CN118051046A - 路径规划方法及割草机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及割草机技术领域，尤其涉及一种路径规划方法及割草机。该路径规划方法包括：创建工作地图；割草机移动至第一预定位置；按照第一路径在工作区域范围内割草；以及，第二次切割时，割草机按照第二路径在工作区域范围内割草，第二路径相对第一路径偏移预设距离，或者第二路径的行进方向与第一路径的行进方向成预设角度，能够避免两次切割重复碾压相同位置，有利于避免多次切割破坏草坪或植被，同时能够控制切割机对上一次切割未覆盖位置查缺补漏，完善切割效果，有利于达到最大的覆盖率和最小的重复率，有利于提高割草机的工作效率，且降低切割漏草的情况发生。该割草机能够实现上述路径规划方法，从而便于用户操作。

Description

路径规划方法及割草机

技术领域

本发明涉及割草机技术领域，尤其涉及一种路径规划方法及割草机。

背景技术

割草机用于修剪草坪、植被等园林工具。割草机包括手动的割草机和智能的割草机。其中，割草机包括驱动机构和割草机构，其中，驱动机构能够驱动割草机构自主完成割草运动。

进一步地，智能的割草机还包括控制机构。在割草机开始工作之前，控制机构首先获取工作区域，以便于割草机能够确定割草范围。现有的割草机通常是基于随机切割或者优化路径的原理设计。其中，随机切割方式主要是割草机以随机的路径行走进行切割草坪或者植被，这种切割方式由于割草机无法随时定位位置，不能判断割草机切割的覆盖率参数，导致割草机工作效率低。优化路径的切割方式中，用户需要根据控制机构获取的工作区域规划割草机的切割路径，以实现规划最优的运动路径，但这种方法提高用户操作难度，且割草机每次以相同的路径切割，容易将草坪或者植被反复碾压，造成破坏。

为解决上述问题，亟待提供一种路径规划方法及割草机，解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种路径规划方法，以达到最大的覆盖率和最小的重复率，且避免多次切割破坏草坪或植被，便于用户操作的效果。

本发明的另一个目的是提出一种割草机，能够实现上述路径规划方法，以达到最大的覆盖率和最小的重复率，且避免多次切割破坏草坪或植被，便于用户操作的效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种路径规划方法，用于规划割草机切割过程的遍历式路径，所述路径规划方法包括：

创建工作区域地图；

所述割草机移动至第一预定位置；

按照第一路径在所述工作区域范围内割草；以及

第二次切割时，所述割草机按照第二路径在所述工作区域范围内割草，所述第二路径相对所述第一路径偏移预设距离，或者所述第二路径的行进方向与所述第一路径的行进方向成预设角度。

作为一种可选方案，所述第一路径为弓字型路径或螺旋形路径。

作为一种可选方案，所述预设距离小于割草机的机身宽度。

作为一种可选方案，所述预设角度为0°～180°。

作为一种可选方案，所述第二路径相对所述第一路径偏移预设距离的方法包括：

所述割草机完成第一次切割后，所述割草机运动至所述第一预设位置；

所述割草机相对所述第一预设位置向远离或者靠近所述工作区域边缘的方向运动所述预设距离；以及

所述割草机沿所述第二路径行走，所述第二路径的运动方向与所述第一路径的运动方向相同。

作为一种可选方案，所述第二路径相对所述第一路径偏移预设距离的方法包括：

所述割草机完成第一次切割后，所述割草机位于所述第一路径的第二预定位置；

所述割草机相对所述第二预定位置向远离或者靠近所述工作区域边缘的方向运动所述预设距离；以及

所述割草机沿所述第二路径行走，所述第二路径的运动方向相对于所述第一路径的运动方向相反。

作为一种可选方案，所述创建工作区域地图的步骤包括：

所述割草机沿工作区域边界行走，采集并存储所述工作区域边界的位置信息，以创建所述工作区域地图；

所述割草机沿所述工作区域中障碍物的周边运动，以确定所述工作区域地图中的障碍物范围；以及

根据所述工作区域地图的形状将所述工作区域地图划分为多个子工作区域。

作为一种可选方案，使用定位传感器确定所述割草机的工作区域边界。

作为一种可选方案，按照第一路径或第二路径在所述工作区域范围内切割的方法还包括：

所述割草机电量不足时，所述割草机记录当前的暂停位置，并返回充电站进行充电；以及

完成充电后，所述割草机返回所述暂停位置并继续按照原路径工作。

一种割草机，所述割草机包括：

主体；

定位传感器，设置在所述主体上；

控制机构，设置在所述主体上，所述控制机构包括相互耦合的处理器和存储器，所述存储器存储程序命令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时，所述割草机能够实现如权利要求1～9任一项所述的路径规划方法。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种路径规划方法，该路径规划方法用于规划割草机切割过程的遍历式路径。该路径规划方法包括：创建工作地图；割草机移动至第一预定位置；按照第一路径在工作区域范围内割草；以及，第二次切割时，割草机按照第二路径在工作区域范围内割草，第二路径相对第一路径偏移预设距离，或者第二路径的行进方向与第一路径的行进方向成预设角度。该路径规划方法通过第二次切割和第一次切割的切割路径偏移预设距离或者转动预设角度，能够避免两次切割重复碾压相同位置，有利于避免多次切割破坏草坪或植被，同时能够控制切割机对上一次切割未覆盖位置查缺补漏，完善切割效果，有利于达到最大的覆盖率和最小的重复率，有利于提高割草机的工作效率，且降低切割漏草的情况发生。与此同时，该路径规划方法无需用户根据待切割区域进行工作区域划分，便于用户操作。

本发明还提供一种割草机，该割草机包括主体、定位传感器以及控制机构。其中，定位传感器和控制机构都设置在主体上，控制机构包括相互耦合的处理器和存储器，存储器存储程序命令，当存储器存储的程序指令被处理器执行时，割草机能够实现上述路径规划方法，从而达到最大的覆盖率和最小的重复率，且避免多次切割破坏草坪或植被，便于用户操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施条例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一和实施例二提供的路径规划方法的流程图；

图2是本发明实施例一提供的路径规划方法的第一路径和第二路径示意图；

图3是本发明实施例二提供的路径规划方法的第一路径和第二路径示意图；

图4是本发明实施例三提供的路径规划方法的第一路径和第二路径示意图一；

图5是本发明实施例二提供的路径规划方法的第一路径和第二路径示意图二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分结构而非全结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内结构的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

割草机用于修剪草坪、植被等园林工具。割草机包括驱动机构和割草机构，其中，驱动机构能够驱动割草机构自主完成割草运动。

为了便于用户操作且节约用户维护草坪或植被的时间，割草机包括智能的割草机。该割草机能够自行完成切割过程。现有的割草机通常是基于随机切割或者优化路径的原理设计。其中，随机切割方式主要是割草机以随机的路径行走进行切割草坪或者植被，这种切割方式由于割草机无法随时定位位置，不能判断割草机切割的覆盖率参数，导致割草机工作效率低。优化路径的切割方式中，用户需要根据控制机构获取的工作区域规划割草机的切割路径，以实现规划最优的运动路径，但这种方法提高用户操作难度，且割草机每次以相同的路径切割，容易将草坪或者植被反复碾压，造成破坏。

为了解决上述问题，本实施例提供一种路径规划方法，该路径规划方法用于规划割草机切割过程的遍历式路径。如图1所示，该路径规划方法包括：

步骤S10，创建工作区域地图；

步骤S20，割草机移动至第一预定位置；

步骤S30，按照第一路径在工作区域范围内割草；以及

步骤S40，第二次切割时，割草机按照第二路径在工作区域范围内割草，第二路径相对第一路径偏移预设距离。

该路径规划方法通过第二次切割和第一次切割的切割路径偏移预设距离，能够避免两次切割重复碾压相同位置，有利于避免多次切割破坏草坪或植被，同时能够控制切割机对上一次切割未覆盖位置查缺补漏，完善切割效果，有利于达到最大的覆盖率和最小的重复率，有利于提高割草机的工作效率，且降低切割漏草的情况发生。与此同时，该路径规划方法无需用户根据待切割区域进行工作区域划分，便于用户操作。

与此同时，该路线规划方法无需割草机提前存储工作的切割路径，在第二次切割时，割草机能够直接偏移预设距离，对割草机的内存要求大幅度降低，进而降低割草机的成本。

可以理解的是，智能的割草机还配置有充电站，当割草机完成工作后，将自动回到充电站进行充电。基于此，一般情况下，第一预定位置选择靠近充电站的位置。

其中，第一路径为弓字型路径或螺旋形路径。弓字型路径或螺旋形路径具有较为规则的运动规律，有利于达到最大的覆盖率和最小的重复率，有利于提高割草机的工作效率，且降低切割漏草的情况发生。

进一步地，预设距离小于割草机的机身宽度，使割草机第一切割和第二次切割过程中，每个时刻的切割范围均具有一定的交集，该交集能够实现第二次切割对第一次切割的查缺补漏，有利于提高两次切割的覆盖率，避免发生漏草。

当割草机进行步骤S40时，第二路径相对第一路径偏移预设距离的方法包括：

步骤S41，割草机完成第一次切割后，割草机运动至第一预设位置；

步骤S42，割草机相对第一预设位置向远离或者靠近工作区域边缘的方向运动预设距离；以及

步骤S43，割草机沿第二路径行走，第二路径的运动方向与第一路径的运动方向相同。

当割草机完成第一次切割之后，将自动回到充电站进行充电。启动第二次切割时，割草机直接运动至第一预设位置位置距离近，有利于提高割草机的工作效率。

步骤S10中，创建工作区域地图的具体步骤包括：

步骤S11，割草机沿工作区域边界行走，采集并存储工作区域边界的位置信息，以创建工作区域地图；

步骤S12，割草机沿工作区域地图中障碍物的周边运动，以确定工作区域地图中的障碍物范围；以及

步骤S13，根据工作区域地图的形状将工作区域地图划分为多个子工作区域。

该创建工作区域地图方法有利于提高割草机的工作效率，且避免割草机重复工作。

进一步地，由于割草机切割过程中需要判断位于工作区域地图中的具***置，因此，使用定位传感器定义割草机的工作区域边界，以便于提高割草机的定位精度，既能够提高每次切割过程路径规划的准确性，实现提高覆盖率且降低重复率。

与此同时，由于工作区域地图一般较大，割草机无法一次充电后完成切割整个工作区域，在割草机切割过程中会存在因电量不足，返回充电站的问题。因此，按照第一路径或第二路径在工作区域范围内切割的方法还包括：

割草机电量不足时，割草机记录当前的暂停位置，并返回充电站进行充电；以及

完成充电后，割草机返回暂停位置并继续按照原路径工作。

该方法有利于避免割草机在往返充电站前后切割区域重叠，有利于提高割草机的工作效率。可以理解的是，割草机通过位置传感器记录当前的暂停坐标点。

本实施例还提供一种割草机，该割草机包括主体、定位传感器以及控制机构。其中，定位传感器和控制机构都设置在主体上，控制机构包括相互耦合的处理器和存储器，存储器存储程序命令，当存储器存储的程序指令被处理器执行时，割草机能够实现上述路径规划方法，从而达到最大的覆盖率和最小的重复率，且避免多次切割破坏草坪或植被，便于用户操作。关于割草机的细节结构与现有技术相同，本实施例对此不作赘述。

实施例二

本实施例提供一种路径规划方法，该路径规划方法与实施例一中的路径规划方法基本相同，为了避免赘述，本实施例只对区别点进行描述：

本实施例中，当割草机进行步骤S40时，第二路径相对第一路径偏移预设距离的方法包括：

步骤S41’，割草机完成第一次切割后，割草机位于第一路径的第二预定位置；

步骤S42’，割草机相对第二预定位置向远离或者靠近工作区域边缘的方向运动预设距离；以及

步骤S43’，割草机沿第二路径行走，第二路径的运动方向相对于第一路径的运动方向相反。

即割草机的第二路径相对第二预定位置偏移预设距离后，再从第二预定位置向第一预定位置方向反向行进，避免割草机返回第一预定位置进行第二次切割，提高割草机的工作效率。尤其当割草机切割的总高度分为两次进行切割时，上述方法有利于进一步保证割草机的工作效率。

实施例三

本实施例提供一种路径规划方法，该路径规划方法与实施例一中的路径规划方法基本相同，本实施例与实施例一的区别在于步骤S40不同。为了避免赘述，本实施例只对区别点进行描述：

本实施例中，步骤S40为：第二次切割时，割草机按照第二路径在工作区域范围内割草，第二路径的行进方向与第一路径的行进方向成预设角度。

该路径规划方法通过第二次切割和第一次切割的切割路径转动预设角度，能够避免两次切割重复碾压相同位置，有利于避免多次切割破坏草坪或植被，同时能够控制切割机对上一次切割未覆盖位置查缺补漏，完善切割效果，有利于达到最大的覆盖率和最小的重复率，有利于提高割草机的工作效率，且降低切割漏草的情况发生。与此同时，该路径规划方法无需用户根据待切割区域进行工作区域划分，便于用户操作。

与此同时，该路线规划方法无需割草机提前存储工作的切割路径，在第二次切割时，割草机能够直接转动预设角度，对割草机的内存要求大幅度降低，进而降低割草机的成本。

可选地，预设角度为0°～180°，即第二次切割时，割草机的行进方向可以相对第一路径转动0°～30°、30°～60°、60°～90°、90°～120°、120°～150°以及150°～180°中的任意角度，且这些角度中包括30°、60°、90°、120°以及150°。割草机第二次切割时的多角度选择，有利于提高割草机针对不同工作区域的适应性和灵活性。

如图所示，当割草机第二次切割转动90°时，割草机的第二路径的行驶角度与第一路径成90°夹角，有效避免割草机两次工作重复碾压相同位置，且能够对第一次切割未完全切割的位置进行切割。

如图所示，割草机第二次切割与第一路径成夹角设置，割草机只需在运动至工作区域边缘位置沿边缘行驶一定距离，然后再按照弓字型路径行走机壳。该路径能够适用于任意形状的工作区域，有利于保证切割机的适用范围。

注意，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种路径规划方法，其特征在于，用于规划割草机切割过程的遍历式路径，所述路径规划方法包括：

创建工作区域地图；

所述割草机移动至第一预定位置；

按照第一路径在所述工作区域范围内割草；以及

第二次切割时，所述割草机按照第二路径在所述工作区域范围内割草，所述第二路径相对所述第一路径偏移预设距离，或者所述第二路径的行进方向与所述第一路径的行进方向成预设角度。

2.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述第一路径为弓字型路径或螺旋形路径。

3.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述预设距离小于割草机的机身宽度。

4.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述预设角度为0°～180°。

5.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述第二路径相对所述第一路径偏移预设距离的方法包括：

所述割草机完成第一次切割后，所述割草机运动至所述第一预定位置；

所述割草机相对所述第一预定位置向远离或者靠近所述工作区域边缘的方向运动所述预设距离；以及

所述割草机沿所述第二路径行走，所述第二路径的运动方向与所述第一路径的运动方向相同。

6.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述第二路径相对所述第一路径偏移预设距离的方法包括：

所述割草机完成第一次切割后，所述割草机位于所述第一路径的第二预定位置；

所述割草机相对所述第二预定位置向远离或者靠近所述工作区域边缘的方向运动所述预设距离；以及

所述割草机沿所述第二路径行走，所述第二路径的运动方向相对于所述第一路径的运动方向相反。

7.根据权利要求1所述的路径规划方法，其特征在于，所述创建工作区域地图的步骤包括：

所述割草机沿工作区域边界行走，采集并存储所述工作区域边界的位置信息，以创建所述工作区域地图；

所述割草机沿所述工作区域中障碍物的周边运动，以确定所述工作区域地图中的障碍物范围；以及

根据所述工作区域地图的形状将所述工作区域地图划分为多个子工作区域。

8.根据权利要求1～7任一项所述的路径规划方法，其特征在于，使用定位传感器确定所述割草机的工作区域边界。

9.根据权利要求8所述的路径规划方法，其特征在于，按照第一路径或第二路径在所述工作区域范围内切割的方法还包括：

所述割草机电量不足时，所述割草机记录当前的暂停位置，并返回充电站进行充电；以及

完成充电后，所述割草机返回所述暂停位置并继续按照原路径工作。

10.一种割草机，其特征在于，所述割草机包括：

主体；

定位传感器，设置在所述主体上；

控制机构，设置在所述主体上，所述控制机构包括相互耦合的处理器和存储器，所述存储器存储程序命令，当所述存储器存储的程序指令被所述处理器执行时，所述割草机能够实现如权利要求1～9任一项所述的路径规划方法。