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一种适用于大面积公共区域的智能清洁车的设计
| 论文题名： | 一种适用于大面积公共区域的智能清洁车的设计 |
| 关键词： | 清洁车;整体设计;避障控制;航位推算;栅格地图构建 |
| 摘要： | 驾驶式清洁车在车站、超市、公共服务大厅等区域被广泛使用，但是市场上还没有用于大面积的可自主清洁的智能清洁车。本文以家用智能清洁机器人为基础，针对适用于较大面积环境的智能清洁车做了研究，对于清洁车的避障、导航和地图构建等关键问题进行了理论和实验研究，设计了一款智能清洁车，搭建了硬件平台，实现了清洁车的自主工作。 首先，分析了清洁车需要实现的功能，在此基础上进行整体方案的设计，主要包括驱动行走机构、清洁机构、传感器感知系统、控制系统等，进行各类硬件的选择，并实现了对主要硬件的控制。 其次，为了解决清洁车避障问题，选择使用模糊控制理论进行清洁车避障控制，结合实验结果设计了模糊控制规则，实现清洁车的避障功能。对清洁车进行平面环境的建模分析，以刚体在平面的运动模拟清洁车在平面的运动，从而建立运动学模型，为定位导航做准备。 然后，研究了清洁车的定位导航和地图构建。提出了一种用矩阵坐标变换实现航位推算的方法，该方法通过图形的变换和坐标变换，推算出清洁车在平面各个时刻的位姿。使用栅格法构建环境地图，为了实现在未知环境中的遍历，使用纵横交错的田埂法在环境中行走;为解决地图可能出现的误差，提出了一种引入概率和衰减系数的多张地图叠加的方法，根据地图面积不同，分成同面积叠加和不同面积扩展两种情况，在MATLAB中实现了地图叠加。用清洁车在环境中获取的行走信息，验证了航位推算法和地图构建算法的有效性。 最后，根据设计方案搭建硬件平台，进行各类传感器模块实验，清洁车避障实验，航位推算法实验和地图构建实验。实验结果表明，算法效果良好。 |
| 作者： | 刘志忠 |
| 专业： | 机械工程；机械电子工程 |
| 导师： | 张志胜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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