[發明專利]一種平行運動的智能割草機器人及平行運動的控制方法

有效

• 申請號: 201010178886.0
• 申請日: 2010-05-20
• 公開（公告）號: CN101828464A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 錢興桂;顧勇;沈勇;王長寶
• 申請（專利權）人: 浙江亞特電器有限公司
• 主分類號: A01D34/84
• 分類號: A01D34/84;G05D3/00
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 胡根良

技術領域

本發明涉及自動化的智能機器領域，尤其是一種用于家庭、公共綠地等場合進行草坪修剪的智能割草機器人。

背景技術

隨著經濟的發展，城市建設步伐逐漸加快，城市綠化程度的提高最為明顯。草坪具有吸塵、降噪、保濕、保持水土等眾多優點，是城市綠化必不可少組成部分，但草坪的日常維護及保養工作較為繁重，特別是草坪的修剪，該種工作勞動密集度高，又具有重復性，勞動強度大；割草機采用內燃式發動機，帶來了噪音污染和空氣污染。

隨著信息技術、機械電子技術的發展，機器人已逐漸走入人們的日常生活，如家用的吸塵機器人就是典型例子。技術人員也將此項技術應用到草坪修剪設備上，開發出了自動化的割草機器人，在一定程度上提高了割草效率，降低勞動強度，節省了大量勞動資源。但由于該項技術在割草機上的應用尚未到達成熟階段，諸多技術上的難題一直困擾著本領域的研發人員。割草機器人自主運動控制的難點是運動路徑控制，其運動路徑一般根據現場草坪的規格及形狀而定，通常可采用的有螺旋形運動路徑控制、輪廓跟蹤形運動路徑控制、無規則的隨機路徑控制以及平行往復式運動路徑控制，平行往復式運動路徑控制是其中最為理想的機器人高效運動控制方式。如圖1所示為理想的平行往復式運動路徑，割草機器人沿多條平行的直線往復運動割草；但是，目前實際應用中，由于控制割草機器人運動直線間的方向一致性效果不佳，只能達到如圖2所示“Z”字型的運動效果，運動直線間不能平行，不能達到平行路徑控制的要求。

發明內容

本發明所要解決的問題就是提供一種平行運動的智能割草機器人及平行運動的控制方法，可以實現割草機器人按平行往復方式運動的自主割草，提高割草機器人的割草效率。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種平行運動的智能割草機器人，包括主控模塊以及連接在主控模塊上的割草機構、行走機構，其特征在于：還包括信息采集機構，所述信息采集機構包括采集機器人方向信息的方向采集模塊及采集機器人邊界信息的邊界信號采集模塊，所述主控模塊以方向信息、邊界信息為反饋控制行走機構動作實現機器人的直線運動及平移運動。

進一步的，所述行走機構包括行走電機組合及行走電機驅動模塊，所述主控模塊通過行走電機驅動模塊控制行走電機組合的運動狀態實現機器人的直線運動及平移運動。

進一步的，所述行走電機組合包括左行走電機與右行走電機，所述主控模塊通過行走電機驅動模塊驅動左行走電機與右行走電機，使機器人的運動方向穩定在目標運動方向上；所述主控模塊通過行走電機驅動模塊控制左行走電機與右行走電機差速運行實現機器人的平移運動。

進一步的，所述行走電機組合包括左行走電機、右行走電機以及沿機器人平移方向運動的平移行走電機，所述主控模塊通過行走電機驅動模塊驅動左行走電機與右行走電機實現機器人的直線運動，所述主控模塊通過行走電機驅動模塊驅動平移行走電機實現機器人的平移運動。

進一步的，所述的割草機構包括割草電機及割草電機驅動模塊，所述的割草電機驅動模塊內設有場效應管、三極管、電阻及電容，所述割草電機驅動模塊通過PWM接口連接主控模塊，所述場效應管連接所述的割草電機。

進一步的，所述的方向采集模塊內設有設有用于感應地磁場的磁感芯片，磁感芯片輸出端連接放大電路，放大電路輸出端連接轉換信號用的AD芯片，AD芯片的輸出端連接單片機，所述的單片機通過UART接口連接主控模塊。

進一步的，所述的邊界信號采集模塊內設有感應邊界信息的感應電路、轉換信息用的信號處理電路以及處理信息用的單片機，所述信號處理電路連接單片機，所述單片機通過UART接口連接主控模塊。

進一步的，所述的信息采集機構還包括用于記錄行走電機組合行走時間的實時時鐘模塊、用于記錄行走電機組合行走路程的行程采集模塊以及用于感應機器人碰撞信息的碰撞開關模塊；所述實時時鐘模塊內設有實時時鐘芯片及附屬外圍電路，所述的實時時鐘芯片通過IIC接口連接主控模塊；所述行程采集模塊內設有感應行走電機轉數的霍爾元件，所述的霍爾元件通過計數器接口連接主控模塊；所述碰撞開關模塊通過碰撞開關接口連接主控模塊。

為了解決上述技術問題，本發明還提供了一種智能割草機器人平行運動的控制方法，其特征在于包括如下步驟：

1)直線運動方向設定：主控模塊根據方向采集模塊獲取的當前機器人的方向信息設定為直線運動方向；

2)平移運動方向設定：主控模塊根據邊界信號采集模塊獲取機器人的邊界信息設定機器人的平移方向；

3)直線運動控制：主控模塊以方向采集模塊的方向信息為反饋并通過行走電機驅動模塊控制行走電機組合的運動狀態使機器人完成正向或反向直線運動；