充电站200，充电站200内的信号发生器使边界线340发出不同于边界信号的充电信号，割草机沿着边界线340返回充电站200。优选的，割草机可以根据自身位置到充电站200之间的距离而选择路径最短的边界线回归充电。

另外，为了布线方便，可以使用排钉401帮助布线以确保充电通道400的两段线之间的间距y，即第一段和第二段之间具有多个排钉，每个排钉的长度等于y的长度。通过设置排钉可以方便固定充电通道的两段线并且保证两段线之间的间距。

如图3，本发明优选的第二实施方式，充电站200可以认为全部被工作区域300所包围，充电站200大致位于工作区域300的中间，以充电站200为四边形为例，边界线340至少绕过充电站200的三个侧部，优选的边界线340绕过的充电站200的周长为充电站的周长减去充电通道400的宽度y，虽然充电站200设置在工作区域300的中间，割草机工作的时候基于边界信号而避开边界线340，进而避开了充电站200。本实施方式中，临近充电站200的边界线到充电站200的距离以及充电通道400的宽度设置与第一实施方式相同，这里不再赘述。

如图4，本发明优选的第三实施方式，充电站200可以认为全部位于工作区域300外侧，充电通道400位于工作区域300的外轮廓的外侧，因充电通道400的宽度y的限制，而且只有充电通道400的边界线与充电站200接近，割草机在工作状态不会进入到充电通道400，也不会接近充电站200，因此不会发生碰撞到充电站200的情形。充电通道的宽度设置也与第一实施方式相同，这里不再赘述。

如图5，本发明优选的第四实施方式，与第一实施方式不同的是，边界线340的两端连接于充电站200的相邻两侧，同样也可以防止割草机在工作状态碰撞到充电站200。

根据上述实施方式，通过设置边界线将充电站部分包围，并形成工作区域到充电站的充电通道，合理设置充电通道的宽度，从而避免了割草机工作过程中碰撞到充电站，以提升充电站的使用寿命。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式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，各实施方式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。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自移动机器人系统，包括自移动机器人、充电站及定义出工作区域与充电通道的非封闭的边界线，所述自移动机器人具有中轴线，中轴线将自移动机器人分为两侧，两侧分别设置边界传感器，所述充电通道连接所述充电站与所述工作区域，其特征在于，所述工作区域仅通过所述充电通道与所述充电站连接，其中，y＜x，x为两侧的边界传感器之间的距离，y为所述充电通道的宽度,所述边界传感器用于感测所述边界线发出的边界信号或充电信号。

2.如权利要求1所述的自移动机器人系统，其特征在于，于工作状态，所述边界线发出所述边界信号，所述边界传感器接收所述边界信号，所述自移动机器人避开所述边界线。

3.如权利要求1所述的自移动机器人系统，其特征在于，于充电状态，所述边界线发出不同于所述边界信号的所述充电信号，所述边界传感器接收所述充电信号，所述自移动机器人沿着所述边界线返回所述充电站。

4.如权利要求1所述的自移动机器人系统，其特征在于，y≥2/3*x。

5.如权利要求1所述的自移动机器人系统，其特征在于，所述充电站至少部分地被所述工作区域所包围。

6.如权利要求5所述的自移动机器人系统，其特征在于，所述充电站位于所述工作区域的中部，所述边界线至少绕过所述充电站的三个侧部。

7.如权利要求1所述的自移动机器人系统，其特征在于，所述充电站位于所述工作区域之外。

8.如权利要求1所述的自移动机器人系统，其特征在于，所述充电通道包括相互平行的第一段边界线和第二段边界线，所述第一段边界线和第二段边界线之间具有多个排钉，所述多个排钉的长度均等于所述充电通道的宽度。

9.如权利要求1所述的自移动机器人系统，其特征在于，所述非封闭的边界线的两端均连接于所述充电站的同一侧，

10.如权利要求1至9所述的自移动机器人系统，其特征在于，所述自移动机器人为割草机。