【摘 要】
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近年来,受新冠肺炎疫情影响,中国服务机器人市场需求迎来爆发式增长。餐厅服务机器人、酒店服务机器人、快递配送机器人等出现在人们身边的频率越来越高。移动机器人作为服务机器人的一种重要载体,是最受市场青睐的机器人产品之一。全遍历路径规划技术作为移动机器人的一项关键技术之一,对其进行研究具有重要价值。本文为了提高移动机器人的覆盖效率和精度,对移动机器人自主探索建图、全遍历路径规划和轨迹跟踪进行了深入研究,
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近年来,受新冠肺炎疫情影响,中国服务机器人市场需求迎来爆发式增长。餐厅服务机器人、酒店服务机器人、快递配送机器人等出现在人们身边的频率越来越高。移动机器人作为服务机器人的一种重要载体,是最受市场青睐的机器人产品之一。全遍历路径规划技术作为移动机器人的一项关键技术之一,对其进行研究具有重要价值。本文为了提高移动机器人的覆盖效率和精度,对移动机器人自主探索建图、全遍历路径规划和轨迹跟踪进行了深入研究,主要研究内容和创新如下:1、在ROS环境下搭建移动机器人模型,创建模拟仿真环境,通过Gmapping SLAM建立室内环境地图,并运用基于Frontier-Based的边界探索算法完成自主探索构建室内环境地图。2、对全遍历路径规划问题进行数学描述,对环境地图进行栅格化处理。通过对传统全遍历路径规划算法基本组成的介绍,了解其路径规划的基本原理。通过对算法仿真结果的分析,指出其存在的进入死区次数多、转弯次数多和重复路径多的问题。3、针对传统算法存在的问题,增加四种墙壁转角模板,分别对应四种不同的运动策略,以此对传统算法中运用的内螺旋方法进行扩展,达到增大机器人单次内螺旋路径规划所覆盖的面积,减少死区数量、转弯次数和重复路径的目的。4、针对传统跟踪算法中存在的问题进行算法优化和改进,优化设计出轨迹预测跟踪控制器,并对轨迹跟踪过程进行优化,实现对已经规划好的全遍历路径的精确跟踪。5、结合Hibot机器人平台,通过搭建两种实验场景进行对比实验,验证移动机器人改进后算法的有效性。验证结果表明:改进后的算法在进入死区数量、转弯次数和重复路径上均有改善,全遍历覆盖改进效果显著,达到了本文的预期目的。
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为满足自主作业农机自动导航作业的需求并优化农机作业效率，在处理多种车辆转弯方式约束和农业地块约束的基础上，基于模拟退火算法提出一种混合规则路径规划方法。在多种作业约束处理方面，引入了农机转弯代价邻接矩阵来量化农机地头转弯方式的影响，通过采用内缩改进的道格拉斯-普克（Douglas-Peucker）拟合算法与求解采样点的最小凸包分别处理地块边界及障碍物边界。在使用角平分线的平行偏移法求得转向预留地块
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