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家庭清扫机器人嵌入式覆盖算法与自主充电算法研究
资料介绍
随着科技和计算机技术的不断进步以及机器人学的迅猛发展，服务机器人逐渐进入人类社会。作为将移动机器人技术和吸尘器技术结合起来的吸尘机器人，受到越来越多的关注。吸尘机器人能够实现室内环境(地面)的自动清洁，替代传统繁重的人工清洁工作，作为智能移动机器人的一个特殊应用，吸尘机器人体现了移动机器人的多项关键技术，具有较强的代表性。本文以与广东龙昌公司的合作开发项目的嵌入式家庭清扫机器人为例，全面而重点地介绍了针对实物机器人的嵌入式软件开发，提出了基于栅格地图表示方法的内螺旋覆盖算法和自主对接充电算法，并对两个算法进行了全面深入的探讨。
传感器的探测范围对机器人覆盖问题的规划能力影响很大，探测半径越小对规划能力要求越高。本文研究了基于接触传感器的机器人覆盖问题，提出了基于栅格法的内螺旋覆盖（ISC）算法。ISC算法实现简单，重复覆盖少并保证了完全覆盖。ISC算法通过边界探索获得环境边界地图，之后在线规划覆盖路径，通过对部分栅格的重复覆盖和设置GATE栅格保证了完全覆盖所有区域，而且也降低了重复覆盖率，提高了工作效率，同时该算法不用进行复杂的数学计算，保证了算法的实时性，降低了对内存的需求，适合于嵌入式软件。并且该算法不进行整个空间的搜索，避免了栅格地图规划法常见的随空间增大实时性急剧下降的缺陷。
自主对接充电算法将对接充电过程分为目标搜索、目标跟踪和目标对接三个阶段，不仅保证了对接的速度，也保证了对接的精度和成功率，解决了机器人长期自主工作的电源问题。
最后还在Windows平台上，利用Win32进行了算法的仿真实现，实现结果表明该算法具有很好的实用性。同时，利用单片机Ｃ语言，将仿真平台下算法进行了版本改写成嵌入式软件。实验表明，安装有本嵌入式软件的家庭清扫机器人能够完成通常环境下的吸尘清扫工作和自主充电功能。本家庭清扫机器人产品的价格低廉，清扫效率较高，具有较好的实用性和市场前景。
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