CN103576678B - 自动返回***及控制自动行走设备返回停靠站的方法 - Google Patents
自动返回***及控制自动行走设备返回停靠站的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种控制自动行走设备返回停靠站的方法，停靠站上设有用于发出超声波信号的发生装置，自动行走设备包括控制器及接收装置。所述接收装置侦测超声波信号，控制器根据接收装置至少两个接收角度范围的信号接收情况，控制所述自动行走设备的行走方向，使得所述自动行走设备返回所述停靠站。本发明还提供了一种自动返回***。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动返回***及控制自动行走设备返回停靠站的方法。
背景技术
随着计算机技术和人工智能技术的不断进步，类似于智能机器人的自动工作***已经开始慢慢的走进人们的生活。三星、伊莱克斯等公司均开发了全自动吸尘器并已经投入市场。这种全自动吸尘器通常体积小巧，集成有环境传感器、自驱***、吸尘***、电池和充电***，能够无需人工操控，自行在室内巡航，在能量低时自动返回停靠站，对接并充电，然后继续巡航吸尘。同时，哈斯科瓦纳等公司开发了类似的自动割草机，其能够自动在用户的草坪中割草、充电，无需用户干涉。由于这种自动工作***一次设置之后就无需再投入精力管理，将用户从清洁、草坪维护等枯燥且费时费力的家务工作中解放出来，因此受到极大欢迎。
请参照图1，现有的自动割草机100在由边界线10围成的封闭区域内工作，当其电量较低或其他原因需要返回到停靠站200时，自动割草机100跨过边界线10，并沿边界线10顺时针或逆时针返回停靠站200。
然而当自动割草机100本来就位于距离停靠站200较近的某些位置时，如图1中自动割草机100所处的位置，自动割草机100返回时寻找最接近的边界线10，并按逆时针返回停靠站200，返回路线不合理且浪费电能。因此有必要对现有的割草机及停靠站进行改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种快速自动返回的自动返回***及控制自动行走设备返回停靠站的方法。
本发明的技术方案是这样实现的：一种控制自动行走设备返回停靠站的方法，所述停靠站上设有用于发出超声波信号的发生装置，所述自动行走设备包括用于接收超声波信号的接收装置及控制器，所述自动行走设备在预设的工作范围内工作，所述接收装置具有至少两个接收角度范围，所述方法包括以下步骤：所述自动行走设备启动回归时，所述控制器控制所述接收装置开始侦测超声波信号；所述控制器根据所述接收装置在至少两个接收角度范围的信号接收情况，控制所述自动行走设备的行走方向，使得所述自动行走设备返回所述停靠站。
优选地，所述接收装置包括第一接收器及第二接收器，所述第一接收器、第二接收器具有各自的接收角度范围。
优选地，所述接收装置转动设置于所述自动行走设备上，所述控制器控制所述接收装置旋转或摆动，从而在至少两个接收角度范围接收超声波信号。
优选地，所述工作范围由封闭的边界线界定，所述控制器根据所述接收装置在至少两个接收角度范围的信号接收情况，控制所述自动行走设备移动到所述工作范围的边侧区域，当所述自动行走设备到达所述边侧区域后，所述控制器控制所述自动行走设备沿边界线返回停靠站。
进一步地，所述接收装置包括第一接收器及第二接收器，所述第一接收器、第二接收器分别位于所述自动行走设备中轴线的左右两侧，且所述第一接收器的接收角度范围与第二接收器的接收角度范围不相交或部分相交，当第一接收器接收到超声波信号时，所述控制器控制自动行走设备保持行走方向，当第二接收器接收到超声波信号时，所述控制器控制自动行走设备旋转，直到第一接收器接收到超声波信号，从而确定行走方向。
优选地，所述发生装置包括至少两个发生器，所述至少两个发生器发出不同的超声波信号，所述至少两个发生器的发射角部分重叠，从而将所述发生装置的发射范围划分为单信号覆盖区域及一个或多个重叠信号覆盖区域，所述接收装置具有两个接收角度范围，分别朝向所述自动行走设备中轴线的左右两侧且所述两个接收角度范围部分相交，所述控制器根据所述接收装置接收的超声波信号判断所述自动行走设备所处的区域，并根据所述接收装置的信号接收情况控制所述自动行走设备移动到特定的重叠信号覆盖区域，当所述自动行走设备位于特定的重叠信号覆盖区域时，所述控制器根据所述接收装置的信号接收情况控制所述自动行走设备朝向所述停靠站行走。
进一步地，当所述自动行走设备位于所述单信号覆盖区域时，所述控制器控制所述自动行走设备旋转，使得所述接收装置在预定接收角度范围接收到超声波信号，在另一个接收角度范围接收不到超声波信号，并以此时所述自动行走设备的朝向为行走方向，从而控制所述自动行走设备移动到特定的重叠信号覆盖区域。
进一步地，当所述自动行走设备位于所述特定的重叠信号覆盖区域时，所述控制器控制所述自动行走设备旋转，使得所述接收装置在两个接收角度范围均接收到所述至少两个超声波发生器发出的信号，从而控制所述自动行走设备朝向所述停靠站行走。
进一步地，在判断所述自动行走设备所处的区域前，所述控制器控制所述自动行走设备旋转一周，之后根据所述接收装置接收到的超声波信号判断所述自动行走设备所处的区域。
进一步地，所述发生装置包括第一发生器及第二发生器，所述特定的重叠信号覆盖区域为双重信号覆盖区域。
进一步地，所述发生装置包括第一发生器、第二发生器及第三发生器，所述第三发生器设置于第一发生器与第二发生器之间，所述第一发生器、第二发生器及第三发生器的发射角彼此部分重叠，从而将所述发生装置的发射范围分为单信号覆盖区域、双重信号覆盖区域及三重信号覆盖区域，所述特定的重叠信号覆盖区域为三重信号覆盖区域。
本发明还提供一种自动返回***，包括停靠站及自动行走设备，所述停靠站设有用于发出超声波信号的发生装置，所述自动行走设备包括用于接收超声波信号的接收装置及控制器，所述自动行走设备在预设的工作范围内工作，所述接收装置具有至少两个接收角度范围，所述控制器在所述自动行走设备启动回归时控制所述接收装置开始侦测超声波信号，并根据接收装置在至少两个接收角度范围的信号接收情况控制所述自动行走设备的行走方向，使得所述自动行走设备返回所述停靠站。
优选地，所述接收装置包括第一接收器及第二接收器，所述第一接收器、第二接收器具有各自的接收角度范围。
优选地，所述接收装置转动设置于所述自动行走设备上，所述控制器控制所述接收装置旋转或摆动，从而在至少两个接收角度范围接收超声波信号。
优选地，所述工作范围由封闭的边界线界定，所述控制器根据所述接收装置在至少两个接收角度范围的信号接收情况，控制所述自动行走设备移动到所述工作范围的边侧区域，当所述自动行走设备到达所述边侧区域后，所述控制器控制所述自动行走设备沿边界线返回所述停靠站。
进一步地，所述接收装置包括第一接收器及第二接收器，所述第一接收器、第二接收器分别位于所述自动行走设备中轴线的左右两侧，且所述第一接收器的接收角度范围与第二接收器的接收角度范围不相交或部分相交，当第一接收器接收到超声波信号时，所述控制器控制自动行走设备保持行走方向，当第二接收器接收到超声波信号时，所述控制器控制自动行走设备旋转，直到第一接收器接收到超声波信号，从而确定行走方向。
优选地，所述发生装置包括至少两个发生器，所述至少两个发生器发出不同的超声波信号，所述至少两个发生器的发射角部分重叠，从而将所述发生装置的发射范围划分为单信号覆盖区域及一个或多个重叠信号覆盖区域，所述接收装置具有两个接收角度范围，分别朝向所述自动行走设备的左右两侧且所述两个接收角度范围部分相交，所述控制器根据所述接收装置接收的超声波信号判断所述自动行走设备所处的区域，并根据所述接收装置的信号接收情况控制所述自动行走设备移动到特定的重叠信号覆盖区域，当所述自动行走设备位于特定的重叠信号覆盖区域时，所述控制器根据所述接收装置的信号接收情况控制所述自动行走设备朝向所述停靠站行走。
进一步地，当所述自动行走设备位于所述单信号覆盖区域时，所述控制器控制所述自动行走设备旋转，使得所述接收装置在预定接收角度范围接收到超声波信号，在另一个接收角度范围接收不到超声波信号，并以此时所述自动行走设备的朝向为行走方向，从而控制所述自动行走设备移动到特定的重叠信号覆盖区域。
进一步地，当所述自动行走设备位于所述特定的重叠信号覆盖区域时，所述控制器控制所述自动行走设备旋转，使得所述接收装置在两个接收角度范围均接收到所述至少两个超声波发生器发出的信号，从而控制所述自动行走设备朝向所述停靠站行走。
进一步地，在判断所述自动行走设备所处的区域前，所述控制器控制所述自动行走设备旋转一周，之后根据所述接收装置接收到的超声波信号判断所述自动行走设备所处的区域。
进一步地，所述发生装置包括第一发生器及第二发生器，所述特定的重叠信号覆盖区域为双重信号覆盖区域。
进一步地，所述发生装置包括第一发生器、第二发生器及第三发生器，所述第三发生器设置于第一发生器与第二发生器之间，所述第一发生器、第二发生器及第三发生器的发射角彼此部分重叠，从而将所述发生装置的发射范围分为单信号覆盖区域、双重信号覆盖区域及三重信号覆盖区域，所述特定的重叠信号覆盖区域为三重信号覆盖区域。
本发明自动返回***及控制自动行走设备返回停靠站的方法根据接收装置至少两个接收角度范围的信号接收情况，控制自动行走设备的行走方向，使得自动行走设备返回停靠站。如此使得自动行走设备能够比较智能地就近返回停靠站，方式简单可靠。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1是现有的自动割草机返回停靠站的示意图。
图2是本发明自动返回***第一较佳实施方式中自动割草机进行方向调整的示意图。
图3是本发明自动返回***第一较佳实施方式中自动割草机返回停靠站的示意图。
图4是本发明自动返回***第二较佳实施方式中停靠站的正视图。
图5是本发明自动返回***第二较佳实施方式中自动割草机在单信号覆盖区域进行方向调整的示意图。
图6是本发明自动返回***第二较佳实施方式中自动割草机由单信号覆盖区域进入双重信号重叠区域的示意图。
图7是本发明自动返回***第二较佳实施方式中自动割草机在双重信号重叠区域进行方向调整的示意图。
图8是本发明自动返回***第二较佳实施方式中自动割草机处于双重信号重叠区域的示意图。
图9是本发明自动返回***第二较佳实施方式中自动割草机离开双重信号重叠区域时进行方向调整的示意图。
图10是本发明自动返回***第二较佳实施方式中自动割草机朝向停靠站前进的示意图。
图11是本发明自动返回***第二较佳实施方式中自动割草机沿两个发生器之间的中垂线前进的示意图。
图12是本发明自动返回***第三较佳实施方式中自动割草机由单信号覆盖区域进入双重信号重叠区域的示意图。
图13是本发明自动返回***第三较佳实施方式中自动割草机由双重信号重叠区域进入三重信号重叠区域的示意图。
图14是本发明自动返回***第三较佳实施方式中自动割草机在三重信号重叠区域进行方向调整的示意图。
图15是本发明自动返回***第三较佳实施方式中自动割草机在三重信号重叠区域的示意图。
图16是本发明自动返回***第三较佳实施方式中自动割草机由三重信号重叠区域进入单信号覆盖区域的示意图。
图17是本发明自动返回***第三较佳实施方式中自动割草机朝向停靠站前进的示意图。
图18是本发明控制自动行走设备返回停靠站的方法的流程示意图。
图19是本发明控制自动行走设备返回停靠站的方法的第一较佳实施方式的流程示意图。
图20是本发明控制自动行走设备返回停靠站的方法的第二较佳实施方式的流程示意图。
图21是本发明控制自动行走设备返回停靠站的方法的第三较佳实施方式的流程示意图。
其中，
100、自动割草机； 200、停靠站； 10、边界线；
A、第一发生器； B、第二发生器； C、第三发生器；
a、第一信号覆盖区域； b、第二信号覆盖区域；c、第三信号覆盖区域；
ab、第一重叠区域； ac、第二重叠区域； bc、第三重叠区域；
abc、第四重叠区域； m、空白区域； 110、第一接收器；
120、第二接收器； 210、正极充电端子； 220、负极充电端子；
具体实施方式
参照图2所示，本发明提供一种自动返回***及控制自动行走设备返回停靠站的方法。本发明自动返回***包括自动行走设备及停靠站200。自动行走设备在由边界线10围成的预设工作范围内行走，停靠站200用于供自动行走设备在不工作时停靠。优选地，停靠站上设有充电装置，以供自动行走设备在能源不足时补充能量。
停靠站200位于边界线10上，停靠站200上设有发生装置。发生装置具有第一发生器A，第一发生器A发出具有一定频率或振幅的第一超声波信号。由于超声波信号在空气中传播时衰弱比较严重，因此超声波发生装置具有有限的发射范围。
本实施方式中，自动行走设备为自动割草机100。自动割草机100上设有用于接收超声波信号的接收装置，接收装置具有至少两个接收角度范围。本实施方式中，接收装置包括第一接收器110及第二接收器120，第一接收器110及第二接收器120朝向不同的方位，使得两者的信号接收角度范围不相交或部分相交。本实施方式中，第一接收器110朝向自动割草机100的左侧且设置于自动割草机100的纵向中轴线的左侧，第二接收器120朝向自动割草机100的右侧且设置于自动割草机100的纵向中轴线的右侧。如此，第一接收器110接收或部分接收从自动割草机100左侧传来的超声波信号，第二接收器120接收或部分接收从自动割草机100右侧传来的超声波信号。其他实施方式中，第一接收器110及第二接收器120设置的位置可以互换。
自动割草机100还设有控制器(图未示)，控制器控制自动割草机100按照预定路线或随机路线行走。当自动割草机100由于电量低等原因需返回停靠站200时，控制器控制接收装置启动并开始侦测超声波信号。控制器根据接收装置至少两个接收角度范围的信号接收情况，控制自动割草机100前进或调整方向，使得自动割草机100移动到所述工作范围内的特定区域。之后控制器控制自动割草机100的行走路线，使得自动割草机100返回停靠站200。
请同时参考图2及图3，本发明的第一较佳实施例中，停靠站200上的充电端子(图未示)设置于停靠站200的右侧且正对边界线10。第一接收器110及第二接收器120的信号接收范围不相交，第一接收器110接收从自动割草机100左侧传来的超声波信号，第二接收器120接收从自动割草机100右侧传来的超声波信号。其他实施方式中，第一接收器110及第二接收器120的信号接收范围也可以部分相交。
当自动割草机100的第一接收器110接收到超声波信号时，所述控制器控制自动割草机100保持行走方向；当第二接收器120接收到超声波信号时，所述控制器控制自动割草机100旋转，直到第一接收器110接收到超声波信号，以确定行走方向。如此使得自动割草机100移动到工作范围的边侧区域。
自动割草机100还设有边界线侦测装置(图未示)。边界线侦测装置在自动割草机100保持行走方向的同时侦测边界线信号。当边界线侦测装置侦测到边界线10时，控制器判断自动割草机100到达边侧区域，并控制自动割草机100沿边界线10按预定方向行走，如逆时针方向，以返回停靠站200的右侧进行充电对接。
本实施方式中，自动返回***通过超声波信号引导自动割草机100移动到工作范围的右方的边侧区域，再控制自动割草机100沿边界线10返回到停靠站200的右侧，减少了自动割草机100的返回路径，节省了返回时间，提高了返回停靠站200的效率，并实现精准对接，简单可靠。
停靠站200上的充电端子也可设置于停靠站200的左侧，通过超声波信号引导自动割草机100向停靠站200左方的边界线10前进，再控制自动割草机100沿边界线10返回到停靠站200的左侧进行对接。
其他实施方式中，接收装置也可仅具有第一接收器110，第一接收器110固定或转动连接于自动割草机100上，第一接收器110具有至少两个不同的朝向方位，从而具有至少两个接收角度范围。
若第一接收器110转动连接于自动割草机100上，控制器在自动割草机100回归时控制第一接收器110旋转或在一定弧度范围内摆动，从而使得第一接收器110在不同朝向方位接收超声波信号，控制器根据接收器不同朝向方位的信号接收情况，控制自动割草机100的行走方向。
若第一接收器110固定连接于自动割草机100上，控制器在自动割草机100回归时控制自动割草机100每前进一段距离时旋转一周或在一定弧度范围内摆动，从而使得第一接收器110在不同朝向方位接收超声波信号，控制器根据接收器不同朝向方位的信号接收情况，控制自动割草机100的行走方向。
请参考图4，本发明的第二较佳实施例中，停靠站200上的正极充电端子210及负极充电端子220面向自动割草机100的工作范围且水平平行设置。发生装置包括水平间隔设置于停靠站200上的第一发生器A及第二发生器B。第一发生器A发出第一超声波信号，第二发生器B发出不同于第一超声波信号的第二超声波信号。
请同时参考图5，第一发生器A及第二发生器B的发射角部分重叠，使得发生装置的发射范围具有重叠的信号覆盖区域，从而将停靠站200附近区域分为若干子区域：单信号覆盖区域、双重信号重叠区域及空白区域m。单信号覆盖区域包括仅覆盖第一超声波信号的第一信号覆盖区域a及仅覆盖第二超声波信号的第二信号覆盖区域b。双重信号重叠区域为覆盖第一超声波信号及第二超声波信号的第一重叠区域ab。其中，双重信号重叠区域及空白区域m位于停靠站200的正极充电端子210及负极充电端子220的正前方。
自动割草机100的前端中部向前突出，第一接收器110及第二接收器120分别设置于自动割草机100前端沿纵向中轴线的左右两侧。如此，第一接收器110及第二接收器120的信号接收角度范围部分相交。第一接收器110主要接收从自动割草机100左侧及前方传来的超声波信号，第二接收器120主要接收从自动割草机100右侧及前方传来的超声波信号。
控制器根据第一接收器110的信号接收情况及第二接收器120的信号接收情况控制自动割草机100的行走方向并进入特定的子区域，特别是与停靠站200正对的第一重叠区域ab及空白区域m。之后控制器根据第一接收器110的信号接收情况及第二接收器120的信号接收情况控制自动割草机100朝向停靠站200行走。如此使得自动割草机100就近返回停靠站200，避免自动割草机100绕远路进行回归，提高了自动割草机100返回停靠站200的效率，提高了自动割草机100与停靠站200的对接几率。
如图5所示，自动割草机100需返回或首次接收到超声波信号时，控制器控制自动割草机100先旋转一周进行初始位置判断，以确定当前所属子区域。若自动割草机100旋转一周后，接收装置仅接收到第一超声波信号，则控制器判断当前区域为第一信号覆盖区域a；若自动割草机100旋转一周后，接收装置仅接收到第二超声波信号，则控制器判断当前区域为第二信号覆盖区域b；若自动割草机100旋转一周后，接收装置接收到第一超声波信号及第二超声波信号，则控制器判断当前区域为第一重叠区域ab；若自动割草机100旋转一周后，接收装置没有接收到任何信号，控制器控制自动割草机100继续按照预定路线或随机路线行走。
若自动割草机100的初始位置为第一信号覆盖区域a，控制器控制自动割草机100旋转，直到仅第一接收器110接收到第一超声波信号，如图6所示，以此时自动割草机100的朝向为行走方向，控制自动割草机100进入第一重叠区域ab。同理，自动割草机100的初始位置为第二信号覆盖区域b时，控制器控制自动割草机100旋转，直到仅第二接收器120接收到第二超声波信号，并以此时自动割草机100的朝向为行走方向。
请参考图7，自动割草机100由第一信号覆盖区域a进入到第一重叠区域ab时，第一接收器110接收到第一超声波信号及第二超声波信号，控制器控制自动割草机100旋转，直到第一接收器110、第二接收器120均接收到第一超声波信号及第二超声波信号，使得自动割草机100面向停靠站200。之后控制器持续控制自动割草机100，使得第一接收器110、第二接收器120均保持接收第一超声波信号及第二超声波信号。
如图8所示，自动割草机100位于第一重叠区域ab的一个极限状况为：自动割草机100位于第二发生器B左侧的信号边界处。此时控制器控制自动割草机100，使得第一接收器110保持接收第一超声波信号、第二接收器120保持接收第二超声波信号。自动割草机100将沿着第二发生器B左侧的信号边界前进。
同理，自动割草机100由第二信号覆盖区域b进入到第一重叠区域ab时，第二接收器120接收到第一超声波信号及第二超声波信号，控制器控制自动割草机100旋转，直到第一接收器110、第二接收器120均接收到第一超声波信号及第二超声波信号。此时的一个极限状况为：控制器控制自动割草机100沿着第一发生器A右侧的信号边界前进。
若自动割草机100的初始位置为第一重叠区域ab，控制器仍控制自动割草机100旋转，直到第一接收器110、第二接收器120均接收到第一超声波信号及第二超声波信号。
请参考图9，当自动割草机100即将离开第一重叠区域ab并进入空白区域m时，若第一接收器110没有接收到任何信号，控制器控制自动割草机100逆时针旋转，直到第一接收器110接收到第一超声波信号，如图10所示，使得自动割草机100正对停靠站200。在空白区域m，控制器维持自动割草机100的行走方向。由于正极充电端子210及负极充电端子220水平平行设置，自动割草机100能可靠地与停靠站200对接。
同理，若自动割草机100即将离开第一重叠区域ab并进入空白区域m时，若第二接收器120没有接收到任何信号，控制器则控制自动割草机100顺时针旋转，直到第二接收器120接收到第二超声波信号。此后，控制器维持自动割草机100的行走方向，直至自动割草机100在空白区域m中与停靠站200对接。
请参考图11，自动割草机100进入空白区域m的一种特例为：自动割草机100沿第一发生器A与第二发生器B之间的中垂线前进，第一接收器110及第二接收器120将同时接收不到任何信号，此时控制器控制自动割草机100直线前进，直至自动割草机100与停靠站200对接。
自动割草机100在发生器覆盖范围内的初始位置判断、进入区域判断及控制方式如表1所示：
表1
本实施方式中，停靠站200上的两个发生器将附近区域分为若干子区域，自动返回***通过两种超声波信号引导自动割草机100向特定的子区域移动，特别是与停靠站200正对的子区域。之后控制器根据第一接收器110的信号接收情况及第二接收器120的信号接收情况控制自动割草机100朝向停靠站200移动，并在与停靠站200正对的子区域与停靠站200对接。如此，使得自动割草机100就近返回停靠站200，避免自动割草机100绕远路进行回归，提高了自动割草机100返回停靠站200的效率，并提高了自动割草机100与停靠站200的对接几率。
请参考图12，本发明的第三较佳实施例在第二较佳实施例的基础上，为了进一步提高自动割草机100与停靠站200的对接几率，发生装置还包括第三发生器C，第三发生器C位于第一发生器A与第二发生器B之间。第三发生器C发出不同于第一超声波信号及第二超声波信号的第三超声波信号。
第一发生器A、第二发生器B及第三发生器C的发射角均部分重叠，使得发生装置的发射范围具有重叠的信号覆盖区域，从而将停靠站200附近区域分为若干子区域：单信号覆盖区域、双重信号重叠区域及三重信号重叠区域。
单信号覆盖区域包括仅覆盖第一超声波信号的第一信号覆盖区域a、仅覆盖第二超声波信号的第二信号覆盖区域b及仅覆盖第三超声波信号的第三信号覆盖区域c。双重信号重叠区域包括：覆盖第一超声波信号及第三超声波信号的第二重叠区域ac、覆盖第二超声波信号及第三超声波信号的第三重叠区域bc。三重信号重叠区域为覆盖第一超声波信号、第二超声波信号及第三超声波信号的第四重叠区域abc。其中，三重信号重叠区域及第三信号覆盖区域c位于停靠站200的正极充电端子210及负极充电端子220的正前方。
本实施方式中，自动返回***通过三种超声波信号引导自动割草机100向特定的子区域移动，特别是与停靠站200正对的子区域。之后控制自动割草机100移向停靠站200，并在与停靠站200正对的子区域与停靠站200对接。如此，使得自动割草机100就近返回停靠站200，避免自动割草机100绕远路进行回归，提高了自动割草机100返回停靠站200的效率。由于与停靠站200正对的三重信号重叠区域远小于覆盖第一超声波信号及第二超声波信号的第一重叠区域ab，进一步提高了自动割草机100与停靠站200的对接几率。
具体地，当自动割草机100需返回或首次接收到超声波信号时，控制器控制自动割草机100先旋转一周进行初始位置判断，以确定当前所属子区域。
若自动割草机100旋转一周后，接收装置仅接收到第一超声波信号，则控制器判断当前区域为第一信号覆盖区域a；若自动割草机100旋转一周后，接收装置仅接收到第二超声波信号，则判断当前区域为第二信号覆盖区域b；若自动割草机100旋转一周后，接收装置仅接收到第三超声波信号，则判断当前区域为第三信号覆盖区域c；若自动割草机100旋转一周后，接收装置仅接收到第一超声波信号及第三超声波信号，则判断当前区域为第二重叠区域ac；若自动割草机100旋转一周后，接收装置仅接收到第二超声波信号及第三超声波信号，则判断当前区域为第三重叠区域bc；若自动割草机100旋转一周后，接收装置接收到第一超声波信号、第二超声波信号及第三超声波信号，则判断当前区域为第四重叠区域abc；若自动割草机100旋转一周后，接收装置没有接收到任何信号，控制器控制自动割草机100继续按照预定路线或随机路线行走。
若自动割草机100的初始位置为第一信号覆盖区域a时，控制器控制自动割草机100旋转，直到仅第一接收器110接收到第一超声波信号，从而确定行走方向。同理，自动割草机100的初始位置为第二信号覆盖区域b时，控制器控制自动割草机100旋转，直到仅第二接收器120接收到第二超声波信号，从而确定行走方向。
请参考图13，自动割草机100由第一信号覆盖区域a进入到第二重叠区域ac时，第一接收器110接收到第一超声波信号及第三超声波信号，控制器控制自动割草机100，使得第一接收器110接收到第一超声波信号及第三超声波信号、第二接收器120接收不到信号。同理，自动割草机100由第二信号覆盖区域b进入到第三重叠区域bc时，第二接收器120接收到第二超声波信号及第三超声波信号，控制器控制自动割草机100，使得第二接收器120接收到第二超声波信号及第三超声波信号、第一接收器110接收不到信号。
请参考图14，自动割草机100由第二重叠区域ac进入第四重叠区域abc时，第一接收器110接收到第三超声波信号及第二超声波信号。控制器控制自动割草机100旋转，直到第一接收器110、第二接收器120均接收到第一超声波信号、第二超声波信号及第三超声波信号。之后控制器持续控制自动割草机100，使得第一接收器110、第二接收器120均接收到第一超声波信号、第二超声波信号及第三超声波信号。
如图15所示，自动割草机100位于第四重叠区域abc的一个极限状况为：自动割草机100位于第二发生器B左侧的信号边界处。此时控制器控制自动割草机100，使得第一接收器110接收第一超声波信号及第三超声波信号、第二接收器120接收第二超声波信号及第三超声波信号。自动割草机100将沿着第二发生器B左侧的信号边界前进。
同理，自动割草机100由第三重叠区域bc进入第四重叠区域abc时，第二接收器120接收到第三超声波信号及第一超声波信号。控制器控制自动割草机100旋转，直到第一接收器110、第二接收器120均接收到第一超声波信号、第二超声波信号及第三超声波信号。此时的一个极限状况为：控制器控制自动割草机100沿着第一发生器A右侧的信号边界前进。
请参考图16，当自动割草机100由第四重叠区域abc进入第三信号覆盖区域c时，若第一接收器110仅接收到第三超声波信号，控制器控制自动割草机100逆时针旋转，直到第一接收器110接收到第一超声波信号及第三超声波信号，如图17所示。此后，控制器维持自动割草机100的行走方向，直至自动割草机100与停靠站200对接。
同理，若第二接收器120仅接收到第三超声波信号，控制器控制自动割草机100顺时针旋转，直到第二接收器120接收到第二超声波信号及第三超声波信号。此后，控制器维持自动割草机100的行走方向，直至自动割草机100与停靠站200对接。
自动割草机100由第四重叠区域abc进入第三信号覆盖区域c的一种特例为：自动割草机100沿第一发生器A与第二发生器B之间的中垂线前进，第一接收器110及第二接收器120将同时仅接收到第三超声波信号，此时控制器控制自动割草机100直线前进，直至自动割草机100与停靠站200对接。
若自动割草机100的初始位置为第二重叠区域ac，控制器控制自动割草机100旋转，直到第一接收器110接收到第一超声波信号及第三超声波信号、第二接收器120接收不到信号。同理，若自动割草机100的初始位置为第三重叠区域bc，控制器控制自动割草机100旋转，直到第二接收器120仅接收到第二超声波信号及第三超声波信号、第一接收器110接收不到信号。
若自动割草机100的初始位置为第四重叠区域abc，控制器控制自动割草机100旋转，直到第一接收器110、第二接收器120均接收到第一超声波信号、第二超声波信号及第三超声波信号。
若自动割草机100的初始位置为第三信号覆盖区域c时，控制器控制自动割草机100旋转，直到第一接收器110及第二接收器120均接收到第三超声波信号。此后，控制器维持自动割草机100的行走方向，直至自动割草机100与停靠站200对接。
本实施例中，自动割草机100在发生器覆盖范围内的初始位置判断、进入区域判断及控制器控制方式如表2所示：
表2
本发明还提供了一种控制自动行走设备返回停靠站200的方法，停靠站200上设有发生装置。自动行走设备为自动割草机100，自动割草机100上设有第一接收器110及第二接收器120，第一接收器110及第二接收器120朝向不同的方位，使得两者的信号接收范围不相交或部分相交。本实施方式中，第一接收器110设置于自动割草机100的纵向中轴线的左侧，第二接收器120设置于自动割草机100的纵向中轴线的右侧。
请参考图18，上述方法包括以下步骤：
步骤S1：控制器在自动割草机100启动回归时，控制第一接收器及第二接收器启动并侦测超声波信号。
步骤S2：控制器根据第一接收器110的信号接收情况及第二接收器120的信号接收情况，控制所述自动割草机100的行走方向，使得所述自动割草机100移动到所述工作范围内的特定区域。
步骤S3：当自动割草机100到达特定区域后，控制器控制自动割草机100的行走路线，使得自动割草机100返回所述停靠站200。
请参考图19，在本发明控制自动行走设备返回停靠站200的方法的第一较佳实施例中，上述步骤S2包括：
步骤S21：判断第一接收器110是否接收到超声波信号，是则进入步骤S22，否则进入步骤S23。
步骤S22：保持自动割草机100的行走方向。
步骤S23：控制自动割草机100旋转，直到第一超声波110接收器接收到超声波信号，使得自动割草机100移动到工作范围的边侧区域，并返回步骤S22。
上述步骤S3包括：
步骤S31：侦测边界线信号。
步骤S32：若接收到边界线信号，则控制自动割草机100沿边界线10按预定方向行走，如逆时针方向。
请再次参考图5，在本发明第二较佳实施例中，发生装置包括第一发生器A及第二发生器B。第一发生器A发出第一超声波信号，第二发生器B发出不同于第一超声波信号的第二超声波信号。
第一发生器A及第二发生器B的发射角部分重叠，使得发生装置的发射范围具有重叠的信号覆盖区域，从而将停靠站200附近区域分为若干子区域：单信号覆盖区域、双重信号重叠区域及空白区域m。
请参考图20，在本发明第二较佳实施例中，上述步骤S1为：控制器在自动割草机100启动回归时，控制自动割草机100旋转一周，同时控制第一接收器110及第二接收器120侦测超声波信号。上述步骤S2包括：
步骤S2a：当侦测到超声波信号时判断自动割草机100的初始位置。根据第一接收器110是否接收到超声波信号及第二接收器120是否接收到超声波信号，判断自动割草机100当前所处的区域为单信号覆盖区域或双重信号重叠区域，若为单信号覆盖区域则进入步骤S2b，否则进入步骤S3a。
步骤S2b：若自动割草机100的初始位置为单信号覆盖区域，则控制自动割草机100进入双重信号重叠区域。
上述步骤S3包括：
步骤S3a：当自动割草机100位于双重信号重叠区域时，控制自动割草机100，使得第一接收器110、第二接收器120均接收到第一超声波信号及第二超声波信号。
步骤S3b：以此时自动割草机100的朝向为行走方向并控制自动割草机100前进。
请再次参考图12，在本发明第三较佳实施例中，发生装置包括第一发生器A、第二发生器B及第三发生器C，且第三发生器C位于第一发生器A与第二发生器B之间。
第一发生器A发出第一超声波信号，第二发生器B发出不同于第一超声波信号的第二超声波信号，第三发生器C发出不同于第一超声波信号及第二超声波信号的第三超声波信号。
第一发生器A、第二发生器B及第三发生器C的发射角均部分重叠，使得发生装置的发射范围具有重叠的信号覆盖区域，从而将停靠站200附近区域分为若干子区域：单信号覆盖区域、双重信号重叠区域及三重信号重叠区域。
单信号覆盖区域包括仅覆盖第一超声波信号的第一信号覆盖区域a、仅覆盖第二超声波信号的第二信号覆盖区域b及仅覆盖第三超声波信号的第三信号覆盖区域c。双重信号重叠区域包括：覆盖第一超声波信号及第三超声波信号的第二重叠区域ac、覆盖第二超声波信号及第三超声波信号的第三重叠区域bc。三重信号重叠区域为覆盖第一超声波信号、第二超声波信号及第三超声波信号的第四重叠区域abc。
请参考图21，在本发明第三较佳实施例中，上述步骤S1为：控制器在自动割草机100启动回归时，控制自动割草机100旋转一周，同时控制第一接收器110及第二接收器120侦测超声波信号。
上述步骤S2包括：
步骤S2A：当侦测到超声波信号时判断自动割草机100的初始位置。根据第一接收器110是否接收到超声波信号及第二接收器120是否接收到超声波信号，判断自动割草机100当前所处的区域为单信号覆盖区域、双重信号重叠区域或三重信号重叠区域，若为单信号覆盖区域中的第一信号覆盖区域a或第二信号覆盖区域b则进入步骤S2B，若为双重信号重叠区域则进入步骤S2C，若为三重信号重叠区域则进入步骤S3A。
步骤S2B：当自动割草机100的初始位置为单信号覆盖区域中的第一信号覆盖区域a或第二信号覆盖区域b时，则控制自动割草机100进入双重信号重叠区域。
步骤S2C：当自动割草机100位于双重信号重叠区域时，则控制自动割草机100进入三重信号重叠区域。
上述步骤S3包括：
步骤S3A：当自动割草机100位于三重信号重叠区域，控制自动割草机100进入单信号覆盖区域中的第三信号覆盖区域c。
步骤S3B：控制自动割草机100朝向停靠站200前进。
本发明自动返回***及控制自动行走设备返回停靠站200的方法根据接收装置至少两个接收角度范围的信号接收情况，控制自动割草机100的行走方向，使得自动割草机100返回停靠站200。如此使得自动割草机100能够比较智能地就近返回停靠站200，方式简单可靠。
本领域技术人员可以想到的是，本发明自动返回***中的具体结构及本发明控制自动行走设备返回停靠站200的方法可以有很多的变化形式，但其采用技术方案的主要技术特征与本发明相同或相似，均应涵盖于本发明保护范围内。
Claims (22)
1.一种控制自动行走设备返回停靠站的方法，所述停靠站上设有用于发出超声波信号的发生装置，所述自动行走设备包括用于接收超声波信号的接收装置及控制器，所述自动行走设备在预设的工作范围内工作，其特征在于：所述接收装置具有至少两个接收角度范围，所述方法包括以下步骤：
所述自动行走设备启动回归时，所述控制器控制所述接收装置开始侦测超声波信号；
所述控制器根据所述接收装置在至少两个接收角度范围的信号接收情况，控制所述自动行走设备的行走方向，使得所述自动行走设备返回所述停靠站；
当在预定接收角度范围接收到超声波信号，在另一接收角度范围接收不到超声波信号，控制器以此时所述自动行走设备的朝向为行走方向；否则，控制器先控制所述自动行走设备旋转，使得在预定接收角度范围接收到超声波信号，在另一接收角度范围接收不到超声波信号，控制器再以此时所述自动行走设备的朝向为行走方向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述接收装置包括第一接收器及第二接收器，所述第一接收器、第二接收器具有各自的接收角度范围。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述接收装置转动设置于所述自动行走设备上，所述控制器控制所述接收装置旋转或摆动，从而在至少两个接收角度范围接收超声波信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述工作范围由封闭的边界线界定，所述控制器根据所述接收装置在至少两个接收角度范围的信号接收情况，控制所述自动行走设备移动到所述工作范围的边侧区域，当所述自动行走设备到达所述边侧区域后，所述控制器控制所述自动行走设备沿边界线返回所述停靠站。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述接收装置包括第一接收器及第二接收器，所述第一接收器、第二接收器分别位于所述自动行走设备中轴线的左右两侧，且所述第一接收器的接收角度范围与第二接收器的接收角度范围不相交或部分相交，当第一接收器接收到超声波信号时，所述控制器控制自动行走设备保持行走方向，当第二接收器接收到超声波信号时，所述控制器控制自动行走设备旋转，直到第一接收器接收到超声波信号，从而确定行走方向。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述发生装置包括至少两个发生器，所述至少两个发生器发出不同的超声波信号，所述至少两个发生器的发射角部分重叠，从而将所述发生装置的发射范围划分为单信号覆盖区域及一个或多个重叠信号覆盖区域，所述接收装置具有两个接收角度范围，分别朝向所述自动行走设备的左右两侧且所述两个接收角度范围部分相交，所述控制器根据所述接收装置接收的超声波信号判断所述自动行走设备所处的区域，并根据所述接收装置的信号接收情况控制所述自动行走设备移动到特定的重叠信号覆盖区域，当所述自动行走设备位于特定的重叠信号覆盖区域时，所述控制器根据所述接收装置的信号接收情况控制所述自动行走设备朝向所述停靠站行走；所述特定的重叠信号覆盖区域为，所述至少两个发生器发出的超声波信号均能够被接收装置的至少一个接收角度范围所接收的区域。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：当所述自动行走设备位于所述单信号覆盖区域时，所述控制器控制所述自动行走设备旋转，使得所述接收装置在预定接收角度范围接收到超声波信号，在另一个接收角度范围接收不到超声波信号，并以此时所述自动行走设备的朝向为行走方向，从而控制所述自动行走设备移动到所述特定的重叠信号覆盖区域。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：当所述自动行走设备位于所述特定的重叠信号覆盖区域时，所述控制器控制所述自动行走设备旋转，使得所述接收装置在两个接收角度范围均接收到所述至少两个发生器发出的信号，从而控制所述自动行走设备朝向所述停靠站行走。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在判断所述自动行走设备所处的区域前，所述控制器控制所述自动行走设备旋转一周，之后根据所述接收装置接收到的超声波信号判断所述自动行走设备所处的区域。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述发生装置包括第一发生器及第二发生器，所述至少两个发生器发出的超声波信号均能够被接收装置的至少一个接收角度范围所接收的区域为双重信号覆盖区域。
11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述发生装置包括第一发生器、第二发生器及第三发生器，所述第一发生器、第二发生器及第三发生器的发射角彼此部分重叠，从而将所述发生装置的发射范围分为单信号覆盖区域、双重信号覆盖区域及三重信号覆盖区域，所述至少两个发生器发出的超声波信号均能够被接收装置的至少一个接收角度范围所接收的区域为三重信号覆盖区域。
12.一种自动返回***，包括停靠站及自动行走设备，所述停靠站设有用于发出超声波信号的发生装置，所述自动行走设备包括用于接收超声波信号的接收装置及控制器，所述自动行走设备在预设的工作范围内工作，其特征在于：
所述接收装置具有至少两个接收角度范围，所述控制器在所述自动行走设备启动回归时控制所述接收装置开始侦测超声波信号，并根据接收装置在至少两个接收角度范围的信号接收情况控制所述自动行走设备的行走方向，使得所述自动行走设备返回所述停靠站；
当在预定接收角度范围接收到超声波信号，在另一接收角度范围接收不到超声波信号，控制器以此时所述自动行走设备的朝向为行走方向；否则，控制器先控制所述自动行走设备旋转，使得在预定接收角度范围接收到超声波信号，在另一接收角度范围接收不到超声波信号，控制器再以此时所述自动行走设备的朝向为行走方向。
13.根据权利要求12所述的自动返回***，其特征在于：所述接收装置包括第一接收器及第二接收器，所述第一接收器、第二接收器具有各自的接收角度范围。
14.根据权利要求12所述的自动返回***，其特征在于：所述接收装置转动设置于所述自动行走设备上，所述控制器控制所述接收装置旋转或摆动，从而在至少两个接收角度范围接收超声波信号。
15.根据权利要求12所述的自动返回***，其特征在于：所述工作范围由封闭的边界线界定，所述控制器根据所述接收装置在至少两个接收角度范围的信号接收情况，控制所述自动行走设备移动到所述工作范围的边侧区域，当所述自动行走设备到达所述边侧区域后，所述控制器控制所述自动行走设备沿边界线返回所述停靠站。
16.根据权利要求15所述的自动返回***，其特征在于：所述接收装置包括第一接收器及第二接收器，所述第一接收器、第二接收器分别位于所述自动行走设备中轴线的左右两侧，且所述第一接收器的接收角度范围与第二接收器的接收角度范围不相交或部分相交，当第一接收器接收到超声波信号时，所述控制器控制自动行走设备保持行走方向，当第二接收器接收到超声波信号时，所述控制器控制自动行走设备旋转，直到第一接收器接收到超声波信号，从而确定行走方向。
17.根据权利要求12所述的自动返回***，其特征在于：所述发生装置包括至少两个发生器，所述至少两个发生器发出不同的超声波信号，所述至少两个发生器的发射角部分重叠，从而将所述发生装置的发射范围划分为单信号覆盖区域及一个或多个重叠信号覆盖区域，所述接收装置具有两个接收角度范围，分别朝向所述自动行走设备的左右两侧且所述两个接收角度范围部分相交，所述控制器根据所述接收装置接收的超声波信号判断所述自动行走设备所处的区域，并根据所述接收装置的信号接收情况控制所述自动行走设备移动到特定的重叠信号覆盖区域，当所述自动行走设备位于特定的重叠信号覆盖区域时，所述控制器根据所述接收装置的信号接收情况控制所述自动行走设备朝向所述停靠站行走；所述特定的重叠信号覆盖区域为，所述至少两个发生器发出的超声波信号均能够被接收装置的至少一个接收角度范围所接收的区域。
18.根据权利要求17所述的自动返回***，其特征在于：当所述自动行走设备位于所述单信号覆盖区域时，所述控制器控制所述自动行走设备旋转，使得所述接收装置在预定接收角度范围接收到超声波信号，在另一个接收角度范围接收不到超声波信号，并以此时所述自动行走设备的朝向为行走方向，从而控制所述自动行走设备移动到所述特定的重叠信号覆盖区域。
19.根据权利要求17所述的自动返回***，其特征在于：当所述自动行走设备位于所述特定的重叠信号覆盖区域时，所述控制器控制所述自动行走设备旋转，使得所述接收装置在两个接收角度范围均接收到所述至少两个发生器发出的信号，从而控制所述自动行走设备朝向所述停靠站行走。
20.根据权利要求17所述的自动返回***，其特征在于：在判断所述自动行走设备所处的区域前，所述控制器控制所述自动行走设备旋转一周，之后根据所述接收装置接收到的超声波信号判断所述自动行走设备所处的区域。
21.根据权利要求17所述的自动返回***，其特征在于：所述发生装置包括第一发生器及第二发生器，所述至少两个发生器发出的超声波信号均能够被接收装置的至少一个接收角度范围所接收的区域为双重信号覆盖区域。
22.根据权利要求17所述的自动返回***，其特征在于：所述发生装置包括第一发生器、第二发生器及第三发生器，所述第三发生器设置于第一发生器与第二发生器之间，所述第一发生器、第二发生器及第三发生器的发射角彼此部分重叠，从而将所述发生装置的发射范围分为单信号覆盖区域、双重信号覆盖区域及三重信号覆盖区域，所述至少两个发生器发出的超声波信号均能够被接收装置的至少一个接收角度范围所接收的区域为三重信号覆盖区域。
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