一种智能割草机回位方法及回位装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种智能割草机回位方法及回位装置，包括定位模块、姿态角检测模块、控制器以及电机驱动模块；通过定位模块得到割草机当前的停止位置，并将其发给控制器；通过姿态角检测模块检测割草机当前的姿态角并将其发给控制器；控制器通过得到的定位模块以及姿态角检测模块发来的信息计算出割草机返回基站所需调整的姿态并电机驱动模块发送指令调整割草机姿态使其返回基站，本发明专利技术大幅减少了返回基站时的路程，节省了能源，减少了对环境的污染，同时也提高了作业效率。

Intelligent mower returning method and returning device

The invention discloses an intelligent mower return method and return device, comprising a positioning module, attitude angle detection module, motor drive module and controller; through the positioning module by the mower stop position, and will be issued to the controller; through the attitude angle detection module detects the mower attitude angle which is sent to a controller; the information controller module and the attitude angle detection module to calculate the mower returned to the base station which needs to be adjusted and the attitude of the motor drive module to send commands to the attitude adjustment of the mower returned to the base station, the invention greatly reduces the distance to the base station, save energy, reduce the pollution of the environment, but also improve the operation efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种智能割草机回位方法及回位装置
本专利技术属于智能割草机的控制领域，尤其涉及一种智能割草机回位方法及回位装置。
技术介绍
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。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。智能割草机是将机器人技术应用到割草机领域的一种产品。该割草机能够自主工作，自主充电等功能。为了防止割草机逃离割草区域，市场大部分的智能割草机在使用之前需要将电缆把需要割草的区域围起来，再将电缆的两端接入基站上，当基站通电时，电缆上会产生电磁信号。这样割草机就能通过识别该信号来识别边界线，以至于不会跑出边界线。当智能割草机碰到边界线时，会以特定的角度转弯去其他地方作业。同时，当割草机需要返回基站会沿着边界线发出的信号寻找基站。但是市场大部分智能割草机需要返回基站在寻找边界线的时候，以任意角度方向直线向前寻找，直到割草机碰到边界，再沿着边界线回基站。这将大大增加了智能割草机的路程，不仅不节能环保，还大大降低了其作业效率。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术所存在的技术问题，提供一种使得智能割草机可以定向返回基站的方法和装置，大大减少返回基站的路程，节能环保，同时也提高了作业效率。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种智能割草机回位方法，S10检测割草机当前停止位置和基站位置之间的连线与正北方向的夹角；S20检测割草机当前的姿态角；S30根据步骤S10检测的夹角以及步骤S20检测的姿态角，调整割草机姿态，并向割草机发送行进指令，使得割草机行驶到基站位置。进一步的，所述步骤S10检测割草机当前停止位置和基站位置之间的连线与正北方向的夹角包括：获取基站的坐标位置；获取割草机当前停止位置坐标；测算割草机当前停止位置和基站位置之间的连线与正北方向的夹角。进一步的，通过式(1)和式(2)获取基站的坐标位置：其中，lng_average1表示基站的经度均值，lng1-1表示基站的第一个经度值，lng1-2表示基站的第二个经度值，lng1-3表示基站的第三个经度值，lng1-100表示基站的第一百个经度值，lat_average1表示基站的纬度均值，lat1-1表示基站的第一个纬度值，lat1-2表示基站的第二个纬度值，lat1-3表示基站的第三个纬度值，lat1-100表示基站的第一百个纬度值。进一步的，所述获取割草机当前停止位置坐标具体包括：通过式(3)和式(4)获取割草机当前停止位置坐标：其中，lng_average2表示割草机当前停止位置的经度均值，lng2-1表示割草机当前停止位置的第一个经度值，lng2-2表示割草机当前停止位置的第二个经度值，lng2-3表示割草机当前停止位置的第三个经度值，lng2-100表示割草机当前停止位置的第一百个经度值，lat_average2表示割草机当前停止位置的纬度均值，lat2-1表示割草机当前停止位置的第一个纬度值，lat2-2表示割草机当前停止位置的第二个纬度值，lat2-3表示割草机当前停止位置的第三个纬度值，lat2-100表示割草机当前停止位置的第一百个纬度值。进一步的，所述的测算割草机当前停止位置和基站位置之间的连线与正北方向的夹角，具体包括：通过式(5)至式(7)，测算割草机当前停止位置和基站位置之间的连线与正北方向的夹角θ：a＝lat_average2-lat_average1(5)b＝lng_average2-lng_average1(6)η＝atan2(a,b)*180°/π-90°(7)其中，η∈[-270°,90°]，当η≥-180°时，θ＝η；当η<-180°时，θ＝η+360°；η、a、b均为中间变量。进一步的，所述步骤S30中，调整割草机姿态具体包括：检测割草机相对于基站的方向，如果在基站的西边，则依据式(8)和式(9)计算调整割草机车身的角度；如果在基站的东边，则依据式(10)和式(11)计算调整割草机车身的角度；β＝θ-180°(8)φ＝β-α(9)β＝θ+180°(10)φ＝β-α(11)其中，α表示智能割草机启动时车头相对于正北的夹角，φ表示割草机回基站调整车身的角度。一种智能割草机回位装置，包括：定位模块：用于检测割草机当前停止位置，并将该信息传送给控制器；姿态角检测模块：用于检测割草机当前的姿态角，并将该信息传送给控制器；控制器：用于检测割草机当前停止位置和基站位置之间的连线与正北方向的夹角；还用于计算割草机的调整姿态，并向割草机发送指令；电机驱动模块：用于接收控制器发送的指令，调整割草机姿态，使得割草机行驶到基站位置。进一步的，所述的定位模块采用型号为ATK-NEO-6M的GPS模块，姿态角检测模块采用型号为MPU9250的九轴传感器，控制器采用型号为STM32F407的单片机；单片机与九轴传感器采用IIC或者SPI的通讯方式，单片机与GPS模快采用UART串口通讯。进一步的，所述控制器还用于获取基站的坐标位置，坐标位置的获取包括：通过式(1)和式(2)获取基站的坐标位置：进一步的，所述控制器计算割草机的调整姿态具体包括：检测割草机相对于基站的方向，如果在基站的西边，则依据式(8)和式(9)计算调整割草机车身的角度；如果在基站的东边，则依据式(10)和式(11)计算调整割草机车身的角度；β＝θ-180°(8)φ＝β-α(9)β＝θ+180°(10)φ＝β-α(11)其中，α表示智能割草机启动时车头相对于正北的夹角，φ表示割草机回基站调整车身的角度，β作为中间变量。本专利技术的有益效果是：通过检测割草机当前停止位置和基站位置之间的连线与正北方向的夹角以及割草机当前的姿态角来确定割草机的返回基站的方向，大幅减少了返回基站时的路程，节省了能源，减少了对环境的污染，同时也提高了作业效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中智能割草机停止位置相对于基站西边时的坐标示意图；图2为本专利技术中智能割草机停止位置相对于基站东边时的坐标示意图；图3为本专利技术中智能割草机回位装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。由于智能割草机的适用范围不是很大，可使用经度和纬度作为平面坐标，可忽略经度和纬度本质上球面坐标带来的误差。即，采用经度作为横坐标，纬度作为纵坐标，正东为横坐标的正方向，正北为纵坐标的正方向。本专利技术实施例的一种智能割草机回位方法，包括以下步骤：S10检测割草机当前停止位置和基站位置之间的连线与正北方向的夹角；S20检测割草机当前的姿态角；S30根据S10检测的夹角以及S20检测的姿态角，调整割草机姿态，并向割草机发送行进指令，使得割草机行驶到基站位置。采用上述方法的智能割草机回位方法，可以准确确定割草机在作业的任意空间和时间内与基站的相对位置，然后调整割草机的姿态角，调转机头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能割草机回位方法，其特征在于，包括:S10检测割草机当前停止位置和基站位置之间的连线与正北方向的夹角；S20检测割草机当前的姿态角；S30根据步骤S10检测的夹角以及步骤S20检测的姿态角，调整割草机姿态，并向割草机发送行进指令，使得割草机行驶到基站位置。

【技术特征摘要】
1.一种智能割草机回位方法，其特征在于，包括:S10检测割草机当前停止位置和基站位置之间的连线与正北方向的夹角；S20检测割草机当前的姿态角；S30根据步骤S10检测的夹角以及步骤S20检测的姿态角，调整割草机姿态，并向割草机发送行进指令，使得割草机行驶到基站位置。2.根据权利要求1所述的一种智能割草机回位方法，其特征在于，所述步骤S10检测割草机当前停止位置和基站位置之间的连线与正北方向的夹角包括：获取基站的坐标位置；获取割草机当前停止位置坐标；测算割草机当前停止位置和基站位置之间的连线与正北方向的夹角。3.根据权利要求2所述的一种智能割草机回位方法，其特征在于，所述获取基站的坐标位置具体包括：通过式(1)和式(2)获取基站的坐标位置：其中，lng_average1表示基站的经度均值，lng1-1表示基站的第一个经度值，lng1-2表示基站的第二个经度值，lng1-3表示基站的第三个经度值，lng1-100表示基站的第一百个经度值，lat_average1表示基站的纬度均值，lat1-1表示基站的第一个纬度值，lat1-2表示基站的第二个纬度值，lat1-3表示基站的第三个纬度值，lat1-100表示基站的第一百个纬度值。4.根据权利要求1所述的一种智能割草机回位方法，其特征在于，所述获取割草机当前停止位置坐标具体包括：通过式(3)和式(4)获取割草机当前停止位置坐标：其中，lng_average2表示割草机当前停止位置的经度均值，lng2-1表示割草机当前停止位置的第一个经度值，lng2-2表示割草机当前停止位置的第二个经度值，lng2-3表示割草机当前停止位置的第三个经度值，lng2-100表示割草机当前停止位置的第一百个经度值，lat_average2表示割草机当前停止位置的纬度均值，lat2-1表示割草机当前停止位置的第一个纬度值，lat2-2表示割草机当前停止位置的第二个纬度值，lat2-3表示割草机当前停止位置的第三个纬度值，lat2-100表示割草机当前停止位置的第一百个纬度值。5.根据权利要求2所述的一种智能割草机回位方法，其特征在于，所述的测算割草机当前停止位置和基站位置之间的连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴松，田春雨，周国扬，
申请(专利权)人：江苏苏美达五金工具有限公司，东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32