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基于嵌入式的多功能清洁机器人系统研究
资料介绍
随着科技的发展,人们对生活质量的要求逐步增高,清洁机器人慢慢进入了人们的视野。本文立足于家用清洁机器人系统的研究,重点讨论了清洁机器人路径规划问题;同时由于人们对自身、家庭的安全防范意识的增强以及对病人、老人、儿童的视频监控看护的需求增大,本文将视频监控技术与清洁机器人有机结合起来,使清洁机器人能更好的为生活服务。
本文首先阐述了清洁机器人的发展现状以及未来发展趋势。在此基础上,作者认为现阶段清洁机器人主要存在路径规划不完善、最优路径质量较低等问题,这些问题在一定程度上制约了清洁机器人的发展。针对这些问题,本文对清洁机器人的全遍历路径规划和点对点路径规划进行了分析。在全遍历路径规划方面,使用栅格法建立环境地图,将往复式和回旋式的遍历方式结合起来,实现对房间的全遍历。在点对点路径规划方面,提出了一种改进蚁群粒子群算法,首先利用粒子群算法快速得到蚁群算法初始信息素,然后进行蚁群算法路径规划,并对得到的路径采用惯性优化,减少路径转折次数。仿真实验表明,该方法与传统蚁群算法及相关改进算法相比,能有效减少迭代次数,提高搜索效率,减少转弯次数,缩短路径长度,有效提高路径质量。
在远程视频监控方面,本文采用了基于ARM11内核的S3C6410微处理器作为控制器核心,USB摄像头作为采集端,利用Video4Linux2(V4L2)提供的应用函数完成视频采集,使用X264软件,把采集到的视频数据编码压缩为H.264格式,采用WIFI无线网络,依靠RTP/RTCP协议和TCP协议实现视频数据和控制指令的远程传输。
最后,设计搭建了一款小车样机,用以模拟测试清洁机器人功能。样机采用两级处理方式:一级处理器选用ARM,实现了在arm-linux嵌入式操作系统下的视频采集、压缩、发送;二级处理器选用高速单片机,主要用于管理部分传感器及电机驱动装置。通过测试,样机基本实现视频监控功能,为下一步完全实现本文的设想打下了良好基础。
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