CN107390686A - 一种割草机器人控制方法及自动控制割草*** - Google Patents

Abstract

本发明适用于智能割草设备领域，提供了一种割草机器人控制方法及自动控制割草***，通过获取草坪的监控视频，并根据该监控视频生成草坪地图，再根据该草坪地图规划割草机器人的割草路线，另一方面，建立割草机器人在草坪上实际的运动方向与割草机器人在草坪地图上的影像移动方向的对应关系，进而可以根据该对应关系控制割草机器人在草坪上沿规划路线进行割草。通过监控视频能够准确、实时的获取割草机器人和草坪的状态，进而可以准确的规划割草路线并精确控制割草机器人沿规划路线割草，大幅降低重复割草情况的发生，使得割草效率大幅提高，也能避免出现漏割区域。

Description

一种割草机器人控制方法及自动控制割草***

技术领域

本发明属于智能割草设备领域，尤其涉及一种割草机器人控制方法及自动控制割草***。

背景技术

近些年来，随着城市绿化面积和家庭庭院草地的大幅度增加，割草机的市场正逐渐变大，尤其在欧美发达国家，草坪的占地面积很大，无论在公共场合还是家庭草坪都需要大量的割草机对草坪进行维护修剪。目前市场上割草机种类很多，按其操作方式可以分为智能式割草机和非智能式割草机，传统的非智能式割草机主要分为手推式和坐骑式；智能割草机，即割草机器人，为将机器人技术应用到割草机领域的一种产品，能够自主工作。传统非智能割草机作业时费时、费力，同时还产生很大的噪声污染，而割草机器人能自主进行割草作业，从而很好地替代人工修剪。随着市场发展，割草机器人必将逐渐取代传统非智能割草机。

在对现有技术的研究和实践中，本发明的发明人发现现有技术存在以下问题，现有的割草机器人多是通过在草坪边界以及障碍物的四周埋设导线，导线通电产生电磁信号，割草机靠近导线感应电磁信号从而能够识别草坪边界，割草机器人在草坪边界内沿随机路径进行割草，遇到边界就转向或转弯，也有部分割草机器人采用GPS粗定位来提高割草机的遍历草坪的效率。但沿随机路径割草会出现重复割草和漏割的情况，而GPS定位由于较大误差，所能起到的作用有限，从而导致现有技术的存在割草效率低、易出现漏割区域的问题。

发明内容

本发明提供一种割草机器人控制方法及自动控制割草***，旨在解决现有技术的存在割草效率低、易出现漏割区域的问题。

本发明是这样实现的，一种割草机器人控制方法，所述方法包括如下步骤：

获取草坪的监控视频；

根据所述监控视频生成草坪地图；

根据所述草坪地图规划割草路线；

建立所述割草机器人在所述草坪上的运动方向与所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的影像移动方向的对应关系；

根据所述对应关系控制所述割草机器人沿所述割草路线进行割草。

本发明还提供一种自动控制割草***，所述***包括割草机器人、摄像头和控制单元；

所述割草机器人用于在所述控制单元的控制下割草；

所述摄像头用于拍摄草坪的监控视频；

所述控制单元用于执行以下步骤：

获取所述监控视频；

根据所述监控视频生成草坪地图；

根据所述草坪地图规划割草路线；

建立所述割草机器人在所述草坪上的运动方向与所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的影像移动方向的对应关系；

根据所述对应关系控制所述割草机器人沿所述割草路线进行割草。

本发明提供的一种割草机器人控制方法及自动控制割草***，通过获取草坪的监控视频，并根据该监控视频生成草坪地图，再根据该草坪地图规划割草机器人的割草路线，另一方面，建立割草机器人在草坪上实际的运动方向，与割草机器人在草坪地图上的影像移动方向的对应关系，进而可以根据该对应关系控制割草机器人在草坪上沿规划路线进行割草。通过监控视频能够准确、实时的获取割草机器人和草坪的状态，进而可以准确的规划割草路线并精确控制割草机器人沿规划路线割草，大幅降低重复割草情况的发生，使得割草效率大幅提高，也能避免出现漏割区域。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种割草机器人控制方法的实施环境图；

图2是本发明实施例提供的一种割草机器人控制方法的实现流程图；

图3是本发明实施例提供的根据所述草坪地图规划割草路线的实现流程图；

图4是本发明实施例提供的建立所述割草机器人在所述草坪上的运动方向与所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的影像移动方向的对应关系的实现流程图；

图5是本发明实施例提供的根据所述对应关系控制所述割草机器人沿所述割草路线进行割草的实现流程图；

图6是本发明实施例提供的根据所述对应关系控制所述割草机器人沿所述割草路线进行割草的另一实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的一种割草机器人控制方法及自动控制割草***，通过获取草坪的监控视频，并根据该监控视频生成草坪地图，再根据该草坪地图规划割草机器人的割草路线，另一方面，建立割草机器人在草坪上实际的运动方向，与割草机器人在草坪地图上的影像移动方向的对应关系，进而可以根据该对应关系控制割草机器人在草坪上沿规划路线进行割草。通过监控视频能够准确、实时的获取割草机器人和草坪的状态，进而可以准确的规划割草路线并精确控制割草机器人沿规划路线割草，大幅降低重复割草情况的发生，使得割草效率大幅提高，也能避免出现漏割区域。

图1示出了本发明实施例提供的一种割草机器人控制方法的实施环境，为了便于说明，图中仅示出与本发明实施例相关的内容，详述如下：

该实施环境包括摄像头11、控制终端12、割草机器人13和草坪14。

其中，摄像头11用于拍摄草坪14的监控视频，可以安装在草坪14上或草坪14周围，为更好的拍摄草坪14的监控视频，摄像头11需要与草坪14有一定的高度差。由于摄像头11拍摄监控视频的范围基本不可能刚好与草坪14重合，因此要求摄像头11拍摄监控视频的范围大于或等于草坪的范围，摄像头11的数量并不限于一个，若草坪14范围较大，可以采用多个摄像头11分别拍摄草坪14各区域的监控视频，再利用各区域的监控视频合成出完整的草坪14的监控视频。

控制终端12与摄像头11通过有线或无线的方式连接，摄像头11拍摄的监控视频传输至控制终端12，使得控制终端12可以执行后续步骤。控制终端12与割草机器人通过有线或无线的方式连接，从而实现数据交互，控制终端12向割草机器人发送数据以对割草机器人13进行控制，割草机器人13上可以安装有传感器(例如里程计、加速度计、陀螺仪、磁力计、温度传感器、超声传感器、GPS、红外传感器、碰撞传感器等)，这些传感器获取的数据可以发送给控制终端，使控制终端12可以利用这些数据执行或优化控制过程。

需要说明的是，摄像头11、控制终端12、割草机器人13三者可以是相互独立的产品，也可以将摄像头11与控制终端12设计在一个产品中，或将控制终端12与割草机器人13设计在一个产品中，但摄像头11与割草机器人12二者之间应当采取分体设计。

图2示出了本发明的一个实施例提供的一种割草机器人控制方法的流程示意图，详述如下：

步骤S201，获取草坪的监控视频。

在本发明实施例中，通过摄像头11获取草坪14的监控视频，摄像头11可以是专为实施本割草机器人控制方法而设置的摄像头或摄像机，也可以是原本已有的监控摄像头或防盗摄像头等，只要能够获取草坪14的监控视频即可，具体不做限制。

步骤S202，根据所述监控视频生成草坪地图。

在本发明实施例中，在获取草坪14的监控视频后，提取该监控视频中的至少一帧图像进行运算，生成监控视频所覆盖区域的地图，即草坪地图。

需要说明的是，步骤S202并不需要在每次割草时都执行一次，只要摄像头11的安装位置和草坪14的状况没有发生变化，就没有必要重新生成草坪地图，从而可以降低计算负担、提高运算速度。可以设置为在第一次实施本割草机器人控制方法时执行步骤S202，之后每隔一段时间(例如每隔七天)定期执行一次步骤S202，还可以增加用户手动操作按钮，当摄像头11的安装位置变化或草坪14状况发生变化时，用户可以手动发出执行步骤S202的指令。

步骤S203，根据所述草坪地图规划割草路线。

在生成草坪地图后，则可根据该草坪地图规划割草机器人13的割草路线，路线可以是螺旋型路线、往复型路线或其他形式的路线，具体不做限制。在规划割草路线时，还可以根据割草机器人13的割草区域宽度来设计割草路线的线路间距，从而尽量减少重复割草或漏割草的情况，提高割草效率和割草效果。

需要说明的是，步骤S203并不需要在每次割草时都执行一次，与步骤S202同理，只要草坪地图没有发生变化，割草机器人13没有更换，就没有必要重新规划割草路线，从而可以降低计算负担、提高运算速度。可以设置为第一次实施本割草机器人控制方法时执行步骤S203，之后定期执行，也增加用户手动操作执行步骤S203的功能。

步骤S204，建立所述割草机器人在所述草坪上的运动方向与所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的影像移动方向的对应关系.

在本发明实施例中，由于控制终端12会根据监控视频中，割草机器人13的影像在草坪地图上的影像移动方向，来控制割草机器人13在草坪14上实际的运动方向，因此为了能够对割草机器人13的运动状态进行精确控制，需要建立割草机器人13在草坪上运动时实际的运动方向，与此时割草机器人13的影像在草坪地图上的影像移动方向二者之间的对应关系。

割草机器人13实际的运动方向可以通过割草机器人13上的传感器(例如里程计、加速度计、陀螺仪、磁力计、GPS等)来获取，割草机器人13的影像移动方向可以通过在草坪地图上设置平面坐标系来定义，也可以根据草坪的实际方位来定义。

需要说明的是，与步骤S202和步骤S203同理，步骤S204也不需要每次割草时都执行一次。

步骤S205，根据所述对应关系控制所述割草机器人沿所述割草路线进行割草。

在本发明实施例中，在已有草坪地图、割草路线以及割草机器人13的实际运动方向与影像移动方向的对应关系的情况下，即可根据该对应关系控制割草机器人13沿着规划的割草路线进行割草。

本发明提供的一种割草机器人控制方法，通过获取草坪的监控视频，并根据该监控视频生成草坪地图，再根据该草坪地图规划割草机器人的割草路线，另一方面，建立割草机器人在草坪上实际的运动方向，与割草机器人在草坪地图上的影像移动方向的对应关系，进而可以根据该对应关系控制割草机器人在草坪上沿规划路线进行割草。通过监控视频能够准确、实时地获取割草机器人和草坪的状态，进而可以准确的规划割草路线并精确控制割草机器人沿规划路线割草，大幅降低重复割草情况的发生，使得割草效率大幅提高，也能避免出现漏割区域。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，步骤S202根据所述监控视频生成草坪地图，具体包括：

步骤S301，识别所述监控视频中草坪的边界。

在本发明实施例中，由于要求监控视频的监控范围要大于或等于草坪14的范围，而且通常情况下草坪14形状都不规则，因此识别出草坪14的边界后，可以控制割草机器人13在草坪14的范围内割草，从而减少割草机器人13的无用运动行程，提高割草效率。

步骤S302，根据所述监控视频和所述边界生成含有草坪边界线的草坪地图。

在本发明实施例中，在识别出草坪14的边界后，建立草坪地图时则将草坪边界线绘制在生成的草坪地图中，从而在执行步骤S203，规划割草路线时，便可以将规划的割草路线限定在草坪边界线内部，从而在控制割草机器人13沿割草路线割草时，便可以避免割草机器人13离开草坪范围，减少无用运动行程，提高割草效率。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，步骤S204建立所述割草机器人在所述草坪上的运动方向与所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的影像移动方向的对应关系，具体包括：

步骤S401，控制所述割草机器人在所述草坪上沿任一方向进行直线运动，并获取此期间所述割草机器人在所述草坪上的第一直线运动方向，以及所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的第一影像移动方向。

在本发明实施例中，首先控制割草机器人13在草坪14上沿着任意一个方向直行运动，在此期间通过割草机器人13上的传感器获取该直线运动的运动方向，以此直线运动的方向为第一直线运动方向。同时，在此期间通过摄像头11获取割草机器人13的影像在草坪地图上的移动方向，以此方向为第一影像移动方向。

步骤S402，控制所述割草机器人沿与所述第一直线运动方向垂直的第二直线运动方向进行直线运动，并获取此期间所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的第二影像移动方向。

在本发明实施例中，在执行完步骤S401后，利用割草机器人13上的传感器，控制割草机器人13转向90度，朝向与第一直线运动方向垂直的方向进行直线运动，在此期间通过割草机器人13的传感器获直线运动的运动方向，以此方向为第二直线运动方向。同时，在此期间通过摄像头11获取割草机器人13的影像在草坪地图上的移动方向，以此方向为第二影像移动方向。

步骤S403，根据所述第一直线运动方向、所述第二直线运动方向、所述第一影像移动方向和所述第二影像移动方向，计算所述割草机器人在所述草坪上的运动方向与所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的影像移动方向的对应关系。

在获取第一直线运动方向、第二直线运动方向、第一影像移动方向和第二影像移动方向后，便即可通过计算得出割草机器人13在草坪14上的各个运动方向与其影像在草坪地图上的移动方向的对应关系，从而可以通过监控割草机器人13的影像在草坪地图上的移动方向，得知其在草坪14上的实际运动方向。

如图5所示，在本发明的一个实施例中，步骤S205根据所述对应关系控制所述割草机器人沿所述割草路线进行割草，具体包括：

步骤S501，根据所述对应关系控制所述割草机器人的运动方向，以使所述割草机器人沿所述割草路线运动。

在本发明实施例中，根据割草机器人13在草坪14上的的运动方向与其影像在草坪地图上的移动方向的对应关系，便可通过监控割草机器人13的影像移动方向得知其实际运动方向，从而可以根据该对应关系，通过监控割草机器人13影像移动方向控制其实际的运动方向，从而控制割草机器人13沿着规划的割草路线进行割草。

步骤S502，在所述割草机器人沿所述割草路线运动的同时，控制所述割草机器人进行割草。

在本发明实施例中，在割草机器人13沿割草路线运动的过程中，控制割草机器人13进行割草，完成割草路线覆盖区域的割草工作。可以控制割草机器人13的割草装置全程开启，也可以通过记录割草机器人13的割草路线，控制割草装置仅在割草机器人13首次经过的路线上开启，而在再次经过某段路线或区域时则关闭割草装置，以节约割草机器人13的电量，延长割草机器人13的续航时间。

步骤S503，监控所述割草机器人的运动轨迹，若所述运动轨迹偏离所述割草路线，则调整所述割草机器人的运动方向，以使所述割草机器人返回所述割草路线。

在本发明实施例中，由于割草机器人13的运动轨迹可能会偏离所规划的割草路线，因此可以通过实时监控割草机器人13的运动轨迹，在割草机器人13偏离割草路线时，及时调整割草机器人13的运动方向，使其返回规划的割草路线，从而继续沿着割草路线完成割草工作。

如图6所示，在本发明的一个实施例中，步骤S205根据所述对应关系控制所述割草机器人沿所述割草路线进行割草，具体还包括：

步骤S601，若所述割草机器人的运动方向上存在障碍物，则控制所述割草机器人沿所述障碍物的边缘运动直至重新进入所述割草路线，以绕开所述障碍物。

在本发明实施例中，草坪14上可能会有障碍物，有些障碍物在固定在草坪14的某个位置上的，这种障碍物若在规划割草路线前就已通过监控视频识别出来，则在规划割草路线时就可以使割草路线绕开该障碍物，当然，也可以将割草路线规划在障碍物上，而通过执行步骤S601，控制割草机器人13沿着障碍物的边缘运动，直至割草机器人13重新进入割草路线。

对于在规划割草路线前并不存在于草坪14上，或虽然存在但未能识别出的障碍物，则割草路线便很可能位于这些障碍物上，此时可通过执行步骤601，控制割草机器人13沿着障碍物的边缘运动，直至割草机器人13重新进入割草路线。控制割草机器人13沿着障碍物的边缘运动，可以通过监控视频识别障碍物和割草机器人13，从而控制割草机器人13沿着障碍物边缘运动来实现，可以通过割草机器人13的超声传感器、红外传感器、碰撞传感器等传感器来识别障碍物，从而控制机器人沿着障碍物的边缘运动。

步骤S602，若所述草坪内存在遮挡物，使所述监控视频存在监控盲区，则当所述割草机器人进入所述监控盲区时，通过惯性导航控制所述割草机器人运动，直至所述割草机器人离开所述监控盲区。

在本发明实施例中，草坪14上可能会存在遮挡物(例如桌子、椅子、遮阳伞等)，这些障碍物不一定会阻碍割草机器人13的运动，但会遮挡草坪14，使监控视频存在监控盲区，当割草机器人13运动至监控盲区时，便无法通过监控视频得知割草机器人的运动，则此时便可以通过执行步骤S602，通过惯性导航来控制割草机器人13的运动状态，直至割草机器人13离开监控盲区，继而继续控制割草机器人13沿着规划的割草路线完成割草工作。

本发明实施例提供的一种割草机器人控制方法，通过获取草坪的监控视频，并根据该监控视频生成草坪地图，再根据该草坪地图规划割草机器人的割草路线，另一方面，建立割草机器人在草坪上实际的运动方向，与割草机器人在草坪地图上的影像移动方向的对应关系，进而可以根据该对应关系控制割草机器人在草坪上沿规划路线进行割草。通过监控视频能够准确、实时的获取割草机器人和草坪的状态，进而可以准确的规划割草路线并精确控制割草机器人沿规划路线割草，大幅降低重复割草情况的发生，使得割草效率大幅提高，也能避免出现漏割区域。

本发明实施例还提供了一种自动控制割草***，包括割草机器人、摄像头和控制单元，其中，割草机器人用于在控制单元的控制下割草，摄像头用于拍摄草坪的监控视频，控制单元用于执行以下步骤：

获取监控视频；

根据监控视频生成草坪地图；

根据草坪地图规划割草路线；

建立割草机器人在草坪上的运动方向与割草机器人的影像在草坪地图上的影像移动方向的对应关系；

根据对应关系控制割草机器人沿割草路线进行割草。

在本发明实施例中，该自动控制割草***可采用与上述实施例提供的割草机器人控制方法相同的原理和步骤，因此在本实施例中不在赘述。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取记忆体(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种割草机器人控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

获取草坪的监控视频；

根据所述监控视频生成草坪地图；

根据所述草坪地图规划割草路线；

建立所述割草机器人在所述草坪上的运动方向与所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的影像移动方向的对应关系；

根据所述对应关系控制所述割草机器人沿所述割草路线进行割草。

2.如权利要求1所述的割草机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述监控视频生成草坪地图的步骤具体包括：

识别所述监控视频中草坪的边界；

根据所述监控视频和所述边界生成含有草坪边界线的草坪地图。

3.如权利要求1所述的割草机器人控制方法，其特征在于，所述建立所述割草机器人在所述草坪上的运动方向与所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的影像移动方向的对应关系的步骤具体包括：

控制所述割草机器人在所述草坪上沿任一方向进行直线运动，并获取此期间所述割草机器人在所述草坪上的第一直线运动方向，以及所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的第一影像移动方向；

控制所述割草机器人沿与所述第一直线运动方向垂直的第二直线运动方向进行直线运动，并获取此期间所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的第二影像移动方向；

根据所述第一直线运动方向、所述第二直线运动方向、所述第一影像移动方向和所述第二影像移动方向，计算所述割草机器人在所述草坪上的运动方向与所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的影像移动方向的对应关系。

4.如权利要求1所述的割草机器人控制方法，其特征在于，所述控制所述割草机器人沿所述割草路线进行割草的步骤具体包括：

根据所述对应关系控制所述割草机器人的运动方向，以使所述割草机器人沿所述割草路线运动；

在所述割草机器人沿所述割草路线运动的同时，控制所述割草机器人进行割草；

监控所述割草机器人的运动轨迹，若所述运动轨迹偏离所述割草路线，则调整所述割草机器人的运动方向，以使所述割草机器人返回所述割草路线。

5.如权利要求4所述的割草机器人控制方法，其特征在于，所述控制所述割草机器人沿所述割草路线进行割草的步骤具体还包括：

若所述割草机器人的运动方向上存在障碍物，则控制所述割草机器人沿所述障碍物的边缘运动直至重新进入所述割草路线，以绕开所述障碍物；

若所述草坪内存在遮挡物，使所述监控视频存在监控盲区，则当所述割草机器人进入所述监控盲区时，通过惯性导航控制所述割草机器人运动，直至所述割草机器人离开所述监控盲区。

6.一种自动控制割草***，其特征在于，所述***包括割草机器人、摄像头和控制单元；

所述割草机器人用于在所述控制单元的控制下割草；

所述摄像头用于拍摄草坪的监控视频；

所述控制单元用于执行以下步骤：

获取所述监控视频；

根据所述监控视频生成草坪地图；

根据所述草坪地图规划割草路线；

建立所述割草机器人在所述草坪上的运动方向与所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的影像移动方向的对应关系；

根据所述对应关系控制所述割草机器人沿所述割草路线进行割草。

7.如权利要求6所述的割草机器人控制方法，其特征在于，所述根据所述监控视频生成草坪地图的步骤具体包括：

识别所述监控视频中草坪的边界；

根据所述监控视频和所述边界生成含有草坪边界线的草坪地图。

8.如权利要求6所述的割草机器人控制方法，其特征在于，所述建立所述割草机器人在所述草坪上的运动方向与所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的影像移动方向的对应关系的步骤具体包括：

控制所述割草机器人在所述草坪上沿任一方向进行直线运动，并获取此期间所述割草机器人在所述草坪上的第一直线运动方向，以及所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的第一影像移动方向；

控制所述割草机器人沿与所述第一直线运动方向垂直的第二直线运动方向进行直线运动，并获取此期间所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的第二影像移动方向；

根据所述第一直线运动方向、所述第二直线运动方向、所述第一影像移动方向和所述第二影像移动方向，计算所述割草机器人在所述草坪上的运动方向与所述割草机器人的影像在所述草坪地图上的影像移动方向的对应关系。

9.如权利要求6所述的割草机器人控制方法，其特征在于，所述控制所述割草机器人沿所述割草路线进行割草的步骤具体包括：

根据所述对应关系控制所述割草机器人的运动方向，以使所述割草机器人沿所述割草路线运动；

在所述割草机器人沿所述割草路线运动的同时，控制所述割草机器人进行割草；

监控所述割草机器人的运动轨迹，若所述运动轨迹偏离所述割草路线，则调整所述割草机器人的运动方向，以使所述割草机器人返回所述割草路线。

10.如权利要求9所述的割草机器人控制方法，其特征在于，所述控制所述割草机器人沿所述割草路线进行割草的步骤具体还包括：

若所述割草机器人的运动方向上存在障碍物，则控制所述割草机器人沿所述障碍物的边缘运动直至重新进入所述割草路线，以绕开所述障碍物；

若所述草坪内存在遮挡物，使所述监控视频存在监控盲区，则当所述割草机器人进入所述监控盲区时，通过惯性导航控制所述割草机器人运动，直至所述割草机器人离开所述监控盲区。