[發明專利]撿網球路徑規劃系統及方法

有效

• 申請號: 201711475345.2
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108225361B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 董明武
• 申請（專利權）人: 董明武
• 主分類號: G01C21/34
• 分類號: G01C21/34
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李馨

本發明提供一種撿網球路徑規劃系統及方法。系統包括：用于實時獲取目標點絕對坐標的坐標獲取單元、用于將目標點絕對坐標轉換為網格劃分撿球區域后的網格頂點坐標的坐標轉換單元、用于判斷目標點位置是否有球并根據網格坐標進行路徑規劃的路徑規劃單元；所述路徑規劃單元包括逐列處理網格頂點信息的信息處理模塊和將輸出點串聯形成撿球路徑的路徑調整模塊；方法包括：步驟一、對網球位置信息預處理，采用網格法對撿球區域進行網格劃分，步驟二、將目標實際坐標轉換為網格坐標，步驟三、改進“之”字形路徑規劃。本發明結合網球場上目標實際分布情況，高效指導機器人完成撿球過程。

技術領域

本發明涉及體育用品領域，尤其涉及一種撿網球路徑規劃系統及方法。

背景技術

目前網球運動日益受到人們的青瞇，越來越多的人接受網球訓練,而訓練之后，網球分布多而雜亂，為了減輕球員的負擔，市場上出現各種各樣的撿網球機器人。

針對這種網球分布多而雜亂的情況，“之”字形和“回”字形等覆蓋式掃描策略是目前最為常見的策略，該策略不需要預先獲取目標點分布情況，只需要確定目標區域，然后按照定點行走的方式，進行“之”字或“回”字形覆蓋式掃描目標區域，直到所有機器人覆蓋整個區域。該路徑規劃方法簡單易行，保證機器人覆蓋所有區域，但是該方法效率極其低下，適用于小型場地，不適用于大型網球場。該路徑規劃方法沒有有效利用網球分布信息。此外該方法對機器人移動平臺的位置精度控制較高。因此隨著機器人技術和人工智能的發展，該方法已逐漸被拋棄。

目前在多目標路徑規劃問題中，采用的比較多的是改進蟻群算法，模擬退火算法等，根據此類算法，預設初始狀態，然后經過多次迭代，得到一個最優路徑，此類算法根據已知目標點的坐標通過相應算子經過多次迭代運算，計算出最優路徑，但是該類算法對計算能力要求很高，計算時間也因目標分布情況而異，不適用于沒有搭載高性能CPU的系統。該類方法能夠計算多目標最優路徑，但是對于網球場上目標分布非常集中的情況而言，沒有很好的結合目標分布特征，也無法針對如此之多的目標進行快速路徑計算。

對于智能撿網球機器人而言，撿球過程中的路徑規劃，不僅決定了撿球的效率同時也是機器人智能性的關鍵體現。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供一種撿網球路徑規劃系統及方法。本發明主要利用網格法劃分撿球區域、將目標實際坐標裝換為網格坐標、改進“之”字形路勁規劃等步驟，結合網球場上目標實際分布情況，高效指導機器人完成撿球過程。本發明采用的技術手段如下：

一種撿網球路徑規劃系統，其特征在于，所述系統包括：

坐標獲取單元，用于實時獲取目標點絕對坐標；

坐標轉換單元，用于將目標點絕對坐標轉換為網格劃分撿球區域后的網格頂點坐標；

路徑規劃單元，用于判斷目標點位置是否有球并根據網格坐標進行路徑規劃；

所述路徑規劃單元包括逐列處理網格頂點信息的信息處理模塊和將有效的信息點串聯形成撿球路徑的路徑調整模塊。

進一步地，所述網格劃分，網格邊長a與撿球機器人收球寬度L滿足以下公式：

進一步地，所述坐標變換單元通過以下公式對目標點信息進行處理，通過取整函數，將目標點絕對坐標轉換為網格頂點坐標：

X_g＝[X_t/a]+[(X_t/a–[X_t/a])*2]；

Y_g＝[Y_t/a]+[(Y_t/a–[Y_t/a])*2]；