专利名称：自动工作设备及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种自动工作设备及其控制方法。
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，例如自动吸尘器和自动割草机等。这种自动工作设备具有行走装置，工作装置，以及自动控制装置，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。这种自动工作设备将人们从房屋清洁、草坪修剪等枯燥且费时费力的家务工作中解放出来，节省了人们的时间，为人们生活带来了便利。然而，自动工作设备的控制往往是比较复杂的。在初次使用自动工作设备时，使用者需要输入一系列的指令，使自动工作设备能够正确的开始工作。例如使用者需要进行工作区域的设定，工作时间的设定，工作模式的设定等等。然而此类指令的设定往往是困难的，特别是具有较多功能的自动工作设备或者能够编程预设工作计划的自动工作设备，使用者需要在大量的菜单中寻找相应的栏目以及进行步骤复杂的设定；此外，当自动工作设备的使用环境发生变化时，使用者需要重新进行上述设定，给使用带来了不便。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种使用方便的自动工作设备及其控制方法。为实现上述目的，本发明提供的技术方案是:一种自动工作设备的控制方法，所述自动工作设备在设定的工作区域内自动移动工作，具有工作状态和休眠状态，所述控制方法包括如下步骤:启动所述自动工作设备运行；获取所述工作区域的面积信息；基于所述面积信息按照预设排程算法制定工作时间计划；所述自动工作设备依照所述工作时间计划进入工作状态和退出工作状态，进入休眠状态。优选的，所述预设排程算法为:将所述面积信息与预设的若干面积区间进行比较；找到所述面积信息所在的预设面积区间；读取所述预设面积区间对应的工作时间计划。优选的，所述预设排程算法为:将所述面积信息代入预设函数；根据所述预设函数计算出结果；读取所述结果对应的工作时间计划。优选的，所述面积信息通过以下步骤获取:所述自动工作设备从起点出发沿所述工作区域的边界移动，并返回起点；记录所述自动工作设备移动过程中的轨迹信息；根据所述轨迹信息计算出所述工作区域的面积信息。优选的，记录所述自动工作设备移动过程中的轨迹信息为通过GPS定位记录的所述工作区域的地图数据.
优选的，记录所述自动工作设备移动过程中的轨迹信息为记录所述自动工作设备每次改变方向时所处位置的坐标信息。优选的，所述面积信息通过以下步骤获取:在所述自动设备上设置的输入界面录入使用者输入的面积信息。优选的，所述工作时间计划包括初次工作时间计划和维护工作时间计划。优选的，所述工作时间计划包括多个周期相同的子工作时间计划。优选的，所述周期为24小时。优选的，所述多个子工作时间计划相同。优选的，所述多个子工作时间计划中工作状态的持续时间递减。优选的，所述多个子工作时间计划中工作状态的开始时间不同。优选的，所述控制方法还包括以下步骤:获取外部信息；基于所述外部信息按照预设调整算法调整所述工作时间计划。优选的，所述外部信息为使用者输入的调整信号。优选的，所述外部信息为所述自动工作设备通过GPS定位获得的自身所在位置的经度纬度、日期和时间信息。优选的，所述预设调整算法为:判断所述经度纬度所在的预设经度纬度区间；判断所述日期所在的预设日期区间；依据所述预设经度纬度区间及所述预设日期区间相对应的调整计划调整所述工作时间计划。优选的，所述外部信息为所述自动工作设备通过传感器获得的所述自动工作设备自身所在位置的温度和湿度信息。优选的，所述预设调整算法为:判断所述温度所在的预设温度区间；判断所述湿度所在的预设湿度区间；依据所述预设温度区间及所述湿度区间相对应的调整计划调整所述工作时间计划。优选的，调整所述工作时间计划是调整所述工作状态的持续时间。优选的，调整所述工作时间计划是将所述工作状态的持续时间用所述工作状态的持续时间乘以系数替换。优选的，调整所述工作时间计划是调整所述工作状态的开始时间。优选的，通过设置于所述自动工作设备中轴线两侧的边界传感器检测所述工作区域的边界，当其中一侧的边界传感器首先检测到边界时，所述自动工作设备向另一侧的边界传感器所在的方向转向。优选的，通过设置于所述自动工作设备中轴线两侧的边界传感器检测所述工作区域的边界，当所述边界传感器检测到边界时，所述自动工作设备判断所述中轴线和边界所成的角度，并向减小中轴线和边界所成的锐角夹角或直角夹角的方向继续行走。本发明提供的另一种技术方案是:一种自动工作设备的控制方法，所述自动工作设备在设定的工作区域内自动移动工作，所述控制方法包括如下步骤:启动所述自动工作设备运行；所述自动工作设备从起点出发沿所述工作区域的边界移动，并返回起点；记录所述自动工作设备移动过程中的轨迹信息；基于所述轨迹信息按照预设面积算法算出所述工作区域的面积。优选的，记录所述自动工作设备移动过程中的轨迹信息通过以下步骤获取:计算自动工作设备移动轨迹相对于起点的坐标；记录上述坐标。优选的，记录所述自动工作设备移动过程中的轨迹信息通过以下步骤获取:检测自动工作设备是否转向；若转向，根据记录的上次转向时，自动工作设备的坐标和转向的角度大小，计算自动工作设备本次转向时相对于所述起点的坐标；计算自动工作设备本次转向的角度大小，用于计算下次转向时自动工作设备的坐标。优选的，检测自动工作设备是否改变移动方向通过以下方法获取:检测自动工作设备驱动轮之间的速度差。优选的，通过自动工作设备上的角速度传感器检测自动工作设备是否改变移动方向。优选的，所述工作区域的面积基于所述自动工作设备移动轨迹相对于起点的坐标通过多边形面积公式计算。优选的，记录所述自动工作设备移动过程中的轨迹信息为通过GPS定位记录的所述工作区域的地图数据。优选的，所述自动工作设备基于所述工作区域的面积制定工作时间计划。本发明提供的另一种技术方案是:一种自动工作设备，在设定的工作区域内自动行走工作，包括:机壳；工作模块；行走模块，支撑并驱动所述自动工作设备行走；主控模块，控制所述行走模块和所述工作模块工作；所述自动工作设备还包括轨迹检测单元和面积计算单元，轨迹检测单元记录所述自动工作设备沿所述工作区域的边界行走的轨迹信息，面积计算单元基于所述轨迹信息按照预设面积算法算出所述工作区域的面积。优选的,所述轨迹检测单元包括检测行走模块运动的磁感应单元,所述主控模块基于所述行走模块的运动计算出自动工作设备移动轨迹相对于起点的坐标。优选的，所述自动工作设备通过所述磁感应单元检测所述自动工作设备是否改变移动方向，计算转向角的大小，计算自动工作设备转向时相对于所述起点的坐标。优选的,所述自动工作设备通过所述磁感应单元检测自动工作设备驱动轮之间的速度差。优选的，所述轨迹检测单元包括角速度传感器，检测所述自动工作设备移动方向的改变。优选的，所述工作区域的面积基于所述自动工作设备移动轨迹相对于起点的坐标通过多边形面积公式计算。优选的，所述轨迹检测单元为GPS模块。优选的，所述自动工作设备基于所述工作区域的面积制定工作时间计划。本发明提供的另一种技术方案是:一种自动工作设备，在设定的工作区域内自动行走工作，包括:机壳；工作模块；行走模块，支撑并驱动所述自动工作设备行走；所述自动工作设备检测所述工作区域，并且基于所述工作区域设定工作时间。优选的，所述自动工作设备包括GPS定位模块，所述自动工作设备从起点出发沿所述工作区域的边界并返回起点，所述GPS定位模块记录所述工作区域的地图数据，根据所述地图数据计算出所述工作区域的面积信息，所述自动工作设备基于所述面积信息设定工作时间。优选的，所述自动工作设备包括输入界面，录入使用者输入的面积信息，所述自动工作设备基于所述面积信息设定工作时间。优选的，所述自动工作设备包括外部信息采集单元，所述外部信息采集单元采集外部信息，所述自动工作设备基于所述外部信息调整所述工作时间。
优选的，所述外部信息采集单元为输入界面，录入使用者输入的调整信号。优选的，所述外部信息采集单元为GPS定位模块，所述GPS定位模块获取所述自动工作设备所在位置的经纬、日期和时间信息。优选的，所述外部信息采集单元为传感器，所述传感器获取所述自动工作设备所在位置的温度和湿度信息。优选的，所述主控单元调整所述自动工作设备工作持续时间。优选的，所述主控单元调整所述自动工作设备工作开始时间。优选的，所述自动工作设备包括边界传感器，设置于所述自动工作设备中轴线的两侧，检测所述工作区域的边界，当其中一侧的边界传感器首先检测到边界时，所述自动工作设备向另一侧的边界传感器所在的方向转向。优选的，所述自动工作设备包括边界传感器，设置于所述自动工作设备中轴线的两侧，当所述边界传感器检测到边界时，所述自动工作设备判断所述中轴线和边界所成的角度，并向减小中轴线和边界所成的锐角夹角或直角夹角的方向继续行走。优选的，所述自动工作设备为割草机或吸尘器。本发明提供的另一种技术方案是:一种自动工作设备，在设定的工作区域内自动行走工作，具有工作状态和休眠状态，包括:机壳；工作模块；行走模块，支撑并驱动所述自动工作设备行走；主控模块，控制所述行走模块和所述工作模块工作；所述自动工作设备还包括面积信息采集单元，面积信息采集单元采集所述工作区域的面积信息，所述主控模块接收所述面积信息，基于所述面积信息按照预设排程算法制定工作时间计划，并控制所述工作模块和所述行走模块按照所述工作时间计划进入工作状态和退出工作状态，进入休眠状态。优选的，所述自动工作设备包括GPS定位模块，所述自动工作设备从起点出发沿所述工作区域的边界并返回起点，所述GPS定位模块记录所述工作区域的地图数据，根据所述地图数据计算出所述工作区域的面积信息。优选的，所述自动工作设备包括输入界面，录入使用者输入的面积信息。优选的，所述自动工作设备包括外部信息采集单元，所述外部信息采集单元采集外部信息，所述主控单元接收所述外部信息，基于所述外部信息按照预设调整算法调整所述工作时间计划。优选的，所述外部信息采集单元为输入界面，录入使用者输入的调整信号。优选的，所述外部信息采集单元为GPS定位模块，所述GPS定位模块获取所述自动工作设备所在位置的经纬、日期和时间信息。优选的，所述外部信息采集单元为传感器，所述传感器获取所述自动工作设备所在位置的温度和湿度信息。优选的，所述主控单元调整所述工作状态的持续时间优选的，所述主控单元调整所述工作状态的开始时间。优选的，所述自动工作设备包括边界传感器，设置于所述自动工作设备中轴线的两侧，检测所述工作区域的边界，当其中一侧的边界传感器首先检测到边界时，所述自动工作设备向另一侧的边界传感器所在的方向转向。优选的，所述自动工作设备包括边界传感器，设置于所述自动工作设备中轴线的两侧，当所述边界传感器检测到边界时，所述自动工作设备判断所述中轴线和边界所成的角度，并向减小中轴线和边界所成的锐角夹角或直角夹角的方向继续行走。优选的，所述自动工作设备为割草机或吸尘器。本发明提供的另一种技术方案是:一种自动工作设备，在设定的工作区域内自动行走工作，具有工作状态和休眠状态，包括:机壳；工作模块；行走模块，支撑并驱动所述自动工作设备行走；主控模块，控制所述行走模块和所述工作模块工作；所述自动工作设备还包括信息采集单元，采集所述自动工作设备自身所在区域的信息，所述主控模块接收所述信息，基于所述信息按照预设排程算法制定工作时间计划，并控制所述工作模块和所述行走模块按照所述工作时间计划进入工作状态和退出工作状态，进入休眠状态。优选的，所述信息采集单元为GPS模块，采集自身所在区域的面积、经度纬度、日期、时间数据中的一个或多个。与现有技术相比，本发明提供的自动工作设备及其控制方法，使得使用者在初次使用自动工作设备时，能 够简便的或者让工作设备自动设定工作计划；在使用过程中，如果工作环境发生变化，也能够简便的或者自动工作设备自动对工作计划进行调整，使用更加简便，能够获得良好的使用体验。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明；图1是本发明实施方式提供的自动工作设备的示意图；图2是本发明实施方式提供的自动工作设备的侧面示意图；图3是本发明实施方式提供的自动工作设备的电路框图；图4是本发明实施方式提供的自动工作设备在工作区域内的示意图；图5是本发明实施方式提供的自动工作设备的一种路径选择示意图；图6是本发明实施方式提供的自动工作设备的一种路径选择示意图；图7是本发明实施方式提供的自动工作设备的一种路径选择示意图；图8是本发明实施方式提供的自动工作设备的转向示意图；图9是本发明实施方式提供的自动工作设备的坐标示意图；图10是本发明实施方式提供的自动工作设备的流程图；图11是本发明第二实施方式提供的自动工作设备的流程图；图12是本发明第三实施方式提供的自动工作设备的流程图。其中1.自动工作设备143.控制单元11.行走模块15.检测模块111.111a.1llb 驱动轮 151、152.边界传感器12.工作模块16.用户界面13.储能模块17.外壳14.主控模块3.边界线141.处理单元5.停靠站142.存储单元
具体实施例方式下面结合附图及具体实施方式
对本发明进行详细说明。本发明具体实施方式
提供的自动工作设备，在工作区域内自动行走工作。自动工作设备可以是自动割草机，或者自动吸尘器。他们自动行走于草坪或者地面上，进行割草或者吸尘工作。当然，自动工作设备并不限于自动割草机和自动吸尘器，也可以为其他类型的设备，例如自动喷洒设备或者自动监视设备等，通过自动工作设备，实现各项工作的无人值守运行。请参见图1-图2，自动工作设备I包括行走模块11，工作模块12，储能模块13，主控模块14，检测模块15，用户界面16以及收容上述模块的外壳17等。行走模块11包括电机和驱动轮111，驱动轮111通常由多个电机分别驱动，且每个电机的转速或者转向都是可控的，从而在自动工作设备行走的过程中，通过调节驱动轮111的转速进行灵活的转向。行走模块11包括电机和驱动轮111，驱动轮的设置可以有多种方式，在本实施方式中，如图2所示，以图中左侧为自动工作设备I的前部，右侧为自动工作设备I的后部，两个驱动轮111分别对称设置于自动工作设备I的后部两侧，并且在靠近自动工作设备I前部的部分，设置有导向轮。当然，驱动轮的个数也可以更多或更少，例如驱动轮可以是I个，或者多于两个；驱动轮的位置也可以位于自动工作设备的前部，或者分别位于自动工作设备的四个角等等，在此不一一列举。工作模块12为自动工作设备执行的工作模块，不同的自动工作设备的工作模块是不同的，例如自动割草机的工作模块包括割草刀片、切割马达等，用于执行自动割草机的割草工作；自动吸尘器的工作模块则包括吸尘马达，吸尘口、吸尘管、真空室、集尘装置等用于执行吸尘任务的工作部件。储能模块13通常为可充电的电池，为自动割草机运行提供电力，或者连接外部电源进行充电；优选的，储能模块13带有充电或者放电保护单元，能够对储能模块13的充电或放电进行保护。用户界面16设置于外壳17上便于用户能够看到和进行操作的位置，例如自动工作设备的顶部，用户界面16通常包括显示器和输入按键，用户通过输入按键向自动工作设备输入指令，例如设置自动工作设备的时间、工作计划等等，用户界面16也可以是能够远程控制的遥控器。请一并参见图3，检测模块15用于检测与割草机I相关的信息，并提供检测信息给主控模块14，为自动工作设备的行走和工作提供参数。主控模块14包括处理单元141，存储单元142以及控制单元143，处理单元141接收检测模块15或者用户界面16输入的信息，经过处理后，存入存储单元142，或者从存储单元142中读取相应的程序，通过控制单元143控制行走模块11和工作模块12进行行走和工作。请参见图4，自动工作设备I在工作区域内，工作区域是由人工设置的边界线3围绕而成的封闭区间，边界线3能够避免自动工作设备I离开工作区域；边界线可以是墙壁、栏杆等；也可以是通电的导线或者其他信号发生装置，例如电磁信号或光信号。在工作区域内设置有停靠站5，停靠站5设置于边界线3上，自动工作设备I在停止工作时，在停靠站5停靠，进入休眠状态；需要开始工作时，再次从停靠站5出发，进入工作状态。停靠站5通常能够提供充电功能，为储能模块13进行充电。当储能模块13的电量不足时，自动工作设备I返回停靠站5进行充电。停靠站5能够对自动工作设备I的返回提供引导和对接，对接可以通过红外线或者超声波等方式实现无线引导，也可以通过边界线3进行引导和对接。请参见图5-图7，自动工作设备I在工作区域内行走工作，自动工作设备I包括至少一个边界传感器151、152，边界传感器151、152设置于自动工作设备I的中轴线的两侧，用于检测自动工作设备I与边界线3的位置关系。边界传感器I可以是距离传感器、红外线传感器、超声波传感器、碰撞传感器，磁传感器等。穿过自动工作设备I的虚线为自动工作设备I的行走轨迹，自动工作设备I在工作区域内沿直线行走，边界传感器151、152检测与边界线3之间的距离，如果中轴线左侧的边界传感器151首先检测到与边界线3的距离小于预设值，自动工作设备I向边界传感器152所在的中轴线的右侧转向；如果中轴线右侧的边界传感器152首先检测到与边界线3的距离小于预设值，自动工作设备I则向边界传感器151所在的中轴线的左侧转向。边界传感器151、152也可以检测中轴线与边界线3之间的夹角大小，当边界传感器151、152中任意一个检测到与边界线3之间的距离小于预设值时，自动工作设备I的中轴线和边界线3具有一个交点，中轴线与边界线3经过这一交点的切线形成一个锐角夹角Θ，自动工作设备I继续向前行走，并且向减小这一锐角夹角的方向转向。当自动工作设备I的中轴线两侧的边界传感器151、152同时检测到与边界线3之间的距离小于预设值，自动工作设备I的中轴线与边界线3经过它们交点的切线之间相互垂直，此时，自动工作设备随机转向。自动工作设备I与边界线3之间的最小距离的预设值被设定为满足如下条件:在自动工作设备I的转向过程中，能够保持行走，从而避免了自动工作设备I转向时停止前进或者倒退，节省了时间，避免了频繁的启动和停机也节省了电力，减少了自动工作设备的充电次数，从而极大的提高了自动工作设备的工作效率。如上所述的路径选择方式，也能够提高自动工作设备I在工作区域内的行走效率，特别是能够高效的走出工作区域内的狭窄区间。如上所述的路径选择方式，使得自动工作设备I在处理面积相同的工作区域时，不管工作区域的形状、工作区域内的障碍或者工作复杂程度如何，自动工作设备I完成工作的时间是相似的，对于本发明而言，这是重要的。当然，能够满足自动工作设备I在处理面积相同的工作区域时，完成工作的时间是相似的这一条件的路径规划方式并不是唯一的，例如自动工作设备可以通过GPS定位记录曾经走过的路线，在自动工作设备行走时，尽量避免重复行走过的路线，从而提高了自动工作设备在工作区域内的行走效率，对于面积相同的工作区域，完成工作的时间是相似的。还有其他的路径规划方式，在此不一一赘述。请参见图10，本发明提供的自动工作设备I的控制方法包括以下步骤:步骤SO:系统启动。使用者在初次使用自动工作设备I时，通过用户界面16启动系统，进行系统的初始化，初始化包括自动工作设备I的各项自我检查，例如储能模块142的剩余电量等等。系统启动时，自动工作设备I最好是处于停靠站5上，如果储能模块142的剩余电量不足，通过停靠站5对储能模块142进行充电。步骤S1:获取工作区域的面积信息。自动工作设备I从停靠站5出发，沿边界线3围绕工作区域行走一圈，再次回到停靠站5 ；自动工作设备I的检测模块15包括轨迹检测单元，轨迹检测单元可以是GPS模块， 在行走的过程中，GPS模块定位自动工作设备所在的位置，即自动工作设备所在地的经纬度坐标，这些测量点连接起来形成了自动工作设备I的行走轨迹，处理单元141接收测量点的坐标后，依照预设面积算法将所得到的经纬度坐标反算为X、Y坐标，并根据坐标计算出各测量点所围绕的工作区域的面积；预设面积算法可以是CAS10fx-4500P面积计算程序，当然，也可以通过其他的算法依照经纬度坐标计算出面积，在此不一一列举。对于形状比较规则的工作区域，自动工作设备I也可以通过单独测量工作区域的各个顶点的坐标，进而计算出工作区域的面积。此时，工作区域的面积信息通过自动工作设备I自动获取，当然，如果使用者已经知道工作区域的面积，则面积信息也可以通过用户界面16由使用者进行输入，或者通过自动工作设备I与电脑或者其他设备的连接接口进行输入。步骤S2:判断面积信息获取是否完成。自动工作设备I再次回到停靠站5时，主控模块14判断为面积信息获取完成，控制自动工作设备I停止沿边界线3的行走。当人工输入面积信息时，主控模块14检测用户界面16是否输入确认信号，当检测到用户界面16输入确认信号时，判断为面积信息获取完成。当判断面积信息获取完成时，可以进行下一步操作；如果判断面积信息还未获取完成，则继续获取工作区域的面积信息。步骤S3:处理面积信息。处理单元141接收检测模块15或用户界面16提供的工作区域的面积信息后，对面积信息进行处理，转换成自动工作设备I的主控模块14能够识别的数据格式。步骤S4:根据预设排程算法制定工作时间计划。存储单元142内存储预设的工作时间计划，预设的工作时间计划是与工作面积区间相对应的。例如，600平方米至699平方米的工作区域，对应的工作时间计划是工作10个小时，700平方米至799平方米的工作区域，对应的工作时间计划是工作15个小时。当工作区域的面积为720平方米时，处理单元141将面积信息与存储单元142中的各个面积区间相比较，工作区域的面积大于700平方米而且小于800平方米，则处理单元141读取工作面积区间700平方米至800平方米对应的工作计划，制定此次工作的工作时间计划为工作15个小时。在本实施方式提供的预设的工作时间计划中，为了叙述简便，仅举例列出了两个面积区间，每个工作区域的面积区间为100平方米；实际上，面积区间的个数可以更多，面积区间也可以是100平方米以外的其他值。例如自动工作设备I的工作面积范围为O平方米到1500平方米，每个面积区间为100平方米时，可以分为15个面积区间；自动工作设备I的工作面积范围为O平方米到2000平方米，每个面积区间为100平方米时，可以分为20个面积区间；自动工作设备I的工作面积范围为O平方米到1500平方米，每个面积区间为50平方米时，可以分为30个面积区间；自动工作设备I的工作面积范围为O平方米到2000平方米，每个面积区间为50平方米时，可以分为40个面积区间。此外，预设的排程算法也可以是存储于存储单元142中的以面积信息为变量的预设函数，处理单元141将接收到的面积信息代入所述预设函数，根据所述预设函数计算出完成工作所需的时间，从所述存储单元142中读取所述结果对应的工作时间计划，制定为此次工作的工作时间计划。进一步的，工作时间计划在多个单位时间内分别进行，包括多个周期相同的子工作时间计划，每个单位时间周期的长度可以根据需要进行设定，例如每个单位时间周期是8小时，12小时，24小时等等；在每个单位时间周期内，自动工作设备I的工作状态持续时间可以相同，也可以不同。在本实施方式中，自动工作设备I执行工作15小时的工作时间计划时，其第一天工作7小时后结束进入休眠状态，在第二天工作5小时后结束进入休眠状态，在第三天工作3小时，完成工作，每个单位时间周期内，工作状态的持续时间递减。进一步的，工作时间计划包括初次工作时间计划和维护工作时间计划，自动工作设备I初次在工作区域内工作时，是全新的工作，工作量较大，所以耗时较长；在完成初次工作后，每天花费较少时间维护工作效果。维护工作时间计划从初次工作完成后开始执行，包括多个单位时间周期的工作时间计划。在本实施方式中，自动工作设备I完成初次工作时间计划后，执行维护工作时间计划，每天工作2小时。预设的工作时间计划或者公式是依据自动工作设备I的路径规划方式，经过实验或者建立模型得出的。制定 预设的工作时间计划时选取较为宽松的数据，例如在该路径规划方式下，在相同面积的工作区域内，完成工作所需的最大时间，从而保证在所有情况下，都能完成绝大部分工作。步骤S5:执行工作时间计划。自动工作设备I在得到工作时间计划后，按照工作时间计划在预定的时间进入工作状态，并在预定的时间退出工作状态，进入休眠状态。在本实施方式中，自动工作设备I自动获取工作区域的面积信息需要通过GPS模块检测坐标，当然，自动工作设备也可通过其他方式测量出工作区域的面积信息。使用者可以通过用户界面16输入指令，使自动工作设备I从停靠站5出发，沿边界线行走直至返回起点。在行走的过程中，自动工作设备I检测并记录行走的轨迹。自动工作设备I的检测模块15包括轨迹检测单元,轨迹检测单元测量驱动轮111的行走距离。轨迹测量单元是通过磁感应原理进行测量的，其包括磁性产生器和磁性探测器，在两个驱动轮111上分别设置有磁性元件，磁性元件可以是磁铁或者其他可以产生磁场的元件，在壳体17内靠近驱动轮111的位置分别设置磁性感应器用于感测磁性元件。每当驱动轮111旋转一圈，驱动轮111上的磁性元件靠近磁性感应器时，磁性感应器就可以探测到并进行发送信号给处理单元141，其代表驱动轮旋转了一圈，驱动轮111的周长和驱动轮111滚动的圈数相乘即可得出驱动轮111行走的距离。处理单元141依据驱动轮行走的距离能够算出自动工作设备I在一定时间段内或者一定路程内的移动距离。当然，轨迹检测单元并不限于上述提及的磁性元件和磁性探测器，一切可以探测驱动轮转速的探测器都是可以的。请参见图8，驱动轮111对称设置于自动工作设备I的后部两侧，两个驱动轮之间的轮间距为D，驱动轮111的直径相同。处理单元141依据驱动轮111行走的距离是否相同判断自动工作设备I是否在沿直线行走，如果轨迹检测单元检测到两个驱动轮111的行走速度是相同的，则说明自动工作设备I在沿直线行走；如果轨迹检测单元检测到两个驱动轮111的行走速度是不同，则说明自动工作设备I在进行转向。当处理单元141判断出自动工作设备在进行转向时，其根据驱动轮行走的距离不同，计算出自动工作设备I改变方向的角度。自动工作设备I改变方向时，驱动轮Illa行
C2—Cl
走的距离为Cl，驱动轮112b行走的距离为C2，则自动工作设备I转过的角度α = U。
当然，自动工作设备I的转向角度也可以通过其他方式测量，例如在自动工作设备I上设置角速度传感器，或者数字指南针等等。
自动工作设备I从停靠站出发沿边界线行走至点A，此时边界线3改变方向，处理单元141判断出自动工作设备I在进行转向，计算出此时自动工作设备I所处的位置，并将位置信息存储入存储单元142。自动工作设备I所处的位置可以用以停靠站5为坐标原点的直角坐标系中的点的坐标(xl，yl)来表示。如图9所示,A点的横坐标xl即为自动工作设备I从停靠站5移动至A点所移动的距离，竖坐标yl为O。自动工作设备I在A点处转向，处理单元141基于前述算法计算出自动工作设备I转过的角度为α，此时，处理单元141重新开始计算自动工作设备I移动的距离。自动工作设备I继续沿边界线3行走到达转向点B点，处理单元141判断出自动工作设备I在B点进行转向，计算出B点在以停靠站为坐标原点的直角坐标系中的坐标(x2,y2),处理单元141计算出自动工作设备I从A点到B点间移动的距离为Dl,则B点的横坐标x2可通过公式(xl+Dl*cosa)计算得出，B点的纵坐标y2可通过公式(yl+Dl*sina)计算得出。使用同样的方法，处理单元能够计算出自动工作设备I在沿边界线3行走的过程中，每一个转向点的坐标，直至回到停靠站5，即自动工作设备I再次回归坐标原点(xOyO)时，主控模块14判断行走轨迹信息已获取完成，控制自动工作设备I停止沿边界线3的行走。此时，自动工作设备I获得了一组坐标值，(xOyO) (xlyl) (x2y2)...(xnyn) (xOyO),这些坐标即为自动工作设备I沿边界线行走的轨迹信息。在本实施方式中，处理单元141依据正弦或余弦公式计算出转向点的坐标，当然，还有其他公式也能计算出转向点的坐标，例如正切公式，余切公式或者上述公式之间的组
合 ο处理单元141基于存储单元142中存储的各转向点的坐标，根据预设面积算法计算工作区域的面积。在以停靠站5为坐标原点的直角坐标系中，各转向点连接形成一封闭的多边形，工作区域的面积即等于该多边形的面积，处理单元141通过多边形的面积计算公式计算出工作区域的面积，例如 S=0.5*1 (x0*yl-xl*y0) + (xl*y2_x2*yl)+...+(xn*y0_x0*yn)I。请参见图11，本发明第二实施方式提供的自动工作设备I的控制方法包括以下步骤:步骤SlO:系统启动。本发明第二实施方式中系统的启动过程与第一实施方式相同，在此不重复描述。步骤Sll:判断是否进入自学习模式。自动工作设备I在启动后，判断是否需要进入自学习模式，例如自动工作设备I的处理单元141检测到已经存在工作时间计划时，判断自动工作设备I无需进入自学习模式，执行该工作时间计划；自动工作设备I的处理单元141检测到不存在工作时间计划时，进入自学习模式。自动工作设备I也可以通过检测其自身所在地理位置是否发生变化判断是否需要进入自学习模式，当自动工作设备I所在的地理位置未发生变化时，自动工作设备I不进入自学习模式，自动工作设备I所在的地理位置发生变化时，进入自学习模式。自动工作设备I也可以通过检测其本次开机时间与上次开机时间之间的时间间隔来判断是否需要进入自学习模式，当时间间隔大于预定值时，自动工作设备I进入自学习模式，当时间间隔小于预定值时，自动工作设备I不进入自学习模式。此外，自动工作设备I还可以依据使用者通过用户界面16输入的信息判断是否进入自学习模式，当使用者通过用户界面16选择进入自学习模式时，自动工作设备I进入自学习模式；当使用者通过用户界面16选择不进入自学习模式时，自动工作设备I不进入自学习模式。步骤S12:进入自学习模式。自动工作设备I进入自学习模式，在自学习模式下，自动工作设备I未进行工作时间计划的设定，从停靠站5出发，按照预设的路径规划方式，在工作区域内行走工作。检测模块15检测自动工作设备I的工作信息，工作信息可以包括自动工作设备I在自学习模式下运行的工作时间、行走里程、工作负载、行走路径等等中的一个或多个。步骤S13:判断是否退出自学习模式。检测模块15包括电流检测单元，检测工作模块12的负载电流，处理单元141将检测到的负载电流与存储单元142内的存储的预设值进行比较，如果在一段时间内，工作模块12的负载电流始终小于预设值，处理单元141判断工作模块12在长时间内没有负载，控制自动工作设备I退出自学习模式。自动工作设备I也可以通过其它信息判断是否应该退出自学习模式。例如自动工作设备I为自动割草机时，检测模块15包括设置在自动割草机的底部的接触传感器，接触传感器检测草与自动割草机的底部的接触信息，如果在一段时间内，接触传感器始终未检测到接触信号，处理单元141认为工作已经完成，控制自动割草机退出自学习模式。当自动工作设备为自动吸尘器时，检测模块15可以检测集尘装置内灰尘的增加量，在一段时间内，如果传感器始终未检测到灰尘的增加，处理单元141认为自动吸尘器的工作已经完成，控制自动吸尘器退出自学习模式。此外，自动工作设备I还可以通过摄像头，红外传感器等等判断是否应该退出自学习模式，在此不一一列举。如上所述通过自动工作设备I自动判断是否应该退出自学习模式，当然，其也可以由用户通过用户界面16进行控制，当用户判断自动工作设备I需要退出自学习模式时，按下用户界面16上相应的按键，自动工作设备I退出自学习模式。步骤S14:记录满足预设条件时的工作信息。自动工作设备I满足预设条件时，记录下检测模块15检测到的自动工作设备I的工作信息，例如自动工作设备I在自学习模式下运行的工作时间、行走里程、工作负载、行走路径等等。记录满足预设条件时的工作信息，可以在退出自学习模式之前或在退出自学习模式后或者在退出自学习模式之时进行，所以步骤S13和步骤S14的顺序可以是互换的或者同时进行的，但是记录的总是满足预设条件这一时间点时的工作信息。步骤S15:处理自学习模式下的工作信息。处理单元141对工作信息进行处理，转换成自动工作设备I的主控模块14能够识别的数据格式。步骤S16:根据预设的算法制定工作时间计划。存储单元142内存储预设的工作时间计划，预设的工作时间计划是与自动工作设备I在自学习模式下的工作信息相对应的。例如，自动工作设备I在自学习模式下，完成工作区域内的工作使用的时间在10小时-15小时区间，对应的工作时间计划为每天工作2小时进行维护；在自学习模式下完成工作使用的时间在16小时-20小时区间，对应的工作时间计划为每天工作3小时进行维护。当记录下的自学习模式下的工作时间为12小时，处理单元141将工作时间与存储单元142中的各个时间区间相比较，工作时间的大小大于10小时而且小于15小时，则处理单元141读取工作时间区间10小时至15小时对应的工作计划，制定此次工作的工作时间计划为每天工作2小时进行维护。当然，预设的工作时间计划也可以是与自动工作设备I在自学习模式下的其它工作信息相对应的，例如在自学习模式下运行的行走里程，处理单元141将行走里程与存储单元142中的各个里程区间相比较，选取对应的工作计划作为自动工作设备I的工作时间计划。当然，预设的工作时间计划也可以是与自动工作设备I在自学习模式下的工作信息中的一个或多个相对应的，例如自动工作设备I在自学习模式下的工作时间、行走里程、工作负载、行走路径等等中的一个或多个。此外，预设的算法也可以是以自动工作设备I在自学习模式下的工作信息为变量的公式，处理单元141将接收到的工作信息代入预设的公式，计算出完成工作所需的时间，制定为此次工作的工作时间计划。步骤S17:执行工作时间计划。自动工作设备I在得到工作时间计划后，按照工作时间计划在预定的时间进入工作状态，并在预定的时间退出工作状态，进入休眠状态。请参见图12，本发明第三实施方式提供的自动工作设备I的控制方法包括以下步骤:步骤S20:系统启动。本发明第三实施方式中系统的启动过程与第一实施方式相同，在此不重复描述。步骤S21:制定工作时间计划。自动工作设备I在启动后，制定工作时间计划。工作时间计划可以是采用本发明第一实施方式和第二实施方式提供的方法，通过自动工作设备I自行制定。自动工作设备I的工作时间计划也可以是通过用户界面16由人工进行输入，或者通过自动工作设备I与电脑或者其他设备的连接接口进行输入。步骤S22:执行工作。自动工作设备I在得到工作时间计划后，按照工作时间计划在预定的时间进入工作状态，并在预定的时间退出工作状态，进入休眠状态。步骤S23:获取外部信息。自动工作设备I的外部信息包括其自身所在位置的日期、时间、地理坐标、环境信息等。在工作时，检测模块15实时的检测外部信息；检测外部信息也可以是定时进行的，例如自动工作设备I每次从休眠状态进入工作状态时，执行一次检测；或者自动工作设备I每隔一段时间周期进行一次检测，例如每隔一个星期或者一个月，进行一次检测。检测模块15包括GPS模块，通过GPS模块获取自动工作设备I自身所在位置的地理坐标、时间和日期等数据。检测模块15也可以包括环境传感器，检测自动工作设备I自身所在位置的环境信息；环境传感器可以是温度传感器和湿度传感器，检测自动工作设备I所在位置的温度信息和湿度信息。步骤S24:判断外部信息是否获取完成。自动工作设备I获取外部信息时，通常是以一定的组合进行获取，GPS模块获取自动工作设备I自身所在位置的地理坐标、时间和日期时，当三个数据都获取完成时，判断外部信息获取完成。环境传感器检测环境信息时，当温度和湿度数据都获取完成时，判断为外部信息获取完成。步骤S25:处理外部信息。处理单元141接收检测模块15提供的外部信息后，对外部信息进行处理，转换成自动工作设备I的主控模块14能够识别的数据格式。步骤S26:根据预设的算法修改工作时间计划。存储单元142内存储以工作时间计划为基准的预设的调整计划。不同的自动工作设备设立工作时间计划调整计划的依据是不同的。当自动工作设备I为自动割草机时，存储单元142内存储的调整计划基于全球各个地区的草在一年里的生长规律来设定，这些规律可以通过气象统计学数据得知。例如，中国地区的草，生长速度最快是在夏季，接下来是春季、秋季，冬天草生长最慢，则在存储单元142内存储的调整计划如表一所示:表一
权利要求
1.一种自动工作设备的控制方法，所述自动工作设备在设定的工作区域内自动移动工作，具有工作状态和休眠状态，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤: 启动所述自动工作设备运行； 获取所述工作区域的面积信息； 基于所述面积信息按照预设排程算法制定工作时间计划； 所述自动工作设备依照所述工作时间计划进入工作状态和退出工作状态，进入休眠状态。
2.根据权利要求1所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于:所述预设排程算法为: 将所述面积信息与预设的若干面积区间进行比较； 找到所述面积信息所在的预设面积区间； 读取所述预设面积区间对应的工作时间计划。
3.根据权利要求1所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于:所述预设排程算法为: 将所述面积信息代入预 设函数； 根据所述预设函数计算出结果； 读取所述结果对应的工作时间计划。
4.根据权利要求1所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于:所述面积信息通过以下步骤获取: 所述自动工作设备从起点出发沿所述工作区域的边界移动，并返回起点； 记录所述自动工作设备移动过程中的轨迹信息； 根据所述轨迹信息计算出所述工作区域的面积信息。
5.根据权利要求4所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于:记录所述自动工作设备移动过程中的轨迹信息为通过GPS定位记录的所述工作区域的地图数据。
6.根据权利要求4所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于:记录所述自动工作设备移动过程中的轨迹信息为记录所述自动工作设备每次改变方向时所处位置的坐标信肩、O
7.根据权利要求1所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于:所述面积信息通过以下步骤获取: 在所述自动设备上设置的输入界面录入使用者输入的面积信息。
8.根据权利要求1所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于:所述工作时间计划包括初次工作时间计划和维护工作时间计划。
9.根据权利要求1所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于:所述工作时间计划包括多个周期相同的子工作时间计划。
10.根据权利要求9所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于: 所述周期为24小时。
11.根据权利要求9所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于: 所述多个子工作时间计划相同。
12.根据权利要求9所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于:所述多个子工作时间计划中工作状态的持续时间递减。
13.根据权利要求9所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于: 所述多个子工作时间计划中工作状态的开始时间不同。
14.根据权利要求1所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于: 所述控制方法还包括以下步骤:获取外部信息；基于所述外部信息按照预设调整算法调整所述工作时间计划。
15.根据权利要求14所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于: 所述外部信息为使用者输入的调整信号。
16.根据权利要求14所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于: 所述外部信息为所述自动工作设备通过GPS定位获得的自身所在位置的经度纬度、日期和时间信息。
17.根据权利要求16所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于: 所述预设调整算法为: 判断所述经度纬度所在的预设经度纬度区间； 判断所述日期所在的预设日期区间； 依据所述预设经度 纬度区间及所述预设日期区间相对应的调整计划调整所述工作时间计划。
18.根据权利要求14所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于: 所述外部信息为所述自动工作设备通过传感器获得的所述自动工作设备自身所在位置的温度和湿度信息。
19.根据权利要求18所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于: 所述预设调整算法为: 判断所述温度所在的预设温度区间； 判断所述湿度所在的预设湿度区间； 依据所述预设温度区间及所述湿度区间相对应的调整计划调整所述工作时间计划。
20.根据权利要求14所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于: 调整所述工作时间计划是调整所述工作状态的持续时间。
21.根据权利要求20所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于: 调整所述工作时间计划是将所述工作状态的持续时间用所述工作状态的持续时间乘以系数替换。
22.根据权利要求14所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于: 调整所述工作时间计划是调整所述工作状态的开始时间。
23.根据权利要求1所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于: 通过设置于所述自动工作设备中轴线两侧的边界传感器检测所述工作区域的边界，当其中一侧的边界传感器首先检测到边界时，所述自动工作设备向另一侧的边界传感器所在的方向转向。
24.根据权利要求1所述的自动工作设备的控制方法，其特征在于: 通过设置于所述自动工作设备中轴线两侧的边界传感器检测所述工作区域的边界，当所述边界传感器检测到边界时，所述自动工作设备判断所述中轴线和边界所成的角度，并向减小中轴线和边界所成的锐角夹角或直角夹角的方向继续行走。
25.一种自动工作设备，在设定的工作区域内自动行走工作，包括: 机壳; 工作模块； 行走模块，支撑并驱动所述自动工作设备行走； 其特征在于，所述自动工作设备检测所述工作区域，并且基于所述工作区域设定工作时间。
26.一种自动工作设备，在设定的工作区域内自动行走工作，具有工作状态和休眠状态，包括: 机壳; 工作模块； 行走模块，支撑并驱动所述自动工作设备行走； 主控模块，控制所述行走模块和所述工作模块工作； 其特征在于，所述自动工作设备还包括面积信息采集单元，面积信息采集单元采集所述工作区域的面积信息，所述主控模块接收所述面积信息，基于所述面积信息按照预设排程算法制定工作时间计划，并控制所述工作模块和所述行走模块按照所述工作时间计划进入工作状态和退出工作状态，进入休眠状态。
27.根据权利要求26所述的自动工作设备，其特征在于:所述自动工作设备为割草机或吸尘器。
28.一种自动工作设备，在设定的工作区域内自动行走工作，具有工作状态和休眠状态，包括: 机壳; 工作模块； 行走模块，支撑并驱动所述自动工作设备行走； 主控模块，控制所述行走模块和所述工作模块工作； 其特征在于，所述自动工作设备还包括信息采集单元，采集所述自动工作设备自身所在区域的信息，所述主控模块接收所述信息，基于所述信息按照预设排程算法制定工作时间计划，并控制所述工作模块和所述行走模块按照所述工作时间计划进入工作状态和退出工作状态，进入休眠状态。
29.根据权利要求28所述的自动工作设备，其特征在于:所述信息采集单元为GPS模块，采集自身所在区域的面积、经度纬度、日期、时间数据中的一个或多个。
全文摘要
一种自动工作设备及其控制方法，所述自动工作设备在设定的工作区域内自动移动工作，具有工作状态和休眠状态，所述控制方法包括如下步骤启动所述自动工作设备运行；获取所述工作区域的面积信息；基于所述面积信息按照预设排程算法制定工作时间计划；所述自动工作设备依照所述工作时间计划进入工作状态和退出工作状态，进入休眠状态。自动工作设备在工作时自动制定工作时间计划，无需使用者进行复杂的设定，使得自动工作设备的使用更加简便。
文档编号G05B19/19GK103217926SQ201210137109
公开日2013年7月24日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年1月20日
发明者强尼·鲍瑞那图, 王家达 申请人:苏州宝时得电动工具有限公司