[发明专利]一种智能割草车的路径规划算法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种智能割草车的路径规划算法。

背景技术

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(Annual Autonomous Lawnmower Competition)。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。

发明内容

本发明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，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明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小多边形工作区域边界运行，并通过车载GPS设备采集步骤1)中分割的多个小多边形工作区域边界顶点的大地位置坐标为(gps_x_i，gps_y_i)；

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：

其中，(gps_x₀，gps_y₀)为大地位置坐标系原点，角度γ为本地坐标系原点角度；

4)根据两点得到直线的方式，得到小多边形工作区域边界的方程L_n：

(y_n-y_n+1)*x+(x_n+1-x_n)*y+(x_n*y_n+1-x_n+1y_n)＝0

(2)

其中，(x_n，y_n)，(x_n+1，y_n+1)为直线L_n的首位端点，当n等于最大值i时，L_i方程：