高爾夫收球機器人選擇的路徑及規劃研究

王 丹 高慧瑤 劉 帥

沈陽工學院 遼寧 撫順113122

隨著現代社會經濟水平的不斷提升，人們的物質生活日益豐盈，生活環境大大改善，生活方式與娛樂方式逐漸發生轉變。高爾夫作為一種優雅的休閑娛樂活動，廣受現代人們的好評與歡迎，且逐漸普及到群眾中，成為人們日常休閑的主要方式之一。但是，高爾夫球場面積較大，人們若自己撿球則需要消耗大量的體力，若依靠工作人員撿球，則需要支付一定的費用，不利于提高高爾夫運動的性價比?；诖朔N情況，高爾夫收球機器人應運而生，能夠有效解決當下的“撿球問題”，進一步提升高爾夫球場的服務水平，同時提高經營經濟效益，實現健康發展。

一、高爾夫收球機器人選擇的路徑及其規劃

高爾夫收球機器人被定義為“智能服務機器人”，就是指應用于高爾夫球場具有撿球、收球能力的機器人；在實際過程中，工作人員可以根據高爾夫收球機器人自帶的傳感綜合系統進行規劃設計，促使機器人能夠自動完成規定線路的撿球工作。關于高爾夫收球機器人的路徑規劃問題，工作人員要分別開展高爾夫收球機器人的初始點及其回歸設計，工作人員利用特定的算法繞開障礙物，提高機器人的工作效率。在這一過程中，高爾夫收球機器人需要同時具備定位系統、傳感系統、規劃與決策系統。

一般情況下，在高爾夫球場中，障礙物存在的概率較少，且需要機器人利用現有環境信息優化工作效率，促使其同時滿足以下指標：

第一，合理性。工作人員要保證機器人運行路徑的合理性，且保證任何設置的路徑對于高爾夫收球機器人而言都是可行的。

第二，完備性。若存在一條能夠從起點到終點的無障礙路徑，且通過一定的算法能夠的得到；若客觀環境中不存在這種條件，則不能夠利用算法得到。

第三，最優性。在高爾夫收球機器人的路徑規劃過程中，工作人員要保證其在某側測度方面是最優的，比如：時間測度、距離測度、能量消耗測度。

二、高爾夫收球機器人規劃設計

(一)明確設計要求。在高爾夫收球機器人規劃設計中，工作人員首先要明確設計要求，控制測試場地規格參數，從而優化設計，保證高爾夫收球機器人路徑設計的目的性。舉例分析，若高爾夫球場的規格參數為200 m*500 m，且場地整體情況較為空曠，不存在環境改動與障礙物；因此，工作人員要明確記錄已知環境條件，這樣就能夠直接實現躲避障礙物的功能。工作人員需要同時考慮場中的球的數量變量與速度變量，在基礎結構(如圖1)條件下，利用攝像頭實現對數據的實時獲取與更新，實現數據分析與智能化決策，隨時調整路徑方案，以此提高收球機器人的路徑運行效率，避免由于大量無效移動浪費機器人的能源。

(二)規劃控制系統。在高爾夫收球機器人規劃設計中，工作人員要科學合理規劃收球機器人的控制系統，形成有效的控制方案，實現對機器人路徑的規劃。在實際過程中，工作人員要結合高爾夫球場收球機器人的運行需求、功能設計與任務，全面分析收球機器人控制系統的整體方案，比如：利用GPS系統實現機器人的智能定位，利用電子羅盤實現機器人的自動導航，利用攝像機實現環境信息數據的收集與更新，利用電路傳感器完成數據統計與分析等。此外，在路徑規劃的過程中，工作人員利用攝像機與電子羅盤相結合，促使機器人在實行路徑任務的過程中能夠明確辨認方向，促使機器人能夠遵循算法按照預先設計的地點前進，以此實現路徑任務的執行功能。

(三)優化控制流程。在高爾夫收球機器人規劃設計中，工作人員要優化機器人的路徑控制流程。在機器人運行的過程中，工作人員可以將以上多種系統同時安裝于機器人中，促使機器人能夠利用這些系統實現對周邊圖像信息的手機，修改環境信息，明確不同環境下的路徑算法指引，同時產生指令傳遞給下位機，促使下位機接收上位機指令的同時完成運行活動，實現自動化智能控制，保證收球機器人作業的流暢性與穩定性。此外，工作人員還可以引進路徑規劃算法，結合背包問題與數字金字塔問題，有效降低路徑規劃的復雜程度，提高路徑規劃的有效性。

圖1 高爾夫收球機器人結構

(四)PID的實現。在高爾夫收球機器人規劃設計中，工作人員可以引進PID技術。在這一技術的應用過程中，高爾夫收球機器人能夠通過GPS系統獲取明確的位置，將這一位置作為初始點，之后按照規劃路徑算法進行計算，得到目標點。工作人員可以結合機器人的偏離角情況，若偏離角最大，則可以調節兩輪之間的速度，提高兩輪之間額度速度差，以此促使機器人能夠按照正確的規劃路徑形式；若偏離角較小，則可以利用PID 進行調節，控制兩輪之間的速度比，從而控制兩輪的轉速差，以此保證機器人能夠按照正常的路徑行駛。

結語

綜上所述，高爾夫收球機器人是現代社會特有的產物，具有較強的應用價值，能夠有效促進高爾夫球場的健康發展。為了在最大程度上發揮高爾夫收球機器人的應用價值，工作人員要明確高爾夫收球機器人的設計要求，遵循科學原則規劃機器人的控制系統，簡化控制流程，實現PID，以此全面提升高爾夫收球機器人的應用性能。