种植机器人路径规划方法、装置、电子设备和存储介质与流程

技术特征：
1.一种种植机器人路径规划方法，其特征在于，包括步骤：a1.获取初始参数；所述初始参数包括种植机器人的长度数据和宽度数据、安全距离数据、人行道宽度下限数据和种植带宽度数据；a2.获取大棚内侧的矩形区域的长度数据和宽度数据；a3.根据所述矩形区域的宽度数据、所述种植带宽度数据、所述安全距离数据和所述人行道宽度下限数据计算种植带行数和人行道宽度数据；a4.根据所述种植带行数、所述种植机器人的长度数据和宽度数据、所述安全距离数据、所述人行道宽度数据和所述矩形区域的长度数据计算多个路径点的位姿；所述多个路径点依次连接可形成一条蛇形路径，且所述种植机器人沿所述蛇形路径移动时与所述矩形区域边界的最近距离等于所述安全距离数据；所述蛇形路径包括多段横向路径段和多段纵向路径段，所述横向路径段与所述矩形区域的长度方向平行，所述纵向路径段与所述矩形区域的宽度方向平行，任意两段相邻的所述横向路径段的同一方向的端部之间连接有一段所述纵向路径段，且同一段所述横向路径段的每一端最多与一段所述纵向路径段连接；所述横向路径段的段数与所述种植带行数相等。2.根据权利要求1所述的种植机器人路径规划方法，其特征在于，步骤a4包括：a401.以所述矩形区域的其中一个角点为原点，以所述矩形区域的长度方向为y轴方向，以所述矩形区域的宽度方向为x轴方向，构建参考坐标系；a402.基于所述参考坐标系，循环执行以下步骤：b1.根据以下公式计算第r段横向路径段的第一个所述路径点的位姿：；；；其中，r为编号且初始值为1，、分别为第r段横向路径段的第一个路径点的x坐标值和y坐标值，为第r段横向路径段的第一个路径点的姿态角度，w1为所述种植机器人的宽度数据，l1为所述种植机器人的长度数据，d为所述安全距离数据，l2为所述矩形区域的长度数据，n为所述人行道宽度数据；b2.根据以下公式计算第r段横向路径段的第二个所述路径点的位姿：；；；
其中，、分别为第r段横向路径段的第二个路径点的x坐标值和y坐标值，为第r段横向路径段的第二个路径点的姿态角度；b3.判断编号r 1是否大于所述种植带行数，若是，则结束循环，若否，则执行后续步骤；b4.根据以下公式计算第r段纵向路径段的第一个所述路径点的位姿：；；；其中，、分别为第r段纵向路径段的第一个路径点的x坐标值和y坐标值，为第r段纵向路径段的第一个路径点的姿态角度；b5.根据以下公式计算第r段纵向路径段的第二个路径点的位姿：；；；其中，、分别为第r段纵向路径段的第二个路径点的x坐标值和y坐标值，为第r段纵向路径段的第二个路径点的姿态角度；b6.根据以下公式计算第r段纵向路径段的第三个路径点的位姿：；；；其中，、分别为第r段纵向路径段的第三个路径点的x坐标值和y坐标值，为第r段纵向路径段的第三个路径点的姿态角度；b7.根据以下公式更新编号r：r=r 1。3.根据权利要求2所述的种植机器人路径规划方法，其特征在于，步骤a4之后，还包括：a5.把各横向路径段的第一个路径点标记为作业点，把各横向路径段的第二个路径点标记为非作业点，把各纵向路径段的第一个路径点标定为作业点，把各纵向路径段的第二个路径点和第三个路径点标定为非作业点；其中，被标定为作业点的路径点表示从本路径点开始到下一个路径点为止，种植机器人需要在移动过程中进行种植作业；被标定为非作业点的路径点表示从本路径点开始到下
一个路径点为止，种植机器人不需要在移动过程中进行种植作业。4.根据权利要求3所述的种植机器人路径规划方法，其特征在于，步骤a5之后，还包括：a6.按照计算的先后顺序，把各路径点的路径点数据记录在一个文本文件中；所述路径点数据包括所述路径点的位姿数据和标记信息。5.根据权利要求1所述的种植机器人路径规划方法，其特征在于，步骤a2包括：a201.加载大棚的二维点云地图；所述二维点云地图包含所述大棚内部的在一个水平面上的扫描点点云；a202.对所述二维点云地图进行灰度化处理，得到灰度图像；a203.对所述灰度图像进行滤波去噪声处理；a204.采用canny算子对滤波去噪声处理后的灰度图像进行边缘检测，得到边缘轮廓像素点的位置数据；a205.把所述滤波去噪声处理后的灰度图像还原为彩色图像；a206.根据所述边缘轮廓像素点的位置数据，对所述彩色图像中的边缘轮廓像素点的像素值进行二值化处理；a207.根据所述边缘轮廓像素点的横向像素值梯度和纵向像素值梯度确定四个角点的位置；a208.以所述四个角点为一个矩形区域的四个顶点，根据所述四个角点的坐标计算所述矩形区域的长度数据和宽度数据。6.根据权利要求1所述的种植机器人路径规划方法，其特征在于，步骤a3包括：根据以下公式计算种植带行数：；；；其中，k为所述种植带行数，w2为所述矩形区域的宽度数据，d为所述安全距离数据，n1为所述人行道宽度下限数据，h为所述种植带宽度数据，int为向下取整函数，n为的整数部分，mod为取余数函数，m为的余数；根据以下公式计算所述人行道宽度数据：；其中，n为人行道宽度数据。7.一种种植机器人路径规划装置，其特征在于，包括：第一获取模块，用于获取初始参数；所述初始参数包括种植机器人的长度数据和宽度数据、安全距离数据、人行道宽度下限数据和种植带宽度数据；第二获取模块，用于获取大棚内侧的矩形区域的长度数据和宽度数据；第一计算模块，用于根据所述矩形区域的宽度数据、所述种植带宽度数据、所述安全距离数据和所述人行道宽度下限数据计算种植带行数和人行道宽度数据；
规划模块，用于根据所述种植带行数、所述种植机器人的长度数据和宽度数据、所述安全距离数据、所述人行道宽度数据和所述矩形区域的长度数据计算多个路径点的位姿；所述多个路径点依次连接可形成一条蛇形路径，且所述种植机器人沿所述蛇形路径移动时与所述矩形区域边界的最近距离等于所述安全距离数据；所述蛇形路径包括多段横向路径段和多段纵向路径段，所述横向路径段与所述矩形区域的长度方向平行，所述纵向路径段与所述矩形区域的宽度方向平行，任意两段相邻的所述横向路径段的同一方向的端部之间连接有一段所述纵向路径段，且同一段所述横向路径段的每一端最多与一段所述纵向路径段连接；所述横向路径段的段数与所述种植带行数相等。8.根据权利要求7所述的种植机器人路径规划装置，其特征在于，所述规划模块用于在计算多个路径点的位姿的时候：以所述矩形区域的其中一个角点为原点，以所述矩形区域的长度方向为y轴方向，以所述矩形区域的宽度方向为x轴方向，构建参考坐标系；基于所述参考坐标系，循环执行以下步骤：b1.根据以下公式计算第r段横向路径段的第一个所述路径点的位姿：；；；其中，r为编号且初始值为1，、分别为第r段横向路径段的第一个路径点的x坐标值和y坐标值，为第r段横向路径段的第一个路径点的姿态角度，w1为所述种植机器人的宽度数据，l1为所述种植机器人的长度数据，d为所述安全距离数据，l2为所述矩形区域的长度数据，n为所述人行道宽度数据；b2.根据以下公式计算第r段横向路径段的第二个路径点的位姿：；；；其中，、分别为第r段横向路径段的第二个路径点的x坐标值和y坐标值，为第r段横向路径段的第二个路径点的姿态角度；b3.判断编号r 1是否大于所述种植带行数，若是，则结束循环，若否，则执行后续步骤；b4.根据以下公式计算第r段纵向路径段的第一个路径点的位姿：；
；；其中，、分别为第r段纵向路径段的第一个路径点的x坐标值和y坐标值，为第r段纵向路径段的第一个路径点的姿态角度；b5.根据以下公式计算第r段纵向路径段的第二个路径点的位姿：；；；其中，、分别为第r段纵向路径段的第二个路径点的x坐标值和y坐标值，为第r段纵向路径段的第二个路径点的姿态角度；b6.根据以下公式计算第r段纵向路径段的第三个路径点的位姿：；；；其中，、分别为第r段纵向路径段的第三个路径点的x坐标值和y坐标值，为第r段纵向路径段的第三个路径点的姿态角度；b7.根据以下公式更新编号r：r=r 1。9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如权利要求1
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6任一项所述的种植机器人路径规划方法的步骤。10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时运行如权利要求1
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6任一项所述的种植机器人路径规划方法的步骤。

技术总结
本发明属于机器人控制技术领域，公开了一种种植机器人路径规划方法、装置、电子设备和存储介质，通过计算可种植的种植带行数和人行道宽度数据，有利于保证在满足人行道宽度要求的情况下使种植带行数最大；根据种植带行数、种植机器人的长度数据和宽度数据、安全距离数据、人行道宽度数据和矩形区域的长度数据生成一条蛇形路径的路径点后，当种植机器人沿该蛇形路径移动并进行种植作业时，不会与大棚的墙壁碰撞，保证了种植机器人的安全性，并在确保种植机器人的安全性的基础上使每一行种植带的长度与矩形区域的长度接近，因此，利于提高大棚环境中蔬菜的覆盖率。大棚环境中蔬菜的覆盖率。大棚环境中蔬菜的覆盖率。


技术研发人员：范朝龙 康信勇 袁悦 许泳
受保护的技术使用者：季华实验室
技术研发日：2021.09.16
技术公布日：2021/10/23