专利名称：自动草坪割草机及其控制系统和方法目前，大多数的自动草坪割草机均不能主动识别草丛的分布及其高度状态，只能按预设固定的行走路径和程序进行工作。例如中国发明专利CN101100058公开的智能割草机器人(专利号200610088279. 9)和中国发明专利CN101135911公开的ー种割草机器人智能控制系统(专利号200710071373. 8)，这类自动草坪割草机在启动后，割草马达在启动后一直保持通电工作状态，这样一来，当地面上的草丛出现散乱分布的状态时，刀片和割草马达空转的情况就会高频率地发生，从而极大地浪费了有限的电池电能，降低了工作效率。此夕卜，也有一些自动草坪割草机的控制系统尝试通过完善预设的固定行走路径来提高割草效 率，如专利中国发明专利CN101828464A公开了ー种平行运动的智能割草机器人及平行运动的控制方法(专利号201010178886. 0)，这种自动控制系统包含了ー套左右轮转速监测装置，它尝试通过让机器精确地按预设的平行行走路径走来提高工作效率，減少重复现象的发生，但是，这种控制系统没有考虑到实际复杂的草地工作环境，尤其对于家庭庭院草坪来讲，每家每户的草坪形状各不相同，而且家庭庭院草地上还会有诸多障碍物，例如树木，凉亭，泳池等等，在这种复杂的环境下，预设的一成不变的行走路径规划是不可能做到全区域覆盖的；还有的自动草坪割草机包含有感知马达转速高低或电流大小的感应装置，这种设计试图通过割草马达的转速或电流大小的变化来判断当前有没有待割的草丛，进而采取相应的控制策略来提高工作效率，例如定点螺旋线展开路径，但这种自动控制系统的不足之处在于其割草马达要一直处于通电状态，同样地，随着割草进程的推迸，当地面上的草丛变得分散和零星分布时，割草马达和刀片出现空转的情况会越来越多的发生，从而浪费了有限的电池电能。由此可见，现有的自动草坪割草机均存在有割草马达空转的现象，从而降低了エ作效率。
本发明所要解决的技术问题是解决自动草坪割草机工作效率低的问题。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种自动草坪割草机的控制系统，包括控制单元、感应板和多个电容式触摸感应芯片，所述感应板环绕自动草坪割草机的割草刀盘的外圆周面设置，所述感应板的前部沿周向设有多个感应区，所述多个电容式触摸感应芯片与所述感应区一一对应设置，所述电容式触摸感应芯片的感应电容输入接ロ分别连接至所述感应区，所述控制単元根据相应电容式触摸感应芯片的感应信号控制自动草坪割草机的走向及割草马达的启动或停止。在上述控制系统中，所述感应板为柔性非金属板，沿所述感应板的内表面的周向间隔设置有多块金属板。在上述控制系统中，所述 感应板为柔性非金属板，沿所述感应板的内表面的周向间隔涂覆有多块金属涂层。在上述控制系统中，所述感应区为四个，依次分为左、左前、右前、右感应区。本发明还提供了ー种具有上述控制系统的自动草坪割草机。本发明还提供了一种自动草坪割草机的控制方法，通过环绕在自动草坪割草机的割草刀盘的前部外圆周表面上的不同感应区感知草丛的分布和高度，并控制自动草坪割草机的走向及割草马达的启动或停止。在上述方法中，所述感应区为四个，沿半圆弧形间隔布置在自动草坪割草机的割草刀盘的前半部。在上述方法中，四个所述感应区依次分为左、左前、右前、右感应区； 当四个感应区均未感应到草丛接触信号时，发出关闭割草马达控制信号； 当左前、右前感应区感应到草丛接触信号，而左、右感应区未感应到草丛接触信号吋，发出直行控制信号，同时发出启动割草马达控制信号； 当左、左前感应区感应到草丛接触信号，而右前、右感应区未感应到草丛接触信号吋，发出左转控制信号，同时发出启动割草马达控制信号； 当左、左前感应区未感应到草丛接触信号，而右前、右感应区感应到草丛接触信号吋，发出右转控制信号，同时发出启动割草马达控制信号。在上述方法中，当四个感应区中的任两个不相邻的感应区感应到草丛接触信号，而其他两个感应区未感应区感应到草丛接触信号时，发出自动草坪割草机随机行走的控制信号。本发明，通过围绕在自动草坪割草机的割草刀盘前部的不同感应区感知草丛的分布和高度，并控制左右驱动马达和割草马达进行工作，从而提高自动草坪割草机的工作效率。


图I为本发明提供的自动草坪割草机的控制系统示意 图2为本发明中感应区的布置示意图。

感应板20上的感应区21、22、23和24分别作为各个电容式触摸感应芯片的检测电极，草地上生长着的草丛体内存在大量的水份，而水又是较好的导电介质，因此，当没有草丛接触到检测电极时，检测电极具有ー个固定寄生电容Cl，当草丛接触到检测电极时，产生了新的寄生电容C2，从而改变了固定寄生电容Cl的电容大小，电容式触摸感应芯片通过固定寄生电容Cl的变化就可以判断出草丛的接触状态，从而发出相应的控制信号，控制割草马达和左右驱动马达。当相应的感应区接触到草丛时，输出感应信号S = 1，当感应区没有接触到草丛时，输出感应信号S = 0，这样，四个感应区的组合感应信号SZ共有16种数字状态，具体如下
组合感应信号SZ对应的草丛状态(0000)草丛高度低于刀片离地高度，无需切割
(1111)草丛高度高于刀片离地高度，需切割；
(1110)前方及左侧草丛高度高于刀片离地高度，需切割；
(1100)前方及左侧草丛高于刀片离地高度，需切割；
(1000)左边草丛高于刀片离地高度，需切割；
(0111)前方及右侧草丛高于刀片离地高度，需切割；
(0011)前方及右侧草丛高于刀片离地高度，需切割；
(0001)右边草丛高于刀片离地高度，需切割；
(1010)前方有待割草丛，分布零散；
(1011)前方有待割草丛，分布零散；
(1001)前方有待割草丛，分布零散；
(0101)前方有待割草丛，分布零散；
(0100)前方有待割草丛，分布零散；
(0110)前方有待割草丛，分布零散；
(0010)前方有待割草丛，分布零散；
(1101)前方有待割草丛，分布零散。根据上述的组合感应信号SZ，控制单元判断割草刀盘前方的左侧和右侧有没有待切割的草丛，进而采取高效方式进行割草工作，沿着已割和未割草丛的结合带行走行进割草。当自动草坪割草机刚开始在草地上工作时，此时我们可以认定草地上的草丛是成片的且是等高地生长，在这种认定前提下，上述组合感应信号SZ列表中的后8种状态出现的概率非常小，暂不予以考虑，那就只剩下前8种状态。再深入的分析，除了 1111和0000タト，其它6种状态其实是左右対称的，具体对应的是自动草坪割草机的左边或右边有待切割的草丛，在这里，我们设定组合感应信号SZ的行走路径是沿着已割未割的结合带自外向里顺时针行迸，在这个设定下，结合上述认定的成片且等高分布的草丛，组合感应信号SZ行进方向的右边会有大量待割草丛，而左边可以认定是没有待切割的草丛，这样我们需要考虑的状态就只剩下了 1111，0000,0111,0011,0001这五种。当自动草坪割草机处于已割和未割草丛的结合带上时，组合感应信号SZ可能的状态是三种，即0111，0011，0001，处于最佳割草状态的应该是0111，此时刀片的大部分和草丛接触，其割草效率最高，也就是说，在上述一系列认定的前提下，实现沿着已割和未割草丛结合行进割草的控制策略就是让组合感应信号SZ保持0111这种状态，根据这个分析结果，沿着已割未割草丛结合带行进割草的控制方法就是当组合感应信号SZ=Olll时，保持直行；当组合感应信号SZ=Illl吋，自动草坪割草机左转；当组合感应信号SZ=OOll吋，自动草坪割草机右转。当大量的草丛长时间与感应区处于接触状态时，这时电容式接触感应芯片就很难再识别这种接触状态。本发明的解决的办法是当组合感应信号SZ=Olll时，让组合感应信号SZ在0111和0011之间频繁的跳转，也就是说当组合感应信号SZ=Olll且时间大于5秒吋，自动草坪割草机左转，小于5秒直行；当组合感应信号SZ=OOll吋，自动草坪割草机右转。同样地，当保持S=Olll和0011 —定时间后，右感应区由于和草丛长时间接触，其感应信号可能翻转为0，此时可以忽略这个变化，也就是说当自动草坪割草机在执行上述的控制策略一定时间后，可以忽略最后两位数字信号的状态，即只需要考虑前两位的信号变化即(01XX), (OOXX)就可以。总之，当四个感应区均未感应到草丛接触信号时，控制单元发出关闭割草马达控制信号，并控制自动草坪割草机继续前行，寻找待割草丛；
当左前、右前感应区感应到草丛接触信号，而左、右感应区未感应到草丛接触信号吋，发出直行控制信号，同时发出启动割草马达控制信号；
当左、左前感应区感应到草丛接触信号，而右前、右感应区未感应到草丛接触信号吋，发出左转控制信号，同时发出启动割草马达控制信号；
当左、左前感应区未感应到草丛接触信号，而右前、右感应区感应到草丛接触信号吋，发出右转控制信号，同时发出启动割草马达控制信号。当四个感应区中的任两个不相邻的感应区感应到草丛接触信号，而其他两个感应区未感应区感应到草丛接触信号时，发出随时走行控制信号。 本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。


本发明公开了一种自动草坪割草机及其控制系统和方法，控制系统包括控制单元、感应板和多个电容式触摸感应芯片，所述感应板环绕自动草坪割草机的割草刀盘的外圆周面设置，所述感应板上沿周向设有多个感应区，所述多个电容式触摸感应芯片与所述感应区一一对应设置，所述电容式触摸感应芯片的感应电容输入接口分别连接至所述感应区，所述控制单元根据相应电容式触摸感应芯片的感应信号控制自动草坪割草机的走向及割草马达的启动或停止。本发明通过围绕在自动草坪割草机的割草刀盘前部的不同感应区感知草丛的分布和高度，并控制左右驱动马达和割草马达进行工作，从而提高自动草坪割草机的工作效率。