基于STM32的智能扫地机器人研究与设计

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智能扫地机器人是当今科技领域研究的热点,目的是用高效的智能清扫替代以往低效又耗时的手工劳动。本文基于改进的路径规划,秉承低成本、使用便捷、可靠性好等原则,力求设计出符合市场需要、实用性强的智能扫地机器人。论文完成的主要工作包括:(1)路径规划的相关研究。研究了扫地机器人诞生以来出现的各种路径规划,诸如单元域分割法,可视图法,随机覆盖法,栅格法等,对各种路径规划的优缺点进行了分析和对比。(2)路径规划的详细设计。本文以覆盖率、重复率、时效性、能量消耗率作为衡量路径规划优劣的指标,结合机器人工作环境的总体与局部两方面,引入单元占有度、栅格平均密度、横跨密度等概念而提出了一种有效可靠的路径规划方案:对随机覆盖法作出合理的改进并结合栅格法建立栅格单元作为路径规划,在取得环境特征信息后适时对路径规划作进一步优化。(3)扫地机器人验证平台的设计。研究了国内外各类扫地机器人的构造,秉承本文设计扫地机器人的相关原则,以STM32F103ZET6芯片为核心构成系统的主控模块,负责整个系统的硬件逻辑控制和软件层面的规划;以超声波传感器,MPU-6050传感器,光电编码器为基础构成系统的信息采集模块,负责机器人自身状态及环境信息的采集;以各种机械装置及其驱动电路为主构成执行模块,负责具体的清扫任务;而以BQ2002芯片为核心的充电基地则用于对机器人进行自主充电。(4)系统软件的相关设计。按照软件执行流程,完成了信息采集系统,信息整合系统及任务执行系统的相关软件设计。(5)系统总体测试。使用智能扫地机器人验证平台对路径规划进行了相关测试,结果表明,使用论文提出的路径规划,机器人能有效可靠地进行智能清扫,达到了高覆盖率,低重复率,耗时少同时又节能的指标,验证平台的各硬件设备也能稳定地工作。
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