一种智能割草机器人混合路径规划方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112987749A(43)申请公布日2021.06.18(21)申请号202110251706.5(22)申请日2021.03.08(71)申请人河南科技大学地址471000河南省洛阳市涧西区西苑路48号(72)发明人陈镜宇郭志军尹亚昆郑帅杰省东旭白晓天(74)专利代理机构洛阳公信知识产权事务所(普通合伙)41120代理人李现艳(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种智能割草机器人混合路径规划方法(57)摘要本发明提供一种智能割草机器人混合路径规划方法，本发明将内螺旋算法和A星寻路算法相结合，避免了搜索路径的盲目性，减少了搜索时长，达到在约束条件下的相互弥补，提高智能割草机路径规划解决方案的质量和效率；本发明方法相比于单一的路径规划方法，可以使智能割草机遇到作业死点时，利用A星寻路算法，缩小了搜索空间，迅速在剩余未作业区域找到最近点，并实现动态规划和避障功能，保证了智能割草机器人运动过程中的实时性和安全性，完成了智能割草机器人全面有序割草的目标。CN112987749ACN112987749A权利要求书1/1页1.一种智能割草机器人混合路径规划方法，其特征在于，首先构建全局环境地图，在全局环境地图的基础上以内螺旋算法和A星寻路算法相结合进行混合路径规划，该混合路径规划方法具体包括以下步骤：S1：利用传感器组件对外界环境信息进行获取，并对智能割草机器人进行定位，所述传感器组件包括但不仅限于CMOS相机、IMU惯性导航系统和激光雷达；S2：结合获取的外界环境信息，利用栅格法对全局环境地图进行构建，搭建智能割草机器人工作空间的环境模型，确定智能割草机器人的初始位置和方向；S3：先使用内螺旋算法进行全局路径规划，按照既定的行走逻辑作业，直至智能割草机运动到作业死点，则跳转至步骤S4，若按照内螺旋算法进行作业的过程中未遇到作业死点，则跳转至步骤S5；S4：当智能割草机运动到作业死点时，利用A星寻路算法对整个工作区域内的剩余区域在栅格地图上进行新的路径规划，得到在剩余区域内距离智能割草机的最近点，然后在新得到的最近点处继续执行步骤S3；S5：使用A星寻路算法进行寻路并进行路径的可视化，即将当前的位置记录给x和y便于后续行走逻辑的可视化，检测是否还有未作业的区域，若有则返回步骤S3，反之则智能割草机完成全遍历有序割草。2.根据权利要求1所述的一种智能割草机器人混合路径规划方法，其特征在于，步骤S2在构建全局环境地图时，对传感器组件采集的环境信息，先后利用包括图像灰度转化、图像二值化处理、形态学去噪运算以及图像校正方法进行图像预处理，然后利用图像阈值分割方法、连通域检测方法识别障碍物区域，最后运用栅格法构建出全局环境地图。3.根据权利要求1所述的一种智能割草机器人混合路径规划方法，其特征在于，在步骤S3中，内螺旋算法遵循固定的行走逻辑。4.根据权利要求1所述的一种智能割草机器人混合路径规划方法，其特征在于，在步骤S4中，A星寻路算法使用的是广度优先搜索算法，以计算在未作业区域内距离当前智能割草机器人位置最近的点。5.根据权利要求4所述的一种智能割草机器人混合路径规划方法，其特征在于，在步骤S5中，A星寻路算法是点对点的最短路径计算方法，起点是当前智能割草机器人作业的死点，终点是利用广度优先搜索算法计算的距离当前作业死点最近的未清扫的点，利用A星寻路算法让智能割草机器人摆脱当前作业死点从而继续进行作业，直至遍历整个作业区域。2CN112987749A说明书1/4页一种智能割草机器人混合路径规划方法技术领域[0001]本发明涉及智能割草机器人的控制技术领域，具体涉及一种智能割草机器人混合路径规划方法。背景技术[0002]由于城镇规划和建设步伐的加快以及居民环境保护意识的不断加强，绿化面积也随之稳步增加，其中绿化区修剪工作的加大消耗了大量的人力、物力、财力，因此，智能割草机取代人工势必成为当今的发展趋势。[0003]智能割草机器人的路径规划算法是其关键环节，由于随机路径规划算法易实现、成本较低的特点，目前智能割草机大多是采用随机路径规划算法。但是，单一的使用随机覆盖法或内外螺旋式路径规划算法，存在着较低覆盖率以及较高重复率的问题，这种路径规划方式费时费力，效率极低，不能达到智能割草机器人全面有序割草的目的。发明内容[0004]本发明的目的是提供一种智能割草机器人混合路径规划方法，与传统的随机式路径规划算法不同，本算法是采用内螺旋算法与A星寻路算法相结合的方式，实现高覆盖率、低重复率、精确避障的目标，同时，也能满足智能割草机器人全面有序割草的目的。[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一