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室内移动机器人高效沿墙算法及全覆盖路径规划算法研究

张燕飞  
【摘要】:沿墙算法以及全覆盖路径规划的研究作为室内移动机器人研究领域的重要组成部分,为室内移动机器人的智能化奠定了基础。目前沿墙算法复杂、路径冗余、无法完全遍历;现有全覆盖路径规划算法遍历重叠度高、会产生路径冗余,转弯次数多,本文就室内移动机器人高效沿墙算法及全覆盖路径规划算法展开了研究,详细研究内容如下:(1)目前室内静态环境下移动机器人沿墙算法过于复杂、路径易重复、不能完全遍历、效率低等问题,通过移动机器人的上一个周期历史环境运动状态、当前环境运动状态和旋向信息建立运动规则库,移动机器人时时采集这三类信息决定移动机器人当前的运动方向,如此循环直到完成指定的沿墙任务。最后通过实验证明该算法可以在不同的、复杂的环境中高效、快速地完成沿墙走的任务,并且对室内未知环境有很好的适应性。(2)对于室内未知动态环境中沿墙过程中无法实时避障以及效率低等问题,通过对比相邻采样周期内机器人的移动距离差|(?)|与阈值的大小检测动态障碍物,并对沿墙过程中出现的动态障碍物进行不同的避障处理,从而使得机器人能够精准地完成沿墙任务。并通过实验验证算法的可行性。(3)现有全覆盖路径规划算法遍历重叠度高、会产生路径冗余,转弯次数多等问题,提出一种基于二次区域划分的全覆盖路径规划算法。首先判断所给环境地图中间是否存在占据的物体,采用算法切换机制对地图进行区域划分,得到子区域。然后利用元胞自动机原理对子区域进行四边形网格划分,使子区域二次划分,定义元胞和相邻元胞集合模型,制定演化规则,得到子区域的覆盖路径,从而完成整个地图的覆盖规划。并通过实验验证算法的实用性。


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