室内清扫机器人的路径规划研究

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目前,服务机器人的发展已经渗透到人们活动的各个领域中,从各方面来帮助人们的体力和脑力劳动,逐渐地为人们提供生活的便利。清扫机器人作为服务机器人领域中的一个新的产品,已经成为人们家庭服务当中的重要一员。清扫机器人要完成它的本职工作,环境建模和路径规划将是很重要的技术。环境建模的准确与否直接影响到清扫机器人的定位和导航。清扫机器人的路劲规划不同于一般的移动机器人的路径规划,移动机器人的路径规划是按照某一性能指标搜索一条从起始状态到目标状态的最优或近似最优的无碰撞路径,即点对点的路径规划;而清扫机器人的路径规划是找到一条能够遍历室内环境的优化算法。这种优化算法是指机器人的路径拥有最大的覆盖率和最小的重复率,它们的关系就是“点”与“面”的关系。本文应用栅格法来对室内环境建立一个环境模型,栅格法能够为机器人的空间感知和导航中的许多问题提供一个统一的解决方案,便于机器人进行路径规划。针对室内环境,本文采用犁田式的路径规划,相对来说比较容易实现,而且效率高、耗能少,能够完成遍历室内环境的任务。针对室内环境的一些特殊障碍物,如U型障碍物,本文采用了回溯法来遍历这种环境。经过仿真软件和在AS-R机器人平台上的实现表明,本文所研究的方法适合解决清扫机器人的路径规划问题,在室内环境中,能够使清扫机器人较好的完成相应的清扫任务。
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