面向服务机器人的智能环境系统的设计与实现

摘要

服务机器人需要在动态、未知、非结构化的复杂环境下完成不同类型的作业任务，这就对服务机器人的环境感知和环境交互能力提出了更高的需求。服务机器人对环境的准确感知是进行决策和控制的基础，机器人与环境的交互和控制是完成特定作业任务的关键，通过机器人自身的环境感知手段已经无法完全满足当前的需求。
　　面向服务机器人设计和实现的智能环境系统，可以有效填补机器人本体感知能力上的空白，帮助机器人获取更加完备的环境感知和环境控制能力，并降低机器人本体的构建成本。智能环境系统的架构设计为三层：网络感知层、接入控制层和机器人应用层。网络感知层通过设计无线传感器网络，实现对环境信息的采集和环境对象的控制；接入控制层设计了服务描述项和工作机制作为服务机器人接入的规范标准，并在嵌入式网关中实现；机器人应用层设计了应用的框架和接口，服务机器人在智能环境系统下的具体功能在这里实现。
　　针对智能家居这一具体场景，搭建起一套智能环境的软硬件系统，接入一种基于ROS的服务机器人作为测试平台，分别对底层网络和整体功能进行测试和分析，表明了系统各模块能够较好地完成所设计的功能，达到了预先设计的目的。通过接入智能环境系统，服务机器人可以准确感知当前外部环境，实时获取环境动态变化，并可以通过控制环境完成特定的作业任务。这对于服务机器人在动态、未知、复杂环境下的作业能力的提升有着极大的意义。

目录

声明

1 绪论

1.2国内外研究现状

1.3本课题研究意义

1.4论文安排

2 系统相关技术

2.1ZigBee网络技术

2.2RT-Thread实时操作系统

2.3本章小结

3 智能环境系统总体设计

3.2网络感知层

3.3接入控制层

3.4机器人应用层

3.5本章小结

4 智能环境系统具体实现

4.1系统硬件实现

4.2系统软件实现

4.3本章小结

5 系统测试与分析

5.1测试平台搭建

5.2ZigBee无线网络测试

5.3系统整体功能测试

5.4本章小结

6 总结与展望

6.2研究展望

参考文献

附录：攻读学位期间发表的学术论文