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室内自主机器人路径规划技术研究
作 者: 张伟刚
导 师: 周端
学 校: 西安电子科技大学
专 业: 计算机应用技术
关键词: 自主机器人 路径规划 区域覆盖算法 机器人系统
分类号: TP242
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 66次
引 用: 0次
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内容摘要
随着科学技术的发展,室内自主机器人的出现给人们的日常生活带来越来越多的便利。路径规划技术是自主机器人系统研究的关键技术之一,而区域覆盖路径规划算法又是其核心,因此针对各种不同的室内环境,如何选择合理高效的区域覆盖路径规划算法是论文研究的重点。论文的工作包括两个部分,算法的分析研究和算法在硬件系统上的应用。论文分析了已有的路径规划技术的各种方法,重点研究了两种基于地图的区域覆盖路径规划算法。研究的内容包括环境地图的表示,基本的行进方式,以及具体的算法设计流程等。编程采用C#语言,通过VS.NET编译环境对两种区域覆盖算法进行了软件仿真,结果表明两种区域覆盖算法都有很高的覆盖效率,获得了理想的路径规划结果。根据课题研究,本文设计实现了一个基于英飞凌微控制器的简单自主机器人系统,包括硬件系统设计和控制软件设计。硬件部分主要包括主控芯片模块,电机驱动模块,传感器模块以及其他模块等;软件控制部分主要包括A/D模块,PWM模块,以及具体的覆盖算法等。论文将仿真过的算法应用于机器人系统的路径规划,验证了覆盖算法的有效性。本论文的工作对机器人路径规划等方面的研究,有一定的参考价值。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-7 第一章 绪论 7-13 1.1 课题的研究背景 7-8 1.2 国内外室内自主机器人的发展动态 8-10 1.2.1 国外发展动态 8-9 1.2.2 国内发展动态 9-10 1.3 论文的内容安排及主要工作 10-13 第二章 室内自主机器人的路径规划技术 13-21 2.1 路径规划技术的基本原理 13-14 2.2 路径规划技术的划分 14-20 2.2.1 路径规划技术的分类标准 14-15 2.2.2 点到点路径规划技术 15-17 2.2.3 区域覆盖路径规划技术 17-20 2.3 本章小结 20-21 第三章 区域覆盖路径规划算法 21-37 3.1 基于地图的区域覆盖路径规划 21-22 3.2 栅格法区域覆盖算法 22-29 3.2.1 栅格法的环境地图表示 22-24 3.2.2 栅格法的基本行进方式 24-25 3.2.3 栅格法的死结现象与死结逃逸 25 3.2.4 栅格算法的功能分析 25-29 3.3 坐标法区域覆盖算法 29-36 3.3.1 坐标算法的环境地图表示 29-30 3.3.2 坐标算法的行进策略 30-32 3.3.3 坐标算法的功能分析 32-36 3.4 本章小结 36-37 第四章 基于XC888的机器人系统设计与实现 37-47 4.1 系统的机械结构及控制系统 37-38 4.1.1 系统的机械结构 37 4.1.2 机器人的控制系统 37-38 4.2 系统的硬件设计 38-43 4.2.1 主控芯片XC888模块 38-40 4.2.2 电机驱动模块 40-41 4.2.3 传感器模块 41-42 4.2.4 电源及其他模块 42-43 4.3 系统的软件设计 43-46 4.3.1 XC888集成开发环境 43-44 4.3.2 控制系统软件设计 44-46 4.4 本章小结 46-47 第五章 区域覆盖算法仿真与系统调试 47-57 5.1 区域覆盖算法仿真实验 47-53 5.1.1 算法仿真实验环境 47-48 5.1.2 栅格算法仿真 48-51 5.1.3 坐标算法仿真 51-53 5.2 机器人系统测试与分析 53-54 5.2.1 系统实验测试 53-54 5.2.2 实验结论 54 5.3 本章小结 54-57 第六章 总结与展望 57-59 6.1 结论 57 6.2 展望 57-59 致谢 59-61 参考文献 61-63
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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