[发明专利]自动工作系统、自动行走设备及其转向方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能控制领域，特别是涉及一种包括自动行走设备、自动工作系统，以及自动行走设备的转向方法。

背景技术

随着计算机技术和人工智能技术的不断进步，类似于智能机器人的自动工作系统已经开始慢慢的走进人们的生活。三星、伊莱克斯等公司均开发了全自动吸尘器并已经投入市场。这种全自动吸尘器通常体积小巧，集成有环境传感器、自驱系统、吸尘系统、电池和充电系统，能够无需人工操控，自行在室内巡航，在能量低时自动返回充电站，对接并充电，然后继续巡航吸尘。同时，哈斯科瓦纳等公司开发了类似的智能割草机，其能够自动在用户的草坪中割草、充电，无需用户干涉。由于这种自动工作系统一次设置之后就无需再投入精力管理，将用户从清洁、草坪维护等枯燥且费时费力的家务工作中解放出来，因此受到极大欢迎。

这些自动工作系统的正常工作需要多个系统、多种技术的精密配合，路径规划是其中一项关键技术。路径规划技术用于指导自动行走设备选择什么路径在工作区域内行走。路径规划需要在尽可能减少重复行走的同时，尽可能全面地覆盖工作区域；路径规划还需要应对各种复杂多变的地形，在规则或不规则的工作区域，在狭窄区域，死角或障碍区域中均可以保持覆盖率的同时顺利地离开。可以说路径规划直接决定了自动行走设备的工作效率，较差的路径规划会导致自动行走设备的工作出现问题，如工作覆盖范围不够，存在工作死角；或覆盖全部工作范围的时间过长；或被困在一些特殊地形。目前，覆盖和顺利通过狭窄区域或边角是自动工作装置的路径规划所遭遇的主要技术困难。商业化的自动工作装置绝大部分均采用随机路径行走，即沿直线在工作范围内行进，当遇到障碍物或者边界线以后，首先刹车停止行走，然后随机或以预定程序转向，然后启动离开，自动工作装置仅能够感应到自己遇到了障碍或者边界，但无法知道自己的原始行走方向以及在工作区域内的确切位置，因而也无法合理的判断下一步向何方转向是优选方案，从而导致在狭窄区域内，只能随机的乱撞，离开该区域需要很长的时间，甚至可能无法离开；同时，由于无法判断下一步向何方转向，自动工作装置需要先停止行走再转向而不能直接转向，加上家用的自动行走设备工作区域不大，很快就会从一端走到另一端，导致自动行走设备在整个工作过程中不断的停止和启动，不能持续行走，很多时间浪费在停止和启动上，这极大地降低了整体行走速度，导致工作效率较低，同时也加大了自动行走设备的机械磨损，降低了使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转向路径选择合理高效的自动行走设备、一种自动行走设备的合理高效的转向方法，以及包括该自动行走设备的自动工作系统。

本发明提供了一种自动行走设备，用于在由界限所限定的工作范围内行走并工作，包括：壳体，壳体具有纵向的中轴线；行走模块，安装于壳体，所述行走模块带动自动行走设备行走和转向，行走模块包括轮组和驱动轮组行走的驱动马达；界限侦测模块，侦测自动行走设备和界限之间的位置关系；能量模块，安装于壳体，为自动行走设备提供能量；控制模块，与行走模块和界限侦测模块电性连接；所述自动行走设备在驶向界限并到达预设的位置关系后转向以驶离界限，在预设的位置关系时所述界限被与所述中轴线的交点分为两个侧边，控制模块根据界限侦测模块发送的代表自动行走设备和界限之间的角度关系的信号，控制行走模块执行转向，使得转向完成时自动行走设备的中轴线始终与界限的一侧边成锐角或直角，该界限的另一侧边在转向开始时与自动行走设备的中轴线成锐角或直角。

优选的，行走模块带动自动行走设备向减小中轴线和界限所成的锐角夹角或直角夹角的方向转动。

优选的，所述转动的转角小于180度。

优选的，所述转动的转角大于等于90度。

优选的，所述界限侦测模块包括分别位于壳体的中轴线的两侧的边界感应元件。

优选的，所述边界感应元件相对于中轴线对称布置。

优选的，所述边界感应元件位于壳体的前部。

优选的，所述边界感应元件为电感。

优选的，所述预设位置关系为其中一个边界感应元件距离界限到达预设距离。

优选的，所述预设位置关系为其中一个边界感应元件到达界限外。

优选的，所述角度关系为，所述中轴线和界限交点两侧的侧边和中轴线之间形成的夹角的角度为锐角或直角或钝角。

优选的，所述界限侦测模块包括分别位于壳体的中轴线的两侧的边界感应元件，所述一侧的边界感应元件首先发送其自身到达距离界限一预设距离的信号给控制模块后，控制模块判断位于中轴线的所述一侧的界限和所述中轴线成锐角夹角。