探索智能空间中基于顶棚投影器的机器人辅助导航

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1、山东大学硕士学位论文智能空间中基于顶棚投影器的机器人辅助导航姓名：郝君勇申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：田国会20090420山东人学硕士学位论文摘要由于家庭环境的非确定性，如何使机器人在复杂的家庭环境下实现快速导航，是家庭服务机器人面临的一个关键问题。本文以家庭环境为背景，研究如何通过基于顶棚投影器的辅助导航系统实现家庭服务机器人的快速导航。本文设计了基于顶棚投影器的辅助导航系统，研究了投影器的路径规划、无线通讯和运动控制算法。最后使用AS-RⅡ机器人进行了相关实验，实现了基于辅助导航系统的寻迹导航。论文主要工作如下：(1)研究了顶棚投影器辅助导航系统的工作原理和

2、工作步骤，根据系统所要实现的功能提出了系统的设计原则，并对系统所需的部分硬件做了选型。(2)研究了基于粒子群优化算法的路径规划问题。首先利用室内环境的栅格地图得到它的危险度地图。然后分别采用粒子均匀分布和非均匀分布的PSO路径规划算法做了相关实验，实验证明粒子非均匀分布时，能得到更为平滑、安全的路径。得到安全路径后，利用坐标变换将图像平面内的路径坐标转换为世界坐标系的路径坐标，并存储到智能空间中的服务器。(3)研究了投影器的无线通讯和运动控制算法。首先建立投影器的运动学模型，将服务器中路径的坐标信息转换为投影器的角位移，然后利用智能空间中搭建的ZigBee无线网络，将其作为控制输入传给

3、投影器，最终控制投影器投射出可供机器人导航用的引导轨迹。(4)寻迹导航。首先机器人通过采用彩色阈值分割和快速定位的方法识别出投影器投射到地面的激光点，然后控制机器人跟踪激光点运动，同时在机器人的运行过程中，采用红外和超声进行实时避障，以保证机器人的运行安全。最后，根据实验结果总结了系统的不足之处，并提出了相应的改进办法。关键词：智能空间；顶棚投影器；路径规划；目标跟踪；寻迹导航Abstract．．Becausemehome觚virollIIlenthasthecharacteristicofucenai呶‰删?啪‰㈣噜ationiIlmec。mplexhomeenvironmellti

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