室內(nèi)清掃機(jī)器人設(shè)計及路徑規(guī)劃算法研究.pdf

1、隨著科技飛速發(fā)展，由于人口老齡化和生活快節(jié)奏化，移動機(jī)器人在社會服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用取得了極大的成功，尤其室內(nèi)清掃機(jī)器人更是受到了人們的熱烈歡迎。本文通過對國內(nèi)外各種清掃機(jī)器人進(jìn)行調(diào)研，試圖設(shè)計出一款“低成本，高智能”的室內(nèi)清掃機(jī)器人?；谝陨侠砟?，本文著重從清掃機(jī)器人系統(tǒng)總體設(shè)計和其路徑規(guī)劃算法兩方面展開研究。
　　在系統(tǒng)總體設(shè)計方面，本文首先提出了以超聲波測距為主要環(huán)境探測方式，以arduino開源控制卡為主控單元的硬件設(shè)計方案，分

2、別對各個模塊的傳感器型號選擇、布置方式、使用原理做詳細(xì)介紹。
　　在路徑規(guī)劃算法方面，本文主要以靜態(tài)未知室內(nèi)環(huán)境為研究背景，在機(jī)器人定位與地圖構(gòu)建、全區(qū)域覆蓋路徑規(guī)劃兩個方面進(jìn)行研究。定位與構(gòu)圖作為機(jī)器人路徑規(guī)劃算法的重要部分，本文提出了一種基于超聲波測距特征提取的同時定位與構(gòu)圖方法（SLAM），通過對超聲波探測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取出直線和點(diǎn)特征，然后柵格化得到柵格地圖；并通過卡爾曼濾波對定位過程中的誤差進(jìn)行修正。區(qū)域覆蓋路徑規(guī)

3、劃以效率和重復(fù)率等為約束條件，以全區(qū)域覆蓋為最終目標(biāo)。通過對各種路徑規(guī)劃算法的分析，本文將基于生物激勵神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)算法創(chuàng)新性地應(yīng)用于清掃機(jī)器人的路徑規(guī)劃，此方法計算簡單，實時性好，不需要先驗信息。本文首先通過仿真，驗證了本算法應(yīng)用于清掃機(jī)器人路徑規(guī)劃方面的優(yōu)良特性，同時也發(fā)現(xiàn)了其中的不足，針對這些不足，本文對算法中的某些參數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，引入了模板對其進(jìn)行規(guī)制指導(dǎo)，最后通過仿真驗證了算法改進(jìn)后再覆蓋率與效率指標(biāo)上的提升。
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