智能空間中基于頂棚投影器的機器人輔助導航.pdf

1、由于家庭環(huán)境的非確定性，如何使機器人在復雜的家庭環(huán)境下實現(xiàn)快速導航，是家庭服務機器人面臨的一個關鍵問題。本文以家庭環(huán)境為背景，研究如何通過基于頂棚投影器的輔助導航系統(tǒng)實現(xiàn)家庭服務機器人的快速導航。 本文設計了基于頂棚投影器的輔助導航系統(tǒng)，研究了投影器的路徑規(guī)劃、無線通訊和運動控制算法。最后使用AS-RⅡ機器人進行了相關實驗，實現(xiàn)了基于輔助導航系統(tǒng)的尋跡導航。論文主要工作如下： （1）研究了頂棚投影器輔助導航系統(tǒng)的工作原理

2、和工作步驟，根據(jù)系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能提出了系統(tǒng)的設計原則，并對系統(tǒng)所需的部分硬件做了選型。 （2）研究了基于粒子群優(yōu)化算法的路徑規(guī)劃問題。首先利用室內(nèi)環(huán)境的柵格地圖得到它的危險度地圖。然后分別采用粒子均勻分布和非均勻分布的PSO路徑規(guī)劃算法做了相關實驗，實驗證明粒子非均勻分布時，能得到更為平滑、安全的路徑。得到安全路徑后，利用坐標變換將圖像平面內(nèi)的路徑坐標轉(zhuǎn)換為世界坐標系的路徑坐標，并存儲到智能空間中的服務器。 （3）研究

3、了投影器的無線通訊和運動控制算法。首先建立投影器的運動學模型，將服務器中路徑的坐標信息轉(zhuǎn)換為投影器的角位移，然后利用智能空間中搭建的ZigBee無線網(wǎng)絡，將其作為控制輸入傳給投影器，最終控制投影器投射出可供機器人導航用的引導軌跡。 （4）尋跡導航。首先機器人通過采用彩色閾值分割和快速定位的方法識別出投影器投射到地面的激光點，然后控制機器人跟蹤激光點運動，同時在機器人的運行過程中，采用紅外和超聲進行實時避障，以保證機器人的運行安全