家庭服务机器人自主导航与路径规划的研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangyanruru
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随着计算机和机器人学的发展,现代机器人已经不仅仅在工业制造方面,而且期待能在农业、林业、军事、医疗、文娱、家用、科学研究等许多方面得到广泛的应用。然而对于家庭服务、患者看护、办公事务等高级工作而言,普通的工业机器人就显得无能为力了。为此,本文开发了一个家庭服务机器人来完成家庭服务型工作。   随着研究的深入,人们对移动服务机器人的自主导航能力提出了更高的要求,人们要求移动服务机器人在运动过程中能根据周围环境的变化而自主采取相应措施的能力也越来越强。因而,作为自主移动机器人“智能导航”的一个重要因素-路径规划就显得尤为重要了,这也是当今国内外学术界面临的挑战性问题之一。   本文主要针对我们开发的家庭服务机器人的导航系统与路径规划问题展开了研究。首先,本文对国内外室内移动服务机器人导航问题的研究现状、研究方法及其关键技术进行归纳和总结。其次,本文介绍了移动机器人的各种路径规划方法,并重点对势场法、栅格法进行了系统的分析与研究,总结出各自的优点和缺点,为本文的研究工作奠定了重要的基础。然后,通过结合势场法、栅格法以及动态路径规划的概念提出了一种新的改进的规划方法-基于势场栅格法的动态路径规划方法。该方法利用超声波传感器和红外线传感器探测环境信息,并将探测到的环境信息用于动态路径规划中,充分结合了势场法和栅格的优点,克服其缺点,从而实现家庭服务机器人自主动态导航。最后,本文针对家庭服务机器人的室内移动特性以及提出的新的路径规划方法,为机器人设计了一个自主导航系统。并设计了一个试验仿真系统,通过仿真试验结果证明了本文提出的算法是正确和有效的,针对机械性能等做了一定量的分析。
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