CN109799815A - 一种自动探索路径作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能作业技术领域，是一种自动探索路径作业方法，包括以下步骤：a、确定作业区域，作业设备沿作业区域边界运动，运动一周后，得到作业区域边界的轮廓图；b、将得到的作业区域边界轮廓图进行连续缩小处理，得到覆盖该作业区域的路径，作业设备按照生成的路径对作业区域进行覆盖性作业，可免除人工干预自行作业，同时保证作业路径覆盖作业区域。

Description

一种自动探索路径作业方法

技术领域

本发明涉及智能作业技术领域，特别是一种自动探索路径作业方法。

背景技术

当前智能设备或某些自动控制系统在进行覆盖式区域作业时，主要有两种策略：其一是先获得整体或者部分区域形状再进行手动或者自动规划作业路线，比如无人机等设备在GPS定位后，根据作业区域来手动或者自动规划航线；扫地机器人根据激光扫描一定区域范围后进行清扫路线的设定，其二是根据预定的信标路线进行位置移动，比如按照预先画线行进的循迹小车等。

上述的作业方式对作业区域的覆盖效果不好，在进行作业路径规划时容易遗漏作业区域边界，当作业区域边界不规则时容易出现作业死角，需要人为介入处理这些情况，导致设备的自主性能降低；规划的路径存在重复的情况，导致作业效率降低。

发明内容

提供一种自动探索路径作业方法，以解决上述技术问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种自动探索路径作业方法，包括以下步骤：

a、确定作业区域，作业设备沿作业区域边界运动，运动一周后，得到作业区域边界的轮廓图；

b、将得到的作业区域边界轮廓图进行连续缩小处理，得到覆盖该作业区域的路径，作业设备按照生成的路径对作业区域进行覆盖性作业。

进一步，所述步骤a中，通过PGS实时定位或者惯性导航得到作业区域边界的轮廓图。

进一步，所述步骤b中，对得到的作业区域边界轮廓图进行等边距连续缩小处理。

进一步，所述步骤b中，对得到的作业区域边界轮廓图进行连续缩小处理时，其缩小的边距不相等，作业任务密集的区域缩小边距小，作业任务稀疏的区域缩小边距大。

进一步，在所述步骤a中，持续检测作业设备与作业区域边界的距离，并调整作业设备的运动方向，使距离检测值与一个预设的阈值相等，以实现作业设备平行于边界运动。

进一步，一种自动探索路径作业方法，包括以下步骤：

A、确定作业区域，持续检测作业设备与作业区域边界的距离，并调整作业设备的运动方向，使距离检测值与一个预设的阈值相等，以实现作业设备平行于边界运动；

B、作业设备绕行作业区域一周后，增大预设阈值，使作业设备进行下一周的作业运动；

C、重复步骤B直至作业设备完成对作业区域的覆盖性作业。

进一步，所述作业设备包括设备本体，以及设置于所述设备本体上的动力模块、智能判断模块和测距单元，所述测距单元用于检测作业设备与作业区域边界的距离，所述动力模块用于为作业设备提供动力进行运动和调整作业设备运动方向，所述智能判断模块用于比较测距单元检测到的距离值与预设阈值，并控制动力模块调整作业设备运动方向，使测距单元检测到的距离值等于预设阈值，以实现作业设备平行于边界运动。

进一步，所述测距单元设置在作业设备前端。

进一步，所述测距单元设置有一个用于检测距离的装置，探测的方向指向作业区域边界，探测方向与设备运动方向所成的夹角在0度到90度之间，优选为45度。

进一步，所述测距单元设置有两个用于检测距离的装置，第一距离检测装置的探测方向指向作业区域边界并垂直于设备运动方向，第二距离检测装置的探测方向与设备运动方向一致。

本发明具有以下优点：

通过作业设备自主去探索作业区域的边界轮廓，再将探索得到的作业区域边界轮廓图连续缩小得到覆盖性的作业路径，作业设备根据得到的作业路径进行作业，使作业设备可以在面对未知的作业区域具备免人工干预作业的能力，同时又能对作业区域形成全面的覆盖，避免遗漏和重复作业的情况。

附图说明

图1为本发明实施例1的原理图；

图2为本发明实施例2的作业路径示意图；

图3为本发明实施例3的单个距离检测装置探测方向示意图；

图4为本发明实施例3的原理图；

图5为本发明实施例3的作业路径图；

图6为本发明实施例4的两个距离检测装置探测方向示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，以下实施例不作为对本发明的限定。

实施例1：如图1所示，一种自动探索路径作业方法，包括以下步骤：

a、确定作业区域，作业设备沿作业区域边界运动，结合GPS实时定位或者惯性导航在作业设备运动一周后，得到作业区域边界的轮廓图；

b、将得到的作业区域边界轮廓图进行等边距连续缩小处理，得到覆盖该作业区域的路径，作业设备按照生成的路径对作业区域进行覆盖性清扫作业。

比如清洁船1对一个湖泊进行清扫作业，得到湖泊边界2轮廓图后，对湖泊边界2轮廓图进行等边距连续缩小，得到多条路径，每条路径的形状与轮廓图一致但周长是连续缩小的，任意两条路径的间距处处相等，这个缩小的边距根据清洁船的作业半径来确定，使清洁船能够对该湖泊形成覆盖性的清扫。

实施例2：

如图2所示，一种自动探索路径作业方法，所述步骤b中，对得到的作业区域边界2轮廓图进行连续缩小处理时，其缩小的边距不相等。

比如对湖泊进行垃圾清扫时，由于水流和自然风的作用，垃圾一般集中在靠近湖边和中心的位置，所以在进行路径规划时，采用不相等的边距进行边界轮廓的缩小，使作业路径集中在湖边和中的位置，这样可以避免清洁船做无用功，提高工作效率，也可以节约资源。

实施例3：

如图3-5所示，一致自动探索路径作业方法，包括以下步骤：

A、确定作业区域，持续检测作业设备与作业区域边界的距离，并调整作业设备的运动方向，使距离检测值与一个预设的阈值相等，以实现作业设备平行于边界运动；

B、作业设备绕行作业区域一周后，增大预设阈值，增大的值为作业设备的作业直径，使作业设备进行下一周的作业运动；

C、重复步骤B直至作业设备完成对该作业区域的覆盖性清扫作业。

根据上述实施例1描述的一种自动探索路径作业方法，其覆盖性的作业路径是计算得到的，如果作业区域内存在障碍物，那么设备依靠该路径就无法完成作业，本实施例中的作业设备以平行于边界的方式进行运动和作业，在运动过程中持续进行探测，如果存在障碍物，便可以被作业设备感知到，并绕过障碍物继续进行作业，通过这种方式得到的作业路径可以重复使用，下一次对在该区域作业时，可以直接使用上述路径，提高了作业效率，同时也节约了资源。

清洁船1上设置有动力模块、智能判断模块和测距单元，所述测距单元设置在清洁船1前端，测距单元设置有一个测距装置3，用于检测清洁船1与该湖泊边界2的距离，探测的方向指向湖泊边界2，探测方向与清洁船1方向所成的夹角在0度到90度之间，优选为45度；智能判断模块与测距单元电性连接，智能判断模块与动力模块电性连接，智能判断模块将测距单元检测到的距离值与一个预设的阈值做比较，如果检测值大于预设阈值，智能判断模块发送控制指令给动力模块，动力模块控制清洁船1向该湖泊边界2靠拢，直至检测值等于预设阈值，反之清洁船1向远离该湖泊边界2的方向运动，最终保证清洁船1平行于湖泊边界2运动。

测距单元设置在清洁船1前端，测距单元检测的方向与清洁船1运动方向的夹角在0度到90度之间，结合测得的距离值，计算出清洁船1与湖泊边界2的垂直距离和清洁船1前方的湖泊边界2变化情况：比如湖泊边界2是向湖泊内延伸或者存在凸起的部分，检测到的距离值会变小；湖泊边界2是向边界外延伸或者存在凹陷的部分，检测到的距离值会增大。所述夹角越小能检测到更远处湖泊边界2的变化情况，但是由于湖泊边界2是不规则的，在进行计算时，得到的值不能准确反映当前清洁船1与湖泊边界2的垂直距离，该夹角越大所测得的清洁船1与清洁船1所处位置对应湖泊边界2的垂直距离越准确；将测距单元设置在清洁船1前端，避免对清洁船1前方的湖泊边界2检测的不及时导致清洁船1与湖泊边界2之间发生碰撞，当所述夹角为45度时，测距单元可以保证检测到清洁船2前方湖泊边界2的变化情况，同时检测到的清洁船1与湖泊边界2之间的垂直距离误差也在允许范围内。

实施例4：

如图6所示，一种自动探索路径作业方法，所述测距单元设置有两个用于检测距离的装置，第一距离检测装置31的探测方向指向作业区域边界2并垂直于作业设备运动方向，第二距离检测装置32的探测方向与作业设备运动方向一致。

本实施例也是以清洁船1为例，第一距离检测装置31用于检测清洁船1运动方向上是否存在会与清洁船1发生碰撞凸起，或者是湖泊边界2大角度朝向湖泊内一侧延伸，如果第一距离检测装置21检测到清洁船1前方有可能与船体发生碰撞的情况，当检测到的距离值等于预设阈值后，智能判断模块发送指令给动力模块，控制清洁船1改变运动方向，清洁船1继续以平行于湖泊边界2的方式进行运动，与湖泊边界2的距离为预设阈值；第二距离检测装置32垂直于清洁船1的运动方向探测清洁船1与湖泊边界2之间的距离，直接得到实时的距离变化，避免了实施例1中垂直距离不准确的情况。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“根部”、“内”、“外”、“外围”、“里侧”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了使于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。

在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。

在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种自动探索路径作业方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、确定作业区域，作业设备沿作业区域边界运动，运动一周后，得到作业区域边界的轮廓图；

b、将得到的作业区域边界轮廓图进行连续缩小处理，得到覆盖该作业区域的路径，作业设备按照生成的路径对作业区域进行覆盖性作业。

2.根据权利要求1所述的一种自动探索路径作业方法，其特征在于，所述步骤a中，通过PGS实时定位或者惯性导航得到作业区域边界的轮廓图。

3.根据权利要求1所述的一种自动探索路径作业方法，其特征在于，所述步骤b中，对得到的作业区域边界轮廓图进行等边距连续缩小处理。

4.根据权利要求1所述的一种自动探索路径作业方法，其特征在于，所述步骤b中，对得到的作业区域边界轮廓图进行连续缩小处理时，其缩小的边距不相等，作业任务密集区域的缩小边距小于作业任务稀疏区域的边距。

5.根据权利要求1所述的一种自动探索路径作业方法，其特征在于，在所述步骤a中，持续检测作业设备与作业区域边界的距离，并调整作业设备的运动方向，使距离检测值与一个预设的阈值相等，以实现作业设备平行于边界运动。

6.一种自动探索路径作业方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、确定作业区域，持续检测作业设备与作业区域边界的距离，并调整作业设备的运动方向，使距离检测值与一个预设的阈值相等，以实现作业设备平行于边界运动；

B、作业设备绕行作业区域一周后，增大预设阈值，使作业设备进行下一周的作业运动；

C、重复步骤B直至作业设备完成对作业区域的覆盖性作业。

7.根据权利要求6所述的一种自动探索路径作业方法，其特征在于，所述作业设备包括设备本体，以及设置于所述设备本体上的动力模块、智能判断模块和测距单元，所述测距单元用于检测作业设备与作业区域边界的距离，所述动力模块用于为作业设备提供动力进行运动和调整作业设备运动方向，所述智能判断模块用于比较测距单元检测到的距离值与预设阈值，并控制动力模块调整作业设备运动方向，使测距单元检测到的距离值等于预设阈值，以实现作业设备平行于边界运动。

8.根据权利要求7所述的一种自动探索路径作业方法，其特征在于，所述测距单元设置在作业设备前端。

9.根据权利要求7所述的一种自动探索路径作业方法，其特征在于，所述测距单元设置有一个用于检测距离的装置，探测的方向指向作业区域边界，探测方向与设备运动方向所成的夹角在0度到90度之间。

10.根据权利要求7所述的一种自动探索路径作业方法，其特征在于，所述测距单元设置有两个用于检测距离的装置，第一距离检测装置的探测方向指向作业区域边界并垂直于设备运动方向，第二距离检测装置的探测方向与设备运动方向一致。