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申请/专利权人：中国农业大学

摘要：本发明公开足球场草坪质量评价机器人控制系统及路径规划方法，包括：控制模块、主控模块、传感器模块、电源模块和行走模块；所述主控模块由树莓派连接扩载板STM32F4组成，主控模块链接并控制行走模块运行，主控模块链接传感器模块，同时通过无线通讯设施与控制模块链接。该系统集成了多种移动式传感器，小巧灵活便于移动，避免了嵌入式硬件设施对草坪生长的影响。该方法针对足球场特殊性质草坪的草坪质量监测需求，在考虑了喷灌系统对草坪生长影响的基础上，创新性的提供了一种路径规划方法，并通过各模块协调作业，实现代表性样点的全面监测，为精准养护提供了技术方法支持。

主权项：1.足球场草坪质量评价机器人控制系统，其特征在于，系统包括：控制模块、主控模块、传感器模块、电源模块和行走模块；其中，所述主控模块由树莓派连接扩载板STM32F4组成，主控模块链接并控制行走模块运行，主控模块链接传感器模块，同时通过无线通讯设施与控制模块链接；所述电源模块为控制模块、主控板模块、行走模块及传感器模块供电；所述传感器模块由多个传感器构成，与主控模块链接，用于采集各项信息，采集后各样点数据暂存主控模块并由主控模块传递给控制模块进行分析；所述行走模块与主控模块链接，主要包括舵机、磁力计、螺旋仪、加速度计，用于控制机器人行走速度和方向；系统的路径规划方法包括：为保证采集样点的可靠性，依据足球场草坪各样区灌溉水分重叠程度选取六个代表性样点，样区划分及采集样点具体计算方法为：1定义草坪任意边界朝西方向为样区Y轴方向，垂直方向为X轴方向；2将草坪边界坐标转换到平面直角坐标，设足球场草坪长度与宽度为L和W，即X、Y轴边界长度分别为L、W,其中，W＝68m，L＝110m；设西、北方向即Y、X方向两喷头最大间距分别为2A、2a；3定义样区B为长宽分别为2a、2A的四边形，其中A、a分别为样区西、北方向，即Y、X方向12边长长度,参考实际喷嘴喷射模式，取样区内不同水分重叠区域内6个点作为样点，其中取样区内几何中心为第一个采集样点，以第一个采集点为位置参照确定剩余五个样点，具体位置参考公式如公式1-8；4记样区内几何中心在X和Y轴上的坐标分别为2i+1a、2j+1A,且i＝0,1,2,3…；j＝0,1,2,3…；以样区几何中心坐标i、j的取值定义样区，各样区分别记为Bij完成工作区域划分，样区总数为c+1*d+1；采集样点坐标表达式为： 式中L为草坪Y轴方向边界长度，w为草坪X轴方向边界长度；c,d分别为取得的i、j的上限值，其中为向上取整函数；圆心采集样点坐标：2i+1·a,2j+1·A,i＝0,1,2,3...,j＝0,1,2,3...公式3圆心采集样点右侧采集样点坐标: 中心采集样点左侧采集样点坐标: 2i+1·a-a,2j+1·A,i＝0,1,2,3...,j＝0,1,2,3...公式8式中A为样区朝西方向即Y轴方向12边长长度；a为样区朝北方向即X轴方向12边长长度；路径规划，为满足步骤3中草坪摩擦力数据的采集，即行走过程中采集样点两点间路径距离s相等的要求，根据上述步骤2中采集样点的坐标位置，路径呈S形规划布置：具体的，以B00样区0.5a,0.5A样点为起点，x轴方向增量跨度为1a确定路径下一个样点坐标，当样点x轴坐标取值为2i+1a+0.5a,i＝c时或2i+1a,i＝c时，改变路径方向,到达下一目标样点，x轴方向增量跨度为-1a确定路径下一个样点坐标；当样点X轴坐标取值为2i+1a-0.5a,i＝0时或2i+1a-a,i＝0时,改变路径方向,以x轴方向增量跨度为1a确定路径下一个样点坐标以此循环确定路径坐标，直至到达终点样点轴坐标为2i+1a-0.5a,2j+1A-0.5A,i＝0,j＝d，当d2≠0或2i+1a+0.5a,2j+1A+0.5A,i＝c,j＝d，当d2＝0完成全局路径规划。

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