自動工作設備及其控制方法

2023-05-10 21:19:56 1

專利名稱：自動工作設備及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種自動工作設備及其控制方法。
背景技術：
隨著科學技術的不斷進步，各種自動工作設備已經開始慢慢的走進人們的生活，例如自動吸塵器和自動割草機等。這種自動工作設備具有行走裝置，工作裝置，以及自動控制裝置，從而使得自動工作設備能夠脫離人們的操作，在一定範圍內自動行走並執行工作，在自動工作設備的儲能裝置能量不足時，其能夠自動返回充電站裝置進行充電，然後繼續工作。這種自動工作設備將人們從房屋清潔、草坪修剪等枯燥且費時費力的家務工作中解放出來，節省了人們的時間，為人們生活帶來了便利。然而，自動工作設備的控制往往是比較複雜的。在初次使用自動工作設備時，使用者需要輸入一系列的指令，使自動工作設備能夠正確的開始工作。例如使用者需要進行工作區域的設定，工作時間的設定，工作模式的設定等等。然而此類指令的設定往往是困難的，特別是具有較多功能的自動工作設備或者能夠編程預設工作計劃的自動工作設備，使用者需要在大量的菜單中尋找相應的欄目以及進行步驟複雜的設定；此外，當自動工作設備的使用環境發生變化時，使用者需要重新進行上述設定，給使用帶來了不便。

發明內容
為解決上述技術問題，本發明提供一種使用方便的自動工作設備及其控制方法。為實現上述目的，本發明提供的技術方案是:一種自動工作設備的控制方法，所述自動工作設備在設定的工作區域內自動移動工作，具有工作狀態和休眠狀態，所述控制方法包括如下步驟:啟動所述自動工作設備運行；獲取所述工作區域的面積信息；基於所述面積信息按照預設排程算法制定工作時間計劃；所述自動工作設備依照所述工作時間計劃進入工作狀態和退出工作狀態，進入休眠狀態。優選的，所述預設排程算法為:將所述面積信息與預設的若干面積區間進行比較；找到所述面積信息所在的預設面積區間；讀取所述預設面積區間對應的工作時間計劃。優選的，所述預設排程算法為:將所述面積信息代入預設函數；根據所述預設函數計算出結果；讀取所述結果對應的工作時間計劃。優選的，所述面積信息通過以下步驟獲取:所述自動工作設備從起點出發沿所述工作區域的邊界移動，並返回起點；記錄所述自動工作設備移動過程中的軌跡信息；根據所述軌跡信息計算出所述工作區域的面積信息。優選的，記錄所述自動工作設備移動過程中的軌跡信息為通過GPS定位記錄的所述工作區域的地圖數據.
優選的，記錄所述自動工作設備移動過程中的軌跡信息為記錄所述自動工作設備每次改變方向時所處位置的坐標信息。優選的，所述面積信息通過以下步驟獲取:在所述自動設備上設置的輸入界面錄入使用者輸入的面積信息。優選的，所述工作時間計劃包括初次工作時間計劃和維護工作時間計劃。優選的，所述工作時間計劃包括多個周期相同的子工作時間計劃。優選的，所述周期為24小時。優選的，所述多個子工作時間計劃相同。優選的，所述多個子工作時間計劃中工作狀態的持續時間遞減。優選的，所述多個子工作時間計劃中工作狀態的開始時間不同。優選的，所述控制方法還包括以下步驟:獲取外部信息；基於所述外部信息按照預設調整算法調整所述工作時間計劃。優選的，所述外部信息為使用者輸入的調整信號。優選的，所述外部信息為所述自動工作設備通過GPS定位獲得的自身所在位置的經度緯度、日期和時間信息。優選的，所述預設調整算法為:判斷所述經度緯度所在的預設經度緯度區間；判斷所述日期所在的預設日期區間；依據所述預設經度緯度區間及所述預設日期區間相對應的調整計劃調整所述工作時間計劃。優選的，所述外部信息為所述自動工作設備通過傳感器獲得的所述自動工作設備自身所在位置的溫度和溼度信息。優選的，所述預設調整算法為:判斷所述溫度所在的預設溫度區間；判斷所述溼度所在的預設溼度區間；依據所述預設溫度區間及所述溼度區間相對應的調整計劃調整所述工作時間計劃。優選的，調整所述工作時間計劃是調整所述工作狀態的持續時間。優選的，調整所述工作時間計劃是將所述工作狀態的持續時間用所述工作狀態的持續時間乘以係數替換。優選的，調整所述工作時間計劃是調整所述工作狀態的開始時間。優選的，通過設置於所述自動工作設備中軸線兩側的邊界傳感器檢測所述工作區域的邊界，當其中一側的邊界傳感器首先檢測到邊界時，所述自動工作設備向另一側的邊界傳感器所在的方向轉向。優選的，通過設置於所述自動工作設備中軸線兩側的邊界傳感器檢測所述工作區域的邊界，當所述邊界傳感器檢測到邊界時，所述自動工作設備判斷所述中軸線和邊界所成的角度，並向減小中軸線和邊界所成的銳角夾角或直角夾角的方向繼續行走。本發明提供的另一種技術方案是:一種自動工作設備的控制方法，所述自動工作設備在設定的工作區域內自動移動工作，所述控制方法包括如下步驟:啟動所述自動工作設備運行；所述自動工作設備從起點出發沿所述工作區域的邊界移動，並返回起點；記錄所述自動工作設備移動過程中的軌跡信息；基於所述軌跡信息按照預設面積算法算出所述工作區域的面積。優選的，記錄所述自動工作設備移動過程中的軌跡信息通過以下步驟獲取:計算自動工作設備移動軌跡相對於起點的坐標；記錄上述坐標。優選的，記錄所述自動工作設備移動過程中的軌跡信息通過以下步驟獲取:檢測自動工作設備是否轉向；若轉向，根據記錄的上次轉向時，自動工作設備的坐標和轉向的角度大小，計算自動工作設備本次轉向時相對於所述起點的坐標；計算自動工作設備本次轉向的角度大小，用於計算下次轉向時自動工作設備的坐標。優選的，檢測自動工作設備是否改變移動方向通過以下方法獲取:檢測自動工作設備驅動輪之間的速度差。優選的，通過自動工作設備上的角速度傳感器檢測自動工作設備是否改變移動方向。優選的，所述工作區域的面積基於所述自動工作設備移動軌跡相對於起點的坐標通過多邊形面積公式計算。優選的，記錄所述自動工作設備移動過程中的軌跡信息為通過GPS定位記錄的所述工作區域的地圖數據。優選的，所述自動工作設備基於所述工作區域的面積制定工作時間計劃。本發明提供的另一種技術方案是:一種自動工作設備，在設定的工作區域內自動行走工作，包括:機殼；工作模塊；行走模塊，支撐並驅動所述自動工作設備行走；主控模塊，控制所述行走模塊和所述工作模塊工作；所述自動工作設備還包括軌跡檢測單元和面積計算單元，軌跡檢測單元記錄所述自動工作設備沿所述工作區域的邊界行走的軌跡信息，面積計算單元基於所述軌跡信息按照預設面積算法算出所述工作區域的面積。優選的,所述軌跡檢測單元包括檢測行走模塊運動的磁感應單元,所述主控模塊基於所述行走模塊的運動計算出自動工作設備移動軌跡相對於起點的坐標。優選的，所述自動工作設備通過所述磁感應單元檢測所述自動工作設備是否改變移動方向，計算轉向角的大小，計算自動工作設備轉向時相對於所述起點的坐標。優選的,所述自動工作設備通過所述磁感應單元檢測自動工作設備驅動輪之間的速度差。優選的，所述軌跡檢測單元包括角速度傳感器，檢測所述自動工作設備移動方向的改變。優選的，所述工作區域的面積基於所述自動工作設備移動軌跡相對於起點的坐標通過多邊形面積公式計算。優選的，所述軌跡檢測單元為GPS模塊。優選的，所述自動工作設備基於所述工作區域的面積制定工作時間計劃。本發明提供的另一種技術方案是:一種自動工作設備，在設定的工作區域內自動行走工作，包括:機殼；工作模塊；行走模塊，支撐並驅動所述自動工作設備行走；所述自動工作設備檢測所述工作區域，並且基於所述工作區域設定工作時間。優選的，所述自動工作設備包括GPS定位模塊，所述自動工作設備從起點出發沿所述工作區域的邊界並返回起點，所述GPS定位模塊記錄所述工作區域的地圖數據，根據所述地圖數據計算出所述工作區域的面積信息，所述自動工作設備基於所述面積信息設定工作時間。優選的，所述自動工作設備包括輸入界面，錄入使用者輸入的面積信息，所述自動工作設備基於所述面積信息設定工作時間。優選的，所述自動工作設備包括外部信息採集單元，所述外部信息採集單元採集外部信息，所述自動工作設備基於所述外部信息調整所述工作時間。
優選的，所述外部信息採集單元為輸入界面，錄入使用者輸入的調整信號。優選的，所述外部信息採集單元為GPS定位模塊，所述GPS定位模塊獲取所述自動工作設備所在位置的經緯、日期和時間信息。優選的，所述外部信息採集單元為傳感器，所述傳感器獲取所述自動工作設備所在位置的溫度和溼度信息。優選的，所述主控單元調整所述自動工作設備工作持續時間。優選的，所述主控單元調整所述自動工作設備工作開始時間。優選的，所述自動工作設備包括邊界傳感器，設置於所述自動工作設備中軸線的兩側，檢測所述工作區域的邊界，當其中一側的邊界傳感器首先檢測到邊界時，所述自動工作設備向另一側的邊界傳感器所在的方向轉向。優選的，所述自動工作設備包括邊界傳感器，設置於所述自動工作設備中軸線的兩側，當所述邊界傳感器檢測到邊界時，所述自動工作設備判斷所述中軸線和邊界所成的角度，並向減小中軸線和邊界所成的銳角夾角或直角夾角的方向繼續行走。優選的，所述自動工作設備為割草機或吸塵器。本發明提供的另一種技術方案是:一種自動工作設備，在設定的工作區域內自動行走工作，具有工作狀態和休眠狀態，包括:機殼；工作模塊；行走模塊，支撐並驅動所述自動工作設備行走；主控模塊，控制所述行走模塊和所述工作模塊工作；所述自動工作設備還包括面積信息採集單元，面積信息採集單元採集所述工作區域的面積信息，所述主控模塊接收所述面積信息，基於所述面積信息按照預設排程算法制定工作時間計劃，並控制所述工作模塊和所述行走模塊按照所述工作時間計劃進入工作狀態和退出工作狀態，進入休眠狀態。優選的，所述自動工作設備包括GPS定位模塊，所述自動工作設備從起點出發沿所述工作區域的邊界並返回起點，所述GPS定位模塊記錄所述工作區域的地圖數據，根據所述地圖數據計算出所述工作區域的面積信息。優選的，所述自動工作設備包括輸入界面，錄入使用者輸入的面積信息。優選的，所述自動工作設備包括外部信息採集單元，所述外部信息採集單元採集外部信息，所述主控單元接收所述外部信息，基於所述外部信息按照預設調整算法調整所述工作時間計劃。優選的，所述外部信息採集單元為輸入界面，錄入使用者輸入的調整信號。優選的，所述外部信息採集單元為GPS定位模塊，所述GPS定位模塊獲取所述自動工作設備所在位置的經緯、日期和時間信息。優選的，所述外部信息採集單元為傳感器，所述傳感器獲取所述自動工作設備所在位置的溫度和溼度信息。優選的，所述主控單元調整所述工作狀態的持續時間優選的，所述主控單元調整所述工作狀態的開始時間。優選的，所述自動工作設備包括邊界傳感器，設置於所述自動工作設備中軸線的兩側，檢測所述工作區域的邊界，當其中一側的邊界傳感器首先檢測到邊界時，所述自動工作設備向另一側的邊界傳感器所在的方向轉向。優選的，所述自動工作設備包括邊界傳感器，設置於所述自動工作設備中軸線的兩側，當所述邊界傳感器檢測到邊界時，所述自動工作設備判斷所述中軸線和邊界所成的角度，並向減小中軸線和邊界所成的銳角夾角或直角夾角的方向繼續行走。優選的，所述自動工作設備為割草機或吸塵器。本發明提供的另一種技術方案是:一種自動工作設備，在設定的工作區域內自動行走工作，具有工作狀態和休眠狀態，包括:機殼；工作模塊；行走模塊，支撐並驅動所述自動工作設備行走；主控模塊，控制所述行走模塊和所述工作模塊工作；所述自動工作設備還包括信息採集單元，採集所述自動工作設備自身所在區域的信息，所述主控模塊接收所述信息，基於所述信息按照預設排程算法制定工作時間計劃，並控制所述工作模塊和所述行走模塊按照所述工作時間計劃進入工作狀態和退出工作狀態，進入休眠狀態。優選的，所述信息採集單元為GPS模塊，採集自身所在區域的面積、經度緯度、日期、時間數據中的一個或多個。與現有技術相比，本發明提供的自動工作設備及其控制方法，使得使用者在初次使用自動工作設備時，能夠簡便的或者讓工作設備自動設定工作計劃；在使用過程中，如果工作環境發生變化，也能夠簡便的或者自動工作設備自動對工作計劃進行調整，使用更加簡便，能夠獲得良好的使用體驗。


下面結合附圖和實施 方式對本發明作進一步說明；圖1是本發明實施方式提供的自動工作設備的示意圖；圖2是本發明實施方式提供的自動工作設備的側面示意圖；圖3是本發明實施方式提供的自動工作設備的電路框圖；圖4是本發明實施方式提供的自動工作設備在工作區域內的示意圖；圖5是本發明實施方式提供的自動工作設備的一種路徑選擇示意圖；圖6是本發明實施方式提供的自動工作設備的一種路徑選擇示意圖；圖7是本發明實施方式提供的自動工作設備的一種路徑選擇示意圖；圖8是本發明實施方式提供的自動工作設備的轉向示意圖；圖9是本發明實施方式提供的自動工作設備的坐標示意圖；圖10是本發明實施方式提供的自動工作設備的流程圖；圖11是本發明第二實施方式提供的自動工作設備的流程圖；圖12是本發明第三實施方式提供的自動工作設備的流程圖。其中1.自動工作設備143.控制單元11.行走模塊15.檢測模塊111.1lia.1llb 驅動輪151、152.邊界傳感器12.工作模塊16.用戶界面13.儲能模塊17.外殼14.主控模塊3.邊界線141.處理單元5.停靠站142.存儲單元
具體實施例方式下面結合附圖及具體實施方式
對本發明進行詳細說明。本發明具體實施方式
提供的自動工作設備，在工作區域內自動行走工作。自動工作設備可以是自動割草機，或者自動吸塵器。他們自動行走於草坪或者地面上，進行割草或者吸塵工作。當然，自動工作設備並不限於自動割草機和自動吸塵器，也可以為其他類型的設備，例如自動噴灑設備或者自動監視設備等，通過自動工作設備，實現各項工作的無人值守運行。請參見圖1-圖2，自動工作設備I包括行走模塊11，工作模塊12，儲能模塊13，主控模塊14，檢測模塊15，用戶界面16以及收容上述模塊的外殼17等。行走模塊11包括電機和驅動輪111，驅動輪111通常由多個電機分別驅動，且每個電機的轉速或者轉向都是可控的，從而在自動工作設備行走的過程中，通過調節驅動輪111的轉速進行靈活的轉向。行走模塊11包括電機和驅動輪111，驅動輪的設置可以有多種方式，在本實施方式中，如圖2所示，以圖中左側為自動工作設備I的前部，右側為自動工作設備I的後部，兩個驅動輪111分別對稱設置於自動工作設備I的後部兩側，並且在靠近自動工作設備I前部的部分，設置有導向輪。當然，驅動輪的個數也可以更多或更少，例如驅動輪可以是I個，或者多於兩個；驅動輪的位置也可以位於自動工作設備的前部，或者分別位於自動工作設備的四個角等等，在此不一一列舉。工作模塊12為自動工作設備執行的工作模塊，不同的自動工作設備的工作模塊是不同的，例如自動割草機的工作模塊包括割草刀片、切割馬達等，用於執行自動割草機的割草工作；自動吸塵器的工作模塊則包括吸塵馬達，吸塵口、吸塵管、真空室、集塵裝置等用於執行吸塵任務的工作部件。儲能模塊13通常為可充電的電池，為自動割草機運行提供電力，或者連接外部電源進行充電；優選的，儲能模塊13帶有充電或者放電保護單元，能夠對儲能模塊13的充電或放電進行保護。用戶界面16設置於外殼17上便於用戶能夠看到和進行操作的位置，例如自動工作設備的頂部，用戶界面16通常包括顯示器和輸入按鍵，用戶通過輸入按鍵向自動工作設備輸入指令，例如設置自動工作設備的時間、工作計劃等等，用戶界面16也可以是能夠遠程控制的遙控器。請一併參見圖3，檢測模塊15用於檢測與割草機I相關的信息，並提供檢測信息給主控模塊14，為自動工作設備的行走和工作提供參數。主控模塊14包括處理單元141，存儲單元142以及控制單元143，處理單元141接收檢測模塊15或者用戶界面16輸入的信息，經過處理後，存入存儲單元142，或者從存儲單元142中讀取相應的程序，通過控制單元143控制行走模塊11和工作模塊12進行行走和工作。請參見圖4，自動工作設備I在工作區域內，工作區域是由人工設置的邊界線3圍繞而成的封閉區間，邊界線3能夠避免自動工作設備I離開工作區域；邊界線可以是牆壁、欄杆等；也可以是通電的導線或者其他信號發生裝置，例如電磁信號或光信號。在工作區域內設置有停靠站5，停靠站5設置於邊界線3上，自動工作設備I在停止工作時，在停靠站5停靠，進入休眠狀態；需要開始工作時，再次從停靠站5出發，進入工作狀態。停靠站5通常能夠提供充電功能，為儲能模塊13進行充電。當儲能模塊13的電量不足時，自動工作設備I返回停靠站5進行充電。停靠站5能夠對自動工作設備I的返回提供引導和對接，對接可以通過紅外線或者超聲波等方式實現無線引導，也可以通過邊界線3進行引導和對接。請參見圖5-圖7，自動工作設備I在工作區域內行走工作，自動工作設備I包括至少一個邊界傳感器151、152，邊界傳感器151、152設置於自動工作設備I的中軸線的兩側，用於檢測自動工作設備I與邊界線3的位置關係。邊界傳感器I可以是距離傳感器、紅外線傳感器、超聲波傳感器、碰撞傳感器，磁傳感器等。穿過自動工作設備I的虛線為自動工作設備I的行走軌跡，自動工作設備I在工作區域內沿直線行走，邊界傳感器151、152檢測與邊界線3之間的距離，如果中軸線左側的邊界傳感器151首先檢測到與邊界線3的距離小於預設值，自動工作設備I向邊界傳感器152所在的中軸線的右側轉向；如果中軸線右側的邊界傳感器152首先檢測到與邊界線3的距離小於預設值，自動工作設備I則向邊界傳感器151所在的中軸線的左側轉向。邊界傳感器151、152也可以檢測中軸線與邊界線3之間的夾角大小，當邊界傳感器151、152中任意一個檢測到與邊界線3之間的距離小於預設值時，自動工作設備I的中軸線和邊界線3具有一個交點，中軸線與邊界線3經過這一交點的切線形成一個銳角夾角Θ，自動工作設備I繼續向前行走，並且向減小這一銳角夾角的方向轉向。當自動工作設備I的中軸線兩側的邊界傳感器151、152同時檢測到與邊界線3之間的距離小於預設值，自動工作設備I的中軸線與邊界線3經過它們交點的切線之間相互垂直，此時，自動工作設備隨機轉向。自動工作設備I與邊界線3之間的最小距離的預設值被設定為滿足如下條件:在自動工作設備I的轉向過程中，能夠保持行走，從而避免了自動工作設備I轉向時停止前進或者倒退，節省了時間，避免了頻繁的啟動和停機也節省了電力，減少了自動工作設備的充電次數，從而極大的提高了自動工作設備的工作效率。如上所述的路徑選擇方式，也能夠提高自動工作設備I在工作區域內的行走效率，特別是能夠高效的走出工作區域內的狹窄區間。如上所述的路徑選擇方式，使得自動工作設備I在處理面積相同的工作區域時，不管工作區域的形狀、工作區域內的障礙或者工作複雜程度如何，自動工作設備I完成工作的時間是相似的，對於本發明而言，這是重要的。當然，能夠滿足自動工作設備I在處理面積相同的工作區域時，完成工作的時間是相似的這一條件的路徑規劃方式並不是唯一的，例如自動工作設備可以通過GPS定位記錄曾經走過的路線，在自動工作設備行走時，儘量避免重複行走過的路線，從而提高了自動工作設備在工作區域內的行走效率，對於面積相同的工作區域，完成工作的時間是相似的。還有其他的路徑規劃方式，在此不一一贅述。請參見圖10，本發明提供的自動工作設備I的控制方法包括以下步驟:步驟SO:系統啟動。使用者在初次使用自動工作設備I時，通過用戶界面16啟動系統，進行系統的初始化，初始化包括自動工作設備I的各項自我檢查，例如儲能模塊142的剩餘電量等等。系統啟動時，自動工作設備I最好是處於停靠站5上，如果儲能模塊142的剩餘電量不足，通過停靠站5對儲能模塊142進行充電。步驟S1:獲取工作區域的面積信息。自動工作設備I從停靠站5出發，沿邊界線3圍繞工作區域行走一圈，再次回到停靠站5 ；自動工作設備I的檢測模塊15包括軌跡檢測單元，軌跡檢測單元可以是GPS模塊， 在行走的過程中，GPS模塊定位自動工作設備所在的位置，即自動工作設備所在地的經緯度坐標，這些測量點連接起來形成了自動工作設備I的行走軌跡，處理單元141接收測量點的坐標後，依照預設面積算法將所得到的經緯度坐標反算為X、Y坐標，並根據坐標計算出各測量點所圍繞的工作區域的面積；預設面積算法可以是CASIO fx-4500P面積計算程序，當然，也可以通過其他的算法依照經緯度坐標計算出面積，在此不一一列舉。對於形狀比較規則的工作區域，自動工作設備I也可以通過單獨測量工作區域的各個頂點的坐標，進而計算出工作區域的面積。此時，工作區域的面積信息通過自動工作設備I自動獲取，當然，如果使用者已經知道工作區域的面積，則面積信息也可以通過用戶界面16由使用者進行輸入，或者通過自動工作設備I與電腦或者其他設備的連接接口進行輸入。步驟S2:判斷面積信息獲取是否完成。自動工作設備I再次回到停靠站5時，主控模塊14判斷為面積信息獲取完成，控制自動工作設備I停止沿邊界線3的行走。當人工輸入面積信息時，主控模塊14檢測用戶界面16是否輸入確認信號，當檢測到用戶界面16輸入確認信號時，判斷為面積信息獲取完成。當判斷面積信息獲取完成時，可以進行下一步操作；如果判斷面積信息還未獲取完成，則繼續獲取工作區域的面積信息。步驟S3:處理面積信息。處理單元141接收檢測模塊15或用戶界面16提供的工作區域的面積信息後，對面積信息進行處理，轉換成自動工作設備I的主控模塊14能夠識別的數據格式。步驟S4:根據預設排程算法制定工作時間計劃。存儲單元142內存儲預設的工作時間計劃，預設的工作時間計劃是與工作面積區間相對應的。例如，600平方米至699平方米的工作區域，對應的工作時間計劃是工作10個小時，700平方米799平方米的工作區域，對應的工作時間計劃是工作15個小時。當工作區域的面積為720平方米時，處理單元141將面積信息與存儲單元142中的各個面積區間相比較，工作區域的面積大於700平方米而且小於800平方米，則處理單元141讀取工作面積區間700平方米800平方米對應的工作計劃，制定此次工作的工作時間計劃為工作15個小時。在本實施方式提供的預設的工作時間計劃中，為了敘述簡便，僅舉例列出了兩個面積區間，每個工作區域的面積區間為100平方米；實際上，面積區間的個數可以更多，面積區間也可以是100平方米以外的其他值。例如自動工作設備I的工作面積範圍為O平方米到1500平方米，每個面積區間為100平方米時，可以分為15個面積區間；自動工作設備I的工作面積範圍為O平方米到2000平方米，每個面積區間為100平方米時，可以分為20個面積區間；自動工作設備I的工作面積範圍為O平方米到1500平方米，每個面積區間為50平方米時，可以分為30個面積區間；自動工作設備I的工作面積範圍為O平方米到2000平方米，每個面積區間為50平方米時，可以分為40個面積區間。此外，預設的排程算法也可以是存儲於存儲單元142中的以面積信息為變量的預設函數，處理單元141將接收到的面積信息代入所述預設函數，根據所述預設函數計算出完成工作所需的時間，從所述存儲單元142中讀取所述結果對應的工作時間計劃，制定為此次工作的工作時間計劃。進一步的，工作時間計劃在多個單位時間內分別進行，包括多個周期相同的子工作時間計劃，每個單位時間周期的長度可以根據需要進行設定，例如每個單位時間周期是8小時，12小時，24小時等等；在每個單位時間周期內，自動工作設備I的工作狀態持續時間可以相同，也可以不同。在本實施方式中，自動工作設備I執行工作15小時的工作時間計劃時，其第一天工作7小時後結束進入休眠狀態，在第二天工作5小時後結束進入休眠狀態，在第三天工作3小時，完成工作，每個單位時間周期內，工作狀態的持續時間遞減。進一步的，工作時間計劃包括初次工作時間計劃和維護工作時間計劃，自動工作設備I初次在工作區域內工作時，是全新的工作，工作量較大，所以耗時較長；在完成初次工作後，每天花費較少時間維護工作效果。維護工作時間計劃從初次工作完成後開始執行，包括多個單位時間周期的工作時間計劃。在本實施方式中，自動工作設備I完成初次工作時間計劃後，執行維護工作時間計劃，每天工作2小時。預設的工作時間計劃或者公式是依據自動工作設備I的路徑規劃方式，經過實驗或者建立模型得出的。制定預設的工作時間計劃時選取較為寬鬆的數據，例如在該路徑規劃方式下，在相同面積的工作區域內，完成工作所需的最大時間，從而保證在所有情況下，都能完成絕大部分工作。步驟S5:執行工作時間計劃。自動工作設備I在得到工作時間計劃後，按照工作時間計劃在預定的時間進入工作狀態，並在預定的時間退出工作狀態，進入休眠狀態。在本實施方式中， 自動工作設備I自動獲取工作區域的面積信息需要通過GPS模塊檢測坐標，當然，自動工作設備也可通過其他方式測量出工作區域的面積信息。使用者可以通過用戶界面16輸入指令，使自動工作設備I從停靠站5出發，沿邊界線行走直至返回起點。在行走的過程中，自動工作設備I檢測並記錄行走的軌跡。自動工作設備I的檢測模塊15包括軌跡檢測單元,軌跡檢測單元測量驅動輪111的行走距離。軌跡測量單元是通過磁感應原理進行測量的，其包括磁性產生器和磁性探測器，在兩個驅動輪111上分別設置有磁性元件，磁性元件可以是磁鐵或者其他可以產生磁場的元件，在殼體17內靠近驅動輪111的位置分別設置磁性感應器用於感測磁性元件。每當驅動輪111旋轉一圈，驅動輪111上的磁性元件靠近磁性感應器時，磁性感應器就可以探測到並進行發送信號給處理單元141，其代表驅動輪旋轉了一圈，驅動輪111的周長和驅動輪111滾動的圈數相乘即可得出驅動輪111行走的距離。處理單元141依據驅動輪行走的距離能夠算出自動工作設備I在一定時間段內或者一定路程內的移動距離。當然，軌跡檢測單元並不限於上述提及的磁性元件和磁性探測器，一切可以探測驅動輪轉速的探測器都是可以的。請參見圖8，驅動輪111對稱設置於自動工作設備I的後部兩側，兩個驅動輪之間的輪間距為D，驅動輪111的直徑相同。處理單元141依據驅動輪111行走的距離是否相同判斷自動工作設備I是否在沿直線行走，如果軌跡檢測單元檢測到兩個驅動輪111的行走速度是相同的，則說明自動工作設備I在沿直線行走；如果軌跡檢測單元檢測到兩個驅動輪111的行走速度是不同，則說明自動工作設備I在進行轉向。當處理單元141判斷出自動工作設備在進行轉向時，其根據驅動輪行走的距離不同，計算出自動工作設備I改變方向的角度。自動工作設備I改變方向時，驅動輪Illa行
C2—Cl
走的距離為Cl，驅動輪112b行走的距離為C2，則自動工作設備I轉過的角度α = U。
當然，自動工作設備I的轉向角度也可以通過其他方式測量，例如在自動工作設備I上設置角速度傳感器，或者數字指南針等等。
自動工作設備I從停靠站出發沿邊界線行走至點A，此時邊界線3改變方向，處理單元141判斷出自動工作設備I在進行轉向，計算出此時自動工作設備I所處的位置，並將位置信息存儲入存儲單元142。自動工作設備I所處的位置可以用以停靠站5為坐標原點的直角坐標系中的點的坐標(xl，yl)來表示。如圖9所示，A點的橫坐標X I即為自動工作設備I從停靠站5移動至A點所移動的距離，豎坐標yl為O。自動工作設備I在A點處轉向，處理單元141基於前述算法計算出自動工作設備I轉過的角度為α，此時，處理單元141重新開始計算自動工作設備I移動的距離。自動工作設備I繼續沿邊界線3行走到達轉向點B點，處理單元141判斷出自動工作設備I在B點進行轉向，計算出B點在以停靠站為坐標原點的直角坐標系中的坐標(x2,y2),處理單元141計算出自動工作設備I從A點到B點間移動的距離為D1，則B點的橫坐標x 2可通過公式(xl+Dl*cosa)計算得出，B點的縱坐標y 2可通過公式(yl+Dl*sina)計算得出。使用同樣的方法，處理單元能夠計算出自動工作設備I在沿邊界線3行走的過程中，每一個轉向點的坐標，直至回到停靠站5，即自動工作設備I再次回歸坐標原點(xOyO)時，主控模塊14判斷行走軌跡信息已獲取完成，控制自動工作設備I停止沿邊界線3的行走。此時，自動工作設備I獲得了一組坐標值，(xOyO) (xlyl) (x2y2)...(xnyn) (xOyO),這些坐標即為自動工作設備I沿邊界線行走的軌跡信息。在本實施方式中，處理單元141依據正弦或餘弦公式計算出轉向點的坐標，當然，還有其他公式也能計算出轉向點的坐標，例如正切公式，餘切公式或者上述公式之間的組合。
處理單元141基於存儲單元142中存儲的各轉向點的坐標，根據預設面積算法計算工作區域的面積。在以停靠站5為坐標原點的直角坐標系中，各轉向點連接形成一封閉的多邊形，工作區域的面積即等於該多邊形的面積，處理單元141通過多邊形的面積計算公式計算出工作區域的面積，例如 S=0.5*1 (x0*yl-xl*y0) + (xl*y2_x2*yl)+...+(xn*y0_x0*yn)I。請參見圖11，本發明第二實施方式提供的自動工作設備I的控制方法包括以下步驟:步驟SlO:系統啟動。本發明第二實施方式中系統的啟動過程與第一實施方式相同，在此不重複描述。步驟Sll:判斷是否進入自學習模式。自動工作設備I在啟動後，判斷是否需要進入自學習模式，例如自動工作設備I的處理單元141檢測到已經存在工作時間計劃時，判斷自動工作設備I無需進入自學習模式，執行該工作時間計劃；自動工作設備I的處理單元141檢測到不存在工作時間計劃時，進入自學習模式。自動工作設備I也可以通過檢測其自身所在地理位置是否發生變化判斷是否需要進入自學習模式，當自動工作設備I所在的地理位置未發生變化時，自動工作設備I不進入自學習模式，自動工作設備I所在的地理位置發生變化時，進入自學習模式。自動工作設備I也可以通過檢測其本次開機時間與上次開機時間之間的時間間隔來判斷是否需要進入自學習模式，當時間間隔大於預定值時，自動工作設備I進入自學習模式，當時間間隔小於預定值時，自動工作設備I不進入自學習模式。此外，自動工作設備I還可以依據使用者通過用戶界面16輸入的信息判斷是否進入自學習模式，當使用者通過用戶界面16選擇進入自學習模式時，自動工作設備I進入自學習模式；當使用者通過用戶界面16選擇不進入自學習模式時，自動工作設備I不進入自學習模式。步驟S12:進入自學習模式。自動工作設備I進入自學習模式，在自學習模式下，自動工作設備I未進行工作時間計劃的設定，從停靠站5出發，按照預設的路徑規劃方式，在工作區域內行走工作。檢測模塊15檢測自動工作設備I的工作信息，工作信息可以包括自動工作設備I在自學習模式下運行的工作時間、行走裡程、工作負載、行走路徑等等中的一個或多個。步驟S13:判斷是否退出自學習模式。檢測模塊15包括電流檢測單元，檢測工作模塊12的負載電流，處理單元141將檢測到的負載電流與存儲單元142內的存儲的預設值進行比較，如果在一段時間內，工作模塊12的負載電流始終小於預設值，處理單元141判斷工作模塊12在長時間內沒有負載，控制自動工作設備I退出自學習模式。自動工作設備I也可以通過其它信息判斷是否應該退出自學習模式。例如自動工作設備I為自動割草機時，檢測模塊15包括設置在自動割草機的底部的接觸傳感器，接觸傳感器檢測草與自動割草機的底部的接觸信息，如果在一段時間內，接觸傳感器始終未檢測到接觸信號，處理單元141認為工作已經完成，控制自動割草機退出自學習模式。當自動工作設備為自動吸塵器時，檢測模塊15可以檢測集塵裝置內灰塵的增加量，在一段時間內，如果傳感器始終未檢測到灰塵的增加，處理單元141認為自動吸塵器的工作已經完成，控制自動吸塵器退出自學習模式。此外，自動工作設備I還可以通過攝像頭，紅外傳感器等等判斷是否應該退出自學習模式，在此不一一列舉。如上所述通過自動工作設備I自動判斷是否應該退出自學習模式，當然，其也可以由用戶通過用戶界面16進行控制，當用戶判斷自動工作設備I需要退出自學習模式時，按下用戶界面16上相應的按鍵，自動工作設備I退出自學習模式。步驟S 14:記錄滿足預設條件時的工作信息。自動工作設備I滿足預設條件時，記錄下檢測模塊15檢測到的自動工作設備I的工作信息，例如自動工作設備I在自學習模式下運行的工作時間、行走裡程、工作負載、行走路徑等等。記錄滿足預設條件時的工作信息，可以在退出自學習模式之前或在退出自學習模式後或者在退出自學習模式之時進行，所以步驟S13和步驟S 14的順序可以是互換的或者同時進行的，但是記錄的總是滿足預設條件這一時間點時的工作信息。步驟S15:處理自學習模式下的工作信息。處理單元141對工作信息進行處理，轉換成自動工作設備I的主控模塊14能夠識別的數據格式。步驟S16:根據預設的算法制定工作時間計劃。存儲單元142內存儲預設的工作時間計劃，預設的工作時間計劃是與自動工作設備I在自學習模式下的工作信息相對應的。例如，自動工作設備I在自學習模式下，完成工作區域內的工作使用的時間在10小時-15小時區間，對應的工作時間計劃為每天工作2小時進行維護；在自學習模式下完成工作使用的時間在16小時-20小時區間，對應的工作時間計劃為每天工作3小時進行維護。當記錄下的自學習模式下的工作時間為12小時，處理單元141將工作時間與存儲單元142中的各個時間區間相比較，工作時間的大小大於10小時而且小於15小時，則處理單元141讀取工作時間區間10小時至15小時對應的工作計劃，制定此次工作的工作時間計劃為每天工作2小時進行維護。當然，預設的工作時間計劃也可以是與自動工作設備I在自學習模式下的其它工作信息相對應的，例如在自學習模式下運行的行走裡程，處理單元141將行走裡程與存儲單元142中的各個裡程區間相比較，選取對應的工作計劃作為自動工作設備I的工作時間計劃。當然，預設的工作時間計劃也可以是與自動工作設備I在自學習模式下的工作信息中的一個或多個相對應的，例如自動工作設備I在自學習模式下的工作時間、行走裡程、工作負載、行走路徑等等中的一個或多個。此外，預設的算法也可以是以自動工作設備I在自學習模式下的工作信息為變量的公式，處理單元141將接收到的工作信息代入預設的公式，計算出完成工作所需的時間，制定為此次工作的工作時間計劃。步驟S17:執行工作時間計劃。自動工作設備I在得到工作時間計劃後，按照工作時間計劃在預定的時間進入工作狀態，並在預定的時間退出工作狀態，進入休眠狀態。請參見圖12，本發明第三實施方式提供的自動工作設備I的控制方法包括以下步驟:步驟S20:系統啟動。本發明第三實施方式中系統的啟動過程與第一實施方式相同，在此不重複描述。步驟S 21:制定工作時間計劃。自動工作設備I在啟動後，制定工作時間計劃。工作時間計劃可以是採用本發明第一實施方式和第二實施方式提供的方法，通過自動工作設備I自行制定。自動工作設備I的工作時間計劃也可以是通過用戶界面16由人工進行輸入，或者通過自動工作設備I與電腦或者其他設備的連接接口進行輸入。步驟S 22:執行工作。自動工作設備I在得到工作時間計劃後，按照工作時間計劃在預定的時間進入工作狀態，並在預定的時間退出工作狀態，進入休眠狀態。步驟S23:獲取外部信息。自動工作設備I的外部信息包括其自身所在位置的日期、時間、地理坐標、環境信息等。在工作時，檢測模塊15實時的檢測外部信息；檢測外部信息也可以是定時進行的，例如自動工作設備I每次從休眠狀態進入工作狀態時，執行一次檢測；或者自動工作設備I每隔一段時間周期進行一次檢測，例如每隔一個星期或者一個月，進行一次檢測。檢測模塊15包括GPS模塊，通過GPS模塊獲取自動工作設備I自身所在位置的地理坐標、時間和日期等數據。檢測模塊15也可以包括環境傳感器，檢測自動工作設備I自身所在位置的環境信息；環境傳感器可以是溫度傳感器和溼度傳感器，檢測自動工作設備I所在位置的溫度信息和溼度信息。步驟S24:判斷外部信息是否獲取完成。自動工作設備I獲取外部信息時，通常是以一定的組合進行獲取，GPS模塊獲取自動工作設備I自身所在位置的地理坐標、時間和日期時，當三個數據都獲取完成時，判斷外部信息獲取完成。環境傳感器檢測環境信息時，當溫度和溼度數據都獲取完成時，判斷為外部信息獲取完成。步驟S25:處理外部信息。處理單元141接收檢測模塊15提供的外部信息後，對外部信息進行處理，轉換成自動工作設備I的主控模塊14能夠識別的數據格式。步驟S26:根據預設的算法修改工作時間計劃。存儲單元142內存儲以工作時間計劃為基準的預設的調整計劃。不同的自動工作設備設立工作時間計劃調整計劃的依據是不同的。當自動工作設備I為自動割草機時，存儲單元142內存儲的調整計劃基於全球各個地區的草在一年裡的生長規律來設定，這些規律可以通過氣象統計學數據得知。例如，中國地區的草，生長速度最快是在夏季，接下來是春季、秋季，冬天草生長最慢，則在存儲單元142內存儲的調整計劃如表一所示:表一
權利要求
1.一種自動工作設備的控制方法，所述自動工作設備在設定的工作區域內自動移動工作，其特徵在於，所述控制方法包括如下步驟: 啟動所述自動工作設備運行； 所述自動工作設備從起點出發沿所述工作區域的邊界移動，並返回起點； 記錄所述自動工作設備移動過程中的軌跡信息； 基於所述軌跡信息按照預設面積算法算出所述工作區域的面積。
2.根據權利要求1所述的自動工作設備的控制方法，其特徵在於:記錄所述自動工作設備移動過程中 的軌跡信息通過以下步驟獲取: 計算自動工作設備移動軌跡相對於起點的坐標； 記錄上述坐標。
3.根據權利要求2所述的自動工作設備的控制方法，其特徵在於:記錄所述自動工作設備移動過程中的軌跡信息通過以下步驟獲取: 檢測自動工作設備是否轉向； 若轉向，根據記錄的上次轉向時，自動工作設備的坐標和轉向的角度大小，計算自動工作設備本次轉向時相對於所述起點的坐標； 計算自動工作設備本次轉向的角度大小，用於計算下次轉向時自動工作設備的坐標。
4.根據權利要求3所述的自動工作設備的控制方法，其特徵在於:檢測自動工作設備是否改變移動方向通過以下方法獲取: 檢測自動工作設備驅動輪之間的速度差。
5.根據權利要求3所述的自動工作設備的控制方法，其特徵在於:通過自動工作設備上的角速度傳感器檢測自動工作設備是否改變移動方向。
6.根據權利要求3所述的自動工作設備的控制方法，其特徵在於:所述工作區域的面積基於所述自動工作設備移動軌跡相對於起點的坐標通過多邊形面積公式計算。
7.根據權利要求1所述的自動工作設備的控制方法，其特徵在於:記錄所述自動工作設備移動過程中的軌跡信息為通過GPS定位記錄的所述工作區域的地圖數據。
8.根據權利要求1-7任一所述的自動工作設備的控制方法，其特徵在於:所述自動工作設備基於所述工作區域的面積制定工作時間計劃。
9.一種自動工作設備，在設定的工作區域內自動行走工作，包括: 機殼; 工作模塊； 行走模塊，支撐並驅動所述自動工作設備行走； 主控模塊，控制所述行走模塊和所述工作模塊工作； 其特徵在於，所述自動工作設備還包括軌跡檢測單元和面積計算單元，軌跡檢測單元記錄所述自動工作設備沿所述工作區域的邊界行走的軌跡信息，面積計算單元基於所述軌跡信息按照預設面積算法算出所述工作區域的面積。
10.根據權利要求9所述的自動工作設備，其特徵在於:所述軌跡檢測單元包括檢測行走模塊運動的磁感應單元，所述主控模塊基於所述行走模塊的運動計算出自動工作設備移動軌跡相對於起點的坐標。
11.根據權利要求10所述的自動工作設備，其特徵在於:所述自動工作設備通過所述磁感應單元檢測所述自動工作設備是否改變移動方向，計算轉向角的大小，計算自動工作設備轉向時相對於所述起點的坐標。
12.根據權利要求11所述的自動工作設備，其特徵在於:所述自動工作設備通過所述磁感應單元檢測自動工作設備驅動輪之間的速度差。
13.根據權利要求11所述的自動工作設備，其特徵在於:所述軌跡檢測單元包括角速度傳感器，檢測所述自動工作設備移動方向的改變。
14.根據權利要求11所述的自動工作設備，其特徵在於:所述工作區域的面積基於所述自動工作設備移動軌跡相對於起點的坐標通過多邊形面積公式計算。
15.根據權利要求9所述的自動工作設備，其特徵在於:所述軌跡檢測單元為GPS模塊。
16.根據權利要求9-15任一所述的自動工作設備，其特徵在於:所述自動工作設備基於所述工作區域的面積制定工作時間 計劃。
全文摘要
一種自動工作設備及其控制方法，所述自動工作設備在設定的工作區域內自動移動工作，所述控制方法包括如下步驟啟動所述自動工作設備運行；所述自動工作設備從起點出發沿所述工作區域的邊界移動，並返回起點；記錄所述自動工作設備移動過程中的軌跡信息；基於所述軌跡信息按照預設面積算法算出所述工作區域的面積。自動工作設備在工作時無需使用者進行複雜的設定，使得自動工作設備的使用更加簡便。
文檔編號G05D1/02GK103217898SQ20121013674
公開日2013年7月24日 申請日期2012年5月4日 優先權日2012年1月20日
發明者強尼·鮑瑞那圖 申請人:蘇州寶時得電動工具有限公司