清洁机器人避障控制及路径规划

【摘要】：时代在进步，同时科技也在飞速的发展，机器人行业的研究成果也是日新月异，愈来愈频繁的走进人类的工作和生活中，其中家庭服务机器人尤为显著。本论文即是对家庭服务机器人中的清洁机器人进行研究和探讨，分析了清洁机器人的智能控制算法及全覆盖路径规划方案，力求让机器人可以高效全面地完成清洁工作。 本论文主要对清洁机器人的避障控制模块及路径规划方案这两个部分作了一些研讨。针对清洁机器人在完成清洁任务的过程中遭遇障碍物或着跌落的问题，以及运行路径的全覆盖问题，设计了机器人的结构及传感器的组合分布，引入模糊控制来作为清洁机器人的避障控制算法，并设计模糊控制器、模糊规则及相应的隶属度函数，使机器人在区域环境内的避障实现起来更加的简便，稳定。 在路径规划方面，首先介绍了一些常见算法，如A*、野火、内螺旋、人工势场法等。然后引入栅格地图法并以之为基础构建环境地图，设计了田埂式路径规划方案，该方案在算法设计上较为简便，且能解决清洁机器人的全覆盖问题。并针对该方案中存在的死角问题，提出了沿边运行模式使机器人能够以最短路径成功跳出死角，降低了清扫机器人的路径重复率，提高了清扫效率。 最后进行一系列仿真实验，证明了机器人模糊避障系统的有效性和可行性。同时也以多组不同障碍物分布下的仿真实验验证了清洁机器人全覆盖路径规划的高效性。 【关键词】：清洁机器人 避障 模糊控制 路径规划
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 课题研究背景与意义8
• 1.2 国内外课题研究现状8-12
• 1.2.1 国外研究现状8-10
• 1.2.2 国内研究现状10-12
• 1.3 本课题主要研究内容12-13
• 第二章 清洁机器人避障控制13-23
• 2.1 清洁机器人避障系统结构设计13-14
• 2.2 清洁机器人传感器原理及设计14-18
• 2.2.1 传感器技术原理14-17
• 2.2.2 清洁机器人传感器设计17-18
• 2.3 清洁机器人模糊控制算法设计18-23
• 2.3.1 模糊控制算法概述18-19
• 2.3.2 模糊控制器设计19-21
• 2.3.3 模糊规则设定21-23
• 第三章 清洁机器人路径规划方案23-36
• 3.1 路径规划的基本定义及其分类23-24
• 3.2 路径规划常用算法介绍24-26
• 3.2.1 人工势场法概述24
• 3.2.2 内螺旋算法概述24-25
• 3.2.3 A*算法概述25
• 3.2.4 野火算法概述25-26
• 3.2.5 栅格地图法概述26
• 3.3 基于栅格法的清洁机器人路径规划方案26-36
• 3.3.1 栅格法环境地图的构建27-29
• 3.3.2 清洁机器人运行方式29-36
• 第四章 清洁机器人算法仿真实验36-49
• 4.1 模糊控制算法有效性实验36-40
• 4.2 田埂式路径规划仿真实验40-47
• 4.3 仿真实验小结47-49
• 第五章 总结与展望49-51
• 5.1 论文总结49
• 5.2 研究展望49-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-57
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文57-58
• 详细摘要58-62

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