[發明專利]基于電子羅盤的割草機器人局部路徑規劃方法

無效

• 申請號: 201210025146.2
• 申請日: 2012-02-06
• 公開（公告）號: CN102591342A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 趙亮;朱培培;江興旺
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;A01D75/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明涉及一種控制割草機器人路徑的方法，尤其是一種基于電子羅盤的割草機器人局部路徑規劃方法，可精確控制和優化割草機器人工作時的路徑。

背景技術

隨著經濟的發展，生活水平的提高，人們的環境意識越來越強，綠色草坪在大小城市中已隨處可見，但割草作業的任務量大且帶有很強的重復性，因此對智能割草機器人的研究是社會發展的需要。智能割草機器人是一個相當復雜的系統，它集多種功能和多種技術于一體，因此對智能割草機器人的研究涉及很多方面，相比于以往割草機器人運動路徑失控，重復性大的問題，本發明研究基于電子羅盤的割草機器人局部路徑規劃方法，可精確控制和優化割草機器人的工作路徑，以求得復雜環境下割草機器人平滑、穩定、精確的工作，解決了以上問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于電子羅盤的割草機器人局部路徑規劃方法，該方法利用電子羅盤硬件模塊對割草機器人所處位置的方位進行檢測，分析得到割草機器人此刻在磁場中X、Y、Z軸上的分量，從而根據輸出的航向角來精確校正割草機器人的運動路徑。減少了電能消耗和提高了割草效率，精確控制運動路徑并優化軌跡。

本發明采用的技術方案是：

基于電子羅盤的割草機器人局部路徑規劃方法，割草機器人與電子羅盤硬件模塊是通過I???????????????????????????????????????????????C協議來實現通訊。電子羅盤硬件模塊檢測割草機器人所處位置的方位并將方位信號傳遞給路徑規劃控制模塊。同時，根據外部環境狀況，監控感應模塊判斷割草機器人的運動狀態：割草狀態、邊界狀態、導航狀態，并將狀態信號傳遞給路徑規劃控制模塊。路徑規劃控制模塊對接收到的方位信號和狀態信號進行分析處理，判斷割草機器人下一步的精確位置及運動狀態。

本發明采用的技術方案的步驟如下：

1）電子羅盤硬件模塊記錄割草機器人當前和歷史的方位信息，并轉換為方位信號傳送給路徑規劃控制模塊；

2）監控感應模塊根據外部環境來判斷割草機器人當前的環境狀況，并轉換為狀態信號傳送給路徑規劃控制模塊；

3）路徑規劃控制模塊分析處理接收到的方位信號和狀態信號，優化得到相應的運動狀態及路徑。最后將得到的數字信號發送給割草機器人的運動系統控制模塊；

4）運動系統控制模塊根據接收到的數字信號來控制割草機器人按相應的命令運動到下一位置。

所述步驟1）中的電子羅盤硬件模塊包含放大器、濾波器及A/D轉換器。通過電子羅盤測量割草機器人所處位置在磁場中X、Y軸方向上的分量，同時測得Z軸的分量，并對這三個數值進行放大濾波和A/D轉換，再通過IC通訊傳給割草機器人的路徑規劃控制模塊；同時結合電子羅盤測量得到的俯仰角和翻滾角對X、Y軸的磁場強度作補償校正，傳送給割草機器人的路徑規劃控制模塊，分析計算得到割草機器人的地理航向角和姿態角。它能確定割草機器人當前和歷史的方位，進而控制割草機器人下一步的運動方位，來實現軌跡的優化。

所述步驟2）中的監控感應模塊判斷割草機器人當前的環境狀況，根據環境狀況得到狀態信號，確定割草機器人下一步的運動狀態，總共有三個狀態：割草狀態，邊界狀態，導航狀態。

所述步驟3）中的路徑規劃控制模塊，根據接收的方位信號和狀態信號來判斷割草機器人的精確運動位置。其運動控制特征如下：

1）割草狀態

在割草狀態輸入的條件下，割草機器人沿某一方向行走，遇到障礙（包括導航標志、邊界、墻、階梯等）后退，利用電子羅盤硬件模塊的方位信號來控制割草機器人相對于原來方向順時針轉動某一設定的角度，并判斷障礙是否還在監控感應模塊設定的感應范圍內。若是，重復后退轉彎的步驟；若不是，則利用電子羅盤硬件模塊的方位信號來控制割草機器人沿轉后的方向繼續行走并判斷。如此循環此過程，直到整個區域被覆蓋。

2）邊界狀態