自動工作系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自動工作系統(tǒng)，包括，工作區(qū)域標識模塊，包括間隔設置的多個RFID標簽；自動行走設備，包括RFID閱讀器，包括天線模塊和讀取模塊，天線模塊發(fā)出射頻電波以激活所述RFID標簽發(fā)出所述RFID信號并收取所述RFID信號；主控機構；所述天線模塊以至少兩種輻射方式分別激活至少兩個RFID標簽并收取至少兩個RFID信號；所述主控機構根據(jù)所采用的至少兩種輻射方式及對應收取到的至少兩個RFID信號，判斷自動行走設備相對于所述至少兩個RFID標簽構成的部分邊界的位置關系。通過使用RFID標簽，并利用自動行走設備上的RFID閱讀器識別RFID信號的特征，設置邊界簡單可靠。
【專利說明】自動工作系統(tǒng)【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自動工作系統(tǒng)，尤其涉及一種自動行走設備在由工作區(qū)域標識模塊限定的工作區(qū)域內(nèi)行走和工作的自動工作系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的發(fā)展，包括智能的自動行走設備的自動工作系統(tǒng)為人們所熟知，由于自動行走設備可以自動預先設置的程序執(zhí)行預先設置的相關任務，無須人為的操作與干預，因此在工業(yè)應用及家居產(chǎn)品上的應用非常廣泛。工業(yè)上的應用如執(zhí)行各種功能的機器人，家居產(chǎn)品上的應用如割草機、吸塵器等，這些智能的自動行走設備極大地節(jié)省了人們的時間，給工業(yè)生產(chǎn)及家居生活都帶來了極大的便利。
[0003]為規(guī)劃自動行走設備的工作區(qū)域，通常采用的方式是設置電纜形式的邊界線，邊界線上攜帶有邊界電信號，邊界線圍成的區(qū)域即為自動行走設備的工作區(qū)域。1999年5月11日公告的美國專利US6615108B1采用在草地上埋設邊界線的方式設置機器人的工作區(qū)域。該方式存在多個不足，如，埋設邊界線需要專業(yè)的工具在草地上開槽，費時費力，且會破壞草地的完整性。又如，該種邊界線需要額外的信號發(fā)生裝置不間斷的提供電流信號，能耗較大，且具有一定的危險性。又如，邊界線上任何一處發(fā)生故障，則整個邊界信號都會消失。此外，這種邊界線一旦埋設，則再次變動和修復線路故障都非常困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術問題為:提供一種自動工作系統(tǒng)，其邊界線設置和變更容易，可
靠性高。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的技術方案為:
[0006]一種自動工作系統(tǒng)，包括，限定自動工作系統(tǒng)的工作區(qū)域的工作區(qū)域標識模塊，所述工作區(qū)域標識模塊包括間隔設置的多個RFID標簽，每個RFID標簽具有唯一的識別信息，所述多個RFID標簽連接形成工作區(qū)域的邊界；在所述工作區(qū)域內(nèi)自動行走和工作的自動行走設備，所述自動行走設備包括=RFID閱讀器，包括天線模塊和讀取模塊，所述天線模塊發(fā)出射頻電波以激活所述RFID標簽發(fā)出所述RFID信號并收取所述RFID信號；所述讀取模塊讀取所述RFID信號中的識別信息；主控機構，和RFID閱讀器連接，所述天線模塊通過動態(tài)輻射模式，以至少兩種輻射方式分別激活至少兩個RFID標簽并收取至少兩個RFID信號；所述主控機構根據(jù)所采用的至少兩種輻射方式及對應收取到的至少兩個RFID信號，判斷自動行走設備相對于所述至少兩個RFID標簽構成的部分邊界的位置關系。
[0007]優(yōu)選的，所述天線模塊包括可重構天線，所述可重構天線采用動態(tài)輻射模式改變射頻電波的輻射方式，使射頻電波的方向、形狀和極性中的至少一個發(fā)生變化。
[0008]優(yōu)選的，所述可重構天線在動態(tài)輻射模式下，通過波束控制方式動態(tài)調(diào)整波束狀的射頻電波的方向。
[0009]優(yōu)選的，所述位置關系包括內(nèi)外關系。[0010]優(yōu)選的，所述主控機構根據(jù)射頻電波的方向和對應收取到的RFID信號，計算所述至少兩個RFID標簽相對自動行走設備的排布次序，并將該排布次序和主控機構內(nèi)存儲的RFID標簽的標準排布次序?qū)Ρ龋鶕?jù)對比結果判斷自動行走設備位于所述至少部分邊界內(nèi)或外。
[0011]優(yōu)選的，所述自動行走設備沿所述邊界行走一周，通過依次檢測所述RFID標簽，以獲得RFID標簽的標準排布次序，并將其存儲在主控機構中。
[0012]優(yōu)選的，所述位置關系包括角度關系，所述主控機構根據(jù)所述射頻電波的方向和對應收取到的RFID信號，判斷自動行走設備相對于所述部分邊界的角度關系。
[0013]優(yōu)選的，所述位置關系包括距離關系。
[0014]優(yōu)選的，所述主控機構根據(jù)特定的輻射方式的射頻電波的發(fā)生時間和對應收取到的RFID信號的返回時間之間的時間差，計算自動行走設備相對于所述部分邊界的距離。
[0015]優(yōu)選的，所述主控機構根據(jù)特定的輻射方式的射頻電波發(fā)出后，對應收取到的RFID信號的強度，計算自動行走設備相對于所述部分邊界的距離。
[0016]優(yōu)選的，所述主控機構根據(jù)自動行走設備相對于所述部分邊界的位置關系，指令自動行走設備行走。
[0017]優(yōu)選的，所述自動行走設備為割草機。
[0018]本發(fā)明的有益 效果為:通過使用RFID標簽，并利用自動行走設備上的RFID閱讀器識別RFID信號的特征，用戶在設置邊界時只需要將若干個RFID標簽按一定的間距插入到草坪邊緣即可，無需如現(xiàn)有技術一樣沿草坪邊緣專門開槽埋放邊界線，少數(shù)RFID標簽失效或偏移也不會對邊界整體造成太大影響，同時，自動行走設備能夠判斷自身相對邊界的位置，從而在工作區(qū)域內(nèi)正常工作，不會出界。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]以上所述的本發(fā)明解決的技術問題、技術方案以及有益效果可以通過下面的能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的較佳的具體實施例的詳細描述，同時結合附圖描述而清楚地獲得。
[0020]附圖以及說明書中的相同的標號和符號用于代表相同的或者等同的元件。
[0021]圖1是本發(fā)明一【具體實施方式】的自動工作系統(tǒng)示意圖。
[0022]圖2是圖1所示的自動工作系統(tǒng)的邊界識別示意圖。
[0023]圖3是圖1所示的自動工作系統(tǒng)的模塊圖。
[0024]圖4是圖1所示的自動工作系統(tǒng)的天線模塊掃描示意圖。
[0025]圖5為圖1所示的自動工作系統(tǒng)的自動工作設備位于邊界內(nèi)的示意圖。
[0026]圖6為圖1所示的自動工作系統(tǒng)的自動工作設備位于邊界外的示意圖。
[0027]I 工作區(qū)域9 自動行走設備
[0028]2 隔離區(qū)域11 RFID閱讀器
[0029]3 邊界13天線模塊
[0030]5 RFID標簽15讀取模塊
[0031]51第一 RFID標簽17主控機構
[0032]52第二 RFID標簽19射頻電波
[0033]7 ?？空尽揪唧w實施方式】
[0034]有關本發(fā)明的詳細說明和技術內(nèi)容，配合【專利附圖】

【附圖說明】如下，然而所附附圖僅提供參考與說明，并非用來對本發(fā)明加以限制。
[0035]如圖1，在本發(fā)明的一種【具體實施方式】中，自動工作系統(tǒng)包括自動行走設備9和工作區(qū)域標識模塊。工作區(qū)域標識模塊包括間隔設置的多個RFID標簽5，每個RFID標簽5具有唯一的識別信息，以和其他RFID標簽5區(qū)分開來。RFID標簽5布置在用戶需要自動行走設備9進行行走和工作的工作區(qū)域I周圍，這樣多個RFID標簽5所在的點連接成的線構成了工作區(qū)域I的邊界3。為了節(jié)約能源和降低邊界布置成本，RFID標簽5為被動式，沒有內(nèi)部供電電源，而需要外部的射頻電波的能量發(fā)出一個攜帶自身識別信息的RFID信號。當然，RFID標簽5也可以為半被動式或主動式，其技術特點在本領域技術人員所周知，在此不再贅述。
[0036]自動工作系統(tǒng)還可以包括?？空?，用于供自動行走設備9在不工作時?？浚蛘咴谀茉春谋M時補充能量。?？空?優(yōu)選的位于邊界3上，以便于自動行走設備9定位回歸。
[0037]具體的，自動行走設備9可以為割草機、吸塵器、工業(yè)機器人等。自動行走設備9為割草機時，工作區(qū)域I即為用戶維護的草坪，邊界3通常位于在草坪的邊緣。RFID標簽優(yōu)選的形成釘狀，在布置邊界3時，用戶只需要將若干個RFID標簽5按一定的間距插入到草坪邊緣即可，無需如現(xiàn)有技術一樣沿草坪邊緣專門開槽埋放邊界線，少數(shù)RFID標簽5失效或偏移也不會對邊界3整體造成太大影響，同時，后續(xù)若需要調(diào)整邊界也較方便。
[0038]繼續(xù)參照圖1，工作區(qū)域I的內(nèi)部還設有若干隔離區(qū)域2，隔離區(qū)域2同樣由若個RFID標簽5圍繞以形成邊界。具體的，在自動行走設備9為割草機時，隔離區(qū)域2可以為花臺，水塘等不需要割草的區(qū)域。
[0039]參照圖1和圖2，自動行走設備9上設置有RFID閱讀器11和與RFID閱讀器11相連的主控機構17，RFID閱讀器11用于接收RFID標簽5發(fā)出的RFID信號，并獲取RFID信號中攜帶的RFID標簽5的識別信息，RFID閱讀器11同時也可記錄RFID信號的強度、接收時間等信息。參照圖3，具體的，RFID閱讀器11包括天線模塊13和讀取模塊15，天線模塊13收集RFID標簽5發(fā)出的RFID信號，讀取模塊15將信號解碼為識別信息后發(fā)送給主控機構17。RFID信號的時間信息可以由讀取模塊15識別后發(fā)送給主控機構17，但由于RFID信號的解碼和傳遞時間極短，也可以由主控機構17在收到RFID閱讀器11發(fā)送的信息時直接記錄該接收時間點。RFID信號的信號強度信息可以同樣由讀取模塊15識別后發(fā)送給主控機構17，但也可以由一個連接天線模塊13的單獨的信號強度探測器識別，隨后發(fā)送給主控機構17。
[0040]除了前述的RFID閱讀器11和主控機構17，自動行走設備9還包括提供整機運行能量的能源模塊，供用戶設定自動行走設備9功能的操控模塊，帶動整機行走的行走模塊，執(zhí)行工作任務的工作模塊以及其他輔助模塊。
[0041]當自動行走設備9為割草機時，能源模塊通常為內(nèi)置的電池包和連接電池包的充電極片；行走模塊通常包括設置在機身上的輪組以及驅(qū)動輪組的行走馬達，行走模塊還可以有其他的變化形式如履帶式等，在此不再贅述。工作模塊通常為切割機構，包括切割電機和切割刀片；其他輔助模塊包括感應障礙物得障礙感應模塊、感應天氣情況的雨水/濕度感應模塊等。
[0042]主控機構17用于控制割草機自動的行走、工作、補充能量，按照既定的程序，或根據(jù)偵測到的環(huán)境執(zhí)行相應的指令，是割草機的核心部件。它執(zhí)行的功能包括控制工作模塊啟動工作或停止，生成行走路徑并控制行走模塊依照該路徑行走，判斷能量模塊的電量并及時指令割草機返回?？空?并且自動對接充電，在本實施方式中，尤為重要的，主控機構17會根據(jù)RFID閱讀器11返回的信號，判斷割草機相對于邊界3的位置關系。
[0043]停靠站7通常位于邊界3上，和市電或其它電能提供系統(tǒng)連接，供割草機返回充電，停靠站7上設有充電電極片，用于和割草機的相應的電極片對接。
[0044]通過以上各個模塊的配合，割草機在由RFID標簽5組成的邊界3圍繞的工作區(qū)域7內(nèi)巡航并進行割草工作，在正常狀況下，割草機直線行走，直到撞到邊界3。若割草機遇到邊界3，它將轉(zhuǎn)向折返回到工作區(qū)域I內(nèi)繼續(xù)直線行走，直到再次遇到邊界3。通過上述的在邊界3內(nèi)不斷折返的方式，覆蓋全部工作區(qū)域I進行工作。割草機也可以有其他的路徑規(guī)劃模式，例如，根據(jù)其所經(jīng)過的RFID標簽5，確定后續(xù)的路徑。
[0045]以下詳細介紹邊界標識模塊和自動行走設備9識別邊界標識模塊的相應結構和識別方式。
[0046]RFID閱讀器11通過其中的天線模塊13發(fā)出射頻電波以激活RFID標簽5，RFID標簽5被激活后發(fā)出一個攜帶有自身標識信息的RFID信號，天線模塊13接收該信號并將其傳遞到讀取模塊15。
[0047]在嘗試將RFID標簽5用于標識工作區(qū)域I的邊界3時,一個技術困難在于,若將RFID標簽5在邊界3上的排布密度設置的較小，則天線模塊難以尋找到RFID標簽5，容易失去對自身位置的定義；而若將RFID標簽5的排布密度設置的較大，則又存在布置邊界線耗時費力，以及邊界物料成本高等問題，同時，過大的密度也會導致天線模塊13容易漏掉若干RFID標簽5。
[0048]為了解決上面的問題，RFID閱讀器11的天線模塊13包括可重構天線，可重構天線的電路特性能夠發(fā)生改變，進而可重構天線的發(fā)出的射頻電波的特性能夠發(fā)生相應的改變，前述的特性包括但不限于極性、方向、形狀等。
[0049]具體的，可重構天線采用動態(tài)輻射模式發(fā)出射頻電波，在動態(tài)輻射模式下，可重構天線動態(tài)的調(diào)整射頻電波的方向、極性和形狀中的至少一個，以形成多種射頻電波輻射方式。這樣，通過以不同的輻射方式激活RFID標簽5的方法，提高天線模塊13對RFID標簽5的激活效率、成功率和覆蓋區(qū)域。
[0050]需要指出，由于動態(tài)輻射模式下可重構天線的射頻電波19變化速度和RFID標簽5的響應速度、RFID閱讀器11和主控機構17的信號處理速度均遠遠大于自動行走設備9的行駛速度，可以近似的認為，RFID閱讀器11接收到一定的時間內(nèi)連續(xù)的若干個RFID信號時，自動行走設備9的位置沒有發(fā)生變化，該時間可以為0.1秒或更小。
[0051]如圖4所示，在動態(tài)輻射模式下，可重構天線通過波束控制方式動態(tài)調(diào)整射頻電波19的方向?？芍貥嬏炀€將射頻電波19的形狀保持在波束狀，狹而長，而動態(tài)改變射頻電波19的輻射方向，這樣，射頻電波19具有較強的能量密度和明確的指向性，在任一個輻射方式下均只能激活到少數(shù)甚至沒有RFID標簽5，但在快速的改變輻射方向的條件下，則能夠依次有效激活多個RFID標簽5并接收其發(fā)出的RFID信號，供主控機構17判斷自動行走設備9的位置。
[0052]還應該理解，圖4中的動態(tài)輻射模式為了描述的方便而簡化，僅僅為示例性的。在實際的應用中，除了該種動態(tài)輻射模式，可重構天線還可以采用同時改變射頻電波19的形狀和方向，同時改變射頻電波19的極性和方向，周期性的依次改變射頻電波19的形狀和方向，僅改變射頻電波19的形狀等方式來提高RFID標簽5的激活效率、成功率和范圍。即，可重構天線在波束控制的同時還可以疊加其他的輻射方式變化。
[0053]作為本發(fā)明的一個方案，RFID閱讀器11在動態(tài)輻射模式下，通過至少兩種輻射方式發(fā)出射頻電波19，以對應的激活獲得至少兩個RFID標簽5并收取至少兩個RFID信號。通過分析輻射方式的特性，以及對應收取到的RFID信號的各項特征，如識別信息、信號的強度、接收的時間等，準確穩(wěn)定的判斷自動行走設備9的位置。
[0054]RFID閱讀器11可以通過一種輻射方式獲得一個RFID標簽5的識別信息及信號強度信息，再通過另一種輻射方式獲得另一個RFID標簽5的RFID信號；當然，RFID閱讀器11也可以通過一種輻射方式獲得兩個RFID標簽5的RFID信號，再通過另一種輻射方式獲得該兩個RFID標簽5的RFID信號。其均屬于本發(fā)明的總體構思之下。
[0055]以下介紹自動工作系統(tǒng)中，自動行走設備9識別其與邊界3之間的位置關系的方式。
[0056]主控機構17根據(jù)自動行走設備9相對于所述邊界3的位置關系，指令自動行走設備9行走。例如，在自動行走設備9越過所述邊界3時，指令自動行走設備9轉(zhuǎn)向返回工作區(qū)域I內(nèi)。在自動行走設備9位于邊界3內(nèi)側時，指令自動行走設備9按既定的路徑行走。
[0057]如前所述，RFID閱讀器11通過至少兩種輻射方式發(fā)出至少兩個射頻電波19，以對應的激活獲得至少兩個RFID標簽5并收取至少兩個RFID信號。主控機構17根據(jù)所采用的至少兩種輻射方式，以及對應收取到的至少兩個RFID信號，判斷自動行走設備9相對于所述至少兩個RFID標簽5所構成的部分邊界的位置關系?？梢岳斫?，實際工作中，RFID閱讀器11通過更多的輻射方式，掃描更多RFID標簽5，這將使得前述的部分邊界的范圍和精度得到提高，位置關系的判斷也更準確。
[0058]如前所述，自動行走設備9的主控機構17根據(jù)射頻電波19的輻射方式，以及對應獲得的RFID信號5，判斷自動行走設備9相對于部分邊界的位置關系。該位置關系包括角度關系、距離關系、內(nèi)外關系等。通常，角度關系依靠RFID信號被哪個方向上的射頻電波19激活返回而確定，該方向即為對應RFID標簽的方向。距離關系依靠特定輻射模式的射頻電波19的發(fā)生時間和對應RFID信號的返回時間之間的差值，或者和特定輻射模式的射頻電波19對應的RFID信號的強度來確定。內(nèi)外關系通過自動行走設備9檢測到的RFID排布次序和自身內(nèi)置的RFID排布次序的異同來確定。以上的位置關系確定方式僅為示意性的，其他方式也是可行的，以下進行詳述。
[0059]自動行走設備9相對于由其所監(jiān)測到的至少兩個RFID標簽5所組成的部分邊界的角度關系的判斷方式如下所述。
[0060]在射頻電波19本身攜帶了方向或形狀、范圍等特征后，則對應返回的信號強度信息還能反映該RFID標簽5和自動行走設備9的角度關系或其他位置關系。依然如圖4，在動態(tài)輻射模式下，可重構天線采用波束控制方式變化輻射出的射頻電波19?？芍貥嬏炀€輻射出的射頻電波19范圍窄，而且方向不斷改變，若在某一福射方式下，某一對應方向上未發(fā)現(xiàn)一個特定RFID標簽5，而在相鄰的另一方向上發(fā)現(xiàn)了該特定的RFID標簽5。
[0061]基于上述原理，通過使輻射電波19的至少兩種輻射方式至少在方向上發(fā)生變化，至少兩個方向上射頻電波19能夠分別激活位于其輻射方向上的RFID標簽5，并且RFID閱讀器11能夠?qū)氖杖〉奖患せ畹腞FID標簽5返回的RFID信號；主控機構17進而通過射頻電波19的方向和對應收取到的RFID信號，判斷自動行走設備9相對于對應的各個RFID標簽5的角度，也就得到了自動行走設備9相對于各個RFID標簽5所組成的部分邊界的角度關系。
[0062]在改變射頻電波19的方向時，還可以同時改變其他的特性。
[0063]自動行走設備9相對于由其所監(jiān)測到的至少兩個RFID標簽5所組成的部分邊界的內(nèi)外關系的判斷方式如下所述。
[0064]如前所述的，主控機構17能夠判斷自動行走設備9相對于其所監(jiān)測到的RFID標簽5所組成的部分邊界的角度關系，基于同樣的方式，參考圖5和圖6，主控機構17能夠識別以自動行走設備9為觀察點，其所監(jiān)測到的至少兩個RFID標簽5的排布次序。而在邊界3的內(nèi)側和外側，該排布次序正好是相反的，基于這個特點，主控機構17內(nèi)存儲有從邊界3內(nèi)觀測時，邊界3上的各個RFID標簽5的排布次序，并使用該排布次序和其在行駛時觀測到的RFID標簽5排布次序進行對比，若相同則判斷自動行走設備位于邊界3內(nèi)，若相反則判斷自動行走設備位于邊界3外。當然，作為同一思路下的簡單替換，主控機構17內(nèi)也可以內(nèi)置從邊界外觀測時邊界3上的各個RFID標簽5的排布次序，不再贅述。
[0065]具體的，如圖5，自動行走設備9位于邊界3內(nèi)，邊界3上排布有兩個RFID標簽，分別為RFID標簽51和RFID標簽52。自動行走設備9以兩種輻射方式，依次向兩個方向發(fā)出射頻電波19，分別激活RFID標簽51和RFID標簽52，RFID標簽51和RFID標簽52分別返回一個RFID信號，主控機構17根據(jù)發(fā)出的射頻電波19的方向和返回的RFID信號的對應關系，判斷RFID標簽51位于RFID標簽52的左側，主控機構17將該排布次序和其所內(nèi)置的RFID標簽排布次序進行比對，結果為相同，進而主控機構17能夠判斷自動行走設備位于邊界3內(nèi)。相反的，如圖6，邊界3不變而自動行走設備9位于邊界3外，容易得知，此時主控機構17判斷RFID51位于RFID標簽52的右側，該排布次序和其所內(nèi)置的RFID標簽5排布次序相反，進而主控機構17能夠判斷自動行走設備9位于邊界3外。
[0066]綜上，通過使至少兩種輻射方式的射頻電波19至少方向發(fā)生變化，所述主控機構15能夠根據(jù)射頻電波19的方向和對應收取到的RFID信號，計算所述至少兩個RFID標簽5相對自動行走設備9的排布次序，并將該排布次序和主控機構17內(nèi)存儲的排布洗出對比，根據(jù)對比機構判斷自動行走設備9位于至少兩個RFID標簽5形成的至少部分邊界的內(nèi)或外。
[0067]自動行走設備9可以通過在初次啟動時沿邊界3行走一周，依次記錄所偵測到的RFID標簽5來確定RFID排布次序的方式，獲得RFID標簽5的標準排布次序，并將其存儲到主控機構17內(nèi)，供內(nèi)外判斷之用。
[0068]當然，內(nèi)外判斷也可以有其他的方式，例如，自動行走設備9可以以其開機時所在的位置為邊界3內(nèi)，而當其偵測到自身從邊界3的一側移動到了另一側時，判斷其處于邊界3夕卜，判斷越過邊界3的方式可以類似于前面的，檢測排布次序發(fā)生反轉(zhuǎn)，也可以有其他方式，如，檢測到自身到附件的至少兩個RFID標簽5的距離從由大到小同時突變?yōu)橛尚〉酱?，檢測距離的方式在后描述。
[0069]自動行走設備9相對于由其所監(jiān)測到的至少兩個RFID標簽5所組成的部分邊界的距離關系的判斷方式如下所述。
[0070]自動行走設備9和部分邊界的距離關系可以通過監(jiān)測特定輻射方式的射頻電波9的發(fā)生時間和對應RFID信號的返回時間之間的差值來確定。因為射頻電波19的速度是恒定的，前述時間差值和自動行走設備9和對應的RFID標簽5的距離成正比。具體的，自動行走設備9的RFID閱讀器11發(fā)出特定輻射方式的射頻電波19后開始計時、射頻電波19經(jīng)歷和自動行走設備9到特定RFID標簽5之間的距離成正比的一段時間后到達該特定RFID標簽5，RFID標簽5被激活而返回一個RFID信號，該信號經(jīng)歷同樣的一段時間后回到自動行走設備9的RFID閱讀器11，RFID閱讀器11或主控機構17記錄下該返回時間，隨后主控機構17計算得到前述的時間差，根據(jù)公式d=v/t即可得到射頻電波19和返回的RFID信號經(jīng)過的距離之和，由于射頻電波19和RFID信號的傳播速度為光速，該時間差極短，自動行走設備9自身的行走距離接近于0，因此，將得到的距離之和再除以2即為自動行走設備到特定的RFID標簽5的距離。RFID閱讀器11發(fā)出至少兩種輻射方式的射頻電波19，可得到對應的RFID信號，從而計算出自動行走設備9和至少兩個RFID標簽5的距離，從而得到自動行走設備9和前述至少兩個RFID標簽5所組成的部分邊界的距離關系。
[0071]需要指出，在上述方案中，RFID標簽5處和自動行走設備9處對各個信號的處理時間接近于0，可以忽略不計，當然，為了進一步提高距離的計算精度，將時間差減去信號處理的大致時間后，再進行距離計算也是可行的，同樣屬于基于時間差確定距離的整體思路。
[0072]自動行走設備9和部分邊界的距離關系還可以通過監(jiān)測和特定輻射方式的射頻電波19對應的RFID信號的強度來確定。
[0073]依靠RFID信號的強度確定距離的方案原理為:可重構天線所發(fā)射出的射頻電波19功率是已知或大概確定的,而返回的對應的RFID信號的信號強度會隨著距離而衰減，所以信號強度反映了該RFID標簽5和自動行走設備9的遠近距離，信號越強代表距離越近，信號越弱代表距離越遠。同樣可知，在自動行走設備9的行駛過程中，特定的RFID標簽5對應的RFID信號的信號強弱的變化相應的代表了距離的變化。信號由強變?nèi)醮砭嚯x由近變遠、自動行走設備9在離開對應的RFID標簽5 ;信號由弱變強代表距離由遠變近、自動行走設備在靠近對應的RFID標簽5。
[0074]依據(jù)上述原理，在本【具體實施方式】中，RFID閱讀器11的天線模塊13發(fā)出射頻電波19，射頻電波19發(fā)射到某一特定的RFID標簽5并將其激活，該特定的RFID標簽5發(fā)出RFID信號并被天線模塊13接收到，該RFID信號到達天線模塊13時的信號強度被記錄下來，主控機構17根據(jù)內(nèi)置的算法計算出信號強度所對應的自動行走設備9到該特定RFID標簽5的距離。當天線模塊13發(fā)出至少至少具有兩種輻射方式的射頻電波19并對應的獲得自動行走設備9和至少兩個RFID標簽5的距離時，也就相應的得到了自動行走設備9和前述至少兩個RFID標簽5所組成的部分邊界的距離關系。
[0075]在本【具體實施方式】中，主控機構17根據(jù)自動行走設備9相對所述至少兩個RFID標簽5的位置關系，在所述至少兩個RFID標簽5之間行走。具體的，自動行走設備9能夠判斷自身是否越過邊界3離開工作區(qū)域I,并作出相應的反應,例如,在靠近邊界3或者越過邊界3時轉(zhuǎn)向返回到工作區(qū)域I中。自動行走設備9還可以根據(jù)前述的位置關系決定在工作區(qū)域I內(nèi)的行走方式，如行走方向、行走速度等。
[0076]在本【具體實施方式】中，主控機構17根據(jù)自動行走設備9相對所述至少兩個RFID標簽5的位置關系，在所述至少兩個RFID標簽5之間行走。
[0077]在本發(fā)明的其他實施方式中，也可利用RFID標簽5建立工作區(qū)域I的地圖，然后使用工作區(qū)域I的地圖協(xié)助確定工作路徑。
[0078]本發(fā)明涉及一種自動工作系統(tǒng)，包括，工作區(qū)域標識模塊，包括間隔設置的多個RFID標簽；自動行走設備，包括RFID閱讀器，包括天線模塊和讀取模塊，天線模塊發(fā)出射頻電波以激活所述RFID標簽發(fā)出所述RFID信號并收取所述RFID信號；主控機構；所述天線模塊以至少兩種輻射方式分別激活至少兩個RFID標簽并收取至少兩個RFID信號；所述主控機構根據(jù)所采用的至少兩種輻射方式及對應收取到的至少兩個RFID信號，判斷自動行走設備相對于所述至少兩個RFID標簽構成的部分邊界的位置關系。通過使用RFID標簽，并利用自動行走設備上的RFID閱讀器識別RFID信號的特征，設置邊界簡單可靠。
【權利要求】
1.一種自動工作系統(tǒng)，包括: 限定自動工作系統(tǒng)的工作區(qū)域的工作區(qū)域標識模塊，所述工作區(qū)域標識模塊包括間隔設置的多個RFID標簽，每個RFID標簽具有唯一的識別信息，所述多個RFID標簽連接形成工作區(qū)域的邊界； 在所述工作區(qū)域內(nèi)自動行走和工作的自動行走設備，所述自動行走設備包括: RFID閱讀器，包括天線模塊和讀取模塊，所述天線模塊發(fā)出射頻電波以激活所述RFID標簽發(fā)出所述RFID信號并收取所述RFID信號；所述讀取模塊讀取所述RFID信號中的識別信息； 主控機構，和RFID閱讀器連接，其特征在于: 所述天線模塊通過動態(tài)輻射模式，以至少兩種輻射方式分別激活至少兩個RFID標簽并收取至少兩個RFID信號； 所述主控機構根據(jù)所采用的至少兩種輻射方式及對應收取到的至少兩個RFID信號，判斷自動行走設備相對于所述至少兩個RFID標簽構成的部分邊界的位置關系。
2.根據(jù)權利要求1所述的自動工作系統(tǒng)，其特征在于:所述天線模塊包括可重構天線，所述可重構天線采用動態(tài)輻射模式改變射頻電波的輻射方式，使射頻電波的方向、形狀和極性中的至少一個發(fā)生變化。
3.根據(jù)權利要求2所述的自動工作系統(tǒng)，其特征在于:所述可重構天線在動態(tài)輻射模式下，通過波束控制方式動態(tài)調(diào)整波束狀的射頻電波的方向。
4.根據(jù)權利要求3所述的自動工作系統(tǒng)，其特征在于:所述位置關系包括內(nèi)外關系。
5.根據(jù)權利要求4所述的自動工作系統(tǒng)，其特征在于:所述主控機構根據(jù)射頻電波的方向和對應收取到的RFID信號，計算所述至少兩個RFID標簽相對自動行走設備的排布次序，并將該排布次序和主控機構內(nèi)存儲的RFID標簽的標準排布次序?qū)Ρ?，根?jù)對比結果判斷自動行走設備位于所述至少部分邊界內(nèi)或外。
6.根據(jù)權利要求5所述的自動工作系統(tǒng)，其特征在于:所述自動行走設備沿所述邊界行走一周，通過依次檢測所述RFID標簽，以獲得RFID標簽的標準排布次序，并將其存儲在主控機構中。
7.根據(jù)權利要求3所述的自動工作系統(tǒng)，其特征在于:所述位置關系包括角度關系，所述主控機構根據(jù)所述射頻電波的方向和對應收取到的RFID信號，判斷自動行走設備相對于所述部分邊界的角度關系。
8.根據(jù)權利要求3所述的自動工作系統(tǒng)，其特征在于:所述位置關系包括距離關系。
9.根據(jù)權利要求8所述的自動工作系統(tǒng)，其特征在于:所述主控機構根據(jù)特定的輻射方式的射頻電波的發(fā)生時間和對應收取到的RFID信號的返回時間之間的時間差，計算自動行走設備相對于所述部分邊界的距離。
10.根據(jù)權利要求8所述的自動工作系統(tǒng)，其特征在于:所述主控機構根據(jù)特定的輻射方式的射頻電波發(fā)出后，對應收取到的RFID信號的強度，計算自動行走設備相對于所述部分邊界的距離。
11.根據(jù)權利要求1-10中任一所述的自動工作系統(tǒng)，其特征在于:所述主控機構根據(jù)自動行走設備相對于所述部分邊界的位置關系，指令自動行走設備行走。
12.根據(jù)權利要求1所述的自動工作系統(tǒng)，其特征在于:所述自動行走設備為割草機。
【文檔編號】G05D1/02GK103809591SQ201210444820
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月9日 優(yōu)先權日:2012年11月9日
【發(fā)明者】保羅·安德羅, 強尼·鮑瑞那圖 申請人:蘇州寶時得電動工具有限公司