[发明专利]光伏组件清洁机器人的路径规划与跟踪的控制方法及系统

权利要求书

1.一种光伏组件清洁机器人的路径规划与跟踪的控制方法，其特征在于，

对整个工作区域基于栅格法搭建环境地图；

基于所述的环境地图，利用弓字形往复算法，遍历栅格，确定一条行驶的目标路径；

获取机器人在所述环境地图中实时位置坐标，并根据确定的目标路径，实时获取当前机器人的偏航角；

根据获取的偏航角，利用反正切函数的路径跟踪算法，纠正偏航角，以跟踪目标路径；

所述获取机器人在所述环境地图中实时位置坐标，并根据确定的目标路径，实时获取当前机器人的偏航角的过程为：

确定目标直线在超宽带定位系统的坐标系中的直线方程L:y＝k×x+b，直线倾角为α，导航圆的圆心C为机器人的定位坐标(x_c,y_c)，目标点D为导航圆与目标直线的其中一个交点，当前偏航角β由姿态信号采集模块测得，其中y表示在超宽带定位系统的坐标系中的纵坐标，k表示目标曲线的斜率，x表示在超宽带定位系统的坐标系中的横坐标，b表示目标曲线在y轴上的截距；

根据这些导航圆与目标直线之间构成的各角度的几何关系计算，得到反正切函数的路径跟踪算法：

θ＝α-arctan(h/ω)

γ＝α-arcsin(h/ω)-β

其中ω为调节参数；γ为纠偏角；θ为下一时刻偏航角；h为圆心C与目标直线的距离，距离h的取值范围为(-∞，+∞)，表示为：

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述机器人采用双履带式移动底盘，并在车身前侧配置滚刷。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述对整个工作区域基于栅格法搭建环境地图的过程为：

根据超宽带定位系统对整个工作区域建立绝对坐标系，利用m×n个正方形栅格分割整个工作区域得到环境地图，每个栅格的边长与所述滚刷等长，每个栅格在所述绝对坐标系中相应的坐标表示为Map(x,y)，并对每个Map(x,y)设定属性值：

当栅格所对应的属性值为1时，说明该栅格可以被覆盖，当机器人穿过该栅格后属性值变为0；

当栅格所对应的属性值为0时，说明该栅格不可以被覆盖，即机器人不可穿过该栅格。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述的环境地图，利用弓字形往复算法，遍历栅格，确定一条行驶的目标路径的过程为：

设置两个全局栅格状态存储表，Unvisited列表和Visited列表，Unvisited列表中存储未被覆盖的栅格，Visited列表存储边界栅格和已被覆盖栅格，从起始点出发，向前搜索，当一个未被覆盖栅格被行走覆盖后，则将该栅格从Unvisited列表中移除，并加入到Visited列表中，若前行时遇到边界栅格，则侧移到一旁的未被覆盖栅格上，之后逆旋180°继续向前搜索，依此循环，当所有栅格属性为0时，则全部栅格已被覆盖，即寻找到一条可执行路径，根据栅格坐标将整条路径转换成几段直线函数，用于后续直线跟踪。