一种智能割草车的路径规划算法制造技术

一种智能割草车的路径规划算法，首先在智能割草车设定的工作区域内，根据地形情况将工作草场分割为多个多边形工作区域，而后采用实地测绘，通过车载GPS设备采集工作区域边界精确的位置坐标信息，从而得到多边形区域的边界顶点以及边界直线方程，并设定多边形工作区域内角不大于180°，否则将其切分为两个多边形工作区域；在根据智能智能割草车的有效覆盖宽度，计算得每个工作区域内往返遍历的直线路径。本发明专利技术采用GPS采集工作区域精确的位置坐标信息以制作工作区域地图，将工作区域分割为多个多边形区域，有利于分时分段工作划分和不同工作模式的选择；同时采取规划直线段，可降低路径规划算法的复杂度，便于实现后期自主导航控制。

A path planning algorithm for intelligent mower

A path planning algorithm for intelligent mowing car, first in the work area of intelligent mower within the set, according to the terrain will work in grassland is divided into a plurality of polygon work area, then the field of Surveying and mapping, the coordinates of the on-board GPS device acquisition work area boundary accurately, so as to obtain the polygon boundary vertices and boundary line equation, and set the polygon work area angle of not more than 180 degrees, otherwise it is split into two polygons in the working area; according to the intelligent mowing vehicle coverage width, calculate the straight path each work area and traversal. The invention adopts the coordinates of GPS acquisition work area to make accurate work area map, the working area is divided into a plurality of polygons, divide the work and different work mode segment to time-sharing selection; at the same time take planning line segments, can reduce the complexity of the path programming method, to facilitate the realization of post navigation control.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能机器人
，尤其涉及一种智能割草车的路径规划算法。
技术介绍
随着智能技术的发展，国内外逐渐开始有智能割草车的出现，智能割草车是一种大型草场使用的除草装置，是一种新型的智能化车辆，也可以称之为轮式移动机器人。在美国，为了促进智能割草机器人的研发，从2004年起每年都要举行一次自动割草机器人比赛（AnnualAutonomousLawnmowerCompetition）。国内割草机器人的研究起步较晚，但仍取得了一定的成果，如南京理工大学MORO型移动割草机器人，这种智能割草机器人基本为小型割草机器人，多采用电子围栏方式，按照一定规划算法在框定范围内进行遍历割草作业。例如神经网络算法、遗传算法、粒子群算法和人工鱼群算法等智能仿生路径规划算法得到应用，已取得一系列研究成果。在移动机器人相关技术中主要包括：导航传感器的设计、导航路径规划问题、运动模型核动力模型构建问题、跟踪转向控制器的设计等。常见的导航方式有：GPS导航、视觉导航、电磁导航、激光导航、超神波导航等。智能割草车运动学模型和动力学模型的有效识别是车辆导航的基础，路径规划是智能割草车运行的基准，根据不同的作业要求，路径可以分为直线跟踪、曲线跟踪、直线曲线复合跟踪，然而目前的移动机器人工作区域位置坐标不清晰，导致移动机器人往返重复遍历。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种智能割草车的路径规划算法，以解决上述
技术介绍
中的缺点。本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种智能割草车的路径规划算法，具体步骤如下：1）在智能割草车设定的工作区域内，根据地形、工况等因素将工作草场分割为多个小多边形工作区域；2）控制智能割草车沿各个多边形工作区域边界运行，并通过车载GPS设备采集步骤1）中分割的多个小边形工作区域边界顶点的大地位置坐标为；3）将步骤2）中采集到的大地位置坐标信息转换至本地坐标系中，转换公式为：（1）其中，为大地位置坐标系原点，角度为本地坐标系原点角度；4）根据两点得到直线的方式，得到多边形工作区域边界的方程：（（2）其中，为直线的首位端点，当n等于最大值i时，方程：（（3）5）规划直线路径即计算各间距w的直线与边界线的交点，其中，w即为智能割草车的有限覆盖范围宽，直线方程为：（4）6）判断规划直线是否超过上端边界线，且顶点，未超过上端边界线，则根据公式（2）（3）（4）计算得到各条规划直线路径的一端点，当直线超过上端边界线，则进入下一端点n+1；而后在判断规划直线是否超过下端边界线，且顶点，未超过下端边界线，则根据公式（2）（3）（4）计算得到各条规划直线路径的一端点，当直线超过下端边界线，则进入下一端点n+1；待上述上端边界线与下端边界线判断完毕后，在判断规划直线是否超过多边形区域，且m+n>i，未超过多边形区域，则区域内直线规划完成，否则进入下一条直线xk+1，直至将工作草场分割的多边形工作区域全部判断完毕，以此计算得到每个工作区域内往返遍历的直线路径。在本专利技术中，步骤1）中，分割的多边形工作区域内角不大于180°，大于180°时，将其切分为两个多边形工作区域。有益效果：1）本专利技术采用GPS采集工作区域精确的位置坐标信息，可得到准确的工作区域地图；2）本专利技术将工作区域分割为多个多边形区域，有利于分时分段工作划分和不同工作模式的选择；3）本专利技术采取规划直线段为主的方式，能够降低路径规划算法的复杂度，便于实现后期自主导航控制。附图说明图1是本专利技术的较佳实施例中的坐标变换示意图。图2是本专利技术的较佳实施例中的直线路径规划算法示意图。图3是本专利技术的较佳实施例中的直线路径规划算法流程图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。一种智能割草车的路径规划算法，具体步骤如下：1）在智能割草车设定的工作区域内，根据地形、工况等因素将工作草场分割为A～Z多个小多边形工作区域；2）控制智能割草车沿各个多边形工作区域边界运行，并通过车载GPS设备采集步骤1）中分割的多个小边形工作区域边界顶点的大地位置坐标为；3）将步骤2）中采集到的大地位置坐标信息转换至本地坐标系中，坐标变换示意图如图1所示，转换公式为：（1）其中，为大地位置坐标系原点，角度为本地坐标系原点角度；4）根据两点得到直线的方式，得到多边形工作区域边界的方程：（（2）其中，为直线的首位端点，当n等于最大值i时，方程：（（3）5）规划直线路径即计算各间距w的直线与边界线的交点，如图2所示，其中，w即为智能割草车的有限覆盖范围宽，直线方程为：（4）6）判断规划直线是否超过上端边界线，且顶点，未超过上端边界线，则根据公式（2）（3）（4）计算得到各条规划直线路径的一端点，当直线超过上端边界线，则进入下一端点n+1；而后在判断规划直线是否超过下端边界线，且顶点，未超过下端边界线，则根据公式（2）（3）（4）计算得到各条规划直线路径的一端点，当直线超过下端边界线，则进入下一端点n+1；待上述上端边界线与下端边界线判断完毕后，在判断规划直线是否超过多边形区域，且m+n>i，未超过多边形区域，则区域内直线规划完成，否则进入下一条直线xk+1，直至将工作草场分割的多边形工作区域全部判断完毕，以此计算得到每个工作区域内往返遍历的直线路径，如图3所示。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能割草车的路径规划算法，其特征在于，具体步骤如下：1）在智能割草车设定的工作区域内，将工作草场分割为多个小多边形工作区域；2）控制智能割草车沿各个多边形工作区域边界运行，并通过车载GPS设备采集步骤1）中分割的多个小边形工作区域边界顶点的大地位置坐标为；3）将步骤2）中采集到的大地位置坐标信息转换至本地坐标系中，转换公式为：（1）其中，为大地位置坐标系原点，角度为本地坐标系原点角度；4）根据两点得到直线的方式，得到多边形工作区域边界的方程：（（2）其中，为直线的首位端点，当n等于最大值i时，方程：（（3）5）规划直线路径即计算各间距w的直线与边界线的交点，其中，w即为智能割草车的有限覆盖范围宽，直线方程为：（4）6）判断规划直线是否超过上端边界线，且顶点，未超过上端边界线，则根据公式（2）（3）（4）计算得到各条规划直线路径的一端点，当直线超过上端边界线，则进入下一端点n+1；而后在判断规划直线是否超过下端边界线，且顶点，未超过下端边界线，则根据公式（2）（3）（4）计算得到各条规划直线路径的一端点，当直线超过下端边界线，则进入下一端点n+1；待上述上端边界线与下端边界线判断完毕后，在判断规划直线是否超过多边形区域，且m+n>i，未超过多边形区域，则区域内直线规划完成，否则进入下一条直线xk+1，直至将工作草场分割的多边形工作区域全部判断完毕，以此计算得到每个工作区域内往返遍历的直线路径。...

【技术特征摘要】
1.一种智能割草车的路径规划算法，其特征在于，具体步骤如下：1）在智能割草车设定的工作区域内，将工作草场分割为多个小多边形工作区域；2）控制智能割草车沿各个多边形工作区域边界运行，并通过车载GPS设备采集步骤1）中分割的多个小边形工作区域边界顶点的大地位置坐标为；3）将步骤2）中采集到的大地位置坐标信息转换至本地坐标系中，转换公式为：（1）其中，为大地位置坐标系原点，角度为本地坐标系原点角度；4）根据两点得到直线的方式，得到多边形工作区域边界的方程：（（2）其中，为直线的首位端点，当n等于最大值i时，方程：（（3）5）规划直线路径即计算各间距w的直线与边界线的交点，其中，w即为智能割草车的有限覆盖范围宽，直线方程为：（4）6）判断规划直线是否超过上端边界线，且顶点，未超过上端边界线，则...

【专利技术属性】
技术研发人员：周继强，郑友胜，张孝勇，周结华，陈寿辉，徐望婷，唐珑，
申请(专利权)人：江西洪都航空工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江西;36