CN114296463A - 一种作业区域间路径生成方法及园林*** - Google Patents

Abstract

本申请提供一种作业区域间路径生成方法及园林***，以驱动园林***中的自动行走设备能够自动在不同作业区域之间行走，实现对不同作业区域的作业。本申请以上一作业区域中遍历路径的终点建立新的坐标系，在新坐标系下计算下一作业区域至上一作业区域中遍历路径的终点之间的跨越路径，再将跨越路径转换至原始的坐标系下指导自动行走设备运行。本申请所规划的跨越不同作业区域的行走路径能够尽可能地减少自动行走设备跨区行走的距离，提高其作业效率，并且能够配合区域内作业遍历路径的规划，减少进入新作业区域时的转向从而保证作业区域边缘的作业效果。

Description

一种作业区域间路径生成方法及园林***

技术领域

本申请涉及园林***领域，具体而言涉及一种作业区域间路径生成方法及园林***。

背景技术

智能割草机等自动行走设备已经越来越普及。随着技术进步，一些大型园林***中，也开始出现智能割草机的身影。通常，大型园林***，例如城市绿化、园区草地等，具有较大的草地面积，机器进行一次完整的修剪，需要的工作时间长，行走的路径多。大型园林***内，机器在工作过程中，面临的最重要的问题在于电池容量能否提供足够的工作时间。电池容量小，则机器需要频繁返回基站进行充电，而电池容量大，则机器体积、重量随之增大，容易导致机器行驶痕迹（轮胎压痕）重，损伤草地。同时，园林***中，由于草地面积较大，草地各个区域的草体生长量具有一定差异，但是割草机目前只能以全地图遍历的方式进行修剪，无法有针对性地对生长量较大的草地局部区域进行单独修剪。现有的修剪方式会导致自动行走设备作业范围过大，工作量超出电池续航所能支撑的时间。

为解决上述问题，一些方案中，可通过人为选定割草机切割作业区域的方式减小设备单次的作业面积。但此方案中，需要人为观察草地情况，对于面积较大的草地，每次作业区域的选定需要依赖于人为巡视，工作繁琐。并且，现有技术中，自动行走设备在不同作业区域之间行走时，其行走路径通常需要人为设定，或者通过人工将机器搬运到相应作业区域中。现有自动行走设备在进行跨作业区域间行走时效率低且容易因为行走轨迹规划问题而影响作业效果。

发明内容

本申请针对现有技术的不足，提供一种工作地图生成方法、检测装置及园林***，本申请利用园林区域现有设备自动检测草地状况，根据草地生长状况自动生成工作地图以减少自动行走设备单次作业面积，缩短单次工作时长，提升自动行走设备作业效率和作业效果。本申请具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种作业区域间路径生成方法，其步骤包括：以遍历当前作业区域的终点为原点O’建立运算坐标系；计算下一作业区域遍历路径的起始点到原点O’之间的跨越路径；将跨越路径映射至各作业区域所属整个工作范围的作业地图坐标系中，生成由当前作业区域跨越至下一作业区域的行走路径。

可选的，如上任一所述的作业区域间路径生成方法，其中，各作业区域由以下方式确定：根据分别对应于工作范围中不同位置的作业需求检测信号，将达到作业条件的位置范围标记为预备区域；根据各预备区域的位置范围，将若干位置相邻的预备区域连接形成一块作业区域，各块作业区域所对应位置范围的并集构成整个工作范围的作业地图。

可选的，如上任一所述的作业区域间路径生成方法，其中，下一作业区域遍历路径的起始点由以下任一方式确定：以下一作业区域边界线上距离原点O’最近的一点为该作业区域遍历路径的起始点；以下一作业区域边界线上任一基准点为该作业区域遍历路径的起始点；以下一作业区域中，任一预备区域所对应的边界线上距离原点O’最近的一点为该作业区域遍历路径的起始点；以下一作业区域中，任一预备区域所对应的边界线上的任一基准点为该作业区域遍历路径的起始点。

可选的，如上任一所述的作业区域间路径生成方法，其中，计算下一作业区域遍历路径的起始点到原点O’之间跨越路径的方式包括以下任意一种：以原点O’与下一作业区域遍历路径的起始点之间直线连线为跨越路径；在下一作业区域外选择一投影点，以原点O’至投影点、投影点至下一作业区域遍历路径的起始点之间的连接折线为跨越路径。

可选的，如上任一所述的作业区域间路径生成方法，其中，投影点至下一作业区域遍历路径的起始点之间连接折线的方向与下一作业区域的边界线方向保持一致，或与下一作业区域中预备区域所对应的边界线方向保持一致。

可选的，如上任一所述的作业区域间路径生成方法，其中，各作业需求检测信号所对应的位置范围边界均平行于运算坐标系或作业地图坐标系的轴线方向。

同时，为实现上述目的，本申请还提供一种园林***，其中，包括：检测装置，其设置于工作范围中分立设置的若干设备单元上，用于检测工作范围中各设备单元所属位置范围内的作业条件，并根据检测所得作业条件输出对应于该设备单元所属位置范围的作业需求检测信号；自动行走设备，用于在工作范围内遍历作业路径执行作业；服务器，其与各检测装置及自动行走设备通讯连接，用于接收分别对应于工作范围中不同位置的作业需求检测信号，将作业需求检测信号达到作业条件的位置范围标记为预备区域，根据各预备区域的位置范围生成作业地图，并规划遍历作业地图中各作业区域的作业路径，并按照权利要求1-6任一所述方式确定，跨越两作业区域之间的行走路径。

可选的，如上任一所述的园林***，其中，所述设备单元包括：工作范围中的照明设备、灌溉设备、驱虫设备、基站设备中的任意一种或其组合；检测装置所检测的作业条件包括：工作范围中设备单元所属位置范围内的草地高度、草地密度、地面状况、草坪生长状况。

可选的，如上任一所述的园林***，其中，所述检测装置中设置有用于检测工作范围中设备单元所属位置范围内作业条件如下任一种传感器件或如下任意传感器件的组合：图像传感器、光传感器、超声波传感器、雷达、温度传感器、湿度传感器、土壤传感器中的任一种或其组合；所述传感器件用于检测检测工作范围中设备单元所属位置范围内的草地高度、草地密度、地面状况或草坪生长状况。

可选的，如上任一所述的园林***，其中，所述服务器独立设置，或集成于自动行走设备上或集成于自动行走设备所匹配的基站中，其内部存储有：每一检测装置的安装位置以及其所对应的位置范围坐标。

有益效果

本申请所提供的作业区域间路径生成方法及园林***，其能够驱动园林***中的自动行走设备自动在不同作业区域之间行走，实现对不同作业区域的作业。本申请以上一作业区域中遍历路径的终点建立新的坐标系，在新坐标系下计算下一作业区域至上一作业区域中遍历路径的终点之间的跨越路径，再将跨越路径转换至原始的坐标系下指导自动行走设备运行。本申请所规划的跨越不同作业区域的行走路径能够尽可能地减少自动行走设备跨区行走的距离，提高其作业效率，并且能够配合区域内作业遍历路径的规划，减少进入新作业区域时的转向从而保证作业区域边缘的作业效果。

进一步的，为减少区域间行走路径规划过程中的运算量，并保证下一作业区域中遍历路径的起点准确对应于作业区域的边界线范围，本申请还可在上述跨域路径规划过程中，直接从下一作业区域中的基准点直线连接运算坐标系下原点，通过准确位于边界线范围内的基准点获得最短的跨区行走路径。

此外，为避免自动行走设备运行至下一作业区域中时，需要根据下一作业区域中遍历路径规划方向而相应旋转，本申请还可进一步通过作业区域范围外的投影点作为中转点，在作业区域范围外部直接转向至对应于区域内遍历路径的方向，从而在运行到达下一作业区域中后直接沿原先行进方向进行割草作业。由此，本申请能够通过选择不同中转位置避免转向过程损伤草地，还能够直接在进入作业区域后执行作业动作，提高作业效率。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本申请的实施例一起，用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1是本申请的园林***的示意图；

图2是本申请提供的第一种跨越工作地图中不同作业区域方式的示意图；

图3是本申请中作业需求检测信号所对应的位置范围的几种设定方式的示意图；

图4是跨越不同作业区域的行走路径所对应的坐标路线计算方式的示意图；

图5是本申请提供的第二种跨越工作地图中不同作业区域方式的示意图；

图6是本申请提供的第三种跨越工作地图中不同作业区域方式的示意图；

图7是本申请提供的第四种跨越工作地图中不同作业区域方式的示意图；

图8是本申请提供的第五种跨越工作地图中不同作业区域方式的示意图。

图中，1表示工作范围；2表示自动行走设备；3表示设备单元；4表示作业地图区域；5表示作业路径；301表示预备区域；302表示非作业区域。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

本申请中所述的“内、外”的含义指的是相对于预备区域本身而言，指向作业区域内部检测装置的方向为内，反之为外；而非对本申请的装置机构的特定限定。

本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。

本申请中所述的“上、下”的含义指的是使用者正对自动行走设备前进方向时，由地面指向自动行走设备机壳顶部的方向即为上，反之即为下，而非对本申请的装置机构的特定限定。

图1所示是常规的园林***，其中的草地地面需要进行割草作业因此可通过设置实体边界线或通过地图标记的方式将该草地范围整个设置为作业区域1。作业区域内具有大片草地和其他植被覆盖区域。智能割草机等自动行走设备2相应地在该区域范围内运行，并相应进行割草等作业操作。一般，为日常维护草地生长所需水分养料，或者提供照明，上述的作业区域范围内一般还会同时设置有其他园林设备进行维护，例如施肥机器，灌溉机器，照明地灯、驱虫设备等。

以园林***中通常具备的灌溉***为例，常规的灌溉***通常在工作范围1内均匀分布若干灌溉设备单元3，设备单元3可以是地上的灌溉喷头，也可以是埋设于地下的灌溉头。照明地灯和施肥机器的布置方式与之类似，其通常也均匀地在整个工作范围内分布各照明灯柱设备单元或肥料释放设备单元。灌溉设备单元、照明灯柱设备单元或肥料释放设备单元为园林领域内比较常规的技术手段，这里不详细叙述。本方案中，可在每个设备单元3上，或者按照一定的布置规律均匀的在作业区域范围内的若干设备单元上外接独立的检测装置或者以集成式的方式在上述设备单元中安装相应检测装置。各检测装置中可相应设置超声波传感器、激光传感器、电容传感器、红外传感器、摄像头、生物传感器、雷达、温度传感器、湿度传感器、土壤传感器等作为传感器件，以通过各类传感器件的检测信号分析获得检测装置所设设备单元附近一定位置范围内草地地面生长状况，判断其草高数据或者草地密度是否达到作业条件，决定是否需要对该检测装置所属位置范围内的草地进行修剪维护。

以灌溉设备单元为例。参照图2所示，由于每个灌溉设备单元3分别负责对一定位置范围内的植被进行灌溉、肥料释放等工作，因此，在每个灌溉设备单元3所负责的灌溉区域内，通常草地生长条件相似，草的生长情况接近；而不同灌溉区域之间，由于可能存在实际灌溉量的差异，因此不同灌溉设备所负责的灌溉区域之间草地的生长量差异较大。因此，针对各个灌溉设备单元3分别设置与之匹配的检测装置，可以较为准确的获得单个灌溉设备单元3所对应的灌溉区域内的草高等作业条件数据。

由此，在图2所示的实施例中，我们定义每个检测装置对其所设置的灌溉设备单元灌溉区域范围内草地的生长状况进行监控，其监控的区域标记为草高检测区300。草高检测区300可直接关联于为每个检测装置所在位置的灌溉设备单元3的灌溉区域。以图2为例，通常每个灌溉设备单元3所负责的灌溉区域为圆形区域，为了便于后续进行工作区域划分，我们规定每个草高检测区域300内的所有草的草高等作业条件数据，均代表了该检测装置所属位置范围内草地的整体生长状况。每个检测装置均分别设置有通讯单元，其可以通过有线或者无线的方式进行数据传递，将该检测装置中传感器件所检测到的草高等作业需求检测数据传递给服务器进行统一处理。

当集成于自动行走设备中的服务器端或者连接自动行走设备配套基站的服务器根据所接收到的作业需求检测数据判断一检测装置所采集获得的作业需求检测信号达到作业条件时，标记该检测装置所检测的草地位置范围为预备区域301；否则将作业需求检测信号未达到作业条件的检测装置所对应的草地位置范围标记为非作业区域302；

由此，可根据达到作业条件的各预备区域301的位置范围生成包含全部预备区域位置范围的作业地图，并相应规划遍历作业地图区域的作业路径，驱动自动行走设备在该地图区域中遍历执行作业。

对于灌溉设备单元，为避免灌溉死角，相邻灌溉设备单元3所负责的灌溉区域之间会互有重叠。各检测装置上传的作业需求检测信号所对应的位置范围通常可设置为：包围该检测设备的圆形区域，如上述的灌溉区域。但是考虑到灌溉区域之间重叠且曲线边界较难规划路径，因此，还可将上述的位置范围设置为图3所示的包围设备单元的三角形、矩形、六边形或其他多边形区域。只要保证相邻检测设备所对应的位置范围之间，部分面积重叠或至少部分边缘重叠，保证各监测设备的位置范围之间无空白区域，即可保障对整个草地工作范围的检测和作业效果。

对于图2所示的作业地图，其完整的生成过程如下：

A、获取园林***中草地区域数据，生成包含有完整草地范围的工作范围地图，同时记录每个灌溉设备单元的位置数据，生成分别对应于每个设备单元的草高检测区域300的数据。上述数据可以是通过GPS、RTK、UWE、激光雷达、图像传感器等收集得到的数据。

B、自动行走设备按照设定的间隔时间相应启动进行割草作业，每次割草前按照步骤C-E获得作业地图区域和作业路径。

C、每个草高或其他检测装置分别通过传感器件对其所述区域范围进行检测，获得草高数据、草地密度数据或者地面状况的数据作为作业条件的判定依据，当检测所得信号数据大于等于预设阈值时，规定该检测装置所在的检测区为预备区域301；当信号数据小于预设阈值时，规定该检测装置所在的检测区为非作业区域302。本步骤可以得到的数据可以生成图2顶部的地图。

D、去除步骤C中非工作区域302的数据信息，仅保留预备区域301的数据信息，所有保留下来的预备区域301的集合，即为工作区域地图信息。本步骤可以得到的数据可以生成如图2第二步骤的地图。

E、步骤D中，所有保留下来的预备区域301的数据信息的集合即为工作区域的数据信息，根据工作区域的数据信息，规划遍历行走路径。本步骤可以得到的数据可以生成如图2第三步骤所示的地图。

F、机器沿步骤E中规划的遍历路径5进行遍历行走，完成草地修剪作业，完成工作后返回基站，在规定的间隔时间后，触发步骤B进行下一次割草作业。

采用上述工作地图自动生成方法，可以将地图中生长量较大的草地区域筛选出来单独进行修剪，减小机器单次修剪的工作面积。本申请中确定作业条件的预设阈值可以人为进行设定，其设定的值可以是用户想要保持的草地高度也可以是能够反映作业区域状况的草地密度、土壤条件等其他各类数据。

当生成的工作区域4位于自动行走设备所配套的基站以外时，自动行走设备可以选取工作区域4边界中距离基站最近的点，利用该点和基站坐标位置建立行进路径，从而沿其所建立的路径行走进入工作区域4。行进路径不做特别要求，可以采用任意路径规划方法，使自动行走设备能够到达并进入工作区域4范围进行工作即可。

由此，当取各检测装置所对应的预备区域位置范围的并集生成作业地图时，可准确将全部检测数据达到作业条件的草地区域囊括在该作业地图范围内而无遗漏。但是，由于各预备区域相互独立，因此，作业地图中可能会产生图2所示的如下状况：自动行走设备最后所获得的作业地图工作区域4中，包括有若干块各自独立的作业区域，如图2左侧所示的第一工作区域401和图2右侧所示的第二工作区域402，每一块作业区域分别由若干位置相邻的预备区域301连接形成。此时，需要自动行走设备在遍历完一个作业区域后，通过如下方式建立跨越至下一作业区域的跨越路径，实现不同区域之间的跨越。

以图4为例。工作范围1的地图中，可能存在多个子地图以表示相互分离的若干个作业区域，下面以两个作业区域（第一子地图101和第二子地图102）为例。自动行走设备所配套的基站10位于工作范围1内，其也可以被设置在工作范围1的外侧或者边界线上。本实施例中，基站10位于边界线上。第一子地图101和第二子地图102可以是较小的两个子作业区域、障碍物边界、或者人为圈定的作业区域、或者上述根据工作范围内草地生长状况而自动划定生成的作业区域中的任意一个或者多个。

本方案在建立自动行走设备从第一子地图101到第二子地图102的跨越路径时，希望自动行走设备能够在其中一个作业区域工作结束后，通过该跨越路径进入另一个作业区域进进一步工作。该跨越路径可通过图4所示的方式生成：

A、通常，在割草机器人等自动行走设备中，我们以基站位置建立原点O建立作业地图坐标系XOY，获得工作范围1的地图，并在地图中标记第一子地图101和第二子地图102两个作业区域均为其对应的工作范围内若干位置坐标数据集合。一般来说，只需要确定两作业区域边界的位置坐标集合，即可获得地图中实际需要作业的作业区域地图。自动行走设备首先在第一子地图101中进行工作。

B、当自动行走设备2在第一子地图101中工作完成后，以其停止作业的位置为原点O’，建立新的运算坐标系X’O’Y’，运算坐标系中横轴O’X’与作业地图坐标系中的横轴OX平行，将第二子地图102在作业地图坐标系XOY中的坐标数据转换为在运算坐标系X’O’Y’中的坐标数据。转换过程是显而易见的，这里不详细说明了。

C、由此，可直接在运算坐标系X’O’Y’中规划建立由原点O’到第二子地图102区域内的路径，并获得路径的坐标数据集合。

D、将步骤C中，运算坐标系X’O’Y’内的路径坐标集合对应转换为作业地图坐标系XOY中的坐标数据，即可按照作业地图坐标系中穿越路径所经过的各坐标点位置驱动自动行走设备，沿穿越路径到达第二子地图102区域内，继续对下一作业区域进行遍历作业。

上述过程中，自动行走设备运行、行进所使用的坐标数据均为以基站为原点建立的作业地图坐标系XOY下的坐标数据。但是在进行子地图跨越路径的建立过程中，为了计算方便，本申请会建立临时的运算坐标系X’O’Y’，在X’O’Y’坐标系下计算并完成对跨域路径的规划之后，将其数据转换回原始的作业地图坐标系XOY下，即可相应按照转换后的坐标数据驱动自动行走设备执行相应行走过程。

其中，步骤C中由原点O’到第二子地图102区域内的路径可通过直接连接原点O’与第二自地图102区域内的任意一点实现，也可优选按照如下方式实现：

方式1：

计算第二子地图102边界线上所有位置点到原点O’的距离，计算完毕后，选取距离最短的点，建立其与原点O’之间的连线，构成路径。

方式1的路径建立过程中，需要计算下一作业区域边界线上较多的点，需要占用较多的运算资源。而且，在实际工作过程中，地图范围内边界线所对应的坐标位置集合，通常是由有限个点的位置坐标数据连接构成，多个点之间边界线通过算法拟合出的线段实现，获得完整的作业区域边界。以图4为例，第二子地图102边界中，只有四个顶点的坐标是准确已知的，其可以是通过实际测量或者人为输入等手段获得的准确坐标数据。我们定义其为基准点，其他位于4基准点之间连线线段中的点，均是通过算法手段进行填充获得，在通过方式1的方式进行跨越路径的计算时，需要计算大量的数据，比较相距间隔很小的若干填充的点与运算坐标系原点O’之间距离才能明确最短穿越路径所对应的虚拟的终点位置。由于边界线连线范围内各坐标点间距通常较小，对应为作业区域范围内1-10cm的间隔距离，因此拟合所获得的作业区域的边界线上存在大量虚拟的位置点，计算每一个点到原点的距离，需要耗费大量时间。同时，最终运算筛选所获得的到原点距离最近的点，可能是除四个明确的边界线上的基准点以外的虚拟位置。由于虚拟位置的其坐标是通过计算方式拟合填充的，其并非准确对应于相应作业范围边界线上准确的位置点，因此，上述的运算方式会与作业区域的实际范围存在一定误差。

基于上述问题，提供下面方式2：

计算第二子地图102边界线上所有准确标定的基准点到原点O’的距离，计算完毕后，选取其中距离最短的基准点，建立其与运算坐标系下原点O’之间的直线连接线，构成路径。

该方式只需要计算少量基准点与运算坐标系下原点O’之间距离，计算简单方便。但其在实际应用过程中，存在下面问题：

第二子地图102可能是一个小的工作区域，或者是障碍物区域，但是不论第二子地图102边界线范围内是哪种区域，自动行走设备在其间工作过程中，都要沿平行于边界线的边界路径行走进行切割。如果第二子地图102是小的作业区域，则自动行走设备在沿图7所示A-B-C-D-A的边界线路径行走切割后还会进入第二子地图102中由上述A-B-C-D-A折线包围的内部区域进行遍历切割。此过程中，先设置自动行走设备沿A-B-C-D-A的折线边界路径行走作业的目的是保证第二子地图102边缘能够获得较为平整的作业效果，完成对边界范围的作业后自动行走设备会自主转向第二子地图102内部继续遍历作业；如果第二子地图102是障碍物区域，则机器只需要沿A-B-C-D-A的路径行走进行切割，即可保证工作区域内的边缘平整。

在方式2的路径规划下，由于自动行走直接从原点O’与基准点之间的直线连线行走跨越不同作业区域，运算坐标系原点O’与基准点之间连线通常不与第二子地图102边界线沿线线段AB、线段BC、线段CD、线段DA平行，因此，机器在到达最近的基准点之后，需要转动调整前进方向。机器在该基准点位置转动过程中，会反复碾压基准点处的草地地面，导致基准点处草地损伤。由于一般来说限定作业区域外周范围的基准点数量有限，一般只会包括几个转角位置，因此自动行走设备长期在该几个位置转向，将会严重影响基准点位置的草皮生长。基准点上草坪可能会因为反复转向碾压而逐渐长秃，十分不美观。

为了解决上述问题，本申请还提供由以下的第3种方式去选择不同作业区域之间的穿越路径：

以图7所示方式计算原点O’到第二子地图102边界线上线段AB、线段BC、线段CD、线段DA的投影点，得到投影点B’、C’、A’，分别计算折线段O’B’B、O’A’A、O’B”B’、O’C’C的长度，选取最短的折线段，作为跨越路径路径。投影点到运算坐标系原点之间的线段O’B”、线段O’B’、线段 O’C’、线段 O’A’可设置分别垂直于线段AB、线段BC、线段CD、线段DA以避免自动行走设备进入第二子地图102边界线内部作业范围内进行作业时进行转向。上述的投影点也可根据边界线折线段的延伸方向相应设定以避免沿第二子地图102边界线运转作业时的转向步骤。

采取上述方法的好处如下：

1、计算同样简便，虽然需要额外计算出四个投影点的距离，但计算量少，计算速度快，通过单片机等简单的计算核心即可进行快速计算。

2、上述方式3所得到了的路径虽然大于原点与基准点之间的直接连线距离，但是差值并不大，最终路径虽然不是最短的路径，但是相对于最短路径的增量并不多。

3、通过该第3种方式可随意选择不同位置作业转向的投影点。依据各投影点计算得到的路径，能够保证自动行走设备始终只在距离基准点一段距离且处于作业范围以外的投影点进行转向可避免转向对作业区域内部草地状况的影响。并且，通过灵活选择投影点，本申请可在后续作业过程中直接直线行驶入作业区域边缘的边界线段AB、线段BC、线段CD、线段DA中，减少了机器在基准点转向的次数，降低基准点处的草皮被损伤的程度。由于投影点的位置是不固定且随机分散在共工作区域中，因此不会对基准点以外的草地造成过多损伤。

将上述作业路径之间穿越路径的规划方式应用于由前述通过检测装置检测信号而动态确定的各作业区域之间，可获得如下几种运行方式：

作业区域间跨越方式a：

A、自动行走设备在图2所示的第一工作区域401中工作完成后，以当前停止的位置点为原点O’，建立运算坐标系X’O’Y’，使O’X’与OX平行，将第二子地图102在XOY坐标系中的坐标数据转换为X’O’Y’坐标系坐标数据。

B、自动行走设备在坐标系X’O’Y’中规划建立原点O’到第二工作区域402内的路径，并获得路径的坐标数据集合。

C、将步骤B中，X’O’Y’坐标系内的路径坐标集合对应转换为XOY坐标系中的坐标数据，以设置自动行走设备能够照转换后的XOY坐标系中的坐标数据进行行走。

园林***中，由于图5所示的第二工作区域402实际是由多个草高检测区300构成，各草高检测区内检测设备的安装位置固定且已知，因此实际运用中本申请可以计算第二工作区域中每个草高检测区所属灌溉设备3到运算坐标系下原点的距离，选取距离最近的灌溉设备所在的草高检测区的边界线坐标数据进行计算该检测区域中距离O’最近的坐标点以作为跨越路径的终点。此改进方式可以在极大减少计算量的同时保证跨越距离最短。

此外，由于上述方式a中各草高检测区边界均为圆形，圆形边界线上各位置点坐标计算十分复杂，因此，我们具体的通过图3所示的内切正方形，或者正三角形、正六边形方式对草高检测区域进行替换，获得直线边界的作业区域然后以图6方式通过模拟草高检测区进行跨越路径的计算。

此方式b下：

由于第二工作区域402实际是由多个模拟草高检测区300’构成，因此可以计算第二工作区域中每个模拟草高检测区中的灌溉设备3到运算坐标系下原点的距离，选取距离最近的灌溉设备所在的模拟草高检测区4021的边界坐标数据进行计算，即，先通过图8顶部所筛选出的单独一个检测区确定跨越路径，以省去对其他较远检测区域边界线上个点位置距离的运算量。当按照距离运算坐标系圆点最近的检测区域获得跨越路径后，驱动自动行走设备按照跨越路径行走至该路径终点所在的第二作业区域，然后再在自动行走设备运行到第二块作业区域后进一步驱动其在整个完整的作业区域内进行遍历作业，以减少对跨越路径的计算量。

参考图8，本申请可在图8中选取第二工作区域中最接近运算坐标系原点O’的一块具有直线边界线的模拟草高检测区来进行路径计算，以获得该边界范围内距离运算坐标系原点O’最近的跨越路径。

一般，在设定作业地图坐标系时，为计算方便，通常会设定各灌溉设备所对应的检测区域四边平行于坐标轴。因此，在准确得知该距离最近的模拟草高检测区4021中灌溉设备3的坐标信息的情况下，我们可以较为准确的计算出模拟草高检测区4021四个端点，即图8中E1、E2、E3、E4的坐标数据。此时除上述直线运行到E1E2E3E4的方式外，还可以采用第三种方式，基于投影点在作业范围外部进行转向以保证计算获得的作业路径可以平行于作业区域边界线的方向直接进入第二作业区域内部提供遍历作业。此路径可以简单地选择模拟草高检测区4021四定点在运算坐标系坐标轴上的投影点实现，也可以优选任意方式的计算路径中距离较短的路径实现。选择投影点距离区域距离较近的一条路径，可减小机器在投影点转向之后行驶至端点的距离，防止自动行走设备由于行驶路径过长，设备导航误差，而偏离预设的跨越路径终点较多距离。

为了进一步简化计算步骤，还可以对辅助路径推测区域4021的四个端点所构成的线段进行筛选，选取辅助路径推测区域4021与第二工作区域402边界线相互平行的边界线进行转向投影点位置的计算，在这种情况下，只需要对线段E1E4、E3E4两条线段进行计算即可以平行于运算坐标系轴线方向实现向第二作业区域边界线基准点的转向，以直接沿平行于第二作业区域边界线的方向进入该区域内部进行遍历作业。

以上仅为本申请的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种作业区域间路径生成方法，其特征在于，包括：

以遍历当前作业区域的终点为原点O’建立运算坐标系；

计算下一作业区域遍历路径的起始点到原点O’之间的跨越路径；

将跨越路径映射至各作业区域所属整个工作范围的作业地图坐标系中，生成由当前作业区域跨越至下一作业区域的行走路径。

2.如权利要求1所述的作业区域间路径生成方法，其特征在于，各作业区域由以下方式确定：

根据分别对应于工作范围中不同位置的作业需求检测信号，将达到作业条件的位置范围标记为预备区域；

根据各预备区域的位置范围，将若干位置相邻的预备区域连接形成一块作业区域，各块作业区域所对应位置范围的并集构成整个工作范围的作业地图。

3.如权利要求2所述的作业区域间路径生成方法，其特征在于，下一作业区域遍历路径的起始点由以下任一方式确定：

以下一作业区域边界线上距离原点O’最近的一点为该作业区域遍历路径的起始点；

以下一作业区域边界线上任一基准点为该作业区域遍历路径的起始点；

以下一作业区域中，任一预备区域所对应的边界线上距离原点O’最近的一点为该作业区域遍历路径的起始点；

以下一作业区域中，任一预备区域所对应的边界线上的任一基准点为该作业区域遍历路径的起始点。

4.如权利要求3所述的作业区域间路径生成方法，其特征在于，计算下一作业区域遍历路径的起始点到原点O’之间跨越路径的方式包括以下任意一种：

以原点O’与下一作业区域遍历路径的起始点之间直线连线为跨越路径；

在下一作业区域外选择一投影点，以原点O’至投影点、投影点至下一作业区域遍历路径的起始点之间的连接折线为跨越路径。

5.如权利要求4所述的作业区域间路径生成方法，其特征在于，投影点至下一作业区域遍历路径的起始点之间连接折线的方向与下一作业区域的边界线方向保持一致，或与下一作业区域中预备区域所对应的边界线方向保持一致。

6.如权利要求1-5所述的作业区域间路径生成方法，其特征在于，各作业需求检测信号所对应的位置范围边界均平行于运算坐标系或作业地图坐标系的轴线方向。

7.一种园林***，其特征在于，包括：

检测装置，其设置于工作范围中分立设置的若干设备单元上，用于检测工作范围中各设备单元所属位置范围内的作业条件，并根据检测所得作业条件输出对应于该设备单元所属位置范围的作业需求检测信号；

自动行走设备，用于在工作范围内遍历作业路径执行作业；

服务器，其与各检测装置及自动行走设备通讯连接，用于接收分别对应于工作范围中不同位置的作业需求检测信号，将作业需求检测信号达到作业条件的位置范围标记为预备区域，根据各预备区域的位置范围生成作业地图，并规划遍历作业地图中各作业区域的作业路径，并按照权利要求1-6任一所述方式确定，跨越两作业区域之间的行走路径。

8.如权利要求7所述的园林***，其特征在于，所述设备单元包括：工作范围中的照明设备、灌溉设备、驱虫设备、基站设备中的任意一种或其组合；

检测装置所检测的作业条件包括：工作范围中设备单元所属位置范围内的草地高度、草地密度、地面状况、草坪生长状况。

9.如权利要求7所述的园林***，其特征在于，所述检测装置中设置有用于检测工作范围中设备单元所属位置范围内作业条件如下任一种传感器件或如下任意传感器件的组合：图像传感器、光传感器、超声波传感器、雷达、温度传感器、湿度传感器、土壤传感器中的任一种或其组合；

所述传感器件用于检测检测工作范围中设备单元所属位置范围内的草地高度、草地密度、地面状况或草坪生长状况。

10.如权利要求7所述的园林***，其特征在于，所述服务器独立设置，或集成于自动行走设备上或集成于自动行走设备所匹配的基站中，

其内部存储有：每一检测装置的安装位置以及其所对应的位置范围坐标。

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