授權(quán)公告號：CN104750104B

授權(quán)公告日：2018.05.08

專利權(quán)人：蘇州寶時得電動工具有限公司

發(fā) 明 人：劉芳世 周昶

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能自動行走設(shè)備為人們所熟知，由于自動行走設(shè)備可以自動根據(jù)預(yù)先設(shè)置的程序執(zhí)行預(yù)先設(shè)置的相關(guān)任務(wù)，無須人為操作與干預(yù)，因此在工業(yè)應(yīng)用及家居產(chǎn)品上應(yīng)用廣泛。工業(yè)應(yīng)用如執(zhí)行各種功能的機器人，家居應(yīng)用如割草機、吸塵器等，這些智能設(shè)備帶來了極大的便利。這些自動行走設(shè)備由于采用能量儲存單元供電，當(dāng)能量儲存單元的能量被用盡后，自動行走設(shè)備就無法工作了，此時必須人為地把自動行走設(shè)備移動到能為其提供能量的充電站，為其補充能量。在一些情況下，補充能量可能需要花費數(shù)小時的時間，人們必須等待數(shù)小時，直到補充能量完成，才能再次開啟自動行走設(shè)備，使其繼續(xù)工作。

為克服上述問題，一些充電裝置應(yīng)運而生，充電裝置能協(xié)助自動行走設(shè)備確認(rèn)設(shè)備與充電站對接成功，并在對接成功后，為自動行走設(shè)備充電。因此，如何實現(xiàn)自動行走設(shè)備與充電站的自動對接是需要研究的一個熱點問題

該發(fā)明涉及自動化控制領(lǐng)域，特別是涉及一種自動行走設(shè)備回歸對接控制系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

一種自動行走設(shè)備回歸對接控制系統(tǒng)，用于將自動行走設(shè)備與充電站對接，自動行走設(shè)備回歸對接控制系統(tǒng)包括用于安裝在充電站上的第一信號發(fā)生器、用于安裝在自動行走設(shè)備上的移動磁場傳感器和連接于所述第一信號發(fā)生器的邊界線，自動行走設(shè)備回歸對接控制系統(tǒng)還包括第二信號發(fā)生器、固定磁場傳感器，第二信號發(fā)生器用于安裝在自動行走設(shè)備上并產(chǎn)生電磁場信號，固定磁場傳感器用于安裝在充電站上并檢測第二信號發(fā)生器產(chǎn)生的電磁場信號。

自動行走設(shè)備回歸對接控制系統(tǒng)還包括控制單元，控制單元連接于移動磁場傳感器并設(shè)置在自動行走設(shè)備內(nèi)，用于接收移動磁場傳感器接收到的電磁場信號，并根據(jù)電磁場信號控制自動行走設(shè)備行走。

控制單元包括信號處理單元和連接于信號處理單元的微處理器，信號處理單元接收移動磁場傳感器接收到的電磁場信號并生成處理信號，微處理器根據(jù)所述處理信號控制所述自動行走設(shè)備行走。

第二信號發(fā)生器連接于控制單元，控制單元控制第二信號發(fā)生器開始或者停止發(fā)射電磁場信號。

邊界線產(chǎn)生的電磁場信號根據(jù)頻率、脈寬或者編碼變化，第一信號發(fā)生器控制邊界線產(chǎn)生的電磁場信號的變化。

第二信號發(fā)生器包括電感。在其中一個實施例中，電感為線繞式電感器。在其中一個實施例中，所述電感為非線繞式電感器。

上述自動行走設(shè)備回歸對接控制系統(tǒng)包括用于安裝在自動行走設(shè)備上的第二信號發(fā)生器，在充電站上增加固定磁場傳感器。第二信號發(fā)生器能產(chǎn)生電磁場信號。回歸對接時，自動行走設(shè)備通過移動磁場傳感器檢測到碰觸邊界線時轉(zhuǎn)彎再隨機直線行走，當(dāng)行走到充電站附近，充電站上固定磁場傳感器接收到了自動行走設(shè)備通過第二信號發(fā)生器發(fā)射的電磁場信號時，第一信號發(fā)生器改變邊界線產(chǎn)生的電磁場信號，此時第二信號發(fā)生器檢測到邊界線產(chǎn)生的電磁場信號進行了改變便能判斷自動行走設(shè)備已處于充電站附近，自動行走設(shè)備便行進到充電站附近的邊界線實現(xiàn)回歸對接。

實施方式

為了解決如何實現(xiàn)自動行走設(shè)備與充電站的自動對接的問題，該發(fā)明提供了一種自動行走設(shè)備回歸對接控制系統(tǒng)。結(jié)合具體的實施例，對自動行走設(shè)備回歸對接控制系統(tǒng)進行具體描述。

參考圖1和圖2，提供的自動行走設(shè)備回歸對接控制系統(tǒng)包括第一信號發(fā)生器100、移動磁場傳感器200、邊界線300、第二信號發(fā)生器400以及固定磁場傳感器500。該自動行走設(shè)備回歸對接控制系統(tǒng)用于將自動行走設(shè)備與充電站對接。

充電站700根據(jù)實際需要固定在地面上某一合適位置，自動行走設(shè)備600需要充電的時候只需行進至充電站700所在位置進行對接即可。

邊界線300與充電站700連接并設(shè)置在地面上，設(shè)置在地面上的邊界線300可以規(guī)劃出自動行走設(shè)備600的工作區(qū)域。一旦邊界線300規(guī)劃出自動行走設(shè)備600的工作區(qū)域之后，自動行走設(shè)備600便被限制在上述工作區(qū)域之內(nèi)行走了。

圖1

圖2

第一信號發(fā)生器100和固定磁場傳感器500是安裝在充電站700上的。同時，邊界線300連接在第一信號發(fā)生器100上。其中，第一信號發(fā)生器100可以產(chǎn)生信號控制邊界線300發(fā)射電磁場信號。在本實施方式中，邊界線300產(chǎn)生的電磁場信號可以根據(jù)頻率、脈寬或者編碼變化，第一信號發(fā)生器100能夠控制邊界線300產(chǎn)生的電磁場信號的變化。固定磁場傳感器500可以檢測到第二信號發(fā)生器400產(chǎn)生的電磁場信號。

結(jié)合圖2，移動磁場傳感器200與第二信號發(fā)生器400是安裝在自動行走設(shè)備600上的。移動磁場傳感器200可以檢測到邊界線300產(chǎn)生的電磁場信號，同時，隨著自動行走設(shè)備600的移動，安裝在自動行走設(shè)備600上的移動磁場傳感器200檢測到的邊界線300產(chǎn)生的電磁場信號的強度或方向也不是恒定不變的。這樣，通過對移動磁場傳感器200檢測到的邊界線300產(chǎn)生的電磁場信號的強度或方向的分析即可引導(dǎo)自動行走設(shè)備600逐漸接近充電站700。第二信號發(fā)生器400可以產(chǎn)生電磁場信號，并且隨著自動行走設(shè)備600的移動，固定磁場傳感器500檢測到的安裝在自動行走設(shè)備600上的第二信號發(fā)生器400產(chǎn)生的電磁波的強度或方向也不是恒定不變的。這樣，通過對固定磁場傳感器500檢測到的第二信號發(fā)生器400產(chǎn)生的電磁波的強度或方向的分析即可引導(dǎo)自動行走設(shè)備600與充電站700完成對接。上述移動磁場傳感器200或者固定磁場傳感器500根據(jù)接收到的相應(yīng)的電磁場的強度引導(dǎo)

自動行走設(shè)備600與充電站700對接的過程可以依據(jù)如下原理：

移動磁場傳感器200檢測到邊界線300產(chǎn)生的電磁場信號后，首先檢測出該電磁場信號的強度和方向，然后判斷該電磁場信號的強度是否接近預(yù)設(shè)邊界值，如果是，說明自動行走設(shè)備600已經(jīng)行進至接近邊界線300的位置，此時可以控制自動行走設(shè)備600轉(zhuǎn)彎繼續(xù)行走，為了提高對接效率，這里自動行走設(shè)備600轉(zhuǎn)彎應(yīng)當(dāng)向進一步靠近充電站700的一邊轉(zhuǎn)，這只需要根據(jù)接收到的電磁場信號的方向即可控制自動行走設(shè)備600向需要的方向轉(zhuǎn)彎；如果不是，則自動行走設(shè)備600繼續(xù)行走、轉(zhuǎn)彎直至行進至充電站700附近。結(jié)合圖3，當(dāng)自動行走設(shè)備600行進至充電站700附近時，還要實現(xiàn)將自動行走設(shè)備600與充電站700完成最后的對接，即將充電站700的充電插頭（為了說明清楚，附圖說明中已經(jīng)將“充電插頭”用標(biāo)號710標(biāo)示出）插入自動行走設(shè)備600的充電口中。為了完成這個最后的對接過程，可以在自動行走設(shè)備600上安裝一個攝像頭，從而利用圖形識別或者紅外線實行精確對接。另外，還可以采用如下實施方式完成最后的對接：

圖3

圖4

參考圖4，移動磁場傳感器200可進一步包括第一移動磁場傳感器210和第二移動磁場傳感器220。對應(yīng)地，充電站700上的固定磁場傳感器500進一步包括第一固定磁場傳感器510和第二固定磁場傳感器520。當(dāng)自動行走設(shè)備600在充電站700的左面時，因為第一固定磁場傳感器510相比于第二固定磁場傳感器520更接近自動行走設(shè)備600，所以第一固定磁場傳感器510感應(yīng)到的自動行走設(shè)備600的電磁強度大于第二固定磁場傳感器520感應(yīng)到的電磁強度。從而充電站700向自動行走設(shè)備600發(fā)出相應(yīng)信號，使自動行走設(shè)備600感知后知道其處于充電站左面。隨后自動行走設(shè)備600調(diào)整移動方向，直到行走至充電站700的右面。而如果開始自動行走設(shè)備600就在充電站700的右面時，則直接進行后續(xù)對接過程即可。

圖5

請參考圖5，當(dāng)自動行走設(shè)備600獲知行走至充電站700右面時，自動行走設(shè)備600移動到邊界線300上，根據(jù)電磁場信號的方向使第一移動磁場傳感器210處在邊界線300劃定的區(qū)域內(nèi)部，使第二移動磁場傳感器220處在邊界線300劃定的區(qū)域外部，從而實現(xiàn)跨邊界線。之后自動行走設(shè)備600跨線直線前進，即可實現(xiàn)與充電站700精確對接。這里需要指出的是，為了配合這種跨邊界線對接方式，本實施方式中充電站700上的充電插頭的兩個電極分別位于邊界線300的兩側(cè)。

自動行走設(shè)備回歸對接控制系統(tǒng)還包括控制單元800?？刂茊卧?00連接于移動磁場傳感器200并設(shè)置在自動行走設(shè)備600內(nèi)?？刂茊卧?00用于接收移動磁場傳感器200接收到的電磁場信號，并根據(jù)電磁場信號控制自動行走設(shè)備600行走。進一步地，控制單元800包括信號處理單元810和連接于信號處理單元810的微處理器820。信號處理單元810能夠接收移動磁場傳感器200接收到的電磁場信號并生成處理信號，然后微處理器820根據(jù)該處理信號控制自動行走設(shè)備600行走。

另外，第二信號發(fā)生器400連接于控制單元800。這樣，控制單元800即可控制第二信號發(fā)生器400開始或者停止發(fā)射電磁場信號。在本實施方式中，只有當(dāng)自動行走設(shè)備600開始回歸對接充電站700時，控制單元800才控制第二信號發(fā)生器400開始發(fā)射電磁場信號。而當(dāng)自動行走設(shè)備600與充電站700完成對接時，控制單元800會控制第二信號發(fā)生器400停止發(fā)射電磁場信號。這樣，可以盡量節(jié)省第二信號發(fā)生器400因發(fā)射電磁場信號而消耗的能量。

此外，第二信號發(fā)生器400包括電感410。通過控制流過電感410的電流即可方便地控制第二信號發(fā)生器400產(chǎn)生的電磁場信號。在本實施方式中，電感為線繞式電感器或者非線繞式電感器。

上述自動行走設(shè)備回歸對接控制系統(tǒng)包括用于安裝在自動行走設(shè)備600上的第二信號發(fā)生器400，在充電站700上增加固定磁場傳感器500。所述第二信號發(fā)生器400能產(chǎn)生電磁場信號?；貧w對接時，自動行走設(shè)備600通過所述移動磁場傳感器200檢測到碰觸邊界線300時轉(zhuǎn)彎再隨機直線行走，當(dāng)行走到充電站700附近，充電站700上固定磁場傳感器500接收到了自動行走設(shè)備600通過第二信號發(fā)生器400發(fā)射的電磁場信號時，第一信號發(fā)生器100改變邊界線300產(chǎn)生的電磁場信號，此時第二信號發(fā)生器400檢測到邊界線300產(chǎn)生的電磁場信號進行了改變便能判斷自動行走設(shè)備600已處于充電站700附近，自動行走設(shè)備600便行進到充電站700附近的邊界線300實現(xiàn)回歸對接。

此外，控制單元800只有在當(dāng)自動行走設(shè)備600開始回歸對接充電站700時才控制第二信號發(fā)生器400開始發(fā)射電磁場信號，因此可以節(jié)省第二信號發(fā)生器400因發(fā)射電磁場信號而消耗的能量。

上述實施例僅表達了該發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對該發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離該發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于該發(fā)明的保護范圍。因此，該發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。