室內智能掃地機器人的關鍵技術研究.pdf

1、室內掃地機器人可以自主地、智能地實現(xiàn)室內地面的清潔工作，將人們從單調的、日益繁重的體力勞動中解救出來，愈來愈受到歡迎，其關鍵技術也成為了現(xiàn)今的研究熱點。自主定位和全遍歷路徑規(guī)劃技術作為兩項關鍵技術成為了衡量掃地機器人性能好壞的主要因素，因此，對其展開研究。
　　首先，掃地機器人選用低成本的光電編碼器和MPU6050傳感器組合定位，對傳感器進行建模，分析定位過程當中的系統(tǒng)誤差和隨機誤差并分別采取不同的方法校正。系統(tǒng)誤差采用分析法校正

2、；隨機誤差以擴展卡爾曼濾波算法來數(shù)據(jù)融合校正。通過仿真驗證了定位算法的可行性，為環(huán)境建模和全遍歷路徑規(guī)劃的研究提供了保障。
　　其次，介紹了幾種環(huán)境建模的表示方法，分析對比后采用沿邊學習法創(chuàng)建環(huán)境柵格地圖。在生物激勵神經網絡基礎上提出了一種基于改進神經元激勵的全遍歷路徑規(guī)劃方法，有效的解決了盲區(qū)清掃和死角逃離等問題。闡述原理并詳細分析了全遍歷路徑規(guī)劃的實現(xiàn)過程，利用仿真驗證了此方法可以實現(xiàn)環(huán)境可達區(qū)域的高覆蓋率和低重復率。此外對實

3、際遍歷清掃過程中常出現(xiàn)的被困、防跌落失誤和清掃不徹底等問題進行分析并提出解決方案。
　　然后，依據(jù)掃地機器人自主定位和全遍歷路徑規(guī)劃提出了相應的指標要求，并進行總體方案設計，包括傳感器分布設計、機械結構設計和控制系統(tǒng)軟硬件總體設計等。硬件系統(tǒng)由傳感器、主控系統(tǒng)、電源、通信模塊、液晶和電機等部分構成；軟件系統(tǒng)由信息采集處理、電機驅動、定位和全遍歷路徑規(guī)劃等部分構成。
　　最后，搭建了室內掃地機器人的實驗平臺，對所需的各傳感器進