轮足结合清洁机器人轮行控制与路径规划研究

摘要

在现代社会，随着机器人技术和人工智能的快速发展，服务机器人逐渐进入人们的视野。日益增长的市场需求和广阔的发展前景使得服务机器人得到迅速发展。人们根据各种复杂的外部环境发明制造出适合各种领域的服务机器人，尤其是近些年飞速发展的家用清洁机器人。因此本文提出一种新型的家用清洁机器人方案。
　　首先，鉴于现在市面上的各种清洁机器人的结构，结合传统足式机器人的优点，提出一种轮足结合的清洁机器人。顾名思义，该清洁机器人在结构上采用轮行和足行相结合的结构。与传统的清洁机器人相比，该清洁机器人在结构上更加灵活，具有创新性、可操作性更强、效率更高。该清洁机器人整体结构主要包括轮行结构，足行结构和清扫结构，机器人可以根据不同的环境快捷稳定的实现足行和轮行的相互切换。
　　其次，在该清洁机器人硬件结构的基础上，通过对下位机STM32控制板的程序设计和烧写，实现对清洁机器人的各种行为控制，借鉴现有清洁机器人的犁田式路径和内螺旋“回”字型路径的长处，摒弃其缺点，实现简单的路径规划。
　　最后，设计上位机手机客户端界面，利用无线路由技术和Linux系统相关技术设计并实现清洁机器人的无线通信系统。该客户端程序能够帮助用户实现清洁机器人的手动模式和自动模式以及轮行模式和足行模式的切换，并且使得用户能够更加方便的无线远程控制清洁机器人工作。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究内容

1.4 本文的组织结构

第2章 清洁机器人相关技术介绍

2.1 STM32开发板说明

2.2 上位机客户端相关技术介绍

2.3 下位机相关技术介绍

2.4 传感器技术

2.5 路径规划技术

2.6 本章小结

第3章 清洁机器人硬件结构设计

3.1 清洁机器人硬件结构和具体实施方案

3.2 轮部结构方案

3.3 步进电机工作与驱动控制原理

3.4 路径规划硬件方案

3.5 清洁机器人下位机程序设计

3.6 本章小结

第4章 清洁机器人轮行控制及其路径规划

4.1 清洁机器人轮行动作控制

4.2 路径规划试验机的搭建

4.3 内螺旋“回”字型路径规划方案

4.4 犁田式路径规划方案

4.5 本章小结

第5章 客户端程序设计及无线控制系统

5.1 上位机客户端介绍

5.2 OpenWrt简介及相关功能

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢