[发明专利]一种机器人行动区域设定系统及其设定方法

说明书

技术领域

本发明属于智能机器的移动定位技术领域，尤其涉及一种机器人行动区域设定系统及其设定方法。

背景技术

传统的割草机即使自动化程度再高都需要人工对其行进路线进行调整、功耗大、劳动强度高、且存在较大的噪音，不利与节约能源及劳动力，环保效果差。近年来出现了自动割草机器人，目的在于实现机器人的自主割草。控制机器人自主割草必须首先解决如何设定割草机器人工作区域的问题，有效控制割草机器人在规定范围内活动，这是实现割草机器人自主割草的关键及难点。目前对于自动割草机区域设定方法的研究逐步增多，其中较为常用的是以围线方式划定割草机器人行动区域，由于现有的围线方式存在布线相对复杂、灵活性差、功耗高等缺点，不适合复杂地形，局限性大。

中国国家知识产权局于2008-03-19公开了专利号为“200710071374.2”、名称为“一种机器人电子篱笆控制系统”的专利，针对现有机器人利用红外线、超声波、碰撞开关等技术手段实现指定范围内工作所存在的局限性，提出利用单片机和电磁场技术来实现机器人自动导航、避障、检测。但该专利的技术方案侧重于解决机器人对其自身行动路径的自动调整、控制，而对于如何设定机器人工作区域的问题却没有提出有效的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的问题就是提供一种机器人行动区域设定系统及其设定方法，具有布线简单、可靠性高、功耗低的特点，使机器人能适应复杂地形的作业。

为解决上述技术问题，本发明首先提出了一种机器人行动区域设定系统，其特征在于：包括信号发生源、由导线所围成的行动区域以及磁感应装置；所述导线的两端头连接在信号发生源的信号输出端上形成闭合回路，所述信号发生源可输出变化电流使导线周围区域形成变化磁场，所述磁感应装置安装于机器人上用于感应磁场信号。

进一步的，所述信号发生源包括串联连接的电阻R与电容C，具有开关功能的电子元件I、电子元件II、电子元件III及电子元件IV；电容C一端串接电子元件I与电子元件II，电子元件I与电子元件II并联连接，电子元件I连接电源端VCC，电子元件II连接接地端GDN；电阻R一端串接电子元件III与电子元件IV，电子元件III与电子元件IV并联连接，电子元件III连接接地端GDN，电子元件IV连接电源端VCC；所述电子元件I、电子元件II、电子元件III及电子元件IV均由一控制芯片控制开闭。

进一步的，电子元件I、电子元件III断开时，电子元件II、电子元件IV处于闭合状态；电子元件I、电子元件III闭合时，电子元件II、电子元件IV处于断开状态。

进一步的，所述磁感应装置内设有信号放大单元以及与信号放大单元连接的滤波单元，所述滤波单元上连接有幅值采集单元及整形单元。感应电动势信号经信号放大单元放大、滤波单元滤波后，由幅值采集单元完成幅值输出，由整形单元整形后输出具有交替高低电平的波形信号。

为了进一步解决上述技术问题，本发明还提出了一种机器人行动区域设定方法，其特征在于包括如下步骤：

1)信号发生源产生交替变换的正向电流与逆向电流，使导线两侧区域形成变化磁场，设定位于行动区域内的磁场为内磁场，位于行动区域外的磁场为外磁场，内磁场与外磁场的方向始终相反；

2)磁感应装置根据内磁场与外磁场所产生的感应电动势信号输出相应幅值，该幅值反应机器人离导线的距离；

3)磁感应装置根据内磁场与外磁场所产生的感应电动势信号输出具有高电平与低电平交替的波形信号，行动区域内输出高电平时，行动区域外则输出低电平，行动区域内输出低电平时，则行动区域外输出高电平；该波形信号中高电平与低电平输出时间的长短反应机器人的相对于导线的位置，即：机器人在行动区域内或是在行动区域外。

进一步的，信号发生源控制导线中正向电流与逆向电流交替变换的方法如下：

1)电流经电源端VCC、电子元件IV、导线2、电阻R、电容C、电子元件II流至接地端GDN，将上述电流设定为正向电流.；当电子元件II、电子元件IV断开，电子元件I、电子元件III闭合时，电流经电源端VCC、电子元件I、电容C、电阻R、导线、电子元件III流至接地端GDN，将上述电流设定为逆向电流；

2)控制芯片控制电子元件II与电子元件IV断开，电子元件I与电子元件III闭合，逆向电流对电容C充电；

3)控制芯片控制电子元件I与电子元件III断开，电子元件II与电子元件IV闭合，导线中产生正向电流，在保持正向电流的过程中，电容电压不断升高，使得通过电阻R的正向电流不断减小，即导线中的正向电流不断减小；