使自動行走設(shè)備在限定區(qū)域工作的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種區(qū)域電子界定及引導(dǎo)的技術(shù)，特別是涉及一種使自動行走設(shè)備在限定區(qū)域工作的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能自動行走設(shè)備，如自動割草機(jī)、吸塵器等越來越被廣泛地使用。這些自動行走設(shè)備按預(yù)設(shè)程序運(yùn)行，完成指派的任務(wù)，從而節(jié)省大量的人力，為人們的生活帶來極大便利。
[0003]智能自動行走設(shè)備需要在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。因此，如何保證智能自動行走設(shè)備在規(guī)定區(qū)域內(nèi)運(yùn)行一直是該領(lǐng)域重點(diǎn)研究的課題之一。為達(dá)到上述目的，現(xiàn)有技術(shù)中一般采用邊界系統(tǒng)對自動行走設(shè)備的工作范圍進(jìn)行限定?，F(xiàn)有的邊界系統(tǒng)包括鋪設(shè)在地表的邊界線，與邊界線連接的信號發(fā)生器，自動行走設(shè)備上的信號檢測單元以及對信號進(jìn)行處理并控制自動行走設(shè)備行走路徑的控制單元。信號發(fā)生器發(fā)送的邊界信號電流流經(jīng)邊界線時(shí)，會產(chǎn)生以邊界線為中心向四周傳播的磁場。自動行走設(shè)備上的信號檢測單元將其所處位置處的磁場信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號傳遞給控制單元，而控制單元根據(jù)所傳遞的電信號判斷其所處位置，并在自動行走設(shè)備接近邊界線時(shí)及時(shí)控制自動行走設(shè)備改變行走方向，防止自動行走設(shè)備越過邊界線，從而保證自動行走設(shè)備始終在邊界線限定的工作范圍內(nèi)運(yùn)行。
[0004]中國專利申請CN 102187289 A涉及用于對移動的自主工具進(jìn)行工作區(qū)域識別的方法，其中分配給該工具的工作區(qū)域通過可作為導(dǎo)電線環(huán)而使用的邊框來限定，并且該工具探測該線環(huán)的信號，以識別該工作區(qū)域。該發(fā)明采用附加的、非受制于導(dǎo)線的外部信號(Sync)來控制該工具，即通過把由圈定工作面的線環(huán)所發(fā)射的至少一個(gè)信號與提供時(shí)間信息的至少一個(gè)無線電信號相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對自主或半自主工具的工作面的限定。該申請中的技術(shù)方案需要提供與邊界信號獨(dú)立的外部信號(Sync)作為參照，系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜。
[0005]中國專利申請CN 102890505 A公開了一種邊界系統(tǒng)，所述邊界系統(tǒng)包括:邊界線；信號發(fā)生裝置，產(chǎn)生預(yù)設(shè)邊界信號并發(fā)送給所述邊界線，所述邊界信號流經(jīng)所述邊界線時(shí)產(chǎn)生磁場；信號檢測單元，設(shè)置在所述自動行走設(shè)備內(nèi)，用于檢測所述磁場，并生成檢測信號；控制單元，設(shè)置在所述自動行走設(shè)備內(nèi)，接收所述檢測信號，并判斷自動行走設(shè)備是否位于工作區(qū)域內(nèi)，所述預(yù)設(shè)邊界信號為一個(gè)具有交替出現(xiàn)的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的信號，在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)交界處存在突變。在具體實(shí)施時(shí)，所述第二狀態(tài)信號包括第一特征部分和第二特征部分，所述第一特征部分的幅值大于第一狀態(tài)信號的最大幅值，所述第二特征部分的幅值小于第一狀態(tài)信號的最小幅值，處理信號攜帶表示第一特征部分和第二特征部分出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)的信息；所述信號處理單元包括第一比較器和第二比較器，第一比較器設(shè)置為高電平比較器，第二比較器設(shè)置為低電平比較器，第一比較器具有第一基準(zhǔn)電壓，第二比較器具有第二基準(zhǔn)電壓；所述處理信號包括第一比較器輸出的信號和第二比較器輸出的信號，當(dāng)?shù)谝惶卣鞑糠殖霈F(xiàn)時(shí)第一比較器輸出高電平信號，否則第一比較器輸出低電平信號；當(dāng)?shù)诙卣鞑糠殖霈F(xiàn)時(shí)第二比較器輸出低電平信號，否則輸出高電平信號。優(yōu)選地，當(dāng)?shù)谝槐容^器輸出高電平信號的時(shí)間點(diǎn)先于第二比較器輸出低電平信號的時(shí)間點(diǎn)時(shí)，微處理器確認(rèn)自動行走設(shè)備位于工作區(qū)域內(nèi)。反之，微處理器確認(rèn)自動行走設(shè)備位于工作區(qū)域外并通過控制單元改變其行走方向，從而回到工作區(qū)域內(nèi)。該方案需要采用周期信號，具有一定的局限性。另外，由于該方案中第一比較器和第二比較器分別具有設(shè)定的基準(zhǔn)電壓，有可能造成在距離邊界線較遠(yuǎn)(磁場微弱處)失效。再者，該邊界系統(tǒng)相對較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)存在一定困難。
[0006]在該領(lǐng)域內(nèi)，仍需要提供一種簡單有效的區(qū)域電子界定系統(tǒng)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述需求，本發(fā)明提供了一種使自動行走設(shè)備在限定區(qū)域工作的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法簡單、穩(wěn)定、有效且易于實(shí)現(xiàn)。
[0008]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種使自動行走設(shè)備在限定區(qū)域工作的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
邊界電纜，用于限定所述自動行走設(shè)備工作的區(qū)域；
信號發(fā)生器，用于與所述邊界電纜形成閉合回路并向所述邊界電纜發(fā)送電流信號； 位于所述自動行走設(shè)備上的信號檢測單元、信號處理單元、控制單元，
所述電流信號為直流脈沖信號，所述信號檢測單元檢測所述直流脈沖信號流過所述邊界電纜時(shí)產(chǎn)生的磁場，并轉(zhuǎn)換成電信號；
所述信號處理單元包括第一正半周過零檢波器、第二正半周過零檢波器和反相器，以及處理器；所述信號檢測單元將檢測到的信號放大后分兩路，一路進(jìn)入所述第一正半周過零檢波器進(jìn)行檢波，而來自所述信號檢測單元的第二路電信號進(jìn)入所述反相器反相，然后進(jìn)入所述第二正半周過零檢波器進(jìn)行檢波；所述處理器比較來自所述第一正半周過零檢波器的第一檢波信號和來自所述第二正半周過零檢波器的第二檢波信號，根據(jù)來自所述第一正半周過零檢波器的第一檢波信號和來自所述第二正半周過零檢波器的第二檢波信號發(fā)生的時(shí)序判斷所述自動行走設(shè)備是否在工作區(qū)域內(nèi)；并且
所述控制單元根據(jù)所述時(shí)序啟動程序以使所述自動行走設(shè)備在限定區(qū)域工作。
[0009]所述時(shí)序判斷方法可以用單片機(jī)、時(shí)序譯碼器、鑒相器等多種不同的形式實(shí)現(xiàn)，但并不應(yīng)局限于此。
[0010]在一種實(shí)施例中，所述自動行走設(shè)備上設(shè)置有第一無線通訊單元，所述信號發(fā)生器設(shè)置有第二無線通訊單元；所述第一無線通訊單元用于發(fā)送指令，而所述第二無線通訊單元用于接收所述指令并通過所述信號發(fā)生器執(zhí)行所述指令。
[0011]在一種實(shí)施例中，所述信號發(fā)生器向所述邊界電纜發(fā)送的直流脈沖信號是單一特征或調(diào)制的電流信號。
[0012]在一種實(shí)施例中，所述信號發(fā)生器向所述邊界電纜發(fā)送的邊界電流信號是隨機(jī)直流脈沖信號。
[0013]優(yōu)選地，所述隨機(jī)直流脈沖信號為被不產(chǎn)生脈沖的隨機(jī)時(shí)間t2間隔的數(shù)目為&的直流脈沖組。
[0014]在一種實(shí)施例中，所述反相器由運(yùn)放構(gòu)成，可以為TTL反相器或CMOS反相器，但不應(yīng)理解為局限于此。
[0015]在一種優(yōu)選的實(shí)施例中，使自動行走設(shè)備在限定區(qū)域工作的系統(tǒng)還包括:
充電站，所述充電站至少靠近所述信號發(fā)生器設(shè)置；
第一引導(dǎo)電纜，用于將所述工作區(qū)域基本上均分為兩部分，所述第一引導(dǎo)電纜與所述信號發(fā)生器和邊界電纜電連接；
通過所述信號發(fā)生器僅向所述第一引導(dǎo)電纜發(fā)送電流信號，所述系統(tǒng)確定所述自動行走設(shè)備所處的區(qū)域，并沿所述邊界電纜選擇最短路徑返回所述充電站充電。
[0016]在又一種優(yōu)選的實(shí)施例中，使自動行走設(shè)備在限定區(qū)域工作的系統(tǒng)還包括:第二引導(dǎo)電纜，所述第二引導(dǎo)電纜靠近所述信號發(fā)生器和充電站并與所述信號發(fā)生器形成閉合回路，已完成工作或因電量不足需要充電的所述自動行走設(shè)備通過指令所述信號發(fā)生器按時(shí)間順序向所述邊界電纜和所述第二引導(dǎo)電纜發(fā)送不同的脈沖信號，形成不同磁場的分界線；若所述自動行走設(shè)備在所述分界線附近，首先被引導(dǎo)沿所述磁場的分界線返回，然后再沿所述邊界電纜線返回所述充電站充電。
[0017]本發(fā)明還提供了一種使自動行走設(shè)備在限定區(qū)域工作的方法，包括:
提供限定所述自動行走設(shè)備工作區(qū)域的邊界電纜；
提供信號發(fā)生器向所述邊界電纜發(fā)送直流脈沖電流信號；
設(shè)置在所述自動行走設(shè)備上的信號檢測單元檢測所述直流脈沖信號流過所述邊界電纜時(shí)產(chǎn)生的磁場，并轉(zhuǎn)換成電信號；
設(shè)置在所述自動行走設(shè)備上的信號處理單元采用第一正半周過零檢波器對所述電信號進(jìn)行檢波并輸出第一檢