CN111026109A - 室外割草机器人基于gps和在线地图的遍历路径规划方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种室外割草机器人基于GPS和在线地图的遍历路径规划方法，设置电子控制装置，包括进行集中控制的处理器，定位模块和局域网络通讯模块，还包括可以与处理器建立通讯连接的手持终端，设置在处理器中的遍历路径规划方法，包括以下步骤：(1)处理器通过定位模块获取当前的位置数据；处理器与移动终端建立通讯连接；移动终端下载当前位置的在线地图；(2)操作者在移动终端上限定工作区域，移动终端生成工作区域的电子网格地图，包括左‑右链表，右‑左链表，下‑上链表和上‑下链表，并传送给处理器；(3)割草机器人沿着左‑右链表工作；(4)割草机器人沿着右‑左链表工作；(5)割草机器人沿着下‑上链表工作；(6)割草机器人沿着上‑下链表工作。

Description

室外割草机器人基于GPS和在线地图的遍历路径规划方法
技术领域
本发明涉及一种室外割草机器人基于GPS和在线地图的遍历路径规划方法，属于移动机器人领域。
背景技术
室外割草机器人由于环境和光照的多样性，以及成本的限制，目前割草机器人是采用随机路径规划的方式进行工作。这种工作是不进行遍历性质的路径规划，以直线运行和转向运动组成路径割草机器人的工作模式，在转向运动时候，会随机选择一个方向进行下一次的直线运动。最大的优点就是算法简单，运行可靠性高，对硬件要求低。但是，缺点在于效率太低，如果完成工作区域的全覆盖，需要大量增加工作时间，同时电池容量需要增大。因此，需要设计一种遍历性质的路径规划方法来弥补上述问题。
随着科学技术的发展，全球定位技术已经可以应用于民用，并且在线地图越来越精确，提供的信息越来越丰富，可以为遍历性质的路径规划提供基础。
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，将先进的全球导航卫星定位和在线地图相结合，生成四个方向的电子网格地图，在此基础上割草机器人进行遍历路径规划。
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和在线地图的遍历路径规划方法，所述的割草机器人包括驱动机构，割草机构，障碍物检测系统，以及电子控制装置，所述的电子控制装置包括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，设置在所述的处理器中的遍历路径规划方法，所述的遍历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；所述的处理器通过所述的局域网络通讯模块与所述的移动终端建立通讯连接；所述的移动终端根据所述的处理器获取的位置数据下载当前位置的在线地图；
(2) 操作者在所述的移动终端上限定所述的割草机器人的工作区域，所述的移动终端生成所述的工作区域的电子网格地图，包括左-右链表，右-左链表，下-上链表和上-下链表，并传送给所述的处理器；
(3) 所述的处理器控制所述的割草机器人到达左-右链表的第一个网格，然后沿着左-右链表工作，完成以后进入步骤(4)；
(4) 所述的处理器控制所述的割草机器人到达右-左链表的第一个网格，然后沿着右-左链表工作，完成以后进入步骤(5)；
(5) 所述的处理器控制所述的割草机器人到达下-上链表的第一个网格，然后沿着下-上链表工作，完成以后进入步骤(6)；
(6) 所述的处理器控制所述的割草机器人到达上-下链表的第一个网格，然后沿着上-下链表工作，完成以后结束工作。
所述的步骤(2)中，所述的电子网格地图将所述的工作区域划分成边长为a的正方形网格，中心坐标为(xi,yi)，可以描述为(xi,yi,si)，其中，边长a设置为小于所述的割草机器人的割草机构的长度，si设置为布尔量，1表示草坪，0表示非草坪，比如障碍物和边界以外的位置。
所述的步骤(2)中，左-右链表将所述的工作区域的网格数据按照从最下面一行开始，从左到右的顺序存储，当遇到障碍物或者边界时，即si等于0，则向上换一行继续存储。
所述的步骤(2)中，右-左链表将所述的工作区域的网格数据按照从最上面一行开始，从右到左的顺序存储，当遇到障碍物或者边界时，即si等于0，则向下换一行继续存储。
所述的步骤(2)中，下-上链表将所述的工作区域的网格数据按照从最左面一列开始，从下到上的顺序存储，当遇到障碍物或者边界时，即si等于0，则向右换一列继续存储。
所述的步骤(2)中，上-下链表将所述的工作区域的网格数据按照从最右面一列开始，从上到下的顺序存储，当遇到障碍物或者边界时，即si等于0，则向左换一列继续存储。
实施本发明的积极效果是：1、采用遍历路径规划策略，工作效率高，缩减了工作时间，并减少了电池容量；2、依托成熟技术，成本低，技术风险小。
附图说明
图1是左-右链表的示意图；
图2是右-左链表的示意图；
图3是下-上链表的示意图；
图4是上-下链表的示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步说明：
参照图1-4，室外割草机器人基于GPS和在线地图的遍历路径规划方法，所述的割草机器人包括驱动机构，割草机构，障碍物检测系统。所述的行走机构采用两轮驱动和支撑轮结构，可实现直行和任意角度的旋转；所述的割草机构设置在所述的割草机器人下方，可清理大于一定高度的草；所述的障碍物检测系统设置碰撞传感器，也可以设置超声波传感器，以及红外传感器。
还包括电子控制装置，所述的电子控制装置包括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。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遍历路径规划方法，所述的遍历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；所述的处理器通过所述的局域网络通讯模块与所述的移动终端建立通讯连接；所述的移动终端根据所述的处理器获取的位置数据下载当前位置的在线地图；
步骤(1)为初始化阶段，所述的处理器1获取当前位置的地图；所述的移动终端与所述的处理器建立连接；所述的移动终端获取当前位置的地图。
(2)操作者在所述的移动终端上限定所述的割草机器人的工作区域，所述的移动终端生成所述的工作区域的电子网格地图，包括左-右链表，右-左链表，下-上链表和上-下链表，并传送给所述的处理器；
步骤(2)是操作者在所述的移动终端上确定所述的割草机器人的工作区域，所述的移动终端生成电子网格地图，所述的电子网格地图为所述的割草机器人的遍历路径规划提供基础。所述的电子网格地图包括四个链表：左-右链表，右-左链表，下-上链表和上-下链表，分别从四个方向将网格串接起来。
所述的电子网格地图将所述的工作区域划分成边长为a的正方形网格，中心坐标为(xi,yi)，可以描述为(xi,yi,si)，其中，边长a设置为小于所述的割草机器人的割草机构的长度，si设置为布尔量，1表示草坪，0表示非草坪，比如中心坐标为(xi,yi)在所述的在线地图上为非绿色，或者为边界和边界以外的位置。
其中，左-右链表将所述的工作区域的网格数据按照从最下面一行开始，从左到右的顺序存储，当遇到障碍物或者边界时，即si等于0，则向上换一行继续存储。
右-左链表将所述的工作区域的网格数据按照从最上面一行开始，从右到左的顺序存储，当遇到障碍物或者边界时，即si等于0，则向下换一行继续存储。
下-上链表将所述的工作区域的网格数据按照从最左面一列开始，从下到上的顺序存储，当遇到障碍物或者边界时，即si等于0，则向右换一列继续存储。
上-下链表将所述的工作区域的网格数据按照从最右面一列开始，从上到下的顺序存储，当遇到障碍物或者边界时，即si等于0，则向左换一列继续存储。
(3) 所述的处理器控制所述的割草机器人到达左-右链表的第一个网格，然后沿着左-右链表工作，完成以后进入步骤(4)；
(4) 所述的处理器控制所述的割草机器人到达右-左链表的第一个网格，然后沿着右-左链表工作，完成以后进入步骤(5)；
(5) 所述的处理器控制所述的割草机器人到达下-上链表的第一个网格，然后沿着下-上链表工作，完成以后进入步骤(6)；
(6) 所述的处理器控制所述的割草机器人到达上-下链表的第一个网格，然后沿着上-下链表工作，完成以后结束工作。
步骤(3)到(6)是从四个方向对工作区域进行遍历路径规划。而单个方向的路径，没有将障碍物后面的区域进行规划，让其他方向的路径进行处理。这种方式可以简化遍历性质的路径规划，去除了各个障碍物之间的过渡和切换，同时让四个方向的路径相互部分重叠，也保证了所述的割草机器人的割草效果。

Claims (6)

1.室外割草机器人基于GPS和在线地图的遍历路径规划方法，所述的割草机器人包括驱动机构，割草机构，障碍物检测系统，以及电子控制装置，所述的电子控制装置包括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，其特征在于：设置在所述的处理器中的遍历路径规划方法，所述的遍历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；所述的处理器通过所述的局域网络通讯模块与所述的移动终端建立通讯连接；所述的移动终端根据所述的处理器获取的位置数据下载当前位置的在线地图；
(2) 操作者在所述的移动终端上限定所述的割草机器人的工作区域，所述的移动终端生成所述的工作区域的电子网格地图，包括左-右链表，右-左链表，下-上链表和上-下链表，并传送给所述的处理器；
(3) 所述的处理器控制所述的割草机器人到达左-右链表的第一个网格，然后沿着左-右链表工作，完成以后进入步骤(4)；
(4) 所述的处理器控制所述的割草机器人到达右-左链表的第一个网格，然后沿着右-左链表工作，完成以后进入步骤(5)；
(5) 所述的处理器控制所述的割草机器人到达下-上链表的第一个网格，然后沿着下-上链表工作，完成以后进入步骤(6)；
(6) 所述的处理器控制所述的割草机器人到达上-下链表的第一个网格，然后沿着上-下链表工作，完成以后结束工作。
2.根据权利要求1所述的室外割草机器人基于GPS和在线地图的遍历路径规划方法，其特征是：所述的步骤(2)中，所述的电子网格地图将所述的工作区域划分成边长为a的正方形网格，中心坐标为(xi,yi)，可以描述为(xi,yi,si)，其中，边长a设置为小于所述的割草机器人的割草机构的长度，si设置为布尔量，1表示草坪，0表示非草坪，比如障碍物和边界以外的位置。
3.根据权利要求1所述的室外割草机器人基于GPS和在线地图的遍历路径规划方法，其特征是：所述的步骤(2)中，左-右链表将所述的工作区域的网格数据按照从最下面一行开始，从左到右的顺序存储，当遇到障碍物或者边界时，即si等于0，则向上换一行继续存储。
4.根据权利要求1所述的室外割草机器人基于GPS和在线地图的遍历路径规划方法，其特征是：所述的步骤(2)中，右-左链表将所述的工作区域的网格数据按照从最上面一行开始，从右到左的顺序存储，当遇到障碍物或者边界时，即si等于0，则向下换一行继续存储。
5.根据权利要求1所述的室外割草机器人基于GPS和在线地图的遍历路径规划方法，其特征是：所述的步骤(2)中，下-上链表将所述的工作区域的网格数据按照从最左面一列开始，从下到上的顺序存储，当遇到障碍物或者边界时，即si等于0，则向右换一列继续存储。
6.根据权利要求1所述的室外割草机器人基于GPS和在线地图的遍历路径规划方法，其特征是：所述的步骤(2)中，上-下链表将所述的工作区域的网格数据按照从最右面一列开始，从上到下的顺序存储，当遇到障碍物或者边界时，即si等于0，则向左换一列继续存储。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111631639A (zh) * 2020-05-26 2020-09-08 珠海市一微半导体有限公司 全局栅格地图的地图遍历块建立方法、芯片及移动机器人

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