清潔機器人全覆蓋路徑規(guī)劃研究.pdf

1、清潔機器人是自動化控制在人類現(xiàn)代生活中的體現(xiàn)之一，其融合了運動控制技術、信息處理技術以及人工智能等多學科的知識。其關鍵技術包括傳感檢測技術、路徑規(guī)劃技術、自動回充技術、電源技術等。其中,路徑規(guī)劃技術是清潔機器人實現(xiàn)智能化的關鍵指標，同時也是清潔機器人研究的熱點問題。清潔機器人的路徑規(guī)劃技術要求是遍歷工作區(qū)域中除障礙物以外的所有區(qū)域。
　　本文針對這一研究熱點，提出一種新的基于單元分解法的清潔機器人全覆蓋路徑規(guī)劃方法。清潔機器人進行

2、全覆蓋路徑規(guī)劃的前提是具有環(huán)境地圖創(chuàng)建以及自我定位的能力。在環(huán)境地圖創(chuàng)建方面，采用沿邊學習的方式，利用機器人本身的紅外傳感器以及碰撞開關獲取環(huán)境的輪廓信息，同時通過超聲波傳感器獲取環(huán)境中障礙物邊界的距離信息，然后劃分子區(qū)域并根據(jù)柵格法建立子區(qū)域地圖。機器人通過編碼器和陀螺儀傳感器的信息進行自我定位，由于傳感器本身的測量誤差無法避免，因此針對清潔機器人系統(tǒng)采用擴展卡爾曼濾波對傳感器信息進行數(shù)據(jù)融合，獲得機清潔機器人運動過程中的最優(yōu)位姿估計

3、，通過仿真驗證了算法的有效性。清潔機器人完成了沿邊學習之后，得到劃分的子區(qū)域，采用迂回遍歷模板對子區(qū)域進行覆蓋，并且根據(jù)能量時間最小原則確定其行走方向。論文提出的全覆蓋路徑規(guī)劃算法是基于沿邊學習-子區(qū)域劃分-子區(qū)域遍歷-沿邊學習的思想完成的。并且在對子區(qū)域進行遍歷的過程中，清潔機器人通過傳感器檢測到的信息判斷由孤立障礙物之間形成的初步無法遍歷的子區(qū)域，并在初步遍歷結束后對其進行補充遍歷。最終，完成工作區(qū)域的完全遍歷。本文在全覆蓋路徑規(guī)劃