清潔機(jī)器人全覆蓋路徑規(guī)劃研究.pdf

1、清潔機(jī)器人是自動(dòng)化控制在人類現(xiàn)代生活中的體現(xiàn)之一，其融合了運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、信息處理技術(shù)以及人工智能等多學(xué)科的知識(shí)。其關(guān)鍵技術(shù)包括傳感檢測(cè)技術(shù)、路徑規(guī)劃技術(shù)、自動(dòng)回充技術(shù)、電源技術(shù)等。其中,路徑規(guī)劃技術(shù)是清潔機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化的關(guān)鍵指標(biāo)，同時(shí)也是清潔機(jī)器人研究的熱點(diǎn)問題。清潔機(jī)器人的路徑規(guī)劃技術(shù)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(duì)這一研究熱點(diǎn)，提出一種新的基于單元分解法的清潔機(jī)器人全覆蓋路徑規(guī)劃方法。清潔機(jī)器人進(jìn)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(xué)習(xí)的方式，利用機(jī)器人本身的紅外傳感器以及碰撞開關(guān)獲取環(huán)境的輪廓信息，同時(shí)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(jī)器人通過編碼器和陀螺儀傳感器的信息進(jìn)行自我定位，由于傳感器本身的測(cè)量誤差無法避免，因此針對(duì)清潔機(jī)器人系統(tǒng)采用擴(kuò)展卡爾曼濾波對(duì)傳感器信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，獲得機(jī)清潔機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中的最優(yōu)位姿估計(jì)

3、，通過仿真驗(yàn)證了算法的有效性。清潔機(jī)器人完成了沿邊學(xué)習(xí)之后，得到劃分的子區(qū)域，采用迂回遍歷模板對(duì)子區(qū)域進(jìn)行覆蓋，并且根據(jù)能量時(shí)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(xué)習(xí)-子區(qū)域劃分-子區(qū)域遍歷-沿邊學(xué)習(xí)的思想完成的。并且在對(duì)子區(qū)域進(jìn)行遍歷的過程中，清潔機(jī)器人通過傳感器檢測(cè)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(jié)束后對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)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