一种智能割草机的坡地行驶控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及割草机技术领域，具体公开了一种智能割草机的坡地行驶控制方法及系统，在智能割草机发生滑坡偏离原始航线后，能够实时规划出最优的行驶路线，使得偏离的智能割草机能够最优地驶回原始航线，同时避免出现智能割草机因坡地因素在多坡地段重复路线割草的问题，极大地提高了割草的覆盖率，基本实现无割草盲区。本发明专利技术提供的一种智能割草机的坡地行驶控制系统，设置的高可靠性的三轴加速度传感器、三轴角速度传感器及高精度的MCU控制模块使得智能割草机反应更灵敏、割草更精准、智能化程度更高，能够极大地提高智能割草机对复杂工作环境的适应性，拓宽其适用范围。

The control method and system of an intelligent lawn mower on the slope

The present invention relates to the technical field of lawn mower, specifically discloses an intelligent mower on driving system and control method, the intelligent mower landslide deviating from the original route, real-time optimal route, the intelligent mower deviation to an optimal driving back to the original route, while avoiding the intelligent mower because of slope in the multi factors repeat cutting slope section of route, greatly improve the grass coverage, the basic realization of mowing without blind area. An intelligent mower is provided by the invention of the slope control system, three axis acceleration sensor, high reliability set three axis angular velocity sensor and the high precision MCU control module of the intelligent mower is more sensitive and more accurate, mowing more intelligent, can greatly improve the adaptability of the intelligent mower of complex work environment broaden the scope.

【技术实现步骤摘要】
一种智能割草机的坡地行驶控制方法及系统
本专利技术涉及割草机
，尤其涉及一种智能割草机的坡地行驶控制方法及系统。
技术介绍
随着社会的智能化快速发展，人们对草坪的自动化维护需求日益提高，手工割草机已经不能满足高效化、强可控性的时代要求，在这种形势下，智能割草机在不断被改进。现今智能割草机大多数为后轮采用电气控制、前轮采用万向轮的支撑结构，在行驶过程中的前进、后退、转弯等动作主要凭靠智能割草机后轮的左右电机，这种智能割草机主要应用在平整、无细小障碍物的草坪执行直线割草任务。所述左右电机采用的PWM(脉冲宽度调制，单位时间内脉冲宽度等效于与脉宽参数有关的电压)技术是一种常见的电机转速控制技术，在智能割草机行驶方面用于控制左右轮电机的转速。沿直线割草是一种普遍、高效的割草方式，在平地上基本可以做到全覆盖、无割草盲区，但是在坡地、丘陵等地势复杂的地面上，智能割草机由于后轮驱动、前轮万向轮偏转的关系，在遇到草坡时出现滑坡，导致自身偏离原始航线，进入新的航线而无法回到所述原始航线，从而出现割草盲区。所以，要求智能割草机在滑坡偏离原始航线后能及时地自动驶回原始航线，其中，如何行驶最优路线是问题的关键。在最优路线的设计过程中，需要对智能割草机的实时运动数据做出全方位的掌控，便于智能割草机的MCU控制模块自动地检测到自身此时的运动状态，从而根据智能割草机的实时行驶情况(其中包括实际坡地环境)执行最优算法而设计出驶回原始航线的最优路线。
技术实现思路
本专利技术提供一种智能割草机的坡地行驶控制技术方案，所解决的技术问题是，在智能割草机在行驶过程中发生滑坡时，使其沿最优过草坡行驶路线驶回原始航线。为解决以上技术问题，本专利技术提供一种智能割草机的坡地行驶控制方法，包括以下步骤：S1.根据预设的初始航向角控制所述智能割草机在原始航线上匀速直线行驶；S2.检测是否存在滑坡行驶的标志位；若否，则处理当前采集的三轴角速度和三轴加速度，并在判定所述智能割草机结束滑坡时生成所述滑坡行驶的标志位和计算得到滑坡位移；若是，则执行步骤S3；S3.根据计算获得的与所述滑坡行驶的标志位对应的滑坡方向，将所述智能割草机的行驶方向调整至与所述原始航线垂直并实时记录采集获得的所述三轴角速度和所述三轴加速度；S4.根据当前记录的所述三轴加速度和所述三轴角速度，计算得到所述智能割草机在所述滑坡方向上的实时调整位移；S5.根据实时记录的所述三轴角速度和所述三轴加速度，实时调整所述智能割草机的行驶方向和行驶速度，直到所述实时调整位移为零值时，对所述滑坡位移和所述滑坡行驶的标志位清零，并返回到所述步骤S1。进一步地，在所述步骤S2中，处理当前采集的三轴角速度和三轴加速度，并在判定所述智能割草机结束滑坡时生成所述滑坡行驶的标志位和计算得到滑坡位移，具体包括：S2-1.根据实时采集的所述三轴加速度在所述滑坡方向上的滑坡加速度，判断所述智能割草机是否在滑坡行驶；若是，则执行步骤S2-2；若否，则执行步骤S2-3；S2-2.记录滑坡开始时刻，根据当前记录的三轴角速度和三轴加速度计算并保存所述智能割草机从所述滑坡开始时刻起在所述滑坡方向上的滑坡加速度，并返回到所述步骤S1；S2-3.检测是否存在所述智能割草机在水平面上的水平滑坡加速度；若否，则返回到所述步骤S1；若是，则执行步骤S2-4；S2-4.记录滑坡结束时刻，计算得到滑坡时间，并根据所述滑坡时间和在所述滑坡时间内的所述水平滑坡加速度，计算并记录平均滑坡加速度和滑坡位移；S2-5.清零所述水平滑坡加速度，生成所述滑坡行驶的标志位。更进一步地，所述步骤S5具体包括：S5-1.根据预设的时间间隔，对每一时刻的所述三轴加速度中的所述滑坡加速度、所述原始航线所在方向上的航向加速度和所述三轴角速度中的横滚角进行实时采样，计算得到各个时间间隔内的位移调整变化量，并进一步计算得到当前时刻的平均调整航向加速度、平均目标航向加速度；S5-2.判断所述滑坡位移与当前各个时间间隔内累计获得的所述实时调整位移是否大小相同；若是，则对所述滑坡位移和所述滑坡行驶的标志位清零，并返回到所述步骤S1；若否，则执行步骤S5-3；S5-3.判断所述平均调整航向加速度与所述平均目标航向加速度是否相同；若是，则通过PWM信号控制所述智能割草机的左后轮转速大于右后轮转速；若否，则通过PWM信号控制所述智能割草机的左后轮转速小于右后轮转速；S5-4.返回到所述步骤S5-1。本专利技术还提供一种智能割草机的坡地行驶控制系统，包括MCU控制模块及与其连接的三轴加速度传感器和三轴角速度传感器；所述三轴加速度传感器和三轴角速度传感器分别用于实时采集所述智能割草机的三轴加速度和三轴角速度，并将所述三轴加速度和所述三轴角速度发送到所述MCU控制模块；所述MCU控制模块设有平稳行驶驱动子模块、标志位检测与处理子模块、滑坡调整驱动子模块；所述平稳行驶驱动子模块，用于根据预设的初始航向角控制所述智能割草机在原始航线上匀速直线行驶；所述标志位检测与处理子模块，用于在未检测到有滑坡行驶的标志位时，处理所述三轴加速度传感器当前采集的三轴加速度和所述三轴角速度传感器当前采集的三轴角速度，并在判定所述智能割草机结束滑坡时，生成所述滑坡行驶的标志位和计算得到滑坡位移；所述标志位检测与处理子模块，还用于在检测到存在滑坡行驶的标志位时，计算获得与所述滑坡行驶的标志位对应的滑坡方向；所述滑坡调整驱动子模块，用于根据所述滑坡方向将所述智能割草机的行驶方向调整至与所述原始航线垂直，并实时记录采集获得的所述三轴角速度和所述三轴加速度；所述滑坡调整驱动子模块，还用于处理当前记录的所述三轴加速度和所述三轴角速度，计算得到所述智能割草机在所述滑坡方向上的实时调整位移；所述滑坡调整驱动子模块，还用于根据实时记录的所述三轴角速度和所述三轴加速度，实时调整所述智能割草机的行驶方向和行驶速度，直到所述实时调整位移为零值时，对所述滑坡位移和所述滑坡行驶的标志位清零。具体地，所述三轴加速度包含所述智能割草机在所述原始航线所在方向上的航向加速度、在所述滑坡方向上的滑坡加速度；所述三轴角速度包含航向角速度、横滚角速度，所述航向角速度、横滚角速度转化为航向角和横滚角，所述航向角包含所述初始航向角。具体地，所述标志位检测与处理子模块设有滑坡行驶判定与处理子模块、数据记录与清零子模块，以及，标志位生成子模块；所述滑坡行驶判定与处理子模块，用于在判定所述智能割草机在滑坡行驶时，根据实时采集的所述三轴加速度在所述滑坡方向上的滑坡加速度，先后驱动所述数据记录与清零子模块、所述平稳行驶驱动子模块工作；在判定所述智能割草机未在滑坡行驶、并检测到所述智能割草机在水平面上存在水平滑坡加速度时，驱动所述数据记录与清零子模块工作；在判定所述智能割草机未在滑坡行驶、并检测到未有记录的所述智能割草机在水平面上的水平滑坡加速度时，驱动所述平稳行驶驱动子模块工作；所述数据记录与清零子模块，用于响应所述滑坡行驶判定与处理子模块的驱动，记录滑坡开始时刻，根据当前记录的三轴角速度和三轴加速度计算并保存所述智能割草机从所述滑坡开始时刻起在所述滑坡方向上的滑坡加速度，并驱动所述平稳行驶驱动子模块工作；记录滑坡结束时刻，计算得到滑坡时间，并根据所述滑坡时间和在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能割草机的坡地行驶控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.根据预设的初始航向角控制所述智能割草机在原始航线上匀速直线行驶；S2.检测是否存在滑坡行驶的标志位；若否，则处理当前采集的三轴角速度和三轴加速度，并在判定所述智能割草机结束滑坡时生成所述滑坡行驶的标志位和计算得到滑坡位移；若是，则执行步骤S3；S3.根据计算获得的与所述滑坡行驶的标志位对应的滑坡方向，将所述智能割草机的行驶方向调整至与所述原始航线垂直并实时记录采集获得的所述三轴角速度和所述三轴加速度；S4.根据当前记录的所述三轴加速度和所述三轴角速度，计算得到所述智能割草机在所述滑坡方向上的实时调整位移；S5.根据实时记录的所述三轴角速度和所述三轴加速度，实时调整所述智能割草机的行驶方向和行驶速度，直到所述实时调整位移为零值时，对所述滑坡位移和所述滑坡行驶的标志位清零，并返回到所述步骤S1。

【技术特征摘要】
1.一种智能割草机的坡地行驶控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.根据预设的初始航向角控制所述智能割草机在原始航线上匀速直线行驶；S2.检测是否存在滑坡行驶的标志位；若否，则处理当前采集的三轴角速度和三轴加速度，并在判定所述智能割草机结束滑坡时生成所述滑坡行驶的标志位和计算得到滑坡位移；若是，则执行步骤S3；S3.根据计算获得的与所述滑坡行驶的标志位对应的滑坡方向，将所述智能割草机的行驶方向调整至与所述原始航线垂直并实时记录采集获得的所述三轴角速度和所述三轴加速度；S4.根据当前记录的所述三轴加速度和所述三轴角速度，计算得到所述智能割草机在所述滑坡方向上的实时调整位移；S5.根据实时记录的所述三轴角速度和所述三轴加速度，实时调整所述智能割草机的行驶方向和行驶速度，直到所述实时调整位移为零值时，对所述滑坡位移和所述滑坡行驶的标志位清零，并返回到所述步骤S1。2.如权利要求1所述的一种智能割草机的坡地行驶控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，处理当前采集的三轴角速度和三轴加速度，并在判定所述智能割草机结束滑坡时生成所述滑坡行驶的标志位和计算得到滑坡位移，具体包括：S2-1.根据实时采集的所述三轴加速度在所述滑坡方向上的滑坡加速度，判断所述智能割草机是否在滑坡行驶；若是，则执行步骤S2-2；若否，则执行步骤S2-3；S2-2.记录滑坡开始时刻，根据当前记录的三轴角速度和三轴加速度计算并保存所述智能割草机从所述滑坡开始时刻起在所述滑坡方向上的滑坡加速度，并返回到所述步骤S1；S2-3.检测所述智能割草机在水平面上是否存在水平滑坡加速度；若否，则返回到所述步骤S1；若是，则执行步骤S2-4；S2-4.记录滑坡结束时刻，计算得到滑坡时间，并根据所述滑坡时间和在所述滑坡时间内的所述水平滑坡加速度，计算并记录平均滑坡加速度和滑坡位移；S2-5.清零所述水平滑坡加速度，生成所述滑坡行驶的标志位。3.如权利要求2所述的一种智能割草机的坡地行驶控制方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：S5-1.根据预设的时间间隔，对每一时刻的所述三轴加速度中的所述滑坡加速度、所述原始航线所在方向上的航向加速度和所述三轴角速度中的横滚角进行实时采样，计算得到各个时间间隔内的位移调整变化量，并进一步计算得到当前时刻的平均调整航向加速度、平均目标航向加速度；S5-2.判断所述滑坡位移与当前各个时间间隔内累计获得的所述实时调整位移是否大小相同；若是，则对所述滑坡位移和所述滑坡行驶的标志位清零，并返回到所述步骤S1；若否，则执行步骤S5-3；S5-3.判断所述平均调整航向加速度与所述平均目标航向加速度是否相同；若是，则通过PWM信号控制所述智能割草机的外轮转速大于内轮转速；若否，则通过PWM信号控制所述智能割草机的外轮转速小于内轮转速；S5-4.返回到所述步骤S5-1。4.一种智能割草机的坡地行驶控制系统，其特征在于，包括MCU控制模块及与其连接的三轴加速度传感器和三轴角速度传感器；所述三轴加速度传感器和三轴角速度传感器分别用于实时采集所述智能割草机的三轴加速度和三轴角速度，并将所述三轴加速度和所述三轴角速度发送到所述MCU控制模块；所述MCU控制模块设有平稳行驶驱动子模块、标志位检测与处理子模块、滑坡调整驱动子模块；所述平稳行驶驱动子模块，用于根据预设的初始航向角控制所述智能割草机在原始航线上匀速直线行驶；所述标志位检测与处理子模块，用于在未检测到有滑坡行驶的标志位时，处理所述三轴加速度传感器当前采集的三轴加速度和所述三轴角速度传感器当前采集的三轴角速度，并在判定所述智能割草机结束滑坡时，生成所述滑坡行驶的标志位和计算得到滑坡位移；所述标志位检测与处理子模块，还用于在检测到存在滑坡行驶的标志位时，计算获得与所述滑坡行驶的标志位对应的滑坡方向；所述滑坡调整驱动子模块，用于根据所述滑坡方向将所述智能割草机的行驶方向调整至与所述原始航线垂直，并实时记录采集获得的所述三轴角速度和所述三轴加速度；所述滑坡调整驱动子模块，还用于处理当前记录的所述三轴加速度和所述三轴角速度，计算得到所述智能...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晨，钟景阳，李润朝，朱立湘，尹志明，林军，
申请(专利权)人：惠州市蓝微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44