CN109828565A - 一种自移动设备回归路径的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自移动设备回归路径的控制方法，所述自移动设备的工作区域由边界线界定，所述边界线与回归基站相连接以形成一回路，所述方法包括：检测所述自移动设备是否需要返回所述回归基站；当所述自移动设备需要返回所述回归基站时，控制模块控制所述自移动设备寻找边界线；所述自移动设备找到边界线之后，所述控制模块控制所述自移动设备沿所述边界线反向行走预设距离；所述自移动设备沿所述边界线反向行走预设距离之后，所述控制模块控制所述自移动设备掉头沿所述边界线回归方向行驶，直到达到所述回归基站。本发明提供的回归路径的控制方法能够有效避免自移动设备卡在回归基站上的可能。

Description

一种自移动设备回归路径的控制方法

技术领域

本发明涉及机械控制领域，特别是涉及一种自移动设备回归路径控制方法。

背景技术

随着大数据、云计算和人工智能的快速发展，自移动设备已逐渐进入人类生活的各个领域，并日益发挥着越来越重要的作用。一般地，自移动设备在工作完成或者需要充电等情况下，均需要回归至基站，以方便管理。一种传统的方案是在工作区域铺设边界线，自移动设备回归时沿边界线行进。

自移动设备的平台融合了运动控制、多传感器融合、路径规划等技术。为了实现自移动设备的预定功能，需要对自移动设备的路径进行全区域覆盖规划，使其完全覆盖工作环境中所有无障碍的区域。根据不同的策略，全区域覆盖路径规划又可分为随机路径规划和非随机路径规划两种。

作为自移动设备的一种，智能割草机能够实现自动割草，从而为人们的生活带来极大的方便。传统的智能割草机系统，为了避免智能割草机驶出工作边界区域，可以在工作区域周围设置边界线，并通电，从而智能割草机可以通过检测电流周围的磁场信号判断边界。当智能割草机需要返回充电基站补充电能时，先寻找边界线，找到边界线后沿边界线移动回到充电基站，通过控制模块控制机器跨边界线移动，可使智能割草机与基站大致对齐，从而实现精确对接。

对于采用随机行走路径规划的智能割草机，其寻找边界电线并自动沿边线回充电基站的路径和动作是非常重要的。不合适的路径和动作会导致智能割草机被充电基站卡死且不能自动脱离，最终导致机器停机，需要人工解除故障。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种新的自移动设备回归路径的控制方法来解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种自移动设备回归路径的控制方法，所述自移动设备的工作区域由边界线界定，所述边界线与回归基站相连接以形成一回路，所述方法包括：

S1:检测所述自移动设备是否需要返回所述回归基站；

S2:当所述自移动设备需要返回所述回归基站时，控制模块控制所述自移动设备寻找边界线；

S3:所述自移动设备找到边界线之后，所述控制模块控制所述自移动设备沿所述边界线反向行走预设距离；

S4:所述自移动设备沿所述边界线反向行走预设距离之后，所述控制模块控制所述自移动设备掉头沿所述边界线回归方向行驶，直到达到所述回归基站。

优选的，在步骤S3中，所述控制模块控制所述自移动设备沿所述边界线反向行走预设距离的步骤包括：

所述自移动设备找到所述边界线，所述控制模块控制所述自移动设备转向，使所述自动移动设备的行进方向与所述回归方向相反；

控制所述自移动设备沿所述边界线反向行走预设距离。

优选的，在步骤S3中，所述控制模块控制所述自移动设备沿所述边界线反向行走预设距离的步骤包括：

所述自移动设备找到所述边界线，所述控制模块控制所述自移动设备后退；

所述控制模块控制所述自移动设备后退设定距离之后停止后退，所述控制模块控制所述自移动设备转向并继续前进寻找所述边界线；

所述自移动设备所述自移动设备再次找到所述边界线，所述控制模块控制所述自移动设备转向，使所述自动移动设备的行进方向与所述回归方向相反，并控制所述自移动设备沿所述边界线反向行走预设距离。

优选的，所述控制模块控制所述自移动设备转向的步骤，具体是所述控制模块控制所述自移动设备向与所述回归方向相反的方向转向。

优选的，在步骤S1中，检测所述自移动设备是否需要返回所述回归基站，是根据是否检测到所述自移动设备的电池的电量低于设定阈值，或者，是否检测到预设工作时间已经达到，或者是否检测到降雨天气进行判断。

优选的，在步骤S2中，当所述自移动设备需要返回所述回归基站时，所述控制模块控制所述自移动设备按照当前的位置和方向继续前进，直到找到所述边界线。

优选的，所述自移动设备包括机身，所述机身上间隔设置有左边界信号检测装置和右边界信号检测装置，用于感测所述边界线产生的边界信号，所述控制模块根据所述左、右边界信号检测装置检测的所述边界信号判断所述自移动设备与所述边界线的位置关系。

优选的，左、右边界信号检测装置分别设置于所述机身中线的左右两侧。

优选的，当所述左、右边界信号检测装置检测的所述边界信号均为边界内信号时，所述控制模块控制所述自移动设备保持前进。

优选的，当所述左、右边界信号检测装置检测的所述边界信号的其中一个为边界内信号，其中另一个为边界外信号时，所述控制模块判断所述自移动设备找到所述边界线。

优选的，所述回归方向为逆时针方向，所述控制模块控制所述自移动设备按照回归方向行驶的步骤，是根据所述控制模块调整所述自移动设备调整方向，以保持所述左边界信号检测装置检测的所述边界信号为边界内信号，所述右边界信号检测装置检测的所述边界信号为边界外信号；所述控制模块控制所述自移动设备沿所述边界线反向行走的步骤，是根据所述控制模块调整所述自移动设备的行进方向，以保持所述左边界信号检测装置检测的所述边界信号为边界外信号，所述右边界信号检测装置检测的所述边界信号为边界内信号*。

有益效果：根据本发明的实施例，避免了自移动设备卡在回归基站处，而需要人工接触障碍的麻烦。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明一实施例的控制方法的回归路径示意图；

图2是根据本发明另一实施例的控制方法的回归路径示意图；

图3是图2所示的控制方法的另一回归路径的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

图1是根据本发明一实施例的自移动设备100的回归路径的示意图。本实施例所提供的自移动设备100，其工作区域500是由与回归基站200连接的边界线300界定，边界线300与回归基站200相连接以形成一回路，自移动设备100在边界线300限定的工作区域500内移动和工作。所述回归路径的控制方法包括：

S1:检测所述自移动设备100是否需要返回所述回归基站200。自移动设备100自主在特定的工作区域500内进行随机路径行走，对其行走到的工作区域500进行割草作业。

在步骤S1中，检测自移动设备100是否需要回归至回归基站200是实时进行的，可以通过周期性地检测自移动设备100是否需要回归至回归基站200，也可以设置触发条件，检测自移动设备100是否需要回归至回归基站200，即通过检测是否满足触发条件进行判断。在本实施例中，当自移动设备100的检测到电池电压低于程序设定值时，则判断自移动设备100需要返回至回归基站200。在一种优选的实施方式中，检测自移动设备100是否需要回归至回归基站200的步骤，是根据是否检测到预设工作时间已到达进行判断，该预设工作时间可以是3小时，2小时，1小时等。或基于检测其搭载的储能单元的能量(如，电量低于预设值时(较佳的，储能单元的电压低于预设电压时)，触发回归)。在另外一种优选的实施方式中，检测自移动设备100是否需要回归至回归基站200的步骤，是根据是否检测到降雨天气进行判断，例如响应雨水传感器等等。

S2:当所述自移动设备100需要返回所述回归基站200时，控制模块控制所述自移动设备100寻找边界线300。当步骤S1中判断自移动设备100需要返回回归基站200的情况下，控制模块控制自移动设备100的自动寻找边界线300。具体的，控制模块控制自移动设备100按照当前的位置和方向继续前进，直到找到边界线300。

S3:所述自移动设备100找到边界线300之后，所述控制模块控制所述自移动设备100沿边界线300反向行走预设距离。具体的，控制模块控制自移动设备100沿与回归方向相反的方向b，沿边界线300反向行走预设距离。

S4:所述自移动设备100沿所述边界线300反向行走预设距离之后，所述控制模块控制所述自移动设备100掉头按照回归方向a行驶，直到达到所述回归基站200。自移动设备100在最初找到边界线300的位置，沿边界线300反向行走预设距离，然后掉头180度，按照回归方向a行驶，直到到达回归基站200，进行充电或者等待下一次工作。

在另一实施方式中，请参见附图1，步骤S3具体为，自移动设备100回归初始位置D1，自移动设备100找到边界线300之后，控制模块控制自移动设备100转向，使自动移动设备的行进方向与回归方向a相反，即图示方向b，并控制自移动设备100沿所述边界线300反向(方向b)行走预设距离。

在步骤S3中，自移动设备100找到边界线300之后，有可能正好走到回归基站200上才找到边界线300，此时自移动设备100并不能识别自己已经被回归基站200挡住，而是一直执行沿边线行走指令，即轮子在转动，但是自移动设备100并没有运动。本实施例所提供的回归路径控制方法，请参见图1，图1中自移动设备100的位置D1为回归初始位置，在到达边界线300处，即位于位置D2，控制模块控制自移动设备100转向，调整姿态，使所述自动移动设备的行进方向为方向b与所述回归方向a相反，并控制自移动设备100沿边界线300反向行走预设距离，到达位置D3。这里，反向行走是指与自移动设备100的回归方向a相反，即图示方向b。边界线300与回归基站200连接形成的回路，允许自移动设备100沿着边界线300按回归方向a返回至回归基站200。

在步骤S4中，请继续参照图1，在该实施例中，自移动设备100沿边界线300反向行走预设距离，到达位置D3处，控制模块控制自移动设备100掉头，即原地转向180°，然后控制模块控制自移动设备100掉头沿边界线300回归方向a行驶，经过位置D4，直到达到回归基站200。

在另一实施方式中，请参见附图2，与上述实施例相类似，不同之处在下面具体描述。图2所示的实施方式中自移动设备100的位置D1为回归初始位置，在到达边界线300处，即位于位置D2，控制模块控制自移动设备100后退设定距离之后停止后退，然后转向继续寻找边界线300，在位置D2’处重新找到边界线300，控制模块控制自移动设备100转向，使所述自动移动设备的行进方向与回归方向a相反，并控制所述自移动设备100沿边界线300反向行走预设距离，到达位置D3。图3示出了自移动设备100回归路径找到边界线300时正好位于回归基站200处的路径示意图。自动行走设备达到边界线300处，即位置D2处，而回归基站200正好位于位置D2处，控制模块控制自移动设备100倒退，然后转向，重新寻找边界线300，达到位置D2’，与上述控制方法相同，控制模块将控制自移动设备100转向，调整为方向b，使自动移动设备的行进方向与回归方向a相反，并控制所述自移动设备100沿边界线300反向行走预设距离，到达位置D3。这种回归路径避免了自移动设备100卡在回归基站200处，而需要人工接触障碍的麻烦。具体的，自移动设备100在位置D2’处重新找到边界线300，控制模块控制自移动设备100向与所述回归方向a相反的方向转向。

以上，自移动设备100的路径回归方法中，自移动设备100在回归时沿边界线300回归信号回归。自移动设备100包括机身，所述机身上设置有边界信号检测装置，用于感测边界线300产生的边界信号。具体的，边界信号检测装置包括在机身上间隔设置的左边界信号检测装置101和右边界信号检测装置101’，控制模块根据左、右边界信号检测装置检测(101,101’)的边界信号判断自移动设备100与边界线300的位置关系。这里位置关系包括自移动设备100位于边界线300内或者位于边界线300外，即自移动设备100位于工作区域500内还是工作区域500外，该位置关系还包括自移动设备100的行进方向与回归基站200的回归方向a的关系。

具体的，左、右边界信号检测装置(101,101’)分别设置在自移动设备100的机身中线的左右两侧。边界线检测装置在边界线300内时接收到边界线内信号，当边界线检测装置在边界线300外时接收到边界线外信号，边界线内信号与边界线外信号的极性不同，自移动设备100根据左、右边界信号检测装置(101,101’)检测到的边界信号的极性判断自动移动设备是否找到边界线300，以及自移动设备100的行走方向与回归方向a是否相同或相反。具体的，当左、右边界信号检测装置检测到的边界信号极性相反时，判断自移动设备100已经到达边界线300。即当所述左、右边界信号检测装置检测的所述边界信号的其中一个为边界内信号，其中另一个为边界外信号时，控制模块判断自移动设备100找到所述边界线300。当左、右边界信号检测装置检测的边界信号均为边界内信号时，控制模块判断自移动设备100在工作区域500内，并控制自移动设备100保持前进。

本实施例中，回归基站200允许自移动设备100沿逆时针回归，即回归方向a为逆时针方向。控制模块控制所述自移动设备100沿边界线300反向行走预设距离的具体步骤为：当左边界线检测装置接收到在边界线300外信号，而且右边界线检测装置接收到在边界线300内信号时，自移动设备100是沿回归方向a相反的方向行走的，控制模块控制自动行走设备开始沿边界线300反向行走，并随时调整两个后轮的转速，使得左边界线检测装置保持接收到在边界线300外信号，而右边界线检测装置保持接收到在边界线300内信号。保持此状态反向行走预设距离后，到达位置D3，控制模块控制自移动设备100掉头，即原地转弯180°，沿边界线300顺时针行走，即沿回归方向a行走，并随时调整两个后轮的转速，使得右边界线检测装置保持接收到在边界线300外信号，而左边界线检测装置保持接收到在边界线300内信号。自移动设备100保持此状态沿边界线300行走，直到抵达回归基站200。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

在详细说明根据本发明的实施例前，应该注意到的是，所述实施例主要在于与自移动设备100回归路径控制方法和系统相关的步骤和系统组件的组合。因此，所属系统组件和方法步骤已经在附图中通过常规符号在适当的位置表示出来了，并且只示出了与理解本发明的实施例有关的细节，以免因对于得益于本发明的本领域普通技术人员而言显而易见的那些细节模糊了本发明的公开内容。

出于本发明的公开的目的，术语“自移动设备100”是广义定义的，包括任何具有独立工作的装置、设备或系统，包含但不局限于智能割草机等。自移动设备100为智能割草机时，其包含驱动割草工具动作的割草马达，以及驱动其移动的驱动马达，给马达提供驱动能量的储能单元(可充电锂电池，燃料电池等)。此外，术语“回归基站200”也是广义定义的，包括但不局限于充电站或休息站。另外，术语“边界线300”包括但不局限于导线。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自移动设备回归路径的控制方法，所述自移动设备的工作区域由边界线界定，所述边界线与回归基站相连接以形成一回路，其特征在于，所述方法包括：

S1:检测所述自移动设备是否需要返回所述回归基站；

S2:当所述自移动设备需要返回所述回归基站时，控制模块控制所述自移动设备寻找边界线；

S3:所述自移动设备找到边界线之后，所述控制模块控制所述自移动设备沿所述边界线反向行走预设距离；

S4:所述自移动设备沿所述边界线反向行走预设距离之后，所述控制模块控制所述自移动设备掉头沿所述边界线回归方向行驶，直到达到所述回归基站。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在步骤S3中，所述控制模块控制所述自移动设备沿所述边界线反向行走预设距离的步骤包括：

所述自移动设备找到所述边界线，所述控制模块控制所述自移动设备转向，使所述自动移动设备的行进方向与所述回归方向相反；

控制所述自移动设备沿所述边界线反向行走预设距离。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在步骤S3中，所述控制模块控制所述自移动设备沿所述边界线反向行走预设距离的步骤包括：

所述自移动设备找到所述边界线，所述控制模块控制所述自移动设备后退；

所述控制模块控制所述自移动设备后退设定距离之后停止后退，所述控制模块控制所述自移动设备转向并继续前进寻找所述边界线；

所述自移动设备所述自移动设备再次找到所述边界线，所述控制模块控制所述自移动设备转向，使所述自动移动设备的行进方向与所述回归方向相反，并控制所述自移动设备沿所述边界线反向行走预设距离。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述控制模块控制所述自移动设备转向的步骤，具体是所述控制模块控制所述自移动设备向与所述回归方向相反的方向转向。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在步骤S1中，检测所述自移动设备是否需要返回所述回归基站，是根据是否检测到所述自移动设备的电池的电量低于设定阈值，或者，是否检测到预设工作时间已经达到，或者是否检测到降雨天气进行判断。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在步骤S2中，当所述自移动设备需要返回所述回归基站时，所述控制模块控制所述自移动设备按照当前的位置和方向继续前进，直到找到所述边界线。

7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述自移动设备包括机身，所述机身上间隔设置有左边界信号检测装置和右边界信号检测装置，用于感测所述边界线产生的边界信号，所述控制模块根据所述左、右边界信号检测装置检测的所述边界信号判断所述自移动设备与所述边界线的位置关系。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：当所述左、右边界信号检测装置检测的所述边界信号均为边界内信号时，所述控制模块控制所述自移动设备保持前进。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：当所述左、右边界信号检测装置检测的所述边界信号的其中一个为边界内信号，其中另一个为边界外信号时，所述控制模块判断所述自移动设备找到所述边界线。

10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于：所述回归方向为逆时针方向，所述控制模块控制所述自移动设备按照回归方向行驶的步骤，是根据所述控制模块调整所述自移动设备调整方向，以保持所述左边界信号检测装置检测的所述边界信号为边界内信号，所述右边界信号检测装置检测的所述边界信号为边界外信号；所述控制模块控制所述自移动设备沿所述边界线反向行走的步骤，是根据所述控制模块调整所述自移动设备的行进方向，以保持所述左边界信号检测装置检测的所述边界信号为边界外信号，所述右边界信号检测装置检测的所述边界信号为边界内信号。