智能设备的智能避障系统及方法

摘要

本发明涉及一种智能避障系统及方法，智能避障系统包括障碍物感应装置、采集装置及处理器，障碍物感应装置及采集装置分别与处理器连接，障碍物感应装置用于对智能设备与障碍物之间的距离进行感应并发送感应信息至处理器，采集装置用于对智能设备的工况环境进行数据采集并发送采集信息至处理器，处理器预设距离范围，处理器根据预设的距离范围、感应信息及采集信息对影响智能设备刹车的刹车制动参数进行实时修正，并根据修正后的刹车制动参数控制智能设备的运动速度，从而使智能设备停止时与障碍物的距离在预设的距离范围内。因此智能设备可根据不同工作条件实时调整刹车制动参数，停止时与障碍物的距离保持一致性，提高安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，特别是涉及智能设备的智能避障系统及方法。

背景技术

利用割草机对待割草区域进行智能割草时，难免会遇到障碍物，现有智能避障割草机一般采用超声波传感器对障碍物进行感应，当感应到障碍物后割草机进行刹车制动。

然而，现有的避障割草机不会根据割草机的不同工况对刹车制动时间和其他刹车制动参数进行区别处理，而是在检测到障碍物后采用预先设定的刹车制动参数进行刹车制动。在刹车过程中，不同的工况条件对刹车距离有一定影响，例如晴天、雨天、雪天、上坡、下坡以及平地等不同条件下，刹车距离有很大不同。若预先设置的刹车制动参数在晴天条件下比较适用，但实际为雨天，路面较滑；或者预先设置的刹车制动参数在平地条件下比较适用，而实际为下坡，则刹车距离与预想的刹车距离会不同。从而在检测到障碍物时采用固定的刹车制动参数进行刹车制动会导致在不同的工况条件下，割草机停止时与障碍物的距离的一致性不能得到有效保证，影响割草机停止与障碍物之间的距离，安全性较低。

发明内容

基于此，有必要针对现有割草机遇到障碍物刹车时与障碍物距离一致性得不到保证的问题，提供一种能有效保证刹车时的与障碍物距离一致性的智能设备的智能割草系统及方法。

一种智能设备的智能避障系统，包括障碍物感应装置、采集装置以及处理器，所述障碍物感应装置以及所述采集装置分别与所述处理器连接，所述障碍物感应装置用于对智能设备与障碍物之间的距离进行感应并发送感应信息至所 述处理器，所述采集装置用于对所述智能设备所处工况环境进行数据采集并发送采集信息至所述处理器，所述处理器预设距离范围，所述处理器根据所述预设的距离范围、所述感应信息及所述采集信息对影响所述智能设备刹车运动的刹车制动参数进行实时修正，并根据所述修正后的刹车制动参数控制所述智能设备的刹车，从而使所述智能设备停止时与所述障碍物的距离在所述预设的距离范围内。

在其中一个实施例中，所述智能设备停止后，所述处理器控制所述智能设备以一定角度转向行走，或者所述处理器控制所述智能设备后退行走，又或者所述控制器控制所述智能设备后退一定距离后以一定角度转向行走。

在其中一个实施例中，所述采集装置包括天气采集装置或/和角度采集装置，所述天气采集装置用于对环境天气信息进行采集，所述角度采集装置用于对所述智能设备所处位置的坡度信息进行采集，所述处理器根据所述预设的距离范围、所述感应信息、所述采集的天气信息或/和坡度信息对所述刹车制动参数进行实时修正。

在其中一个实施例中，所述刹车制动参数包括刹车延时参数或/和加速度参数，所述处理器根据所述预设的距离范围、所述感应信息及所述采集信息对所述刹车延时参数或/和加速度参数进行实时修正，并根据所述修正后的刹车延时参数或/和加速度参数控制所述智能设备的刹车。

在其中一个实施例中，所述智能设备智能避障系统还包括多个边界检测装置，所述边界检测装置与所述处理器连接，所述边界检测装置用于获取指定区域的边界信息并发送至所述处理器，所述处理器根据所述边界信息控制所述智能设备的运动使其在指定区域内运动。

在其中一个实施例中，所述智能设备包括设有所述障碍物感应装置的第一侧以及与所述第一侧相邻的第二侧，所述边界检测装置包括第一边界检测装置和第二边界检测装置，所述第一边界检测装置和所述第二边界检测装置分别设置于所述智能设备的所述第一侧和所述第二侧，且分别用于获取沿所述智能设备运动方向的边界信息及与所述运动方向相交方向上的边界信息。

本发明还提供一种智能设备的智能避障方法，包括如下步骤：

判断是否感应到障碍物；

若判断感应到障碍物，则执行以下步骤：

对智能设备与障碍物之间的距离进行感应，获取感应信息；

对所述智能设备所处工况环境进行数据采集，获取采集信息；

根据预设的距离范围、所述感应信息及所述采集信息对影响所述智能设备刹车运动的刹车制动参数进行实时修正；

根据所述修正后的刹车制动参数控制所述智能设备的刹车。

在其中一个实施例中，所述根据所述修正后的刹车制动参数控制所述智能设备的刹车的步骤之后还包括步骤：

控制所述智能设备以一定角度转向行走；

或者，

控制所述智能设备后退行走；

又或者，

控制所述智能设备后退一定距离后以一定角度转向行走。

在其中一个实施例中，所述对所述智能设备所处工况环境进行数据采集，获取采集信息的步骤包括：

对环境天气信息进行采集。

在其中一个实施例中，所述对所述智能设备所处工况环境进行数据采集，获取采集信息的步骤包括：对所述所处位置的坡度信息进行采集。

在其中一个实施例中，所述刹车制动参数包括刹车延时参数或/和加速度参数。

上述智能设备的智能避障系统及方法，根据智能设备的不同工作条件，实时调整刹车制动参数，从而控制智能设备的刹车制动，确保在智能设备停止时与障碍物的距离的一致性，即智能设备停止时与障碍物的距离保持在一个较为稳定的范围内，降低外界工况对停止时智能设备与障碍物的距离的影响，且提高了割草机的安全性，避免碰到人、宠物或其他障碍物。

附图说明

图1为本发明智能设备的智能避障系统的较佳实施例的结构示意图；

图2为本发明智能设备的智能避障系统另一实施例的结构示意图；

图3为本发明智能设备的智能避障方法的较佳实施例的流程图。

具体实施方式

请参阅图1，提供一种较佳实施例的智能设备的智能避障系统，包括障碍物感应装置10、采集装置30以及处理器50，障碍物感应装置10以及采集装置30分别与处理器50连接，障碍物感应装置10用于对智能设备与障碍物之间的距离进行感应并发送感应信息至处理器50，采集装置30用于对智能设备所处工况环境进行数据采集并发送采集信息至处理器50，处理器50预设距离范围，并根据预设的距离范围、感应信息及采集信息对影响智能设备刹车运动的刹车制动参数进行实时修正，并根据修正后的刹车制动参数控制智能设备的刹车，从而使智能设备停止时与障碍物的距离在预设的距离范围内。优选地，障碍物感应装置10为超声波传感器。

智能设备可为割草机、智能吸尘器或扫地机等，当智能避障系统用于割草机上时，可使割草机遇到障碍物刹车时与障碍物的距离保持一致性，使得割草机在工作时有效地避开障碍物进行割草。智能避障系统用于扫地机或吸尘器上时，使扫地机或吸尘器在进行智能打扫时能有效避免障碍物，避免损害物品。在本具体实施例中，障碍物感应装置10、采集装置30以及处理器50均安装于移动设备上。

下面以智能避障系统应用于割草机为例加以说明。

在其中一个实施例中，割草机停止后，处理器50控制割草机以一定角度转向行走。在另一个实施例中，割草机停止后，处理器50控制割草机后退行走。在又一个实施例中，割草机停止后，处理器50控制割草机后退一定距离后以一定角度转向行走。割草机停止后，通过上述处理器50对割草机的控制过程，实现刹车转向或智能避障的安全性。

障碍物感应装置10用于感应障碍物并在感应到障碍物后向处理器50发送障碍感应信息，该感应信息包括割草机与障碍物之间的距离。采集装置30用于 采集割草机在不同工况下的环境信息，例如，通过采集装置30采集环境信息，可以判断割草机的工况环境。如，通过采集信息，可判断割草机是处于上坡、下坡还是平地，或者割草机是在晴天工作还是雨天工作。处理器50接收到障碍物感应装置10发送的障碍感应信息和采集装置30发送的采集信息后识别当前的工况信息，根据不同的工况，实时调整割草机的刹车制动参数，例如，割草机处于下坡时，降低刹车延时参数，使割草机刹车动作提前进行，降低外界工况对割草机停止时与障碍物之间的距离的影响，使割草机停止时与障碍物之间的距离保持在预先设置的一个安全的距离范围内，保证刹车距离的一致性。

在其中一个实施例中，采集装置30包括天气采集装置，天气采集装置用于对环境天气信息进行采集，处理器50根据预设的距离范围、感应信息、采集的天气信息对刹车制动参数进行实时修正。

不同的天气对割草机刹车距离有不同的影响，通过天气采集装置采集的信息可判断割草机所处环境的天气。具体地，天气采集装置包括雨淋传感器和雪传感器中的一种或多种，通过雨淋传感器采集的信息可判断是降雨还是晴天，通过雪传感器采集的信息可判断是否降雪。

在其中一个实施例中，采集装置30还包括角度采集装置，角度采集装置用于对割草机所处位置的坡度信息进行采集，处理器50根据预设的距离范围、感应信息及坡度信息对刹车制动参数进行实时修正。

角度采集装置包括角度传感器，采用角度传感器能够自动采集角度信息，从而可判断割草机处于上坡、下坡还是平地。处理器50根据天气采集装置采集的信息和角度采集装置采集的信息判断割草机的工况，根据不同工况，对刹车制动参数进行实时调整，使刹车制动参数适用于当前的工况，处理器50根据调整后的刹车制动参数控制割草机的刹车运动，从而使刹车时与障碍物的距离保持在一个安全的范围内。

在其中一个实施例中，刹车制动参数包括刹车延时参数，处理器50根据预设的距离范围、感应信息及采集信息对刹车延时参数进行实时修正，并根据修正后的刹车延时参数控制割草机的刹车。

在刹车过程中，影响刹车制动的参数有多种，例如刹车延时参数。刹车延 时参数是指在感应到障碍物后进行刹车动作的延时。割草机预先设定基本刹车延时参数，当在平地感应到障碍物时，根据基本延时参数控制割草机的运动，当处于下坡感应到障碍物时，将刹车延时参数调整至小于基本刹车参数，即提前刹车。当上坡时，将刹车延时参数调整至大于基本刹车参数，即延时刹车，通过上述的调整过程，使割草机的刹车距离保持在一个范围内，使刹车制动过程适应不同的工况。类似地，当感应到障碍物时割草机所处环境为晴天时，根据基本延时参数控制割草机的运动，当感应到障碍物时割草机所处环境为雨雪天，由于雨雪天的路面比较滑，将刹车延时参数调整至小于基本刹车参数，即提前刹车。

具体地，障碍物感应装置10在距离障碍物500毫米左右时将感应距离信息传送至处理器50，处理器50根据此时角度传感器提供的角度信息对刹车延时参数进行调整，经过延时后，发出刹车指令，智能设备开始刹车。不同的智能设备由于本身的重量、重心分配位置以及轮子表面粗糙度的不同，刹车延时参数的具体数值也不相同。表1为其中一种智能设备在不同坡度遇到障碍物时，刹车延时参数的数值。

角度信息刹车延时参数>-15°0毫秒-15°-(-5°)500毫秒-5°-0°600毫秒0°-5°700毫秒5°-15°800毫秒

在表1中，角度信息中的负号表示为下坡时的角度，即-15°表示在下坡时感应到障碍物的角度为15度，15°表示在上坡时感应到障碍物的角度为15度。

在其中一个实施例中，刹车制动参数还包括加速度参数，处理器50根据预设的距离范围、感应信息及采集信息对加速度参数进行实时修正，并根据修正后的加速度参数控制割草机的刹车。

加速度参数是描述感应到障碍物后割草机运动速度改变的快慢的参数。割 草机预先设定基本加速度参数，当在平地感应到障碍物时，根据基本加速度参数控制割草机的运动，当处于下坡时，将加速度参数调整至大于基本加速度参数，即加快减速。当上坡时，将加速度参数调整至小于基本加速度参数，即放缓减速，通过上述的调整过程，使割草机的刹车距离保持在一个范围内，使刹车制动过程适应不同的工况。类似地，当感应到障碍物时割草机所处环境为晴天时，根据基本加速度参数控制割草机的运动，当感应到障碍物时割草机所处环境为雨雪天时，由于雨雪天的路面比较滑，将加速度参数调整至大于基本加速度参数，即使割草机减速的更快。当检测到障碍物后，可根据不同工况对加速度进行调整，使加速度参数适应当前工况。

请参阅图2，在其中一个实施例中，智能设备的智能避障系统还包括多个边界检测装置70，边界检测装置70与处理器50连接，边界检测装置70用于获取指定区域的边界信息并发送至处理器50，处理器50根据所述边界信息控制割草机的运动使其在指定区域内运动。在本实施例中，边界检测装置70安装于智能设备上。

割草机在指定区域进行工作，当运动到边界时，为了防止运动到指定区域以外的地方，安装边界检测装置70以获取边界信息。获取的边界信息发送至处理器50，处理器50接收到该边界信息后可判断割草机处于边缘区域，控制割草机转弯或者停止，使其在指定区域内活动。例如，边界检测装置70安装于割草机上时，用于获取待割草区域的边界信息并发送至处理器50，处理器50根据所述边界信息控制割草机的运动使其在待割草区域内运动。

在其中一个实施例中，割草机包括设有障碍物感应装置10的第一侧以及与第一侧相邻的第二侧，边界检测装置70包括第一边界检测装置和第二边界检测装置，第一边界检测装置和第二边界检测装置分别设置于割草机的第一侧和第二侧，且分别用于获取沿割草机运动方向的边界信息及与运动方向相交方向上的边界信息。具体地，第一边界检测装置和第二边界检测装置用于获取沿割草机运动方向的边界信息及与运动方向垂直方向上的边界信息。

通过在割草机的不同侧设置边界检测装置70，可有效地检测不同方向的边界信息。例如，设置在第一侧的第一边界检测装置获取到了边界信息，同时， 第二侧的第二边界检测装置获得了边界信息，处理器50根据不同方向上的边界信息，可有效控制割草机的运动，防止其超出两个边界。

上述智能设备的智能避障系统，根据智能设备的不同工作条件，实时调整刹车制动参数，从而控制智能设备的刹车制动，确保在智能设备停止时与障碍物的距离的一致性，即智能设备停止时与障碍物的距离保持在一个较为稳定的范围内，降低外界工况对停止时智能设备与障碍物的距离的影响，且提高了智能设备的安全性，避免碰到人、宠物或其他障碍物。

请参阅图3，本发明还提供一种较佳实施例的智能设备的智能避障方法，智能避障方法可应用于割草机、智能吸尘器或扫地机等智能设备，下面以智能避障方法应用于割草机为例加以说明，包括如下步骤：

S100：判断是否感应到障碍物。

若判断感应到障碍物，则执行以下步骤：

S200：对割草机与障碍物之间的距离进行感应，获取感应信息。

在割草机工作的过程中，可能会遇到障碍物，需要在割草机上安装障碍物感应装置，用于对障碍物的感应，当感应到障碍物时，获取感应信息发送至处理器。

S300：对割草机所处工况环境进行数据采集，获取采集信息。

通过障碍物感应装置感应到障碍物的同时，用于割草机上的采集装置对工况环境进行信息采集并发送采集信息至处理器，处理器通过采集信息可判断割草机所处的工况环境。

S400：根据预设的距离范围、感应信息及采集信息对影响割草机刹车运动的刹车制动参数进行实时修正。

处理器判断割草机所处的工况环境后，实时对刹车制动参数进行调整，以适应不同的工况，避免不同的工况下采用固定的刹车制动参数。

S500：根据修正后的刹车制动参数控制割草机的刹车。

处理器根据调整后刹车制动参数对割草机的运动进行控制，使其停止时与障碍物之间的距离保持在一个安全的距离范围内，确保刹车距离的一致性，提高安全性。

若判断没有感应到障碍物，则继续判断是否感应到障碍物。

在其中一个实施例中，根据所述修正后的刹车制动参数控制割草机的刹车的步骤S500之后还包括步骤：

控制割草机以一定角度转向行走。

从而实现割草机刹车转向安全性。

在另一个实施例中，根据所述修正后的刹车制动参数控制割草机的刹车的步骤S500之后还包括步骤：

控制割草机后退行走。

从而实现割草机智能避障的安全性。

在又一个实施例中，根据所述修正后的刹车制动参数控制割草机的刹车的步骤S500之后还包括步骤：

控制割草机后退一定距离后以一定角度转向行走。

从而实现刹车转向和智能避障的安全性。

在其中一个实施例中，对割草机所处工况环境进行数据采集，获取采集信息的步骤S300包括：

对环境天气信息进行采集。

由于不同的天气对割草机刹车距离有不同的影响，通过采集环境天气信息可判断割草机所处环境的天气，然后再根据不同的环境信息对刹车制动参数进行调整，割草机在不同的环境条件下具有不同的刹车制动参数以确保刹车距离的一致性。

在其中一个实施例中，对割草机所处工况环境进行数据采集，获取采集信息的步骤S300还包括：

对割草机所处位置的坡度信息进行采集。

由于割草机感应到障碍物时所处的地理位置坡度不同对割草机刹车距离有不同的影响，通过采集坡度信息可判断割草机所处的坡度，然后再根据不同的坡度信息对刹车制动参数进行调整，割草机在不同坡度条件下具有不同的刹车制动参数以确保刹车距离的一致性。

在其中一个实施例中，刹车制动参数包括刹车延时参数。

刹车延时参数的不同对应不同的刹车制动过程，从而影响刹车距离，根据预设的距离范围、感应信息及采集信息对刹车延时参数进行实时修正，根据修正后的刹车延时参数控制割草机的刹车。

具体地，割草机预先设定基本刹车延时参数，当在平地感应到障碍物时，根据基本延时参数控制割草机的运动，当处于下坡感应到障碍物时，将刹车延时参数调整至小于基本刹车参数，即提前刹车。当上坡时，将刹车延时参数调整至大于基本刹车参数，即延时刹车，通过上述的调整过程，使割草机的刹车距离保持在一个范围内，使刹车制动过程适应不同的工况。类似地，当感应到障碍物时割草机所处环境为晴天时，根据基本延时参数控制割草机的运动，当感应到障碍物时割草机所处环境为雨雪天时，由于雨雪天的路面比较滑，将刹车延时参数调整至小于基本刹车参数，即提前刹车。

具体地，障碍物感应装置10在距离障碍物500毫米左右时将感应距离信息传送至处理器50，处理器50根据此时角度传感器提供的角度信息对刹车延时参数进行调整，经过延时后，发出刹车指令，智能设备开始刹车。不同的智能设备由于本身的重量、重心分配位置以及轮子表面粗糙度的不同，刹车延时参数的具体数值也不相同。表1为其中一种智能设备在不同坡度遇到障碍物时，刹车延时参数的数值。

角度信息刹车延时参数>-15°0毫秒-15°-(-5°)500毫秒-5°-0°600毫秒0°-5°700毫秒5°-15°800毫秒

在表1中，角度信息中的负号表示为下坡时的角度，即-15°表示在下坡时感应到障碍物的角度为15度，15°表示在上坡时感应到障碍物的角度为15度。

在其中一个实施例中，刹车制动参数还包括加速度参数。

设置不同的加速度参数，刹车制动过程中速度减小的快慢不同，从而影响 刹车距离，根据预设的距离范围、感应信息及采集信息对加速度参数进行实时修正，根据修正后的加速度参数控制割草机的刹车。

具体地，割草机预先设定基本加速度参数，当在平地感应到障碍物时，根据基本加速度参数控制割草机的运动，当处于下坡时，将加速度参数调整至大于基本加速度参数，即加快减速。当上坡时，将加速度参数调整至小于基本加速度参数，即放缓减速，通过上述的调整过程，使割草机的刹车距离保持在一个范围内，使刹车制动过程适应不同的工况。类似地，当感应到障碍物时割草机所处环境为晴天时，根据基本加速度参数控制割草机的运动，当感应到障碍物时割草机所处环境为雨雪天时，由于雨雪天的路面比较滑，将加速度参数调整至大于基本加速度参数，即使割草机减速的更快。

在其中一个实施例中，智能避障方法还包括步骤：

获取指定区域的边界信息。

根据所述边界信息控制所述割草机的运动使其在指定区域内运动。在其中一个实施例中，获取指定区域的边界信息的步骤具体为：

分别获取沿割草机运动方向的边界信息及与运动方向相交方向上的边界信息。

具体地，分别获取沿割草机运动方向的边界信息及与运动方向垂直方向上的边界信息。

上述智能设备的智能避障方法，根据智能设备的不同工作条件，实时调整刹车制动参数，从而控制智能设备的刹车制动，确保在智能设备停止时与障碍物的距离的一致性，即智能设备停止时与障碍物的距离保持在一个较为稳定的范围内，降低外界工况对停止时智能设备与障碍物的距离的影响，且提高了智能设备的安全性，避免碰到人、宠物或其他障碍物。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。