清洁机器人系统设计与智能避障问题的研究

摘要

清洁机器人又称自动吸尘器，它融合了多项人工智能技术，广泛应用于家庭、宾馆、写字楼等环境的半自动或全自动清洁。近些年来，清洁机器人已成为服务机器人应用领域一个新的发展方向，是国际国内最受关注的热门研发课题之一。目前，关于清洁机器人移动机构、控制系统、吸尘系统等的研究已经具备了良好的基础。要提高清洁机器人的自动化程度和清洁效率，还必须在障碍物检测、自主避障以及路径规划等方面做大量工作。
　　 本课题在研制清洁机器人样机的基础上，对基于传感器信息的机器人模糊避障策略和算法进行了研究。利用传感器系统获取障碍物信息，应用模糊控制方法建立机器人模糊避障系统，使清洁机器人能够自主地避开障碍物。
　　 本文提出了清洁机器人的整体结构设计方案，介绍了该机器人移动机构、传感器系统和吸尘系统的设计与实现方法，分析了传感器系统各检测单元的作用和工作原理，完成了控制系统、驱动系统和传感器系统等相关功能模块的控制电路的设计。基于传感器信息，根据清洁机器人避障行为的特点，提出了以障碍物的方位和距离信息为模糊输入变量、以机器人转向角度为模糊输出变量的模糊避障控制系统，并结合Matlab模糊逻辑工具箱对该模糊控制系统进行了分析和验证。最后利用C语言设计了系统控制软件，完成了漫游模式下的避障实验，达到了预期效果。
　　 最后，总结了本文的主要研究结论，指出了需要进一步完善和改进的内容，并对以后的研究作了展望。