一种机器人行动区域设定系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种机器人行动区域设定系统，包括信号发生源、由导线所围成的行动区域以及磁感应装置；所述导线的两端头连接在信号发生源的信号输出端上形成闭合回路，所述信号发生源可输出变化电流使导线周围区域形成变化磁场，所述磁感应装置安装于机器人上用于感应磁场信号。相比现有围线方式，本实用新型专利技术利用磁场变化来获取机器人的位置及距离信息，因此可以有效的设定割草机器人的工作区域，并实现割草机器人在划定的行动区域内自主割草，具有布线简单、可靠性高、功耗低等优点，使割草机器人能适应复杂地形的作业。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于智能机器的移动定位
，尤其涉及一种机器人行动区域设定系统。
技术介绍
传统的割草机即使自动化程度再高都需要人工对其行进路线进行调整、功耗大、劳动强度高、且存在较大的噪音，不利与节约能源及劳动力，环保效果差。近年来出现了自动割草机器人，目的在于实现机器人的自主割草。控制机器人自主割草必须首先解决如何设定割草机器人工作区域的问题，有效控制割草机器人在规定范围内活动，这是实现割草机器人自主割草的关键及难点。目前对于自动割草机区域设定方法的研究逐步增多，其中较为常用的是以围线方式划定割草机器人行动区域，由于现有的围线方式存在布线相对复杂、灵活性差、功耗高等缺点，不适合复杂地形，局限性大。中国国家知识产权局于2008-03-19公开了专利号为“200710071374.2”、名称为“一种机器人电子篱笆控制系统”的专利，针对现有机器人利用红外线、超声波、碰撞开关等技术手段实现指定范围内工作所存在的局限性，提出利用单片机和电磁场技术来实现机器人自动导航、避障、检测。但该专利的技术方案侧重于解决机器人对其自身行动路径的自动调整、控制，对于如何设定机器人工作区域的问题没有提出有效的解决方案。
技术实现思路
本技术所要解决的问题就是提供一种机器人行动区域设定系统，具有布线简单、可靠性高、功耗低的特点，使割草机器人能适应复杂地形的作业。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：一种机器人行动区域设定系统，其特征在于：包括信号发生源、由导线所围成的行动区域以及磁感应装置；所述导线的两端头连接在信号发生源的信号输出端上形成闭合回路，所述信号发生源可输出变化电流使导线周围区域形成变化磁场，所述磁感应装置安装于机器人上用于感应磁场信号。变化电流使导线两侧区域形成变化磁场，设定位于行动区域内的磁场为内磁场，位于行动区域外的磁场为外磁场，内磁场与外磁场的方向始终相反，越靠近导线，则内磁场与外磁场的强度越大；磁感应装置根据内磁场与外磁场所产生的感应电动势信号输出相应幅值及具有高电平与低电平交替的波形信号；输出的幅值反应机器人离导线的距离，而高低电平输出时间的长短判断机器人是否位于行动区域内；由于导线内变化电流交替时间的不等性，造成高电平与低电平输出时间不等，且内磁场与外磁场的方向始终相反，故行动区域内外高电平与低电平交替顺序正好相反，行动区域内输出高电平时，行动区域外则输出低电平，行动区域内输出低电平时，则行动区域外输出高电平，因此可以根据输出高低电平时间的长短来判断机器人的位置。进一步的，所述信号发生源包括串联连接的电阻R与电容C，具有开关功能的电子元件Ⅰ、电子元件Ⅱ、电子元件Ⅲ及电子元件Ⅳ；所述电容C一端串接电子元件Ⅰ与电子元-->件Ⅱ，电子元件Ⅰ与电子元件Ⅱ并联连接，电子元件Ⅰ连接电源端VCC，电子元件Ⅱ连接接地端GDN；电阻R一端串接电子元件Ⅲ与电子元件Ⅳ，电子元件Ⅲ与电子元件Ⅳ并联连接，电子元件Ⅲ连接接地端GDN，电子元件Ⅳ连接电源端VCC；所述电子元件Ⅰ、电子元件Ⅱ、电子元件Ⅲ及电子元件Ⅳ均由一控制芯片控制开闭。进一步的，电子元件Ⅰ、电子元件Ⅲ断开时，电子元件Ⅱ、电子元件Ⅳ处于闭合状态；电子元件Ⅰ、电子元件Ⅲ闭合时，电子元件Ⅱ、电子元件Ⅳ处于断开状态。进一步的，所述磁感应装置内设有信号放大单元以及与信号放大单元连接的滤波单元，所述滤波单元上连接有幅值采集单元及整形单元。感应电动势信号经信号放大单元放大、滤波单元滤波后，由幅值采集单元完成幅值输出，由整形单元整形后输出具有交替高低电平的波形信号。本技术的有益效果：相比现有围线方式，本技术利用磁场变化来获取机器人的位置及距离信息，因此可以有效的设定割草机器人的工作区域，并实现割草机器人在划定的行动区域内自主割草，具有布线简单、可靠性高、功耗低等优点，使割草机器人能适应复杂地形的作业。附图说明下面结合附图对本技术做进一步的说明：图1为本技术的行动区域设定图；图2为信号发生源的电路原理图；图3为信号发生源控制电流变化的一个实施例；图4为磁感应装置的结构图。具体实施方式参照图1，本技术为一种机器人行动区域设定系统，包括信号发生源1、由导线2所围成的行动区域3以及磁感应装置5；所述导线2的两端头连接在信号发生源1的信号输出端上形成闭合回路，所述信号发生源1可输出变化电流使导线2周围区域形成变化磁场，所述磁感应装置5安装于机器人4上用于感应磁场信号。参照如2，信号发生源1包括串联连接的电阻R与电容C；具有开关功能的电子元件Ⅰ、电子元件Ⅱ、电子元件Ⅲ及电子元件Ⅳ；电容C一端串接电子元件Ⅰ11与电子元件Ⅱ12，电子元件Ⅰ11与电子元件Ⅱ12并联连接，电子元件Ⅰ11连接电源端VCC，电子元件Ⅱ12连接接地端GDN；电阻R一端串接电子元件Ⅲ13与电子元件Ⅳ14，电子元件Ⅲ13与电子元件Ⅳ14并联连接，电子元件Ⅲ13连接接地端GDN，电子元件Ⅳ14连接电源端VCC；所述电子元件Ⅰ11、电子元件Ⅱ12、电子元件Ⅲ13及电子元件Ⅳ14均由一控制芯片15控制开闭。参照图4，磁感应装置5内设有信号放大单元51、滤波单元52、幅值采集单元53及整形单元54。下面通过一个具体的实施方式来解释本技术的特点：参照图2、3，电子元件Ⅰ11、电子元件Ⅲ13断开时，电子元件Ⅱ12、电子元件Ⅳ14闭合；电子元件Ⅰ11、电子元件Ⅲ13闭合时，电子元件Ⅱ12、电子元件Ⅳ14断开；设定电-->子元件Ⅱ12、电子元件Ⅳ14的闭合时间为断开时间的2倍；电子元件Ⅰ11、电子元件Ⅲ13的断开时间为闭合时间的2倍；电阻远离电容的一端设定一测试点T1，电阻与电容之间设定一测试点T2，电容远离电阻的一端设定一测试点T3。当电子元件Ⅰ11、电子元件Ⅲ13断开，电子元件Ⅱ12、电子元件Ⅳ14闭合时，电流经电源端VCC、电子元件Ⅳ14、导线2、电阻R、电容C、电子元件Ⅱ12流至接地端GDN，将上述电流设定为正向电流。当电子元件Ⅱ12、电子元件Ⅳ14断开，电子元件Ⅰ11、电子元件Ⅲ13闭合时，电流经电源端VCC、电子元件Ⅰ11、电容C、电阻R、导线2、电子元件Ⅲ13流至接地端GDN，将上述电流设定为逆向电流；1、当电子元件Ⅱ12、电子元件Ⅳ14断开，电子元件Ⅰ11、电子元件Ⅲ13闭合时，逆向电流对电容C充电，测试点T3的电压比测试点T2电压高，此时测试点T3的电压为V1；2、当电子元件Ⅰ11、电子元件Ⅲ13断开，电子元件Ⅱ12、电子元件Ⅳ14闭合的瞬间，测试点T1电压为VCC，因测试点T3连接接地端GND，故测试点T2的电压为-V1，此时正向电流最大；在保持正向电流的过程中，电容电压不断升高，使得通过电阻R的正向电流不断减小，在正向电流降至最低时，测试点T2的电压比测试点T3的电压高，此时测试点T2的电压V2；3、当电子元件Ⅱ12、电子元件Ⅳ14再次断开，电子元件Ⅰ11、电子元件Ⅲ13再次闭合时，测试点T1的电压为零，因测试点T3连接电源端VCC，故此时测试点T2的电压为VCC+V2，逆向电流最大；在保持逆向电流的过程中，电容电压不断升高，使得通过电阻R的逆向电流不断减小，在电子元件Ⅰ11、电子元件Ⅲ13断开，电子元件Ⅱ12、电子元件Ⅳ14闭合瞬间前，逆向电流降至最低。参照图4重复上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种机器人行动区域设定系统，其特征在于：包括信号发生源（１）、由导线（２）所围成的行动区域（３）以及磁感应装置（５）；所述导线（２）的两端头连接在信号发生源（１）的信号输出端上形成闭合回路，所述信号发生源（１）可输出变化电流使导线（２）周围区域形成变化磁场，所述磁感应装置（５）安装于机器人（４）上用于感应磁场信号。

【技术特征摘要】
1.一种机器人行动区域设定系统，其特征在于：包括信号发生源(1)、由导线(2)所围成的行动区域(3)以及磁感应装置(5)；所述导线(2)的两端头连接在信号发生源(1)的信号输出端上形成闭合回路，所述信号发生源(1)可输出变化电流使导线(2)周围区域形成变化磁场，所述磁感应装置(5)安装于机器人(4)上用于感应磁场信号。2.根据权利要求1所述的一种机器人行动区域设定系统，其特征在于：所述信号发生源(1)包括串联连接的电阻R与电容C，具有开关功能的电子元件Ⅰ(11)、电子元件Ⅱ(12)、电子元件Ⅲ(13)及电子元件Ⅳ(14)；电容C一端串接电子元件Ⅰ(11)与电子元件Ⅱ(12)，电子元件Ⅰ(11)与电子元件Ⅱ(12)并联连接，电子元件Ⅰ(11)连接电源端VCC，电子元件Ⅱ(12)连接接地端GDN；电阻R一端串接电子元件Ⅲ(13)与电子元...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱兴桂，
申请(专利权)人：浙江亚特电器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：33