自動(dòng)行走設(shè)備導(dǎo)引系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動(dòng)行走設(shè)備導(dǎo)引技術(shù)，特別是涉及一種自動(dòng)行走設(shè)備導(dǎo)引系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自動(dòng)行走設(shè)備，如自動(dòng)割草機(jī)、吸塵器等越來越被廣泛地使用。這些自動(dòng)行走設(shè)備按預(yù)設(shè)程序運(yùn)行，完成指派的任務(wù)，從而節(jié)省大量的人力，為人們的生活帶來極大便利。
[0003]自動(dòng)行走設(shè)備通常采用例如充電電池作為驅(qū)動(dòng)電源在規(guī)定的工作區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，并且在電池電量不足需要充電或者工作完成時(shí)被導(dǎo)引返回充電站進(jìn)行充電以備下一次運(yùn)行。
[0004]現(xiàn)有的一種導(dǎo)引系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)為沿限定其工作區(qū)域的邊界電纜朝充電站導(dǎo)引自動(dòng)行走設(shè)備。為了朝著該充電站導(dǎo)引自動(dòng)行走設(shè)備，該自動(dòng)行走設(shè)備在其正常移動(dòng)期間需要頻繁地與邊界電纜交互信息從而實(shí)現(xiàn)沿邊界電纜返回充電站。這種導(dǎo)引系統(tǒng)存在以下缺點(diǎn):導(dǎo)引路徑有時(shí)候會(huì)較長，從而耗時(shí)耗能；自動(dòng)行走設(shè)備通常被引導(dǎo)沿同一路徑返回，因此自動(dòng)行走設(shè)備的行走機(jī)構(gòu)，如輪子，會(huì)磨損經(jīng)過的表面，如草皮。
[0005]中國專利申請(qǐng)CN1659490A涉及一種用于自驅(qū)動(dòng)設(shè)備特別是剪草機(jī)器人的過程和電導(dǎo)引控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括連接到至少一個(gè)信號(hào)發(fā)生器的至少一個(gè)導(dǎo)引控制站和設(shè)置在自驅(qū)動(dòng)設(shè)備上的一個(gè)傳感單元。該傳感單元感測(cè)至少一個(gè)在空氣介質(zhì)中傳播、隨時(shí)間和空間變化的磁場(chǎng)，至少經(jīng)導(dǎo)引控制站傳輸，并將至少一個(gè)由傳感單元處理的信號(hào)又轉(zhuǎn)發(fā)給至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)源，該驅(qū)動(dòng)源用于驅(qū)動(dòng)設(shè)備經(jīng)過一表面的運(yùn)動(dòng)。該系統(tǒng)包括這樣的裝置，通過該裝置使信號(hào)發(fā)生器發(fā)送一通過導(dǎo)引控制站的電流，電流產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間和空間變化的磁場(chǎng)，其中，傳感單元包括用于根據(jù)所感測(cè)磁場(chǎng)的特性來操縱該設(shè)備的裝置。該電導(dǎo)引控制系統(tǒng)雖然解決了前述沿邊界電纜固定路徑返回充電站的問題，但該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，例如包括但不限于在各個(gè)方向都需要設(shè)置充電觸點(diǎn)以連接返回的自驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行充電等。
[0006]因此，在該領(lǐng)域內(nèi)仍然需要一種能夠方便、快捷地將自動(dòng)行走設(shè)備導(dǎo)引返回充電站的導(dǎo)引系統(tǒng)和方法。
[0007]針對(duì)使自動(dòng)行走設(shè)備在規(guī)定區(qū)域內(nèi)運(yùn)行已存在一些現(xiàn)有技術(shù)。一般采用邊界系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)行走設(shè)備的工作范圍進(jìn)行限定?，F(xiàn)有的邊界系統(tǒng)包括鋪設(shè)在地表的邊界線，與邊界線連接的信號(hào)發(fā)生器，自動(dòng)行走設(shè)備上的信號(hào)檢測(cè)單元以及對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理并控制自動(dòng)行走設(shè)備行走路徑的控制單元。信號(hào)發(fā)生器發(fā)送的邊界信號(hào)電流流經(jīng)邊界線時(shí)，會(huì)產(chǎn)生以邊界線為中心向四周傳播的磁場(chǎng)。自動(dòng)行走設(shè)備上的信號(hào)檢測(cè)單元將其所處位置處的磁場(chǎng)信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)傳遞給控制單元，而控制單元根據(jù)所傳遞的電信號(hào)判斷其所處位置，并在自動(dòng)行走設(shè)備接近邊界線時(shí)及時(shí)控制自動(dòng)行走設(shè)備改變行走方向，防止自動(dòng)行走設(shè)備越過邊界線，從而保證自動(dòng)行走設(shè)備始終在邊界線限定的工作范圍內(nèi)運(yùn)行。
[0008]中國專利申請(qǐng)CN 102187289 A涉及用于對(duì)移動(dòng)的自主工具進(jìn)行工作區(qū)域識(shí)別的方法，其中分配給該工具的工作區(qū)域通過可作為導(dǎo)電線環(huán)而使用的邊框來限定，并且該工具探測(cè)該線環(huán)的信號(hào)，以識(shí)別該工作區(qū)域。該發(fā)明采用附加的、非受制于導(dǎo)線的外部信號(hào)(Sync)來控制該工具，即通過把由圈定工作面的線環(huán)所發(fā)射的至少一個(gè)信號(hào)與提供時(shí)間信息的至少一個(gè)無線電信號(hào)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對(duì)自主或半自主工具的工作面的限定。該申請(qǐng)的全部公開內(nèi)容以引證方式并入本申請(qǐng)。
[0009]中國專利申請(qǐng)CN 102890505 A公開了一種邊界系統(tǒng)，所述邊界系統(tǒng)包括:邊界線；信號(hào)發(fā)生裝置，產(chǎn)生預(yù)設(shè)邊界信號(hào)并發(fā)送給所述邊界線，所述邊界信號(hào)流經(jīng)所述邊界線時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)；信號(hào)檢測(cè)單元，設(shè)置在所述自動(dòng)行走設(shè)備內(nèi)，用于檢測(cè)所述磁場(chǎng)，并生成檢測(cè)信號(hào)；控制單元，設(shè)置在所述自動(dòng)行走設(shè)備內(nèi)，接收所述檢測(cè)信號(hào)，并判斷自動(dòng)行走設(shè)備是否位于工作區(qū)域內(nèi)，所述預(yù)設(shè)邊界信號(hào)為一個(gè)具有交替出現(xiàn)的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的信號(hào)，在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)交界處存在突變。在具體實(shí)施時(shí)，所述第二狀態(tài)信號(hào)包括第一特征部分和第二特征部分，所述第一特征部分的幅值大于第一狀態(tài)信號(hào)的最大幅值，所述第二特征部分的幅值小于第一狀態(tài)信號(hào)的最小幅值，處理信號(hào)攜帶表示第一特征部分和第二特征部分出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)的信息；所述信號(hào)處理單元包括第一比較器和第二比較器，第一比較器設(shè)置為高電平比較器，第二比較器設(shè)置為低電平比較器，第一比較器具有第一基準(zhǔn)電壓，第二比較器具有第二基準(zhǔn)電壓；所述處理信號(hào)包括第一比較器輸出的信號(hào)和第二比較器輸出的信號(hào)，當(dāng)?shù)谝惶卣鞑糠殖霈F(xiàn)時(shí)第一比較器輸出高電平信號(hào)，否則第一比較器輸出低電平信號(hào)；當(dāng)?shù)诙卣鞑糠殖霈F(xiàn)時(shí)第二比較器輸出低電平信號(hào)，否則輸出高電平信號(hào)。優(yōu)選地，當(dāng)?shù)谝槐容^器輸出高電平信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)先于第二比較器輸出低電平信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)時(shí)，微處理器確認(rèn)自動(dòng)行走設(shè)備位于工作區(qū)域內(nèi)。反之，微處理器確認(rèn)自動(dòng)行走設(shè)備位于工作區(qū)域外并通過控制單元改變其行走方向，從而回到工作區(qū)域內(nèi)。上述申請(qǐng)的全部公開內(nèi)容也以引證方式并入本申請(qǐng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種自動(dòng)行走設(shè)備導(dǎo)引系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
邊界電纜，用于限定所述自動(dòng)行走設(shè)備的工作區(qū)域；
信號(hào)發(fā)生器，用于與所述邊界電纜形成閉合回路并向所述邊界電纜發(fā)送電流信號(hào)；位于所述自動(dòng)行走設(shè)備上的信號(hào)檢測(cè)單元、信號(hào)處理單元、控制單元，所述信號(hào)檢測(cè)單元檢測(cè)所述電流信號(hào)流過所述邊界電纜時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所述信號(hào)處理單元用于判斷所述自動(dòng)行走設(shè)備是否在工作區(qū)域內(nèi)，所述控制單元用于控制所述自動(dòng)行走設(shè)備的行走方向；
充電站，所述充電站至少靠近所述信號(hào)發(fā)生器設(shè)置；
第一引導(dǎo)電纜，用于將所述工作區(qū)域基本上均分為兩部分，所述第一引導(dǎo)電纜與所述信號(hào)發(fā)生器和邊界電纜電連接；
通過所述信號(hào)發(fā)生器僅向所述第一引導(dǎo)電纜發(fā)送電流信號(hào)，所述系統(tǒng)確定所述自動(dòng)行走設(shè)備所處的區(qū)域，并沿所述邊界電纜選擇最短路徑返回所述充電站充電。
[0011]在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，所述自動(dòng)行走設(shè)備導(dǎo)引系統(tǒng)還包括第二引導(dǎo)電纜，所述第二引導(dǎo)電纜靠近所述信號(hào)發(fā)生器和充電站并與所述信號(hào)發(fā)生器形成閉合回路，已完成工作或因電量不足需要充電的所述自動(dòng)行走設(shè)備通過指令所述信號(hào)發(fā)生器按時(shí)間順序向所述邊界電纜和所述第二引導(dǎo)電纜發(fā)送不同的電流信號(hào)，形成不同磁場(chǎng)的分界線；若所述自動(dòng)行走設(shè)備在所述分界線附近，首先被引導(dǎo)沿所述磁場(chǎng)的分界線返回，然后再沿所述邊界電纜線返回所述充電站充電。
[0012]上述系統(tǒng)至少具有下述優(yōu)點(diǎn):1、通過指令信號(hào)發(fā)生器按時(shí)間順序向所述邊界電纜和所述第二引導(dǎo)電纜發(fā)送不同的電流信號(hào)，形成不同磁場(chǎng)的分界線，使得自動(dòng)行走設(shè)備在探測(cè)到該磁場(chǎng)分界線時(shí)(即在充電站附近時(shí))，受控首先被導(dǎo)引沿所述磁場(chǎng)的分界線返回，然后再沿所述邊界電纜線返回所述充電站充電，從而相比現(xiàn)有技術(shù)大大縮短返回路徑；2、若通過1不能探測(cè)到所述磁場(chǎng)分界線時(shí)，通過所述信號(hào)發(fā)生器僅向所述第一引導(dǎo)電纜發(fā)送電流信號(hào)，所述系統(tǒng)確定所述自動(dòng)行走設(shè)備所處的區(qū)域，并沿所述邊界電纜選擇最短路徑返回所述充電站充電。
[0013]因此，本發(fā)明的自動(dòng)行走設(shè)備導(dǎo)引系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)行走設(shè)備沿最短路徑返回充電站充電，不但節(jié)省能源，而且高效。
[0014]本發(fā)明還提供了一種自動(dòng)行走設(shè)備導(dǎo)引方法，包括: