高尔夫收球机器人选择的路径及规划研究

王 丹 高慧瑶 刘 帅

沈阳工学院 辽宁 抚顺113122

随着现代社会经济水平的不断提升，人们的物质生活日益丰盈，生活环境大大改善，生活方式与娱乐方式逐渐发生转变。高尔夫作为一种优雅的休闲娱乐活动，广受现代人们的好评与欢迎，且逐渐普及到群众中，成为人们日常休闲的主要方式之一。但是，高尔夫球场面积较大，人们若自己捡球则需要消耗大量的体力，若依靠工作人员捡球，则需要支付一定的费用，不利于提高高尔夫运动的性价比。基于此种情况，高尔夫收球机器人应运而生，能够有效解决当下的“捡球问题”，进一步提升高尔夫球场的服务水平，同时提高经营经济效益，实现健康发展。

一、高尔夫收球机器人选择的路径及其规划

高尔夫收球机器人被定义为“智能服务机器人”，就是指应用于高尔夫球场具有捡球、收球能力的机器人；在实际过程中，工作人员可以根据高尔夫收球机器人自带的传感综合系统进行规划设计，促使机器人能够自动完成规定线路的捡球工作。关于高尔夫收球机器人的路径规划问题，工作人员要分别开展高尔夫收球机器人的初始点及其回归设计，工作人员利用特定的算法绕开障碍物，提高机器人的工作效率。在这一过程中，高尔夫收球机器人需要同时具备定位系统、传感系统、规划与决策系统。

一般情况下，在高尔夫球场中，障碍物存在的概率较少，且需要机器人利用现有环境信息优化工作效率，促使其同时满足以下指标：

第一，合理性。工作人员要保证机器人运行路径的合理性，且保证任何设置的路径对于高尔夫收球机器人而言都是可行的。

第二，完备性。若存在一条能够从起点到终点的无障碍路径，且通过一定的算法能够的得到；若客观环境中不存在这种条件，则不能够利用算法得到。

第三，最优性。在高尔夫收球机器人的路径规划过程中，工作人员要保证其在某侧测度方面是最优的，比如：时间测度、距离测度、能量消耗测度。

二、高尔夫收球机器人规划设计

(一)明确设计要求。在高尔夫收球机器人规划设计中，工作人员首先要明确设计要求，控制测试场地规格参数，从而优化设计，保证高尔夫收球机器人路径设计的目的性。举例分析，若高尔夫球场的规格参数为200 m*500 m，且场地整体情况较为空旷，不存在环境改动与障碍物；因此，工作人员要明确记录已知环境条件，这样就能够直接实现躲避障碍物的功能。工作人员需要同时考虑场中的球的数量变量与速度变量，在基础结构(如图1)条件下，利用摄像头实现对数据的实时获取与更新，实现数据分析与智能化决策，随时调整路径方案，以此提高收球机器人的路径运行效率，避免由于大量无效移动浪费机器人的能源。

(二)规划控制系统。在高尔夫收球机器人规划设计中，工作人员要科学合理规划收球机器人的控制系统，形成有效的控制方案，实现对机器人路径的规划。在实际过程中，工作人员要结合高尔夫球场收球机器人的运行需求、功能设计与任务，全面分析收球机器人控制系统的整体方案，比如：利用GPS系统实现机器人的智能定位，利用电子罗盘实现机器人的自动导航，利用摄像机实现环境信息数据的收集与更新，利用电路传感器完成数据统计与分析等。此外，在路径规划的过程中，工作人员利用摄像机与电子罗盘相结合，促使机器人在实行路径任务的过程中能够明确辨认方向，促使机器人能够遵循算法按照预先设计的地点前进，以此实现路径任务的执行功能。

(三)优化控制流程。在高尔夫收球机器人规划设计中，工作人员要优化机器人的路径控制流程。在机器人运行的过程中，工作人员可以将以上多种系统同时安装于机器人中，促使机器人能够利用这些系统实现对周边图像信息的手机，修改环境信息，明确不同环境下的路径算法指引，同时产生指令传递给下位机，促使下位机接收上位机指令的同时完成运行活动，实现自动化智能控制，保证收球机器人作业的流畅性与稳定性。此外，工作人员还可以引进路径规划算法，结合背包问题与数字金字塔问题，有效降低路径规划的复杂程度，提高路径规划的有效性。

图1 高尔夫收球机器人结构

(四)PID的实现。在高尔夫收球机器人规划设计中，工作人员可以引进PID技术。在这一技术的应用过程中，高尔夫收球机器人能够通过GPS系统获取明确的位置，将这一位置作为初始点，之后按照规划路径算法进行计算，得到目标点。工作人员可以结合机器人的偏离角情况，若偏离角最大，则可以调节两轮之间的速度，提高两轮之间额度速度差，以此促使机器人能够按照正确的规划路径形式；若偏离角较小，则可以利用PID 进行调节，控制两轮之间的速度比，从而控制两轮的转速差，以此保证机器人能够按照正常的路径行驶。

结语

综上所述，高尔夫收球机器人是现代社会特有的产物，具有较强的应用价值，能够有效促进高尔夫球场的健康发展。为了在最大程度上发挥高尔夫收球机器人的应用价值，工作人员要明确高尔夫收球机器人的设计要求，遵循科学原则规划机器人的控制系统，简化控制流程，实现PID，以此全面提升高尔夫收球机器人的应用性能。