[发明专利]一种基于栅格地图的割草机器人路径规划方法

权利要求书

1.一种基于栅格地图的割草机器人路径规划方法，其特征在于，所述路径规划方法包括如下步骤：

步骤S1，以割草机器人的横向外廓尺寸为栅格大小，对环境地图进行栅格处理，建立初始栅格地图；

步骤S2，以初始栅格地图中的障碍物为基础，构建栅格方程，基于栅格方程求解细化栅格尺寸；具体包括：

在环境地图中，设障碍物A与B之间的间距为d₁，割草机器人的横向外廓尺寸为b_c，细化栅格尺寸为b_e，障碍物A最近B端与所占据栅格的近A端距离为e_s，障碍物B最近A端与所占据栅格的近B端距离为e_x，以割草机器人的横向外廓尺寸b_c为栅格大小，进行栅格初始化，建立栅格方程如下：

式(1)中，令Q、W、E、R的数值均为正整数，解得细化栅格尺寸b_e；

步骤S3，对栅格化地图中相邻障碍物间的距离进行判断，当满足预设条件时，以障碍物占据的栅格为基础，再向外扩展一个栅格大小，将所扩展的区域作为路径规划的缓冲区，扩展后包含障碍物的所有区域为栅格细化区，以细化栅格尺寸对栅格细化区进行栅格细化；

步骤S4，计算割草机器人的横向外廓尺寸对栅格细化尺寸的倍数N，令M＝int(N/2)，将栅格细化后的障碍物所占细化栅格向外膨胀M格，以膨胀后的所有细化栅格作为障碍物所占格数；

步骤S5，在包含初始栅格和细化栅格的栅格地图上设定机器人运行轨迹的起点栅格和终点栅格；

步骤S6，判断割草机器人是否处于缓冲区；当不在缓冲区时，进入步骤S7；当位于缓冲区时，进入步骤S8；

步骤S7，基于初始栅格地图规划下一步路径，进入步骤S9；

步骤S8，基于细化栅格地图规划下一步路径，进入步骤S9；

步骤S9，判断当前路径所在栅格是否为终点，当不是终点时，转入步骤S6；当为终点时，输出当前规划路径。

2.根据权利要求1所述的割草机器人路径规划方法，其特征在于，所述路径规划方法还包括：

步骤S10，输出当前规划路径后，判断所有规划路径与障碍物区域是否覆盖所有初始栅格及细化栅格；当未全部覆盖时，转入步骤S5；当全部覆盖时，结束割草操作。

3.根据权利要求1或2所述的割草机器人路径规划方法，其特征在于，所述步骤S3中进行距离判断的预设条件为：

1.1b_cd₁2b_c (2)

式(2)中，d₁为障碍物间距，b_c为割草机器人的横向外廓尺寸。

4.根据权利要求1或2所述的割草机器人路径规划方法，其特征在于，所述步骤S5中每次路径规则设置的起点栅格与终点栅格均不相同，所述起点栅格与终点栅格为初始栅格或细化栅格。

5.根据权利要求1或2所述的割草机器人路径规划方法，其特征在于，所述步骤S7中路径规划，采用A-star算法的四领域搜索模式，以f(x)＝g(x)+h(x)作为启发函数进行路径规划，其中，f(x)表示此初始栅格的总代价，g(x)表示前进一个初始栅格消耗的代价，h(x)表示到达目标点预计会消耗的代价。

6.根据权利要求1或2所述的割草机器人路径规划方法，其特征在于，所述步骤S8中路径规划，采用A-star算法的四领域搜索模式，以f(x)＝g(x)+h(x)作为启发函数进行路径规划，其中，f(x)表示此细化栅格的总代价，g(x)表示前进一个细化栅格消耗的代价，并且g(x)所指的前进一个栅格消耗的代价随着细化的栅格数等比例下降；h(x)表示到达目标点预计会消耗的代价。