清潔機器人的路徑規(guī)劃及自充電系統(tǒng)

【摘要】： 自主清潔機器人作為服務(wù)機器人的一種,能夠使人們從繁重的清潔工作中解脫出來,具有廣泛的應(yīng)用前景。清潔機器人涉及到機械、電子和計算機等知識,是將移動機器人技術(shù)和清潔技術(shù)融為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品,近年來已受到國內(nèi)外的重視,成為服務(wù)機器人一個新的研究方向。在智能家庭清潔機器人系統(tǒng)中,充電站與機器人將共同完成自動清掃、電池電能即將耗盡時的對接充電等任務(wù)。 本論文介紹了清潔機器人技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀并對自主充電技術(shù)的背景進(jìn)行了綜述和分析,為了滿足智能清潔機器人自動充電的要求,設(shè)計了紅外無線通訊系統(tǒng)和快速充電控制器。采用了一種在未知環(huán)境下機器人進(jìn)行全新的路徑規(guī)劃算法,使智能機器人能夠滿足避障以及全區(qū)域覆蓋。 最后,將設(shè)計過程進(jìn)行實驗,結(jié)果表明所制作的清潔機器人能夠完成自主充電工作,達(dá)到預(yù)期的設(shè)計效果 【關(guān)鍵詞】：清潔機器人 路徑規(guī)劃 全區(qū)域覆蓋 避障 對接充電
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 致謝7-12
• 第一章 緒論12-16
• 1.1 課題背景12
• 1.2 國內(nèi)外在相關(guān)方向上的發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 清潔機器人的特點12
• 1.2.2 國外清潔機器人的發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 國內(nèi)清潔機器人的發(fā)展及研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 課題研究的目的、意義及主要研究內(nèi)容15-16
• 1.3.1 課題研究的目的和意義15
• 1.3.2 課題的主要研究內(nèi)容15-16
• 第二章 清潔機器人的軟硬件總體設(shè)計16-20
• 2.1 清潔機器人的硬件總體設(shè)計16-19
• 2.1.1 清潔機器人的硬件設(shè)計16-18
• 2.1.1.1 本體設(shè)計16-17
• 2.1.1.2 自主移動系統(tǒng)17
• 2.1.1.3 驅(qū)動系統(tǒng)17-18
• 2.1.2 充電站的硬件設(shè)計18-19
• 2.2 清潔機器人的軟件總體設(shè)計19-20
• 第三章 清潔路徑全規(guī)劃算法20-38
• 3.1 路徑規(guī)劃的概述20-22
• 3.1.1 路徑規(guī)劃的定義20
• 3.1.2 路徑規(guī)劃的意義20
• 3.1.3 路徑規(guī)劃的分類20-22
• 3.1.3.1 按移動目標(biāo)主要有兩種路徑規(guī)劃分20
• 3.1.3.2 根據(jù)對環(huán)境信息掌握的程度將機器人路徑規(guī)劃分20-21
• 3.1.3.3 根據(jù)機器人對環(huán)境信息掌握的程度和障礙物的不同可以分21
• 3.1.3.4 “遍歷”路徑規(guī)劃21-22
• 3.2 全區(qū)域覆蓋的避障系統(tǒng)22-25
• 3.2.1 避障系統(tǒng)的概述22
• 3.2.2 避障和路徑規(guī)劃的關(guān)系22
• 3.2.3 障礙物的探測22-25
• 3.2.3.1 碰撞探測22-23
• 3.2.3.2 紅外線探測23-25
• 3.3 路徑規(guī)劃的算法25-38
• 3.3.1 路徑規(guī)劃常用的幾種算法25-27
• 3.3.1.1 人工勢場法25
• 3.3.1.2 柵格法25-26
• 3.3.1.3 模板模型法26
• 3.3.1.4 人工智能法26-27
• 3.3.2 全覆蓋路徑規(guī)劃的數(shù)學(xué)描述27-28
• 3.3.3 坐標(biāo)系的建立28-29
• 3.3.4 清潔環(huán)境的模型29-30
• 3.3.4.1 清潔環(huán)境地圖的構(gòu)建29-30
• 3.3.4.2 基于柵格法的環(huán)境地圖的構(gòu)建30
• 3.3.5 全覆蓋路徑規(guī)劃算法的實現(xiàn)30-38
• 3.3.5.1 實現(xiàn)算法所定義的概念30-31
• 3.3.5.2 覆蓋算法的兩個子算法的算法描述31-38
• 第四章 自主充電對接系統(tǒng)設(shè)計38-51
• 4.1 自主對接充電的目的38
• 4.2 自主對接充電技術(shù)的背景發(fā)展及現(xiàn)狀38-39
• 4.2.1 自主對接充電技術(shù)的背景發(fā)展38
• 4.2.2 自主對接充電技術(shù)現(xiàn)狀38-39
• 4.2.3 對接充電系統(tǒng)的設(shè)計39
• 4.3 充電座39-44
• 4.3.1 供電電源的設(shè)計39-40
• 4.3.2 充電控制器設(shè)計40-42
• 4.3.3 充電座的設(shè)計42-44
• 4.4 紅外線接收器44-48
• 4.4.1 紅外電路的發(fā)射電路44-46
• 4.4.2 紅外電路的接收電路46-47
• 4.4.3 紅外電路的應(yīng)用47-48
• 4.5 自尋充電站的路徑規(guī)劃策略48-51
• 4.5.1 導(dǎo)航的概念48
• 4.5.2 自尋充電站路徑規(guī)劃48-49
• 4.5.3 自尋充電站路徑規(guī)劃的實現(xiàn)49-51
• 第五章 仿真實驗51-54
• 5.1 仿真平臺的開發(fā)語言以及采用的仿真技術(shù)51
• 5.2 仿真環(huán)境描述51
• 5.3 仿真實驗描述51-54
• 5.3.1 機器人在紅外方向信號覆蓋半徑以外的區(qū)域51-52
• 5.3.2 機器人在方向信號覆蓋半徑內(nèi)的運動52
• 5.3.3 機器人偵測到紅外定點信號的運動情形52
• 5.3.4 機器人和充電站對接52-54
• 結(jié)論54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58

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