CN112102429A - 一种割草机的建图方法、存储介质以及割草机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机器人自主定位导航领域，提供了一种割草机的建图方法、存储介质以及割草机，通过如下步骤：获取割草机的正向建图轨迹和反向建图轨迹，所述正向建图轨迹为所述割草机顺时针的建图轨迹，所述反向建图轨迹为所述割草机顺逆时针的建图轨迹；确定所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹的相交点；根据所述相交点对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹，通过割草机出站以后的正反两次建图轨迹，并通过将正反两次建图轨迹的轨迹融合获得更加接近实际路线的割草轨迹，解决了现有的割草机往往会由于惯性导航精度限制的因素，导致其存在建图后，出现轨迹发散的问题，极大的提高割草机的工作效率。

Description

一种割草机的建图方法、存储介质以及割草机
技术领域
本发明属于机器人自主定位导航领域，尤其涉及一种割草机的建图方法、存储介质以及割草机。
背景技术
随着社会经济的快速发展，城镇绿化建设面积越来越大，城市绿化投入逐年增加。草坪作为城市绿化的重要植物材料，在给人们带来绿色的同时也需要注入大量人力、物力和财力进行维护。在草坪维护过程中，草坪的修剪最为繁琐和复杂，为了降低其劳动强度和成本，发展研制自动割草机器人是一项非常有市场价值的工作。
自动割草机通常消耗电能作为动力，基于此，出现了与自动割草机所配套的充电站，充电站能够为自动割草机提供电能作为自动割草机的能源补充。现有技术中，一般通过布置通电导线，以确定自动割草机的工作边界，而充电站通常设置在工作边界的通电导线上。
由于割草机对于生产成本的敏感，基于生产成本的约束，目前国内外生产的自动割草机中，现有的割草机常采用惯性导航技术，但是当草坪面积较大，特别是草坪面积不规则时，现有的割草机往往会由于惯性导航精度限制的因素，导致其存在建图后，出现轨迹发散的问题，从而产生整个路径都会混乱的现象。
发明内容
本发明实施例提供一种割草机的建图方法、存储介质以及割草机，旨在解决现有技术中存在的由于惯性导航精度限制的因素，导致其存在建图后出现轨迹发散的问题。
本发明实施例是这样实现的，提供了一种割草机的建图方法，所述方法包括：
获取割草机的正向建图轨迹和反向建图轨迹，所述正向建图轨迹为所述割草机顺时针的建图轨迹，所述反向建图轨迹为所述割草机顺逆时针的建图轨迹；
确定所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹的相交点；
根据所述相交点对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹。
本发明实施例还提供了一种割草机的建图装置，所述装置包括：
轨迹记录模块，用于记录割草机的正向建图轨迹和反向建图轨迹，所述正向建图轨迹为所述割草机顺时针的建图轨迹，所述反向建图轨迹为所述割草机顺逆时针的建图轨迹；
轨迹处理模块，用于确定所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹的相交点；
轨迹融合模块，用于根据所述相交点对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹。
本发明实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的割草机的建图方法。
本发明实施例还提供了一种割草机，所述割草机包括处理器、存储器、以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时，所述洗地机执行前述的割草机的建图方法。
本发明提供一种割草机的建图方法、装置、存储介质以及割草机，首先获取割草机的正向建图轨迹和反向建图轨迹，然后确定所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹的相交点；最后根据所述相交点对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹。与目前采用惯性导航技术对割草机建图相比，本发明提供的技术方案通过割草机出站以后的正反两次建图轨迹，并通过将正反两次建图轨迹的轨迹融合获得更加接近实际路线的割草轨迹，解决了现有的割草机往往会由于惯性导航精度限制的因素，导致其存在建图后，出现轨迹发散的问题，从而产生整个路径都会混乱的现象，极大的提高了割草机的工作效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种割草机的工作系统的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种割草机的建图方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的一种割草机的建图轨迹的示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种割草机的建图轨迹的示意图；
图5是本发明实施例提供的又一种割草机的建图方法的流程图；
图6是本发明实施例提供的又一种割草机的建图轨迹的示意图；
图7是本发明实施例提供的一种割草机的建图装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的实施例中，自动割草机通常消耗电能作为动力，因此通常都是具有与自动割草机所配套的充电站，充电站能够为自动割草机提供电能作为自动割草机的能源补充。现有技术中，一般通过布置通电导线，以确定自动割草机的工作边界，而充电站通常设置在工作边界的通电导线上。
如图1所示，本发明较佳实施例中，自动割草系统100包括割草机10、工作区域20及与割草机连接的充电站30。割草机10用于在预定的工作区域20之中行走并进行割草工作。充电站30设置于工作区域20内或者其边界上。在本具体实施例中，充电站30为用于供割草机10在能源不足时返回补充能量或供割草机10避雨及停靠的充电站。可以理解地，在其它一些实施例中充电站30亦可为其它与割草机10进行通信的外部设备，在此不作限定。
具体地，割草机10可与充电站30通过无线通信模块进行通信连接，例如蓝牙、WiFi、或者其他无线通信方式。同时，为了确保不会受到其他无线信号干扰，割草机10与充电站30进行通信时，还可采用软件握手、校验等方式进行验证。可以理解地，在其它一些实施例中，割草机10与充电站30的通信方式可以根据需要而定，例如亦可为有线通信方式等，在此不作限定。
工作区域20的工作边界21可为物理边界或虚拟边界。其中，所述物理边界为篱笆、围墙或者房屋的墙壁等现有的物理障碍。所述虚拟边界为庭院入口等无物理边界的位置。在本具体实施例中，工作区域20由所述物理边界、虚拟边界或者两者混合构成的工作区域。其中，充电站30设置于所述工作边界21的连接处。
如图2所示，本发明实施例提供了一种割草机的建图方法，所述方法包括：
S1:获取割草机的正向建图轨迹和反向建图轨迹，所述正向建图轨迹为所述割草机顺时针的建图轨迹，所述反向建图轨迹为所述割草机顺逆时针的建图轨迹。
具体地，如图3所示，割草机10先出站，先逆时针沿着工作边界201运动，环绕一周后回到充电站30，然后计算其行走的轨迹并获得正向建图轨迹，为后续路径规划和沿线匹配重定位做基础，然后割草机10再出站，顺时针沿着工作边界201运动，环绕一周后回到充电站30，同理获得其反向建图轨迹。
S2:确定所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹的相交点。
其中，相交点为正向建图轨迹和反向建图轨迹两条轨迹线中相交的点。
具体地，如图4所示，割草机10先以所述充电站30为原点出发逆时针行走一圈回到原点，记录为正向建图轨迹，将所述正向建图轨迹的各个点的位置信息转化为与原点的相对位置，记为该点在所述正向建图轨迹中相对于原点的位置信息，采取边界点并转化为边界位置信息，其中：A点既是起始点也是原点，然后从原点出发逆时针行走一圈，记录为反向建图轨迹，将所述反向建图轨迹的各个点的定位信息也转化为与原点的相对位置，记为该点在行走路线中相对于原点的位置信息，其中：A点既是起始点也是原点，同时也是基站10的位置信息。当割草机10获取了所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹后，分别记录所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹的各个点的位置信息，将两者进行匹配，获取所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹之间的相交点的位置信息，例如，图4中所示的相交点B。
S3:根据所述相交点对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹。
在本发明实施例中，在得到正向建图轨迹和反向建图轨迹之后，根据获取到的相交点B对割草机的建图轨迹进行修正，即通过相交点B对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到割草机的建图轨迹。相对于采用惯性导航技术对割草机建图相比，本发明中的割草机的建图轨迹是根据正向建图轨迹和所述反向建图轨迹融合得到的，因此提高了建图轨迹的准确度，进而提高了割草机的工作效率。
在本发明提供的优选地实施例中，如图5所示，步骤S3：根据所述相交点对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹，包括如下步骤：
S301:确定所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹中的关键点。
具体地，当割草机10检测到所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹中由于外界或者惯性导航等因素的影响使得机器人产生了行走轨迹偏离预期路线，从而导致某些点出现行进角度变化较大的时，则记录上述点的具体位置信息，并设置其为对应的关键点，例如当所述建图轨迹为矩形时，所述关键点应为矩形的各个顶点，通过记录关键点的位置信息，重点标记出误差数据，便于后续的数据修正，提升建图轨迹的精度，提升工作效率。
S302：确定所述正向建图轨迹的关键点和所述相交点之间连线相对基站的正向角度，所述反向建图轨迹的关键点和所述相交点之间连线相对基站的反向角度。
如图6所示，具体地，获取所述正向建图轨迹的关键点的对应位置信息和所述相交点的对应位置信息，如图6中，细实线为正向建图轨迹，其中，A、C的位置信息为所述正向建图轨迹的关键点的位置信息，以及虚线为反向建图轨迹，其中，A1、C1的位置信息为所述反向建图轨迹的关键点位置信息，且A与C1、C与A1分别相互对应，B为相交点的位置信息，并且将所述正向建图轨迹的所述关键点以及所述相交点依次通过逆时针的正向连线连接，以此确定所述正向连线与基站10的正向角度，所述正向角度为以各个相交点相互连接形成的基准连线与所述正向连线之间的夹角；同理，获取所述反向建图轨迹的关键点的对应位置信息和所述相交点的对应位置信息，并且将所述关键点以及所述相交点依次通过逆时针的反向连线连接，以此确定所述反向连线与所述基准连线的反向角度，所述反向角度为以各个相交点相互连接的基准连线与所述反向连线之间的夹角。
S303：对所述正向角度和所述反向角度进行相加得到融合角度。
具体地，当所述正向角度为-10°，所述反向角度为7°时，将两者相加后得出其融合角度为-3°。
S304：根据所述融合角度对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹。
本发明实施例提供的割草机的建图方法，首先获取割草机的正向建图轨迹和反向建图轨迹，然后确定所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹的相交点；最后根据所述相交点对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹。与目前采用惯性导航技术对割草机建图相比，本发明提供的技术方案通过割草机出站以后的正反两次建图轨迹，并通过将正反两次建图轨迹的轨迹融合获得更加接近实际路线的割草轨迹，解决了现有的割草机往往会由于惯性导航精度限制的因素，导致其存在建图后，出现轨迹发散的问题，从而产生整个路径都会混乱的现象，极大的提高了割草机的工作效率。
在本发明提供的一个优选地实施例中，步骤S301中还包括如下步骤：
确定所述正向建图轨迹的正向轨迹长度，所述反向建图轨迹的反向轨迹长度；
具体地，割草机10在完成正向建图轨迹后，获取所述正向建图轨迹的长度，即为正向轨迹长度，同理可得，割草机10在完成反向建图轨迹后，获取所述反向建图轨迹的长度，即为反向轨迹长度。
将正向距离所述基站预置比例的所述正向轨迹长度的点，确定为所述正向建图轨迹的关键点；
具体地，割草机10根据预置比例的所述正向轨迹长度上的点设置为正向关键点，并记录正向关键点的位置信息。
将反向距离所述基站预置比例的所述反向轨迹长度的点，确定为所述反向建图轨迹的关键点。
具体地，割草机10根据预置比例的所述反向轨迹长度上的点设置为反向关键点，并记录反向关键点的位置信息。
在本发明提供的另一个优选地实施例中，步骤S301中还包括如下步骤：
将所述正向建图轨迹中角度变化大的点确定为所述正向建图轨迹的关键点；
具体地，割草机10将所述正向建图轨迹上的角度变化大的点设置为正向关键点，并记录正向关键点的坐标。
将所述反向建图轨迹中角度变化大的点确定为所述反向建图轨迹的关键点。
具体地，割草机10将所述反向建图轨迹上的角度变化大的点设置为反向关键点，并记录反向关键点的坐标。
在本发明提供的一个优选地实施例中，若确定存超过两个所述正向建图轨迹的关键点和超过两个正向建图轨迹的关键点，所述方法还包括：
确定所述正向建图轨迹的正向轨迹长度，所述反向建图轨迹的反向轨迹长度；
将正向距离所述基站预置比例的所述正向轨迹长度的点确定为正向目标点，将反向距离所述基站预置比例的所述正向轨迹长度的点确定为反向目标点；
将所述正向建图轨迹的关键点中距离所述正向目标点最近的点确定为所述正向建图轨迹的关键点；
将所述反向建图轨迹的关键点中距离所述反向目标点最近的点确定为所述反向建图轨迹的关键点。
具体地，当所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹的关键点和相交点超过2个时，分别统计所述正向建图轨迹和反向建图轨迹的长度，并且按照预置比例将所述正向建图轨迹的长度中，最靠近所述基站的点确定为正向目标点；同理，按照预置比例将所述反向建图轨迹的长度中，最靠近所述基站的点确定为反向目标点。由于惯性导航精度的特性为初始导航精度高，时间越长而导航精度就越差，故正向建图轨迹与反向建图轨迹均选择前段轨迹，以确保轨迹的精确度，降低惯性导航精度特性带来的不良影响。
更进一步地，所述预置比例为三分之一和三分之二。
更进一步地，所述根据所述融合角度对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹，包括：
根据所述融合角度和所述割草机的里程计信息重新确定所述关键点的位置；
将所述正向建图轨迹或所述反向建图轨迹中三分之一至三分之二的轨迹中的轨迹确定为重新定位的关键点和所述相交点之间的连线；
将所述三分之一的正向建图轨迹和所述三分之一的反向建图轨迹，以及三分之一至三分之二重新定位的关键点和所述相交点之间的连线，得到所述割草机的建图轨迹。
具体地，经过大量的实际测试数据积累，经验证发现，当正反向建图轨迹中的三分之一的惯性导航精度较高，后续则偏差逐渐加大，因此，正反向建图轨迹均选择其中的前三分之一端为标准轨迹，三分之一至三分之二段为融合轨迹，以此构成较高精度的建图轨迹，较现有技术有明显的技术进度和改进效果。
如图7所示，本发明实施例还提供了一种建图装置，所述装置包括：
轨迹记录模块10，用于记录割草机的正向建图轨迹和反向建图轨迹，所述正向建图轨迹为所述割草机顺时针的建图轨迹，所述反向建图轨迹为所述割草机顺逆时针的建图轨迹；
轨迹处理模块20，用于确定所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹的相交点；
轨迹融合模块30，用于根据所述相交点对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹。
更进一步地，所述轨迹融合模块30，包括：
确定单元31，用于确定所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹中的关键点；
所述确定单元31，还用于确定所述正向建图轨迹的关键点和所述相交点之间连线相对基站的正向角度，所述反向建图轨迹的关键点和所述相交点之间连线相对基站的反向角度；
计算单元32，用于对所述正向角度和所述反向角度进行相加得到融合角度；
融合单元33，用于根据所述融合角度对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹。
所述确定单元31，具体用于确定所述正向建图轨迹的正向轨迹长度，所述反向建图轨迹的反向轨迹长度；将正向距离所述基站预置比例的所述正向轨迹长度的点，确定为所述正向建图轨迹的关键点；将反向距离所述基站预置比例的所述反向轨迹长度的点，确定为所述反向建图轨迹的关键点。
所述确定单元31，具体用于将所述正向建图轨迹中角度变化大的点确定为所述正向建图轨迹的关键点；将所述反向建图轨迹中角度变化大的点确定为所述反向建图轨迹的关键点。
更进一步地，所述确定单元31，具体用于确定所述正向建图轨迹的正向轨迹长度，所述反向建图轨迹的反向轨迹长度；将正向距离所述基站预置比例的所述正向轨迹长度的点确定为正向目标点，将反向距离所述基站预置比例的所述正向轨迹长度的点确定为反向目标点；将所述正向建图轨迹的关键点中距离所述正向目标点最近的点确定为所述正向建图轨迹的关键点；将所述反向建图轨迹的关键点中距离所述反向目标点最近的点确定为所述反向建图轨迹的关键点。
更进一步地，所述预置比例为三分之一和三分之二。
更进一步地，所述轨迹融合模块30，包括：根据所述融合角度和所述割草机的里程计信息重新确定所述关键点的位置；将所述正向建图轨迹或所述反向建图轨迹中三分之一至三分之二的轨迹中的轨迹确定为重新定位的关键点和所述相交点之间的连线；将所述三分之一的正向建图轨迹和所述三分之一的反向建图轨迹，以及三分之一至三分之二重新定位的关键点和所述相交点之间的连线，得到所述割草机的建图轨迹。
本发明实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的割草机的建图方法。
本发明实施例还提供了一种割草机，所述割草机包括处理器、存储器、以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时，所述洗地机执行前述的割草机的建图方法。
综上所述：本发明提供的技术方案通过割草机出站以后的正反两次建图轨迹，并通过将正反两次建图轨迹的轨迹融合获得更加接近实际路线的割草轨迹，解决了现有的割草机往往会由于惯性导航精度限制的因素，导致其存在建图后，出现轨迹发散的问题，从而产生整个路径都会混乱的现象，极大的提供了割草机的工作效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种割草机的建图方法，其特征在于，所述方法包括：
获取割草机的正向建图轨迹和反向建图轨迹，所述正向建图轨迹为所述割草机顺时针的建图轨迹，所述反向建图轨迹为所述割草机顺逆时针的建图轨迹；
确定所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹的相交点；
根据所述相交点对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹。
2.根据权利要求1所述的割草机的建图方法，其特征在于，所述根据所述相交点对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹，包括：
确定所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹中的关键点；
确定所述正向建图轨迹的关键点和所述相交点之间连线相对基站的正向角度，所述反向建图轨迹的关键点和所述相交点之间连线相对基站的反向角度；
对所述正向角度和所述反向角度进行相加得到融合角度；
根据所述融合角度对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹。
3.根据权利要求2所述的割草机的建图方法，其特征在于，所述确定所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹中的关键点，包括：
确定所述正向建图轨迹的正向轨迹长度，所述反向建图轨迹的反向轨迹长度；
将正向距离所述基站预置比例的所述正向轨迹长度的点，确定为所述正向建图轨迹的关键点；
将反向距离所述基站预置比例的所述反向轨迹长度的点，确定为所述反向建图轨迹的关键点。
4.根据权利要求2所述的割草机的建图方法，其特征在于，所述确定所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹中的关键点，包括：
将所述正向建图轨迹中角度变化大的点确定为所述正向建图轨迹的关键点；
将所述反向建图轨迹中角度变化大的点确定为所述反向建图轨迹的关键点。
5.根据权利要求4所述的割草机的建图方法，其特征在于，若确定存超过两个所述正向建图轨迹的关键点和超过两个所述反向建图轨迹的关键点，所述方法还包括：
确定所述正向建图轨迹的正向轨迹长度，所述反向建图轨迹的反向轨迹长度；
将正向距离所述基站预置比例的所述正向轨迹长度的点确定为正向目标点，将反向距离所述基站预置比例的所述正向轨迹长度的点确定为反向目标点；
将所述正向建图轨迹的关键点中距离所述正向目标点最近的点确定为所述正向建图轨迹的关键点；
将所述反向建图轨迹的关键点中距离所述反向目标点最近的点确定为所述反向建图轨迹的关键点。
6.根据权利要求3或5所述的割草机的建图方法，其特征在于，所述预置比例为三分之一和三分之二。
7.根据权利要求6所述的割草机的建图方法，其特征在于，所述根据所述融合角度对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹，包括：
根据所述融合角度和所述割草机的里程计信息重新确定所述关键点的位置；
将所述正向建图轨迹或所述反向建图轨迹中三分之一至三分之二的轨迹中的轨迹确定为重新定位的关键点和所述相交点之间的连线；
将所述三分之一的正向建图轨迹和所述三分之一的反向建图轨迹，以及三分之一至三分之二重新定位的关键点和所述相交点之间的连线，得到所述割草机的建图轨迹。
8.一种割草机的建图装置，其特征在于，所述装置包括：
轨迹记录模块，用于记录割草机的正向建图轨迹和反向建图轨迹，所述正向建图轨迹为所述割草机顺时针的建图轨迹，所述反向建图轨迹为所述割草机顺逆时针的建图轨迹；
轨迹处理模块，用于确定所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹的相交点；
轨迹融合模块，用于根据所述相交点对所述正向建图轨迹和所述反向建图轨迹进行融合，得到所述割草机的建图轨迹。
9.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的割草机的建图方法。
10.一种割草机，其特征在于，所述割草机包括处理器、存储器、以及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时，所述割草机执行如权利要求1-7任一项所述的割草机的建图方法。
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