智能空間中基于頂棚投影器的機(jī)器人輔助導(dǎo)航.pdf

1、由于家庭環(huán)境的非確定性，如何使機(jī)器人在復(fù)雜的家庭環(huán)境下實(shí)現(xiàn)快速導(dǎo)航，是家庭服務(wù)機(jī)器人面臨的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。本文以家庭環(huán)境為背景，研究如何通過(guò)基于頂棚投影器的輔助導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)家庭服務(wù)機(jī)器人的快速導(dǎo)航。 本文設(shè)計(jì)了基于頂棚投影器的輔助導(dǎo)航系統(tǒng)，研究了投影器的路徑規(guī)劃、無(wú)線通訊和運(yùn)動(dòng)控制算法。最后使用AS-RⅡ機(jī)器人進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了基于輔助導(dǎo)航系統(tǒng)的尋跡導(dǎo)航。論文主要工作如下： （1）研究了頂棚投影器輔助導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理

2、和工作步驟，根據(jù)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，并對(duì)系統(tǒng)所需的部分硬件做了選型。 （2）研究了基于粒子群優(yōu)化算法的路徑規(guī)劃問(wèn)題。首先利用室內(nèi)環(huán)境的柵格地圖得到它的危險(xiǎn)度地圖。然后分別采用粒子均勻分布和非均勻分布的PSO路徑規(guī)劃算法做了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)證明粒子非均勻分布時(shí)，能得到更為平滑、安全的路徑。得到安全路徑后，利用坐標(biāo)變換將圖像平面內(nèi)的路徑坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)系的路徑坐標(biāo)，并存儲(chǔ)到智能空間中的服務(wù)器。 （3）研究

3、了投影器的無(wú)線通訊和運(yùn)動(dòng)控制算法。首先建立投影器的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，將服務(wù)器中路徑的坐標(biāo)信息轉(zhuǎn)換為投影器的角位移，然后利用智能空間中搭建的ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，將其作為控制輸入傳給投影器，最終控制投影器投射出可供機(jī)器人導(dǎo)航用的引導(dǎo)軌跡。 （4）尋跡導(dǎo)航。首先機(jī)器人通過(guò)采用彩色閾值分割和快速定位的方法識(shí)別出投影器投射到地面的激光點(diǎn)，然后控制機(jī)器人跟蹤激光點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在機(jī)器人的運(yùn)行過(guò)程中，采用紅外和超聲進(jìn)行實(shí)時(shí)避障，以保證機(jī)器人的運(yùn)行安全