扫地机器人路径规划算法研究

扫地机器人路径规划算法研究(论文15000字)
摘要：自主的扫地机器人是现如今服务类机器人一个非常火热的研究领域，这项研究领域的关键问题是路径规划算法。本文重点研究了栅格法地图模型建立，局部Z字形覆盖遍历算法和全局A-Star寻路算法。用Java实现了包括电子地图建模，位置环境的探索，算法分析与实现，目标不可达状况的探讨。论文的主体设计为在清扫时使用基于栅格法的局部Z字形覆盖遍历算法，在全局规划上采用A-Star寻路算法。
本论文通过Eclipse编程环境进行仿真，对改进栅格法，Z字形覆盖遍历算法和A-Star寻路算法进行了软件仿真，并分析了仿真结果，结果分析表明，栅格法，Z字形覆盖遍历算法和A-Star寻路算法均取得了较好的实验结果。
整个系统实现了各算法模块的功能，并模拟现实环境讨论了栅格地图建模，局部路径规划，全局路径规划扫地机器人行走各个算法模块的难点和不足。该规划算法对扫地机器人的行走控制和路径覆盖有一定的参考价值。
关键词：扫地机器人 路径规划 栅格法建模 A-Star寻路算法 Z字形覆盖遍历算法
 
Simulation and research of path planning algorithm for sweeping robot
Abstract: Autonomous sweeping robots are a very hot research field for service robots. The key problem in this research field is the path planning algorithm. This paper focuses on the establishment of grid map model, local zigzag coverage traversal algorithm and global A-Star path finding algorithm. The use of Java to achieve the electronic map modeling, exploration of the location environment, algorithm analysis and implementation, the goal of unreachable situation. The main part of the dissertation is designed to use a grid-based local zigzag coverage traversal algorithm for sweeping and A-Star path finding algorithm for global planning.
This thesis simulates the Eclipse programming environment and performs software simulation on the improved grid method, zigzag coverage traversal algorithm and A-Star path finding algorithm, and analyzes the simulation results. The result analysis shows that the grid method, zigzag coverage traversal Both the algorithm and the A-Star path finding algorithm achieved good experimental results.
The entire system implements the functions of each algorithm module and discusses the grid map modeling, local path planning, and global path planning. The planning algorithm has certain reference value for the walking control and path coverage of the sweeping robot.
Keywords: sweeping robot   path planning   grid method modeling   A-Star wayfinding algorithm   Z font coverage traversal algorithm
 
目         录
第一章 绪论    1
1.1课题研究背景及意义    1
1.2国内外研究现状    1
1.3 论文安排及主要内容    3
第二章 扫地机器人路径规划技术    3
2.1 全覆盖路径规划技术    4
2.2 全局路径规划与局部路径规划    4
2.3 路径规划方法    5
2.3.1 遗传算法    5
2.3.2 人工势场法    5
2.3.3  A-Star算法    6
第三章 路径规划算法设计    6
3.1环境建模    6
3.2 栅格法改进与设计    8
3.3　算法设计    8
3.4　局部路径规划    9
3.4.1 严格Z字形遍历    9
3.4.2 改进的Z字形遍历    10
3.4.3 死结点问题    11
3.5 基于局部路径规划的探索算法    12
3.6 全局路径规划    14
第四章 算法仿真与实验    15
4.1 开发环境    15
4.2 栅格算法仿真    16
4.3 算法实现    17
4.3 仿真结果与分析    18
4.4 总结与展望    21
第五章 结束语    22
参考文献    23
致谢    24