[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

摘要

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。

主权项

一种针对温室移动机器人的复合栅格地图构建方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)环境信息获取本系统采用无线传感器网络获取温室内的环境信息，其中温度、湿度参数将会被用于制作环境地图。(2)对温度和湿度信息建模采用三角形向量法建模：将离散的各点分别连成众多三角形，对于三角形除3个顶点外的任意坐标(x,y)，其Z值根据如下方法估算。在已经划分好的三角形中，A,B,C为三角形的顶点，数据是已知的，现在要求出其内部任意点D处的Z值。空间向量有如下关系：AC→×AB→·AD→=0---(1)]]>则有：detx3-x1y3-y1z3-z1x2-x1y2-y1z2-z1x-x1y-y1z-z1=0---(2)]]>将式(2)行列式展开，可得：Z=z1+(x-x1)dety3-y1z3-z1y2-y1z2-z1-(y-y1)detx3-x1z3-z1x2-x1z2-z1detx3-x1y3-y1x2-x1y2-y1---(3)]]>利用式(3)可求出三角形中，任一点的Z值。当任意点(x,y)密集选取时，就可构成一个连续的曲面模型。(3)建立复合栅格地图将温室地表平面逻辑上划分成正方形栅格(可根据实际应用的移动机器人尺寸，灵活确定正方形大小)。在栅格的顶点和各边中间距离取点，分别为a,b......h，其坐标分别对应为(ax,ay),(bx,by),......,(hx,hy)。利用式(4)可得出复合栅格的逻辑值。G(x,y)={1if((Za(ax,ay)≥Z0)|(Zb(bx,by)≥Z0)|......|(Zh(hx,hy)≥Z0))0else---(4)]]>(4)建立复合栅格地图根据所得的多种环境信息下的栅格地图，按式(5)将其叠加起来，获得最终的复合栅格地图。T(x,y)＝G1(x,y)|G2(x,y)|G3(x,y)|...|Gn(x,y)  (5)式(5)中T(x,y)表示复合栅格逻辑值；Gn(x,y)表示第n种环境信息下的栅格逻辑值。复合栅格地图，是根据传感器网络在某次采集温度、湿度环境信息后，绘制出来的。理论上传感器网络如果每1s采集一次数据，机器人应该绘制出一张复合栅格地图，但这将会大大增加机器人的负担，导致响应慢、实时性差的问题。为了解决这个问题，采用当某时采集到温度或者湿度变化量达到±10％阈值时，则动态更新整个温室复合栅格地图。