r>【附圖說明】
[0016]附圖1是本發(fā)明實施例的割草機器人仰視圖。
[0017]附圖2是本發(fā)明實施例的工作流程圖。
[0018]附圖3是本發(fā)明實施例的邊界信號收發(fā)裝置示意圖。
[0019]附圖4是本發(fā)明實施例的割草機器人工作示意圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋說明。附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本發(fā)明的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小;對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。
[0021]如圖1所示的一種基于視覺和多傳感器融合的智能割草機器人控制系統(tǒng)，包括主控制器、電機驅(qū)動模塊、邊界信號收發(fā)裝置和傳感器組模塊。所述電機驅(qū)動模塊包括車輪驅(qū)動模塊11和割草刀片驅(qū)動模塊12，所述控制系統(tǒng)還包括視覺識別模塊，所述傳感器組模塊包括光電碼盤傳感器、電子羅盤傳感器和檢測傳感器，電子羅盤傳感器與車輪驅(qū)動模塊11連接，檢測傳感器與割草刀片驅(qū)動模塊12連接，此外還設(shè)有用于檢測障礙物的超聲波傳感器30。所述視覺識別模塊、光電碼盤傳感器和電子羅盤傳感器均與主控制器連接。所述視覺識別模塊包括用于采集草坪圖像的攝像頭一 21和攝像頭二 22。所述電池40為割草機器人的電源。
[0022]如圖2所示，割草機器人在開始工作過程中，分為圖像識別進(jìn)程、主控制進(jìn)程和時間監(jiān)聽進(jìn)程三部分。圖像識別進(jìn)程是指視覺識別模塊采集圖片并進(jìn)行分析的過程，主要包括采集圖像、圖像預(yù)處理、邊緣檢測與灰度判定、獲取匹配結(jié)果并更新檢測結(jié)果儲存和延時五個步驟，通過這一進(jìn)程，從而檢測出草坪中的割草區(qū)和未割草區(qū)；主控制進(jìn)程是指主控制器的控制過程，主要包括獲取所有事件狀態(tài)及控制參數(shù)、判定當(dāng)前狀態(tài)并根據(jù)優(yōu)先級處理事件、更新狀態(tài)儲存及參數(shù)輸出、控制直行倒退或轉(zhuǎn)彎四個步驟，從而實現(xiàn)主控制器對割草機器人工作的有效控制;時間監(jiān)聽進(jìn)程包括邊界信號收發(fā)裝置、電子羅盤傳感器、光電碼盤傳感器、超聲波傳感器和數(shù)據(jù)傳輸裝置的工作進(jìn)程。其中邊界信號收發(fā)裝置的工作為邊界信號接收子進(jìn)程、接收信號、信號放大、濾波及匹配和更新事件狀態(tài)四步驟，電子羅盤傳感器的工作為航向檢測子進(jìn)程、獲取當(dāng)前航向、對比分析和更新航向事件參數(shù)四步驟，光電碼盤傳感器的工作為光電碼盤檢測子進(jìn)程、獲取車輪轉(zhuǎn)速、獲取當(dāng)前行車狀態(tài)、計算校正參數(shù)和更新校準(zhǔn)參數(shù)五步驟，超聲波傳感器的工作為障礙物檢測子進(jìn)程、超聲波傳感器接收信號、分析信號的強度和角度及更新障礙物狀態(tài)四個步驟，數(shù)據(jù)傳輸裝置的工作為無線模塊子進(jìn)程、讀取端口數(shù)據(jù)和處理請求并輸出數(shù)據(jù)三個步驟。通過時間監(jiān)聽進(jìn)程，可以使得割草機器人能夠有效正常工作。
[0023]如圖3所示，邊界信號收發(fā)裝置包括設(shè)置于邊界的信號發(fā)射裝置和設(shè)置于割草機器人的信號接收裝置，信號發(fā)射裝置包括相互連接的信號發(fā)生器和電導(dǎo)線，電導(dǎo)線環(huán)繞草坪邊界安裝，信號接收裝置包括線圈單元。信號發(fā)生器在電導(dǎo)線上產(chǎn)生一定強度的電流。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在電導(dǎo)線的周圍產(chǎn)生一定強度的磁場，磁場強度隨著離電導(dǎo)線的距離越遠(yuǎn)，強度越弱。當(dāng)線圈越靠近邊界線，磁場信號的強度越大，而且線圈跨越邊界線時，線圈上電流信號的方向發(fā)生變化。利用信號接收裝置跨越邊界時線圈上電流信號方向的反轉(zhuǎn)，可以實現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的邊界檢測。
[0024]如圖4所示，割草機器人所工作的草坪上有障礙物、未進(jìn)行割草的遺漏區(qū)和邊界線。割草機器人在工作過程中，通過超聲波傳感器來檢測障礙物，通過視覺識別模塊來找出草坪上的遺漏區(qū)，并利用光電碼盤傳感器及主控制器使割草機器人到達(dá)遺漏區(qū)進(jìn)行工作。同時，割草機器人通過邊界信號收發(fā)裝置來保證其在工作過程中不會越出邊界。
[0025]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于視覺和多傳感器融合的智能割草機器人控制系統(tǒng)，包括主控制器、電機驅(qū)動模塊、邊界信號收發(fā)裝置和傳感器組模塊，所述電機驅(qū)動模塊包括車輪驅(qū)動模塊和割草刀片驅(qū)動模塊，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括視覺識別模塊，所述傳感器組模塊包括光電碼盤傳感器和電子羅盤傳感器，所述視覺識別模塊、光電碼盤傳感器和電子羅盤傳感器均與主控制器連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺和多傳感器融合的智能割草機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制器為Arduino Due控制器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺和多傳感器融合的智能割草機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺識別模塊包括用于采集草坪圖像的攝像頭，至少設(shè)置兩個所述攝像頭安裝于割草機器人兩側(cè)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺和多傳感器融合的智能割草機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述光電碼盤傳感器包括光電檢測裝置和碼盤，所述光電檢測裝置、碼盤和車輪驅(qū)動模塊依次連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于視覺和多傳感器融合的智能割草機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電子羅盤傳感器是平面電子羅盤傳感器或三維電子羅盤傳感器，電子羅盤傳感器指針?biāo)秸龑π≤嚨目v向軸。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的基于視覺和多傳感器融合的智能割草機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器組模塊還包括用于檢測草坪的檢測傳感器，所述檢測傳感器與割草刀片驅(qū)動模塊連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的基于視覺和多傳感器融合的智能割草機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述邊界信號收發(fā)裝置包括設(shè)置于邊界的信號發(fā)射裝置和設(shè)置于割草機器人的信號接收裝置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于視覺和多傳感器融合的智能割草機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述信號發(fā)射裝置包括相互連接的信號發(fā)生器和電導(dǎo)線，所述電導(dǎo)線環(huán)繞草坪邊界安裝。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于視覺和多傳感器融合的智能割草機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述信號接收裝置包括依次連接的線圈單元、電容器和放大器。10.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的基于視覺和多傳感器融合的智能割草機器人控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于將割草機器人工作記錄、報警信息等數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_計算機終端的數(shù)據(jù)傳輸裝置。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于視覺和多傳感器融合的智能割草機器人控制系統(tǒng)，包括主控制器、電機驅(qū)動模塊、邊界信號收發(fā)裝置和傳感器組模塊，所述電機驅(qū)動模塊包括車輪驅(qū)動模塊和割草刀片驅(qū)動模塊，所述控制系統(tǒng)還包括視覺識別模塊，所述傳感器組模塊包括光電碼盤傳感器和電子羅盤傳感器，所述視覺識別模塊、光電碼盤傳感器和電子羅盤傳感器均與主控制器連接。本發(fā)明由于設(shè)置有視覺識別模塊、光電碼盤傳感器和電子羅盤傳感器，可以有效地檢測出草坪中未割草區(qū)域，使割草機器人保持正常線路割草，從而避免了草坪中出現(xiàn)較多的未割草區(qū)域，大大提高了智能割草機器人的割草效率。
【IPC分類】A01D34/835, B25J9/16
【公開號】CN105612909
【申請?zhí)枴緾N201610098918
【發(fā)明人】吳賀俊, 饒水華
【申請人】廣東順德中山大學(xué)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)國際聯(lián)合研究院, 中山大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年2月23日