清潔機(jī)器人全覆蓋導(dǎo)航技術(shù)研究.pdf

1、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

2、導(dǎo)航精度的同時(shí)滿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。為提高障礙物周圍的覆蓋率

3、，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