移动机器人全覆盖路径规划研究

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1、上海交通大学硕士学位论文移动机器人全覆盖路径规划研究姓名：王俭申请学位级别：硕士专业：控制工程指导教师：陈卫东;仲嘉霖20030601移动机器人全覆盖路径规划研究摘要作为智能移动机器人的一个特殊应用从理论和技术上讲智能化自主式吸尘器比较具体地体现了移动机器人的多项关键技术具有较强的代表性从市场前景角度讲自主吸尘器将大大降低劳动强度提高劳动效率适用于很多场合因此开发自主智能吸尘器既具有科研上的挑战性又具有广阔的市场前景文中以智能自主吸尘器为例对移动机器人在一个含有障碍物的区域内完成具有一定优化的全覆盖

2、路径规划的问题从方法上和实现上进行了研究在回顾概括国内外移动机器人全覆盖路径规划研究成果的基础上找出值得本文进一步研究的几个问题本文提出了一种着眼于实用的具有一定优化的全覆盖路径规划总体方案该方案认为吸尘器所处的是多方面问题同时存在的实际环境区域分割子区域内行走方式和子区域衔接三方面问题互相作用共同影响机器人的工作效率应该将三者在一定程度上结合考虑以优化路径规划该方案具体地说提出适用于平行四边形障碍物且其边多数平行于区域边缘情况的双线扫法并将其应用于区域分割机器人在子区域内行走方式采用螺旋收缩式用连

3、通图构造完成子区域分割后的区域模型根据具体情况把区域分割结果划分为若干个模式通过分析分割结果属于哪种模式确定添加节点间的连线以及确定连线长度使连通图区域模型达到全连通图提出对全连通图模型运用连续Hopfield人工神经网络算法构造优化的有向连通图即确定子区域衔接顺序让机器人动态地决定自己在覆盖一个子区域后应该前往下一个子区域哪个地点取四个顶点中的一个去开始新的覆盖工作本文对上述方法进行了计算机仿真用TurboC2.0编写的程序的运行结果表明本文提出的基于Hopfield人工神经网络求解旅行商问题算法

4、的全覆盖路径规划优化方法是合理的设计研制了智能吸尘器原型样机该三轮小车采用两前轮直流电机独立驱动后轮万向随动光电编码器导航定位红外传感器探测障碍物摩托罗拉单片机作为CPU交互式语言InteractiveC作为程序设计语言通过在原型样机上运行螺旋收缩行走和子区域间衔接行走的初步试验表明该小车具有智能吸尘器主要功能基本达到设计要求本文提出的方法能在该小车上基本得到体现,进一步验证了本文方法的有效性关键词移动机器人路径规划全覆盖图论人工神经网络COMPLETECOVERAGEPATHPLANINGOFMO

5、BILEROBOTABSTRACTAsaspecialapplicationofintelligentmobilerobot,theoreticallyandtechnologicallyspeaking,autonomousvacuumcleanerinvolvesseveralkeytechniquesinmobilerobot.Andalso,fromthepointofviewofmarket,autonomousvacuumcleanerhasverywideforeground.It’s

6、achallengetodevelopautonomousvacuumcleaner.Thispaperstudiesthemethodofcompletecoveragepathplanningofmobilerobotinaregionwithobjects.Itbringsforwardapracticalandoptimalschemeofcompletecoveragepathplanningmethod.Asaprinciple,thispaperthinksthattheregiond

7、ecomposition,thewalkingmannerinsub-regionandthelinkingofsub-regionsactoneachotherandinfluencestheefficiencyofcoverageactiontogether.Sotheyshouldbetakenintoaccounttogetherwhenstudyingtheissueofoptimalpathplanning.Theschemeinthispapercontainsseveralmainp

8、ointsasfollows:robotwalksinsub-regionalonginnerspiralpath,“doubleline-sweep”methodisappliedtodecomposewholeregion,theregionmodelisdescribedbymeansofadjacencygraph,somemorelink-linesbetweennodesareaddedaccordingtomodels,theHopfieldArtifi