專利名稱：一種智能割草機系統及其智能割草方法
技術領域：
本發明是一種智能割草機系統及其智能割草方法，特別是指利用智能割草機自帶攝像裝置和各傳感器裝置，在邊界電子圍欄圈定區域內完成高效智能割草。
背景技術：
隨著城市建設的發展，人們環保認識的提高，城市綠化水平已成為衡量一個城市發展水平和人們生活質量的標準。近些年，城市廣場和生活小區的綠地日益增多，對于草坪的維護工作量日漸繁重，人們開始嘗試利用電子信息技術實現智能化割草的方法。各廠商紛紛推出了各自的智能割草機產品，并力求在控制成本的前提下，尋找更加安全，簡捷，高效的割草方法，為用戶提供更智能化的服務。 傳統的按路線或隨機割草方式在真實的割草情況下顯得不夠靈活，對于不同草坪的疏密程度和散布程度也沒有做出細化的考慮，導致其割草效率較低，割草機的使用壽命較短。
發明內容
本發明的主要目的是提供一種智能割草機系統及其智能割草方法，利用其智能割草方法，根據劃定區域內草坪的實際情況，實現高效自主的智能化割草作業。為達到上述目的，本發明采用如下技術方案來實現
一種智能割草機系統，包括割草機、邊界電子圍欄和充電站，割草機的頂部安裝有自帶攝像裝置，且割草機上安裝有傳感器，所述割草機由電池供電，控制平臺具有PWM調速驅動能力和數據處理能力；所述割草機的自帶攝像裝置安裝在割草機頂蓋上方，可俯視割草機周圍的草坪；所述割草機的自身各傳感器主要包括電機轉速霍爾計數器、割草電機電流檢測裝置、防碰撞開關和兩側電感檢測裝置；所述邊界電子圍欄用于圈定割草區域，為割草機劃定割草邊界；所述充電站位于邊界電子圍欄線內，可與智能割草機對接進行充電。所述割草機的自帶攝像裝置與割草機內數據處理平臺配合，具備單目視覺處理能力，可通過分析拍攝的草坪圖像判別該局部區域內是否存在還未割過的草，并可提取出未割草區域邊沿，估算出待割草區域質心位置和割草機當前位置的角度關系和相對距離。所述割草電機電流檢測裝置可實時檢測割草電機運行過程中的電流，并將采樣值轉換為數字量輸入智能割草機數據處理平臺，從而判斷當前草坪的疏密程度。所述邊界電子圍欄可被割草機上兩側電感檢測裝置檢測到，正常工作時作為邊界限制；當割草機電量不足時，割草機依靠兩側的電感檢測裝置對電子圍欄進行探測并循跡，最終循跡找到邊界處的充電站完成對接充電。一種智能割草機的智能割草方法，包括有以下操作步驟
A)智能割草機在當前位置通過分析攝像裝置拍攝的草坪圖像，尋找到未割草坪區域，并估算出割草機需要行進的方向和路程，割草機通過兩輪電機上的霍爾計數器完成該預定動作，到達預定地點開始漸開線模式割草；如未尋找到待割草區域，則進入隨機直線模式；B)在割草過程中，割草電機電流檢測裝置檢測電機電流從而判斷當前草坪的疏密狀況，使得智能割草機調節兩個輪子行進的速度，維持割草電機在正常工作狀態，不會因過載保護而暫停工作；
C)漸開線模式通過圓弧判別使得輪子在不同時刻均勻加速，并通過霍爾計數器的反饋穩定轉速，從而使得漸開線盡量均勻散開；
D)漸開線割草過程中，如割草電機電流在割草機行進一圈的大部分時間內處于空載狀態，則割草機立即停止漸開線模式，向漸開線圓外轉直角度后，返回到如A)中所述狀態，由攝像裝置和割草電機電流檢測裝置搜索下一個 割草區域；
E)隨機直線模式下，智能割草機通過防碰撞開關和兩側電感檢測裝置在劃定區域內進行隨機蔽障割草，并通過攝像裝置和割草電機電流檢測裝置尋找待割草區域；如果割草電機電流連續一段時間超過閾值，則表明當前區域有草或草未割凈，而后進入到漸開線模式對該區域割草。本發明具有的有益效果智能割草機在邊界電子圍欄圈定的割草區域內，依靠自帶的攝像裝置和割草電機電流檢測裝置，通過單目視覺技術和各傳感器的數據融合，完成對當前局部范圍內割草情況的認知，實現對區域內草坪的智能化割草，同時利用自身各傳感器進行蔽障，邊界控制和自動返回充電。該方法使得智能割草機對區域內草坪疏密和散布等情況做出不同的割草行為，從而提高割草效率，延長智能割草機的使用壽命，節省能耗，增強了割草機的自主性。
圖I是本發明一種智能割草機系統的系統示意圖。圖2是本發明所述智能割草方法的工作原理圖。具體實施方法
下面結合附圖，說明本發明的具體實施方法。參照圖I所示，一種智能割草機系統，包括割草機I、自帶攝像裝置2、自身各傳感器、邊界電子圍欄8和充電站9，割草機I由電池供電，控制平臺具有PWM調速驅動能力和數據處理能力，可由人機界面和無線遙控裝置控制；割草機自帶攝像裝置2安裝在割草機頂蓋上方，可俯視割草機周圍一定范圍內的草坪；割草機自身各傳感器主要包括電機轉速霍爾計數器6，割草電機電流檢測裝置3，防碰撞開關5和兩側電感檢測裝置4 ;邊界電子圍欄8用于圈定割草區域，為割草機劃定割草邊界；充電站9位于邊界電子圍欄8上某處，可與割草機I對接進行充電。割草機自帶攝像裝置2與割草機I內數據處理平臺配合，具備單目視覺處理能力，可通過分析拍攝的草坪圖像判別該局部區域內是否存在還未割過的草，并可提取出未割草區域邊界10，估算出待割草區域10質心位置11和割草機當前位置的角度關系和相對距離。割草電機電流檢測裝置3可實時檢測割草電機7運行過程中的電流，并將采樣值轉換為數字量輸入智能割草機數據處理平臺，從而判斷當前草坪的疏密程度。邊界電子圍欄8可被割草機上兩側電感檢測裝置4檢測到，正常工作時作為邊界限制；當割草機電量不足時，割草機依靠兩側的電感檢測裝置4對電子圍欄8行探測并循跡，最終循跡找到邊界處的充電站9完成對接充電。
下面結合圖I和圖2詳細描述本發明一種智能割草機系統的智能割草方法
智能割草機I在當前位置通過分析攝像裝置2拍攝的草坪圖像，尋找到未割草坪區域
10，并估算出割草機需要行進的方向和路程，割草機通過兩輪電機上的霍爾計數器6完成該預定動作，到達預定地點11開始漸開線模式割草；如未尋找到未割草區域，則進入隨機直線模式。另一方面，如果圖像分析發現待割草區域較大，超過漸開線模式下最大割草半徑，則將漸開線中心定位為距待割草區域邊緣漸開線最大半徑處。在割草過程中，割草電機電流檢測裝置3檢測割草電機7電流從而判斷當前草坪的疏密狀況，使得智能割草機調節兩個輪子行進的速度，空載是全速前進，遇到的草越茂密則速度降得越低，維持割草電機在正常工作狀態，不會因過載保護而 暫停工作。漸開線模式通過圓弧判別使得輪子在不同時刻均勻加速，并通過霍爾計數器6的反饋穩定轉速，從而使得漸開線盡量均勻散開。漸開線割草過程中，如果割草電機電流在割草機行進一圈的大部分時間內處于空載狀態，則割草機立即停止漸開線模式，向漸開線圓外轉直角度后，由攝像裝置2和割草電機電流檢測裝置3重新搜索下一個割草區域。隨機直線模式下，智能割草機I通過防碰撞開關5和兩側電感檢測裝置4在劃定區域內進行隨機蔽障割草，并通過攝像裝置2和割草電機電流檢測裝置3尋找待割草區域；如果割草電機電流連續一段時間超過閾值，則表明當前區域有草或草未割凈，而后進入到漸開線模式對該區域割草。最終當智能割草機I電量不足或在較長時間內隨機模式下都未發現待割草區域，則智能割草機I通過兩側電感檢測裝置4循跡邊界電子圍欄8返回充電站9進行充電并待命O
權利要求
1.一種智能割草機系統,包括割草機、邊界電子圍欄和充電站，割草機的頂部安裝有自帶攝像裝置，且割草機上安裝有傳感器，其特征在于所述割草機由電池供電，控制平臺具有PWM調速驅動能力和數據處理能力；所述割草機的自帶攝像裝置安裝在割草機頂蓋上方，可俯視割草機周圍的草坪；所述割草機的自身各傳感器主要包括電機轉速霍爾計數器、割草電機電流檢測裝置、防碰撞開關和兩側電感檢測裝置；所述邊界電子圍欄用于圈定割草區域，為割草機劃定割草邊界；所述充電站位于邊界電子圍欄線內，可與智能割草機對接進行充電。
2.根據權利I所述的一種智能割草機系統，其特征在于所述割草機的自帶攝像裝置與割草機內數據處理平臺配合，具備單目視覺處理能力，可通過分析拍攝的草坪圖像判別該局部區域內是否存在還未割過的草，并可提取出未割草區域邊沿，估算出待割草區域質心位置和割草機當前位置的角度關系和相對距離。
3.根據權利I所述的一種智能割草機系統，其特征在于所述割草電機電流檢測裝置可實時檢測割草電機運行過程中的電流，并將采樣值轉換為數字量輸入智能割草機數據處理平臺，從而判斷當前草坪的疏密程度。
4.根據權利I所述的一種智能割草機系統，其特征在于所述邊界電子圍欄可被割草機上兩側電感檢測裝置檢測到，正常工作時作為邊界限制；當割草機電量不足時，割草機依靠兩側的電感檢測裝置對電子圍欄進行探測并循跡，最終循跡找到邊界處的充電站完成對接充電。
5.一種智能割草機的智能割草方法，其特征在于，包括有以下操作步驟 A)智能割草機在當前位置通過分析攝像裝置拍攝的草坪圖像，尋找到未割草坪區域，并估算出割草機需要行進的方向和路程，割草機通過兩輪電機上的霍爾計數器完成該預定動作，到達預定地點開始漸開線模式割草；如未尋找到待割草區域，則進入隨機直線模式； B)在割草過程中，割草電機電流檢測裝置檢測電機電流從而判斷當前草坪的疏密狀況，使得智能割草機調節兩個輪子行進的速度，維持割草電機在正常工作狀態，不會因過載保護而暫停工作； C)漸開線模式通過圓弧判別使得輪子在不同時刻均勻加速，并通過霍爾計數器的反饋穩定轉速，從而使得漸開線盡量均勻散開； D)漸開線割草過程中，如割草電機電流在割草機行進一圈的大部分時間內處于空載狀態，則割草機立即停止漸開線模式，向漸開線圓外轉直角度后，返回到如A)中所述狀態，由攝像裝置和割草電機電流檢測裝置搜索下一個割草區域； E)隨機直線模式下，智能割草機通過防碰撞開關和兩側電感檢測裝置在劃定區域內進行隨機蔽障割草，并通過攝像裝置和割草電機電流檢測裝置尋找待割草區域；如果割草電機電流連續一段時間超過閾值，則表明當前區域有草或草未割凈，而后進入到漸開線模式對該區域割草。
全文摘要
本發明涉及一種智能割草機系統及其智能割草方法，包括割草機、自帶攝像裝置、自帶各傳感器，邊界電子圍欄和充電站。智能割草機在邊界電子圍欄圈定的割草區域內，依靠自帶的攝像裝置和割草電機電流檢測裝置，通過單目視覺技術和各傳感器的數據融合，完成對當前局部范圍內割草情況的認知，實現對區域內草坪的智能化割草，同時利用自身各傳感器進行蔽障，邊界控制和自動返回充電。該方法使得智能割草機對區域內草坪疏密和散布等情況做出不同的割草行為，從而提高割草效率，延長智能割草機的使用壽命，節省能耗，增強了割草機的自主性。
文檔編號A01D34/00GK102771246SQ20121023222
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月5日 優先權日2012年7月5日
發明者孫玉喜, 賈思強, 鄧華, 陸起涌 申請人:蕪湖鴻宇智能科技有限公司