CN102771246B - 一种智能割草机***及其智能割草方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能割草机***及其智能割草方法，包括割草机、自带摄像装置、自带各传感器，边界电子围栏和充电站。智能割草机在边界电子围栏圈定的割草区域内，依靠自带的摄像装置和割草电机电流检测装置，通过单目视觉技术和各传感器的数据融合，完成对当前局部范围内割草情况的认知，实现对区域内草坪的智能化割草，同时利用自身各传感器进行蔽障，边界控制和自动返回充电。该方法使得智能割草机对区域内草坪疏密和散布等情况做出不同的割草行为，从而提高割草效率，延长智能割草机的使用寿命，节省能耗，增强了割草机的自主性。

Description

一种智能割草机***及其智能割草方法

技术领域

本发明是一种智能割草机***及其智能割草方法，特别是指利用智能割草机自带摄像装置和各传感器装置，在边界电子围栏圈定区域内完成高效智能割草。

背景技术

随着城市建设的发展，人们环保认识的提高，城市绿化水平已成为衡量一个城市发展水平和人们生活质量的标准。近些年，城市广场和生活小区的绿地日益增多，对于草坪的维护工作量日渐繁重，人们开始尝试利用电子信息技术实现智能化割草的方法。各厂商纷纷推出了各自的智能割草机产品，并力求在控制成本的前提下，寻找更加安全，简捷，高效的割草方法，为用户提供更智能化的服务。

传统的按路线或随机割草方式在真实的割草情况下显得不够灵活，对于不同草坪的疏密程度和散布程度也没有做出细化的考虑，导致其割草效率较低，割草机的使用寿命较短。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种智能割草机***及其智能割草方法，利用其智能割草方法，根据划定区域内草坪的实际情况，实现高效自主的智能化割草作业。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：

一种智能割草机***，包括割草机、边界电子围栏和充电站，割草机的顶部安装有自带摄像装置，且割草机上安装有传感器，所述割草机由电池供电，控制平台具有PWM调速驱动能力和数据处理能力；所述割草机的自带摄像装置安装在割草机顶盖上方，可俯视割草机周围的草坪；所述割草机的自身各传感器主要包括电机转速霍尔计数器、割草电机电流检测装置、防碰撞开关和两侧电感检测装置；所述边界电子围栏用于圈定割草区域，为割草机划定割草边界；所述充电站位于边界电子围栏线内，可与智能割草机对接进行充电。

所述割草机的自带摄像装置与割草机内数据处理平台配合，具备单目视觉处理能力，可通过分析拍摄的草坪图像判别该局部区域内是否存在还未割过的草，并可提取出未割草区域边沿，估算出待割草区域质心位置和割草机当前位置的角度关系和相对距离。

所述割草电机电流检测装置可实时检测割草电机运行过程中的电流，并将采样值转换为数字量输入智能割草机数据处理平台，从而判断当前草坪的疏密程度。

所述边界电子围栏可被割草机上两侧电感检测装置检测到，正常工作时作为边界限制；当割草机电量不足时，割草机依靠两侧的电感检测装置对电子围栏进行探测并循迹，最终循迹找到边界处的充电站完成对接充电。

一种智能割草机的智能割草方法，包括有以下操作步骤：

A) 智能割草机在当前位置通过分析摄像装置拍摄的草坪图像，寻找到未割草坪区域，并估算出割草机需要行进的方向和路程，割草机通过两轮电机上的霍尔计数器完成该预定动作，到达预定地点开始渐开线模式割草；如未寻找到待割草区域，则进入随机直线模式；

B) 在割草过程中，割草电机电流检测装置检测电机电流从而判断当前草坪的疏密状况，使得智能割草机调节两个轮子行进的速度，维持割草电机在正常工作状态，不会因过载保护而暂停工作；

C) 渐开线模式通过圆弧判别使得轮子在不同时刻均匀加速，并通过霍尔计数器的反馈稳定转速，从而使得渐开线尽量均匀散开；

D) 渐开线割草过程中，如割草电机电流在割草机行进一圈的大部分时间内处于空载状态，则割草机立即停止渐开线模式，向渐开线圆外转直角度后，返回到如A)中所述状态，由摄像装置和割草电机电流检测装置搜索下一个割草区域；

E) 随机直线模式下，智能割草机通过防碰撞开关和两侧电感检测装置在划定区域内进行随机蔽障割草，并通过摄像装置和割草电机电流检测装置寻找待割草区域；如果割草电机电流连续一段时间超过阈值，则表明当前区域有草或草未割净，而后进入到渐开线模式对该区域割草。

本发明具有的有益效果：智能割草机在边界电子围栏圈定的割草区域内，依靠自带的摄像装置和割草电机电流检测装置，通过单目视觉技术和各传感器的数据融合，完成对当前局部范围内割草情况的认知，实现对区域内草坪的智能化割草，同时利用自身各传感器进行蔽障，边界控制和自动返回充电。该方法使得智能割草机对区域内草坪疏密和散布等情况做出不同的割草行为，从而提高割草效率，延长智能割草机的使用寿命，节省能耗，增强了割草机的自主性。

附图说明

图1是本发明一种智能割草机***的***示意图。

图2是本发明所述智能割草方法的工作原理图。

具体实施方法

下面结合附图，说明本发明的具体实施方法。

参照图1所示，一种智能割草机***，包括割草机1、自带摄像装置2、自身各传感器、边界电子围栏8和充电站9，割草机1由电池供电，控制平台具有PWM调速驱动能力和数据处理能力，可由人机界面和无线遥控装置控制；割草机自带摄像装置2安装在割草机顶盖上方，可俯视割草机周围一定范围内的草坪；割草机自身各传感器主要包括电机转速霍尔计数器6，割草电机电流检测装置3，防碰撞开关5和两侧电感检测装置4；边界电子围栏8用于圈定割草区域，为割草机划定割草边界；充电站9位于边界电子围栏8上某处，可与割草机1对接进行充电。

割草机自带摄像装置2与割草机1内数据处理平台配合，具备单目视觉处理能力，可通过分析拍摄的草坪图像判别该局部区域内是否存在还未割过的草，并可提取出未割草区域边界10，估算出待割草区域10质心位置11和割草机当前位置的角度关系和相对距离。

割草电机电流检测装置3可实时检测割草电机7运行过程中的电流，并将采样值转换为数字量输入智能割草机数据处理平台，从而判断当前草坪的疏密程度。

边界电子围栏8可被割草机上两侧电感检测装置4检测到，正常工作时作为边界限制；当割草机电量不足时，割草机依靠两侧的电感检测装置4对电子围栏8行探测并循迹，最终循迹找到边界处的充电站9完成对接充电。

下面结合图1和图2详细描述本发明一种智能割草机***的智能割草方法：

智能割草机1在当前位置通过分析摄像装置2拍摄的草坪图像，寻找到未割草坪区域10，并估算出割草机需要行进的方向和路程，割草机通过两轮电机上的霍尔计数器6完成该预定动作，到达预定地点11开始渐开线模式割草；如未寻找到未割草区域，则进入随机直线模式。另一方面，如果图像分析发现待割草区域较大，超过渐开线模式下最大割草半径，则将渐开线中心定位为距待割草区域边缘渐开线最大半径处。

在割草过程中，割草电机电流检测装置3检测割草电机7电流从而判断当前草坪的疏密状况，使得智能割草机调节两个轮子行进的速度，空载是全速前进，遇到的草越茂密则速度降得越低，维持割草电机在正常工作状态，不会因过载保护而暂停工作。

渐开线模式通过圆弧判别使得轮子在不同时刻均匀加速，并通过霍尔计数器6的反馈稳定转速，从而使得渐开线尽量均匀散开。渐开线割草过程中，如果割草电机电流在割草机行进一圈的大部分时间内处于空载状态，则割草机立即停止渐开线模式，向渐开线圆外转直角度后，由摄像装置2和割草电机电流检测装置3重新搜索下一个割草区域。

随机直线模式下，智能割草机1通过防碰撞开关5和两侧电感检测装置4在划定区域内进行随机蔽障割草，并通过摄像装置2和割草电机电流检测装置3寻找待割草区域；如果割草电机电流连续一段时间超过阈值，则表明当前区域有草或草未割净，而后进入到渐开线模式对该区域割草。

最终当智能割草机1电量不足或在较长时间内随机模式下都未发现待割草区域，则智能割草机1通过两侧电感检测装置4循迹边界电子围栏8返回充电站9进行充电并待命。

Claims (1)

1.一种智能割草机的智能割草方法，其特征在于，包括有以下操作步骤：

A) 智能割草机在当前位置通过分析摄像装置拍摄的草坪图像，寻找到未割草坪区域，并估算出割草机需要行进的方向和路程，割草机通过两轮电机上的霍尔计数器完成预定动作，到达预定地点开始渐开线模式割草；如未寻找到待割草区域，则进入随机直线模式；

B) 在割草过程中，割草电机电流检测装置检测电机电流从而判断当前草坪的疏密状况，使得智能割草机调节两个轮子行进的速度，维持割草电机在正常工作状态，不会因过载保护而暂停工作；

C) 渐开线模式通过圆弧判别使得轮子在不同时刻均匀加速，并通过霍尔计数器的反馈稳定转速，从而使得渐开线尽量均匀散开；

D) 渐开线割草过程中，如割草电机电流在割草机行进一圈的大部分时间内处于空载状态，则割草机立即停止渐开线模式，向渐开线圆外转直角度后，返回到如A)中所述状态，由摄像装置和割草电机电流检测装置搜索下一个割草区域；

E) 随机直线模式下，智能割草机通过防碰撞开关和两侧电感检测装置在划定区域内进行随机蔽障割草，并通过摄像装置和割草电机电流检测装置寻找待割草区域；如果割草电机电流连续一段时间超过阈值，则表明当前区域有草或草未割净，而后进入到渐开线模式对该区域割草。