专利名称：智能割草机系统及割草方法
技术领域：
本发明涉及一种系统及方法，尤其是一种智能割草机系统及割草方法，具体地说是在边界电子围栏圈定的区域进行割草的系统及方法。
背景技术：
随着城市建设的发展，人们环保认识的提高，城市绿化水平已成为衡量一个城市发展水平和人们生活质量的标准。近些年，城市广场和生活小区的绿地日益增多，对于草坪的维护工作量日渐繁重，人们开始尝试利用电子信息技术实现智能化割草的方法。各厂商纷纷推出了各自的智能割草机产品，并力求在控制成本的前提下，寻找更加安全，简捷，高效的割草方法，为用户提供更智能化的服务。传统的按路线或随机割草方式在真实的割草情况下显得不够灵活，导致其割草效率较低，割草机的使用寿命较短。另一方面，利用定位技术，使割草机系统建立区域地图，进行路径规划和导航割草，可提高割草效率，但其开发难度打，成本较高，且其系统性能与定位精度和实时性密切相关。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种智能割草机系统及割草方法，其自动化程度高，能在圈定区域内实现高效自主的智能化割草作业，适应范围广，安全
可靠。 按照本发明提供的技术方案，所述智能割草机系统，包括智能割草机，所述智能割草机内具有PWM调速能力及数据处理能力的控制平台；所述智能割草机的外圈设有用于圈定智能割草机割草区域的边界电子围栏；智能割草机内包括位于智能割草机机身下方且并排安装的若干割草电机，智能割草机上设有用于检测每个割草电机工作电流的电流检测装置；智能割草机上安装有检测运行状态的传感检测装置，所述传感检测装置包括电机转速霍尔计数器、防碰撞开关及安装于智能割草机两侧的电感检测传感器；所述电流检测装置及传感检测装置内的电感检测传感器、防碰撞开关与电机转速霍尔计数器均与控制平台连接，控制平台根据检测输入信号控制智能割草机在边界电子围栏确定的区域内进行所需的割草作业。所述边界电子围栏上设有用于与智能割草机对接充电的充电站。所述智能割草机内下方设有用于驱动割草作业的第一割草电机、第二割草电机及第三割草电机；所述电流检测装置包括用于检测第一割草电机工作电流的第一电流传感器、用于检测第二割草电机工作电流的第二电流传感器及用于检测第三割草电机工作电流的第三电流传感器。所述智能割草机两侧的电感检测传感器能检测边界电子围栏，以作为智能割草机正常工作时的边界限制；智能割草机的控制平台利用电感检测传感器对边界电子围栏进行探测及循迹，以完成所需的边界割草作业。所述智能割草机两侧的电感检测传感器能检测边界电子围栏，以作为智能割草机正常工作时的边界限制；智能割草机的控制平台利用电感检测传感器对边界电子围栏进行探测及循迹，以完成所需的边界割草作业及返回充电站进行充电。一种智能割草机系统的割草方法，所述割草方法包括如下步骤:
a、启动智能割草机，并通过所述智能割草机两侧的电感检测传感器循迹边界电子围栏一周，以完成对边界电子围栏确定区域的边界割草作业；
b、通过循迹边界电子围栏一周完成边界割草后，所述智能割草机由边界电子围栏向内旋转预设角度，通过电流检测装置检测智能割草机内对应割草电机的运行状态；当对应割草电机的工作电流增大时，则智能割草机找到未割草区域边缘，并通过控制平台调整智能割草机两侧驱动轮速度来调节运动位姿，使得并排安装的割草电机有一侧进行割草，另一侧空载，智能割草机准备进入沿边缘循迹环形收敛模式进行割草；当旋转过程中未发现待割草区域时，则进入随机直线模式进行寻找待割草区域；
C、在沿边缘环形收敛割草模式下 ，智能割草机通过电流检测装置探测智能割草机内对应割草电机的当前状态，并通过控制平台反馈调节智能割草机两侧驱动轮速度，使得智能割草机进行连续循迹未割草区域边缘；
d、在沿边缘环形收敛割草模式下，智能割草机最终将割草至一个局部区域中心点，当所述智能割草机在所述局部区域中心点处旋转一周且未割草后，则智能割草机进入随机直线模式寻找其他未割草区域；
e、在沿边缘环形收敛割草模式割草过程中，智能割草机遇到障碍物或通过电感检测传感器感应到边界信号，则控制平台控制智能割草机立即后退旋转，然后反方向对未割草区域进行环形收敛割草；当在一定时间内多次探测到障碍物或边界信号，则通过控制平台调节进入随机直线模式寻找其他未割草区域；
f、随机直线模式下，智能割草机强制直线行走设定距离，通过防碰撞开关和电感检测传感器在划定区域内进行随机蔽障割草，并根据割草电机的电流检测装置寻找待割草区域；当割草电机的电流在短时间内连续超过阈值，则表明当前区域有草或草未割净，智能割草机随即进行旋转，重复进入步骤b的割草状态，使智能割草机的机身处于待割草区域边缘，而后进入到沿边缘环形收敛割草模式对该区域割草；
g、在随机直线模式下，智能割草机如在连续一定时间内都未发现待割草区域，且该时间超过用户设定的时间限制，则控制平台控制智能割草机返回充电站。所述步骤a中，智能割草机的循迹方向与充电站在边界电子围栏的实际朝向对应。本发明的优点:智能割草机在边界电子围栏圈定的割草区域内，依靠割草电机的电流检测装置，寻找未割草区域，判断未割草区域边缘，并围绕边缘向未割草区域中心环形收敛割草，实现对区域内草坪的智能化割草；智能割草机通过计时连续未割到草的时间判断是否已完成在划定范围内的割草任务，如超出设定时间或电量不足时则自动返回充电，该方法使得智能割草机在不借助其他定位技术的情况下，提高对区域内草坪的割草效率和全覆盖水平，节省能耗，增强了智能割草机的自主性。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明进行割草时的示意图。附图标记说明:1_智能割草机、2-第一电流传感器、3-第二电流传感器、4-第三电流传感器、5-第一割草电机、6-第二割草电机、7-第三割草电机、8-电感检测传感器、9-防碰撞开关、10-电机转速霍尔计数器、11-边界电子围栏、12-充电站、13-第一定位点、14-第二定位点、15-局部区域中心点、16-选择角度、17-待割草区域及18-障碍物。
具体实施例方式下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1所示:为了能够对割草区域进行高效自主的割草作业，本发明包括智能割草机I，所述智能割草机I内具有PWM (Pulse Width Modulation)调速能力及数据处理能力的控制平台；所述智能割草机I的外圈设有用于圈定智能割草机I割草区域的边界电子围栏11 ;智能割草机I内包括位于智能割草机I机身下方且并排安装的若干割草电机，智能割草机I上设有用于检测每个割草电机工作电流的电流检测装置；智能割草机I上安装有检测运行状态的传感检测装置，所述传感检测装置包括电机转速霍尔计数器10、防碰撞开关9及安装于智能割草机I两侧的电感检测传感器8 ;所述电流检测装置及传感检测装置内的电感检测传感器8、防碰撞开关9与电机转速霍尔计数器10均与控制平台连接，控制平台根据检测输入信号控制智能割草机I在边界电子围栏11确定的区域内进行所需的割草作业。所述边界电子围栏11上设有用于与智能割草机I对接充电的充电站12。具体地，本发明实施例中，所述智能割草机I内下方设有用于驱动割草作业的第一割草电机5、第二割草电机6及第三割草电机7 ;所述电流检测装置包括用于检测第一割草电机5工作电流的第一电流传感器2、用于检测第二割草电机6工作电流的第二电流传感器3及用于检测第三割草电机7工作电流的第三电流传感器4。所述智能割草机I两侧的电感检测传感器8能检测边界电子围栏11，以作为智能割草机I正常工作时的边界限制；智能割草机I的控制平台利用电感检测传感器8对边界电子围栏11进行探测及循迹，以完成所需的边界割草作业及返回充电站12进行充电。如图1和图2所示:本发明智能割草机系统的割草方法包括如下步骤:
a、启动智能割草机I，并通过所述智能割草机I两侧的电感检测传感器8循迹边界电子围栏11 一周，以完成对边界电子围栏11确定区域的边界割草作业；
其中，智能割草机I的循迹方向与充电站12在边界电子围栏11的实际朝向对应。b、通过循迹边界电子围栏11 一周完成边界割草后，所述智能割草机I由边界电子围栏11向内旋转预设角度，通过电流检测装置检测智能割草机I内对应割草电机的运行状态；当对应割草电机的工作电流增大时，则智能割草机I找到未割草区域边缘，并通过控制平台调整智能割草机I两侧驱动轮速度来调节运动位姿，使得并排安装的割草电机有一侧进行割草，另一侧空载，智能割草机I准备进入沿边缘循迹环形收敛模式进行割草；当旋转过程中未发现待割草区域时，则进入随机直线模式进行寻找待割草区域；
C、在沿边缘环形收敛割草模式下， 智能割草机I通过电流检测装置探测智能割草机I内对应割草电机的当前状态，并通过控制平台反馈调节智能割草机I两侧驱动轮速度，使得智能割草机I进行连续循迹未割草区域边缘；d、在沿边缘环形收敛割草模式下，智能割草机I最终将割草至一个局部区域中心点，当所述智能割草机1在所述局部区域中心点处旋转一周且未割草后，则智能割草机1进入随机直线模式寻找其他未割草区域；
e、在沿边缘环形收敛割草模式割草过程中，智能割草机1遇到障碍物18或通过电感检测传感器8感应到边界信号，则控制平台控制智能割草机1立即后退旋转，然后反方向对未割草区域进行环形收敛割草；当在一定时间内多次探测到障碍物18或边界信号，则通过控制平台调节进入随机直线模式寻找其他未割草区域；
f、随机直线模式下，智能割草机I强制直线行走设定距离，通过防碰撞开关9和电感检测传感器8在划定区域内进行随机蔽障割草，并根据割草电机的电流检测装置寻找待割草区域；当割草电机的电流在短时间内连续超过阈值，则表明当前区域有草或草未割净，智能害1]草机1随即进行旋转，重复进入步骤b的割草状态，使智能割草机1的机身处于待割草区域边缘，而后进入到沿边缘环形收敛割草模式对该区域割草；
g、在随机直线模式下，智能割草机I如在连续一定时间内都未发现待割草区域，且该时间超过用户设定的时间限制，则控制平台控制智能割草机I返回充电站。具体地,智能割草机1从充电站12启动,或从划定范围内任意位置启动直线行走至边界电子围栏11，通过智能割草机I两侧的电感检测传感器8循迹边界电子围栏11 一周，到达图2中的第一定位点13处，以完成边界割草，其实际充电站12的朝向使得循迹方向为逆时针。智能割草机I完成边界割草后，由边界向内旋转所设角度，通过第一电流传感器
2、第二电流传感器3及第三电流传感器4实时检测智能割草机1内各割草电机运行情况，当割草电机电流增大时，表明智能割草机找到未割草区域边缘，并开始通过调整两侧驱动轮速度来调节自身位姿，使得第三割草电机7进行割草，第一割草电机5空载，智能割草机1准备进入沿边缘循迹环形收敛模式进行割草；如旋转过程中未发现待割草区域，则进入随机直线模式进行寻找。在沿边缘环形收敛割草模式下，智能割草机I通过第一电流传感器2、第二电流传感器3及第三电流传感器4探测其当前状态，反馈调节两侧驱动轮速度，使得智能割草机1可以连续循迹未割草区域边缘，理想情况下，安装在机身中间的割草电机6大部分时间处于割草状态，如图2中第二定位点14处。在沿边缘环形收敛割草模式下，智能割草机最终将割草至一个局部区域中心点15，当智能割草机I在该点处旋转一周且未割草后，则认为完成在该局部的割草任务，进入随机直线模式寻找其他未割草区域。所述随机直线模式为智能割草机I在任意方向上直线运行，边缘环形收敛割草模式为控制平台控制智能割草机I沿环形运动割草，其中，环形运动的区域范围可以预先根据需要进行设定。在沿边缘环形收敛割草模式割草过程中，智能割草机1如遇到障碍物18或感应到边界信号，则立即后退旋转，旋转角度16可以预先设定，然后反方向对未割草区域进行环形收敛割草。如在一定时间内多次探测到障碍物或边界信号，则进入随机直线模式寻找其他未割草区域。随机直线模式下，智能割草机1强制直线行走设定距离，通过防碰撞开关9和电感检测传感器8在划定区域内进行随机蔽障割草，并利用第一电流传感器2、第二电流传感器3及第三电流传感器4寻找待割草区域17;如果割草电机电流在短时间内连续超过阈值，则表明当前区域有草或草未割净，如图2中待割草区域17处，智能割草机I随即进行旋转，使机身处于待割草区域17的边缘，而后进入到沿边缘环形收敛割草模式对该区域割草。
在随机直线模式下，智能割草机I如在连续一定时间内都未发现待割草区域，即不再切换到沿边缘环形收敛割草模式，且该时间超过用户设定的时间限制，则认为边界内割草任务已完成，自动循迹返回充电站12。
权利要求
1.一种智能割草机系统，包括智能割草机(1)，所述智能割草机(I)内具有PWM调速能力及数据处理能力的控制平台；其特征是:所述智能割草机(I)的外圈设有用于圈定智能割草机(I)割草区域的边界电子围栏(11);智能割草机(I)内包括位于智能割草机(I)机身下方且并排安装的若干割草电机，智能割草机(I)上设有用于检测每个割草电机工作电流的电流检测装置；智能割草机(I)上安装有检测运行状态的传感检测装置，所述传感检测装置包括电机转速霍尔计数器(10)、防碰撞开关(9)及安装于智能割草机(I)两侧的电感检测传感器(8);所述电流检测装置及传感检测装置内的电感检测传感器(8)、防碰撞开关(9)与电机转速霍尔计数器(10)均与控制平台连接，控制平台根据检测输入信号控制智能割草机(I)在边界电子围栏(11)确定的区域内进行所需的割草作业。
2.根据权利要求1所述的智能割草机系统，其特征是:所述边界电子围栏(11)上设有用于与智能割草机(I)对接充电的充电站(12)。
3.根据权利要求1所述的智能割草机系统，其特征是:所述智能割草机(I)内下方设有用于驱动割草作业的第一割草电机(5)、第二割草电机(6)及第三割草电机(7);所述电流检测装置包括用于检测第一割草电机(5)工作电流的第一电流传感器(2)、用于检测第二割草电机(6)工作电流的第二电流传感器(3)及用于检测第三割草电机(7)工作电流的第三电流传感器(4)。
4.根据权利要求1所述的智能割草机系统，其特征是:所述智能割草机(I)两侧的电感检测传感器(8)能检测边界电子围栏(11)，以作为智能割草机(I)正常工作时的边界限制；智能割草机(I)的控制平台利用电感检测传感器(8)对边界电子围栏(11)进行探测及循迹，以完成所需的边界割草作业。
5.根据权利要求2所述 的智能割草机系统，其特征是:所述智能割草机(I)两侧的电感检测传感器(8)能检测边界电子围栏(11)，以作为智能割草机(I)正常工作时的边界限制；智能割草机(I)的控制平台利用电感检测传感器(8)对边界电子围栏(11)进行探测及循迹，以完成所需的边界割草作业及返回充电站(12)进行充电。
6.一种智能割草机系统的割草方法，其特征是，所述割草方法包括如下步骤: U)、启动智能割草机(1)，并通过所述智能割草机(I)两侧的电感检测传感器(8)循迹边界电子围栏(11) 一周，以完成对边界电子围栏(11)确定区域的边界割草作业； (b)、通过循迹边界电子围栏(11) 一周完成边界割草后，所述智能割草机(I)由边界电子围栏(11)向内旋转预设角度，通过电流检测装置检测智能割草机(I)内对应割草电机的运行状态；当对应割草电机的工作电流增大时，则智能割草机(I)找到未割草区域边缘，并通过控制平台调整智能割草机(I)两侧驱动轮速度来调节运动位姿，使得并排安装的割草电机有一侧进行割草，另一侧空载，智能割草机(I)准备进入沿边缘循迹环形收敛模式进行割草；当旋转过程中未发现待割草区域时，则进入随机直线模式进行寻找待割草区域； (C)、在沿边缘环形收敛割草模式下，智能割草机(I)通过电流检测装置探测智能割草机(I)内对应割草电机的当前状态，并通过控制平台反馈调节智能割草机(I)两侧驱动轮速度，使得智能割草机(I)进行连续循迹未割草区域边缘； (d)、在沿边缘环形收敛割草模式下，智能割草机(I)最终将割草至一个局部区域中心点，当所述智能割草机(I)在所述局部区域中心点处旋转一周且未割草后，则智能割草机(I)进入随机直线模式寻找其他未割草区域；(e)、在沿边缘环形收敛割草模式割草过程中，智能割草机(1)遇到障碍物(18)或通过电感检测传感器(8)感应到边界信号，则控制平台控制智能割草机(1)立即后退旋转，然后反方向对未割草区域进行环形收敛割草；当在一定时间内多次探测到障碍物(18)或边界信号，则通过控制平台调节进入随机直线模式寻找其他未割草区域； (f)、随机直线模式下，智能割草机(1)强制直线行走设定距离，通过防碰撞开关(9)和电感检测传感器(8)在划定区域内进行随机蔽障割草，并根据割草电机的电流检测装置寻找待割草区域；当割草电机的电流在短时间内连续超过阈值，则表明当前区域有草或草未割净，智能割草机(1)随即进行旋转，重复进入步骤(b)的割草状态，使智能割草机(1)的机身处于待割草区域边缘，而后进入到沿边缘环形收敛割草模式对该区域割草； (g)、在随机直线模式下，智能割草机(1)如在连续一定时间内都未发现待割草区域，且该时间超过用户设定的时间限制，则控制平台控制智能割草机(1)返回充电站。
7.根据步骤6所述的智能割草机系统的割草方法，其特征是:所述步骤(a)中，智能割草机(1)的循迹方向与充电站(12)在边界电子围栏(11)的实际朝向对应。
全文摘要
本发明涉及一种智能割草机系统及割草方法，其包括智能割草机，智能割草机内具有控制平台；智能割草机的外圈设有边界电子围栏；智能割草机内包括若干割草电机，智能割草机上设有电流检测装置；智能割草机上安装有检测运行状态的传感检测装置，所述传感检测装置包括电机转速霍尔计数器、防碰撞开关及安装于智能割草机两侧的电感检测传感器；所述电流检测装置及传感检测装置内的电感检测传感器、防碰撞开关与电机转速霍尔计数器均与控制平台连接，控制平台根据检测输入信号控制智能割草机在边界电子围栏确定的区域内进行所需的割草作业。本发明自动化程度高，能在圈定区域内实现高效自主的智能化割草作业，适应范围广，安全可靠。
文档编号A01D34/00GK103141210SQ20131008077
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者肖健夫 申请人:江苏春花杰佳电器有限公司