[发明专利]一种大型智能割草机器人p-d型路径规划方法

说明书

一种大型智能割草机器人p‑d型路径规划方法，在转向区采用两圆相切方式代替传统直线转向方式，根据待割草区域的几何尺寸、割草机器人性能指标与割草覆盖率要求，设置与邻近路径相切的大圆半径R₁、与邻近路径相切的小圆半径R₂和邻近路径车体中心线间距W尺寸，而后由两点确定一条直线列出方程，通过方程计算左待割区、右待割区的直线路径和与邻近路径相切的大圆、小圆路径，以此生成p‑d型路径，既保持了迂回式路径规划算法的优点，又克服了迂回式路径算法在转向区易漏割的缺点。

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种大型智能割草机器人p-d型路径规划方法。

背景技术

割草机器人的运行路径要实现基本区域全覆盖的规划方法主要有随机式规划、内向螺旋式规划和迂回式规划，其中迂回式规划是指割草机器人沿规划处的路径以直线方式行走，至草坪边界后掉头，然后沿反方向直线运行，如此反复迂回，直到整个区域被覆盖，其路径规划如图1所示，具有路径形式统一、简单，割草机器人运动易于控制，且能量消耗最少等特点，故对割草机器人来说迂回式规划是最优的路径规划方法；但是，对于大型草坪作业的智能割草机器人，其存在最小转弯半径，当最小转弯半径大于割台宽度的一半时，按照迂回式路径规划法必导致其在转向区易出现漏割。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种大型智能割草机器人p-d型路径规划方法，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：

一种大型智能割草机器人p-d型路径规划方法，具体步骤如下：

首先，根据待割草区域的几何尺寸、割草机器人性能指标与割草覆盖率要求，设置与邻近路径相切的大圆半径R₁、与邻近路径相切的小圆半径R₂和邻近路径车体中心线间距W尺寸，尺寸参数设置过程遵循如下原则：

1)为了降低控制难度，增大割草覆盖率，选择小圆半径R₂为割草机器人的最小转弯半径R_min；

2)为保证两次邻近路径之间无漏割，邻近路径车体中心线间距W小于割草机器人的割台割幅(D)，并定义参数σ＝D-W为邻近路径裕度；

其次，建立识别窗口的固定参考坐标系O′—X′Y′，再结合待割草区域的地平面坐标系O—XY，完成固定参考坐标系O′—X′Y′与待割草区域的地平面坐标系O—XY之间的坐标变换；

γ为识别窗口的固定参考坐标系O′—X′Y′的方位角，由坐标旋转变换公式可得：

而后，将待割草区域的地平面划分为左待割区与右待割区，智能割草机器人从左待割区最左端进入后按照左待割区路径运行，直至运行到工作区域右端的左待割区与右待割区交界处，再按右待割区路径运行；左待割区路径与右待割区路径采取直线路径和标准圆路径结合；

割草机器人从坐标点(X′_min，Y′_min)开始沿Y′轴方向在左待割区运动，割草机器人的往返次数为：

其中，n为不超过的最大整数；

第i条路径的直线路径方程为：

与第i条路径相切的大圆、小圆路径方程分两种情况，第一种情况是当i为奇数时，其方程为：

另一种情况是当i为偶数时，其方程为：

右待割区路径割草机器人的往返次数为：