一种割草机器人地图创建与路径规划系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种割草机器人地图创建与路径规划系统及方法，所述系统包括设置在割草机器人机体上的驱动机械结构、刀具机械结构、传感系统、遥控模块、通讯模块、触控模块；所述驱动机械结构用于驱动割草机器人行动，所述刀具机械结构配置不同形状刀片，所述通讯模块用于割草机器人的有线或无线通讯；所述传感系统配置多种传感器用于避障和定位；所述遥控模块用于人为控制割草机器人。本发明专利技术能够把人从枯燥的劳动中解放出来，给现代社会生产和生活节约了大量的人力资源，符合社会发展的趋势和需要。

Map building and path planning system and method for mowing robot

The invention discloses a mowing robot map creation and path planning system and method. The system includes the driving mechanical structure, the tool mechanical structure, the sensing system, the remote control module, the communication module and the touch control module set on the lawn mower body, and the driving machine structure is used to drive the mower robot action. The tool mechanical structure is configured with a different shape blade, the communication module is used for the wired or wireless communication of a lawn mower, and the sensing system is configured with a variety of sensors for obstacle avoidance and positioning, and the remote control module is used for artificial control of a lawn mower. The invention can liberate people from the boring labor, and save a lot of human resources for the production and life of modern society, which is in line with the trend and needs of social development.

【技术实现步骤摘要】
一种割草机器人地图创建与路径规划系统及方法
本专利技术涉及一种割草机器人地图创建与路径规划系统及方法，属于机器人领域。
技术介绍
随着社会经济的发展，绿化覆盖进程逐渐加快，无论是城市还是乡村，都有大量的公园草坪、足球场草坪、高尔夫球场、公共绿地以及一般家庭绿地。这些草坪都需要进行定期修剪、维护，以及特殊节日的草坪艺术形状的构造。而传统的人工维护作业量大，需要消耗大量的人力、资金和时间；同时，草坪维护工作单调，劳动强度高，充满噪声污染，众多因素使得从业人员的工作效率低。为了解决传统人工割草带来的诸多不便与危害，近些年来越来越多的研究机构和科技公司都致力于开发可自主工作的智能割草机器人。全覆盖路径规划是自主割草机器人的一个热点研究方向，对于提高机器人的工作效率起着至关重要的作用。中国专利号:CN201110056133.7，公开了一种基于协作协进化和多种群遗传算法的多机器人路径规划系统，将最短路径、平滑度和安全距离作为路径适应度函数的三个目标，每个机器人采用这些适应度函数，通过遗传算法优化得到最优路径。中国专利号:CN201110056133.7，公开了一种移动机器人的路径规划方法。该方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种割草机器人地图创建与路径规划系统，其特征在于所述系统包括设置在割草机器人机体上的驱动机械结构、刀具机械结构、传感系统、遥控模块、通讯模块、触控模块；所述驱动机械结构用于驱动割草机器人行动，所述刀具机械结构配置不同形状刀片，所述通讯模块用于割草机器人的有线或无线通讯；所述传感系统配置多种传感器用于避障和定位；所述遥控模块用于人为控制割草机器人。

【技术特征摘要】
1.一种割草机器人地图创建与路径规划系统，其特征在于所述系统包括设置在割草机器人机体上的驱动机械结构、刀具机械结构、传感系统、遥控模块、通讯模块、触控模块；所述驱动机械结构用于驱动割草机器人行动，所述刀具机械结构配置不同形状刀片，所述通讯模块用于割草机器人的有线或无线通讯；所述传感系统配置多种传感器用于避障和定位；所述遥控模块用于人为控制割草机器人。2.根据权利要求1所述的一种割草机器人地图创建与路径规划系统，其特征在于：所述系统还包括安全保护模块，所述安全保护模块用于工作中发生意外情况下能及时切断电源，防止电机及驱动电路被烧毁；或当草过长或过于浓密，刀具机械结构无法运行时，进行超负荷保护。3.一种割草机器人地图创建与路径规划方法，其特征在于利用权利要求1所述的系统，其步骤在于：(1)、地图构建针对有障碍物的目标草地，割草机器人首先对其进行建模，确定割草机器人机体所在的位置；(2)、图案设计根据不同需求，自由设计不同形状和深浅颜色搭配的草坪图案；(3)、路径规划割草机器人采用分层分区策略将已建模的环境分成若干网格区域，采用双层启发式优化算法对高层网格进行路径规划和对低层网格进行全覆盖路径，实现割草机器人自主最佳路径的规划。4.根据权利要求3所述的一种割草机器人地图创建与路径规划方法，其特征在于：所述步骤(1)中对有障碍物的目标草地进行建模的步骤如下：(4a)、将草地的障碍物进行几何化处理，将其近似为几何多边形的形状；(4b)、建立坐标系，横轴记为[0,α]，纵轴记为[0,β]，将每个障碍物分别映射到横轴与纵轴，分别记为[αi,αj]与[βi,βj]。5.根据权利要求3所述的一种割草机器人地图创建与路径规划方法，其特征在于：所述步骤(3)中的采用分层分区策略将已建模的环境分成若干网格区域的步骤如下：割草机器人采用分层分区策略将已建模的环境分成若干子区域，包含对整个工作区域进行上层粗网格分区处理，对每个粗网格进行下层细网格化处理；对于上层粗网格的构建，根据割草机器人所选择的刀具半径，实际工作环境外围的长度和宽度，以及工作环境内非可行区域的障碍物的大小，对整个工作区域进行粗网格分区；(5a)、假设割草机器人的圆形刀具的半径为γ，每一个子区域的长与宽满足条件Sx,Sy∈[θ1γ,θ2γ]，Sx表示区域的长度，Sy表示区域的宽度，其中θ1与θ2是根据实际的草地情况而选取的权值；(5b)、采用以下的分区规则：当障碍物的长与宽大于上界值θ2γ时，根据θ2γ的长度对区域进行划分；当障碍物的长与宽在边界值θ1γ与θ2γ内时，根据障碍物投影值横轴与纵轴的长度对区域进行划分；当障碍物的长与宽小于下界值θ1γ时，这个子区域不进行划分；对于下层细网格的构建，在上层网格建立好的基础上进行，采用栅格法进行建模，把机器人的工作空间分解成一系列具有二值信息的网格单元，对于每一个粗网格，将栅格的大小定为机器人的自身的尺寸γ，且假设机器人的行走速度是固定的，建立的栅格被分为自由栅格和障碍栅格，无障碍物的栅格被称为自由栅格，而包含障碍物则称为障碍栅格。6.根据权利要求3所述的一种割草机器人地图创建与路径规划方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊风，王靖瑜，陆延琦，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏,32