陈 鹏， 刘卫光， 王 璐

(中原工学院 计算机学院， 河南 郑州 450007)

割草机器人为完成任务需要遍历割草区域，波纹覆盖是一种常用且有效的遍历方式。它是一种由区域的外围螺旋推进至区域中心的遍历方式。在割草机器人的割草过程中，已割区域和未割区域之间会存在草地边缘，通过跟踪这样的草地边缘，可以实现波纹覆盖，从而将覆盖问题转化为路径跟踪问题。

草地边缘路径的跟踪属于一种特殊的目标跟踪。传统的目标跟踪方法，比如帧间差分法，是将前后两帧图像对应像素相减来检测目标[1-3]。此类方法需要被跟踪目标的每一个特征值在每一帧图像中都大致相同，而在路径跟踪当中，由于路径形状在不断地变化，只有少量的特征值是相同的，所以此类方法并不适用于路径跟踪。还有一类以控制为主的方法，比如PID算法，它是在机器人运动过程中，按偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)对机器人进行控制。此类方法虽然运算速度快，但是控制量会在理想值附近徘徊。为了使控制量趋于理想值需要一些时间，有一定的滞后性。还有一类方法是状态估计跟踪方法[4]，最典型的就是模型预测控制算法，它对运动学模型进行了线性化[5]。此方法通过模型预测得到控制量，虽然解决了滞后性的问题，但需要建立适合的模型并且数学运算复杂，算法运算速度慢。

另外，由于机器人处于室外环境，受风力、地形等因素的影响，系统容易受到各种随机干扰，进行草地边缘路径跟踪时需要考虑不稳定的误差带来的影响。……