[发明专利]光伏组件清洁机器人的路径规划与跟踪的控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种光伏组件清洁机器人的路径规划与跟踪的控制方法及系统，基于栅格法搭建环境地图；弓字形往复算法，遍历栅格，确定一条行驶路径；基于超宽带定位系统和姿态信号采集模块的周期性信息获取；基于反正切函数的路径跟踪算法，跟踪目标路径。优点：本发明通过栅格法建立环境地图降低了寻路计算复杂度，并且反正切函数的跟踪算法是对导航圆跟踪算法的改进，满足跟踪目标路径的基础上，缩短了机器人达到稳态的调节距离。

技术领域

本发明涉及一种光伏组件清洁机器人的路径规划与跟踪的控制方法及系统，属于机器人技术领域。

背景技术

由于光伏组件常年工作在户外，组件表面容易积聚灰尘、鸟粪等污渍，严重影响组件的发电效率，长时间不清洁可能造成组件形成热斑等严重故障，以往清洁组件的方式主要以人力擦拭，成本高并且效率低，而且有一定安全隐患，所以光伏组件清洁机器人研究的必要性不言而喻，但是目前市场上的清洁机器人主要以手动遥控的方式进行清洁，消耗人力且效率较低，仅有极少数的清洁机器人可以实现自动运维，但灵活性低且比较依赖组件边框作为轨道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种光伏组件表面灰尘清洁的路径规划与跟踪的控制方法及系统，实现机器人在组件表面上沿规划的轨迹行进，从而实现自主清洁。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光伏组件清洁机器人的路径规划与跟踪的控制方法，对整个工作区域基于栅格法搭建环境地图；

基于所述的环境地图，利用弓字形往复算法，遍历栅格，确定一条行驶的目标路径；

获取机器人在所述环境地图中实时位置坐标，并根据确定的目标路径，实时获取当前机器人的偏航角；

根据获取的偏航角，利用反正切函数的路径跟踪算法，纠正偏航角，以跟踪目标路径。

进一步的，所述机器人采用双履带式移动底盘，并在车身前侧配置滚刷。

进一步的，所述对整个工作区域基于栅格法搭建环境地图的过程为：

根据超宽带定位系统对整个工作区域建立绝对坐标系，利用m×n个正方形栅格分割整个工作区域得到环境地图，每个栅格的边长与所述滚刷等长，每个栅格在所述绝对坐标系中相应的坐标表示为Map(x,y)，并对每个Map(x,y)设定属性值：

当栅格所对应的属性值为1时，说明该栅格可以被覆盖，当机器人穿过该栅格后属性值变为0；

当栅格所对应的属性值为0时，说明该栅格不可以被覆盖，即机器人不可穿过该栅格。

进一步的，所述基于所述的环境地图，利用弓字形往复算法，遍历栅格，确定一条行驶的目标路径的过程为：

设置两个全局栅格状态存储表，Unvisited列表和Visited列表，Unvisited列表中存储未被覆盖的栅格，Visited列表存储边界栅格和已被覆盖栅格，从起始点出发，向前搜索，当一个未被覆盖栅格被行走覆盖后，则将该栅格从Unvisited列表中移除，并加入到Visited列表中，若前行时遇到边界栅格，则侧移到一旁的未被覆盖栅格上，之后逆旋180°继续向前搜索，依此循环，当所有栅格属性为0时，则全部栅格已被覆盖，即寻找到一条可执行路径，根据栅格坐标将整条路径转换成几段直线函数，用于后续直线跟踪。

进一步的，所述获取机器人在所述环境地图中实时位置坐标，并根据确定的目标路径，实时获取当前机器人的偏航角的过程为：