一種適用于大面積公共區(qū)域的智能清潔車的設(shè)計.pdf

1、駕駛式清潔車在車站、超市、公共服務(wù)大廳等區(qū)域被廣泛使用，但是市場上還沒有用于大面積的可自主清潔的智能清潔車。本文以家用智能清潔機器人為基礎(chǔ)，針對適用于較大面積環(huán)境的智能清潔車做了研究，對于清潔車的避障、導(dǎo)航和地圖構(gòu)建等關(guān)鍵問題進行了理論和實驗研究，設(shè)計了一款智能清潔車，搭建了硬件平臺，實現(xiàn)了清潔車的自主工作。
　　首先，分析了清潔車需要實現(xiàn)的功能，在此基礎(chǔ)上進行整體方案的設(shè)計，主要包括驅(qū)動行走機構(gòu)、清潔機構(gòu)、傳感器感知系統(tǒng)、控制系

2、統(tǒng)等，進行各類硬件的選擇，并實現(xiàn)了對主要硬件的控制。
　　其次，為了解決清潔車避障問題，選擇使用模糊控制理論進行清潔車避障控制，結(jié)合實驗結(jié)果設(shè)計了模糊控制規(guī)則，實現(xiàn)清潔車的避障功能。對清潔車進行平面環(huán)境的建模分析，以剛體在平面的運動模擬清潔車在平面的運動，從而建立運動學(xué)模型，為定位導(dǎo)航做準(zhǔn)備。
　　然后，研究了清潔車的定位導(dǎo)航和地圖構(gòu)建。提出了一種用矩陣坐標(biāo)變換實現(xiàn)航位推算的方法，該方法通過圖形的變換和坐標(biāo)變換，推算出清潔車

3、在平面各個時刻的位姿。使用柵格法構(gòu)建環(huán)境地圖，為了實現(xiàn)在未知環(huán)境中的遍歷，使用縱橫交錯的田埂法在環(huán)境中行走;為解決地圖可能出現(xiàn)的誤差，提出了一種引入概率和衰減系數(shù)的多張地圖疊加的方法，根據(jù)地圖面積不同，分成同面積疊加和不同面積擴展兩種情況，在MATLAB中實現(xiàn)了地圖疊加。用清潔車在環(huán)境中獲取的行走信息，驗證了航位推算法和地圖構(gòu)建算法的有效性。
　　最后，根據(jù)設(shè)計方案搭建硬件平臺，進行各類傳感器模塊實驗，清潔車避障實驗，航位推算法實