[发明专利]一种针对温室移动机器人的复合栅格地图构建方法

说明书

本发明涉及温室环境中移动机器人一种复合栅格地图构建方法。为了解决温室环境下的栅格地图通常只考虑温室内的实际障碍物，而忽略如温度、湿度等其他因素所带来的地图信息不准确的问题。本发明采用无线传感器网络实时采集温室温度、湿度参数；通过采用三角形向量法对所采集的离散数据进行建模；并将温室空间划分成一定大小的栅格，将温度、湿度参数利用阈值，确定各栅格的占用情况，并最终和原有障碍物栅格进行复合，得到可动态更新的复合栅格地图，经测试比较，复合栅格地图避开障碍物的成功率均达到100％，相较与普通栅格地图有明显提高。

技术领域

本发明涉及温室环境中移动机器人一种复合栅格地图构建技术。

背景技术

温室移动机器人是温室自动化技术的一种集中体现，主要用来在温室环境中搬运、采摘、精确施肥等方面的工作，有利于提高劳动效率，降低生产成本。目前，国内外学者针对温室移动机器人的应用技术，已经做了许多研究，其中机器人的自主导航方法是重点研究内容之一。

栅格地图是机器人自主导航中常用的一种环境地图，是将传统的几何地图离散化表示，用栅格将目标区域分割成连续的区域。栅格通常为正方形，大小一致。根据障碍物的位置，将其所对应的栅格赋值，表示占用情况。栅格地图表示清晰、直观应用广泛，也常被应用在温室环境中的机器人自主导航中。

目前，温室环境下的栅格地图的应用，通常只考虑温室内的实际障碍物所构成的普通栅格地图，和机器人自身而忽略如温度、湿度等其他因素，或是在机器人运动时，停止一些对机器人造成不利影响的工作，如喷灌、加热等。前一种方法无法获得全面环境信息，可能会导致路径规划错误，而后一种方法显然缺乏灵活性，自动化程度低，不利于提高效率。

发明内容

为了解决原有栅格地图的构建方法所带来的不足，本发明提出了一种新的构建复合栅格地图的方法，包括如下步骤：

(1)环境信息获取

利用无线传感器网络获取温室各处离散的环境信息：温度和湿度。

(2)对温度和湿度信息建模

建模的目的是将原本离散的关键环境信息，通过某种方法变成连续的，覆盖整个目标区域的方程。当模型建立后，在目标区域内，根据任一点的坐标，即可求得该点的环境参数值，为地图的构建做好准备。

(3)建立新复合栅格地图

a)将温度、湿度环境参数引入，采用三角形向量法，建立温室内环境模型；

b)将温室地表平面逻辑上划分成大小一致的栅格，通常为正方形；

c)动态判断栅格对应的环境量是否超过某阈值，则栅格逻辑上被赋值1或0，1表示障碍，用黑色表示无法通过，0表示无障碍，用白色表示可以通过。按逻辑或的关系得出多环境参数的动态复合栅格地图。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的系统结构图。

图中：工作现场单元由无线传感器网络和移动机器人组成；监控中心单元由数据库服务器、Web服务器和通信服务器组成；远程单元由远程浏览客户和远程控制客户组成。

图2是获取环境信息时的传感器节点布置。

图3是温度和湿度所采用的三角形建模。

图4是某次测试时，按式(3)在MATLAB平台建立的温度连续模型。

图5是某次测试时，按式(3)在MATLAB平台建立的湿度连续模型。

图6是温室平面栅格示意图。

图7是温度栅格地图。