《自動工作系統、自動行走設備及其轉向方法》是蘇州寶時得電動工具有限公司於2012年4月28日申請的專利，該專利的申請號為2012101318506，公布號為CN102768533A，公布日為2012年11月7日，發明人是強尼·鮑瑞那圖，該發明涉及智慧型控制領域。
《自動工作系統、自動行走設備及其轉向方法》提供了一種自動行走設備，包括：殼體；安裝於殼體的行走模組；安裝於殼體的界限偵測模組，偵測自動行走設備和界限之間的距離；安裝於殼體的能量模組，為自動行走設備提供能量；控制模組，與行走模組和界限偵測模組電性連線，控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備和界限之間的角度關係的信號，控制行走模組執行轉向，使得轉向完成時自動行走設備的中軸線始終與界限的一側邊成銳角或直角，該界限的另一側邊在轉向開始時與自動行走設備的中軸線成銳角或直角。
2017年5月，《自動工作系統、自動行走設備及其轉向方法》獲得第十屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
（概述圖為《自動工作系統、自動行走設備及其轉向方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：自動工作系統、自動行走設備及其轉向方法
- 公布號：CN102768533A
- 公布日：2012年11月7日
- 申請號：2012101318506
- 申請日：2012年4月28日
- 申請人：蘇州寶時得電動工具有限公司
- 地址：江蘇省蘇州市工業園區東旺路18號
- 發明人：強尼·鮑瑞那圖
- 分類號：G05D1/02（2006.01）I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
隨著計算機技術和人工智慧技術的不斷進步，類似於智慧型機器人的自動工作系統已經開始慢慢的走進人們的生活。三星、伊萊克斯等公司均開發了全自動吸塵器並已經投入市場。這種全自動吸塵器通常體積小巧，集成有環境感測器、自驅系統、吸塵系統、電池和充電系統，能夠無需人工操控，自行在室內巡航，在能量低時自動返回充電站，對接並充電，然後繼續巡航吸塵。同時，哈斯科瓦納等公司開發了類似的智慧型割草機，其能夠自動在用戶的草坪中割草、充電，無需用戶干涉。由於這種自動工作系統一次設定之後就無需再投入精力管理，將用戶從清潔、草坪維護等枯燥且費時費力的家務工作中解放出來，因此受到極大歡迎。
這些自動工作系統的正常工作需要多個系統、多種技術的精密配合，路徑規劃是其中一項關鍵技術。路徑規劃技術用於指導自動行走設備選擇什麼路徑在工作區域內行走。路徑規劃需要在儘可能減少重複行走的同時，儘可能全面地覆蓋工作區域；路徑規劃還需要應對各種複雜多變的地形，在規則或不規則的工作區域，在狹窄區域，死角或障礙區域中均可以保持覆蓋率的同時順利地離開。可以說路徑規劃直接決定了自動行走設備的工作效率，較差的路徑規劃會導致自動行走設備的工作出現問題，如工作覆蓋範圍不夠，存在工作死角；或覆蓋全部工作範圍的時間過長；或被困在一些特殊地形。2012年4月前，覆蓋和順利通過狹窄區域或邊角是自動工作裝置的路徑規劃所遭遇的主要技術困難。商業化的自動工作裝置絕大部分均採用隨機路逕行走，即沿直線在工作範圍內行進，當遇到障礙物或者邊界線以後，首先剎車停止行走，然後隨機或以預定程式轉向，然後啟動離開，自動工作裝置僅能夠感應到自己遇到了障礙或者邊界，但無法知道自己的原始行走方向以及在工作區域內的確切位置，因而也無法合理的判斷下一步向何方轉向是優選方案，從而導致在狹窄區域內，只能隨機的亂撞，離開該區域需要很長的時間，甚至可能無法離開；同時，由於無法判斷下一步向何方轉向，自動工作裝置需要先停止行走再轉向而不能直接轉向，加上家用的自動行走設備工作區域不大，很快就會從一端走到另一端，導致自動行走設備在整個工作過程中不斷的停止和啟動，不能持續行走，很多時間浪費在停止和啟動上，這極大地降低了整體行走速度，導致工作效率較低，同時也加大了自動行走設備的機械磨損，降低了使用壽命。
發明內容
專利目的
《自動工作系統、自動行走設備及其轉向方法》的目的在於提供一種轉向路徑選擇合理高效的自動行走設備、一種自動行走設備的合理高效的轉向方法，以及包括該自動行走設備的自動工作系統。
技術方案
《自動工作系統、自動行走設備及其轉向方法》提供了一種自動行走設備，用於在由界限所限定的工作範圍內行走並工作，包括：殼體，殼體具有縱向的中軸線；行走模組，安裝於殼體，所述行走模組帶動自動行走設備行走和轉向，行走模組包括輪組和驅動輪組行走的驅動馬達；界限偵測模組，偵測自動行走設備和界限之間的位置關係；能量模組，安裝於殼體，為自動行走設備提供能量；控制模組，與行走模組和界限偵測模組電性連線；所述自動行走設備在駛向界限併到達預設的位置關係後轉向以駛離界限，在預設的位置關係時所述界限被與所述中軸線的交點分為兩個側邊，控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備和界限之間的角度關係的信號，控制行走模組執行轉向，使得轉向完成時自動行走設備的中軸線始終與界限的一側邊成銳角或直角，該界限的另一側邊在轉向開始時與自動行走設備的中軸線成銳角或直角。
優選的，行走模組帶動自動行走設備向減小中軸線和界限所成的銳角夾角或直角夾角的方向轉動。
優選的，所述轉動的轉角小於180度。
優選的，所述轉動的轉角大於等於90度。
優選的，所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件。
優選的，所述邊界感應元件相對於中軸線對稱布置。
優選的，所述邊界感應元件位於殼體的前部。
優選的，所述邊界感應元件為電感。
優選的，所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件距離界限到達預設距離。
優選的，所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件到達界限外。
優選的，所述角度關係為，所述中軸線和界限交點兩側的側邊和中軸線之間形成的夾角的角度為銳角或直角或鈍角。
優選的，所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件，所述一側的邊界感應元件首先傳送其自身到達距離界限一預設距離的信號給控制模組後，控制模組判斷位於中軸線的所述一側的界限和所述中軸線成銳角夾角。
優選的，所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件，所述一側的邊界感應元件首先傳送其自身到達界限外的信號給控制模組後，控制模組判斷位於中軸線的所述一側的界限和所述中軸線成銳角夾角。
優選的，所述角度關係為，所述中軸線和界限交點兩側的側邊和中軸線之間形成的夾角的角度值。
優選的，所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件，所述控制模組記錄兩側的邊界感應元件分別傳送其自身和界限之間達到一預設距離的信號的時間之內，自動行走設備行走的距離，計算出所述中軸線和界限之間的夾角值。
優選的，所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件，所述控制模組記錄兩側的邊界感應元件分別傳送其自身到達界限外的信號的時間之內，自動行走設備行走的距離，計算出所述中軸線和界限之間的夾角值。
優選的，所述自動行走設備為自動割草機，還包括位於殼體下方的切割組件和驅動該切割組件進行切割的切割馬達。
優選的，從所述自動行走設備駛向界限併到達預設的位置關係開始，到轉向完成，所述自動行走設備保持行走。
優選的，在轉向啟動之後，完成之前，自動行走設備沿界限行走一段距離。
該發明還揭示了一種自動工作系統，包括：界限，用於限定自動工作系統的工作範圍，還包括前述的自動行走設備。
優選的，所述界限包括邊界線信號發生元件和連線該邊界線信號發生元件的邊界線，所述邊界線信號發生元件向邊界線上傳送周期性電流信號。該發明還揭示了一種自動行走設備的轉向方法，所述自動行走設備用於在由界限所限定的工作範圍內行走並工作，包括以下步驟：自動行走設備駛向界限；自動行走設備監測自身和界限的位置關係；當自動行走設備和界限之間達到一預設位置關係時，偵測自動行走設備和界限之間的角度關係，此時所述界限被與所述中軸線的交點分為兩個側邊；自動行走設備轉向而駛離界限，並使得轉向完成時始終為自動行走設備的中軸線與界限的一側邊成銳角或直角，該界限的另一側邊在轉向開始時與自動行走設備的中軸線成銳角或直角。
優選的，自動行走設備向減小自身的中軸線和界限之間的銳角或直角夾角的方向轉動。
優選的，在轉向啟動之後，完成之前，自動行走設備沿界限行走一段距離。
優選的，在轉向啟動之後，完成之前，自動行走設備沿界限行走預設時間或預設距離。
優選的，所述預設距離在20厘米至100厘米之間。
優選的，所述自動行走設備的中軸線兩側分別具有一個邊界感應元件，所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件距離界限到達預設距離，所述偵測自動行走設備和界限的角度關係進一步包括以下步驟：位於自動行走設備一側的邊界感應元件偵測到其自身到達該預設距離後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；位於自動行走設備另一側的邊界感應元件偵測到其自身到達該預設距離後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；控制模組根據所收到的撞線信號，判斷先偵測到其自身到達該預設距離的邊界感應元件所在的一側與界限形成銳角夾角。
優選的，所述自動行走設備的中軸線兩側分別具有一個邊界感應元件，所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件到達界限外，所述偵測自動行走設備和界限的角度關係進一步包括以下步驟：位於自動行走設備一側的邊界感應元件偵測到自動行走設備到達界限外後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；位於自動行走設備另一側的邊界感應元件偵測到自動行走設備到界限外後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；控制模組根據所收到的撞線信號，判斷先偵測到其自身位於界限外的邊界感應元件所在的一側與界限形成銳角夾角。
優選的，所述自動行走設備的中軸線兩側分別具有一個邊界感應元件，所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件距離界限到達預設距離，所述偵測自動行走設備和界限的角度關係進一步包括以下步驟：在一側的邊界感應元件首先偵測到其自身到達該預設距離後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；自動行走設備繼續行走，當另一側的邊界感應元件偵測到其自身到達該預設距離後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；根據所收到的撞線信號確定兩個邊界感應元件分別到達該預設距離的時間；監測所述時間內，自動行走設備行走的距離；根據該行走的距離和兩個邊界感應元件之間的間距，計算達到所述預設距離時，自動行走設備的中軸線和界限之間的夾角角度值。
優選的，所述自動行走設備的中軸線兩側分別具有一個邊界感應元件，所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件到達界限外，所述偵測自動行走設備和界限的角度關係進一步包括以下步驟：位於自動行走設備一側的邊界感應元件首先偵測到自動行走設備到達界限外後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；自動行走設備繼續行走，當另一側的邊界感應元件偵測到自動行走設備到界限外後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；根據所收到的撞線信號確定兩個邊界感應元件分別到達該預設距離的時間；監測所述時間內，自動行走設備行走的距離；根據該行走的距離和兩個邊界感應元件之間的間距，計算達到所述預設距離時，自動行走設備的中軸線和界限之間的夾角角度值。
優選的，所述轉向的轉角大於等於90度，小於180度。
該發明還提供了一種自動行走設備，用於在由界限所限定的工作範圍內行走並工作，包括：殼體，殼體具有縱向的中軸線；行走模組，安裝於殼體，所述行走模組帶動自動行走設備行走和轉向，行走模組包括輪組和驅動輪組行走的驅動馬達；界限偵測模組，偵測自動行走設備和界限之間的位置關係；能量模組，安裝於殼體，為自動行走設備提供能量；控制模組，與行走模組和界限偵測模組電性連線，所述自動行走設備在駛向界限併到達預設的位置關係後轉向以駛離界限，在預設的位置關係時所述界限被與所述中軸線的交點分為兩個側邊，控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備和界限之間的角度關係的信號，控制行走模組執行轉向，行走模組帶動自動行走設備向減小中軸線和界限所成的銳角夾角或直角夾角的方向轉動。
優選的，轉向完成時自動行走設備的中軸線始終與界限的一側邊成銳角或直角，該界限的另一側邊在轉向開始時與自動行走設備的中軸線成銳角或直角。
該發明還提供了一種自動行走設備的轉向方法，所述自動行走設備用於在由界限所限定的工作範圍內行走並工作，包括以下步驟：自動行走設備駛向界限；自動行走設備監測自身和界限的位置關係；當自動行走設備和界限之間達到一預設位置關係時，偵測自動行走設備和界限之間的角度關係；自動行走設備向減小自身的中軸線和界限之間的銳角或直角夾角的方向轉動。
優選的，當自動行走設備和界限之間達到一預設位置關係時，所述界限被與所述中軸線的交點分為兩個側邊；轉向完成時自動行走設備的中軸線始終與界限的一側邊成銳角或直角，該界限的另一側邊在轉向開始時與自動行走設備的中軸線成銳角或直角。
該發明還提供了一種自動行走設備，用於在由界限所限定的工作範圍內行走並工作，包括：殼體，殼體具有縱向的中軸線，殼體被所述中軸線分為兩側，分別為左側和右側；行走模組，安裝於殼體，所述行走模組帶動自動行走設備行走和轉向，行走模組包括輪組和驅動輪組行走的驅動馬達；界限偵測模組，安裝於殼體，偵測自動行走設備和界限之間的位置關係；能量模組，安裝於殼體，為自動行走設備提供能量；控制模組，與行走模組和界限偵測模組電性連線；所述自動行走設備在駛向界限併到達預設的位置關係後轉向以駛離界限，在自動行走設備到達所述預設的位置關係時，控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備的其中一側更接近界限的信號，控制行走模組執行轉向，使得轉向完成時，始終為所述自動行走設備的所述其中一側到界限的距離小於其中另一側到界限的距離。
優選的，在到達所述預設的位置關係時，若左側更接近界限，則自動行走設備順時針轉向；若右側更接近界限，則自動行走設備逆時針轉向。
優選的，所述轉動的轉角大於等於90度，小於180度。
優選的，所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件。
優選的，所述邊界感應元件相對於中軸線對稱布置，位於殼體的前部。
優選的，所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件距離界限到達預設距離。
優選的，所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件到達界限外。
優選的，當一側的邊界感應元件首先傳送其自身和界限之間達到預設距離的信號給控制模組後，控制模組判斷該一側更接近界限。
優選的，當一側的邊界感應元件首先傳送其自身到達界限外的信號給控制模組後，控制模組判斷該一側更接近界限。
優選的，所述自動行走設備為自動割草機，還包括位於殼體下方的切割組件和驅動該切割組件進行切割的切割馬達。
優選的，從所述自動行走設備駛向界限併到達預設的位置關係開始，到轉向完成，所述自動行走設備保持行走。
優選的，在轉向啟動之後，完成之前，自動行走設備沿界限行走一段距離。
該發明還提供了一種自動工作系統，包括：界限，用於限定自動工作系統的工作範圍，還包括前述的自動行走設備。
優選的，所述界限包括邊界線信號發生元件和連線該邊界線信號發生元件的邊界線，所述邊界線信號發生元件向邊界線上傳送周期性電流信號。
該發明還提供了一種自動行走設備的轉向方法，自動行走設備具有中軸線，中軸線將自動行走設備分為兩側，分別為左側和右側，包括以下步驟：自動行走設備駛向界限；自動行走設備監測自身和界限的位置關係；當自動行走設備和界限之間達到一預設位置關係時，判斷自動行走設備的哪一側更接近界限；自動行走設備轉向而駛離界限，並使得轉向完成時，始終為所述自動行走設備的其中一側到界限的距離小於其中另一側到界限的距離，所述其中一側在轉向開始時更接近界限。
優選的，在到達所述預設的位置關係時，若左側更接近界限，則自動行走設備順時針轉向；若右側更接近界限，則自動行走設備逆時針轉向。
優選的，在轉向啟動之後，完成之前，自動行走設備沿界限行走一段距離。
優選的，在轉向啟動之後，完成之前，自動行走設備沿界限行走預設時間或預設距離。
優選的，所述轉向的轉角大於等於90度，小於180度。
優選的，所述自動行走設備的中軸線兩側分別具有一個邊界感應元件，所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件距離界限到達預設距離。
優選的，判斷自動行走設備的哪一側更接近界限的步驟具體為：當一側的邊界感應元件首先傳送其自身和界限之間達到預設距離的信號給控制模組後，控制模組判斷該一側更接近界限。
優選的，所述自動行走設備的中軸線兩側分別具有一個邊界感應元件，所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件到達界限外。
優選的，判斷自動行走設備的哪一側更接近界限的步驟具體為：當一側的邊界感應元件首先傳送其自身到達界限外的信號給控制模組後，控制模組判斷該一側更接近界限。
該發明還提供了一種自動行走設備，用於在由界限所限定的工作範圍內行走並工作，包括：殼體，殼體具有縱向的中軸線，殼體被所述中軸線分為兩側，分別為左側和右側；行走模組，安裝於殼體，所述行走模組帶動自動行走設備行走和轉向，行走模組包括輪組和驅動輪組行走的驅動馬達；安裝於殼體的界限偵測模組，偵測自動行走設備和界限之間的位置關係；能量模組，安裝於殼體，為自動行走設備提供能量；控制模組，與行走模組和界限偵測模組電性連線；所述自動行走設備在駛向界限併到達預設的位置關係後轉向以駛離界限，在自動行走設備到達所述預設的位置關係時，控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備的其中一側更接近界限的信號，控制行走模組執行轉向，若左側更接近界限，則自動行走設備順時針轉向；若右側更接近界限，則自動行走設備逆時針轉向。
優選的，轉向完成時，始終為所述自動行走設備的所述其中一側到界限的距離小於其中另一側到界限的距離。
該發明還提供了一種自動行走設備的轉向方法，自動行走設備具有中軸線，中軸線將自動行走設備分為兩側，分別為左側和右側，包括以下步驟：自動行走設備駛向界限；自動行走設備監測自身和界限的位置關係；當自動行走設備和界限之間達到一預設位置關係時，判斷自動行走設備的哪一側更接近界限；自動行走設備轉向而駛離界限，若左側更接近界限，則自動行走設備順時針轉向；若右側更接近界限，則自動行走設備逆時針轉向。
優選的，轉向完成時，始終為所述自動行走設備的其中一側到界限的距離小於其中另一側到界限的距離，所述其中一側在轉向開始時更接近界限。
該發明還提供了一種自動行走設備，用於在由界限所限定的工作範圍內行走並工作，包括：殼體，殼體具有縱向的中軸線，所述中軸線將殼體分為兩側，分別為左側和右側；行走模組，安裝於殼體，所述行走模組帶動自動行走設備行走和轉向，行走模組包括輪組和驅動輪組行走的驅動馬達；安裝於殼體的界限偵測模組，偵測自動行走設備和界限之間的位置關係；能量模組，安裝於殼體，為自動行走設備提供能量；控制模組，與行走模組和界限偵測模組電性連線；所述自動行走設備接收界限偵測模組傳送的代表自動行走設備和界限之間的位置關係的信號，在到達預設的位置關係後，控制模組控制行走模組轉向以駛離界限；從自動行走設備和界限之間達到到達預設的位置關係開始，到轉向完成，所述自動行走設備保持行走。
優選的，從自動行走設備和界限之間達到預設距離開始，直到轉向完成，所述驅動馬達驅動輪組持續運動。
優選的，所述控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備和界限之間的角度關係的信號，控制行走模組執行轉向，使得轉向完成時自動行走設備的中軸線始終與界限的一側邊成銳角或直角，該界限的另一側邊在轉向開始時與自動行走設備的中軸線成銳角或直角。
優選的，所述控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備和界限之間的角度關係的信號，控制行走模組執行轉向，且行走模組帶動自動行走設備向減小中軸線和界限所成的銳角夾角或直角夾角的方向轉動。
優選的，所述角度關係為，所述中軸線和界限交點兩側的側邊的角度和中軸線之間形成的夾角為銳角或直角或鈍角。
優選的，所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件，所述一側的邊界感應元件首先傳送其自身到達距離界限一預設距離的信號給控制模組後，控制模組判斷位於中軸線的所述一側的界限和所述中軸線成銳角夾角。
優選的，所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件，所述一側的邊界感應元件首先傳送其自身到達界限外的信號給控制模組後，控制模組判斷位於中軸線的所述一側的界限和所述中軸線成銳角夾角。
優選的，所述角度關係為，所述中軸線和界限交點兩側的側邊和中軸線之間形成的夾角的角度值。
優選的，所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件，所述控制模組記錄兩側的邊界感應元件分別傳送其自身和界限之間達到一預設距離的信號的時間之內，自動行走設備行走的距離，計算出所述中軸線和界限之間的夾角值。
優選的，所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件，所述控制模組記錄兩側的邊界感應元件分別傳送其自身到達界限外的信號的時間之內，自動行走設備行走的距離，計算出所述中軸線和界限之間的夾角值。
優選的，在自動行走設備到達所述預設的位置關係時，控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備的其中一側更接近界限的信號，控制行走模組執行轉向，使得轉向完成時，始終為所述自動行走設備的所述其中一側到界限的距離小於其中另一側到界限的距離。
優選的，在自動行走設備到達所述預設的位置關係時，控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備的其中一側更接近界限的信號，控制行走模組執行轉向，若左側更接近界限，則自動行走設備順時針轉向；若右側更接近界限，則自動行走設備逆時針轉向。
優選的，所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件。
優選的，所述邊界感應元件位於殼體的前部，相對於中軸線對稱布置。
優選的，所述轉向的轉角大於等於90度，小於180度。
優選的，所述自動行走設備為自動割草機，還包括位於殼體下方的切割組件和驅動該切割組件進行切割的切割馬達。
該發明還提供了一種自動工作系統，包括：界限，用於限定自動工作系統的工作範圍，還包括前述的自動行走設備。
優選的，所述界限包括邊界線信號發生元件和連線該邊界線信號發生元件的邊界線，所述邊界線信號發生元件向邊界線上傳送周期性電流信號，所述邊界感應元件為電感。
優選的，自動行走設備駛向界限；自動行走設備監測自身和界限的位置關係；當自動行走設備和界限之間達到一預設位置關係時，自動行走設備轉向而駛離界限，且從自動行走設備和界限之間達到到達預設的位置關係開始，到轉向完成，所述自動行走設備保持行走。
優選的，進一步包括以下步驟：當自動行走設備和界限之間達到一預設位置關係時，偵測自動行走設備和界限之間的角度關係，此時所述界限被與所述中軸線的交點分為兩個側邊；自動行走設備轉向而駛離界限，並使得轉向完成時始終為自動行走設備的中軸線與界限的一側邊成銳角或直角，該界限的另一側邊在轉向開始時與自動行走設備的中軸線成銳角或直角。
優選的，進一步包括以下步驟：當自動行走設備和界限之間達到一預設位置關係時，偵測自動行走設備和界限之間的角度關係；自動行走設備向減小達到預設距離時，前述中軸線和界限之間的銳角或直角夾角的方向轉向。
優選的，所述轉向的轉角大於等於90度，小於180度。
該發明還提高了一種自動行走設備，用於在界限所限定的工作範圍內行走並工作，包括：殼體，殼體具有縱向的中軸線，殼體被所述中軸線分為兩側，分別為左側和右側；行走模組，安裝於殼體，所述行走模組帶動自動行走設備行走和轉向，行走模組包括輪組和驅動輪組行走的驅動馬達；界限偵測模組，安裝於殼體，偵測自動行走設備和界限之間的位置關係；能量模組，安裝於殼體，為自動行走設備提供能量；控制模組，與行走模組和界限偵測模組電性連線，所述自動行走設備在駛向界限併到達一預設的位置關係後轉向以駛離界限，在轉向啟動之後，完成之前，控制模組控制行走模組，帶動自動行走設備沿界限行走一段距離。
優選的，在轉向啟動之後，完成之前，控制模組控制行走模組，帶動自動行走設備沿界限行走預設距離或預設時間。
優選的，所述預設距離在20厘米到100厘米之間。
優選的，控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備和界限之間的角度關係的信號，控制行走模組執行轉向，使得轉向完成時自動行走設備的中軸線始終與界限的一側邊成銳角或直角，該界限的另一側邊在轉向開始時與自動行走設備的中軸線成銳角或直角。
優選的，控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備和界限之間的角度關係的信號，控制行走模組執行轉向，行走模組帶動自動行走設備向減小中軸線和界限所成的銳角夾角或直角夾角的方向轉動。
優選的，在自動行走設備到達所述預設的位置關係時，控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備的其中一側更接近界限的信號，控制行走模組執行轉向，使得轉向完成時，始終為所述自動行走設備的所述其中一側到界限的距離小於其中另一側到界限的距離。
優選的，在自動行走設備到達所述預設的位置關係時，控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備的其中一側更接近界限的信號，控制行走模組執行轉向，若左側更接近界限，則行走模組帶動自動行走設備順時針轉向；若右側更接近界限，則行走模組帶動自動行走設備逆時針轉向。
優選的，從所述自動行走設備駛向界限併到達預設的位置關係開始，到轉向完成，所述自動行走設備保持行走。
優選的，所述自動行走設備為自動割草機，還包括位於殼體下方的切割組件和驅動該切割組件進行切割的切割馬達。
該發明還提供了一種自動工作系統，包括：界限，用於限定自動工作系統的工作範圍，還包括前述的自動行走設備。
優選的，所述界限包括邊界線信號發生元件和連線該邊界線信號發生元件的邊界線，所述邊界線信號發生元件向邊界線上傳送周期性電流信號，所述界限偵測模組包括感應所述邊界線信號的電感。
優選的，自動行走設備沿線行走時，所述控制模組控制行走模組保持所述電感到邊界線的距離不變。
優選的，所述中軸線的兩側分別設有一個所述電感，位於自動行走設備沿邊界線行走時，一側的電感位於邊界線內，另一側的電感位於邊界線外，所述控制模組控制行走模組保持兩個電感到邊界線的距離相等。
該發明還提供了一種自動行走設備的轉向方法，自動行走設備具有中軸線，中軸線將自動行走設備分為兩側，分別為左側和右側，包括以下步驟：自動行走設備駛向界限；自動行走設備監測自身和界限的位置關係；當自動行走設備和界限之間達到一預設位置關係時，自動行走設備轉向而駛離界限，且在轉向啟動之後，完成之前，控制模組控制行走模組，帶動自動行走設備沿界限行走一段距離。
優選的，還包括以下步驟：當自動行走設備和界限之間達到一預設位置關係時，判斷自動行走設備的哪一側更接近界限；轉向完成時，始終為所述自動行走設備的其中一側到界限的距離小於其中另一側到界限的距離，所述其中一側在轉向開始時更接近界限。
優選的，在到達所述預設的位置關係時，若左側更接近界限，則自動行走設備順時針轉向；若右側更接近界限，則自動行走設備逆時針轉向。
該發明還提供了一種自動行走設備，用於在由邊界線所限定的工作範圍內行走並工作，包括：殼體，殼體具有縱向的中軸線；安裝於殼體的行走模組，所述行走模組帶動自動行走設備行走和轉向，行走模組包括輪組和驅動輪組行走的驅動馬達；安裝於殼體的邊界感應元件，用於在自動行走設備越過邊界線時，發出撞線信號；安裝於殼體的能量模組，為自動行走設備提供能量；控制模組，與行走模組和界限偵測模組電性連線，當所述控制模組接收到撞線信號後，驅使所述行走模組帶動自動行走裝置轉向返回邊界線內，所述控制模組再次接收到撞線信號後，記錄代表兩次撞線信號之間的時間間隔或行駛距離的數據值，若該數據值大於一第一預設值，則判斷前述的轉向朝著減小第一次越過邊界線時，自動割草機的中軸線和邊界線之間的鈍角夾角的方向。
優選的，所述邊界感應元件的數量為1個。
優選的，所述控制模組將所述數據值和一第二預設值相比較，若所述數據值小於第二預設值，則判斷前述的轉向朝著減小第一次越過邊界線時自動割草機的中軸線和邊界線之間的銳角夾角的方向；若數據值位於第一預設值和第二預設值之間，則判斷前述的轉向朝著減小第一次越過邊界線時自動割草機的中軸線和邊界線之間的直角夾角的方向。
優選的，所述第一預設時間等於第二預設時間。
優選的，當判斷前述的轉向朝著減小第一次越過邊界線時自動割草機的中軸線和邊界線之間的鈍角夾角的方向，控制模組控制行走模組反向轉向，直到反向轉向後所述中軸線和原鈍角夾角的位於邊界線上的邊成銳角。
該發明還提供了一種自動工作系統，包括：邊界線，帶有邊界信號，用於限定工作範圍；邊界信號發生器，用於向邊界線傳送邊界信號，還包括前述的自動行走設備。
優選的，所述邊界信號發生器發出周期性的電流信號。
該發明還提供了一種自動行走設備的轉向方法，所述自動行走設備具有中軸線，包括以下步驟：朝向邊界線移動；第一次越過邊界線，到達邊界線外；向邊界線內轉向，第二次越過邊界線；記錄代表兩次撞線信號之間的時間間隔或行駛距離的數據值；若該數據值大於一第一預設值，則判斷前述的轉向朝著減小第一次越過邊界線時，自動割草機的中軸線和邊界線之間的鈍角夾角的方向。
優選的，還包括以下步驟：將所述數據值和一第二預設值相比較；若所述數據值小於第二預設值，則判斷前述的轉向朝著減小第一次越過邊界線時自動割草機的中軸線和邊界線之間的銳角夾角的方向，若數據值位於第一預設值和第二預設值之間，則判斷前述的轉向朝著減小第一次越過邊界線時自動割草機的中軸線和邊界線之間的直角夾角的方向。
優選的，還包括以下步驟：當判斷前述的轉向朝著減小第一次越過邊界線時自動割草機的中軸線和邊界線之間的鈍角夾角的方向，自動行走設備反向轉向，直到反向轉向後所述中軸線和原鈍角夾角的位於邊界線上的邊成銳角。
有益效果
與2012年4月前已有技術相比，該發明的有益效果是：自動行走設備在保持轉向後與交點另一側的邊界線的夾角也為銳角，或者自動行走設備的首先接近邊界的一側到界限的距離小於所述另一側到界限的距離的前提下，以較小的轉角轉向了工作範圍之內。使得最終達到的自動行走設備的行走具有方向性。
若以自動行走設備和界限的交點處的界限垂直線將工作範圍分為兩部分，則轉向後自動行走設備會從原來一部分移動到另一部分中，而不會停留在原來部分。這樣，自動行走設備會更經常的巡航到不同的區域，增加了工作區域覆效率，並且更容易從一些原來的自動行走設備不易走出的區域走出。
並且，該發明的自動行走設備在轉向時，或者說從接近邊界到離開邊界，自動行走設備是保持行走的，或者說驅動馬達保持驅動輪組。從而極大的提高了割草機的整體效率，增強了效率，節約了能量，節能環保，提高電池使用壽命，在單位電池時間內切割了更多的草或進行了更多的工作。
經過統計，使用該發明的路徑規劃方式後，在同樣的滿電量情況下，自動行走設備可以多工作約20％的路徑，有效利用了自動行走設備本身慣性，達到了極佳的節能效果。同時，在同樣的工作時間內，使用該方法的自動行走設備比未使用該方法的自動行走設備多行走了約35％的長度，提高了工作效率。
附圖說明
圖1是《自動工作系統、自動行走設備及其轉向方法》的具體實施例的自動工作系統的整體示意圖。
圖2是該發明的具體實施例的自動割草系統的整體示意圖。
圖3是該發明的具體實施例的自動割草機的結構圖。
圖4是該發明的具體實施例的自動割草機的路徑選擇圖。
圖5是該發明的具體實施例的自動割草機的路徑選擇圖。
圖6是該發明的具體實施例的自動割草機的路徑選擇圖。
圖7是該發明的具體實施例的自動割草機轉向前後和邊界線的角度關係示意圖。
圖8是該發明的具體實施例的自動割草機的兩側在轉向前後和邊界線的位置關係示意圖。
圖9是該發明的具體實施例的自動割草機的依靠一個感測器轉向的原理示意圖。
圖10是2012年4月前已有技術的自動行走設備通過狹窄區域的路徑圖。
圖11是該發明的具體實施例的自動行走設備通過狹窄區域的路徑圖。
圖12是該發明的體實施例的自動行走設備通過狹窄區域的另一路徑圖。
1 | 自動工作設備 | 3 | 界限 | 5 | 停靠站 |
7 | 工作區域 | 11 | 自動割草機 | 13 | 邊界線 |
15 | 隔離島 | 17 | 障礙 | 21 | 殼體 |
23 | 驅動輪 | 25 | 輔助輪 | 27 | 驅動馬達 |
29 | 切割組件 | 31 | 切割馬達 | 33 | 中軸線 |
35 | 邊界感應元件 | 41 | 交點 | - | - |
權利要求
1.一種自動行走設備，用於在由界限所限定的工作範圍內行走並工作，包括：殼體，殼體具有縱向的中軸線；行走模組，安裝於殼體，所述行走模組帶動自動行走設備行走和轉向，行走模組包括輪組和驅動輪組行走的驅動馬達；界限偵測模組，偵測自動行走設備和界限之間的位置關係；能量模組，安裝於殼體，為自動行走設備提供能量；控制模組，與行走模組和界限偵測模組電性連線；所述自動行走設備在駛向界限併到達預設的位置關係後轉向以駛離界限，在預設的位置關係時所述界限被與所述中軸線的交點分為兩個側邊，其特徵在於：控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備和界限之間的角度關係的信號，控制行走模組執行轉向，使得轉向完成時自動行走設備的中軸線始終與界限的一側邊成銳角或直角，該界限的另一側邊在轉向開始時與自動行走設備的中軸線成銳角或直角，行走模組帶動自動行走設備向減小中軸線和界限所成的銳角夾角或直角夾角的方向轉動。
2.根據權利要求1所述的自動行走設備，其特徵在於：所述轉動的轉角小於180度，大於等於90度。
3.根據權利要求1所述的自動行走設備，其特徵在於：所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件。
4.根據權利要求3所述的自動行走設備，其特徵在於：所述邊界感應元件相對於中軸線對稱布置，位於殼體的前部。
5.根據權利要求3所述的自動行走設備，其特徵在於：所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件距離界限到達預設距離。
6.根據權利要求3所述的自動行走設備，其特徵在於：所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件到達界限外。
7.根據權利要求1所述的自動行走設備，其特徵在於：所述角度關係為，所述中軸線和界限交點兩側的側邊和中軸線之間形成的夾角的角度為銳角或直角或鈍角。
8.根據權利要求7所述的自動行走設備，其特徵在於：所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件，所述一側的邊界感應元件首先傳送其自身到達距離界限一預設距離的信號給控制模組後，控制模組判斷位於中軸線的所述一側的界限和所述中軸線成銳角夾角。
9.根據權利要求7所述的自動行走設備，其特徵在於：所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件，所述一側的邊界感應元件首先傳送其自身到達界限外的信號給控制模組後，控制模組判斷位於中軸線的所述一側的界限和所述中軸線成銳角夾角。
10.根據權利要求1所述的自動行走設備，其特徵在於：所述角度關係為，所述中軸線和界限交點兩側的側邊和中軸線之間形成的夾角的角度值。
11.根據權利要求10所述的自動行走設備，其特徵在於：所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件，所述控制模組記錄兩側的邊界感應元件分別傳送其自身和界限之間達到一預設距離的信號的時間之內，自動行走設備行走的距離，計算出所述中軸線和界限之間的夾角值。
12.根據權利要求10所述的自動行走設備，其特徵在於：所述界限偵測模組包括分別位於殼體的中軸線的兩側的邊界感應元件，所述控制模組記錄兩側的邊界感應元件分別傳送其自身到達界限外的信號的時間之內，自動行走設備行走的距離，計算出所述中軸線和界限之間的夾角值。
13.根據權利要求1所述的自動行走設備，其特徵在於：所述自動行走設備為自動割草機，還包括位於殼體下方的切割組件和驅動該切割組件進行切割的切割馬達。
14.根據權利要求1所述的自動行走設備，其特徵在於：從所述自動行走設備駛向界限併到達預設的位置關係開始，到轉向完成，所述自動行走設備保持行走。
15.根據權利要求1所述的自動行走設備，其特徵在於：在轉向啟動之後，完成之前，自動行走設備沿界限行走一段距離。
16.一種自動工作系統，包括：界限，用於限定自動工作系統的工作範圍，其特徵在於：還包括前述任一權利要求所述的自動行走設備。
17.根據權利要求16所述的自動工作系統，其特徵在於：所述界限包括邊界線信號發生元件和連線該邊界線信號發生元件的邊界線，所述邊界線信號發生元件向邊界線上傳送周期性電流信號。
18.一種自動行走設備的轉向方法，所述自動行走設備用於在由界限所限定的工作範圍內行走並工作，其特徵在於，包括以下步驟：自動行走設備駛向界限；自動行走設備監測自身和界限的位置關係；當自動行走設備和界限之間達到一預設位置關係時，偵測自動行走設備和界限之間的角度關係，此時所述界限被與所述中軸線的交點分為兩個側邊；自動行走設備轉向而駛離界限，並使得轉向完成時始終為自動行走設備的中軸線與界限的一側邊成銳角或直角，該界限的另一側邊在轉向開始時與自動行走設備的中軸線成銳角或直角，自動行走設備向減小自身的中軸線和界限之間的銳角或直角夾角的方向轉動。
19.根據權利要求18所述的自動行走設備的轉向方法，其特徵在於：在轉向啟動之後，完成之前，自動行走設備沿界限行走一段距離。
20.根據權利要求18所述的自動行走設備的轉向方法，其特徵在於：在轉向啟動之後，完成之前，自動行走設備沿界限行走預設時間或預設距離。
21.根據權利要求20所述的自動行走設備的轉向方法，其特徵在於：所述預設距離在20厘米至100厘米之間。
22.根據權利要求18所述的自動行走設備的轉向方法，其特徵在於，所述自動行走設備的中軸線兩側分別具有一個邊界感應元件，所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件距離界限到達預設距離，所述偵測自動行走設備和界限的角度關係進一步包括以下步驟：位於自動行走設備一側的邊界感應元件偵測到其自身到達該預設距離後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；位於自動行走設備另一側的邊界感應元件偵測到其自身到達該預設距離後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；控制模組根據所收到的撞線信號，判斷先偵測到其自身到達該預設距離的邊界感應元件所在的一側與界限形成銳角夾角。
23.根據權利要求18所述的自動行走設備的轉向方法，其特徵在於，所述自動行走設備的中軸線兩側分別具有一個邊界感應元件，所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件到達界限外，所述偵測自動行走設備和界限的角度關係進一步包括以下步驟：位於自動行走設備一側的邊界感應元件偵測到自動行走設備到達界限外後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；位於自動行走設備另一側的邊界感應元件偵測到自動行走設備到界限外後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；控制模組根據所收到的撞線信號，判斷先偵測到其自身位於界限外的邊界感應元件所在的一側與界限形成銳角夾角。
24.根據權利要求18所述的自動行走設備的轉向方法，其特徵在於，所述自動行走設備的中軸線兩側分別具有一個邊界感應元件，所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件距離界限到達預設距離，所述偵測自動行走設備和界限的角度關係進一步包括以下步驟：在一側的邊界感應元件首先偵測到其自身到達該預設距離後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；自動行走設備繼續行走，當另一側的邊界感應元件偵測到其自身到達該預設距離後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；根據所收到的撞線信號確定兩個邊界感應元件分別到達該預設距離的時間；監測所述時間內，自動行走設備行走的距離；根據該行走的距離和兩個邊界感應元件之間的間距，計算達到所述預設距離時，自動行走設備的中軸線和界限之間的夾角角度值。
25.根據權利要求18所述的自動行走設備的轉向方法，其特徵在於，所述自動行走設備的中軸線兩側分別具有一個邊界感應元件，所述預設位置關係為其中一個邊界感應元件到達界限外，所述偵測自動行走設備和界限的角度關係進一步包括以下步驟：位於自動行走設備一側的邊界感應元件首先偵測到自動行走設備到達界限外後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；自動行走設備繼續行走，當另一側的邊界感應元件偵測到自動行走設備到界限外後，向自動行走設備的控制模組傳送一撞線信號；根據所收到的撞線信號確定兩個邊界感應元件分別到達該預設距離的時間；監測所述時間內，自動行走設備行走的距離；根據該行走的距離和兩個邊界感應元件之間的間距，計算達到所述預設距離時，自動行走設備的中軸線和界限之間的夾角角度值。
26.根據權利要求18所述的自動行走設備的轉向方法，其特徵在於，所述轉向的轉角大於等於90度，小於180度。
27.一種自動行走設備，用於在由界限所限定的工作範圍內行走並工作，包括：殼體，殼體具有縱向的中軸線；行走模組，安裝於殼體，所述行走模組帶動自動行走設備行走和轉向，行走模組包括輪組和驅動輪組行走的驅動馬達；界限偵測模組，偵測自動行走設備和界限之間的位置關係；能量模組，安裝於殼體，為自動行走設備提供能量；控制模組，與行走模組和界限偵測模組電性連線，所述自動行走設備在駛向界限併到達預設的位置關係後轉向以駛離界限，在預設的位置關係時所述界限被與所述中軸線的交點分為兩個側邊，其特徵在於：控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備和界限之間的角度關係的信號，控制行走模組執行轉向，行走模組帶動自動行走設備向減小中軸線和界限所成的銳角夾角或直角夾角的方向轉動。
28.根據權利要求27所述的自動行走設備，其特徵在於：轉向完成時自動行走設備的中軸線始終與界限的一側邊成銳角或直角，該界限的另一側邊在轉向開始時與自動行走設備的中軸線成銳角或直角。
29.一種自動行走設備的轉向方法，所述自動行走設備用於在由界限所限定的工作範圍內行走並工作，其特徵在於，包括以下步驟：自動行走設備駛向界限；自動行走設備監測自身和界限的位置關係；當自動行走設備和界限之間達到一預設位置關係時，偵測自動行走設備和界限之間的角度關係；自動行走設備向減小自身的中軸線和界限之間的銳角或直角夾角的方向轉動。
30.根據權利要求29所述的自動行走設備的轉向方法，其特徵在於：當自動行走設備和界限之間達到一預設位置關係時，所述界限被與所述中軸線的交點分為兩個側邊；轉向完成時自動行走設備的中軸線始終與界限的一側邊成銳角或直角，該界限的另一側邊在轉向開始時與自動行走設備的中軸線成銳角或直角。
實施方式
如圖1，該具體實施方式的自動工作系統包括自動行走設備1、界線3和停靠站5。其中界限3用於限制自動工作系統的工作區域7，自動行走設備在界限之中或之間行走並工作，停靠站用於供自動行走設備停泊，尤其是在能源不足時返回補充能量。
界限是邊界和障礙的統稱。邊界是整個工作區域的外圍，通常首尾相連，將工作區域封閉，邊界可以是實體的也可以是電子的，即可以由牆壁、籬笆，欄桿等形成邊界，也可以由邊界信號發生裝置發出虛擬邊界信號，如電磁信號或光信號。障礙是位於工作範圍內的無法在其上行走的部分或區域，如室內的沙發、床櫃，或室外的水塘、花台等，類似的，障礙也可以是實體的或者電子的，實體的障礙可以由前述的障礙物自身形成，電子的障礙可以由邊界信號發生裝置發出虛擬障礙信號形成。虛擬邊界信號和虛擬障礙信號可以為同一種信號也可以為不同的信號，由具體需求選擇。
自動行走設備可以是自動割草機，或者自動吸塵器等，它們自動行走於工作區域的地面或表面上，進行割草或吸塵工作。當然，自動行走設備不限於自動割草機和自動吸塵器，也可以為其它設備，如噴灑設備，監視設備等等適合無人值守的設備。
自動行走設備7包括行走模組、工作模組、界限偵測模組、能量模組、控制模組等。
行走模組用於帶動自動行走設備在工作區域7內行走，通常由安裝在自動行走設備7上的輪組和驅動輪組的行走馬達組成。輪組包括連線行走馬達的驅動輪和主要起輔助支撐作用的輔助輪，優選的，在《自動工作系統、自動行走設備及其轉向方法》的具體實施方式中，驅動輪的數量為兩個，位於自動行走設備7的後部，每個驅動輪連線有一個行走馬達，輔助輪的數量為一個或兩個，位於自動行走設備的前部。
工作模組用於執行自動行走設備7的具體工作任務，若自動行走設備7為自動吸塵器，則工作模組包括吸塵馬達，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；若自動行走設備7為自動割草機，則工作模組包括割草刀片、切割馬達等，也可能包括割草高度調節機構等最佳化或調整割草效果的部件。
界限偵測模組用於偵測自動行走設備7和界限3的相對位置關係，具體可能包括距離、角度，界限內外方位中的一種或幾種。界限偵測模組的組成和原理可以為多種，如可以為紅外線式、超音波式、碰撞檢測式，磁感應式等等，其感測器和對應的信號發生裝置的設定位置和數量也是多樣的，並且和路徑規劃方式相關，因此具體將在下文中結合具體實施例和路徑規劃方式講述。
能量模組用於為自動行走設備1的各項工作提供能量，其包括可充電電池和充電連線結構，充電連線結構通常為可露出於自動行走設備外的充電電極片。
控制模組用於控制自動行走設備1自動行走和工作，是自動行走設備1的核心部件，它執行的功能包括控制工作模組啟動工作或停止，生成行走路徑並控制行走模組依照行走，判斷能量模組的電量並及時指令自動行走設備返回充電站自動對接充電等等。控制模組通常包括單片機和存儲器以及其它外圍電路。
除了上述模組，自動行走設備1還包括容納和安裝各個模組的殼體、供使用者操作的控制臺等，自動行走設備1還可能包括各種環境感測器，如濕度感測器，溫度感測器，加速度感測器，光線感測器等，這些感測器可以幫助自動行走設備判斷工作環境，以執行相應的程式。
停靠站5通常位於工作範圍內，常常位於界限3旁邊或界限3上，和市電或其它電能提供系統連線，供自動行走設備返回充電，停靠站5上設有充電電極片，用於和自動行走設備1的相應的電極片對接。
以下詳述該發明的具體實施方式的路徑規劃方式，尤其是離開界限返回界內的方式、在一些普通的自動行走設備1難以通過的狹窄區域的路徑規劃方式。
在描述路徑規劃方法之前，首先介紹一種具體的自動工作系統的結構，以其為基礎講述各個路徑規劃方式。需要指出，這種具體的自動工作系統的具體結構的引入僅僅是為了描述的統一和方便，並非是唯一的，可以具有合適的變化，其中的一些變化將在下文中具體描述。
如圖2，這種自動工作系統為一種自動割草系統。自動割草系統包括：作為自動行走設備的自動割草機11；停靠站5，供自動割草機停泊和充電；位於停靠站5上、生成邊界信號的邊界信號發生器；連線邊界信號發生器的邊界線13，邊界線13和邊界信號發生器形成閉合環形，邊界線13上具有邊界信號，邊界線13以內形成自動割草機的工作範圍。
邊界信號發生器產生周期性的電流信號，傳送到邊界線13中，邊界線13為導線，其上流過相應的周期性電流，周期性的電流在邊界線附近產生周期性的磁場，磁場具有方向性和強弱，在邊界線的兩側的方向相反，即在工作範圍的內外方向相反，且越接近邊界線磁場信號越強。
優選的，該處的周期性電流信號為方波脈衝信號，其生成和識別均較易，可以降低成本，提高效率。
同樣如圖2所示，工作範圍以內還具有隔離島15，隔離島15是工作範圍以內的不適宜進行工作、自動行走設備1繞行的區域，隔離島15內可能是自動行走設備1不能通過的花台、水塘等。在該自動割草系統中，隔離島15同樣由邊界線13圍繞形成，如圖，邊界線13在合適位置從邊界處折向隔離島15，到達隔離島15後環繞隔離島15一周回到隔離島15的邊界線起點，然後貼著邊界線13返回到邊界。這樣，隔離島15的周圍具有了邊界信號，自動割草機11將不會進入隔離島15，而隔離島15和邊界之間則具有兩條彼此緊貼，方向相反的邊界線13，這兩條邊界線13上的電流方向相反，因此產生的磁場相互抵消，因而不會有邊界信號，自動割草機11可以自由通過。
在該自動割草系統中，邊界線13優選的布置的離待割草區域的實際物理界限有一段距離。例如位於草坪中離草坪邊緣30厘米處，又如距離隔離島15中的花台30厘米。這是因為由於界限是非物理實體的虛擬信號，不能物理阻擋自動割草機11，因而為自動割草機11留下了一段慣性移動的距離，讓自動割草機11在監測到邊界線後仍然可以向外移動一段距離而不會離開真正的工作範圍。
同樣如圖2所示，工作範圍以內還具有障礙17，具體可能為工作範圍內的土坡、石塊、樹木等。在該自動割草系統中，類似小的障礙不會使用邊界線圍繞形成隔離島15，而是通過設定在自動割草機11上的障礙感測器檢測。
如圖3，為該自動割草系統的自動割草機結構圖。如前所述的，自動行走設備包括殼體21，以及安裝於殼體的行走模組、工作模組、界限偵測模組、能量模組、控制模組等。
在該自動割草機11中，行走模組包括安裝於殼體的下方的輪組，輪組包括驅動輪23，數目為兩個，分別位於殼體21的後方兩側；輪組還包括輔助輪25，數目同樣為兩個，分別位於殼體21的前方兩側。行走模組還包括連線驅動輪的驅動馬達，驅動馬達負責驅動驅動輪23轉動進而帶動自動割草機11行走，驅動馬達還負責驅動驅動輪23轉向。在該自動割草機11中，兩個驅動輪23各自獨立連線一個驅動馬達，驅動馬達的轉速由控制模組控制，當控制模組指令兩個驅動馬達以同樣速度同向轉動時，自動割草機11沿直線行走；當控制模組指令兩個驅動馬達以不同的速度轉動或異向轉動時，自動割草機11轉向，自動割草機11會向轉速較慢的驅動輪一側或者轉動方向對應為後退的驅動輪一側轉向。
在該自動割草機11中，工作模組包括安裝於自動割草機下方的切割組件29，以及驅動切割組件29進行切割草坪工作的切割馬達31。切割組件29可以為連線割草輸出軸的刀片或者為連線割草輸出軸的刀盤和刀片的組合，其具體結構和可能的形式為業內人士所周知，不再贅述。
在該自動割草機11中，界限偵測模組為安裝在殼體21中的邊界感應元件35，具體的，自動割草機具有縱向的中軸線33，中軸線33將殼體21分為兩側，分別為左側和右側。邊界感應元件35為分別安裝在中軸線33的兩側的電感元件(簡稱電感)，優選的，電感元件的數目為兩個，對稱的安裝在中軸線33的兩側，殼體21的前部。電感元件位於前方的優勢在可以更快速和更準確的感應到邊界信號。界限偵測模組和控制模組連線，將監測到的邊界信號傳送給控制模組。當然，電感元件也可以位於殼體21的中部或後部，數目可以為更多個，以增加邊界信號識別的準確性。
在該自動割草機11中，能量模組為位於殼體21中的可充電電池，以及連線可充電電池的充電極片；充電極片位於殼體的前部並露出於殼體21外，用於在自動割草機11進入停靠站5時，和停靠站5的相應充電極片對接，為自動割草機11充電。
在該自動割草機11中，控制模組位於殼體21中，包括微控制器以及存儲器等，存儲器用於存儲自動割草機的工作程式和自動割草機在工作過程中的相關參數、各個感測器和其他模組發回的信息等；微控制器用於接收其他系統發出的信號以及根據存儲器內置的程式，計算出並向各個模組發出相應的工作指令。
該自動割草機11還包括障礙監測模組，具體為安裝在殼體上的碰撞感測器，當自動割草機11撞到障礙時，碰撞感測器檢測到碰撞並產生碰撞信號，發給控制模組。
該自動割草機11還包括控制臺，用於供操作者設定工作模式，在此不進行詳細描述。
現簡要介紹該自動割草系統的工作方式。自動割草機11在由邊界線13圍繞的工作範圍內巡航並進行割草工作，在正常狀況下，自動割草機11直線行走，直到撞到界限，即邊界線13或者障礙17。若自動割草機11遇到邊界線13或者障礙，它將轉向折返回到界內繼續直線行走，直到再次遇到界限。通過上述的在界內不斷折返的方式，覆蓋全部工作區域7進行工作。當自動割草機11電量低至預設程度、或者發生其他情形需要返回停靠站5時，控制模組控制自動割草機11尋找邊界線13，然後沿邊界線13行走，由於停靠站5位於邊界線13上，因此自動割草機11將沿著邊界線13走回停靠站5中，然後對接充電或停泊於停靠站5。
以前述的自動割草系統為代表的自動工作系統在工作中，遇到界限後向界內轉向折返是最為頻繁的出現的中斷正常工作的情形，提高轉向折返的效率將直接、大幅的提高自動工作系統的工作效率。
因而，首先描述該發明的具體實施方式的離開界限返回界內的方式。在自動行走設備1行走一段時間之後，必然會撞到界限，自動行走設備1通過界限偵測模組監測自動行走設備遇到界限時，彼此的相對位置關係，即如前所述的角度關係，內外關係，距離等。界限偵測模組將代表這些位置關係的信號，如接近程度信號和/或角度關係信號傳送給控制模組。當自動行走設備在駛向界限併到達一預設的位置關係後轉向以駛離界限，以保證不離開工作範圍。控制模組接收的界限偵測模組傳送的信號可能代表自動行走設備和界限之間的角度關係，也可能代表自動行走設備和界限之間的距離，還可能代表自動行走設備的哪一側離界限較近，也可能同時代表上述內容中的幾項，這部分的取決於如何解讀界限偵測模組傳送的信號。
前述的預設位置關係涉及到轉向的啟動條件，其會根據具體的自動工作系統的不同而變化，如在該自動割草機系統中，預設的位置關係為自動割草機11已實際撞到邊界線，一個電感元件位於邊界線13的正上方，即某一個邊界感應元件距離界限的距離達到一個為0的預設距離。而在自動吸塵器系統中，因為邊界往往為牆體，預設的位置關係通常為為自動吸塵器的前端距離邊界一段確定的距離，如30厘米。當然，上述的例子為示意性的，預設的位置關係會根據具體需求設定。
對於轉向的具體過程，因為自動行走設備的中軸線必然和界限形成一個交點，在非垂直接近界限時，也必然有自動行走設備的其中一側更接近界限。那么當自動行走設備1的中軸線不垂直於界限時，與該交點的左側或右側的邊界線形成一個銳角夾角，自動行走設備向減小該銳角夾角的方向轉動可以通過較小的轉角轉向界內，較為高效。更抽象的說，自動行走設備監測自身和界限的位置關係，控制模組根據界限偵測模組傳送的代表自動行走設備和界限之間的角度關係的信號，令行走模組執行轉向，使得為了轉向的高效快捷，控制模組使行走模組帶動自動行走設備向減小中軸線和界限所成的銳角夾角或直角夾角的方向轉動，且始終保證是自動行走設備的中軸線始終與界限的一側邊成銳角或直角，該界限的另一側邊在轉向開始時與自動行走設備的中軸線成銳角或直角。類似的，上述過程也可以理解為自動行走設備監測自身和界限的位置關係，當自動行走設備和界限之間達到一預設位置關係時，判斷自動行走設備的哪一側更接近界限若左側更接近界限，則自動行走設備順時針轉向；若右側更接近界限，則自動行走設備逆時針轉向，且轉向結果始終為所述自動行走設備的其中一側到界限的距離小於其中另一側到界限的距離，所述其中一側在轉向開始時更接近界限。上述兩種描述方式雖然不同，然而其實質內容是一致的，應能理解，界限偵測模組傳送的信號參數在物理能對應不同的場景。
圖4、圖5和圖6為前述的自動割草機11遇到界限之後的路徑選擇示意圖。在圖4、圖5和圖6中，自動割草機11的行走方向相同，在撞向邊界線13時中軸線33的延伸方向相同，但各圖中邊界線13的延伸方向不同，從而導致轉向的方向和結果不同。各圖中穿過自動割草機11的虛線為自動割草機11的行走軌跡線。
該自動割草系統中，在自動割草機11撞到邊界線13的時刻，自動割草機11的中軸線33和邊界線13具有一個交點41，則中軸線33與交點41兩側的邊界線13各形成一個角度，這兩個角度之和為180度。需要說明，整體上看邊界線13或者界限可能是彎曲的，但在具體的一個交點附近的邊界線13或者界限可以視作是直線；或者也可以說，雖然邊界線13或界限可能是彎曲的，但是在達到判斷轉向的預設距離處，中軸線33和邊界線13或界限的交點，邊界線13或者界限的延伸方向為直線，該延伸方向為邊界線13或者界限的切線。在後文中，為了描述的直觀和方便，在後文仍稱之為中軸線33和邊界線13或者界限的夾角，但該處邊界線13和界限的意義如上所述，是指在交點處的邊界線13/界限的直線段或者延伸方向或者切線方向。
如前所述，自動割草機11優選的在中軸線33的兩側對稱的分別設有一個邊界感應元件35。如圖4，自動割草機1撞向邊界線13，與邊界線13不垂直，其左側會首先撞到邊界線13，即左側的邊界感應元件35會首先感應到撞到邊界線13，並向控制模組傳送一個撞線信號，表明自動割草機11的左側撞到了邊界線13。控制模組首先接收到左側的撞線信號，則相應的判斷自動割草機是從邊界線13和自動割草機11的交點的左側駛向邊界線13，自動割草機11的中軸線33和撞線交點的左側的邊界線13成銳角夾角。或者說，一側的邊界感應元件首先傳送其自身到達距離界限一預設距離的信號給控制模組後，控制模組判斷位於中軸線的所述一側的界限和所述中軸線成銳角夾角。另一種情況下，若邊界感應元件發生的信號代表的是其自身和界限的內外關係，則一側的邊界感應元件首先傳送其自身到達界限外的信號給控制模組後，控制模組判斷位於中軸線的所述一側的界限和所述中軸線成銳角夾角。在判斷確定了自動割草機11的行駛方向，或者說撞線時自動割草機11中軸線33和邊界線13的方位關係後，自動割草機11相應確定轉向方向，向右轉向，即自動割草機11會向減小其中軸線33和邊界線13的銳角夾角的方向轉向。或者也可以說，如圖所示的，當轉向啟動時，自動行走設備的左側較接近界限，則順時針轉向；若右側較接近界限，則逆時針轉向。具體的，自動割草機11的控制模組會控制行走模組，使左側的驅動輪23的轉速大於右側的驅動輪23的轉速，使自動割草機11向右轉向，返回工作區域7內。在該自動割草機11中，轉向的角度是固定的，大於等於90度而小於180度，優選的為略大於90度，在90度至120度之間。此處轉向角之所以大於等於90度，是為了在不明確前述的銳角夾角的具體角度值時，保證轉向後行駛向界內，若能夠判斷該角度值，則可以根據銳角的值相應的選擇合適的180度以內的轉角，具體將在後文詳述。
需要說明，由於該自動割草機11判斷轉向的時間點為自動割草機11實際撞到邊界線13上的時刻，因此在轉向時，其行走軌跡可能會越過邊界線13，然後再回到界內，在越過邊界線13時，自動割草機11的另一個邊界感應元件35也會感應到撞到邊界線13，向控制模組傳送撞線信號。如前所述，自動割草系統的邊界線13布置的會較實際的物理工作範圍如草坪略靠內，因此自動割草機11在轉向時不會超出實際的物理工作範圍。
如圖5，邊界線的延伸方向和圖4不同，因此雖然自動割草機11的朝向相同，但轉向的方向不同。具體的，自動割草機11的右側會首先撞到邊界線13，即右側的邊界感應元件35會首先感應到撞到邊界線11，並向控制模組傳送一個撞線信號，表明自動割草機11的右側撞到了邊界線。控制模組首先接收到右側的撞線信號，則相應的判斷自動割草機是從邊界線和自動割草機的交點的右側駛向邊界線，自動割草機11的中軸線和撞線交點的右側的邊界線成銳角夾角。在判斷確定了自動割草機11的行駛方向，或者說撞線時自動割草機中軸線33和邊界線13的方位關係後，自動割草機11相應確定轉向方向，向左轉向，逆時針轉向，即自動割草機11會向減小其中軸線33和邊界線11的銳角夾角的方向轉向。具體的，自動割草機11的控制模組會控制行走模組，使右側的驅動輪23的轉速大於左側的驅動輪23的轉速，使自動割草機11向左轉向，返回工作區域內。
如圖6所示，邊界線13的延伸方向和自動割草機11的行駛方向或者說撞向邊界線13時的中軸線33方向垂直，此時，自動割草機11的兩個邊界感應元件35同時向控制模組傳送撞線信號，控制模組判斷自動割草機11垂直駛向邊界線，然後控制行走系統隨機轉向。
以上介紹了自動割草機11和邊界線13成各種角度時的轉向方式，下面參照圖7描述該發明的自動割草機11在典型的轉向過程中的角度變化。
如圖7，自動割草機11的行走軌跡越過邊界線13，出界時中軸線33和邊界線13的交點為O，轉向完成且入界後中軸線33和邊界線13的交點為P。在出界時，自動割草機11的中軸線33或者說行走軌跡和邊界線13的交點一側形成一個銳角夾角角O，如圖所示，然後，控制模組會控制自動割草機11向減小這個銳角夾角的方向轉向，並在轉向時保持行走，離開界內再折回界內，折回界內後轉向完成，轉向完成後，自動割草機11的中軸線33和邊界線13的交點處，同樣形成一個銳角夾角角P，如圖所示，以P為起點的該角P的位於邊界線上的一邊的延伸方向和以O為起點的角O的位育邊界線上的一邊的延伸方向相反。
由於在該割草工作系統中，觸發轉向的預設位置關係為預設距離為零，所與軌跡線會與邊界線相交，轉向前和轉向後自動割草機11的中軸線33和邊界線13的夾角的頂點會分開，但容易理解到，根據所述的預設距離的不同，圖中軌跡線會上下平移，從而軌跡線和邊界線13的交點位置會變化，甚至重合或沒有，但是中軸線33和邊界線13的兩個夾角的角度是不變的。簡化的講，以觸發轉向時中軸線33和邊界線13的交點為分界，將邊界線13分為向兩個方向延伸的兩側，則轉向前中軸線33會和其中一側成銳角，而轉向後中軸線33會和向另一方向延伸的相對另一側成銳角。
如果自動割草機11垂直撞向邊界線13，轉向後會和其中一側成銳角，而轉向後中軸線33會和向另一方向延伸的相對另一側成銳角。
為更好的理解《自動工作系統、自動行走設備及其轉向方法》，以下參照圖8描述《自動工作系統、自動行走設備及其轉向方法》的自動割草機11在典型的轉向過程中的位置變化。
如圖8，自動割草機11的一側會首先撞線，而在撞線時，自動割草機11的另一側和邊界線13會有一段距離，如圖所示，為d0，自動割草機11在此時啟動轉向，如前所述的，若左側首先撞線則自動割草機11右轉，右側撞線則自動割草機11左轉，即其中一側撞線則自動行走設備向另一側轉向。依然如圖，在轉向完成、自動割草機11進入界內後，自動割草機11的首先撞線的一側距離邊界線13或者說邊界線13的延長線的距離為d1，而另一側距離邊界線13或者說邊界線13的延長線的距離為d2，如圖所示，轉向後d1小於d2，即自動割草機11轉向後保持首先撞線的一側距離邊界線較另一側為近。
在具體實現上，當界限偵測模組偵測到所述殼體21的一側和界限首先達到預設距離時，向控制模組傳送信號，所述控制模組進而控制所述行走模組，帶動自動行走設備1從所述一側向另一側轉向，所述轉向完成時，所述自動行走設備1的所述一側到界限的距離小於所述另一側到界限的距離。
通過上面的描述可以看出，自動行走設備11在保持轉向後與交點另一側的邊界線的夾角也為銳角，或者自動行走設備的首先接近邊界的一側到界限的距離小於所述另一側到界限的距離的前提下，以較小的轉角轉向了工作範圍之內，其轉角角度至多為180度，而如果以相反方向轉角，則達到相同的最終角度，轉角角度至少為180度。
上述轉向方式使得最終達到的自動行走設備1的行走具有方向性，若以自動行走設備1和界限的交點處的界限垂直線將工作範圍分為兩部分，則轉向後自動行走設備會從原來一部分移動到另一部分中，而不會停留在原來部分。這樣，自動行走設備會更經常的巡航到不同的區域，增加了工作區域覆效率，並且更容易從一些原來的自動行走設備不易走出的區域走出。
上述轉向過程中，界限偵測模組對角度的判斷是定性的，僅僅判斷自動割草機的哪一側先撞向邊界線，然後相應的，向另一側轉向，並且轉角不超過180度；或者說僅僅判斷自動割草機11和交點41的哪一側的邊界線成銳角，然後相應的向減小該銳角夾角的方向轉動，最後和另一側的夾角也為銳角，然後繼續直線行駛。
然而，為了達到更佳的效果，界限偵測模組對角度的判斷也可以是定量的，即監測確定在撞線時自動割草機的中軸線和邊界線的夾角值。在該自動割草機上，其實現方式如下所述：
自動割草機11上會設有位移監測元件，用於監測自動割草機在一定時間內的行走距離，由於位移和速度是相關的量，該自動割草機11通過監測行走速度來監測自動割草機的位移，位移監測元件具體可以為監測驅動輪的轉速度的轉速度感測器，或者直接監測自動割草機11的速度的加速度感測器，或其他可以監測自動割草機11速度的元件。
在轉向實際發生之前，自動割草機11的兩個邊界感應元件35會先後撞線並分別傳送撞線信號給控制模組，位移監測元件會監測在邊界線感應元件35先後撞線的時間段內，自動割草機11的移動距離。同時，兩個邊界線感應元件35之間的距離為一個已知的固定值，因而，根據兩個邊界線感應元件35之間的距離，和自動割草機11的兩個邊界線感應元件35先後通過邊界線13的移動距離，可以計算出撞線時自動割草機11和邊界線13之間的夾角。也可以說，控制模組記錄兩側的邊界感應元件分別傳送其自身和界限之間達到一預設距離的信號的時間之內，或兩側的邊界感應元件分別傳送其自身到達界限外的信號的時間之內，自動行走設備行走的距離，計算出所述中軸線和界限之間的夾角值。然後控制元件根據該夾角可以相應的計算出合適的轉向角，可以使自動割草機11保持一個固定的角度離開邊界線，也可以使自動割草機11以變化的角度離開邊界線的角度。在能計算出角度值的情況下，轉向的角度可以小於90度
由於隔離島15的信號和邊界線13的信號是相同的，都是周期性的電流信號，因此，在撞向隔離島13時自動割草機11將以和撞向邊界線13同樣的方式判斷方位並轉向離開隔離島15。
由於障礙17周圍沒有邊界線信號，因而自動割草機11在發現障礙17後，可以不直接轉向，而首先停機，然後後退再轉向。然而，由於該種方式會降低工作效率，因此，自動割草機11還可以設定一套障礙遙感模組，在實際撞到障礙前便發現障礙17並實行轉向，優選的，障礙遙感裝置同樣能夠監測到自動割草機11撞向障礙17的角度，從而使用和前述的邊界線13轉向類似的方式轉向，提高效率。例如，障礙遙感模組可以為設在自動割草機11上的超音波發射元件和分別設在自動割草機兩側的兩個超音波接收元件，通過兩側的兩個超音波接收元件接收到反射的超音波信號的時間差，判斷和障礙的距離和角度。
如前所述，界限偵測模組對角度的判斷可以是定性的，也可以是定量的，定性的是指界限偵測模組僅僅判斷自動行走設備1和界限的交點的兩側中的哪一側成銳角夾角，然後相應得朝減小該銳角夾角的方向轉動，且保持轉向後與另一側的夾角也為銳角。定量的是指界限偵測模組能夠判斷自動行走設備和界限的確切角度，並朝減小銳角夾角的方向轉動，並根據具體的夾角選擇轉向角度，達到最佳化轉向角的目的，最佳化轉向角可以指減小轉向角度，也可以指保證彈出角度在一定範圍內，也可以指最佳化路徑，增大覆蓋率或者減小折返次數。
同樣如前所述，界限3可以有多種，而不局限於電流式的邊界線信號或者障礙，還可以是房屋中的牆體，其他聲光電邊界信號等。相應的，界限3偵測模組為多種，如紅外線感測器、超音波感測器等，根據界限3性質的不同會相應的不同。通常，對於實體的界限，為實現轉向，自動行走設備不能撞到界限，因此預定轉向的地點和實際界限的距離會較長，感測器為遙感式，以保證轉向時都不會撞到界限3。而對於信號式的界限3，預定轉向的距離會較短，在很接近或者已經撞到邊界了才轉向，由於慣性，轉向的真實軌跡可能會和界限是相交的。當然，根據具體情況，信號式的界限3的轉向判斷點也可以設定的和實體界限一樣，保持一段距離，從而使轉向時自動行走設備與界限不相交，即轉向時自動行走設備11界限的距離大於等於零。
如前所述，判斷自動行走設備1與邊界線之間的距離和角度的方式可以有多種，不限於該具體實施例所描述的方式。例如，還可以採用類似於車輛導航的GPS導航系統，在控制模組的存儲器中內置工作區域的地圖和邊界線位置與方向，自動行走設備中設GPS導航模組，則可以根據地圖信息和GPS信息判斷出自動行走設備撞向邊界線時的角度和距離，然後使用前述的轉向方式轉向。又如，採用圖像採集技術，在自動行走設備上安裝攝像頭，通過對環境的圖像識別來判斷撞線方向和距離也是可行的。在該發明中，更加重要的是判斷方向後的轉向策略和轉向後的方向。
又如，上述的自動割草機11通過分別位於殼體21的兩側的邊界感應元件35來實現角度判斷和轉向方向確定，然而，僅通過一個邊界感應元件35來實現也是可行的。
參照圖9解釋依靠一個感測器確定轉向方位的原理，自動割草機11會越過邊界線，在撞線後，自動割草機11的轉向角度是固定的，因而其轉向軌跡也是基本固定的，如虛線所示，但邊界線13的方向是未知的，圖中示意了3條邊界典型的邊界線13位置。假設邊界線13垂直於自動割草機11的行走方向或者說撞線時的中軸線方向，則自動割草機11出界時和邊界線13的交點為O，入界時交點為P，自動割草機11的行走路徑為弧線OP。弧線OP的長度可以作為一個基準長度，用於判斷自動割草機11撞線時的中軸線33和邊界線13的角度關係。如果自動割草機11撞線時和邊界線13的交點的左側成銳角，則自動割草機11的兩個交點如弧線OA所示，OA的長度小於OP；如果自動割草機11撞線時和邊界線13的交點的左側成鈍角，則自動割草機11的兩個交點如弧線OB所示，OB的長度大於OP，這樣，檢測自動割草機11在出界和入界之間行走的距離，將其和OP比較，則可以得到自動割草機11和邊界線13的角度關係。隨後可以採取相應的動作，如在行走距離大於OP時再次轉向。
具體的，在僅有一個邊界感應元件35時，自動割草機11向邊界線13行駛，直到該邊界感應元件35感應到自身位於邊界線13上方，此時邊界感應元件35向控制模組傳送撞線信號；控制模組收到撞線信號後，向行走模組發出指令，以預設的角度轉向，向邊界內行駛，此時控制模組不能判斷出這個轉向方向是否是減小自動割草機11的中軸線33和邊界線13的非鈍角夾角的方向，並且由於自動割草機11保持行走，因此邊界感應元件35會越過邊界到界外；轉向中或轉向後，邊界感應元件35從界外回到界內，再次經過邊界線13上方；控制模組會記錄邊界感應元件35兩次越過邊界線13所耗費的時間，並將其與一個或多個基準時間比較，若耗費時間小於預設的第一基準時間，則判斷轉向方向是朝著減小自動割草機11撞線時的中軸線33和邊界線13的銳角夾角的方向；若耗費時間等於該預設基準時間或者位於兩個基準時間之間，則判斷轉向方向是朝著減小自動割草機11撞線時的中軸線33和邊界線13的直角夾角的方向；若耗費的時間大於一個基準時間，則判斷轉向方向是朝著減小自動割草機11撞線時的中軸線33和邊界線13的鈍角的方向。
在判斷出轉向方向後，也就對應的判斷出了原撞線時自動割草機11的中軸線和邊界線13的角度關係，以及轉向後自動割草機11的方向和邊界線13的角度關係。隨後，自動割草機11可以採取相應的動作，例如，在轉向方向是朝著減小自動割草機11撞線時的中軸線33和邊界線13之間的鈍角夾角的方向時，控制自動割草機11反向轉向，使自動割草機11的行駛方向、或者說轉向後的中軸線33和邊界線13的和自動割草機11撞線時的中軸線33成鈍角夾角側邊成銳角。
為了判斷第一次轉向的方向和原行駛方向的關係，可選的，自動割草機11上可以設有位移檢測元件，檢測自動割草機11的邊界感應元件35兩次越線之間，自動割草機11行駛了多少距離，然後將該距離和一個或多個基準距離相比較，判斷轉向方向，其過程和原理類似於前述的和基準時間相比較，在此不再贅述。當然，自動割草機11也可以同時記錄兩次越線之間的時間間隔和行駛距離，增加判斷的準確性。
上述的轉向方法同樣保持了在整個轉向過程中保持行走，以及在離開邊界線時方向為和邊界線13的和自動割草機11撞線時的中軸線33成鈍角夾角側邊成銳角，具有方向性，依然明顯優於2012年4月前已有技術。
需要指出，該發明的轉向方式在通過狹窄區域時特別有利，圖10和圖11分別是未使用和使用該路徑規劃方式的自動行走設備在狹窄區域的路徑對比圖，虛線為行走路徑。可以明顯看出，未使用該路徑規劃方式時，自動行走設備1離開狹窄區域的效率極低，需要折返很多次才能離開狹窄區域，而且離開基本依賴運氣，無法知悉離開的時間；而使用該路徑規劃方式後，自動行走設備1具有了方向性，可以在有限次數的折返後離開狹窄區域，經實際測算，在一個典型的狹窄區域，未使用該方法平均需要5分鐘才能離開，而使用該方法後，只需要半分鐘就可以離開。
還需要指出，普通的自動行走設備1，無論是割草機或者吸塵器，都要在遇到界限3時停機，然後才能轉向。因為遇到界限3實際上非常頻繁，因此這對於自動行走設備1的工作效率影響極大，導致有15％的時間花在剎車/停機和啟動上，而不是在實際的進行工作；並且，頻繁的啟動和停機也會影響自動行走設備1的機械元件的壽命，還浪費能量。而該發明的自動行走設備1可以極大地減小停機/剎車的次數。在轉向時，或者說自動行走設備駛向界限併到達預設的位置關係開始，到轉向完成，自動行走設備保持行走，或者說驅動馬達保持驅動輪組。從而極大的提高了割草機的整體效率，增強了效率，節約了能量，節能環保，提高電池使用壽命，在單位電池時間內切割了更多的草或進行了更多的工作。
經過統計，使用該路徑規劃後，在同樣的滿電量情況下，自動行走設備1可以多工作約20％的路徑，有效利用了自動行走設備1本身慣性，達到了極佳的節能效果。同時，在同樣的工作時間內，使用該方法的自動行走設備比未使用該方法的自動行走設備多行走了約35％的長度，極大的提高了工作效率。因而，為了最大化的提高工作效率，自動行走設備1包括這樣一種模式，在進行工作任務時，割草機在轉向時始終保持行走，不停機。當然，上述的轉向方式可以只是自動行走設備的路徑規劃的多種模式的一種，自動行走設備僅在檢測到位於狹窄區域或邊角區域時啟動該模式，檢測方式可以為：數次很快撞到邊界，或者說，在預定的時間內，撞到邊界線達到預定次數。
同樣為了取得最佳化的路徑，尤其為了進一步最佳化離開狹窄區域的速度，該發明的具體實施方式還提供了另一種路徑規劃方式。這種路徑規劃方式通過在遇到界限3後沿界限3行走一段距離來實現快速離開狹窄區域。自動行走設備在接近界限3後，首先進行小幅的轉動，使行走方向和界限3延伸方向一致，然後沿界限3的延伸方向行走一段預設的距離，然後再次向界限3內轉向，即轉向啟動之後，完成之前，自動行走設備沿界限行走一段距離。行走一段距離的具體方式可以為自動行走設備行走預設的時間或者行走預設距離，預設距離優選為20厘米至100厘米。
圖9為採用了這種路徑規劃的自動割草機11的行走路徑示意圖。如圖12，類似的，自動割草機11具有位於殼體21的兩側的邊界感應元件35。行駛一段距離之後，自動割草機11將撞到邊界線13，非垂直撞線時，一側的邊界感應元件35將首先撞線並向控制模組發出撞線信號，控制模組判斷相應判斷出割草機11的中軸線33和邊界線13的角度關係，然後，控制模組指令行走模組向減小中軸線33和邊界線13的銳角或直角夾角的方向轉向，轉向中或轉向後，在原本越過邊界線13的邊界感應元件35回到界內，另一個邊界感應元件35尚在界外時，停止轉向過程，開始沿邊界線13行走。
在沿邊界線13行走時，控制模組隨時校正行駛方向，保證前述的一個邊界感應元件35位於界內，前述的另一個邊界感應元件5位於界外，即保證兩個電感感應到的磁場方向相反，這樣，自動割草機11始終一側位於界內，另一側位於界外，實現跨在邊界線13上沿線行走。當自動割草機13的某一側從界內到界外或從界外到界內，則兩個電感感應到的磁場方向會變得相同，自動割草機相應的向使該側回到界內或界外的方向小幅轉向，使兩個電感感應到的磁場方向保持相反。通過這樣的方式，控制模組控制行走模組保持兩個電感到邊界線的距離相等。然而，上述的跨邊界線行走模式和電感的數目都不是必須的，只要控制模組控制行走模組保持電感到邊界線的距離不變，那么既可以沿邊界線行走，該距離可以為例如10厘米等，則此時自動行走設備在邊界線側行走。
為了使沿線行駛的路線更加直，提高行走效率，優選的，控制模組不僅監測兩個電感的感應到的磁場大小，同時還監測兩個電感感應到的磁場方向，並保持兩個電感感應到的磁場方向相反，大小相等。這樣，相當於保持兩個電感到邊界線13的距離相等，實現自動割草機11沿直線行走。當自動割草機11的行駛方向偏離邊界線13的延伸方向，兩個電感感應到的磁場大小會變得不同，自動割草機11相應的向使得電感感應到的磁場大小相同的方向小幅轉向，使兩個電感保持感應到的磁場大小相同，方向相反。
在沿線行走預設的距離之後，自動割草機11的控制模組指令行走模組再次轉向，離開邊界線13返回界內，該轉向方向延續第一次轉向的方向，轉向的角度小於等於90度。
上述的轉向方式大體上經過3個步驟，即第一次轉向，沿線行走，第二次轉向。然而，省略第一個步驟也是可行的，即自動割草機11撞線之後直接進入沿線行走狀態，通過校正沿線行走的方位達到第一次轉向的效果，在這個實施方式中，需要保持
以上的具體轉向和折返過程都僅是示例性的，可以有多種變形形式。
例如，界限2可以為邊界也可以為障礙等，邊界的形式可以為帶有電流信號的導線，也可以為物理邊界，或其他聲、光信號形成的邊界。
又如，判斷撞線時或距離界限3達到預設距離時，自動行走設備1的中軸線33和界限3的夾角可以為該實施例中的雙側邊界感應元件35，也可以為GPS地圖導航系統或其他可行的系統。
又如，沿線行走的方式可以為該實施例中的跨線行走，但也可以為靠著邊界線一段預定的距離行走。沿線行走的預設距離在該實施例中優選的為20厘米至100厘米，但該預設距離可以根據自動行走設備1的工作性質，地圖的大小和形狀特點相應的改變，也可以為能夠由操作者自由設定的。
通過沿著邊界線13行走一段距離再保持原轉向方向離開邊界線，自動行走設備1進一步提高了離開狹窄區域的效率，對比圖8和圖9可以看到，沿行後再轉向的方式，離開狹窄區域所需要的折返次數和行走距離都更少。
榮譽表彰
2017年5月，《自動工作系統、自動行走設備及其轉向方法》獲得第十屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
