[发明专利]一种光伏阵列智能清洗机器人的路径规划方法

说明书

本发明公开了一种光伏阵列智能清洗机器人的路径规划方法，属于机器人自主路径规划领域。所述方法将光伏阵列划分为二维索引数组，根据光伏阵列已清洗部分和未清洗部分的分布确定作业起始点，并规划“弓”字形路径；将场景中的道路点、围墙点、停车位点根据它们之间的连通关系建立无向图，通过dijkstra算法计算机器人当前点到作业起始点的最短路径；能够为光伏阵列清洗机器人从作业开始到作业结束返回提供一条完整的作业路径，并选出最短的路径，同时能跳过已经清洗过的光伏面板；还能判断路径是否可能与围墙、阵列碰撞而重新规划新的路径；在遇到电量不足返回充电等突发状况时，能规划当前位置返回停车点的最短路径。

技术领域

本发明涉及一种光伏阵列智能清洗机器人的路径规划方法，属于机器人自主路径规划领域。

背景技术

光伏阵列，是指将太阳能光伏板以一定的排列方式组合起来(如阵列，圆形阵列等)以便于更好地采集光能用于发电、提高光能利用率的装置。实际应用中，空气中的尘埃会源源不断的沉积在光伏板的表面，一定程度上影响光伏板的发电效率，所以随着我国光伏发电行业不断发展，对于光伏阵列智能清洗机器人的研究也不断地深入。

其中，机器人的作业路径规划是一个重要的命题，如何在最短的时间内遍历所有光伏阵列，如何跳过已经清洗过的光伏阵列，如何判断生成的作业路径是否安全等等都是需要考虑的问题。

目前国内外全无人化的光伏阵列智能清洗机器人还处于较为空白的阶段，现有的自动化光伏清洁设备是以吸附式或轨道式小型机器人为主，通常一行光伏阵列需要安装一个机器人或需要人工将机器人在多个阵列间转移，或者需要安装额外的轨道。而对于车辆式的光伏阵列清洗机器人，相关的资料较少，现存资料实现的智能化程度也较低，且没有一套能够进行完整光伏阵列清洗作业流程的路径规划方案。

发明内容

为了提供一套能够进行完整光伏阵列清洗作业流程的路径规划方案，满足光伏阵列清洗作业流程的如下要求：

清洗机器人能从任一位置或停车位置启动，并能自主规划到作业区域的路径，自动规划作业区域内的清洗作业路径，自动避开障碍，完成作业后、中途返回充电、中途中断作业等操作能够自动规划返回停车位的路径。

本发明提供了一种光伏阵列智能清洗机器人的路径规划方法，所述方法是基于图算法实现光伏阵列智能清洗机器人的路径规划，所述方法包括：

Step1：获取光伏阵列的角点集{P^corner}、道路点集{p^road}、围墙点集{P^wall}和停车点集{P^parking}的大地坐标并转化为东北天坐标，所述大地坐标包括经度、纬度和高程；

Step2：建立空有向图G，将道路点集{P^road}中的所有道路点添加至图G，根据道路点之间是否为连接关系添加边；

Step3：将停车点集{P^parking}中的所有停车点添加至图G中，寻找与停车位点最近的道路点，在它们之间添加一条边；

Step4：使用所有道路点{P^road}坐标建立一棵KD树Tr；

Step5：根据每个光伏阵列的两个角点所构成直线的斜率和位置分布将所有光伏阵列用一个二维索引数组标记；

Step6：获取机器人当前位置信息P_now，并根据P_now和KD树Tr以及优先原则规划当前位置到作业起点的路径；所述作业起点为矩形的光伏作业区域的左上、右上、左下、右下四个方向的起点；

Step7：根据光伏阵列的二维索引数组规划“弓”字形作业路径。

Step8：规划到最近的停车点的路径。