自动行走设备回归系统的制作方法

1.本发明属于自动行走机器人技术领域，具体涉及一种自动行走设备回归系统。


背景技术：

2.割草机是一种常见的用于修剪草坪、植被的电动工具。在一个典型的应用场景中，割草机在一个被预先设定的边界中行进作业，并在电量低于设定值时被回收至设定在边界内或边界上的充电站中以完成电量补给。这样，由割草机、边界以及配套的充电站组成了一个回归系统。
3.现有技术公开的具有多个充电站的回归系统中，为了实现对系统中割草机的回收充电，其充电站中设置站发送器对割草机发送状态信号，使得割草机能够根据该状态信号避开已经被占用的充电站，实现回归系统中割草机的回收充电调度。然而，由于站发送器通常是持续地发送状态信号且信号在各个方向上均匀辐射，在一些布置有多个这样回归系统的环境中，两个相邻回归系统中的充电站信号可能会彼此干扰，从而使得回归系统中割草机回收充电调度的可靠性降低。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种自动行走设备回归系统，以解决现有技术回归系统中作业设备回收充电调度可靠性低的问题。
5.为了实现上述目的，本技术一实施例提供的技术方案如下：
6.一种自动行走设备回归系统，所述回归系统包括多个自动行走设备和多个充电站，所述回归系统包括边界(10)，所述边界(10)包括所述充电站处的第一边界(11)和与所述第一边界并联的第二边界(12)，所述第一边界将所述多个充电站串联以形成闭合的串联回路，所述充电站经由所述第一边界和/或第二边界向外发送边界信号；其中，
7.若当前所述充电站处存在充电的所述自动行走设备时，当前所述充电站处的第一边界开路且第二边界通路，以使另一所述自动行走设备根据所述第二边界发送的所述边界信号行走至另一所述充电站。
8.一实施例中，若当前所述充电站处不存在充电的所述自动行走设备时，当前所述充电站处的第一边界通路且第二边界开路，所述自动行走设备根据所述第一边界发送的边界信号行走至所述充电站。
9.一实施例中，所述第二边界包括并线段，当所述充电站对所述自动行走设备充电时，另一所述自动行走设备可在根据所述充电站处第二边界发送的边界信号跨行过所述并线段。
10.一实施例中，所述并线段包括第一子并线边界和第二子并线边界，所述第一子并线边界和第二子并线边界在所述自动行走设备跨行所述并线段处的间距小于预设值。
11.一实施例中，所述充电站配置有第一开关，所述回归系统通过所述第一开关的开闭控制所述充电站处第一边界的通路或开路。
12.一实施例中，所述充电站处的第二边界上配置有第二开关，所述回归系统通过所述第二开关的开闭控制所述第二边界的通路或开路。
13.一实施例中，所述回归系统中充电站的数量大于或者等于自动行走设备的数量。
14.一实施例中，若当前所述充电站处不存在充电的所述自动行走设备时，所述充电站处第一边界发送的边界信号强度大于第二边界发送的边界信号强度，以使所述自动行走设备根据所述第一边界发送的边界信号行走至所述充电站。
15.一实施例中，在传输所述边界信号的方向上，延伸进所述充电站的第一边界长度小于与其并联的第二边界的长度。
16.一实施例中，所述回归系统中充电站的数量大于自动行走设备的数量。
17.一实施例中，所述充电站配置有第一开关，当所述充电站处不存在充电的所述自动行走设备时，所述第一开关控制所述充电站处的第一边界开路且第二边界通路。
18.本技术的回归系统通过在边界上设置并联的第一边界和第二边界，充电站在对自动行走设备充电时，会将与该充电站对应的第一边界开路且第二边界通路，以使其它自动行走设备在行走至该充电站处时，可根据该充电站处第二边界发送的边界信号行走至另一充电站，从而避开第一边界上被占用的充电站；并且，由于充电站在回收充电调度的过程中，不需要向周围辐射信号，在即使配置多个回归系统的大面积应用场景中也不会彼此干扰，保证了自动行走设备回收充电调度的可靠性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本技术一实施例中回归系统的结构示意图；
21.图2至4是本技术一实施例回归系统中充电站回收自动行走设备时不同状态示意图；
22.图5是本技术一实施例回归系统中设置的双闸第一开关的结构示意图；
23.图6是本技术一实施例回归系统中充电站未对自动行走设备充电时，第一开关和第二开关的状态示意图；
24.图7是本技术一实施例回归系统中充电站对自动行走设备充电时，第一开关和第二开关的状态示意图；
25.图8是本技术又一实施例中回归系统的结构示意图；
26.图9至图10是本技术又一实施例回归系统中充电站回收自动行走设备时不同状态示意图；
27.图11是本技术又一实施例回归系统中充电站未对自动行走设备充电时，第一开关的状态示意图；
28.图12是本技术又一实施例回归系统中充电站对自动行走设备充电时，第一开关的状态示意图；
29.图13是本技术又一实施例回归系统的方案中，若自动行走设备数量大于或等于充
电站数量，充电站处区域边界和绕行边界中信号闭环传输的场景示意图。
具体实施方式
30.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。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等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。
31.参图1至4，介绍本技术自动行走设备回归系统100的一具体实施方式。在本实施方式中，该回归系统100包括边界10、充电站20、以及自动行走设备40。
32.回归系统100的边界10用于围成一个区域a，自动行走设备40可以在该限定的区域a内行进并实施作业。自动行走设备40在作业过程中可以是例如按照预先规划的路径、随机的路径、或者被人为控制地在区域a内行进。
33.示范性地，充电站20可产生周期性的边界信号(即电流信号)，并发送至边界10中，边界10为导线，其上流过相应的周期性电流，该电流在边界10附近产生周期性的磁场。磁场具有方向性和强弱，在边界10两侧方向相反，即在工作范围的内外方向相反，且越接近边界10，磁场信号越强。优选的，上述周期性电流信号可以为方波脉冲信号，因其生成方式和识别均较易，从而可以降低成本，提高效率。本技术各实施例附图中示出的沿边界的“箭头”标识即是指这里的边界信号在边界中的传输方向。
34.本技术的一个实施例中，边界10包括在充电站20处的第一边界11以及与第一边界11并联的第二边界12，该第一边界11将多个充电站20串联以形成闭合的串联回路。充电站20可经由第一边界11和/或第二边界12向外发送边界信号。
35.充电站20可用于回收区域a内的自动行走设备40，并对自动行走设备40进行充电。自动行走设备40通常由蓄电池提供作业所需的电能，其储存的电能由于自动行走设备40的运行而下降，相应地，这里对自动行走设备40进行充电实质上也即指为自动行走设备40中蓄电池进行电量补充的过程。
36.在一个示范的充电站20回收自动行走设备40的流程中，如果自动行走设备40满足预设的回归条件，例如检测到自身蓄电池的剩余电量小于预设比例(例如5％)时，自动行走设备40会停止当前的作业，并继续沿着当前行进的方向驶向边界10。自动行走设备40可以配置相应的边界传感器以在触及到边界10时可以骑跨在边界10上，并在边界10发出的边界信号的引导下沿边界10行进。这样，自动行走设备40必然将会被引导回收至一定位在第一边界11上的充电站20中。
37.在大面积的应用场景中，一个区域a内通常配置有多个自动行走设备40以协同作业。较佳的，边界10上的多个第一边界11上也会分别设置充电站20以满足多个自动行走设备40同时充电的需求。
38.为了使多个需要充电的自动行走设备40能够各自回收至空闲的充电站20，本技术的回归系统100中，当一个充电站20处存在充电的自动行走设备40时，该充电站20处的第一边界11开路且第二边界12通路。这样，该第一边界11即不会发送可以引导自动行走设备40行走的边界信号，以使得另一自动行走设备40在行驶到该充电站20处时，会根据对应第二边界12发送的边界信号行走至另一个充电站，从而绕过当前在为自动行走设备充电的该充电站20(图4所示状态)。
39.在一个实施例中，若当前充电站20处不存在充电的自动行走设备40时，该充电站20处的第一边界11通路且第二边界12开路。这样，当自动行走设备40沿着边界10行进到充电站20处时(图2所示状态)，由于第二边界12没有发送可引导自动行走设备40行进的边界信号，自动行走设备40会根据该充电站20处第一边界11发送的边界信号行走至充电站(图3所示状态)，以实现对自动行走设备40的回收充电。
40.充电站20对自动行走设备40的充电可以例如是通过插接式或者接触式的电连接输送电流，又或者是通过非接触式的感应线圈输送电流等。
41.参图5，在具体的设置中，充电站20可以配置有第一开关31，该第一开关31可以是一双闸开关，通过该第一开关31可以控制充电站20处的第一边界11和第二边界12的通路或开路。对应地，当有自动行走设备在充电站20充电时，该第一开关31控制该充电站20处的第一边界11开路且第二边界12通路；而当没有自动行走设备40在充电站20充电时，该第一开关31则控制该充电站20处的第一边界11通路且第二边界12开路。
42.以上是以双闸开关为例对本技术控制第一边界11和第二边界12的通路或开路进行示范性的说明。参图6和图7，在一些其他的实施例中，还可以通过设置两个单闸开关以实现相同的功能。示范性地，可以在充电站20配置第一开关31以及在充电站处的第二边界12上配置第二开关32。回归系统通过第一开关31的开闭控制充电站20处第一边界11的通路或开路，并通过第二开关32的开闭控制第二边界12的通路或开路。对应地，当有自动行走设备40在充电站20充电时，该第一开关31控制该充电站20处的第一边界11开路、且第二开关32控制第二边界12通路；而当没有自动行走设备40在充电站20充电时，该第一开关31则控制该充电站20处的第一边界11通路、且第二开关32控制第二边界12开路。
43.示范性地，当充电站20未对自动行走设备40充电时，第一开关31和第二开关32都处于常开状态(图6所示状态)。其中，第一开关31处于常开状态时，对应充电站20处的第一边界11通路；第二开关32处于常开状态时，对应充电站20处的第二边界12开路。
44.当自动行走设备40沿着第一边界11回收充电时，通过结构上与第一开关31和第二开关32的干涉，将第一开关31和第二开关32切换至闭合状态(图7所示状态)。闭合的第一开关31将对应的第一边界11开路，从而使得连接在该部分第一边界11上的充电站20只提供充电功能；同时，闭合的第二开关32将对应的第二边界12通路，回归系统100中的边界信号可以从第二边界12中经过从而形成新的通路。
45.当然，需要说明的是，第一开关31和第二开关32的开闭状态与第一边界11和第二边界12的通路或开路状态的对应关系可以根据需要进行设计。在一些替换的实施例中，例如第一开关31闭合时对应的第一边界11设置为通路、以及第二开关32闭合时对应的第二边界12设置为开路，并通过自动行走设备40在充电站时与第一开关31和第二开关32的结构干涉方式的调整实现上述实施例的功能。
46.在第二开关32的物理位置上，可以是同时配置于充电站20中或者直接设置在充电站20之外，当自动行走设备40在充电站20充电时，可以例如通过物理结构上的干涉等方式控制第二开关32的开闭。
47.一实施例中，第二开关32在物理位置上可以较佳地配置于充电站20中，这样，自动行走设备40可以在充电站20充电时更可靠地与第二开关32保持结构干涉。这样的实施例中，充电站20处的第二边界12还包括一并线段121，第二开关32连接在该并线段121上。这里
的并线段121可以是第二边界12中折弯后彼此并行的部分延伸段，并包括第一子并线边界1211和第二子并线边界1212。第一子并线边界1211和第二子并线边界1212之间的距离较佳地设置为尽可能的小。第二开关32可以是连接在该并线段121的一端以在物理位置上具有配置的便利性，并线段121的另一端则远离该充电站20。
48.由于第二开关32在物理位置上被较佳地配置于充电站20中，对应的第二边界12会不可避免地有部分经过充电站20本体。通过将第一子并线边界1211和第二子并线边界1212之间的距离设置为足够的小，当某个充电站20为自动行走设备40充电时，另一自动行走设备在沿着对应第二边界12行进时会直接跨行过这部分并线段121(图4所示状态)，从而避免与充电站20中正在充电的自动行走设备40发生碰撞。
49.在最低限度保证自动行走设备能够跨线行进的实施例中，本技术配置第一子并线边界1211和第二子并线边界1212在自动行走设备跨行并线段处的间距小于预设值，例如小于200mm。
50.在本实施例中，回归系统100中的充电站20和自动行走设备40的数量可以根据实际作业场地的需要进行配置。在较佳的方案中，充电站20的数量需要大于或者等于自动行走设备40的数量，以保证可以同时对区域a内的所有自动行走设备40进行充电。
51.参图8至10，在又一个实施例中，当充电站20a处不存在充电的自动行走设备40a时，该充电站20a处第一边界11a发送的边界信号ia强度大于第二边界12a发送的边界信号ib强度。这样，当自动行走设备40a沿着边界10a行走到充电站20a处时(图9所示状态)，第一边界11a发送的更强边界信号ia会引导自动行走设备40a沿着第一边界11a行走至充电站，以同样实现对自动行走设备40a的回收充电。
52.配合参图11至12，在本实施例中，第二边界12a实际上一直保持发送边界信号的状态，可以直接通过在充电站20a配置一个单闸的第一开关31a，控制充电站20a处的第一边界11a的开路或通路。这样，当充电站20a处存在充电的自动行走设备40a时，第一开关31a单独地可以实现控制充电站处的第一边界11a开路且第二边界12a通路；而当充电站20a处不存在充电的自动行走设备40a时，第一开关31a也可以单独地实现控制充电站20a处的第一边界11a通路且第二边界12a开路。
53.当自动行走设备40a沿着边界10a回收充电时，通过结构上与第一开关31a的干涉，将第一开关31a切换至闭合状态(图12所示状态)。闭合的第一开关31a将对应的第一边界11a开路，从而使得连接在该部分第一边界11a上的充电站20a只提供充电功能。此时，该充电站20a处的第二边界12a由于仍处于通路状态，另一自动行走设备40a在行进至该充电站20a处时，会被第二边界12a发送的边界信号ib引导以避开该充电站20a(图10所示状态)。
54.类似地，第一开关31a的开闭状态与第一边界11a的通路或开路状态的对应关系可以根据需要进行设计。在一些替换的实施例中，例如第一开关31a闭合时对应的第一边界11a设置为通路，并通过自动行走设备40a在充电站20a时与第一开关31a的结构干涉方式的调整实现上述实施例的功能。
55.本实施例中，在边界信号的传输方向上，延伸进充电站20a的第一边界11a长度d小于与其并联的第二边界12a的长度。这样，在充电站20a未对自动行走设备40a充电时，由于第一边界11a上充电站20a与该并联结点之间的距离更近，可以确保第一边界11a中边界信号ia强度能够大于第二边界12a中边界信号ib强度，从而引导自动行走设备40a沿第一边界
11a行走至充电站20a。
56.在本实施例中，回归系统100a中的充电站20a和自动行走设备40a的数量可以根据实际作业场地的需要进行配置。但在较佳的方案中，充电站20a的数量需要大于自动行走设备40a的数量。这是因为，如果充电站20a的数量小于或者等于自动行走设备40a，则存在所有充电站20a都同时在为自动行走设备40a充电的状态，此时，回归系统100a中缺失提供引导自动行走设备40a行进的边界信号的充电站。
57.这种状态下，如果某个充电站20a处的自动行走设备40a充电结束并驶离了充电位置，该充电站20a会恢复提供引导自动行走设备40a行进的边界信号。但此时的边界信号i可能会在原先并联的第一边界11a和第二边界12a中闭环传输(如图13所示状态)，从而使自动行走设备40a将该完整闭合传输回路“误判”为完整的作业区域，进而产生无法脱逃的可能。
58.通过将充电站20a的数量设置为大于自动行走设备40a的数量，可以利用这部分多余的充电站20a中的至少一个为整个回归系统100a提供引导自动行走设备40a沿第一边界11a或第二边界12a行进的边界10a信号，并且，该充电站20a可以较佳的不提供充电功能。
59.在上述的实施方式/实施例中，所提及的自动行走设备可以是割草机、松土机、扫地机、吸尘机、收割机或者其他类似的自动行走设备。上述实施方式/实施例对应附图中示出的割草机只是对自动行走设备的一个典型示意。
60.并且，在上述的实施方式/实施例中，自动行走设备可以是通过其内设置的控制器实现作业路径控制、低电量回收控制等功能。这里的控制器可以是包括微控制器(micro controller unit,mcu)的集成电路，本领域技术人员所熟知的是，微控制器可以包括中央处理单元(central processing unit,cpu)、只读存储模块(read-only memory,rom)、随机存储模块(random access memory,ram)、定时模块、数字模拟转换模块(a/d converter)、以及若干输入/输出端口。当然，控制器也可以采用其它形式的集成电路，如特定用途集成电路(application specific integrated circuits,asic)或现场可编程门阵列(field-programmable gate array,fpga)等。
61.并且，应当理解的是尽管术语第一、第二等在本文中可以被用于描述各种元件或结构，但是这些被描述对象不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将这些描述对象彼此区分开。例如，第一导模式可以被称为第二模式，并且类似地第二模式也可以被称为第一模式，这并不背离本技术的保护范围。
62.并且，在不同的实施方式中可能使用相同的标号或标记，但这并不代表结构或者功能上的联系，而仅仅是为了描述的方便。
63.本发明使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本发明使用的与空间相关的描述语。
64.当元件或层被称为在另一部件或层“上”、与另一部件或层“连接”时，其可以直接在该另一部件或层上、连接到该另一部件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当部件
被称为“直接在另一部件或层上”、“直接连接在另一部件或层上”时，不能存在中间部件或层。
65.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
66.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。