专利名称：自驱动装置、引导系统及其移动方法
技术领域：
本发明涉及一种自驱动装置、自驱动装置的引导系统及自驱动装置的移动方法。
背景技术：
目前，随着人类生活节奏的加快，自动化的家庭设备在全球越来越受到欢迎。由于其具有自动工作程序而自行工作，这样并不需要人力始终操控。人们可以从繁重的家庭任务中解脱出来，节省了大量的精力从而得到更多的休闲时光。这种自动化的家庭设备包括像主要用于房间清洁的自动吸尘器，还包括像主要用于家庭花园的自动割草机等。这类自动化的家庭设备有一些需要解决的技术问题，例如虽然自动化的设备能够自行工作，但是仍然需要人为的给它设置工作区域，以便使其在指定的工作区域内工作。在目前的技术中解决这类问题的一种办法是，在自动化设备工作前，通过扫描的方式设置把工作区域转换成电子地图，并输入自动化设备中。自动化设备根据输入的电子地图，识别出 工作区域。但是这类的方法需要较多的电子元件，导致整个自动化设备结构比较复杂。还有一种办法是在地面上铺设导线，并将导线围成的区域作为工作区域。由于导线可以发出信号使自动化设备感应到导线的存在，这样在自动化设备遇到导线的时候可以产生相应的规避动作避免越过导线形成的界限，这样就确保自动化设备始终在工作区域内工作。这样方法效果比较好，而且成本低。但是使用导线的方法也还存在问题。例如，在实际的工作区域内，总会有一些障碍物。例如像房间里的家具，或者庭院中的树木、池塘等。人们并不希望自动化设备在工作区域内工作时撞到这些障碍物。因此解决办法是在障碍物的四周围绕导线，利用导线发出的信号使自动化设备感应从而避免与障碍物产生碰撞。但是这样的解决办法存在缺点，由于自动化设备遇到围绕障碍物的导线后，往往会误认为是位于工作区域边界的导线而持续地沿导线行走。而围绕障碍物的导线往往形成一个半径较小的封闭圆形，造成自动化设备会陷入绕着该封闭圆形行走的死循环中。因此自动化设备在实际应用中仍然存在很多的不足之处，需要进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够准确识别不同导线的自驱动装置。本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是一种自驱动装置，包括壳体；位于壳体内并驱动自驱动装置移动的驱动单元，驱动单元包括在外部导线限定的范围内移动的驱动轮；产生探测周期的周期设置单元；偏转探测装置，偏转探测装置在探测周期内探测自驱动装置的偏转量；控制驱动轮移动速度的控制单元，其中自驱动装置还包括对偏转量与预设值进行比较的比较单元，若偏转量大于预设值，控制单元控制自驱动装置离开所述导线；若偏转量不大于预设值，控制单元控制自驱动装置沿所述导线移动。优选地，偏转量为仅表示大小的绝对值。优选地,偏转量为表示大小和正负的值。
优选地，周期设置单元为计时器，计时器产生的探测周期为时间周期。优选地，周期设置单元为测距器，测距器产生的探测周期为距离周期。优选地，自驱动装置还包括输入单元，控制单元根据输入单元的输入值产生预设值。优选地，偏转量为自驱动装置的角度变化量。优选地,预设值大于360度。优选地，预设值在360度至720度之间。
优选地，驱动单元包括第一驱动轮和第二驱动轮，偏转量为第一驱动轮和第二驱动轮的移动距离之差。优选地，偏转探测装置为设置于第一驱动轮上的第一转速探测器和设置于第二驱动轮上的第二转速探测器。优选地，若第一驱动轮与第二驱动轮的移动距离之差大于所设预设值，控制单元控制第一驱动轮的转速变小且第二驱动轮的转速变大使自驱动装置的移动方向改变，若第一驱动轮与第二驱动轮的移动距离之差不大于所设预设值，控制单元控制维持第一驱动轮和第二驱动轮的瞬时转速不变使自驱动装置沿所述导线移动。优选地，第一驱动轮和第二驱动轮由同一个驱动马达驱动，驱动马达通过第一传动装置驱动第一驱动轮，驱动马达通过第二传动装置驱动第二驱动轮。优选地，自驱动装置的移动方向改变的角度范围为90度至270度。优选地，第一驱动轮由一个驱动马达驱动,第二驱动轮由另一个驱动马达驱动。优选地，自驱动装置为割草机。本发明所采用的另一种技术方案是一种自驱动装置的引导系统，包括产生引导信号的导线和接收引导信号的自驱动装置，导线构成封闭区域和隔离区域，自驱动装置在封闭区域内、隔离区域外工作。优选地，构成封闭区域的导线连接停靠站。优选地，停靠站包括可供自驱动装置充电的电极片。本发明所采用的另一种技术方案是自驱动装置的移动方法包括如下步骤，自驱动装置沿导线行走；偏转探测装置探测自驱动装置的偏转量，比较单元将偏转量与预设值进行比较，若偏转量大于预设值，自驱动装置离开导线，若偏转量不大于预设值，自驱动装置沿导线移动。优选地，自驱动装置离开导线后，再次寻找导线。优选地，自驱动装置找到导线后根据导线的引导信号沿导线行走。优选地，导线连接停靠站，所述自驱动装置沿导线移动进入到停靠站停靠。与现有技术相比，本发明的有益效果为在沿导线移动的过程中，自驱动装置能够探测驱动轮的偏转量，并根据偏转量判断做出相应位置改变，从而能够准确识别不同的导线。
以上所述的本发明的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够实现本发明的具体实施例的详细描述，同时结合附图描述而清楚地获得。
附图以及说明书中的相同的标号和符号用于代表相同的或者等同的元件。图I是本发明一实施例的自驱动装置的示意图。图2是本发明另一实施例的自驱动装置的示意图。图3是图I所示的自驱动装置位于工作区域的示意图。图4是图I所示的自驱动装置沿构成隔离区域的导线行走的示意图。图5是图I所示的自驱动装置沿构成封闭区域的导线行走的示意图。图6是图I所示的自驱动装置改变移动方向的示意图。
图7是图I所示的自驱动装置在工作区域内沿导线行走的示意图。图8是图7所示的自驱动装置的工作流程图。图9是本发明又一实施例的自驱动装置的示意图。图10是图9所示的自驱动装置的工作流程图。I、自驱动装置2、壳体3、动力单元4、驱动单元5、偏转探测单元6、比较单元7、存储单元8、控制单元9、切割单元10、周期设置单元 11、工作区域12、导线13、隔离区域14、停靠站15、中轴线20、控制系统41、第一驱动轮42、第二驱动轮43、第一马达44、第二马达45、第一传动装置46、第二传动装置 48、马达81、CPUA、A’、移动方向 d、距离O、定点α、角度410、410’第一驱动轮移动 420、420’第二驱动轮移轨迹动轨迹
具体实施例方式如图I所示为本发明一实施例的自驱动装置。自驱动装置可根据预先设置的指令自行地在地面上进行移动以执行各项工作。自驱动装置包括了多种实施方式。例如自动吸尘器、自动割草机、自动修剪机等。在本实施例中，自驱动装置I为自动割草机，其具有切割单元9。如图I所示，自驱动装置I大致呈方形。自驱动装置I具有壳体2，壳体2内具有动力单元3。动力单元3的作用是提供动力给自驱动装置I的其他元件。动力单元3可以具有不同的动力源。例如，采用内燃机产生动力、采用电能、采用太阳能或者混合动力等形式。在本实施例中，自驱动装置I采用电能提供电力的形式。在壳体2内设有电池。在工作的时候，电池释放电能以维持自驱动装置I工作。在非工作的时候，电池可以连接到外部电源以存贮电能。特别地，出于更人性化的设计，当探测到电池的电量不足时，自驱动装置I会自行的寻找充电站进行补充电能。自驱动装置I还设有驱动单元4。驱动单元4主要包括设于壳体2外的驱动轮、驱动驱动轮移动的马达以及连接马达和驱动轮的传动装置。自驱动装置的驱动轮设置可以有多种实施方式。驱动轮的数量可以为I个，2个，或者2个以上。如图I所示，以如箭头A所示的自驱动装置移动方向作为前侧，与前侧相对的一侧为后侧，与前后侧相邻的两边分别为左右两侧。在本实施例中，自驱动装置的驱动轮为2个，其中第一驱动轮41位于左侧，第二驱动轮42位于右侧。并且第一驱动轮41和第二驱动轮42关于自驱动装置的中轴线15对称设置。由于整个自驱动装置I的重心更靠近后侧，因此出于平衡性的考虑，第一驱动轮41和第二驱动轮42设在更靠近后侧的地方。并且在靠近前侧的地方还设有导向轮。当然在其他实施例中，驱动轮可以为I个。在另外的实施例中，驱动轮可以为4个，其中两个位于左侧，两个位于右侧。另外，在本实施例中，第一驱动轮41和第二驱动轮42的半径相同。当第一驱动轮41和第二驱动轮42的转速相同时，由于第一驱动轮41与第二驱动轮42相对自驱动装置I的中轴线15对称设置，因此自驱动装置沿直线运动。而且，第一驱动轮41和第二驱动轮42的转速越大，自驱动装置I的速度也就越大。当第一驱动轮41和第二驱动轮42的转速不相同时，自驱动装置I会向一侧发生偏转，不再保持直线运动。具体地，若第一驱动轮41的转速大于第二驱动轮42的转速，自驱动装置会向转速小的一侧，即向第二驱动轮42所处的右侧转弯。若第二驱动轮42的转速大于第一驱动轮41的转速，自驱动装置I会向转速小的一侧，即向第一驱动轮41所处的左侧转弯。其中，第一驱动轮41和第二驱动轮42的转速之差越大，则自驱动装置I的转弯角度则越大。·
驱动驱动轮在地面上滚动的是马达。在本实施例中，驱动轮的数量为2个，马达的数量也同样为2个。第一马达43独立地驱动第一驱动轮41，第二马达44独立地驱动第二驱动轮42。马达和驱动轮之间还设有传动装置，传动装置可以是本技术领域内常见的行星轮系等。当然在其他的实施例中，如图2所示，驱动轮的数量为2个，马达的数量为I个。马达48通过第一传动装置45驱动第一驱动轮41，马达48通过第二传动装置46驱动第二驱动轮42。即同一个马达通过不同的传动装置驱动第一驱动轮41和第二驱动轮42。如图I所示，自驱动装置I还设有偏转探测单元5。由于驱动单元4驱动自驱动装置I移动一定距离或者一段时间后，自驱动装置I的位置产生了改变。只要自驱动装置I改变了位置就产生了偏转量。偏转量具有多种形式，可以是位移的变化量，也可以是角度的变化量。另外，移动过程中的位置变化轨迹、平均移动速度等表征自驱动装置I移动变化的参考量都可以作为偏转量的表现形式。例如，图3所示，点O为定点，自驱动装置I绕该定点ο移动一定时间或者一段路程，自驱动装置I就产生了角度变化量。这样的角度变化量就可以是偏转量。而偏转探测单元5可以对该偏转量进行探测并反馈给控制系统20。控制系统20用于将偏转探测单元5探测的偏转量进行分析，从而对自驱动装置I作出相应的控制。在一个实施例中，控制系统20可以是一块集成的芯片，控制系统20包括多个功能控制模块集成在该芯片上，所以多个功能控制模块物理上可能无法区分开。其中影响偏转量大小的因素是探测自驱动装置I的偏转量的间隔长短。为此控制系统20内设有周期设置单元10。周期设置单元10可以产生探测周期信号，并传递给偏转探测单元5。接收到信号后，偏转探测单元5在周期性的间隔内对偏移量进行探测。而周期设置单元10可以具有多种形式。例如，周期设置单元10可以为设置在自驱动装置I上的计时器，其产生时间周期。在该时间周期内，驱动单元4的驱动轮移动而产生偏转量。又例如，周期设置单元10可以为测距器，其产生距离周期。自驱动装置I移动一定距离达到预设的距离周期，驱动单元4的驱动轮在该距离周期内产生了偏移量。在本实施例中，偏转量为第一驱动轮41和第二驱动轮42在同一时间段的移动距离之差。若自驱动装置I沿直线移动时，两个驱动轮的转速相等，则其移动距离之差为O。若自驱动装置I沿曲线移动，两个驱动轮的转速不相等，并且在相同的时间或者移动路程内，曲线的曲率越小，两个驱动轮的移动距离之差就越小。偏转探测单元5是利用磁感应原理进行探测的。偏转探测单元5包括磁性产生器和磁性探测器。在第一驱动轮41上设置第一磁性产生器(图中未示出)，在第二驱动轮42上固定设置第二磁性产生器(图中未示出)，磁性产生器可以是磁铁或者其他可以产生磁场的形式，磁性产生器可以用来探测驱动轮的转速。在壳体2内靠近第一驱动轮41和第二驱动轮42的位置分别设置磁性感应器用于感测磁性产生器的磁场变化。每当旋转一圈的驱动轮上的磁性产生器靠近磁性感应器时，磁性感应器就可以探测到并进行记录，其代表驱动轮旋转了一圈。在规定时间内或者路程内，驱动轮的周长和驱动轮滚动的圈数相乘即可作为驱动轮在该时间段内或者路程内的移动距离。偏转探测单元5将探测到的第一驱动轮41和第二驱动轮42的移动距离进行减法处理，把两者的移动距离之差作为探测结果信号输出。当然，偏转探测单元5不限于上述提及的磁性产生器和磁性探测器，一切可以探测驱动轮转速的探测器都是可以的。控制系统20内设有存储单元7。存储单元7用来存储一些数据，包括自驱动装置 I运算中使用的数据，和用户根据实际的工作情况输入的一些参考数据以帮助自驱动装置I更好的工作。在本实施例中，存储单元7存储有与偏转量相关的预设值。控制系统20内还包括比较单元6。比较单元6内部设有比较器，主要作用是将偏转探测单元5输出的探测结果信号与存储单元7中的存储预设值偏转量进行比较，并相应输出比较结果。在本实施例中，比较单元6先接收偏转探测单元5的偏转量以及存储单元7中的预设值，然后进行比较。若比较单元6比较出第一驱动轮41与第二驱动轮42的移动距离之差大于预设值时，比较单元6输出第一比较结果信号；若比较出第一驱动轮41与第二驱动轮42的移动距离之差不大于预设值时，比较单元7输出第二比较结果信号。当然在其他实施例中，比较单元6也可以对偏转探测单元5探测的移动偏转角度以及其他能够代表驱动轮移动的位移量与预设值进行比较。同样地，当移动偏转角度大于角度预设值时，比较单元6输出第一比较结果信号；当移动偏转角度不大于角度预设值时，比较单元6输出第二比较结果信号。如图I所示，控制系统20内还设有控制单元8。控制单元8的作用是接收比较单元6输出的信号，并产生控制指令给驱动驱动轮的相应马达，控制驱动轮的转速。在本实施例中，控制单元8包含了 CPU81。CPU81接收到比较结果信号后，会对其进行逻辑判断。若CPU81接收到第一比较结果信号，则表明第一驱动轮41与第二驱动轮42的移动距离之差大于预设值，然后控制单元8输出相应的控制指令给控制第一驱动轮41和第二驱动轮42的马达。最终使第一驱动轮41的转速变小而且使第二驱动轮42的转速变大。若CPU81接收到第二比较结果信号，则表明第一驱动轮41与第二驱动轮42的移动距离之差小于预设值，然后控制单元8输出相应的控制指令给控制第一驱动轮41和第二驱动轮42的马达。最终使第一驱动轮41和第二驱动轮42的瞬时转速保持不变。自驱动装置I的工作区域由导线确定。如图2所示，在工作区域11的整个边界上铺设导线12，这样导线围成了一个封闭区域。该封闭区域即为工作区域11。工作区域11的边界线由导线12组成。自驱动装置I在该工作区域11内进行工作。在本实施例中，自驱动装置I为割草机。割草机在该区域内，以一定的路线行走。在行走的过程中，切割单元9旋转把位于路线上的草进行切割。在工作区域11内所有地方都走遍后，切割单元9也就对工作区域11内的草完成切割工作。为了确保自驱动装置I始终位于工作区域11内，位于边界上的导线12会发出引导信号。自驱动装置I上设有接收装置接收该引导信号。当自驱动装置I接近或者横跨于边界上的导线时，该引导信号会相应的变强。所以自驱动装置I感测到情况变化后就会向其他方向移动，从而避免走出工作区域11。而根据本实施例中实际的工作环境，工作区域11通常是花园庭院中的一块草地。而在工作区域11内的草地上会有池塘、树木等。在这些池塘、树木的周围也会绕上导线12，这样保证自驱动装置不会撞上池塘、树木等障碍物。这些导线12环绕障碍物，环绕的曲线内部即为隔离区域13。自驱动装置I在封闭区域11内、隔离区域13外工作，如图3所示。并且这些导线12同样发出引导信号。池塘、树木等障碍物位于隔离区域13内，隔离区域13都位于工作区域11外。在本实施例中，隔离区域13为圆形。且隔离区域13的面积相较于工作区域11的面积较小。也就是说，围绕隔离区域13的导线12设置的半径较小，所以围绕隔离区域13的导线12的弧度较大。
另外如图2所示，围绕工作区域11的导线12连接有停靠站14。由于在本实施例中，自驱动装置I采用电能驱动，工作时可能出现电量不足的情况。因此在自驱动装置I上设有电量探测元件(图中未示出)，探测到剩余电量不足时，自驱动装置I会自动寻找并进入停靠站14里进行充电，停靠站14里设有供自驱动装置I进行充电的电极片(图中未示出)。在本实施例中，若自驱动装置I在工作区域11内工作时，探测到自身电量不符合一定条件时，自驱动装置I会在工作区域11内的任何一个工作点停止工作，沿某一方向前进直到根据导线12上发出的引导信号找到导线12。当然自驱动装置I也可以在其他条件下，从其他模式转换到寻找导线的模式中。自驱动装置I寻找到导线12后，根据导线12的引导信号的引导，自驱动装置I沿着导线12行走，并最终进入停靠站14进行充电。我们称这种寻找导线12并沿导线12行走的模式为引导模式。自驱动装置I从工作点出发寻找导线12的过程中，可能会遇到各种困难使其无法正确地进入停靠站14。如图7所示，围绕工作区域11的导线12和围绕隔离区域13的导线12实质上是相同的导线，因此围绕工作区域11的导线12和围绕隔离区域13的导线12是相互连接的，在这些导线中流通相同的电流。在围绕工作区域11的导线12上行走时，自驱动装置I有可能会移动到围绕隔离区域13的导线12上。而沿着围绕隔离区域13的导线12行走会导致自驱动装置I反复循环地绕着隔离区域13行走，而不会再回到围绕工作区域11的导线12上，使得自驱动装置I在很长的一段时间内甚至永远都无法正确地回到停靠站14。因此有必要使自驱动装置I能够区别出围绕工作区域11的导线12和围绕隔离区域13的导线12，进而采取对应的动作确保自驱动装置I沿围绕工作区域11的导线12上行走，并最终进入位于导线12上的停靠站14。一种方法是利用工作区域11和隔离区域13的弧度不同进行区分。环绕隔离区域13的导线12形成的区域弧度比较大，而环绕工作区域11的导线12形成的区域弧度比较平缓。因此在不同的导线上行走时，自驱动装置I上的第一驱动轮41和第二驱动轮42在相同的时间内移动距离差是不一样的。如图4所示，自驱动装置I沿围绕隔离区域13的导线12行走时，第一驱动轮41的移动轨迹410和第二驱动轮42的移动轨迹420是不一样的，并且第一驱动轮41和第二驱动轮42的移动距离之差较大。更具体地，若自驱动装置I沿导线12行走一个完整的圆，则第一驱动轮41与第二驱动轮42的移动距离之差等于2 π乘以第一驱动轮与第二驱动轮之间距离d。而第一驱动轮41和第二驱动轮42分别安装在自驱动装置I上，两个驱动轮之间的距离d是固定不变的，不会因自驱动装置I的位置改变而发生变化。另外，如图5所示，410’和420’分别表示第一驱动轮41的移动轨迹和第二驱动轮42的移动轨迹。自驱动装置I沿弧度平缓的导线12行走时，位于左右两侧的第一驱动轮41和第二驱动轮42在一定的时间内移动距离也是不一样的，但是第一驱动轮41和第二驱动轮42的移动距离之差很小。因此，若设置一合理的预设值，并把第一驱动轮41和第二驱动轮42的移动距离之差和预设值作比较，则根据比较结果可以辨别出自驱动装置I是沿着弧度大的导线12走还是沿着弧度小的导线12走。若自驱动装置I沿着弧度小的导线12走，则表明该装置是沿着环绕工作区域11的导线12走，继续沿着该导线12走可以顺利地进入停靠站14。若自驱动装置I沿着弧度大的导线12走，则表明该装置是沿着环绕隔离区域13的导线12走，需要自驱动装置I改变移动方向并脱离环绕隔离区域13的导线12的引导，然后继续寻找导线12。在此实施例中，自驱动装置I识别围绕工作区域11的导线和围绕隔离区域13的 导线，主要依靠的这两种导线的弧度不同。而这样的差异性是不带有方向性的，直接做大小比较就可以比较出的。在这种情况下，测量的偏转量为仅表示大小的绝对值，不需要有正负号的引入。对应到具体实施例中，偏转量为自驱动装置I的第一驱动轮41和第二驱动轮42的移动距离的差值。例如像如果第一驱动轮41的移动距离为5米，第二驱动轮42的移动距离为3米，则第一驱动轮41和第二驱动轮42的移动距离的差值为2米。和第一驱动轮41的移动距离为3米，第二驱动轮42的移动距离为5米的情况得到的结果一样，因为在该种情况下，则第一驱动轮41和第二驱动轮42的移动距离的差值仍然为2米，而并非是-2米。总结而言，如果利用围绕工作区域11的导线和围绕隔离区域13的导线的差异性在于直接的大小差异，而不具有方向性差异的话，那么探测的偏转量就可以是仅表示大小的绝对值，这对测量的方便性提高是有显著好处的。在其他的实施例中，只要利用的仍然是围绕工作区域11的导线和围绕隔离区域13的导线之间非方向性的差异，那么该测量的偏转值仍然为仅表示大小的绝对值，测量的偏转值例如可以是第一驱动轮和第二驱动轮的平均移动速度之差，或者自驱动装置的行走方向的偏转角度等。回到本实施中，在引导模式下自驱动装置I沿导线12行走的过程中，周期设置单元10产生探测信号周期，之前所述的偏转探测单元5开始探测第一驱动轮41和第二驱动轮42在该周期内的移动距离之差。并将探测到的第一驱动轮移动距离和第二驱动轮移动距离之差传递给比较单元6进行比较。若第一驱动轮41的移动距离与第二驱动轮42的移动距离之差大于预设值时，控制单元8控制自驱动装置I脱离导线12的引导，并向某一方向移动，进行再次寻找导线12的过程。若第一驱动轮41的移动距离与第二驱动轮42的移动距离之差不大于预设值时，控制单元8维持第一驱动轮41和第二驱动轮42的瞬时转速不变使自驱动装置I继续沿导线12移动，并最终进入停靠站14充电。所以，需要合理的设置预设值使得自驱动装置I能够分辨出围绕工作区域11的导线和围绕隔离区域13的导线。在本实施例中，是这样设定预设值的。用户先找到面积最大的隔离区域13，并测量该隔离区域13的半径。然后将测量到的半径输入自驱动装置I。其中，自驱动装置I的壳体2上设有可供用户输入的输入单元(图中未示出)。输入半径后，CPU81根据输入的半径值进行运算从而得出预设值，并将预设值存储入存储单元6。当然在其他实施例中，用户也可以不必根据隔离区域13的半径设置，而是输入能代表隔离区域13的其他参数。另外，也可以在自驱动装置I中内置一个固定的预设值，例如5米、8米或10米以及其他数字。预设值的形式也不限于距离，在偏转量为角度偏移量的实施例中，预设值也相应为角度值。另外一个影响第一驱动轮41与第二驱动轮42移动距离之差的因素是探测周期长短。以时间时周期为例，时间周期过长的话，不管是沿着弧度小的导线还是弧度大的导线行走，偏转量都随着时间的拉长而越来越大，从而超过预设值。而计时周期过短的话，偏转量又都低于预设值，仍然无法达到区分环绕隔离区域13和工作区域11的导线12的作用。在本实施例中，根据大量实验的计算，并且根据自驱动装置I的一般移动速度，时间周期设为60秒最为合适。在其他实施例中，距离周期设置和时间周期类似。如图6和图7所示，为使脱离弓丨导的效果更好，改变后的自驱动装置的移动方向A’到改变前的自驱动装置的移动方向A所形成的角度α在90度至270度之间。若判断出自 驱动装置I位于环绕隔离区域13的导线12上，第一驱动轮41比第二驱动轮42的移动距离小，则控制单元8控制第一驱动轮41的转速变大，第二驱动轮42的转速变小，从而使自驱动装置I掉头改变移动方向。自驱动装置I向远离该导线12的方向移动，直到重新找到导线12。找到新的导线12后，重新进行上述判别过程，在此就不多加赘述了。最终自驱动装置I沿导线12移动进入停靠站14从而进行充电。如图8所示，自驱动装置I首先进入引导工作模式。在该模式下，自驱动装置I寻找导线12。找到导线12后，自驱动装置I开始沿导线12行走。在沿导线12行走的过程中，自驱动装置I周期性地探测其在该周期内的偏转量，并将该偏转量和一预设值进行比较，若偏转量大于预设值，则自驱动装置I改变移动方向并脱离导线12的引导，然后重新寻找导线12 ;若偏转量不大于预设值，则自驱动装置I继续沿该导线12行走，并最终进入停靠站14。进入停靠站14后，自驱动装置I停靠在停靠站14内，可以进行充电或者其他工作。如图9所示为本发明的另一实施例。与前一实施例类似，自驱动装置I中同样包括探测自驱动装置I的偏转探测单元5以及对偏转探测单元5探测到的偏转量进行分析进而相应控制自驱动装置I的控制系统20。控制系统20同样包括了比较单元6、存储单元7和控制单元8。存储单元7用于存储预设值以及控制系统20在分析控制过程中的过程数据。比较单元6用于把存储的预设值与偏转量进行比较并相应输出比较结果。控制单元8用于接收比较单元6输出的信号，并产生控制指令给驱动单元4。本实施例和前一实施例最大的区别是，偏转探测单元5并非周期性地对偏转量进行测量。因此在本实施例中，控制系统20内没有周期设置单元10。控制系统20对偏转探测单元5探测到的偏转量进行累计叠力口。比较单元6把累计的偏转量和存储的预设值进行比较并输出相应的比较结果信号。若比较单元6比较出累计的偏转量大于预设值时，比较单元6输出第一比较结果信号；若比较单元6比较出累计的偏转量不大于预设值时，比较单元6输出第二比较结果信号。控制单元8接收到比较单元6输出的比较结果信号后，相应输出控制指令，使自驱动装置I继续沿该导线行走或者离开导线。如图3所示，围绕着工作区域11的导线12构成一封闭环路，其长度较长。当自驱动装置I在该导线12上行走时，其在一定的时间内累计的偏转量较小。而围绕隔离区域13的导线12同样构成一封闭环路，其长度较小。当自驱动装置I在该导线12上行走时，其在一定的时间内累计的偏转量较大。因此设置一合理的预设值，然后通过把围绕工作区域11的导线12行走累计的偏转量以及围绕隔离区域13的导线12行走累计的偏转量分别和预设值进行比较，则会得到两种不同的结果，一个会大于偏转量，另一个则会小于偏转量。因此根据比较的结果，自驱动装置I就可以分辨出当前是在围绕工作区域11的导线12行走还是在围绕隔离区域13的导线12行走。也就是说，自驱动装置I可以识别出当前是围绕障碍物行走还是可以正确行走到连接导线12上的停靠站14。在一个具体实施例中，偏转量可以设置为自驱动装置I的行走方向偏转的角度。预设值可以设置为360度。当自驱动装置I在围绕工作区域11的导线12上行走直到进入停靠站14为止，其累计偏转的角度始终小于360度。而且时间因素对偏转的角度不产生影响。因此控制单元8控制自驱动装置I始终在该导线12上行走，并最终顺利进入停靠站14。当自驱动装置I在围绕隔离区域13的导线12上行走时，会出现自驱动装置I会围绕障碍物绕圈的情况。其累计偏转的角度会大于360度，因此控制单元8会控制自驱动装置 I脱离该导线并搜寻其他导线。最终会找到围绕工作区域11的导线12并进入停靠站14。因此预设值可以设为大于或360度的任何一个数值。较佳地，预设值的范围为360度至720度之间。同样的道理，偏转量也可以是其他的参数，只要预设值对应的设置即可。在实际的生活中，导线12围绕的隔离区域13内有可能是树木，还有可能是游泳池。树木由于面积比较小，因此这种隔离区域13的半径比较小。而游泳池的面积比较大，因此这种隔离区域13的半径比较大。而不管是半径较小还是半径较大的隔离区域13，自驱动装置I沿围绕该隔离区域13的导线12行走，其累计的偏转角度必然会大于360度，因此自驱动装置I还是能够判断出否位于围绕隔离区域13的导线12上。这样自驱动装置I针对无论是半径较小还是半径较大的隔离区域13都能够识别，提高了自驱动装置I的适用范围。在一优选的实施例中，控制系统20还包括清除单元。清除单元的作用是当自驱动装置I累计的偏转量大于预设值，使得控制单元8控制自驱动装置I离开该导线时，清除单元清除当前偏转量，以便下一次计算偏转量。清除单元可以对偏转量清零或者采用其他的清除手段。下面描述自驱动装置I的工作情况。如图10所示，自驱动装置I符合触发条件进入引导工作模式。在该模式下，自驱动装置I开始寻找导线12并在找到后沿导线12行走。在行走过程中，对偏转探测单元5探测到的偏转量进行累计。若比较单元6比较出累计的偏转量小于预设值时，则比较单元6发出信号给控制单元8，控制单元8使自驱动装置I继续沿导线行走，偏转量也继续进行累计。若比较单元6比较出累计的偏转量大于预设值时，则比较单元6发出对应的信号给控制单元8，控制单元8控制自驱动装置I改变移动方向并脱离导线12的引导。一方面，自驱动装置I又开始寻找导线12的过程，另一方面清除单元对偏转量进行清除。在找到导线12后，自驱动装置I开始沿该导线12行走，同时开始对偏转量重新累计。如此循环往复，并最终使自驱动装置I进行停靠站14。如前说述除了利用围绕工作区域11的导线和围绕隔离区域13的导线之间非方向性的差异之外，还可以利用围绕工作区域11的导线和围绕隔离区域13的导线之间方向性的差异，从而实现自驱动装置I识别该两处的导线。例如如图7所示，自驱动装置I是根据导线12内发出的电流信号进行引导的。自驱动装置I上设有探测器来探测导线12内电流的流动方向。如果说围绕工作区域11的导线12中的电流是绕顺时针方向流动的，那么围绕隔离区域13的导线12中的电流是绕逆时针方向流动的；如果围绕工作区域11的导线12中的电流是逆时针方向流动的，则围绕隔离区域13的导线12中的电流相应是顺时针方向流动。所以说围绕工作区域11的导线12中的电流方向和围绕隔离区域13的导线12中的电流方向是恰好相反的。因此自驱动装置I如果在沿着围绕工作区域11的导线12上行走，那么自驱动装置I的行走方向是顺时针的；如果沿着围绕隔离区域13的导线12上行走，那么自驱动装置I的行走方向是逆时针的。因此利用这方向性的差异识别围绕工作区域11的导线12和围绕隔离区域13的导线12，则相应探测的偏转量也需要采用具有正负的数值。 在某一实施例中如图7所示，供给在导线12中的电流方向是固定的，具体而言，在
围绕工作区域11的导线12上的电流方向是顺时针方向，而在围绕隔离区域13的导线上的电流方向是逆时针方向。而自驱动装置I根据导线上电流的引导，当其沿着围绕工作区域11的导线12上行走时，自驱动装置I是沿着顺时针方向行走；而当其沿着围绕隔离区域13的导线12上行走时，自驱动装置I是沿着逆时针方向行走。则自驱动装置I在顺时针行走时，位于左侧的第一驱动轮41位于导线12的外侧，而位于右侧的第二驱动轮42位于导线的内侧，因此在该过程中第一驱动轮41的转动圈数是大于第二驱动轮42的转动圈数的。而当自驱动装置I在逆时针行走时，位于左侧的第一驱动轮41位于导线12的内侧，而位于右侧的第二驱动轮42位于导线的外侧，因此在该过程中第一驱动轮41的转动圈数是小于第二驱动轮42的转动圈数的。在本实施例中，可以把偏转量设置为自驱动装置I的第一驱动轮41的和第二驱动轮42的转动圈数之差，即第一驱动轮41的转动圈数减去第二驱动轮42的转动圈数所得到的结果。得到的结果是具有正负号的，具体而言，当自驱动装置I在逆时针行走时，第一驱动轮41的转动圈数小于第二驱动轮42的转动圈数，因此得到的结果是负数。当自驱动装置I在顺时针行走时，第一驱动轮41的转动圈数大于第二驱动轮42的转动圈数，因此得到的结果是正数。当把预设值设为O时，使该偏转量和该预设值进行比较，当偏转量大于0，则表明自驱动装置I在沿着围绕工作区域11的导线12上行走，当偏转量小于0，则表面自驱动装置I在沿着隔离区域13的导线12上行走。当然为了减少误差的考虑，也可以把预设值设为非O的一个数值。因此根据不同的比较结果，控制自驱动装置I采取相应的动作。例如，当自驱动装置I识别出在沿着围绕工作区域11的导线12上行走时，控制单元8控制自驱动装置I继续沿着该导线12行走；当自驱动装置I识别出在沿着围绕隔离区域13的导线12上行走时，控制单元8控制自驱动装置I离开该导线12。如果自驱动装置I在围绕工作区域11的导线12上的行走方向从顺时针变为逆时针方向时，则结果正好和上述的相反。当然在其他的实施例中，也可以使用类似的办法。只要围绕工作区域11的导线12和围绕隔离区域13的导线12具有方向性的差异，偏转值都可以为表示大小和正负的值。本发明不局限于所举的具体实施例结构，基于本发明构思的结构均属于本发明保护范围。
权利要求
1.一种自驱动装置，包括壳体；位于所述壳体内并驱动所述自驱动装置移动的驱动单元，所述驱动单元包括在外部导线限定的范围内移动的驱动轮；探测所述自驱动装置的偏转量的偏转探测装置；控制所述驱动轮移动速度的控制单元，其特征在于所述自驱动装置还包括对所述偏转量与预设值进行比较的比较单元，若所述偏转量大于预设值，所述控制单元控制所述自驱动装置离开所述导线；若所述偏转量不大于预设值，所述控制单元控制所述自驱动装置沿所述导线移动。
2.根据权利要求I所述的自驱动装置，其特征在于所述偏转量为仅表示大小的绝对值。
3.根据权利要求I所述的自驱动装置，其特征在于所述偏转量为表示大小和正负的值。
4.根据权利要求I所述的自驱动装置，其特征在于所述自驱动装置包括产生探测周期的周期设置单元，所述偏转探测装置在所述探测周期内探测所述自驱动装置的偏转量。
5.根据权利要求4所述的自驱动装置，其特征在于所述周期设置单元为计时器，所述计时器产生的所述探测周期为时间周期。
6.根据权利要求4所述的自驱动装置，其特征在于所述周期设置单元为测距器，所述测距器产生的所述探测周期为距离周期。
7.根据权利要求I所述的自驱动装置，其特征在于所述自驱动装置还包括输入单元，所述控制单元根据所述输入单元的输入值产生所述预设值。
8.根据权利要求I所述的自驱动装置，其特征在于所述偏转量为角度变化量。
9.根据权利要求8所述的自驱动装置，其特征在于所述预设值大于360度。
10.根据权利要求9所述的自驱动装置，其特征在于所述预设值在360度至720度之间。
11.根据权利要求I所述的自驱动装置，其特征在于所述驱动单元包括位于所述自驱动装置左侧的第一驱动轮和位于右侧的第二驱动轮。
12.根据权利要求11所述的自驱动装置，其特征在于所述偏转量为所述第一驱动轮和所述第二驱动轮的移动距离之差。
13.根据权利要求11所述的自驱动装置，其特征在于所述偏转量为所述第一驱动轮和所述第二驱动轮的转动圈数之差。
14.根据权利要求I所述的自驱动装置，其特征在于所述自驱动装置为割草机。
15.一种自驱动装置的引导系统，包括产生引导信号的导线和接收所述引导信号的如权利要求I至14中任一项所述的自驱动装置，所述导线构成封闭区域和隔离区域，所述自驱动装置在所述封闭区域内、所述隔离区域外工作。
16.一种自驱动装置的移动方法，其特征在于所述移动方法包括如下步骤，如权利要求i至14中任一项所述自驱动装置沿导线行走；所述偏转探测装置探测所述自驱动装置的偏转量，所述比较单元将所述偏转量与所述预设值进行比较，若所述偏转量大于所述预设值，所述自驱动装置离开所述导线，若所述偏转量不大于所述预设值，所述自驱动装置沿所述导线移动。
17.根据权利要求16所述的移动方法，其特征在于所述自驱动装置离开所述导线后，再次寻找所述导线。
18.根据权利要求17所述的移动方法，其特征在于所述自驱动装置找到所述导线后根据所述导线的弓I导信号沿所述导线移动。
19.根据权利要求17所述的移动方法，其特征在于所述导线连接停靠站，所述自驱动装置沿所述导线移动进入到所述停靠站停靠。
全文摘要
本发明涉及一种自驱动装置，包括壳体；位于壳体内并驱动自驱动装置移动的驱动单元，驱动单元包括在外部导线限定的范围内移动的驱动轮；产生探测周期的周期设置单元；偏转探测装置，偏转探测装置在探测周期内探测自驱动装置的偏转量；控制驱动轮移动速度的控制单元，其中自驱动装置还包括对偏转量与预设值进行比较的比较单元，若偏转量大于预设值，控制单元控制自驱动装置离开所述导线；若偏转量不大于预设值，控制单元控制自驱动装置沿所述导线移动。本发明中的自驱动装置能够在沿导线移动过程中准确识别不同的导线。
文档编号G05D1/02GK102890509SQ201210243550
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月13日 优先权日2011年7月18日
发明者强尼·鲍瑞那图, 刘芳世 申请人:苏州宝时得电动工具有限公司