家庭清洁机器人性能分析与运动规划研究

【摘要】：自主移动家庭清洁机器人是家庭服务机器人中的典型代表,它的问世与普及将为家庭服务机器人的推广奠定良好的基础。家庭中的自主移动机器人将在未来的老龄化社会中起到巨大作用,开发并研究这样一类机器人其意义深远。本论文在现有家庭清洁机器人的基础上,从机器人的系统和机器人路径规划两个方面做了进一步深入研究。 本论文首先对现有家庭清洁机器人的研究现状进行对比与分析,确定了本论文的研究重点及研究方向。在对国内现有家庭清洁机器人机械系统进行详细分析的基础上,对清洁机器人的清扫功能做了一定改进。现有的大部分机器人只能实现吸尘的功能,改进后的机器人增加了拖地的功能。 其次,对现有的清洁机器人路径规划算法做了改进,论文以国内市场上的一款智能吸尘器作为研究对象,对这款智能吸尘器的路径规划方法做出了详细分析,并结合传统的路径规划方法,提出了本论文对全覆盖路径规划问题的解决方法——改进的模板法。 使用了通用的机器人仿真软件RobotBASIC验证改进的模板算法的可行性,在仿真过程中对已有的算法作了详细对比与分析,并重点对改进的模板算法进行了仿真分析,仿真结果证实了该算法在静态环境和动态环境中的有效性。 最后,在研究对象的机械本体上安装了相应的传感器,搭建了清洁机器人硬件平台,并将该算法移植到单片机上,对机器人路径规划算法进行了实验研究,并对覆盖过程中出现的问题进行了分析与改进,实验结果表明该算法具有可行性,并兼具简单,易实现等特点。 【关键词】：清洁机器人 改进模板法 全覆盖路径规划
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP242
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 移动机器人的应用9-11
• 1.2 课题来源及研究目的11-12
• 1.3 国内外研究现状12-18
• 1.3.1 国外清洁机器人研究现状12-15
• 1.3.2 国内清洁机器人研究现状15-16
• 1.3.3 清洁机器人研究中存在的问题16-18
• 1.4 本文内容的组织与结构18-19
• 第2章 家庭清洁机器人性能分析19-25
• 2.1 清洁机器人的机械性能分析19-24
• 2.1.1 机器人的安全性19
• 2.1.2 机器人的实用性19
• 2.1.3 MD-RD2201机器人结构分析19-21
• 2.1.4 拖地机构的设计21-24
• 2.2 本章小结24-25
• 第3章 MD-RD2201机器人的运动规划25-35
• 3.1 MD-RD2201机器人运动规划问题的提出25
• 3.2 MD-RD2201机器人运动规划问题的分析25-34
• 3.2.1 机器人导航与定位分析25-27
• 3.2.2 传统路径规划方法分析27-32
• 3.2.3 全局遍历路径规划方法分析32-34
• 3.3 本章小结34-35
• 第4章 运动规划仿真研究35-54
• 4.1 仿真软件RobotBASIC35-40
• 4.1.1 RobotBASIC的界面35-37
• 4.1.2 RobotBASIC语言介绍37-40
• 4.2 仿真研究40-53
• 4.2.1 算法单独使用情况仿真分析40-45
• 4.2.2 改进的模板算法仿真实验45-53
• 4.3 本章小结53-54
• 第5章 硬件实验及结果分析54-64
• 5.1 硬件系统及算法的实现54-56
• 5.1.1 硬件系统组成54-56
• 5.2 实验研究及结果分析56-63
• 5.2.1 直线移动测试56-57
• 5.2.2 转弯测试57-58
• 5.2.3 超声波测距测试58
• 5.2.4 跟踪墙壁测试58-59
• 5.2.5 往复遍历测试59
• 5.2.6 往复遍历与避障的测试59-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第6章 结论与展望64-65
• 6.1 结论64
• 6.2 展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 附录一 攻读硕士期间发表的学术论文69

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