本文關(guān)鍵詞：清潔機(jī)器人全覆蓋導(dǎo)航技術(shù)研究

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【摘要】：服務(wù)機(jī)器人正慢慢融入我們的日常生活,在家庭服務(wù)、餐廳服務(wù)、展廳迎賓等方面扮演著越來(lái)越重要的角色。清潔機(jī)器人是使用最多的服務(wù)機(jī)器人,適用于家庭和公共場(chǎng)所的地面清潔,將人們從繁重而枯燥的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)。本文針對(duì)清潔機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),深入研究清潔機(jī)器人的全覆蓋導(dǎo)航技術(shù),以提高其覆蓋效率。論文主要對(duì)定位、避障、全覆蓋路徑規(guī)劃等技術(shù)進(jìn)行了研究,具體工作如下。首先,介紹了清潔機(jī)器人的工作環(huán)境模型,使用柵格地圖來(lái)表示環(huán)境信息。為在保證導(dǎo)航精度的同時(shí)滿(mǎn)足覆蓋算法的處理速度,本文采用雙精度地圖模式,將通過(guò)激光傳感器獲得的高精度柵格地圖轉(zhuǎn)變?yōu)榈途葨鸥竦貓D：在高精度柵格地圖中完成機(jī)器人定位、避障,以提高導(dǎo)航精度；在低分辨率地圖中完成清掃過(guò)程中覆蓋狀態(tài)的標(biāo)記,以提高全覆蓋路徑規(guī)劃算法的處理速度。其次,考慮到工作環(huán)境復(fù)雜性與清掃任務(wù)的高效性,對(duì)清潔機(jī)器人的避障系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。建立滾動(dòng)視窗實(shí)現(xiàn)障礙物的檢測(cè),并將環(huán)境中的障礙物按尺寸大小進(jìn)行分類(lèi)。為提高障礙物周?chē)母采w率,對(duì)小型障礙物實(shí)行近距離繞邊避障；僅將大型障礙物作為子區(qū)域劃分時(shí)的邊界,避免了由子區(qū)域數(shù)目過(guò)多而導(dǎo)致的全覆蓋路徑復(fù)雜和重復(fù)率高等問(wèn)題。在避障過(guò)程中,對(duì)邊界型障礙物實(shí)行基于模糊控制決策的避障策略。然后,在研究與對(duì)比已有算法的基礎(chǔ)上,改進(jìn)了全覆蓋路徑規(guī)劃算法,采用單元分解法將環(huán)境分為一個(gè)個(gè)無(wú)重復(fù)子區(qū)域,并對(duì)子區(qū)域內(nèi)的路徑規(guī)劃及子區(qū)域間的路徑銜接方法進(jìn)行研究。提出一種能夠降低重復(fù)率的子區(qū)域間的銜接方法：在各子區(qū)域中采用往復(fù)前進(jìn)式的覆蓋方式,直到遇到阻塞點(diǎn),計(jì)算阻塞點(diǎn)到未覆蓋子區(qū)域頂點(diǎn)的路徑銜接參數(shù),將具有最短通行路徑的子區(qū)域作為下一目標(biāo)子區(qū)域進(jìn)行覆蓋清掃。該方法能夠有效減少重復(fù)路徑,降低重復(fù)率,提高了清潔機(jī)器人的覆蓋效率。最后,將本文提出的方法與目前比較成熟的算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的比較,驗(yàn)證了該算法的高效性。搭建實(shí)際環(huán)境,在基于ROS的改進(jìn)的Turtlebot機(jī)器人平臺(tái)上設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件系統(tǒng),驗(yàn)證本文提出的清潔機(jī)器人全覆蓋導(dǎo)航方法的實(shí)用性與有效性。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP242

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10 財(cái)宣邋Q孟推，

本文編號(hào)：1236261