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家庭清扫机器人嵌入式覆盖算法与自主充电算法研究

作者：高玉麒 Publish: 2006-11-14 Hits:-

【中文题名】

家庭清扫机器人嵌入式覆盖算法与自主充电算法研究

【英文题名】

Research on Embedded Coverage Algorithm and Auto-Recharging Algorithm for Family Cleaning Robot

【学科专业】

计算机科学与技术

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2006-11-14

【中关键词】

家庭清扫机器人,嵌入式软件,内螺旋覆盖,自主对接充电,,

【英关键词】

family Cleaning Robot,embeded software,internal spiral algorithm,auto docking and recharging algorithm,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>机器人技术>机器人>

【论文摘要】

随着科技和计算机技术的不断进步以及机器人学的迅猛发展,服务机器人逐渐进入人类社会。作为将移动机器人技术和吸尘器技术结合起来的吸尘机器人,受到越来越多的关注。吸尘机器人能够实现室内环境(地面)的自动清洁,替代传统繁重的人工清洁工作,作为智能移动机器人的一个特殊应用,吸尘机器人体现了移动机器人的多项关键技术,具有较强的代表性。本文以与广东龙昌公司的合作开发项目的嵌入式家庭清扫机器人为例,全面而重点地介绍了针对实物机器人的嵌入式软件开发,提出了基于栅格地图表示方法的内螺旋覆盖算法和自主对接充电算法,并对两个算法进行了全面深入的探讨。传感器的探测范围对机器人覆盖问题的规划能力影响很大,探测半径越小对规划能力要求越高。本文研究了基于接触传感器的机器人覆盖问题,提出了基于栅格法的内螺旋覆盖(ISC)算法。ISC算法实现简单,重复覆盖少并保证了完全覆盖。ISC算法通过边界探索获得环境边界地图,之后在线规划覆盖路径,通过对部分栅格的重复覆盖和设置GATE栅格保证了完全覆盖所有区域,而且也降低了重复覆盖率,提高了工作效率,同时该算法不用进行复杂的数学计算,保证了算法的实时性,降低了对内存的需求,适合于嵌入式...

【论文题纲】

摘要	4-5
Abstract	5-10
第1章绪论	10-16
1.1 课题背景	10-11
1.2 吸尘机器人的特点、研究现状	11-14
1.2.1 吸尘机器人的特点	11
1.2.2 国外吸尘机器人的发展现状及发展方向	11-14
1.2.3 国内吸尘机器人的发展现状	14
1.3 课题来源、研究的目的和意义及主要研究内容	14-16
1.3.1 课题来源	14
1.3.2 研究目的和意义	14-15
1.3.3 课题的关键技术	15
1.3.4 主要研究内容和工作	15-16
第2章家庭清扫机器人的软硬件总体设计	16-22
2.1 家庭清扫机人的硬件总体设计	16-19
2.1.1 清扫机器人本体硬件结构	16-17
2.1.2 清扫机器人充电站硬件结构	17-19
2.2 家庭清扫机器人的嵌入式软件总体设计	19-20
2.2.1 系统的软件构成	19
2.2.2 软件开发语言	19-20
2.2.3 软件总体设计流程	20
2.3 本章小结	20-22
第3章覆盖算法	22-46
3.1 全覆盖路径规划算法	22-28
3.1.1 机器人路径规划技术概述	22-23
3.1.2 全覆盖路径规划问题提出	23
3.1.3 全覆盖路径规划的数学描述	23-24
3.1.4 坐标系的建立	24-25
3.1.5 几种常用全覆盖算法和避障算法介绍	25-28
3.2 基于栅格的内螺旋覆盖算法的提出	28-34
3.2.1 基于栅格的内螺旋覆盖算法	28-29
3.2.2 环境地图的构造一环境建模	29-30
3.2.3 环境地图的初步表示—栅格模型	30-31
3.2.4 环境地图的进一步表示—栅格地图	31-34
3.3 算法实现及其描述	34-42
3.3.1 实现算法所定义的概念	34-35
3.3.2 覆盖算法的两个子算法的算法描述	35-42
3.4 基于栅格的内螺旋覆盖算法性能分析	42-45
3.4.1 往复方式	43
3.4.2 螺旋方式	43-44
3.4.3 往复式与螺旋式比较	44-45
3.5 本章小结	45-46
第4章自主对接充电算法研究	46-54
4.1 自主对接充电的目的	46
4.2 自主对接充电技术的背景发展以及现状	46-47
4.3 导航概念	47
4.4 红外接收器	47-48
4.5 自寻充电站路径规划策略	48-49
4.6 自主对接充电算法	49-53
4.6.1 算法的前提条件	49
4.6.2 自主对接充电算法描述	49-53
4.7 本章小结	53-54
第5章仿真实验	54-63
5.1 覆盖算法的仿真实验	54-62
5.1.1 仿真平台的开发语言以及采用的仿真技术	54
5.1.2 仿真环境介绍	54-59
5.1.3 自主对接充电算法的仿真实验	59-62
5.2 本章小结	62-63
结论	63-64
参考文献	64-67
攻读学位期间发表的学术论文	67-68
攻读硕士期间获得的科研成果	68-69
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明	69-71
致谢	71

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.380813



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