[发明专利]捡网球路径规划系统及方法

说明书

本发明提供一种捡网球路径规划系统及方法。系统包括：用于实时获取目标点绝对坐标的坐标获取单元、用于将目标点绝对坐标转换为网格划分捡球区域后的网格顶点坐标的坐标转换单元、用于判断目标点位置是否有球并根据网格坐标进行路径规划的路径规划单元；所述路径规划单元包括逐列处理网格顶点信息的信息处理模块和将输出点串联形成捡球路径的路径调整模块；方法包括：步骤一、对网球位置信息预处理，采用网格法对捡球区域进行网格划分，步骤二、将目标实际坐标转换为网格坐标，步骤三、改进“之”字形路径规划。本发明结合网球场上目标实际分布情况，高效指导机器人完成捡球过程。

技术领域

本发明涉及体育用品领域，尤其涉及一种捡网球路径规划系统及方法。

背景技术

目前网球运动日益受到人们的青眯，越来越多的人接受网球训练,而训练之后，网球分布多而杂乱，为了减轻球员的负担，市场上出现各种各样的捡网球机器人。

针对这种网球分布多而杂乱的情况，“之”字形和“回”字形等覆盖式扫描策略是目前最为常见的策略，该策略不需要预先获取目标点分布情况，只需要确定目标区域，然后按照定点行走的方式，进行“之”字或“回”字形覆盖式扫描目标区域，直到所有机器人覆盖整个区域。该路径规划方法简单易行，保证机器人覆盖所有区域，但是该方法效率极其低下，适用于小型场地，不适用于大型网球场。该路径规划方法没有有效利用网球分布信息。此外该方法对机器人移动平台的位置精度控制较高。因此随着机器人技术和人工智能的发展，该方法已逐渐被抛弃。

目前在多目标路径规划问题中，采用的比较多的是改进蚁群算法，模拟退火算法等，根据此类算法，预设初始状态，然后经过多次迭代，得到一个最优路径，此类算法根据已知目标点的坐标通过相应算子经过多次迭代运算，计算出最优路径，但是该类算法对计算能力要求很高，计算时间也因目标分布情况而异，不适用于没有搭载高性能CPU的系统。该类方法能够计算多目标最优路径，但是对于网球场上目标分布非常集中的情况而言，没有很好的结合目标分布特征，也无法针对如此之多的目标进行快速路径计算。

对于智能捡网球机器人而言，捡球过程中的路径规划，不仅决定了捡球的效率同时也是机器人智能性的关键体现。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种捡网球路径规划系统及方法。本发明主要利用网格法划分捡球区域、将目标实际坐标装换为网格坐标、改进“之”字形路劲规划等步骤，结合网球场上目标实际分布情况，高效指导机器人完成捡球过程。本发明采用的技术手段如下：

一种捡网球路径规划系统，其特征在于，所述系统包括：

坐标获取单元，用于实时获取目标点绝对坐标；

坐标转换单元，用于将目标点绝对坐标转换为网格划分捡球区域后的网格顶点坐标；

路径规划单元，用于判断目标点位置是否有球并根据网格坐标进行路径规划；

所述路径规划单元包括逐列处理网格顶点信息的信息处理模块和将有效的信息点串联形成捡球路径的路径调整模块。

进一步地，所述网格划分，网格边长a与捡球机器人收球宽度L满足以下公式：

进一步地，所述坐标变换单元通过以下公式对目标点信息进行处理，通过取整函数，将目标点绝对坐标转换为网格顶点坐标：

X_g＝[X_t/a]+[(X_t/a–[X_t/a])*2]；

Y_g＝[Y_t/a]+[(Y_t/a–[Y_t/a])*2]；