家用清潔機(jī)器人路徑探測(cè)和路徑規(guī)劃的研究

【摘要】： 移動(dòng)機(jī)器人目前是機(jī)器人研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一,具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著人們住房面積的迅猛擴(kuò)大,工作生活節(jié)奏的加快,幾乎是每天一次的拖地使人們不堪重負(fù)。迫切需要有一種設(shè)備協(xié)助甚置替代人來完成地面清潔工作。因此,研制一臺(tái)家用清潔機(jī)器人,幫助人們從繁重的家庭清潔勞動(dòng)中解脫出來,對(duì)提高人們生活質(zhì)量,有著十分重要的意義。 本文概述了國(guó)內(nèi)外移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域研究的成果,針對(duì)家用清潔機(jī)器人的路徑探測(cè)和路徑規(guī)劃等熱點(diǎn)問題進(jìn)行了分析。本文選用了超聲波傳感器作為家用清潔機(jī)器人的探測(cè)元件,探討了其指向特性、發(fā)射和接收特性,結(jié)合實(shí)際應(yīng)用,探討了該傳感器的應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn),并采用了一種濾波算法在一定程度上彌補(bǔ)了其自身在應(yīng)用中的不足。 在路徑規(guī)劃方面,本文采用了全局路徑規(guī)劃和局部路徑規(guī)劃想結(jié)合的思想,在全局范圍內(nèi)采用內(nèi)螺旋方式行走,將室內(nèi)沿墻擺設(shè)障礙物當(dāng)墻壁處理,機(jī)器人由四周向室中心清掃。室內(nèi)孤立障礙物,根據(jù)室內(nèi)家具特點(diǎn),將其按形狀劃分為三大類別:矩形類、直角多邊形類以及圓形類,并對(duì)三類形狀的障礙物做了相應(yīng)的繞行策略。機(jī)器人全局內(nèi)螺旋行走與局部區(qū)域繞障行走相結(jié)合,最終完成區(qū)域遍歷。 本文通過移動(dòng)機(jī)器人在室內(nèi)環(huán)境下的導(dǎo)航仿真實(shí)驗(yàn),證實(shí)了研究的有效性,基本建立了家用清潔機(jī)器人室內(nèi)區(qū)域遍歷的路徑規(guī)劃方式,為后續(xù)的家用清潔機(jī)器人在控制方面的硬件和軟件研究提供了一定的理論基礎(chǔ),為實(shí)際開發(fā)、生產(chǎn)提供了一個(gè)參考方向。 【關(guān)鍵詞】：路徑探測(cè) 路徑規(guī)劃 區(qū)域遍歷
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-7
• 第1章 序論7-14
• 1.1 引言7
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀7-13
• 1.2.1 研究發(fā)展概況7-9
• 1.2.2 國(guó)外清潔機(jī)器人研究發(fā)展現(xiàn)狀9-13
• 1.3 本章小結(jié)13-14
• 第2章 家用清潔機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成14-17
• 2.1 家用清潔機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成14-16
• 2.2 本章小結(jié)16-17
• 第3章 家用清潔機(jī)器人的路徑探測(cè)17-25
• 3.1 傳感器的選擇17-18
• 3.2 超聲波傳感器的特性18-24
• 3.2.1 超聲波傳感器工作原理18-19
• 3.2.2 超聲波傳感器基本特性19-21
• 3.2.3 超聲波傳感器超聲測(cè)距的不足21-22
• 3.2.4 超聲波傳感器的數(shù)據(jù)濾波算法22-24
• 3.3 本章小結(jié)24-25
• 第4章 家用清潔機(jī)器人路徑規(guī)劃的研究25-58
• 4.1 移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù)的現(xiàn)狀和展望25-34
• 4.1.1 全局路徑規(guī)劃25-28
• 4.1.2 局部路徑規(guī)劃28-34
• 4.2 家用清潔機(jī)器人的路徑規(guī)劃34-57
• 4.2.1 超聲波傳感器的測(cè)距系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建摸34-35
• 4.2.2 室內(nèi)清潔機(jī)器人的區(qū)域遍歷的研究35-57
• 4.3 本章小結(jié)57-58
• 第5章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)仿真58-61
• 5.1 關(guān)于繞墻行走的仿真58-59
• 5.2 整體仿真59-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 第6章 總結(jié)與展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-64
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文64-65
• 致謝65

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