割草机器人基于触屏检测的路径规划方法与流程

本专利涉及割草机器人基于触屏检测的路径规划方法，属于移动机器人技术领域。

背景技术：

机器设备的最大优点应该是高效率，而割草机器人虽然实现了为人们分担草坪的日常维护，避免了耗时而辛苦的工作，但是效率很低。因为目前智能割草机器人还不能识别哪里的草地需要割，哪里的草地不需要割，哪里的草地茂盛，哪里的草地已经割过，采用的工作路径是基于随机方式产生的，会产生很多重复的路径。同时，智能机器人也难以在室外环境下实现精准的自我定位，无法实现细致的遍历路径规划。因此，如何在有限的技术条件下，提高割草机器人的工作效率成为一个重要的课题。

技术实现要素：

针对上述问题，本专利将触摸检测技术引入割草机器人技术领域，提供一种割草机器人基于触屏检测的路径规划方法，根据草叶的触摸信息，引导割草机器人沿着割草痕迹进行工作，大大提高工作效率。

本专利解决其技术问题所采用的技术方案是：

割草机器人基于触屏检测的路径规划方法，包括底部安装割草装置的运动平台，所述的运动平台内部设置处理器，所述的运动平台底部安装条形的左触屏传感器和右触屏传感器，所述的左触屏传感器和右触屏传感器的高度设置为高于所述的割草装置；所述的左触屏传感器和右触屏传感器与所述的处理器连接，所述的处理器内部设置路径规划方法。

所述的左触屏传感器设置为红外触摸屏模块，输出数据为f^l(x,y)，1表示有遮挡，0表示无遮挡，其中x=1~m，y=1~n，m为最大列数，n为最大行数；所述的右触屏传感器设置为红外触摸屏模块，输出数据为f^r(x,y)，1表示有遮挡，0表示无遮挡，其中x=1~m，y=1~n。

所述的路径规划方法包括以下步骤：

(1)、所述的处理器读取所述的左触屏传感器和右触屏传感器的输出数据f^l(x,y)和f^r(x,y)，计算sum^l=，sum^r=；

(2)、当sum^l<t并且sum^r<t，执行步骤(3)；当sum^l>t并且sum^r<t，执行步骤(4)；当sum^l<t并且sum^r>t，执行步骤(5)；当sum^l>t并且sum^r>t，执行步骤(6)，其中t代表草地的判断阈值；

(3)、随机路径行走，直到sum^l<t并且sum^r<t不成立，返回步骤(2)；

(4)、所述的割草机器人以左侧沿未割草地边缘行走：如果sum^l>t并且sum^r<t，直行；如果sum^l<t，则向左调整；如果sum^r>t，向右调整；如果时间t内，不能返回sum^l>t并且sum^r<t的状态，则返回步骤(2)，其中t为调整时间常数；

(5)、所述的割草机器人以右侧沿未割草地边缘行走：如果sum^l<t并且sum^r>t，直行；如果sum^r<t，则向右调整；如果sum^l>t，向左调整；如果时间t内，不能返回sum^l<t并且sum^r>t的状态，则返回步骤(2)，其中t为调整时间常数；

(6)、以螺旋线的方式，以当前点为中心向外行走，直到sum^l>t并且sum^r>t不成立，返回步骤(2)。

本专利的有益效果主要表现在：该方案基于成熟的触屏检测技术，检测具有一点高度的草地区域，引导割草机器人沿着割草痕迹进行工作，从而提高割草机器人的工作效率，并且对硬件要求不高。

附图说明

图1是运动平台的底部示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

参照图1，割草机器人基于触屏检测的路径规划方法，包括底部安装割草装置3的运动平台1，所述的运动平台1可设置驱动轮2，可以实现直行、后退以及任意角度的旋转。

所述的运动平台1内部设置处理器，进行集中控制。所述的运动平台1底部安装条形的左触屏传感器4和右触屏传感器5。为了区分草地割过和没割过，所述的左触屏传感器4和右触屏传感器5的高度设置为高于所述的割草装置3。

所述的左触屏传感器4和右触屏传感器5设置为红外触摸屏模块。红外触摸屏模块是基于遮挡原理进行检测，非常适合检测草的状况，并且技术成熟，工作可靠，寿命长。目前的红外触摸屏模块主要是设置在电脑显示屏的前端，用于输入用户指令，尺寸都比较大，最小的也是15寸。因此可根据所述的割草机器人的尺寸要求，向厂家订购适合的尺寸。

所述的左触屏传感器4和右触屏传感器5与所述的处理器连接，所述的处理器可读取检测数据。所述的左触屏传感器4输出数据为f^l(x,y)，1表示有遮挡，0表示无遮挡，其中x=1~m，y=1~n，m为最大列数，n为最大行数。所述的右触屏传感器5输出数据为f^r(x,y)，1表示有遮挡，0表示无遮挡，其中x=1~m，y=1~n。

所述的处理器内部设置路径规划方法，所述的路径规划方法包括以下步骤：

(1)、所述的处理器读取所述的左触屏传感器4和右触屏传感器5的输出数据f^l(x,y)和f^r(x,y)，计算sum^l=，sum^r=；

sum^l和sum^r表征所述的左触屏传感器4和右触屏传感器5表面触摸到的草叶或者草茎数量。

(2)、当sum^l<t并且sum^r<t，执行步骤(3)；当sum^l>t并且sum^r<t，执行步骤(4)；当sum^l<t并且sum^r>t，执行步骤(5)；当sum^l>t并且sum^r>t，执行步骤(6)，其中t为草地的判断阈值；

sum^l<t表示左边草地已经割过或者不需要割草；sum^l>t表示左边草地没有割过或者需要割草；sum^r<t表示右边草地已经割过或者不需要割草；sum^r>t表示右边草地没有割过或者需要割草。对sum^l和sum^r进行综合，就可以判断当前位置草地的状况。

(3)、随机路径行走，直到sum^l<t并且sum^r<t不成立，返回步骤(2)；

这种情况，所述的割草机器人处在一块不需要割的草地上，因此随机路径行走，搜寻需要割草的区域。

(4)、所述的割草机器人以左侧沿未割草地边缘行走：如果sum^l>t并且sum^r<t，直行；如果sum^l<t，则向左调整；如果sum^r>t，向右调整；如果时间t内，不能返回sum^l>t并且sum^r<t的状态，则返回步骤(2)，其中t为调整时间常数；

这种情况，所述的割草机器人处在割过和未割过的草地边缘上，左侧草地茂盛，因此采用以左侧沿未割草地边缘行走的方式工作，逐渐缩小未割区域的面积。

(5)、所述的割草机器人以右侧沿未割草地边缘行走：如果sum^l<t并且sum^r>t，直行；如果sum^r<t，则向右调整；如果sum^l>t，向左调整；如果时间t内，不能返回sum^l<t并且sum^r>t的状态，则返回步骤(2)，其中t为调整时间常数；

这种情况，所述的割草机器人处在割过和未割过的草地边缘上，右侧草地茂盛，因此采用以右侧沿未割草地边缘行走的方式工作，逐渐缩小未割区域的面积。

(6)、以螺旋线的方式，以当前点为中心向外行走，直到sum^l>t并且sum^r>t不成立，返回步骤(2)。

这种情况，割草机器人处在一块茂盛的草地上，因此以当前位置为中心向外螺旋行走，成片地处理草地。

综上所述，本专利基于成熟的触屏检测技术，检测具有一点高度的草地区域，引导割草机器人沿着割草痕迹进行工作，提高割草机器人的工作效率，并且路径规划方式灵活不固定，对环境的适应性强，同时并没有对硬件要求提出很高要求。