CN113359780A - 无人船清扫路径规划方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了无人船清扫路径规划方法、装置、计算机设备及存储介质。所述方法包括：获取无人船的待清扫区域；获取所述待清扫区域中的障碍物集合；切分所述待清扫区域，以得到待清扫子区域；针对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径；连接每个所述遍历式清扫路径，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。通过实施本发明实施例的方法可实现在水面复杂区域自主清扫路径规划，可根据实际情况确定待清扫区域和障碍物结合，由此进行自主清扫路径的规划，使用方便，且清扫效率高。
Description
技术领域
本发明涉及路径规划方法，更具体地说是指无人船清扫路径规划方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
近年来，无人船凭借着其便捷、高效和安全等特点得到了迅猛发展。随着无人船技术的发展，无人船逐渐被应用于各行各业
现有的无人船在水域维护作业中通常是预先规划好的路径进行清理，难以根据实际情况，只对需要清扫的区域进行清扫，或者根据区域划分情况改变行经轨迹。这样的清扫方式针对性较弱，不够智能化，使用不方便，且清理效率低下。
因此，有必要设计一种新的方法，实现在水面复杂区域自主清扫路径规划，使用方便，且清扫效率高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供无人船清扫路径规划方法、装置、计算机设备及存储介质。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：无人船清扫路径规划方法，包括：
获取无人船的待清扫区域；
获取所述待清扫区域中的障碍物集合；
切分所述待清扫区域，以得到待清扫子区域；
针对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径；
连接每个所述遍历式清扫路径，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
其进一步技术方案为：所述获取无人船的待清扫区域，包括：
获取无人船待清扫区域的边界点；
将所述边界点进行连接，以得到待清扫区域。
其进一步技术方案为：所述切分所述待清扫区域，以得到待清扫子区域，包括：
将待清扫区域与障碍物集合合并为点集合；
对点集合进行三角剖分，分成多个三角形；
从多个所述三角形中去除包含障碍物集合的三角形，得到非障碍三角形集合；
合并所述非障碍三角形集合中相邻的三角形，以得到合并区域；
判断所述合并区域是否为凸多边形区域；
若所述合并区域为凸多边形区域，则确定所述合并区域为待清扫子区域；
若所述合并区域不是凸多边形区域，则执行所述合并所述非障碍三角形集合中相邻的三角形，以得到合并区域。
其进一步技术方案为：所述针对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径，包括：
采用z字遍历路径的生成方式对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的第一清扫路径；
采用回字遍历路径生成方式对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的第二清扫路径；
评估每个待清扫子区域对应的第一清扫路径以及每个待清扫子区域对应的第二清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的遍历式清扫路径。
其进一步技术方案为：所述评估每个待清扫子区域对应的第一清扫路径以及每个待清扫子区域对应的第二清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的遍历式清扫路径，包括：
对每个待清扫子区域计算所述第一清扫路径中路线长度小于设定阈值的路线总数，以得到第一路线总数；
对每个待清扫子区域计算所述第二清扫路径中路线长度小于设定阈值的路线总数，以得到第二路线总数；
当第一路线总数小于第二路线总数时，选取第一清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径；当第一路线总数大于第二路线总数时，选取第二清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径；
当第一路线总数等于第二路线总数时，计算第一清扫路径的转弯次数，计算第二清扫路径的转弯次数，并选取转弯次数小的清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径。
其进一步技术方案为：所述连接每个所述遍历式清扫路径，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫，包括：
选取待清扫子区域内距离无人船当前点最近的单共边子区域为起始区域，若无单共边子区域则选取距离无人船最近的子区域为起始区域；
依次寻找上一个区域的共边子区域作为下一个区域；
按照每个待清扫子区域的顺序将待清扫子区域对应的所述遍历式清扫路径相连，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
其进一步技术方案为：所述按照每个待清扫子区域的顺序将待清扫子区域对应的所述遍历式清扫路径相连，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫，包括：
计算每个待清扫子区域间的衔接路线，采用Bug避障算法对所述衔接路线进行处理，得到避障路线；
连接遍历式清扫路径以及对应的避障路线，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
本发明还提供了无人船清扫路径规划装置，包括：
区域获取单元，用于获取无人船的待清扫区域；
集合获取单元，用于获取所述待清扫区域中的障碍物集合；
切分单元，用于切分所述待清扫区域，以得到待清扫子区域；
路径生成单元，用于针对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径；
连接单元，用于连接每个所述遍历式清扫路径，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
本发明还提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。
本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现上述的方法。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过获取待清扫区域以及对应的障碍物集合，并对待清扫区域进行切分后，按照子区域生成对应的清扫路径，连接这些路径，由此得到规划路径，实现在水面复杂区域自主清扫路径规划，可根据实际情况确定待清扫区域和障碍物结合，由此进行自主清扫路径的规划，使用方便，且清扫效率高。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划方法的应用场景示意图；
图2为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划方法的子流程示意图；
图4为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划方法的子流程示意图；
图5为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划方法的子流程示意图；
图6为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划方法的子流程示意图；
图7为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划方法的子流程示意图；
图8为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划方法的子流程示意图；
图9为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划装置的示意性框图；
图10为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划装置的区域获取单元的示意性框图；
图11为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划装置的切分单元的示意性框图；
图12为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划装置的路径生成单元的示意性框图；
图13为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划装置的评估子单元的示意性框图；
图14为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划装置的连接单元的示意性框图；
图15为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划装置的路径连接子单元的示意性框图；
图16为本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1和图2，图1为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划方法的应用场景示意图。图2为本发明实施例提供的无人船清扫路径规划方法的示意性流程图。该无人船清扫路径规划方法应用于服务器中。该服务器可以独立设置，也可以集成在无人船上，该服务器与终端进行数据交互，从终端获取对应的待清扫区域以及障碍物集合，并进行路径规划。
图2是本发明实施例提供的无人船清扫路径规划方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括以下步骤S110至S150。
S110、获取无人船的待清扫区域。
在本实施例中，待清扫区域是指需要进行清扫的区域。
在一实施例中，请参阅图3，上述的步骤S110可包括步骤S111～S112。
S111、获取无人船待清扫区域的边界点。
通过平板、手机、电脑、遥控器等终端设备划定无人船的待清扫区域。具体地，通过在平板、手机、电脑等设备的电子地图上手动标记出待清扫区域的边界点，将边界点依次连接形成待清扫区域。
S112、将所述边界点进行连接，以得到待清扫区域。
通过遥控无人船沿着待清扫区域的边界航行，形成一个区域闭环，在航行中，无人船通过搭载的全球定位系统实时获取当前位置信息并存储。当完成绕边界航行，通过将已存储位置坐标信息进行滤波，依次连接形成待清扫区域
在待清扫区域的起点，用户通过操作端APP或者遥控器等其他设备，在电子地图上依次手动标记出期望的待清扫区域的边界点，将边界点依次连接形成待清扫区域。通过设备控制无人船沿着标记的待巡检区域的边界航行形成一个区域闭环，在航行过程中，无人船通过搭载的全球定位系统实时获取当前位置信息并存储得到一系列的位置坐标点X[x1,x2...xn]并进行记录，得到待检测区域边界的点队列。当完成绕边界航行之后，对已经存储的坐标点队列进行滤波，删去待检测区域边界路径中存在的两两相邻坐标相同的重复点，删去两两相邻点之间距离过小的点，删去路径点中出现的偏离期望路径的偏离点，同时对相邻的距离过大的两点之间利用插值的方法进行路径点补充，最终得到期望的符合要求的点队列。
S120、获取所述待清扫区域中的障碍物集合。
在本实施例中，障碍物集合是指该待清扫区域内的所有障碍物所构成的集合。
通过在平板、手机、电脑等设备的电子地图上手动标记出待清扫区域中障碍物的边界点，将边界点依次连接形成障碍物，多个障碍物构成障碍物集合
通过遥控无人船沿着水中障碍物航行，形成一个障碍物闭环，在航行中，无人船通过搭载的全球定位系统实时获取当前位置信息并存储，当完成绕障碍物航行时，通过将已存储位置坐标信息进行滤波，依次连接形成障碍物，多个障碍物构成障碍物集合。
S130、切分所述待清扫区域，以得到待清扫子区域。
在本实施例中，待清扫子区域是指将待清扫区域和障碍物集合合并后进行划分，并去除包含障碍物集合的三角形，对剩下的三角形进行合并处理所得到的多个区域。计算复杂度小，计算更快，且对于区域内的障碍物较多，障碍形状复杂场景一样适配。
在一实施例中，请参阅图4，上述的步骤S130可包括步骤S131～S136。
S131、将待清扫区域与障碍物集合合并为点集合。
在本实施例中，点集合是指由待清扫区域和障碍物集合构成的集合。
S132、对点集合进行三角剖分，分成多个三角形。
在本实施例中，三角形是指依据设定的三角形大小进行三角形的切分而形成的三角形区域。
在本实施例中，三角剖分采用Delaunay三角剖分，采用空圆特性和最大化最小角特性，这两个特性避免了狭长三角形的产生。空圆特性为对于两个共边的三角形，任意一个三角形的外接圆中都不能包含有另一个三角形的顶点，这种形式的剖分产生的最小角最大。
S133、从多个所述三角形中去除包含障碍物集合的三角形，得到非障碍三角形集合。
在本实施例中，非障碍三角形集合是指从多个三角形内删除包括障碍物集合的三角形所剩下的三角形构成的集合。
S134、合并所述非障碍三角形集合中相邻的三角形，以得到合并区域。
在本实施例中，合并区域是指所述非障碍三角形集合中相邻的有共边的三角形进行合并后形成的区域。
S135、判断所述合并区域是否为凸多边形区域。
在本实施例中，如果所有的合并区域为凸多边形区域，则表明当前合并完毕，反之则未合并完成。
S136、若所述合并区域为凸多边形区域，则确定所述合并区域为待清扫子区域；
若所述合并区域不是凸多边形区域，则执行所述步骤S134。
S140、针对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径。
在本实施例中，遍历式清扫路径是指每个待清扫子区域的清扫路径。
在一实施例中，请参阅图5，上述的步骤S140可包括步骤S141～S143。
S141、采用z字遍历路径的生成方式对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的第一清扫路径。
在本实施例中，第一清扫路径是指对待清扫子区域采用z字遍历路径的生成方式生成的清扫路径。
具体地，以待清扫子区域的长度最长的边界线作为扫描线,按垂直于扫描线且与待清扫子区域其余边有交点的方向按间距进行平移，得到扫描线集合；计算扫描线集合与区域其他边交点，得到交点集合，将交点集合连成线，由此形成第一清扫路径。
S142、采用回字遍历路径生成方式对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的第二清扫路径。
在本实施例中，第二清扫路径是指对待清扫子区域采用回字遍历路径的生成方式生成的清扫路径。
将待清扫子区域的边界按一定间距向内收缩形成内圈，重复上述步骤直到收缩到内圈无法形成多边形为止，得到连续多个内圈，将连续的多个内圈首尾相连得到第二清扫路径。
S143、评估每个待清扫子区域对应的第一清扫路径以及每个待清扫子区域对应的第二清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的遍历式清扫路径。
在一实施例中，请参阅图6，上述的步骤S143可包括步骤S1431～S1435。
S1431、对每个待清扫子区域计算所述第一清扫路径中路线长度小于设定阈值的路线总数，以得到第一路线总数；
S1432、对每个待清扫子区域计算所述第二清扫路径中路线长度小于设定阈值的路线总数，以得到第二路线总数；
S1433、当第一路线总数小于第二路线总数时，选取第一清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径；当第一路线总数大于第二路线总数时，选取第二清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径；
S1434、当第一路线总数等于第二路线总数时，计算第一清扫路径的转弯次数，计算第二清扫路径的转弯次数，并选取转弯次数小的清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径；
S1435、当第一清扫路径的转弯次数与第二清扫路径的转弯次数相等时，可以选择第一清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径或者选择第二清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径。
在本实施例中，计算转弯次数是指计算转弯处的点集总数。
无论是z字还是回字算法都是从数学角度出发，计算复杂度小于比蚁群或栅格法，z字和回字的路线规划结果，区域覆盖率更高，对两种规划算法结果进行评估，择优选择，使路线规划结果更佳。
S150、连接每个所述遍历式清扫路径，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
在本实施例中，规划路径是指每个遍历式清扫路径连接后形成的路径。
在一实施例中，请参阅图7，上述的步骤S150可包括步骤S151～S153。
S151、选取待清扫子区域内距离无人船当前点最近的单共边子区域为起始区域，若无单共边子区域则选取距离无人船最近的子区域为起始区域。
在本实施例中，选取每个待清扫子区域的单邻居共边的子区域为起始区域，若无单邻居共边的子区域则选择距离船当前点最近的子区域为起始区域。其中，定义满足有且只有一个共边邻居区域的区域为单邻居共边区域。
S152、依次寻找上一个区域的共边子区域作为下一个区域。
若存在多个共边子区域则选取距离上一个子区域最近的子区域作为下一区域；若无共边子区域则在未选择的子区域集合中选择最近子区域作为下一区域。该子区域次序算法优点在于可节省子区域间衔接路程消耗，简而言之，此次序算法会使子区域间衔接路径更短。
S153、按照每个待清扫子区域的顺序将待清扫子区域对应的所述遍历式清扫路径相连，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
具体地，按待清扫子区域的顺序将待清扫子区域的遍历式清扫路径相连，衔接路线即为上一子区域路线尾点到下一子区域路线起点，通过Bug避障算法，得到最终的规划路径。
在一实施例中，请参阅图8，上述的步骤S153可包括步骤S1531～S1532。
S1531、计算每个待清扫子区域间的衔接路线，采用Bug避障算法对所述衔接路线进行处理，得到避障路线。
在本实施例中，避障路线是指每个待清扫子区域间的衔接路线中避开障碍物所得到的路线。对待清扫子区域的衔接路线进行避障，可处理子区域间有障碍无法到达问题。
获取待清扫子区域的衔接路线x1,x2,x3...，即为上一子区域路线尾点到下一子区域路线起点，采用Bug避障算法，得到避障路线v1,v2，v3...；具体地，针对障碍物集合中的凹障碍进行凸化处理，遍历凹障碍边界点p1,p2,p3...,删除凹点，剩余点连接形成闭环；计算障碍物集合与衔接路线相交的障碍物集B；计算障碍物集B与衔接路线起点的距离，按距离长度由小到大对障碍集B进行排序；遍历障碍集B，依次计算衔接路线与障碍物的交点p1,p2，依赖交点p1,p2将障碍物边界点集分成两部分路线m1,m2，选取在区域内部部分作为避障路线,若两者均在区域内部，则计算两者总路径长度，选择总长度小者作为避障路线，得到避障路线集合L；将避障路线集合L的点集相连得到衔接路线x最终避障路线v，重复第二个步骤至上一步骤，得到所有衔接路线x1,x2，x3...的避障路线v1，v2，v3...。
S1532、连接遍历式清扫路径以及对应的避障路线，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
上述的无人船清扫路径规划方法，通过获取待清扫区域以及对应的障碍物集合，并对待清扫区域进行切分后，按照子区域生成对应的清扫路径，连接这些路径，由此得到规划路径，实现在水面复杂区域自主清扫路径规划，可根据实际情况确定待清扫区域和障碍物结合，由此进行自主清扫路径的规划，使用方便，且清扫效率高。
图9是本发明实施例提供的一种无人船清扫路径规划装置300的示意性框图。如图9所示，对应于以上无人船清扫路径规划方法，本发明还提供一种无人船清扫路径规划装置300。该无人船清扫路径规划装置300包括用于执行上述无人船清扫路径规划方法的单元，该装置可以被配置于服务器中。具体地，请参阅图9，该无人船清扫路径规划装置300包括区域获取单元301、集合获取单元302、切分单元303、路径生成单元304以及连接单元305。
区域获取单元301，用于获取无人船的待清扫区域；集合获取单元302，用于获取所述待清扫区域中的障碍物集合；切分单元303，用于切分所述待清扫区域，以得到待清扫子区域；路径生成单元304，用于针对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径；连接单元305，用于连接每个所述遍历式清扫路径，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
在一实施例中，如图10所示，所述区域获取单元301包括边界点获取子单元3011以及边界点连接子单元3012。
边界点获取子单元3011，用于获取无人船待清扫区域的边界点；边界点连接子单元3012，用于将所述边界点进行连接，以得到待清扫区域。
在一实施例中，如图11所示，所述切分单元303包括点合并子单元3031、剖分子单元3032、去除子单元3033、三角形合并子单元3034以及区域判断子单元3035。
点合并子单元3031，用于将待清扫区域与障碍物集合合并为点集合；剖分子单元3032，用于对点集合进行三角剖分，分成多个三角形；去除子单元3033，用于从多个所述三角形中去除包含障碍物集合的三角形，得到非障碍三角形集合；三角形合并子单元3034，用于合并所述非障碍三角形集合中相邻的三角形，以得到合并区域；区域判断子单元3035，用于判断所述合并区域是否为凸多边形区域；若所述合并区域为凸多边形区域，则确定所述合并区域为待清扫子区域；若所述合并区域不是凸多边形区域，则执行所述合并所述非障碍三角形集合中相邻的三角形，以得到合并区域。
在一实施例中，如图12所示，所述路径生成单元304包括第一遍历子单元3041、第二遍历子单元3042以及评估子单元3043。
第一遍历子单元3041，用于采用z字遍历路径的生成方式对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的第一清扫路径；第二遍历子单元3042，用于采用回字遍历路径生成方式对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的第二清扫路径；评估子单元3043，用于评估每个待清扫子区域对应的第一清扫路径以及每个待清扫子区域对应的第二清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的遍历式清扫路径。
在一实施例中，如图13所示，所述评估子单元3043包括第一总数计算模块30431、第二总数计算模块30432、选取模块30433、次数计算模块30434以及选择模块30435。
第一总数计算模块30431，用于对每个待清扫子区域计算所述第一清扫路径中路线长度小于设定阈值的路线总数，以得到第一路线总数；第二总数计算模块30432，用于对每个待清扫子区域计算所述第二清扫路径中路线长度小于设定阈值的路线总数，以得到第二路线总数；选取模块30433，用于当第一路线总数小于第二路线总数时，选取第一清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径；当第一路线总数大于第二路线总数时，选取第二清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径；次数计算模块30434，用于当第一路线总数等于第二路线总数时，计算第一清扫路径的转弯次数，计算第二清扫路径的转弯次数，并选取转弯次数小的清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径；选择模块30435，用于当第一清扫路径的转弯次数与第二清扫路径的转弯次数相等时，可以选择第一清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径或者选择第二清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径。
在一实施例中，如图14所示，所述连接单元305包括起始区域选取子单元3051、寻找子单元3052以及路径连接子单元3053。
起始区域选取子单元3051，用于选取待清扫子区域内距离无人船当前点最近的单共边子区域为起始区域，若无单共边子区域则选取距离无人船最近的子区域为起始区域；寻找子单元3052，用于依次寻找上一个区域的共边子区域作为下一个区域；路径连接子单元3053，用于按照每个待清扫子区域的顺序将待清扫子区域对应的所述遍历式清扫路径相连，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
在一实施例中，如图15所示，所述路径连接子单元3053包括路线计算模块30531以及路线连接模块30532。
路线计算模块30531，用于计算每个待清扫子区域间的衔接路线，采用Bug避障算法对所述衔接路线进行处理，得到避障路线；路线连接模块30532，用于连接遍历式清扫路径以及对应的避障路线，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述无人船清扫路径规划装置300和各单元的具体实现过程，可以参考前述方法实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。
上述无人船清扫路径规划装置300可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图16所示的计算机设备上运行。
请参阅图16，图16是本申请实施例提供的一种计算机设备的示意性框图。该计算机设备500可以是服务器，其中，服务器可以是独立的服务器，也可以是多个服务器组成的服务器集群。
参阅图16，该计算机设备500包括通过系统总线501连接的处理器502、存储器和网络接口505，其中，存储器可以包括非易失性存储介质503和内存储器504。
该非易失性存储介质503可存储操作系统5031和计算机程序5032。该计算机程序5032包括程序指令，该程序指令被执行时，可使得处理器502执行一种无人船清扫路径规划方法。
该处理器502用于提供计算和控制能力，以支撑整个计算机设备500的运行。
该内存储器504为非易失性存储介质503中的计算机程序5032的运行提供环境，该计算机程序5032被处理器502执行时，可使得处理器502执行一种无人船清扫路径规划方法。
该网络接口505用于与其它设备进行网络通信。本领域技术人员可以理解，图16中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备500的限定，具体的计算机设备500可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
其中，所述处理器502用于运行存储在存储器中的计算机程序5032，以实现如下步骤：
获取无人船的待清扫区域；获取所述待清扫区域中的障碍物集合；切分所述待清扫区域，以得到待清扫子区域；针对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径；连接每个所述遍历式清扫路径，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
在一实施例中，处理器502在实现所述获取无人船的待清扫区域步骤时，具体实现如下步骤：
获取无人船待清扫区域的边界点；将所述边界点进行连接，以得到待清扫区域。
在一实施例中，处理器502在实现所述切分所述待清扫区域，以得到待清扫子区域步骤时，具体实现如下步骤：
将待清扫区域与障碍物集合合并为点集合；对点集合进行三角剖分，分成多个三角形；从多个所述三角形中去除包含障碍物集合的三角形，得到非障碍三角形集合；合并所述非障碍三角形集合中相邻的三角形，以得到合并区域；判断所述合并区域是否为凸多边形区域；若所述合并区域为凸多边形区域，则确定所述合并区域为待清扫子区域；若所述合并区域不是凸多边形区域，则执行所述合并所述非障碍三角形集合中相邻的三角形，以得到合并区域。
在一实施例中，处理器502在实现所述针对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径步骤时，具体实现如下步骤：
采用z字遍历路径的生成方式对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的第一清扫路径；采用回字遍历路径生成方式对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的第二清扫路径；评估每个待清扫子区域对应的第一清扫路径以及每个待清扫子区域对应的第二清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的遍历式清扫路径。
在一实施例中，处理器502在实现所述评估每个待清扫子区域对应的第一清扫路径以及每个待清扫子区域对应的第二清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的遍历式清扫路径步骤时，具体实现如下步骤：
对每个待清扫子区域计算所述第一清扫路径中路线长度小于设定阈值的路线总数，以得到第一路线总数；对每个待清扫子区域计算所述第二清扫路径中路线长度小于设定阈值的路线总数，以得到第二路线总数；当第一路线总数小于第二路线总数时，选取第一清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径；当第一路线总数大于第二路线总数时，选取第二清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径；当第一路线总数等于第二路线总数时，计算第一清扫路径的转弯次数，计算第二清扫路径的转弯次数，并选取转弯次数小的清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径。
在一实施例中，处理器502在实现所述连接每个所述遍历式清扫路径，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫步骤时，具体实现如下步骤：
选取待清扫子区域内距离无人船当前点最近的单共边子区域为起始区域，若无单共边子区域则选取距离无人船最近的子区域为起始区域；依次寻找上一个区域的共边子区域作为下一个区域；按照每个待清扫子区域的顺序将待清扫子区域对应的所述遍历式清扫路径相连，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
在一实施例中，处理器502在实现所述按照每个待清扫子区域的顺序将待清扫子区域对应的所述遍历式清扫路径相连，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫步骤时，具体实现如下步骤：
计算每个待清扫子区域间的衔接路线，采用Bug避障算法对所述衔接路线进行处理，得到避障路线；连接遍历式清扫路径以及对应的避障路线，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
应当理解，在本申请实施例中，处理器502可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器502还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。
因此，本发明还提供一种存储介质。该存储介质可以为计算机可读存储介质。该存储介质存储有计算机程序，其中该计算机程序被处理器执行时使处理器执行如下步骤：
获取无人船的待清扫区域；获取所述待清扫区域中的障碍物集合；切分所述待清扫区域，以得到待清扫子区域；针对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径；连接每个所述遍历式清扫路径，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
在一实施例中，所述处理器在执行所述计算机程序而实现所述获取无人船的待清扫区域步骤时，具体实现如下步骤：
获取无人船待清扫区域的边界点；将所述边界点进行连接，以得到待清扫区域。
在一实施例中，所述处理器在执行所述计算机程序而实现所述切分所述待清扫区域，以得到待清扫子区域步骤时，具体实现如下步骤：
将待清扫区域与障碍物集合合并为点集合；对点集合进行三角剖分，分成多个三角形；从多个所述三角形中去除包含障碍物集合的三角形，得到非障碍三角形集合；合并所述非障碍三角形集合中相邻的三角形，以得到合并区域；判断所述合并区域是否为凸多边形区域；若所述合并区域为凸多边形区域，则确定所述合并区域为待清扫子区域；若所述合并区域不是凸多边形区域，则执行所述合并所述非障碍三角形集合中相邻的三角形，以得到合并区域。
在一实施例中，所述处理器在执行所述计算机程序而实现所述针对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径步骤时，具体实现如下步骤：
采用z字遍历路径的生成方式对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的第一清扫路径；采用回字遍历路径生成方式对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的第二清扫路径；评估每个待清扫子区域对应的第一清扫路径以及每个待清扫子区域对应的第二清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的遍历式清扫路径。
在一实施例中，所述处理器在执行所述计算机程序而实现所述评估每个待清扫子区域对应的第一清扫路径以及每个待清扫子区域对应的第二清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的遍历式清扫路径步骤时，具体实现如下步骤：
对每个待清扫子区域计算所述第一清扫路径中路线长度小于设定阈值的路线总数，以得到第一路线总数；对每个待清扫子区域计算所述第二清扫路径中路线长度小于设定阈值的路线总数，以得到第二路线总数；当第一路线总数小于第二路线总数时，选取第一清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径；当第一路线总数大于第二路线总数时，选取第二清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径；当第一路线总数等于第二路线总数时，计算第一清扫路径的转弯次数，计算第二清扫路径的转弯次数，并选取转弯次数小的清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径。
在一实施例中，所述处理器在执行所述计算机程序而实现所述连接每个所述遍历式清扫路径，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫步骤时，具体实现如下步骤：
选取待清扫子区域内距离无人船当前点最近的单共边子区域为起始区域，若无单共边子区域则选取距离无人船最近的子区域为起始区域；依次寻找上一个区域的共边子区域作为下一个区域；按照每个待清扫子区域的顺序将待清扫子区域对应的所述遍历式清扫路径相连，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
在一实施例中，所述处理器在执行所述计算机程序而实现所述按照每个待清扫子区域的顺序将待清扫子区域对应的所述遍历式清扫路径相连，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫步骤时，具体实现如下步骤：
计算每个待清扫子区域间的衔接路线，采用Bug避障算法对所述衔接路线进行处理，得到避障路线；连接遍历式清扫路径以及对应的避障路线，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
所述存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。例如，各个单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。
该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，终端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.无人船清扫路径规划方法，其特征在于，包括：
获取无人船的待清扫区域；
获取所述待清扫区域中的障碍物集合；
切分所述待清扫区域，以得到待清扫子区域；
针对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径；
连接每个所述遍历式清扫路径，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
2.根据权利要求1所述的无人船清扫路径规划方法，其特征在于，所述获取无人船的待清扫区域，包括：
获取无人船待清扫区域的边界点；
将所述边界点进行连接，以得到待清扫区域。
3.根据权利要求1所述的无人船清扫路径规划方法，其特征在于，所述切分所述待清扫区域，以得到待清扫子区域，包括：
将待清扫区域与障碍物集合合并为点集合；
对点集合进行三角剖分，分成多个三角形；
从多个所述三角形中去除包含障碍物集合的三角形，得到非障碍三角形集合；
合并所述非障碍三角形集合中相邻的三角形，以得到合并区域；
判断所述合并区域是否为凸多边形区域；
若所述合并区域为凸多边形区域，则确定所述合并区域为待清扫子区域；
若所述合并区域不是凸多边形区域，则执行所述合并所述非障碍三角形集合中相邻的三角形，以得到合并区域。
4.根据权利要求1所述的无人船清扫路径规划方法，其特征在于，所述针对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径，包括：
采用z字遍历路径的生成方式对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的第一清扫路径；
采用回字遍历路径生成方式对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的第二清扫路径；
评估每个待清扫子区域对应的第一清扫路径以及每个待清扫子区域对应的第二清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的遍历式清扫路径。
5.根据权利要求4所述的无人船清扫路径规划方法，其特征在于，所述评估每个待清扫子区域对应的第一清扫路径以及每个待清扫子区域对应的第二清扫路径，以得到每个待清扫子区域对应的遍历式清扫路径，包括：
对每个待清扫子区域计算所述第一清扫路径中路线长度小于设定阈值的路线总数，以得到第一路线总数；
对每个待清扫子区域计算所述第二清扫路径中路线长度小于设定阈值的路线总数，以得到第二路线总数；
当第一路线总数小于第二路线总数时，选取第一清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径；当第一路线总数大于第二路线总数时，选取第二清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径；
当第一路线总数等于第二路线总数时，计算第一清扫路径的转弯次数，计算第二清扫路径的转弯次数，并选取转弯次数小的清扫路径作为待清扫子区域对应的遍历式清扫路径。
6.根据权利要求5所述的无人船清扫路径规划方法，其特征在于，所述连接每个所述遍历式清扫路径，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫，包括：
选取待清扫子区域内距离无人船当前点最近的单共边子区域为起始区域，若无单共边子区域则选取距离无人船最近的子区域为起始区域；
依次寻找上一个区域的共边子区域作为下一个区域；
按照每个待清扫子区域的顺序将待清扫子区域对应的所述遍历式清扫路径相连，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
7.根据权利要求6所述的无人船清扫路径规划方法，其特征在于，所述按照每个待清扫子区域的顺序将待清扫子区域对应的所述遍历式清扫路径相连，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫，包括：
计算每个待清扫子区域间的衔接路线，采用Bug避障算法对所述衔接路线进行处理，得到避障路线；
连接遍历式清扫路径以及对应的避障路线，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
8.无人船清扫路径规划装置，其特征在于，包括：
区域获取单元，用于获取无人船的待清扫区域；
集合获取单元，用于获取所述待清扫区域中的障碍物集合；
切分单元，用于切分所述待清扫区域，以得到待清扫子区域；
路径生成单元，用于针对每个所述待清扫子区域生成遍历式清扫路径；
连接单元，用于连接每个所述遍历式清扫路径，以得到规划路径，以使得无人船根据所述规划路径进行清扫。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
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