智能割草系统及其自主建图方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能割草系统及自主建图方法，其中上述系统包括物理边界和智能割草设备，物理边界限定割草设备的工作区域；还包括：控制模块，控制割草设备不越过物理边界移动；与控制模块连接的：虚拟边界设定单元，用于设定虚拟边界，虚拟边界包围物理边界，虚拟边界内形成覆盖工作区域的虚拟地图；信息采集模块，设置为记录智能割草设备移动到物理边界时的边界位置；地图构建模块，包括区域构建单元，区域构建单元设置为根据移动路径在虚拟地图上标记完成区域并构建区域地图；控制模块被配置为：获取边界位置并在历史移动路径中查找边界位置对应的历史影响参数；根据历史影响参数控制割草设备改变移动路径。控制割草设备改变移动路径。控制割草设备改变移动路径。

Intelligent mowing system and its autonomous drawing method

【技术实现步骤摘要】
智能割草系统及其自主建图方法
[0001]本申请要求申请日为2019年12月30日、申请号为201911395326.8的中国专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用结合在本申请中。


[0002]本专利技术涉及电动工具领域，具体涉及一种智能割草系统及其自主建图方法。

技术介绍

[0003]当前，智能割草机或割草机器人，越来越被用户追捧。为限制割草机在工作区域内活动，通过布置物理线或物理电子围栏，来设定好割草区域，智能割草机则根据此设定好的割草区域内进行割草。
[0004]而为了使割草机在限定工作区域中执行工作，通常在执行割草工作前，需创建割草区域的地图。现有技术中为了创建割草区域地图，通常在启动正式割草工作前，驱动割草机沿物理边界行走一圈，通过行走记录边界轨迹的方法建立地图；在地图建立完成后再启动割草机执行割草工作。
[0005]因此，割草机工作前需要经过额外的建图步骤，占用了正常割草的工作时间，不利于工作效率的提高，且结合现有的经验可知，通常该建图步骤一次性成功率较低，因此需要割草机沿物理边界行走两圈甚至更多才能完成建图工作，花费更多的时间用于割草工作前的建图工作。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种操作简单且高效节能的智能割草系统及其自主建图方法。
[0007]为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种智能割草系统，包括物理边界和智能割草设备，所述物理边界限定智能割草设备的工作区域；还包括：控制模块，控制所述智能割草设备不越过物理边界移动；以及与所述控制模块连接的：虚拟边界设定单元，用于设定虚拟边界，所述虚拟边界包围所述物理边界，所述虚拟边界内形成覆盖所述工作区域的虚拟地图；信息采集模块，设置为记录所述智能割草设备移动到所述物理边界时的边界位置；地图构建模块，包括区域构建单元，所述区域构建单元设置为根据所述移动路径在所述虚拟地图上标记完成区域并构建区域地图；所述控制模块被配置为：获取所述边界位置并在历史移动路径中查找所述边界位置对应的历史影响参数；根据所述历史影响参数控制所述智能割草设备改变移动路径。
[0008]进一步地，所述控制器被配置为：获取所述边界位置并在历史移动路径中查找所述边界位置对应的历史转向角；根据所述历史转向角生成偏航角，控制所述智能割草机在所述边界位置处按照所述偏航角转向移动，以更新所述移动路径。
[0009]进一步地，所述控制器被配置为：在所述历史转向角中查找角度之和最大的两个目标历史转向角，并计算两个目标历史转向角之和的平均值，将所述平均值设定为所述偏
航角。
[0010]进一步地，所述控制器被配置为：在所述历史转向角中采集若干转向角；计算割草机在若干转向角对应方向上分别移动相同距离的移动路径的覆盖率贡献值；将具有最大覆盖率贡献值的移动路径对应的转向角确定为偏航角。
[0011]进一步地，所述信息采集模块还采集所述智能割草设备位于所述物理边界时的边界位置信息；所述地图构建模块还包括边界修正单元，所述边界修正单元根据所述边界位置信息构建地图边界，并采用所述地图边界修正所述区域地图的边缘。进一步地，所述信息采集模块包括边界识别单元和定位单元；所述边界识别单元识别所述物理边界并将结果反馈至所述控制模块，所述定位单元采集所述割草机的位置信息和路径信息。
[0012]进一步地，所述定位单元设置为接收来自GNSS组件、惯性测量组件、里程计、地磁传感器中的任意一种或几种的信号。
[0013]进一步地，所述虚拟地图为栅格地图。
[0014]进一步地，所述地图构建模块还包括路径规划单元；所述路径规划单元将未被标记的边界设为所述智能割草设备的目标行驶区域；或者所述路径规划单元将未被所述智能割草设备移动覆盖的区域设为所述智能割草设备的目标行驶区域。
[0015]进一步地，所述地图构建模块还包括校对单元，所述校对单元比对构建的地图信息和用户预设信息。
[0016]进一步地，所述地图构建模块还包括障碍物标记单元，所述障碍物标记单元标记所述物理边界内的障碍物。
[0017]进一步地，所述障碍物标记单元和所述物理边界均为导线，所述导线中通入交变电流。
[0018]进一步地，所述智能割草系统还包括移动终端，所述移动终端包括显示模块和输入模块，所述移动终端通过通讯单元与所述智能割草设备通讯连接，所述显示模块输出显示所述地图，所述输入模块包括所述虚拟边界设定单元。
[0019]一种智能割草系统的自主建图方法，所述智能割草系统包括物理边界和智能割草设备，所述物理边界限定智能割草设备的工作区域；所述自主建图方法包括：设定虚拟边界并生成虚拟地图，所述虚拟边界包围物理边界；启动所述智能割草设备执行工作；采集信息，记录所述智能割草设备移动到所述物理边界时的边界位置；构建地图，根据所述智能割草设备的移动路径在所述虚拟地图上标记完成区域并构建区域地图；所述方法还包括：获取所述边界位置并在历史移动路径中查找所述边界位置对应的历史影响参数；根据所述历史影响参数控制所述智能割草设备改变移动路径。
[0020]进一步地，所述方法还包括：获取所述边界位置并在历史移动路径中查找所述边界位置对应的历史转向角；根据所述历史转向角生成偏航角，控制所述智能割草设备在所述边界位置处按照所述偏航角转向移动，以更新所述移动路径。
[0021]进一步地，所述虚拟地图为栅格地图；构建区域地图包括：根据所述割草机的移动路径分析获得栅格地图中的栅格信息以构建区域地图。
[0022]进一步地，采集信息还包括采集边界位置信息：判断所述智能割草设备是否位于
所述物理边界上，若是，则采集所述智能割草设备位于所述物理边界上的位置信息；构建地图还包括：在所述虚拟地图上标记所述边界位置信息并构建地图边界，所述地图边界修正所述区域地图的边缘。
[0023]进一步地，构建地图边界包括：构建边界信息子集，所述边界信息子集包括多个具有相同特征的离散的边界位置信息；根据所述边界信息子集绘制地图边界。
[0024]进一步地，还包括路径规划的步骤：在构建地图的过程中选取未被标记的边界区域为目标行驶区域；或者选取未被所述移动路径覆盖的区域为所述智能割草设备的目标行驶区域。
[0025]进一步地，构建地图之后还包括：校对地图信息，判断地图是否与预设信息匹配；若匹配，则建图完成，发送所述地图；若不匹配，则返回继续采集信息。
[0026]进一步地，校对地图通过后向用户输出并显示所述地图：若用户确认，存储所述地图；若用户驳回，返回继续执行采集信息。
[0027]本专利技术的有益之处在于：本专利技术的智能割草系统通过设置包围物理边界的虚拟边界，驱动割草机在虚拟边界范围内直接进入割草操作，在执行割草工作的过程中，控制割草机不超越物理边界，并通过割草机碰触物理边界获取物理边界的位置信息，逐渐获取物理边界的完整信息，从而完成地图绘制，简化了地图构建过程，提高了工作效率，且在地图绘制过程中遇到物理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能割草系统，包括物理边界和智能割草设备，所述物理边界限定智能割草设备的工作区域；还包括：控制模块，控制所述智能割草设备不越过物理边界移动；以及与所述控制模块连接的：虚拟边界设定单元，用于设定虚拟边界，所述虚拟边界包围所述物理边界，所述虚拟边界内形成覆盖所述工作区域的虚拟地图；信息采集模块，设置为记录所述智能割草设备移动到所述物理边界时的边界位置；地图构建模块，包括区域构建单元，所述区域构建单元设置为根据所述移动路径在所述虚拟地图上标记完成区域并构建区域地图；其特征在于，所述控制模块被配置为：获取所述边界位置并在历史移动路径中查找所述边界位置对应的历史影响参数；根据所述历史影响参数控制所述智能割草设备改变移动路径。2.根据权利要求1所述的智能割草系统，其特征在于，所述控制器被配置为：获取所述边界位置并在历史移动路径中查找所述边界位置对应的历史转向角；根据所述历史转向角生成偏航角，控制所述智能割草设备在所述边界位置处按照所述偏航角转向移动，以更新所述移动路径。3.根据权利要求2所述的智能割草系统，其特征在于，所述控制器被配置为：在所述历史转向角中查找角度之和最大的两个目标历史转向角，并计算两个目标历史转向角之和的平均值，将所述平均值设定为所述偏航角。4.根据权利要求2所述的智能割草系统，其特征在于，所述控制器被配置为：在所述历史转向角中采集若干转向角；计算割草机在若干转向角对应方向上分别移动相同距离的移动路径的覆盖率贡献值；将具有最大覆盖率贡献值的移动路径对应的转向角确定为偏航角。5.根据权利要求1所述的智能割草系统，其特征在于，所述信息采集模块还采集所述智能割草设备位于所述物理边界时的边界位置信息；所述地图构建模块还包括边界修正单元，所述边界修正单元根据所述边界位置信息构建地图边界，并采用所述地图边界修正所述区域地图的边缘。6.根据权利要求5所述的智能割草系统，其特征在于，所述信息采集模块包括边界识别单元和定位单元；所述边界识别单元识别所述物理边界并将结果反馈至所述控制模块，所述定位单元采集所述割草机的位置信息和路径信息。7.根据权利要求6所述的智能割草系统，其特征在于，所述定位单元设置为接收来自GNSS组件、惯性测量组件、里程计、地磁传感器中的任意一种或几种的信号。8.根据权利要求1所述的智能割草系统，其特征在于：所述虚拟地图为栅格地图。9.根据权利要求1
‑
8任意一项所述的智能割草系统，其特征在于：所述地图构建模块还
包括路径规划单元；所述路径规划单元将未被标记的边界设为所述智能割草设备的目标行驶区域；或者所述路径规划单元将未被所述智能割草设备移动覆盖的区域设为所述智能割草设备的目标行驶区域。10.根据权利要求9所述的智能割草系统，其特征在于，所述地图构建模块还包括校对单元，所述校对单元比对构建的地图信息和用户预设信息。11.根据权利要求10所述的智能割草系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈思，
申请(专利权)人：南京德朔实业有限公司，
类型：发明
国别省市：