一种基于割草机器人的越界控制系统及其越界控制方法技术方案

本发明专利技术适用于机器人领域，提供一种基于割草机器人的越界控制系统及其越界控制方法，系统包括：外置独立摄像头，用于获取草坪图像信息；中央处理单元，用于收集摄像头获取的草坪图像，对草坪图像进行图像处理，生成平面地图并传输至用户终端，通过识别草坪图像内割草机器人特征确定割草机器人位置信息，从而判定割草机器人是否发生越界行为，若发生越界行为则下达指令控制割草机器人返回工作边界内；用户终端，用于接收中央处理单元生成的平面地图，用户基于平面地图圈出割草机器人工作边界；割草机器人，用于智能修剪草坪上的草。本发明专利技术相较于现有技术施工量少，用户设定工作边界可提升割草机器人工作边界的灵活性，外置独立摄像头可减少割草机器人自身耗电量，延长割草机器人一次充满电后工作时长，提高割草机器人工作效率和割草覆盖率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于割草机器人的越界控制系统及其越界控制方法
本专利技术涉及机器人领域，具体涉及一种基于割草机器人的越界控制系统及其越界控制方法。
技术介绍
随着我国经济的飞速发展，人们对于绿化的需求与日俱增，草坪铺设面积随之增加。草坪的美观与整洁需要人们投入大量时间精力去打理维护，智能割草机器人为人们省去了打理草坪需要耗费的时间和精力。智能割草机器人具有自动行走能力，能够自主完成草坪的修剪工作，自主返回充电座，无需人为控制。目前控制割草机器人越界行为常用的方法有三种，一种方法是通过在草坪边界埋设电子篱笆，机器人接近边界感应到电磁信号从而识别边界并改变运动路径实现越界控制；一种方法是在草坪边界铺设信号发射装置，割草机器人接近边界接收到信号从而识别边界并改变运动路径实现越界控制，这两种方法都需要对草坪边界进行施工，埋设或铺设导线，当草坪边界发生改变，需要重新施工，所需施工量较大，灵活性差，维护和铺设成本较高。另一种方法是运用计算机视觉技术，通过预设草坪颜色、纹理等特征，机器人利用自身携带镜头拍摄实时图像与预设特征进行比对，图像中颜色、纹理等特征与预设相同则确定为草坪，与预设不符区域则为非草坪区域，草坪区域与非草坪区域之间则为草坪边界，割草机器人识别实时图像为非草坪区域则改变运动路径实现越界控制。该方法中摄像头通过割草机器人自体供电，耗电量大，缩短了割草机器人一次充满电后可工作时长。因此，现有的割草机器人边界控制技术普遍存在的缺点是施工量大、灵活性差、维护与铺设成本高以及耗电量大。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于割草机器人的越界控制系统及其越界控制方法。本专利技术的具体技术方案如下：一种基于割草机器人的越界控制系统，包括割草机器人、独立摄像头、中央处理单元和用户终端；独立摄像头，设置于草坪外，用于采集草坪图像并输出至中央处理单元；中央处理单元，用于接收摄像头采集的草坪图像，进行图像处理，生成平面地图输出至用户终端，接收用户终端确定的工作边界信息，分析草坪图像割草机器人是否出现在边界内，如果出现，则确定割草机器人没有越界，如果未出现，则确定割草机器人越界，并向割草机器人发出越界信号；用户终端，用于获取中央处理单元生成的平面地图，基于平面地图确定割草机器人工作边界并传输至中央处理单元；本系统可以减少了割草机器人应用所需的施工量，灵活性较高，应用成本低。进一步优选地，所述中央处理单元包括：图像收集模块，用于收集独立摄像头采集的草坪图像；图像处理模块，用于处理收集的草坪图像，通过图像处理将草坪图像转换为顶视图，生成平面地图；图像识别模块，用于识别割草机器人的位置和识别草坪边界；中央处理器通过图像处理将摄像头采集的草坪图像转换为平面地图，便于用户基于平面地图更直观的圈定割草机器人工作边界。进一步优选地，所述图像识别模块通过识别割草机器人的特征获取割草机器人位置信息，可以更快速、准确地确定割草机器人及其位置。进一步优选地，所述图像识别模块识别割草机器人特征可以是识别割草机器人颜色、形状或特殊标志，识别方式具有多样性，满足不同的识别需求。进一步优选地，所述独立摄像头为两个或两个以上，独立摄像头采集的草坪图像通过中央处理单元的图像处理模块进行图像拼接处理，可生成较大面积的平面地图；多个独立摄像头能够覆盖面积更广的草坪，提高割草机的割草覆盖率。进一步优选地，所述割草机器人工作边界通过用户终端圈出割草机器人工作区域确定，提高了割草机器人工作边界的灵活性。进一步优选地，割草机器人发生越界行为，中央处理单元通过无线通信的方式向割草机器人控制单元传达指令控制割草机器人返回工作边界内，可防止割草机器人越界割草，破坏用户财产。进一步优选地，所述中央处理单元可将手机的草坪图像进行识别处理，获得割草机器人运动轨迹并传输至用户终端，便于用户了解割草机器人工作进度。进一步优选地，所述割草机器人电量低至预警电量值，割草机器人控制单元控制割草机器人返回充电座，无须用户手动操控割草机器人返回充电座。本专利技术还包括一种基于割草机器人的越界控制方法，包括以上任意一项所述的基于割草机器人的越界控制系统，所述越界控制方法包括以下步骤：步骤1：独立摄像头拍摄草坪图像，传输至中央处理单元，中央处理单元接收处理草坪图像，生成平面地图；步骤2：中央处理单元将平面地图传输至用户终端，用户终端基于平面地图确定割草机器人工作边界输出至中央处理单元；步骤3：中央处理单元根据摄像头拍摄的实时图像识别割草机器人特征，分析是否割草机器人在工作边界内，如果割草机器人未出现在工作边界内，则确定割草机器人越界，中央处理单元向割草机器人下达指令控制其返回工作边界内；如果割草机器人出现在工作边界内，则确定割草机器人没有越界，返回步骤3；步骤4：割草机器人接收中央处理单元指令，返回工作边界内，返回步骤3。附图说明图1为本专利技术提出的一种基于割草机器人越界控制系统的示意图。图2为本专利技术提出的一种基于割草机器人越界控制方法的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应当理解，下面所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，一种基于割草机器人的越界控制系统，包括外置独立摄像头、中央处理单元、割草机器人以及用户终端，其中：所述外置独立摄像头，用于采集草坪图像，通过无线通信的方式将草坪图像实时传输至中央处理单元；所述中央处理单元，用于接收独立摄像头采集的草坪图像，将草坪图像通过图像处理生成平面地图并传输至用户终端，接收用户终端基于平面地图确定的割草机器人工作边界，判定割草机器人是否发生越界行为，如果割草机器人发生越界行为向割草机器人传达越界控制指令；所述用户终端，用于获取中央处理单元生成的平面地图，基于平面地图确定割草机器人工作边界并传输至中央处理单元。可以理解，与传统割草机相比，专利技术中所述割草机器人是指能够自主完成草坪修剪除草的智能机器人。所述“工作边界”是指用户圈定的割草机器人工作区域的边界，可以是整个草坪的边界，也可以是部分草坪的边界，可根据实际需求调整割草机器人工作区域。所述割草机器人的“越界”行为指的是割草机器人从工作区域进入非工作区域的行为。用户终端为手机或平板电脑等移动设备，具有触屏和显示等功能。割草机器人、中央处理单元以及用户终端通过无线通信的方式传输信息，能够缩短信息传输时间，提高割草机器人工作效率。外置独立摄像头是指独立摄像头设置于割草机器人体外，一般设置于草坪上方或草坪外，其功能可以通过摄像头布置于不同位置来实现，在具体的实现形式上不作限定。中央处理单元一般包括运算器和控制器，具有处理指令、执行操作和处理数据等功能。在本专利技术的一种实施例中，中央处理单元还进一步包括：图像收集模块、图像处理模块和图像识别模块。其中，图像收集模块用于收集独立摄像头采集的草坪图像；图像处理模块用于处理图像收集模块收集的草坪图像，通过图像变换将草坪图像变换为顶视图，通过图像转换将顶视图转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于割草机器人的越界控制系统，其特征在于，包括：/n割草机器人，用于智能修剪草坪上的草；/n独立摄像头，布置于割草机器人体外，用于采集草坪图像并输出至中央处理单元；/n中央处理单元，用于接收摄像头拍摄的草坪图像，通过图像处理获得平面地图，输出平面地图至用户终端，接收用户终端确定的工作边界信息，分析草坪图像中割草机器人是否出现在工作边界内，如果出现，则判定割草机器人没有越界，如果未出现，则判定割草机器人越界，并向割草机器人发出越界信号；/n用户终端，用于获取中央处理单元生成的平面地图，基于平面地图确定工作边界并传输至中央处理单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于割草机器人的越界控制系统，其特征在于，包括：
割草机器人，用于智能修剪草坪上的草；
独立摄像头，布置于割草机器人体外，用于采集草坪图像并输出至中央处理单元；
中央处理单元，用于接收摄像头拍摄的草坪图像，通过图像处理获得平面地图，输出平面地图至用户终端，接收用户终端确定的工作边界信息，分析草坪图像中割草机器人是否出现在工作边界内，如果出现，则判定割草机器人没有越界，如果未出现，则判定割草机器人越界，并向割草机器人发出越界信号；
用户终端，用于获取中央处理单元生成的平面地图，基于平面地图确定工作边界并传输至中央处理单元。


2.根据权利要求1所述的基于割草机器人的越界控制系统，其特征在于，中央处理单元包括：
图像收集模块，用于收集独立摄像头采集的草坪图像；
图像处理模块，用于处理收集的草坪图像，通过图像变换将图像变为顶视图，通过图像转换将顶视图变为平面地图；
图像识别模块，用于识别割草机器人位置和识别工作边界；
根据权利要求2所述的基于割草机器人的越界控制系统，其特征在于，中央处理单元中图像识别模块在草坪图像内识别割草机器人特征，从而获取割草机器人位置信息。


3.根据权利要求2所述的基于割草机器人的越界控制系统，其特征在于，所述割草机器人特征可以是割草机器人的颜色、形状或机身上的特殊标志。


4.根据权利要求1所述的基于割草机器人的越界控制系统，其特征在于，独立摄像头数量为两个或两个以上，独立摄像头采集的草坪图像通过中央处理单元的图像处理模块进行图像拼接处...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖钦伟，王悦林，
申请(专利权)人：珠海市一微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44