行走机器人的控制方法及系统与流程
本发明涉及智能控制领域，尤其涉及一种行走机器人的控制方法及控制系统。
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：自动吸尘机器人、自动割草机器人等。这种自动工作设备具有行走装置、工作装置及自动控制装置，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。
以自动工作设备为割草机器人为例进行说明，割草机器人在工作过程中，用电子边界围住草坪四周及草坪内假山、喷泉等障碍物，在电子边界内的草坪上进行随机割草作业，以将用户从体力劳动中解放出来，并且由于其价格低廉而得到广泛使用。
割草机器人在工作过程中，为了使其遍历电子边界内的所有区域，通常采用以下两种方案；现有技术中的其中一种方案中，在电子边界特定的位置增加缠绕圈数来作为出发点，之后每到达出发点后，自当前出发点开始在电子边界内割草；另一种方案中，为割草机器人设置一控制界面，并通过用户手工输入的方式输入出发点，之后每到达出发点后，自当前出发点开始在电子边界内割草。
但是上述两种方法都需要使用者提前做大量准备工作，才可以使割草机器人正常运行，使用较为繁琐。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种行走机器人的控制方法及控制系统。
为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种行走机器人的控制方法，所述方法包括：s1：提供一闭合的巡线路径，所述巡线路径为行走机器人所在工作区域的边界线形成的闭合回路；s2：驱动所述行走机器人从初始点出发、沿巡线路径行走一周，并记录巡线路径的周长；s3：根据记录的巡线路径周长自动获取当前巡线路径中各个出发点对应的位置值；所述出发点设置在所述巡线路径上；所述位置值等于当前出发点距离所述初始点在巡线路径上的长度值；s4：再次驱动所述行走机器人按照所述巡线路径行走，并在到达具有预定所述位置值的所述出发点时，驱动所述行走机器人进入作业模式。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述初始点设置在基站位置。
作为本发明一实施方式的进一步改进，“根据记录的巡线路径周长自动获取当前巡线路径中各个出发点对应的位置值”具体包括：s31：依照巡线路径周长la获得起始点s的位置值ls、终点e的位置值le和沿巡线路径从起始点s到终点e之间的出发区间的线长lse；所述出发区间为依照巡线路径行走的轨迹，出发点均在所述出发区间内选取；则lse＝le-ls，ls＝x·la，le＝y·la，lse≤la，其中，x<y，x∈[0,1)，y∈(0,1]；s32：在出发区间内选取至少1个出发点。
作为本发明一实施方式的进一步改进，“在出发区间内选取至少1个出发点”具体包括：将出发区间划分为多个子区间；分别在每个子区间中选取对应于该子区间的至少1个出发点。
作为本发明一实施方式的进一步改进，“将出发区间划分为多个子区间”具体包括：将出发区间按照有序数列划分为多个子区间。
作为本发明一实施方式的进一步改进，“将出发区间按照有序数列划分为多个子区间”具体包括：将出发区间按照有序数列划分为多个首尾相接的子区间，使子区间之间的长度关系呈例如等差数列、等比数列、等和数列、斐波那契数列、分群数列、周期数列、阶差数列至少其中之一。
作为本发明一实施方式的进一步改进，“在出发区间内选取至少1个出发点”具体包括：在出发区间内按照随机或伪随机的方式获得至少1个出发点。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法具体包括：在出发区间内，自起始点s的位置值ls开始，按照第一预设长度选取第一出发区间，并在该第一出发区间内随机选定第1个出发点；依次以选定的出发点为起始点，按照第二预设长度划分至少1个第二出发区间，并在该第二出发区间内随机选定下一个出发点，直至遍历整个出发区间。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：自动获取当前巡线路径中各个出发点对应的频数值；所述频数值为所述行走机器人在同一出发点连续出发的次数。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：在预设频数阈值范围内，配置每个出发点的频数值相等；或在预设频数阈值范围内，使按照各个出发点距离其相邻的上一出发点在巡线路径上的距离差与配置各个出发点对应的频数值之间呈正相关关系；或在预设频数阈值范围内，对各个出发点随机配置任一频数值。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：实时获取行走机器人的状态属性，所述状态属性包括：电池包的电量、连续工作时长以及连续工作行走的路程至少其中之一；若行走机器人电池包的电量小于预设电量阈值，和/或连续工作时长大于预设的工作时长阈值，和/或连续行走的路程大于预设的连续行走的路程阈值，则驱动所述行走机器人返回至基站。
作为本发明一实施方式的进一步改进，当所述行走机器人达到预设情况时，重新确定出发点的位置值和/或频数值。
为了实现上述发明目的另一，本发明一实施方式提供一种行走机器人的控制系统，所述系统包括：配置模块，用于提供一闭合的巡线路径，所述巡线路径为行走机器人所在工作区域的边界线形成的闭合回路；巡查模块，用于驱动所述行走机器人沿巡线路径行走一周，并记录巡线路径的周长；控制处理模块，用于根据记录的巡线路径周长自动获取当前巡线路径中各个出发点对应的位置值；所述位置值为当前出发点距离初始点在巡线路径上的长度；驱动所述行走机器人按照所述巡线路径行走，并在依照对应的位置值到达每个出发点时，驱动所述行走机器人进入工作状态。
与现有技术相比，本发明行走机器人的控制方法及系统，在行走机器人初次工作时，沿巡线路径行走一周，以自动获取巡线路径的周长，通过巡线路径的周长自动获得各个出发点的位置值，如此，无需人工辅助输入各个出发点的参数，节省人力成本，且提升行走机器人在工作区间内的遍历性，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明一实施方式中行走机器人的结构示意图；
图2是本发明一实施方式中行走机器人的控制方法的流程示意图；
图3是本发明一实施方式中获取各个出发点对应的位置值的流程示意图；
图4是本发明一在具体应用环境下的第一具体示例的效果图；
图5是本发明一实施方式中工作区域中狭窄通道判断方法的流程示意图；
图6是本发明一实施方式中获取任一非狭窄区域中各个出发点对应的位置值的流程示意图；
图7、图8分别是本发明在具体应用环境下的具体示例的效果图；
图9是本发明一具体示例中行走机器人行走路线的结构示意图；
图10是本发明一实施方式中行走机器人的控制系统的模块示意图；
图11是本发明另一实施方式中行走机器人的控制系统的模块示意图；
图12是本发明一实施方式中行走机器人的控制系统的工作流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明的行走机器人可以是自动割草机，或者自动吸尘器等，其自动行走于工作区域以进行割草、吸尘工作，本发明具体示例中，以行走机器人为割草机为例做具体说明，相应的，所述工作区域可为草坪。
如图1所示，在本发明的一较佳实施方式提供一种行走机器人，所述行走机器人包括：本体10，设置于本体10上的行走单元、控制单元；以及供行走机器人停靠并充电的基站。
所述基站连接一沿工作区域的周侧布置的边界线，基站内的信号发生装置向边界线发射信号时，该信号在边界线内传输，以在边界线附近形成磁场并产生电磁信号。通常，所述信号为脉冲编码信号。
所述行走单元包括：主动轮21、被动轮23以及用于驱动主动轮21的电机25；所述电机25可为带减速箱的无刷电机；电机25启动后，可通过减速箱带动主动轮21行走，并控制主动轮21的转速，进一步的，配合主动轮21调整，带动整个行走机器人实现前进、后推、转弯等动作。所述被动轮23可为万向轮，其主要起支撑平衡的作用。
所述控制单元至少包括：状态传感器，用于获取行走机器人沿巡线路径行走过程中获得的各种信息，例如：获取巡线路径上的电磁信号强度；在本具体实施方式中，状态传感器包括边界线传感器，以下内容中将会详细描述；数据存储器，用于存储机器行走机器人沿巡线路径行走过程中获得的各种信息，所述数据存储器例如：eprom、flash或sd卡等。行走机器人沿巡线路径行走过程中获得的各种信息有多种，以下内容中将会进一步的详细描述。
由于基站沿边界线发射脉冲编码信号，以在边界线附近形成电磁信号，故，控制单元可根据边界线附近形成电磁信号的强弱变化以及其通过状态传感器获取到的边界线内外信号的差异来控制电机运行，从而使行走机器人始终沿边界线运行或沿距离边界线具有等距的边界线内或外运行。
所述行走机器人还包括：用于工作的工作机构，在本实施例中，工作机构为割草刀盘，用于感应行走机器人的行走状态的各种传感器，例如：倾倒、离地、碰撞传感器等，在此不做具体赘述。
本发明的具体应用环境中，所述工作区域(草坪)可能为一整块非狭窄区域，也可能是由至少一个狭窄通道形成的至少一个狭窄区域、以及连接在至少一个所述狭窄区域两端的至少两个非狭窄区域。
结合图2所示，本发明一较佳实施提供的行走机器人的控制方法，所述方法包括：s1、提供一闭合的巡线路径，所述巡线路径为行走机器人所在工作区域的边界线形成的闭合回路。
s2、驱动所述行走机器人从初始点出发、沿巡线路径行走一周，并记录巡线路径的周长。
本发明一较佳实施方式中，为行走机器人至少配置一巡线模式和一作业模式；巡线模式下，可以驱动所述行走机器人从初始点出发、沿巡线路径行走一周，记录所述巡线路径的周长、行走机器人实际接收到电磁信号的强度等。巡线模式下，还可以驱动所述行走机器人从初始点出发、沿巡线路径到达特定出发点后进入作业模式。作业模式下，可以驱动行走机器人在工作区域内沿直线或曲线行走并割草，当行走机器人达到特定姿态(如遇到边界线)时朝向进入工作区域内部的方向转向。作业模式下，还可以驱动行走机器人沿边界线行走并割草。
本发明一可实现方式中，所述状态传感器还包括：里程传感器，用于记录行走机器人的行驶距离；所述里程传感器也可为里程计、惯性传感器、霍尔或光电传感器等。
本发明一具体实施方式中，基站沿边界线发射脉冲编码信号，以在边界线两侧形成交变磁场，控制单元可根据边界线两侧形成交变磁场的强弱以及其通过状态传感器获取到的边界线内外信号的差异来控制电机25运行，从而使行走机器人始终沿边界线运行或沿距离边界线具有等距的边界线内或外运行。
s3、根据记录的巡线路径周长自动获取当前巡线路径中各个出发点对应的位置值；所述出发点设置在所述巡线路径上；所述位置值等于当前出发点距离所述初始点在巡线路径上的长度值。
需要说明的是，所述步骤s3可选择在巡线模式下完成，也可以选择在作业模式下完成，亦可以在两种模式下配合完成；所述初始点为行走机器人沿巡线路径行走一周过程中的起始出发点。本发明具体实施方式中，行走机器人通常由基站出发沿巡线路径行走一周后回到基站，如此，可将基站的位置作为初始点。
本发明较佳实施方式中，结合图3所示，所述步骤s3具体包括：s31、依照巡线路径周长la获得起始点s的位置值ls、终点e的位置值le和沿巡线路径从起始点s到终点e之间的出发区间的线长lse；所述出发区间为依照巡线路径行走的轨迹，出发点均在所述出发区间内选取；则lse＝le-ls，ls＝x·la，le＝y·la，lse≤la，其中，x<y，x∈[0,1)，y∈(0,1]；s32、在出发区间内选取至少1个出发点。
需要说明的是，起始点s可为当前巡线路径上的任一点，本发明一较佳实施方式中，将初始点设置为起始点s。
本发明具体实施方式中，所述步骤s32具体包括：将出发区间划分为多个子区间；分别在每个子区间中选取对应于该子区间的至少1个出发点。
将出发区间划分为多个子区间的方式有多种，其中一种较佳实施方式中，将出发区间按照有序数列划分为多个首尾相接的子区间，使子区间之间的长度关系呈例如等差数列、等比数列、等和数列、斐波那契数列、分群数列、周期数列、阶差数列等至少其中之一。
本发明一具体实施方式中，将出发区间划分为n个首尾相接的子区间，n为正整数，则每个子区间的长度具有确定的关系，其可以表示为：lai＝rt(i,lsubi)+ls，其中，i∈[1,n]，且i为整数；lsubi表示对应第i个子区间的长度，lai表示第i个子区间中的出发点的位置值，rt(i,lsubi)为关系函数。
该具体示例中，可预设n的值，也可以指定每个子区间的长度，并通过公式
作为该具体实施方式的一个特例，采用等差数列将出发区间划分为多个子区间，取其公差为0，并设定n的具体数值；则rt(i,lsubi)＝(k+i-1)·lsubi，
为了便于理解，结合图4所示，本发明描述的一具体示例以方便理解：该第一示例中，巡线路径自起始点s开始，沿箭头d1方向延伸，并还回至初始点结束；巡线路径围成的工作区域以区域a表示；该示例中，在巡线模式下，行走机器人沿边界线即巡线路径行走一周后，获得该巡线路径的周长la＝300m，经过查询获得x＝0，y＝0.5，n＝10，k＝1，且采用等差数列的方式分隔区域a形成多个子区间，公差为0；则lse＝0.5×300m-0＝150m，lsubi＝150m÷10＝15m，la1＝15m，la2＝30m，la3＝45m，……，la10＝150m。
本发明另一较佳实施方式中，所述步骤s32具体包括：在出发区间内，按照随机或伪随机的方式获得至少1个出发点。
本发明一具体实施方式中，在出发区间内，自起始点s的位置值ls开始，按照第一预设长度选取第一出发区间，并在该第一出发区间内随机选定第1个出发点；依次以选定的出发点为起始点s，按照第二预设长度划分至少1个第二出发区间，并在该第二出发区间内随机选定下一个出发点，直至遍历整个出发区间。
所述第一预设长度、第二预设长度均为长度预设常数值，其大小可以根据出发区间的长度具体设定，例如：按照其对应于出发区间的长度占比进行设定，在此不做详细赘述；所述出发区间按照第一预设长度、第二预设长度、选择的出发点的位置分为第一出发区间以及至少一个第二出发区间，所述第一出发区间和第二出发区间仅按照第二预设长度进行区分，其真实长度并不做具体限定，由于各个出发点随机或伪随机的方式进行选定，如此，当第二出发区间超过一个时，每个第二出发区间的长度可能会不等。
作为该具体实施方式的一个示例，设定第一预设长度的范围为[a1,b1]，第二预设长度的范围为[a2,b2]，则la1＝rnd(i)+ls,其中rnd(i)为随机/伪随机函数，且rnd(i)∈[a1,b1]，laj＝la(j-1)+rnd(j)，其中rnd(j)∈[a2,b2]，j为整数且j∈[2,c]，c满足使lac≤le且la(c+1)>le。即第1个出发点位于起始点s与第一预设长度限定的范围内，其在该范围内的具体位置可以任意指定，也可以通过随机或伪随机的算法进行确定，下一个出发点在上一个出发点的位置与第二预设长度限定的出发区间内选定。
进一步的，所述方法还包括：s4、再次驱动所述行走机器人按照所述巡线路径行走，并在到达具有预定所述位置值的所述出发点时，驱动所述行走机器人进入作业模式。
本发明一较佳实施方式中，所述步骤s4具体包括：自动获取当前巡线路径中各个出发点对应的频数值；所述频数值为所述行走机器人在同一出发点连续出发的次数。
本发明中对应各个出发点的频数值可以任意指定，也可以按照一定的规则进行获取。本发明一较佳实施方式中，在预设频数阈值范围内，配置每个出发点的频数值相等；或在预设频数阈值范围内，按照各个出发点距离其相邻的上一出发点在巡线路径上的距离差正相关于配置各个出发点对应的频数值；或在预设频数阈值范围内，对各个出发点随机配置任一频数值。
频数阈值范围通常为一数值范围，其最小值为1，最大值为m，m为正整数；通常情况下，可根据工作区域的大小、相邻出发点之间的长度关系具体设定，例如：获得的各个出发点为等距设置时，通常将各个出发点对应的频数值设置为相等，当相邻出发点之间的间距越大时，相邻的出发点其频数值也相应的设置为较大；当然，也可以设定总的频数值，之后通过出发点对应的位置值，按比例分配频数值，在此不做详细赘述。
本发明一较佳实施方式中，所述方法还包括：建立一存储器列表，用于存储各个出发点以及其所对应的位置值和频数值；通过查询所述存储器列表，获得各个出发点对应的位置值和频数值。
进一步的，本发明的行走机器人的控制方法还包括：实时获取行走机器人的状态属性，所述状态属性包括：电池包的电量、连续工作时长以及连续行走的路程至少其中之一；根据行走机器人的状态属性，判断是否执行回归模式。若行走机器人电池包的电量小于预设电量阈值，和/或连续工作时长大于预设的工作时长阈值，和/或连续行走的路程大于预设的连续行走的路程阈值，则驱动所述行走机器人执行回归模式。回归模式下，行走机器人查找基站位置，并返回至基站进行充电，并在充电完成后，返回至执行回归模式时的位置，继续工作。
需要说明的是，在行走机器人在巡线路径上所有的出发点均按照获取的频数值完成工作后，其也需要执行回归模式，此后，若下一次执行工作的工作区域与上一次执行的工作区域相同，则直接巡线至出发点后进入到作业模式，或重新确定出发点和/或频数值后，在巡线至新的出发点；若不同，需要重新进入到巡线模式，在此不做详细赘述。优选的，当行走机器人按照获取的频数值遍历所有出发点完成工作后回到基站，再下次从基站出发开始工作前，重新确定出发点的位置值和/或频数值，有助于避免行走机器人在相同位置过多此处的转向出发而造成草地磨损的问题。在其他优选实施方式中，也可根据其他预设情况重新确定出发点位置值和/或频数值，所述预设情况包括但不限于累计工作时间、累计工作行走路程、累计充电次数、是否为特定次数的开机等。
本发明特殊示例中，巡线路径围成的区域可能具有狭窄通道，如此，该特殊区域出发点的计算方式，可以按照上述方法，忽略其特殊形状，继续按照上述方法获取其出发点，并根据出发点的指导行走机器人工作；也可以按照下述方法对该特殊区域进行划分，将该特殊区域划分为由狭窄通道形成的狭窄区域以及由狭窄区域分割而形成的非狭窄区域；并驱动所述行走机器人按照所述巡线路径行走以遍历每个非狭窄区域上的每个出发点，在同一非狭窄区域内依照对应的位置值到达每个出发点时，驱动所述行走机器人进入工作状态；其中，在每个狭窄区域工作完成之前，阻止行走机器人进入狭窄区域。
相应的，该实施方式中，在获取出发点时，依次独立的获取每个非狭窄通道的各个出发点，即对于每一非狭窄区域的边界线，将其视为独立的巡线路径，相应的，对于每一非狭窄区域，上述的巡线路径的周长实际等于该非狭窄区域的周长。为了方便描述，下述实施方式中，特殊区域总的周长的名称沿用上述的巡线路径。
由于狭窄通道表示为区域非常小或者非常狭窄，如此，对于狭窄通道可忽略不计，或者在行走机器人沿巡线路径行走时，同步工作即可完成对区域b的割草工作。
本发明一较佳实施方式中，结合图5所示，狭窄通道的确认方法包括：m1、沿巡线路径发射脉冲编码信号，以在所述巡线路径上产生电磁信号；m2、驱动所述行走机器人沿巡线路径的延伸方向行走过程中，记录行走机器人实际接收到电磁信号的强度；m3、根据实际产生的电磁信号的强度确认巡线路径上狭窄通道的位置。
本发明较佳实施方式中，通过边界线传感器记录行走机器人上实际接收到的电磁信号。
本发明一较佳实施方式中，沿行走机器人的中线对称设置一对边界线传感器，行走机器人沿巡线路径行走过程中，一对边界线传感器分别检测巡线路径两侧的电磁强度；所述狭窄区域因为相对边界线产生的磁场叠加而使狭窄区域之间的磁场强度加强，使狭窄区域外侧的磁场强度减弱，如此，可将两个边界线传感器实际接收到电磁强度与发射脉冲编号信号产生的电磁强度进行对比，或根据两个边界线传感器实际接收到的电磁信号强度的变化，确认狭窄区域的位置及范围。
进一步的，结合图6所示，每个非狭窄区域的各个出发点的位置值的确认方法具体包括：
n1、获取狭窄区域与非狭窄区域之间形成的临界点，以及各个临界点对应的位置值；其中，沿巡线路径的延伸方向(即方向d1)，形成的临界点顺序为临界点p1、临界点p2、临界点p3、临界点p4，各个临界点对应的位置值依次为lp1、lp2、lp3、lp4；n2、根据各个临界点对应的位置值获取各个非狭窄区域的周长；或根据获得的临界点所对应的位置值以及巡线路径的周长获得各个非狭窄区域的周长；n3、根据每个非狭窄区域的周长独立获取该非狭窄区域中各个出发点对应的位置值。
步骤n1中，当确定狭窄通道位置后，行走机器人可自动识别出所述临界点，即可以确定临界点的位置，为了便于理解，本发明将临界点在巡线路径的延伸方向上按照到达的顺序分别以临界点p1、临界点p2、临界点p3、临界点p4进行表示；本发明其他实施方式中，还可以在临界点的对应位置通过人工敷设线圈的方式增加对临界点的识别精度，在此不做详细赘述。
本发明第一种较佳实施方式中，所述步骤n2具体包括：判断初始点是否在当前非狭窄区域上，若是，则当前非狭窄区域的周长la＝lsum-(lp4-lp1)；若否，则当前非狭窄区域的周长la＝lp3-lp2，其中，lsum表示巡线路径的周长，la表示任一非狭窄区域的周长。
为了便于理解，结合图7所示，本发明描述一具体示例以方便理解；该示例中，巡线路径自初始点(在本实施例中为基站位置)开始，沿箭头d1方向延伸，并还回至初始点结束；工作区域包括非狭窄区域a、非狭窄区域b，以及将工作区域分隔为非狭窄区域a、非狭窄区域b的狭窄区域c；该示例中，在巡线模式下，行走机器人沿边界线(即巡线路径)行走一周后，获得该巡线路径的周长以lsum表示，非狭窄区域a与狭窄区域c在巡线路径的延伸方向上形成的临界点顺序为p1和临界点p4，非狭窄区域b与狭窄区域c在巡线路径的延伸方向上形成的临界点顺序为p2和临界点p3，在巡线路径的延伸方向上各个临界点对应的位置值顺序以lp1、lp2、lp3、lp4表示。
相应的，初始点处于非狭窄区域a上，所以非狭窄区域a的周长可表示为la＝lsum-(lp4-lp1)，非狭窄区域b的周长可以表示为lb＝lp3-lp2。
本发明第二种较佳实施方式中，所述步骤n2具体包括：采用累加算法获得各个非狭窄区域的周长，即判断初始点是否在当前非狭窄区域上，若是，沿巡线路径的延伸方向，自初始点开始累加当前非狭窄区域的周长，并在到达临界点p1时，停止累加当前非狭窄区域的周长，当到达临界点p4时，继续累加当前非狭窄区域的周长，直至返回至初始点；若否，当前非狭窄区域的周长为沿巡线路径的延伸方向临界点p2至临界点p3之间的长度。
为了便于理解，结合图8所示，本发明描述一具体示例以方便理解；
需要说明的是，图8所示示例与图7所示示例中，巡线路径周长、区域划分、初始点、临界点以及临界点对应的位置值的表达方式均与图5相同，因此不再具体赘述。
该较佳实施方式中，由于初始点处于非狭窄区域a上，故对于非狭窄区域a，沿巡线路径的延伸方向，自初始点开始累加当前非狭窄区域a的周长，当到达临界点p1时，停止累加当前非狭窄区域a的周长，当到达p4时，继续累加当前非狭窄区域a的周长，直至返回至初始点；即非狭窄区域a的周长等于在巡线路径的延伸方向上初始点至p1的长度与p4至初始点的长度之和。
对于非狭窄区域b，由于初始点不在非狭窄区域b上，当到达p2时开始累加当前非狭窄区域b的周长，直至到达p3后，停止累加当前非狭窄区域b的周长；即非狭窄区域b的周长等于在巡线路径的延伸方向上p2至p3的长度。
进一步的，将非狭窄区域a、非狭窄区域b分别作为独立的区域进行出发点的计算，其处理的方式与上述图4所示示例的处理方式相同，即对于每个非狭窄区域分别获得多个出发点，在此不做具体赘述。
驱动所述行走机器人在当前非狭窄区域内工作，直到达到预设条件，再穿过狭窄区域并进入到下一个非狭窄区域内完成工作。在当前非狭窄区域内工作时，行走机器人仅被允许在属于当前非狭窄区域中的出发点处进入工作状态，且禁止行走机器人进入狭窄区域。本发明较佳实施方式中，对应于出发点的位置不同，行走机器人工作顺序也稍有调整。
结合参照图7所示，当前非狭窄区域上的所有出发点，在巡线路径的延伸方向上均处于同一段连续的巡线路径上，如此，在工作过程中，持续沿巡线路径行走，即可以分别遍历非狭窄区域a和非狭窄区域b上的所有出发点。需要说明的是，第一种较佳实施方式的根据各个临界点对应的位置值获取各个非狭窄区域的周长，更适用于非狭窄区域上的所有出发点，在巡线路径的延伸方向上均处于同一段连续的巡线路径。
结合图8所示，当前非狭窄区域上的出发点，在巡线路径的延伸方向上处于2段连续的巡线路径上，如此，行走机器人在未完成当前非狭窄区域a的工作时，需要避免其进入狭窄区域，此时，若行走机器人意外进入狭窄区域，需要其重新返回当前非狭窄区域a，并在遍历狭窄区域a的所有出发点后，再穿过狭窄区域进入非狭窄区域b。需要说明的是，第二种较佳实施方式的根据各个临界点对应的位置值获取各个非狭窄区域的周长，更适用于非狭窄区域上的出发点，在巡线路径的延伸方向上处于2段连续的巡线路径上。
本发明一种可实现方式中，若通过狭窄区域的一条边界线使行走机器人意外进入狭窄区域，可在进入狭窄区域后，调整机器人的行走方向以到达当前边界线对应的另一条边界线，之后再调整机器人的行走方向，使其重新返回当前非狭窄区域继续工作。
进一步的，在同一工作区域下，为了避免行走机器人总是在边界线两侧的同一位置行走而走出车辙，破坏草坪，可以采取沿边界线平行区域不同位置轮流行驶的方法驱动行走机器人行走，如图9所示，边界线自初始点开始，沿箭头d1方向延伸，并还回至初始点结束；line1为边界线line位于草坪的内平行线，line2为边界线line位于草坪边沿的外平行线，二者距边界线line的距离一般为一个车身，内边界线line1的距离可以适当加宽；行走机器人可以行驶在边界line两侧line1和line2之间范围内；并可以按一定顺序执行：如第一次靠左，下一次向右移动一个车轮宽的位置，再下一次再移动一个车轮宽位置，当到达右边极限位置时，再转为靠左行驶，如此往复驶出充电站；也可以在边界线line1和line2之间按随机或者其他方法驱动行走机器人行走，以达到保护草坪的目的。
如图10所示，在本发明的第一实施方式中，所述行走机器人的控制系统包括：配置模块100、巡查模块200、控制处理模块300以及存储模块400。
配置模块100用于提供一闭合的巡线路径，所述巡线路径为行走机器人所在工作区域的边界线形成的闭合回路。
巡查模块200用于驱动所述行走机器人从初始点出发、沿巡线路径行走一周，并记录巡线路径的周长。
本发明一较佳实施方式中，为行走机器人至少配置一巡线模式和作业模式；巡查模块200在巡线模式下，驱动所述行走机器人沿巡线路径行走一周，记录所述巡线路径的周长。
控制处理模块300用于根据记录的巡线路径周长自动获取当前巡线路径中各个出发点对应的位置值；所述出发点设置在所述巡线路径上；所述位置值等于当前出发点距离所述初始点在巡线路径上的长度值；。
本发明较佳实施方式中，控制处理模块300具体用于依照巡线路径周长la获得出发区间的线长lse，起始点s的位置值ls和终点e的位置值le，所述出发区间为依照巡线路径行走的轨迹，则lse＝le-ls，ls＝x·la，le＝y·la，lse≤la，其中，x<y，x∈[0,1)，y∈(0,1]；在出发区间内选取至少1个出发点。
控制处理模块300具体用于：将出发区间划分为多个子区间；分别在每个子区间中选取对应于该子区间的至少1个出发点。
控制处理模块300将出发区间划分为多个子区间的方式有多种，其中一种较佳实施方式中，将出发区间按照有序数列划分为多个子区间，使子区间之间的长度关系呈例如等差数列、等比数列、等和数列、斐波那契数列、分群数列、周期数列、阶差数列等至少其中之一。
其中一种实施方式中，控制处理模块300在出发区间内，按照随机或伪随机的方式获得至少1个出发点。
本发明一具体实施方式中，控制处理模块300在出发区间内，自起始点s的位置值ls开始，按照第一预设长度选取第一出发区间，并在该第一出发区间内随机选定第1个出发点；依次以选定的出发点为起始点，按照第二预设长度划分至少1个第二出发区间，并在该第二出发区间内随机选定下一个出发点，直至遍历整个出发区间。
进一步的，控制处理模块300还用于再次驱动所述行走机器人按照所述巡线路径行走，并在到达具有预定所述位置值的所述出发点时，驱动所述行走机器人进入作业模式。
本发明较佳实施方式中，控制处理模块300具体用于自动获取当前巡线路径中各个出发点对应的频数值；所述频数值为同一出发点连续出发的次数；驱动所述行走机器人按照所述巡线路径行走。
本发明一较佳实施方式中，控制处理模块300还用于自动获取当前巡线路径中各个出发点对应的频数值；驱动所述行走机器人按照所述巡线路径行走，并在依照对应的位置值到达每个出发点时，按照获得的频数值重复驱动所述行走机器人重复工作。本发明中对应各个出发点的频数值可以任意指定，也可以按照一定的规则进行获取。
本发明一较佳实施方式中，控制处理模块300用于在预设频数阈值范围内，配置每个出发点的频数值相等；或在预设频数阈值范围内，按照各个出发点距离其相邻的上一出发点在巡线路径上的距离差正相关于配置各个出发点对应的频数值；或在预设频数阈值范围内，对各个出发点随机配置任一频数值。
本发明中对应各个出发点的频数值可以任意指定，也可以按照一定的规则进行获取。本发明一较佳实施方式中，在预设频数阈值范围内，配置每个出发点的频数值相等；或在预设频数阈值范围内，按照各个出发点距离其相邻的上一出发点在巡线路径上的距离差正相关于配置各个出发点对应的频数值；或在预设频数阈值范围内，对各个出发点随机配置任一频数值。
存储模块400中设置至少一存储器列表；所述存储器列表用于存储各个出发点以及其所对应的位置值和频数值，并根据频数值生成位置值序列表，具体地，位置值序列表包括出发序列号及其对应的位置值。例如，在一个实施例中，出发点pa1的位置值lpa1＝0m，频数值fpa1＝1；出发点pa2的位置值lpa2＝15m，频数值fpa2＝3；出发点pa3的位置值lpa3＝30m，频数值fpa3＝2；出发点pa4的位置值lpa4＝45m，频数值fpa4＝2。那么，生成的出发序列号-位置值列表{(index,lpai)}为{(1,0),(2,15),(3,15),(4,15),(5,30),(6,30),(7,45),(8,45)}，其中index为出发序列号，lpai为出发点pai的位置值。控制处理模块300通过查询所述存储器列表中存储的位置值序列表和当次出发序列号，获得当次出发所选择的出发点对应的位置值。
进一步的，控制处理模块300还用于实时获取行走机器人的状态属性，所述状态属性包括：电池包的电量、连续工作时长以及连续行走的路程至少其中之一；根据行走机器人的状态属性，判断是否执行回归模式。若行走机器人电池包的电量小于预设电量阈值，和/或连续工作时长大于预设的工作时长阈值，和/或连续行走的路程大于预设的连续行走的路程阈值，则驱动所述行走机器人执行回归模式。回归模式下，行走机器人查找基站位置，并返回至基站进行充电，并在充电完成后，返回至执行回归模式时的位置，继续工作。
结合图11所示，本发明特殊示例中，巡线路径围成的区域可能具有狭窄通道，如此，该特殊区域出发点的计算方式，可以按照上述方法，忽略其特殊形状，继续按照上述方法获取其出发点，并根据出发点的指导行走机器人工作。本发明较佳实施方式中，所述系统还包括区域划分模块500，所述区域划分模块500用于对该特殊区域进行划分，将该特殊区域划分为由狭窄通道形成的狭窄区域以及由狭窄区域分割而形成的非狭窄区域；并驱动所述行走机器人按照所述巡线路径行走以遍历每个非狭窄区域上的每个出发点，在同一非狭窄区域内依照对应的位置值到达每个出发点时，驱动所述行走机器人进入工作状态；其中，在每个狭窄区域工作完成之前，阻止行走机器人进入狭窄区域。
相应的，该实施方式中，所述区域划分模块500用于在获取出发点时，依次独立的获取每个非狭窄通道的各个出发点，即对于每一非狭窄区域的边界线，将其视为独立的巡线路径，相应的，对于每一非狭窄区域，上述的巡线路径的周长实际等于该非狭窄区域的周长。为了方便描述，下述实施方式中，特殊区域总的周长的名称沿用上述的巡线路径。
本发明一较佳实施方式中，区域划分模块500确认狭窄通道具体包括：沿巡线路径发射脉冲编码信号，以在所述巡线路径上产生电磁信号；驱动所述行走机器人沿巡线路径的延伸方向行走过程中，记录行走机器人实际接收到电磁信号的强度；根据实际产生的电磁信号的强度以及行走机器人实际接收到的电磁信号的强度确认巡线路径上狭窄通道的位置。
进一步的，区域划分模块500还用于确认每个非狭窄区域的各个出发点的位置值；具体的，区域划分模块500具体用于获取狭窄区域与非狭窄区域之间形成的临界点，以及各个临界点对应的位置值；其中，沿巡线路径的延伸方向，形成的临界点顺序为临界点p1、临界点p2、临界点p3、临界点p4，各个临界点对应的位置值依次为lp1、lp2、lp3、lp4；根据各个临界点对应的位置值获取各个非狭窄区域的周长；或根据获得的临界点所对应的位置值以及巡线路径的周长获得各个非狭窄区域的周长；根据每个非狭窄区域的周长独立获取该非狭窄区域中各个出发点对应的位置值。
本发明较佳实施方式中，区域划分模块500具体用于判断行走机器人首次进入工作状态的初始点是否在当前非狭窄区域上，若是，则当前非狭窄区域的周长la＝lsum-(lp4-lp1)；若否，则当前非狭窄区域的周长la＝lp3-lp2，其中，lsum表示巡线路径的周长，la表示任一非狭窄区域的周长。
本发明另一较佳实施方式中，区域划分模块500具体用于采用累加算法获得各个非狭窄区域的周长；判断行走机器人首次进入工作状态的初始点是否在当前非狭窄区域上，若是，沿巡线路径的延伸方向，自初始点开始累加当前非狭窄区域的周长，并在到达临界点p1时，停止累加当前非狭窄区域的周长，当到达临界点p4时，继续累加当前非狭窄区域的周长，直至返回至初始点；若否，当前非狭窄区域的周长为沿巡线路径的延伸方向临界点p2至临界点p3之间的长度。
进一步的，区域划分模块500将非狭窄区域a、非狭窄区域b分别作为独立的区域进行出发点的计算，其处理的方式与前述处理方式相同，即对于每个非狭窄区域分别获得多个出发点，在此不做具体赘述。
综上所述，本发明行走机器人的控制方法及系统，在行走机器人初次工作时，沿巡线路径行走一周，以自动获取巡线路径的周长，进一步的，通过巡线路径的周长自动获得各个出发点的位置值及频数值，如此，无需人工辅助输入各个出发点的参数，节省人力成本，且提升行走机器人在工作区间内的遍历性，提高工作效率。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施方式中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的系统，系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施方式方案的目的。
另外，在本申请各个实施方式中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以2个或2个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
上述以软件功能模块的形式实现的集成的模块，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能模块存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机系统(可以是个人计算机，服务器，或者网络系统等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
为了更加清楚全面地阐释本发明的技术方案，参考图12，上述任意一个实施例所述的行走机器人的控制系统，按照以下步骤进行工作。
st1：系统初始化并开始工作。具体地，基站上电，向边界线发送信号以在边界线附近产生电磁信号。此时，机器人位于基站内，即位于初始位置，且出发序列号初始值为0。
st2：机器人判断是否满足预设情况。具体地，在一些实施例中，判断是否为第一次开机，若是，则执行st3，若否，则执行st5。在一些实施例中，判断是否为开始一个新的工作计划，若是，则执行st3，若否，则执行st5。在一些实施例中，判断是否为累计充电次数num_charge大于等于阈值num_charge_max，若num_charge≥num_charge_max，则执行st3，若num_charge＜num_charge_max，则执行st5。这里的预设情况可以是单一指标，也可以是综合考虑多个指标，包括但不限于上述以举例形式列出的指标。
st3：机器人进入巡线模式，从初始点开始、沿边界线行走并绕边界线一周后回到初始点，并记录边界线的周长。
st4：根据边界线的周长，确定边界线上各个出发点的位置值及各个出发点对应的频数值，并根据频数值形成位置值序列，进而形成出发序列号-位置值列表。其中，位置值、频数值及出发序列号列表的确定方法依照上述方法实现，这里不再赘述。
st5：出发序列号的值增加1。
st6：机器人以巡线模式，再次从初始点开始、沿边界线行走到达出发序列号对应的出发点。
st7：机器人从该出发点转向离开边界线，进入工作区域并开始割草作业，即从巡线模式进入作业模式。
st8：机器人保持作业模式，在工作区域内进行割草作业。
st9：判断机器人是否满足特定的状态属性。具体地，在一些实施例中，判断电池包的剩余电量满足小于等于一阈值，若是，则机器人执行st10回到基站，若否，则执行st8继续在工作区域内进行割草作业。在一些实施例中，判断机器人累计割草时间是否满足大于等于一阈值，若是，则机器人执行st10回到基站，若否，则执行st8继续在工作区域内进行割草作业。在一些实施例中，判断机器人累计作业行走路程是否满足大于等于一阈值，若是，则机器人执行st10回到基站，若否，则执行st8继续在工作区域内进行割草作业。这里的特定的状态属性，可以是单一的状态属性，也可以是综合考虑多个状态属性，包括但不限于上述以举例形式列出的状态属性。
st10：机器人回到初始点。具体地，驱动机器人回到基站，并进行充电和/或维护。
st11：判断是否继续工作。具体地，在充电和/或维护完成后，判断是否完成当前工作计划，即是否继续工作。若继续工作，则执行st2，若不继续工作，则执行st12。
st12：系统关闭，结束工作。在该步骤，机器人通常以存储状态位于基站内，机器人和/或基站的电源自动地或人为地切断。
最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施方式技术方案的精神和范围。
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