專利名稱：一種智能割草機(jī)系統(tǒng)及其智能割草方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種智能割草機(jī)系統(tǒng)及其智能割草方法，特別是指利用智能割草機(jī)自帶攝像裝置和各傳感器裝置，在邊界電子圍欄圈定區(qū)域內(nèi)完成高效智能割草。
背景技術(shù)：
隨著城市建設(shè)的發(fā)展，人們環(huán)保認(rèn)識(shí)的提高，城市綠化水平已成為衡量一個(gè)城市發(fā)展水平和人們生活質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。近些年，城市廣場(chǎng)和生活小區(qū)的綠地日益增多，對(duì)于草坪的維護(hù)工作量日漸繁重，人們開始嘗試?yán)秒娮有畔⒓夹g(shù)實(shí)現(xiàn)智能化割草的方法。各廠商紛紛推出了各自的智能割草機(jī)產(chǎn)品，并力求在控制成本的前提下，尋找更加安全，簡(jiǎn)捷，高效的割草方法，為用戶提供更智能化的服務(wù)。 傳統(tǒng)的按路線或隨機(jī)割草方式在真實(shí)的割草情況下顯得不夠靈活，對(duì)于不同草坪的疏密程度和散布程度也沒有做出細(xì)化的考慮，導(dǎo)致其割草效率較低，割草機(jī)的使用壽命較短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種智能割草機(jī)系統(tǒng)及其智能割草方法，利用其智能割草方法，根據(jù)劃定區(qū)域內(nèi)草坪的實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)高效自主的智能化割草作業(yè)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
一種智能割草機(jī)系統(tǒng)，包括割草機(jī)、邊界電子圍欄和充電站，割草機(jī)的頂部安裝有自帶攝像裝置，且割草機(jī)上安裝有傳感器，所述割草機(jī)由電池供電，控制平臺(tái)具有PWM調(diào)速驅(qū)動(dòng)能力和數(shù)據(jù)處理能力；所述割草機(jī)的自帶攝像裝置安裝在割草機(jī)頂蓋上方，可俯視割草機(jī)周圍的草坪；所述割草機(jī)的自身各傳感器主要包括電機(jī)轉(zhuǎn)速霍爾計(jì)數(shù)器、割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置、防碰撞開關(guān)和兩側(cè)電感檢測(cè)裝置；所述邊界電子圍欄用于圈定割草區(qū)域，為割草機(jī)劃定割草邊界；所述充電站位于邊界電子圍欄線內(nèi)，可與智能割草機(jī)對(duì)接進(jìn)行充電。所述割草機(jī)的自帶攝像裝置與割草機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)配合，具備單目視覺處理能力，可通過分析拍攝的草坪圖像判別該局部區(qū)域內(nèi)是否存在還未割過的草，并可提取出未割草區(qū)域邊沿，估算出待割草區(qū)域質(zhì)心位置和割草機(jī)當(dāng)前位置的角度關(guān)系和相對(duì)距離。所述割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置可實(shí)時(shí)檢測(cè)割草電機(jī)運(yùn)行過程中的電流，并將采樣值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入智能割草機(jī)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，從而判斷當(dāng)前草坪的疏密程度。所述邊界電子圍欄可被割草機(jī)上兩側(cè)電感檢測(cè)裝置檢測(cè)到，正常工作時(shí)作為邊界限制；當(dāng)割草機(jī)電量不足時(shí)，割草機(jī)依靠?jī)蓚?cè)的電感檢測(cè)裝置對(duì)電子圍欄進(jìn)行探測(cè)并循跡，最終循跡找到邊界處的充電站完成對(duì)接充電。一種智能割草機(jī)的智能割草方法，包括有以下操作步驟
A)智能割草機(jī)在當(dāng)前位置通過分析攝像裝置拍攝的草坪圖像，尋找到未割草坪區(qū)域，并估算出割草機(jī)需要行進(jìn)的方向和路程，割草機(jī)通過兩輪電機(jī)上的霍爾計(jì)數(shù)器完成該預(yù)定動(dòng)作，到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)開始漸開線模式割草；如未尋找到待割草區(qū)域，則進(jìn)入隨機(jī)直線模式；B)在割草過程中，割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置檢測(cè)電機(jī)電流從而判斷當(dāng)前草坪的疏密狀況，使得智能割草機(jī)調(diào)節(jié)兩個(gè)輪子行進(jìn)的速度，維持割草電機(jī)在正常工作狀態(tài)，不會(huì)因過載保護(hù)而暫停工作；
C)漸開線模式通過圓弧判別使得輪子在不同時(shí)刻均勻加速，并通過霍爾計(jì)數(shù)器的反饋穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，從而使得漸開線盡量均勻散開；
D)漸開線割草過程中，如割草電機(jī)電流在割草機(jī)行進(jìn)一圈的大部分時(shí)間內(nèi)處于空載狀態(tài)，則割草機(jī)立即停止?jié)u開線模式，向漸開線圓外轉(zhuǎn)直角度后，返回到如A)中所述狀態(tài)，由攝像裝置和割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置搜索下一個(gè) 割草區(qū)域；
E)隨機(jī)直線模式下，智能割草機(jī)通過防碰撞開關(guān)和兩側(cè)電感檢測(cè)裝置在劃定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)蔽障割草，并通過攝像裝置和割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置尋找待割草區(qū)域；如果割草電機(jī)電流連續(xù)一段時(shí)間超過閾值，則表明當(dāng)前區(qū)域有草或草未割凈，而后進(jìn)入到漸開線模式對(duì)該區(qū)域割草。本發(fā)明具有的有益效果智能割草機(jī)在邊界電子圍欄圈定的割草區(qū)域內(nèi)，依靠自帶的攝像裝置和割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置，通過單目視覺技術(shù)和各傳感器的數(shù)據(jù)融合，完成對(duì)當(dāng)前局部范圍內(nèi)割草情況的認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)草坪的智能化割草，同時(shí)利用自身各傳感器進(jìn)行蔽障，邊界控制和自動(dòng)返回充電。該方法使得智能割草機(jī)對(duì)區(qū)域內(nèi)草坪疏密和散布等情況做出不同的割草行為，從而提高割草效率，延長(zhǎng)智能割草機(jī)的使用壽命，節(jié)省能耗，增強(qiáng)了割草機(jī)的自主性。


圖I是本發(fā)明一種智能割草機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖。圖2是本發(fā)明所述智能割草方法的工作原理圖。具體實(shí)施方法
下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的具體實(shí)施方法。參照?qǐng)DI所示，一種智能割草機(jī)系統(tǒng)，包括割草機(jī)I、自帶攝像裝置2、自身各傳感器、邊界電子圍欄8和充電站9，割草機(jī)I由電池供電，控制平臺(tái)具有PWM調(diào)速驅(qū)動(dòng)能力和數(shù)據(jù)處理能力，可由人機(jī)界面和無(wú)線遙控裝置控制；割草機(jī)自帶攝像裝置2安裝在割草機(jī)頂蓋上方，可俯視割草機(jī)周圍一定范圍內(nèi)的草坪；割草機(jī)自身各傳感器主要包括電機(jī)轉(zhuǎn)速霍爾計(jì)數(shù)器6，割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置3，防碰撞開關(guān)5和兩側(cè)電感檢測(cè)裝置4 ;邊界電子圍欄8用于圈定割草區(qū)域，為割草機(jī)劃定割草邊界；充電站9位于邊界電子圍欄8上某處，可與割草機(jī)I對(duì)接進(jìn)行充電。割草機(jī)自帶攝像裝置2與割草機(jī)I內(nèi)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)配合，具備單目視覺處理能力，可通過分析拍攝的草坪圖像判別該局部區(qū)域內(nèi)是否存在還未割過的草，并可提取出未割草區(qū)域邊界10，估算出待割草區(qū)域10質(zhì)心位置11和割草機(jī)當(dāng)前位置的角度關(guān)系和相對(duì)距離。割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置3可實(shí)時(shí)檢測(cè)割草電機(jī)7運(yùn)行過程中的電流，并將采樣值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入智能割草機(jī)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，從而判斷當(dāng)前草坪的疏密程度。邊界電子圍欄8可被割草機(jī)上兩側(cè)電感檢測(cè)裝置4檢測(cè)到，正常工作時(shí)作為邊界限制；當(dāng)割草機(jī)電量不足時(shí)，割草機(jī)依靠?jī)蓚?cè)的電感檢測(cè)裝置4對(duì)電子圍欄8行探測(cè)并循跡，最終循跡找到邊界處的充電站9完成對(duì)接充電。
下面結(jié)合圖I和圖2詳細(xì)描述本發(fā)明一種智能割草機(jī)系統(tǒng)的智能割草方法
智能割草機(jī)I在當(dāng)前位置通過分析攝像裝置2拍攝的草坪圖像，尋找到未割草坪區(qū)域
10，并估算出割草機(jī)需要行進(jìn)的方向和路程，割草機(jī)通過兩輪電機(jī)上的霍爾計(jì)數(shù)器6完成該預(yù)定動(dòng)作，到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)11開始漸開線模式割草；如未尋找到未割草區(qū)域，則進(jìn)入隨機(jī)直線模式。另一方面，如果圖像分析發(fā)現(xiàn)待割草區(qū)域較大，超過漸開線模式下最大割草半徑，則將漸開線中心定位為距待割草區(qū)域邊緣漸開線最大半徑處。在割草過程中，割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置3檢測(cè)割草電機(jī)7電流從而判斷當(dāng)前草坪的疏密狀況，使得智能割草機(jī)調(diào)節(jié)兩個(gè)輪子行進(jìn)的速度，空載是全速前進(jìn)，遇到的草越茂密則速度降得越低，維持割草電機(jī)在正常工作狀態(tài)，不會(huì)因過載保護(hù)而 暫停工作。漸開線模式通過圓弧判別使得輪子在不同時(shí)刻均勻加速，并通過霍爾計(jì)數(shù)器6的反饋穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，從而使得漸開線盡量均勻散開。漸開線割草過程中，如果割草電機(jī)電流在割草機(jī)行進(jìn)一圈的大部分時(shí)間內(nèi)處于空載狀態(tài)，則割草機(jī)立即停止?jié)u開線模式，向漸開線圓外轉(zhuǎn)直角度后，由攝像裝置2和割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置3重新搜索下一個(gè)割草區(qū)域。隨機(jī)直線模式下，智能割草機(jī)I通過防碰撞開關(guān)5和兩側(cè)電感檢測(cè)裝置4在劃定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)蔽障割草，并通過攝像裝置2和割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置3尋找待割草區(qū)域；如果割草電機(jī)電流連續(xù)一段時(shí)間超過閾值，則表明當(dāng)前區(qū)域有草或草未割凈，而后進(jìn)入到漸開線模式對(duì)該區(qū)域割草。最終當(dāng)智能割草機(jī)I電量不足或在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)隨機(jī)模式下都未發(fā)現(xiàn)待割草區(qū)域，則智能割草機(jī)I通過兩側(cè)電感檢測(cè)裝置4循跡邊界電子圍欄8返回充電站9進(jìn)行充電并待命O
權(quán)利要求
1.一種智能割草機(jī)系統(tǒng),包括割草機(jī)、邊界電子圍欄和充電站，割草機(jī)的頂部安裝有自帶攝像裝置，且割草機(jī)上安裝有傳感器，其特征在于所述割草機(jī)由電池供電，控制平臺(tái)具有PWM調(diào)速驅(qū)動(dòng)能力和數(shù)據(jù)處理能力；所述割草機(jī)的自帶攝像裝置安裝在割草機(jī)頂蓋上方，可俯視割草機(jī)周圍的草坪；所述割草機(jī)的自身各傳感器主要包括電機(jī)轉(zhuǎn)速霍爾計(jì)數(shù)器、割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置、防碰撞開關(guān)和兩側(cè)電感檢測(cè)裝置；所述邊界電子圍欄用于圈定割草區(qū)域，為割草機(jī)劃定割草邊界；所述充電站位于邊界電子圍欄線內(nèi)，可與智能割草機(jī)對(duì)接進(jìn)行充電。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種智能割草機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述割草機(jī)的自帶攝像裝置與割草機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)配合，具備單目視覺處理能力，可通過分析拍攝的草坪圖像判別該局部區(qū)域內(nèi)是否存在還未割過的草，并可提取出未割草區(qū)域邊沿，估算出待割草區(qū)域質(zhì)心位置和割草機(jī)當(dāng)前位置的角度關(guān)系和相對(duì)距離。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的一種智能割草機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置可實(shí)時(shí)檢測(cè)割草電機(jī)運(yùn)行過程中的電流，并將采樣值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入智能割草機(jī)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，從而判斷當(dāng)前草坪的疏密程度。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的一種智能割草機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述邊界電子圍欄可被割草機(jī)上兩側(cè)電感檢測(cè)裝置檢測(cè)到，正常工作時(shí)作為邊界限制；當(dāng)割草機(jī)電量不足時(shí)，割草機(jī)依靠?jī)蓚?cè)的電感檢測(cè)裝置對(duì)電子圍欄進(jìn)行探測(cè)并循跡，最終循跡找到邊界處的充電站完成對(duì)接充電。
5.一種智能割草機(jī)的智能割草方法，其特征在于，包括有以下操作步驟 A)智能割草機(jī)在當(dāng)前位置通過分析攝像裝置拍攝的草坪圖像，尋找到未割草坪區(qū)域，并估算出割草機(jī)需要行進(jìn)的方向和路程，割草機(jī)通過兩輪電機(jī)上的霍爾計(jì)數(shù)器完成該預(yù)定動(dòng)作，到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)開始漸開線模式割草；如未尋找到待割草區(qū)域，則進(jìn)入隨機(jī)直線模式； B)在割草過程中，割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置檢測(cè)電機(jī)電流從而判斷當(dāng)前草坪的疏密狀況，使得智能割草機(jī)調(diào)節(jié)兩個(gè)輪子行進(jìn)的速度，維持割草電機(jī)在正常工作狀態(tài)，不會(huì)因過載保護(hù)而暫停工作； C)漸開線模式通過圓弧判別使得輪子在不同時(shí)刻均勻加速，并通過霍爾計(jì)數(shù)器的反饋穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，從而使得漸開線盡量均勻散開； D)漸開線割草過程中，如割草電機(jī)電流在割草機(jī)行進(jìn)一圈的大部分時(shí)間內(nèi)處于空載狀態(tài)，則割草機(jī)立即停止?jié)u開線模式，向漸開線圓外轉(zhuǎn)直角度后，返回到如A)中所述狀態(tài)，由攝像裝置和割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置搜索下一個(gè)割草區(qū)域； E)隨機(jī)直線模式下，智能割草機(jī)通過防碰撞開關(guān)和兩側(cè)電感檢測(cè)裝置在劃定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)蔽障割草，并通過攝像裝置和割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置尋找待割草區(qū)域；如果割草電機(jī)電流連續(xù)一段時(shí)間超過閾值，則表明當(dāng)前區(qū)域有草或草未割凈，而后進(jìn)入到漸開線模式對(duì)該區(qū)域割草。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能割草機(jī)系統(tǒng)及其智能割草方法，包括割草機(jī)、自帶攝像裝置、自帶各傳感器，邊界電子圍欄和充電站。智能割草機(jī)在邊界電子圍欄圈定的割草區(qū)域內(nèi)，依靠自帶的攝像裝置和割草電機(jī)電流檢測(cè)裝置，通過單目視覺技術(shù)和各傳感器的數(shù)據(jù)融合，完成對(duì)當(dāng)前局部范圍內(nèi)割草情況的認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)草坪的智能化割草，同時(shí)利用自身各傳感器進(jìn)行蔽障，邊界控制和自動(dòng)返回充電。該方法使得智能割草機(jī)對(duì)區(qū)域內(nèi)草坪疏密和散布等情況做出不同的割草行為，從而提高割草效率，延長(zhǎng)智能割草機(jī)的使用壽命，節(jié)省能耗，增強(qiáng)了割草機(jī)的自主性。
文檔編號(hào)A01D34/00GK102771246SQ20121023222
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者孫玉喜, 賈思強(qiáng), 鄧華, 陸起涌 申請(qǐng)人:蕪湖鴻宇智能科技有限公司