System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 机器人割草机路径规划和障碍物识别制造技术_技高网

机器人割草机路径规划和障碍物识别制造技术

技术编号:44901690 阅读:8 留言:0更新日期:2025-04-08 18:49
本发明专利技术公开了一种机器人割草机和计算机实现方法,用于区分草坪区域的特征类型。该方法包括检测机器人割草机前进路径上的非草坪特征;控制机器人割草机沿非草坪特征的周边至少部分绕行非草坪特征;记录绕行非草坪特征的一个或多个特征;根据绕行的特征,区分该非草坪特征的类型是草坪区域的边界还是完全包含在所述草坪区域内的特征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本申请涉及一种用于自主控制机器人割草机的装置、系统和方法,特别是用于机器人割草机分辨障碍物和/或边界类型的装置、系统和方法。


技术介绍

1、机器人或机器人割草机是一种自动机器人,用于在草坪或田地上割草。有了机器人割草机,人类就不必亲自动手割草了,因为这可能是一项平凡而繁重的任务。

2、图1显示了机器人割草机可在其中作业的草坪区域示例。机器人割草机1可以放置在充电站2中并为其充电,在由边界线或导向线4指定的草坪区域3内割草。在启动机器人割草机1之前,需要实际安装边界线或导向线4。机器人割草机1会检测到边界线4并改变方向(通常是随机方向)以避开它。

3、使用边界线4的效率很低,用户需要沿着草坪区域3的周边以及草坪区域3内的任何障碍物/危险物精心设置边界线4。这是一项费时费力的工作。此外,在机器人割草机1的整个使用生命周期内,都需要对边界线4进行维护。

4、机器人割草机随机改变方向的路线规划也是低效的,因为随机方向可能是朝向障碍物/危险或另一个边界。通过在路线规划中使用随机方向,机器人割草机1可能需要更长的时间才能割完草坪区域3中的草坪。

5、人们已经意识到,提供一种无需边界线的机器人割草机是有益的,它可以规划路径,从而使机器人割草机更高效地工作。


技术实现思路

1、本摘要旨在以简化的形式介绍一些概念,这些概念将在下面的详细说明中进一步描述。本摘要并非用于确定权利要求主题的关键特征或基本特征,也并非用于帮助确定权利要求主题的范围。

<p>2、在第一方面,本公开提供了一种控制机器人割草机的方法,所述方法包括:检测机器人割草机前进路径上的非草坪特征;控制所述机器人割草机沿非草坪特征的周边至少部分绕行该非草坪特征;记录绕行所述非草坪特征的一个或多个特征;根据绕行特征,区分所述非草坪特征的类型是草坪区域的边界还是完全包含在所述草坪区域内的特征。

3、一旦识别出非草坪特征的类型,就可以将其存储到所述机器人割草机的存储器中,这样机器人割草机在草坪区域内修剪草坪或移动的路径规划就可以考虑到草坪区域内识别出的非草坪特征的位置和/或类型。所述机器人割草机可部分绕行非草坪特征,以对其进行区分,这意味着不需要完成对非草坪特征周边的整个绕行。它也可以完全绕行非草坪特征。如果是边界,周界可以是内周界;如果是完全包含在草坪区域内的地物,周界可以是外周界。完全包含在草坪区域内的地物可以是障碍物或危险物。

4、优选地,绕行特征包括绕行时间。

5、优选地,绕行时间由预定时间长度的计时器指示,该方法进一步包括:在控制所述机器人割草机围绕所述非草坪特征的周边绕行所述非草坪特征的开始时间启动计时器;如果计时器过期,则将所述非草坪特征区分为草坪区域的边界。

6、以这种方式使用绕行时间,特别是预定长度的计时器,可以提高效率。如果草坪面积较大,绕行草坪区域的边界对于所述机器人割草机来说是一项耗时的任务。在计时器到期时,自动将所述非草坪特征区分为草坪区域的边界,意味着所述机器人割草机无需绕行整个所述非草坪特征。

7、优选地,该方法还包括通过控制所述机器人割草机执行完全位于草坪区域内的某一特征的校准环绕运动来设置计时器的预定时长,其中校准绕行包括:控制机器人割草机沿着完全位于草坪区域内的该特征的周边进行环绕;记录完成对该特征全程环绕所需的校准时间;以及设置计时器的预定时间长度等于或大于校准时间。

8、通过自动校准计时器,使其设定的时间长度等于或大于绕过障碍物或危险所需的校准时间,计时器可自动设定为提供区分草坪区域边界的有效方法。特别是,如果用于校准的非草坪特征是完全包含在草坪区域内的非草坪特征中尺寸最大的,则可将计时器的时间长度设置为大于绕过最大特征所需的时间,以确保计时器的到期时间指示草坪区域的边界,同时保持较低的计时器时间以最大限度地提高效率。

9、优选地,该方法还包括:记录从控制所述机器人割草机围绕非草坪特征的周长绕行非草坪特征的起始时间开始的绕行时间;动态比较自起始时间起经过的绕行时间与时间阈值;如果经过的绕行时间等于或大于时间阈值,则将所述非草坪特征区分为草坪区域的边界。

10、这是计时器的一种替代方法,可以实时将绕行开始后的时间与时间阈值进行比较。

11、优选地,该方法包括动态比较自起始时间起经过的绕行时间与多个时间阈值,其中每个时间阈值对应于所述非草坪特征的各自大小;以及根据在绕行所述非草坪特征的过程中超过了多个时间阈值中的哪个阈值来区分所述非草坪特征的类型和非草坪特征的大小。

12、通过使用多个阈值,不仅可以区分非草坪特征的类型,还可以根据机器人割草机在哪个时间阈值之间完成对非草坪特征的绕行,在一定范围内区分非草坪特征的大小。

13、时间阈值最好是用户可配置或可调整的。用户可以设置一个或多个时间阈值,并在草坪区域的特征被引入、移动或修改时对其进行调整。

14、绕行特征最好包括旋转方向,表明绕行是顺时针还是逆时针。

15、绕行的旋转方向描述了所述机器人割草机在绕行所述非草坪特征时的总体转弯方向。例如,可以使用惯性测量单元(imu)来测量这一方向,这样既快捷又高效。测量这一方向的另一种方法是使用视觉同步定位和绘图(v-slam)。在使用照相机的情况下,可以使用vslam算法或技术,根据照相机拍摄的一系列图像中特定特征的位置变化,记录旋转角度,从而记录照相机的转动方向。

16、旋转方向最好是在绕行所述非草坪特征的整个过程中的累积旋转方向。该旋转方向描述了所述机器人割草机在绕行所述非草坪特征的整个过程中的整体旋转方向。

17、优选情况下,绕行特性包括草分布方向,所述草分布方向从所述机器人割草机出发,指向所述机器人割草机检测到的包含草坪的环境部分。

18、因此,草的分布方向可以通过任何适合检测所述机器人割草机附近草和非草的一个或多个位置的传感器来确定。虽然草的分布方向是首选,但本专利技术可以涉及除草以外的任何表面覆盖特征,例如其他植被和植物。草坪覆盖方向的一个目的是帮助区分非草坪特征的类型,这在下文的进一步优选特征中有所阐述。因此,优先考虑草坪的普遍方向并不是本公开的要求。也可以使用其他表面覆盖特征,包括材料或人造特征,如混凝土或道路。

19、优选地,草的分布方向指向所述机器人割草机所处环境中草与非草比例最高的部分。

20、优选地,该方法包括由所述机器人割草机定期确定和记录草的分布方向,从而记录多个草的分布方向。

21、优选地,在绕行所述非草坪特征的过程中,相对于所述机器人割草机的前进方向,草的分布方向实质为向左或向右的方向。

22、优选地,根据绕行特征区分非草坪特征的类型包括:如果旋转运动表明非草坪特征的顺时针绕行:如果相对于所述机器人割草机的前行运动,草的分布方向基本指向所述机器人割草机的右侧,则将非草坪特征的类型区分为草坪区域的边界;如果相对于所述机器人割草机的前行运本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种控制机器人割草机的方法,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其中所述绕行特性包括旋转方向,用于指示所述绕行是顺时针或逆时针。

3.根据权利要求2所述的方法,其中所述旋转方向是绕行整个所述非草坪特征过程中的累积旋转方向。

4.根据权利要求3所述的方法,其中所述绕行特性包括从所述机器人割草机到其检测到的包含草的环境部分的草分布方向。

5.根据权利要求4所述的方法,其中在所述机器人割草机绕行所述非草坪特征时,所述草分布方向相对于机器人割草机的前进方向实质为左侧或右侧方向。

6.根据权利要求5所述的方法,其中根据绕行特性,区分该非草坪特征的类型包括:

7.根据权利要求6中任一项所述的方法,其中所述草分布方向通过以下步骤确定:

8.根据权利要求3中任一项所述的方法,其中所述绕行的特性进一步包括一个预定的初始旋转方向,在检测到非草坪特征后,所述机器人割草机被配置为朝该方向转动。

9.根据权利要求8所述的方法,其中根据绕行的特性来区分非草坪特征的类型包括:

10.权利要求9的方法还包括:

11.权利要求1的方法还包括:

12.根据权利要求11所述的方法,其中检测所述机器人割草机是否已经绕过整个非草坪特征包括:

13.根据权利要求12所述的方法,其中所述初始朝向和所述更新朝向分别对应于机器人割草机的初始偏航角值和更新偏航角值。

14.根据权利要求13所述的方法,其中,当所述初始偏航角值和所述更新偏航角值之间至少相差三百六十度时,所述比较表明所述机器人割草机已经绕过整个所述非草坪特征。

15.权利要求14的方法还包括:

16.一种机器人割草机,包括存储模块、一个或多个传感器,以及与所述存储模块和一个或多个传感器通信连接的处理器,其中所述处理器被配置为执行权利要求1的方法。

17.根据权利要求16所述的机器人割草机,其中所述一个或多个传感器包括摄像头,所述摄像头被配置为捕捉所述机器人割草机前进路径的图像。

18.根据权利要求17所述的机器人割草机,还包括用于计算偏航角值的惯性测量单元。

19.一个系统,包括

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种控制机器人割草机的方法,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其中所述绕行特性包括旋转方向,用于指示所述绕行是顺时针或逆时针。

3.根据权利要求2所述的方法,其中所述旋转方向是绕行整个所述非草坪特征过程中的累积旋转方向。

4.根据权利要求3所述的方法,其中所述绕行特性包括从所述机器人割草机到其检测到的包含草的环境部分的草分布方向。

5.根据权利要求4所述的方法,其中在所述机器人割草机绕行所述非草坪特征时,所述草分布方向相对于机器人割草机的前进方向实质为左侧或右侧方向。

6.根据权利要求5所述的方法,其中根据绕行特性,区分该非草坪特征的类型包括:

7.根据权利要求6中任一项所述的方法,其中所述草分布方向通过以下步骤确定:

8.根据权利要求3中任一项所述的方法,其中所述绕行的特性进一步包括一个预定的初始旋转方向,在检测到非草坪特征后,所述机器人割草机被配置为朝该方向转动。

9.根据权利要求8所述的方法,其中根据绕行的特性来区分非草坪特征的类型包括:

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【专利技术属性】
技术研发人员:约翰·霍夫曼
申请(专利权)人:苏州宝时得电动工具有限公司
类型:发明
国别省市:

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