CN111006649A - 室外割草机器人基于gps和在线地图的随机路径规划方法 - Google Patents

室外割草机器人基于gps和在线地图的随机路径规划方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111006649A
CN111006649A CN201911129591.1A CN201911129591A CN111006649A CN 111006649 A CN111006649 A CN 111006649A CN 201911129591 A CN201911129591 A CN 201911129591A CN 111006649 A CN111006649 A CN 111006649A
Authority
CN
China
Prior art keywords
processor
mowing robot
path planning
block
random path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201911129591.1A
Other languages
English (en)
Inventor
刘瑜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Jingyi Intelligent Science and Technology Co Ltd
Original Assignee
Hangzhou Jingyi Intelligent Science and Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Jingyi Intelligent Science and Technology Co Ltd filed Critical Hangzhou Jingyi Intelligent Science and Technology Co Ltd
Priority to CN201911129591.1A priority Critical patent/CN111006649A/zh
Publication of CN111006649A publication Critical patent/CN111006649A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/005—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 with correlation of navigation data from several sources, e.g. map or contour matching
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种室外割草机器人基于GPS和在线地图的随机路径规划方法，所述的割草机器人内部设置进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的定位模块和局域网络通讯模块，还包括可以与所述的处理器建立通讯连接的手持终端，以及设置在所述的处理器中的随机路径规划方法，所述的随机路径规划方法是将工作区域M*N个区块，当所述的割草机器人进入这个区块，则进行计数，当需要转向时，查询区块数据，规划所述的割草机器人向计数次数最少的区块方向行进。该方案基于随机路径规划方法，算法简单可靠，同时结合GPS和在线地图的方法，为随机路径规划提供全局方向指导，有效提高了工作效率。

Description

室外割草机器人基于GPS和在线地图的随机路径规划方法
技术领域
本发明涉及室外割草机器人基于GPS和在线地图的随机路径规划方法，属于移动机器人领域。
背景技术
室外割草机器人工作在室外复杂多变的环境中。草坪有大有小，并且形状各异，还有各种障碍物，比如花坛，树木，水池等。在这样的环境下，很难实施最大效率的遍历规划策略，比如模拟人的分区块的梳妆割草方式。这种规划方式体现了最“聪明”的智能，但是需要割草机器人具有精确的全局定位能力和准确的电子地图。这样的能力会大大提高割草机器人的成本，并使割草机器人的行为变得缓慢。因此目前，割草机器人主要采用随机路径的规划方式。这样的工作方式效率很低，工作时间变长，也导致电池容量变大。
随着目前科学技术的发展，全球定位技术和在线地图给人们日常生活中的驾驶导航和野外作业提供了极大便利。将这两项技术引入室外割草机器人的路径规划与导航，由于定位精度限制，虽然不能完全实现高智能化的遍历路径规划，但是可以为随机路径规划提供指导，在一定程度上提高效率。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提出室外割草机器人基于GPS和在线地图的随机路径规划方法，采用随机路径规划方法，算法简单可靠，同时结合 GPS和在线地图，为随机路径规划提供全局方向指导，有效提高了工作效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
室外割草机器人基于GPS和在线地图的随机路径规划方法，所述的割草机器人内部设置进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的定位模块和局域网络通讯模块，还包括可以与所述的处理器建立通讯连接的手持终端，以及设置在所述的处理器中的随机路径规划方法，所述的随机路径规划方法包括以下步骤：
(1) 所述的处理器通过所述的定位模块获取当前的位置数据；
(2) 所述的移动终端通过所述的局域网络通讯模块与所述的处理器建立通讯连接，并根据所述的处理器获取的位置数据从广域网络下载在线地图；
(3) 操作者在所述的移动终端上通过画出工作区域的边界，并将所述的在线地图返回给所述的处理器；
(4) 所述的处理器在所述的在线地图上将工作区域划分为M*N个区块，采用区块的左下顶点(x1 i,y1 i)和右上顶点(x2 i,y2 i)组成描述数据(x1 i,y1 i,,x2 i,y2 i,si,ci)，其中，1≤i≤M*N，si为布尔值，1表示为草坪，0表示为非草坪，ci为计数器，表示所述的割草机器人经过的次数，M和N为x和y方向上区块划分的个数；将区块的描述数据(x1 i,y1 i,,x2 i,y2 i,si,ci)存入数据列表A，数据列表A即为工作区域的区块电子地图；
(5)所述的割草机器人采用直线路径进行工作，所述的处理器实时获取当前的位置数据(x,y)；当所述的割草机器人进入(x1 i,y1 i,,x2 i,y2 i)所限定的区块范围，则ci加1；当所述的割草机器人遇到障碍物或者边界，需要转向时，进入步骤(6)；
(6)搜索数据列表A中计数器最小的区块(x1 k,y1 k,,x2 k,y2 k,sk,ck)，并且sk等于1，所述的割草机器人调整行进方向为
Figure 100002_1
，然后返回步骤(5)。
所述的步骤(4)中，对于区块(x1 i,y1 i,,x2 i,y2 i)，如果中心点((x1 i+x2 i)/2,(y1 i+y2 i)/2)在所述的在线地图上的颜色为绿色，并且射线X=(x1 i+x2 i)/2与工作区域的边界相交次数为偶数，则si=1，否则，si=0。
实施本发明的积极效果是：1、该方案基于随机路径规划方法，算法简单可靠，易于实现；2、在随机路径的基础上，结合GPS和在线地图的方法，为随机路径规划提供全局方向指导，有效提高了工作效率。
附图说明
图1是区块电子地图的示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步说明：
参照图1，室外割草机器人基于GPS和在线地图的随机路径规划方法，所述的割草机器人内部设置进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的定位模块和局域网络通讯模块，可以与所述的处理器建立通讯连接的手持终端。所述的定位模块设置为GNSS模块，即全球导航卫星定位模块，可以设置为美国GPS，或者俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO和中国北斗卫星导航系统，以及相互的组合，不影响专利的实施。所述的局域网络通讯模块设置为WiFi或者蓝牙模块，用于与所述的手持终端连接。所述的手持终端具有连接广域网络功能，设置为手机，也可以设置为pad，不影响专利的实施。
还包括设置在所述的处理器中的随机路径规划方法，所述的随机路径规划方法包括以下步骤：
(1) 所述的处理器通过所述的定位模块获取当前的位置数据；
由于技术的不断发展，通过GPS定位技术，可迅速准确地获得当前位置，并且今后定位精度还会越来越高。
(2) 所述的移动终端通过所述的局域网络通讯模块与所述的处理器建立通讯连接，并根据所述的处理器获取的位置数据从广域网络下载在线地图；
步骤(2)为初始化阶段，所述的移动终端根据所述的处理器获取的位置数据获取在线地图。所述的在线地图可以是百度地图，google map，或者高德地图，不影响专利的实施，所述的在线地图设置为地球模式，具有位置数据和俯视图像。
(3) 操作者在所述的移动终端上通过画出工作区域的边界，并将所述的在线地图返回给所述的处理器；
步骤(3)需要操作者参与设置，通过所述的移动终端的操作界面设定工作区域的边界。
(4) 所述的处理器在所述的在线地图上将工作区域划分为M*N个区块，采用区块的左下顶点(x1 i,y1 i)和右上顶点(x2 i,y2 i)组成描述数据(x1 i,y1 i,,x2 i,y2 i,si,ci)，其中，1≤i≤M*N，si为布尔值，1表示为草坪，0表示为非草坪，ci为计数器，表示所述的割草机器人经过的次数，M和N为x和y方向上区块划分的个数；将区块的描述数据(x1 i,y1 i,,x2 i,y2 i,si,ci)存入数据列表A，数据列表A即为工作区域的区块电子地图；
所述的步骤(4)中，M和N的数值不能很大，根据草坪面积大小，取10以内的数值；对于区块(x1 i,y1 i,,x2 i,y2 i)，如果中心点((x1 i+x2 i)/2,(y1 i+y2 i)/2)在所述的在线地图上的颜色为绿色，并且射线X=(x1 i+x2 i)/2与工作区域的边界相交次数为偶数，则si=1，否则，si=0。这样就把工作区域边界以外的区块以及具有障碍物的区块都标注了，后续规划中，不作为规划的方向。
(5)所述的割草机器人采用直线路径进行工作，所述的处理器实时获取当前的位置数据(x,y)；当所述的割草机器人进入(x1 i,y1 i,,x2 i,y2 i)所限定的区块范围，则ci加1；当所述的割草机器人遇到障碍物或者边界，需要转向时，进入步骤(6)；
步骤(5)是所述的割草机器人的工作过程，除了正常工作，需要在数据列表A中标注经过的区块，为后面的路径规划提供数据。
(6)搜索数据列表A中计数器最小的区块(x1 k,y1 k,,x2 k,y2 k,sk,ck)，并且sk等于1，所述的割草机器人调整行进方向为
Figure 2
，然后返回步骤(5)。
步骤(6)是指导所述的割草机器人优先处理经过次数最少的区块，这样可以降低路径的随机性，最大限度提高路径的遍历性。

Claims (2)

1.室外割草机器人基于GPS和在线地图的随机路径规划方法，所述的割草机器人内部设置进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的定位模块和局域网络通讯模块，其特征在于：还包括可以与所述的处理器建立通讯连接的手持终端，以及设置在所述的处理器中的随机路径规划方法，所述的随机路径规划方法包括以下步骤：
(1) 所述的处理器通过所述的定位模块获取当前的位置数据；
(2) 所述的移动终端通过所述的局域网络通讯模块与所述的处理器建立通讯连接，并根据所述的处理器获取的位置数据从广域网络下载在线地图；
(3) 操作者在所述的移动终端上通过画出工作区域的边界，并将所述的在线地图返回给所述的处理器；
(4) 所述的处理器在所述的在线地图上将工作区域划分为M*N个区块，采用区块的左下顶点(x1 i,y1 i)和右上顶点(x2 i,y2 i)组成描述数据(x1 i,y1 i,,x2 i,y2 i,si,ci)，其中，1≤i≤M*N，si为布尔值，1表示为草坪，0表示为非草坪，ci为计数器，表示所述的割草机器人经过的次数，M和N为x和y方向上区块划分的个数；将区块的描述数据(x1 i,y1 i,,x2 i,y2 i,si,ci)存入数据列表A，数据列表A即为工作区域的区块电子地图；
(5)所述的割草机器人采用直线路径进行工作，所述的处理器实时获取当前的位置数据(x,y)；当所述的割草机器人进入(x1 i,y1 i,,x2 i,y2 i)所限定的区块范围，则ci加1；当所述的割草机器人遇到障碍物或者边界，需要转向时，进入步骤(6)；
(6)搜索数据列表A中计数器最小的区块(x1 k,y1 k,,x2 k,y2 k,sk,ck)，并且sk等于1，所述的割草机器人调整行进方向为
Figure 1
，然后返回步骤(5)。
2.根据权利要求1所述的室外割草机器人基于GPS和在线地图的随机路径规划方法，其特征是：所述的步骤(4)中，对于区块(x1 i,y1 i,,x2 i,y2 i)，如果中心点((x1 i+x2 i)/2,(y1 i+y2 i)/2)在所述的在线地图上的颜色为绿色，并且射线X=(x1 i+x2 i)/2与工作区域的边界相交次数为偶数，则si=1，否则，si=0。
CN201911129591.1A 2019-11-18 2019-11-18 室外割草机器人基于gps和在线地图的随机路径规划方法 Withdrawn CN111006649A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911129591.1A CN111006649A (zh) 2019-11-18 2019-11-18 室外割草机器人基于gps和在线地图的随机路径规划方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911129591.1A CN111006649A (zh) 2019-11-18 2019-11-18 室外割草机器人基于gps和在线地图的随机路径规划方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111006649A true CN111006649A (zh) 2020-04-14

Family

ID=70113732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911129591.1A Withdrawn CN111006649A (zh) 2019-11-18 2019-11-18 室外割草机器人基于gps和在线地图的随机路径规划方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111006649A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110009761B (zh) 智能设备自动巡检路径规划方法及系统
CN104035444B (zh) 机器人地图构建存储方法
CN105547301B (zh) 基于地磁的室内地图构建方法与装置
WO2019096264A1 (zh) 智能割草系统
CN105911985B (zh) 基于北斗导航的农业机械自动驾驶控制方法
CN109240284A (zh) 一种无人驾驶农机的自主路径规划方法及装置
CN101765054B (zh) 一种移动语音智能导游服务系统和方法
CN203275971U (zh) 一种室外地面群机器人控制系统
WO2015180021A1 (zh) 剪枝机器人系统
CN109099925A (zh) 一种无人农机导航路径规划与作业质量评估方法与装置
CN108332759A (zh) 一种基于3d激光的地图构建方法及系统
CN111199677B (zh) 一种室外区域的工作地图自动建立方法，装置，存储介质及工作设备
WO2019167210A1 (ja) 制御装置、移動体及びプログラム
CN108036774B (zh) 一种测绘方法、系统及终端设备
CN106910219B (zh) 一种基于几何方式统计农机工作面积的方法
CN205403803U (zh) 基于地磁的室内地图构建装置
CN111123914A (zh) 割草机器人基于视觉场景的方向估算方法
CN104807462A (zh) 室内地磁导航基准图生成方法及系统
CN107346133A (zh) 一种室内移动机器人的自主建图方法和装置
Zhao et al. Digital twins in smart farming: An autoware-based simulator for autonomous agricultural vehicles
CN111006649A (zh) 室外割草机器人基于gps和在线地图的随机路径规划方法
CN211207169U (zh) 一种温室采摘机器人底盘控制系统
CN104898551B (zh) 全自动割草机器人的双视觉自定位系统
Gao et al. Research on a panoramic mobile robot for autonomous navigation
CN106546253B (zh) 一种农田作业机械路径追踪装置及其追踪方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20200414

WW01 Invention patent application withdrawn after publication