一种避障系统、避障装置和割草机器人的制作方法

1.本发明实施例涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种避障系统、避障装置和割草机器人。


背景技术：

2.随着人们生活水平的不断提高，人们对休闲环境有了越来越高的要求，私人花园、公园、操场等场地成为了人们休闲娱乐的最佳场所，然而私人花园、公园、操场等草地需要不定期的进行修整，以保证美观。
3.目前通常采用割草机器人来代替人工进行修整，然而割草机器人在工作中常常会遇到各种不同的障碍物。通常割草机器人的避障方法有通过传感器碰撞检测来识别障碍物，或通过视觉识别来识别障碍物，或通过超声波探测障碍物等方式。
4.但是，这些识别方法容易被外界环境遮蔽和干扰造成错误识别，导致无法准确识别真实障碍物，进而容易出现割草机器人误入障碍区域的情况，极大的影响割草机器人后续割草的准确性，亟需改进。


技术实现要素：

5.本发明提供一种避障系统、避障装置和割草机器人，以准确识别避障区域，实现准确方便的避障。
6.第一方面，本发明实施例提供了一种避障系统，所述系统包括：避障装置和割草机器人；其中，所述避障装置包括：主板和封闭导线；所述封闭导线的两端分别与所述主板相连；
7.所述主板，用于通过设置在其内部的信号发生器向所述封闭导线通入电流，使得所述封闭导线周围产生预定强度的磁场信号；
8.所述割草机器人，用于在移动时，通过设置在其内部的磁场传感器对其周围的磁场信号进行检测；根据检测到的磁场信号的方向和强度调整其自身的移动方向，使得所述割草机器人远离所述避障区域。
9.进一步的，所述系统还包括：电池包和太阳能面板；其中，所述电池包分别与所述太阳能板和所述主板相连；
10.所述太阳能面板，用于将吸收到的太阳能转换为电能，使用所述电能为所述电池包充电；
11.所述电池包，用于为所述主板供电。
12.进一步的，所述系统还包括：支撑柱，用于固定所述太阳能面板、所述电池包和所述主板；其中，所述太阳能面板设置在所述支撑柱的顶端；所述电池包和所述主板设置在所述太阳能面板的下方且位于所述支撑柱的外表面的一个支点上；或者，所述电池包和所述主板设置在所述支撑柱的内部。
13.进一步的，所述主板还包括：无线通讯侦测模块，用于侦测所述割草机器人是否移
动至所述避障区域对应的监控范围内；若侦测到所述割草机器人移动至所述避障区域对应的监控范围内，则启动所述信号发生器，使得所述信号发生器处于工作状态；若侦测到所述割草机器人移动至所述避障区域对应的监控范围外时，则关闭所述信号发生器，使得所述信号发生器处于休眠状态；其中，所述工作状态为所述信号发生器向所述封闭导线通入电流的状态；所述休眠状态为所述信号发生器未向所述封闭导线通入电流的状态。
14.进一步的，所述无线通讯侦测模块，具体用于当侦测到所述割草机器人移动至所述避障区域对应的监控范围内时，向所述信号发生器发送一个启动指令，使得所述信号发生器响应于所述启动指令向所述封闭导线通入电流；当侦测到所述割草机器人移动至所述避障区域对应的监控范围外时，则向所述信号发生器发送一个关闭指令，使得所述信号发生器响应于所述关闭指令关闭停止向所述封闭导线通入电流。
15.进一步的，所述无线通讯侦测模块，具体用于通过预先确定的无线通讯定位方式侦测所述割草机器人是否移动至所述避障区域对应的监控范围内/外；其中，所述预先确定的无线通讯定位方式包括但不限于：lora、行动热点wifi、紫峰zigbee、家庭物联网通讯协定技术thread、z-wave、蓝牙。
16.第二方面，本发明实施例还提供了一种避障装置，所述避障装置包括：主板和封闭导线；其中，所述封闭导线的两端分别与所述主板相连；
17.所述主板，用于通过设置在其内部的信号发生器向所述封闭导线通入电流，使得所述封闭导线周围产生预定强度的磁场信号，使得割草机器人在由所述封闭导线圈定的避障区域的外部移动时，通过设置在其内部的磁场传感器对其周围的磁场信号进行检测；若检测到其周围的磁场信号的强度大于预设阈值，则调整其自身的移动方向，使得所述割草机器人远离所述避障区域。
18.进一步的，所述装置还包括：电池包和太阳能面板；其中，所述电池包分别与所述太阳能板和所述主板相连；
19.所述太阳能面板，用于将吸收到的太阳能转换为电能，使用所述电能为所述电池包充电；
20.所述电池包，用于为所述主板供电。
21.进一步的，所述装置还包括：支撑柱，用于固定所述太阳能面板、所述电池包和所述主板；其中，所述太阳能面板设置在所述支撑柱的顶端；所述电池包和所述主板设置在所述太阳能面板的下方且位于所述支撑柱的外表面的一个支点上；或者，所述电池包和所述主板设置在所述支撑柱的内部。
22.进一步的，所述主板还包括：无线通讯侦测模块，用于侦测所述割草机器人是否移动至所述避障区域对应的监控范围内；若侦测到所述割草机器人移动至所述避障区域对应的监控范围内，则启动所述信号发生器，使得所述信号发生器处于工作状态；若侦测到所述割草机器人移动至所述避障区域对应的监控范围外时，则关闭所述信号发生器，使得所述信号发生器处于休眠状态；其中，所述工作状态为所述信号发生器向所述封闭导线通入电流的状态；所述休眠状态为所述信号发生器未向所述封闭导线通入电流的状态。
23.进一步的，所述无线通讯侦测模块，具体用于当侦测到所述割草机器人移动至所述避障区域对应的监控范围内时，向所述信号发生器发送一个启动指令，使得所述信号发生器响应于所述启动指令向所述封闭导线通入电流；当侦测到所述割草机器人移动至所述
避障区域对应的监控范围外时，则向所述信号发生器发送一个关闭指令，使得所述信号发生器响应于所述关闭指令关闭停止向所述封闭导线通入电流。
24.第三方面，本发明实施例还提供了一种割草机器人，其特征在于，所述割草机器人内部设置磁场传感器；所述割草机器人在移动时，通过所述磁场传感器对其周围的磁场信号进行检测；根据检测到的磁场信号的方向和强度调整其自身的移动方向，使得所述割草机器人远离所述避障区域。
25.本发明实施例提供的一种避障系统、避障装置和割草机器人，该系统包括：避障装置和割草机器人；其中，避障装置包括：主板和封闭导线；封闭导线的两端分别与主板相连；主板，用于通过设置在其内部的信号发生器向封闭导线通入电流，使得封闭导线周围产生预定强度的磁场信号；割草机器人，用于在移动时，通过设置在其内部的磁场传感器对其周围的磁场信号进行检测；根据检测到的磁场信号的方向和强度调整其自身的移动方向，使得割草机器人远离避障区域。本技术实施例可以解决现有技术中的识别方法容易被外界环境屏蔽或干扰的问题，准确方便的识别障碍，进而提高避障的效率，为避障提供了一种新思路。
附图说明
26.图1a为本发明实施例一提供的避障系统的结构示意图；
27.图1b为本发明实施例一提供的避障系统电磁感应场景示意图；
28.图2是本发明实施例二提供的避障装置的结构示意图；
29.图3是本发明实施例三提供的割草机器人的结构示意图。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
31.实施例一
32.图1a为本发明实施例一提供的避障系统的结构示意图。本实施例可适用于机器人区域避障的情况，尤其适用于割草机器人，例如，割草机器人在草坪区域内行走，但是草坪区域中的部分区域用于其他工作需要，不允许割草机器人进入打扰。
33.具体的，如图1a所示，本发明实施例提供的一种避障系统，包括避障装置100和割草机器人200。
34.其中，避障装置100包括：主板110和封闭导线120；封闭导线120的两端分别与主板110相连；主板110，用于通过设置在其内部的信号发生器111向封闭导线120通入电流，使得封闭导线120周围产生预定强度的磁场信号；
35.割草机器人200，用于在移动时，通过设置在其内部的磁场传感器对其周围的磁场信号进行检测；根据检测到的磁场信号的方向和强度调整其自身的移动方向，使得割草机器人200远离避障区域。
36.本实施例中，割草机器人200在草坪区域内行走，封闭导线120圈住草坪区域中的部分区域用于其他工作需要，避免割草机器人200进入打扰。其中，封闭导线120的两端可以
是连接至主板110，也可以是通过连接支撑柱150内的导线连接至主板110，在此不作限定。
37.图1b为本发明实施例一提供的避障系统电磁感应场景示意图，如图1b所示，由信号发生器111产生出可识别并具有一定抗干扰能力的电流信号，封闭导线120中通入该电流信号后，根据电磁感应原理，该电流信号会产生相应的磁场信号，使得封闭导线120圈住的草坪区域附近持续地产生磁场。
38.在割草机器人200上设置有磁场传感器，可以将各种磁场及其变化的量转变成电信号输出。割草机器人200在行进过程中，通过磁场传感器检测和识别封闭导线120周围所产生的可识别的磁场信号，一旦检测到该磁场信号，就认为附近有封闭导线120，从而作出相应的避障动作。
39.在一个可选的实施方式中，在通过设置在其内部的磁场传感器对其周围的磁场信号进行检测时，可以先根据磁场信号的方向确定割草机器人200是否在封闭导线120圈定的避障区域内。若否，则可以根据检测到的磁场信号的强度调整自身的移动方向。若是，则人为干预将割草机器人置于避障区域外。
40.具体的，可以通过磁场强度判断该磁场信号是否为目标磁场信号。一旦检测到磁场强度在预设的阈值范围内，则认为该磁场信号为目标磁场信号，也就代表周围有封闭导线120。割草机器人200可以根据实际场景的需要，对自身的运动参数进行调整，从而实现精准避障。其中，割草机器人200的运动参数可以包括：运动速度、运动加速度和移动方向中的至少一种。
41.在上述技术方案的基础上，可选的，避障系统还包括：电池包130和太阳能面板140；其中，电池包130分别与太阳能板140和主板110相连；太阳能面板140，用于将吸收到的太阳能转换为电能，使用电能为电池包130充电；电池包130，用于为主板110供电。
42.在本实施例的技术方案的基础上，可以设置多个电池包130备用。这样设置，太阳能可以持续给电池包130充电以保证有充足的电量。当遇到阴雨天气时，备用的电池包130则可以为主板110供电。
43.进一步的，避障系统还包括：支撑柱150，用于固定太阳能面板140、电池包130和主板110；其中，太阳能面板140设置在支撑柱150的顶端；电池包130和主板110设置在太阳能面板140的下方且位于支撑柱150的外表面的一个支点上；或者，电池包130和主板110设置在支撑柱150的内部。
44.可选的，电池包130和主板110可以集合在一起装在一个盒子中，置于太阳能面140下方，且位于支撑柱150的外表面的一个支点上。这样设置的好处在于，太阳能面板140可以在下雨天挡住雨水，起到对电池包130和主板110防水的作用。可选的，也可以将电池包130和主板110直接置于支撑柱150内部。
45.电池包130的电量有限，如果一直处于工作状态，很容易消耗电量。进一步的，主板110还包括：无线通讯侦测模块，用于侦测割草机器人200是否移动至避障区域对应的监控范围内；若侦测到割草机器人200移动至避障区域对应的监控范围内，则启动信号发生器111，使得信号发生器111处于工作状态；若侦测到割草机器人200移动至避障区域对应的监控范围外时，则关闭信号发生器111，使得信号发生器111处于休眠状态；其中，工作状态为信号发生器111向封闭导线120通入电流的状态；休眠状态为信号发生器111未向封闭导线120通入电流的状态。这样设置的好处在于，当无无线通讯侦测模块侦测到割草机器人200
时，则触发主板110产生脉冲电流，否则就使主板110进入休眠节能模式，以便节约用电。
46.具体的，当无线通讯侦测模块侦测到割草机器人200移动至避障区域对应的监控范围内时，向信号发生器111发送一个启动指令，使得信号发生器111响应于启动指令向封闭导线120通入电流；当无线通讯侦测模块侦测到割草机器人200移动至避障区域对应的监控范围外时，则向信号发生器111发送一个关闭指令，使得信号发生器111响应于关闭指令停止向封闭导线120通入电流。
47.优选的，无线通讯侦测模块，具体用于通过预先确定的无线通讯定位方式侦测割草机器人200是否移动至避障区域对应的监控范围内/外；其中，预先确定的无线通讯定位方式包括但不限于：lora、wifi、zigbee、thread、z-wave、蓝牙。
48.本发明实施例提出的避障系统，包括：避障装置和割草机器人；其中，该避障装置包括：主板和封闭导线；封闭导线的两端分别与主板相连；主板，用于通过设置在其内部的信号发生器向封闭导线通入电流，使得封闭导线周围产生预定强度的磁场信号；割草机器人，用于在移动时，通过设置在其内部的磁场传感器对其周围的磁场信号进行检测；根据检测到的磁场信号的方向和强度调整其自身的移动方向，使得割草机器人远离避障区域。和现有技术相比，本发明实施例提供的避障系统，一方面，可以解决现有技术中的识别方法容易被外界环境屏蔽或干扰的问题，准确方便的识别障碍，进而提高避障的效率，为避障提供了一种新思路。另一方面，通过太阳能供电和无线通讯侦测模块控制信号发送的启停，可以节能。
49.实施例二
50.图2为本发明实施例二提供的一种避障装置的结构示意图。如图2所示，该避障装置100包括：主板110和封闭导线120。
51.其中，封闭导线120的两端分别与主板110相连；主板110，用于通过设置在其内部的信号发生器111向封闭导线120通入电流，使得封闭导线120周围产生预定强度的磁场信号，使得割草机器人200在移动时，通过设置在其内部的磁场传感器对其周围的磁场信号进行检测；根据检测到的磁场信号的方向和强度调整其自身的移动方向，使得割草机器人200远离避障区域。
52.本实施例中，割草机器人200在草坪区域内行走，封闭导线120圈住草坪区域中的部分区域用于其他工作需要，避免割草机器人200进入打扰。其中，封闭导线120的两端可以是连接至主板110，也可以是通过连接支撑柱150内的导线连接至主板110，在此不作限定。
53.具体的，由信号发生器111产生出可识别并具有一定抗干扰能力的电流信号，封闭导线120中通入该电流信号后，根据电磁感应原理，该电流信号会产生相应的磁场信号，使得封闭导线120圈住的草坪区域附近持续地产生磁场。
54.进一步的，避障装置还包括：电池包130和太阳能面板140；其中，电池包130分别与太阳能板140和主板110相连；太阳能面板140，用于将吸收到的太阳能转换为电能，使用电能为电池包130充电；电池包130，用于为主板110供电。
55.在本实施例的技术方案的基础上，避障装置中可以设置多个电池包130备用。这样设置，太阳能可以持续给电池包130充电以保证有充足的电量。当遇到阴雨天气时，备用的电池包130则可以为主板110供电。
56.可选的，避障装置还包括：支撑柱150，用于固定太阳能面板140、电池包130和主板
110；其中，太阳能面板140设置在支撑柱150的顶端；电池包130和主板110设置在太阳能面板140的下方且位于支撑柱140的外表面的一个支点上；或者，电池包130和主板110设置在支撑柱150的内部。
57.可选的，电池包130和主板110可以集合在一起装在一个盒子中，置于太阳能面140下方，且位于支撑柱150的外表面的一个支点上。这样设置的好处在于，太阳能面板140可以在下雨天挡住雨水，起到对电池包130和主板110防水的作用。可选的，也可以将电池包130和主板110直接置于支撑柱150内部。
58.在上述技术方案的基础上，可选的，主板110还包括：无线通讯侦测模块，用于侦测割草机器人200是否移动至避障区域对应的监控范围内；若侦测到割草机器人200移动至避障区域对应的监控范围内，则启动信号发生器111，使得信号发生器111处于工作状态；若侦测到割草机器人200移动至避障区域对应的监控范围外时，则关闭信号发生器111，使得信号发生器111处于休眠状态；其中，工作状态为信号发生器111向封闭导线120通入电流的状态；休眠状态为信号发生器111未向封闭导线120通入电流的状态。这样设置的好处在于，当无无线通讯侦测模块侦测到割草机器人200时，则触发主板110中的信号发生器111产生脉冲电流，否则就使信号发生器111进入休眠节能模式，以便节约用电。
59.本实施例中，当无线通讯侦测模块侦测到割草机器人200移动至避障区域对应的监控范围内时，向信号发生器111发送一个启动指令，使得信号发生器111响应于启动指令向封闭导线120通入电流；当无线通讯侦测模块侦测到割草机器人200移动至避障区域对应的监控范围外时，则向信号发生器111发送一个关闭指令，使得信号发生器111响应于关闭指令关闭停止向封闭导线120通入电流。
60.进一步的，无线通讯侦测模块，具体用于通过预先确定的无线通讯定位方式侦测割草机器人200是否移动至避障区域对应的监控范围内/外；其中，预先确定的无线通讯定位方式包括但不限于：lora、wifi、zigbee、thread、z-wave、蓝牙。
61.本发明实施例剔除的避障装置包括：主板和封闭导线；其中，封闭导线的两端分别与主板相连；主板，用于通过设置在其内部的信号发生器向封闭导线通入电流，使得封闭导线周围产生预定强度的磁场信号，使得割草机器人在移动时，通过设置在其内部的磁场传感器对其周围的磁场信号进行检测；根据检测到的磁场信号的方向和强度调整其自身的移动方向，使得割草机器人远离避障区域。和现有技术相比，本发明实施例提供的避障装置，一方面，可以通过在避障区域产生持续的磁场以供割草机器人识别，达到割草机器人准确方便避障的作用。另一方面，通过太阳能供电和无线通讯侦测模块控制信号发送的启停，可以节能。
62.实施例三
63.图3为本发明实施例三提供的一种割草机器人的结构示意图。割草机器人内部设置磁场传感器。在移动时，割草机器人通过磁场传感器对其周围的磁场信号进行检测，并根据检测到的磁场信号的方向和强度调整其自身的移动方向，使得割草机器人远离避障区域。
64.可选的，在通过磁场传感器对其周围的磁场信号进行检测时，可以先根据磁场信号的方向确定割草机器人200是否在封闭导线120圈定的避障区域内。若否，则可以根据检测到的磁场信号的强度调整自身的移动方向。若是，则人为干预将割草机器人置于避障区
域外。
65.具体的，可以通过磁场强度判断该磁场信号是否为目标磁场信号。一旦检测到磁场强度在预设的阈值范围内，则认为该磁场信号为目标磁场信号，也就代表周围有封闭导线120。割草机器人200可以根据实际场景的需要，对自身的运动参数进行调整，从而实现精准避障。其中，割草机器人200的运动参数可以包括：运动速度、运动加速度和移动方向中的至少一种。
66.图3示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性割草机器人200的框图。图3显示的割草机器人200仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
67.如图3所示，割草机器人200以通用计算设备的形式表现。割草机器人200的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
68.总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(isa)总线，微通道体系结构(mac)总线，增强型isa总线、视频电子标准协会(vesa)局域总线以及外围组件互连(pci)总线。
69.割草机器人200典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被割草机器人200访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
70.系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(ram)30和/或高速缓存存储器32。割草机器人200可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图3未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图3中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如cd-rom,dvd-rom或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
71.具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如系统存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
72.割草机器人200也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该割草机器人200交互的设备通信，和/或与使得该割草机器人200能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口22进行。并且，割草机器人200还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与割草机器人200的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合割草机器人200使用其它硬件和/或软件模块，包
括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
73.处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的避障方案。
74.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。