CN113552882A - 一种用于大区域的无人割草车的行驶路线控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于大区域的无人割草车的行驶路线控制方法，包括将整个割草区域进行栅格划分；标记所有存在障碍的区域；停止全局行驶路线的控制；检测周围是否存在未割草区域；本发明能够解决无人割草车在大场景下难以兼顾全局割草效率和小区域漏割现象的问题。
Description
技术领域
本发明涉及无人割草车技术领域，尤其是一种用于大区域的无人割草车的行驶路线控制方法。
背景技术
无人割草车能够进行自主的割草工作，使操作人员在繁重的割草工作中解脱出来，其具有很好的发展前景。但无人割草车在实际应用中由于环境存在差异性，当无人割草车在大范围的草地环境中，无人化的割草车若只进行全局的路径规划，由于行驶精度和地形限制，往往存在漏割的现象；而若只进行局部的规划，则难以保证割草的整体效率。所以为保证无人割草车整体割草效率和避免小区域的漏割现象，需要同时兼顾全局和局部的路径规划。有待于此，迫切需要一种用于大区域的无人割草车的行驶路线控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于大区域的无人割草车的行驶路线控制方法，该方法是一种简单易行的路线规划方法，能够解决无人割草车在大场景下难以兼顾全局割草效率和小区域漏割现象的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种用于大区域的无人割草车的行驶路线控制方法，包括以下步骤，
S1：将整个割草区域进行栅格划分，栅格尺寸分别为无人割草车割草设备的宽度和车身长度的3倍大小；
S2：标记所有存在障碍的区域，计算经过所有栅格的最短路径作为无人割草车的全局行驶路线；
S3：无人割草车开始工作后，每次进入一个栅格后，停止全局行驶路线的控制；
S4：通过安装在无人割草车上的二维激光雷达检测周围是否存在未割草区域，然后以当前栅格为边界，在栅格内行驶割草，区域内不存在未割草区域后，恢复全局行驶路线的控制，继续向下一个目标栅格行驶；
S5：重复上述S3和S4步骤，直至完成整个区域的割草工作。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤S1中，根据割草区域的经纬度信息，将整个区域进行栅格划分，以割草车割草设备宽度的3倍尺寸作为栅格的宽度，将割草车车身长度的3倍作为栅格的长。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤S2中，最短路径搜索策略采用AStar算法结合区域分割算法，对整个栅格区域先进行区域分割，以整个栅格区域的边界和所有存在障碍的区域边界在二维平面上构成一个多边形，将多边形进行三角化分割。
作为上述技术方案的进一步改进，三角化后将所有三角形进行相邻组合，重新构成多边形，组合规则为：1)组合后的多边形须为凸多边形；2)组合后的多边形数量最小；符合此规则的若干多边形为区域划分结果，然后以距离车辆所处位置最近的多边形区域作为起始区域，采用弓形行驶方式，控制车辆经过该多边形所有栅格区域；通过AStar算法计算到下一个最邻近区域的最短路径，控制车辆沿该路径到达下一区域进行割草作业，循环此过程直至完成所有区域的割草作业。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤S3中，无人割草车定位信息通过GPS设备得到，当割草车行驶到栅格中心点后停止行进，不再按照全局行驶路线驶向下一点，此时转为局部区域行驶路线控制。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤S4中，割草车在栅格区域内采用螺旋收缩时路径规划，当前方遇到边界时，车身旋转90度后再次沿边界行走，直至割草车绕所有边界行驶完成；随后向栅格中心缩进一个车体的宽度，同时栅格区域边界也统一向中心缩进一个车体的宽度，然后割草车继续绕边界行驶；重复上述过程，直到割草车回到栅格中心位置，当前栅格割草作业完成；恢复全局行驶路线，向下一个目标栅格的中心行驶。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：基于全局和局部兼顾的割草行驶路线的控制方法可以有效解决整体割草效率和小区域漏割现象难以兼顾的问题；
在全局行驶路线规划时，最短路径搜索策略采用AStar算法结合区域分割算法，对整个栅格区域先进行区域分割，以整个栅格区域的边界和所有存在障碍的区域边界在二维平面上构成一个多边形，将多边形进行三角化分割。三角化后将所有三角形进行相邻组合，重新构成多边形，通过AStar算法计算到下一个最邻近区域的最短路径，控制车辆沿该路径到达下一区域进行割草作业，循环此过程直至完成所有区域的割草作业。
附图说明
图1所示为用于大区域的无人割草车的行驶路线控制方法的流程示意图。
图2所示为弓字型路径规划示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便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。
在本发明的描述中，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”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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参考图1所示，本发明提供一种用于大区域的无人割草车的行驶路线控制方法，包括以下步骤，
S1：将整个割草区域进行栅格划分，栅格尺寸分别为无人割草车割草设备的宽度和车身长度的3倍大小；
既根据割草区域的经纬度信息，将整个区域进行栅格划分，以割草车割草设备宽度的3倍尺寸作为栅格的宽度，将割草车车身长度的3倍作为栅格的长；将割草区域以经纬度为坐标单位，以上述的栅格尺寸将割草区域进行栅格划分。
S2：标记所有存在障碍的区域，即无人割草车应绕行的栅格区域，然后计算经过所有栅格的最短路径作为无人割草车的全局行驶路线；
最短路径搜索策略采用AStar算法结合区域分割算法，对整个栅格区域先进行区域分割，以整个栅格区域的边界和所有存在障碍的区域边界在二维平面上构成一个多边形，将多边形进行三角化分割。
三角化后将所有三角形进行相邻组合，重新构成多边形，组合规则为：(1)组合后的多边形须为凸多边形；(2)组合后的多边形数量最小。符合此规则的若干多边形为区域划分结果，然后以距离车辆所处位置最近的多边形区域作为起始区域，采用弓形行驶方式，控制车辆经过该多边形所有栅格区域；随后通过AStar算法计算到下一个最邻近区域的最短路径，控制车辆沿该路径到达下一区域进行割草作业，循环此过程直至完成所有区域的割草作业，既行驶路线规划。
S3：无人割草车开始工作后，每次进入一个栅格后，停止全局行驶路线的控制；
无人割草车定位信息通过GPS设备得到，当割草车行驶到栅格中心点后停止行进，不再按照全局行驶路线驶向下一点，此时转为局部区域行驶路线控制。
S4：通过安装在无人割草车上的二维激光雷达检测周围是否存在未割草区域，然后以当前栅格为边界，在栅格内行驶割草，区域内不存在未割草区域后，恢复全局行驶路线的控制，继续向下一个目标栅格行驶；
割草车在栅格区域内采用螺旋收缩时路径规划，即割草车首先由栅格的中心位置行驶到边界区域，然后沿边界行驶，当前方遇到边界时，即到达栅格角点区域时，车身旋转90度后再次沿边界行走，直至割草车绕所有边界行驶完成；随后向栅格中心缩进一个车体的宽度，同时栅格区域边界也统一向中心缩进一个车体的宽度，然后割草车继续绕边界行驶；重复上述过程，直到割草车回到栅格中心位置，当前栅格割草作业完成；恢复全局行驶路线，向下一个目标栅格的中心行驶。
S5：重复上述(3)(4)步骤，直至完成整个区域的割草工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于大区域的无人割草车的行驶路线控制方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1：将整个割草区域进行栅格划分，栅格尺寸分别为无人割草车割草设备的宽度和车身长度的3倍大小；
S2：标记所有存在障碍的区域，计算经过所有栅格的最短路径作为无人割草车的全局行驶路线；
S3：无人割草车开始工作后，每次进入一个栅格后，停止全局行驶路线的控制；
S4：通过安装在无人割草车上的二维激光雷达检测周围是否存在未割草区域，然后以当前栅格为边界，在栅格内行驶割草，区域内不存在未割草区域后，恢复全局行驶路线的控制，继续向下一个目标栅格行驶；
S5：重复上述S3和S4步骤，直至完成整个区域的割草工作。
2.根据权利要求1所述的一种用于大区域的无人割草车的行驶路线控制方法，其特征在于，在步骤S1中，根据割草区域的经纬度信息，将整个区域进行栅格划分，以割草车割草设备宽度的3倍尺寸作为栅格的宽度，将割草车车身长度的3倍作为栅格的长。
3.根据权利要求1所述的一种用于大区域的无人割草车的行驶路线控制方法，其特征在于，在步骤S2中，最短路径搜索策略采用AStar算法结合区域分割算法，对整个栅格区域先进行区域分割，以整个栅格区域的边界和所有存在障碍的区域边界在二维平面上构成一个多边形，将多边形进行三角化分割。
4.根据权利要求3所述的一种用于大区域的无人割草车的行驶路线控制方法，其特征在于，三角化后将所有三角形进行相邻组合，重新构成多边形，组合规则为：1)组合后的多边形须为凸多边形；2)组合后的多边形数量最小；符合此规则的若干多边形为区域划分结果，然后以距离车辆所处位置最近的多边形区域作为起始区域，采用弓形行驶方式，控制车辆经过该多边形所有栅格区域；通过AStar算法计算到下一个最邻近区域的最短路径，控制车辆沿该路径到达下一区域进行割草作业，循环此过程直至完成所有区域的割草作业。
5.根据权利要求1所述的一种用于大区域的无人割草车的行驶路线控制方法，其特征在于，在步骤S3中，无人割草车定位信息通过GPS设备得到，当割草车行驶到栅格中心点后停止行进，不再按照全局行驶路线驶向下一点，此时转为局部区域行驶路线控制。
6.根据权利要求1所述的一种用于大区域的无人割草车的行驶路线控制方法，其特征在于，在步骤S4中，割草车在栅格区域内采用螺旋收缩时路径规划，当前方遇到边界时，车身旋转90度后再次沿边界行走，直至割草车绕所有边界行驶完成；随后向栅格中心缩进一个车体的宽度，同时栅格区域边界也统一向中心缩进一个车体的宽度，然后割草车继续绕边界行驶；重复上述过程，直到割草车回到栅格中心位置，当前栅格割草作业完成；恢复全局行驶路线，向下一个目标栅格的中心行驶。
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