清潔機器人全覆蓋導航技術研究.pdf

1、服務機器人正慢慢融入我們的日常生活，在家庭服務、餐廳服務、展廳迎賓等方面扮演著越來越重要的角色。清潔機器人是使用最多的服務機器人，適用于家庭和公共場所的地面清潔，將人們從繁重而枯燥的體力勞動中解放出來。本文針對清潔機器人的運動特點，深入研究清潔機器人的全覆蓋導航技術，以提高其覆蓋效率。論文主要對定位、避障、全覆蓋路徑規(guī)劃等技術進行了研究，具體工作如下。
　　首先，介紹了清潔機器人的工作環(huán)境模型，使用柵格地圖來表示環(huán)境信息。為在保證

2、導航精度的同時滿足覆蓋算法的處理速度，本文采用雙精度地圖模式，將通過激光傳感器獲得的高精度柵格地圖轉變?yōu)榈途葨鸥竦貓D:在高精度柵格地圖中完成機器人定位、避障，以提高導航精度;在低分辨率地圖中完成清掃過程中覆蓋狀態(tài)的標記，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)境復雜性與清掃任務的高效性，對清潔機器人的避障系統(tǒng)進行設計。建立滾動視窗實現(xiàn)障礙物的檢測，并將環(huán)境中的障礙物按尺寸大小進行分類。為提高障礙物周圍的覆蓋率

3、，對小型障礙物實行近距離繞邊避障;僅將大型障礙物作為子區(qū)域劃分時的邊界，避免了由子區(qū)域數(shù)目過多而導致的全覆蓋路徑復雜和重復率高等問題。在避障過程中，對邊界型障礙物實行基于模糊控制決策的避障策略。
　　然后，在研究與對比已有算法的基礎上，改進了全覆蓋路徑規(guī)劃算法，采用單元分解法將環(huán)境分為一個個無重復子區(qū)域，并對子區(qū)域內的路徑規(guī)劃及子區(qū)域間的路徑銜接方法進行研究。提出一種能夠降低重復率的子區(qū)域間的銜接方法:在各子區(qū)域中采用往復前進式的