面向智能清掃機器人的路徑規(guī)劃技術研究.pdf

1、智能清掃機器人作為智能移動機器人的一個特殊的應用,繼承了智能移動機器人的若干關鍵性的技術,比如傳感器技術、定位技術等等;同時也有其自身的特殊性,如無需理解三維環(huán)境,需要全部路徑的覆蓋等新的特點。智能清掃機器人能夠代替重復性的體力勞動,降低人工勞動強度,廣泛應用于家庭、公共場所、學校等諸多復雜環(huán)境,因此具有廣闊的市場前景。本文分析了當前流行的幾款清掃機器人,重點分析了他們的缺陷,并根據(jù)這些缺陷,提供了若干解決方案,從而設計出了一款能夠針對

2、復雜環(huán)境進行清掃的智能機器人。
　　 本文以家庭環(huán)境為仿真背景,設計了一款依靠特征點檢測作為SLAM定位的參照點,在機器人運行過程中,同時對當前位置進行定位,并創(chuàng)建環(huán)境柵格地圖,實現(xiàn)了一種基于擴展Kalman濾波的SLAM算法,最后通過一種基于障礙物分析的區(qū)域分割算法對清掃環(huán)境進行區(qū)域分割以及區(qū)域連接,從而完成清掃任務。具體實現(xiàn)方法如下:
　　 1.本文提出了一種平面二維特征的提取方法,過傳感器數(shù)據(jù)進行特征提取,對數(shù)據(jù)點

3、進行分割,然后使用直線擬合算法進行直線擬合,通過判斷直線之間的交點作為環(huán)境的角點,即環(huán)境特征點,用以進行SLAM算法。
　　 2.本文實現(xiàn)了一種基于擴展Kalman濾波的SLAM算法,并針對清掃機器人的移動速度慢的特點,對該算法進行了相應的改進,實現(xiàn)了基于SUT變換的SLAM算法。通過無跡變換,對非線性函數(shù)進行處理,構造新的統(tǒng)計特征,進一步提高SLAM算法精度。
　　 3.本文實現(xiàn)了一種基于繞邊的障礙物確定算法,機器人通

4、過貼墻運行,確定環(huán)境信息,同時在貼墻清掃過程中構造柵格地圖,用以記錄區(qū)域是否已經(jīng)完成清掃。同樣對于區(qū)域內(nèi)部障礙物也進行貼邊運動,確定障礙物的位置信息,并構造柵格地圖。
　　 4.本文提出了一種基于障礙物確定的未知區(qū)域分割算法?，F(xiàn)行的區(qū)域分割算法都是根據(jù)已知環(huán)境進行區(qū)域分割,本文通過機器人貼邊運行,創(chuàng)建柵格地圖,在第一步創(chuàng)建了環(huán)境邊界地圖之后,對環(huán)境進行線掃法區(qū)域分割;當在區(qū)域內(nèi)部遇到障礙物的時候,對柵格地圖進行再次的構造,構造區(qū)