家用清洁机器人路径探测和路径规划的研究

【摘要】： 移动机器人目前是机器人研究领域的热点之一,具有广阔的应用前景。随着人们住房面积的迅猛扩大,工作生活节奏的加快,几乎是每天一次的拖地使人们不堪重负。迫切需要有一种设备协助甚置替代人来完成地面清洁工作。因此,研制一台家用清洁机器人,帮助人们从繁重的家庭清洁劳动中解脱出来,对提高人们生活质量,有着十分重要的意义。 本文概述了国内外移动机器人领域研究的成果,针对家用清洁机器人的路径探测和路径规划等热点问题进行了分析。本文选用了超声波传感器作为家用清洁机器人的探测元件,探讨了其指向特性、发射和接收特性,结合实际应用,探讨了该传感器的应用中的优缺点,并采用了一种滤波算法在一定程度上弥补了其自身在应用中的不足。 在路径规划方面,本文采用了全局路径规划和局部路径规划想结合的思想,在全局范围内采用内螺旋方式行走,将室内沿墙摆设障碍物当墙壁处理,机器人由四周向室中心清扫。室内孤立障碍物,根据室内家具特点,将其按形状划分为三大类别:矩形类、直角多边形类以及圆形类,并对三类形状的障碍物做了相应的绕行策略。机器人全局内螺旋行走与局部区域绕障行走相结合,最终完成区域遍历。 本文通过移动机器人在室内环境下的导航仿真实验,证实了研究的有效性,基本建立了家用清洁机器人室内区域遍历的路径规划方式,为后续的家用清洁机器人在控制方面的硬件和软件研究提供了一定的理论基础,为实际开发、生产提供了一个参考方向。 【关键词】：路径探测 路径规划 区域遍历
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-7
• 第1章 序论7-14
• 1.1 引言7
• 1.2 国内外研究发展现状7-13
• 1.2.1 研究发展概况7-9
• 1.2.2 国外清洁机器人研究发展现状9-13
• 1.3 本章小结13-14
• 第2章 家用清洁机器人的系统构成14-17
• 2.1 家用清洁机器人的系统构成14-16
• 2.2 本章小结16-17
• 第3章 家用清洁机器人的路径探测17-25
• 3.1 传感器的选择17-18
• 3.2 超声波传感器的特性18-24
• 3.2.1 超声波传感器工作原理18-19
• 3.2.2 超声波传感器基本特性19-21
• 3.2.3 超声波传感器超声测距的不足21-22
• 3.2.4 超声波传感器的数据滤波算法22-24
• 3.3 本章小结24-25
• 第4章 家用清洁机器人路径规划的研究25-58
• 4.1 移动机器人路径规划技术的现状和展望25-34
• 4.1.1 全局路径规划25-28
• 4.1.2 局部路径规划28-34
• 4.2 家用清洁机器人的路径规划34-57
• 4.2.1 超声波传感器的测距系统的数学建摸34-35
• 4.2.2 室内清洁机器人的区域遍历的研究35-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第5章 系统的设计仿真58-61
• 5.1 关于绕墙行走的仿真58-59
• 5.2 整体仿真59-60
• 5.3 本章小结60-61
• 第6章 总结与展望61-62
• 参考文献62-64
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文64-65
• 致谢65

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