一种园林工具安全控制系统、方法及割草机与流程

1.本发明属于园林工具领域，具体涉及一种园林工具安全控制系统、方法及割草机。


背景技术：

2.园林工具如割草机在工作过程中偶尔会发生一些以外情况，例如当工作区域具有一定坡度时，割草机有可能因为惯性而偏离计划路径，甚至行驶到预设工作区域以外，此时已无法对割草机进行有效控制。又例如割草机工作过程中有可能被行人提起，此时若割草机继续运转则有可能对行人造成伤害。除此之外，割草机还有可能出现碰撞、倾覆等其它异常状态，传统园林工具控制系统在对上述异常状态进行判断时，往往只是通过传感器信号进行一次简单的判断，当控制器本身出现故障或由于算力紧张而导致判断出现延迟时，则无法对危险工况做出及时处理。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能提安全性的园林工具安全控制系统、方法及割草机。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种园林工具安全控制系统，包括：
5.检测模块，用于检测园林工具的实时工作状态信息；
6.底层控制模块，与所述检测模块连接以获取所述实时工作状态信息，所述底层控制模块被配置为能够对所述实时工作状态信息与预设工作状态信息进行比对，以判断所述园林工具是否存在异常状态信息；
7.算法控制模块，与所述底层控制模块连接，所述算法控制模块被配置为当所述实时工作状态信息与预设工作状态信息比对的结果为未存在异常状态信息时，所述算法控制模块能够对所述实时工作状态信息与演算工作状态信息进行比对，以二次判断所述园林工具是否存在异常状态信息，所述演算工作状态信息是指算法控制模块根据环境变化对所述预设工作状态信息进行调整后的工作状态信息；
8.动作执行模块，与所述底层控制模块和所述算法控制模块连接，当所述园林工具存在异常状态信息时，所述底层控制模块或所述算法控制模块控制所述动作执行模块执行安全应急操作。
9.在本发明的一可选实施例中，所述检测模块至少包括定位模块，所述定位模块用于获取所述园林工具的实时位置信息。
10.在本发明的一可选实施例中，所述底层控制模块被配置为能够存储所述预设工作状态信息，所述预设工作状态信息至少包括所述园林工具的预设工作区域的地图边界信息，所述地图边界信息至少包括所述预设工作区域的外边界。
11.在本发明的一可选实施例中，所述底层控制模块被配置为能够根据所述园林工具的实时位置信息和所述预设工作区域的外边界判断所述园林工具是否出界，若出界，侧存在所述异常状态信息。
12.在本发明的一可选实施例中，所述算法控制模块被配置为从所述底层控制模块获取所述园林工具的实时工作状态信息。
13.在本发明的一可选实施例中，所述算法控制模块与所述检测模块连接，所述算法控制模块被配置为从所述检测模块获取所述园林工具的实时工作状态信息
14.在本发明的一可选实施例中，还包括障碍物检测模块，所述障碍物检测模块与所述算法控制模块连接，所述障碍物检测模块被配置为能够对园林工具工作区域内的临时障碍物进行检测。
15.在本发明的一可选实施例中，所述算法控制模块被配置为能够根据所述地图边界信息规划所述园林工具的行走路径，并能够根据所述障碍物检测模块的检测数据进行实时演算，以修正所述地图边界信息和所述行走路径。
16.在本发明的一可选实施例中，所述算法控制模块被配置为能够对所述园林工具的实时位置信息与经过修正的地图边界信息和行走路径进行比对，以判断所述园林工具是否出界以及是否偏离所述行走路径，若出界或偏离所述行走路径，则存在所述异常状态信息。
17.在本发明的一可选实施例中，所述检测模块包括碰撞检测模块，所述碰撞检测模块用于检测所述园林工具是否发生碰撞，当所述园林工具发生碰撞时，所述底层控制模块或所述算法控制模块判定所述园林工具存在所述异常状态信息。
18.在本发明的一可选实施例中，所述检测模块包括提升检测模块，所述提升检测模块用于检测所述园林工具是否离开地面，当所述园林工具离开地面时，所述底层控制模块或所述算法控制模块判定所述园林工具存在所述异常状态信息。
19.在本发明的一可选实施例中，所述动作执行模块包括所述园林工具的行走驱动元件和/或工具驱动元件，当所述园林工具存在所述异常状态信息时，所述底层控制模块或所述算法控制模块控制所述动作执行机构执行停机操作。
20.为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种园林工具安全控制方法，包括如下步骤：
21.获取园林工具的实时工作状态信息；
22.将所述实时工作状态信息与预设工作状态信息进行比对，以判断所述园林工具是否存在异常状态信息；
23.当实时工作状态信息与预设工作状态信息进行比对的结果是未存在所述异常状态信息时，将所述实时工作状态信息与演算工作状态信息进行对比，以判断所述园林工具是否存在异常状态信息；所述演算工作状态信息是根据环境变化对所述预设工作状态信息进行调整后的工作状态信息；
24.当存在所述异常状态信息时，生成安全应急指令，并根据所述安全应急指令控制园林工具动作。
25.在本发明的一可选实施例中，所述预设工作状态信息包括园林工具的预设工作区域的外边界。
26.为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种割草机，包括：
27.检测模块，用于检测园林工具的实时工作状态信息；
28.底层控制模块，与所述检测模块连接以获取所述实时工作状态信息，所述底层控制模块被配置为能够对所述实时工作状态信息与预设工作状态信息进行比对，以判断所述
园林工具是否存在异常状态信息；
29.算法控制模块，与所述底层控制模块连接，所述算法控制模块被配置为当所述实时工作状态信息与预设工作状态信息比对的结果为未存在异常状态信息时，所述算法控制模块能够对所述实时工作状态信息与演算工作状态信息进行比对，以二次判断所述园林工具是否存在异常状态信息；
30.行走驱动模块，与所述底层控制模块和所述算法控制模块连接；
31.割刀驱动模块，与所述底层控制模块和所述算法控制模块连接；
32.当所述园林工具存在异常状态信息时，所述底层控制模块或所述算法控制模块控制所述行走驱动模块和/或所述割刀驱动模块停机。
33.本发明的技术效果在于：本发明采用底层控制模块对园林工具的工作状态进行初步判断，当底层控制模块判断园林工具无异常时，再交由算法控制模块进行二次判断，确保系统能够可靠识别到园林工具的异常状态信息，本发明采用底层控制模块进行前置判断，一方面能够提高响应速度，另一方面能够解放算法控制模块的算力，避免因系统延迟导致园林工具无法对异常工作状态做出及时反映的问题，提高园林工具的安全性。
附图说明
34.图1是本发明的实施例所提供的园林工具安全控制系统的使用场景图；
35.图2是本发明的实施例所提供的园林工具安全控制系统的使用场景图；
36.图3是本发明的实施例所提供的园林工具安全控制系统的结构框图；
37.图4是本发明的另一实施例所提供的园林工具安全控制系统的结构框图；
38.图5是本发明的实施例所提供的检测模块与控制模块的结构框图；
39.图6是本发明的另一实施例所提供的检测模块与控制模块的结构框图；
40.图7是本发明的实施例所提供的割草机的功能模块框图；
41.图8是本发明的另一实施例所提供的割草机的功能模块框图；
42.图9是本发明的实施例所提供的园林工具安全控制系统的控制流程图；
43.图10是本发明的实施例所提供的地图边界绘制流程图。
具体实施方式
44.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
45.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
46.请参阅图1-10所示，本发明结合园林工具安全控制系统在割草机中的应用，对本发明的技术方案进行详细说明。可以理解的是，本发明的园林工具安全控制系统的应用场
景不局限于所述割草机，例如还可以应用于扫地机、扫雪机、打草机等其它类型的自行走园林工具。
47.请参阅图1-10所示，一种割草机，包括检测模块10、底层控制模块20、算法控制模块30和动作执行模块40，所述动作执行模块40例如可以包括行走驱动模块41和割刀驱动模块42。可以理解的是，本发明仅描述安全控制过程中所涉及的模块，实际所述割草机还应当包括车身、车轮等其它硬件部分，对于这些硬件部分，本发明不再赘述。
48.具体的，所述检测模块10用于检测割草机的实时工作状态信息；可以理解的是，所述工作状态信息例如可以包括割草机的位置信息、行驶状态信息等，所述行驶状态信息例如可以包括割草机是否碰到障碍物、割草机是否离开地面等。
49.所述底层控制模块20与所述检测模块10连接以获取所述实时工作状态信息，所述底层控制模块20被配置为能够对所述实时工作状态信息与预设工作状态信息进行比对，以判断所述割草机是否存在异常状态信息。
50.可以理解的是，所述底层控制模块20主要用于处理一些简单的控制逻辑，例如根据预设好的地图边界和行驶路径控制所述割草机行走以及割刀的启停等，底层控制模块20所执行的控制程序相对简单，因此具有响应速度快的优点。
51.可以理解的是，所述预设状态信息是指割草机的计划工作状态，例如割草机的计划行驶路径、割草机的计划工作区域等，除此之外，割草机未发生碰撞、割草机未离开地面等这些条件信息，也可以包含在所述预设工作状态信息中。
52.可以理解的是，所述异常状态信息是指割草机当前工作状态违背了所述预设工作状态时所产生的信息，这些异常状态信息例如可以包括割草机偏离了预设行驶路径的信息、割草机超出预设工作区域边界的信息、割草机发生了碰撞的信息以及割草机离开地面的信息等。
53.可以理解的是，当割草机出现上述一种或几种异常状态信息时，表示割草机自身或对周边环境已经产生了安全隐患。
54.所述算法控制模块30与所述底层控制模块20连接，所述算法控制模块30被配置为当所述实时工作状态信息与预设工作状态信息比对的结果为未存在异常状态信息时，所述算法控制模块30能够对所述实时工作状态信息与演算工作状态信息进行比对，以二次判断所述割草机是否存在异常状态信息；所述演算工作状态信息是指算法控制模块根据环境变化对所述预设工作状态进行调整后的工作状态信息，可以理解的是，所述算法控制模块30用于处理一些复杂的控制逻辑，例如根据地图边界信息和割草机当前位置，自动规划割草机的行驶路径，或者根据工作区域内出现的临时障碍物分布情况，对地图边界和行驶路径进行实时更新等，算法控制模块30能够根据割草机的实时工作状态和实时工作环境对割草机的异常状态信息进行二次判断，判断结果具有更高的准确性。
55.所述动作执行模块40与所述底层控制模块20和所述算法控制模块30连接，当所述割草机存在异常状态信息时，所述底层控制模块20或所述算法控制模块30控制所述动作执行模块40执行安全应急操作。请参阅图7、8所示，在具体实施例中，所述动作执行模块40包括行走驱动模块41和割刀驱动模块42，当割草机出现异常工作状态时，所述底层控制模块20或所述算法控制模块30能够控制所述行走驱动模块41和割刀驱动模块42停机，及时遏制已经存在的安全隐患，避免潜在危险事件的发生。
56.请参阅图3、5、7所示，在一具体实施例中，所述检测模块10例如可以仅与所述底层控制模块20连接，本实施例中，所述算法控制模块30可以通过底层控制模块20来获取检测模块10检测的割草机的工作状态信息。
57.请参阅图4、6、8所示，在另一实施例中，所述检测模块10例如还可以同时与所述底层控制模块20和所述算法控制模块30连接，以使所述算法控制模块30能够直接从所述检测模块10获取所述工作状态信息。
58.请参阅图5、6所示，在具体实施例中，所述检测模块10例如可以包括定位模块11，所述定位模块11用于获取所述割草机的实时位置信息。所述底层控制模块20被配置为能够存储所述预设工作状态信息，所述预设工作状态信息至少包括所述割草机的预设工作区域的地图边界信息。
59.请参阅图10所示，所述地图边界信息例如可以通过如下方法获得：
60.s1：操作人员以手推或遥控的方式控制割草机行走，以划定工作区域的边界，底层控制模块20采集卫星位置信息并传给算法控制模块30；
61.s2：算法控制模块30接收位置信息并生成地图和地图边界信息及进行路径规划，并把生成地图边界信息中的关键边界信息传给底层控制模块20；
62.s3：底层控制模块20接收关键边界信息并存储至flash中；
63.s4：地图绘制完成。
64.可以理解的时，采用上述方法能够灵活的设定割草机的预设工作区域，而不是将预设工作区域限定在某个特定的区域。
65.地图边界信息包含多种信息，例如割草机预设工作区域的外边界，障碍物分布等，其中关键边界信息为预设工作区域外边界，底层控制模块仅接收关键边界信息。这样避免底层控制模块进行复杂的运算。
66.请参阅图9所示，所述底层控制模块20被配置为能够根据所述割草机的实时位置信息和所述地图边界信息判断所述割草机是否出界，若出界，侧存在所述异常状态信息。
67.请参阅图5、6所示，在具体实施例中，还包括障碍物检测模块50，所述障碍物检测模块50与所述算法控制模块30连接，所述障碍物检测模块50被配置为能够对割草机工作区域内的临时障碍物进行检测。可以理解的是，本实施例中，所述算法控制模块30被配置为能够根据所述地图边界信息规划所述割草机的行走路径，并能够根据所述障碍物检测模块50的检测数据进行实时演算，以修正所述地图边界信息和所述行走路径。
68.请参阅图9所示，所述算法控制模块30被配置为能够对所述割草机的实时位置信息与经过修正的地图边界信息和行走路径进行比对，以判断所述割草机是否出界以及是否偏离所述行走路径，若出界或偏离所述行走路径，则存在所述异常状态信息。
69.请参阅图5、6所示，所述检测模块10例如还可以包括碰撞检测模块12，所述碰撞检测模块12用于检测所述割草机是否发生碰撞，当所述割草机发生碰撞时，所述底层控制模块20或所述算法控制模块30判定所述割草机存在所述异常状态信息。
70.请参阅图5、6所示，所述检测模块10例如还可以包括提升检测模块13，所述提升检测模块13用于检测所述割草机是否离开地面，当所述割草机离开地面时，所述底层控制模块20或所述算法控制模块30判定所述割草机存在所述异常状态信息。
71.请参阅图9所示，上述实施例中，割草机的安全控制系统的控制流程如下：
72.按照预设周期如0.1s，循环执行如下步骤：底层控制模块20接收卫星位置及碰撞、提升等信息；底层控制模块20通过储存的地图边界信息判断割草机是否出界或者碰撞及提升触发；若判断结果为无异常，则上传位置信息给算法控制模块30；若判断结果为有异常，则控制割草机停机；算法控制模块30通过储存的完整地图信息二次判断割草机是否出界或者碰撞及提升触发及其其他障碍物情况；若判断结果为无异常，则割草机继续工作；若判断结果为有异常，则控制割草机停机。
73.综上所述，本发明采用底层控制模块20对园林工具的工作状态进行初步判断，当底层控制模块20判断园林工具无异常时，再交由算法控制模块30进行二次判断，确保系统能够可靠识别到园林工具的异常状态信息，本发明采用底层控制模块20进行前置判断，一方面能够提高响应速度，另一方面能够解放算法控制模块30的算力，避免因系统延迟导致园林工具无法对异常工作状态做出及时反映的问题，提高园林工具的安全性。
74.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。