【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及除草机器人，具体涉及一种除草机器人的控制系统。
技术介绍
1、中国专利cn115167402a公开了一种除草机器人寻路的方法及系统，属于除草机器人
，其特征在于，包括：s1、绘制蓝图；s2、除草机器人寻路；其中：s201、在除草区域的边界和障碍物四周安装磁钉；s202、在二维数组地图中确定除草机器人的初始位置；s203、寻路开始；s204、当除草机器人进入某个点位后，通过逻辑判定该点位没有可移动方向时，则按照已运行过的点位，倒退去寻找可运行的位置；当找到可运行点位时，以当前除草机器人的位置为初始位置，以可运行点位为终点，进行移动；s205、当移动机器人到达可运行点位后，重新s203进行探路操作；s206、当移动机器人通过s204再也找不到可运行点时，则寻路完成；
2、现有技术中，除草机器人在对整体草坪进行除草工作时，运行路线依赖预先规划好的路线进行行驶，当面临部分区域不平整，出现高低不整的的路面情况或者出现石头等障碍物时，除草机器人无法根据预先预测的路线进行行走，从而偏移路线，影响对草坪除草的完整度情况；且偏移过大，对重新规划路线的影响较大，可能出现将对已修剪过的草坪再次规划入行驶路线，重复行驶导致耗时更长；且除草机器人在未到需要修剪的草坪时，修剪装置处于常开状态，对刀片的磨损以及能量消耗都有一定的影响。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于解决上述
技术介绍
的问题，而提出一种除草机器人的控制系统。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术
3、一种除草机器人的控制系统，包括：采集模块、分析模块、预测模块、跟踪模块和通讯模块；
4、通讯模块：用于获取外部指令和土壤数据；
5、采集模块：用于与先规划除草机器人的运动轨迹，通过机械视觉获取除草区域的目标地图，根据目标地图绘制除草机器人运行轨迹曲线，将运行轨迹曲线按照等距离间隔，将运行轨迹曲线划分成i个定位点；草坪生长情况为以定位点为圆心，半径为r的圆心区域内的杂草最高高度，并标记为hzn，n∈i；并将半径为r的圆心区域内的障碍物数量和障碍物高度，标记为lan和han，通过公式zan＝a1*lan+a2*han，计算得到以第n个定位点为圆心，半径为r的圆心区域内的障碍值zan，其中，n∈i，a1、a2均为比例系数；
6、分析模块：用于获取到采集模块所采集到的hzn值以及对应的定位点n，生成对应的除草指令；还用于获取障碍值zan以及对应的定位点n，生成对应的偏移信号；
7、预测模块：通过实时运行过程中除草机器人所获取的周围环境状况，判断是否生成绕行信号，对运行轨迹修正；
8、跟踪模块，实时定位除草机器人位置，对除草机器人的实时运动轨迹与采集模块根据目标地图绘制的除草机器人运行轨迹曲线进行分析判断。
9、进一步地：所述分析模块生成除草指令以及偏移信号的原理如下：
10、除草指令：分析模块获取预设的草坪理想高度hz，当各定位点所对应的杂草最高高度hzn＞hz，则生成对应该定位点n除草指令指令，当跟踪模块检测到除草机器人处于以该定位点n为圆心，半径为r的范围内，启动除草装置；
11、偏移信号：将通讯模块获取到的除草区域的总体土壤湿度值zs和采集到的障碍值zan做乘积处理，生成影响系数集x:x1,x2，......，xn，n∈i，对影响系数集x处理生成影响系数阈值xt，再将各定位点所对应的影响系数xn与影响系数阈值xt进行比较，xn＞xt，则生成偏移信号。
12、进一步地：所述影响系数阈值xt，具体由如下步骤获取：
13、s1：获取影响系数集x的平均值样本标准差s和理论频数ux,判断其是否满足正态分布，公式如下所示：
14、
15、不满足正太分布，则执行s2；
16、满足正太分布，执行s3；
17、s2：计算出样本方差值σ，通过均值-方差检验对差异较大样本剔除，均值-方差检验公式如下：
18、
19、其中，xn为影响系数集x被检验样本，若不满足，则进行剔除，经剔除后的影响系数集再次进入s1；
20、s3：取出经处理后的影响系数集x中的最大值，即为影响系数阈值xt。
21、进一步地：所述预测模块具体工作过程如下：
22、扫地机器人以当前观测图像的x轴为方向，半径为r区域内障碍物最高点与水平面的高度差值，障碍物最低点与水平面的高度差值，并分别标记为hxman和hxmin，以及最高点和最低点连线与水平面的夹角，标记为xa；通过公式zy1＝(hxmax-hxmin)/sin(xa)lja，计算得到第一影响值zy1；其中，lja表示为除草机器人的车体宽度；
23、以当前观测图像的y轴为方向，获取以当前位置为圆心，半径为r区域内障碍物最高点与水平面的高度差值，并分别标记为hymax和hymin，以及最高点和最低点连线与水平面的夹角，标记为ya；通过公式zy2＝(hymax-hymin)/sin(ya)ljb，计算得到第二影响值zy2；其中，ljb表示为除草机器人的车体长度；
24、将得到的第一影响值zy1和第二影响值zy2，代入到公式zy＝1/(b1*zy1+b2*zy2)+1/(sin(xa)+sin(ya))中，计算得到障碍影响值zy；其中，b1、b2均为比例系数；
25、若障碍影响值zy大于等于偏移信号时，则按原偏移信号指令行驶，即生成绕行信号；
26、若障碍影响值zy小于偏移信号时，则生成跨越信号。
27、进一步地：跟踪模块的分析判断过程如下：
28、通过除草机器人上的实时定位获取到在沿着绕行曲线行走的实时绕行曲线，将实时绕行曲线按照等距离间隔，且间距等于所述定位点划分的间距，划分成j个检测点；运算当前检测点与当前离检测点最近的定位点的距离值，标记为距离差值zjj，当zjj＞lja，则判断偏移过大，重新对路线进行规划。
29、进一步地：所述对路线进行规划，具基于动态规划，生成多条路径，将生成的路径以自顶向下的备忘录法存储，以路径最短为目的，自底向上的逻辑选取；
30、当zjj＞lja，以回溯法选取当前路径解的上一层的最优解，再选取此最优解所对应的下一层最优解。
31、本专利技术的有益效果：
32、本专利技术对整体草坪进行分割成多个相同区域，预先观测杂草生长情况和障碍物情况，计算得到除草机器人的初步运动轨迹以及精确定位需要除草的区域；在实时运行时，在初步运动轨迹的基础上结合通过对周围环境的观测，在限制偏移范围以及以路线最短的条件下，对运动轨迹进一步修正；
33、本专利技术实时调整运动轨迹，保障了除草机器人工作的安全性、避免与障碍物碰撞，且避免重复运行，耗时更低更有效；以精确划分区域除草的方式，控制除草装置仅在需除草的区域进行除草工作，降低能耗，避免除草装置过度磨损。
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1.一种除草机器人的控制系统，其特征在于，包括：采集模块、分析模块、预测模块、跟踪模块和通讯模块；
2.根据权利要求1所述的一种除草机器人的控制系统,其特征在于，所述分析模块生成除草指令以及偏移信号的原理如下：
3.根据权利要求2所述的一种除草机器人的控制系统,其特征在于，所述影响系数阈值Xt，具体由如下步骤获取：
4.根据权利要求1所述的一种除草机器人的控制系统,其特征在于，所述预测模块具体工作过程如下：
5.根据权利要求1所述的一种除草机器人的控制系统,其特征在于，跟踪模块的分析判断过程如下：
6.根据权利要求5所述的一种除草机器人的控制系统,其特征在于，所述重新对路线进行规划，具基于动态规划，生成多条路径，将生成的路径以自顶向下的备忘录法存储，以路径最短为目的，自底向上的逻辑选取；
【技术特征摘要】
1.一种除草机器人的控制系统，其特征在于，包括：采集模块、分析模块、预测模块、跟踪模块和通讯模块；
2.根据权利要求1所述的一种除草机器人的控制系统,其特征在于，所述分析模块生成除草指令以及偏移信号的原理如下：
3.根据权利要求2所述的一种除草机器人的控制系统,其特征在于，所述影响系数阈值xt，具体由如下步骤获取：
4.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：易兵，李潺，易莎，邹志红，
申请(专利权)人：湖南湘江城市运营管理有限公司，
类型：发明
国别省市：
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