一种自行走设备的导向方法及自行走设备与流程

本发明涉及花园工具领域，具体而言涉及一种自行走设备的导向方法及自行走设备。

背景技术：

现有的自行走式割草设备包括有边界与无边界两种形式。

有边界的自行走设备，其利用铺设在其工作区域边缘的边界线进行工作区域的划分和辨别，并利用该边界线进行导向，沿着该边界线回归基站。但是，这种方式下，自行走设备由边界线导向运行至基站附近时，其无法准确判断自身与基站中充电端口的相对位置关系。自行走设备自身的充电接口不能精准对接到基站充电端口进行充电。同时，这种方式下，自行走设备回归基站耗时较长，并且回归过程易受边界线人为布置影响，容易受到干扰。

无边界的自行走设备，其基于高精度定位技术实现定位、巡航和导向。该自行走设备的定位方式，通常通过计算自行走设备与基站的坐标进行导向，同样无法实现对基站充电端口方向的识别。

现有的自行走设备无法确认基站充电端口相对于其自身充电接口的方位，因而较难自动实现两者的电连接。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种自行走设备的导向方法及自行走设备，其根据基站以及引导位置实现对自行走设备自身方向的调控，使得自行走设备按照基站充电端口的方向进入基站，实现自行走设备充电接口与基站充电端口的对接。本发明具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种自行走设备的导向方法，其步骤包括：确认自行走设备所对应的基站以及引导位置的位置；所述自行走设备进入所述基站的过程中，调整所述自行走设备，沿所述基站与所述引导位置之间连线进入所述基站。

可选的，上述任一的自行走设备的导向方法，其中，所述引导位置位于所述基站的充电端口与所述自行走设备的连接方向上。

可选的，上述任一的自行走设备的导向方法，其中，所述引导位置位于所述基站以外。

可选的，上述任一的自行走设备的导向方法，其中，所述自行走设备进入所述基站的过程中，按照以下步骤进行：控制所述自行走设备行走至所述引导位置的位置，调整所述自行走设备的方向，控制所述自行走设备沿所述基站与所述引导位置之间连线方向进入所述基站。

可选的，上述任一的自行走设备的导向方法，其中，确认自行走设备所对应的基站以及引导位置的位置的步骤包括：在所述自行走设备连接至所述基站的充电端口的状态下，获取所述自行走设备所在的位置和方向；确认此状态下自行走设备所在的位置为基站的位置，确认此状态下沿该自行走设备所在方向上位于基站外的位置为所述引导位置的位置。

可选的，上述任一的自行走设备的导向方法，其中，所述基站与所述引导位置之间连线方向，为所述自行走设备连接至所述基站的充电端口的状态下，该自行走设备所在方向的相反方向。

可选的，上述任一的自行走设备的导向方法，其中，所述引导位置与所述基站之间间距至少达到所述自行走设备的最小转弯半径。

同时，本发明还进一步提出一种自行走设备，其包括：位置获取单元，用于确认自行走设备所对应的基站以及引导位置的位置；调整单元，用于在自行走设备进入所述基站的过程中，调整所述自行走设备，沿所述基站与所述引导位置之间连线进入所述基站。

可选的，上述任一的自行走设备，其中，还包括惯性测量单元和/或rtk单元，用于获取所述自行走设备所在的位置和方向，输出至所述控制单元。

可选的，上述任一的自行走设备，其中，所述控制单元在所述引导位置的位置，分别以相反方向驱动所述自行走设备的两个行走轮，调整所述自行走设备的方向至所述基站至所述引导位置之间连线的反方向，控制所述自行走设备沿所述基站与所述引导位置之间连线方向进入所述基站。

有益效果

本发明通过自行走设备所对应的基站以及引导位置的位置，在所述自行走设备进入所述基站的过程中进行导向，控制所述自行走设备沿所述基站与所述引导位置之间连线进入所述基站，从而准确连接至所述基站的充电端口，实现充电。本发明通过增加一个虚拟的引导位置，精确的标记出自行走设备进入基站的准确方向，实现自行走设备回归基站过程中的导向。

本发明所设置的引导位置为一个虚拟点，无需增加额外设备或装置。本发明的自行走设备，其所使用的控制单元可直接在充电过程中通过对自行走设备位置和方向的计算而获得该虚拟点的位置，进而根据虚拟点与基站之间位置关系相应驱动自行走设备回归基站。本发明实现方式简单，运算量小且无需人为操作，能够提高自行走设备的自动化程度，使其回归基站时准确连接充电端口进行充电。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明中自行走设备返回基站的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

自行走设备，包括智能割草机。其内部设置有控制单元，用于根据运行状况相应的输出驱动信号，驱动自行走设备的行走轮运转，控制所述自行走设备在工作区域实现作业、避障或返回至基站。

现有的自行走设备返回基站时，只能够获得基站的坐标，而无法确定自行走设备应当从哪个方向进入基站。因此，现有设备进入基站时，其充电接口很难对准基站中充电端口，因而无法充电，或需要人为调整自行走设备方向。

本发明针对这一问题，设置自行走设备的控制单元按照如下的步骤实现对自行走设备进入基站姿态、方向的调控，使得自行走设备能够从正确的方向进入基站，使其充电接口能够在进入基站时自动对准基站的充电端口，自动实现两者之间可靠的电连接，直接进行充电。

该控制单元，首先确认自行走设备所对应的基站以及引导位置的位置；然后在所述自行走设备进入所述基站的过程中，调整所述自行走设备，沿所述基站与所述引导位置之间连线进入所述基站。其中，所述引导位置位于所述基站的充电端口与所述自行走设备的连接方向上，一般可设置于基站以外。

将引导位置设定在基站以外能够带来两个优势：

由于设定点在基站以外，可在所述自行走设备进入所述基站的过程中，先将自行走设备调整至该引导位置的位置，然后在该引导位置位置调整所述自行走设备的方向。这样，一旦确认自行走设备方向正确后，可简单的驱动自行走设备的行走轮反转，或沿单一方向运转，直接沿所述基站与所述引导位置之间连线方向进入所述基站，连接至所述基站的充电端口。这样能够简化控制单元对自行走设备方向的调控，简化其计算过程。这种方式下，控制单元首先根据坐标点相对位置进行路径规划，然后简单的按照设定方向进行转向即可。控制单元无需在路径规划同时进行方向调整，不用计算复杂的弧形路径，也无需计算弧形路径所对应行走轮的转速差。为方便自行走设备在该位置进行方向的调节、进行转向，可进一步设置所述引导位置与所述基站之间间距至少达到所述自行走设备的最小转弯半径。

同时，将引导位置设置在基站以外，还能够降低自行走设备导向误差。自行走设备定位必然存在一定偏差。引导位置距离基站坐标很近的状况下，该定位偏差距离所对应的偏差角度比较大。而随着引导位置与基站之间距离的增加，同样定位偏差距离下，偏差位置到基站的连线逐渐趋近于正确的引导位置位置到基站的连线。因而能够有效的降低对自行走设备导向的偏差，使其能够顺利进入基站，并且对准基站中的充电端口。

引导位置位置上对自行走设备方向的调节，可通过以一定速度差驱动其不同行走轮而实现。为实现更小的转弯半径，可分别以相反方向驱动所述自行走设备的两个或两对或各对行走轮，使其原地转向，或在较近范围内旋转，调整所述自行走设备的方向至所述基站至所述引导位置之间连线的反方向，控制所述自行走设备沿所述基站与所述引导位置之间连线方向进入所述基站，连接至所述基站的充电端口。

上述的引导位置，可参考边界线的原理，通过人工测算，在基站前端利用磁性材料、信号源、或特殊的信号反射或反馈装置进行标记而实现。其可以预先埋入地下也可以简单的固定在地表，可以设置为多个或者单独一个，实现对自行走设备的导向。

但是，在更为优选的方式下，该引导位置可设计为一个虚拟点，其仅在自行走设备的控制单元或存储设备中体现为一个点或若干点或其坐标。

所述的基站以及引导位置可通过如下的方式确认其位置坐标：

在所述自行走设备连接至所述基站的充电端口的状态下，获取所述自行走设备所在的位置和方向；然后，将此状态下自行走设备所在的位置标记或存储为基站的位置，将此状态下沿该自行走设备所在方向上位于基站外的一个或任一位置标记或存储所述引导位置的位置。这样，参考图1，所述基站至所述引导位置之间连线的方向，就对应于所述自行走设备连接至所述基站的充电端口的状态下，该自行走设备所在方向的相反方向。

上述过程中，对自行走设备、基站和引导位置的定位，可通过惯性测量单元（imu）和/或双天线rtk（real-timekinematic，实时动态载波相位差分技术）单元实现。其能够测算获得所述自行走设备所在的位置和方向，输出至所述控制单元，从而由所述控制单元按照上述的方式实现对自行走设备、基站和引导位置的定位或对其位置坐标的标记或存储。

值得一提的是，上述的引导位置，可简单的设置为一个，也可以设置为任意数量。多个引导位置的状况下，自行走设备可以根据各引导位置的坐标、其与各引导位置之间的位置关系、各引导位置与基站之间的位置关系实现对基站充电端口连接方向的确定，从而在自行走设备返回基站时，将自行走设备的方向调整至所述基站的充电端口与所述自行走设备的连接方向上。同样也能顺利的自动实现与基站充电端口的连接，自动进行充电。

以一种具体的应用场景为例，说明上述的过程。

在自行走设备需要返回基站之前，首先将其置于充电基站内，自行走设备通过惯性测量单元imu或双天线rtk或其他定位单元，例如，gps-rtk，获取其当前的方向和位置。在此基础上，将自行走设备此时的方向yawr加180度即为基站方向yawb=yawr+180，自行走设备位置即为基站位置。

沿着充电基站方向，过基站位置点可确定一条直线，将该直线上距离基站点一定距离，例如图1中距离基站1m的位置设定为自行走设备回归基站引导位置。

需要充电或停止作业时，自行走设备从其工作区域范围，或设定的场地内任意位置通过路径规划算法回到该引导位置。当自行走设备回到该引导位置时，利用控制单元中的软件控制自行走设备原地转向，将自行走设备两个行走轮执行反向同速（-v,v）运动，imu实时同步的测量自行走设备航向。当自行走设备对准基站朝向yawb后，停止转向，控制调整自行走设备沿着图示中标记的虚拟引导线的方向即yawb航向直线移动，由此，自行走设备可准确到达充电基站。这种导向方式下自行走设备进入基站朝向精准，其充电接口的电触片能准确对接到基站充电端口的插头。

本发明通过在基站朝向的方位设置引导位置，利用该引导位置确定自行走设备回归充电站的方向和位置，能够自动将自行走设备由该引导位置准确的连接至基站的充电端口。该引导位置对自行走设备的定位和导向，主要通过控制软件实现。本发明能够控制自行走设备移动轨迹来，使其以特定的方式进入基站。该引导位置可通过基于高精度定位系统以虚拟位置的方式实现。本发明利用高精度定位系统，通过特定的引导位置，能够使得自行走设备沿引导位置和基站充电站位置这两个点所行成的固定轨迹返回充电站，确定了自行走设备返回基站的方向，从而能够自动对接基站内部充电设备，

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。