CN111061267A - 一种自行走装置的行走控制方法及自行走装置 - Google Patents
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Abstract
一种自行走装置的行走控制方法及自行走装置。本发明在现有的自行走装置中增加简单的判断机制，通过统计所述自行走装置沿同一方向运行的时间t和距离I，在所述时间t达到时长阈值和/或所述距离I达到距离阈值时，控制所述自行走装置转向，避免自行走装置无效的朝同一方向运转，盲目的切割同一位置或同一方向的草坪。本发明能够在不增加传感设备，不增加硬件成本，不改变电路架构的同时，通过简单的控制，以最小的运算开销将现有自行走装置从错误的行走路径中纠正至正确的行走方向。
Description
技术领域
本发明涉及自行走控制技术领域，具体而言涉及一种自行走装置的行走控制方法及自行走装置。
背景技术
智能型割草机器人等自行走装置已经得到广泛普及。该自行走装置长期处于无人看护的工作状态，因此需要设计控制机制对其行走状态以及运行环境进行监测，以针对不同适应各种情况进行响应，智能应对各种突发情况。
在某些复杂环境下，自行走装置会由于障碍物传感器无法被正常触发而在某一地点一直运行。此时自行走装置的驱动***会一直一个方向运行，直至电量耗尽。这种情况不仅会降低自行走装置的工作效率，对于割草机来说，反复、一直在同一块区域工作还会对草坪造成磨损甚至刨坑等伤害。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种自行走装置的行走控制方法及自行走装置，本发明无需在自行走装置中增加传感元件，仅需对现有数据仅需判断即可避免自行走装置反复、一直在同一块区域工作。本发明具体采用如下技术方案。
首先，为实现上述目的，提出一种自行走装置的行走控制方法，其包括如下步骤：统计所述自行走装置沿同一方向运行的时间t和/或距离I；在所述时间t达到时长阈值和/或所述距离I达到距离阈值时，控制所述自行走装置转向。
可选的，上述的自行走装置的行走控制方法，其中，还包括以下步骤：在所述自行走装置转向后重新统计所述自行走装置沿新方向运行的时间t和距离I。
可选的，上述的自行走装置的行走控制方法，其中，所述距离I根据所述时间t和所述自行走装置的行走速度计算获得。
可选的，上述的自行走装置的行走控制方法，其中，所述时长阈值和/或所述距离阈值预先设定为固定值或者根据所述自行走装置的工作区域大小而生成。
可选的，上述的自行走装置的行走控制方法，其中，生成所述时长阈值的步骤包括：统计所述自行走装置沿所述工作区域运行一周的总时长；设定所述时长阈值不超过所述总时长的一半。
可选的，上述的自行走装置的行走控制方法，其中，生成所述距离阈值的步骤包括：统计所述自行走装置沿所述工作区域运行一周的总距离；设定所述距离阈值不超过所述总距离的一半。
可选的，上述的自行走装置的行走控制方法，其中，所述避障的步骤包括：控制所述自行走装置转向，在所述自行走装置转向后重新统计所述自行走装置沿新方向运行的时间t和距离I。
同时，为实现上述目的，本发明还提供一种自行走装置，其包括驱动单元，用于驱动所述自行走装置，其中，还包括：比较单元，在所述自行走装置运行的时间t达到时长阈值和/或所述自行走装置运行的距离I达到距离阈值时，输出触发信号；控制单元，其连接所述驱动单元和比较单元，用于控制所述驱动单元，在接收到触发信号时控制所述自行走装置转向。
可选的，上述的自行走装置，其中，所述比较单元还连接有计时器，用于统计并向所述比较单元提供所述自行走装置沿同一方向运行的时间t，所述计时器在所述自行走装置转向后清零，重新统计所述自行走装置沿新方向运行的时间t。
可选的，上述的自行走装置，其中，所述比较单元还连接有距离计算单元，用于根据所述自行走装置当前的行走速度以及所述时间t计算所述自行走装置沿同一方向运行的距离I，向所述比较单元提供所述距离I。
有益效果
本发明在现有的自行走装置中增加简单的判断机制，通过简单的统计在所述自行走装置沿同一方向运行的时间t和/或距离I到达阈值时，控制所述自行走装置转向，避免自行走装置无效的朝同一方向运转，盲目的切割同一位置或同一方向的草坪。本发明能够在不增加传感设备，不增加硬件成本，不改变电路架构的同时，通过简单的控制，以最小的运算开销将现有自行走装置从错误的行走路径中纠正至正确的行走方向，避免自行走设备刨坑、运行至死角或撞墙等问题。
进一步，本发明中，可通过计算的方式根据工作区域的大小自动的生成上述的阈值进行控制。相较于预先设定固定值或者由用户自行设定固定值的方式，上述自动生成的阈值能够更加贴合工作区域的作业要求，其生成或设定的过程也更佳便捷，不需要用户进行复杂操作。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的自行走装置工作流程示意图；
图2是本发明的自行走装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
在一种实现方式下，本发明所述的自行走装置可以是具有割草功能的自行走割草装置，例如智能割草机，还可以是其他具有自行走功能的其他作业设备。自行走装置用于对其工作区域进行作业，但是由于工作区域比较复杂，自行走装置中用于触发转向的***，如，高精度定位传感器、姿态传感器等，可能由于障碍物而被阻碍无法正常触发。此时，自行走装置可能会保持同一方向或在同一区域或者姿态运行。本发明针对这种情况，在不增加硬件检测成本的基础上，提出了一种简单有效的解决因障碍物传感器无法触发而无法绕过障碍物的方案。
本方案下，所述的自行走装置在正常作业的同时，通过图2所示的各单元之间的配合，按照图1的步骤：
首先，统计所述自行走装置沿同一方向运行的时间t和距离I；所述的同一方向，指所述自行走装置的控制单元不触发进行转向的信号，不改变自行走装置轮组之间转速差或轮组方向的运行状态；所述的同一方向，在实践中包括自行走装置保持同一直线运转、以相同的旋转角度旋转运行、被障碍物阻挡而在同一位置或同一位置附近反复、或始终运行的状态；
然后，基于上述对时间和距离的统计，在所述时间t达到时长阈值和/或所述距离I达到距离阈值时，控制所述自行走装置转向，例如，控制所述自行走装置触发转向信号改变轮组之间的转速差或改变轮组方向。 由此，由于主动改变了自行走方向，上述被“困”住的自行走装置能够脱离该区域，而重新以新的方向开始正常运转。
上述转向之后，还可进一步的重启对时间t和距离I的统计，重新统计所述自行走装置沿新方向运行的时间t和距离I，在统计达到阈值后继续自主触发转向，实现避障。
具体而言，上述对于时间t的统计可通过图2所示的计时器累加或递减计时而实现。上述对于距离I的统计可通过距离计算单元根据时间t以及所述自行走装置当前的行走速度计算获得。具体而言，所述的计时器由时钟信号触发，在每个时钟周期内进行累加或递减，根据累加或递减的周期数量实现计时。所述的距离计算单元，一方面获取上述计时器统计的时间t，一方面实时的调取自行走设备的电机控制信号或采集电机运转速度或电周期数量，将其换算成转速或自行走装置的行走速度，而后对时间t进行叠加计算或积分计算，获得运行的距离I。比较单元，在所述自行走装置运行的时间t达到时长阈值和/或所述自行走装置运行的距离I达到距离阈值时，输出触发信号至控制单元；控制单元，其连接所述驱动单元和比较单元，控制所述驱动单元，在接收到触发信号时控制所述自行走装置转向。
上述控制所基于的阈值，可通过两种方式确定，一种是预先预设，例如在自行走装置出厂前由***程序设定为统一值，或由用户根据其使用需求和习惯设定为固定值；另一种还可以通过工作区域大小而自动生成。一般，在第二种方式下，所述的距离阈值自动由***根据工作区域的总长度L生成，且不大于L的一半；时间阈值由***根据工作区域运行一圈或往返一个来回或单程所需时间T生成，且不大于T的一半。
对于工作区域大小，上述的自行走装置同样可自主的进行计算。其过程具体为:在割草机器人等自行走装置出基站时，其控制单元先控制所述的自行走装置先沿工作区域的边界线工作一圈，在这一圈的过程中，统计电机或行走轮的运转情况，计算出边界线总运行时间T以及总长度L。由此，可方便的将所述时长阈值设定为不超过所述总时长的一半，将所述距离阈值设定为不超过所述总距离的一半。
由此，本发明的自行走装置在工作区域作业时，如果其始终保持一个方向运行，那么，当计时器计时t累加，或计算出割草机器人朝该方向的运行的距离l达到判定该自行走装置遇到障碍物、边界线等造成转向机制触发困难时，依据统计的时间和距离能够保证在设定阈值内进行触发，改变自行走装置的运行方向，实现避障。当该方向改变时，计时器计数值t清零，重新开启新一轮的障碍监控。
由此，本发明通过对自行走装置朝预设方向或保持同一运行方向的运行距离l超过预设阈值L或者时间t超过阈值T的判断，触发保护机制，判定处于刨坑状态。此时，控制其驱动***执行相应的避障动作，绕开此处。
本发明由此能够很好地解决割草机器人等自行走装置在某处刨坑的问题，同时又不需要依托外界传感器，不用增加成本。本发明实现方式简单。
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种自行走装置的行走控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
统计所述自行走装置沿同一方向运行的时间t和/或距离I；
在所述时间t达到时长阈值和/或所述距离I达到距离阈值时，控制所述自行走装置转向。
2.如权利要求1所述的自行走装置的行走控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：在所述自行走装置转向后重新统计所述自行走装置沿新方向运行的时间t和距离I。
3.如权利要求1所述的自行走装置的行走控制方法，其特征在于，所述距离I根据所述时间t和所述自行走装置的行走速度计算获得。
4.如权利要求1所述的自行走装置的行走控制方法，其特征在于，所述时长阈值和/或所述距离阈值预先设定为固定值或者根据所述自行走装置的工作区域大小而生成。
5.如权利要求4所述的自行走装置的行走控制方法，其特征在于，生成所述时长阈值的步骤包括：
统计所述自行走装置沿所述工作区域运行一周的总时长；
设定所述时长阈值不超过所述总时长的一半。
6.如权利要求4所述的自行走装置的行走控制方法，其特征在于，生成所述距离阈值的步骤包括：
统计所述自行走装置沿所述工作区域运行一周的总距离；
设定所述距离阈值不超过所述总距离的一半。
7.如权利要求1所述的自行走装置的行走控制方法，其特征在于，所述避障的步骤包括：
控制所述自行走装置转向，在所述自行走装置转向后重新统计所述自行走装置沿新方向运行的时间t和距离I。
8.一种自行走装置，其特征在于， 包括驱动单元，用于驱动所述自行走装置，其特征在于，还包括：
比较单元，在所述自行走装置运行的时间t达到时长阈值和/或所述自行走装置运行的距离I达到距离阈值时，输出触发信号；
控制单元，其连接所述驱动单元和比较单元，用于控制所述驱动单元，在接收到触发信号时控制所述自行走装置转向。
9.如权利要求8所述的自行走装置，其特征在于，所述比较单元还连接有计时器，用于统计并向所述比较单元提供所述自行走装置沿同一方向运行的时间t，所述计时器在所述自行走装置转向后清零，重新统计所述自行走装置沿新方向运行的时间t。
10.如权利要求8所述的自行走装置，其特征在于，所述比较单元还连接有距离计算单元，用于根据所述自行走装置当前的行走速度以及所述时间t计算所述自行走装置沿同一方向运行的距离I，向所述比较单元提供所述距离I。
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